毕业论文《车间变电所及配电线路设计》

科技大学继续教育学院毕业设计(论文)题目：车间变电所及配电线路设计函授站点：年级专业：2014级电气工程及其自动化本科进修班学生：福存2019年5月10日容摘要本设计针对公司联合车间供配电系统进行的。

根据公司地理位置及用电情况，采用双回路10KV供电，三类负荷，电源点在距离工厂1.5公里之外的三变电所。

本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求，通过负荷计算、短路电流计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备。

经过优化计算, 科学合理对配电间进行选址、布局, 最大化的为企业节省投资及运行成本。

为供配电系统方面的安全稳定可靠运行提供保证。

关键词：供配电系统；负荷计算；短路电流计算；继电保护；防雷保护；目录容摘要 (2)引言 (4)1 负荷计算及变压器的选择 (5)1.1 负荷计算的目的 (5)1.2 负荷计算的方法及主要原始资料 (5)1.3 按需要系数法确定负荷计算 (7)1.4 车间变压器选择 (8)2 短路电流的计算 (11)2.1 短路的概述 (11)2.2 短路的形式 (11)2.3 电力网路中的短路电流计算 (12)3 导线及其截面的选择 (14)3.1 导线和电缆的选择 (14)3.2 导线截面选择及校验的方法 (14)4 车间高、低压电气设备及其选择 (17)4.1 高压电气选择条件 (17)4.2 高压电气选择 (17)4.3 低压电气的选择 (17)5 车间变电所所址选择及总体布置 (19)5.1 车间变电所所址选择要求 (19)5.2 车间变电所的总体布置及要求 (19)5.3 车间供电系统的主结线 (20)6 供电系统的继电保护 (21)6.1 继电保护概述 (21)6.2 继电保护方法 (22)6.3 车间变压器继电保护 (22)7 防雷保护 (24)致 (25)参考文献 (26)附录A：高压配电系统图附录B：低压配电系统图引言车间变电所是车间供配电的重要组成部分，它直接影响整个车间供电的可靠运行，是联系工厂与车间的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

电气主接线是车间变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是决定变电所电气部分技术经济性能的关键因素。

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规》、《低压配电设计规》等，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、先进合理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、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。

工厂供电工作要能很好的为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，做到安全、可靠、优质、经济。

合理处理局部和全局，当前和长远等关系，既要顾局部当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

因此做好工厂供电工作对于发展生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

1 负荷计算及变压器的选择1.1 负荷计算的目的工业企业生产所需要的电能，除大型厂矿企业建有自备发电厂可供应部分外，通常均由电力系统共给。

工业企业所使用的电能都是通过企业的各级变电站经过变换电压后，分配到各用电设备。

因此，工业企业变电站可以说是企业电力供应的枢纽，所处地位十分重要。

如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备，这是保证企业安全可靠供电的重要前提。

进行企业电力负荷计算的主要目的就是为了正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号、规格以及供电网络所用导线牌号等提供科学的依据。

1.2 负荷计算的方法及主要原始资料一般常用于企业电力负荷计算的方法有需用系数法、利用系数法、单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法。

此设计采用的是需用系数法来对加氢裂化装置进行电力负荷计算的。

因为，需用系数是用设备功率乘以需用系数和同时系数，直接求出计算负荷。

这种方法简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。

采用利用系数法求出最大负荷的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷，计算过程十分繁琐。

而单位面积功率法和单位指标法主要多用于民用建筑；单位产品耗电量法主要适用于某些工业。

消防水127KW LP站24KW 黏结剂储库100KW 煅烧车间 2146KW 竖窑983KW 空压站168.5KW 煤粉制备 329KW 双膛窑1547KW 附房及空压站268.5KW综合楼50KW 其它设施200KW1.3 按需要系数法确定负荷计算A. 确定用电设备组或用电单位计算负荷的公式:a. 有功计算负荷 (KW) 30P =e x P K •；式中，x K 为用电设备组或用电单位的需要系数；e P 为用电设备组或用电单位的总设备容量；b. 无功计算负荷 Kvar ϕtan P Q 3030•=式中，ϕtan 为设备铭牌给定功率因数角用电设备组或用电单位功率因数角的正切值c. 视在计算负荷(KV ·A) ϕcos P S 3030= d. 计算电流(A) N3030U 3SI = 式中N U 为用电设备组或用电单位供电电压额定值(KV)∑P30=6044KW；∑Q30=2106Kvar；∑S30=6400KVA；1.4 车间变压器选择变压器是电力系统中数量极多且地位十分重要的电器设备，它的作用就是升高和降低电压。

