电气工程课程设计报告.doc

1、.电气工程课程设计报告（某塑料制品厂总配变电所及配电系统设计）专业：电气工程及其自动化班级：一班姓名：学号：小组成员：Word 资料.目录：1.设计依据与负荷计算 .31.1设计依据 .31.2电力负荷计算 .42变电所高压电器设备选型 .62.1补偿电容器选择 .62.2主变压器的选择 .72.3补偿后高压侧负荷计算 .93短路电流计算 .103.1三相短路电流的计算公式（标幺值计算方法）： .103.2短路计算等效电路 .103.3短路电流计算 .114. 设备选择 .154.1高压设备选择 .154.2高压设备选择列表 .164.3线路选择 .205. 继电保护 .235.1高压进线的继

2、电保护 .235.2各变电所进线保护 .245.3变压器继电保护 .25Word 资料.设计题目 3 某塑料制品厂总配变电所及配电系统设计1.设计依据与负荷计算1.1 设计依据一此厂生产任务及车间组成1 本厂生产规模及产品规格年产量为万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品品种有薄膜、单丝、管材和注射等制品。其原料来源于某石油化纤总厂。2 车间组成及布置本厂设有薄膜、单丝、管材和注射等四个车间，设备选型全部采用我国最新定型设备，此外还有辅助车间及其它设备。二设计依据1.供用电协议。工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：1） 工厂电源从电业部门某110/10千伏变电所，用10千伏架空线引入本厂，该变

3、电所在厂南侧 1 公里；2） 电业部门对本厂提出的技术要求：区域变电所10千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为 2.5秒，工厂 “总降 ”不应大于 2 秒；在总配电所35 千伏侧进行计量；本厂的功率因数值应在0.9 以上。3） 配电系统技术数据：电业部门变电所10 千伏母线其短路容量为200MVA 。2.多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制。年最大负荷利用小时数为5000 小时。属于三级负荷。3气象条件1） 最热月平均最高温度为35。2） 土壤中 0.7 1米深处一年中最热月平均温度为20。3） 年雷暴日为 30天。4） 土壤冻结深度为1.10米。5） 夏季主导风向为南风。4地质及水

4、文条件。根据工程地质勘探资料获悉，本厂地质构造为：Word 资料.1） 地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.67米不等。2） 地下水位一般为0.7 米。3） 地耐压力为20 吨 /平方米。1.2 电力负荷计算依据相关公式PjsK x * PeQ jsPjs * tanSjsPjs / cos现以 NO.2 变电所车间负荷计算为例，计算过程如下：（在计算各车间变电所负荷合计时，同时系数分别取值： K p =0.9； K q =0.95 ）NO.2 变电所单丝车间：有功功率： Pjs(1) = K d Pe =1385.00 0.6=831 KW无功功率： Q js (1) =

5、 Pjs (1)tan =831 1.30=1080.3 Kvar视在功率： S js (1)= Pjs (1)=831 0.6=1385 KVAcos水泵房及其附属设备：有功功率： Pjs (2) = K d Pe =20.00 0.65=13 KW无功功率： Q js (2) =Pjs(2 ) tan=13 0.75=9.75 KvarPjs (2)视在功率： S js ( 2 ) =13 0.8=16.25 KVA对 NO.2 变电所总计可得：Pjs = 844KW， Q js =1090.05 KWS js =Pjs 2Qjs 2 =84421090.052 =1378.60 KVA有

6、 K p =0.9； K q =0.95Word 资料.改善后的总计可得：Pjs = 8440.9=759.60 KWQ js =1090.05 0.95=1035.55 KWS js =Pjs 2Qjs 2 =759.6021035.552 =1284.27 KVA以此得出相关量填入下表：表格1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380V 侧）设备容量需用系数功率因数功率因数脚正切无功计算负荷视在计算负荷序号车间或用电设备组名称Kxcos tan 有功计算负荷(千瓦 )(千乏 )(千伏安 )（千瓦）1） N1变电所1.00薄膜车间1400.000.600.601.33840.0011

