工厂10kv总变电所及配电系统设计.doc

1、洛阳理工学院毕业设计（论文） I 工厂 10kv 总变电所及配电系统设计 摘 要 工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工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，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择 , 变配电所位置的电气设计 , 短路电流的计算及继电保护 , 电气设备的选择 ,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择 , 防 雷接地装置设计等 。 本设计在对化工厂进

2、行供配电调研、论证的基础上，完成了化工厂的负荷计算，无功功率补偿，变配电所位置和型式选择， 10KV 变配电所主接线设计；还进行了短路电流计算、电气设备的选择与校验。最后对化工厂的变压器进行了保护和供电系统的防雷。 关键词 ： 变电所 ， 负荷 ， 短路 电流， 电力设备 洛阳理工学院毕业设计（论文） II CHEMICAL TOTAL SUBSTATION AND DISTIBUTION SYSTEM DESIGN ABSTRACT Factory power supply system is the redistribution of power system power step-dow

3、n power to each plant or shop floor to it by the factory step-down transformer substation, high voltage distribution lines, plant and substation, low voltage distribution lines and electrical equipment composition. The total plant step-down substation and distribution system design is based on the l

4、oad of each number and nature of the workshop, the production process on the load requirements, and load distribution, combined with the national electricity supply. Address the various departments of the safe, reliable, economic and technological The distribution of electric energy issues. The basi

5、c contents of the following areas: incoming line voltage selection, the location of the electrical substation design, calculation and short circuit current protection, electrical equipment selection, the number of plant and transformer substation location and capacity choices lightning protection gr

6、ounding design. The design of power distribution in the chemical plant for research, demonstration, based on the completion of the chemical load calculation, reactive power compensation, power distribution by location and type selection, 10KV substation main wiring design; also conducted short-circu

7、it current calculation, electrical equipment selection and validation. Finally, chemical plants and power transformer protection lightning protection system. KEY WORDS: substation ,load ,short-circuit current,power equipment 洛阳理工学院毕业设计（论文） III 目 录 前 言 . 1 第 1 章 负荷计算 . 3 1.1 计算负荷 . 3 1.1.1 一号 变电所的计算负

8、荷 . 4 1.1.2 二号 变电所的计算负荷 . 5 1.1.3 三号 变电所的计算负荷 . 5 1.1.4 四号 变电所的计算负荷 . 5 1.1.5 五号 变电所的计算负荷 . 6 1.2 无功功率补偿 . 6 1.2.1 一号 变电所的无功功率补偿 . 6 1.2.2 二号 变电所的无功功率补偿 . 8 1.2.3 三号 变电所的无功功率补偿 . 9 1.2.4 四号 变电所的无功功率补偿 .10 1.2.5 五号 变电所的无功功率补偿 . 11 1.2.6 所有车间无功补偿后的计算负荷 .12 第 2 章 变压器和主接线方案的选择 .13 2.1 变配电所位置的选择和负荷中心确定 .

9、13 2.1.1 一号 车间变电所变压器位置和型式的选择 .15 2.1.2 二号 车间变电所变压器位置和型式的选择 .16 2.1.3 三号 车间变电所变压器位置和型式的选择 .16 2.1.4 四号 车间变电所变压器位置和型式的选择 .16 2.1.5 五号 车间变电所变压器位置和型式的选择 .17 2.2 变压器和主接线的选择 .18 2.2.1 变电所变压器的选择 .18 2.2.2 变电所主接线方案的选择 .19 2.3 短路电流的计算 .25 2.3.1 绘制计算电路 .25 2.3.2 确定基准值 .25 洛阳理工学院毕业设计（论文） IV 2.3.3 计算短路电路中各元件的电抗

10、标幺值 .25 2.3.4 k-1 点短路电流的计算 .27 2.3.5 k-2 点短路电流的计算 .27 2.3.6 短路电流计算结果汇总 .28 第 3 章 设备的选择校验 .30 3.1 变电所一次设备的选择校验 .30 3.1.1 各回路高压侧的条件 .30 3.1.2 10KV 侧一次设备的选择及校验 .31 3.1.4 高低压母线的选择 .32 3.2 配变电所进出线的选择 .32 3.2.1 10KV 高压进线的选择校验 .33 3.2.2 由高压配电室至各车变电缆的选择校验 .33 第 4 章 二次保护和防雷 .37 4.1 配变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 .37

