摘要工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計其實就是為電力系統(tǒng)的開展提出實施方案，主要根據(jù)電力部門提供的資料和向電力部門索取得到的資料來為用戶供配電系統(tǒng)制定出具體的方案。工廠的供配電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能分配并供給到工廠的各個車間及廠房中去，由工廠降壓變電所，車間變電所，上下壓配電線路及用電設(shè)備所組成。工廠總降壓變電所和配電系統(tǒng)的設(shè)計根本內(nèi)容主要有：電力系統(tǒng)負荷計算和功率補償、短路電流計算、變配電所主接線的選擇、主變壓器的選擇、上下壓側(cè)一次設(shè)備的選擇和校驗、進出線規(guī)格型號的選擇和校驗、防雷接地裝置設(shè)計等等。本設(shè)計設(shè)計依據(jù)的負荷資料和電源資料均為參照實際合理假定出來的，根據(jù)這些資料按照平安可靠、優(yōu)質(zhì)經(jīng)濟的原那么設(shè)計出本廠的變電所主接線電路系統(tǒng)圖并繪制出來。關(guān)鍵詞：供配電系統(tǒng)；電能；變電所；主接線

AbstractFactorysupplyanddistributionsystemisactuallydesignedforthedevelopmentofpowersystemsproposedtheimplementationofprograms,mainlybasedontheinformationobtainedfromthepowersectorandpowersectortogetinformationfortheusertodevelopadistributionsystemforspecificprograms.Factorysupplyanddistributionsystemthatwillpowerthepowerdistributionsystemandsuppliedtotheplant'svariousworkshopsandfactoriesgo,step-downsubstationfromthefactory,workshopsubstation,highandlowvoltagedistributionlinesandelectricalequipmentcomponents.Designelementsoftheplanttotalstep-downsubstationanddistributionsystemsare:powersystemloadcalculationandpowercompensation,short-circuitcurrentcalculation,substationmainconnectionoptions,selectthemaintransformers,highandlowvoltagesideoftheprimaryequipmentselectionandvalidation,inletandoutletspecificationmodelselectionandvalidation,lightningprotectionandgroundingequipmentdesignandsoon.Loaddataandpowersupplydataarebasedonthedesignofthedesignrefertotheactualreasonabletoassumethatout,basedonthisinformationinaccordancewiththesafe,reliable,high-qualityeconomicprinciplestodesignmainwiringcircuitsystemdiagramanddrawitoutforthesubstation.Keywords：supplyanddistributionsystemenergysubstationmainConnection

