某机械厂供配电系统的设计

存档资料成绩课程设计报告书所属课程名称供变电技术题目某机械厂供配电系统的设计分院电信分院专业班级电气工程及自动化（电力方向）学号学生姓名指导教师课程设计（论文）任务书专业电气工程及自动化（电力方向）班级班姓名一、课程设计（论文）题目某机械厂供配电系统的设计二、课程设计（论文）工作三、课程设计（论文）的内容要求设计某一机械厂供配电系统，通过负荷计算和无功功率计算及补偿，选择相应的电气设备，确定变电所二次回路方案选择及继电保护的整定。某机械厂变电所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TAN功率因数COS金属切削机床组9050217305一车间机修车间负荷通风机308075082车间计算负荷6503063车间计算负荷5604064车间计算负荷4004075车间计算负荷7203076生活区计算负荷3000508计算负荷2000606高压负荷计算负荷1800506设计方法与步骤负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；学生签名评阅人职称讲师目录前言3一低压部分4二高压部分5三短路计算7四电源进线,架空线路选择方案8五负荷馈线10六变电所二次回路方案选择及继电保护的整定12七变电所高、低压电气图17八实训心得19九附录参考文献19前言课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。本设计可分为九部分负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；心得和体会；附参考文献。另外有设计图纸4张（以附图的形式给出），分别是附图一厂区供电线缆规划图；附图二变电所平面布置图；附图三变电所高压电气主接线图；附图四变电所低压电气主接线图。由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正统计负荷量某机械厂变电所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TAN功率因数COS金属切削机床组9050217305一车间机修车间负荷通风机308075082车间计算负荷6503063车间计算负荷5604064车间计算负荷4004075车间计算负荷7203076生活区计算负荷3000508计算负荷2000606高压负荷计算负荷1800506一负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下。一低压部分1一车间机修车间负荷（1）金属切削机床组P301190502181KWQ301118117331313KVAR（2）通风机组查附录表，去KD08,COSA08,TANA075P3012082348KWQ30124807536KVAR因此第一车间线路总计算负荷为P3018148187KWQ303131336324KVARS3022934913374KVAI304175KVA/3038KV568A2二车间计算负荷P3020365KW195KWQ30（2）195TANARCCOS06195133259KVARS302195/06325KVAI302325/30384938A3三车间计算负荷P30（3）0456KW224KWQ303224TANARCCOS062241332987KVARS303224/063733KVAI30（3）3733/30385672A4四车间计算负荷P3040440KW16KWQ30（4）16TANARCCOS07161021632KVARS30416/072286KVAI3042286/30383473A5五车间计算负荷P3050372KW216KWQ30（5）216TANARCCOS072161022203KVARS305216/073086KVAI3053086/30384689A6生活区计算负荷P30605300KW150KWQ30（6）150TANARCCOS081500751125KVARS306150/081875KVAI3061875/30382849A因此380V线路上的总计算负荷为（取KP095,KQ097）P30095（22919522416216150）23978KWQ30097（34913262987163222031125）23438KVARS3023978234383353KVAI303353/038350944A二高压部分1高压负荷计算1P30（7）06200120KWQ30（7）120TANARCCOS061201331596KVARS307120/06200KVAI307200/1031155A2高压负荷计算2P30（8）0518090KWQ30（8）90TANARCCOS06901331197KVARS30890/06150KVAI308150/10387A因此低压侧总计算负荷为（取KP095,KQ097）P30095（18719522416216150）2358KWQ30097（324259298163221125）2317KVARS30235823173306KVAI303306/0435023A变压器损耗PT00153306501KWQT0063306198KVAR高压侧总计算负荷为P30235852408KWQ3023171982515KVAR即可得总的计算负荷为（取KP095,KQ097）P30095（120902408）4283KWQ30097（159611972515）5149KVARS30428351496697KVACOSA4283/6697064进行无功补偿1高压集中补偿要使COSA09P304283KWQC4283TANARCCOS064TANARCCOS093068KVAR取QC3068KVARS30428320814762KVAI304762/103275A3变电所主变压器容量的选择每台变压器的容量应同时满足以下两个条件NTS（1）任一台变压器单独运行时，宜满足3067NTSS（2）任一台变压器单独运行时，应满足，即满足全部一、301二级负荷需求。