隧道施工配电毕业设计系统方案.doc

隧道施工配电系统设计专业：电气自动化班级：姓名：学号:石家庄铁路职业技术学院 2010.12供配电系统的设计与施工design and construction of power distribution system项 目 报 告item report课程供配电系统设计与施工项目名称太行山隧道施工配电系统设计班级40931姓名韩林文学号26分项成绩配电方案负荷计算短路电流计算元器件选择及校验继电保护无功补偿配电柜设计或选择设计说明书的思路及格式总结满分10101020101010155得分合计教师签字日期个人总结通过完成这个项目的过程使我感受到了动手能力的重要性，也体现出了我对知识的掌握程度。在还没有做项目前我总感觉自己对供配电掌握的还不错，对它甚是了解。但通过这次训练使我很好的认识了自己，清楚了我对供配电的掌握程度，原来我所了解的只是九牛一毛。项目刚下来时我就傻眼了，对这类型的项目咋做呀，我又不是设计师也更不是什么高级电工，然而一开始就有点抱怨。过些天后，有的同学就开始动手做了，我就开始心急了，没办法也得做呀，不然拿什么交作业呀。刚做的时候就只知道算计算负荷，只能走一步算一步，然而计算负荷也算了好几遍才算对，那么后面的不知道要做多久才能做正确呀。最后就只能几个一块自习一起做题互相讨论交流，就这样向完成项目靠近。通过项目报告单就了解了这个项目的入口就是计算负荷，然后你必须把变电所系统式主接线图画出来，这样由负荷逐步向上推，最后把所有的都算好，把元器件都选好校验好，那么最后一步就是画图变电所的布置图，主接线图，还有高低压配电室的布置图，开关柜的布置图，等等。这些都做完了就等于把这个项目完成了，打印出来就可以交了。在计算时通过所给的条件有的元器件选出来后不能校验，所给的条件不够，比如洞内洞外的断路器的选择，断路器的灵敏度的校验不能算出来，有的就只能按照线路的计算电压，计算电流选出来。通过这次项目使我了解了工厂供电的总的供电供配电系统设计与施工design and construction of power distribution system项目任务单item task bill编制部门dept.： 信息工程系 编制人name.： 袁长明 编制日期date.：2010年11月24日项目编号item no.1项目名称item太行山隧道施工配电系统设计学时time目的objective1掌握变配电所主接线方案的选择方法； 2了解变配电所的布置与结构；3掌握架空线路和电缆线路的敷设方式；4完成隧道洞内外用电设备供配电系统的设计；5. 能够选择导线和元器件，并校验6. 能对变压器进行选择，并对其进行适当的保护7.编制技术文件。任务要求requirement洞外用电设备采用s9系列三相油浸式低损耗变压器，采用35kv（500m）高压进线，变为0.4kv，经低压母线后，接有四组负荷，分别为：1.混凝土搅拌站，其负荷为：65+j37kva；22.空压机组为：共13台，其中9台备用，启动时，先同时启动2台，再启动2台，采用的电机为：y250m-4，功率为55kw，额定电压为380v，额定电流为103a，效率为92.6%，功率因数为0.88，启动电流倍数为7.0；3.通风机组为：共6台，正常工作时使用3台，3台备用，采用的电机为：y225m-2，功率为45kw，额定电压为380v，额定电流为84a，效率为91.5%，功率因数为0.89，启动电流倍数为7.0；4.洞外照明，220v，采用碘钨灯照明，总负荷为80kw。混凝土搅拌站、空压机房、通风机、照明配电箱离低压配电柜的距离分别为200m、150m 200m和150m。洞内用电设备的配电采用两级变压，先由35kv级的架空线经过500m到达洞外变压器，变压为11kv后经过1500m的电缆线路到达洞内变压器，再由洞内变压器变为0.4kv。经低压配电柜配电给洞内用电设备。洞内用电设备情况如下：1. 混凝土喷射机，4台，每台100kw，电机型号为：y-315m2-6，170.8a，效率为92%，功率因数为0.87，起动电流倍数为7.0。2. 混凝土输送泵，2台，每台100kw，电机型号为：y-315m2-6，170.8a，效率为92%，功率因数为0.87，起动电流倍数为7.0。3. 洞内抽水泵，10台，每台11w，电机型号为：y-160l-6，24.6a，效率为87%，功率因数为0.78，起动电流倍数为6.54. 231挖装机，5台，每台18.5kw，电机型号为：y-200l1-6，额定电流为37.7a，效率为89.8%，功率因数为0.81，起动电流倍数为6.5。5. 洞内照明，220v，采用普通白炽灯泡，总负荷为231kw。6. 洞内所有设备距离洞内低压配电柜的距离一律规定为50m。要求低压母线上的功率因数达到0.92，如需要请选择合适的电容进行无功功率补偿，请设计该配电系统，并要求对所有变压器进行相应的继电保护。工具tools1多媒体教学设备； 2电工手册；3.计算机 提交成果production1.变配电所系统式主接线图及装置式主接线图2.元器件清单3.继电保护原理图、展开图4.高低压配电柜的屏面布置图和内部元器件布置图（可选择标准柜，也可自己设计）5.变配电所的布置方案示意图6.设计说明书备注remark设计说明书要求提交word电子文档和打印的a4纸文本前言太行山隧道施工配电系统涉及了供配电技术一书的大部分知识，其中包括了负荷计算、短路电流计算、元器件选择的标准及校验方法、变压器和进线线路的继电保护和无功补偿的知识。该项目耗时近一个月，是考核学生供配电技术学习成果的一个很好的项目。该项目主要包含了负荷计算、短路电流计算、元器件的选择及校验、继电保护、无功补偿和配电柜的设计和选择这几大方面。太行山隧道供配电施工包含了洞外设备组、洞内设备组两大部分，其中洞外设备由35kv高压进线经一级变压降为0.4kv后直接供电；而洞内设备则是35kv高压进线后先通过一级变压降为11kv，再经过1500m电缆明敷送电到洞内变压器进行二次变压，降压到0.4kv后供电。