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1、重庆大学网网络教育育学院 毕业设计计（论文文）题目 某某工厂总总配变电电所及配配电系统统设计 学生所在校校外学习习中心四四川遂宁宁校外学学习中心心批次 层次次 专业业2011601、专专科起点点本科、电电气工程程及其自自动化学 号 W1142003455 学 生 杨敏 指 导 教教 师 董光光德 起 止 日日 期 220166.022.14-220166.4.8 摘 要在国民经济济高速发发展的今今天，电能的的应用越越来越广广泛，生产、科科学、研研究、日日常生活活都对电电能的供供应提出出更高的的要求，因此确确保良好好的供电电质量十十分必要要。论文文注重理理论联系系实际，理论知知识力求求全面、深深
2、入浅出出和通俗俗易懂，实践技技能注重重实用性性，可操作作性和有有针对性性。 本设设计选择择进行了了一个模模拟的中中小型工工厂100/0.4kVV、容量量为21149.01KKVA的的降压变变电所，区域变变电站经经10KKV双回回进线对对该厂供供电。该该厂多数数车间为为三班制制。本厂厂绝大部部分用电电设备属属长期连连续负荷荷，要求不不间断供供电。全全年为3306个个工作日日，年最大大负荷利利用小时时为60000小小时。属属于二级级负荷。 论文论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际
3、情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择变电所主接线方案及高低设备与进出线。 本论文共分部分包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选择、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所电气主结线图、工厂二次回路方案的选择继电保护的设计与整定以及防雷、接地设计：包括直击雷保护、行波保护和接地网设计。关键词：负负荷计算算 短短路计算算 主接接线 无无功补偿偿 设设备选择择目 录中文摘要11 引言12 原始材材料分析析22.1 工工厂供电电设计的的一
4、般原原则222.2 工工程概况况22.3 供供电条件件22.4全厂厂负荷计计算33 无功功功率的补补偿及变变压器的的选择43.1 就就地补偿偿43.2低压压集中补补偿43.3 变变压器的的选择及及高压集集中补偿偿54 主接线线设计64.1 主主接线设设计的原原则64.2 变配电电所主接接线方案案的经济济指标775 短路电电流计算算85.1 短短路电流流的计算算86 变电所所的一次次设备选选择和校校验126.1高压压设备器器件的选选择及校校验1226.1.11断路器器的选择择与校验验1126.1.22隔离开开关的选选择与校校验1136.1.33电流互互感器选选择与校校验（高高压侧电电流互感感器）
5、1136.1.44 电压压互感器器的选择择与校验验146.1.55 高压压熔断器器的选择择与校验验146.1.66避雷器器的选择择1146.1.77 110kVV进线与与各车间间变电所所进线的的校验1146.2低压压设备器器件的选选择及校校验1666.3各车车间的进进线装设设低压熔熔断器2006.4母线线的选择择与校验验2116.4.11高压母母线选择择与校验验2216.4.22低压母母线选择择与校验验2226.5绝缘缘子和套套管选择择与校验验2336.5.11户内支支柱绝缘缘子2236.5.22穿墙套套管2447 变配电电所得布布置与机机构设计计248 防雷装装置及接接地装置置设计258.1
