化肥廠10kv總配電所設計【畢業(yè)論文】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p>　　論文題目 化肥廠10kV總配電所設計 </p><p>　　(英文) Design of 10kV Total Distribution </p><p>　　of Fertilizer Plant</p><p>　　所在學院 電子信息學院

2、 </p><p>　　專業(yè)班級 電氣工程及其自動化 </p><p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 日</p>&l

3、t;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　該文通過對總配電所設計來保障安全、可靠、經(jīng)濟、優(yōu)質(zhì)地把電能送到各車間變電所，再通過各個車間變電所送到各個用電部門。其中涉及到了變配電所的負荷計算；負荷功率因數(shù)的確定和擬采取的補償措施；變壓器臺數(shù)、容量和運行方式的選擇；變配電所的主接線方案和高壓配電方案的確定；變配電所的短路計算和高低壓開關設備的選擇；變配電所二次回路和繼電保護方

4、案的設計與參數(shù)整定；變配電所的防雷與接地系統(tǒng)的設計；變配電所的數(shù)據(jù)采集、自動化控制的設計等。</p><p>　　關鍵詞：總配電所；車間變電所；高壓配電系統(tǒng)；一次接線；二次接線</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This article through to the total distribution

5、designed to protect the safety of the fertilizer plant, reliable, economical, high-quality energy to the workshop substation.Again through each workshop substation to each electricity department.One relates to the substa

6、tion load calculation; Load power factor and compensation measures to be taken;the number of transformer units, capacity and choice of operating mode; Main Wiring substation and the determination of high voltage distribu

7、tion scheme; </p><p>　　Key Words: the total distribution; workshop substation; high-voltage power distribution system; a diagram; secondary wiring</p><p><b>　　目 錄</b></p><

8、;p><b>　　1　引言1</b></p><p><b>　　2　設計內(nèi)容2</b></p><p>　　3　負荷計算和無功功率補償4</p><p>　　3.1 負荷計算的目的4</p><p>　　3.2 負荷計算的方法4</p><p>　　3.3

9、車間用電設備組和工廠計算負荷的確定5</p><p>　　3.3.1 車間變電所負荷計算5</p><p>　　3.3.2 對車間變電所負荷計算進行匯總10</p><p>　　3.4 無功功率補償及其計算11</p><p>　　3.4.1 無功補償計算12</p><p>　　3.4.2 380V側變壓器

10、損耗計算12</p><p>　　3.4.3 10kV變壓器損耗計算13</p><p>　　3.4.3 10kV全廠計算負荷13</p><p>　　3.4.4 全廠計算負荷13</p><p>　　4　主變壓器容量和臺數(shù)的選擇15</p><p>　　4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇15</p>

11、<p>　　4.2主變壓器容量的選擇16</p><p>　　4.2.1各車間變電所所選變壓器的臺數(shù)及容量16</p><p>　　4.2.2 35/10kV區(qū)域變電所變壓器的臺數(shù)及容量的選擇17</p><p>　　5　變電所主接線18</p><p>　　5.1 對一次接線的基本要求18</p><

12、;p>　　5.2 變電所主接線方案的比較18</p><p>　　5.3 變電所常用主接線19</p><p>　　5.3.1 線路—變壓器組接線20</p><p>　　5.3.2 單母線接線20</p><p>　　5.3.3 雙母線接線22</p><p>　　5.3.4 橋式接線22</

13、p><p>　　5.4 高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇23</p><p>　　6　短路計算及一次設備的選擇25</p><p>　　6.1 短路電流的計算25</p><p>　　6.1.1 短路電流計算的目的25</p><p>　　6.1.2 短路電流計算的過程25</p><p>　

14、　6.2 一次設備的選擇和校驗28</p><p>　　6.3 一次設備的選擇及校驗的條件28</p><p>　　6.4 10kV高壓設備的選擇及校驗31</p><p>　　6.5高低壓母線及架空電線的選擇33</p><p>　　7　變電所二次回路的選擇和繼電保護的整定35</p><p>　　7.1配

15、電所的電氣測量回路和絕緣監(jiān)視35</p><p>　　7.2車間變電所主變壓器的保護裝置35</p><p>　　7.3供電系統(tǒng)自動化36</p><p>　　8　接地與防雷37</p><p><b>　　8.1接地37</b></p><p><b>　　8.2防雷38&

16、lt;/b></p><p>　　8.2.1架空線路的防雷措施39</p><p>　　8.2.2變配電所的防雷措施39</p><p><b>　　致 謝41</b></p><p><b>　　參考文獻42</b></p><p>　　附錄1 畢業(yè)設計原

17、始資料43</p><p>　　附錄2 高壓配電線路46</p><p>　　附錄3 總配電所主接線圖47</p><p><b>　　1　引言</b></p><p>　　在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力但是他在產(chǎn)品成本中所占的比重很小（除電化工外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于他的產(chǎn)品成本

18、中或投資總額中的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供電突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可造成嚴重后果[1]。</p><p>　　在工廠供配電系統(tǒng)中，變配電所的設計是很重要的一環(huán)。它涉及到負荷計算，負荷等級的確定，短路電流的計算及相關的動熱穩(wěn)定校驗。變壓器的選定、電費

