电气毕业设计设计

'XXXX大学（北京）高等教育本科毕业设计题目铜陵旋力球团工程的电气设计英文题目TonglingSpinForcePelletizingProjectElectricalDesign学生姓名那日学号专业电气工程及其自动化指导教师2012年5月 XXXX大学（北京）教育学院本科毕业设计题目铜陵旋力球团工程的电气设计英文题目TonglingSpinForcePelletizingProjectElectricalDesign学生签名：指导教师签名：2012年5月 XXXX大学（北京）继续教育学院本科毕业设计（论文）任务书学生姓名那日班级专业电气工程及其自动化导师姓名职称单位信息工程学院毕业设计（论文）题目铜陵旋力球团工程的电气设计毕业设计（论文）主要内容和要求：主要内容：（1）负荷计算（2）主变压器的台数及容量选择（3）总降压变电所主结线设计（4）供、配电系统短路电流计算（5）改善功率因数装置设计（6）变电所高、低压侧设备选择（7）继电保护及二次结线设计（8）防雷装置设计要求：根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。毕业设计（论文）主要参考资料：[1]《工厂供电》刘介才主编[2]《工厂供电设计》李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生主编[3]《工厂供电设计指导》刘介才主编2003[4]《供电技术》　机械工业出版社　余健明　同向前　苏文成编[5]《工厂供电》第三版　机械工业出版社　刘介才主编，2000[6]《实用供配电技术手册》中国水利水电出版社刘介才主编[7]戴绍基主编.工厂供电.北京：机械工业出版社，2002[8]李友文主编.工厂供电.北京：化学工业出版社，2001[9]余健明编.供电技术.第3版.北京：机械工业出版社，2001[10]张莹主编.工厂供配电技术.北京：电子工业出版社2003 毕业设计（论文）应完成的主要工作：1.画出系统流程图。2.负荷计算。3.主变压器的台数及容量选择。4.供、配电系统短路电流计算。5.继电保护及二次结线设计。6.防雷装置设计。毕业设计（论文）进度安排：序号毕业设计（论文）各阶段内容时间安排备注1结合任务书了解课题应用情况并搜集相关资料，初步熟悉工艺要求。2月28日-3月18日2完成初步方案设计。3月19日-4月5日3进行设计内容的补充并修改，进一步完善设计。4月6日-20日4画出整个厂区外线路由图。4月21日-25日5收集所用资料、写论文、修改并装订。4月26日-5月10日6做好幻灯片，论文答辩。5月11日-5月19日课题信息：课题性质：设计■论文课题来源：教学科研生产其它发出任务书日期：2012.2.28指导教师签名：年月日教研室意见：教研室主任签名：年月日学生签名： 摘要随着工业生产和发展和科学技术的进步，工厂的供电系统的控制、信号和监测工作，已经由人工管理、就地监测发展为远程控制，实现遥控、遥信、和遥测。工厂供电系统的远动化后，不仅可以提高工厂的电力供应系统的自动化水平，而且在一定程度上实现工厂供电系统的优化运行，以实现工厂的电力供应系统能够处理及时的事件最佳操作减少停电事件，以更好地确保经济安全的电源供应系统的安全经济运行。工厂供电是工厂企业生产生活的必要保障，经过计算比较，根据工厂实际情况，选择科学和经济性高的的电气设备，从供电的优质、可靠、经济等性能来综合考虑采用最优化的电气设备和供电方式。关键词：负荷计算功率短路电流IV ABSTRACTWiththeindustrialproductionandthedevelopmentofscienceandtechnology,powerplantcontrolsystems,signalandmonitoringworkbythemanagementmanual,onthespottomonitorthedevelopmentofremote,andtherealizationofremotecontrol,remote,andremotesensing.FactoriesforElectricalsystemofremote,cannotonlyenhancetheplant"spowersupplysystemautomationlevel,butalsotosomeextenttoachieveplantoptimaloperationofthepowersupplysystemcapableofdealingwithincidentsinatimelymannertoreducetheincidentsofpowerfailures,tobetterensuretheplantPowersupplysystemofeconomicsecurity.Powerplantproductionplantisnecessarytoprotectlife.Calculatedcomparedtothefactoryinaccordancewiththeactualsituationofeconomicandscientificselectionofhighelectricalequipment,powersupplyfromthehigh-quality,reliableandeconomicperformanceconsideredtooptimizetheuseofelectricalequipmentandpowersupply.Keywords：Loadsecretlyschemesagainst;Power;Short-circuitcurrentIV 目录目录III1绪论11.1工厂供电的意义和要求11.2工厂供电设计的一般原则11.3本厂球团生产工艺概述22设计资料的收集和初步设计32.1设计依据32.1.1工厂总平面图32.1.2工厂负荷情况32.1.3本厂供电电源情况42.1.4气象资料42.1.5地质水文资料42.1.6电费制度43负荷计算和无功功率补偿53.1负荷计算53.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式53.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式53.2无功功率补偿74变电所位置与形式的选择95变电所主变压器及主接线方案的选择105.1变电所主变压器的选择105.2变电所主接线方案的选择105.2.1装设一台主变压器的主接线方案105.2.2装设两台主变压器的主接线方案116短路电流的计算136.1变电所136.2确定短路计算基准值136.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值136.3.1电力系统136.3.2架空线路136.3.3电力变压器136.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算146.4.1总电抗标幺值146.4.2三相短路电流周期分量有效值146.4.3其他短路电流146.4.4三相短路容量146.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算146.5.1总电抗标幺值146.5.2三相短路电流周期分量有效值146.5.3其他短路电流156.5.4三相短路容量157变电所一次设备的选择校验16IV 7.110kV侧一次设备的选择校验167.1.1按工作电压选则167.1.2按工作电流选择167.1.3按断流能力选择167.1.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验167.2380V侧一次设备的选择校验187.3高低压母线的选择188变压所进出线与邻近单位联络线的选择198.110kV高压进线和引入电缆的选择198.1.110kV高压进线的选择校验198.