车间变电站变压器台数的选择原则：（1）对于一般的生产车间尽量装设一台变压器；（2）如果车间的一、二级负荷所占比重较大，必须两个电源供电时，则应装设两台变压器。

每台变压器均能承担对全部一、二级负荷的供电任务。

如果与相邻车间有联络线时，当车间变电站出现故障时，其一、二级负荷可通过联络线保证继续供电，则亦可以只选用一台变压器。

（3）当车间负荷昼夜变化较大时，或由独立（公用）车间变电站向几个负荷曲线相差悬殊的车间供电时，如选用一台变压器在技术经济上显然是不合理的，则亦装设两台变压器。

变压器容量的选择：（1）变压器的容量ST（可近似地认为是其额定容量SN•T）应满足车间所有用电设备计算负荷S30的需要，即ST≥S30 ；（2）低压为0.4Kv的主变压器单台容量一般不宜大于1000KV•A（JGJ/T16—92规定）或1250 KV•A（GB50053—94规定）。

如果用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量的变压器。

[这样选择的原因：一是由于一般车间的负荷密度，选用1000-1250 KV•A的变压器更接近于负荷中心，减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；另一是限于变压器低压侧总开关的断流容量。

]低压为230/400V的配电变压器联结组别的选择：（1）选择Y,yn0联结组别的几种情况：①三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25%时；②供电系统中高次谐波干扰不严重时；③低压单相接地短路保护的动作灵敏度达到要求时；（2）选择D,yn11联结组别的几种情况：①由单相不平衡负荷引起的中性电流超过变压器低压绕组额定电流25%时；②供电系统中存在较大的“谐波源”，三次及以上高次次谐波电流比较突出时；③需要增大单相短路电流值，以确保低压单相接地短路保护的动作灵敏度；基本上满足经济运行的要求。

在故障的情况下,不用考虑变压器的过负荷能力就能担负起对全部负荷供电的任务。

综上所述:依据车间低压装置的计算负荷可以选定催化车间变压器为：SCB9-2000/10配电变压器*3 接线D.yn11空载损耗(W)：3730 负载损耗(W)：13360(75℃) 阻抗电压(%)：6 空载电流(%)：0.4 重量(kg)：5260SCB9-2500/10配电变压器接线D.yn11空载损耗(W)：4500 负载损耗(W)：15875(75℃) 阻抗电压(%)：6 空载电流(%)：0.4 重量(kg)：64102 短路电流的计算2.1 短路的概述“短路”是电力系统中常发生的一种故障。

所谓短路是指电网某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或地接触。

电器设备载流部分绝缘损坏是形成短路的主要原因，它带来的危害也是相当严重的。

后果：（1）损坏电气设备：短路电路要产生很大的电动力和很高的温度，可使故障设备造成严重的损坏，并可能损坏电路其它设备。

（2）造成停电事故：由于电路中装设有短路保护装置，因此在电路短路时，将使得短路电路断开，从而造成停电。

短路点越靠近电源，短路引起停电的围越大，给国民经济造成的损失越大。

（3）引起电压骤降：短路时电压要骤降，从而严重影响电气设备的运行。

电压的严重下降，还可能破坏各发电厂并列运行的稳定性，使得并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列.（4）造成电磁干扰：不对称短路电流产生的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生严重的干扰，影响其正常运行，甚至可能造成误动作。

2.2 短路的形式在三相系统中，可能发生三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。

三相短路，用文字符号WL R点(3)k 表示，如图a 所示。

两相短路，用(2)k 表示，如图b 所示。

单相短路，用(1)k 表示，如图c 和d 所示。

两相接地短路，是指中性点不接地系统中两不同相均发生单相接地而形成的两相短路，如图e 所示；也指两相短路后又接地的情况，如图f 所示，都用(1.1)k 表示。

它实质上就是两相短路，因此也可用(2)k表示。

图2.22.3 电力网路中的短路电流计算进行短路电流计算的目的是为了保证电力系统安全运行，在设计选择电器设备时都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路故障引起的发热效应和电动理效应的巨大冲击。

同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，采用了各种继电保护和自动装置，这些装置的整定计算也需要准确的短路电流数据。

为了校验各种电器设备，必须找出可能出现的最严重的短路电流。

经分析，发现在空载线路上且恰好当某一相电压过零时刻发生三相短路，在该相中就会出现最为严重的短路电流。

低压侧三相短路电流计算系统图短路点 I I I '')3(Zq ==∞（KA ）sh I （KA ）)M (sh i （KA ）''S （MVA ）d —1、9 148.81 344.67 162.2 102.98 d —2 27.18 61.13 29.63 18.81 d —3 85.41 192.09 93.1 59.1 d —4 20.13 45.27 21.94 12.66 d —5 117.35 263.92 127.91 81.21 d —6 10.35 23.28 11.28 7.17 d —7 8.37 18.82 9.12 5.79 d —8 33.6575.6836.6823.283 导线及其截面的选择3.1 导线和电缆的选择导线和电缆选择是工业企业供电网络设计中的一个重要组成部分，因为它们是构成供电网络的主要元件，电能必须依靠它们来输送分配。