19、的計量和功率因數(shù)的補償?shù)?。變電所設計的安全性還可能影響到整個城市電網(wǎng)，所以要滿足當?shù)毓╇姴块T的具體要求。本設計的原始資料見附錄1本次10kV總配電所的設計是從某35/10kV區(qū)域變電所提供電源，用10kV雙回路架空線路向本廠饋電。在總配電所的一次主接線中對單母線分段接線方式和雙母線接線方式進行方案討論，得出最優(yōu)方案。本設計中同時對總配電所與四個車間變電所進行了對高壓配電線路連接的選擇，為了滿足各方面的要求，本次設計中選擇了多種接線形式的

20、組合。車間變電所的主接線設計方案，也同時進行了比選論證，確定最佳的設計方案[2]。</p><p><b>　　2　設計內(nèi)容</b></p><p>　　化肥廠總配電所及配電系統(tǒng)的設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各個部門的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。</p>

21、<p><b>　　負荷計算</b></p><p>　　總配電所的負荷計算，是在車間負荷的基礎上進行的，考慮車間變電所功率損耗，從而求出總配電所計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。</p><p><b>　　配電所的主接線方案</b></p><p>　　根據(jù)負荷要求的可靠級別和計算負荷數(shù)

22、綜合確定主接線方案。通過對配電所的主接線方案論證，本次主要討論兩種方案：單母線分段接線方式和雙母線接線方式</p><p><b>　　功率因數(shù)裝置設置</b></p><p>　　按負荷計算求出各車間變電所的功率因數(shù)，通過查表和計算求出達到設計要求數(shù)值補償?shù)臒o功功率。由手冊或產(chǎn)品樣本選用所需電容器的規(guī)格及數(shù)量。</p><p>　　變電所主變

23、壓器的臺數(shù)及容量的選擇</p><p>　　綜合考慮車間變電所的有關因素，結合車間計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。</p><p><b>　　短路電流的計算</b></p><p>　　工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同

24、運行方式下各點三相短路電流。</p><p>　　變電所高壓側設備選擇</p><p>　　參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高壓側電器設備，如隔離開關、斷路器、母線、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。</p><p>　　變壓器保護的初步整定計算</p><p>　　電力變壓器是十分重要的電氣設備，它如果發(fā)

25、生故障將會對供電的可靠性和系統(tǒng)正常運行帶來嚴重后果，因此對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏是必須的。</p><p><b>　　變電所防雷裝置設計</b></p><p>　　參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，

26、頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算[3]。</p><p>　　3　負荷計算和無功功率補償</p><p>　　3.1 負荷計算的目的</p><p>　　供電系統(tǒng)要能可靠地正常運行，就必須使其元件包括電力變壓器、電器。電線電纜等滿足負荷電流的要求。因此有必要對供電系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算。</p><p>　　計算

27、負荷是供電設計計算的基本依據(jù)。如果計算負荷確定過大，將使設備和導線選擇偏大，造成投資和有色金屬的浪費；如果計算負荷確定過小，又將使設備和導線選擇偏小，造成運行時過熱，增加電能損耗和電壓損失，甚至有可能使設備和導線燒毀，造成事故。確定用戶的計算負荷是選擇電源進線和一、二次設備的基本依據(jù)，是供電系統(tǒng)設計的重要組成部分，也是與電力部門簽訂用電協(xié)議的基本依據(jù)[4]。</p><p>　　3.2 負荷計算的方法</p

28、><p>　　負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項法。需要系數(shù)法的優(yōu)點是簡便，適用于全廠和車間變電所負荷的計算。本次設計采用需要系數(shù)法。</p><p>　　一組用電設備的計算負荷</p><p>　　按需要系數(shù)法確定三相用電設備組計算負荷的基本公式為</p><p>　　有

29、功計算負荷（kW）(3-1)</p><p>　　無功計算負荷（kvar）(3-2)</p><p>　　視在計算負荷(3-3)</p><p>　　計算電流（A）(3-4)</p><p>　　式中、、——用電設備組的有功、無功、視在功率的計算負荷；</p><p>　　——用電設備組的設備總額定容量

30、；</p><p>　　——功率因數(shù)角的正切值；</p><p>　　——用電設備組的計算負荷電流；</p><p><b>　　——額定電壓。</b></p><p>　　多種用電設備的計算負荷</p><p>　　總的有功計算負荷（3-5）</p><p>　　總的

31、無功計算負荷（3-6）</p><p>　　總的視在計算負荷（3-7）</p><p>　　總的計算電流（3-8）</p><p>　　式中——所有設備組有功計算負荷之和；</p><p>　　——有功負荷同時系數(shù)，本設計取0.95；</p><p>　　——所有設備組無功計算負荷之和；</p>

32、<p>　　——無功負荷同時系數(shù)，本設計取0.97。</p><p>　　3.3 車間用電設備組和工廠計算負荷的確定</p><p>　　由于本設計需要選擇設備，所以應該比較詳細的計算方法，這里選擇逐級計算法。逐級計算法是根據(jù)用戶的供配電系統(tǒng)圖，從用電設備開始，朝電源方向逐級計算，最后求出用戶總的計算負荷的方法。</p><p>　　3.3.1 車間變

