工厂10kV变配电系统设计样本

目录TOC\o"1-4"\h\z\u第1章 绪论 上述线路，电动机三角形运营时，时间继电器KT和接触器KM3均断电释放，这样，不但使已完毕星形-三角形降压启动任务时间继电器KT不再通电，并且可以保证接触器KM2通电后，KM3无电，从而避免KM3与KM2同步通电导致短路事故。依照以上分析可优先选取星形-三角形降压启动自动控制线路。2.4.3控制线路元器件选型2.4.3.1接触器选取接触器是一种自动控制电器，它可以用来频繁远距离接通或断开大容量交、直流负载。接触器按其主触点通过电流种类不同可分为直流和交流接触器两种，当前在大多数状况下采用交流接触器。交流接触器重要由电磁系统、触点系统和灭弧装置及其她部件等四某些构成。交流接触器动作原理：线圈得电后来产生磁场将铁芯磁化，吸引动铁芯，克服反作用弹簧弹力向静铁芯运动，拖动触点系统运动，使得动合触点闭合、动断触点断开。一旦电源电压消失或者明显减少，以致电磁线圈没有激磁或激磁局限性，动铁芯就会因电磁吸力消失或过小而在反作用弹簧弹力作用下释放，使得动触点与静触点脱离，触点恢复线圈未通电时状态。依照本设计基本规定将选取交流接触器，其型号如表八：表八交流接触器技术指标型号额定电压(V)额定电流电寿命操作频率外形尺寸(mm)交流线圈频率HZ辅助触头控制容量数量380(V)三级AC-151000VADC-1390W6对AC-3AC-4AC-2CJ12-100380100015600372×194×195502.4.3.2时间继电器选取时间继电器也称延时继电器，是一种用来实现触点延时接通或断开控制电器。时间继电器按延时可分为：通电延时型和断电延时型两种。通电延时型时间继电器在其感测某些接受到信号后开始延时，一旦延时完毕就通过执行某些输出信号以操纵控制电路，当输入信号消失时，继电器就及时回答到动作前状态。断电延时型与通电延时型相反。断电延时型时间继电器在其感测某些接受输入信号后，执行某些及时动作，但当输入信号消失后，继电器必要通过一定延时，才干恢复到本来状态，并且有信号输出时间继电器是由电磁系统、延时机构和工作触点三某些构成。将电磁机构翻转180度安装后，通电延时型可以转换成断电延时型，同样，断电延时型可以转换成通电延时型。依照本设计基本规定将选取通电延时型时间继电器,其型号如表九：表九时间继电器技术指标型号额定电压延时一致性返回电压功率消耗SS-22DC220≦%0.2最大整定值≧%5额定值≦5.5W2.4.3.3热继电器选取在电路中串入热继电器FR，是对电动机起过载保护作用。电动机若遇到频繁启、停操作或运转过程中遇到负载过重或缺相。都也许引起电动机定子绕组中负载电流长时间超过额定电流，而熔断器保护特性使得它也许会暂时不会熔断，因此必要采用热继电器对电动机实行过载保护。电动机过载时，过载电流将使热继电器中双金属片弯曲动作，使串联在控制电路动断触点断开，从而切断接触器KM线圈电路，主触点断开，电动机脱离电源而停转。依照本设计基本规定，选用热继电器型号如表十：表十热继电器技术指标型号额定电流(A)热元件级别热元件额定电流（A）电流调节范畴（A）JR36-32321610-162214-223220-322.4.3.4熔断器选取

重要根据负载保护特性和短路电流大小选取熔断器类型。对于容量小电动机和照明支线，常采用熔断器作为过载及短路保护，因而但愿熔体熔化系数恰当小些。普通选用铅锡合金熔体RQA系列熔断器。对于较大容量电动机和照明干线，则应着重考虑短路保护和分断能力。普通选用品有较高分断能力RM10和RL1系列熔断器；当短路电流很大时，宜采用品有限流作用RT0和RTl2系列熔断器熔体额定电流可按如下办法选取：(1)保护无起动过程平稳负载如照明线路、电阻、电炉等时，熔体额定电流略不不大于或等于负荷电路中额定电流。