6、直击击雷保护护2558.2配电电所公共共接地装装置的设设计2558.3行波波保护2669 二次回回路方案案的选择择及继电电保护的的整定计计算2269.1 二二次回路路方案的的选择2669.2 变变电所继继电保护护装置配配置2779.2.11 电力力线路继继电保护护279.2.22变压器器继电保保护配置置22810 结束束语30参考文献3301 引言工厂供电，就是指指工厂所所需电能能的供应应和分配配，亦称工工厂配电电。众所所周知，电能是是现代工工业生产产的主要要能源和和动力。电电能既易易于由其其它形式式的能量量转换而而来，又易于于转换为为其它形形式的能能量以供供应用：电能输输送的分分配既简简单经
7、济济，又便于于控制、调调节和测测量，有利于于实现生生产过程程自动化化。因此此电能在在现代工工业生产产及整个个国民经经济生活活中应用用极为广广泛。按照工厂厂供电技技术以以及所满满足的必必须原则则进行初初步设计计、技术术设计和和施工设设计等三三个阶段段去实行行。满足足所给的的负荷条条件、供供电条件件、技术术条件和和设备的的选择的的可行性性。必须须遵守国国家的有有关规程程和标准准，执行国国家的有有关方针针政策，包括节节约能源源、节约约有色金金属等技技术经济济政策。应应做到保保障人身身和设备备的安全全、供电电可靠、电电能质量量合格、技技术先进进和经济济合理，应采用用效率高高、能耗耗低、性性能较先先进的
8、电电气产品品。应根根据工程程特点、规规模和发发展规则则，正确处处理近期期建设与与远期发发展的关关系，做到远远近结合合，以近期期为主，适当考考虑扩建建的可能能性。必必须从全全局出发发，统筹兼兼顾，按照负负荷性质质、用电电容量、工工程特点点和供电电地区的的条件等等，合理确确定设计计方案。在工厂里，电能虽虽然是工工业生产产的主要要能源和和动力，但是他他在产品品成本中中所占的的比重一一般很小小（除电电化工业业外）。电电能在工工业生产产中的重重要性，并不在在于它在在产品成成本中或或投资总总额中所所占的比比重多少少，而在于于工业生生产实现现电气化化以后可可以大大大增加产产量，提高产产品质量量，提高劳劳动生
9、产产率，降低生生产成本本，减轻工工人的劳劳动强度度，改善工工人的劳劳动条件件，有利于于实现生生产过程程自动化化。从另另一方面面来说，如果工工厂的电电能供应应突然中中断，则对工工业生产产可能造造成严重重的后果果。因此，做好好工厂供供电工作作对于发发展工业业生产，实现工工业现代代化，具有十十分重要要的意义义。由于于能源节节约是工工厂供电电工作的的一个重重要方面面，而能源源节约对对于国家家经济建建设，也具有有重大的的作用。此此外，在供电电工作中中，应合理理地处理理局部和和全局、当当前和长长远等关关系，既要照照顾局部部的当前前的利益益，又要有有全局观观点，能顾全全大局，适应发发展。按按负荷性性质、用用
10、电容量量、工程程特点和和地区供供电条件件等，合理确确定设计计方案。工工厂供电电设计是是整个工工厂设计计中的重重要组成成部分。工工厂供电电设计的的质量直直接影响响到工厂厂的生产产及发展展。作为为从事工工厂供电电工作的的人员，有必要要了解和和掌握工工厂供电电设计的的有关知知识，以便适适应设计计工作的的需要。由由此可见见，一个好好的供配配电设计计是一个个工厂能能顺利投投产、运运行、盈盈利的基基石。对对于一个个工厂来来说，一套好好的供配配电设计计是必须须有的。由由于能源源节约是是工厂供供电工作作的一个个重要方方面，而能源源节约对对于国家家经济建建设具有有十分重重要的战战略意义义，因此做做好工厂厂供电工
11、工作，对于节节约能源源、支援援国家经经济建设设，也具有有重大的的作用。2 原始材材料分析析2.1 工工厂供电电设计的的一般原原则按照国家标标准GBB500052-95 供配配电系统统设计规规范、GGB5000533-944 110kvv及以下下设计规规范、GGB5000544-955 低低压配电电设计规规范等等的规定定，进行工工厂供电电设计必必须遵循循以下原原则：（1）遵守守规程、执执行政策策。必须遵守国国家的有有关规定定及标准准，执行国国家的有有关方针针政策，包括节节约能源源，节约有有色金属属等技术术经济政政策。（2）安全全可靠、先先进合理理。应做到保障障人身和和设备的的安全，供电可可靠，电