目錄摘要 ]，并且在等效電路圖上標(biāo)上元件序號和阻抗值，將它進行化簡，根據(jù)圖上的值計算出它的三相短路電流和它的短路容量。另外，我們必須要根據(jù)短路的計算點分開計算。計算的時候主要有歐姆法和標(biāo)幺值法這兩種方法，前者是根據(jù)各元件實際工作的阻抗來計算短路電流，再按照變壓器變比來進行逐級折算，與短路計算點的電壓相關(guān)；后者指通過比照來的到虛擬的值〔標(biāo)幺值〕來計算，這個值是實際值和選定基準(zhǔn)值兩者的比值。因標(biāo)幺值法較歐姆法更加簡便，不需要進行電壓換算，簡化計算公式，所以在本次設(shè)計中采用標(biāo)幺值法。繪制計算電路圖如圖5-1所示圖5-1計算電路圖5.2.2確定基準(zhǔn)值取值為，=。是取線路首端電壓，因為要比高5%，又有=10kV〔5-1〕=0.38kV〔5-2〕那么有=〔1+5%〕=10.5kV〔5-3〕=〔1+5%〕=0.4kV〔5-4〕即=10.5kV〔5-5〕=0.4kV〔5-6〕基準(zhǔn)電流===5.5kA〔5-7〕===144.3kA〔5-8〕5.2.3各元件電抗標(biāo)幺值的計算及等效電路圖的繪制基準(zhǔn)電抗：==〔5-9〕〔1〕電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值：==/===0.2〔5-10〕〔2〕電力線路電抗標(biāo)幺值〔〕：==/===1.6〔5-11〕〔3)電力變壓器電抗標(biāo)幺值〔=,=4.5,1MVA=1000kVA〕：==/===3.6〔5-12〕根據(jù)以上計算所得的電抗值，可以繪制出以下等效電路圖，如圖5-2所示：圖5-2等效電路圖5.2.4〔k-1〕點的短路計算〔1〕總電抗標(biāo)幺值：=+=0.2+1.6=1.8〔5-13〕〔2〕周期分量有效值：=/=5.5kA/1.8=3.06kA〔5-14〕〔3)其他短路電流：===3.06kA〔5-15〕3.06kA=7.80kA〔5-16〕3.06kA=4.62kA〔5-17〕〔4〕三相短路容量：=/=100MVA/1.8=55.6MVA〔5-18〕5.2.5(k-2)點的短路計算〔1〕總電抗標(biāo)幺值：=++=0.2+1.6+3.6=5.4〔5-19〕〔2〕周期分量有效值：=/=144.3kA/5.4=26.72kA〔5-20〕〔3)其他短路電流：===26.72kA〔5-21〕26.72kA=49.16kA〔5-22〕=1.0926.72kA=28.86kA〔5-23〕〔4〕三相短路容量：=/=100MVA/5.4=18.52MVA〔5-24〕以上計算可列表為表5-1所示的短路計算表：表5-1短路計算表計算點電流/kA容量/MVAk-1k-25.3本章小結(jié)本章節(jié)主要講述了短路計算的目的、與短路有關(guān)的物理量以及根據(jù)本廠情況進行短路計算。短路計算所得到的短路計算表對后面上下壓側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗具有很大的幫助。

第6章電氣設(shè)備的選擇6.1高壓側(cè)一次設(shè)備及其選擇6一次設(shè)備的介紹〔1〕高壓斷路器高壓斷路器主要可以在保護裝置的作用下自動跳閘，將短路故障切除。其全型號的表示和含義如圖6-1所示：圖6-1高壓斷路器全型號我們在本次設(shè)計中，因為少油斷路器制造比擬簡單，維護工作量少，價格廉價，那么在10kV高壓進線主要采用SN10-10的戶內(nèi)式的高壓少油斷路器，首選型號為SN10-10I/630?！?〕高壓隔離開關(guān)高壓隔離開關(guān)根據(jù)字面就很容易理解，即隔離高壓電源的開關(guān)，往往用來確保設(shè)備和線路的檢修平安性。因高壓隔離開關(guān)無滅弧裝置，所以不能夠帶負荷操作，但是它可以隔斷一定的小電流，所以允許它與電壓互感器和避雷器相接。其全型號的表示和含義如圖6-2所示：圖6-2高壓隔離開關(guān)全型號本次設(shè)計中，與架空線路相連的高壓隔離開關(guān)采用戶外改良式的高壓隔離開關(guān)，其型號首選為GW4-15G/200。〔3〕高壓熔斷器高壓熔斷器可以分斷電流并且可以斷開電路，在所在電路電流超過規(guī)定值之后，它的熔體便會熔化使其電路斷開。其全型號的表示和含義如圖6-3所示：圖6-3高壓熔斷器全型號在本次設(shè)計中，高壓熔斷器采用戶內(nèi)式的高壓熔斷器，且只用作高壓電壓互感器的一次側(cè)的短路保護，所以首選型號為RN2-10?！?