1、湖南水利水电职业技术学院 HUNan Technical College of Water Resources and Hydro Power 毕业设计成果 Graduation practice achievement 设计项目名称 飞腾工业供配电电气设计 （电气一次部分说明书） 姓名： 专业： 班级： 学号： 指导老师： 任务下达日期： 2012 年 11月 15 日 设计完成日期： 2012 年 12 月 07 日 电力工程系编 1 前言 随着现代工业的发展，人们对供配电的质量要求越来越高，例如电器设备外观及寿命、供配电可靠性、占用空间的大小等。质高价低的产品，即节能又不污染环境的产品最
2、受欢迎。当然，由于环境的复杂，具体工程的要求是不同的，所需要的最合理配电方案也就不同了。所以在电气行业中，任何一个新的配电工程都需要根据各方面的要求来具体的设计，尽管工作量很大，但是对电能使用上可以做到安全、稳定、节能并可持续发展。 另外，对电气设备控制自动化和智能化程度的要求越来越高，利用现代电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术，将电力设备在正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量同工厂集散控制系统 DCS、 PLC、企业资源计划管理融合在一起，达到高层次、高透明度的良好管理，已成为一种必然趋势和发展方向。在数字化的时代，INTERNET 风靡全球，也改变着全世界。它正式宣布
3、数字化网络时代已经来临。这意味着一切运行和经营管理方式均需数字化，并且必须与电脑、通信相融合。 从 80年代末到 90 年代初，随着计算机技术、微电子技术、电 力电子技术、抗干扰技术等新技术的迅速发展，特别是网络通讯技术的发展使得电力自动化技术得到了空前发展。各大公司开始把这些技术应用于配电系统，也就是所谓的把强电控制与微电子技术、计算机技术、网络通讯技术相结合，从而诞生了智能型开关柜及相关产品，如德国西门子公司 SIVACON 系列，英国 ALSTOM 公司 GALAXIS 和 TRIMLINE 系列， ABB 公司 HONOR系列等。 智能化是电气设备的发展趋势，但各式各样的智能控制都是要
4、建立在合理的电气线路的基础上的。为此，掌握配电工程的设计思路是十分必要的。 2 目录 设计任务书 . 3 一、设计目的 . 3 二、毕业设计选题 . 3 三、毕业设计内容 . 3 四、设计的要求 . 5 电气一次部分设计说明书 . 7 一、 确定变电所电气主接线 . 7 二、用电负荷的计算 . 9 三、变压器的选择 . 11 四、 拟定的主接线方案 . 12 五、 进行短路电流计算 . 13 六、 电气设备的选择和校验 . 13 七、 确定电压互感器、电流互感器的配置 . 19 八、损耗 . 20 九、 防雷与接地 . 28 十、 电气设备布置设计 . 32 十一、 电气部分总体布置方案 .
5、33 十二、 布置的基本要求 . 33 总结 . 34 致谢 . 33 主要参考书目 . 3 设计任务书 一、 毕业设计目的 毕业设计是实践教学必不可少的实训环节，是学生对课程与专业知识的巩固和综合运用。通过本毕业设计，让学生初步掌握一个工厂供配电工程设计的思想、要求、内容、方法和步骤，加深学生对专业理论知识的理解与运用，锻炼学生分析、处理与解决实际工程问题的能力，培养和提高学生使用技术规范、技术资料进行有关计算、设计、绘图和编写技术文件的基本技能与综合能力，为今后参加企业事业单位供配电和变电所电气设计、安装、运行、检修、试验打下基础。 通过毕业设计使学生在以下几方面的能力得到训练和提高： 综
6、合运用所学专业知识分析、解决实际问题的 能力； 掌握文献检索、资料查询的基本方法及获取新知识能力； 书面和口头表达的能力； 团结协作工作的能力。 二、毕业设计的选题 合理的选题，可将专业所学的各知识点联系起来，将理论与工程实际有机结合，并综合运用，有利于培养学生的独立分析与解决问题能力。供用电技术专业在电气工程中涵养的内容很广，适应面较宽，设计选题可选取企事业单位供配电工程电气设计，也可选取中小型变电所变电工程设计。 三、毕业设计内容 设计有关原始资料： (1)本工程为飞腾工业股份有限公司供配电设计； (2)本公司占地面积 157.5 亩，职工 155 人，厂区平面布置图； (3)本公司供配电
7、为降压型配电所，无高压负荷； (4)本公司拟设加工、检验、辅助、检修四个车间，其中加工车间有大型制冷设备； (5)由于本公司地理位置较高，供水水压偏低，经市水务局批准，同意拟设抽水加压泵站 : (6)系统电源电源情况： 4 本厂由正西向 2 公里处一 110KV 变电所公用干线取得工作电源。所内两台主变压器， 10 回 10KV 出线，一回出线断路器为 KYN28-13/1250(查的开断电流为 25KA)；另一回路出线为 ZN12-10/2000。高压侧有电气联系的架空线总长为 70KM，电缆线 总长为20KM。 降压变电所中本出线系统阻抗：最大运行方式下为 0.185，最小运行方式为 0.