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验198.2380低压出线的选择198.2.1竖炉车间198.2.2润磨车间208.2.3带冷机车间208.2.4电除尘车间208.2.5原料仓库208.2.6造球车间208.2.7烘干混匀车间208.2.8风机房208.2.9成品车间208.2.10地下受料槽车间208.2.11外网照明218.3作为备用电源的高压联络线的选择校验218.3.1按发热条件选择218.3.2校验电压损耗218.3.3短路热稳定校验219变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定239.1变电所二次回路方案的选择239.2变电所继电保护装置239.2.1主变压器的继电保护装置239.2.2护动作电流整定239.2.3过电流保护灵敏度系数的检验2310降压变电所防雷与接地装置的设计2410.1变电所的防雷保护2410.1.1直接防雷保护2410.1.2雷电侵入波的防护2410.2变电所公共接地装置的设计2410.2.1接地电阻的要求2410.2.2接地装置的设计24致谢25参考文献26IV XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1绪论1.1工厂供电的意义和要求工厂供电，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，电能是现代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；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，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。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3本厂球团生产工艺概述球团生产是使用不适宜烧结的精矿粉和其他含铁粉料造块的一种方法。球团法是由瑞典的A.G.Anderson于1913年取得国内专利的。但正式采用是在1943年，美国开采一种低品位磁铁矿—铁隧石，精选出来的矿粉粒度很细，难以烧结，才开始球团生产和用于高炉的试验。50年代中期开始工业规模生产。由于各国天然富矿资源缺乏，必须扩大对贫矿资源的利用，正是球团工艺为细磨精矿造块开拓了新路，而且球团矿粒度均匀，还原性和强度好、微气孔多，故发展迅速，全世界1980年初年产已达3亿t，其中北美占一半以上。烧结和球团有各自的优点互为补充，今天不少工厂为高炉提供烧结矿和球团矿组成的综合炉料。球团生产大致分三步：(1)将细磨精矿粉、熔剂、燃料(1%～2%，有时也可不加)和黏结剂(如皂土等约0.5%，有时也可不加)等原料进行配料与混合；(2)在造球机上加适当的水，滚成10～15mm的生球；(3)生球在高温焙烧机上进行高温焙烧，焙烧好的球团矿经冷却、破碎、筛分得到成品球团矿。图1-1球团生产工艺图1设计资料的收集和初步设计26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。2.1设计依据按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设。2.1.1工厂总平面图图2-1铜陵旋力球团总平面图2.1.2工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除竖炉车间、电除尘车间和风机房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。表1.1全厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1竖炉车间动力3000．30．726 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计照明50．81．02润磨车间动力3500．30．65照明80．71．07烘干混匀车间动力4000．20．65照明100．81．06造球车间动力3600．30．6照明70．91．04电除尘车间动力2500．50．8照明50．81．03带冷机车间动力1500．60．8照明50．81．09成品车间动力1800．30．7照明60．81．010地下受料槽车间动力1600．20．65照明40．81．08风机房动力500．70．8照明10．81．05原料仓库动力200.40.8照明10.81.011外网照明照明3500．70．92.1.3本厂供电电源情况供电电源情况按照本厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。2.1.4气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。2.1.5地质水文资料本厂所在地区平均海拔400m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。2.1.6电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。1负荷计算和无功功率补偿26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。3.1负荷计算3.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=，为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）=tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A）=,为用电设备的额定电压（单位为KV）3.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式1．a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97c)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A）=经过计算，得到各厂房和外网照明的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）表2.1各厂房和外网照明的负荷计算表类别costan计算负荷26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计编号名称设备容量/kW需要系数/kW/kvar/kVA/A1竖炉车间动力3000．30．71.029091.8————照明60．81．004.80————小计306——94.891.81322012润磨车间动力3500．30．651.17105123————照明80．71．005.60————小计358——110.61231652517烘干混匀车间动力4000．20．651.178093.6————照明100．81．0080————小计410——8893.61281946造球车间动力3600．30．61.33108144————照明70．91．006.30————小计367——114.31441842804电除尘车间动力2500．50．80.7512593.8————照明50．81．0040————小计255——12993.81602443带冷机车间动力1500．60．80.759067.5————照明50．81．0040————小计155——9467.51161769成品车间动力1800．30．71.025455.1————照明60．81．