某工厂供配电系统毕业设计.docx

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1、某工厂供配电系统毕业设计本论文要紧是对小型工厂供配电系统的电气部分进行设计。工厂由户外引入IOkV的高压电源，通过工厂变电所降为220/380V的低压电，直接供给工厂车间的动力系统与照明系统。在选择电气设备之前，先对工厂负荷进行计算，确定工厂总的负荷容量，同时在低压母线侧进行无功功率的补偿，以提高功率因数。根据补偿后的负荷容量,选择工厂变电所变压器的容量与台数，然后确定工厂使用的供电系统，选择合适的车间配电方案，画出供配电系统主接线图。高压一次设备、低压一次设备与导线截面积选择时，都务必满足电路正常条件下与短路故障条件下工作的要求。电气设备不仅要满足在短路故障条件下的工作要求，还务必按最大可能

2、的短路故障时的动稳态度与热稳态度进行校验，以推断设备是否满足工作要求。电路发生三相短路时的短路电流电流最大，计算三相短路电流，以进行设备的校验。最后，进行继电保护与防雷接地，来提高系统的安全性与可靠性。关键词：负荷计算，三相短路，主接线，继电保护，设备选择目录摘要错误!未定义书签。Abstract错误!未定义书签。目录II1绪论12电力负荷及其计算22.1 负荷分级及供电电源措施22.1.1 工厂电力负荷的分级22.1.2 各级负荷的供电措施22. 2工厂计算负荷的确定31. 2.1负荷计算的目的与意义32. 2.2负荷计算的方法33. 2.3需要系数法确定计算负荷44. 2.4二项式法确定计

3、算负荷65. 2.5工厂负荷的计算62. 3无功功率补偿92. 3.1功率因数93. 3.2无功补偿的选择104. 3.3无功补偿的计算113变压器的选择及其电气主接线133.1变压器的选择133. 1.1电力变压器及其分类135. 1.2电力变压器的连接组别133. 1.3变压器台数与容量的选择143. 1.4电力变压器的校验153. 2工厂变配电所的主接线图153. 2.1电气主接线的概况154. 2.2车间与小型工厂变电所的主接线图163. 2.3本工厂变电所主接线的确定214短路电流的计算224.1短路的原因、后果及其形式224. 1.1短路的原因224. 1.2短路的后果224. 1

4、.3短路的形式234. 2无限大容量电力系统的三相短路计算234. 2.1无限大容量电力系统234. 2.2短路电流的计算方法234. 2.3工厂三相短路电流的计算25第5章金工车间的配电284.1 低压配电线路接线方式285. 2低压配电系统的接地型式29第6章设备选择与校验336. 1导线的选择与校验336.1.1 车间导线截面及配电箱的选择336.1.2车间导线的校验386. 2高压一次设备的选择与校验406. 2.1一次设备及其分类407. 2.2一次设备的选择418. 2.3一次设备的校验436. 3低压补偿柜选择45第7章继电保护与防雷接地467. 1工厂的继电保护467.1.1继

5、电保护的选择467.1.2继电保护的整定及计算467.2工厂的防雷与接地47总结49参考文献50致谢51附录A1绪论电能是现代工业生产的要紧能源与动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送与分配既简单经济，又便于操纵、调节与测量，有利于实现生产自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。通常中小型工厂的电压进线电压为6T0kV0电能先经高压配电所集中，在由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者者高压配电线路供给给高压用电设备。车间变电所内装设有电力变压器，将67OkV的高压降为通常低压用电设备所需的电压(220/380V)

6、,然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。关于大型工厂及其某些电源进线电压为35kV及以上的中型工厂，通常通过两次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量的电力变压器将35kV及以上的电源电压降为6-10kV的配电电压，再通过高压配电线路或者高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为通常低压用电设备所需的电压。有的35kV进线的工厂，只经一次降压，及35kV线路直接引入靠近负荷中心的车间变电所，经车间变电所的配电变压器直接降为低压用电设备所需电压。这种配电方式称之高压深入负荷中心的直配方式。这样能够省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，降低电能损耗与电压损耗

7、，提高供电质量。然而这要根据厂区环境条件是否满足35kV架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要求而定，否则不宜使用，以确保供电安全。关于总供电容量不超过100OkV的小型工厂，通常只设一个降压变电所，将6-1OkV电压降为低压用电设备所需的电压(220380V)o假如工厂所需容量不大于16OkVA时，通常使用低压电源进线，工厂只需设一个低压配电间。本厂属于中小型工厂，使用IOkV供电电源，在金工车间东侧1020m处有一座IOkV配电室，先用Ikm的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将6-10kV的高压降为通常低压用电设备所需的电压(220/380V),然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备

8、。2电力负荷及其计算2.1 负荷分级及供电电源措施2.1.1 工厂电力负荷的分级工厂的电力负荷，按GB500521995供配电系统设计规范规定，根据对供电可靠性及中断供电在政治、经济上造成的缺失或者影响的程度进行分级，负荷能够分为一级负荷、二级负荷、三级负荷。一级负荷符合下列条件之一的，为一级负荷1）中断供电，将造成人身伤亡的负荷；2）中断供电，将在政治、经济上造成重大缺失的负荷；3）中断供电，将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作的负荷。在一级负荷中，当中断将发生中毒、爆炸与火灾等情况的负荷，与特别重要场所不同意中断的负荷，应视为特别重要的负荷。二级负荷符合下列条件之一的，为二级负荷

