1、 完成日期 2005 年 6 月 6 日石家庄铁道学院毕业设计The Design of Chemical plant power supply and distribution system for DAMING 大名化纤厂变配电系统设计毕 业 设 计 任 务 书题 目 大名化纤厂变配电系统设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电 0101-4班 学生姓名 马立敏承担指导任务单位 电气工程分院 导师姓名 吴秋瑞 导师职称 副教授一、设计内容：1、工厂厂区供电和配电网络的设计。2、总降变电所及车间变电所的设计。3、车间动力及照明线路的设计。二、基本要求1、根据进出线的负荷特点，供电方式，负
2、荷计算，选变压器容量，短路计算，高压设备选择计算，设备选型。2、继电保护：计算选型，整定，入线保护，变压器保护，出线保护。3、防雷和接地装置设计。4、完成主接线图，设备平面图，继电保护原理图，整定参数表等全套技术设计和部分图纸8-10张。5、参考文献不低于 15篇，其中外文 2篇以上。翻译文献 5000字文章，设计书正文不少于1万字，打印。三、主要技术指标1、纺炼车间中，纺丝机，功率：244 千瓦， 。8.0cos,.XK2、原液车间中，酸站，碱站，功率：21.7 千瓦, 。75四、应收集的资料及参考文献1、 刘介才. 工厂供电：第三版. 北京：机械工业出版社，2000.52、 刘介才. 现代
3、电工技术手册. 北京：中国水利水电出版社，2002 3、 刘光源. 电工实用手册. 北京：中国电力出版社，2001五、进度计划1、2 月 24日-3 月 31日收集资料，生产实习，熟悉 R14，R15 软件，装机调试。2、4 月 1日-4 月 30日完成技术设计计算，并出技术图纸。3、5 月 1日-5 月 31日完成全部设计，图纸出全。4、6 月 1日-6 月 10日整理设计书，准备答辩。5、6 月 13日准备答辩。教研组主任签字 时 间 年 月 日毕 业 设 计 开 题 报 告题 目 大名化纤厂变配电系统设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 电 0101-4 班 学生姓名 马立敏研究背景
4、：从 20世纪 80年代 220KV及以上电压等级的电力系统全部采用进口保护，到现在 220KV电力系统继电保护基本国产化，反映了继电保护技术在我国的发展和国产继电保护设备的明显优势。国内研究现状：当前，在我国电力工业持续、快速发展，市场化改革在探索中前进，西电东送，南北互供，全国互连网大格局正在形成。继电保护和电力系统自动化更加成为保证电力系统安全运行、提高供电质量、减少事故损失的最直接、最有效的手段，保障在电力系统发生故障时，缩小事故范围，防止发展成为电网崩溃和大面积停电事故。研究方法：通过自己所学的相关课程，如工厂供电，自动控制原理数字电路、模拟电路电子线路 CAD以及控制电机等；以及通
5、过借阅图书馆相关资料和上网收集相关课题信息；最后到实地进行考察，如参观一些生产电器设备的企业，或者去参观新型小区的供配电系统。主要工作：负荷计算、 变压器选择、供配电线路设计计算、电线电缆截面及电压损失计算、短路电流计算、变电所配电装置及继电保护装置设计计算，电气设备的选择、配电系统的自动化及过电压保护、接地以及绘制系统的的主接线方案等。进行负荷计算时，应将不同工作制的用电设备的额定功率换算为统一的计算功率，采用二项式法和需要系数法。指导教师签字 时 间 年 月 日毕 业 设 计 评 语 及 成 绩学生姓名 马立敏 专业电气工程及其自动化 班 级 电 0101-4 学 号 20013933毕业
6、设计题目 大名化纤厂变配电系统设计 指导教师姓 名 吴秋瑞指导教师职 称 副教授指导教师评语：专家评语：签字：年 月 日答辩小组意见：答辩小组组长签字：年 月 日成绩：院长(主任) 签字：年 月 日11 绪论1.1 工厂供电的意义和要求工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配，即工厂配电。工厂供电工作要很好的为工业生产服务，切实保证工厂和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到下列基本要求。（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即连续供电的要求。（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 供电系统的投资要省
