2022年课程设计--某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 本科课程设计说明书某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计学院部：电气与信息工程学院 专业班级：电气 08-5 同学：董书安,陈邦杰,刘彬 豆壮壮,孙荣德,朱桐桐 指导老师：杨岸老师2022年 6 月 29 日名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计摘要本厂是 35kV 变电站的设计,本设计第一依据厂方给定的全厂各车间电气设备及车间 变电所负荷运算表进行电力负荷运算,然后依据对运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,变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性 质,挑选出一种与变电所在系统中的位置和作用相适应的接线方式；在经济角度上要考虑 周全,尽量以最少的投资获得最正确的方案；选好变压器和主接线后进行短路电流运算,对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时,所流过的短路电流进行了分别 运算；在设计过程中依据电力部门对工厂功率因数的要求运算出需要补偿的无功功率并以 此挑选相应的补偿电容器；然后对线路设定短路点进行短路电流的运算作为各设备的选型 依据；对电气设备进行挑选,电气设备的挑选条件包括两大部分：一是电气设备所需要满 足的基本条件,即按正常工作条件挑选,并按短路状态校验动、热稳固；二是依据不同电 气设备的特点而提出的挑选和校验项目；考虑到对变压器的爱护在设计中对主变压器设置 了以下继电爱护：瓦斯爱护、过电流爱护和电流速断爱护；通过本次课程设计,旨在熟识变电所中供电系统的负荷运算,把握变电所中二次回路 的基本原理,在次基础上对供电系统中的变电所二次接线进行了设计和爱护,最终依据具 体环境条件对电气设备进行校验,使本次设计的内容更加完善；关键词：电力负荷运算,变压器挑选,短路电流运算,继电爱护I 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计目录 1 1.1 设计依据 1电力负荷运算 1 3 2.1 无功补偿电容器挑选 3 2.2 主变压器的挑选 3 各变电所变压器挑选 4 2.4 架空线的挑选 5 6 3.1 三相短路电流运算目的 6 3.2 短路电流运算公式 6 3.3 各母线短路电流列表 7 4 高低压电器设备的挑选 8 4.1 35KV 高压设备挑选及校验 8 4.2 10KV中压设备的挑选及校验 84 .3 9 5继电爱护配置 9 9 瓦斯爱护 9 电流速断爱护 9 过电流爱护 10 过负荷爱护 11 5.2 35KV 进线线路爱护 11 5.3 10KV 线路爱护 12 6变电所内,外布置 13 14 1 4 1 4 7. 防雷和接地装置的确定 14 7.1 防雷装置的确定 14 7.2 直击雷的防治 14 7.3 雷电侵入波爱护 14 7.4 接地装置确定 14 i 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计8. 主接线图 16 心得体会 17 参考文献 18 致谢 19 ii 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计1 设计依据与负荷运算1 本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间,设备选型全部采纳我国新定型设备其外仍有帮助车间及其它设施；2 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷运算表380 伏侧；3 本场与电业部门的供电协议：1 该厂由处于厂南侧一公里的 城南侧 4km；110/35 千伏变电所用 35 千伏架空线路向其供电,该所在2 电业部门变电所配出线路定时限过电流爱护装置的整定时间为 2s,工厂配电所应不大 于 1.3s ；3 在总配变点点所 35kv 侧计量；4 工厂的功率因数值要求在0.9 以上；35kv 母线为无限大电源系统,其短路容量2005 供电系统技术数据：电业部门变电所兆伏安4 生产车间为三班制,部分车间为单班或两班制,全年最大负荷利用时间为 5000 小时,属于三级负荷；5 本厂自然条件：1 本地区最热月平均最高温度为 35 摄氏度；2 1 深处一年最热月平均温度为 20 摄氏度；3 年雷暴日为 30 天；4 土壤冻结深度为；5 主导风向夏季为南风；6 地质水文条件：1 7 米不等；2 地下水位一般为,3 地耐压力为 20 吨/ 平方米；电力负荷运算依据公式：QjsP jsKx*P eP js*tanSjsP js/cos1名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计分别运算出各车间的有功和无功功率及视在功率的运算值填入表 