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1、精选优质文档-倾情为你奉上 毕 业 设 计 论 文题 目 35kV 变电所及低压配电系统设计 （院）系 电 气 工 程 系 专业 电气工程及其自动化 班级 01 学号 0 学生姓名 导师姓名 完成日期 200.6.17 毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 35KV变电所及低压配电系统设计 姓名 系别 电气与信息工程系 专业 电气工程及其自动化 班级 电气学号 01 指导老师 教研室主任 一、基本任务及要求：1、变电所设计：变电所负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电器保护的
2、选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；变电所电气照明的设计。 2、低压配电系统设计：车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；车间电气照明设计。 二、进度安排及完成时间：1、3月7日：布置任务，下达设计任务书。 2、3月7日-3月26日：查阅资料，撰写文献综述，撰写开题报告。 3、3月27日-4月9日：毕业实习，撰写实习报告。 4、4月10日-5月10日：变电所设计，中期检查。 5、5月11日-5月30日：低压配电系统设计，撰写毕业设计说明书。 6、6月1日-6月14日：修改、装订毕业设计说明书。 7、6月15日-6月20日：毕业设计答辩。 专心-专注-专业目 录摘 要
3、 Abstract1111246613131414141516161616161616202028282940404040414245454646464647474749505152结束语45556另附35KV变电所及其低压配电系统设计摘要：随着现代文明的发展与进步，社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。此工厂供电设计包括：负荷的计算及无功功率的补偿；变电所主变压器台数和容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路计算和开关设备的选择；
4、二次回路方案的确定及继电器保护的选择和整定；防雷保护与接地装置的设计；车间配电线路布线方案的确定；线路导线及其配电设备和保护设备的选择；以及电气照明的设计，还有电路图的绘制。关键词：变电所 变压器 断路器 继电器 隔离开关 互感器 熔断器Transformer Substation And the Low electric Circuit wire designABSTRACT：With development and progress of modern civilization, social production and is it put forward high request mo
5、re and more to quality and management that electric energy supply to live. As the pivot between what the electric energy is transmitted and controlled, the transformer substation must change the traditional design and control the mode , could meet modern power system , modernized industrial producti
6、on and development trend of social life . This factory supplies power and designs including: Calculation of load and compensation of the inactive power; Transformer substation main voltage transformer platform count and capacity , sureness of pattern; Mainly wire the choice of the scheme in the tran
7、sformer substation; Pass in and out the choice of the thread; Choice of shorting out and calculating and switchgear ; Two return circuit sureness and choice that relay protect of scheme exactly make; Defend the thunder and protect the design with the earth device ; The workshop distribution line con
8、nects up the sureness of the scheme; Circuit wire and distribution equipment and protecting the choice of the equipment; And the electric design that lighted, there is drawing of circuit diagram.Keyword: Transformer substation Voltage transformer Circuit breaker Relay Isolate the switch Mutual induc
9、tor Fuse box.第1章 变电所负荷的计算及无功功率的补偿1.1 电力负荷的分级工厂企业各类用电设备，由于其生产工艺的不同，因此对供电的要求级别也不同，一般按工厂企业主要车间的用电生产工业要求，确定去用电负荷性质。按照工厂企业的用电的重要性中断供电以后可能在政治上，经济上所造成的损失或影响程度，划分为一级、二级和三级负荷。1.1.1 一级负荷(1)中断供电造成人身伤亡者：如井下采掘企业，铁矿、硫矿、有色金属矿井等，中断供电可能引起瓦斯爆炸，或者积水淹没、矿壁倒塌等造成人员伤亡。(2)中断供电将在政治上或者经济上造成重大损失者。如大设备损坏、重大产品报废，用重要原料生产的产品大量报废，国