7、，运行费用要低，并尽可能的节约电能和减少有色金属。在供电工作中，应合理的处理局部和全局、当前和长远关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。对于大型工厂及某些电源进线电压为 35KV及以上的中型工厂，通常经过两次降压，先经过总降变电所，其中有较大容量的电力变压器，将 35KV及以上的电源电压降为 10KV的配电电压，然后通过 10KV的高压配电线将电能送到各个车间变电所。1.2 工厂变配电所的任务配电所的任务就是接受电能和分配电能，不改变电压，而变电所的任务是接受电能、变换电压和分配电能。变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后分配电能的任务。配电所担负着从电力系
8、统受电，然后直接分配电能的任务。变配电所是工厂供电系统的枢纽，在工厂中占有特殊重要的地位。变配电所的总体布置，应满足以下要求：（1） 便于维护和检修 有人值班的便电所应设单独的值班室。值班室应尽量靠 近高低压配电室且有门直通。2（2） 保证运行安全 值班室不得有高压设备。值班室的门应朝外开，高低压配电室和电容器室的门应朝值班室开或朝外开。（3） 便于进出线 如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。考虑到变压器低压出线通常是采用矩形裸母线，因此变压器的安装位置，宜靠近低压配电室。（4） 节约土地和建筑费用 值班室可与低压配电室合并，这时低压配电室面积应适当增大，以便于值班桌或控制台，以满足值班
9、工作要求。（5） 适应发展要求 变压应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。高低压配电室内均应留有适当数量的开关柜的备用位置。既要考虑到变配电所留有扩建的余地，又要不妨碍工厂或车间今后的发展。1.3 电气平面布置电 气 平 面 布 置 要 求 布 局 合 理 、 占 地 面 积 小 ， 并 便 于 设 备 的 检 修 、 维 护 。小 型 化 变 电 所 采 用 全 户 外 布 置 ， 为 达 到 整 体 布 局 合 理 、 减 少 占 地 面 积 ，35kV 及 10kV 均 采 用 半 高 型 布 置 方 式 ； 进 站 道 路 设 在 35kV 及 10kV 配 电 装 置 之间 ，
10、 便 于 设 备 运 输 ， 道 路 宽 度 为 3.5 米 ； 变 压 器 与 10kV 配 电 装 置 布 置 在 一 侧 ，利 于 设 备 的 检 修 、 维 护 。结 合 目 前 变 电 所 管 理 “无 人 值 班 化 ”发 展 趋 势 ， 为 达 到 减 员 增 效 的 目 的 ，已 逐 步 完 成 了 从 有 人 值 班 向 有 人 值 守 、 有 人 值 守 向 无 人 值 班 变 电 所 的 设 计 过 渡 。无 人 值 班 变 电 所 具 有 以 下 几 个 优 点 ： 采 用 无 人 值 班 管 理 模 式 能 提 高 劳 动 生 产 率 ， 减 少 人 为 误 操 作
11、， 提 高 运 行可 靠 性 ； 随 着 电 网 复 杂 程 度 的 提 高 ， 各 级 调 度 中 心 要 求 采 集 更 多 的 信 息 ,以 便及 时 掌 握 电 网 及 变 电 站 的 运 行 情 况 ， 而 变 电 站 实 行 无 人 值 班 的 先 决 条 件是 必 须 具 备 “遥 测 、 遥 信 、 遥 控 、 遥 调 ”等 “四 遥 ”功 能 ， 从 而 使 调度 要 求 得 到 满 足 ； 提 高 变 电 站 的 可 控 性 ,要 求 更 多 地 采 用 远 方 集 中 控 制 、 操 作 、 反 事 故 措施 等 ； 利 用 当 代 计 算 机 技 术 、 通 信 技 术
12、 等 提 供 的 先 进 技 术 装 备 ,改 变 传 统 二次 设 备 模 式 ,简 化 系 统 ,信 息 共 享 ,减 少 占 地 面 积 ,降 低 造 价 ， 小 型 化 变电 所 只 设 35 平 方 米 左 右 控 制 室 。 无 人 值 班 变 电 所 不 需 设 宿 舍 ， 但 需 设一 间 休 息 室 ， 供 检 修 、 巡 视 人 员 临 时 使 用 。31.4 电力系统的中性点运行方式在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和电力变压器的中性点有三种运行方式：一种是电源中性点不接地，一种是电源中性点经阻抗接地，再一种是中性点直接接地或低电阻接地。我国 特别是 系统，一般采
