毕业设计(论文)-降压变电所系统设计

西华大学课程设计说明书PAGEPAGE22提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询提供全套毕业论文图纸，欢迎咨询降压变电所系统设计摘要：为保障工业生产安全进行，保证电能合理分配、输送，灵活改变运行方式，特进行本次设计。本设计主要采用电力工业有关政策、方针、技术规程等对降压变电所系统作了详细的分析，对各个参数的计算、设备配置及选型、总体布置、保护方式以及电网的可靠性作了初步的确定，另外根据各个车间的负荷数量、性质、及生产工艺对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合电网的供电情况，解决对变电所可靠、经济的分配电能，实现了变电所合理分配电能，安全、可靠、经济地使用电能。在设计中进行了对工厂负荷的统计计算；变电所位置与型式的选择；短路电流的计算；降压变电所防雷与接地装置的设计等等。Abstract：Toprotectthesafetyofindustrialproduction,toensurereasonabledistributionofelectricenergy,transmission,flexibleoperationmodechanges.Specialforthisdesign.Thisdesignmainlyadoptsthepowerindustrytoconcernpolicy,policy,technicalregulationonsubstationsystemisanalyzed,thecalculatingparameter,deviceconfigurationandselection,generallayout,protectionandreliabilityofthepowergridwaspreliminarilydetermined,inadditiontovariousworkshops,nature,andthenumberofloadproductiontechnologyonpowerloadrequirements,aswellasloaddistribution,combinedwiththepowersupplysituation,solvethereliable,economicdistributionofpower,realizethereasonabledistributionofpowersubstation,safe,reliable,economicaltouseelectricenergy.Carriedoutinthedesignofthestatisticalcalculationoftheloadontheplant;substationlocationandtypeofchoice;short-circuitcurrentcalculation;step-downsubstationlightningprotectionandgroundingequipmentdesign.关键词：工厂供电，变电所，无功功率补偿，短路电流计算，避雷器Keywords：Powerplants,substations,reactivepovercompensation,shortcircuitcurrentcalculation,surgearresters.目录2.1、设计要求52.2、设计依据………….52.2.1、工厂总平面图…….52.2.2、工厂负荷情况…….62.2.3、供电电源情况…….62.2.4、气象资料………….62.2.5、地质水文资料62.2.6、电费制度……………73、负荷计算和无功功率补偿83.1、负荷计算83.2、无功功率补偿94、变电所位置与型式的选择105、变电所主变压器及主接线方案的选择115.1、变电所主变压器的选择115.1.1、变压器主接线方案的选择115.1.2、两种主接线方案的技术经济比较126、短路电流的计算146.1、绘制计算电路146.2、确定短路计算基准值146.3、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值146.3.1、电力系统146.3.2、架空线路146.3.3、电力变压器156.4、10KV侧三相短路电流和短路容量156.4.1、总电抗标幺值156.4.2、三相短路电流周期分量有效值156.4.3、其他短路电流156.4.4、三相短路容量156.5、380KV侧三相短路电流和短路容量156.5.1、总电抗标幺值156.5.2、三相短路电流周期分量有效值166.5.3、其他短路电流166.5.4、三相短路容量167、变电所一次设备的选择校验177.1、10kV侧一次设备的选择校验177.2、380V侧一次设备的选择校验177.3、高低压母线的选择188、降压变电所防雷与接地装置的设计198.1、变电所的防雷保护198.1.1、直接防雷保护8.1.2、雷电侵入波的防护198.2、变电所公共接地装置的设计198.2.1、接地电阻的要求8.2.2、接地装置的设计209、设计小结2110、参考文221前言工厂供电：就是指工厂所需电能的供应与分配。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量用以应用；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制，调节和测量，有利于实现生产过程自动化。在工厂里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。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。工厂供电应达到的几个基本要求是：安全、经济、优质、可靠。在供电工作中，应合理的处理局部和全局，当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2、设计任务2.1设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案、一次设备的选择、高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。2.2、设计依据2.2.1、工厂总平面图2-1机械厂总平面图2.2.2、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5000h，日最大负荷持续时间为8h。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2.1所示。2.2.3、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，本厂可由附近一条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-185，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端距离本厂约10km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为2.0s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为100km2.2.4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为40℃，年平均气温为30℃，年最低气温为-5℃，年最热月平均最高气温为35℃，年最热月平均气温为30℃，年最热月地下2.2.5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔1000m，地层以砂粘土为主，地下水位为4表2.1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.40.65照明50．