機械加工車間變電所電氣設計【畢業(yè)論文】(01)

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設計)</p><p>　題 目：機械加工車間變電所電氣設計</p><p>　學 院：</p><p>　學生姓名：</p><p>　專 業(yè)：電氣工程及其自動化</p><p>　班 級：</p><p>　指導教師：</p&

2、gt;<p>　起止日期：</p><p>　　機械加工車間變電所電氣設計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓后分配到各個廠房或車間中去，它是由工廠降壓變電所、高壓配電線路、車間變電所、低壓配電線路及用電設備等組成。在實際設計過程中，我們要根據工廠各個車間的計算負荷和

3、性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合供電情況來設計工廠的變電所。 </p><p>　　本次設計為“機械加工車間變電所電氣設計”。經過對設計任務和要求的分析，首先進行車間負荷計算，根據功率因素的要求在低壓母線側進行無功補償，進而確定主壓變器容量和臺數，從經濟和可靠性出發(fā)確定主接線方案。然后，通過計算出的短路電流，確定各種電氣設備及導線的型號。最后根據工廠設備情況，確定了繼電保護方案。</p>

4、<p>　　本設計采用需用系數法進行負荷計算，無功功率補償采用低壓側電容并聯補償方法，這種方法能補償低壓側以前的無功功率，經濟效益比較好。根據機械加工車間用電特點和需求，我們選用了高壓側采用單母線，低壓側選擇單母線分段的主接線方式，并選擇了兩臺主變壓器。</p><p>　　在仔細分析各計算負荷和短路電流后，嚴格按照國家規(guī)定，依照以上設計步驟設計本機械加工車間變電所，以達到設計目的。</p&g

5、t;<p>　　關鍵詞：負荷計算；主接線；變電所；短路計算</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The factory power supply system assigns the electricity to every workshop or workshop after buck electrical, it

6、’s made up by the factory step-down substation、high voltage power distribution lines、workshop substation、low voltage power distribution lines and electrical equipment and so on. In the actual design process, we must desi

7、gn the substation factory combined with national power supply, according to the computational load and it’s properties, production process on load requirements, and load</p><p>　　This design is the design of

8、 mechanical processing workshop substation electrical. After analysis of the design tasks and requirements, first we conducted a load calculation according to the requirements of power factor in the low-pressure side of

9、the bus reactive power compensation, and to determine the capacity of the transformer device, the number of units, starting from the economic and reliability to determine the main terminal program. Secondly, calculate th

10、e short circuit current to deter</p><p>　　This design uses the need coefficient method for the load calculation , reactive power compensation capacitor in parallel with low-pressure side of the compensation

11、method, this method can compensate for low-voltage side of the previous reactive power, the economic efficiency is better. According to machine shop characteristics and needs of electricity, we choose the way of single-b

12、us wiring, with the high voltage side single bus which is not section, and the low voltage side single bus which is</p><p>　　Only then carefully studies the factory the actual data, strictly stipulated accor

13、ding to the country, and only then may design an economy reliable power supply system through the above design procedure, thus arrives the enhancement production benefit the goal.</p><p>　　Keywords: Load Cal

14、culation; Main Connection; Substation; Short circuit calculation</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　第2章 設計任務2</p><p>　　2

15、.1 設計依據原始資料2</p><p>　　2.2 機加工一車間設備明細表及其他車間負荷計算表2</p><p>　　2.3 車間負荷性質4</p><p>　　2.4 供電電源條件4</p><p>　　2.5 車間自然條件4</p><p>　　2.5.1 自然條件4</p><p

16、>　　2.5.2 地質條件5</p><p>　　第3章 負荷計算及無功補償6</p><p>　　3.1 負荷計算的內容和目的6</p><p>　　3.2 負荷計算的方法6</p><p>　　3.2.1 需要系數法6</p><p>　　3.2.2 車間負荷計算7</p><

17、p>　　3.3 無功功率補償10</p><p>　　第4章 變電所主變壓器選擇和主接線設計13</p><p>　　4.1 變電所位置選擇13</p><p>　　4.2 變壓器型號選擇13</p><p>　　4.3 變壓器的臺數和容量的確定13</p><p>　　4.4 變電所主接線方案14&

18、lt;/p><p>　　4.4.1 變電所主接線的要求14</p><p>　　4.4.2 變電所主接線方案14</p><p>　　第5章 車間線路設計16</p><p>　　5.1 電力線路的接線方式16</p><p>　　5.2 導線和電纜的選擇16</p><p>　　5.2.

