化纤毛纺厂总配电所高压配电系统设计(全套-优秀毕业设计).doc

摘 要 工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去,它由工厂降压变电所，高压配电线路,车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质,生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择， 变配电所位置的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择, 防雷接地装置设计等actres supy yte ofeectric or syste is to redisribtionstep-do peplant or worksop,it by actysep-dwn voltag substaton,power itribui ine, workhop， lowoltagdistibuto ln and trnsorng elecicity qipments.Foryttl tep-down subtio nd disrbuin stem is desid,an thea uay cordng to eacwhop,rdcionpocessand popetis oad andoadtribin, andstte wer o eachdepartmt. Slv t saf， reliabe,eonmic ad tchnogcal problmsof th er ditrbuton.Isbasic content in the folwng apcs: h choice, line voltage ditriuto by the osition of te eletialdesig, sort-irct crrnt ccuti and ayrecin, electricqupmnt seleco, worspsan transoer ubttio be, volme, itningrof goundin deice dign etc.目  录第一章绪论.（1）第二章工厂负荷的的统计与计算.（) 2.1毛纺厂设计基础资料.() 2.2各车间计算负荷.(2） 23工厂常用架空线路裸导线型号及选择.(3） .方案初定及经济技术指标的分析.(4)第三章 变配电所的电气设计.（7) .变配电所所址选择的一般原则.（7) 32结合方案要求设计位置图.()第四章短路电流的计算及继电保护.(8) 4.1 短路电流的计算.(8) .2继电器保护的整定.(11)第五章 电气设备的选择.(12)第六章 车间变电所位置和变压器数量、容量的选择.(1)第七章 防雷.() 7.1防雷设备.(14) 7防雷措施.(14)第八章 接地.(15)致谢.(16)参考文献.(16)附图.（17)第一章 绪论工厂供电,即指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本中所占的比重一般很小(除电化工业外)。电能在工业生产中的重要性,并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率,降低生产成本，减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。 可见,做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作,就必须达到以下基本要求：(1) 安全:在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。(2） 可靠: 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3) 优质: 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（） 经济： 供电系统的投资要少，运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外,在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。工厂供电设计的一般原则按照国家标准505-95供配电系统设计规范、B003-94 10kv及以下设计规范、G5054-95 低压配电设计规范等的规定,进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策;必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源,节约有色金属等技术经济政策。 (2)安全可靠、先进合理;应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格,技术先进和经合理,采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3） 近期为主、考虑发展;应根据工作特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。(4)全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要第二章负荷计算2.1毛纺厂设计基础资料电源进线为10K两回线，上一级变电所出口短路容量最大运行方式为187MA，最小运行方式为77MVA,输电线路为L-35,长度为.5Km。关系到变电所的地点可以在这里不考虑,只考虑配电所是否能与其他变电所合建。表1：负荷列表序号车间名称设计容量K车间变电所代号制条车间340No.1纺纱车间340饮水站86锻工车间37机修车间29幼儿园2.仓库8织造车间525No.2染整车间490浴室、理发室5食堂40单身宿舍5锅炉房151No.3水泵房118化验室50油泵房222各车间计算负荷和无功补偿若要使供配电系统在正常条件下可以可靠地运行，必须正确的选择电力变压器、开关设备极道鲜、电缆等电力组件,这就需要对电力负荷进行计算。因工程上依据不同的计算目的，针对不同类型的工厂和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷的计算方法，例如估算法、需要系数法、二项式法和单项负荷计算等。