其中洞外用电设备与变压器之间选择用裸导线进行连接，而洞内则由于条件的限制只能选择聚氯乙烯绝缘铜导线连接用电设备与变压器。配电完成之后必须对相应的导线和变压器进行继电保护。电力线路的继电保护有过电流保护，电流速断保护，而变压器的继电保护除此之外还必须有过负荷保护。最后绘制总的配电系统图、继电保护的原理图和展开图以及配电所得规划图。整个项目详细说明了太行山隧道施工配电系统的配电方案，说明了设计思路，其中尚有不足的地方，还望提出宝贵见。 目录一、太行山隧道施工配电系统设计用电设备配图5二、负荷计算及变压器的选择、低压导线的选择、低压母线的选择、高压电缆线的选择、高压架空线的选择6三、元器件选择及短路电流计算15四、元器件清单25五、对10kv电缆保护器件选择26六、对10kv电缆线继电保护整定计算27七、线路继电保护原理图27八、线路继电保护展开图27九、变配电所布置图28十、高（低）压配电柜内部元器件的布置图和外观图29一、配电系统图：1.系统主接线图：2.装置接线图：二、负荷计算及变压器的选择、低压导线的选择、低压母线的选择、高压电缆线的选择、高压架空线的选择：1.低压负荷计算：洞外：（1）混凝土搅拌站： =74.8kva =/()=74.8/( 0.38)=113.6a （2）空压机： 查(附表11，p318)得： =0.8 ，而tg=0.75 cos=0.8 所以： =0.859.44=189.44kw = tg=0.75189.44=142.08kvar =236.8kva =/()=236.8/( 0.38)=359a （3）通风机： 查(附表11，p318)得： =0.8 ，而tg=0.75 cos=0.8 所以： =0.849.23=118.08kw = tg=0.75118.08=88.56kvar =147.6kva =/()=147.6/( 0.38)=224.25 a （4）洞外照明： 查(附表11，p318)得： =1 ，而tg=0 cos=1 所以： =0.81=80kw = tg=0kvar =80kva =/()=80/( 0.38)=121.54 a（5）：对支路1导线的选择： 相线的选择：查附表13-1得环境温度为c时bv-500型截面为25铜芯塑料绝缘导线ial=138ai30=113.6a,满足发热条件，因此相线截面选a=25。pe线的选择：16= ai30=359a,满足发热条件，因此相线截面选a=120。pe线的选择： a35选ape=70。 所选导线的型号规格为bv-500(3120+pe70)。(7): 对支路3导线的选择： 相线的选择：查附表13-1得环境温度为c时bv-500型截面为70铜芯塑料绝缘导线ial=265ai30=224.25a,满足发热条件，因此相线截面选a=70。pe线的选择： a35选ape=35。 所选导线的型号规格为bv-500(370+pe35)。(8): 对支路4导线的选择： 相线的选择：查附表13-1得环境温度为c时bv-500型截面为25铜芯塑料绝缘导线ial=138ai30=121.54a,满足发热条件，因此相线截面选a=25。 n线的选择：ao=0.5 a,选择ao=16。pe线的选择：16= a=35,选ape=16。 所选导线的型号规格为bv-500(325+116+pe70)。2、则低压母线负荷计算： （1）负荷计算： =0.85(+)=0.85(189.44+118.08+80+65)=384.64kw = 0.85(+)=0.9(37+142.08+88.56)=227.5kvar =446.88kvacos=/=384.64/446.88=0.860.92，满足要求。 3）补偿后变压器功率损耗为 0.015=0.015418=6.3kw =0.06=0.06418=25kvar 则变压器高压侧计算负荷为：+384064+6.3391kw+（227.565）+25187.5k434kva3、低压母线的选择： 因为：补偿后418kva，所以：/()=418/(0.4)=635a查（供配电技术附表122,p318），可知选用铜母线tmy，其截面为404 ,其允许载流量为700a635a，满足发热要求。洞内：(1)混凝士喷射机：查(附表11，p318)得： =0.8 ，而tg=0.75 cos=0.8 所以： =0.8108.74=347.8kw = tg=0.75347.8=260.1kvar =434.3kva =/()=434.3/( 0.38)=660a （2）、混凝士输送泵：查(附表11，p318)得： =0.7，而tg=0.88 cos=0.75所以： =0.7108.72=152kw = tg=1520.88=134kvar =202.63kva =/()=202.63/( 0.38)=307.8a （3）、洞内抽水泵：查(附表11，p318)得： =0.8，而tg=0.88 cos=0.75 所以： =0.812.6410=101kw = tg=1010.0.75=75.9kvar =126.4kva =/()=126.4/( 0.38)=192a（4）、231挖装机： (附表11，p318)得： =0.6 ，而tg=0.88 cos=0.75所以： =0.6120.65=61.8kw = tg=61.80.88=54.4kvar =82.33kva =/()=82.33/( 0.38)=125a （5）洞内照明： (附表11，p318)得 =0.7，而tg=0 cos=1所以： =0.7231=161.7kw = tg=0kvar =161.7kva =/()=161.7/( 0.38)=245.67 （6）：对支路1导线的选择： 相线的选择：查附表12-1得环境温度为c时tj-240型截面为240铜芯塑料绝缘导线ial=770ai30=660a,满足发热条件，因此相线截面选a=240。pe线的选择：a=35选ape=35。 所选导线的型号规格为tj- (3240+pe35)。 （7）：对支路2导线的选择： 相线的选择：查附表13-1得环境温度为c时bv-500型截面为95铜芯塑料绝缘导线ial=325ai30=307.8a,满足发热条件，因此相线截面选a=95。pe线的选择： a35选ape=50。 所选导线的型号规格为bv-500(395+pe50)。 （8）：对支路3导线的选择： 相线的选择：查附表13-1得环境温度为c时bv-500型截面为50铜芯塑料绝缘导线ial=215ai30=192a,满足发热条件，因此相线截面选a=50。pe线的选择：16= ai30=125a,满足发热条件，因此相线截面选a=25。pe线的选择：16= ai30=245.67a,满足发热条件，因此相线截面选a=70。 n线的选择：ao=0.5 a,an=35ape线的选择： a35选ape=35。 所选导线的型号规格为bv-500(370+135+pe50)。2、则低压母线负荷计算： 1）负荷计算： =0.85(+)=0.85(347.8+152+101+61.8+161.7)=700.7kw = 0.85(+)=0.85(260.1+134+75.9+54.4)=445.7kvar =830.5kvacos=/=700.7/830.5=0.840.92，满足要求。 3）补偿后变压器功率损耗为： 0.015=0.015760=11.4kw =0.06=0.06760=45.6kvar 则变压器高压侧计算负荷为： +700.7+11.4712kw +（445.74154）+45.6337.6k 788kva 则变压器高压侧计算负荷为： 0.015=0.015788=12kw =0.06=0.06788=47.3kvar +712+12724kw +（337.6+47.2）385k 820kva 主变压器容量可选为1000kva，即s91000型变压器。3、低压母线的选择： 因为：补偿后760kva，所以：/()=760/(0.4)=1154a查（供配电技术附表122,p318），可知选用铜母线tmy，其截面为806 ,其允许载流量为1480a1154a，满足发热要求。4、10kv电缆高压线的选择： 由变压器高压侧为： /()788/(11)41a 又因为：11kv,线长1500m，查（供配电技术附表14,p331） 选择截面：由表6-8查得：jec=1.73a/。 aec=41/1.73=24 可知选用没浸纸绝缘电力电缆zlq（敷设于c空气中)，其截面为325 ,其允许载流量为85a41a,满足要求。5、10kv高压电缆线路损耗： 查（供配电技术附表5，p322）得：r0=0。63，0=0。10 所以：.,. u=(72430.945+38530.15)/10=109u%(100109)/100001.09%由于小于5%，所以满足电压损耗。 7、架空线首端负荷计算及导线选择：+0.9（391+724）1003+0.9（187.5+385）512.25var =1126kva =/()=18.5a由=18a，此工地按白班考虑，约为。（1） 选择经济截面：=18.5a，由表,查得./ 因此：.5/1.65=11 ,且最小截面为 ,则初选型铝胶线。（）校验发热条件：查（供配电技术附表,）得型铝胶线允许载流量为（室外），又因当地平均温度为，., .=18a,i满足发热条件。（）机械强度的校验：查（供配电技术附表,）得：架空线最小截面为a= ,不满足要求，因此选用型铝绞线，查（供配电技术附表,）得：.，.三、元器件选择及短路电流计算1、高压断路器：qf1、qf2、qf8.对于qf1: 查供配电技术附表4，p321 选用少油户外sw235/1500型号高压断路器，qf2、qf8: 选用少油户外sw235/1000型号高压断路器，2、 三相短路电流的计算：洞内： =/36.75=1.6ka =/0.4=144ka 计算各元件的标幺值：电力系统的标幺值：=100mva/1500=0.06 =100mva/1000=0.1电力线路的电抗标幺值：=l/=0.04 电力变压器的电抗标幺值：=41001000/50000=8高压母线三相短路电流：=/（+）=1.6ka/0.1=16ka变压器高压侧的三相短路电流：=/（+）=8ka低压母线三相短路电流：=/（+）=144ka/8.2=17.56ka洞内：=/36.75=1.6ka =/11=5.24ka=/0.4=144ka计算各元件的标幺值：电力系统的标幺值：=100mva/1500=0.06 =100mva/1000=0.1电力线路的电抗标幺值：=l/=0.04 =l/=1.78 电力变压器的电抗标幺值：=41001000/100000=4.5 =4.5100000/80000=5.6t1变压器高压侧的三相短路电流:=/（+）=8kat2变压器高压侧的三相短路电流:=/（+2+）=8ka低压母线三相短路电流：=/（+）=144ka/12.08=12ka洞外短路计算表短路计算点三相短路电流/ka短路容量/mva161624.1640.810008812.0820.450017.5617.5626.544.712.2洞内短路计算表短路计算点三相短路电流/ka短路容量/mva161624.1640.810008812.0820.4500121218.1230.68.3对qf1进行校验：序号sw2-35/1500选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv35kv合格21500a18.5a合格324.8ka16ka合格463.4ka24.16ka合格52=990.1.6=409合格对qf2、qf8进行校验：序号sw2-35/1000选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv35kv合格21000a7a、14a合格316.5ka8ka合格445ka12.08ka合格52=544.5.1.6=102.4合格对qf15进行校验：序号sn10-10选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv11kv合格2630a57a合格316ka1.1ka合格440ka1.6ka合格52=512.1.6=1.9合格对于qs1：已知，查实用电子电工手册附表10-7，p603 选用gn19-35，额定电流为630a，热稳定电流为20ka，热稳定时间为2s，动稳定电流为50ka。