1、湖 南 水 利 水 電 職 業 技 術 學 院hunan technical college of water resources and hydro power畢業設計成果 項目：甲醇裝置變配電所設計姓 名： 李 瀟 陽 專 業： 供用電技術 班 級： 06級供用電班 學 號： 200630010347 校內指導老師： 楊老師 前言 畢業設計是完成本專業教學的最重要教學環節，通過畢業設計，使學生對各門課程的綜合運用提高，鞏固和加深學生所學專業理論知識，鍛煉學生分析和解決實際工程問題的能力。培養和提高解決實際工程問題的能力，培養和提高學生綜合使用技術規范，技術資料，進行有關計算，設計，繪圖和編

2、寫技術文件的初步技能，為今后參加工廠供電和變電所電氣設計，安裝運行，檢修試驗的基礎。此次畢業設計是為一生產甲醇的化工廠進行變配電，本設計根據所學知識和變配電所設計原則進行設計。由于時間有限和技術資料缺失所限，有許多技術資料無法找到，所以設計中有許多不足之處。在今后的學習和工作之中，不斷完善知識和技術，以解決設計的不足之處。 設計總說明此次進行的甲醇工廠的變電所設計，我們進行了分組設計，總體設計分為了電氣一次部分設計和電氣二次部分設計。我是電氣一次部分設計組成員，我只對電氣一次部分進行設計。電氣一次部分設計的主要內容包括電氣主接線方案的確定，短路計算，電氣設備的選型和校驗，電氣設備的布置，配電系

3、統的布置設計，接地和防雷的設計說明。本次設計中，主要對6和0.4kv側電壓等級進行設計，對于畢業設計指導書中提到的10kv電壓等級的內容不進行設計。 目錄一.設計總綱1.1設計目的1.2設計原始資料1.3設計范圍1.4設計原則 二電氣設計說明書： 2.1變電所所址選擇 2.2電氣主接線選擇 2.3變電所的配電設計 2.4電氣二次屏的設計 2.5防雷說明 2.6接地說明 2.7站用電與直流設備布置說明 2.8備用電源自動投入三電氣一次部分設計計算書： 3.1短路計算書 3.2電氣設備選型和校驗書 一設計總綱1.1 設計目的：通過本次設計，初步掌握一個工廠變配電的設計的思路，內容，方法和設計步驟。

4、通過本次設計將供用電技術專業的課程所學的主要知識聯系起來，將理論知識與工程實際聯系起來，綜合運用。1.2設計原始資料：（1）本變電所建設的不得是為了xx工廠甲醇裝置提供配電的電源。（2）本變電所為降壓變電所，負荷有高壓負荷（6kv）及低壓負荷（0.4kv）。（3）電源。1）動力站系統阻抗標值最大運行方式下：i段：=0.1768， 段：=0.1861最小運行方式下：i段：=0.298， 段：=0.3062）動力站1#2#主變容量為31500kva，ud%=10.53)從動力站至變電所2.0km，變電所至甲醇2.5km高壓電機電纜長度110m，變壓器電纜長度40m低壓電機電纜長度80m，高壓電纜總

5、長度850m，低壓電纜總長2100m，控制電纜總長2900m4）負荷 （見表）名 稱容 量高壓負荷 i段1#變壓器500kva1#電容器柜240kvar1#合成氣壓縮機500kw1#循環氣壓縮機280kw1#co2壓縮機132kw 段2#變壓器500kva2#電容器柜240kvar2#合成氣壓縮機500kw2#循環氣壓縮機280kw2#co2壓縮機132kw低壓負荷 i段磷酸鹽泵0.55kw粗甲酸泵5.5kw頂塔回流泵5.5kw加壓塔進料泵15kw加壓塔回流泵15kw常亞塔回流泵15kw廢水泵37kw常壓廢水泵3kw精甲醇泵37kw堿液泵0.55kw軸流風機1.2.3.4.50.753kwup