12、能质质量合格格，技术先先进和经经济合理理，采用效效率高、能能耗低和和性能先先进的电电气产品品。（3）近期期为主、考考虑发展展。应根据工作作特点、规规模和发发展规划划，正确处处理近期期建设与与远期发发展的关关系，做到远远近结合合，适当考考虑扩建建的可能能性。（4） 全全局出发发、统筹筹兼顾。按负荷性质质、用电电容量、工工程特点点和地区区供电条条件等，合理确确定设计计方案。工工厂供电电设计是是整个工工厂设计计中的重重要组成成部分。工工厂供电电设计的的质量直直接影响响到工厂厂的生产产及发展展。作为为从事工工厂供电电工作的的人员，有必要要了解和和掌握工工厂供电电设计的的有关知知识，以便适适应设计计工作
13、的的需要。2.2 工工程概况况化纤毛纺厂厂10kkV配变变电所供供电给织织造车间间、染整整车间、锅锅炉房、食食堂、水水泵房、化化验室及及其他车车间变电电所。已已知工厂厂三班制制工作，年最大大负荷利利用小数数60000h，其中织织造车间间、染整整车间、锅锅炉房为为二级负负荷。二二级负荷荷是指中中断供电电将在政政治上、经经济上造造成较大大的损失失的用电电设备。在在条件允允许的情情况下，二级负负荷应有有两条线线路供电电，例如煤煤气站的的鼓风机机、100吨以下下的电弧弧炼钢炉炉的低压压用电设设备和刚刚玉冶炼炼电炉变变压器等等，中断供供电可能能造成主主要设备备损坏或或大量产产品报废废2.3 供供电条件件
14、（1）供电电部门可可提供双双回路110kVV电源，一用一一备。（2）电源源1进线线处三相相短路容容量1220MVVA，进线电电缆长约约1500米。电电源2进进线处三三相短路路容量1100MMVA，进线电电缆长约约1200米。（3）采用用高供高高计，要求月月平均功功率因数数不小于于0.99，。要求求计量柜柜在主进进开关柜柜之后，且第一一柜为主主进开关关柜。（4）为其其他车间间变电所所提供22路100kV电电源出线线，容量每每路8000kVVA。（5）配变变电所设设于厂区区负荷中中心，为独立立式结构构，有人值值班。低低压供电电半径小小于2550m。配配变电所所建筑构构造及面面积由电电气设计计定。2
15、.4全厂厂负荷计计算 采用用需要系系数法计计算各车车间变电电所的计计算负荷荷，具体数数据如表表2-11所示。表2-1序号车间或用电电单位名称设备容量(kWW)计 算 负 荷变压器台数数及容量量(kW)(kVARR)(kVA)1制条车间3400.80.80.75272204480.883266SL7-110000/100 10000kkVA*10.90.952纺纱车间3400.80.80.75272204480.8832660.90.953软水站86.10.650.80.7555.966541.97737121.77630.90.954锻工车间36.90.30.651.1711.07712.95
16、51952.18844880.90.955机修车间296.220.30.51.7388.866153.7727418.8890000.90.956幼儿园12.80.60.61.337.6810.2114418.10019330.90.957仓库37.9660.30.51.1711.388813.3223953.68835440.90.958织造车间5250.80.80.75420315742.446211SL7-110000/100 10000kkVA*10.90.9559染整车间4900.80.80.75392294692.9964660.90.9510浴室1.880.811.504402.