则其校验表序号gn8-10t/200选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv35kv合格2630a18.5a合格350ka24.16ka合格45=800.1.6=409合格对于qs3：已知，查实用电工手册p204表3.3-31 ， 选用gw4-35/600.则其校验表序号gw4-35/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv35kv合格2600a14a合格350ka20.4ka合格44=998.1.6=102.4合格对于qs2：已知，查实用电工手册p204表3.3-31 ， 选用gw4-35/600.则其校验表序号gw4-35/600选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据135kv35kv合格2600a7a合格350ka20.4ka合格44=998.1.6=102.4合格5、低压断路器： qf3、 qf4、 qf5 、qf6 、qf7、qf9、qf10、qf11、qf12、qf13、qf14、对qf3： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=679a，故选低压断路器额定电流=800a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=800（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=2400a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（22.4）=6.31.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=800aial1。校验合格对qf4： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=359a，故选低压断路器额定电流=400a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=400（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=1600a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（21.6）=9.41.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=400a1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=138aial1。校验合格对qf6： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=224.5a，故选低压断路器额定电流=250 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=250（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=1000a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（20.7）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=265aial1。校验合格对qf7： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=121.54a，故选低压断路器额定电流=125 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=125（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=500a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（20.7）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=121.54aial1。校验合格对qf9： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=1261.8a，故选低压断路器额定电流=1250 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=1250（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=3750a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（23.75）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=1261.8aial1。