004.80————小计186——58.855.180.612210地下受料槽车间动力1600．20．651.173237.4————照明40．81．003.20————小计164——35.237.451.4788动力500．70．80.753526.3————26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计风机房照明10．81．000.80————小计51——35.826.344.4675原料仓库动力200．40．80.7586————照明10．81．000.80————小计21——8.8610.716.211外网照明照明3500.70.90.48245117.6272413总计（380V侧）动力22201015.3856.1————照明403计入=0.8,=0.850.75812.2727.6109016563.2无功功率补偿无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan-tan)=812.2[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]=370.30kvar参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）6台相结合，总共容量为84kvar6=504kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷=（697.3-504）kvar=193.3kvar，视在功率=868.5kVA，计算电流=1320A,功率因数提高为cos==0.935。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。图3.1PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表2.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015=130.06=5210KV侧负荷计算0.92825.2359.6900521变电所位置与形式的选择26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+++=。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：（3-1）（3-2）把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=4.14，=3.97。由计算结果可知，工厂的负荷中心在6号厂房（造球车间）的东南角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在6号厂房的南侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1变电所主变压器及主接线方案的选择5.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式=900，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000KVA>，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器型号为S9型，即：898.9KVA=（540~630）KVA因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0。5.2变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：5.2.1装设一台主变压器的主接线方案Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列图5.1装设一台主变压器的主接线方案26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计5.2.2装设两台主变压器的主接线方案Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-63010/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GG-1A(F)-113、11GW口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-01GG-1A(F)-113GG-1A(F)-11GG-1A(J)-01GG-1A(F)-96GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54主变主变联络（备用）高压柜列-96图5.2装设两台主变压器的主接线方案对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10（其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10（其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11、QF12，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的球团厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1短路电流的计算6.1变电所500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)～∞系统图6.1短路计算电路6.2确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压==1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则（5-1）（5-2）6.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值6.3.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.2（5-3）6.3.2架空线路查表得LGJ-150的线路电抗，而线路长8km，故（5-4）6.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=4.5（5-5）26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计式中，为变压器的额定容量因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。k-1k-2图6.2短路计算等效电路6.4k-1点（10.5kV侧）的相关计算6.4.1总电抗标幺值=0.2+2.6=2.8（5-6）6.4.2三相短路电流周期分量有效值（5-7）6.4.3其他短路电流（5-8）（5-9）(5-10）6.4.4三相短路容量（5-11）6.5k-2点（0.4kV侧）的相关计算6.5.1总电抗标幺值=0.2+2.6+4.5=7.3（5-12）6.5.2三相短路电流周期分量有效值（5-13）6.5.3其他短路电流（5-14）（5-15）26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计（5-16）6.5.4三相短路容量（5-17）以上短路计算结果综合图表5.1所示。