《某加工厂变电所一次侧电气设计》8100字【论文】

II某加工厂变电所一次侧电气设计TOC\o'1-3'\h\z\u摘要 11绪论2负荷计算与无功功率的补偿 32.1计算负荷的意义和计算的目的 32.2功率因素和无功功率补偿 53工厂变配电所位置和型式的选择 93.1变配电所的作用 93.2变配电所的类型 93.3工厂变电所位置的选择 94主变压器台数和容量、类型的选择 104.1变压器结构 104.2变压器台数的确定 104.3变压器类型的选择 105变电所主线方法的设计 115.1对电气主接线基本要求 115.2怎样选择变电所主接线 116结论 15参考文献 17附录 18PAGEPAGEII摘要本次论文设计的目标是对降压变电所一次侧电气部分进行设计，实现工厂电力系统的安全，靠谱，优质，经济运行。经过本课题，可以简单的了解掌握一些中小型工厂的电力系统运行方式，同时也可以学习到一些关于维护系统的基本理论知识。为以后发展厂电力技术定下一个良好的开端。按照GB50053里面的1994-《10kV及以下地区变电所设计规范》标准，可以从低压侧以及10千伏侧这两个角度去辨析讨论变电站的可能性设计方案。本文执行的这个方案，因其能够在一些小型工厂里大量流通使用，所以可以知道他是非常具有市场竞争力的。关键词：功率因素，降压变压器，母线第一章前言1.1研究目的和意义随着社会的不断发展，人们对电力质量的要求越来越高，提高供电质量的关键就是提高供电的稳固性、可靠性和持续性。而变电所的合理设计和配置在电网的稳定、可靠和持续运行中起着至关重要的作用。变电所的电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。它是整个变电站设计过程中的重要环节。本次设计的主要工作是对10kV变电所的电气一次部分进行设计。首先，本文对变电所电气部分设计的发展现状及未来发展趋势进行了介绍，对课题设计背景进行了说明。然后，对电气设计的概念及主要内容、相关内容的概念及意义进行了概述。之后，在对本次设计总体情况分析的基础上分章进行了主变压器的选择、电气主接线的选择以及短路电流的计算等工作。设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，设计过程中遵循国家的法律、法规，按照国家标准及规范，明确设计的目的，设计内容包括负荷统计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验等几大块。1.2发展趋势随我国设计理念的不断提高和实际经验的不断积累，我国变电站的未来发展趋势将趋于以下几个方面：数字化、智能化、自动化。而电气工程设计也随着与自动化技术融合的逐步加深，逐步朝着智能、环保、人本、专业化的方向发展，以满足用户越来越高的使用要求。具体表现在：(1)设计思想现代化现代化设计思想是以人为本，可持续发展的设计思想。随着市场竞争的日趋激烈，要求设计者在设计时需要全方位考虑用户需求，并尽可能提升用户体验满意度。(2)设计手段现代化电气工程的设计越来越多的借助于计算机进行辅助设计，以便更加快捷高效地完成设计任务。在专业软件的帮助下，设计者能够节省大量的时间来完成更加精细的设计，避免重复劳动。(3)设计人员专业化只有人才的支撑才能确保设计质量和效率，才能更好的满足用户的需求，设计工作需要极强的创新能力，这样才能够满足不同用户的不同需求。目前我国电气工程设计业内对于相关人才的培养不够全面，投入力度不大，造成了专业人才的缺口。(4)产品技术标准化将产品技术标准化，对于提高设计效率，降低设计成本具有重要作用。另外，产品技术标准化还能够保证用户在使用过程中降低维护费用和维护周期。(5)系统产品高端化目前，国内产品质量不高，产品附加值较低，市场竞争力不足。加强电气工程设计的人才培养和创新能力培养，提高单个产品和系统产品的科技含量，使我国能够自主生产高端产品，是未来发展的主要方向，也是必然的选择。1.3课题研究的主要内容电气设计包括强电和弱电两部分，强电部分的设计内容主要包括：变配电系统、电力和照明系统等。