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1、本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 1 页 共 43 页目 录 1 引言11.1 本课题的意义11.2 国内外发展状况11.3 课题的主要内容22 负荷计算的意义及相关参数的计算 33 变压器的台数、容量和类型的选择 53.1 变压器台数的选择原则 53.2 变压器容量的选择原则 53.3 各个变电所的负荷计算及变压器选择 54 总降压变电所变压器的选择及无功补偿计算 95 电气主接线方案选择115.1 电气主接线的意义及重要性 115.2 电气主接线的设计116 短路电流的计算136.1 产生短路电流的原因、危害及计算方法136.2 各个短路点短路电流的计算137 主要电气设备选择217
2、.1 电气设备选择的一般原则217.2 常用一次设备的选择方法227.3 各电气设备的选择和校验238 母线及厂区高压配电线路选择268.1 35kV 电源进线的选择与校验268.2 10kV 汇流母线与 10kV 侧引出线的选择与校验268.3 10kV 配电线路的选择和校验279 继电保护配置与整定289.1 主变压器保护289.2 10kV 馈电线路保护2910 直流系统的设计31本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 2 页 共 43 页11 防雷和接地设计计算3211.1 直击雷防护3211.2 雷电波侵入保护3211.3 接地装置设计32结论 34致谢 35参考文献36附图 1 电
3、气主接线图37附图 2 主变压器继电保护原理展开图38附图 3 10kV 馈电线路继电保护原理展开图39附图 4 电容储能式直流系统接线图40本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 3 页 共 43 页1 1 引言引言1.11.1 本课题的意义本课题的意义随着中国社会经济建设的发展，当前城市建设发展迅速，其中电力系统更是遍布各个城市村庄，成为国民经济发展的强大动力。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件。从另一方面来说，如果工厂的
4、电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。变电所是电力系统的重要组成部分。变电所承担着升高或降低电压以及转换功率的作用。变电所设计的正确与否不仅影响着电力负荷的供电可靠性，同时也影响着电力系统的安全可靠运行。变电所直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所是供电系统的枢纽，在生产和生活中占有特殊重要的地位。掌握供配电技术对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电
5、工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此掌握供配电技术，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。1.21.2 国内外发展状况国内外发展状况我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变，有人值班向无人值班变电所转变，交流传输向直流输出转变，国外主要是交流输出向直流输出转变。数字化变电所技术是变电所自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电所自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电所三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合 IEC61850 标准” ，即数字化变电所内的信息全本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 4 页 共 43
6、 页部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电所在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电所有大幅度提升。对变配电所过电压问题,国内外专家进行了大量的研究,包括理论分析、各种实验以及利用计算机进行数值仿真计算等,对变配电所各种过电压方式进行了探讨分析,并提出了一系列的过电压治理问题,研制了相应的设备装置,在系统运行中取得了一定的效果。长期以来，国内外学者在雷电活动规律、雷击线路物理过程方面做了大量的研究工作，建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。雷电流幅值、波形、地闪密度以及线路落雷次数对于分析线路防雷性能极为重要。上世纪
7、70 年代中期发展起来的基于磁场定位和时差定位原理的雷电定位系统，使雷电测量更为准确和及时。目前，雷电定位系统组成的雷电监测网络已在我国和北美、日本、韩国、欧洲等世界许多国家得到运用，它能帮助电力部门实现故障定位、分类、准确计算地面落雷密度等雷电参数，但雷电数据分散性较大，需要长期统计雷电数据。1.31.3 课题的主要内容课题的主要内容本课题是针对某飞机制造集团进行的电气初步设计。首先对其各车间负荷进行了计算，统计。然后根据该集团的要求及其实际情况，确定了电气主接线方案，即内桥形接线和单母线分段接线。在此基础上对其总降压变电所的主变压器选型，并进行无功补偿的计算。补偿采用了常用的并联电容器高压
8、集中补偿的方式。接下来用标幺制法对该接线系统进行了短路电流及容量的计算，并列表归纳。然后根据正常工作条件选择主要电气设备，并按照短路电流校验设备。按照经济电流密度和发热条件选择母线及高压馈电线路的导线截面，并按发热条件、机械强度、热稳定度及动稳定度进行校验。应用电力系统继电保护专业知识，对该系统主变压器和高压馈电线路设计了继电保护系统，其中有瓦斯保护、电流速断保护、过电流保护以及过负荷保护。为了方便某些控制及自动装置的供电，特别设计了电容储能式直流供电系统。最后进行防雷保护和接地装置的设计，并用 CAD 软件绘制出相关的设计图。本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 5 页 共 43 页2 2
9、 负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算的意义及相关参数的计算负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。通过负荷的统计计算求出的、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。目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。一组用电设备的计算负荷主要计算公式有： 有功计算负荷：= 30PdKeP无功计算负荷：= （2） 30Q30Ptan视在计算负荷：=/ 30S30Pcos
10、计算电流： =/ 30I30S3 NU式中为用电设备组的需要系数值；为用电设备组的平均功率因数； 为dKcostan功率因数的正切值；为用电设备组的额定电压。cosNU多组用电设备计算负荷主要计算公式有：（2.1）NiiUSIQPSQKQPKP330302 302 3030.3030.3030式中，为同时系数，本设计取 0.85。K根据公式（2） ，计算各车间负荷，填入表 2。本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 6 页 共 43 页表 2 各车间低压负荷统计表计算负荷序号车间名称设备容量 /kW需要系数costan 30P /kW30Q /kvar30S /kV.A30I /kA铸造车间9
11、600.70.71.0202672685.57449601458.5691锻压车间7500.60.71.0202450459.09 642.8571976.7203仓库1550.550.61.333385.25 113.6638 142.0833215.8732办公楼1450.60.750.88198776.7253116176.24381小计 20101294.25 1335.05机加车间5600.750.750.8819420370.398560850.832工具车间4000.550.71.0202220224.444 314.2857477.5077模具车间3150.60.71.0202
12、189192.8178270410.22262 小计 1275829787.66表面处理车间1900.70.61.3333133177.3289 221.6666336.7876动力车间2100.650.80.75136.5102.375 170.625259.2379总装车间1820.60.71.0202109.2 111.4058156237.0175试验站1350.70.71.020294.596.4089135205.11133 小计 717473.2487.52本本 科科 毕毕 业业 设设 计计 第 7 页 共 43 页3 3 变压器的台数、容量和类型的选择变压器的台数、容量和类型的选择3.13.1 变压器台数的选择原则变压器台数的选择原则1）总降压变电所主变压器台数的选择 为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器。若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源时，可装一台主变压器。若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源时，可装一台主变压器。2）车间变电所变压器台数的选择 对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，宜采用两台变压器。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源时，可