1-1 表 1-1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷运算表380 伏侧车间或 设备 需要系 功率因 功率因数用电设 容量 数 数 脚正切 运算负荷序 备组名 千K x Cos tan 有功 无功 视在称 瓦P js Q js S js号 千瓦 千乏 千伏安 1NO 变电所1 薄膜车间 1400 840 11172 1400 2 原料库 30 15 3 生活间 10 1 0 8 0 8 4 成品库一25 15 5 成品库二24 6 包装材料库 20 6 12 7 小计 1509 2NO 变电所1 单丝车间 1385 0 831 1 1385 2 水泵及设备 20 13 3 小计 1405 844 1 3NO 变电所1 注塑车间 189 126 2 管材车间 880 308 3 小计 1069 4NO 变电所1 备料复制车间 138 2 生活间 10 1 0 8 O 8 3 浴室 3 1 0 0 4 锻工车间 30 9 5 原料生活间 15 1 12 0 12 6 仓库 15 9 7 机修模具车间 100 25 43.25 8 热处理车间 150 90 9 铆焊车间 180 54 108 10 小计 641 2名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计5NO 变电1 锅炉房200 140 44 2 试验室125 22 3 帮助材料库110 4 油泵房15 9 15 5 加油站10 6 办公室款待所15 食堂7 小计475 2610 3 4 8 全厂合计5099 9 乘以参差系数2349 32 3988.62 全厂合计Kp=0.9 ,K =0.95 2变电所高压电器设备选型补偿电容器挑选依据设计依据 4,要求本厂功率因数在 功率：0.9 以上,而本厂的无功功率明显大于有功cos =2349/3998.62=0.5874 33. Qc= P jstan1P jstan233=2330.06Kvar 有运算数据可以得到要补偿的功率,总共补偿 并联电容器进行补偿；主变压器的挑选2400kvar ,应选用 24 个 BWF6.3-100-1由于该厂的负荷属于二级负荷,对电源的供电牢靠性要求较高,宜采纳两台变压器,以便当一台变压器发生故障后检修时,另一台变压器能对一、二级负荷连续供电,应选两 台变压器 ；133=2517.7KVA；须选两台 S9-3150/35 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳 Yyn0；2 假设为暗备用时每台容量按× ,须选两台S9-2000/35 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳 Yyn0；考虑到变压器的利用率以及变压器损耗我们打算使用暗备用的方式；因此无功补偿后工厂380V侧和 35KV侧的负荷运算如表2.1 所示；3名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计查表得：空载损耗 P0=3.4Kw；负载损耗 Pk=19.80kw；空载电流 I0%=1.1；阻抗电压 Uk%=7.5；法规 820mm Pt=n*P0+1/nPkS/SN2 Qt=n*I0%/100*SN+1/n*Uk%/100*SN*S/SN2 或者利用体会公式：P 表 2-1 无功补偿后工厂的运算负荷项目cosP /kW Q运算负荷S /kVA js/kvar 380V 侧补偿前负荷2349 32 39 380V 侧无功补偿容量2349 -2400 2 380V 侧补偿后负荷823.552 主变压器功率损耗37 150 2 35KV 侧负荷总计2386 各变电所变压器挑选1NO 安装两台变压器相互暗备用,其容量按Yyn0；Yyn0；×S× 1458.5 kVA =1020.95 kVA 因此选两台 S9-1250/10 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳2NO 安装两台变压器相互暗备用,其容量按×S× 13 kVA =kVA 因此选两台 S9-1000/10 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳3NO 安装一台变压器,其容量按S=638.31 kVA 4名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计因此选一台 S9-800/10 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳Yyn0；Yyn0；Yyn0；4NO 安装一台变压器,其容量按S=4 kVA 因此选一台 S9-500/10 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳5NO 