代入数据可得（0607）4762（28573333）。而NTSKVA333308267，故每台变压器的容量选为315,。KVAK考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC9系列树脂浇注干式铜线电力变压器。型号SC9315/10，其主要技术指标如下表所示额定电压/KV损耗/W变压器型号额定容量/KVA高压低压联结组型号空载负载空载电流0I短路阻抗KUSC9315/103151004DYN116503200124这个单位变电所虽然是三级负荷但是考虑到现实生活中的实际情况，结合实际用电情况仍然采用两台变压器三短路计算采用标幺值计算SN1010I1630选定其准容量SD100MVA其准电压UD1UC1105KV其准电压UD2UC204KVID1SD/3UD155KAID2100/3041443KA查表SOC300MVA电力系统电标标幺值X1SD/SOC100/30003架空线路电缆XO1035KMXO2008KMX2XO1SD/SOC03560081100/10520变压器电标标幺值X3X4UKSD/100SN127等效电路图K1点三相短路和短路容量XK1X1X2032023I3K1ID1/XK155/2324KAI”3I3I3K124KAI3SH255I”32552461KAI3SH151I”31512436KAI3K1SD/XK1100/23435MVAK2点三相短路和短路容量X3K2X1X2X3X4/X50320127/2872计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值IK22UC2/3XK240/14433166KA2三相短路次暂态电流和稳态电流有效值I”3I3I3K2166KA3三相短路冲击电流及其有效值I3SH184I”3184155A305KAI3SH109155KA181KA4三相短路容量S3K23UC2I2K2304155115MVA四电源进线,架空线路选择方案1选择线路截面GGD2型低压开关柜，所选择的主要低压一次设备参见附图四变电所低压电气主接线图。部分初选设备低压断路器DW16200能万能断路器、DW16400智能断路器低压熔断器NT系列电压互感器JDZ1系列电流互感器LMZJ1、LMZ1系列母线型号TMY3（8010）1（606）绝缘子型号ZA6Y抗弯强度375KN（户内支柱绝缘子）ALF另外，无功补偿柜选用2个GCJ101型柜子，采用自动补偿，满足补偿要求。由表58查得JEC115A/MM,因此AEC195/11517MM选截面为25MM,因此即选LJ25型铝绞线2校验发热条件查附录表201得LJ25的允许截流量IAL135AI30195A,因此满足发热条件3校验机械强度查附录表18得10KV架空线路铝绞线的最小允许截面AMIN25MM,因此所选LJ25也是满足机械强度的要求的。高压电缆由表58查得JEC173A/MM,因此AEC195A/173A/MM1127MM选截面为16MMBLV100001164校验发热条件查附录表201得16MM的高压电缆的允许截流量IAL42AI30195A,因此满足发热条件BLV100001255校验机械强度查附录表18，得10KV的高压电缆线的最小允许截面AMIN25MM因此所选的截面不能满足机械强度的要求。改选截面为25MM的高压电缆高压母线IC529A（1）按经济截面选择SECIC/JEC529/115460MM查表选择LYM806（2）母线动稳定校验。三相短路电动力FC33KFISH2L/A107232N弯曲力矩按大于2档计算，即MFC3/1021NMWBH/60050004/617106M计算应力为EM/V1251000/6412MPAAV140MPAE故母线满足稳定的要求母线热稳定校验设短路假想时间为12SC171AS/MM2TIMA075SA504200MM2AAMINI3TIMA/C24075/171120MM母线实际截面为A200MMAMIN120MM故母线也满足热稳定的要求。3高压电缆的热稳定性校验校验条件AMINA3IATIC允许的最小截面AAMINI3TIMA/C24075/171120MM所选电缆YJV350的截面A18从而，该电缆满足热稳定性要2MMINA求。4低压母线按经济截面选择TMY母线A80108002M2SECIC/JEC50944/115443MM查表选择FC35800N弯曲力矩按大于2档来计算，即M522NMW11105M计算应力为50MPAAL140MPAN故母线满足动稳定的要求母线热稳定校验，设短路假想时间为12SC171AS/MM2TIMA075SA504200MM2AAMINI3TIMA/C166075/171841MM故母线也满足热稳定的要求五负荷馈线1第一车间导线和电缆的计算考虑到工作环境等各方面因素，现拟用BLV500型铝芯塑料线明敷（1）相线截面选择查附录表231得环境温度为30时明敷的BLV500型铝芯塑料线为16MM的IAL74AI306343A,满足发热条件，因此相线截面选16MM（2）N线截面选择按A005AA，选A010MM（3）PE线截面选择由于AA16MM，按规定APE16MM，综合考虑选A16MM（4）校验机械强度查附录表19知，按明敷在绝缘支持件上，且支持的间距按最大来考虑，其最小允许截面积为10MM，因此满足机械强度要求（5）校验电压损耗按A16MM查附录表3，得明敷的铝芯绝缘线R0221/KM，Y00265/KM,因此线路的电压损耗为U（P30R0LQ30X0L）/UN1575VUU/N10041I301155A,因此满足发热条件。