6、s電源18kva1#電控柜7.4kw本所照明箱編隊4kw合成工序照明箱5kw壓縮照明箱10kw1#精餾照明箱10kw段雜醇油泵4kw地下槽泵2.2kw頂塔回流泵5.5kw加壓塔進料泵15kw加壓塔回流泵15kw常亞塔回流泵15kw廢水泵()3kw廢水泵3kw精甲醇泵37kw堿液泵0.55kw軸流風機6.7#0.752kw2#電氣柜7.4kw2#精餾照明箱10kw裝置照明箱20kw檢修動力箱10kw1.3設計范圍:1)根據變電所原始資料選擇變電所地址.2)確定變電所電氣主接線方案3）進行6kv側短路電流計算及0.4kv側低壓短路計算4)電氣設備的選擇和校驗5）變電所電氣布置及低壓配電系統的布置設

7、計6)防雷與接地的設計說明7）廠用點系統的設計說明1.4設計原則:1)貫徹國家有關建設及各項方針政策，設計規程規范。2）貫徹和執行國家安全生產的電氣設計原則，在確保安全生產的情況下盡量做到經濟合理。3)設備的選用堅持技術進步，安全可靠等原則，盡可能地選擇小型化，免維修或少維護的設備。4）在設計中在滿足以上設計要求的條件時，盡量做到設備的統一標準化。二電氣設計說明書：2.1變電所地址的選擇：變電所時為甲醇工程配電，變電所應選擇在靠近公路的地方，便于修建和設備運輸。變電所應該建在地勢平緩的地區，便于線路的架設和敷設。這樣可以減少架設和敷設線路的投資，也便于線路的維修。 變電所本身的用地應該滿足變電

8、所和負荷的5-10年發展需求，所以建設用地要為變電所的發展留出空間，本變配電設備均為戶內型，配電房內本身的設備都在戶內，配電房要有為配電設備5-10的發展留出空間，所以配電房的空間要足夠大。 2.2電氣主接線方案的選定：本次設計的變電所要為甲醇工廠進行變配電，首先確定工廠的負荷性質。甲醇為化工產品，本身為有毒物質氣體和溶液都有毒，氣體溶于水后被人飲用可試人中毒死亡。甲醇是易燃易爆一揮發的物質，在工廠生產和處理甲醇時必須防火和電力的可靠供應。據此甲醇工程的負荷等級應為類負荷，類負荷供電要求在線路維修是允許短時停電或部分長期，但不允許線路全部長期停電。為避免因停電帶來安全生產事故，必須選擇安全可靠

9、的電氣主接線方案。從供電可靠性出 發我們組推薦了2中主接線方案，一為高低壓負荷均為單母線分段接線方案，二為高低壓負荷均為雙母線不分段接線方案。（雙母線不分段接線以下簡稱雙母線接線）雙母線接線的可靠性高，采用雙母線可以在任何一段母線維修時將該段負荷切換的另一母線上，并且不用長期停電，短時停電為切換母線時的操作時間，大大提高了供電可靠性。他便于擴建，在擴建時只用橫向建設，不必另加入母線。靈活性高且有多種運行方式，但是進行調度并網操作復雜。但其安全性相對低，在母線故障時倒閘操作復雜，易產生誤操作，稍有不慎會造成帶負荷拉開隔離開關的重大事故。在經濟上雙母線由于有二條母線，它所配備的設備也要相應增加，對

10、應負荷的斷路器與隔離開關也要增加，所以它的建設投資大。由于它連接母線的設備較多維修的對象多，它的維護費用也多，經濟性較差。雙母線接線圖： 單母線分段接線克服了單母線不分段接線的可靠性低的缺點，大大提高了供電可靠性。雖然在任一母線的隔離開關維修時，該段母線上的回路都要停止工作，但不會形成全部停電，而是部分停電。檢修任一電源或出線斷路器時，該回路要長期停電，由此可以分別把負荷接在不同分段母線上同時供電。這樣不但滿足了對類負荷的供電要求，也能滿足對類負荷的要求。安全上單母線分段接線接線簡單，在維護的倒閘時的操作簡單。靈活性高調度方便，可以快速并網。在擴建時建設方便只用橫向建設，不必多加入母線。在經濟