〕電壓互感器電壓互感器可視為變換電壓的特殊變壓器，用來將高壓按照比例降為低電壓，起到保護儀表的效果。其全型號的表示和含義如圖6-4所示：圖6-4電壓互感器全型號在本次設(shè)計中，電壓互感器我們首選JDJ-10和JDZJ-10兩種型號，用兩個JDJ-10電壓互感器接成V/V形，提供給儀表和繼電器連接在三相三線制電流各個線電壓中；用三個JDZJ-10電壓互感器接成形，當(dāng)做電壓、絕緣監(jiān)視和電能測量放在小接地的電流系統(tǒng)中使用?！?〕電流互感器該設(shè)備的作用主要是按照一定比例將高壓大電流換算成低壓小電流，隔離了高電壓，保證線路的平安性，又因為它的二次側(cè)電流值一般為5安，這便能夠讓繼電器和儀表實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，使用起來更為方便。其全型號的表示和含義如圖6-5所示：圖6-5電流互感器全型號本次設(shè)計中，電流互感器采用LQJ-10型號，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如表6-1所示：表6-1LQJ-10的主要技術(shù)數(shù)據(jù)表額定二次負荷鐵芯代號二次負荷1級3級電阻/容量/VA電阻/容量/VA電阻/容量/VA1015——3————30穩(wěn)定度額定一次電流/A1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)5,10,15,20,30,40,50,60,75,10090225160(150),200,315(300),400751606一次設(shè)備的選擇校驗根據(jù)短路計算得到的結(jié)果，見表5-1，結(jié)合校驗條件可得出下表6-2：表6-2高壓側(cè)設(shè)備選擇校驗工程UI斷流能力動穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度其他參數(shù)—數(shù)據(jù)10kV—額定參數(shù)—高壓斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA162=512—高壓隔離開關(guān)GN-10/20010kV200A—105=500—戶外式高壓隔離開關(guān)GW4-15G/20015kV200A————高壓熔斷器RN2-1010kV50kA———電壓互感器//kv—————電流互感器10kV100/5A—225〔901=81其中，——電器所可以通過最大電流的有效值。有==〔6-1〕——電器的極限通過電流峰值?！搪钒l(fā)熱假想時間〔單位：s〕。有=+0.05〔6-2〕=+〔6-3〕當(dāng)1s時=〔6-4〕其中為短路保護的動作時間，由條件卡可以得取2.0s，為斷路器開斷時間，在此為油斷路器，取0.2s，那么=2.0s+0.2s=2.2s〔6-5〕==2.2s〔6-6〕上表6-2所選設(shè)備均滿足要求。6.2低壓側(cè)一次設(shè)備及其選擇6一次設(shè)備的介紹〔1〕低壓斷路器低壓斷路器和高壓斷路器的作用其實是一樣的，都是可以在保護裝置的作用下自動跳閘，將短路故障切除掉。其全型號的表示和含義如圖6-6所示：圖6-6低壓斷路器全型號在本次設(shè)計中，因萬能式的斷路器相對于塑料外殼式的斷路器保護功能和操作樣式更多，那么低壓側(cè)總開關(guān)所用到的斷路器采用萬能式斷路器，首選DW15-2000/3，其配電線路上全部采用塑料外殼式斷路器,根據(jù)各車間計算電流值可選型號為DZ20-630和DZ20-200?！?〕低壓刀開關(guān)低壓刀開關(guān)可以被理解為適用于低壓電路的隔離開關(guān)，操作時一般不帶負荷，但是假設(shè)是帶滅弧罩的刀開關(guān)就能夠通斷一定的負荷電流。其全型號的表示和含義如圖6-7所示：圖6-7低壓刀開關(guān)全型號義在本次設(shè)計中，低壓側(cè)總開關(guān)所用的低壓刀開關(guān)采用HD13-2000/30,低壓配電電路的刀開關(guān)根據(jù)其計算電流進行選擇不同額定電流值的HD13型低壓刀開關(guān)。