毕业设计某塑料制品厂总配变电所的设计

某塑料制品厂总配变电所的设计 摘 要 某塑料制品厂车间变电所和配电系统设计是对工厂供电具有针对性的设计。设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置及防雷接地系统进行了 相应 的叙述，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计，防雷和接地设计等。 本设计考虑了所有用电设备并对这些负荷进行了计算。通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对功率因数的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小 。 根据与供电部门的协议，决定总配变电所及配电系统的主接线图。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的安全以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都由很大的影响。 本设计在主要设备的继电保护设计和整定计算中，对电力变压器、真空断路器等主要设备的保护配置提出了要求，明确了保护定值计算方法。 关键词： 变电所；配电系统；负荷和短路计算；设备选型；继电保护。 of a of a of is of to is to of of to of of of to to of of of by in of of of 目 录 引言 . - 1 - 第一章 绪论 . - 2 - 业设计内容及研究意义 . - 2 - 题的研究现状和发展趋势 . - 2 - 程设计任务书 . - 3 - 第二章 负荷计算及无功功率补偿 . - 5 - 荷计算的方法 . - 5 - 荷计算 . - 6 - 功功率补偿 . - 8 - 功补偿容量的确定 . - 10 - 第三章 主变压器的选择 . - 12 - 电所变压器容量、台数、型号选择 . - 12 - 变电所位置和型式的选择 . - 13 - 压器损耗计算 . - 14 - 压侧无功补 偿计算 . - 15 - 第四章 电气主接线 . - 16 - 电气主接线的基本要求和原则 . - 16 - 气主接线设计程序 . - 17 - 接线设计 . - 18 - 第五章 短路电流的计算 . - 21 - 述 . - 21 - 路电流的计算 . - 22 - 第六章 电气设备的选择 . - 25 - 气设备选择的一般原则 . - 25 - 路器、隔离开关及互感器的选择 . - 26 - 电所进出线的选择校验 . - 30 - 第七章 继电保护和二次回路的确定 . - 39 - 述 . - 39 - 次回路 . - 39 - 电保护 的整定计算 . - 42 - 第八章 防雷接地 . - 55 - 电所的防雷保护 . - 55 - 电所接地装置的计算 . - 55 - 结论与展望 . - 57 - 致谢 . - 58 - 参考文献 . - 59 - 录 A 主接线图及二次接线图 . - 60 - 附录 B 外文文献及翻译 . 错误 !未定义书签。 附录 C 参考文献摘要 . - 63 - 图清单 图 4母线接线 . - 18 - 图 4母线分段接线 . - 20 - 图 4接线示意图 . - 20 - 图 5路计算电路 . - 22 - 图 5路电流计算等效电路图 . - 23 - 安徽工程大学毕业设计（论文） 表格清单 表 1车间和车间变电所负荷计算表 . - 4 - 表 2车间和车间变电所负荷计算表 . - 9 - 表 3车间变压器汇总及技术数据 . - 13 - 表 3压器损耗计算及 加入损耗后负荷表 . - 14 - 表 5路电流计算统计表 . - 24 - 表 60装设地点条件 . - 26 - 表 60设备列表 . - 27 - 表 6#车间变电所 10进线出装设条件 . - 27 - 表 6#车间变电所 10设备列表 . - 28 - 表 6#车间变电所低压侧设备列表 . - 28 - 表 6#车间变电所低压侧设备列表 . - 29 - 表 6#车间变电所低压侧设备列表 . - 29 - 表 6#车间变电所低压侧设备列表 . - 30 - 表 6#车间变电所低压侧设备列表 . - 30 - 表 6间变电所高压引进线列表 . - 34 - 表 6间变电所低压进线 . - 35 - 表 6#变电所各车间干线汇总 . - 37 - 表 6#变电所各车间干线汇总 . - 37 - 表 6#变电所各车间干线汇总 . - 37 - 表 6#变电所各车间干线汇总 . - 38 - 表 6#变电所各车间干线汇总 . - 38 - 引言 经济的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开电，而电的中枢 变电所更是必不可少，起到至关重要的作用。 此设计的题目是针对 10电所进行的扩大初步设计，在设计伊始，在工程技术人员的陪同下对变电所进行了参观学习，并把所设计的有关内容做了整体的记录，参观过程中通过技术人员的指导和结合自身的实际情况，选择变电所的高低压部分设计，这部分设计相信对自己将来的工作也会有很大的帮助 。