19、1 導線、電纜型號和電纜截面的選擇原則16</p><p>　　5.2.2 高壓導線截面的選擇16</p><p>　　第6章 電氣設備的選擇18</p><p>　　6.1 短路電流的計算18</p><p>　　6.2 電氣設備選擇21</p><p>　　6.2.1 高壓柜電氣設備選擇21</p

20、><p>　　6.2.2 低壓柜電氣設備選擇22</p><p>　　6.2.3 動力柜電氣設備選擇23</p><p>　　第7章 電力繼電保護24</p><p>　　7.1 電力變壓器繼電保護配置24</p><p>　　7.1.1繼電保護的任務24</p><p>　　7.1.2

21、電力變壓器繼電保護配置的一般原則24</p><p>　　7.2 繼電保護原理24</p><p>　　7.3 繼電保護整定計算25</p><p>　　第8章 變電所的防雷和接地27</p><p>　　8.1 架空線路的防雷措施27</p><p>　　8.2 變配電所的防雷措施27</p>

22、<p>　　8.3 接地與接地裝置27</p><p><b>　　結論29</b></p><p><b>　　致謝30</b></p><p><b>　　參考文獻31</b></p><p>　　附錄1低壓配電系統(tǒng)圖32</p>&l

23、t;p>　　附錄2車間干線平面圖32</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　眾所周知，電力資源是國民經濟發(fā)展必不可少的一種寶貴能源，電能的生產、傳輸、儲存高效、潔凈：既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于將其轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單又經濟，又便于控制、調節(jié)和測量，在現代化工農業(yè)生產、人們日常生活及社會

24、各個領域中得到了廣泛應用，保障了我國社會主義現代化建設。</p><p>　　隨著我國的現代化建設的發(fā)展，對能源的需求越來越大。因此，改善電網結構，提高供電能力與可靠性以及綜合自動化發(fā)展，以滿足日益增長的社會需求是電力企業(yè)的首要目標。我國電力工業(yè)的技術、管理水平正在逐步提高，對變電所的設計提出了更高的要求，更需要我們提高知識及應用水平，認真對待。</p><p>　　在工廠里，電能是工業(yè)生

25、產的主要能源和動力，工業(yè)生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，變電所在確保工廠正常供電中起到關鍵性的作用，如果工廠電能供應突然中斷，就會對工業(yè)生產造成嚴重的不良后果，甚至可能發(fā)生重大設備順壞或人員傷亡事故。因此，變電所保證工廠有序地供電，具有十分重要的意義。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用

26、電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：</p><p>　　（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。</p><p>　?。?）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。</p><p>　?。?）優(yōu)質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求。</p><p>　?。?）經濟 供電系統(tǒng)的投資要少，

27、運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。</p><p>　　近兩、三年來，由于電力負荷增長迅猛，而發(fā)電裝機容量和輸配電能力不足，造成全國近20個省市電力，供應緊張，部分省市出現拉閘限電。與此同時，隨著電力市場的開放，電力用戶對電能質量和管理的要求也在提高，電力生產與供應企業(yè)也比以往任何時候都要重視電力系統(tǒng)的經濟性和安全性。</p><p>　　因此按照國家標準GB5005

28、2—95《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053—94《10kv及以下設計規(guī)范》、GB50054—95《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計，同時還必須遵循以下原則：</p><p>　?。?）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。</p><p>　?。?）安全可靠、先進合理。</p><p>　?。?）近期為主、考慮發(fā)展。</p><p>　　（4）

29、全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。</p><p><b>　　第2章 設計任務</b></p><p>　　2.1 設計依據原始資料</p><p>　　機加工一車間變電所設在機加工一車間的東南角，如圖2.1所示，承擔機修廠機械修理的配件生產等供電，此外，還需為機加工二車間和鑄造、鉚焊、電修等車間供電。</p><p>　　圖2.1

30、 機加工一車間平面布置圖</p><p>　　2.2 機加工一車間設備明細表及其他車間負荷計算表</p><p>　　表2.1 機加工一車間設備明細表</p><p>　　表2.2 其他車間負荷計算表</p><p>　　2.3 車間負荷性質</p><p>　　車間為三班工作制，年最大有功負荷利用小時數為3500h，

31、屬于三級負荷。</p><p>　　2.4 供電電源條件</p><p>　　1、本車間變電所從本廠35/10kV總降壓變電所用架空線路引進10kV電源，如圖2.2所示，架空線路長300m。</p><p>　　圖2.2 35/10kV總降壓變電所用架空線路引進10kV電源圖</p><p>　　2、工廠總降壓變電所10kV母線上的短路容量按

32、200MVA計。</p><p>　　3、工廠總降壓變電所10kV配電出線定時限過流保護裝置的整定時間。</p><p>　　4、要求車間變電所最大負荷時功率因數不得低于0.9。</p><p>　　5、要求在車間變電所10kV側計量。</p><p>　　2.5 車間自然條件</p><p>　　2.5.1 自然條件

33、</p><p>　　1、車間內最熱月份的平均氣溫為35攝氏度。</p><p>　　2、地中最熱月份的平均溫度為20攝氏度（當埋入深度為0.5米以上），而埋入深度為1米以下時平均溫度為20攝氏度。</p><p>　　3、凍結深度為1.10米。</p><p>　　4、車間環(huán)境特征，正常干燥環(huán)境。</p><p>　