6一次設(shè)備的選擇校驗根據(jù)短路計算得到的結(jié)果，見表5-1，結(jié)合校驗條件可得出下表6-3：表6-3低壓側(cè)一次設(shè)備項目UI斷流能力熱穩(wěn)定度動穩(wěn)定度參數(shù)數(shù)據(jù)380V一次設(shè)備額定參數(shù)低壓斷路器DW15-2000/3380V2000A60kV——DZ20-630380V630A30kV——DZ20-200380V200A25kV——低壓刀開關(guān)HD13-2000/30380V2000A———500V2000/5A———500V160/5A100/5A———其中，DZ20-630和DZ20-200兩款低壓斷路器均裝設(shè)在配電線路上，其額定電流滿足電流的檢驗條件。上表所示設(shè)備滿足要求。6.3上下壓母線根據(jù)規(guī)定，10kV主要選用LMY型硬鋁母線作為上下壓母線。在本設(shè)計中，變壓器容量為1250kVA，高壓母線選擇LMY-3〔404〕，低壓母線選擇LMY-3[2(10010〕]+808。6.4本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了本次設(shè)計中上下壓側(cè)用到的一次電氣設(shè)備以及校驗條件，并且根據(jù)前面的短路計算結(jié)果結(jié)合校驗條件選擇上下壓一次設(shè)備的規(guī)格型號。還有就是針對主變壓器的容量以及電源電壓確定上下壓母線的截面和規(guī)格型號。

第7章導(dǎo)線和電纜的選擇導(dǎo)線和電纜除了確定型號外，還需要選擇截面，一般按照發(fā)熱、機械強度和電壓損耗的要求進行選擇。而電纜還需要校驗短路熱穩(wěn)定，低壓線路那么還需要滿足與保護設(shè)備的配合要求。7.1導(dǎo)線和電纜選擇和校驗相關(guān)條件7發(fā)熱條件校驗1、相線截面的選擇相線截面的選擇需要滿足：〔7-1〕其中，為導(dǎo)線和電流的所能允許的載流量，通過查詢相關(guān)資料可獲得；為線路計算電流，在此高壓進線取變壓器高壓繞組額定電流，并聯(lián)電容器組回來取電容器組額定電流1.35倍。2、中性線截面的選擇在此次設(shè)計中，配電變壓器的聯(lián)結(jié)方案為Yyn0，線路為一般的三相四線制線路，那么就需要滿足條件：=(0.5～0.6)〔7-2〕3、保護線截面的選擇保護線的截面的選擇主要是根據(jù)短路的熱穩(wěn)定要求來對它進行選擇，那么就需要滿足條件：〔1〕當(dāng)16mm時，〔7-3〕〔2〕當(dāng)16mm35mm時，16mm〔7-4〕〔3〕當(dāng)>35mm時，/2〔7-5〕7電壓損耗校驗工廠的上下壓配電線路允許電壓損耗一般為5%，線路在最大負荷時電壓損耗要求不得超過允許的電壓損耗，即：〔7-6〕最大負荷時電壓損耗：=/100%〔7-7〕式中p、q分別為有功、無功負荷；R、X分別為線路首端至負荷點的電阻及它的電抗。7機械強度校驗1、10kV架空鋁及鋁合金裸導(dǎo)線的允許最小截面為35。。7.2高壓側(cè)進線和引進電纜在本次設(shè)計中，因需要從公共干線引線至變電所，所以從公共干線到變電所之間需要一段引進線，因其為高壓架空線，那么一般采用鋁絞線。因此變電所用LJ型鋁絞線進行架空敷設(shè)，在公共干線獲得電源。高壓側(cè)的高壓開關(guān)柜靠墻安裝，那么要通過電纜引入柜下進線，那么架空進線到高壓側(cè)還需要引入一段電纜。因高壓電纜線需要埋地敷設(shè)，且交聯(lián)聚乙烯電纜具有優(yōu)良性能，那么在此采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯的鋁芯絕緣電纜?！?〕高壓進線選擇和校驗高壓的進線我們確定為LJ型鋁絞線，根據(jù)發(fā)熱條件，由于：==72.2A〔7-8〕室外環(huán)境溫度為32C，首選LJ-16，其35C的為95A大于。但最小允許截面為，LJ-16明顯沒法滿足機械強度規(guī)定的要求，所以改為LJ-35?！?〕引進電纜的選擇和校驗在本次設(shè)計中，此電纜確定為YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯的鋁芯絕緣電纜，根據(jù)發(fā)熱條件，因：==72.2A〔7-9〕土壤溫度為24C，首選YJL22-10000-325。