表5.1短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.726 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1变电所一次设备的选择校验7.110kV侧一次设备的选择校验7.1.1按工作电压选则设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压，即。=10kV，=11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV7.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即7.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。7.1.4隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件对于上面的分析，如表6-1所示，由它可知所选一次设备均满足要求。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计表6.110kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV57.7A()1.96kA5.0kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA--电压互感器JDJ-1010/0.1kV----电压互感器JDZJ-10----电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8kA=81避雷针FS4-1010kV----户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计7.2380V侧一次设备的选择校验同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表6.2所示，所选数据均满足要求。表6.2380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V总1317.6A19.7kA36.2kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA---低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)---低压断路器DW20-200380V200A（大于）25kA---低压断路HD13-1500/30380V1500A----电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A----电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A----7.3高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1变压所进出线与邻近单位联络线的选择8.110kV高压进线和引入电缆的选择8.1.110kV高压进线的选择校验采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，接往10kV公用干线。a).按发热条件选择由==57.7A及室外环境温度33°，查表得，初选LGJ-35,其35°C时的=149A>,满足发热条件。b).校验机械强度查表得，最小允许截面积=25，而LGJ-35满足要求，故选它。由于此线路很短，故不需要校验电压损耗。8.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJLV22-10000型交联聚乙烯绝缘的四芯(加铜芯)电缆之间埋地敷设。a)按发热条件选择由==57.7A及土壤环境25°，查表得，初选缆线芯截面为25的交联电缆，其=149A>,满足发热条件。b)校验热路稳定按式，A为母线截面积，单位为；为满足热路稳定条件的最大截面积，单位为；C为材料热稳定系数；为母线通过的三相短路稳态电流，单位为A；短路发热假想时间，单位为s。本电缆线中=1960，=0.5+0.2+0.05=0.75s，终端变电所保护动作时间为0.5s，断路器断路时间为0.2s，C=77，把这些数据代入公式中得，满足发热条件。b）校验电压损耗由图所示的工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为56m，而查表得到120的铝芯电缆的=0.31（按缆芯工作温度75°计），=0.07，又1号厂房的=64.8kW,=70.2kvar，故线路电压损耗为26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计ΔU=∑(pR+qX)=[64.8kWx(0.31x0.056)+70.2kvarx(0.07x0.056)]/0.38kV=3.68VΔU%=3.68/380x100%=0.97%<=5%c）断路热稳定度校验不满足短热稳定要求，故改选缆芯截面为240的电缆，即选VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择，下同。8.2.2润磨车间馈电给2号厂房（润磨车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.3带冷机车间馈电给3号厂房（带冷机车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.4电除尘车间馈电给4号厂房（电除尘车间）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.5原料仓库馈电给5号厂房（原料仓库）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.6造球车间馈电给6号厂房（造球车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.7烘干混匀车间馈电给7号厂房（烘干混匀车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.8风机房馈电给8号厂房（风机房）的线路，亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆架空桥架敷设（方法同上，从略）。8.2.9成品车间馈电给9号厂房（成品车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。8.2.10地下受料槽车间馈电给10号厂房（地下受料槽车间）的线路亦采用VLV22-1000-3240+1120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设（方法同上，从略）。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计8.2.11外网照明馈电给外网照明的线路采用BLX-1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。1）按发热条件选择由I30=413A及室外环境温度（年最热月平均气温）23℃，初选BLX-1000-1240，其23℃时Ial≈455A>I30,满足发热条件。2）效验机械强度查表可得，最小允许截面积Amin=10mm2，因此BLX-1000-1240满足机械强度要求。3）校验电压损耗查工厂平面图可得变电所至外网照明的负荷中心距离150m左右，而查表得其阻抗值与BLX-1000-1240近似等值的LJ-240的阻抗=0.14，=0.30（按线间几何均距0.8m），又外网照明的=245KW，=117.6kvar，因此>=5%满足允许电压损耗要求。