11、性上由于母線數少，增加出線回路的投資不高。由于連接母線的重要設備少，所以維護設備的費用也少，運行維護費用不高，經濟性好。單母線分段接線圖：通過對兩中方案的比較，從可靠性上：雙母線比單母線分段的可靠性高。從安全性靈活性上：雙母線接線倒閘操作復雜，易發生是事故，維護不便。單母線分段接線的倒閘操作簡單，調度靈活。在經濟性上：單母線分段的運行與維護費用比雙母線要少，擴建的投資也比雙母線經濟。進行綜合的考慮，本次設計中雖然雙母線的可靠性比單母線分段的高，但是從靈活性安全性和經濟性上：單母線分段比雙母線都要好，經過我們組對接線方案的討論，最后認定單母線分段的接線方案比雙母線接線的方案跟適合本次設計，所以我

12、在本次設計中最終采用了單母線分段的電氣主接線方案。采用單母線分段的方案后，決定為了提高對工廠的供電可靠性，對變壓器進行暗備用運行方式，負荷按照變壓器運行方案進行分配。單母線分段接線方案：2.3變電所的配電設計：設計中配電房共有2個房間，一間配電設備和變壓設備在一起的變配電間，一間用于監控運行的主控室。本次變電所的配電設備與變電設備都在同一配電房間，在配電房內有4臺變壓器，2臺6kv的和2臺0.4kv的變壓器，他們按照單母線接線方式安裝。6kv的2臺變壓器在房間最里面，他們之間有3米的距離間隔，3米是便于維修和巡查設備的回車道，變壓器離墻面保持2米的安全距離。6kv的變壓器與0.4kv的變壓器之

13、間有高壓開關柜和電容柜，高壓開關柜和電容柜離變壓器有3米的間隔距離。以段和段為分界，每段各有1個高壓開關柜和電容柜，兩段各組之間有3米的回車道。0.4kv的變壓器與低壓開關柜同段同組并排安裝，每段每組低壓配開關電柜都為7臺，在配電房內共有低壓配電柜14臺。低壓負荷中1臺配電柜為3臺泵配電，共有4臺為泵配電的配電柜。其他的照明線路的開關都在一個配電柜。其他2臺為今后的變電所和甲醇工廠的發展預留的配電柜。在低壓開關柜旁與其并排各段每組各安裝一各直流屏，直流屏一共2臺。主控室主要用于監控變壓器與設備的正常運行，觀察繼電保護動作的情況，監視中央音響設備的報警情況。設計主控室有一個控制臺，8臺繼電保護柜

14、，2臺故障事故報警器和1臺設備運行監視屏。在繼電保護柜中，有4臺為6kv側設備進行保護的繼電保護柜，4臺為0.4kv側設備進行保護的繼電保護柜。在主控室墻上有變電所的電氣主接線圖一副。本次設計中對主控室沒有對做具體的技術參數設計要求，所以在這里不進行詳細設計。（變配電設備房布置圖如下） 中央控制室布置圖： 2.4電氣二次屏的設計：本次設計中的繼電保護裝置主要有中間繼電器.電流繼電器.電壓繼電器.縱差保護繼電器?？紤]便于監視的原則決定把這些保護設備分成段線路設備保護和段線路設備保護。把他們按線路分段各裝在保護柜上，6kv側和0.4kv側段線路高低壓側設置四個繼電保護柜，6kv側和0.4kv側段線

15、路高低側設置四個繼電保護柜，由繼電保護柜對線路和設備進行保護，主控室一共8太繼電保護柜。配電用的二次系統按單母線分段接線進行供電。2.5防雷設計說明：本次設計為戶內配電，變配電設備都為戶內設備，所以要裝設避雷設備。避雷設備為戶內用避雷器，考慮防雷能力應該在10kv進線端安裝避雷器。在6kv側的高壓電動機回路上，也要設計防雷設備，防止雷擊對電動機影響，一般在電動機的末端裝設氧化鋅避雷器。在3-10kv配電所的重要設備是變壓器，其價格高絕緣水平低，必須有可靠防雷。在防雷設計中，避雷器應靠近變壓器安裝，但也要考慮保護其他電氣設備。在3-10kv配電裝置中，應該在每組母線和架空進線上安裝避雷器，在3-

