某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计

燕山大学课程设计说明书题目：某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计学院〔系〕：电气工程学院年级专业：10级电力系统及其自动化学号：学生姓名：指导教师：钟嘉庆王云静教师职称：副教授讲师电气工程学院《课程设计》任务书课程名称：供电系统课程设计基层教学单位：电力工程系指导教师：钟嘉庆、王云静学号学生姓名〔专业〕班级电力系统及其自动化3班设计题目题目4：某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计设计技术参数全厂生产任务及车间组成；2、全厂各车间负荷计算表；3、供用电协议；4、供电系统短路技术数据。设计要求课程设计应提交设计计算说明书一份〔B5纸〕。说明书应包含完整的电气接线图、计算的原始公式、详细的计算过程；计算数据汇总表；设备技术参数汇总表。参考资料1、《电力工程电气设备手册》2、《电力工程电气设计手册》3、《工厂供电》〔第2版〕，陕西工业学院苏文成编机械工业出版社4、《供电技术》〔第3版〕，西安理工大学余建明等编机械工业出版社5、《工厂供电系统设计指导》，刘介才编周次第一周完成内容完成设计要求指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。前言课程设计是学习到实践的一个重要环节，是我们日后工作所必需的过程。同时这也是我们进入农电专业以来第一次全面的自主进行供电设计能力的训练。工厂供电是指工厂所需电能的供给和分配，本次课程设计的任务，主要是设计工厂内部电能供给和分配问题，帮助我们复习工厂供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必需的根本理论和根本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的根底。在具体设计中采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，总配电变电所及配电系统设计，其中包括主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择、主要设备继电保护设计、配电装置设计、防雷接地设计。目录原始资料分析一、某柴油机厂生产及车间组成…………………5二、供用电协议……………………6三、本厂自然条件…………………7负荷计算和无功功率补偿一、全厂负荷的计算………………7二、功率因数的调节与电容器的选择……………9三、各变电所变压器的选择………10四、工厂主接线图………………11系统短路分析及计算一、系统等效阻抗图………………12二、系统短路电流计算……………12主要电气设备选择与校验一、电缆的选择与校验……………16二、断路器的选择与校验…………17三、隔离开关的选择与校验………17四、熔断器的选择与校验…………18主要设备的继电保护一、电流速断保护整定……………20二、过电流保护整定………………20三、过负荷保护整定………………21四、电流保护的二次系统图………21心得体会参考文献第一章原始资料分析一、某柴油机厂生产及车间组成1、本厂生产规模和产品规格年产4160型柴油机5000台/8500吨。2、本厂各车间的组成及生产任务〔1〕机械加工一车间①本车间承当的主要任务有：柴油机的备件和零部件18种。②工作制度为两班制，全年工作时数为4600小时。③工段组成：自动线工程、气缸工程、曲轴工程、凸轮工程、连杆工程、杂件工段及辅助工段组成。〔2〕机械加工二车间①本车间承当柴油机的全部中小零件生产。②工作制度为二班制，工作时数为4600小时。〔3〕装配车间①本车间承当年生产4160型柴油机5000台/8500吨的组装。②工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。〔4〕产品试验室①本室承当产品试验工作②工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。〔5〕铸造车间①本车间承当柴油机所需的铸造件②工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。〔6〕冲焊车间①本车间承当4160型柴油机冲压零件的备料、焊接和涂漆工作。②工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。〔7〕锻工车间①本车间承当4160型柴油机全部锻件以及全厂工具机修自用锻件的备料、锻件第一热处理。②工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。〔8〕热处理车间①本车间承当4160型柴油机零件的第二热处理和零件外表的法兰处理，全厂工具模具及机修件的处理。②工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。〔9〕工具车间①本车间承当本厂所有产品正常生产及产品技术改造所需的专用工具夹量具、局部标准工具的制造。②工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。〔10〕机修车间本车间承当全厂机械动力设备的大修。〔11〕木工车间①承当铸件的制模。②工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。