某工厂供配电系统设计毕业设计论文.docx

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1、某工厂供配电系统设计毕业设计论文毕 业 设 计 设计题目 某工厂供配电系统设计 毕业设计原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺：所呈交的毕业设计，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。 作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明 本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计的规定，即：按照学校要求提交毕业设计的印

2、刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留

3、、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 涉密论文按学校规定处理。 作者签名： 日期： 年 月 日 导师签名： 日期： 年 月 日 注 意 事 项 1.设计的内容包括： 1）封面 2）原创性声明 3）中文摘要、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页 6）论文主体部分：引言、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录 2.论文字数要求：理工类设计正文字数不少于1万字，文科类论文正文字数不少于1.2万字。

4、3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文次序装订 目 录 摘要 . 1 Abstract . 1 第一章 绪

5、论 . 2 1.1 工厂供电的意义 . 2 1.2设计概述 . 2 1.2.1工厂情况 . 2 1.2.2设计思路 . 4 第二章 负荷计算及功率因数补偿计算 . 5 2.1负荷计算 . 5 2.1.1负荷计算的意义 . 5 2.1.2 负荷计算的方法 . 5 2.1.3 各车间负荷计算 . 6 2.1.4全厂总负荷 . 7 2.2功率因数补偿计算 . 8 2.2.1 功率因数对供电系统的影响 . 8 2.2.2 功率因数的补偿 . 8 第三章 变电所位置与型式的选择 . 11 3.1 变配电所的类型和所址的选择 . 11 3.2 变配电所总体布置的一般要求 . 12 3.3变配电所的总体设计

6、选择 . 12 第四章 主变压器及主接线方案的选择 . 14 4.1 变电所主变压器台数的选择 . 14 4.2 变电所主变压器容量选择 . 14 4.3主接线方案的选择 . 14 4.3.1主接线的总体分类： . 14 4.3.2 10kV侧单母线和双母线接线的比较 . 16 4.4低压侧接线方案的选择 . 16 4.4.1一般要求 . 16 4.4.2低压配电系统常见接线方式及适合场 . 16 第五章 短路电流的计算 . 19 5.1 短路的基本概念 . 19 5.2 短路的原因 . 19 5.3 短路的后果 . 19 5.4 短路的形成 . 19 5.5 三相短路电流计算的目的 . 20

7、 5.6 短路电流的计算 . 20 5.6.1短路电流计算的公式 . 20 5.6.2具体计算过程 . 21 第六章 一次设备的选择 . 24 6.1电气设备选择及校验的一般原则 . 24 6.2设备选择 . 25 6.2.1断路器 . 25 6.2.2隔离开关 . 25 6.2.3电压互感器 . 26 6.2.4熔断器 . 26 6.2.5避雷器 . 26 第七章 变压所进出线的选择 . 28 7.1电力线路的截面选择 . 28 7.2按发热条件选择导线和电缆的截面 . 29 7.3 10KV高压进线选择校验 . 29 7.4 380低压出线的选择 . 30 7.5作为备用电源的高压联络线的

8、选择校验 . 31 7.5.1按发热条件选择 . 31 7.5.2校验电压损耗 . 31 7.5.3短路热稳定校验 . 31 第八章 二次回路方案选择及继电保护 . 33 8.1二次回路方案选择 . 33 8.1.1二次回路电源选择 . 33 8.1.2高压断路器的控制和信号回路 . 33 8.1.3电测量仪表与绝缘监视装置 . 33 8.2继电保护的整定 . 33 8.2.1变压器继电保护 . 33 总 结 . 35 致 谢 . 36 参考文献 . 37 摘要 工厂供电，是指工厂所需的电能的供应与分配，也称工厂配电。 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既能易于由其他形式的能量

9、以供应用,又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无疑不是建立在电能应用的基础之上的。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。 本论文设计首先计算电力负荷和变压器的台数、容量:利用所学的知识确定变电所的位置，计算出短路电流的大小，选出不同型号的变压器，进而确定变压器的连接组别，画出必要的变电所主接线图。 关键词：主接线图、短路电流、电力负荷、变压器 Abstract The factory power supply ,it is to point to the powe

10、r supply and distribution ,also called plant distribution . As is known to all ,the electricity is of modern industrial production ,the main form of energy and power .Electric energy can easily by other forms of energy conversion ,and easy to convert to other forms of energy to supply the use .Elect

11、ric power transmission and distribution of economic is simple ,and easy to control ,adjust and measurement ,which is helpful to realize the production process automation ,and ,the modern social information technology and other high-tech undoubtedly is not based on electric power on the basis of appl

12、ication of the.So the power in the modern industry production and the whole national economic life are widely . This thesis design first calculated power load and transformer sets ,capacity ;Use knowledge to determine the position of the substation .To calculate the shot circuit current size choose

