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1、摘 要某冶金厂全厂总降压变电所的电气设计是对工厂供电具有针对性的设计，设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置进行了详细的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计等。在供电设计中某些重要工程项目存在几种方案，因此有必要进行经济比较，最后确定合理方案。一般需要比较的工程项目有:电源系统方案，变电所位置方案，变压器容量及台数方案，变电站主结线及布置方案，电压等级及厂区供电系统方案，车间供电方案等。本设计通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所
2、需电容器的大小，选择工厂高低压配电系统及其一次设备，以及工厂电力线路；通过对短路电流，短路容量的相关计算，对所选设备及线路进行校验保护。同时，按照国家的一些技术标准设计工厂供电系统的继电保护，二次回路保护。关键词：配电系统，负荷计算，短路计算，主接线，继电保护目录摘 要I第1章绪论1课程设计的目的与任务1设计依据1负荷情况、条件及设计步骤2第2章负荷计算4负荷计算4 负荷计算的目的4 负荷计算的基本公式4 负荷计算5 负荷计算基本公式5第3章变压器的选择12变压器选择原则12变压器台数、容量及类型选择13供电系统中的功率损耗13第4章改善功率因素装置设计14无功功率补偿14 提高功率因数的意义
3、15 提高功率因数的方法15 电力电容器的安装方式15 电容器补偿量的计算15 全厂计算负荷16第5章高、低压电网的导线型号及截面的选择16 高低压导线选择原则16 高压侧导线截面选择17 低压侧导线截面选择17第6章变电所主接线方案的设计19总变电所的主接线设计的原则和意义19电气主接线的基本方式20本设计的主接线的基本方式20一次接线系统图21第7章短路电流计算22短路电流计算的意义和方法22短路计算22 绘制短路电流计算示意图22 短路电流及容量的计算23 短路计算表26第8章变电所一次设备的选择与校验26按正常工作条件选择26 按工作电压选择26 按工作电流选择27 按断流能力选择27
4、按短路条件校验27开关设备的校验选择29 断路器的选择和校验29 隔离开关的选择与校验298.3.3 3.熔断器的选择30第9章继电保护整定及二次保护31总变电所的继电保护装置31 对继电保护装置的基本要求31继电保护的灵敏系数32电力变压器保护装置的配置要求32变压器过电流保护的整定计算33 过电流保护动作电流的整定计算33 过电流保护动作时间的整定计算33 过电流保护灵敏系数的校验34变压器电流速断保护的整定计算34 电流速断保护动作电流的整定计算34 电流速断保护灵敏系数的校验34变压器过负载保护的整定计算35 过负荷保护动作电流的整定计算35 过负荷保护动作时间得整定计算35高压进线线
5、路的过电流保护整定计算35 过电流保护动作电流的整定计算35 过电流保护动作时间36 过电流保护灵敏系数的校验36第10章心得体会37参考文献38附录39第1章 绪论1.1 课程设计的目的与任务工厂供电是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，工厂供电课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。本次设计任务是：某
6、冶金机械厂全厂总降压变电所的电气设计。1.2 设计依据1 设计总平面布置图如下图所示2 全厂各车间负荷计算如下表所示厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kW需要系数功率因数1仓库动力52102照明342铸造车间动力202402照明7123锻压车间动力202402照明7124金工车间动力202402照明7125工具车间动力202402照明7126电镀车间动力152302照明7127热处理车间动力102202照明7128装配车间动力102202照明7129机修车间动力102202照明4710锅炉房动力102202照明34宿舍区照明2024023 供用电协议按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规
7、定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ185,导线为等边三角形排列，线距为；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。1.3 负荷情况、条件及设计步骤（1）负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相
8、，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。（2）自然条件 气象条件；（2）年最高气温为40；（3）土壤中；（4）年雷暴日为31.3天；（5）土壤冻结深度为；（6）夏季主导风向为东风。 地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m。 （3）设计步骤及要求全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。负荷计算： 全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷
9、及总功率因数，列出负荷计算表、显示计算结果。变压器的台数、容量及类型 根据电源进线方向，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，确定变压器型号及全厂供电平面图。选择高低压导线型号及截面 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择。改善功率因数装置设计 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，高压侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85。然后进行电容补偿。 变电所主接线方案的设计 根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠又要灵活经济，安装容易维修
10、方便。短路电流计算 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，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。变电所一次设备的选择与校验 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和动稳定检验，并列表表示。 继电保护装置的设计（选做）；变电所防雷装置设计（选做）第2章 负荷计算2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算的意义与方法计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。负
11、荷计算的内容包括:(l)求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失，选熔断器、低压断路器，整定保护装置等。(2)求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。负荷计算的方法：常用的负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电量法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。在本设计中我采用的是需要系数法来确定计算负荷。需要系数法是把设备功率乘以需用系数（；），直接求出计算负荷的一种简单计算方法。因而在实际应用中被广泛采用。2.1.2 负荷计算的基本步骤(1) 求总降压变压器低
12、压侧的计算负荷P302、Q302、S302、I302求低压各用电设备组的计算负荷总和乘以同时系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。(2) 求总降压变压器高压侧的计算负荷P301、Q301、S301、I301计算车间变压器的功率损耗，变压器低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计算负荷。该值可用于选择变电所高压侧进线导线侧面。 (3) 总降压变电所进线的计算负荷。 (4) 全厂计算负荷。2.1.3 工厂负荷计算（1）设备组的负荷计算公式 （2-1） （2-2） （2-3）（2）车间变电所的负荷计算公式 （2-4） （2-5） （2-6）（3）单相设备的负荷计算公式 （3-4） （3
13、-5） （3-6）P30=3P30.m （3-7）Q30=3Q30.m （3-8）以上公式中PN指用电气设备组的设备额定功率；Kd指需要系数；tan指用电设备的功率因数角的正切值； KP和KQ指有功、无功同时系数，分别取0.8-0.9及0.93-0.97。（4）总降压变电所的负荷计算公式为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系Kp数和Kq。对变电所分别取和。（5）计算用电设备的计算负荷:仓库:动力设备（三相）： P30= KdpN= 1000.3= 30 KWQ30=PNtan=301.02=30.6 KVAR照明设备（单相）：P30.m=KdpN=30.8=2.4 KW P30=3pN=32.4=4.8 KWQ30.m=PNtan=0 KVARQ30=3Q30.m=0 KVAR总的车间计算负荷：P30=P30（1）+P30（2