估算法适用于做设计任务书或初步设计阶段;需要系数法适用于求多组三相用电设备的计算负荷；二项式法适用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷；每个工厂都不可避免的有单相负荷。综合以上适用条件及划线毛纺厂的负荷容量，本厂的负荷计算适合用需要系数法。(一）o车变所辖各车间的负荷计算（）制条车间已知:Pe=34KW,d=78，an0.5故:P0=PeKd=340*0.8=265.2(KW） Q30=30*tan265.20.75198.9（Kvar)S0=310（VA）（2）纺纱车间已知：Pe4KW，Kd=.80，tan=0.7故：PPe*Kd=340*0.80=2(W) 0=tan=272*0.78=2.16（Kvar)S3=345.2(KA)(3)饮水站已知：Pe=86KW，K=.70，n=0.75故：3=P*Kd86*0.70=6.2（KW) Q30P30*ta60.*0.755.15（Kvar) S30=75.25（KVA)（4)锻工车间已知:e37KW,d=0.75,t.2故：P0Pe*K=7*75=7.75(KW) Q30=P*tan7.7*1.02=28.1(Kvar） S3=39.5（A)(5)机修车间已知：Pe=96W，Kd=.1，tan=.3故：P30e*Kd=296*0.15=44.（KW) 0=P0*tn=444*.7=76.81(Kv） 3=8.(A）(6)幼儿园已知：Pe=12.KW,K=0.0,tan.75故：P0=*Kd=1.8*0.80=0.24(KW) Q3=P30*an=.240.757.(Ka) S30=12.0（KA)（7)仓库已知:Pe38KW,d070,ta=.75故：P30Pe*d38*070=6(KW） Q30=0*tan=2.60.5=99（ar) =3.25（VA)(二)o.车变所辖各车间的负荷计算(1)织造车间已知：525KW，K08,tn0.5故:P0=Pe*K=525*.78=405(K） Q0P0tn=409.5*0.75=373（Kvar） S30=11.88(KVA)（2）染整车间已知：Pe=490W,K=0.5，tan=0.70故：P30=P*Kd=490.75=367.5(K) Q3=P0*tan37.5*0.70=25725(Kvar) S30=4859（VA)（3）浴室、理发室已知：Pe5KW,d=.0,an=075故：P3=Pe*d=*0.50=2.5(K) 30=P30tan=2.50.=1.8(Kar） S30=3.13KV)（4)食堂已知:P=40,Kd=0.5，tan=.7故:P=Pe*Kd=0*0.50=0(K) 30P30*tan20.75=1(Kv) S3025.00（KA)（)单身宿舍已知:Pe=50KW，Kd080，an0(仅电热设备）故:P3=Pe*K=50040(K） Q3= 0=4.00(V）（三)o.3车变所辖各车间的负荷计算(1)锅炉房已知:P=51KW，d075,tan=0.7故：0Pe*Kd=151*075=11325(KW) 30=P*n13.50.75=84.4(Kar) 30=11.6(KA)（2)水泵房已知：=118KW,Kd=080,tan.7故:30=Pe*Kd11*.8094.（KW） 30=P0tan=94.4*0.570.8(Kvr) S30=118.（）()化验室已知:Pe=5W,d0,a=0.70故：P3e*Kd=50*.=35（KW) Q3=P30tan=9*075708(Kar) S0=4272（KVA)()油泵房已知:Pe=28，K=085，ta=05 故：P3=e*Kd=2*0.8=2（KW） Q30=P3*an=23.8*05=78（KW）S3=29.75(KV)表2:各车间的计算负荷统计表序号车间名称设计容量/KW30/KWQ0/vrS3/KVA制条车间34265.2198.9331.40纺纱车间342212.1635.23饮水站866245.1575.锻工车间3727.752313951机修车间294476.188.72幼儿园12.810.247.6812.0仓库32.19.533.25织造车间52540.07.135.88染整车间490367.7.2548.59浴室、理发室52.5.83.食堂4020155.0单身宿舍400.03锅炉房513.2584.411.5水泵房1194.481.00化验室503524.542.72油泵房28381859.第三章 车间变电所位置和变压器数量、容量的选择车间变电所的位置、变压器数量和容量,可根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及车间负荷的中位置、负荷性质、负荷大小等，结合其他各项选项择原则,与工艺、土建有关方面协商确定。本厂拟设置3个车间变电所,每个车间变配电系统设计规范电所装设一台变压器,其位置附如图1-1所示,变压器容量见表10。（一)N.1变电所的变压器台数及容量选择（1）No.1变电所的供电负荷统计同时系数取:P=.9, P3 KP（P30制 P30纺 3饮 P30锻+ P3机+ P3幼+ P0仓）=.*(25.+272+602275+.+0.24+266)=0.9*706.39=6355(KW) Q0= KQ（Q30制Q纺饮+ 30锻+ Q30机+ Q30幼+ 30仓）.95(198.9+212.1645.1583+76.91+7.68+1.95)=0.95*58.6=591（Kvar) (2）No.变电所的无功补偿根据相关规定,功率因数要提高到0.9以上无功补偿试取QC=00Kvar补偿以后：Q30=559.-30=251(Kvar)CosP30P30*P3+（Q30-QC）*（Q30Q)=35.75/686.8=0.93>0.9 所以符合标准S1=P30*30+(Q30-QC)*（Q3-QC) =86.6(KVA)(） No.1变电所的变压器选择为保证供电的可靠性,选用两台变压器(每台可供车间总负荷的7%)SN1=0.7* S1=7*68668=8.68(KVA）选择变压器型号为S9-500/10系列，额定容量为500KVA，两台。