安装两台变压器相互暗备用,其容量按×S×因此选两台 S9-250/10 型低损耗配电变压器,其联接组别采纳表 2-2 各变压器型号及其参数主变压器两型号额定电压 /kV 连接损耗 /W 空载电阻抗电S9-2000/35 高压低压组别空载负载流 %压 %Yyn0 35 10 2600 19000 台暗备用NO 两台暗S9-1250/10 10 Yyn0 1950 12000 备用NO 两台暗S9-1000/10 10 Yyn0 1700 10300 备用NO 选一台S9-800/10 10 Yyn0 1400 7500 4 NO 选一台S9-500/10 10 Yyn0 960 5100 NO 两台暗S9-250/10 10 Yyn0 560 3050 4 备用2.4 架空线的挑选架空线挑选两条相互明备用；1. 按经济电流密度挑选导线截面积线路在工作时的最大工作电流：Ig=' S / 3 *UN=2581.83/ 3 *35= 5000 小时,该生产车间为三班制,部分车间为单班或两班制,全年最大负荷利用时数为属于三级负荷；其钢芯铝线的电流密度 2 J=0.9 所以导线的经济截面面积：5名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计考虑到线路投入使用的长期进展远景,选用截面积为50 mm 2的导线,所以35KV架空线为LGJ-50 的导线；2. 按长时答应电流校验导线截面积；查表得 LGJ-50 型裸导线的长时答应电流Iy=220A025C 当环境温度为 35 度时,导线最高工作温度为70 度；其长时答应电流为：I y ' Iy 1 0 ' / 1 0 1 / 2 = 当一台变压器满载, 一条输电线检修时导线负荷最大, 这时的负荷电流为： Ie=Se/3 *Un=33A；由于 Ie< yI , 所以符合要求；"3. 按电压缺失校验查表得 LGJ-50 导线的单位长度电阻和电流为：R0=0.65 X0=0.42 U= P*R+ 线路总的电压缺失为：电压缺失百分比为：U%=所以导线符合要求；4. 按机械强度校验钢芯铝线非居民区 35KV最小答应截面为 10 mm 2所以符合要求；3短路电流的运算三相短路电流的运算目的为了保证电力系统安全运行,择电气设备时,要用流过该设备的最大短路电流进行热稳固校验和动稳固校验,以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和点动力的庞大冲击；同时,为了尽快切断电源对短路点的供电,继电爱护装置将自动地使有关断路器跳闸；继电爱护装置的整定和断路器的挑选,也需要短路电流数据；短路电流的运算公式标幺值运算方法 ：基准容量 Sd=100MVA,基准电压 Uav=37KV,U d 2*1 电力系统的电抗标幺值 : X =Sd/Soc * 22 电力线路的电抗标幺值 : X L X 0 LS d / U av*3 电力变压器的电抗标幺值 : X T U K % S d / 100 S N 3 *4 三相短路电流周期重量有效值 : I I d / X 3 3 3 5 短路点处的次暂态短路电流 : I I I" 3 6 短路冲击电流：i sh 2 . 55 I高压系统" 3 7 冲击电流有效值 : I sh 1 . 51 I高压系统6名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计8 三项短路容量：,ish20 . 866 i3S3 IS d/ X*39 I20. 866I3,20 . 866 Ishshsh各母线短路电流列表依据以下图和以上公式运算母线短路电流：图 3-1 短路运算电路图 3-2 短路运算等效电路表 3-1 母线短路电流列表短路运算点三相短路电流 /KA 三相短路容量 /MVA 最大运行K-1 3IKI3 I3i3I3S3 shshK方式K-2 最小运行K-1 方式K-2 7名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计依据上述短路电流的运算结果,依据设计思路中按正常工作条件选型,按短路情形进行校验的思想,总配变电所的高低压设备选型情形确定如下：4.1 35Kv高压侧设备挑选避雷器备注35Kv测设备挑选如下表4-1 表 4-1 35Kv高压侧设备挑选运算数据高压断路器隔离开关电压互感器电流互感器SW2-35/600 GW2-35G JDJJ2-35 LB-35 Fz-35 U=35KV 35KV 35KV 35KV 35KV 35KV I= 600A 600A 2*200/5 Ik=KA i3= KA 17KA 42KA 3.3*2002备注采纳 GG-10-54 高 压开关柜sh2i*4=2 *4 66.2*4202*4 .1 3*200 2Sk=19MVA 400MVA 4.2 10Kv中压侧设备挑选10Kv中压侧设备挑选见表4-2 表 4-2 10Kv中压侧设备挑选运算数据高压断路器隔离开关电流互感器SN10-10I GN6-10T/200 LA-10 U=10KV 10KV 10KV 10KV I=A 630A 200A 100/5 IK=2.57KA 16KA i3 =KA 40KA 160*1002sh2i*4=2. 