但由于==34.4mm>25mm〔7-10〕其中C取77，取0.75，為3060A，那么改選YJL22-10000-335。7.3高壓聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，在此我們選擇YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯的鋁芯絕緣電纜，與鄰近單位的10kV母線相連，因備用電源主要是為工廠的二級負荷準(zhǔn)備的，所以計算時，負荷容量那么按照二級負荷容量來計算，即：=222.96+186.27+64.24=473.47kVA〔7-11〕==27.3A〔7-12〕根據(jù)發(fā)熱條件，因其土壤溫度為24C，首選YJL22-10000-325。其/km〔7-13〕/km〔7-14〕由表2-2計算可以得其二級總負荷=348.28kW〔7-15〕=320.28kvar〔7-16〕那么=/100%=1.14%?5%〔7-17〕滿足電壓損耗要求。因鄰近單位10kV短路數(shù)據(jù)不清楚，那么短路熱穩(wěn)定校驗缺失，暫選YJL22-10000-325。7.4低壓側(cè)出線低壓側(cè)出線的選擇主要根據(jù)發(fā)熱條件選擇，然后再進行電壓損耗校驗，和高壓側(cè)選擇方法類似。由于6號車間〔熱處理車間〕近著變電所，共用一建筑物，那么直接采用BLV-1000型5根穿硬塑料管埋地敷設(shè)。根據(jù)其發(fā)熱條件、機械強度和電壓損耗校驗，確定相線截面為95mm，那么采用BLV-1000-195mm塑料導(dǎo)線三根穿管敷設(shè)，其管徑為65mm；中性線和保護線截面都取50mm，采用BLV-1000-150mm塑料導(dǎo)線兩根穿管敷設(shè)，其管徑為50mm。因為采用的是塑料管，不會存在渦流效應(yīng)，所以允許分開穿管。生活區(qū)的線路采用LJ型鋁絞線架空敷設(shè)，根據(jù)發(fā)熱條件初選LJ-185，但通過電壓損耗校驗可以發(fā)現(xiàn)，采用LJ-185一回架空回路的電壓損耗太大，遠遠不能到達電壓損耗低于5%的要求，在此改用四回架空回路方案，選用LJ-120，通過計算，其=2.95%<5%滿足要求，對于中性線我們那么采用LJ-70鋁絞線。低壓側(cè)的出線選擇如同下表7-1所示：表7-1低壓側(cè)出線規(guī)格型號選擇序號車間名稱規(guī)格型號1鍛造車間VLV22-1000-3300+1150〔直埋〕2鍛壓車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕3金工車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕4工具車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕5電鍍車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕6熱處理車間BLV-1000-195三根鋁芯線穿內(nèi)徑65mm的塑料管〔相線〕BLV-1000-150兩根鋁芯線穿內(nèi)徑50mm的塑料管〔中性和保護線〕7裝配車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕8機修車間VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕9鍋爐房VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕10倉庫VLV22-1000-3240+1120〔直埋〕生活區(qū)3LJ-120+1LJ-70〔四回路三相四線架空〕7.5本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了導(dǎo)線和電纜截面的選擇和校驗有關(guān)的條件，并且根據(jù)這些校驗條件確定本次設(shè)計中變電所高壓進線以及低壓出線至各車間的架空線或電纜的規(guī)格型號。

