工厂供电课设

1、目录绪论. 2一、工厂供电课程设计任务书 . 3(一)设计题目. 3(二)设计要求. 3设计依据. 3第二章负荷计算和无功功率补偿. 42.1 负荷计算 . 42.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式 . 42.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 . 4第三章变电所位置与型式的选择. 73.1 变电所位置选择 . 73.2变电所形式的选择 . 7第四章降压变电所防雷与接地装置的设计. 94.1变电所的防雷保护 . 94.1.1 直接防雷保护 . 104.1.2 避雷针保护范围计算. 104.1.3 雷电侵入波的防护 . 134.2 变电所公共接地装置的设计. 134.2.1接地电阻的要求 .

2、 134.2.2 变电所接地. 134.2.3 接地计算与设计. 14第五章设计总结 . 15参考文献. 16附录变电所防雷保护范围图. 17绪 论近几年来随着高层建筑物的不断兴起，防雷与接地越来越成为高层建筑物的重要组成部分，而在工厂供电中，防雷于接地的设计也不可小觑。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，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。本设计为工厂变电所设计，包括变电所位置和形式的选择，也对工厂变电所防雷与接地设计中的若干问题

3、：避雷针的保护范围，采用什么样的避雷保护设施，接地装置的装设，接地电阻的计算等几方面的设计进行了阐述。工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:（1）安全在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。（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）经济供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。一、工厂供电课程设计任务书(一)设计

4、题目光明机械厂降压变电所的防雷与接地设计。(二)设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷、地形地势的实际情况，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、型式，并选择变电所的防雷设计方案，确定接地装置的设计，最后按要求写出设计说明书，绘制变电所防雷保护范围图。设计依据1、 工厂总平面图1所示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。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.3、 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂

5、可由附近距本厂8km地方的一条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，干线首端所装设的高压断路器断流容量为Soc=500MVA。厂内建筑属于三类防雷建筑物，其中最高建筑物锅炉房烟筒，距水平地面高30m。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。5、地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。第二章

6、负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1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）P30=KdPe ， Kd为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）Q30= P30tanc)视在计算负荷（单位为kvA）S30=P30cosd)计算电流（单位为A）I30=S303UN, UN为用电设备的额定电压（单位为KV）2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 1)有功计算负荷（单位为KW）P30=KpP30i式中P30i是所有设备组有功计算负荷P30之和，Kp是有功负荷同时系数，可取0.850.952)无功计算负荷（单位为kvar）Q30Q30i是所有设备无功Q30之和；Kq是

7、无功负荷同时系数，=KqQ30i，可取0.90.973)视在计算负荷（单位为kvA） 4)计算电流（单位为A）I30S30=P30+Q3022=S303UN经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）表2.1 各厂房和生活区的负荷计算表第三章 变电所位置与型式的选择3.1 变电所位置选择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。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，P1、P2、P3.P10分别代表厂房1、2、3.10号的功率，把上表中所计算的结果带入公式，设定P1

8、（4，7.5）、P3（8.3，2.5）、P4（8.5，9.3）、P5（8.5，7）、P6（8.5,4.8）、P7P2（5，5.5）（11.5，9.3）、P8（11.5，7）、P9（11.5，4.8）、P10（5.5，9.3），并设P11（1.2，1.7）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(x,y),其中P=P1+P2+P3+P11=Pi。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：x=P1x1+P2x2+P3x3+.P11x11P1+P2+P3+.P11=(Px)（3-1）Piiiiiy=P1y1+P2y2+P3y3+.P11y11P1+P2+P3+.P11

9、(PyPi)（3-2）把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到x=6.27，y=4.85。在图中的位置如图31。3.2变电所形式的选择由计算结果可知，工厂的负荷中心在3号厂房（金工车间）的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在3号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。按负荷功率矩法确定负荷中心x 图3-1第四章 降压变电所防雷与接地装置的设计4.1变电所的防雷保护防雷设备（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主

10、变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。防雷措施1、户外变配电所中，一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，并要求所有被保护的电气设备和建筑物均应处于避雷针的保护范围之内。2、避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。3、避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。在变电所中的防雷对直击雷和线路侵入冲击波的防护 ，(1) 独立避雷针受雷击时的高电位对附近设施的反击和电磁感应(2) 装设避雷器防护对线路侵入雷电冲

11、击波(3) 变电所进线段装设避雷线防护直击雷 对于全线无避雷线的35kV变电所进线，当雷击于附近的架空线时，冲击波的陡度必然会超过变电所电气设备绝缘所能允许的程度，流过避雷器的电流也会超过5kA，当然这是不能允许的。所以，这种线路靠近变电所的一段进线(12km)上必须装设避雷装置。 94.1.1 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。4.1.2 避