7、17.202.00原料库30.000.250.501.737.5012.983.00生活间10.000.801.000.008.000.004.00成品库（一）25.000.300.501.737.5012.985.00成品库（二）24.000.300.501.737.2012.466.00包装材料库20.000.300.501.736.0010.387.00小计1509.00876.201165.991458.518.00乘以参差系数（即同时系数）788.581107.691359.722） N2变电所1.00单丝车间1385.000.600.601.30831.001080.302.00水

8、泵房及其附属设备20.000.650.800.7513.009.753.00小计1405.00844.001090.051378.604.00乘以参差系数（即同时系数）759.601035.551284.273） N3变电所1.00油塑车间189.000.600.601.33113.40150.822.00管材车间880.000.350.601.33308.00409.643.00小计1069.00421.40560.46701.214.00乘以参差系数（即同时系数）379.26532.44653.704） N4变电所1.00备料复制车间138.000.600.501.7382.80143.2

9、42.00生活间10.000.801.000.008.000.003.00锻工车间3.000.801.000.002.400.004.00术型车间30.000.300.651.179.0010.535.00原料、生活间15.000.801.000.0012.000.006.00仓库15.000.300.501.174.505.27Word 资料.7.00机修模具车间100.000.250.651.7325.0043.258.00热处理车间150.000.600.701.0290.0091.809.00铆焊车间180.000.300.501.7354.0093.4210.00小计641.0028

10、7.70387.51482.6311.00乘以参差系数（即同时系数）258.93368.13450.085） N5变电所1.00锅炉房200.000.750.750.88150.00132.002.00试验室125.000.250.501.7331.2554.063.00辅助材料库110.000.200.501.7322.0038.064.00油泵房15.000.650.800.759.757.315.00加油站10.000.650.800.756.504.886.00办公楼、招待所、食堂15.000.600.601.339.0011.977.00小计475.00228.50248.28337

11、.428.00乘以参差系数（即同时系数）205.65235.87312.93全厂合计2657.803452.29乘以参差系数（即同时系数）全厂合计0.592392.023279.684059.422变电所高压电器设备选型2.1 补偿电容器选择依据设计要求可知，本厂功率因数应在 0.9 以上，而本厂的无功功率明显大于有功功率：cos=2392.02/4059.42=0.59远远小于要求的功率因数， 所以需要进行无功补偿， 综合考虑，设计为在低压侧进行补偿，这里选择功率因数为 0.93.以对 NO.1 变电所进行无功补偿计算为例：Qc= Pjs tan 1Pjs tan 2 =788.58tan(

12、arccos0.59)-788.58tan(arccos0.93)=771.76.Kvar由计算数据可以得到要补偿的功率，实际需总补偿800kvar，故选用8 个BWF6.3 -100 -1并联电容器进行补偿。补偿前后数值填入下表：表格2 个变电所无功补偿表变补偿前计算需要补偿方式实际补偿后变压器台数及Word 资料.电计算有 计算无功计算补偿的无补偿的无计算有功 计算无功计算容量功率计算视功率计算视所功功率功率电流功功功率功率电流因数PjQj在功率Ijs（kvar ）（ kvar）因数PjQ 机在功率Ijscos （kW ）（ kvar ）S（j kVA）cos（kW ） （kvar）S（j

13、kVA ）（ KA）（ KA）N08 个两台0.58788.58 1107.691359.722.07771.76BWF6.3-100-8000.93788.58307.69846.481.29S9-630/1011 并联电容器N08 个两台0.59759.60 1035.551284.271.95711.96BWF6.3-100-8000.96759.60235.55795.281.21S9-630/1021 并联电容器N04 个一台379.26 532.44653.700.99370.87BWF6.3-100-4000.94379.26132.44401.720.610.58S9-500/