17、6588720.90.9511食堂20.6330.750.80.7515.477211.6004329.17752220.90.9512独身宿舍200.8116028.28842770.90.9513锅炉房1510.750.80.75113.22584.93375213.554622SL7-4400/10 4000kVAA*10.90.9514水泵房1180.750.80.7588.566.3775166.8877220.90.95515化验室500.750.80.7537.528.122570.71106770.90.9516卸油泵房280.750.80.752115.75539.59979
18、770.90.95相关计算公公式：= = = =3 无功功功率的补补偿及变变压器的的选择 电力部门门规定，无带负负荷调整整电压设设备的工工厂必须须在0.9以上上。为此此，一般工工厂均需需安装无无功功率率补偿设设备，以改善善功率因因数。我我们采取取的无功功补偿方方式是：高压补补偿和低低压补偿偿相结合合、集中中补偿与与就地补补偿相结结合。在在需要补补偿容量量大的车车间采用用就地补补偿的方方式其余余采用低低压集中中补偿和和高压集集中补偿偿方式。根根据该工工厂的负负荷特点点，根据这这一思路路，我们选选择在NNO.11变电所所选择11、2、55车间，NO.2变电电所8、99车间采采用就地地补偿。根据供电
19、协协议的功功率因数数要求，取补偿偿后的功功率因数数，各个补补偿的容容量计算算如下：3.1 就就地补偿偿： 列NO.1 车车间变电电所： 制条车间间： 联立得： 根据供供电技术术2333页表表26知知并列电电容器的的标称容容量选择择六个BBW0.4-114-33/3，即补偿偿容量为为84kkVarr。补偿后剩余余容量：=2004-884=1120kkVarr同理可得22、5、88、9车车间的补补偿容量量及补偿偿后剩余余容量。3.2低压压集中补补偿对NO.11变电所所0.44kV母母线，采用三三个型号号为BWW0.44-122-3/3进行行低压集集中补偿偿，补偿容容量为336kVVar。对NO.2
20、2变电所所0.44kV母母线，采用两两个型号号为BWW0.44-122-3/2进行行低压集集中补偿偿，补偿容容量为224kVVar。对NO.33变电所所0.44kV母母线，采用三三个型号号为BWW0.44-144-3/6进行行低压集集中补偿偿，补偿容容量为884kVVar。3.3 变变压器的的选择及及高压集集中补偿偿变压器本身身无功的的消耗对对变压器器容量的的选择影影响较大大，故应该该先进行行无功补补偿才能能选出合合适的容容量。 取 = = =NO.1变变电所：=7225.553277Kvaa考虑15%裕量：根据供电电技术2222页页表4 选SLL7-110000/100 接线线方式YY,y该
21、变压器的的参数为为：=18000+1116000=48kkVarr同理可得NNO.22和NOO.3的的变压器器选型及及高压集集中补偿偿前的参参数，其中NNO.22选SLL7-4400/10 接接线方式式Y,yy高压集中补补偿：以以上在车车间和车车变补偿偿之后，在高压压侧的有有功和无无功变为为各个车车间变电电所高压压侧的有有功，无功之之和。于是高压侧侧的有功功与无功功为： 16411.7771+222.668=116644.511kW =735.19+1399.7=8744.899kVaar =1155.9kkVarr 选用三个个型号为为BF110.55-400-1/3进行行高压集集中补偿偿，补
22、偿容容量为1120kkVarr。补偿后的功功率因数数达到00.911序号车间无功功功率理论补偿量量实际补偿量量补偿后剩余余无功电容器型号号及数量量视在功率(kVAA)功率因数Q(kVaar)Qc(kkVarr)Qc(kVVar)Q(kVVar)120478.88884120BW0.44-144-3/6220478.88884120BW0.44-144-3/6341.98816.22241.988412.9557.8612.9555153.773112.88511241.733BW0.44-144-3/8610.2116.6810.211713.3228.8813.3228315121.8811
23、2203BW0.44-144-3/89294113.668112182BW0.44-144-3/8100001111.64.4811.6120001384.94432.84484.9441466.38825.67766.3881528.13310.88828.1331615.7556.0915.755PQ就地补偿之之后No.1 6400.1310.225280328.118055725.5532770.891185No.2 6200.6239.996224365.557843.7782990.90112733No.3 1955.275.4880185.444298.7746330.784402