一般来说，变配电系统主要包括：高低压系统、变压器、备用电源系统等；电力系统主要包括电力系统配电及控制；照明系统则包括室内外各类照明；防雷接地系统包括防雷电波侵入、等电位联结和局部等电位联结、辅助等电位联结等等。变电所是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择等。电气主接线设计的基本原则是以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调试灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材同，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济的原则。PAGEPAGE17PAGEPAGE161负荷计算与无功功率的补偿简单点讲，换句话说就是电能只需要在电感电容这一类的储能元件里发生转化，但是这个过程是不需要做功的。在实际生活中的一些电路里，电动机这一类就是电感负载；电池这一类就是容性负载；白炽灯这一类就是单纯的电阻负载。在一个电路里，往往有很多的电感性负载。电路几乎就是电感负载的结合。他的功率因数不高，如果能够加大电路里的容性负载，那么功率因数自然而然的就会被提高了。1.1计算负荷的意义和计算的目的⑴在分析计算的前提下，对不同类型的电气设备进行了分类，如电流、频率、工作制度等，这种方法可以让同一种类别的电气设备的用电量和工作特性这两种事物之间的联系清楚地表示出来，为工作设计出一分力。⑵要检验负荷的计算是否正确，结果可以依靠工程里原本就有的负荷曲线。同时，通过研究，得到了代表不同用电条件的各种系数，从理论上计算了负荷值，并在实践中进行了验证和修正。⑶如果要研究分析，一些复杂，不确定变化的荷载，可以利用概率论和数理统计这两种方法。目前，国外对荷载计算的研究仍在进行中。新中国成立初期，大量的材料从国外进口用于工厂建设。根据以往的经验显示，针对我国目前的国情，必须要有相关部门进行组织研究分析各项系数的确定数值。导线以及电气设备的选择取决于负荷是否合理。怎么算不是固定的。负荷的数值设置的不能够太小，不然可能会导致以下几种结果：第一种结果是由于电器设备以及电线长时间超过荷载，设备的损耗加大；第二种结果是负荷过大设备产生较高的温度，在高温下，设备产生绝缘的现象，甚至被烧毁。如果要避免发生以上状况，就必须计算供电所需的负荷。要精确的计算出负荷值就需要明智的选择电线、电缆、电源以及开关柜这些电力设备。计算荷载的方法有两个：第一个是二项式法；第二个是系数法等等。本文结合实际情况以及设计要求采用的是系数法。1.2.1需要系数法在怎么算范围内，根据设备性质将电器设备分为若干组，计算每组电器设备的算负荷，然后怎么算总算负荷。这种方法叫做需要系数法。需要系数是一个比值，它的分子像是备用设备总容量，它的分母是在设备产生最大的负荷时，单位电量需要的有功功率，见(1-1)即(1-1)因此,公式基本为(kW)(1-2)这个式子里—是用电设备组的需要系数；—是用电设备组的设备容量（kW）。式中，是电器设施组的需求系数，，是消费群体的设备容量（kW）。，无功负载算的基础公式(1-3)(1-3)这个式子里确定计算视在计算负荷的基本公式是（kVA）(1-4)这个式子里—是用电设备组的平均功率因素。确定计算计算电流的基本公式是（A）(1-5)这个式子里─用电设备的额定电压（kV）。对于车间干线，可取=0.85～0.95。对于低压母线，如果要非间接的加入电器设备组算的负荷，可以取值=0.8～0.9；把车间干线计算负荷非间接的计算相加，可以取值=0.9～0.95。有功计算负荷：（1-6）无功计算负荷：（1-7）总的视在计算负荷：（1-8）总的计算电流（1-9）上文式子里出现的表示的是整体的各组设备之间的有功和无功计算负荷计算的总和。由于每组设备的负荷不一定相同，总视在算负荷和算电流不行用每组设备的总视在算负荷或算电流乘来计算。1.2.2负荷计算举个例子，比如说计算1号铸造车间计算的内容包含以下几个部分：第一个部分是动力部分里的有功计算负荷和无功计算负荷;第二个部分是总视在计算负荷，总无功算负荷以及总有功计算负荷。