91．02锻压车间动力2000．30．60照明50．91．03热处理车间动力1000．60．70照明50．91．04电镀车间动力1500．60．70照明50．91．05仓库动力100．40．80照明10.91．06工具车间动力2000．350．60照明50．91．07金工车间动力2000．30．60照明50．91．08锅炉车间动力500．80.70照明10．91．09装配车间动力1000．40．65照明50．91．010机修车间动力1000．30．60照明20．91．0生活区照明2000．80．92.2.6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。3、负荷计算和无功补偿3.1、负荷计算表3.1机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量需要系数计算负荷1铸造车间动力2500.350.681.0887.594.3128.7195.5照明50.74103.703.716.8小计25591.294.3131.2199.32锻压车间动力2900.240.621.2769.688.1112.3170.6照明80.8106.406.429.1小计2987688.1116.4176.93金工车间动力3100.250.641.277.593121.1184照明70.73小计31782.693124.41894工具车间动力3400.290.651.1798.6115.3151.7230.5照明70.711050522.6小计347103.6115.3155235.55电镀车间动力1900.470.720.9689.386.1124188.4照明70.851060627小计19795.386.1128.4195.16热处理车间动力1300.470.780.861.14978.3119照明60.81104.904.922.1小计136664982.2124.97装配车间动力1400.340.681.0847.651.370106.4照明80.72105.805.826.2小计14853.451.374112.48机修车间动力1300.240.631.2331.238.549.575.2照明50.791040418小计13535.238.552.279.39锅炉房动力750.720.750.885447.672109.4照明20.77101.501.57小计7755.547.673.111110仓库动力250.370.830.616.9照明10.82100.800.83.7小计2618.111生活区照明3400.790.970.23268.667.3276.9420.7总计（380V侧）动力1880937.5736.71192.61811.9照明352计入=0.9=0.950.76843.8699.510961665.23.2无功功率补偿由表3.1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.76.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.91。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.91，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：故选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总共容量。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3.2所示。表3.2无功补偿后工厂的计算的负荷项目计算负荷380V侧补偿前负荷0.76843.8699.510961665.2380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.936843.8279.5888.91350.5主变压器功率损耗13.353.310kV侧负荷总计0.92857.1332.8919.453.34变电所位置和型式的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.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1)、P2(x2,y2)、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=∑Pi.(4.1)(4.2)表4.1各车间和宿舍区负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区X(㎝)9.40.7Y(㎝)4.80.4由计算结果可知，x=3.3y=3.7工厂的负荷中心在6号厂房的西南角。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在4号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。5、变电所主变压器的选择和主结线方案的选择5.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式，选，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台变压器容量按式和式选择，即。因此选两台S9630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。5.1.1变压器主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图5.1所示（2）装设两台主变压器的主接线方案，如图5.2所示图5.1装设一台主变压器的主结线方案图5.2装设两台主变压器的主结线方案5.1.2两种主结线方案的技术经济比较。表5.1两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资由手册查得S9—1000单价为10.76万元，而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×10.76万元=21.52万元由手册查得S9—630单价为7.47万元，因此两台综合投资为4×7.47万元=29.88万元，比一台变压器多投资8.36万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查手册得GG—A（F）型柜按每台3.5万元计，查手册得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为4×1.5×3.5=21万元本方案采用6台GG—A（F）柜，其综合投资额约为6×1.5×3.5=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元电力变压器和高压开关柜的年运行费参照手册计算，主变和高压开关柜的折算和维修管理费每年为4.893万元（其余略）主变和高压开关柜的折旧费和维修管理费每年为7.067万元，比一台主变的方案多耗2.174万元供电贴费按800元/KVA计，贴费为1000×0.08=80万元贴费为2×630×0.08万元=100.8万元，比一台主变的方案多交20.8万元从表5.1可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，因此决定采用装设两台主变的方案。