【正文】 .............................................................................................................................. 39 參考文獻 ...................................................................................................................... 40 致謝 .............................................................................................................................. 41 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 1 1 緒論 論文 背景及目的 電能是一種清潔的二次能源。設(shè)計中除采用了一些固定方式的保護和 常規(guī)保護，通過電力監(jiān)控綜合自動化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時掌握變電所的運行情況，直接對設(shè)備進行操作，及時了解故障情況，并迅速進行處理，達到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢，進行全系統(tǒng)的信息綜合管理。特別對主接線的選擇 ,變壓器的選擇 ,還有一些電氣設(shè)備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等的選擇和校驗作了詳細的說明和分析。 本科畢業(yè)設(shè)計說明書 某 冶金機械修造 廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計 THE DESIGN OF METALLURGICAL MACHINERY REPAIR YARD, STEPDOWN SUBSTATION AND DISTRIBUTION SYSTEM 學(xué)院（部）： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)班級： 電氣 085 班 學(xué)生姓名： 周 波 指導(dǎo)教師： 李 紅月 講師 2020 年 6 月 1 日安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 I 某冶金機械修造廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計 摘要 本文詳細介紹了某煤礦地面 35kV 變電所的設(shè)計。文中對該變電所的負荷計算與變壓器的選擇、供電系統(tǒng)的擬定與短路計算、變電所電器設(shè)備的選擇、繼電保護方案的擬定與整定以及變電所的防雷與接地皆有詳細的說明。 本次設(shè)計的內(nèi)容緊密結(jié)合實際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計出符合當前要求的變電所。 在本次設(shè)計中，得到了學(xué)校老師、同學(xué)的耐心指導(dǎo)和大量幫助，在此對他們表示衷心的感謝和崇高的敬意。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉(zhuǎn)換為其它的能源，而且便于控制、管理和調(diào)度 ,易于實現(xiàn)自動化。因此，電能在工業(yè)生產(chǎn)和人民日常生活中得到廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)和輸配電能的電力工業(yè)相應(yīng)得到極大發(fā)展。 論文 研究方法 對與冶金機械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計這個題目，要 結(jié)合 基本理論的系統(tǒng)性與實用性，圍繞供電技術(shù)的基本知識來 確認 工程設(shè)計 的 方法 。 供電設(shè)計的主要內(nèi)容 供電系統(tǒng)的設(shè)計是根據(jù)電力用戶所處地理環(huán)境、地區(qū)供電條件、工程設(shè)計所提的用電負荷資料進行的。初步設(shè)計主要落實供電電源及供電方式，確定供電系統(tǒng)的方案；施工圖設(shè) 計階段一句初步設(shè)計的方案具體繪制主接線圖。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 2 2 負荷計算與變壓器選擇 計算負荷定義 所謂負荷計算，是指對某一線路中的實際用電負荷的運行規(guī)律進行分析，從而求出該線路的計算負荷的過程。在現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范中，負荷計算的內(nèi)容不僅包括確定計算負荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級負荷的容量已及季節(jié)性負荷的容量。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線選得過大，造成投資和有色金屬的消耗浪費，如計算負荷確定 過小又將使電器和導(dǎo)線電纜處子過早老化甚至燒毀，造成重大損失，由此可見正確確定計算負荷重要性。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和 ABC 法等 . 常采用需用系數(shù)法計算用電設(shè)備組的負荷時，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組，并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別，查出相應(yīng)的需用系數(shù) XK ，然后按照表一給出的公式求出該組用電設(shè)備的計算負荷。 冶金廠用電負荷計算 1） 荷也稱計算容量或最大需要負荷，它是個假定的等效的持續(xù)性負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際的不一定恒穩(wěn)的負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在工程上為方便計，也可作為電能消耗量及無功功率補償?shù)挠嬎阋罁?jù)。由式（ 2— 1）可知 dK 的定義式為： ?? Nd PPK 30 形成該系數(shù)的原因有：用電設(shè)備的設(shè)備容量是指輸出容量，它與輸入容量之間有一個額定效率；用電設(shè)備不一定滿負荷運行，因此引入負荷系數(shù)；用電設(shè)備本身及配電線路有功率損耗，所以引入一個線路平均效率；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時運行，故引入一個同時系數(shù)。 由此可得較需要系數(shù)發(fā)的確定三相用電設(shè)備組的計算負荷的計算方法。 a) 多組用電設(shè)備 組的計算負荷 ??? Nd PKP30 ??? Nq QKQ30 23023030 QPS ?? NUSI ?? 