33、電所負荷計算</p><p>　　各車間變電所有功計算負荷（單位為kW）</p><p>　　No.1變電所：①號生產(chǎn)車間</p><p><b>　?、谔柹a(chǎn)車間</b></p><p><b>　　飲水站</b></p><p><b>　?、厶柹a(chǎn)車間

34、</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　No.2變電所：機修車間</p><p><b>　　幼兒園</b></p><p><b>　　倉庫</b></p><p><b>　　浴室、理發(fā)室&

35、lt;/b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　No.3變電所：單身公寓</p><p>　　No.4變電所：窩爐房</p><p><b>　　水泵房</b></p><p><b>　　化驗房</b></

36、p><p><b>　　油泵房</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　各車間變電所無功計算負荷（單位為kvar）</p><p>　　No.1變電所：①號生產(chǎn)車間</p><p><b>　　②號生產(chǎn)車間</b></

37、p><p><b>　　飲水站</b></p><p><b>　　③號生產(chǎn)車間</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　No.2變電所：機修車間</p><p><b>　　幼兒園</b></

38、p><p><b>　　倉庫</b></p><p><b>　　浴室、理發(fā)室</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　No.3變電所：單身公寓</p><p>　　No.4變電所：窩爐房</p><p

39、><b>　　水泵房</b></p><p><b>　　化驗房</b></p><p><b>　　油泵房</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　各車間變電所視在功率計算負荷（單位為）</p>&l

40、t;p>　　No.1變電所：①號生產(chǎn)車間</p><p><b>　?、谔柹a(chǎn)車間</b></p><p><b>　　飲水站</b></p><p><b>　?、厶柹a(chǎn)車間</b></p><p><b>　　則</b></p>

41、;<p>　　No.2變電所：機修車間</p><p><b>　　幼兒園</b></p><p><b>　　倉庫</b></p><p><b>　　浴室、理發(fā)室</b></p><p>　　No.3變電所：單身公寓</p><p

42、>　　No.4變電所：窩爐房</p><p><b>　　水泵房</b></p><p><b>　　化驗房</b></p><p><b>　　油泵房</b></p><p>　　個車間變電所計算電流（單位為A）</p><p>　　No

43、.1變電所：①號生產(chǎn)車間</p><p><b>　　②號生產(chǎn)車間</b></p><p><b>　　飲水站</b></p><p><b>　?、厶柹a(chǎn)車間</b></p><p><b>　　則</b></p><p>

44、;　　No.2變電所：機修</p><p><b>　　幼兒園</b></p><p><b>　　倉庫</b></p><p><b>　　浴室、理發(fā)室</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　

45、No.3變電所：單身公寓</p><p>　　No.4變電所：窩爐房</p><p><b>　　水泵房</b></p><p><b>　　化驗房</b></p><p><b>　　油泵房</b></p><p><b>　　則&

46、lt;/b></p><p><b>　　總負荷計算</b></p><p><b>　　總有功功率計算</b></p><p><b>　　總無功功率計算</b></p><p><b>　　總視在功率計算</b></p><p

47、>　　380V側負荷電流計算</p><p>　　3.3.2 對車間變電所負荷計算進行匯總</p><p>　　對車間變電所的所有負荷計算匯總見表3-1。</p><p>　　表3-1 車間變電所負荷匯總表</p><p><b>　　續(xù)表3-1</b></p><p>　　3.4 無功功

48、率補償及其計算</p><p>　　在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置的裝設一般有三種安裝方式：高壓集中補償、低壓集中補償和分散就地補償（個別補償）。以并聯(lián)電容器為列，如圖3-1。</p><p>　　圖3-1 并聯(lián)電容器的裝設位置和補償效果</p><p>　　3.4.1 無功補償計算</p><p><b>　　未補償前</

49、b></p><p>　　最大時的功率因數(shù)：供電部門要求本廠的功率因數(shù)不得低于0.9，一般取0.92。則所需無功功率的補償量為</p><p><b>　　并聯(lián)電容器的選擇</b></p><p>　　初選BWF10.5-30-1W的電容器，則需要安裝的電容器數(shù)為</p><p><b>　　取18個&l

50、t;/b></p><p>　　所以每相并聯(lián)6個BWF10.5-30-1W的電容器，即</p><p>　　補償后的視在計算負荷</p><p><b>　　負荷功率因數(shù)為</b></p><p>　　因此主變壓器容量比補償前容量減少332.797kVA</p><p>　　3.4.2 3

51、80V側變壓器損耗計算</p><p>　　3.4.3 10kV變壓器損耗計算</p><p>　　3.4.3 10kV全廠計算負荷</p><p>　　10kV側總有功功率計算：</p><p>　　10kV側總無功功率計算：</p><p>　　10kV側視在功率計算</p><p>　　1

52、0kV側負荷電流計算</p><p><b>　　10kV側</b></p><p>　　3.4.4 全廠計算負荷</p><p>　　無功補償后的計算負荷匯總見表3-2。</p><p>　　表3-2 無功功率補償后的計算負荷</p><p>　　通過以上表格可以看出補償前后無功補償容量差別很

