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1、某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计摘要本论文主要依照工厂供电设计必须遵循的一般原则、基本内容和设计流程，对某电 机修造厂变电所进行了设计说明，本文按照设计要求，在查阅大量参考资料、手册后， 对负荷计算及无功功率补偿计算，变配电所所址和型式的选择，变电所主变压器台数、 容量及类型的选择，变配电所主结线方案的设计，短路电流的计算，变配电所一次设备 的选择，变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与整定，变配电所防雷保 护与接地装置的设计等进行了详细的设计说明。并附有相应的图表、公式和计算结果。 这次设计的变配电所完全满足设计要求。本设计通过对计算负荷，选出变压器；通过计算三相短路电流
2、，选出其他保护器件; 通过三相短路电流，选择过电流保护设备；然后选择二次回路的设备，对一次侧设备进 行控制、检测；最后注意安全、接地和防雷的设置。关键字：有功功率，电力变压器，三相短路电流，过电流，接地#第一章绪论 41.1 课题背景、目的及意义 41.1.1 课题的背景 41.1.2 课题的目的及意义 41.2 设计的主要内容、设计图样 41.2.1 设计的主要包括 41.2.2 设计图样 5第二章设计依据 62.1电机修造厂 6第三章 设计说明 83.1负荷计算及功率补偿 83.1.1负荷计算的内容和目的 83.1.2负荷计算的方法 83.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量。 93
3、.1.4全厂负荷计算。 103.1.5功率补偿 103.2变电所、配电所位置和型式的选择 113.2.1电机修造厂总变电所位置和型式的选择 113.3电机修造厂总降压变电所主变压器和主结线方案的选择 123.3.1 变压器容量及台数的选择。 123.3.2变配电所主结线的选择原则 133.3.3 主结线方案选择 133.3.4配电所的主接线选择 163.5短路电流的计算 183.5.1 绘制计算电路 183.5.2 求k -1，k-2点的三相短路电流和短路容量 193.5.3求-1点的三相短路电流和短路容量 错误！未定义书签。3.6变电所一次设备的选择校验 213.6.1 35kV侧一次设备的
4、选择校验 213.6.2 10kV侧一次设备的选择校验 223.6.3 变电所高压母线的选择 233.7变电所进出线选择。 243.7.1 35kV 高压进线的选择校验 243.7.2 10kV高压出线的选择 243.7.3作为备用电源的高压线的选择校验。 273.8变电所二次方案的选择与继电保护 283.8.1高压断路器的操动机构控制与信号回路 283.8.2变电所的电能计量回路 283.8.3变电所的测量和绝缘监察回路 283.8.4 变电所的保护装置 293.9变电所的防雷保护与接地装置的设计 363.9.1 变电所的防雷保护 363.9.2 变电所公共接地装置的设计 37第四章结论 3
5、9第一章绪论1.1 课题背景、目的及意义1.1.1课题的背景本课题是根据刘介才主编的工厂供电设计指导上两个题目为原型，根据指导老 师的要求设计。变电所是电力系统中的一个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、 经济运行。在35K 10KV配电变电所设计研究方面，最近几十年发展更是迅猛。尤其 是对变电站综合自动化的研究，已经进行了多年，并取得了令人瞩目的进展。变电站综合自动化目前在国外已得到了较普遍的应用。例如美国、德国、法国、意大利等国家 在他们所属的某些电力公司里，大多数的变电站都实现了综合自动化及无人值班方式。在我国，现在变电所的基本也是向着变电站综合自动化这个方向发展的，但是根据
6、 我国的国情，现在大多数变电站还是没有完全实现保护和控制综合自动化。传统的变电 站的设计发展到现在已经十分的成熟了。根据供电的设计内容和流程，可以十分的方便 的按照步骤设计。1.1.2课题的目的及意义本题目主要目的是设计某电机修造厂的变电所总降压配电设计。与原来的课程设计比较，本题不仅设计量大了许多，而且在更个方面的要求也有所 加强。虽然变电所的设计在现在已经不是高新的技术，但是作为自动化专业的学生，本 题目还是很全面的包含了一大部分专业课程学习的内容，而且各个方面都有所深入。尤 其是继电保护的问题，有了更加深入的学习。虽然本题没有对变电站综合自动化有所研究，但是对日后向这个方面的学习和发展打
7、下了坚实的基础。通过这次设计不仅进一步加强专业知识的学习，拓宽知识面，提高 理论知识水平。而且扩宽了就业面，提高就业能力，提高了独立思考和分析问题的能力。1.2 设计的主要内容、设计图样1.2.1设计的主要包括(1) 设计的基本依据和资料。(2) 区域变电所和车间变电所负荷计算（3）无功功率补偿计算及补偿电容器选择。（4）短路电流的计算和动稳定度，热稳定度的计算机。（5）变压器容量及台数的选择。（6）变电所进出线的选择。（7）变电所的电缆，电线，高压开关柜，低压配电电屏，动力配电箱，电流互感器， 避雷器，母线等主要设备的选择。（8） 区域变电所进线侧线路的继电保护，（采用定时限过电流保护）。主