13、different types of transformer connection categories ,draw the necessary substation main wiring diagram. Keywords : main wiring diagram , shott circuit current , power load , transformer 1 第一章 绪论 1.1 工厂供电的意义 以第二次工业革命的爆发，从此人类社会进入电气时代，电能的发展是现代工业生产的主要能源和动力。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

14、单经济，又便于控制、调节和计量，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。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。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

15、，因此做好工厂供配电的工作，对于节约能源、减少能源的浪费，也具有重大的作用。 1.2设计概述 现有一工厂，需要根据其所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，为本厂设计一个变电所。 1.2.1工厂情况 1、工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除锅炉房、水泵房和制冷站属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。 2、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图

16、。该干线的导线牌号为LGJ-35，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为10km，电缆线路总长度为25km。 3、本地气象、地壤等资料： 最热月平均温度28.4 最热月平均最高温度33 极端最高温度38.5 极端最低温度-15.5 最热月地下0.8米的平均温度25度 2 表1.1负荷统计资料 计算负荷 序号 车间名称 P30 Q30

17、 S30 (KV.A) 122.2 166.8 213.8 133.8 141.3 68.7 193 167.4 122.9 241.5 239.2 133.4 140.5 厂务公用站房 TG车间 锅炉房 水泵房 污水处理厂 TA车间 空压站 空调机房 冷冻机 冷冻机 制冷站 照明用电 98.6 136.8 163.7 107 108.6 53.6 151 134.2 95.6 192.7 185.4 105 107.5 72.3 95.6 137.5 80.2 90.5 47.2 120.2 100.1 77.2 145.6 151.1 82.2 90.6 3 工厂平面图 图1.1工厂平面图

18、 1.2.2设计思路 1、计算电力负荷和无功功率补偿； 2、选择本变电所主变的台数、容量和类型； 3、设计本变电所的电气主接线； 4、进行必要的短路电流计算； 5、主要电气设备的选择； 6、电力线路接线及敷设方式； 7、继电保护。 4 第二章 负荷计算及功率因数补偿计算 2.1负荷计算 2.1.1负荷计算的意义 负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工

19、厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。 2.1.2 负荷计算的方法 常用负荷计算的方法有：1、需要系数法2、二项式系数法3、形状系数法。 在此次选择的设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。 需要系数法的主要步骤： 1、将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。 2、查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因

20、数。 3、用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同时系数K。 需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算，即：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。 表2.1需要系数法的计算公式 计算负荷 有功 无功 视在 电流 计算公式 适用条件 已知三相用电设备组或用电单位的设备容量及功率因数

21、，求其计算负荷。 I30=S30/3UN 5 2.1.3 各车间负荷计算 1、空调机房=253.4A 3、TG车间： P=163.7kW； Q=137.5kvar; S=213.8kVA； I=213.8(30.38）=324.8A 4、锅炉房： P=107kW； Q=80.2kvar; S=133.8kVA； I=133.8(30.38）=203.3A 5、水泵房： P=108.6kW； Q=90.5kvar; S=141.3kVA； I=141.3(30.38）=214.7A 6、污水处理厂： P=53.6kW； Q=47.2kvar; S=68.7kVA； I=68.7(30.38）=1

22、04.4A 7、TA车间： P=151kW； Q=120.2kvar; S=193kVA； I=193(30.38）=288.7A 8、空压站： P=134.2kW； Q=100.1kvar; S=167.4kVA； I=167.4(30.38）=254.3A 9、空调机房： P=95.6kW； Q=77.2kvar； S=122.9kVA； I=122.9=186.7A 10、冷冻机： P=192.7kW； Q=145.6kvar； S=241.5kVA； 6 I=241.5(30.38）=366.9A 11、冷冻机： P=185.4kW； Q=151.1kvar; S=239.2kVA；

23、I=239.2(30.38）=363.4A 12、制冷站： P=105kW； Q=82.2kvar； S=133.4kVA； I=133.4=202.7A 13、照明用电： P=107.5kW； Q=90.6kvar； S=140.5kVA； I=140.5(30.38）=213.5A 2.1.4全厂总负荷 取全厂的同时系数为：Kp= Kq=0.9， 则全厂的计算负荷为：p30=kpi=1qi=1nnp30i=0.91639.7=1475.73KW Q30=kQ301290.3=1161.27kvar i=0.922+Q30 S30=P30=1475.732+1161.272=1877.8kV

24、A I30=S30/(3UN)=1877.8/(30.38)=285.03A 变压器损耗： 有功损耗：DPS30=0.0151877.8=28.2KW T=0.015无功损耗：DQT=0.06S30=0.062853.0=171.18kvar 则变电所高压侧的计算负荷为： P30(1)=P30+DPT=1475.7+28.2=1503.9KWQ30(1)=Q30+DQT=1161.3+171.2=1332.5kvarS30(1)=P+Q=1503.9+1332.5=2009.3KVAI30(1)=S30/(3UN)=2009.3/(310)=116A230230227 2.2功率因数补偿计算

