供配电系统设计方案书.docx

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供配电系统设计方案书

摘要：

工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。

工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。

其基本内容有以下几方面：

进线电压的选择，变配电所位置的电气设计，短路电流的计算及继电保护，电气设备的选择，车间变电所位置和变压器数量、容量的选择，防雷接地装置设计等。

关键词：

供配电，负荷数量，短路电流

Abstract：

Thefactoryisthepowersupplysystemofthepowersystempowerstep-downredistributionelectricalenergyintothevariousplantorworkshop,itbyfactorystep-downsubstation,highpressuredistributioncircuit,workshop,lowvoltagepowerdistributionlinesandthesubstationofelectricalequipment.Generalvoltagesubstationfactoryanddistributionsystemdesign,accordingtovariousloadoftheworkshopisthenumberandnatureofload,theproductiontechnologyoftherequirements,andtheloaddistribution,combinedwithcountries.Tosolvethepowersupplydepartmentsofsafeandreliable,economicandtechnicalpowerdistribution.Itsbasiccontentshavethefollowingaspects:

intolinevoltagechoice,changethepositionoftheelectricalpowerdesign,thecalculationofshort-circuitcurrent,relayprotection,electricalequipmentchoice,workshopandtransformersubstationpositionnumber,volume,thechoiceoflightningproofgroundingdevicedesign,etc.

Keywords：

Fordistribution,loadquantity,short-circuitcurrent

目录

1绪论..................................................3

2工厂进线电压的选择....................................4

2.1电压损耗的条件.......................................4

2.2机械厂设计基础资料...................................4

2.3工厂常用架空线路裸导线型号及选择.....................4

2.4方案初定及经济技术指标的分析.........................5

3变配电所所址及型式的选择..............................5

3.1变配电所所址........................................5

3.2变配电所型式的选择..................................5

4继电器保护的整定......................................6

5电气设备的选择.......................................7

6防雷................................................7

6.1防雷设备...........................................7

6.2防雷措施...........................................8

7接地.................................................8

结论.................................................9

致谢..................................................10

参考文献.............................................11

11

1绪论

工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电.

电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

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。

在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全：

在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠：

应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质：

应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济：

供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。

为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。

目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。

工厂供电设计的一般原则：

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展；

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。

工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

2工厂进线电压的选择

2.1电压损耗条件

导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。

即设计线路时，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%。

对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按工厂设计的基础资料来选择或校验。

电压损耗：

电压损耗△UAC%=P（Rol）+Q（Xol）／10UN2

式中，△UAC%——线路实际的电压损耗；

P、Q——干线上总的有功负荷和无功负荷；

l——线路的长度；

Ro、Xo——线路单位长度的电阻和电抗；

UN——线路的额定电压。

对于架空线路可取Xo=0.4Ω/km.

2.2机械厂设计基础资料

机械厂东北方向6KM处有一地区降压变电所，用一台110/35/10KV，1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压，以一回架空线向工厂供电。

此处正北方向有其他工厂引入10KV电缆作为备用电源，平时不准投入，只有在该厂的主供电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过1000KV.A。

35KV侧系统的最大三相短路容量为1000MV.A，最小三相短路容量为500MV.A。

供电部门对功率因数的要求：

当以35KV供电时，cosφ=0.9;当以10KV供电时，cosφ=0.95。

配电计量点名称设备台数n设备容量nP计算有功功率Pis计算无功功率Qjs计算视功功率Sojs计算电流Iis功率因数cosφtanφ平均有功功率Ppj平均无功功率Qpj有功功率损耗△Pb无功功率损耗△Qb变压器容量Seb

2.3工厂常用架空线路裸导线型号及选择

（1）铝绞线（LJ）。

户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100～125m。

（2）钢芯铝绞线（LGJ）。

此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。

由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。

在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。

（3）铜绞线（TJ）。

铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选用要根据实际需要而定。

2.4方案初定及经济技术指标的分析

目前机械厂东北方向6KM处有一地区降压变电所，用一台110/35/10KV、1*25MV.A的变压器作为工厂主电源，允许用35KV或10KV的一种电压，以一回架空线向工厂供电。