34、　2.5.2 地質條件</p><p>　　根據工程地質勘探資料獲悉，車間原地址為耕地，地勢平坦。地層以亞粘地、砂質粘土為主，地質條件較好，地下水位為2.8～5.3米。</p><p>　　第3章 負荷計算及無功補償</p><p>　　3.1 負荷計算的內容和目的</p><p>　　供電系統(tǒng)要能安全可靠地運行，其中各個元件（包括電力變壓器

35、、開關設備及、導線、電纜等）都必須選擇得當，除了應滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。</p><p>　　負荷計算是確定供電系統(tǒng)，選擇變壓器容量，電氣設備、導線型號等的依據，也是確定繼電保護的重要數據。負荷計算的是否正確，直接影響到電氣設備的選擇是否合理。如果計算負荷確定過大，造成投資和有色金屬的浪費，則增加投資，浪費原材料；如果計

36、算負荷確定過小，將使電氣設備運行時增加電能損耗，使設備過熱，甚至燒毀，引發(fā)安全事故。為此，正確進行負荷計算是供電設計的前提，也是實現供電系統(tǒng)安全、經濟運行的必要手段。</p><p>　　3.2 負荷計算的方法</p><p>　　3.2.1 需要系數法</p><p>　　工程上依據不同的計算目的，針對不同類型的用戶和不同的負荷，采用不同的負荷計算方法：估算法、需

37、要系數法、二項式法等。我國目前普遍采用的確定用電設備計算負荷的方法，有需要系數法和二項式法。估算法適用于做設計任務書或初步設計階段；二項式法適用于確定設備臺數較少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷，因此其應用的局限性較大。需要系數法是國際上普遍采用的確定計算負荷的基本方法。綜合以上車間條件、要求和各計算方法的優(yōu)劣，本次設計，采用的是需要系數法。</p><p>　　1、單組用電設備的計算負荷</p>

38、<p>　　有功功率： （3-1）</p><p>　　無功功率： （3-2）</p><p>　　視在功率： （3-3）</p><

39、;p>　　式中——該用電設備組的需要系數</p><p>　　——功率因數角的正切值</p><p>　　2、多組用電設備的計算負荷</p><p>　　有功功率： （3-4）</p><p>　　無功功率：

40、 （3-5）</p><p>　　視在功率： （3-6）</p><p>　　計算電流： （3-7）</p><p>　　式中——該用電設備組的額定電壓（KV）<

41、;/p><p>　　——該組設備的同時系數</p><p>　　3.2.2 車間負荷計算</p><p><b>　　1 冷加工機床：，</b></p><p><b>　　2 吊車：，</b></p><p><b>　　3 電阻爐：，</b></p

42、><p>　　機加工一車間的計算負荷：</p><p>　　機加工二車間負荷計算：</p><p><b>　　鑄造車間負荷計算：</b></p><p><b>　　鉚焊車間負荷計算：</b></p><p><b>　　電修車間負荷計算：</b><

43、/p><p>　　車間負荷計算表3.1所示。</p><p>　　表3.1 車間負荷計算表</p><p>　　低壓側總的計算負荷為：</p><p><b>　　低壓側功率因數為：</b></p><p>　　變壓器的功率損耗為：</p><p>　　變壓器高壓側總的計算負荷

44、：</p><p>　　變電所高壓側的功率因數為：</p><p>　　3.3 無功功率補償</p><p>　　1、功率因數低的原因及對供配電系統(tǒng)的影響</p><p>　　功率因數是衡量供配電系統(tǒng)是否經濟運行的一個重要指標。用工廠中由于有大量的異步電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷，還有感性的電力變壓器，這些感性用電設備從供配電

45、系統(tǒng)中吸收無功功率，從而降低功率因數，使其小于0.9，達不到規(guī)定的工廠功率因數要求，需要進行無功功率補償，提高功率因數。</p><p>　　功率因數太低會給供配電系統(tǒng)帶來電能損耗增加和供電設備利用率降低等不良影響，因此《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：100KVA及以上高壓供電的用戶功率因數為0.9以上，其他電力用戶和大中型電力排灌站、躉購轉售電企業(yè)，功率因數為0.85以上。并規(guī)定，凡功率因數未達到上述規(guī)定的，應增加無功

46、補償裝置，通常采用并聯電容器進行補償。</p><p>　　2、提高功率因數的方法</p><p>　?。?）提高自然功率因數</p><p>　　1）合理選擇電動機的規(guī)格、型號。</p><p>　　2）防止電動機長時間空載運行。</p><p>　　3）保證電動機的檢修質量。</p><p>

47、;　　4）合理選擇變壓器的容量。</p><p>　　5）交流接觸器的節(jié)電運行。</p><p>　　（2）人工補償功率因數</p><p>　　1）并聯電容器人工補償。</p><p>　　2）同步電動機補償。</p><p>　　3）動態(tài)無功功率補償。</p><p><b>　　