10、民经济中重点企业的连续性生产被打断而需要长时间才能恢复等。例如炼焦炉停电以后煤气从炉缝中溢出，遇火星要爆炸，烧碱厂停电以后，氯气和氢气从电解槽溢出，容易发生爆炸等。(3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷，如重要交通枢纽，重要通讯枢纽，重要宾馆，大型体育场，经常要用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位的重要负荷。在一级负荷中特别重要的负荷是指当中断供电会发生爆炸、中毒和火灾等情况的负荷一级特别重要场所内不允许中断供电的负荷，如正常电源中断时处理安全停产所必需的事故照明、通信系统、火灾报警设备、保证安全停产的自动控制装置、执行机构和配套装置等负荷。一级负荷对供电
11、电源的要求：一级负荷应由两个电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。在一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必需增设应急电源，为保证对特别重要的负荷供电，严禁将其他负荷接入应急系统。1.1.2 二级负荷(1)中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续性生产被较长时间被打断,重点企业大量减产。譬如水泥厂的旋转大窑，停电将停止旋转，使旋转窑二次侧受热不均匀，时间拖长，使回转窑弯曲；化纤厂停电，多数设备因为管道给浆粕堵塞，包括白金喷丝头，需大量拆换修理等。(2)中断供电将影响重要单位正常工作的负荷。如交通枢纽，通讯枢纽等用单位的重要负荷。(
12、3)中断供电将造成大型影剧院，大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱者。二级负荷对供电的要求：二级负荷应由两个电源供电，即应由两回路线供电，供电变压器应有两台（两台变压器不一定在同一变电所）。做到当发生电力变压器事故或电力线路常见故障时，不致中断供电或中断后能很快恢复，在负荷较小或者地区供电条件不足情况下，可由一回6KV及以上专用架空线供电；当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的电缆供电，每根电缆应能承受100%的一级负荷；为解决线路和配电设备的检修以及突然停电后，设备能安全停产问题，可备用小容量柴油发电机组，其容量由实际需要决定。1.1.3 三级负荷不属于一级负荷和二级负荷者。对一些非连续
13、性生产的中小型企业，停电仅影响产量或导致少量产品报废的用电设备，以及一般民用建筑的用电负荷等均属于三级负荷。对供电电源无特殊要求，一般按用电负荷容量，选择电网各级电压供电。1.2 负荷计算的意义和目的 工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电电设备的安装容量。这些用电设备品种多、数量大，工作情况复杂。如何根据这些资料正确估计工厂所需要的电力和电量是一个非常重要的问题。估算的准确程度，影响工厂电力设计的质量，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，增加投投资和运行管理工作量。特别是由于工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
14、建设，将给整个国民经济的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，供电系统的线路及按期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。 求计算负荷的这项工作称为负荷计算。显然，计算负荷是根据一直的工厂的用电设备的、安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。这个负荷是设计时作为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。 国内外学者和设计研究人员长期以来对如何准确估算计算负荷的工作非常重视，并已形成以下的一些基本观点。工厂投产后，供电系统必须首先保证能安全可靠地
15、工作，因此，实际负荷电流通过系统各个元件产生的热量引起的温升，应不超过倒替和电气设备在规定使用期间内长期工作的允许温升。从这一要求出发，必须考虑用电设备的工作特征，其中工作制与负荷计算的关系较大，因为工作制下，导体发热的条件是不同的。用点设备的工作制可以分为：连续运行工作制 是指工作时间较长，连续运行的用电设备。绝大多数用电设备属于此类工作制。如通风机、压缩机、各种泵类、各种电炉、机床、电解电镀设备、照明等。短时运行工作制 是指工作时间很短，停歇时间相当长的用电设备的工作制 。如金属切削机床用的辅助机械、水闸用电机等，这类设备的数量很少。求计算负荷一般不考虑短时工作制的用点设备。连续周期工作制
16、 是指有规律性、时而工作，时而停歇，反复运行的用电设备的工作制，如吊车用电动机，电焊用变压器。 为表征其断续周期的特点，用整个周期里的工作时间和全周期时间之比，即用负荷持续率（FC）表示: （1.1）对这类的用电设备，在参数计算负荷时，从发热的观点来看，需将铭牌功率按下式换算成FC=100%时的额定持续功率： 对于电动机 PN=PN （1.2） 对于电焊变压器 SN=SN（1.3）用电设备在生产期间的投入运行有很大的随机性，但各种类型的工厂都有其本身的生产规律，所以从整体来看，用电也必然存在一定的规律性，这就有可能利用已有的生产工厂用电设备的安装容量和实际用电的大量资料进行统计，整理及分析，求
17、出有关系数，以便在设计同类型的工厂时参考利用。由于用电设备的组成非常复杂，除按上述的工作制进行分类外，在测定有关数据时，按照加工特点，把用电设备分成不同类型的组。如金属切割机床，通风机，不同类型的电炉，电解电镀设备，照明等。这种用电设备组的划分方法，竟长期应用，证明只要是同一类型的用电设备，即使在不同类型的工厂企业采用，也由于其共性，测的数据的范围有近似之处。所以，这种分类方法在国际是是通用的，但具体数据，却因各国国情不同而有所差异。1)为了求得中所需的有关系数，需要利用现有生产工厂的电力负荷曲线。所谓电力负荷曲线就是纵坐标为有功负荷P（或无功负荷Q），横坐标为时间t，每隔一定时间间隔t绘制的
18、负荷变化曲线。负荷曲线所包络的面积，就是工厂在生产期间耗用的电能。为求计算负荷，目前绘制负荷曲线采用的时间间隔t为30min。其理由是：某一标准截面的导线，通过对取所规定的相应电流时，经过一定的时间，该导线才会达到它的稳定温升。利用30min 作为时间间隔，是根据最小导线截面确定的，它对于较大截面的导线发热，显然有足够的余量。2)以30min 为时间间隔，在最大负荷工作班测定的某一些用电设备组的负荷曲线，起最大值定义为P30，以P30求出的系数去计算新建或者扩建工厂该用电设备组的计算负荷可以计为Pc 。两者本来应当是一个数值，只不过Pc来源于P30的统计值而已。1.3 用系数法计算本课题电力负
