變電所供配電設(shè)計(jì)

1、熟悉電力設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，樹立可靠供電的觀點(diǎn)，了解電力系統(tǒng)，電網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本方法和基本內(nèi)容，熟悉相關(guān)電力計(jì)算的內(nèi)容，鞏固已學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，學(xué)習(xí)撰寫工程設(shè)計(jì)說(shuō)明書，對(duì)變電所區(qū)域設(shè)計(jì)有初步的認(rèn)識(shí)。二、設(shè)計(jì)要求（1）通過(guò)對(duì)相應(yīng)文獻(xiàn)的收集、分析以及總結(jié)，給出相應(yīng)項(xiàng)目分析，需求預(yù)測(cè)說(shuō)明。（2）通過(guò)課題設(shè)計(jì)，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)步驟。（3）學(xué)習(xí)按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，能正確闡述設(shè)計(jì)方法和計(jì)算結(jié)果。（4）學(xué)生應(yīng)抱著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度積極投入到課程設(shè)計(jì)過(guò)程中，認(rèn)真查閱相應(yīng)文獻(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)，給出個(gè)人分析、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)。三、 設(shè)計(jì)任務(wù)（一）設(shè)計(jì)內(nèi)容1總降壓變電站設(shè)計(jì)（1）負(fù)荷計(jì)算（2）主機(jī)接線設(shè)計(jì)：選主變壓器

2、及高壓開關(guān)等設(shè)備，確定最優(yōu)方案。（3）短路電流計(jì)算：計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。（4）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。選用型號(hào)、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。（5）主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)：元件的保護(hù)方式選擇和整定計(jì)算。（6）配電裝置設(shè)計(jì)：包括配電裝置布置型式的選擇、設(shè)備布置圖。（7）防雷、接地設(shè)計(jì)：包括直擊雷保護(hù)、進(jìn)行波保護(hù)和接地網(wǎng)設(shè)計(jì)。2車間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。3 廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過(guò)詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。（二）設(shè)計(jì)任務(wù)1設(shè)計(jì)說(shuō)明書，包括全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算及設(shè)

3、備選擇（要求列表）；2電氣主接線圖。四、設(shè)計(jì)時(shí)間安排查找相關(guān)資料（1天）、總降壓變電站設(shè)計(jì)（3天）、車間變電所設(shè)計(jì)（2天）、廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1天）、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻(xiàn)1電力工程基礎(chǔ)2工廠供電3繼電保護(hù).4電力系統(tǒng)分析5電氣工程設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料指導(dǎo)教師簽字：年月日一.原始資料1.工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：工廠多數(shù)車間為三班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)4600小時(shí)。工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見表1。設(shè)計(jì)需要考慮工廠5年發(fā)展規(guī)劃負(fù)荷（工廠負(fù)荷年增長(zhǎng)率按2%）。表1：化纖廠負(fù)荷情況表序號(hào)車間及設(shè)備安裝容量(kW)需要系數(shù)1紡練車間通風(fēng)機(jī)180淋洗機(jī)6變頻機(jī)840傳送機(jī)402原液車間照明1540

4、0.430.503酸站照明10600.550.604鍋爐房照明10200.650.655排毒車間照明8600.4582.供電電源請(qǐng)況：按與供電局協(xié)議，本廠由3公里外變電所（），100MVA變壓器供電，供電電壓可任選。另外，與本廠相距5公里處的其他工廠可以引入10kV電纜做備用電源，能滿足本廠負(fù)荷的40%（重要負(fù)荷），在本廠主要電源故障或檢修時(shí)投入。3.電源的短路容量（城北變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容量為500MVA；10kV母線的出線斷路器斷流容量為450MVA。4.電費(fèi)制度：按兩部制電費(fèi)計(jì)算。變壓安裝容量每1kVA為18元/月，電費(fèi)為元/ kW·h。5.氣象資料：本廠地

5、區(qū)最高溫度為38度，最熱月平均最高氣溫為30度。6.地質(zhì)水文資料：本廠地區(qū)海拔60m，底層以砂粘土為主，地下水位為2 m。XXX化纖廠變電所供配電設(shè)計(jì)摘要電力工程系統(tǒng)中電力網(wǎng)將輸送、交換、和分配電能，它需要由變電所和各種不同電壓等級(jí)的電力線路組成。通過(guò)對(duì)電能的輸送和分配進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行。電能作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源，電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)化為其他形式的能量以供應(yīng)用，對(duì)發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。但不同的地點(diǎn)和工廠需要的電壓等級(jí)是各不相同的，需要變電所來(lái)完成不同電壓等級(jí)之間的轉(zhuǎn)換。本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)化纖廠變電所供配電

