某工厂10kV车间变电所电气部分设计.docx

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1、某工厂IOkV车间变电所电气部分设计摘要本设计的题目为“某工厂IOkV车间变电所电气部分设计”。设计的要紧内容包含：100.4kV变电所主变压器选择：变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿：电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器与补偿电容器）；配电装置设计：继电保护规划设计：防雷保护设计等。其中还对变电所的主接线通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量有关资料，设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算使用需要系数法：为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0

2、74提高到0.96：短路电流的计算包含短路点的选择及其具体数值计算：而电气设备选择使用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法：继电保护设计要紧是对变压器进行电流速断保护与过电流保护的设计计算；配电装置使用成套配电装置；本变电所使用避雷针防直击雷保护。关键词：短路电流计算，继电保护，接地装置，变压器目录前言II第I章任务说明IV1.1 设计要求IV1.2 负荷情况IV1.3 供电电源情况V1.4 气象、地质水文资料V第2章机加工车间的负荷计算VI2.1 负荷计算VI2.2 无功功率补偿VIII第3章工厂变电所的设备选择及主接线设计IX3.1 总降压变电所位置的选择IX3.2 变压器

3、台数及容量的选择X3.3 变电所主结线的选择XI3.3.1 变电所主接线的选择原则XI332变电所主接线方案的选择XI第4章工厂供、配电系统短路电流计算XII4.1 短路电流计算的目的及方法XII4.2 短路电流计算XII4.2.1 绘制计算电路图XIII4.2.2 确定基准值XIII4.2.3 计算短路电路中各要紧元件的电抗标幺值XIII4.2.4 k-1故障点的短路电流计算XIV4.2.5 k-2故障点的短路电流计算XV第5章变电所一次设备的选择校验XV5.1 变电所高压一次设备的介绍XV5.2 一次设备的选择与校验的条件与项目XVI5.3 变电所IOkV侧一次设备的选择XVIII5.4

4、变电所380V低压一次设备的选择XIX5.5 高压母线的选择XXI第6章变电所进出线与邻近单位联络线的选择XXI6.1 导线与电缆截面选择时满足的条件XXI6.2 IOkV高压进线的选择校验XXII6.2.1 IOkV高压进线与邻近单位联络线的选择XXII6.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择XXII6.3 380V低压出线的选择XXII6.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验XXV第7章变电所二次回路方案的选择XXVI7.1 高压断路器的操动机构操纵与信号回路XXVI7.2 变电所的电能计量回路XXVI7.3 变电所的测量与绝缘监察回路XXVII7.3.1 变电所高压侧测量与绝

5、缘监察回路XXVII7.3.2 变电所低压侧测量与绝缘监察回路XXVII7.4 变电所的保护设备XXVIII7.4.1 对继电保护装置的基本要求XXVIII7.4.2 主变压器的继电保护装置XXVIII7.4.3 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置XXX7.4.4 变电所低压侧的保护装置XXXI第8章变电所的防雷保护与接地装苴的设计XXXI8.1 变电所的防雷保护XXXI8.1.1 直击雷防护XXXI8.1.2 雷电侵入波的防护XXXI8.2 变电所公共接地装置的设计XXXI8.2.1 接地与接地装置XXXI8.2.2 确定公共接地装置的垂直接地钢管与连接扁钢XXXII前言变电所是电力系统

6、的重要构成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂与用户的中间环节，起着变换与分配电能的作用。不管国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位关于变电站实现综合自动化均取得了共识。变电站综合自动化也使用了新的技术全分散式变电站自动化系统与先进的网络技术。本课题设计了一个某工厂的供电系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，首先根据全厂与车间的用电设备情况与生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包含无功补偿容量计算与补偿设备选择、校验），确定了工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数与

