【正文】 簡(jiǎn)單接地設(shè)計(jì) ...................................................................................... 38 結(jié)論 .............................................................................................................................. 39 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 40 致謝 .............................................................................................................................. 41 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 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(jì)中除采用了一些固定方式的保護(hù)和 常規(guī)保護(hù)，通過電力監(jiān)控綜合自動(dòng)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(shí)掌握變電所的運(yùn)行情況，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，及時(shí)了解故障情況，并迅速進(jìn)行處理，達(dá)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(dòng)化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全系統(tǒng)的信息綜合管理。特別對(duì)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(yàn)作了詳細(xì)的說明和分析。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 某 冶金機(jī)械修造 廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jí)： 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(jì) I 某冶金機(jī)械修造廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 本文詳細(xì)介紹了某煤礦地面 35kV 變電所的設(shè)計(jì)。文中對(duì)該變電所的負(fù)荷計(jì)算與變壓器的選擇、供電系統(tǒng)的擬定與短路計(jì)算、變電所電器設(shè)備的選擇、繼電保護(hù)方案的擬定與整定以及變電所的防雷與接地皆有詳細(xì)的說明。 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計(jì)出符合當(dāng)前要求的變電所。 在本次設(shè)計(jì)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(duì)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(duì)與冶金機(jī)械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)這個(gè)題目，要 結(jié)合 基本理論的系統(tǒng)性與實(shí)用性，圍繞供電技術(shù)的基本知識(shí)來 確認(rèn) 工程設(shè)計(jì) 的 方法 。 供電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jì)所提的用電負(fù)荷資料進(jìn)行的。初步設(shè)計(jì)主要落實(shí)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(jì)階段一句初步設(shè)計(jì)的方案具體繪制主接線圖。 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇 計(jì)算負(fù)荷定義 所謂負(fù)荷計(jì)算，是指對(duì)某一線路中的實(shí)際用電負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析，從而求出該線路的計(jì)算負(fù)荷的過程。在現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范中，負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容不僅包括確定計(jì)算負(fù)荷，還包括確定尖峰電流和確定一極、二級(jí)負(fù)荷的容量已及季節(jié)性負(fù)荷的容量。如計(jì)算負(fù)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(fèi)，如計(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)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(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí)，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(jì)算負(fù)荷。 冶金廠用電負(fù)荷計(jì)算 1） 荷也稱計(jì)算容量或最大需要負(fù)荷，它是個(gè)假定的等效的持續(xù)性負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際的不一定恒穩(wěn)的負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在工程上為方便計(jì)，也可作為電能消耗量及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算依據(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(gè)額定效率；用電設(shè)備不一定滿負(fù)荷運(yùn)行，因此引入負(fù)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(gè)線路平均效率；用電設(shè)備組的所有設(shè)備不一定同時(shí)運(yùn)行，故引入一個(gè)同時(shí)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(jì)算負(fù)荷的計(jì)算方法。 a) 多組用電設(shè)備 組的計(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)荷如下表所示： 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 表 21 全廠各車間 380V負(fù)荷計(jì)算表 序 號(hào) 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 (千瓦 ) xK ?cos ?tg 計(jì) 算 負(fù) 荷 變壓器臺(tái)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(jì) (3) No3 變電所 1 鉚焊車間 1200 360 800 2 1 水泵房 28 21 3 小計(jì) (4) No4 變電所 1 空壓站 390 442 2 機(jī)修車間 150 3 鍛造車間 220 66 120 4 術(shù)型車間 5 制材場(chǎng) 20 6 綜合樓 20 1 0 18 0 18 7 小計(jì) (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(jì) 這樣 380V低壓母線上低壓母線的有功、無功、視在功率、負(fù)荷電流如下： )(1 ??????? ?? ?mi indisica PKKPk v a )t a n(1??????? ?? ?mi iindisicaPKKQ ?A3 5 5 2 kV22 ???? cacaca QPS 安徽理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 表 22 各車間 6KV負(fù)荷計(jì)算表 序 號(hào) 車間或電 單位名稱 設(shè)備 容量 (千瓦 ) xK ?cos ?tg 計(jì) 算 負(fù) 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(jī) 2 X 250 425 500 4 小計(jì) 3155 6kv 母線上母線的有功、無功、視在功率、負(fù)荷電流如下： kw31554254802250)(1 ????? ?? ?mi indisica PKKP kv a )tan(1 ????? ?? ?mi iindisica PKKQ ? k V . ??? cacaca QPS 功率因數(shù)的改變 經(jīng)計(jì)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(huì)引起電壓損失的增大。 需要電容器的容量： )tan( ta n 21 ?? ?? zc PQ (22) 式中 , Qc—— 補(bǔ)償電容器的容量，單位： kvar； Pz—— 總有功功率，單位： kW； 21 ???? 計(jì)算可知， n 21 ?? ?? ， k v a r1 8 2 2 5 4c ???? ）（Q 選用 BWF351201 型號(hào)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(qiáng)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(duì)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(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)變壓器。 選擇變壓器臺(tái)數(shù)時(shí) ,應(yīng)考慮以下因素： ，對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。 ，應(yīng)視其負(fù)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(jì) 7 變壓器容量選擇原則 1)只裝有一臺(tái)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(jì)算負(fù)荷的需要。 3)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷率應(yīng)控制在額定容量的 70%~ 80% 為宜，以提高運(yùn)行率。 裝有兩臺(tái)變壓器容量的確定任意一臺(tái)變壓器容量 Sn應(yīng)同時(shí)滿足下列兩個(gè)條件： 當(dāng)任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的 60%~70%的要求。 （ 4）四號(hào)車間變電所主變壓器的選擇 根據(jù) kSc ?,設(shè)計(jì)要求 四號(hào)車間變電所設(shè)置一臺(tái)變壓器，按總?cè)萘康倪x擇即選擇變壓器的型號(hào)為 S9800/10 變壓器一臺(tái)。 表 23 10kv 車間變壓器的選擇 車間 編號(hào) 型 號(hào) 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(fù)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(jì) 9 3 導(dǎo)線截面的選擇 電線、電纜截面選擇 對(duì)于 35KV 的架空線路，我們采用經(jīng)濟(jì)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(jì)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(fù)荷利用小時(shí) 3000H 以下 3000H~5000H 5000H 以上 架空線 鋁 銅 電纜 鋁 銅 經(jīng) 濟(jì)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(fèi)用就越高。從全面的經(jīng)濟(jì)效益考慮，使線路的年運(yùn)行費(fèi)用接近最小的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用符號(hào) ecS 表示。公式為： eccec jIS ? 式中， cI 為線路計(jì)算電流 本設(shè)計(jì)的導(dǎo)線截面的選擇的計(jì)算如下： 35KV 架空線選擇經(jīng)濟(jì)截面 AUSI nc 22 ????? 查表可知： mmjIS AJeccecec ???? 選擇導(dǎo)線截面 295mm 即型號(hào)為 LGJ95 鋼芯鋁鉸線 AIAI ca ???所以滿足發(fā)熱條件校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 35KV 架空鋁鉸線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為22m in mmSmmS ??? 因此所選的導(dǎo)線截面也滿足機(jī)械強(qiáng)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(shí)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(jì)原則和要求 在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng) 使