电气工程课程设计-机械厂供配电系统设计.doc

东 北 石 油 大 学课 程 设 计课 程 电气工程课程设计 题 目 东恒机械厂供配电系统设计 院 系 电气信息工程学院电气工程系 专业班级 电气 1 学生姓名 学生学号 指导教师 2012年 7月 18 日东北石油大学课程设计任务书课程 电气工程课程设计 题目 东恒机械厂供配电系统设计 专业 姓名 学号 主要内容：对东恒机械厂全厂总配变电所及配电系统的设计。本设计首先根据厂方给定的全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表进行电力负荷计算，然后根据对计算负荷的分析选定主变压器和各车间变电所的变压器型号及其联接组别，根据电力部门对工厂功率因数的要求计算出需要补偿的无功功率并以此选择相应的补偿电容器。然后对线路设定短路点进行短路电流的计算作为各设备的选型依据。考虑到对变压器的保护在设计中对主变压器设置继电保护，最后进行防雷和接地装置的设计。参考资料：1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.2 邹有明供电技术 M 西安：煤炭工业出版社，2004.3 江文，许慧中供配电技术 M 北京：机械工业出版社，2003.4 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，2005完成期限 2012.7.10至2012.7.18 指导教师 专业负责人 2012年 7 月9日电气工程课程设计（报告）目 录1 设计要求11.1 设计任务11.2 原始资料12 负荷计算和无功功率补偿22.1 负荷计算公式22.2 无功功率的补偿33 短路电流的计算43.1 短路电流计算参数43.2 短路电路中各主要元件的电抗标幺值44 变电所一次设备的选择与校验55 变电所高低压线路的选择65.1 10KV高压进线和引入电缆的选择75.2 380V低压出线和引入电缆的选择75.3 备用电源的高压联络线的选择76 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定86.1 变电所二次回路的选择86.2 变电所几点保护装置87 防雷与接地装置的设计98 结 论10参考文献11电气工程课程设计（报告）1 设计要求1.1 设计任务为东恒机械厂设计全厂供配电系统。1.负荷的计算和无功功率的补偿。2.短路电流计算。3.主要电气设备选择。4.二次回路方案选择及继电保护的整定。5.防雷和接地装置的设计。1.2 原始资料 1、全厂各车间负荷计算表如下：表1-1 东恒机械厂负荷统计资料厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw需要系数功率因数1金工车间动力3600.20.30.600.65照明100.70.91.02工具车间动力3600.20.30.600.65照明100.70.91.03电镀车间动力3100.40.60.700.80照明100.70.91.04热处理车间动力2600.40.60.700.80照明100.70.91.05装配车间动力2600.30.40.650.75照明100.70.91.06机修车间动力1800.20.30.600.70照明50.70.91.07锅炉房动力1800.40.60.600.70照明20.70.91.08仓库动力1300.20.30.600.70照明20.70.91.09铸造车间动力3600.30.40.650.70照明100.70.91.010锻压车间动力3600.20.30.600.65照明100.70.91.02、工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1-1所示。3、供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。 4、气象资料：本厂所在地区（泰山区）的年最高气温为40，年平均气温为20年，年最低气温为-22.7，年最热月平均最高气温为31.5，年最热月平均气温为26.3，年最热月地下0.8米处平均温度28.7。年主导风向为东风，年雷暴日数31.3。2 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算公式 负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种，本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 根据公式： 通过计算得到以下的负荷，列出表格表2-1：各负荷汇总表序号车间名称容量KW计算负荷P30 KWQ30S30KVA I30 KA1金工车间动力360108126.36108.580.16照明109090.042工具车间动力360108126.36108.580.16照明109090.043电镀车间动力310186139.5232.500.35照明109090.044热处理车间动力260156117195.000.30照明109090.045装配车间动力26010491.52138.530.21照明109090.046机修车间动力1805455.0877.130.12照明54.504.50.027锅炉房动力180108110.16154.270.23照明21.801.800.018仓库动力1303939.7855.710.08照明21.801.800.01表2-2：车间总体负荷的计算车间名称P30Q30S30I30金工车间117126.36172.210.26工具车间117126.36172.210.26电镀车间195139.5239.760.36热处理车间165117202.270.31装配车间11391.52145.410.22机修车间58.555.0880.350.12锅炉房109.80110.16155.540.24仓库40.839.7856.980.09铸造车间153146.88212.090.32锻压车间117126.36172.210.26宿舍住宅区36803680.562.2 无功功率的补偿1.