8、25。 (7)负荷情况见下表： 飞腾工业股份有限公司用电负荷情况 序 号 车间名称 总负荷 （ KW） 同类设备台数 单台三相设备功率（ kw） 单相负荷（ kw） 工作 性质 1 加 工 冷加工 2875 20 75 65 三班 热加工 17 75 35 一班 制冷 200 4 45 20 三班 2 检验 200 10 15 50 二班 3 辅助 400 8 45 40 三班 4 检修 250 10 22 30 一班 6 泵站 43 2（互备用） 21.5 7 生活 300 100 5 四、毕业设计的要求 4.1 总体要求 集中布置，明确要求，提倡讨论，独立完成，严禁抄袭和拷贝现象。 4.2
9、 成果要求 （ 1）设计说明书一份 （ 2）设计计算书一份 （ 3）电气设计图纸； （ 4）主接线图 （ 5）配电所电气设备总体布置图 （ 6）高压开关柜配置图 4.3 电气一次部分设计内容 （ 1）引接方案； （ 2）电气设备的选择和校验； （ 3）功率因数计算，节能计算，无功补偿方式确定； （ 4）供配电所变电所的总体布置：根据所推荐的电气主接方案进行电气布置。 6 （ 5）进行配变电所的总体布置，根据系统资料和负荷地理接线图进行布置，要求将生活和生产区分开。 （ 6）估算计量、控制和保护等二次屏的数量，确定控制室的尺寸和布置； （ 7）防雷设计； （ 8）接地电阻计算及接地装置选择。 电
10、气一次部分设计书 一、确定变电所电气主接线 （ 1）基本要求 对主接线的基本要求有可靠性、灵活性、经济性和发展性等四个方面。 1）可靠性。为了向用户提供持续、优质的电力，主接线首先必须满足可靠性要求。主接线的可靠性的衡量标准是运行实践，要充分做好调研工作，力求避免决策失误，鉴于进行可靠性的定量计算分析的基础数据尚不完善的情况，充分做好调查研究工作显得尤为重要。主接线的可靠性不仅包括开关、母线等一次设备，而且包括相应的继电保护、自动装置等二次设备在运行中的可靠性，不要孤立地分析一次系统的可靠性。 为了提高主接线的可靠性，选用运行可靠性高的设备是条捷径，这就要兼顾可靠性和经济性两方面，做出切合实际
11、的决定。 2）灵活性。电气主接线的设计， 应当适用在运行、热备用、冷备用和检修等各种方式下的运行要求。在调度时，可以灵活地投入或切除发电机、变压器和线路等元件，并方便地设置安全措施，不影响电网的正常运行和对其他用户的供电。 3）经济性。方案的经济性主要体现在投资省、升压站占地面积小和电能损耗小三方面。 主接线力求简单，以节省一次设备的使用数量；继电保护和二次回路在满足技术要求的前提下，简化配置、优化控制电缆的走向，以节省二次设备和控制电缆的长度；采取措施限制短路电流，得以选用价廉的轻型设备，节省开支。 主接线的选型和布置方式，直接影响到整个升压站的 占地面积。 应经济合理地选择变压器的类型（双
12、绕组、三绕组、自藕变、有载调压等）、容量、台数和电压等级。 7 4）发展性。主接线可以容易地从初期接线方式过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，完成过渡期的改扩建，且对一次和二次部分的改动的工作量最少。 （ 2）变电所的主接线方式一般如下： 35-110KV 线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路 -变压器组等接线，超过两回时，宜采用分段单母线的接线。 35-60KV 线路为 8回及以上时，宜采用双母线接线。在110KV 线路为 6 回及以上时，宜采用双母线接线。在 采用分段单母线或双母线的35KV-110KV 主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。采用 SF6