13、用中性点不接地的运行方式。如果KV63KV103其单相接地电流大于一定数值时，则采用中性点经消弧线圈接地的运行方式；我国即以上的系统，则都采用中性点直接接地的运行方式。101.5 低压配电系统的接地形式国 家 标 准 明 确 提 出 低 压 配 电 系 统 的 保 护 接 地 型 式 有 三 种 ：（ 1） TN 系 统 分 三 种 安 装 类 别 ， 如 图 1-1 所 示 。 TN S 系 统 TN C 系 统 TN-C-S 系 统（ 2） TT 系 统 ， 如 图 1-2 所 示 。（ 3） IT 系 统 ， 如 图 1-3 所 示 。 三 相 设 备 单 相电 源 负 荷系 统4 TN
14、 C图 1-1 低 压 配 电 的 TN 系 统三 相 设 备 单 相电 源 负 荷系 统 单 相三 相 设 备 单 相电 源 负 荷系 统三 相 设 备 单 相电 源 负 荷系 统 单 相三 相 设 备 单 相电 源 负 荷图 1-2 低 压 配 电 的 系 统5新 规 范 是 “以 人 为 核 心 ”， 在 保 证 “适 用 、 安 全 、 卫 生 、 美 观 ”的 前 提 下 ，对 安 全 方 面 提 出 了 相 当 严 格 的 要 求 。 新 规 范 明 确 规 定 了 应 采 用 IT、 TNCS或 TNS 等 低 压 配 电 系 统 接 地 形 式 ， 并 进 行 总 等 电 位
15、连 接 。下 面 介 绍 不 宜 采 用 TNC 系 统 的 原 因 ， 以 及 新 规 范 中 的 三 种 低 压 配 电 系 统的 接 地 形 式 和 故 障 防 范 。（ 1） 不 宜 采 用 TNC 系 统用 电 设 备 的 接 地 ， 一 般 分 为 保 护 性 接 地 和 功 能 性 接 地 。 保 护 性 接 地 又 分 为 接地 和 接 零 两 种 形 式 。 所 谓 “接 地 ”， 是 指 用 电 设 备 外 露 可 导 电 部 分 对 地 直 接 的 电气 连 接 。 而 接 零 则 是 指 外 露 可 导 电 部 分 通 过 保 护 线 (PE)或 PEN 线 与 供 电
16、 系 统 的接 地 点 进 行 直 接 电 气 连 接 (交 流 系 统 中 ， 接 地 点 即 为 中 性 点 )。TNC 系 统 被 称 为 三 相 四 线 系 统 ， 整 个 系 统 的 中 性 线 (N)与 保 护 线 (PE)是合 一 的 ， 称 PEN 线 。 由 于 TNC 系 统 中 采 用 的 是 保 护 接 零 ， 即 用 电 设 备 的 外 露可 导 电 部 分 与 PEN 有 良 好 的 导 线 连 接 。 当 用 电 设 备 发 生 接 地 故 障 时 ， 由 于 PEN线 阻 抗 小 ， 较 大 的 短 路 电 流 使 保 护 装 置 迅 速 动 作 ， 反 应 灵
17、 敏 度 高 。 但 由 于TNC 系 统 需 要 依 靠 PEN 线 中 的 不 平 衡 电 流 来 维 持 三 相 电 压 的 均 衡 ， 所 以TNC 系 统 一 般 适 用 于 三 相 负 荷 较 平 衡 的 场 合 。 目 前 ， 工 厂 中 存 在 着 大 部 分 的 单相 设 备 和 用 户 ， 难 以 实 现 三 相 负 荷 的 平 衡 ， PEN 线 中 将 有 较 大 的 、 不 稳 定 的 不平 衡 电 流 流 过 ， 而 且 大 量 用 电 设 备 (如 日 光 灯 )使 用 中 产 生 的 高 次 谐 波 也 叠 加 到中 性 线 N 上 ， 使 中 性 点 接 地
18、电 位 偏 移 。 一 旦 PEN 线 发 生 断 路 故 障 或 PEN 线 接触 电 阻 增 大 时 ， 中 性 点 电 位 将 严 重 地 偏 移 ， 使 用 电 设 备 外 露 可 导 电 的 金 属 外 壳 带三 相 设 备 单 相电 源 负 荷图 -3 低 压 配 电 的 系 统6电 ， 造 成 电 击 事 故 的 发 生 。 而 且 接 地 故 障 最 易 引 发 电 气 火 灾 。 所 以 不 宜 使 用TNC 系 统 。（ 2） 规 范 规 定 采 用 的 供 电 系 统1、 TT 系 统 亦 为 三 相 四 线 制 系 统 有 一 点 直 接 接 地 ， 系 统 无 PE