(2)保护单台长期工作电机熔体电流可按最大起动电流选用，也可按下式选用：IRN≥(1.5～2.5)IN式中IRN--熔体额定电流；IN--电动机额定电流。如果电动机频繁起动，式中系数可恰当加大至3～3.5，详细应依照实际状况而定。(3)保护多台长期工作电机（供电干线）IRN≥(1.5～2.5)INmax+ΣININmax-容量最大单台电机额定电流。ΣIN别的.电动机额定电流之和。依照设计规定，将选取具备限流作用RT0型熔断器，其基本参数如表十一所示。表十一熔断器基本参数型号额定电压(V)额定电流(A)RT0-1000380800，1000第3章功率补偿3.1功率补偿意义及方式无功功率补偿简称无功补偿，在电子供电系统中起提高电网功率因数作用，减少供电变压器损耗，提高供电效率，改进供电环境。因此无功功率补偿装置在电力供电系统中出在一种不可缺少非常重要位置。在中小公司中，使用较多补偿装置是并联静电电容器。对三相电容器应取相近偏大整数；若为单相电容器，则应取3整数倍，以便三项均衡分派，三相电容器普通在其内部接成三角形。单相电容器电压若与额定电压相等，则应将电容器接成三角形，只有当电容器电压低于电网额定电压时，才接成星形，相似电容器，接成三角形所补偿容量是星形接线3倍，若补偿容量相等，则采用三角形接线比星形接线可节约电容值2/3，因而在实际工作中，电容器组多采用三角形接线。采用并联静电电容器来提高功率因数时，电容器装设部位补偿方式分别有单独补偿、分组补偿和集中补偿三种。1.个别补偿个别补偿指将电容器组直接安装在用电设备附近，就地补偿，普通和用电设备合用一套开关，如图3-1所示。个别补偿长处是补偿效果好，缺陷是电容器运用率低。对持续运营用电设备所需补偿无功功率容量较大时，采用个别补偿较为适当。图3-1个别补偿2.分组补偿分组补偿指将电容器组分别安装在功率因数较低各车间配电母线上，分散补偿，如图3-2所示。这样配电变压器及变电站至车间线路都可以收到效果。分组补偿方式电容器组运用率比个别补偿方式高，所需容量也比个别补偿方式少。图3-2分组补偿3.集中补偿集中补偿指将电容器组集中安装在变电站(或配电站)高压或低压母线上，对整个公司进行补偿，如图3-3所示。这种补偿方式电容器组运用率较高，但不能减少客户内部配电网络无功负荷所引起损耗。图3-3集中补偿从理论上讲，个别补偿这种安装补偿方式设备总投资大，且电容器在用电设备停止工作时，电容器也一并被切除，因此运用率不高。因而，个别补偿只合用于个别补偿容量大补偿设备。在实际中，对于需要无功补偿容量相称大工厂多采用高压集中补偿。对于用电负荷分散且补偿容量较小工厂，普通可采用低压集中补偿。低压补偿装置可以选用成套电容器柜并可集中装设在变配电所低压配电室内，切合低压配电屏并列安装，便于运营维护。这种方式补偿范畴和经济效果介于高压集中补偿和个别补偿之间，因而，它在中小型公司中应用比较普遍。通过比较分析，依照设计基本规定将选取分组补偿办法。3.2功率补偿接线设计并联电容器组接线方式普通分为三角形接线和星形接线两种。采用何种接线方式，普通应依照并联电容器组电压级别、容量大小和保护方式等不同来决定。依照GB50053《10kV及如下变电所设计规范》规定：高压电容器宜接成中性点不接地星形接线；电容器组容量较小时（指400kvar及如下）宜接成三角形接线；低压电容器组宜接成三角形接线。3.2.1三角形接线在10kV配电网中，当并联电容器组额定电压10.5kV或11kV时，应采用三角形接线并联在配电网上，使并联电容器组得到充分运用。并联电容器组三角形接线方式如图3-4所示。图3-4并联电容器三角形接线方式此种接线方式中并联电容器组容量Qc△为星形接线中容量Qcy三倍，这是由于Qc=WCU2,即Qc∝U2，而三角形接线时加在电容器C上电压为星形接线时三倍，即U△=UY，因而Qc△=3Qcy。这就是说，相似三个并联电容器，采用三角形接线补偿容量为采用星形接线补偿容量三倍，充分发挥了她补偿效果，是最经济合理。