第8章防雷和接地在電力系統(tǒng)中，電氣線路或者設(shè)備會出現(xiàn)超過正常規(guī)定的工作電壓的電壓我們將它叫做過電壓，可以分成內(nèi)部過電壓和雷電過電壓兩種。后者相對于前者來講，前者對電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備的危害很大，所以必須要加以防護。主要將后者分為三種：直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入，其中雷電波侵入是沿架空線路或者金屬管道侵入變電所的，在本次設(shè)計中就存在架空線路，故而便需要防雷和接地。8.1防雷設(shè)備目前市面上的防雷設(shè)備很多，主要分接閃器和避雷器兩種，而本次設(shè)計中主要要防護的是雷電波侵入，故采用避雷器。避雷器需要安裝在靠近被保護設(shè)備旁邊，而且需要與被保護對象設(shè)備并聯(lián)，在本次設(shè)計中我們主要采用FS4-10型，裝設(shè)在10kV電源進線的終端桿上和靠近主變壓器的GG-1A(F)-54高壓開關(guān)柜里面，后者主要保護主變壓器。低壓側(cè)架空線在直接引入建筑物內(nèi)的時候，設(shè)置空氣間隙，而且還要與絕緣鐵腳、金具連在一起接地。8.2接地裝置〔1〕確定接地電阻本次設(shè)計中變電所接地電阻大小應(yīng)改滿足：且〔8-1〕因==〔8-2〕其中、為在單相接地的時候的電容的電流；是額定電壓具有電氣聯(lián)系的架空線路的總長度，在本設(shè)計中由設(shè)計依據(jù)可知為80km；為額定電壓具有電氣聯(lián)系的電纜線路的總長度，在本次設(shè)計中由設(shè)計依據(jù)可知為20km。通過計算得出：=22.3A〔8-3〕〔8-4〕所以〔8-5〕〔2〕接地裝置初步方案在本次設(shè)計中，我們首先在變電所的四周，距離3米左右，每隔5米就打入直徑是50mm、長為2.5m的鍍鋅扁鋼作為垂直接地體，管和管之間那么選擇404的鍍鋅扁鋼相焊連?！?〕計算單根鋼管的接地電阻由本次設(shè)計中地質(zhì)資料可知，地層以砂粘土為主，砂粘土的電阻率=100m〔8-6〕得單根鋼管接地電阻=40〔8-7〕〔4〕確定最后接地方案由于/=10〔8-8〕垂直接地體我們在此初選為15根直徑是50mm、長為2.5m的鍍鋅扁鋼。當(dāng)n=15，a/l=2時，0.66〔8-9〕n=15〔8-10〕為了實現(xiàn)布置時的對稱性，垂直接地體那么改用16根直徑50mm、長為2.5m的鍍鋅扁鋼，用404的鍍鋅扁鋼相焊連，環(huán)形敷設(shè)。而n=16時，=<4〔8-11〕滿足要求。8.3本章小結(jié)本章節(jié)主要介紹了防雷設(shè)備和確定防雷裝置的方法，并針對本廠情況選擇了防雷設(shè)備以及確定防雷裝置方案。

結(jié)論在本次設(shè)計中，主要是根據(jù)工廠所提供的各車間負荷數(shù)據(jù)資料、氣象地質(zhì)資料、工廠平面圖以及供電情況，設(shè)計一個適合本工廠實際情況的供配電系統(tǒng)。本設(shè)計中涉及了負荷計算和無功補償、主變壓器和電氣設(shè)備的選擇、進出線的選擇以及位址確實定和選擇等等，并且需要學(xué)會利用autoCAD繪圖軟件將本設(shè)計中用到或者是設(shè)計出來的電氣圖繪制出來，本設(shè)計在一定程度上鍛煉了我的自學(xué)能力和分析能力。因本次設(shè)計無法向工廠獲取真實的負荷數(shù)據(jù)，所以本設(shè)計中的工廠負荷資料等均為參照實際合理假定的數(shù)據(jù)。但這對整個設(shè)計影響不大，在幾個月的努力下，我成功將本次設(shè)計的工廠主接線系統(tǒng)圖和裝置圖設(shè)計并繪制出來。本設(shè)計中一共用了4個高壓開關(guān)柜、6個低壓開關(guān)柜以及4個低壓無功補償柜。高壓開關(guān)柜采用GG-1A(J)-03、GG-1A(F)-54和GG-1A(F)-07三種型號；低壓開關(guān)柜采用PGL2-05、PGL2-29、PGL2-28和PGL2-30四種型號；低壓無功補償柜統(tǒng)一采用型號PGJ1，方案選為主屏2#和輔屏4#。

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