查表得出变压器的各项参数空载损耗Po=.96KW 负载损耗Pk=5.W阻抗电压U%=4 空载电流I%1.1（)计算每台变压器的功率损耗S30=1686.63.34(KV）P=nPo+()=0.9651*（）=.9+5.1*0.47=3.36（W)QT=n+N()=*500+*00*7=.2（va）（一） No.2变电所的变压器台数及容量选择（1）No1变电所的供电负荷统计同时系数取:K09，KQ0.5P30= K（0织+ P30染+ P3浴+ P3食 P0单）=0.9*(45+367.5+2.+2+0)=.*839755.55(KW) 3= Q(Q30织+ Q30染+ Q0浴+ Q30食+Q单）=.95*(7.13+57.2+1.88+15+0）0.95*581.26=52.0(ar） (2)No变电所的无功补偿根据相关规定，功率因数要提高到0.9以上无功补偿试取QC=00ar补偿以后：30=552.2030=2.2（Kvr）Cos=P3/P0*P30(Q3-C）*(Q30-QC）=75.55/796.53=0.9>0.9 所以符合标准S1=P30*P30+(Q3Q)(Q30QC) =796.3(A）(3)No变电所的变压器选择为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70）N2=07* S207*965557.57()选择变压器型号为S9-630/10系列，额定容量为30KVA，两台。查表得出变压器的各项参数空载损耗P=1.2K 负载损耗Pk6.2K阻抗电压Uk%4.5 空载电流o%11(4)计算每台变压器的功率损耗3=*796.53.7（KA）P=nPo+Pk(）.2+6.2*()=12+.12.483.6（）Q=SNSN()=*630+*63*.30.63=1.26(Kva)（二） No.3变电所的变压器台数及容量选择(1)No.3变电所的供电负荷统计同时系数取：P=0., KQ=.5P30P(P0锅+P30水 P30化+ P30油)=.9*（11.25+94.4+523.8）=09*2.4=39.（) 30=（30锅+ Q3水+ Q30化+ Q0油)=5*（4.94+70.+24.51.5)=.9*4.1=188.19（Kvar) (2)No.3变电所的无功补偿根据相关规定,功率因数要提高到0.以上无功补偿试取QC=00Kvar补偿以后:Q3=188.19-00=8819（Kva)Cos=P30/30*P30(Q0C)*(Q30QC)=391/5.51=0.9409 所以符合标准1=30*P30+（Q3-QC)(0-C) =255(KA)（）No3变电所的变压器选择为保证供电的可靠性，选用两台变压器(每台可供车间总负荷的70%)NT30.S3=7*25551=7.86（KVA)选择变压器型号为S9-00/10系列，额定容量为200VA，两台。查表得出变压器的各项参数空载损耗Po=.48KW 负载损耗P=2.6KW阻抗电压Uk4 空载电流o%=1(4）计算每台变压器的功率损耗S=S*25.=2777(KVA)T=nPo+P（)=0.48+.（)=08+1=1.4(KW)QTnSNS()=200*200*.64=87（Kvr）表10 车间变电所变压器一览表变压器名称位置及型式容量/（·A）变压器型号1No车变5009500/102No2车变630S9-630/10To.3车变009-01 第四章 车间动力线的设计和选择（一)厂内0K线路截面选择（1)供电给o.1的1KV线路为保证供电的可靠性 ,选择双回供电线路,每回供电线路的计算负荷：P030=0.55.75317.88(K) Q0=30=.5*59.51279.7（Kvr）计及变压器的损耗:P30+=317.88.36=21.24(K） 30+Q279.769.92=289.8（vr）=43.6(VA）30=24.97()先按经济电流密度选择导线经济截面：查表得出化纤毛纺厂的年最大负荷利用小时数为6000h，所以取经济电流密度jec=0.A/m所以可得经济截面:Aec=27.4(2）可选导线型号为L-25，室外时允许载流量为Il=13A相应参数为ro.28/m,=035K再按发热条件校验：已知=27,温度修正系数为：K=0.96=Kt*Ial.96135=12.60(A)> I=247(A)所以，所选导线符合长期发热条件。由于1KV线路很短,其功率损耗可忽略不计。线路首段功率P=321.24（KW） Q=286(Kar）()供电给o2的1K线路为保证供电的可靠性,选择双回供电线路,每回供电线路的计算负荷:3=30=0.*75.5=37778(KW） Q0=Q30=05*52.20=610（Kvar)计及变压器的损耗：=P30P=37.736=38.46（KW） =Q30+26.10+1826=294.36(var)=481.（KVA）I30=.2()先按经济电流密度选择导线经济截面：查表得出化纤毛纺厂的年最大负荷利用小时数为000h,所以取经济电流密度ec=09A/m2所以可得经济截面:Aec=0.9(mm2)可选导线型号为LJ-35(选择G-5型则线路电能损耗过大)，室外时允许载流量为Ial=170A相应参数为ro=0.92/K ，xo=0.3/m再按发热条件校验：已知=27,温度修正系数为:Kt=96=tI=.96*0=163.20()> 0=27.8(A)所以,所选导线符合长期发热条件。根据地理位置图及比例尺,得到此线路长度为=0.Km10K线路功率损耗：PL=3I02RL=*(7.8）.2*0.272（KW)L=3I302XL3*（27.82）2*0.2.33=3.24（Kvar）线路首段功率P=+L=.4472=808.68(K） Q=+Q =294.36+152447.60(Kvar)（3）供电给No.3的10KV线路为保证供电的可靠性 ，选择双回供电线路,每回供电线路的计算负荷:P30=30.5*23.81=119.91(KW) 3=Q3=.518.19=9410（Kvar）计及变压器的损耗：P30+P=119915=321.4(W） = Q0+Q=4.10+5799.97(Kar)=5730(VA)I30=9.8(A)先按经济电流密度选择导线经济截面：查表得出化纤毛纺厂的年最大负荷利用小时数为000h，所以取经济电流密度jec0./mm2所以可得经济截面：c=10.0(2)可选导线型号为LJ-16,室外时允许载流量为al=105A相应参数为ro=.9/Km，xo=0.36/Km再按发热条件校验:已知=2,温度修正系数为:=.96t*Ial0.9*0=108（A）> I30.08(A) 所以,所选导线符合长期发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为020Km0KV线路功率损耗:PL=3302L=3（.0）2*1.9*0.97.9(KW)QL330XL=(908)2*00.27.8（var）线路首段功率P=+P=12145+97.5=219.4(K) Q+Q=94.1+781=11.91(Kar）第五章 短路计算.