校验合格对qf10： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=660a，故选低压断路器额定电流=700 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=700（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=2800a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（22.8）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=660aial1。校验合格对qf11： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=307.8a，故选低压断路器额定电流=315 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=315（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=1260a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（21.26）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=307.8ial1。校验合格对qf12： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=192a，故选低压断路器额定电流=200 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=200（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=600a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（20.6）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=200ial1。校验合格对qf13： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=125a，故选低压断路器额定电流=160 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=160（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=610a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（20.61）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=160ial1。校验不合格所以支路4应选择bv-(335+pe16).对qf14： (查（供配电技术附表10-5 p326）所以选用dz系列低压断路器， 因=245.67a，故选低压断路器额定电流=250 a（1）长延时过电流脱扣器额定电流整定iop（1）=250（2）瞬时过电流脱扣器的额定电流整定为iop（0）=650a)（3）灵敏系数sp=/ iop（0）=17.56/（20.65）1.5 合格 ( 4 )低压断路器过电流脱扣器整定值与导线的允许过载电流ial配合iop(1)=250ial1。校验不合格4、低压刀开关的选择：对qk1：已知，=679aqk7：=660a查实用电子电工手册p159，选用hd13bx-1000/31对qk6：已知，=1261.8a查实用电子电工手册p159，选用hd13bx-1500/31对qk3、qk4、 qk8、 qk11：查实用电子电工手册p159，选用hd13bx-400/31对qk2、qk5 、qk9、 qk10、qk12：已知，=163.5a查实用电子电工手册p159，选用hd13bx-200/31对于ta1已知一次侧电流，查实用电子电工手册 p409，选用lcw-35，电流比为1000/5，热稳定倍数为65，动稳定倍数为100。（1）准确度校验，选用0.5级以上；（2）动稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得kesin=1001000=141.4kaish1=38.25ka,校验合格（3）热稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得（kti1n）2t=（1001000）21=100（ka2s），i（3）2tima=（152）0.3=67.5（ka2s）（kti1n）2ti（3）2tima，校验合格。对于ta2已知一次侧电流，查供配电技术 p323，选用lcz-35，电流比为100/5，热稳定倍数为65，动稳定倍数为150。（1）准确度校验，选用0.5级以上；（2）动稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得kesin=150100=21.2kaish1=20.4ka,校验合格（3）热稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得（kti1n）2t=（10065）21=6.5（ka2s），i（3）2tima=（82）0.3=4.3（ka2s）（kti1n）2ti（3）2tima，校验合格。对于ta3已知一次侧电流，查供配电技术 p323，选用lcz-35，电流比为200/5，热稳定倍数为65，动稳定倍数为150。（1）准确度校验，选用0.5级以上；（2）动稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得kesin=150100=21.2kaish1=20.4ka,校验合格（3）热稳定度的校验：查（实用电工电子手册 p409）得（kti1n）2t=（20065）21=13（ka2s），i（3）2tima=（142）0.3=7.6（