本设计按照以下的步骤进行： 首先：依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进行综合比较，选择最佳接线方式。 其次：进行短路电流计算，根据短路点计算三相短路稳态电流和冲击电流。 再次：根据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸，包括主接线图、二次回路图等。最后进行校验。 以上是理论知识的体现而更中要的一点是在设计中培养自己运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观，在设计过程中主要立足于应用所学基本理论和专业知识，大胆地运用新理论、新技术去分析解决实际问题 ,以便更好地适应工作的需要。 了解整个设 计的目的、内容和基本要求进行设计的资料推备。资料准备主要通过查阅(包括上网查问 )文献资料和参加生产实习两条渠道进行。此设计充分吸收专业理论知识， 考虑自己毕业设计的选题方向，有目的、有计划地查阅与选题方向有关的文献资料，特别是在参加生产实习的过程中有意识地搜集生产过程及新技术、新设备、改革新成果的应用等方面资料，这也是为毕业设计课题收集资料的最重要途径。选定题目后，应再有针对性地查阅一些资料，最后对所有收集的资料进行整理。并对其进行完善，对于一个完整的设计而言，文字与图纸并存。文字的详细叙述使内容丰富，而图 纸则一目了然。 - 2 - 第一章 绪论 题研究的意义 课题以某塑料制品厂总降压变配电所电气设计为主线，要求正确运用所学专业知识及相关设计手册，资料和电气设计规范等， 从基本原理、基本工程计算方法出发掌握变电站设计的主要内容和设计步骤，能正确地选用电力设备、载流导体及保护装置，加深对所学知识的理解和掌握，提高分析问题、解决问题的能力，提高综合运用专业知识设计的能力。 课题研究的主要内容： 根据所提供的资料，计算塑料制品厂的计算负荷；确定功率因数及补偿措施； 根据计算负荷，选择变电站位置及变压器的容量、数量；确定变电所（配电所）接线图和户外高压配电方案；选择高压电气设备及配电网路载流导体截面，进行动稳定及热稳定校验；选择继电保护及供电系统的自动化方式，进行参数的整定计算；提出变电站的防雷措施、接地方式等。 工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，又称工厂配电。供配电系统有总降压变电所、高压配电所、配电线路、车间变电所和用电设备组成。工厂供电的枢纽是总降压变电所，它将 3510外部供电电源电压将为 610压 配电电压，供给高压配电所、车间配电所和高压用电设备。 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）。例如在机械工业中，电费开支仅占产品成本的 5%左右，从投资陈本来看，一般机械工厂在供电设备上的投资也 仅占总投资的 5%。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。 改革开放以来，我国经济的快速发展刺激着电网的快速发展，随着现代社会对电网供电可靠性要求的不断提高，就需要继电保护发挥更加重要的作用，针对系统出现的故障能及时切除，确保电网的安全稳定经济运行。从继电保护的发展历程来看，几点保护总是根 据电力系统的需要，不断从相关的学科中吸取最新成果而发展和完善自身的。总的来说，继电保护技术的发展可以概括为 4 个阶段、 2 次飞跃。 4 个阶段是电磁型（整流型）、晶体管型、集成电路型、微机型。第一次飞跃是由电磁型到晶体管型，主要体现在由电 磁式向静态式转变，使保护装置弱电化、无触电化、小型化和低功耗。第 2 次飞跃是由集成电力型到微机型，主要体现在保护有模拟式向数字式转变，保护装置智能化和信息化。电力系统继电保护现已发展到了微机保护阶段，微机继电保护是以数字式计算机（包括微型机）为基础而构成的继电保护。微机保护充分利用了计算机技术上的两个显著优势：高速的运算能力和完备的存储记忆能力，以及采用大规模集成电路和成熟的数据采集， A/D 模数转换、数字滤波和抗干扰措施等技术，使其在速动性、可靠性方面均优于以往传统的常规保护，而显示了强大生命力。 设计任务书 模及产品规格：本厂年产 10000t 聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用等制品。其原料来源与某石油化纤总厂。 2. （ 1）从电力系统某 66/10变电站用 10空线路想工厂馈电。