19、荷用需要系数法求计算负荷的具体步骤如下：(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的需要系数及对应的功率因数。(3)用需要系数法求全厂计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。因为本课题已给定部分数据，同过已知数据来求其他数据。具体电力负荷计算数据如表1.1，表1.2。有关计算公式：有功计算负荷： P30=KdPe， (1.4)Kd为用电设备组的需要系数。无功计算负荷： Q30=P30 tg (1.5)视在功率计算负荷： S30=P30 / cos (1.6) 计算电流： I30=S30 /U (1.7)序号车间名称高压设备名称设备容量Kdcostan计算
20、负荷P30Q30S30I301铸钢车间电弧炉2*12500.90.870.572250128325862502铸铁车间工频炉2*2000.80.90.48320154356343空 压 机空压机2*2500.850.850.6242526450048小 计299517013442332表1.1 各车间6KV高压负荷计算表表1.2 各车间380V负荷计算表车间 名 称设备容量Kdcostan计 算 负 荷 车间变代 号变压器台数和容量P30Q30S30I30铸钢车间20000.40.651.1780093612311870NO.1车变2*1000铸铁车间10000.40.701.02400408
21、571870NO.2车变2*500砂 库1100.70.601.3377102128190小计Ks=0.90.661.13429485648980铆焊车间12000.30.451.983607138001220NO.3车变1*4001.水泵房280.750.80.7521162640小计Ks=0.90.442.93436927721174空压站3900.850.750.88332292443670NO.4车变1*315机修车间1500.250.651.1738445790锻造车间2200.30.551.5266100120180木型车间1860.350.601.336586108160制材厂2
22、00.280.601.335.67814综合楼200.9101801828小计Ks=0.90.681.0652413587551142锅炉房3000.750.800.75225169281430NO.5车变1*2502.水泵房280.750.800.7521162640仓库1.2880.30.651.1726304060污水提升站140.650.800.75971117小计Ks=0.92812223585471.4 无功补偿的计算、设备选择1.4.1 无功补偿的意义和计算电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种
23、功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。有功功率、无功功率、视在功率之间的关系如图1.1所示。 S= （1.8）式中 S视在功率，kVA P有功功率，kW 图1.1 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系 Q无功功率，kvar 角为功率因数角，它的余弦(cos)是有功功率与视在功率之比即cosP/S称作功率因数。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数cos越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供给，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供
24、用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的基础上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应达到相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。 无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价
25、低、运行维护简便、自身损耗小。采用并联电容器进行无功补偿的主要作用：(1)提高功率因数如图1.2所示。图中 P有功功率 图1.2 无功补偿对照图S1补偿前的视在功率S2补偿后的视在功率Q1补偿前的无功功率 Q2补偿后的无功功率1补偿前的功率因数角2补偿后的功率因数角由图示可以看出，在有功功率P一定的前提下，无功功率补偿以后(补偿量QcQ1-Q2)，功率因数角由1减小到2，则cos2cos1提高了功率因数。(2)降低输电线路及变压器的损耗三相电路中，功率损耗P的计算公式为 P=3 (1.9)式中P有功功率，kW；U额定电压，kV；R线路总电阻，。由此可见，当功率因数cos提高以后，线路中功率损耗
26、大大下降。(3)改善电压质量线路中电压损失U的计算公式 U=3 (1.10)式中P有功功率，KW；Q无功功率，Kvar；U额定电压，KV；R线路总电阻，XL线路感抗，。由上式可见，当线路中，无功功率Q减小以后，电压损失U也就减小了。(4)提高设备出力如图3所示，由于有功功率PScos，当供电设备的视在功率S一定时，如果功率因数cos提高，即功率因数角由1到2，则设备可以提供的有功功率P也随之增大到P+P，可见，设备的有功出力提高了。在本课题中，由前面的车间负荷计算知车间的计算很大，但功率因数普遍很小。从表中可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.77。而提供电部门要求该厂35KV进线侧
27、最大负荷时功率因数不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功功率损耗，因此在变压器低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率因数应稍微高些，取0.92。 相关的无功功率补偿公式如下：无功功率补偿装置容量: QC=P3（tan-tan） （1.11）式中: P30 工厂的有功计算负荷(单位:KW)tan对应原来功率因数COS的正切;tan对应需补偿到功率因数的COS正切;补偿后总的视在负荷：S30= P302+(Q30-QC)20.5 （1.12） 变压器有功损耗: PT=Pk2+P0 （1.13）式中: P0变压器的空载损耗;Pk变压器的短路损耗; 变压器的负荷率, = S30 / SN,对于
28、610KV低损耗配电变压器,有攻损耗可按下列简化公式计算: PT=0.015S30 （1.14） 变压器无功损耗： QT=（I0%/100+UK%/1002）SN （1.15）式中： I0 变压器的空载电流百分比UK变压器的短路电压百分比对于610KV低损耗配电变压器,有攻损耗可按下列简化公式计算:QT=0.06S30 （1.16）变压器高压侧有功功率： P=P30+PT （1.17） 变压器高压侧无功功率： Q=Q30+QT （1.18） 补偿后的有功功率：S= P2+Q20.5 （1.19） 因此380V侧最大负荷时功率因数暂取0.92来计算，380V侧所需无功功率补偿容量各车间计算如下:
29、第一车间: QC =P30（tan-tan） =800tan(arccos0.65)tan(arccos0.92) =592kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2（主屏）1台与方案4(辅屏)6台相结合,总共容量112kvar7=784kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表1.3所示: 表1.3 NO.1车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.658009361230.81870.1380V侧无功补偿容量784380V侧补偿后负荷0.98800152814.3123
30、7.3变压器功率损耗0.0210.456KV侧负荷总计0.98800.021152.4581678.52第二车间:QC =P30（tan-tan） =429.3tan(arccos0.66)tan(arccos0.92)=301kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2（主屏）1台与方案3(辅屏)3台相结合,总共容量112kvar1+84kvar3=364kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表1.4所示: 表1.4 NO.2车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.66
31、429.3484.89647.62984380V侧无功补偿容量364380V侧补偿后负荷0.96429.3120.89445.97677.64主变压器功率损耗0.0120.266KV侧负荷总计0.94429.3121.2447.3043.04第三车间:QC =P30（tan-tan） =342.9tan(arccos0.44)tan(arccos0.92) =545.2kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2（主屏）1台与方案4(辅屏)4台相结合,总共容量112kvar5=560kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表1.5所示: 表1.5 NO.3车间3
32、80V侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.44342.9692.12772.411173.59380V侧无功补偿容量560380V侧补偿后负荷0.93342.9132.12367.47558.33主变压器功率损耗0.0120.266KV侧负荷总计0.93342.91132.38367.9435.41第四车间:QC=P30（tan-tan） =471.3tan(arccos0.68)tan(arccos0.92) =301.63kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案2（主屏）1台与方案4(辅屏)2台
33、相结合,总共容量112kvar3=336kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表1.6所示: 表1.6 NO.4 车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.68471.3501.44688.161045.58380V侧无功补偿容量336380V侧补偿后负荷0.94471.3165.4499.48758.9主变压器功率损耗0.020.366KV侧负荷总计0.94472.50165.76499.7648.09第五车间:QC =P30（tan-tan） =253.35tan(arccos0.
34、77)tan(arccos0.92)=103.87kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏，采用其方案1（主屏）1台与方案3(辅屏)1台相结合,总共容量84kvar2=168kvar。因此无功补偿后工厂380V侧和6KV侧的负荷计算如表1.7所示: 表1.7 NO.5 车间380V侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0.77253.35211.11329.78501.06380V侧无功补偿容量168380V侧补偿后负荷0.99253.3543.11257390.47主变压器功率损耗0.020.246KV侧负荷总计0
35、.98253.3743.35257.424.776KV高压车间:QC =P30（tan-tan） =2695.5tan(arccos0.74)tan(arccos0.92)=1320.8kvar选PGJ1型低压无功功率自动补偿屏:采用其方案2（主屏）1台与方案4(辅屏)11台相结合,总共容量112kvar12=1344kvar。因此无功补偿后工厂6KV侧的负荷计算如表1.8所示: 表1.8 高压车间6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6KV侧补偿前负荷0.742695.52476.41 3660.375561.526KV侧无功补偿容量134
36、46KV侧补偿后负荷0.922695.51132.412923.71281.34主变压器的负荷计算：补偿后：P30=P301+P302+P30i=4492.40KVAQ30=Q301+Q302+Q30i=1476KvarS30=（P302+Q302 ）1/2=4819.77KVAI30=463.8ACos=0.93 Tan=0.386KV侧和35KV侧的负荷计算如表1.9所示:表1.9 主变压器35KV侧和6KV侧的负荷计算表项目COS计算负荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6V侧补偿后负荷0.934492.414764819.77441.7主变压器功率损耗0.122.2235KV侧负荷总计0.934492.521478.224820.3478.52此可见,补偿后变电低压侧的无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流显著减小,而功率因数显著提高。补偿后该变电所主变压器T的容量显然比补偿前的变压器容量小得多。同时由于计算电流的减小，使补偿点以前系统中各元件上的功率损耗也相应降低，因此不仅降低了变电所的初投资，而且减少了