48、4）調相機補償。</b></p><p><b>　　3、無功補償的計算</b></p><p>　　高壓側要求不低于0.9，補償在低壓側進行時，取補償后的功率因數為0.92，低壓側需裝設的并聯電容器容量為：</p><p><b>　　取</b></p><p>　　補償后計算負荷及功

49、率因數：</p><p>　　變電所高壓側總的計算負荷：</p><p>　　變電所高壓側的功率因數為：</p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　4、無功補償方法</b></p><p>　　本設計采用并聯電容器的補償方式。并聯電容器的裝設

50、位置，分為高壓集中補償、低壓集中補償和低壓分散補償。</p><p><b>　?。?）高壓集中補償</b></p><p>　　高壓集中補償是將并聯電容器集中裝設在高壓配電所的高壓母線上。這種補償方式只能補償高壓母線的前邊(電源側)所有線路上的無功功率，而高壓母線后邊廠內線路的無功功率得不到補接．所以這種補償方式的經濟效果較差。但成本較低，初投資少，便于操作管理，可

51、按負荷實際情況確定電容器的臺數，適用于中大型企業(yè)。</p><p><b>　　（2）低壓分散補償</b></p><p>　　低壓分散補償是將并聯電容器分散地裝設在各用電負荷附近，這種補償方式補償范圍較大，能同時減小高壓線路和低壓線路中的無功功率，而且減小了電氣設備的容量和導線截面，降低電能損失。從提高功率因數可能得到的利益來看，比裝設高壓電容器優(yōu)越，但成本高，總投

52、資大，且維護不便。適用在負荷比較分散，補償容量小的企業(yè)。</p><p>　　對于補償量較大而且負荷較分散的大中型企業(yè)宜采用高壓集中補償和低壓分散補償結合的方式，這祥可以互相取長補短，提高補償裝置的經濟效果，一般高低壓并聯電容器的分配辦法是；低壓并聯電容器補償達到0．75～0．85， 高壓并聯電容補償到0．90～0．95。</p><p><b>　?。?）低壓集中補償</

53、b></p><p>　　低壓集中補償是將并聯電容器裝設在變電所低壓母線上。這種補償方式的補償范圍介于高壓補償大，比低壓分散補償小。它的優(yōu)缺點介于高壓集中補性和低壓分散補嘗之間，適用于負荷較集中的小型企業(yè)。</p><p>　　本設計選擇低壓集中補償，也就是將并聯電容器裝設在變電所低壓母線上，選擇BGMJ0.4-30-3，額定容量。</p><p>　　從而確

54、定電容器的個數為14個。</p><p>　　第4章 變電所主變壓器選擇和主接線設計</p><p>　　4.1 變電所位置選擇</p><p>　　變電所位置選擇原則：（1）盡可能接近負荷中心；（2）進出線方便，靠近電源側；（3）考慮擴建的可能性；（4）設備運輸方便。由于本設計已確定變電所位于機加工一車間的東南角，所以不必選擇。</p><p&

55、gt;　　4.2 變壓器型號選擇</p><p>　　變壓器：文字符號位T，是變電所中關鍵的一次設備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理運輸、分配和使用。</p><p><b>　　1、變壓器分類：</b></p><p>　　按功能分：升壓變壓器和降壓變壓器；</p><p>　　按相數分：單相變壓器和三相

56、變壓器；</p><p>　　按繞組導體的材質分：同繞組和鋁繞組變壓去；</p><p>　　按用途分：普通變壓器和特殊變壓器；</p><p>　　按調壓方式分：無載調壓變壓器和有載調壓變壓器；</p><p><b>　　2、型號選擇：</b></p><p>　　工廠供電一般選擇節(jié)能型變壓器

57、S9、S10系列。本設計選用S9系列的節(jié)能變壓器。</p><p>　　4.3 變壓器的臺數和容量的確定</p><p>　　1、變壓器臺數的確定</p><p>　　(1）應滿足用電負荷對可靠性的要求。在有一、二級負荷的變電所中，選擇兩臺主變壓器，當在技術、經濟上比較合理時，主變壓器選擇也可多于兩臺。</p><p>　　(2）對季節(jié)性負荷

58、或晝夜負荷變化較大的宜用經濟運行方式的變電所，技術經濟合理時刻選擇兩臺主變壓器。</p><p>　　(3）三級負荷一般選擇一臺主變壓器，負荷較大時，也可選擇兩臺主變壓器。</p><p>　　(4）在確定變電所主變壓器臺數時，應適當考慮負荷的發(fā)展，留有一定的空余。</p><p>　　2、變壓器容量的確定</p><p>　　選單臺變壓器時

59、，其額定容量應能滿足全部用電設備的計算負荷，考慮負荷發(fā)張應留有一定的容量欲度，并考慮變壓器的經濟運行，即：</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　選用兩臺主變壓器時，其中任意一臺主變壓器容量應同時滿足下列兩個條件：</p><p>　　(1）任一臺主變壓器單獨運行時，應滿足總計算負荷的60%~70%的要求，即：&l