〔12〕备料车间①本车间属于金属材料库。②工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。〔13〕理化实验室①承当产品理化试验②工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。〔14〕中央计量室①承当全厂标准量块的保管和定期巡检、检定，保证全厂量度的统一。②工作制度为一班制，全年工作时数为2400小时。二、供用电协议工厂与电业部门所签订的供电协议主要内容如下：〔1〕从电业部门某110/10kV变电所，用10kV电缆线路向本厂供电，因供电可靠性要求，采用双回路供电，变电所距离厂东北角1.5公里；〔2〕供电部门提出的技术要求：①变电所10kV配出线路过电流保护装置的整定时间为1.5秒，工厂配电所应不大于0.8秒；②在总配电所10kV侧计量；③本厂的功率因数值应在0.9以上。系统短路数据：供电部门变电所10kV侧短路容量为：系统最大运行方式时、200MVA 、系统为无限大容量系统最小运行方式时、100MVA 、系统为无限小容量自然条件本厂为两班制，年最大负荷利用时数为4600小时，为二级负荷。设土壤中0.7~1米深处一年中最热月平均温度为第一章负荷计算和无功功率补偿一、全厂负荷的计算1.负荷计算：利用需要系数法计算负荷：以车间1为例：有功功率：==0.6=444.54kW；无功功率：=444.541.02=453.43kWAR；视在功率：；其余各车间功率如下表：表1全厂各车间变电所负荷计算如下表：序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)〔1〕No.1变电所1热处理车间740.90.60.71.02444.5400453.4308635.05712工具车间470.30.651.1714.100016.497021.69233机修车间2520.250.651.1763.000073.710096.92314冲焊车间2330.30.61.3369.900092.9670116.50005小计532.3860604.7746805.7215〔2〕No.2变电所1机加一车间15500.30.651.17465.0000544.0500715.38462机动二车间12200.30.651.17366.0000428.2200563.07693装配车间2910.30.651.1787.3000102.1410134.30774小计826.47001020.69051309.5273〔3〕No.3变电所1铸造车间16120.40.71.02644.8000657.6960921.14292小计580.3200624.8112852.7370〔4〕No.4变电所1熔化车间12810.60.71.02580.3200624.8112852.73703小计691.7400744l.77341016.4604〔5〕No.5变电所1锅炉房700.750.80.7552.500039.375065.62502空压站200.850.80.7517.000012.750021.25003锻工车间352.70.30.651.17105.8100123.7977162.78464产品实验室1500.60.80.7590.000067.5000112.50005理化实验室56.870.60.80.7534.122025.591542.65256厂区照明20120.00000.00000.00007木工车间53.10.350.61.3318.585024.718130.97508备料库50.120.30.651.1715.036017.592123.13239中央计量室100.60.80.756.00004.50007.500010小计323.1477300.0332440.9584〔6〕No.6变电所1空压站〔6kV〕2600.850.750.88221.0000194.4800294.6667全厂合计1全厂合计P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)2乘以同期系数(0.9、0.95)2857.55733315.08474376.6906二、功率因数的调节与电容器的选择NO.1变电所：总有功功率∑P=532.39kw总无功功率∑Q=604.77kvar总视在功率∑S=805.72KV·A全厂功率因数=0.66<0.9所以要进行无功补偿kvar取400kvar低压侧补偿后的视在功率：根据补偿后的视在功率选择变压器容量：SN=2*500KVA变压器损耗：kvar高压侧有功功率：kw高压侧无功功率：kvar补偿后的功率因数：>0.9同理可得其他变电所参数。