电力工程论文

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1、摘要为使工厂供电工作很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用 电的需要，并做好节能工作，本设计在大量收集资料，并对原始资料进行分 析后，做出 35kV 变电所及变电系统电气部分的选择和设计，使其达到以下 基本要求：1、安全 在电能的供应、分配和使用中，不发生人身事故和设备事故。2、可靠 满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 满足电能用户对电压和频率等质量的要求4、经济 供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地节约电能和减少有色 金属的消耗量。此外，在供电工作中，又合理地处理局部和全局、当前和长远等关系， 既照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，顾全大局，适应发展。按照国 家标准的规定

2、，工厂供电设计遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策； 遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节 约有色金属等技术经济政策。2、安全可靠、先进合理； 做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合 理，采用效率高、能耗低和性能先进电气产品。3、近期为主、考虑发展； 根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做 到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。 工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接 影响到工厂的生产及发展。关

3、键词 节能 配电 安全目录摘要I第1章 负荷计算及功率补偿 III1.1 计算负荷的定义 31.2 负荷计算的方法 31.3 全厂负荷计算 3第2 章 变电所的位置和形式的选择 42.1 变电所所址选择的基本要求 42.2 变电所所址选择应具备的条件 4第3 章 变电所主要变压器及主接线方案的选择 53.1 主变压器台数的选择 53.2 主结线方案的选择 5第4 章 短路电流的计算 84.1 短路电流计算的目的及方法 84.3 短路电流计算结果 111. 最大运行方式 11第5 章 导线、变电所高低压线路的选择 12第6 章 二次回路的方案及断电保护 136.1 变电所二次回路方案 136.2

4、 断电保护 136.3 防雷 156.4 接地 16参考文献 17第1章 负荷计算及功率补偿1.1 计算负荷的定义（1 ） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续 性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。 在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器 或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。 一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及 选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非 周期分量。（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与

5、该段时间之比。 常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平 均负荷，有时也计算 年平均负荷。平 均负荷用来计算 最大负荷和电 能消耗 量。1.2 负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采 用需要系数法确定。主要计算公式有：有功功率：P30 = PeKd无功功率：Q30 = P30 tg申视在功率:S3O = P30/Cos申计算电流:I30 = S30/P 3UN1.3 全厂负荷计算某厂设有三个车间，其中 1#车间：工艺设备容量 250kW 、空调及通风设 备容量78 kW、车间照明40kW、其他用电设备50 kW，共计设备容量41

6、8 kW。2#车间：共计设备容量736kW。3#车间：共计设备容量434kW。（采用 需要系数法）。第2章 变电所的位置和形式的选择2.1 变电所所址选择的基本要求靠近电源，接近负荷中心，有利于提高供电电压质量，减少输电线路 投资以减少投资和电能损耗，提高供电质量。便于各级电压线路的出入，架空线路走廊应与所址同时选定，尽量避 免交叉。变电所不能被洪水淹没，以保证正常运行。所区内不得积水，故地面 应考虑一定的排水坡度。具有生产和生活用水的可靠水源。考虑职工生活上的方便。为变电所的远景规划和扩建创造条件。考虑电网的发展和农村用电负 荷的增加，以及变电所能方便地从初期形式过渡到最终阶段，使变电所在一

7、 次、二次设备装置方面所需的改动最小。所站合一的形式便于发展成无人值班所。参照国家标准 35500kV 变电所设计规范执行。2.2 变电所所址选择应具备的条件所址靠近供电区域负荷中心，供电半径不能超过以下要求：04kV 线路不大于 0.5km ；10kV 线路不大于 15km ；35kV 线路不大于 40km；110kV 线路不大于 150km 。便于进出线的引入，并根据发展规划预 留扩建位置。第3章 变电所主要变压器及主接线方案的选择3.1 主变压器台数的选择(1) 参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结 合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。由于该

8、厂的负荷属于二级负 荷，对电源的供 电可靠性要求较 高，宜采用两 台变压 器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷 继续供电，故选两台变压器。(2) 变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变 压器的容量 ST 应同时满足以下两个条件： 任一台单独运行时，ST (0.6-0.7 ) S3O (1) 任一台单独运行时，STS3O ( I + II ),由于 S30 ( 1 ) =7932 KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2选变压器。 ST()x7932= (4759.25552.4 ) KVASTS3O (I + II), 因此选5700 KVA的

9、变压器二台3.2 主结线方案的选择(1)变配电所主结线的选择原则1. 当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2. 当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母 线接线。3. 当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变 压器组结线。4. 为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应 采用变压器分列运行。5. 接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器， 可与电压互感器合用一组隔离开关。 6.610KV 固定式配电装置的出线侧， 在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7. 采用 610 KV 熔

10、断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8. 由地区电网供 电的变配电所 电源出线处 ，宜装设供 计费用的专用 电 压、电流互感器（一般都安装计量柜） 。9. 变压器低压侧为 0.4KV 的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有 继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低 压断路器。10. 当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低 压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔 离触头。（2）主结线接线方法 对于工厂总降压变电所主结线设计，根据变电所配电回路数，负荷要 求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变

11、电所高、低接线方 式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。对于电源进线电压为 35KV 及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降 压变电所降为 610KV 的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压 设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径， 由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连 接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠 性和经济性，继电保 护和控制方式都 有密切关系，是 供电设计中的 重要环 节。1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主 电路图如下这种主结线，其一次

12、侧的 QF10 跨接在两路电源线之间，犹如一 座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内 桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二 级负荷工厂。如果某路电源例如 WL1 线路停电检修或发生故障时，则断开 QF11 ，投入 QF10 （其两侧 QS 先合），即可由 WL2 恢复对变压器 T1 的供 电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较 多、并且变电所的变压器不需要经 常切换的总降压变电所。2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主 电路图（下图），这种主结线，其一次侧的高压断路器 QF10

13、也跨接在两路电 源进线之间，但处在线路断路器 QF11 和 QF12 的外侧，靠近电源方向，因 此称为外桥式结线。 这种主结线的运 行灵活性也较好 ，供电可靠性 同样较 高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如 果某台 变压 器例 如 T1 停 电检修 或发 生故 障时 ，则 断开 QF11 ， 投入 QF10 （其两侧 QS 先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适 用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降 压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行 电网的穿越功率不通过进线断路器 QF11 、QF12 ，

14、这对改善线路断路器的 工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压 开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压 变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线 较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大 大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变 电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是 连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（ 2.5km ）,主变压器不需要经常切 换，另

15、外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电 所主结线（即全桥式结线）。第4章短路电流的计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆 可按 无限容量系统供电 进行短路计 算。由系统不同运行方式下的短 路参 数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。4.1 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保 护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电 路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依 次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的 电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元 件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元 件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电 系统来说，由于将电 力系统当作无限 大容量电源，而 且短路电路也 比较简 单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总 阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制 法（又称相对单位制法）。， 1. 在最小运行方式下：