53、大，補償后，各車間功率因數(shù)均達到要求，而且無功功率顯著減少。補償后各車間變壓器的容量也有所減少，可見無功補償具有很實際的意義，符合本設計的要求[5]。</p><p>　　4　主變壓器容量和臺數(shù)的選擇</p><p>　　變壓器是變電所中關鍵的一次設備，其主要功能是升高或降低電壓，以利于電能的合理輸送、分配和適用。</p><p>　　4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇&l

54、t;/p><p>　　主變壓器臺數(shù)應根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。</p><p>　　應滿足用電負荷對可靠性的要求。在有大量一、二級負荷變電所中，選擇兩臺主變壓器，當在技術、經(jīng)濟上比較合理時，主變壓器的選擇也可多于兩臺。</p><p>　　對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變化較大宜采用經(jīng)濟運行方式的變電所，技術經(jīng)濟合理時可選擇兩臺主變壓器。</p><

55、;p>　　三級負荷一般選擇一臺主變壓器，負荷較大時，也可選擇兩臺主變壓器。</p><p>　　本設計中電源是從某35/10kV區(qū)域變電所提供的，用10kV雙回路架空向本廠饋電?？芍玫淖儔浩髋_數(shù)為兩臺[6]。</p><p>　　選擇主變壓器臺數(shù)按其負荷性質(zhì)要求為：</p><p>　　區(qū)域變電所10kV饋出線定時限過電流保護整定時間為1.5s，要求工廠總配

56、電所過電流保護整定時間不大于1.0s。</p><p>　　工廠最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9.</p><p>　　在總配電所10kV側進行計量。</p><p>　　供電貼費為700元/()，每月電費按兩部電價制：基本電費18元（），動力電費為0.4元/(),照明電費為0.5元/()。</p><p>　　工廠負荷性質(zhì)。本廠大部分車間為

57、三班制，少數(shù)車間為一班制或兩班制，年最大有功負荷利用小時為6000h。本廠屬于80%為一、二級負荷。</p><p><b>　　工廠自然條件：</b></p><p>　　氣象資料。年最高氣溫35，年平均氣溫25，年最低氣溫-5，，年最熱月平均最高氣溫30，年最熱月地下0.71m處平均溫度20，常年主導風向為南風。年雷暴日18天。</p><p&

58、gt;　　4.2主變壓器容量的選擇</p><p>　　裝有一臺時應滿足：主變壓器容量應不小于總計數(shù)負荷，即</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p>　　裝設兩臺時，應滿足：每臺變壓器的容量不應小于總的計算負荷的60﹪，最好為總的計算負荷的70﹪左右，即</p><p><b>　　（4

59、-2）</b></p><p>　　同時每臺主變壓器的容量不應小于全部一、二級負荷之和，即</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　4.2.1各車間變電所所選變壓器的臺數(shù)及容量</p><p><b>　　車間變電所1：</b></p><

60、p>　　選擇兩臺S9-800變壓器</p><p><b>　　車間變電所2：</b></p><p>　　選擇一臺S9-250變壓器</p><p><b>　　車間變電所3：</b></p><p>　　選擇一臺S9-50變壓器</p><p><b>　

61、　車間變電所4：</b></p><p>　　選擇兩臺S9-400變壓器</p><p>　　4.2.2 35/10kV區(qū)域變電所變壓器的臺數(shù)及容量的選擇</p><p>　　因此裝一臺時，根據(jù)，即選一臺S9-1600/10型低損耗配電變壓器；裝設兩臺時選S9-800/10型低損耗變壓器。由于本設計中80%為一二級負荷，所以主接線選擇兩臺配電變壓器。&l

62、t;/p><p><b>　　5　變電所主接線</b></p><p>　　5.1 對一次接線的基本要求</p><p>　　概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟四個方面。</p><p>　　安全包括設備安全及人身安全。一次接線應符合國家標準有關技術規(guī)范的要求，正確選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各

63、種安全技術措施。</p><p>　　可靠就是一次接線應符合電力負荷特別是一、二級負荷對供電可靠性的要求?？煽啃圆粌H和一次接線的形式有關，還和電氣設備的技術性能、運行管理的自動化程度等因素有關，因此，對一次接線的可靠性的評價應客觀、科學、全面和發(fā)展。</p><p>　　靈活是用最少的切換來適應各種不同的運行方式，如變壓器經(jīng)濟運行方式、電源線路備用方式等。檢修時應操作簡便，不致過多影響供電

64、可靠性。</p><p>　　經(jīng)濟是一次接線在滿足上述技術要求的前提下，盡量做到接線簡化、投資少、占地少、運行費用低。一次接線的可靠性與經(jīng)濟性之間往往是一對矛盾，必須綜合考慮，協(xié)調(diào)處理好兩者之間的關系[7]。</p><p>　　5.2 變電所主接線方案的比較</p><p>　　裝設一臺主變壓器的主接線方案</p><p>　　裝設兩臺主變