变电所序号低压侧(kW)低压侧补偿前〔kvar〕低压侧补偿前〔kVA〕补偿量〔kvar〕实际补偿量〔kvar〕电容器型号补偿后低压侧视在功率〔kVA〕NO.1532.39604.77805.72394.3825-16BWF0.4-25-3570.41NO.2826.471020.691309.53694.0725-28BWF0.4-25-3886.51NO.3580.32624.81852.74395.4725-16BWF0.4-25-3622.34NO.4691.74744.771016.46471.4025-19BWF0.4-25-3742.48NO.5321.15300.03440.96172.3320-9BW0.4-20-3342.85NO.6221.00194.48294.67107.1420-6BW0.4-20-3233.22表2各变电所无功补偿的计算结果及无功补偿装置选择各变电所变压器的选择表3各变电所的变压器型号及有功和无功损耗变电所变压器型号变压器容量〔kVA〕△P变压器有功损耗〔kW〕△Q变压器无功损耗〔kVAR〕NO.1-MR-5002*500525NO.2-MR-6302*6306.331.5NO.3-MR-6306306.331.5NO.4-800／10800840NO.5-MR-400400420NO.6-MR-2502502.512.5表4补偿后最终各变电所高压侧计算结果变电所有功功率无功功率视在功率功率因数NO.1547.39229.77593.660.922NO.2832.77352.19904.180.921NO.3586.62256.31640.170.916NO.4699.74309.77765.240.914NO.5325.15140.03354.020.918NO.6223.586.98239.830.932`四、工厂主接线图系统短路分析及计算一、系统等效阻抗图二、系统短路电流计算取1.当系统处于最大运行方式时：无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0(1)当K1点发生短路所以(2)当K2点发生短路所以(3)当K3点发生短路所以(4)当K4点发生短路所以(5)当K5点发生短路所以(6)当K6点发生短路所以2.当系统处于最小运行方式时：无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0(1)当K1点发生短路所以(2)当K2点发生短路所以(3)当K3点发生短路所以(4)当K4点发生短路所以(5)当K5点发生短路所以(6)当K6点发生短路所以表5系统在最大最小运行方式下的短路电流和冲击电流最大运行方式最小运行方式短路点I''〔KA〕ish〔KA〕I''〔KA〕ish〔KA〕K111.5529.408.6121.92K219.8850.6119.4549.51K324.7863.0824.7863.08K430.7578.2829.7375.68K519.8850.6119.4549.51K69.1123.199.1123.19第四章主要电气设备选择与校验一、电缆的选择和校验1.电缆的选择：在厂内所有电缆中，最大工作电流为：故取所选电缆的长期允许工作电流，最高允许温度为900C〔其中〕电缆的校验：长时允许电流：线路承受的最大负荷电流就为符合要求。二、断路器的选择和校验1.断路器的选择：选取断路器型号为ZN-10/1600-31.5断路器参数如下：额定电压：10KV额定电流：1600A额定开断电流：31.5KA动稳定电流：80KA热稳定电流：31.5KA(2S)固有分闸时间：0.06S燃弧时间：0.3S断路器的校验：冲击电流短路电流热效应断路器校验：动稳定校验：热稳定校验：隔离开关的选择和校验1.隔离开关的选择：选取隔离开关型号：GN1-10/400隔离开关参数如下：额定电压：10KV额定电流：400A动稳定电流：50KA热稳定电流：14KA(5S)2.隔离开关的校验：冲击电流短路电流热效应动稳定校验：热稳定校验：熔断器的选择和校验1.熔断器的选择一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或者等于电网的额定电压USN.熔断器的额定电流要大于回路中的最大负荷电流。各变电所高压侧最大负荷电流如下：NO.1变电所：NO.2变电所：NO.3变电所：NO.4变电所：NO.5变电所：NO.6变电所：根据最大负荷电流可选择熔断器型号如下：表6变压器高压侧熔断器型号选择变电所型号额定电压(KV)额定电流(A)最大开断电流(KA)NO.1RN2-10/75107550NO.2RN2-10/75107550NO.3RN1-10/40104050NO.4RN1-10/50105050NO.5RN1-10/30103050NO.6RN1-10/201020122.熔断器的校验：例：使用开断电流进行校验：NO.1变电所：INbr=50KA>Ish=30.75KA；校验合格第五章主要设备的继电保护选取一条线路NO.3变电所做继电保护整定：变压器参数：SN=630KVA变压器额定电流:电流互感器的接线方式:Y电流互感器一次电流:电流互感器型号:LA-10,200/5电流互感器变比:200/5=40二次回路额定电流:62.99/40=1.57A一、电流速断保护的动作电流整定其中为可靠系数：取=1.3；为接线系数z=1为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;为电流互感器变比。取，I段灵敏度校验：原那么：按保护安装处的最小运行下两相短路电流校验；符合要求。二、过电流保护的动作电流整定按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器的整定值其中：为电机的自动启动系数。整定值为2.5A，动作时限t=2.0S根据小运行方式下，被保护线路末端发生短路的情况进行校验Ⅱ段灵敏度校验：其中：为折算到高压侧的低压侧两相短路电流最小短路电流值。故符合要求。三、过负荷保护动作于发出信号，时限一般取4~15s。动作电流按下式整定：式中——可靠系数，视变压器过负荷能力而定，可取1.05~1.15；——继电器返回系数，取0.8~0.85；——变压器额定电流。电流保护的二次系统图图3-10变电所进线侧线路