12、雷针保护范围计算（1）单根避雷针地算公式：当hxh2h2时，rx=(h-hx)p 当hx时，rx=(1.5h-2hx)p式中，h避雷针高度；hx被保护物高度；rx在hx上的保护半径；P为考虑当针太高时，保护半径不成正比增大的系数。当h30m时，p=1,；当30h120m时，p=5.5/。 m计）（2）两根等高避雷针计算公式：h0=h-D/7pbx=1.5(hx-h0)式中，D为两避雷针间的距离；h0为两针保护范围上限的最低点高度；bx为在水平面上的保护范围最小宽度。两支避雷针之间的距离必须小于7hp，当被保护物的高度为hx，两支避雷针之间的距离必须小于7(h-hx)p。因为该厂为三类防雷建筑物

13、，且其中最高建筑物距水平面高30米，设该最高建筑物上安装一支高2米的避雷针，则：表 41经查表41rx=h(2hr-h)-得滚球半径 r=60m，而h(2hr-hx)得避雷针保护半径为h=30+2=32 m，由式rx=32(260-32)-8(260-8)=23.1m现在h=8m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为r=(12+8)+5=20.6rx22由此可见锅炉房上的避雷针完全能够保护锅炉房本身。 经过计算有两种架设避雷塔的方案 方案一1、在工具车间（4）和电镀车间（5）架设避雷塔、在装配车间（7）和机修车间（8）架设避雷塔、铸造车间（1）和仓库（10）之间架设避雷塔，在热处理车间（3）和金

14、工车间（6）之间架设避雷塔、锻压车间（2）自己建设避雷塔。2、经计算得，4和5之间距离2cm，取中点A为1cm，到4边缘距离开为1.4cm，故rx=(20+8)+2022=34m同理7和8之间的rx=34m，根据公式rx=h(2hr-h)-h(2hr-hx)算的避雷塔的高度为70m，因滚球法的防雷保护半径最大为60m，故此种方式不合适。方案二1、在每个厂房之间都架设避雷针，这样可以有效的保护每个厂房并且用料最省。2、这样根据公式计算rx=h(2hr-h)-h(2hr-hx)，算出rx=22m，折算到图中为1.1cm，塔总高为30m,厂房高度为8m,避雷针为2m,则塔需要20m。 方案三1、当h

15、取最大，既h=60m的时候，经计算rx=60(260-60)-8(260-8)=30m折算成图上比例尺后为1.5cm，经实际画图避雷塔的建设还是10座。 方案四1、根据两根避雷塔计算公式计算得两根等高避雷针计算公式：h0=h-D/7pbx=1.5(hx-h0)根据公式计算避雷针1和避雷针2的h=9m，避雷针3的高度h=37m,避雷针4的高度h=9m.分别在9号和7号工厂建设避雷针1和避雷针2，10号和1号工厂之间建设避雷塔3，3号工厂建设避雷针4。根据经济性要求及可行性的保护范围，最后决定选此方案。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻R10W。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的

16、杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm 4 mm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11.5。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。4.1.3 雷电侵入波的防护1、在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm 4 mm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。2、在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS

17、410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。3、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。4.2 变电所公共接地装置的设计4.2.1接地电阻的要求对变电所进行接地设计，其主要目的是在电力设备运行中，保证人身及设备安全，防止触电事故的发生。在电力系统中，有两类接地方式，即中性点直接接地，称为大电流接地系统，一类是中性点不接地（或经消弧线圈接地），称为小电流接地系统。在高压或超高压电力系统中，一般采用大电流接地系统，这种接地是工作接地，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，防止系统发生接地故障后引起的过电

18、压。4.2.2 变电所接地在本次设计的变电站的接地装置中，主要有以下三种：（1）工作接地：作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。（2）过电压保护接地：是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。（3）保护接地：是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。本次设计，接地网采用垂直接地和水平接地干线联合构成：在避雷针、避雷器及 13主变压器附近增加垂直接地极，加强散流作用，接地网接地电阻应小于0.5欧姆。（1）主接地网采用棒形50钢管，长2.5米镀锌接地棒，其间以606的镀锌(热镀)扁钢连接成环形，钢管上端埋入深度为0.8米。另外，在接地网靠近#1主变位置留一接地检查井。（2）户外接地扁钢与主接网可靠焊接，要三面焊牢，其焊接长度为扁钢宽度的三倍。在焊接点必须刷防锈漆2遍，并涂热沥青处理。（3）接地网施工完毕后应进行实测，接地电阻Rd0.5欧。否则将采取降阻措施。4.2.3 接地计算与设计（1）接地电阻的要求，按表，本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE120V/IERE4 其中IE=IC=UN(loh+35lcab)350因此公共接地装置接地电阻应满足RE4（2）接地装置的设计查表得砂质粘土的=100m可得单根钢管的接地电阻为RE(1)l=100m2.5m=4