65、壓器的主接線方案</p><p>　　兩者主接線方案的比較見表5-1。</p><p>　　表5-1 兩種主接線方案的比較</p><p><b>　　續(xù)表5-1</b></p><p>　　從上表可以看出，按照技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案；從經(jīng)濟指標，同時也是裝設兩臺主變的主接線方案

66、優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案；考慮到本廠80%屬于一、二級負荷，綜合選兩臺主變壓器配電。符合用10kV雙回路架空線向本廠饋電[8]。</p><p>　　5.3 變電所常用主接線</p><p>　　供配電系統(tǒng)變電所常用主接線基本形式有線路—變壓器組成、單母線接線、雙母線接線和橋式接線四種。</p><p>　　5.3.1 線路—變壓器組接線</p>

67、<p>　　圖5-1所示為所示線路—變壓器組接線，其特點是接線簡單，設備少，經(jīng)濟好，適于一路電源進線且只有一臺變壓器的小型變電所。適用范圍：小容量三級負荷、小型企業(yè)或非生產(chǎn)性用戶。</p><p>　　圖5-1 線路—變壓器組接線圖</p><p>　　5.3.2 單母線接線</p><p>　　母線又稱匯流線，起著匯集電能和分配電能的作用。單母線接線又

68、可分為單母線分段和單母線不分段接線兩種。</p><p><b>　　單母線不分段接線</b></p><p>　　圖5-2所示為單母線不分段接線，其優(yōu)點是簡單、清晰、設備少、運行操作方便且有利于擴建，但可靠性與靈活性不高。若母線故障或檢修，會造成全部出線停電。適用于出線回路少的小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。</p>&

69、lt;p>　　圖5-2 單母線不分段接線</p><p><b>　　單母線分段接線</b></p><p>　　當出線回路數(shù)增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，即為單母線接線，如圖5-3所示。單母線分段接線可以分段單獨運行也可以并列同時運行。單母線分段接線保留了不分段時的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線

70、上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等。所以單母線分段接線目前應用廣泛。</p><p>　　圖5-3 單母線分段接線圖</p><p>　　5.3.3 雙母線接線</p><p>　　雙母線接線是針對單母線分段接線母線故障會造成部分出線停電的缺點提出的。如圖5-4所示。其優(yōu)點是可靠性高、運行靈活、擴建方便，缺點是設備多、操作繁瑣、造價高。一般僅用于有大量一、二級

71、負荷的大型變配電所。</p><p>　　圖5-4 雙母線接線</p><p>　　5.3.4 橋式接線</p><p>　　橋式接線分內(nèi)橋和外僑兩種，如圖5-5所示。所謂橋式接線是指在兩路電源之間跨接一個斷路器。橋式接線接線簡單，使用設備少，造價低，有一定的可靠性與靈活性，易發(fā)展。由于操作不便，不適用于10kV及以下變電所[9]。</p><

72、p>　　圖5-5 橋式接線</p><p>　　5.4 高壓配電系統(tǒng)主接線方式的選擇</p><p>　　在大中型企業(yè)中設置配電所，它起著接收和分配電源的作用。同時配電所也是變電所母線的延伸。主接線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經(jīng)濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　結合本廠負荷的實際要求，單母線分段接線

73、方案和雙母線接線方案在技術上較優(yōu)，為確定最佳方案作經(jīng)濟指標分析。</p><p>　　由于兩方案中輸電線路導線、車間變壓器、電壓互感器、電流互感器、無功補償裝置及避雷器等設備選擇的型號、數(shù)量及運行狀態(tài)基本相同，故不參與經(jīng)濟比較，只比較不相同的部分[10]。</p><p>　　兩個方案，從所需10KV斷路器和10KV隔離開關等設備的數(shù)量及運行時的經(jīng)濟性來比較說明方案經(jīng)濟性，見表5-2。&l

74、t;/p><p>　　表5-2 兩個方案對比表</p><p>　　單母線分段方案在運行時母線分段斷路器是分開運行，雙回路電源線中每回路通過的負荷約各占一半總計算負荷，屬輕載運行，功率小，運行經(jīng)濟。雙母線接線方案供電可靠性高，運行靈活，但所用設備多，母線昂貴，且滿負荷運行時損耗大，由于本廠屬于80%為一、二級負荷，所以選擇雙母線接線方案。本設計的高壓配電線路最終設計見附錄2，附錄3。<

75、/p><p>　　6　短路計算及一次設備的選擇</p><p>　　6.1 短路電流的計算</p><p>　　6.1.1 短路電流計算的目的</p><p>　　進行短路電流計算的目的是為了保證電力系統(tǒng)安全運行，選擇電器設備時都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路故障引起的發(fā)熱效應和

76、電動力效應的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，采用了各種繼電保護和自動裝置，這些裝置的整定計算也需要準確的短路電流數(shù)據(jù)。</p><p>　　為了校驗各種電器設備，必須找出可能出現(xiàn)的最嚴重的短路電流。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)在空載線路上且恰好當某一相電壓過零時刻發(fā)生三相短路，在該相中就會出現(xiàn)最為嚴重的短路電流。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當做無限大容量電源，而且短路電路比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、