因此决定采用四回BLX-1000-1120的三相架空线路对外网照明供电。PEN线均采用BLX-1000-175橡皮绝缘线。重新校验电压损耗，完全合格。8.3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL22—10000型交联聚氯乙烯绝缘的铝心电缆，直接埋地敖设，与相距约2Km的临近单位变配电所的10KY母线相连。8.3.1按发热条件选择最热月土壤平均温度为25℃。查表《工厂供电设计指导》，初选缆心截面为25的交联聚乙烯绝缘的铝心电缆，其满足要求。8.3.2校验电压损耗由表《工厂供电设计指导》8-41可查得缆芯为25的铝（缆芯温度按80℃计），，而二级负荷的,=(64.8+79+35.8)KW=179.6KW,=(70.2+56.3+26.3)kvar=152.8kvar，线路长度按2km计，因此ΔU=[179.6x(1.54x2)+152.8x(0.12x2)]/10kv=58.8vΔU%=(58.8V/10000V)x100%=0.59%<=5%由此可见满足要求电压损耗5%的要求。8.3.3短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25的交联电缆是满足热稳定要求的。而临近单位10KV的短路数据不知，因此该联路线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表7.1所示。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计表7.1进出线和联络线的导线和电缆型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LGJ-35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL22—10000—3×25交联电缆（直埋）380V低压出线至1号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV—1000—1×4铝芯线5根穿内径25硬塑管至6号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22—1000—3×240+1×120四芯塑料电缆（直埋）至外网照明四回路，每回路3×BLX-1000-1×120+1×BLX-1000-1×75橡皮线（三相四线架空线）与临近单位10KV联络线YJL22—10000—3×16交联电缆（直埋）26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定9.1变电所二次回路方案的选择a)高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用手动操动机构，其控制与信号回路如《工厂供电设计指导》图6-12所示。b)变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。c)变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器——避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ——10型，组成Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察，其接线图见《工厂供电设计指导》图6-8。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表，接线图见《工厂供电设计指导》图6-9。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。9.2变电所继电保护装置9.2.1主变压器的继电保护装置a）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。b）装设反时限过电流保护。采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。9.2.2护动作电流整定其中，可靠系数，接线系数，继电器返回系数，电流互感器的电流比=100/5=20，因此动作电流为：因此过电流保护动作电流整定为10A。因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。9.2.3过电流保护灵敏度系数的检验其中，=0.86619.7kA/(10kV/0.4kV)=0.682，因此其灵敏度系数为：满足灵敏度系数的1.5的要求。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计1降压变电所防雷与接地装置的设计10.1变电所的防雷保护10.1.1直接防雷保护在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻（表9-6）。通常采用3-6根长2.5m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25mm×4mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长1～1.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。10.1.2雷电侵入波的防护a)在10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。b）在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。10.2变电所公共接地装置的设计10.2.1接地电阻的要求按《工厂供电设计指导》表9-6。此边点所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：且:其中,因此公共接地装置接地电阻。10.2.2接地装置的设计采用长2.5m、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示。接地电阻的验算：满足欧的接地电阻要求，式中,查《工厂供电设计指导》表9-10”环行敖设”栏近似的选取。26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计致谢感谢我的导师XXX老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并再设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才是我的毕业论文工作顺利完成，在此向XXXX大学（北京）电气工程及其自动化教研室全体老师表示由衷的谢意。感谢他们2年多以来的辛勤栽培。还要感谢同在一组的同学们。在设计论文期间，我们相互帮助，遇到问题、困难时大家一起想解决的办法，极大的节省了时间。在此祝愿大家前程似锦、生活幸福美满。最后对评阅论文、参加答辩的各位老师致以诚挚的感谢！26 XXXX大学（北京）高等教育本科生毕业设计参考文献[1]《工厂供电》刘介才主编[2]《工厂供电设计》李宗纲、刘玉林、施慕云、韩春生主编[3]《工厂供电设计指导》刘介才主编2003[4]《供电技术》　机械工业出版社　余健明　同向前　苏文成编[5]《工厂供电》第三版　机械工业出版社　刘介才编，2000[6]《实用供配电技术手册》中国水利水电出版社刘介才编[7]戴绍基主编.工厂供电.北京：机械工业出版社，2002[8]李友文主编.工厂供电.北京：化学工业出版社，2001[9]余健明编.供电技术.第3版.北京：机械工业出版社，2001[10]张莹主编.工厂供配电技术.北京：电子工业出版社200326'