8、变压器的差 动保护，瓦斯继电器保护，工厂变电所进线侧单相接地保护。（9）防雷装置与保护接地装置的设计。（10）、域变电所的主接线图、工厂变电所主接线图、各种保护装置接线原理图。（11）画出工厂变电所的平面图。1.2.2设计图样（1）变电所主结线电路图电机修造厂总降压变电所主结线电路图（3）各种保护装置接线原理图变电所进线侧线路的继电保护原理电路图，（采用定时限过电流保护）。主变压器的 差动保护原理电路图，瓦斯继电器保护原理电路图，工厂变电所进线侧单相接地保护原 理电路图（4）变电所平、剖面图电机修造厂总降压变电所平、剖面图第二章设计依据2.1电机修造厂（1）电机修造厂总平面图（图2-1 ）UN
9、o. n隔2木丄车间图2-1某电机修造厂总平面布置图12车河舸工TR电極烤1&车同Ed吗大疑圈丰阎10（2）工厂生产任务、规模及产品规格本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规 模为修理电机7500台，总容量为45万KV；制造电机总容量为6万KV，制造单机最大 容量为5520KW修理变压器500台；生产电气备件为60万件。是大型钢铁联合企业重 要组成部分。（3）工厂各车间负荷计算表表2-1工厂各车间负荷计算表序 号车间名称设备容量（千瓦）计算负荷变压器台 数及容量车间变电 所代号P30（千瓦）Q。（千乏）S30（千伏安）1电机修造车间25056095007881
10、X 1000No 1车变2加工车间8861632583051 X 400No 2车变3新制车间6342223364031 X 500No 3车变4原料车间5143101833601 X 400No 4车变5备件车间5621991582541 X 315No 5车变6锻造车间1053658681 X 100No 6车变7锅炉房2691971722621 X 315No 7车变8空压站3221811592411 X 315No 8车变9汽车库5433027401 X 80No 9车变10大线圈车间3351871182211 X 250No 10车变11半成品试验站3652874641 X 500N
11、o 11车变12成品试验站22906404808001X 1000No 12车变13加压站2561631392141 X 25014设备处仓库(转 供负荷)3382884441 X 50015成品试验站内大 型集中负荷3600288023003686主要为高压整流装置， 要求专线供电。(4)供用电协议 当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选定：i 从某220/60kV区域变 电所提供电源，此站距厂南侧 4.5公里。ii为满足二级负荷的需求，从某 60/10.5kV 变电所，提供10kV备用电源，此所距厂南侧4公里。图2-2供电系统图电力系统短路数据，如表2-2所示。其供电系统图，如图2-
12、2所示 表2-2区域变电站60kV母线短路数据系统运行方式系统短路数据系统运行方式系统短路数据系统最大运行方式skLx 二 1338MVA系统最小运行方式Skin 二 310MVA 供电部门对工厂提出的技术要求：i 区域变电所60kV馈电线的过电流保护整定时间t = 1.8s，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s ii在企业总降压变电所60kV侧进行电能计量。iii该厂的总平均功率因数值应在 0.9以上。(5) 工厂负荷性质本厂大部分车间为一班制，少数车间为两班或三班制，年最大有功负荷利用小时数为 2200h。锅炉房供生产用高压蒸汽，停电会使锅炉发生危险。又由于该厂距离市区较
13、远，消防用水需厂方自备。因此，要求供电具有一定的可靠性。(6) 本厂自然条件 气象资料 最热月平均最高温度35摄氏度，土壤中0.7-1米深处一年中最热月平 均温度为20摄氏度，土壤冻结深度为1.10米，夏季主导风向为南风，最高气温+40度, 最低-40度，导线复冰时气温-5度，最大风速时气温-5度，最大风速25米/秒，导线复 冰时风速10米/秒，最高最低气温时风速0米/秒，复冰厚度10毫米，年雷暴日数31.5 日。 地质水文资料 该厂区地层以砂粘土为主，地质条件较好，地下水位2.8-5.3m，地耐压力为15吨/平方米。第二章设计说明3.1负荷计算及功率补偿3.1.1负荷计算的内容和目的(1)
14、计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量求取确定的、预期不变的最大假 想负荷。也就是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。在配电设计中，通常采用半小时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) 计算负荷是用户供电系统结构设计、供电线路截面选择、变压器数量 和容量选择、电气设备额定参数选择等的依据，合理地确定用户各级用电 系统的计算负荷非常重要。3.1.2负荷计算的方法有功计算负荷为卩30=卩。(3-1)式中，Pe为设备容量。无功计算负荷为(3-2)Q30 二 Bo tan :式中，tan为对应于用电设备组cos :的正切值。视在计算负荷为总的计算电流为3030(3-3)(3-4)式中，Un为额定电压380V。3.1.3各用电车间负荷情况及各车间变电所容量表3-1序 号车间名称设备容量（千瓦）计算负荷变压器台 数及容量车间变电 所代号P30（千瓦）Q。（千乏）S
