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1、-毕业设计（论文）-某机械厂变电所及配电系统设计（全套图纸）-第 75 页浙江工业大学浙西分校毕业设计课题：某中外合资机械厂变电所及配电系统设计设计人：学号：设计班级：指导老师：设计时间：摘要根据我国能源利用情况，供电设计的原则要求，按照设计任务书的详细要求，对该厂进行总体分析，然后着手对该中外合资机械厂的变电所及配电系统进行设计。在指导老师的悉心指导下、在同组成员尽心帮助下，同时借助不少参考文献，完成该次设计。全套图纸加153893706首先，对全厂的负荷进行系统计算，为确定供电系统的电力变压器、各种开关电器的容量、电力线路的截面和变电所的所址等提供依据。并且对其进行无功补偿，以减少变压器、
2、电力线路、开关设备的功率损耗，从而减少电器元件的规格，降低它的功率损耗和电压损耗，减少投资。内容主要在第一章中体现。其次，根据本厂的实际情况和经济技术比较电力变压器，确定变电所的所址、类型以及其主接线方案，其中包括变压器容量以及台数的确定，全厂配电系统的设计。内容包括第二、三、五、六章。然后，按符合情况系统地对厂区进行设计，为了校验一次设备的短路稳定度，开关电器的断流能力及电流保护装置的灵敏度，整定电流速断保护装置的动作电流，进行短路电流的计算，进而选择了电力线路和高低压电气设备。内容包括第四、七章。最后，确定全厂配电系统的防雷接地系统设计。内容于第八章作比较详细的介绍。关键词：电力变压器、无
3、功补偿、功率损耗、短路稳定度、断流能力、灵敏度、动作电流、配电系统AbstractAccording to our country energy use situation, the power supply design principle request, according to the design project description detailed request, carries on the overall analysis to this factory, then begins to this chinese-foreign joint venture machine
4、shop transformer substation and the electrical power distribution system carries on the design. In instructs under teachers devotedly instruction, in with the component member with all ones heart help under, simultaneously draws support from many reference, completes this design.First, carries on th
5、e system computation to entire factory load, for the determination power supply system power transformer, each kind of switch electric appliance capacity, the power circuit section and the transformer substation institute site and so on provides the basis. And carries on the idle work to it to compe
6、nsate, reduces the transformer, the power circuit, the switching gear power loss, thus the reduced electric appliance part specification, reduces its power loss and the voltage loses, reduces the investment. The content mainly manifests in the first chapter.Next, according to this factory actual sit
7、uation and economical technical comparison power transformer, definite transformer substation institute site, type by and its main wiring plan, including transformer capacity as well as number determination, entire factory electrical power distribution system design. Content including second, three,
8、 five, six chapters.Then, according to conforms to the situation systematically to carry on the design to the factory district, in order to verify a time of equipment to short-circuit the stability, the switch electric appliance blocks the flow the ability and the electric current protective device
9、sensitivity, the electricity speed of flow breaks the protective device the working current, carries on the short-circuit current the computation, then has chosen the power circuit and the high and low pressure electrical equipment. Content including fourth, seven chapters.Finally, determines entire