14、1031 并联电容器N03 个一台0.58258.93 368.13450.080.68257.83BWF6.3-100-3000.97258.9368.13267.740.41S9-315/1041 并联电容器N02 个两台205.65 235.87312.930.48148.26BWF6.3-100-2000.99205.6535.87208.750.320.66S9-250/1051 并联电容器总0.95计2.2 主变压器的选择由于该厂的负荷属于三级负荷， 对电源的供电可靠性要求一般， 同时经题目要求，以所带负荷功率为依据。(1)只装一台变压器的变电所变压器的容量 ST :应满足用电设备

15、全部的计算负荷S30 的需要，即STSjs(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量ST 应满足以下两个条件。任一台变压器工作时， 宜满足总计算负荷S30 的大约 60%70%的需要，即ST = （0.60.7 ） Sjs任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷S30 的需要，即STSjs (1 2 )由此对五个变电所变压器进行选择：Word 资料.（ 1） NO.1 选择两台变压器互为暗备用SN .T0.7Sjs =0.7 846.48=592.536 KVA选择为两台 S9630 / 10 型低损耗配电变压器，其连接组别采用Yyn0（ 2） NO.2 选择两台变压器互为暗备用SN .T

16、0.7Sjs =0.7 795.28=556.7 KVA选择为两台 S9630 / 10 型低损耗配电变压器，其连接组别采用Yyn0（ 3） NO.3 选择一台变压器SN .T 401.72 KVA选择为两台 S9 500/ 10 型低损耗配电变压器，其连接组别采用 Yyn0（ 4） NO.4 选择一台变压器SN .T267.74 KVA选择为两台 S9315/10 型低损耗配电变压器，其连接组别采用Yyn0（ 5） NO.5 选择两台变压器互为暗备用SN .T0.7Sjs =0.7 208.75=146.12 KVA选择为两台 S9250/ 10 型低损耗配电变压器，其连接组别采用Yyn0表

17、格 3变压器选择型号额定电压 /kV连接组别损耗 /W空载电流（ %）阻抗电压（ %）方式高压低压空载负载NO1 两台S9-630/10100.38Yyn0120062000.94.5暗备用NO2 两台S9-630/10100.38Yyn0120062000.94.5暗备用Word 资料.NO3选一S9-500/10100.38Yyn0960510014台NO4选一S9-315/10100.38Yyn067036501.14台NO5两台S9-250/10100.38Yyn056030501.14暗备用2.3 补偿后高压侧负荷计算变压器功率损耗计算：Pb n P01PdS2（ KW）jsnSeQ

18、b n Q01QdS2（KW）jsnSeI 0% SeQ 0（kvar）100Ud % SeQd（kvar）100以变压器 NO.1 为例计算有功，无功损耗：b01djs216.22=8 KWPS=21.2+846.48 / 630n PPSe2nQ 0I 0% Se =0.9630 / 100 = 5.67 kvar100QdUd % Se =4.5630 /100 = 28.35 kvar1001Sjs25.67+ 1846.48/ 630 2 =36.93 kvarQbn Q0Qd=228.35nSe2Word 资料.总有功功率Pjs =788.58+8=796.58 KW总无功功率Qj

19、s =307.69+36.93=344.62 KW总视在功率 S =2222PQ796.58344.62jsjsjs将所有补偿后负荷计算完成下表：表格4 补偿后高压侧负荷表型号连接组别有功损耗无功损耗高压侧总有功功率高压侧总无功功率高压侧总视在功率高压侧计算电流/KW/KW/KW/KW/KVA/ANO1两台暗备用S9-630/10Yyn08.0036.93796.58344.62867.9350.10NO2两台暗备用S9-630/10Yyn07.3433.93766.94269.48812.9146.93NO3选一台S9-500/10Yyn04.2517.91383.51152.35411.9