24、66低压集中补补偿No.1 3288.18833.11180884836292.118055BW0.44-122-3/3709.9975220.91113933No.2 3655.57718.79916444424341.557BW0.44-122-3/2833.6665550.91222111No.3 1855.44478.6333484101.444BW0.44-144-3/6255.2247880.91776388总879.19005130.55431129144735.1190551798.86550.912267高压侧功率率因数874.8890551880.380.88551677高
25、压集中补补偿874.889055115.99010049117757.889055BF100.5-40-1/331828.87880.91000944变压器损耗耗No.17.748No.211.657No.33.3834.74 主接线线设计4.1 主主接线设设计的原原则一次接线图图也叫做做主接线线图，是指在在发电厂厂、变电电所、电电力系统统中，为满足足预定的的功率传传送和运运行等要要求而设设计的、表表明高压压电气设设备之间间相互连连接关系系的传送送电能的的电路。电电路中的的高压电电气设备备包括发发电机、变变压器、母母线、断断路器、隔隔离刀闸闸、线路路等。电电气一次次设备是是指直接接用于生生产、
26、输输送和分分配电能能的生产产过程的的高压电电气设备备。它包包括发电电机、变变压器、断断路器、隔隔离开关关、自动动开关、接接触器、刀刀开关、母母线、输输电线路路、电力力电缆、电电抗器、电电动机等等。变电所主接接线应满满足以下下几点要要求：安全：应符符合有关关国家标标准和技技术规范范的要求求，能充分分保证人人身和设设备的安安全。可靠：应满满足电力力负荷对对供电可可靠性的的要求。灵活：应能能适应必必要的各各种运行行方式，便于操操作和检检修，且适应应负荷的的发展。经济：在满满足上述述要求的的前提下下，尽量使使主接线线简单，投资少少，运行费费用低，并节约约电能和和有色金金属消耗耗量。4.2 变配电电所主
27、接接线方案案的经济济指标设计变配电电所主接接线，应根据据所选主主变压器器的容量量以及负负荷对供供电可靠靠性的要要求，初步确确定23个比比较合适适的主接接线方案案来进行行技术经经济比较较，择其忧忧者作为为选定的的变配电电所主接接线方案案。主接接线的基基本方式式有以下下四种：单母线接线线母线是连接接电源和和引出线线的中间间环节，起汇集集和分配配电能的的作用，只有一一组母线线的接线线称为单单母线.单母线线接线简简单明了了，操作方方便，便于扩扩建，投资少少。双母线连线线在单母线连连线的基基础上，设备备备用母线线，就成为为双母线线。它在在供电可可靠性和和运行灵灵活性方方面是最最好的一一种主接接线。可可投
28、资大大，开关电电器多，配电装装置复杂杂，占地面面积大，不适合合一般配配电所。桥式接线当配电所只只有两回回路电源源进线和和两台主主变压器器时，采用桥桥式接线线用的断断路器台台数最少少，投资低低。线路一变压压器组单单元接线线当单回路单单台变压压器供电电时，宜采用用此进线线，所有的的电气设设备少，配电装装置简单单，节约建建设投资资。因为该厂是是二级负负荷，考虑到到经济因因素故本本方案采采用100kV双双回进线线，单母线线分段供供电方式式，在NOO.3车车变中接接明备用用变压器器。采用用这种接接线方式式的优点点有可靠靠性和灵灵活性较较好，当双回回路同时时供电时时，正常时时，分段断断路器可可合也可可开断
29、运运行，两路电电源进线线一用一一备，分段断断路器接接通，此时，任一段段母线故故障，分段与与故障断断路器都都会在继继电保护护作用下下自动断断开。故故障母线线切除后后，非故障障段可以以继续工工作。当当两路电电源同时时工作互互为备用用试，分段断断路器则则断开，若任一一电源故故障，电源进进线断路路器自动动断开，分段断断路器自自动投入入，保证继继续供电电。5 短路电电流计算算5.1短路路电流计计算方法法：基准电流 三相短路电电流周期期分量有有效值 =三相短路容容量的计计算公式式 =在10/00.4kkV变压压器二次次侧低压压母线发发生三相相短路时时，一般。5.1 短短路电流流的计算算取=1000MVAA
30、，所以 = =4.5 =总配进线：=0.2955 =0.118=00.166总配到NOO.1变变电所进进线： =110.3323=0.3323 =0.3233=0.29总配到NOO.3变变电所进进线： =220.3323=0.6646 =0.6466=0.58最大运行方方式下：绘制等效电电路图: = =22.555=222.8kkA = =: =00.5335+ = =11.844=1.84 = =: =00.5335+ = =1.84=1.884 = =: =0.5535+ = =1.84=1.884 = =最小运行方方式下：绘制等效电电路图: =0.93+0.116=11.099 = =2