⑴动力部分：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流：⑵照明部分：有功计算负荷：无功计算负荷：计算负荷：计算电流：=4.8/（1.73×0.22）⑶该车间总的计算负荷：（0.95）有功计算负荷：=0.95×（90+4.8）无功计算负荷：视在计算负荷：总的计算电流：1.3功率因素和无功功率补偿工厂里的很多电器设备都是利用力来吸收数量级的无功电流进行发电工作，这些设备可能是供电变压器、沟通接触器、焊机或者传感电机。全部的有感应特征的电器设备要降低功率因素，就必须吸附无功功率于供配电系统里。⑴总电流会增加根据公式(1-10)能看出来，电流的增长会增长有功功率耗损，从而增长功率耗损。⑵电能损耗增加根据公式能看出来，电流的增长会增长有功功率耗损，从而增长功率耗损⑶电压损失增大根据公式功率因数越高，U的数值越小，Q的数值也越小。从而影响供电质量。，针对一些金属工厂，需要经过负载来计算低压侧的总视在功率。kVA变压器的功耗为：=0.015×1215.0=18.2kW0.06×1215.0=72.9kvar利用上面可以计算得出变电所高压侧总计算负荷：=915.6+18.2=933.8kW=798.7+72.9=871.6kvar=1277.4kVA这个时候变电所高压侧功率因素是：933.8/1277.4=0.73＜0.9，依照规定增加一些无功补偿装置。1.3.2提高功率因素的办法和其装设地点⑴并联电容器人工补偿1)有功损耗小,约为0.25%~0.5%,而同步调相机约为1.5%~3%。2)没有转动部件，这样比较容易操作，同时维护检修也十分的方便。3)整个系统里的一个电容器遭到破坏，也不会对全部装置的运行产生影响。4)按照实际的需要可以改变容量的个数以及它的位置。因为具备上文中阐述的优点，所以一般金属加工厂都使用的是并联电容器来对功率因数进行补偿。补偿容量的计算公式为：=915.6×[]在确认并联电容器的产能后，可根据商品目录（见相关附件）选择并联电容器的型号和规格（此处选择bw0-4-14-3），并确定并联电容器的机数量n=499/14=36个实际的补偿容量数应该是：=36×14=504kvar赔偿后，变电站的低压侧视图属于算负载：961.9kVA变压器功耗：=0.015×961.9=14.4kW=0.06×961.9=57.7kvar赔偿后高压侧总算负载：930kW=（798.7－504）+57.7=352.4kvar=994.5kVA因此，变电所高压侧功率因素为：=0.935＞0.9符合要求。此时，高压侧电流为：=994.5/1.73×10=58A⑵并联电容器的装设地点并联电容器主要有下面的三种装设位置：第一种是压力集中赔偿；第二种是低压集中赔偿；第三种是单独就地赔偿后高压侧总算负荷（单独补偿）举例了并联电容器的赔偿方式，如表1-2所示。图1-1图1-2工厂变配电所位置和型式的选择 2工厂变配电所位置和型式的选择 2工厂变配电所位置和型式的选择2工厂变配电所位置和型式的选择2.1变配电所的作用配电站的功能是接收电能，之后按条件分配电能。2.2变配电所的类型箱式变电站使用的技术方法是将变压器和高低压电器隔断装箱。这样一方面可以让箱式变电站应用场景变得更加丰富，同时也减少了维护设备的工作量。这样的变电所广泛应用于中小型厂，但在一些要求较低的小厂和生活区较为普遍，且运行维护条件较好，因此决定采用独立变电所。2.3工厂变电所位置的选择如果从经济的角度方便快捷的角度以及安全的角度来对变电位置进行考虑的话有以下四个特点：第一个特点就是变电所必须要往电源的一侧进行偏向；第二个特点就是变电所进线和出线要方便操作；第三个特点就是变电所姚交通比较的发达，这样的话，可以更加方便的对设备进行运输；第四个特点就是变电所一定要与负荷中心的距离不能相隔太远。这个金属加工厂变电所采用的方法是独立式。分析这个工程的平面图我们可以知道第一车间、第二车间和第三车间的厂房，是从北至南依次排列的。第四车间第五车间，第六车间和第七车间的厂房的分布刚好与前三个车间平行，这些车间彼此的间隔非常小，所以在这些间隔你不能够单独设置独立式变电站。