3校验机械强度（1）查附录表19得最小允许截面积10MM,因而满足机械强度要求（2）校验电压损耗按A25MM，当附录表3得R0136，X00277，因此线路电压损耗为U2074VU0207UAL5故满足要求高压负荷2电缆计算根据高压负荷1电缆的校验方法算出的数据就可以得知高压负荷2满足要求高压设备的选择1高压断路器的选择由I30529A,UN10KV，ISH（3）472KA,试选SW235/1000型少油户外高压断路器,又按计算所得的ISH3,I30,IK3ISH3进行校验其选择校验表如下，断路器数据由附录表12查得2高压熔断器I195AU10KVSOC100MVA故选RW410/1003高压隔离开关由I30529A,UN10KV，ISH（3）472KA,I185KA选GN1910/6304电压互感器由U10KVSOC100MVA故选JD210低压设备选择第一车间选DW15200QFRM10100FU第二车间选DW15200（QF）RM1060（FU）第三车间选DW15200（QF）RM1060第四车间选DW15200（QF）RM1060（FU）第五车间选DW15200（QF）RM1060（FU）生活区选DW15400（QF）RM10350（FU）六变电所二次回路方案选择及继电保护的整定（1）二次回路电源选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。（2）高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。（3）电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ631990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。A10KV电源进线上电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。B变电所每段母线上装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。C电力变压器高压侧装设电流表和有功电能表各一只。D380V的电源进线和变压器低压侧各装一只电流表。E低压动力线路装设电流表一只。（4）电测量仪表与绝缘监视装置在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。（二）继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL25/10。其优点是继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。1变压器继电保护变电所内装有两台10/04315的变压器。低压母线侧三相短路电KVA流为I3K166KA，高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A，继电器采用GL25/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。A过电流保护动作电流的整定，13,08,RELREK1WK20/54I故其动作电流动作电流整定为3A。B过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为。05SC电流速断保护速断电流倍数整定取，故其速断电流为1,RELK因此速断电流倍数整定为。2）10KV侧继电保护在此选用GL25/10型继电器。由以上条件得计算数据变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为05S；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为24KA；变比为200/5A保护用电流互感器动作电流为9A。下面对高压母线处的过电流保护装置进行整定。（高压母线处1KA继电保护用电流互感器变比为200/5A）整定的动作电流1KA取，13,08,RELREK1WK，故20/54I，根据GL25/10型继电器的规格，动作电流整定为3A。整定的动作时限1KA母线三相短路电流反映到中的电流KI2KA对的动作电流的倍数，即2KIKA2OPI由反时限过电流保护的动作时限的整定曲线确定的实际动作时间2KA06S。2T的实际动作时间1KA120760713TSS母线三相短路电流反映到中的电流KI1KA对的动作电流的倍数，即1KIKA1OPI所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得的动作时限。1KA1TS3）038KV侧低压断路器保护整定项目A瞬时过流脱扣器动作电流整定满足0OPRELPKIKI对万能断路器取135；对塑壳断路器取225。RELB短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定满足取12。OPSRELPKIKIREL另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差02S04S,06S。C长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定满足取11。30OPLRELIKIRELD过流脱扣器与被保护线路配合要求满足绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数对瞬时和短延OPLOLAIIOL时过流脱扣器，一般取45；对长延时过流脱扣器，取1112。E热脱扣器动作电流整定满足取