60、t;/p><p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　(2）任一臺主變壓器單獨運行時，應滿足全部一、二級負荷的需要，即：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　根據前面計算出來的負荷，</p><p>　　選擇S9-630/10變壓器

61、2臺，額定容量為630KVA</p><p>　　3、變壓器聯接組別選擇</p><p>　　6~10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見的聯結，我國過去的配電變壓器一般都選用Yyn0，近二十年來Dyn11聯接的配電變壓器才得到了廣泛使用，Dyn11聯結較Yyn0聯結有以下有點：</p><p>　?。?）對Dyn11聯結變壓器，其3n次諧波電流在其三角形接

62、線的一次繞組內形成環(huán)流，從而不致注入高壓電網中去，比一次繞組為星形的Yyn0聯結變壓器更有利于抑制高次諧波電流。</p><p>　?。?）Dyn11聯結變壓器的零序阻抗小的多，有利于低壓單相接地短路故障保護的動作和切除。</p><p>　　（3）當低壓側接地單相不平衡負荷時，Yyn0聯結變壓器要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，嚴重限制了其接用單相負荷的容量，影響變壓器的

63、充分使用，而Dyn11聯結變壓器可達到75%以上，承受單相不平衡負荷的能力遠比Yyn0聯結變壓器強，為此，GB50052-1995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時宜選用Dyn11聯結變壓器。</p><p>　　因此，本次設計采用Dyn11聯結的變壓器。</p><p>　　4.4 變電所主接線方案</p><p>　　4.4.1 變電所主接線的要

64、求</p><p>　　變配電所由一次回路和二次回路構成。變配電所的主接線兩種表現形式：系統(tǒng)式主接線、配置是主接線。電氣主接線設計的基本原則為：以下達的任務書為依據，根據國家現行的“安全可靠、經濟實用、符合國情”的電力建設與發(fā)展的方針，嚴格按照技術規(guī)定和標準，結合工程實際的具體特點，準確地掌握原始材料，保證設計方案的可靠性、靈活性和經濟性。</p><p>　　4.4.2 變電所主接線方案

65、</p><p>　　變電所電氣主接線是根據變電所電能輸送和分配的要求來確定的，常用的主接線方式有母線制接線、橋形接線、多角形接線等。</p><p>　　母線是指在變電所中各級電壓配電裝置的連接，以及變壓器等電氣設備和相應配電裝置的連接，具有匯集、分配和傳輸電能的作用。常用的小型工廠變電所的主接線的確定有：（1）只有一臺主變壓器的小型變電所；（2）有兩臺主變壓器的小型變電所。</p

66、><p>　　對本變電所原始材料分析，有兩臺主變壓器，結合電氣主接線的可靠性、靈活性、安全性、經濟性等基本要求，擬定方案如下：</p><p>　　方案1、高低壓側均分為單母線分段的變電所主接線，這種主接線的兩段高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任何一臺主變壓器或任一路電源進線停電檢修或發(fā)生故障時通過切換操作，均可迅速恢復整個變電所的供電。因此，其供電可靠性相當高，可供一、二級負

67、荷。</p><p>　　方案2、高壓采用單母線制、低壓單母線分段的變電所主接線，這種主接線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。但在高壓母線或電源進線進行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍要停電。這是只能供電給三級負荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯絡線時，可供一、二級負荷。</p>

68、<p>　　綜合考慮，本次設計的變電所為車間小型變電所，且只有一條電源進線，為確保供電的安全可靠性，采用方案2，主接線方式如圖4.1。</p><p>　　圖4.1 變電所主接線圖</p><p>　　第5章 車間線路設計</p><p>　　5.1 電力線路的接線方式</p><p>　　接線方式是指由電源端向負荷端輸送電能時采

69、用的網絡形式。</p><p>　　高壓電力線路的接線方式和低壓電力線路的接線方式都是一樣的，常用的接線方式有：放射式、樹干式和環(huán)式三種。</p><p>　　本次設計采用的接線方式是放射式，該方式接線的線路之間互不影響，清晰簡單，操作維護方便，引出線發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性高。</p><p>　　5.2 導線和電纜的選擇</p><p&

70、gt;　　5.2.1 導線、電纜型號和電纜截面的選擇原則</p><p>　　1 常用架空線路導線型號</p><p>　　裸導線常用型號有：（1）鋁絞線（LJ）；（2）鋼芯鋁絞線（LGJ）；（3）銅絞線（TJ）；（4）防腐鋼芯鋁絞線。</p><p>　　2導線和電纜截面的選擇原則</p><p>　?。?）按允許載流量選擇導線和電纜截面；

71、</p><p>　?。?）按允許電壓損失選擇導線和電纜截面；</p><p>　?。?）按經濟電流密度選擇導線和電纜截面；</p><p>　?。?）按機械強度選擇導線和電纜截面；</p><p>　?。?）滿足短路穩(wěn)定的條件。</p><p>　　5.2.2 高壓導線截面的選擇</p><p&g