77、并聯(lián)的方法即可將電路簡化，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量[11]。</p><p>　　6.1.2 短路電流計算的過程</p><p>　　繪制計算電路圖，選擇短路計算點，現(xiàn)以NO.1車間變電所為例，如圖6-1。</p><p>　　圖6-1 短路等效電路圖</p><p><b>　　采用標幺值計算</b&g

78、t;</p><p>　　確定短路計算基準值：</p><p>　　設，高壓側為,低壓側，則</p><p>　　計算短路電路中各原件的電抗標幺值：</p><p><b>　?、匐娏ο到y(tǒng)</b></p><p><b>　　最大運行方式下：</b></p>&

79、lt;p><b>　　最小運行方式下：</b></p><p><b>　?、诩芸站€路</b></p><p><b>　?、垭娏ψ儔浩?lt;/b></p><p>　　車間變電所1(查表得)：</p><p>　　車間變電所2（查表得）：</p><p&

80、gt;　　車間變電所3（查表得）：</p><p>　　車間變電所變電所4（查表得）：</p><p>　　求k1點的短路電路總主抗標幺值及三相短路電流和容量</p><p><b>　　①總電抗標幺值</b></p><p>　?、谌喽搪冯娏髦芷诜至坑行е?lt;/p><p><b>

81、　?、燮渌搪冯娏?lt;/b></p><p><b>　?、苋喽搪啡萘?lt;/b></p><p>　　求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和容量</p><p>　　兩臺變壓器并聯(lián)運行情況下：</p><p><b>　　①總電抗標幺值</b></p><p&

82、gt;　?、谌喽搪冯娏髦芷诜至坑行е?lt;/p><p><b>　　③其他短路電流</b></p><p><b>　?、苋喽搪啡萘?lt;/b></p><p>　　同理可得車間變電所NO2，NO3，NO4的短路電流總電抗和三相短路電流和短路容量。匯總如表6-1所示。</p><p>　　表6-1 短

83、路計算結果</p><p>　　6.2 一次設備的選擇和校驗</p><p>　　電氣設備在使用中，不但要求在正常工作條件下安全可靠的運行，而且要求在發(fā)生嚴重短路了故障時不受到嚴重破壞。因而要根據(jù)環(huán)境條件和供電要求確定其形式和參數(shù)，保證電器正常運行時安全可靠，故障時不致?lián)p壞，并在技術合理時注意節(jié)約，此外，還應根據(jù)產(chǎn)品情況及供應能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時優(yōu)先選用先進設備。</p>

84、<p>　　6.3 一次設備的選擇及校驗的條件</p><p>　　供配電系統(tǒng)中的電氣設備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工作的，電氣設備的選擇，除了應滿足在正常工作時能安全可靠的運行外還應滿足在短路故障時不致?lián)p壞的條件，開關電氣還必須具有足夠的斷流能力，并適應所處的位置、環(huán)境溫度、海拔高度，以及防塵、防火、防腐、防爆等的環(huán)境條件。</p><p>　　電氣設備的選擇

85、應遵循以下三個原則</p><p>　　按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設備</p><p>　　a按工作電壓選擇電氣設備</p><p>　　所選電氣設備的額定電壓和額定電流不低于設備所在網(wǎng)絡的最大電壓和最大工作電流,即</p><p><b>　　(6-1)</b></p><p><b

86、>　　(6-2) </b></p><p>　　b根據(jù)電氣裝置所處位置、使用環(huán)境和工作條件，選擇電氣設備型號</p><p>　　按短路條件校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定</p><p><b>　　a熱穩(wěn)定性校驗</b></p><p>　　短路電流通過電氣設備時所產(chǎn)生的熱效應不超過電氣設備技術參數(shù)中所

87、規(guī)定的允許熱效應，則短路熱穩(wěn)定性校驗條件為</p><p><b>　　(6-3)</b></p><p>　　式中、—制造廠給出的t秒的熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時間；</p><p>　　、—短路電流穩(wěn)定值及等值時間。</p><p>　　短路電流等值時間在無限大容量電源供電系統(tǒng)中計算式為</p><p&

88、gt;<b>　　(6-4)</b></p><p><b>　　當時，。</b></p><p><b>　　b熱穩(wěn)定性校驗</b></p><p>　　熱穩(wěn)定是指電氣設備載流導體在最大穩(wěn)態(tài)短路電流作用下，其發(fā)熱溫度不超過載流導體時的允許發(fā)熱溫度。</p><p>　　開關電

89、器斷流能力校驗</p><p>　　斷路器和熔斷器等電氣設備擔負著切斷短路電流的任務，通過最大短路電流時必須可靠的切斷，因此開關電器還必須校驗其斷流能力。對具有斷流能力的高壓開關設備需校驗其斷流能力，開關設備的斷流容量不小于安裝地點最大三相短路容量。</p><p><b>　　(6-5)</b></p><p><b>　　(6-6

90、)</b></p><p>　　式中、分別為開關的額定開斷電流和額定斷流容量；</p><p>　　、分別為設備分段瞬間的短路電流有效值和短路容量。</p><p>　　一次設備的選擇校驗見表6-2。</p><p>　　表6-2 各種高壓設備的選擇項目和校驗項目</p><p>　　6.4 10kV高壓

