毕业技术分析方案电气班王浩

1、天津渤海职业技术学院毕业环节技术报告系部名称电气工程系专业 电气自动化专业题目名称 建筑电气在当代的应用学生姓名 王浩指导教师 吉红2018年 3月建筑电气在当代的应用毕业设计概述1.1 毕业设计题目建筑电气在当代的应用1.2 毕业设计目的本设计是针对天津碱厂进行的总结，涉及“发电厂电气部分”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程有关内容，通过设计培养学生综合运用所学知识分析、解决本专业领域工程技术问题的能力；培养学生独立自学能力；使学生受到工程师的基本训练，即工程设计和科学研究的初步能力。1.3 毕业设计内容进行 10kV 变电所扩大初步设计；绘制变电所电气主接线图；绘制配电装置平面

2、图及直击雷保护范围图。负荷计算2.1 负荷概述天减变电所为综合楼提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。无功功率补偿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。根据天减的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较

3、选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。3.1 并联电力电容器补偿如图3-1 所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示位置进行无功补偿时，线路WL1 输送无功功率仍为无功功率，即，而变压器输送的无功功率则为，线路WL1 输送的无功功率则为，因此，电源只需向电力负荷提供的功率。1/10通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率或电流），同时也减少了对发电机无功功率的需求量。3.2 无功补偿容量的计算根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到0.9，所以

4、对无功进行补偿。主变压器选择在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。4.1 变电所变压器容量、台数、型号选择变压器容量变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。变压器的最佳负载率在 40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，

5、由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照5-10年的发展计划来确定，按照康威焦化综合楼变电所的设计选用的变压器容量为1000kVA。主变压器台数和型号1台数变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得

6、低压备用电源，可以只采用一台变压器。对于像天津碱厂来说主要负荷是二、三类负荷 ，二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。2型号主变压器的型号选择主要考虑以下因素： 1） . 变电所的所址选择； 2） . 建筑物的防火等级；3）. 建筑物的使用功能； 4） . 主要用电设备对供电的要求； 5） . 当地供电部门对变电所的管理体制等。设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下

7、层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV 变压器。主变压器确定天减下变电所的主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如表2-1 所示。表 4-1 SCB9-1000/10变压器技术参数2/10额定额定电压 kV）空载负载短路空载型号容量高压低压损耗损耗阻抗电流变压器连接组KVA）W）W）%）%）SCB9-1000/10100010.50.41660855061.04.2 干式变压器的结构为了确保供电安全，迫切需要即可深入负荷中心又无燃烧危险的变压器，而当今，随着社会进步，

8、干式变压器得到了广泛的应用，根据国家标准干式变压器定义，所谓干式变压器，就是指铁心和绕组不浸入液体中的变压器。干式变压器的结构与油浸式变压器的差别不大，采用晶粒取向电工钢片，轭和柱采用全斜接缝，心柱用钢带或自干型绝缘粘带绑扎，也有用粘结剂将铁心胶合，铁心为防止因凝结而引起锈蚀，在铁心表面涂有耐热的防锈覆盖漆或树脂，容量较大时，铁芯中要有气道，气道尺寸为15-20mm，而干式变压器的绕组材料是铜箔或铝箔，有时也采用铜线绕制，而低压线圈 1000V 及以下），用铜箔 调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。2

9、检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。3扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。3经济性经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。电气主接线的原则1考虑变电所在电力系统中的地位和作用变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。2考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据 5 10 年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布

10、、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。3考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。4考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、

11、灵活性要求低。4/105考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电、适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不问。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。5.2 电气主接线设计程序1、电气主接线的设计程序电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。(1

12、对原始资料进行分析，具体内容如下：1本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运行方式等。2电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划 (510 年 ；变电所在电力系统中的位置 (地理位置和容量位置 和作用；本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。3负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应该认真地辩证地分析。因为负荷的发展和增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金，否则电量供应不足，就会影响其他工业的发

13、展。4环境条件。当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔、地震等因素对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。特别是我国土地辽阔，各地气象、地理条件相差甚大，应子以重视。对重型设备的运输条件也应充分考虑。5设备制造情况。为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。(2拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案(近期和远期 。应依据对主接线的基本要求，从技