72、t;　　1 變電所高壓側母線選擇</p><p>　　選擇硬鋁母線，按允許載流量選擇截面：</p><p>　　應使其允許載流量不小于通過相線的計算電流，即：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　可選用母線型號LMY-15*3型</p><p>　　如果導線敷設地點

73、的環(huán)境溫度與導線允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同，則導線的允許載流量應乘以溫度校正系數：</p><p><b>　　（5-2）</b></p><p>　　式中：為導線額定負荷時的最高允許溫度；</p><p>　　為導線的允許載流量所采用的環(huán)境溫度；</p><p>　　為導線敷設地點實際的環(huán)境溫度。</p>

74、;<p><b>　　本設計中，，，</b></p><p>　　校驗發(fā)熱：，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　2 變電所低壓側母線選擇</p><p>　　1）選擇硬鋁母線，按允許載流量選擇截面。</p><p><b>　　選擇的母線尺寸為。</b></p><

75、;p><b>　　2）中性線選擇</b></p><p><b>　　，選擇</b></p><p>　　3）低壓側母線，選：LMY-3(63x8)+(32x8)。</p><p>　　發(fā)熱校驗：，滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　3 導線截面型號選擇</p><p>

76、;<b>　　1）機加工一車間</b></p><p>　　機加工一車間計算電流，車間內最熱月份的平均氣溫為35攝氏度，所以選用BLX-500型截面為的鋁芯橡皮線，，滿足發(fā)熱條件。所以相線截面為。</p><p>　　，故選中性線截面積為。</p><p>　　由于，所以，故選PE線截面選。</p><p>　　綜上，選

77、擇導線型號為：BLX-500-(3x95+1x50+PE50)。</p><p>　　同理可以選擇其他車間導線型號：機加工二車間選用導線型號為BLX-500-(3x50+1x25+PE25)；鑄造車間選用導線型號為BLX-500-(3x150+1x75+PE75)；鉚焊車間選用導線型號為BLX-500-(3x120+1x60+PE60)；電修車間選用導線型號為BLX-500-(3x95+1x50+PE50)。&l

78、t;/p><p>　　第6章 電氣設備的選擇</p><p>　　6.1 短路電流的計算</p><p>　　三相交流系統(tǒng)的短路種類主要有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。短路發(fā)生的主要原因是電力系統(tǒng)中電氣設備載流導體的絕緣損壞，運行人員不遵守操作規(guī)程發(fā)生的誤操作以及鳥獸跨越在裸露導體上等。為了減輕短路的嚴重后果和防止故障擴大，需要計算出短路電流，以便正確地選

79、擇和校驗各種電氣設備、計算和整定保護短路的繼電保護裝置及選擇限制短路電流的電氣設備（如電抗器）等。</p><p><b>　　短路電流計算</b></p><p>　　利用標幺值來計算短路電流。采用標幺值計算，能夠簡化計算、便于比較分析。</p><p>　　系統(tǒng)最大運行方式，兩臺變壓器并聯運行，如圖5.1所示（）。</p>&

80、lt;p>　　圖5.1 最大運行方式下短路等效電路</p><p><b>　　取，，</b></p><p>　　電力系統(tǒng)的電抗標幺值</p><p>　　架空線路的電抗標幺值</p><p>　　電力變壓器的電抗標幺值 </p><p>　　計算K1處的總電抗標幺值及三相短路電流和短路容

81、量</p><p>　　三相短路電流周期分量有效值</p><p><b>　　其他三相短路電流</b></p><p><b>　　三相短路容量</b></p><p>　　計算K2處的總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量</p><p><b>　　總電抗標幺值

82、</b></p><p>　　三相短路電流周期分量有效值</p><p><b>　　其他三相短路電流</b></p><p><b>　　三相短路容量</b></p><p>　　系統(tǒng)最小運行方式，一臺變壓器運行，如圖5.2所示（）。</p><p>　　圖5.

83、2最大運行方式下短路等效電路</p><p>　　與計算系統(tǒng)最大運行方式下的短路電流同理，可以求得K1點：</p><p><b>　　K2點：</b></p><p>　　短路電流計算結果如表5.1所示。</p><p>　　表5.1 短路電流計算匯總表</p><p>　　6.2 電氣設備選擇

84、</p><p>　　6.2.1 高壓柜電氣設備選擇</p><p>　　1、進線柜各設備的選擇</p><p>　?。?） 高壓斷路器的選擇</p><p>　　因為是戶內型變電所，故選擇戶內少油斷路器。根據進線柜的額定電流來選擇斷路器的額定電流。</p><p>　　根據計算選擇SN10-10I/630型戶內少油斷

85、路器，其校驗過程如表5.2所示。</p><p>　　表5.2 高壓斷路器校驗</p><p>　　（2）高壓隔離開關選擇</p><p>　　根據計算選擇GN8-10/600戶內型高壓隔離開關，其校驗過程如表5.3所示。</p><p>　　表5.3 高壓隔離開關校驗</p><p>　?。?） 電流互感器的選擇&l