10、 factory electrical power distribution system the anti-radar earth system design. The content makes the quite detailed introduction to the eighth chapter.Key word: The load, the power transformer, the idle work compensate, the power loss, short-circuits the stability, blocks the flow the ability, th
11、e sensitivity, the working current, the electrical power distribution system 目 录第1章 全厂负荷分析与计算111 电力负荷的分级及对供电电源的要求1 111 工厂电力负荷分级1 112 各级供电负荷对供电电源的要求112 计算负荷2 121 计算负荷的概念及依据2 122 负荷计算的目的及方法2 123 本厂所采用的需要系数法3 124 各车间的负荷计算613 无功负荷的分析、计算与补偿 17 131 改善功率因数的意义17 132 工厂常用功率因数的计算18 133 提高功率因数的方法19 134 对本厂功率因数
12、的集中补偿2014 全厂负荷计算表2115 全厂各车间负荷计算详细列表2316 全厂负荷计算补偿前与补偿后对比表23第2章 10/0.4/0.32KV变电所所址型式确定 2421 变配电所所址的选择24 211 变配电所所址选择的一般原则24 212 变配电所所址的确定24 213 变民所型式的选择2622 总体布置27 221 变电所总体布置的原则27 222 按负荷分布情况确定车间变电所所址28 223 低压配电室28 224 变压器室29第3章 变压器台娄及容量的确定 3131 变压器台数的确定3132 主变压器容量的确定31 321 变电所主变压器容量的选择31 322 对变压器容量的
13、选取进行经济比较3233 电力变压器的选择37 331 电力变压器的分类37 332 电力变压器的结构和型号38 333 电力变压器的联结级别及其选择39第4章 短路电流的计算 4141 短路的原因、后果及其形式41 411 短路的原因41 412 短路的后果41 413 短路的形式4242 短路电流计算42 421 短路计算的方法与步骤42 422 常用的短路计算公式43 423 本厂的短路电流计算45第5章 变电所主接线方案选择和确定 5051 概述50511 工厂变配电所主接线的基本要求50512 主接线图的两种绘制形式5052 变配电所主接线的选择50 521 变配电所主结线方案的设计
14、原则与一般要求 50 522 高压系统主结线52 523 高压系统主接线比较及选择53第6章 变电所主要设备选择和校验 7261 开关柜的类型57 611 产品特点57 612 配电屏内抽屉的参数57613 抽屉类型57614 一次方案的排列组合5862 低压配电屏内所选设备的基本功能58 621 低压断路器58 622 接触器60623 热继电器61624 电流互感器6163 变压器二次侧低压电气开关的选择与校验63 631 低压断路器的选择与校验63 632 电流互感器的选择与校验64 633 接触器的选择64 634 热继电器的选择64第7章 全厂的配电系统设计 6671 低压电力配电系
15、统66 711 电力配电系统的基本原则66 712 常用低压电力配电系统接线方式66 713 配电系统的接线方式的确定6872 工厂电力线路的结构、敷设68 721 工厂电力线路的结构69 722 电缆的敷设6973 导线和电缆截面的选择与校验70 731 导线和电缆截面的选择原则70 732 低压系统中性线和保护线截面的选择71 733 进线电缆的选择71734 导线截面具体计算结果 72 735 导线的选择校验77第8章 变电所防雷接地设计 8181 过电压概念8182 防雷措施8183 保护范围的确定8284 防雷设计8385 接地的设计84第1章 全厂负荷的分析与计算1.1电力负荷的分
16、级及对供电电源的要求电力负荷（electric power load）又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负载、重负载、空负载、满负载等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。1.1.1工厂电力负荷分级 工厂的电力负荷，按GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级；1、一级负荷（first order load） 一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者，或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备损坏、重大
17、产品报废、用重要原料生产的产品大量报废、国民经济重重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要的场所布允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2、二级负荷（second order load） 二级负荷为中断供电将在政治、经济少年宫造成较大损失者，如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等。3、三级负荷（third order load） 三级负荷为一般电力负荷，所有不属于上述一、二级负荷者均属三级负荷。1.1.2各级供电负荷对供电电源的要求1、一级负荷对供电电源的要求
18、由于一级负荷属重要负荷，如果中断供电另一路电源应不致同时受到损坏。 一级负荷中特别重要的负荷，除上述两路电源外，还必须增设应急电源。为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。常用的应急电源可使用下列几种电源：独立于正常电源的发电机组；供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路；蓄电池；干电池。2、二级负荷对供电电源的要求 二级负荷也属于重要负荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台（这两台变压器比一定在同一变电所）。在其中一回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断厚能迅速恢复供电。只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路6KV及以上的专用架