20、323.78NO4选一台S9-315/10Yyn03.3112.57262.24145.01299.6617.30NO5两台暗备用S9-250/10Yyn02.188.99207.8344.87212.6212.283短路电流计算3.1 三相短路电流的计算公式（标幺值计算方法）：基准容量 Sd=100MVA ，基准电压Uav=37KV， U d 2 10.5KV(1)电力系统的电抗标幺值 :X 1* =Sd/Soc(2)电力线路的电抗标幺值 :X L*X0 LSd / U d2(3)电力变压器的电抗标幺值 :X T*U K %Sd / 100SN(4)三相短路电流周期分量有效值 :I (3)I

21、 d / X *(5)短路点处的次暂态短路电流 :I (3)I (3)I (3)(6)短路冲击电流：ish2.55I ( 3) （高压系统）i sh1.84I ( 3) （低压系统）(7)冲击电流有效值 :I sh1.51I ( 3) （高压系统）I sh1.09I ( 3) （低压系统）(8)三项短路容量：S(3 )Sd/ X *(9) I (2)0.866I (3) ， i sh( 2)0.866i sh(3) ， I sh(2)0.866I sh(3)3.2 短路计算等效电路Word 资料.3.3 短路电流计算取基准容量 Sd =100MVA ，高压侧基准电压 U C 1 10.5kV，

22、低压侧基 U C 2 0.4kV高侧基准电流 I d1SdSd5.5kA ，低压侧基准电流 Id 2144.34 kA3U C13UC2（ 1）电力系统的电抗标幺值由SOC =200MVA 得：X 1= Sd=100 200=0.5Soc（ 2）架空线路的电抗标幺值：由 X 0 =0.35 /kml =1km 得：X 2= X 0l Sd2 =0.35 11002 =0.32Uc110.5（ 2）电力变压器的电抗标幺值，这里以NO.1 为例计算，该变电所选的变压器是 S9-630/10 ，所以 U k % =4.5%：XT 1*= Uk%Sd= (4.5100) /(100 0.63)=7.1

23、4100SN*=7.14XT 3*=8*XT 2XT 4 =12.7XT 5 =16计算 K 点的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：1.总电抗标幺值X*+ X 2=0.5+0.32=0.82(K)= X12.三相短路电流周期分量有效值(3 )=Id1I K*=5.5 0.82=6.71 KAX( K )Word 资料.3.其他三相短路电流I ( 3) = I ( 3) = I K(3) =6.71 KAish(3) =2.55 I (3) =2.55 6.71=17.11 KAI sh(3 ) =1.51 I ( 3) =1.516.71=10.13 KAI K(2 ) =0.866

24、I K(3 ) =0.866 6.71=5.81 KAi sh(2) =0.866 ish(3) =0.86617.11=14.82 KAI sh(2 ) =0.866 I sh(3) =0.866 10.13=8.77 KA4.三相短路容量(3) =Sd100SKX *=0.82=121.95 MV A( K )计算 K1 点的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值X*+X2 +XT*1=0.82+7.14/2=4.39(K1)= X121.三相短路电流周期分量有效值(3 )=Id 2=144.34 4.39=32.88 KAI K 1*X(K1)2.其他三相短路电流I (3

25、) = I ( 3) = I K(31) =32.88 KAish(3)=1.84 I (3) =1.84 32.88=60.5 KAI sh(3 ) =1.09 I ( 3) =1.0932.88=35.84 KAI K(21) =0.866 I K(31) =0.866 32.88=28.47 KAWord 资料.i sh(2) =0.866 ish(3) =0.86660.5=52.393 KAI sh(2 ) =0.866 I sh(3) =0.866 35.84=31.04 KA3.三相短路容量= 100 =22.78 MV ASK(3)1 =SdX *(K1)4.39计算 K2 点

26、的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：计算结果与 K1 相同计算 K3 点的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值X*(K3)= X1*+ X2 + XT*3 =0.82+8=8.821.三相短路电流周期分量有效值(3 )=Id 2=144.348.82=16.37 KAI K 3X* (K3)2.其他三相短路电流I ( 3) = I ( 3) = I K(33) =16.37KAish(3) =1.84 I (3) =1.84 16.37=30.12 KAI sh(3 ) =1.09 I ( 3) =1.0916.37=17.84 KAI K(23) =0.866 I