因此额定电压在10kV及如下配电网中，并联电容器组应采用三角形接线。此外当三角形接线中任一相并联器组断线时，三相配电线路仍能得到无功补偿。但三角形接线也存在局限性，即并联电容器组直接承受配电网线电压，当任何一台并联电容器因故障被击穿发生短路故障时，就形成了两相短路，通过故障点电流为相间短路电流，短路电流非常大，也许导致并联电容器组油箱爆炸，威胁配电网安全运营。因此，三角形接线多用于短路容量较小工矿公司客户变电站和配电线路中。3.3.2星形接线星形接线方式如图3-5所示。图3-5星形接线方式由于星形接线并联电容器承受是相电压，当一台电容器被击穿而短路时，通过故障点电流是额定相电流三倍；如果采用每相两段串联星形接线时，一台被击穿，则通过故障点短路电流仅为1.5倍，因而运营就安全多了，因此星形接线能较好防止并联电容器爆炸。此外，星形接线一相被击穿时，当单台保护熔断器将故障电容器断开后，不易导致相间短路，使其与并联电容器继续运营。星形接线方式局限性是当一相并联电容器断线时，导致该相失去补偿，引起三相不平衡。通过度析比较，依照本次设计规定将采用三角形接线方式。3.3功率补偿原理及控制线路设计3.3.1无功补偿基本原理把具备容性功率负荷装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间互相互换。这样，感性负荷所需要无功功率可由容性负荷输出无功功率补偿。无功补偿意义：(1)补偿无功功率，可以增长电网中有功功率比例常数。(2)减少发、供电设备设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增长到cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节约设备容量0.52KW；反之，增长0.52KW对原有设备而言，相称于增大了发、供电设备容量。因而，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。(3)减少线损，由公式ΔΡ%=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后功率因数，cosΦ为补偿前功率因数则：cosΦ>cosΦ，因此提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增长电网中有功功率输送比例，以及减少线损都直接决定和影响着供电公司经济效益。因此，功率因数是考核经济效益重要指标，规划、实行无功补偿势在必行。加装无功补偿设备，不但可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率潜力。3.3.2无功补偿控制线路控制电容器投切器件重要有投切电容器专用接触器、复合开关、同步开关和晶闸管。投切电容器专用接触器有一组辅助接点串联电阻后与主接点并联。在投入过程中辅助接点先闭合，与辅助接点串联电阻使电容器预充电，然后主接点再闭合，于是就限制了电容器投入时涌流。复合开关就是将晶闸管与继电器接点并联使用，由晶闸管实现电压过零投入与电流过零切除，由继电器接点来通过持续电流，这样就避免了晶闸管导通损耗问题，也避免了电容器投入时涌流。但是复合开关既使用晶闸管又使用继电器，于是构造就变得比较复杂，成本也比较高，并且由于晶闸管对过流、过压及对dv/dt敏感性也比较容易损坏。在实际应用中，复合开关故障多半是由晶闸管损坏所引起。同步开关是近年来最新发展技术，顾名思义，就是使机械开关接点精确地在需要时刻闭合或断开。对于控制电容器同步开关，就是要在接点两端电压为零时刻闭合，从而实现电容器无涌流投入，在电流为零时刻断开，从而实现开关接点无电弧分断。由于同步开关省略了晶闸管，因而不但成本减少，并且可靠性提高。