电力变压器的功率损耗：有功损耗： 无功损耗： 2.无功补偿计算按规定，变压器高压侧的，考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，因此在变压器低压侧进行无功功率补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高与0.90，取。选用BKMJ0.4-25-3的电容器，其参数为额定容量25Kvar，额定电容为500uF。电容个数，故取3.补偿后的变压器容量补偿后的低压侧的视在计算负荷为：考虑无功补偿后最终确定变压器：选用型号为S9-1600/10的变压器，其额定容量为1600KVA。4.变压器的校验变压器的功率损耗为：变压器高压侧的计算负荷为：3 短路电流的计算3.1 短路电流计算参数由原始材料知除铸造车间，电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余的均属二级负荷，故选用2台变压器，其型号为S9-800，导线型号为LGJ-185,取线距为1.5Km，每相阻抗为0.33欧/千米。因断路器的断流容量为500MVA，选用型号为SN10-10。确定基准值：100, 10.5。=0.4， 短路计算电路如图3.1所示无穷大系统200MVALGJ-50,1kMK-1S9-2000/35K-2图 3.1 短路计算电路3.2 短路电路中各主要元件的电抗标幺值1.电力系统电抗标么值：因断路器得断流容量500 ，故2.架空线路电抗的标幺值：得0.33/,则3.电力变压器的电抗标要幺值，=5 4.求K-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1) 总电路标幺值: 2) 三相短路电流周期分量有效值:3) 其他三相短路电流: 5.求-2点的短路电流总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电路标幺值: 2)三相短路电流周期分量有效值：3)其他三相短路电流 4 变电所一次设备的选择与校验高低压母线的选择： 10KV母线选LMY3（404）母线尺寸为40mm4mm380V母线选LMY3（12010）806即相母线尺寸为120mm10mm中性母线尺寸为80mm6mm1、10KV侧一次设备的选择校验（表4-1）表4-1 10kv侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电 流断 流能 力动 稳定 度热 稳定 度其他装 置 地点 条 件参数数据10KV89.61A2.75KA7.01KA9.83次设备型号规格额定参数UN高压少油断路器SN10-10I/63010KV630A16KA40KA512高压隔离开关GN8-10/20010KV200A-25.5KA500高压熔断器RN2-1010KV0.5A50KA-电压互感器JDJ-1010/0.1KV-2、380v侧一次设备的选择校验（表4-2）表4-2 380侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断 流能 力动 稳定 度热 稳定 度其他装置地点条件参数UNI30数据380KV2.75KA32KA58.88KA76.54一次设备型号规格低压断路器DW15-1500/3电动380V1500A40KA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V160/5A 100/5A-表4-1，表4-2所选设备均满足要求.5 变电所高低压线路的选择5.1 10KV高压进线和引入电缆的选择1.10KV高压进线的选择校验，采用LJ型铜绞线架空敷设，接往10KV公用干线。2.由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验，采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铜芯电缆直接埋地敷设。5.2 380V低压出线和引入电缆的选择1.馈电给1号厂房（金工车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。2.馈点给2号厂房（工具车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。缆芯缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。3. 馈点给3号厂房（电镀车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直埋敷设。缆芯缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。4.馈电给4号厂房（装配车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。5.馈电给5号厂房（机修车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。6.馈电给6号厂房（锅炉房）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。7.馈电给7号厂房（仓库）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。8.电给8号厂房（锻压车间）的线路，亦采用VV22-1000聚氯乙烯铜芯电缆直埋敷设。缆芯截面选300mm2，即VV22-1000-3300+1120的四芯电缆。9.馈电给9号厂房（仓库）的线路，由于就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铜芯导线BLV-1000型5根（3根相线、一根中性线、一根保护线）穿硬塑料管埋地敷设。10馈电给宿舍住宅区的线路，采用LJ型铜绞线架空敷设。5.3 备用电源的高压联络线的选择 采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2km 邻近单位变配电所的10kv母线相联。