6、進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)負(fù)荷計(jì)算和短路計(jì)算來(lái)選取最佳的變壓器和各種電氣設(shè)備，以保證該化纖廠安全、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。并通過(guò)Autocad畫出該化纖廠的供電平面圖和電氣主接線圖。關(guān)鍵詞：電力工程， 化纖廠， 變電所， Autocad繪圖軟件目錄第一章負(fù)荷計(jì)算1負(fù)荷分級(jí)及供電要求1負(fù)荷計(jì)算1按需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷原則1各車間負(fù)荷計(jì)算2總降壓變電所變壓器容量選擇7無(wú)功補(bǔ)償7廠區(qū)供電平面設(shè)計(jì)8第二章短路電流計(jì)算10求各元件電抗標(biāo)幺值10三相短路電流及短路容量計(jì)算11第三章確定供電方案13方案一：35kV電壓供電13方案二：10kV電壓供電13第四章本變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇15按正常工作條件選擇15按短路情

7、況進(jìn)行校驗(yàn)15電氣設(shè)備的選擇16母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇18第五章防雷保護(hù)21架空線路的防雷措施21變配電所的防雷措施21第六章電氣主接線設(shè)計(jì)23第七章結(jié)論24參考文獻(xiàn)25第一章 負(fù)荷計(jì)算§（1）一級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)回路（或兩個(gè)回路以上）的獨(dú)立電源供電。兩路電源應(yīng)來(lái)自不同電源點(diǎn)或同一變電站的不同變壓器供電的不同母線段。當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一路電源不受影響，且能承擔(dān)全部負(fù)載。負(fù)荷容量較大或有高雅用電設(shè)備應(yīng)采用兩路高壓電源。如一級(jí)容量不大，可從電力系統(tǒng)或鄰近單位取得第二低壓電源。（2）二級(jí)負(fù)荷應(yīng)有兩個(gè)電源供電，供電變壓器也應(yīng)由兩臺(tái)（兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所）。做到當(dāng)發(fā)生貸能力變

8、壓器故障或電力線路常見故障時(shí)不致中斷供電或中斷后能迅速恢復(fù)。（3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求。對(duì)松散級(jí)負(fù)荷供電無(wú)特殊要求。§負(fù)荷計(jì)算§（1）單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式：（2）多組用電設(shè)備用電負(fù)荷的確定多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式：為同時(shí)系數(shù)，一般取確定視在負(fù)荷后選取變壓器的型號(hào)和容量，并計(jì)算變壓器的功損耗。計(jì)算10kV側(cè)的計(jì)算負(fù)荷在總降壓變壓器處無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率補(bǔ)償及補(bǔ)償容量的計(jì)算§（1）紡練車間對(duì)1車間紡練車間，先求各組的計(jì)算負(fù)荷a.通風(fēng)機(jī)組已知已知 c.變頻機(jī)組已知已知取可求得總的計(jì)算負(fù)荷為：選取S9-1000/10, 10/

9、0.4,Yyn0型變壓器 （2）原液車間已知選取S9-800/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （3）酸站車間已知選取S9-800/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （4）鍋爐房已知選取S9-1000/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 （5）排毒車間已知選取S9-500/10, 10/0.4,Yyn0型變壓器 表1-1工廠各車間計(jì)算負(fù)荷匯總車間名稱380V側(cè)計(jì)算負(fù)荷變壓器容量變壓器損耗10kV側(cè)計(jì)算負(fù)荷有功無(wú)功視在有功無(wú)功有功無(wú)功視在1紡練車間510002原液車間8003酸站車間583800589.824鍋爐房66310005排毒車間387500總計(jì)§1.3總降壓變

10、電所變壓器容量選擇§1.3.1無(wú)功補(bǔ)償總降壓變壓器選4000/35,35/10總降壓變壓器的功率因數(shù)選取BWF10.5-50-1W n應(yīng)當(dāng)取3的倍數(shù) 所以n=18 實(shí)際補(bǔ)償容量變壓器高壓側(cè)的功率損耗滿足電業(yè)部門要求§1.3.2廠區(qū)供電平面設(shè)計(jì)圖1-1 廠區(qū)供電平面設(shè)計(jì)第二章 短路電流計(jì)算§求各元件電抗標(biāo)幺值設(shè)（1）電力系統(tǒng)阻抗標(biāo)幺值已知電源的短路容量（城北變電所）：35kV母線的出線斷路器斷流容（2）架空線路WL的阻抗標(biāo)幺值（選用導(dǎo)線型號(hào)LGJ-50）電阻,電抗, L=3kM（3）主變壓器T1的阻抗標(biāo)幺值（4）車間變電所的阻抗標(biāo)幺值根據(jù)計(jì)算電路圖作出計(jì)算電流的等效