11、4.1.1 配变电所的电能计量回路 .37 4.1.2 变电所的测量和绝缘监察回路 .37 4.1.3.变压器的保护装置 .37 4.2 配变电所的防雷保护 .40 4.2.1 直击雷防护 .40 4.2.2 雷电侵入波的防护 .40 结 论 .41 谢 辞 .42 参考文献 .43 附 录 .44 工厂供电设计的一般原则 .49 洛阳理工学院毕业设计（论文） 1 前 言 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。 众所周知，电能是现在工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送分配既简单经济，又便于控制、调节和测量

12、，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主 要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 工厂供电工作，不仅对电力工业是一种促进，而且对发展工业生产，实现工业现代化也具有十分重要的意义。随着

13、现代文明的发展和进步，社会生产和 生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求。作为电能传输与控制的中间枢纽，变电所的作用越来越显著。电能从区域变电站进入工厂后，首先要解决的就是如何对电能进行控制、变换、分配和传输等问题，而变电所就担负这一重任。 化工厂总变电所及配电系统的合理设计对于怎样实现电能的合理利用和节约具有重要意义。寻找低耗能，高性能，便于安装维护，快速施工的新型电气设备及配电电器， 选择合理的进线电压 ,设计合理的变配电所位置 ,进行短路电流的计算及继电保护 ,电气设备的选择与校验 ,变压器数量、容量的选择 ,防雷接地装置的设计等， 是现代 工厂电力设计的必然趋势。这对于用电管理

14、，电能的优化分配，电压和功率因数的改善和提高，谐波危害的抑制与消除，为工厂企业 ,设计机构，培养大批技术人员，从事工厂供电方面的设计，研究和维护管理工作是非常必要的。有利于节约资源，降低成本，安全用电，深入贯彻科学发展观，建设资源节约型环境友好型社会。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 2 本次设计 主要进行了 计算负荷、无功功率补偿、 变电所位置及形式选择、变压器和主接线方案的选择 、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等）以及防雷保护 等 的 设计。 本厂自然条件为： 1、气象条件 （ 1）最热月平均最高温度为 35度。 （ 2）土壤中 0.

15、71 米深处最热月平均最高温度为 20 度。 （ 3）年雷暴日为 30 天。 （ 4）土壤冻结深度为 1.10 米。 （ 5）夏季主导风向为南风。 2、地质及水文条件 （ 1）根据工程地质资料：厂区地势平坦，底层为沙质粘土，地质条件较好。 （ 2）地下水位为 2.05.3 米。 （ 3）地表耐压力为 20 吨 /平方米。 由于自然条件较好，因此在 防雷保护 等一些设计中仅作一般性设计。而这些设计是能满足它的要求的。所有设计中有很多是经验设计方法，有长期的实践检验，具有一定的合理 性。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 3 第 1 章 负荷计算 1.1 计算负荷 计算负荷 也称需要负荷或最大负荷。计

16、算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与某一段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 分钟的最大平均作为按民热条件选择电器工导体的依据。 我国 目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所负荷的计算 。我们采用需要系数法计算负荷。 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（见表 1-1 至表 1-5） 设备容量为 eP 单位： KW 有功 功率 为 30P 单位： KW 无功 功率 为 30Q 单位： Kvar 视在 功率 为 30S 单位： KVA 需要系数为 dK功率因数为 cos 同期系数为 k 则

17、30P = eP dK30Q = 30P tg 2230 30 30S p Q cos = 30P / 30S 同期系数 k 当计算负荷小于 5000KW 时取 0.9 1.0。本处统一取 0.95。 对于薄膜车间 30P = eP dK =1440.00 0.60=864.00(KW) 30Q = 30P tg =864.00 1.33=1149.12(Kvar) 30S = 2230 30QP = 228 6 4 .0 0 1 1 4 9 .1 2 =1437.70(KVA) 洛阳理工学院毕业设计（论文） 4 原料库、生活间、成品库 1、成品库 2、包装材料库计算方法同上。代入数据计算出结

18、果填入表格。 小计： 30P =864.00+7.50+8.00+7.50+7.20+6.00=900.20(KW) 30Q =1149.12+12.98+10.64+12.98+12.46+7.98=1206.16(Kvar) 30S = 2230 30QP = 229 0 0 .2 0 1 2 0 6 .1 6 =1505.39(KVA) 在选取 95.0K P ， 95.0K Q 后 30P =900.20 0.95=855.19(KW) 30Q =1206.16 0.95=1145.85(Kvar) 30S = 2230 30QP = 22 85.114519.855 =1430.12

