毕业设计：某钢铁厂车间供配电系统设计

前言

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。

为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。

工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配。我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,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,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。但是,工厂的电能供应如果突然中断,则将对工业生产造成严重的后果,甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见,搞好工厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。

工业企业生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。摘要

根据某钢铁厂取得的供电电源和该厂用电负荷的实际情况及机电修车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出变配电所的主接线设计方案，提出了采用低压联络线联络一台变压器的方案，解决了该车间负荷小但负荷可靠性要求高的问题。再通过短路电流的计算、选择合适的导线电缆、按正常条件选择低压设备。实现安全、可靠、优质、经济的供电系统为设计目的，完成对某钢铁车间供配电系统的设计。

关键词负荷性质；主接线；短路计算；低压联络线

(2)基本原则

1)变配电所电气主接线，应按照电源情况、生产要求、负荷性质、用电容量和运行方式等条件确定，并应满足运行安全可靠、简单灵活和经济等要求。

2)在满足上述要求时，变电所高压侧应尽量采用断路器少的或不用断路器的接线，如线路-变压器组或桥形接线等。当能满足电力系统继电保护时，也可采用线路分支接线。

5)在110—220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用单母分段接线；当枢纽变电所的出线在4回及以上时，一般采用双母线。

在6—10 kv配电装置中，一般采用单母线或单母分段接线。

2.2 选择确定主接线

根据本车间的情况，负荷量不大，但属于二级负荷，可靠性要求较高；根据上

面的设计原则和要求我设计了两种方案比较，其设计比较如下：

（1）第一种方案

本主接线采用了一台变压器的小型变电所，其高压侧一般采用无母线的结构。如图2所示：

这种主接线采用了高压断路器，因此变电所的停、送电操作十分灵活方便，同时高压断路器都配有继电保护装置，在变电所发生短路和过负荷时均能自动跳闸，而且在短路故障和过负荷情况消除后，又可直接迅速合闸，从而使恢复供电的时间大大缩短。如果配电自动重合闸装置，则供电可靠性更进一步提高。但是一般用于三级负荷，但在变电所低压侧有联络线与其它变电所相连时，则可用于二级负荷；因此在考虑该种方案时，选择了一个低压联络线的方式，该车间的低压联络线和轧钢车间距离比较近，可以考虑和它互为备用，但是备用容量因受线路的容量的限制而不能太大，低压联络线开关可采用自动投入或电动操作。

图2 一台变压器主接线方案

（2）第二种方案

这种方案是采用装有两台主变压器的小型变电所。如图3所示

这种主接线的供电可靠性较高。当任一主变压器或任一电源线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器低压侧主开关（采用电磁或电动机合闸操作的万能式低压断路器）都装设互为备用电源自动投入装置（APD），则任一主变压器低压主开关因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器低压侧的主开关和低压母线分段开关将在APD作用下自动合闸，恢复整个变压所的正常供电。这种主接线可供一、二级负荷。

图3 两台变压器主接线方案

（3）这两种方案的比较

1）从安全性看这两种主接线方式都满足国家的标准的技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。

2) 从可靠性看这两种电力负荷满足该车间的二级负荷要求。对于第一种主接线的工作方式是当机电修车间或轧钢车间任意一个故障停电检修时,通过联络线由另一个车间提供电源.在低压联络线上,轧钢低压联络线侧的配电瓶将它始终处于打开状态,当机电修车间变压器要检修时,先打开机电修车间侧配电瓶的开关,使其与轧钢车间通电,然后断开其本车间母线上的开关,这样保证了不影响生产断电;当处于故障时,母线和高压的断路器自动断开,联络线上的开关开启,也保证了供电的需要而不间断.对于第二中方案,同样当一个变压器故障,也由另一个变压器供电,它是通过母线分段,通过联络线上的断路器来实现双电源的自动互投.

3) 从灵活性看能适应各种不同的运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。

4）从经济上看，第一种方案比第二种方案少一套高压线路、变压器、高压熔断器、和开关设备，减少了土建面积，因此能节约大量投资。从第一种来看它由负荷不大的轧钢车间提供低压联络备用电源。联络线大约60米，因此线路比较短，出现问题的可能性比较小，在加上本机电修车间与轧钢车间的共同负荷也比较小。根据性能比较可知道，第一种方案利用率更高。有在综合投资上，有Z1≈1/2Z2；运行年费上F1≈F2，从而可知第一种方案更为理想。

（4）主变压器的选择

变电所中主变压器的容量应按照变电所的负荷总容量及主变压器的台数和运行方式确定，还应考虑5年～10年的发展规划。主变压器应选择低压损耗变压器，同一变电所中的几台主变压器的型号和容量应该相同。

工矿企业变电所主变压器的台数，应根据负荷的重要程度确定。对于有一、二类负荷的工矿企业的一、二类负荷用电，并不得少于变电所总计算负荷的80%或70%。即每台变压器的容量应为

c a p t c a p t T N S K COS P K S .....=≥

∑ϑ （9） 式中 ∑P ——变电所总的有功率计算负荷，kW ；

T N S .——变压器的额定容量，kV ·A ；

c a COS .ϑ——变电所人工补偿后的功率因数，一般应在0.95以上； c a S .——变电所人工补偿后的视在容量，kV ·A ；

p t K .——故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比例确定。

当变电所只选一台变压器时，变压器容量的容量应满足全部用电负荷的需要。此外。一般还应考虑15% ～25%的富裕容量，即

T N S .≥（1.15～1.25）c a S . （10）

当两台变压器采用一台工作，一台备用时，则变压器的容量应按下式计算： T N S .≥c a S . （11）

当两台变压器采用并列运行时，则每台变压器的容量应按下式计算

T N S .≥（0.6～0.7）c a S . （12）