1、#*摘要电力行业作为国家经济的命脉之一，无论在工农业建设还是普通民用都扮演着中流砥柱的作用，为社会主义现代建设奠定了坚实的基础。宏观意义电力行业需要通过客观缜密的工厂供配电系统设计体现，这是本设计的价值所在。本设计内容针对郑州某电机修造厂的供配电设计，据任务书要求，通过查阅相关资料文献，运用大学阶段学习成果，通过具体讨论工厂配电系统方案设计的原理，进行总体设计和详细分析说明，包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和型式的选择、变电所主变压器台数和容量、类型的选择、变电所主接线方案、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所出线的选择、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定、防雷保护
2、与接地装置。以科学严谨的方法完成本设计的内容，达到设计任务书的要求，将电力行业中的单元组成工厂供配电系统设计反应出来。关键词： 负荷计算 短路电流计算 主接线方案 继电保护整定 防雷和接地#*#*ABSTRACTPower industry as the lifeblood of the national economy, both in industrial and agricultural construction or ordinary civilian plays a pillar of strength for the socialist modernization construc
3、tion has laid a solid foundation. Macro sense the power industry needs through objective careful plant design reflects the supply and distribution system, which is the design value. The design content for a motor built factory in Zhengzhou for the distribution design, according to the mission statem
4、ent requirements, access to relevant information through literature, the use of university level learning outcomes, through specific discussion of plant distribution system design principles, design and carry out a detailed analysis of the overall Description, including: load calculation and reactiv
5、e power compensation, substation location and type selection, and the number of main transformer substation capacity, type of selection, substation main Wiring, short-circuit current calculations, a substation equipment selection and validation, substation outlet choice, substation secondary circuit
6、 program selection and tuning protection, lightning protection and grounding devices. Rigorous scientific method to complete the content of this design, to meet the design requirements of the mission statement, the electric power industry in the units - factories reflected supply and distribution sy
7、stem design.Keywords:Load calculations, short circuit current calculation, Main Wiring, relay setting, lightning protection and grounding目 录#*摘要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 工厂供电的目的意义 .11.2 本次设计的任务要求 .21.3 设计资料 .21.4 工厂平面图 .32 负荷计算和无功功率补偿 .42.1 负荷计算 .42.1.1 负荷计算概述 .42.1.2 按需要系数法确定计算负荷 .42.1.3 多组用电设备计算负荷的
8、确定 .52.1.4 工厂各车间负荷计算表 .62.1.5 全厂负荷计算 .62.2 无功功率的补偿 .73 变电所参数的确定 .103.1 总降压变电所位置的选择 .103.2 总降压变电所型式的选择 .123.3 总降压变电所主变压器台数的选择 .123.4 总降压变电所主变压器容量的选择 .123.5 总降压变电所主变压器的选择 .134 变电所主接线方案的设计 .144.1 变电所主接线方案的设计原则与一般要求 .144.2 变电所主接线的接线方式 .144.3 变电所主接线图 .155 短路电流的计算 .165.1 短路电流计算方法 .165.2 短路电流计算过程 .175.2.1
9、最大运行方式 .175.2.2 系统最小运行方式 .195.2.3 三相短路电流统计表 .196 总降压变电所一次设备的选择与校验 .206.1 一次设备选择与校验的条件与项目 .206.1.1 按正常工作条件选择 .206.1.2 按短路条件校验 .206.2 35kV 侧一次设备选择与校验 .216.3 10kV 侧一次设备选择与校验 .226.4 高压开关柜的选择 .236.5 母线的选择 .237 变电所进出线的选择与校验 .247.1 进出线方式的选择 .247.2 进出线的选择与校验条件 .247.2.1 按发热条件选择导线和电缆的截面 .24#*7.2.2 按经济电流密度选择导线
10、和电缆的截面 .257.2.3 电压损耗的计算 .257.3 变电所 35kV 侧进线的选择 .257.4 变电所出线的选择 .267.5 备用电源线的选择 .277.6 车间馈线的选择 .277.7 进出线选择结果 .288 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 .298.1 高压断路器的操动机构控制与信号回路 .298.2 电能计量回路 .298.3 测量和绝缘监察回路 .298.4 继电保护概述 .298.4.1 对继电保护装置的基本要求 .298.4.2 继电保护的灵敏系数 .308.5 电力变压器的继电保护 .308.5.1 电力变压器保护装置的配置要求 .308.5.2 变压器
11、过电流保护的整定计算 .308.5.3 变压器电流速断保护的整定计算 .318.5.4 变电所的保护装置 .318.6 电力线路的继电保护 .328.6.1 概述 .328.6.2 电力线路的保护 .339 变电所防雷接地保护与接地装置的设计 .369.1 变电所和线路的防雷保护 .369.1.1 防雷设备 .369.1.2 电力线路的防雷措施 .369.1.3 总降压变电所的防雷措施 .369.2 接地装置的设计 .3610 结论 .38参考文献 .39致谢 .40附录一 .41附录二 .42#*1 绪论1.1 工厂供电的目的意义众所周知，电力工业是国民经济建设的重要部门，也是国民经济建设的