7、容量。其次，本文设计了厂区供电与配电网络，进行了车间变电所与车间配电系统与车间电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线与电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了要紧电气设备的选型与校验。最后，本文还进行了主变电压器与要紧电力线路的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了某机加工厂内部的供配电系统，同时在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，表达了节能环保的设计思想。工厂供电设计务必遵循的通常原则：（1）工厂供电设计务必遵守国家的有关法令、标准与规范，执行国家的有关方针、政策，包含节约能源、节约有色金属等经济技术政策。（2）工厂供电设计应做到保障人身与设备的安全

8、、供电可靠。电能质量合格。技术先进与经济合理，设计中应使用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）工厂供电设计务必从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点与地区供电条件，合理确定设计方案。（4）工厂供电设计应根据工程特点、规模与进展规划，正确处理近期建设与远期进展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性川。表51示出了工厂供电设计根据的要紧设计规范。表OT工厂供电设计根据的要紧设计规范序号规范代号规范名称1GB50052-95供配电系统设计2GB5OO53-94IOkV及下列变电所设计3GB50054-95低压配电设计4GB50055-9

9、3通用用电设备配电设计5GB5OO57-94建筑物防雷设计6GB50058-92爆炸与火灾危险环境电力装置设计7GB50059-9235110kV变电所设计8GB50060-923-110kV高压配电装置9GB50061-9766kV及下列架空电力线路设计10GB50062-92电力装置的继电保护与自动装置设计11GBJ63-90电力装置的电测量仪表装置设计12GB50064-XX电力装置过电压保护13GB50065-XX电力装置的接地设计14GB5002I7-94电力工程电缆设计15GB500227-95并联电容器装置设计16GB50034-92工业企业照明设计标准17JBJ6-96机械工厂

10、电力设计18JGJ/T16-92民用建筑电气设计第1章任务说明1.1 设计要求本设计的要求是根据本地某工厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的进展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷与接地设备。1.2 负荷情况本厂多数车间为三班制，最大负荷利用小时7;ax=5000，除I#、2#、3#车间部分设备属二级负荷外，其它均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明设备为单相，额定电压为220V。本厂

11、的负荷统计参见下表供电部门对功率因数的要求值：IOkV供电时，cos0.9o变电所位置已选定，每个车间距离变电所的距离为：1#车间：110m；2#车间：80m；3#车间：100m；4#车间：90m。表17车间负荷情况车间设备类别各机械组代号设备容量PkVA需要系数KdCoS01#动力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#动力No.61820.40.9No.71560.680.88续表17车间负荷情况No.81870.490.78照明No.9120.360.883#动力No.10159

12、0.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#动力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.881.3 供电电源情况按照工厂与供电部门签订的供电协议规定，本厂可从4.5km远的地区变电所取得35kV的电源,该馈线首端所装设的高压断路器断流容量为300MV-A,此断路器配备有定时限过电流保护与电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。该馈线由4km长的架空线与0.5km长的电缆线构成。为满足工厂部分二级负载的要求，可使用高压联络线由临近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为5km,电

13、缆线总长为2km。1.4 气象、地质水文资料本厂所在地区的年最高气温为38,年平均气温为17rC,年最低气温为-8C。年雷暴天数约为20天。本厂所在地区，地层以砂质粘土为主。第2章机加工车间的负荷计算2.1负荷计算我国目前普遍使用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法与二项式法两种，而前者应用最为普遍。需要系数法：用设备功率乘以需要系数与同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都使用需要系数法计算：二次项系数法：将符合分为基本负荷与附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而容量相差悬殊，用二项式法计算小Z本设计结合实际情况，使用需要系

14、数法确定。要紧计算公式有：有功计算负载：P为=KdPN无功计算负载：Q30=Eotana视在计算负载：530=cosaS计算电流：130=7-3-出5各用电车间负荷计算结果如表2-1所示表2-1车间负荷计算表编号名称类别各机械组代号设备容量PeZkW需要系数K11CoS(PTan(P计算负荷PoZkWQ30ZkvarS30ZkVAho/A1机加工动力NoJ1800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.3续表27车间负荷计算表车问No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小-