19、空线路供电。这是考虑架空线路发生故障时，较之电缆线路发生故障时易于发现且易于检查和修复。当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。3、三级负荷对供电电源的要求 由于三级负荷为不重要的一般负荷，因此它对供电电源无特殊要求。1.2计算负荷1.2.1 计算负荷的概念及依据通过负荷的统计计算求除的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated load）。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济
20、合理。如果计算负荷确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能接近实际。1.2.2负荷计算的目的及方法：一、目的：（1）、求计算负荷（根据统计得到的按30min的平均负荷绘制
21、的负荷曲线中的最大值）作为按发热条件合理的选择各级导线的截面，选定各种电器设备，准确确定变压器的容量提供依据。（2）、求尖峰电流，用作校验一些保护设备和检验电器的依据。（3）、求平均负荷以计算负荷率。二、方法：1）、常用的负荷计算的方法主要有：需用系数法：该方法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多、各台设备容量差别十分悬殊的用电场合，特别适用于车间及工厂的计算负荷的计算，一般多用于初步设计和方案估算等，是目前用得最普遍的一种方法。二项式法：该方法主要考虑了用电设备的数量以及一些大容量的用电设备对计算负荷的影响，所得到的结果往往偏大，适用于用电设备台数较少。而有些设备的容量相差较悬殊的场合，一
22、般比较适用于设备组的计算及有些施工计算的场所。利用系数法：因为是以概率论为基础分析所有用电设备在工作时的功率迭加来求解计算负荷的数值，因此求出的结果比需用系数法和利用系数法更接近实际，但由于过程较麻烦，而且利用系数累积的也不多，所以实际应用较少。单位产量耗电量法：已知产品的单位产量的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产量计算是最简单的。单位产值耗电量法：已知产品的单位产值的耗电量时，初步设计和方案估算采用单位产值计算是最简单的。单位面积用电量法：单位面积用电量法适用于住宅、办公楼和具有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算，一般较多用于照明设计种2）、目前最常用的负荷计算的方法1、需要系数法 适用
23、用电设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊时，特别在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用。2、二项式法适用用电设备台数较少，有的设备容量相差悬殊时，特别在确定干线和分支线的计算负荷时宜采用。1.2.3本厂所采用的需要系数法1）、基本公式 （1-1） （1-2） 用电设备的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷。用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量之和，即。设备的额定容量，是设备在额定条件下的最大输出功率（出力）。但是用电设备组的设备实际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷，同时设备本身有功功率损耗，因此用电设备组的有功计算负荷应
24、为为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷运行的设备容量与全部设备容量之比； 为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比；为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比；为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末锻功率（亦即设备组取用功率）与首端功率（亦即计算负荷）之比。需要系数（demand coefficient）=/（）。 实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能很生产组等多种因素有关，因此应尽可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 无功计算负荷： （1-3） 为对应于用电设
25、备组的正切值。视在计算负荷： （1-4）（为用电设备组的平均功率因数。）计算电流： （1-5）（为用电设备组的额定电压。）如果为一台三相电动机，则其计算电流应取其额定电流，即 （1-6）负荷计算中常用的单位：有功功率为“千瓦”（kW），无功功率为“千乏”（kar），视在功率为“千伏安”（kV.A），电流为“安”（A），电压为“千伏”（kV）。2）、设备容量换算需要系数法基本公式中的设备容量，不含备用设备的容量，此容量的计算与用电设备的工作制有关。设备容量的计算依据：1.对一般连续工作制和短时工作制的用电设备组 设备容量是所有设备的铭牌额定容量之和。2.对断续周期工作制的用电设备组 设备容量是所
26、有设备在不同负荷持续率下的铭牌额定容量换算到一个规定的负荷持续率下的容量之和。容量换算的公式为： （1-7）断续周期工作制的用电设备常用的有电焊机和吊车电动机，各自的换算要求如下：（1） 电焊机组 要求容量统一换算到换算后的设备容量为： （1-8）即 （1-9）式中，、电焊机的铭牌容量（前者为有功功率，后者为视在功率）； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）；值等于100%的负荷持续率（计算中用1）；铭牌规定的功率因数。（2） 吊车电动机组 要求容量统一换算到，换算后的容量为： （1-10）式中，吊车电动机的铭牌容量； 与铭牌容量对应的负荷持续率（计算中用小数）； 值等于25%的负荷持续