从平面图我们又可以观察到，第八车间，第九车间，第十车间的厂房和第四车间、第五车间、第六车间，第七车间，这四个车间厂房之间形成一个”V”字型.这个位置的区域空间刚好能够容纳独立式变电站。这个”V”字型区域是独立式变电站建立的最好的位置，因为从厂区的分布来看，他刚好位于工厂的负荷中心，同时正对公共电源干线，也与这个区域相对。 3主变压器台数和容量、类型的选择主变压器台数和容量、类型的选择 3主变压器台数和容量、类型的选择3主变压器台数和容量、类型的选择3.1变压器结构3.1.1变压器分类的概括变压器的分类方法许多，包括按作用划分的升压变压器和降血压变压器，按相数划分的单相和三相，按绕组材料划分的铜绕组和铝绕组变压器安装在总降压变电所的变压器通常称为主变压器。在中国现阶段，工厂是选择R10系列容量来批量化生产变压器。按此系数递增125kVA、160kVA、200kVA、250kVA、315kVA、400kVA、500kVA、630kVA、800kVA、1000kVA。3.1.2变压器的结构如下图3-1可以清楚明晰的看出三相油浸式电力变压器的结构，他主要是由三部分构成的。⑴绕组与铁心。这部分含有线圈，绝缘和引线以及铁心。⑵油箱及散热器。油箱主要是由四部分构成：第一个部分是箱盖；第二部分是散热器；第三部分则是放油阀；最后一部分就是箱体。只需要把箱盖上的钓钩吊起来，就可以对变压器进行检修，这个过程十分的简便。⑶出线装置。出现装置主要是高低压导管构成的导管采用的，是瓷质绝缘管。这个瓷质绝缘管里面还安装有导体。他的下面部分与变压器绕组联通，导管的上半部分不仅可以出线还可以进线。3.2变压器台数的确定随便选中一台主变压器，它的容量都必须要符合下面两个条件。⑴如果一台变压器在单独运行的条件下，他必须达到60%的总计算负荷。当≥0.6=0.6×949.8=569.88kVA⑵如果一台变压器在单独运行的条件下，他必须符合一级和二级负荷。=319.2kVA3.3变压器类型的选择这篇论文选择的是在日常生活中普遍被人们使用的一系列的变压器，这些变压器的容量都是为630kVA,而本文中选择的两台变压器均为-6耗变压器,30/10型，根据三项符合基本平衡的理论，这两台变压器使用的连接组别是YynO。 4变电所主线方法的设计变电所主线方法的设计 4变电所主线方法的设计4变电所主线方法的设计4.1对电气主接线基本要求⑴保证供电的安全性。能充分保障员和设施的安全。⑵保证供电的靠谱性。电气主接线应依据负荷等级满足各种运作方法下的负荷电力持续性条件。4.2怎样选择变电所主接线依照主接线的所需要的条件对低压侧的主接线和高压侧的主接线类别都进行了对照分析。根据这些主接线种类的不同得到一个最贴合实际的主接线方案。4.2.1选取高压侧主接线把高压测接线总体可以概括为两个大类：第一个大类是没有母线的形式；第二个大类是有母线的形式。⑴具有母线的电气主接线1)单母线不分段接线单母线无分段接线的基本操作就是把全部的进出线和电源都连接至一根总线上，就是最方便快捷最原始的一种接线方法。他有以下的优点：比如说他的操作不难，而且使用的设备较少，结构也没有那么复杂。所以它的成本相对来说是比较低廉的。其优缺点是供电靠谱性低。2)单母线分段接线断路器使用于母线分段开关和进线开关，同时他使用的是双电源进线，如果随便一跟进线发生了障碍，都可以直接关闭无线分段的开关，从而得到电源。⑵无母线的电气主接线他非常靠谱，当任意一根电源线，或者说间断路器，如果要被检修，剩下的路线和变压器仍然能够继续提供电力。。但各有优点缺点，所以用地点区别。内桥适用于故障概率较大的长输电线，外桥更适用于短输电线，变压器需要频繁切换以满足经济运行的要求。4.2.2选择低压侧主接线他的接线方式是将单母线进行分段这样的话可以变得更加的稳定和可靠。如下图图4-1单母线分段用单母线分段接线的方式进行接线，即使该公共汽车被断路器一分为二。。汽车分段后，能分段售后。对于重要的用户，能从不同的部分引出几个电路。如果其中一段的母线产生故障，那么分段，断路器也会自己主动地改正故障信息设置让没有发生过。让没有发生故障的母线段继续提供电力给重要用户采用的母线分段接线的方式有以下几个优点：第一个优点是由于他不影响其他的母线，所以说他的线路的总效率是提高了的；第二个优点，是它的结构非常的简单清晰；第三个优点就是由于他没有什么复杂的配件，所以说他的经济造价也没有那么昂贵。