86、t;/p><p>　　根據進線柜的額定電壓10kV，額定電流70.83A，選變比為200/5的LJ-200型電流互感器，，，，0.5級二次繞組的。</p><p><b>　　準確度校驗：</b></p><p><b>　　，滿足準確度要求。</b></p><p><b>　　動穩(wěn)定度校驗

87、：</b></p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定度要求。</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定度校驗：</b></p><p><b>　　滿足熱穩(wěn)定度要求。</b></p><p>　　（4）電壓互感器、避雷器選擇</p><p>

88、　　根據，因此選擇FZ-10型避雷器，JDZ-10型電壓互感器。</p><p>　　6.2.2 低壓柜電氣設備選擇</p><p>　?。?） 低壓斷路器的選擇</p><p>　　根據計算選擇DW15-1000/1000型低壓斷路器，其校驗過程如表5.2所示</p><p>　　表5.4低壓斷路器校驗</p><p&g

89、t;　?。?）低壓刀開關選擇</p><p>　　根據計算選擇HD11-1000型低壓刀開關，其校驗過程如表5.3所示</p><p>　　表5.5 低壓刀開關校驗</p><p>　?。?）電流互感器的選擇</p><p>　　根據出線柜的額定電壓10kV，額定電流36.42A，可選變比為200/5的LJ-200型電流互感器，，，，0.5級

90、二次繞組的。</p><p><b>　　準確度校驗：</b></p><p><b>　　，滿足準確度要求。</b></p><p><b>　　動穩(wěn)定度校驗：</b></p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定度要求。</b></p><

91、;p>　　6.2.3 動力柜電氣設備選擇</p><p><b>　　1、電流互感器選擇</b></p><p>　　根據車間實際情況，可設計成兩條回路，一條通往機加工一車間，其他車間公用一條，機加工一車間回路上的計算電流為267.16A，可選型號為LJ-400/5的電流互感器。另一回路上的計算電流為1044.64A，因此可選型號為LMJZ1-2000/5的電流

92、互感器。</p><p><b>　　2、斷路器的選擇</b></p><p>　?。?）機加工一車間斷路器選擇</p><p>　　1）瞬時脫扣器額定電流整定及動作電流整定</p><p>　　，故選315A的脫扣器。</p><p>　　初步選擇DW16-630低壓斷路器，</p>

93、<p>　　選擇3倍整定倍數的瞬時脫扣器，則動作整定值為：</p><p>　　，滿足脫扣器躲過尖峰電流的要求。</p><p><b>　　2）校驗斷流能力</b></p><p>　　DW16-630低壓斷路器，不滿足要求，故選用DW17-630低壓斷路器，經校驗，滿足要求。</p><p>　　（2）

94、其他車間斷路器選擇</p><p>　　1）瞬時脫扣器額定電流整定及動作電流整定</p><p>　　，故選1500A的脫扣器。</p><p>　　初步選擇DW15-1500低壓斷路器，</p><p>　　選擇3倍整定倍數的瞬時脫扣器，則動作整定值為：</p><p>　　，滿足脫扣器躲過尖峰電流的要求</p

95、><p><b>　　2）校驗斷流能力</b></p><p>　　DW15-1500低壓斷路器，滿足要求，故選用DW15-1500低壓斷路器。</p><p>　　第7章 電力繼電保護</p><p>　　7.1 電力變壓器繼電保護配置</p><p>　　7.1.1繼電保護的任務</p>

96、;<p>　　1 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到損壞，保護其他無故障部分迅速恢復正常運行；</p><p>　　2 反應電氣設備的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護條件，而動作于發(fā)出信號或跳閘。</p><p>　　7.1.2 電力變壓器繼電保護配置的一般原則</p><p>　　1、裝設過電流保護盒電流速斷保護裝

97、置用于保護相間短路；</p><p>　　2、800KVA以上油浸式變壓器和400KVA及以上車間內油浸式變壓器應裝設氣體保護裝置，用于保護變壓器的內部故障和油面降低；</p><p>　　3、單臺運行的變壓器容量在10000KVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300KVA及以上或電流速斷保護的靈敏度不滿足要求時應裝設差動保護裝置用于保護內部故障和引出線相間短路；</p>

98、<p>　　4、裝設過負荷保護和溫度保護裝置分別用于保護變壓器的過負荷和溫度升高。由于采用的變壓器的視在功率為400KVA，所以不需要采用溫度保護。</p><p>　　7.2 繼電保護原理</p><p>　　圖7.1 電力繼電保護原理圖</p><p>　　1定時限過電流保護</p><p>　　由繼電器KA1、KA2，信

99、號繼電器KS1，時間繼電器KT1等組成，保護動作后，由出后中間繼電器KM瞬時斷開QF1、QF2。</p><p><b>　　2電流速斷保護</b></p><p>　　由電流繼電器KA3、KA4與信號繼電器KS2等組成，保護范圍內故障時，經整定時限作用于跳閘。</p><p><b>　　3 過負荷保護</b></