6、短路电流的计算6.1绘制计算电路如图6.1所示图6.1短路计算电路6.2确定短路计算基准值设，，即高压侧，低压侧，则6.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值6.3.1、电力系统已知，故6.3.2、架空线路查表8-37，得LJ-150的，而线路长12km，故6.3.3、电力变压器查表2-8，得，故因此绘短路计算等效电路如图6.2所示。图6.2等效电路6.4、10KV侧三相短路电流和短路容量6.4.1、总电抗标幺值6.4.2、三相短路电流周期分量有效值6.4.3、其他短路电流6.4.4、三相短路容量6.5、380KV侧三相短路电流和短路容量6.5.1、总电抗标幺值6.5.2、三相短路电流周期分量有效值6.5.3、其他短路电流6.5.4、三相短路容量以上计算结果综合如表6.1表6.1短路的计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-11.831.831.834.672.7633.3k-221.921.921.940.2923.8715.277、变电所一次设备的选择校验7.1、10kV侧一次设备的选择校验如表7.1所示。表7.110kV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数数据1046.571.834.673.866.36一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA512高压隔离开关GN-10/20010kV200A25.5Ka500高压熔断器RN2-1010kV0.5A50kA电压互感器JDJ-1010/0.1kV电压互感器JDZJ-10电流互感器LQJ-1010Kv100/5A31.8Ka81二次负荷0.6Ω避雷器FS4-1010kV户外式高压隔离开关GW4-15G/20012kV400A25Kv500表6.1所选一次设备均满足要求。7.2、380V侧一次设备的选择校验如表7.2所示。表7.2380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数数据380118321.940.29335.7一次设备型号规格额定参数低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kV低压断路器DZ20-630380V630A30kA低压断路器DZ20-200380V200A25kA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A电流互感器LMZ1-0.5500V100/5160/5避雷器户外隔离开关表7.2所选一次设备均满足要求。7.3、高低压母线的选择参照表5—28，10kV母线选LMY-3（），即母线尺寸为；380V母线选LMY-3,即母线尺寸为，而中性线母线尺寸为。8、降压变电所防雷与接地装置的设计8.1、变电所的防雷保护8.1.1、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或有露天配电装置时，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。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3-6根长2.5m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排或多边形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面0.6m。接地管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25mm×4mm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1～1.5。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。8.1.2、雷电侵入波的防护a)在10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25mm×4mm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。b）在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10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。c）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。8.2、变电所公共接地装置的设计8.2.1、接地电阻的要求按《工厂供电设计指导》表9-6。此变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下条件：且其中,因此公共接地装置接地电阻。8.2.2、接地装置的设计采用长2.5m、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25mm×4mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示。接地电阻的验算：满足欧的接地电阻要求，式中,查《工厂供电设计指导》表9-10”环行敖设”栏近似的选取。图8－1变电所接地装置平面布置9、设计小结本次的课程设计，在负荷计算及无功功率计算和补偿、变电所位置选择等方面都遇到了许多的困难，原因在于我们对书本知识掌握得不深，知其然却不知其所以然。不过，在这次设计过程我也学会了许多的方法与技巧，不仅增强了我的动手能力与实践能力，同时也增长了我的见识，学到了许多的知识，，也掌握了以前没有掌握的知识。另外，通过这次课程设计，在很大程度上提高了我对问题的看法与分析的能力，也使我懂得应该了如何去培养我们的创新精神，从而不断地战胜自己，超越自己，只要我们努力，是没有什么我们做不到的，即使很困难的事，有时候也会有意想不到的效果。在这次课程设计中，也使我对工厂供电有了更深刻的认识，电能是工业生产的主要能源和动力，工业生产若实现电气化以后则可以大大增加产量，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，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，对国家经济建设也具有十分重要的战略意义，因此我们应该努力学习科学文化知识，把自己武装得更强大，为自己打下一个美好的将来，为社会贡献我们的一点点力量。10、参考文献①《工厂供电》第二版主编苏文成机械工业出版社②《工厂供电[M]》4版.主编刘介才北京：机械工业出版社③《供配电技术[M]》2版.主编刘介才北京：机械工业出版社④《电气制图国家标准汇编[S]》.北京:中国计划出版社⑤《实用供配电技术手册[M]》刘介才.北京：机械工业出版社基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机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