16、10kv進線電纜上，電纜與架空連接處裝設避雷器，此次設計中戶內使用氧化鋅避雷器。由于需要設置的避雷器多，所以設計避雷設備接入避雷網，用避雷網保護變電所整體。3.6接地電阻的設計說明： 接地系統主要分為保護接地和工作接地。保護接地主要用于保護電氣設備的安全運行與人身安全。工作接地主要用于設備的正常工作，如：變壓器中性點的直接接地和經消弧線圈接地。本次設計為了保護工廠設備和生產安全，使用三相五線制接線方式。為了保護電動機和泵的正常工作，保證人員安全需要接地保護。本變電所內的6/0.4kv的變壓器的運行需要中性點接地，需要設置工作接地。電動機的外殼需要保護接地，為了防止人員觸殼發生觸電，防止電動機碰

17、殼產生電火花發生火災。避雷器需要接地將雷擊引入地下，需要對其單獨使用接地體接地。此次接地設計建議使用接地網進行設備保護和中性點接地的工作接地并且電阻要小于4。避雷器單獨接地體可以使用地下管道連接入接地網，達到降低接地電阻的目的。三相五線制接線方式圖：3.7站用電與直流布置說明：變電所內的用電負荷少，主要是配電房照明主控室照明和生活照明。站用電的電源從低壓母線上的末端引出一條線路，此線路對站用電提供電源。 為保證直流系統負荷的供電，對本次變電所直流系統裝設額定電壓為2v的蓄電池108個，串聯組成210-220v的直流電源，為直流設備提供電源。在變電所中，為了防止突發電氣設備突發的故障和事故，要考

18、慮備用電源的使用。本次設計對變壓器采用暗備用運行。為了變壓器能夠自動入換備用，變壓器的容量考慮了他在過載70%時的最大容量。各段的負荷只接入變壓器容量的70%。3.8備用電源自動投入： 本次設計中設計為了提高供電可靠性，設計了備用電源自動投入的裝置。在6kv側的分段母線的母聯斷路器和隔離開關出設置了自動投入裝置。在6kv的電源供電出線突然事故時，自動裝置將備用電源投入使用，防止應停電產生你的安全事故。三電氣一次部分設計計算書3.1短路計算書：1）6kv側短路電流計算：此次設計中基準容量=100ma，=，對短路計算主用采用標么值計算。此次設計的主接線方案為單母線分段，6kv側的短路點設置在6kv

19、側的母線上，段母線與段母線都有短路點，短路點都在每段相同位置。線路短路點計算電路圖：線路短路電等效電路圖：此短路點為段短路點：查表得知線路的阻抗為0.4，動力站系統阻抗=0.1768線路總阻抗為=2.01 變壓器的阻抗為 =0.333 所以2.01+0.1768+0.333=2.53 短路電流此短路點為段短路點:查表得知線路的阻抗為0.4，動力站系統阻抗=0.1861線路總阻抗為=2.01 變壓器的阻抗為 =0.333 所以2.01+0.1768+0.333=2.53 短路電流根據三相電路全電流沖擊值公示根據三相電路全電流有效值公式6kv側短路電流成果表：短路電流三相電路全電流沖擊值（）三相電

20、路全電流有效值（）段3.63ka9.25ka5.48ka段3.62ka9.23ka5.46ka2）0.4kv側短路電流計算：線路短路點計算電路圖：0.4kv側的短路計算采用有名值計算，0.4kv側短路點為低壓負載最大的一條支路上，此支路為3臺15kw的精甲醇泵進線端。計算負荷公式 查表泵的需用系數為0.75-0.85cos=0.8 tan=0.75 查表得出變壓器短路損耗為=5.85-6.08kw 低壓側主變壓器阻抗： 低壓側短路點至變壓器要經過：斷路器，隔離開關，電纜，母線，電纜和自動空氣開關 斷路器接觸電阻查表得: =0.06 隔離開關接觸電阻查表得：母線單位電阻與單位電抗查表得:=0.0