根据本厂所能取得的电源及本厂用电的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求，综合上述资料进行考虑分析两方案如下：

方案一：

采用35kv电压供电的特点

（1）供电电压较高，线路的功率损耗较小，年运行费用较低；

（2）电压损失小，调压问题容易解决；

（3）对cosφ的要求较低，可以减少高功率因数补偿设备的投资；

（4）需要建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，易于实现自动化，但要多占一定的土地面积；

（5）根据运行统计数据，35kv架空线路的故障率比10kv架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高；

（6）有利于工厂进一步扩展。

方案二：

采用10kv电压供电的特点

（1）不需投资建设工厂总降压变电所，并少占土地面积；

（2）工厂内不装设主高压器，可简化接线，便于运行操作；

（3）减轻维护工作量，减少管理人员；

（4）供电电压较35kv低，会增加线路的功率损耗和电能损耗，线路的电压损失也会增大；

（5）要求的cosφ值高，要增加补偿设备的投资；

（6）线路的故障率比35kv的高，即供电可靠性不如35kv。

3变配电所所址及型式的选择

3.1变配电所所址

变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定。

（1）尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。

（2）进出线方便，特别是要便于架空进出线。

（3）不应妨碍企业的发展，有扩建的可能。

（4）接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。

（5）设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。

（6）不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有相应的保护措施。

（7）不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应在污染原的下风侧。

（8）不应设在厕所、浴室和其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。

（9）不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。

当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国标GB50058-1992的规定。

3.2变配电所型式的选择

35/10kV变电所采用屋内式变电所，运行维修方便，占地面积少。

变电所布置紧凑合理，内设35kV、10kV和低压配电室，低压配电室应靠近10/0.4kV变压器室，35/10.5kV主变压器室应靠近10kV配电室，并设控制室、值班室和辅助房间等，便于运行人员工作和管理。

4继电器保护的整定

对于线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电保护和瞬时机构，使断路器跳闸，切除短路故障部分。

对于单相接地保护可才用绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。

原则：

带时限过电流保护的动作电流Iop,应躲过线路的最大负荷电流；电流速断保护的动作电流即速断电流Iqb应按躲过它所保护线路的末端的最大短路电流Ik.max来整定。

变压器过电流保护和速断保护：

继电器采用DL-15/10，动作时限设为1S。

TA的变相比：

Ki=5000/35=143所以采用150/5A，

计算电流：

Ii=2*Seb/√3UN=2*5000/√3*35=164.97

过电流保护:

Iop＝KrelKwIk.max/KreKi=1.3×1×164.97/0.8×30=8.94A

整定动作电流为9A，过电流保护一次侧动作电流为：

Iopl=Ki/Kw*Iop=30*9=270A

灵敏度校验：

Ks=Ik.min/Iopl=0.87*3.13*103/270=10.08>1.5

WL2过电流保护整定满足要求。

速断保护：

Ike

（2）=3.32*103*10/35=948.57

Iop.KA=Kel.Kw/Ki*Ike

（2）=1.3*1/30*948357=41.1A

速断电流倍数整定为：

nqb=41.1A/10A=4.11

整定动作倍数4.11倍，Iopl（qb）=4.11*270=1109.7A

灵敏度校验：

Ks=Ik.min

（2）/Iopl=4.36*0.87*103/1109.7=3.42>1.5

WL2过电流速断保护整定满足要求。

5电气设备的选择

根据上述短路电流计算结呆，按正常工作条件选项择和按短路情况校验确定的总降压变电所高、低压电气设备如下：

（1）主变35kA侧高备如下

35kV侧电气设备

计算数据高压断路器SW2-35/100隔离开关JDJJ-35电压互感器LCW-35电流互感器LCW-35避雷器/（MV•A）

U=35kv35kv35kv35kv35kv35kv

I30=SN/UN1=82.48A1000A600A150/5

I3k-1=6.05KA24.8KA

K3K-1=387.9MV•A1500MV•A

I3shk=15.43KA63.4KA50KA100**150=21.2KA

I32∞t

τma=6.052*0.7

I2tt=24.82*4〞142*5〞

I2tt=（65*0.15）2*1〞

（2）10kV馈电线路设备选择。

10kA馈电线路设备

计算数据高压断路器SN10-10I/600隔离开关GN6-10T/600电流互感器LDC-10/0.5电力电缆ZLQ20-10-3*25

U=10KV10KV10KV10KV10KV

I30=SN/UN2=36.37600A600A300/580A

I3K2=3.32KA16A30KA

I3K2=60.32MV•A300MV•

I3sh=8.47KA40KA52KA135**0.3Amin=18.7mm2

I32∞t∞τma=3.322*0.2

I2tt=162*2〞202*5〞

6防雷

6.1防雷设备

防雷的设备主要有接闪器和避雷器。

其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。

接闪的金属称为避雷针。

接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。

接闪的金属带称为避雷带。

接闪的金属网称为避雷网。

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。

避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。

当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。

避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。

6.2防雷措施

一、架空线路的防雷措施

（1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。

35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。

而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。

（2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。

在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。

在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。

如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

二、变配电所的防雷措施

（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。

如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。

（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。

为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。

阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气距离如下表：

雷雨季节经常运行的进线路数

123>=4

避雷器至主变压器的最大电气距离/m15232730

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。

在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。

如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。

（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。

当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。

7接地

接地与接地装置

电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。

埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。

专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。

兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。

连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。

接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。

由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。

其中接地线又分为接地干线和接地支线。

接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

结论

通过本次工厂配电系统的设计对工厂的流水线以及它的产品产量是很重要的。

某些对供电可靠性要求很高的工厂即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，因此在工业生产中进行工厂负荷计算；确定补偿容量，确定车间变电所的型式、数量；确定车间变压器的数量、容量；进行短路电流计算和电气设备选择，画出该工厂的电气接线图是对工厂是及其重要的必不可少的一个过程。

分析好工厂供电系统的的设计工作对于工厂加快发展具有十分重要的意义。

经过了这次毕业设计，大大地提高了我的分析问题的能力，将自己的从课堂上学到的数电知识得到了充分发挥，解决了很多问题，通过查资料和搜集有关的文献，培养了自学能力和动手能力。

并且由原先的被动的接受知识转换为主动的寻求知识，这可以说是学习方法上的一个很大的突破。

在以往的传统的学习模式下，我们可能会记住很多的书本知识，但是通过毕业论文，我们学会了如何将学到的知识转化为自己的东西，学会了怎么更好的处理知识和实践相结合的问题。

我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。

在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。

设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。

电路设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。

它才是一个设计的灵魂所在。

但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。

在设计过程中我发现自己考虑

全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。

而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性通过论文设计，加深对工厂供电的认识，能独立设计工厂的电气主接线，会选择和校验电气设备，熟悉运用电气CAD进行电气图的绘制。

，

致谢

本设计的工作能够得以顺利的完成，在此，首先对我的指导老师魏老师表示衷心的感谢！

老师，您辛苦了！

论文无论是在选题、构思和资料的收集方面，还是在论文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了魏老师的悉心细致的教诲和无私的帮助。

魏老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，对我影响深远。

当然论文的顺利完成，也离不开各位同学的积极帮助，所以要谢谢同学们对我的帮助、鼓励和配合。

我做的是工厂供配电系统设计。

通过此次毕业设计，我加深了对企业工厂供配电知识的了解及系统的设计步骤。

我和同组同学一起进行课题讨论,分析、查找资料，悉心请教,耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。

作为大学阶段一次非常重要的学习经历我感觉自己受益匪浅，使自己的学习能力在不断提高，不断的进步!

在指导老师的精心指导下，同