25、2.2.1 功率因数对供电系统的影响 在工厂供电系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性。这些设备仅需要从电力系统吸收有功功率，还要吸收无功功率以产生这些设备正常工作所必需的交变磁场。然而在输送有功功率一定的情况下，无功功率增大，就会降低供电系统的功率因数。因此，功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电器设备使用状况的一个具有代表性的重要指标。 功率因数的降低产生的不良影响： 1、系统中输送的总电流增加，使得供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等容量增大，从而使工厂内部的启动控制设备、测量仪表等规格尺寸增大，因而增大了初投资费用； 2、由于无功功率的增大而引起的总电流的增加，使得设

26、备及供电线路的有功功率损耗相应地增大； 3、由于供电系统中的电压损失正比于系统中流过的电流，因此总电流增大，就使的供电系统中的电压损失增加，使得调压困难； 4、对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，使发电机转子的去磁效应增加，电压降低，过度增大激磁电流，从而使转子绕组的温升超过允许范围，为了保证转子绕组的正常工作，发电机就不能达到预定的出力。 无功功率对电力系统及工厂内部的供电系统都有不良的影响。因此，供电单 位和工厂内部都有降低无功功率需要量的要求，无功功率的减少就相应地提高了功率因数。 2.2.2 功率因数的补偿 供电单位在工厂进行初步设计时对功率因数都要提出一定的要求，它是根据工厂电

27、源进线、电力系统发电厂的相对位置以及工厂负荷的容量决定的。根据全国供用电规则的规定，本设计要求用户的功率因数cos0.92。 供电单位对工厂功率因数这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求。因此，工厂便需要装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。 补偿容量可按下式子计算： QC=P30(tanj1-tanj2)=DqcP30 tanj1补偿前自然平均功率因数cosj1对应的正切值； tanj2补偿后自然平均功率因数cosj2对应的正切值； 最大负荷时的功率因数： cosj=P30/S30=1503.9/2009.3=0.74 8 所需的无功补偿装置容量为： Qc=Q30

28、.1-Q30.2=P30(tanj1-tanj2)=DqcP30 n=QC/qc(n为所需电容个数） 则： QC=Pj1-tanj2)=1475.73tan(arccos0.74)-tan(arccos0.92)=693.6kvar30(tan补偿后重新选变压器容量： 低压侧的视在计算负荷： 2S30(2)=P30+(Q30-QC)2=1475.72+(1161.3-693.6)2=1548KVA I30(2)=S30(2)/(30.38)=1548/(30.38)=2352.0A 补偿后变压器的功率损耗为： DPT20.015S30(2)=0.0151548=23.2KWDQT20.06S3

29、0(2)=0.061548=92.9kvar变压所高压侧的计算负荷为： P30.7+23.2=1498.9KW(2)=P30+DPT2=1475Q30.3-693.6)+92.9=560.6kvar(2)=Q30+DQT2=(11611S30(2)=P230(2)+Q230(2)=1498.9+560.6=1600.3KVA22I30.3/(310)=92.4A(2)=S30(2)/(310)=1600补偿后工厂的功率因数为： cosj=P.9/1600.3=0.94 30(2)/S30(2)=1498因为0.940.92，所以满足相关规定。 9 表2.2负荷计算总表 计算负荷 序号 车间名称

30、 P30 Q30 S30 I30 185.7 253.4 324.8 203.3 214.7 104.4 288.7 254.3 186.7 366.9 363.4 202.7 213.5 3170.1 2853.0 2853.0 2352.0 116.0 92.4 (KW) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 380V侧 无功补偿后 无功补偿前 10kv侧 无功补偿后 1498.9 1475.7 1503.9 空调机房 厂务公用站房 TG车间 锅炉房 水泵房 污水处理厂 TA车间 空压站 空调机房 冷冻机 冷冻机 制冷站 照明用电 合计 计入Kp= Kq=0.9 无功

31、补偿前 98.6 136.8 163.7 107 108.6 53.6 151 134.2 95.6 192.7 185.4 105 107.5 1639.7 1475.7 1475.7 (kvar) 72.3 95.6 137.5 80.2 90.5 47.2 120.2 100.1 77.2 145.6 151.1 82.2 90.6 1290.3 1161.3 1161.3 467.7 1332.5 560.6 (KV.A) 122.2 166.8 213.8 133.8 141.3 68.7 193 167.4 122.9 241.5 239.2 133.4 140.5 2086.5