19、(KVA) 则总的计算结果见表 1-1。其余车间变电所计算同此。计算结果见表1-2 至 1-5。 1.1.1 一号 变电所的计算负荷 （表 1-1） 一号 变电所的计算负荷表 序号 用电单 位名称 设备 容量 eP （ KW） dK cos tg 计算负荷 30p (KW) 30Q (Kvar) 30S (KVA) 1 薄膜车间 1440.00 0.60 0.60 1.33 864.00 1149.12 1437.70 2 原料库 30.00 0.25 0.50 1.73 7.50 12.98 15.00 3 生活间 10.00 0.80 1.00 1.33 8.00 10.64 13.32

20、4 成品库 25.00 0.30 0.50 1.73 7.50 12.98 15.00 5 成品库 24.00 0.30 0.50 1.73 7.20 12.46 14.39 6 包装材料库 20.00 0.30 0.50 1.33 6.00 7.98 9.98 小计 1549.00 900.20 1206.16 1505.39 选取 PK =0.95 QK =0.95 0.60 855.19 1145.85 1430.12 洛阳理工学院毕业设计（论文） 5 同样，对于以下的车间负荷计算均是如此。这里将计算结果填入相应表格。 1.1.2 二号 变电所的计算负荷 （表 1-2） 二号 变电所的计

21、算负荷表 1 单丝车间 1385.00 0.60 0.60 1.30 831.00 1080.30 1362.94 2 附属设施 20.00 0.65 0.80 0.75 13.00 9.75 16.25 小计 1405.00 844.00 1090.05 1379.19 选取 PK =0.95 QK =0.95 0.61 801.80 1035.55 1309.67 1.1.3 三号 变电所的计算负荷 （表 1-3） 三号 变电所的计算负荷表 1 注塑车间 189.00 0.40 0.60 1.33 75.60 100.55 125.80 2 管材车间 880.00 0.35 0.60 1.

22、33 308.00 409.64 512.51 小计 1069.00 383.60 509.64 638.31 选取 PK =0.95 QK =0.95 0.60 364.42 484.16 605.98 1.1.4 四号 变电所的计算负荷 （表 1-4） 四号 变电所的计算负荷表 1 备料车间 138.00 0.60 0.50 1.73 82.80 143.24 165.45 2 生活间 10.00 0.80 1.00 0.00 8.00 0.00 8.00 3 原料间 15.00 0.80 1.00 0.00 12.00 0.00 12.00 4 铆焊车间 180.00 0.30 0.50

23、 0.87 54.00 93.42 107.90 5 锻工车间 30.00 0.30 0.65 1.17 9.00 10.53 13.85 6 机修间 100.00 0.25 0.5 1.73 25.00 43.25 49.96 洛阳理工学院毕业设计（论文） 6 7 热处理车间 150.00 0.60 0.70 1.02 90.00 91.80 128.56 8 仓库 15.00 0.30 0.50 1.17 4.50 5.27 6.93 8 浴室 3.00 0.80 1.00 0.00 2.40 0.00 2.40 小计 633.00 285.30 387.51 495.05 选取 PK =

24、0.95 QK =0.95 0.58 271.04 368.13 457.15 1.1.5 五号 变电所的计算负荷 （表 1-5） 五 号 变电所的计算负荷表 1 锅炉房 200.00 0.70 0.75 1.88 140.00 263.20 298.12 2 实验室 125.00 0.25 0.50 1.73 31.25 54.06 62.44 3 原料间 110.00 0.20 0.50 1.73 22.00 38.06 43.96 4 泵房 15.00 0.65 0.80 0.75 9.75 7.31 12.19 5 加油站 10.00 0.65 0.80 0.75 6.50 4.88

25、8.13 6 办公楼 15.00 0.60 0.60 1.33 9.00 11.97 14.98 小计 475.00 218.50 379.48 439.82 选取 PK =0.95 QK =0.95 0.50 207.58 360.51 416.09 1.2 无功功率补偿 在电力系统中的变电所或直接在电能用户变电所 补偿无功功率 ,以改变电力系统中无功功率的流动 ,从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和改善电力系统的动态性能，这种技术措施称为 无功功率补偿。 1.2.1 一号 变电所的 无功功率补偿 由表 1-1 可知 1No 变电所 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.60，而供电部门要求该厂 10K 进线侧最大负荷时功率因数应在 0.90 以上，考虑到