31、.55=2.555 = =: =0.93+0.116+44.5+0.229=55.888 = =1.84=1.884 = =: =0.93+0.116+44.5=5.559 = =1.84=1.884 = =: =0.93+0.116+00.588+122.7=14.37 = =1.84 = =将以上数据据列成短短路计算算表，如表55-1和和表5-2所示示：表5-1最大运行方方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容容量（MMVA）8.9422.813.522162.6626.749.13329.04418.528.22251.92230.69919.55510.38819.11111.29
32、97.19表5-2最小运行方方式短路点（kA）（kA）（kA）三相短路容容量（MMVA）5.0512.8887.6491.74424.55545.17726.69917.06625.82247.51128.08817.89910.04418.48810.9226.966 变电所所的一次次设备选选择和校校验供电系统的的电气设设备主要要有断路路器、负负荷开关关、隔离离开关、熔熔断器、电电抗器、互互感器、母母线装置置及成套套电设备备等。电电气设备备选择的的一般要要求必须须满足一一次电路路正常条条件下和和短路故故障条件件下的工工作要求求，同时设设备应工工作安全全可靠，运行方方便，投资经经济合理理。 电
33、气设设备按在在正常条条件下工工作进行行选择，就是要要考虑电电气装置置的环境境条件和和电气要要求。环环境条件件是指电电气装置置所处的的位置（室室内或室室外）、环环境温度度、海拔拔高度以以及有无无防尘、防防腐、防防火、防防爆等要要求；对对一些断断流电器器如开关关、熔断断器等，应考虑虑断流能能力。6.1高压压设备器器件的选选择及校校验计算数据断路器隔离开关电流互感器器电压互感器器高压熔断器器避雷器型号SN10-10IIGW1-66（100）/4400LA-100（D级级）JDZ-110RW10FZ-100U=10kkV10kV10kV10kV110000/100010kV10kV=105.59AA6
34、30A400A200/552A=8.944kA16kA =162.6MVVA300MVVA200MVVA=22.88kA40kA25kAt=t25 个数7142221供电技术术工工厂供电电设计指指导6.1.11断路器器的选择择与校验验（1）按工工作环境境选型：户外式式（2）断路路器额定定电压及及额定电电流=10kVV=630AA=1105.59AA(3)动稳稳定校验验断路器最大大动稳试试验电流流峰值不不小于断断路器安安装处的的短路冲冲击电流流值即=400kA=222.8AA(4)热稳稳定校验验要求断路器器的最高高温升不不超过最最高允许许温度即即即(5)断流流容量的的校验：断路器的额额定断流流容
35、量应应大于断断路器安安装处的的最大三三相短路路电流容容量即综上，断路路器的选选择满足足校验条条件。6.1.22隔离开开关的选选择与校校验（1） 按工作环境境选型：户外型型（2） 隔离开关的的额定电电压及额额定电流流=100kV=200=1005.559A（3） 动稳定校验验=255.5kkA=22.8kAA（4） 热稳定校验验即6.1.33电流互互感器选选择与校校验（高高压侧电电流互感感器）10kV电电流互感感器（1） 该电流互感感器额定定电压安安装地点点的电网网额定电电压即（2） 电流互感器器一次侧侧额定电电流（3） 动稳定校验验动稳定倍数数Kd=1600 =222.8AA一次侧额定定电流则
36、即动稳定定性满足足（4）热稳稳定性校校验热稳定倍数数Kt=90热热稳定时时间=00.155=8.94kkA即=热稳定性满满足6.1.44 电压压互感器器的选择择与校验验经查表该型型号电压压互感器器额定容容量：所以满足要要求6.1.55 高压压熔断器器的选择择与校验验（1）高压压熔断器器额定电电压大于于安装处处电网的的额定电电压即(2)断流流能力6.1.66避雷器器的选择择避雷器的额额定电压压大于等等于安装装处电网网的额定定电压6.1.77 110kVV进线与与各车间间变电所所进线的的校验1、根据短短路电流流进行热热稳定校校验（1）100kV进进线：按经济电流流密度选选择进线线截面积积：已知小时，经查表表可得，经济电电流密度度jecc=0.9A/进线端计算算电流 可得经济截截面 AAec= 经查表，选择LLJ型裸裸绞线LLJ-1120,取导线线间几何何间距DD=0.6m 该导线技技术参数数为：RR=0.27 XX=校验：短路路时发热热的最高高允许温温度下所所需导线线最小截截面积 所以以满足要要求。（2）