综合以上所选变电所进去线和联络线的导线和电缆型号规格如表5-1表5-1 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kv电源进线LJ-35铜绞线(三相三线架空)主变引入电缆YJL22-10000-325交联电缆(只埋)380v低压出线至1号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至2号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至3号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至4号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至5号厂房BV-1000-14铜芯线5根穿内径25mm硬塑管至6号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至7号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)至8号厂房BLV-1000-1120mm2 至9号厂房VV22-1000-3300+1120四芯塑料(直埋)6 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定6.1 变电所二次回路的选择1.高压断路器的操作机构控制与信号回路，断路器采用手动操动机构。2.变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能表和无功电能，并以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。3.变电所的测量和绝缘监察回路 变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜。其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成Y0/Y0/的接线，用以实现电压侧量和绝缘监察。作为备用电源的高压联路线上，装有三相有功电度表和三相无功电度表、电流表。高压进线上，也装上电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装上三相四线有功电度。低压并联电容器组线路上，装上无功电度表。每一回路均装设电流表。低压母线装有电压表，仪表的准确度等级按符合要求。6.2 变电所几点保护装置 1.主变压器的继电保护装置：装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量的瓦斯时，应动作于高压侧断路器。装设反时限过电流保护采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。2.过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍的动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s 。3.装设电流速断保护：利用GL15的速断装置，按GB5006292规定，电流保护的最小灵敏度系数为1.5，因此这里装设的电流速断保护的灵敏度系数是达到要求的。但按JBJ696和JGJ/T1692的规定，其最小灵敏度为2，则这里装设的电流速断保护灵敏度系数偏底。4.作为备用电源的高压联络线的继电保护装置（1）装设反时限过电流保护。亦采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分跳闸的操作方式。（2）过电流保护动作电流的整定,因此过电流保护动作电流整定为7A。（3）过电流保护动作电流的整定,按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。（4）过电流保护灵敏度系数,因无临近单位变电所10kV母线经联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数。5. 装设电流速断保护利用GL15的速断装置。但因无临近单位变电所联络线到本厂变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏度系数。6.变电所低压侧的保护装置（1）低压总开关采用DW151500/3型低压短路器，三相均装设过流脱钩器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷，而且可保护低压侧单相接地短路。（2）低压侧所有出线上均采用DZ20型低压短路器控制，其瞬间脱钩器可实现对线路的短路故障的保护.。7 防雷与接地装置的设计1. 直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。2雷电侵入波的防护（1）在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。（2）在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。（3）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。8 结 论1.进线方式应是高压电缆进线，低压母线引出。变压器室的结构形式应采用敞开式。根据需要，附设式电力变压器采用右边出线、窄面推进的变压器室。2.变电所应靠近负荷中心并且要尽量使进出线方便，同时也要考虑到扩建时更换大一级容量变压器的可能，所以本文可确定变电所的位置在金工车间的北角，这样便于变压器的运行、检修和运输，而且变压器投入运行时线路损耗最小。3.由于本厂年均温度过高，变压器应放在室内，整个主控制室和高压配电室坐南朝北，这样便于主控制室采光。10kV室内变压器的安装，应用附设式电力变压器室布置，并采用窄面推进式布置。4.主控制室内装设有低位配电屏，主变保护屏，中央信号，中央信号继电器及电度表屏，主变保护控制屏