某飞机制造厂变电所及配电系统设计1
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1、前言变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，它直接影响整个电力系统、厂矿企业生产的安全与经济运行。变配电所是由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电所涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电所高低压电气设备，为变电
2、所平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了：（1）确定车间变电所变压器的台数和容量；（2）电气主接线图的设计；（3）确定短路计算点，计算三相短路电流；（4）主要电气设备选择与校验；（5）继电保护配置。工厂供电课程设计是继工厂供电课程后的一个重要性的实践性教学环节，也是整个教学过程中不可缺少的重要组成部分。通过该课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设计的基本方法和变电所电能分配的各种实际问题，从而培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习、工作奠定良好的基础。通过设计，系统地
3、复习，巩固工厂供电的基本知识，提高设计计算能力和综合分析能力、为今后的工作奠定初步的基础。基本要求按照国家标准GB供配电系统设计规范，GB10KV及以下变电所设计规范及GB低压配电设计规范等规范、进行工厂供电设计。做到安全、可靠、优质、经济的基本要求。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要、同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。关键词：10kV变电站；变压器；电气主接线；电气设备；配电系统目 录设计要求及依据1§1负荷计算及主变压器的选择21.1负荷计算的目的和内容21.1.1负荷计算的目的21.1.2负荷计算方法21.1.3负荷计算的内容31.2无功负荷
4、补偿5§2变电所位置的选择52.1变电所位置的选择要求72.2变电所的布置82.3本变电所位置的选择8§3变压器的选择83.1变压器台数的选择83.2 变压器容量的确定83.3 本厂变压器容量的确定8§4 变电所主接线方案设计94.1主接线的基本要求104.1.1安全性104.1.2可靠性104.1.3灵活性104.1.4经济性104.2 主接线的案例与分析104.2.1单母线接线104.2.2单母线分段主接线11§5 短路电流计算125.1短路电流及其计算方法125.2三相短路计算12§6 变电所一次设备的选择与校验156.1设备型号选择的一
5、般条件156.1.1 按正常工作条件选择设备156.1.2 按工作电流选择设备的额定电流156.2 高压断路器的选择166.3高压隔离开关的选择176.3.1隔离开关的用途176.3.2形式结构176.3.3选择条件176.4电流互感器的选择186.4.1电流互感器的介绍186.4.2电流互感器的选择186.5电压互感器的选择196.5.1电压互感器的介绍196.5.2电压互感器的选择206.6高压熔断器206.6.1高压熔断器选择20§7变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定207.1继电保护的基本要求217.2 10kV系统中应配置的继电保护227.3 变压器应配置的保护22&
6、#167;8 避雷器元件工作原理及设计原理258.1放电间隙与放电管258.2压敏电阻258.3 抑制式二极管（TVS）2610kV降压变电所主接线图2910kV高压柜接线图3010kV变压器的保护原理展开图31总结32参考文献33设计要求根据本厂所取得的电源及本厂用电负荷实际情况，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。确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定机电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出说明书，绘出设计图样。设计依据（1）负荷情况：本厂多数车间为两班制，年
7、最大负荷利用小时为5500h。该厂负荷属三级负荷，设三个车间变电所，各车间（380V侧）的负荷统计情况如下表：（2）供电协议A 电源：从电业部门某35kV地区变电所取得10kV的高压电源，地区变电所距本厂约8km。B 电力系统短路数据：地区变电所10KV母线在系统最大运行方式和最小运行方式下的短路容量分别为Sk.max=500MVA和Sk.min=200MVA，系统馈电出线继电保护的动作时间为3.2sC 电业部门对功率因数要求值：工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。（3）自然条件：所在区域的年最高气温为40摄氏度，年平均气温为20摄氏度，年最低气温为-8摄氏度，年最热月平均最高气温为30
8、摄氏度，年最热月地下0.8m处平均温度25摄氏度。年雷暴日数为32天，土壤性质以砂质粘土为主。§1 负荷计算及无功补偿1.1负荷计算的目的和内容1.1.1 负荷计算的目的计算负荷确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘提早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实
9、现供电系统安全、经济运行的必要手段。因此，供配电设计的第一步，需要计算全厂和各车间的实际负荷。1.1.2 负荷计算方法负荷计算的方法有需用系数法、二项式系数法、利用系数方法等等。需用系数法是将用电设备的设备功率乘以需用系数和同时系数直接求出负荷。需用系数法比较简单，因而广泛使用。并且适用于计算变、配电所的负荷。所以本次设计采用需用系数法，其计算方法1如下：1. 有功计算负荷的计算公式： P30=KdPe （1-1）Pe用电设备组总的设备容量（不含备用设备容量，单位为kW）。Kd用电设备组的需要系数。2. 无功计算负荷的计算公式： Q30=P30 （1-2）3视在计算负荷的计算公式： S30=P
10、30/ （1-3）4计算电流的计算公式： I30=S30/UN （1-4）1.1.3 负荷计算的内容1.铸造车间 Pe=875 Kd=0.5 =0.7 =1.02 P30=875×0.5=437.5kW Q30=437.5×1.02=446.25kvar S30=437.5/0.7=625kV·A I30=625/*380=0.95kA2锻压车间 Pe=760 Kd=0.65 =0.6 =1.33P30=760×0.65=454kW Q30=454×1.33=658.67kvar S30=454/0.6=823.3kV·A I30=8
11、23.3/*380=1.251kA3仓库 Pe=125 Kd=0. 5 =0.8 =0.75P30=125×0. 5=62.5kW Q30=62.5×0.75=46.875kvar S30=62.5/0.8=78.125kV·A I30=78.125/*380=0.119kA4机加车间 Pe=370 Kd=0. 7 =0.8 =0.75P30=370×0.7=259kW Q30=259×0.75=194.25kvar S30=259/0.8=323.75kV·A I30=329.75/*380=0.492kA5工具车间 Pe=400