91、設備的選擇及校驗</p><p>　　由于本廠年最熱月平均最高溫度為30℃，因此在設備選型時對設備的防爆性能做充分考慮，配電裝置宜采用室內(nèi)布置形式。</p><p>　　10kV開關設備的選擇</p><p>　　根據(jù)裝設地點、環(huán)境及系統(tǒng)電壓先對高壓開關柜做一選型，高壓開關柜屬成套配電設備，柜中的一次設備必須按上面的校驗條件校檢合格才行。</p>&l

92、t;p>　　高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一、二次設備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備、保護電器、監(jiān)視儀表、母線和絕緣子等</p><p>　　JYN2-10型高壓開關柜的主要電氣設備如表6-3所示。</p><p>　　表6-3 JYN2-10型高開關柜的主要電氣設備</p><

93、;p>　　高壓開關柜有固定式和手車式兩大類型。一般一二級負荷選擇手車式開關柜由于本設計是10kV電源進線，則選擇手車式開關柜，這里選擇JYN2-10型高開關柜。</p><p><b>　　對主要設備進行校驗</b></p><p><b>　　高壓斷路器的校驗</b></p><p>　　裝設地點選擇斷路器SN10

94、-10Ⅰ</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：，，滿足要求</p><p>　　式中為開關的極限通過的電流峰值；</p><p>　　為開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值。</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性校驗：,</b></p><p><b>　　滿足要求。</b><

95、;/p><p>　　式中為開關的熱穩(wěn)定有效值；t為開關的熱穩(wěn)定試驗時間；為開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假象時間。</p><p>　　斷流能力校驗：,， 滿足要求。</p><p><b>　　高壓隔離開關</b></p><p>　　裝設地點選擇高壓隔離開關GN-19-10</p><p&g

96、t;　　動穩(wěn)定校驗：，，滿足要求</p><p>　　式中為開關的極限通過的電流峰值；</p><p>　　為開關所在處的三相短路沖擊電流瞬時值</p><p><b>　　熱穩(wěn)定性校驗：,</b></p><p><b>　　滿足要求。</b></p><p>　　式中為開

97、關的熱穩(wěn)定有效值；t為開關的熱穩(wěn)定試驗時間；為開關所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流；為短路發(fā)熱假象時間。</p><p><b>　　電流互感器</b></p><p>　　裝設地點選擇電流互感器LZZB6-10</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：,</b></p><p><b>　　滿足

98、要求</b></p><p>　　式中為電流互感器的動穩(wěn)定電流；為電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)；為電流互感器的額定一次電流</p><p>　　熱穩(wěn)定性校驗的條件：，即</p><p><b>　　，滿足要求。</b></p><p>　　式中為電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)；t為電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間。</p&

99、gt;<p><b>　　電壓互感器的校驗</b></p><p>　　裝設地點選擇電壓互感器JDZ6-10，滿足要求。</p><p><b>　　高壓熔斷器的校驗</b></p><p>　　裝設地點選擇高壓熔斷器的校驗RN2-10，額定電壓為10kV，額定電流為0.5A，熔體額定電流為0.5A，斷流容量

100、為1000MVA，滿足要求。</p><p>　　6.5高低壓母線及架空電線的選擇</p><p>　　根據(jù)母線選擇方法，結合本廠短路電流和計算電流的計算數(shù)據(jù)，選母線如表6-4所示。</p><p>　　表6-4 母線選擇表</p><p>　　電源進線(架空線路)大小是按總的計算負荷為依據(jù)計算</p><p>　　

101、按發(fā)熱條件選擇架空導線，選擇導線為LJ-16型鋁絞線，其允許載流量為92A＞64.019A,滿足要求。滿足要求，導線按正三角開架空布置，線間幾何均距為：1m查表的LJ-16型鋁絞線的參數(shù)為，。</p><p><b>　　線路的電壓損耗</b></p><p>　　電壓損耗滿足要求值，所以導線符合供電要求。</p><p>　　7　變電所二次回

102、路的選擇和繼電保護的整定</p><p>　　二次接線是用來對一次接線的運行、控制、測監(jiān)、指示和保護的電路，亦稱二次回路。包括操作電源回路、電氣測量回路與絕緣監(jiān)視裝置、高壓斷路器的控制和信號回路、中央信號裝置、繼電保護回路、以及自動化裝置等。由于本設計是10kV配電所的設計，故采用彈簧操作機構，且繼電保護也較簡單，可以選用操作電源，從而省去直流裝置，降低成本。</p><p>　　7.1配

103、電所的電氣測量回路和絕緣監(jiān)視</p><p>　　配電所內(nèi)裝有專用計量柜，裝設有三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算工廠每月的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。車間變電所高壓側都裝有電壓互感器-避雷器柜，電壓互感器為3個電壓互感器JDZJ-10，組成Y0/Y0/（開口三角形）的接線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。</p><p>　　7.2

104、車間變電所主變壓器的保護裝置</p><p>　　當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。對于本設計對車間變電所主變壓器的保護，根據(jù)要求需裝設過電流保護、過速斷保護等。</p><p>　　對于單側電源的變壓器，過電流保護安裝在電源側，保護動作時切斷變壓器個開關。過電流保護的動作時間應按躲過變壓器的最大整定電流，采用GL型感應式過

