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1、某工厂10kV车间变电所电气部分设计摘 要本设计的题目为“某工厂10kV车间变电所电气部分设计”。设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。其中还对变电所的主接线通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数
2、从0.74提高到0.96；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。关键词： 短路电流计算，继电保护，接地装置，变压器 / 文档可自由编辑打印目录前言1第1章 任务说明31.1 设计要求31.2 负荷情况31.3 供电电源情况41.4 气象、地质水文资料4第2章 机加工车间的负荷计算52.1 负荷计算52.2 无功功率补偿7第3章 工厂变电所的设备选择及主接线设计93.1 总降压变电所位置的选择
3、93.2 变压器台数及容量的选择93.3 变电所主结线的选择103.3.1 变电所主接线的选择原则103.3.2 变电所主接线方案的选择11第4章 工厂供、配电系统短路电流计算134.1 短路电流计算的目的及方法134.2 短路电流计算134.2.1 绘制计算电路图134.2.2 确定基准值144.2.3 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值144.2.4 k-1故障点的短路电流计算154.2.5 k-2故障点的短路电流计算16第5章 变电所一次设备的选择校验175.1 变电所高压一次设备的介绍175.2 一次设备的选择与校验的条件和项目175.3 变电所10kV侧一次设备的选择195.4 变
4、电所380V低压一次设备的选择215.5 高压母线的选择23第6章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择246.1 导线和电缆截面选择时满足的条件246.2 10kV高压进线的选择校验246.2.1 10kV高压进线与邻近单位联络线的选择256.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择256.3 380V低压出线的选择256.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验28第7章 变电所二次回路方案的选择307.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路307.2 变电所的电能计量回路307.3 变电所的测量和绝缘监察回路317.3.1 变电所高压侧测量和绝缘监察回路317.3.2 变电所低压侧测量
5、和绝缘监察回路327.4 变电所的保护设备327.4.1 对继电保护装置的基本要求327.4.2 主变压器的继电保护装置337.4.3 作为备用电源的高压联络线的极点保护装置347.4.3 变电所低压侧的保护装置35第8章 变电所的防雷保护与接地装置的设计368.1变电所的防雷保护368.1.1 直击雷防护368.1.2 雷电侵入波的防护368.2 变电所公共接地装置的设计378.2.1 接地与接地装置378.2.2 确定公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢37前言变电所是电力系统的重要组成部分，它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。无
6、论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。变电站综合自动化也采用了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术。本课题设计了一个某工厂的供电系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、经济的基本要求的前提下，首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计(包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验)，确定了工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文设计了厂区供电和配电网络，进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气照明设计，按照经济电流密度法，
7、选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了主变电压器和主要电力线路的继电保护设计。通过上述设计，基本确定了某机加工厂内部的供配电系统，并且在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。工厂供电设计必须遵循的一般原则：(1) 工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等经济技术政策。(2) 工厂供电设计应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，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电
8、气产品。(3) 工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。(4) 工厂供电设计应根据工程特点、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、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性1。表0-1示出了工厂供电设计依据的主要设计规范。表0-1 工厂供电设计依据的主要设计规范序号规范代号规范名称1GB50052-95供配电系统设计2GB50053-9410kV及以下变电所设计3GB50054-95低压配电设计4GB50055-93通用用电设备配电设计5GB50057-94建筑物防雷设计6GB50058-92爆炸和火灾危险环境
9、电力装置设计7GB50059-9235110kV变电所设计8GB50060-923110kV高压配电装置9GB50061-9766kV及以下架空电力线路设计10GB50062-92电力装置的继电保护和自动装置设计11GBJ63-90电力装置的电测量仪表装置设计12GB50064-XX电力装置过电压保护13GB50065-XX电力装置的接地设计14GB500217-94电力工程电缆设计15GB500227-95并联电容器装置设计16GB50034-92工业企业照明设计标准17JBJ6-96机械工厂电力设计18JGJ/T16-92民用建筑电气设计第1章 任务说明1.1 设计要求本设计的要求是根据本
10、地某工厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地设备。1.2 负荷情况本厂多数车间为三班制，最大负荷利用小时，除1#、2#、3#车间部分设备属二级负荷外，其它均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明设备为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计参见下表1-1。供电部门对功率因数的要求值：10kV供电时，。变电所位置已选定，每个车间距离变电所的距离为
11、：1#车间：110m； 2#车间：80m；3#车间：100m； 4#车间：90m。 表1-1 车间负荷情况车间设备类别各机械组代号设备容量Pe/kVA需要系数1#动力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#动力No.61820.40.9No.71560.680.88 续表1-1 车间负荷情况No.81870.490.78照明No.9120.360.883#动力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#动力No.131800.30.5
12、No.141470.30.56No.15100.360.881.3 供电电源情况按照工厂与供电部门签订的供电协议规定，本厂可从4.5km远的地区变电所取得35kV的电源，该馈线首端所装设的高压断路器断流容量为300MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。该馈线由4km长的架空线和0.5km长的电缆线组成。为满足工厂部分二级负载的要求，可采用高压联络线由临近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为5km，电缆线总长为2km。1.4 气象、地质水文资料本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为17，年最低气温为-8。年
13、雷暴天数约为20天。本厂所在地区，地层以砂质粘土为主。第2章 机加工车间的负荷计算2.1 负荷计算我国目前普遍采用的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种，而前者应用最为普遍。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算；二次项系数法：将符合分为基本负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备影响。当用电设备台数少而容量相差悬殊，用二项式法计算1-3。本设计结合实际情况，采用需要系数法确定。主要计算公式有：有功计算负载：无功计算负载：视在计算负载：计算电流：各用电车间负荷计算结果如表2-1所
14、示表2-1 车间负荷计算表编号名称类别各机械组代号设 备容量Pe/kW需要系数KdcosTan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1机加工动力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.3续表2-1 车间负荷计算表车间No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小计-493.5-258116.6290.3441.12铸造车间动力No.61