13、断路器的的主接线不宜设旁路母线。 当变电所设有两台变压器时， 6-10KV 侧宜采用分段单母线，线路为 12 回路及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路母线。 当 6-35KV 配电装置采用手车式高压开关时，不宜设置旁路母线。 对每一电压等级所选用的方案列表进行分析，详细比较可靠性和灵活性，在对方案的经济性和定量分析。通过经济比较，选出适合该变电所的主接线方案。 （ 3）提出可行的电器主 接线方案，（至少两种） 根据变电所有关的原始方案，就 35KV 和 11KV 母线方案进行比较，然后拟出两个以上的电器主接线方案，经技术经济比较，选择一合理的最佳方案作为设计推荐方案。
14、 （ 4）电器主接线方案的技术比较： 应根据变电所的具体情况，电力的要求、在网络中的位置、出线的电压等级、回路数、负荷的性质等，一般进行以下几个方面的比较： 1）供电的可靠性； 2）运行的安全性和灵活性； 3）接线简单、清晰、维修检修方案； 4）继电保护简单化和自动化程度高； 5）新技术和新设备的采用等。 （ 5）对电气主接线方案进行经济比较 1）投资：结合设备的投资和场地的开挖填方土建投资进行综合比较； 2）年运行费用（比较不同部分的折旧费、维护费等）； 3）电能损耗。 8 二、用电负荷的计算： 为了计算一个客户的总用电量，正确合理地选择客户变、配电站的电气设备和导线、电缆，。 用电设备按工
15、作性质分三类： 第一类为长时工作制用电设备。 第二类为短时工作制用电设备。 对于第三类反复短时工作制用电设备。 为表征其反复短时的特点，通常用暂载率来表述。其计算公式为 : %1 0 0 tg g tt t工作周期工作时间 式中 暂载率 gt 每周期的工作时间， min； t 每周期的停歇时间， min; 设备容量确定 反复短时工作制时机容量的确定，其设备容量 PN 是指暂载率 25=25%时的额定容量。如值不为 25%，则可按下式进行换算，使其变为 25%时额定容量，其计算公式为 : NNNNN PPP 225 式中 N 给定的设备暂载 NP 暂载率 N 时的额定设备容量， Kw。 确定计算
16、负荷方法： 确定计算负荷的常用方法有需要系数法和二项式系数法两种。 （ 1）按需要系数法确定计算负荷 在需要确定的计算负荷中，四个物理量之间的关系为： tgPQ jsjs 22 jsjsjs QPS 9 或 cosjsjs PS Njsjs USI 3 或 cos3 Njsjs UPI 式中 cos 功率因数； tg 功率因数角甲的正切值； jsP 有功计算负荷， Kw; jsQ 无功计算负荷， kvar; jsS 在计算负荷， kV A; jsI 计算电流， A; NU 三相用电设备的额定电压。 需要系数法： Njs KxPP 式中 jsP 该组用电设备的有功计算负荷， Kw; Kx 该组用电设备的需要系数； NP 该组用电设备的总容量， kW； （ 2）二次系数法： Pjs=bPN+ NPc 式中 c、 b 二项式系数。 PN 该组所有用电设备的总额定功率， Kw；