105、電流繼電器，兩相兩繼電器式結構，去分流跳閘的操作方式[12]。</p><p>　　選擇GL-15型繼電器，動作電流為5A則保護一次的動作電流為;</p><p>　　式中為計算電流；為電流繼電器的返回系數(shù)，一般取0.8；保護裝置的可靠系數(shù)，取1.3。</p><p>　　過電流保護動作時間的整定：區(qū)域變電所10kV饋出線定時限過電流保護整定時間為1.5s，要求工廠

106、總配電所過電流保護整定時間不大于1.0s。故整定為0.8s。</p><p><b>　　速斷電流的整定：</b></p><p><b>　　速斷電流為</b></p><p>　　式中為可靠系數(shù)，取1.5。</p><p>　　因此速斷電流倍數(shù)整定為：。</p><p>

107、　　7.3供電系統(tǒng)自動化</p><p>　　供電系統(tǒng)中常用的自動裝置包括備用電源自動投入裝置、自動重合閘裝置和按頻率自動減負荷裝置等。下面著重介紹備用電源自動裝置的投入。如圖7-1。</p><p>　　圖7-1 備用電源接線方式示意圖</p><p>　　a）明備用 b）暗備用</p><p><b>　　8　接地與防雷&l

108、t;/b></p><p><b>　　8.1接地</b></p><p>　　接地是指電氣設備為達到安全和功能需要為目的，將其某一部分與大地之間作良好的電氣連接。埋入地中并與土壤作良好接觸的金屬導體稱為接地體或接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連

109、接接地體與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。</p><p>　　接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。</p><p>　　在本設計中，查表可知此變配電所公

110、共接地裝置的接地電阻應為，現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地，每隔5m打入一根，管間用的扁鋼焊接。如圖8-1所示。</p><p>　　圖8-1 裝設一臺變壓器的變電所接地裝置平面布置圖</p><p><b>　　8.2防雷</b></p><p>　　防雷設備由接閃器、引下線、接地裝

111、置等組成。接閃器是專門用來接受直接雷擊的金屬物體。接閃器包括金屬桿狀的避雷針，金屬線狀的避雷線，金屬帶狀或網(wǎng)狀的避雷帶、避雷網(wǎng)等。</p><p>　　避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現(xiàn)危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的

112、絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。</p><p>　　8.2.1架空線路的防雷措施</p><p>　　架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。</p><p>　　提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可

113、采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。</p><p>　　利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于3～10KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。</p><p>

114、;　　裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。</p><p>　　個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。</p

115、><p>　　8.2.2變配電所的防雷措施</p><p>　　裝設避雷針：室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。</p><p>　　高壓側裝設避雷器：這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡

116、量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10KV主變壓器的最大電氣距離如下表8-1。</p><p>　　表8-1 閥式避雷器至3～10KV主變壓器的最大電氣距離</p><p>　　避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與

117、電纜頭外殼相聯(lián)后接地。</p><p>　　低壓側裝設避雷器：這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時（如IT系統(tǒng)），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙[13]。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　本人在做設計期間，得到了姚導師的精心指導。

118、姚老師學識淵博，許多下不了手的問題在她面前都迎刃而解。我做的是化肥廠10kV總配電所的設計。通過這次畢業(yè)設計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行總配電所設計所要經(jīng)歷的步驟，在指導老師的指導下，經(jīng)過一個月的努力，終于完成了本次設計。</p><p>　　這次設計使我對工廠供電有了新的認識，對總配電所的設計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，對老師的關心，指導大家有感于心，事實上這次設

119、計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖，各種信息的分析，對WORD文檔的使用等多方面的能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 李鄒玲. 10 kV 廠區(qū)變配電所設計常見問題分析[J]. 江蘇冶金,2008,12,36（6）:9～11.</p><p>　　[2] 劉瑞邦.

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122、r Technology and Engineering (formerly Hydrotechnical Construction), Volume 38, Number 5</p><p>　　[8] 翁雙安.供電工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[9] 唐志平.供配電技術[M].北京：中國電力出版社，2004.</p><p>

123、　　[10] 夏道止.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國電力出版社，2004.</p><p>　　[11] Z. Stojkovi?, M. S. Savi?. configuration influence on the estimated lightning performance[J]. The high-voltage Electrical Engineering (Archiv fur Elektrote

124、chnik), Volume 80, Number 4</p><p>　　[12] 姚春球.發(fā)電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2004</p><p>　　[13] 雍靜.供配電系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2003,8.</p><p>　　附錄1 畢業(yè)設計原始資料</p><p>　　工廠總平面布置圖（圖1）</p

125、><p>　　圖1 化肥廠總平面布置圖</p><p><b>　　設計基礎資料：</b></p><p><b>　　負荷情況。</b></p><p>　　工廠生產(chǎn)任務急車間組成；本廠規(guī)模為小型化工廠。全部為化工產(chǎn)品。車間組成及布置如下：本廠設有一個主廠房，其中有1號生產(chǎn)車間，2號生產(chǎn)車間，3號生