工厂的车间变压器10V侧母线短路电流（短路点）（1)确定标幺值基准： S=100MA UAV=1.KVId=550(KA）（2)计算各主要元件的电抗标幺值: 系统电抗（取断路器SOC1000A）X1=.1(3）10KV线路电抗(LG-35，.5K）: x=0.3/KMX2*=.3*0.500/（0.5）=0.7（4）总电抗标幺值：X*= X+ X2*/=0.1+0.085=0.15（5)三相短路电流周期分量有效值：I（3）=I/ X=5.5/0185=29.73（KA）冲击短路电流h(3)=2.5 IK（）=255297=7581(A)sh（)=15I(3）=.2*2973=45.9（KA)（6)三相短路容量：K(3)= S/ *1000.185=540.54（MVA）车间的0.K侧母线短路电流（短路点)(1)确定标幺值基准: Sd0MVA UAV=.KVd=4434（A）（2)计算各主要元件的电抗标幺值： 系统电抗（取断路器SC1000VA）X=0.1（3）0KV线路电抗（-3,K）: x=0.3/MX*=0380.5*10/（10.)2=0.7(4）10KV厂内架空线路电抗（给No.车间变电所供电)因为这段10K架空线路很短，l0，电抗可不计，X3*=0（）100.V电力变压器（00VA的电力变压器，UK=4)X4*=8（6)总电抗标幺值:*=X1* 2*/+=0.+008=4.8（7）三相短路电流周期分量有效值：I()=Id/ X*14.34/4.15=4.49（A)冲击短路电流ish(3)=1.8 IK(）=1.84*34.9=63.46（KA)Ish（3)1. K()=1.09*.4637.59()（8)三相短路容量:SK（3)= S/X=10.152.89(MVA）第七章防雷7防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪)的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。7.2防雷措施一、架空线路的防雷措施(1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高,因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。5K的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而0及以下的线路上一般不装设避雷线。(2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是0KV及以下架空线路防雷的基本措施。（3)利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于10V的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时,顶线绝缘子上的保护间隙被击穿,通过其接地引下线对地泄放雷电流,从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。(4）装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后,电弧即自行熄灭。如果采用一次AD,使断路器经0.s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃,从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5)个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点,如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。二、变配电所的防雷措施()装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建(构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时,不必再考虑直击雷的保护。(2)高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至310K主变压器的最大电气距离如下表: 避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上,均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器,其接地端与电缆头外壳相联后接地。(3)低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时(如IT系统),其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。第八章 接地接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接,称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等,称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的,但在故障情况下要通过接地故障电流。 接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。在本设计中，查表可知此变电所公共接地装置的接地电阻应为E<4现初步考虑围绕变电所建筑四周,距变电所2m,打入一圈直径50mm、长2m的钢管接地，每隔5打入一根，管间用*4mm2的扁钢焊接