27、K(33) =0.866 16.37=14.18 KAi sh(2) =0.866 ish(3) =0.86630.12=26.08 KA(2)(3)I sh =0.866 I sh =0.866 17.84=15.45 KAWord 资料.S(3)=S= 100 =11.34 MV AdK 3X*8.82(K 3)计算 K4 点的短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值X*(K4)= X1*+ X2 + XT*4 =0.82+12.7=13.521.三相短路电流周期分量有效值I K(34)=Id 2=144.3413.52=10.68 KAX*(K4)2.其他三相短路电流I (

28、 3) = I ( 3) = I K(34) =10.68KAish(3) =1.84 I (3) =1.84 10.68=19.33 KAI sh(3 ) =1.09 I ( 3) =1.0919.33=21.07 KAI K(24) =0.866 I K(34) =0.866 10.68=9.25 KAi sh(2) =0.866 ish(3) =0.86619.33=16.74 KAI sh(2 ) =0.866 I sh(3) =0.866 21.07=18.25 KA3.三相短路容量(3) =Sd100SK 4X *=13.52=7.4 MV A(K 4)计算 K5 点的短路电路总标

29、幺值及三相短路电流和短路容量：计算结果与 K3 相同将所有计算数值填入下表：表格5 短路电流计算表Word 资料.短路计算点三相短路电流 /KA三相短路容量/MVA(3)I(3)I(3 )(3 )( 3 )( 3)I Ki shI shSK三相K6.716.716.7117.1110.13121.95K132.8832.8832.8860.535.8422.78K232.8832.8832.8860.535.8422.78K316.3716.3716.3730.1217.8411.34K410.6810.6810.6819.3321.077.4K516.3716.3716.3730.1217.

30、8411.34二相K5.815.815.8114.828.77121.95K128.4728.4728.4752.39331.0422.78K228.4728.4728.4752.39331.0422.78K314.1814.1814.1826.0815.4511.34K49.259.259.2516.7418.257.4K514.1814.1814.1826.0815.4511.344.设备选择4.1 高压设备选择（ 1）高压断路器选择：额定电压： Ue U额定电流： IeIMAX额定开断电流： I edI *动稳定校验： ichi max热稳定校验：I 2tj I t2t（ 2）隔离开关选

31、择：Word 资料.额定电压： UeU额定电流： IeIMAX额定开断电流： I edI *动稳定校验： ichi max22热稳定校验： I tjI t t（ 3）电流互感器选择：准确级： 0.5 1-3额定电压： Ue U额定电流： Ie IMAX额定负载： Z 2Ze 2 orS2Se2动稳定校验： ichK dw2Ie1热稳定校验：I 2tj ( Kt I 2 e) 2（ 4）电压互感器选择：准确级： 0.5 1-3一次额定电压： 1.1Ue U 1 0.9Ue二次额定电压： 100V100 /3V100 / 3额定负载： Z 2Ze 2 orS2Se24.2 高压设备选择列表表格6

32、总线侧高压设备选择装置地点条参数/KV/A/KA/KA件Word 资料.量程10145.496.7117.11参数高压断路器1220012.531.5ZW8-12/200隔离开关1020025.5设 GN8-10T/200备高压熔断器10500200型RN2-10/0.5号规电流互感器10400/5160 LQJ-100.4=90.50格电压互感器10/0.1JDZ-10电压互感器10/0.1/0.1JDZ-10避雷器 FS4-1010表格7 10KV 侧设备选择表高压侧设备选择NO.1装置地点条件参数/KV/A/KA/KA量程1050.16.7117.11设备型号规参数格高压断路器 ZW8-12/1001210012.531.5隔离开关 GN8-10T/2001020025.5电流互感器 LQJ-101075/5NO.2装置地点条件参数/KV/A/KA/KAWord 资料.量程1046.936.7117.11设备型号规参数格高压断路器 ZW8-12/1001010012.531.5隔离开关 GN8-10T/2001020025.5