12、基础，它为工业、商业、农业、交通运输业及社会生活提供能源。随着工农业生产机械化、自动化水平的快速发展，对电能的需求量越来越大，对供电的可靠性、经济性、灵活性及电能质量的要求也越来越高 1。虽然电能消耗在工业生产中的产品成本中占的比重在 5%左右，供电设备在工业生产的总投资中也占 5%左右。但是工厂供电却能提高劳动生产率、提高产品质量、降低生产成本、减轻工人劳动强度等，有利于实现生产过程自动化。不过也同样存在巨大的风险，当工厂供电中断，即使是短时间的中断都将有可能引起重大人身事故、机械设备损坏、产生大量的报废品等严重后果，给人民、工厂、国家带来经济、环境的重大损失。因此，做好工厂供电对于发展工业
13、生产，实现工业现代化，减少事故伤害都有着重要的意义。此外，在工厂供电的过程中，还要处理好局部和全局，当前与长远等关系，既要照顾当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展 2。为了使工厂供电工作更好地为生产服务，切实保证工厂生产和群众生活用电的需要并节约能源，当电能从电网引入到工厂时就应满足供电的基本要求。在工厂供电的基本要求中，安全性指在工厂供电的过程中，不应发生人身事故和设备事故等重大损失。可靠性指连续供电的要求，负荷等级的不同对供电可靠性的要求也不同，衡量供电可靠性的指标一般以全部平均供电时间占全年时间的百分数来表示。安全性、可靠性也是对电力系统的基本要求，但是，绝对的安全性、可靠性是
14、不存在的，当电力系统发生故障时，应能借助保护装置把故障隔离，使事故停止扩大并尽快恢复供电。衡量电能质量的标准是电压和频率，要保证供电的优质性，供电的电压和频率都必须满足要求，在配电时需要知道线路、变电所的电压损耗，通过计算实现电气设备端电压为额定电压，同时电力系统应对配电的频率给予保证。经济性指的是供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量，能源不但是国民经济的物质基础，同时也是国民经济发展的重要因素，降低能源消耗、提高有效利用程度是一项重大政策，电能是高价的二次能源，它从一次能源的利用程度只有 30%，因此节约电能是节约能源的重要方面，工业用电占电能消耗的 70%
15、以上，所以工厂的电能节约有特别重要的意义，节约电能需满足技术上可行、经济上合理和对环境保护无妨碍 3。本次设计是为电机修造厂设计一个总降压变电所及高压配电系统，在设计#*时不仅要满足工厂生产工艺的具体要求，保证安全可靠的提供电能，同时要力求合理，投资少，运行费用低。在满足这些要求后也要做到对环境无妨碍，对有色金属的消耗量小的原则。1.2 本次设计的任务要求郑州某电机修造厂总降压变电所及高压配电系统设计，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：1）负荷计算和无功功率补偿2）变电所位置
16、和型式的选择3）变电所主变压器台数和容量、类型的选择4）变电所主接线方案的设计5）短路电流的计算6）变电所一次设备的选择与校验7）变电所出线的选择与继电保护的整定8）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定9）防雷保护与接地装置的设计1.3 设计资料1.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 KW；制造电机总容量为 6 万KW，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。2.供用电协议1）当地供电部门可提供两个供电
17、电源，供设计部门选定：（1）从某220/35kV 区域变电所提供电源，此站距厂南侧 4.5 公里。 （2）为满足二级负荷的需求，从某 35/10kV 变电所，提供 10kV 备用电源，此所距厂南侧 4 公里。2） 电力系统短路数据，如表 1-1 所示。其供电系统图，如图 1.1 所示。表 1.1 区域变电站 35kV 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 600MVA)3(max.kS系统最小运行方式 280MVA)3(min.kS3）供电部门对工厂提出的技术要求：（1）区域变电所 60kV 馈电线的过电流保护整定时间 1.8s，要求工厂总降压变电
18、所的过电流保护整定时间不大于t1.3s。 （2）在企业总降压变电所 35kV 侧进行电能计量。 （3）该厂的总平均功率#*因数值应在 0.9 以上。 kVkkm图 1.1 供电系统图4）供电贴费为 700 元/kVA。每月费用按两部电费制：基本电费为 18 元/kVA，动力电费为 0.4 元/kVA，照明电费为 0.5 元/kVA。3. 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 2300h。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远，消防用水需厂方自备。因此，要求供电具有一定的可靠性。4.郑州气象资料年最高气温 43，年
19、平均气温 14.3，年最低气温-17.9，年最热月平均气温 32，年最热月地下 0.8m 处平均温度 24.4，常年主导风向为东南风和西北风，年雷暴日数 22 天，平均海拔 110.4m，底层以砂粘土为主，地下水位 3 到 5m。1.4 工厂平面图#*2 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1 负荷计算概述计算负荷指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。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理，因此，正
20、确确定计算负荷非常重要。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。目前普遍采用确定用电设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。现在国际上普遍采用需要系数法确定计算负荷，二项式法在确定设备台数较少且各台设备容量差别大的分支干线计算负荷时比较合理 4。2.1.2 按需要系数法确定计算负荷1）有功计算负荷(kW)(2-1)edPK30式中，P e为用电设备组的设备容量， 为设备的需要系数。2）无功计算负荷
21、(kvar)(2-2)tan30Q式中， 为对应用电设备组 的正切值。tancos3）视在计算负荷(kVA)(2-3)cs30PS式中， 为用电设备的平均功率因素。cos4）计算电流(A)(2-4)NUSI30式中， 为用电设备组的额定电压(kV)。NU#*2.1.3 多组用电设备计算负荷的确定确定拥有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数 和 。PKq对车间干线，取 95.08.PK7q对低压母线，分两种情况：1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取 90.8.PK5q2)由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取9.0.PK73q总的有功计算负荷为(2-5)iPK.3030总的无功计算负荷为(2-6)iqQ.3030以上两式中的 和 分别为各组用电设备的有功和无功计算负荷iP.30i.之和。总的视在计算负荷为(2-7)23030PS总的计算电流为(2-8)NUI30