21、76 電纜單位電阻與單位電抗查表得:=0.079 變壓器的電阻與電抗得: =3.89 自動開關的接觸電阻與電抗查表得:=0.36 已知變壓器至低壓電纜長度40m，低壓電機電纜長度80m，低壓側最大負荷支路與變壓器電纜接入母線的位置距離為0.5m。0.06+0.0760.5+0.07940+0.89+0.36=0.150.5+0.13580+40+3.38+0.2=三相電路全電流有效值：三相電路全電流沖擊值：3.2電氣設備的選型和校驗：由于設備資料的落后和技術資料的缺失，對互感器不進行校驗1）6kv側設備的選擇和校驗：高壓側各段負荷進行統計轉換后根據公式總功率為2207kva,據此選擇高壓6kv

22、變壓器容量為2500kva選擇sc8-2500/10 環氧樹脂澆注式電力變壓器容量為2500kva，高壓額定電壓10kv，低壓額定電壓6kv變壓器得工作電流為6kv側變壓器出口斷路器：根據工作額定電流，額定電壓選擇zn28-10/630-12.5 真空斷路器設備校驗：額定電壓 10kv6kv 額定電流 630a329a 開斷電流 12.5ka5.45ka 關合電流 31.5ka9.25ka 動穩校驗 31.5ka9.25ka 熱穩校驗 kaka滿足條件。6kv側高壓隔離開關：根據工作額定電流，額定電壓選擇gn30-10型戶內高壓隔離開關設備校驗：額定電壓 10kv6ka 額定電流 630a32

23、9a 動穩校驗 50ka9.25ka 熱穩校驗 滿足條件。6kv側母線的選測母線最高工作溫度查表為70，母線平均溫度查表為40，母線室內工作溫度查表為25。=269.78a根據載流量選擇截面為404 的銅芯母線tmy 校驗母線截面：查表當時 c=171根據s 滿足條件。6kv電纜的選擇電纜最高工作溫度查表為90，電纜平均溫度查表為40，電纜室內工作溫度查表為30。6kv側電纜根據變壓器工作電流= =286.23a根據載流量選擇電纜為yjv22 銅材3芯，在6kv線路中電纜截面為25校驗母線截面：查表當時 c=140根據s 滿足條件6kv電流互感器的選擇：根據工作額定電流，額定電壓選擇ldzb-

24、10型電流互感器6kv電壓互感器得選擇：根據工作額定電流，額定電壓選擇jszx-6型電壓互感器電抗器的選擇：此電抗器用以高壓側中電動機的降壓啟動根據工作額定電流，額定電壓選擇xksukl-6-400-5型電抗器設備校驗：額定電壓 6kv=6kv 額定電流 400a 329a 動穩校驗 20ka16.3ka 熱穩校驗 kaka滿足條件。6kv高壓開關柜得選擇：根據工作額定電流，額定電壓選擇與接線方式選擇gg-1a型高壓開關柜，額定電壓10-6kv，額定電流1000a.2）低壓側0.4kv設備得選擇和校驗：根據負荷表已經給出得0.4kv主變壓器容量，選擇選擇sc8-500/10 環氧樹脂澆注式電力變壓器.容量為500kva，高壓額定電壓6kv，低壓額定電壓0.4kv.變壓器得工作電流為0.4kv側變壓器出口斷路器的選擇：根據工作額定電流，額定電壓選擇3wn65型斷路器。設備校驗：額定電壓 415v400v 額定電流 1000a984.8a 動穩校驗 65ka23.97ka熱穩校驗 100kaka接通電流 143ka23.94ka開斷電流 65ka23.94ka滿足條件。0.4kv側隔離開關的選擇：根據工作額定電流，額定電壓選擇qa800型隔離開關。設備校驗：額定電壓 415v400v 額定電流 1