9、1）中断供电，将在政治上、经济上造成较大缺失的负荷；2）中断供电，将影响重要用电单位的正常工作的负荷。三级负荷不属于一、二级负荷者为三级负荷。2.1.2 各级负荷的供电措施一级负荷的供电措施一级负荷应有两个独立电源供电，当一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏，以维持供电；而且当一个电源中断供电时，另一个电源应能承担本用户的全部一级负荷设备的供电。一级负荷用户的变配电室内的高低压配电系统，应使用单母线分段的主结线形式，分列运行并互为备用。一级负荷设备应使用双电源供电，并在最末一级配电盘（箱）处设置自动切换装置。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还务必增设应急电源。二级负荷

10、的供电措施二级负荷应有两个电源供电，即应有两回路供电。当发生电力变压器故障或者线路常见故障时不至于中断供电（或者中断后能立即回复）。三级负荷的供电措施三级负荷对供电无特殊要求，可使用单回路市电供电。但应使配电系统简洁可靠，尽量减少配电级数，低压配电级数通常不超过四级，同时应在技术经济合理的情况下，尽量减少电压偏差与电压波动。2.2 工厂计算负荷的确定2.2.1 负荷计算的目的与意义计算负荷是一个假想的持续负荷，其热效应与同时间内实际变动负荷所产生的热效应相等。在供配电系统中，以30min的最大计算负荷作为选择电气设备的根据，并认为只要电气设备能承受该负荷的长期作用，即可在正常情况下长期运行。通

11、常将这个最大计算负荷简称计算负荷Pco负荷计算的目的是：计算变配电所内变压器的负荷电流及视在功率，作为选择变压器容量的根据。计算流过各要紧电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）的负荷电流，作为选择这些设备的根据。计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）的负荷电流，作为选择这些线路电缆或者导线截面的根据。计算尖峰负荷，用于保护电器的整定计算与校验电动机的启动条件。为电气设计提供技术根据。计算负荷是工程设计中按照发热条件选择导线与电气设备的根据。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面与仪表量程的根据，也是整定继电保护的重要根据。计算负荷确定的是否正确，直接影响到电器

12、与导线的选择是否经济合理。正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。假如计算负荷确定的过大，将使电器与导线电缆选得过大，造成投资与有色金属的浪费，而变压器负荷率较低运行时，也将造成长期低效率运行。假如计算负荷确定的过小，又将使电器与导线处于过负荷运行，增加电能损耗，产生过热,导致绝缘过早老化甚至产生火灾，造成更大的经济缺失。因此，正确确定计算负荷具有很大的意义。2.2.2 负荷计算的方法在已知用电设备的情况下，负荷计算有需要系数法、二项式法与利用系数法;在未知用电设备的情况下，负荷计算有负荷密度法、单位指标法与住宅用电量指标法。需要系数法用设备功率乘以需要系数

13、，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，特别适用于配变电所的负荷计算。利用系数法使用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台属与功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数的计算负荷。这种方法的理论根据是概率论与数理统计，因而计算结果比较接近实际，但因利用系数的实测与统计较困难，在电气设计中通常不用。二项式法在设备组容量之与的基础上，考虑若干容量最大设备的影响，使用经验系数进行加权求与法计算负荷。负荷密度法当已知某建筑面积负荷密度P时，某建筑的平均负荷可按下式计算Pav=PA(kW)式中：P一负荷密度(kWm2)A某建筑面积(m2)在建筑方案设计阶段，可使用建筑面积负荷密度法进行

14、负荷估算。在建筑施工阶段设计时，可使用需要系数法进行复核。2.2.3 需要系数法确定计算负荷基本公式需要系数法确定用电设备组的有功计算负荷的基本公式为:式(2. 1)式(2.2)式(2.3)式(2.4)/二K八无功计算负荷为：3o=3o出n。视在计算负荷为：计算电流为：30=S30/(Nn)Kd需要系数马有功计算负荷，单位为kWQo无功计算负荷，单位为kvarS3。视在计算负荷，单位为kVA用电设备组的平均功率因数tan夕一_用电设备组平均功率因数的正切值多组用电设备计算负荷的确定在确定拥有多组用电设备的干线上或者车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各组用电设备的最大负荷不一致时出现的因素

15、。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其用功负荷与无功负荷分别计入一个同时系数KzP与打对车间干线，取KEP=O.85-0.95KZq=0.90-0.97对低压母线，分两种情况：1）由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取KZP=O.800.90KZq=0.85-0.952）由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取Kzp=0.90-0.95KEg=O.93-0.97总的有功计算负荷为：=KzpZP30,式（2.5）总的无功计算负荷为：QW=K必Zq30I式（2.6）以上两式中的Zp30j与分别为各组设备的有功与无功计算负荷之与。总的视在计算负荷为：=J/+Qso式（27）总的计算电流为：Ao=S30/（GuJ式（2.8）由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷与计算电流通常不能用各组的视在计算负荷或者计算电流之与来计算。2.