4.2.3低压电力线路的接线方式⑴放射式，其接线图如图7所示，而其特点及适用范围见表4-1。图4-1反射式接线图表4-1反射式接线的特点及适用范围接线方式特点优点缺点适用范围放射式每个负荷由单独线路供电线路故障时影响范围小，因此可靠性高，控制灵活，易于实现集中控制线路多，有色金属消耗量大，不易适应发展供大容量设备或车间，或供要求可靠性高的重要设备或车间接线方法的特征，优点缺点及适用范围，每条径向负荷由单独的线路电力，路线故障时影响范围小，靠谱性高，控制灵活，易于实现集中控制，路线多，有色金属消耗大。他不可以用来发展一些容量比较大的车间或者设备，同样也不适用于一些总体来说要求比较高的设备和车间工厂。⑵树干式，其接线图如图4-2所示，而其特点及适用范围见表4-2。表4-2树干式接线的特点及适用范围接线方式特点优点缺点实用范围树干式多个负荷由一条干线供电线路少，因此有色金属消耗量少，投资少干线故障时影响范围大，因此供电可靠性较低实用于明敷线路，也适用于供可靠性要求不高的和较小容量的设备⑶链式，其接线图如图4-3所示，而其特点及适用范围见表4-3。图4-3链式接线图接线方式特点优点缺点实用范围链式后面设备的电源引自前面设备的端子线路上无分支点，适合穿管敷设或电缆线路；节省有金属消耗量线路检修或故障时，相连设备全部停电，因此供电可靠性较低实用于暗敷线路，也适用于供可靠性要求不高的和较小容量的设备图4-4树干线式多负荷由一条干线电力，有色金属耗少，投资少。他主要是可以让干线的发展变得更大，所以说一旦发现发生故障，它的产生影响半径也会随之而增大。因此，干线式多负荷适用于明敷路线，也适用于靠谱性要求低，容积小的设备4.2.4电气主接线的确定就算是需要检修任意一台断路器或者电源，那么剩下的设备还是可以不间断地进行提供电力。如果当1t产生了障碍，需要人工检修，那我这个时候就必须断掉1qf和4QF，3qs和DK1。才能够对1t安全检修。这个时候，1m的主要供电方式关闭，然后利用6qf提供无间断地提供电力。这样的话能够让整个设备更有操作性单母线分段接线采用断路器分段母线分为两段，分段后可分段检修，对于重要用户，可以从不同的部分导出多个电路。如果一个母线段发生故障，QF分段断路器在继电保护下自动切断故障短信息设置，保证正常母线分段不间断供电，避免重要用户断电，单母线分段接线不仅具有接线简单、明显、方便、经济，但也在一定程度上提高了供电可靠性。电力线路从结构上我们可以分为架空线路和电缆线路,两种线路。架空线路易于发现和排除故障。而电缆线路具有运行可靠、不轻易会受外界影响。采用架空线路还是采用电缆线路,我们是要根据环境和资金来决定的。从电力线路的结构来看，可分为架空线路和电缆线路，架空线路易于查找和处理。电缆线路具有运行可靠、不受外界影响等优点，应根据环境和资金情况决定采用架空线路还是电缆。当绝缘电线和电缆的温度过高时，绝缘材料或火灾可能会被损坏，因此，电缆的正常加热温度在额定负载下不得超过最大允许温度。在选择截面时，计算电流通过相位线路必须大于或等于流水作业能力。结论 5结论 5结论5结论在整个设计过程中，不仅要学会如何去计算负荷，同时也要学会去选择正确的变压器，还要计算短路的电流，以及确定一个最精准、最适合的主接线方案。在做好上述工作以后，还需要掌握如何正确的去选择一套成套的设备。以及选择高低压一次设备和导线等等。综合以上提到的这些，才能够完成本文的电气设计。在经过这次设计过后，我学到了很多知识，同时将这些知识运用于实践中。将理论与实际相结合。也了解到了很多电气常识，通过自己亲手操作，也学会了一些简单维护电力系统的技巧和设计方法。参考文献 参考文献 参考文献参考文献[1]龙剑以浅谈110kV变电所一次侧设计北京：工程科技Ⅱ辑电力工业出版社，2016，5：78-81[2]唐志平，魏胜宏，王语园电厂变电所一次侧配电设计北京：工程科技Ⅱ辑电力工业出版社，2017,11：101-104[3]高慧变电站一次侧优化方案北京：经济与管理科学;工程科技Ⅱ辑出版社，2015,11：79-