27、率（计算中用0.25）。3）、设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）、：对车间干线，取 对低压母线，分两种情况（1）、由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取（2）、由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 总的有功计算负荷为 （1-11）总的无功计算负荷为以上两式中的和分别为各组的有功和无功计算负荷之和。总的视在负荷为 （1-12）总的计算电流为 （1-13）注意：由于各组设备的功率因数不
28、一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按式计算。在计算多组设备总的计算负荷时，为了简化和统一，各组的设备台数不论多少，各组的计算负荷均按给定的计算系数计算，而不必考虑设备台数少而适当增大和值的问题。1.2.4各车间的负荷计算1）、机加工一车间1、车床（1）查得： KWKVarKVAA2、车床（2）查得： KWKVarKVAA3、车床（3）查得： KWKVarKVAA4、车床（4）查得： KWKVarKVAA5、数控车床查得： KWKVarKVAA6、车床（5）查得： KWKVarKVAA7、滚齿机查得： KWKVarKV
29、AA8、龙门刨床查得： KWKVarKVAA9、牛头刨床查得： KWKVarKVAA10、万能铣床查得： KWKVarKVAA11、外圆磨床查得： KWKVarKVAA12、工具磨床查得： KWKVarKVAA13、摇臂钻床查得： KWKVarKVAA14、立式钻床查得： KWKVarKVAA15、剪板机查得： KWKVarKVAA16、砂轮机查得： KWKVarKVAA17、行车5T24M查得： KWKVarKVAA18、电焊机查得： KWKVarKVAA19、通风机查得： KWKVarKVAA20、电扇查得： KWKVarKVAA21、照明查得： KWKVarKVAA22、电气检修电源 无
30、具体容量机加工一车间总、：2）、 机加工二车间 因机加工二车间设备与机加工一车间设备相同，则机加工二车间各设备计算负荷、车间总负荷应当与机加工一车间完全相同。在这里不再重复计算。3）、调试车间1、调试一线查得： KWKVarKVAA2、调试二线查得： KWKVarKVAA调试车间总、：4）、 组装车间查得： KWKVarKVAA组装车间总的、：5）、 产品研发车间查得： KWKVarKVAA产品研发车间总的、：6）、 综合楼等查得： KWKVarKVAA综合楼等总的、： kvar7）、 变电所1、本所照明配电箱查得： KWKVarKVAA2、空调电源查得： KWKVarKVAA3、主控室电源开
31、关箱查得： KWKVarKVAA4、仪表检修电源无具体容量5、电气检修电源无具体容量变电所总的、：8）、 水泵房查得： KWKVarKVAA水泵房总的、：9）、 高配所查得： KWKVarKVAA高配所总的、：全厂总的、：KVA全厂功率因数小于0.9，应提高功率因数。1.3无功负荷的分析、计算与补偿1.3.1改善功率因数的意义工厂中大多数用电设备都是电感性负荷,运行时功率因数很低.需要从电力系统取用无功功率.因此供电系统除供给有功功率外,还需要供给大量无功功率.给系统带来下述不良影响:(功功率不变时) （）线路电流，使供配电设备不能充分利用，降低了供电能力。（）电流增加引起了线路和设备的功率损
32、耗和电能损耗增大。（）功率因数愈低。线路的电压损失也愈大，使设备运行条件恶化。（）对发电设备来说，无功电流增大，对发电机转子的去磁效应增加，端电压降低。使发电机达不到预定出力。无功功率对供电系统及工厂内部配电系统都有极不良影响，从节约电能和提高电能质量出发，都必须考虑改善功率因数措施。功率因数是供用电的一项重要经济指标。全国供用电规则明确规定：“用电力率（功率因数）低于.时，电业局不予供电。新建及扩建的电力用户其用电力率一律不应低于.”。（其它用户不低于.）。1.3.2工厂常用功率因数的计算用电负荷的功率因数通常随着负荷的改变与电压的波动而变动。如何满足供电部门要求，使功率因数不低于国家规定数
33、值，首先需对工厂几种功率因数的计算方法有所了解。1.均权功率因数按工厂每月有功及无功电度表记录的电能消耗量为参数计算的来的数值：cos（）式中：有功电能（千瓦小时）；无功电能（千乏小时）均权功率因数是电业部门计量电费时的参考数据。2.自然功率因数凡未装设人工补偿装置的功率因数称为自然功率因数。自然功率因数有瞬时值和均权值两种。前者可由功率因数表读出，或抄记电流表，电压及功率在同一瞬间的读数按下式求得：cos（）式中：功率表读数（千瓦）；电压表读数（千乏）；电流表读数（安）3.最大负荷时的功率因数、 补偿前最大负荷的自然功率因数：cos（）、 补偿后最大负荷的功率因数：cos（）式中：全厂有功计
34、算负荷（千瓦）；全厂无功计算负荷（千乏）；全厂的无功补偿容量（千乏）。1.3.3提高功率因数的方法1）、提高自然功率因数的方法提高功率因数办法，主要是减少系统供给的无功功率。如能采用下列措施降低用电设备所需的无功功率，则可使设备的自然功率因数有所提高。、 提高变压器的负荷率、 正确选用异步电动机的规格型号、 限制异步电动机及电焊机空载运行、 不调速的饶线式异步电动机同步化运行2）、认为改善功率因数采用提高自然功率因数措施后仍达不到电业部门归标准时，必须采用补偿装置提供无功功率以改善功率因数。1.补偿装置选择工厂常用补偿装置有：（） 移相电容器（静电电容器）；（） 同步电动机。同步电动机过励磁运
35、行，可以向系统提供无功功率，但同步机运行和维护都较异步机复杂，且价格昂贵。在工厂中有适合大容量同步机带动的负载时，才考虑使用同步机过励磁或饶线式异步机同步化运行改善功率因数。同时应与加移相电容器补偿进行技术经济比较，然后确定设计方案。 移相电容器功率损耗小，维护方便，增容容易，可靠性高（个别电容器损坏，不影响全局），在工厂供电系统中得到广泛应用。 使用移相电容器要注意通风降温，并严格控制端电压以延长电容器使用寿命。工厂常用的移相电容器有型和型数种。（过去生产过型，现已严禁使用）。移相电容器有室内式和室外式两种，根据环境选用移相电容器补偿。2.移相电容器的补偿方式 移相电容器的补偿方式可分为下述三种：（） 个别补偿，电容器直接安装在用电设备附近；（） 分组（分散）补偿，电容器分散安装在车间配电母线上，对部分用电设备专设一组补偿用移相电容器；（） 集中补偿，电容器集中安装在变配电所的一次或二次母线上（多装在二次侧）或总降压变电所二次侧（千伏侧）。从补偿效果考虑，在用点设备近旁安装电容器的个别补偿方式效果最好，可以降低线路和变压器的有功损耗。电压损失小。有时还可减小车间线路的导线截面以及车间变电所变压器容量。但投资大，利用率低，维护管理不便，占地较多。所以个别补偿方式只适用于连线运行的大容量设备或配电线路较长并