该变电站在场南侧 1 （ 2）系统变电站馈电线路定时限过流保护装置的整定时间 s，工厂总降压配电所保护整定时间不得大于 （ 3）在工厂总降压配变电所 35线侧计量，工厂最大负荷是 功率因数不得低于 （ 4）系统变电 10线出口断路器断流容量为 200配电系统如图所示 4 工厂负荷性质：生产车间大部分为三班制，少部分为两班或单班制，年最大有功负荷利用小时数为 5 工厂自然条件 本厂自然条件为： （ 1） 最热月平均最高温度为 35C （ 2） 土壤中 1m 深处一年中最热月平均温度为 20 （ 3） 年平均雷暴日为 30d （ 4） 土壤冻结深度为 5） 主导风向夏季为南风 工厂总配变电所 )=200线 区域变电站 架空线路 图 配电系统图 - 4 - 表 1车间和车间变电所负荷计算表 序号 车间（单位）名称 设备容量 d 间变电所代号 1 薄 膜 车 间 1400 #车间变电所 原料库 30 活间 10 品 库 （ 一 ） 25 品 库 （ 二 ） 24 装 材 料 库 20 计 （ K = 0 . 9 5 ） 2 单 丝 车 间 1385 #车间变电所 管 材 车 间 20 计 （ K = 0 . 9 5 ） 3 注 塑 车 间 189 #车间变电所 管 材 车 间 880 计 （ K = 0 . 9 5 ） 4 备 料 车 间 138 #车间变电所 生活间 10 室 5 工 车 间 30 料间 15 库 15 修 模 具 车 间 100 处 理 车 间 150 焊 车 间 180 计 （ K = 0 . 8 7 ） 锅炉房 200 #车间变电所 试验室 125 助 材 料 库 110 泵房 15 油站 12 公室、食堂招待所 50 计 （ K = 0 . 9 ） 第二章 负荷计算及无功功率补 导体通过电流达 到稳定温升的时间大约为 (3， 为发热时间常数 35的导体，其 约为 10右，故载流导体 30可达稳定温升值。但是，由于较大截面的发热时间常数往往大于 1030不能达到稳定温升。由此可见，计算负荷实际上与 30大负荷基本是相当的。 计算负荷是供电设计的基本依据。计算负荷的确定是否合理，将直接影响到电气设备的选择是否合理。工程上根据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结了各种负荷的计算方法。有 估算法、需要系数法、二项式发、单项负荷计算等。 算负荷的估算法 估算法实为指标法。在做设计任务书或初步设计阶段，尤其当需要进行方案比较时，按估算法比较方便。 1）单位产品耗电量法 若已知某车间或企业的年产量 m 和每一产品的单位耗电量 a(表 )，则企业全年电能 （ 2 有功计算负荷为 （ 2 式中， 年最大负荷利用小时数 2）负荷密度法 若已知车间生产面积 S(负荷密度指标 （ kW/，车间平均负荷为 （ 2 车间计算负荷为 （ 2 式中， 有功负荷系数。 此方法也适用于估算整个企业的用电负荷，只要把式中的车间密度指标和车间面积改为全厂的即可。 要系数法 在所计算的范围内（如一条干线、一条母线或一台变压器），所有的用电设备的计算负荷不等于其设备容量，一次 性 引进需要系数的概念，即 （ 2 - 6 - 式中， 需要系数； 计算负荷； 设备容量 。 产生需要系数的原因有：用电设备的设备容量是指输出容量，它与输入容量之间有一平均效率 N;用电设备不一定满负荷运行，故引入负荷系数 电设备本身即配电线路有功率损耗，所以引入线路平均效率 电设备组的所有设备不一定同时运行，故引入一个同时系数 K。故需要系数表达式为 （ 2 对于单组用电设备的负荷计算公式如下 2 式中， 需要系数； 设备容量； 设备功率因数角的正切值。 对于多组用电设备的计算负荷，应考虑各用电设备组的同时系数，即 2 式中， n 是用电设备组的组数， 、 分别为有功功率、无功功率同时系数， 各用电设备组的计算负荷。 用需要系数法来求计算负荷，其特点是简单方便，计算结果较符合实际，而且长期使用积累了各种设备的需要系数，因此是世界各地均普遍采用的基本方法。但是把需要系数法看作是与一组设备中设备的多少及容量是否相差太大都无关的固定值，这就考虑不全面。实际上只有当设备台数较多，总容量足够大，没有特大型用电设备时，需要系数的值才实际。 负荷计算时均以 10为准。下以 1#车间变电所为例， 薄膜车间： ) a r )(1120)a n ( a r c c o 原料库： )(a r )(a n ( a r c c o 生活间： )(830v a r )(030)( 成品库（一）： )(a r )(a n ( a r c c o 成品库（二）： )(a r )(a n ( a r c c o 包装材料库： - 8 - )(a r )(a n ( a r c c o 1#变电所最后计算负荷 )(a r )( 本设计中，绝大多数用电设备都需要从电网中吸收大量的无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于 1，而功率因数是衡量一个供配电系统是否经济运行的一个重要指标。 所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置 输出的无功功率中得到补偿。功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。正因为功率因数在电力系统中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到一定的值，低于某一定值时就必须进行补偿。国标 3485评价企业合理用电技术导则中规定： “在企业最大负荷时的功率因数应不低于 功率因数未达到上述规定的，