14、术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留 2 3 个技术上相当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。(3 主接线经济比较。(4 短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。(5 电器设备的选择。(6 绘制电气主接线图及其他必要的图纸。(7 工程概算。包括：主要设备器材费；安装工程费；其他费用。5.3 主接线设计主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。短路计算选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流

15、的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接5/10地 稳定度。短路必将造成局部停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大、给国民经济造成的损失也越大。短路也同时引起系统网络电压降低特别是靠近短路点处降低得更多，短路点的电压为零，结果可能导致非故障范围部分或全部用户的供电破坏。当电压降低到额定值的80左右时，电磁开关有可能断开，因而中断供电；当电压下降到30一 40。并持续达1s 以上时，电动机可能停止转动，使工厂产品报废，甚至造成人身伤亡事故。直到短

16、路故障被切除后，非故障系统网络电压才能得以恢复。由此可见。短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。电气设备选择与校验在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所

17、安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作情况。所谓电气设备的选择，则是根据电气设备在系统中所处的地理位置和完成的任务来确定它们的型号和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。7.1 电气设备及分类1、电气设备电气设备是指电力系统中发电、输电、变配电、用电设备的总称，它包括发电机、变压器及各种高低压开关设备、保护设备、导线、电缆和用电设备等。2、电气设备的分类6/10电气设备通常分类方法如下：1）.按电压分通常把 1kV 以上的设备称为高压设备，1kV 以下的称为低压设备。2）.按电能质量分交流设备、直流设备

18、、交直流两用设备。3）.按设备所属的电路性质分一次设备、二次设备。4）.按是否组合分单元件设备、成套设备。5） .一次设备按其在一次电路中功能，又可分为发电设备、变换设备、控制设备、保护设备、补偿设备和用电设备。7.2 电气设备选择与校验电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的，在表 7-1 中列出了导体和电器选择与校验的工程。从表中可以看出为保证设

19、备可靠的运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路条件校验动稳定和热稳定。7.3 高压断路器选择与校验高压断路器的选择高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大事故范围。断路器工作性能好坏直接

20、关系到供配电系统的安全运行。为此要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。继电保护电力系统的继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。它对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生起着及为重要的作用。8.1 继电保护对继电保护的基本要求动作于跳闸线圈的继电保护在技术上一般满足以下几个方面：1选择性它是继电保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，保证系统非故障元件仍继续运行，尽量减小停电范围。2灵敏性灵敏性是指对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。3速动性速动性是指快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情7/10况下的工作时间，

21、以及减小故障元件的损坏程度。4可靠性可靠性是指在其规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作情况下，则不应该错误动作。继电保护原理电力系统故障后工频电气量的主要特征变化如下：电流增大；电压降低；电流与电压之间的相位角发生变化；测量阻抗发生变化；出现负序和零序分量；电气元件流入与流出电流的关系发生变化；利用故障时电气量的变化特征，可以构成各种作用原理的继电保护。配电装置配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用，它是电气主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。当系统中发生

22、故障时能迅速切断故障部分，维持系统正常运行。防雷保护设计雷电所引起的大电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重危害，因此，在变电所和高压输电线路中必须采取有效措施，以保证电气设备安全。10.1 雷电过电压雷云放电在电网或者电力系统）中引起的过电压，统称雷电过电压由于这种过电压和电网的工作电压本身没有直接关系，其所需要的电磁场能量来自电网外部，所以又称为外部过电压，又由于雷云放电发生在大气中，所以这种过电压也成为大气过电压。该种过电压通常为单极性，持续时间很短为级 几微秒至几十微秒）幅值可能很高可达100MV ）对电网危害很大，应当加以限制。雷电过电压又分为：直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷直击于电网引起的，感应雷过电压则是雷直击于电气设备附近，由于电磁感应而在电网中产生的。感应雷过电压的幅值不太高，一般不超过 500-600kV ，它主要对 35kV 及以下电网构成威胁。10.2 雷电的危害雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要