19、线 。 用 电 设备 的 外 露 可 导 电 部 分 保 护 (PE)线 接 至 与 电 力 系 统 接 地 点 无 直 接 关 联 的 接 地 极 上 。TT 系 统 的 特 点 是 中 性 点 N 与 保 护 接 地 线 PE 无 一 点 电 气 连 接 ， 即 N 与 PE 线 是分 开 的 ， 适 用 于 公 共 电 网 供 电 的 用 户 ， 一 般 每 个 建 筑 楼 各 有 单 独 的 接 地 极 和PE 线 。 所 以 木 管 三 相 负 荷 是 否 平 衡 、 中 性 线 是 否 带 电 ， PE 线 均 不 会 带 电 ， 用电 设 备 外 露 导 电 部 分 亦 不 会
20、带 电 ， 保 证 了 使 用 安 全 。 当 用 电 设 备 发 生 单 相 接 地 故障 时 ， 由 于 TT 系 统 单 相 短 路 保 护 的 灵 敏 度 比 IT 系 统 低 (TT 系 统 以 大 地 为 故 障电 流 通 路 ， 与 电 源 和 PE 线 的 接 地 电 阻 有 关 ， 故 障 电 流 小 )， 熔 断 器 和 断 路 器 往往 不 能 立 即 动 作 ， 造 成 设 备 外 壳 带 电 。 所 以 必 须 采 用 漏 电 保 护 器 来 切 断 电 源 ， 才能 提 高 TT 系 统 触 电 保 护 的 灵 敏 度 ， 使 TT 系 统 更 为 安 全 可 靠
21、。2、 TNS 系 统 ， 也 称 三 相 五 线 制 系 统 该 系 统 是 三 相 四 线 加 PE 线 的 接 地 系统 。 整 个 系 统 的 中 性 线 (N)与 保 护 线 (PE)是 分 开 的 ， 用 电 设 备 外 露 可 导 电 部 分接 到 PE 线 上 。 一 般 当 楼 内 有 独 立 变 电 站 时 便 采 用 TNS 系 统 。 由 于 TNS 系统 中 性 线 N 与 保 护 接 地 线 PE 除 在 变 压 器 中 性 点 共 同 接 地 外 ， 两 线 从 变 电 站 低 压母 线 处 便 分 开 了 ， 所 以 与 TT 系 统 一 样 ， 不 管 中 性
22、 线 N 是 否 带 电 ， PE 线 均 不 带电 ， 与 跳 线 连 接 的 设 备 外 壳 同 样 均 不 会 带 电 。 而 且 在 TNS 系 统 ， 发 生 电 气 故障 时 ， 通 过 四 线 接 地 电 流 较 大 ， 一 路 熔 断 器 、 断 路 器 都 能 动 作 切 断 电 源 (灵 敏度 高 )。 因 此 ， TNS 接 地 系 统 明 显 提 高 了 使 用 安 全 性 。 在 用 户 配 电 箱 内 ， PE线 与 接 地 线 排 的 总 接 地 端 子 板 连 接 。3、 TNCS 系 统 该 系 统 有 一 点 直 接 接 地 ， 用 电 设 备 的 外 露
23、可 导 电 部 分 通 过保 护 线 与 接 地 点 连 接 ， 系 统 中 前 一 部 分 线 路 的 中 性 线 N 与 保 护 线 PE 是 合 一 的 ，第 二 部 分 是 TNS 系 统 ， 即 N 与 PE 线 是 分 开 的 (图 4)。 采 用 TNCS 系 统 时 ，当 保 护 线 与 中 性 线 分 开 后 (通 常 在 住 宅 进 户 处 )就 不 能 再 合 并 (中 性 线 N 绝 缘 水平 应 与 相 线 相 同 )。 因 此 在 住 宅 中 采 用 TNCS 系 统 ， 实 际 上 就 成 了 TNS系 统 。 也 即 PEN 线 在 进 入 用 户 配 电 箱
24、后 ， 配 电 箱 内 分 开 设 置 了 N 端 子 板 和 PE端 子 板 ， N 和 PE 线 进 入 住 宅 便 互 相 分 开 不 再 有 任 何 电 气 连 接 了 。（ 3） 接 地 故 障 的 防 范接 地 故 障 不 同 于 一 般 的 电 气 短 路 故 障 。 而 是 带 电 导 体 通 过 金 属 材 料 与 大 地发 生 的 短 路 故 障 。 由 于 接 地 故 障 比 较 隐 蔽 ， 经 常 是 多 次 火 灾 发 生 的 起 因 ， 而 且 往往 还 伴 随 接 地 故 障 而 发 生 电 击 人 身 伤 害 事 件 。 因 此 ， 为 了 人 员 的 安 全 ， 有 必 要 加