同步开关是老式机械开关与当代电子技术完美结合产物，使机械开关在具备独特技术性能同步，其高可靠性以及低损耗特点得以充分显示出来。晶闸管是动态无功补偿装置唯一可选器件，晶闸管动作速度快，可以在一种交流周期内完毕电容器投入与切除，并且对投切次数没有限制。但是晶闸管导通损耗大，价格高，可靠性差，除非用于动态补偿，否则并没有优势可言。通过比较分析，依照设计规定选取接触器分组投切控制线路，其接线原理图如图3-6所示。图3-6接触器分组投切3.4功率补偿计算功率因数是电力公司一项重要技术经济指标，提高功率因数普通有两种途径：一是再不添置任何附加补偿设备前提下，合理选取和使用电气设备，改进她们运营方式，提高检修质量，从而提高自然功率因数，但自然功率因数提高往往很有限。另一种则是采用人工补偿装置来提高功率因数，人工补偿装置可采用同步电动机或并联静电电容器。依照本次设计规定将选取采用并联电容器办法来变化功率因数，由设计规定知：∵功率因数由0.45，通过采用适当方式，应将其补偿到0.9。—称为无功补偿率Pe＝55×3＋90＋160＝415kWPe—设备组总容量通过查表(用电设备组需要系数，二项式系数及功率因数值)可知：变配电所，仓库照明kd＝0.5～0.7则：此处选kd＝0.7∵∴有功计算负荷为：P30=kd×Pe=0.7×415＝290.5(kW)无功计算负荷为：Q30=P30×＝290.5×1.98＝575.19(kvar)要将功率因数由提高到,所需补偿无功容量为Qc＝Q30.1－Q30.2＝P30＝290.5×(1.98－0.48)＝435.7∵qc为并联电容器单个容量∴Qc为所需补偿无功容量取qc＝50，则故取n＝9，阐明无功补偿装置需要三个电容器组。第4章总线路设计依照设计规定，结合第二章和第三章设计内容，总线路设计如图所示：这种主接线两段高压母线，在正常时可以接通运营，也可以分段运营。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所供电。因而其供电可靠性相称高，可供一、二级负荷。高压侧采用单母线分段接线形式，用分段断路器QFD进行分段，可以提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要顾客停电；而两段母线同步故障几率很小，可以不予考虑。在可靠性规定不同步，亦可以用隔离开关分段，任一段母线故障时，将导致两段母线同步停电，在鉴别故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。低压侧采用双母线分段接线形式，当一段母线发生故障后，在继电保护作用下，分段断路器先自动跳开，而后将故障段母线所连电源回路断路器跳开，该段母线所连出线路停电；随后，将故障段母线所连电源回路和出线回路切换到备用母线，即可恢复供电。这样只是某些短时停电，而不必所有短期停电。结论本次设计是某工厂10kV变配电系统设计，依照设计规定，着重从如下几方面入手：配电线路设计、控制线路设计和补偿线路设计，通过计算短路电流，依照短路电流大小来选取电气设备，最后拟定了电气主接线形式，完毕了设计原理图。主接线形式采用低压联系线作备用干线放射式接线，高压侧采用单母线分段接线形式，低压侧采用双母线分段接线形式，提高了供电可靠性。整个设计都是以“提出问题-分析问题-解决问题”这样程序完毕，在指引教师严格规定下，遇到问题向教师请教，完全地、系统地、完整地把大学三年学习知识联系起来，把自己理论专业知识系统化，更重要是使自己在工作之前有了更大进步。致谢本设计工作可以得以顺利完毕,在此,一方面对指引教师程航教师表达衷心感谢!同步也感谢小组同窗们协助、勉励和配合.本次设计做是某工厂10kV变配电系统电气设计。通过本次毕业设计，我加深了对工厂供配电知识理解及系统设计环节。我和同组同窗一起进行课题讨论分析，通过查阅资料，悉心请教,耐心设计，共同整顿直至最后完