32、1877.8 1877.8 1548.0 2009.3 1600.3 10 第三章 变电所位置与型式的选择 无论是工矿企业或是高层建筑，变配电所的选址、设计、布置及结构将直接影响到工程造价、运行管理的安全、可靠及维护的方便问题。 3.1 变配电所的类型和所址的选择 1、变配电所的设计要求 供电可靠，技术先进，保障人员人身安全，经济合理，维修方便。 根据工程特点，规模和发展规划，以近期为主，适当考虑发展，正确处理近期建设和远期发展的关系，进行远近结合。 结合负荷性质、用电容量、工程特点、所址环境、地区供电条件和节约电能等因数，并征求建设单位的意见，综合考虑，合理确定方案。 变配电所采用的设备和元

33、件，应符合国家或行业的产品技术标准，并 优先选用技术先进、经济适用和节能的成套设备及定型产品。 地震基本强度为7度及以上的地区，变配电所的设计和电气设备的安装应采取必要的抗震措施。 2、变配电所的类型 变配电所的类型应根据用电负荷情况和周围环境情况等综合确定。工厂变配电所与高层建筑变电所的型式及所址虽有所区别，但根据安装位置、方式、结构的不同，它们大致有以下几种类型： 工厂总降价变电所。用于电源电压为35KV及以上的大中型工厂。它是从电力系统接受35KV或以上电压的电能后，由主变压器把电压降为10KV，经10KV母线分别配电到各车间变电所。这种变电所一般都是独立式的。 高压配电所。用于高压电能

34、的接受和分配。无总降压变电所的高压配电所一般为独立式。 车间变电所。车间变电所主要用于低压电能的接受和分配。按其安装位置的不同可分为车间附设变电所、车间内变电所、独立变电所、杆上变电所、露天或半露天变电所、地下变电所、楼层变电所、箱式变电所。 3、变配电所的所址选择 变配电所所址的选择，应根据下列要求综合考虑确定： 尽量接近或深入负荷中心，这样可缩短配电线路的长度，对于节约电能，节约有色金属盒提高电能质量都有重要意义。其具体位置由各种因素综合确定。 进出线方便，使变配电所尽可能靠近电源进线侧，其目的是为了避免高压电源线路，尤其是架空线路跨越其他建筑或设施。 设备运输、吊装方便，特别要考虑电力变

35、压器和高低压开关柜等大型设备的运输方便。 11 不应设在邻近下列场所的地方：有剧烈震动或高压的场所；有爆炸或火灾危险的场所正下方或正上方；多尘、多水雾或有腐蚀性气体的场所，如无法避免时，要避免污染源的下风口；厕所、浴室、洗衣房、厨房、泵房的正下方及邻近地区和其他经常积水场所和低洼地区。 高压配电所宜于和邻近的车间变电所合建，以降低建设费用，减少系统的运行维护费用。 高层建筑地下配电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所，且不宜设在最底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高变电所地面防水措施，并应避免有洪水或积水从其他渠道淹没变电所的可能性。 应考虑企业的发展，使变配电所有扩建的可能，尤其是独

36、立式的变电所。 3.2 变配电所总体布置的一般要求 1、便于运行维护和检修。如有人值班的变电所应设单独的值班室，且值班室应和高压配电室相邻，有门直通；变压器室应靠近运输方便的马路侧。 2、保证运行的安全。如值班室内不应有高压设备，且值班室的门应该朝外开，而高低压配电室和电容器室的门朝值班室开或朝外开；油量在1000kg及以上的户内三相变压器应装设在单独的变压器室内，在双层布置的变电所内，变压器室要设在底层；所有带电部分离墙和离地的尺寸及各室的操作维护通道的宽度，须符合有关规程的要求。 3、便于进出线。如高压配电室一般位于高压接线侧；低压配电室应靠近变压器室，且便于低压架空出线；高压电容器室宜靠

37、近高压配电室，低压电容器室宜靠近低压配电室。 4、节约土地和建筑费用。在保证安全运行的前提下，尽量采用节约土地和建筑费用布置方案。如值班室和低压配电室合用；条件许可下，优先选用露天或半露天变电所；当高压开关不多于台时，可与低压配电屏设置在同一间房内；低压电容器数量不多时。可与低压配电装置设在一间房内。 5、留有发展余地。如变压器室应考虑扩建时更换大的变压器的可能性；高低压配电室均需留有一定数量开关柜的备用位置。 3.3变配电所的总体设计选择 1、变配电所的类型选择：因为本工厂引入的是10kv高线电缆，所以根据相关要求，拟采用独立式的高压配电所。 2、变配电所所址选址：根据相关要求拟把变电所建在靠10KV电缆侧，5号车间与11号车间之间，具体位置见图3.1. 12 图3.1变电所位置图 3、变配电所的总体布置的选择：根据相关要求进行了设计，具体设计图见附录四。 13 第四章 主变压器及主接线方案的选择 4.1 变电所主变