11、電路圖2-1計(jì)算電流的等效電路圖§（1）點(diǎn)短路 總電抗標(biāo)幺值為點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖擊電流有效值 （2） 點(diǎn)短路 總電抗標(biāo)幺值為點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖擊電流有效值 （3） 點(diǎn)短路 總電抗標(biāo)幺值為點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電流及短路容量分別為三相短路沖擊電流 三相短路沖擊電流有效值 表2-1短路點(diǎn)短路容量匯總短路點(diǎn)三相短路電流三相短路容量第三章 確定供電方案由于本地區(qū)能提供110kV、35kV和10kV個(gè)電壓等級(jí)，由于城北變電所提供110KV電壓，經(jīng)變壓器變成35kV或10kV對(duì)工廠進(jìn)行供電，所以需要35k

12、V或10kV中的一種電壓，所以將兩種電壓的優(yōu)缺點(diǎn)扼要分析如下：§3.1方案一：35kV電壓供電采用35kV電壓供電的特點(diǎn):（1）供電電壓較高，線路的功率損耗及電能損耗小，年運(yùn)行費(fèi)用低；（2）電壓損失小，調(diào)壓?jiǎn)栴}容易解決；（3）對(duì) 的要求較低，可以減少提高功率因數(shù)補(bǔ)償設(shè)備的投資；（4）需建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，但要多占一定的土地面積；（5）根據(jù)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，35kV架空線路的故障比10KV架空線路的故障低一半，因而供電的可靠性高；（6）有利于工廠的進(jìn)一步擴(kuò)展§3.2方案二：10kV電壓供電采用10kV電壓供電的特點(diǎn):（1）不需要投資建設(shè)

13、工廠總降壓變電所，并少占土地面積；（2）工廠內(nèi)不裝設(shè)主變壓器，可簡(jiǎn)化接線，便于運(yùn)行操作；（3）減輕維護(hù)工作量，減少管理人員；（4）供電電壓較35kV低，會(huì)增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也會(huì)增大；的值高，要增加補(bǔ)償設(shè)備的投資；35kV的高，即供電可靠性不如35kV。由上述分析可知，方案一優(yōu)于方案二。因此，選用方案一，即采用35kV電壓供電，建設(shè)廠內(nèi)總降壓變電所是合理的。第四章 本變電所高低壓電氣設(shè)備的選擇根據(jù)上述短路電流計(jì)算結(jié)果，按正常工作條件選擇和按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)，總降壓變電所主要高低壓電氣設(shè)備確定如下。 電氣設(shè)備的種類很多，它們的工作條件和運(yùn)行要求各不同，但是選擇這些電氣設(shè)備

14、的要求基本一致。選擇電氣設(shè)備的一般條件是：保證電氣設(shè)備在正常工作條件下能可靠工作，而在短路情況下不被損壞。即按長(zhǎng)期正常工作條件進(jìn)行選擇，按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。§按正常工作條件選擇電氣設(shè)備的正常工作條件選擇，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）使用環(huán)境條件 主要包括設(shè)備的安裝地點(diǎn)（戶內(nèi)或戶外）、環(huán)境溫度、海拔、相對(duì)濕度等，還應(yīng)該考慮防塵、防腐、防爆、防火等要求。即根據(jù)安裝地點(diǎn)的環(huán)境不同，可以分為室內(nèi)和室外。（2）按工作電壓選則 電氣設(shè)備的額定電壓一般不應(yīng)小于設(shè)備安裝點(diǎn)電網(wǎng)的最高工作電壓， 即 （3）按工作電流選擇電氣設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于設(shè)備正常工作時(shí)的最大負(fù)荷電流，即§按短路情況進(jìn)行