100、p><p>　　過負荷保護由電流繼電器KA5，時間繼電器KT2，信號繼電器KS3等組成，保護延時作用于信號。</p><p>　　7.3 繼電保護整定計算</p><p>　　1 定時限過電流保護</p><p><b>　　動作電流整定：</b></p><p>　　選DL-11/20電流繼電器，線

101、圈并聯，動作電流整定。</p><p>　　保護一次側動作電流：</p><p>　　動作時間為1.7s。</p><p><b>　　靈敏度校驗：</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　2 電流速斷保護</b&g

102、t;</p><p><b>　　動作電流整定：</b></p><p>　　選DL-11/200型電流繼電器，線圈并聯，動作電流整定為40A。</p><p><b>　　靈敏度校驗：</b></p><p><b>　　3 過負荷保護</b></p><

103、p><b>　　動作電流整定：</b></p><p>　　動作時間整定為10~15s。</p><p><b>　　4 瓦斯保護</b></p><p>　　按GB50062-1992規(guī)定，800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護，選用FJ1-80型開口杯式瓦斯。&

104、lt;/p><p>　　第8章 變電所的防雷和接地</p><p>　　8.1 架空線路的防雷措施</p><p>　　針對10kV架空配電線路常發(fā)生雷擊斷線事故，所以本次設計增加了架空線的防雷措施，以求提高10KV配電網安全運行水平，主要有一下幾種措施：</p><p>　?。?）架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上

105、的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。</p><p>　　（2）提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。</p><p>　?。?）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于3～10KV的線路是中性點不

106、接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。</p><p>　?。?）裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一

107、般用戶不會有什么影響。</p><p>　?。?）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。</p><p>　　在實際實施中，可以根據廠方實際情況來選擇架空線避雷方式。</p><p>　　8.2 變配電所的防雷措施</p><p>

108、;　　1裝設避雷針 室外配電裝置應裝設避雷針來防護直擊雷。如果變配電所處在附近更高的建筑物上的防雷設施的保護范圍之內或變配電所本身為車間內型，則不再考慮直接雷的防護。</p><p>　　2裝設避雷線 處于峽谷地用避雷線來防護直擊雷。在35kV及以上的變配電所架空進線上，架設1~2km的避雷線，以消除一段進線上的雷擊閃絡，避免其引起的雷電侵入波對變配電所電氣裝置的危機。</p><p>　

109、　3裝設避雷器 用來防止雷電侵入波對變配電所電氣裝置特別是對主變壓器的危害。</p><p>　　8.3 接地與接地裝置</p><p>　　電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接

110、地體。連接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。 接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網連接。</p><p>　　在本設計中，變電所公共接地裝置的接地電阻應為RE<4Ω

111、．現初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2~3m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地，每隔5m打入一根，管間用40*4mm2的扁鋼焊接。</p><p><b>　　結論</b></p><p>　　隨著國民經濟的不斷發(fā)展，人類社會對電力的需求越來越大，伴隨來的便是類似幾年前的大范圍拉閘限電，這不僅影響人們的正常生活，也影響著各個工廠的生產。因此，做好變電所的

112、電氣設計是毋庸置疑的。本次機械加工車間變電所電氣設計包括負荷計算及功率補償，變壓器選型及接線方式，短路電流計算，電氣設備選型，繼電保護設計，電纜導線選型以及防雷接地設計，基本完成設計任務。在設計中遇到較多困難，例如變壓器主接線方式設計時，雖然總結了很多資料，但在實習運用時不是很理解。在繼電保護設計方面，對幾個保護之間如何配合運行理解的不是很清楚，做的不是很到位。在防雷接地設計中，應該根據工廠當地實際情況來處理。在實際設計中，我們應該考慮

113、到工廠未來的發(fā)展狀況，這樣就能節(jié)約成本，提高企業(yè)效率。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　通過本次設計，我將大學所學的理論知識運用到了實際的設計當中去，在具體的設計過程中，發(fā)現并解決了許多問題，使自己的實際工程操作能力得到了很大的提高。</p><p>　　第一、本次設計，幾乎用到了《工廠供電》中所學的全部供配電方面

114、的知識，再加上個人對供配電設計方面的興趣，強化了理論知識。在變壓器主接線方式、變壓器選型、負荷和短路電流的計算、電纜線導線的選型等設計中，強化了自己查閱資料，將知識系統(tǒng)化的能力，為以后工作學習打下了基礎。</p><p>　　第二、本次設計中包含大量運算，使自己的計算的準確度有了進步，同時在word、AutoCAD的使用方面也有了進步。</p><p>　　最后，感謝胡老師的悉心指導，使我

115、順利完成了本次設計。同時也要感謝同學們對我的幫助。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1] 孫忠濤.變電所繼電保護的選擇[J].中小企業(yè)管理與科技(下旬刊),2009(3):252~253.</p><p>　　[2] 劉少文.張金貴.變電所電氣主接線與變壓器選擇分析[J].黑龍江科技信息,2010(4):

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