3 3030 根據(jù)以上相關(guān)理論全廠各車間計算負荷如下表所示： 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 4 表 21 全廠各車間 380V負荷計算表 序 號 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 (千瓦 ) xK ?cos ?tg 計 算 負 荷 變壓器臺數(shù)及容量 備注 ?K P (千瓦 ) Q (千乏 ) S (千伏安 ) (1) No1 變電所 1 鑄鋼車間 2020 720 (2) No2 變電所 1 鑄鐵車間 1000 400 408 2 砂庫 110 77 3 小計 (3) No3 變電所 1 鉚焊車間 1200 360 800 2 1 水泵房 28 21 3 小計 (4) No4 變電所 1 空壓站 390 442 2 機修車間 150 3 鍛造車間 220 66 120 4 術(shù)型車間 5 制材場 20 6 綜合樓 20 1 0 18 0 18 7 小計 (5) No5 變電所 1 鍋爐房 300 225 2 2 水泵房 28 21 3 倉庫 (1， 2) 4 污水提升站 14 5 小計 這樣 380V 低壓母線上低壓母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下： 2 9 75 3 8 2 4 2 97 2 0)(1 ??????? ?? ?mi indisica PKKPkva )t a n(1??????? ?? ?mi iindisicaPKKQ ?A35 52k V22 ???? cacaca QPS 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 5 表 22 各車間 6KV負荷計算表 序 號 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 (千瓦 ) xK ?cos ?tg 計 算 負 荷 說 明 P (千瓦 ) Q (千乏 ) S (千伏安 ) 1 電弧爐 2 X 1250 2250 2 工頻爐 2 X 300 480 3 變壓機 2 X 250 425 500 4 小計 3155 6kv 母線上母線的有功、無功、視在功率、負荷電流如下： kw31554254802250)(1 ????? ?? ?mi indisica PKKP k v a )ta n(1 ????? ?? ?mi iindisica PKKQ ? kV . 2022 ??? cacaca QPS 功率因數(shù)的改變 經(jīng)計算全礦功率因數(shù) ????? 若功率因數(shù)偏低，在保證供用電設(shè)備的有功功率不便的前提下，電流將增大。電流增大同樣會引起電壓損失的增大。 需要電容器的容量： )t an(tan 21 ?? ?? zc PQ (22) 式中 , Qc—— 補償電容器的容量，單位： kvar； Pz—— 總有功功率，單位： kW； 21 ???? 計算可知， a a n 21 ?? ?? ， k v a r1 8 2 84 8 2 2 5 4c ???? ）（Q 選用 BWF351201型號的并聯(lián)電容器，額定電壓 6kV,額定容量 120kvar。 由于煤礦變電所 6 千伏供電采用單母線分段供電方式，電容器分別安裝在一 、二段母線上。 主變壓器的選擇 變壓器的分類 變壓器分類方法比較多，按功能分有升壓變壓器和降壓變壓器；按相數(shù)分有單相和三相兩類；按繞組導(dǎo)體的材質(zhì)分有銅繞組變壓器；按冷卻方式和繞組絕緣分有油浸式、干式兩大類，其油浸式變壓器又有油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、油浸水冷式和強迫油循環(huán)冷卻方式等，而干式變壓器又有繞注式、開啟式、 充氣 式（ SF6）等；按用途分又可分為普通變壓器和特種變壓器。 2)對地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專用變電所在設(shè)計時應(yīng)考慮裝設(shè)三臺變壓器。 選擇變壓器臺數(shù)時 ,應(yīng)考慮以下因素： ，對供有大量一、二級負荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺能對一、二級負荷繼續(xù)供電。 ，應(yīng)視其負荷的大小和鄰近變電所的距離而定。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 7 變壓器容量選擇原則 1)只裝有一臺變壓器的變電所，變壓器的額定容量應(yīng)滿足全部用電設(shè)備計算負荷的需要。 3)變壓器正常運行時的負荷率應(yīng)控制在額定容量的 70%~80% 為宜，以提高運行率。 裝有兩臺變壓器容量的確定任意一臺變壓器容量 Sn應(yīng)同時滿足下列兩個條件： 當任意一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足總計算負荷的 60%~70%的要求。 （ 4）四號車間變電所主變壓器的選擇 根據(jù) kSc ? ,設(shè)計要求 四號車間變電所設(shè)置一臺變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號為 S9800/10 變壓器一臺。 表 23 10kv 車間變壓器的選擇 車間 編號 型 號 額定容量/KVA 額定電壓/KV 聯(lián)結(jié) 組別 損耗 /W 阻抗電壓 (%) 高壓 低壓 空載 負載 S9800/10 800 6 Yyn0 1400 7500 S9500/10 500 1200 6200 S91000/10 1000 1700 10300 S9800/10 800 800 4300 4 S9400/10 400 800 4300 4 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 9 3 導(dǎo)線截面的選擇 電線、電纜截面選擇 對于 35KV 的架空線路，我們采用經(jīng)濟電流密度來選擇導(dǎo)線截面根據(jù)我們規(guī)定的導(dǎo)線和電纜經(jīng)濟電流密度表，即 ecJ 表 ，如下表所示： 表 31 線路及導(dǎo)線材料 線路類別 導(dǎo)線材料 年最大負荷利用小時 3000H 以下 3000H~5000H 5000H 以上 架空線 鋁 銅 電纜 鋁 銅 經(jīng) 濟電流密度選擇原則從兩方面考慮 1)選擇截面越大，電能損耗就越小，但是線路投資，有色金屬消耗量及維修管理費用就越高。從全面的經(jīng)濟效益考慮，使線路的年運行費用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟截面，用符號 ecS 表示。公式為： eccec jIS ? 式中， cI 為線路計算電流 本設(shè)計的導(dǎo)線截面的選擇的計算如下： 35KV 架空線選擇經(jīng)濟截面 AUSI nc 0 3353 6 8 6 9 1322 ????? 查表可知： mmjIS AJeccecec ???? 選擇導(dǎo)線截面 295mm 即型號為 LGJ95 鋼芯鋁鉸線 AIAI ca ???所以滿足發(fā)熱條件校驗機械強度 35KV 架空鋁鉸線的機械強度最小截面為22m in 1 535 mmSmmS ??? 因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機械強度。 主接線圖表示電能與電源的分配的用戶的主要電路，在此圖上應(yīng)表示出所有的電氣設(shè)備，有時更好的說明電力系統(tǒng)的工作，也列入二次接線的元件。 主接線的設(shè)計原則和要求 在設(shè)計電氣主接線時，應(yīng) 使其滿足供電可靠，運行靈活和經(jīng)濟等項基本要求。在研究主接線時，應(yīng)全面地看待以下