15、校驗(yàn)（1）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 動(dòng)穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流力效應(yīng)的能力，滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件是或、分別為電氣設(shè)備允許通過(guò)的最大電流峰值和有效值，可查相關(guān)手冊(cè)或產(chǎn)品樣本；、分別為設(shè)備安裝地點(diǎn)短路沖擊電流的峰值和有效值。（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 熱穩(wěn)定是指電氣設(shè)備承受短路電流熱效應(yīng)的能力，滿足熱穩(wěn)定的條件是式中，為電氣設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)的熱穩(wěn)定電流（KA）；為三相短路穩(wěn)態(tài)短路電流（KA）；t為廠家給出的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（s）；為假想時(shí)間（s）。§的選擇選擇35kV側(cè)電氣設(shè)備表4-135kV側(cè)設(shè)備的選擇表電氣條件設(shè)備型號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目斷路器SN10-35I/1000隔離開GW4-35G/600電流互感器

16、LCW-3535353535661000600100/516294 10004550還需選取電流互感器JDJJ-35，避雷器FZ-35（2）選擇10kV側(cè)電氣設(shè)備表4-2 10kV側(cè)設(shè)備的選擇表電氣條件設(shè)備型號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目斷路器SN10-10I/630隔離開關(guān)GN8-10T/600電流互感器LAJ-1010101010220630600300/5163004052（3）消弧線圈的選擇按我國(guó)有關(guān)規(guī)定，當(dāng)310kV系統(tǒng)單相接地時(shí)的電容電流超過(guò)30A，或3560kV系統(tǒng)單相接地時(shí)的電容電流超過(guò)10A時(shí)，系統(tǒng)中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。所以系統(tǒng)中性點(diǎn)應(yīng)裝設(shè)消弧線圈。（4）選擇10kV饋電線路設(shè)備以第一車

17、間的饋電線路為例，其計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流，10kV側(cè)饋電出線設(shè)備的選擇方法與主變壓器10kV側(cè)相同，因此選用GG-1A(F)-03型高壓開關(guān)柜§4.4母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇（1）主變壓器35kV側(cè)引出線35kV側(cè)引出線導(dǎo)線截面按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，按發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)由于任務(wù)書中給出的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600小時(shí)，查表可得：架空線的經(jīng)濟(jì)電流密度。可選用導(dǎo)線型號(hào)LGJ-50，其允許載流量為相應(yīng)參數(shù)為電阻,電抗。在按發(fā)熱條件檢驗(yàn)：已知，溫度修正系數(shù)為：由上式可知，所選導(dǎo)線符合長(zhǎng)期發(fā)熱條件。按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)：查表3-2知35kV架空鋁絞線的最小截面為，滿足機(jī)械強(qiáng)度要求（2）10kV

18、側(cè)匯流母線與10kV側(cè)引出線10kV側(cè)匯流母線與10kV側(cè)引出線按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，然后按熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。10kV側(cè)匯流母線按發(fā)熱條件選擇截面。10KV母線的最大持續(xù)工作電流為220A,查附錄表A-8得，30時(shí)平放單條LMY-50X4型矩形母線熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。主變壓器10kV側(cè)的假想時(shí)間滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為 64和325頁(yè) 實(shí)際選用的母線截面積所以熱穩(wěn)定度滿足要求。（3）10kV配電線路由于廠區(qū)面積不大，個(gè)車間變電所距離總降壓變壓器較近，廠區(qū)高壓配電線路采取電纜線路，直埋敷設(shè)。由于廠區(qū)線路較短，因此按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，然后按熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。以1車間變電所為例，10kV側(cè)計(jì)算

19、電流查附錄表A-7，選ZLQ2-3X35油浸絕緣電力電纜，20時(shí)其允許載流量因?yàn)閺S區(qū)的高壓配電線路很短，線路始末兩端短路電流相差不大，故以10kV母線上短路時(shí)（點(diǎn)）的短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。10kV配電線路的假想時(shí)間滿足熱穩(wěn)定度的最小允許截面積為所以熱穩(wěn)定度滿足要求。表4-3車間的電纜截面選擇車間名稱線路序號(hào)計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流電纜型號(hào)紡練車間WL1ZLQ2-3X35原液車間WL2ZLQ2-3X35酸站車間WL3ZLQ2-3X35鍋爐房車間WL4ZLQ2-3X35排毒車間WL5ZLQ2-3X35第五章防雷保護(hù)§（1）架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價(jià)高，因此只在66KV及以上的架空

20、線路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上，一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線 由于310KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過(guò)電壓時(shí)，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過(guò)其接地引下線對(duì)地泄放雷電流，從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。（4）裝設(shè)自動(dòng)重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長(zhǎng)一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘，電弧通常不會(huì)復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對(duì)一般用戶不會(huì)有什么影響。（5）個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器 對(duì)架空線路上個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個(gè)別金屬桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。