572*4162*4102*590*100 2S =46.7MVA 300MVA 8名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计侧设备挑选采纳 BFC-08低压开关柜；5继电爱护配置主变压器爱护电力变压器继电爱护配置的一般原就：1 装设过电流爱护和电流速断爱护装置用于爱护相间短路；2 800kVA 以上油浸式变压器和400kVA 及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护 装置用于爱护变压器的内部故障和油面降低；3 单台运行的变压器容量在10000kVA 及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA 及以上或电流速断爱护的灵敏度不满意要求时应装设差动爱护装置用于爱护内部 故障和引出线相间短路；4 装设过负荷爱护和温度爱护装置分别用于爱护变压器的过负荷和温度上升；由于我们变压器的视在功率为500HZ,所以我们不需要采纳温度爱护；对于本设计中高压侧为35KV 的工厂总降压变电所主变压器来说,应装设瓦斯爱护、过电流爱护和电流速断爱护；瓦斯爱护防止变压器内部短路及油面降低,轻瓦斯动作于信号 用 FJ-80 型开口杯挡板式气体继电器；电流速断爱护防止变压器线圈和引出线多相短路,动作与跳闸；IqbKrelKwIk.maxKiKT,重瓦斯动作于跳闸,本次采式中 kI . max 为变压器低压母线三相短路电流周期重量有效值；K rel 为牢靠系数 . K 为变压器的电压比；在此设计中IK.maxIK22 .5 7, Krel1 . 3,Kw1,Ki200405因此速断电流：I qb1.41147013. 65A403.5灵敏度校验：9名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计式中IKpIk.minIOP.1kI. min为在电力系统最小运行模式方式下,变压器高压侧的两相短路电流；OP.1为速断电流验算到一次电路的值单位为A；在此设计中KpI k.min.0 8662 . 952 . 56 A.1 5Ik.min2 . 564 . 69IOP.14.0136过电流爱护防止外部相间短路并作为瓦斯爱护和电流速断爱护的后背爱护,动作与跳闸,本次采用 GL15型感应式过电流继电器,两相两继电器式接线,去分流跳闸的操作方式；由于高压侧有 I 1=2000/35×3 =,电流互感器采纳三角形接法,运算电流互感器变比 Ki = ×3 /5 = 57.1/5,选用电流互感器变比 Ki =100/5=20 I op K rel KI L . maxK K i式中 I L max 为变压器的最大负荷电流,可取为 I 1 NT 为变压器的一次额定电流,K rel 爱护装置的牢靠系数,对定时限可取 1.2 ,反对时限取 1.3 ；K 为爱护装置的接线系数,对相电流接线取 1,对相电流差接线取 3 ；K re 为电流继电器的返回系数,对于感应式电流继电器 GL-15/10 来说,应取 0.8 ；K 为电流互感器的变比；在该厂设计中：取Krel1 . 3,Kre.08,KIL.max2 1NT23200065.98A35i200540,动作电流为：IOP13.165.983 .082, 因此整定值为 3A；0.840过电流爱护动作时间整定运算t 1 t 2 t式中 1t 为变压器母线发生三相短路时高压侧继电爱护的动作时间,2t 在变压器低压侧爱护装置发生低压母线发生三相短时的一个最长的动作时间,t s；灵敏度校验：10名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计S PIKmin.1 5IOP.1IOP.1式中IK.min为在电力系统最小运行方式下,低压母线两相短路电流折合到变压器高压侧的值；为继电爱护的动作电流换算到一次电路的值,称为一次动作电流单位为A；假如作为后备爱护,由I2 min3I3min.1 4731 . 27 KA22在此设计中Iop1.IopKi.127210 AKw33 . 5灵敏度为：SP12101 .70315.,灵敏度校验满意要求；430.82过负荷爱护爱护动作电流整定运算式中INTI1 . 25 INTOPOLKI为变压器的额定一次电流,K 为电流互感器的电流比；IOPOL1 .2565. 972 .06A40动作时间的整定运算topol1015s5.2 35KV 进线线路爱护过电流爱护由于电流速断爱护不能爱护线路全长,因此由过电流爱护作为其后背爱护,同时防止速度按爱护区域外部的相间短路,爱护动作与跳闸；1. 过电流爱护动作电流的整定运算K rel K wI op I L . maxK K I式中：LI . max 线路最大负荷电流,可取为 1.5-3 I 30 为线路运算负荷电流；K rel 爱护装置的牢靠系数,对 GL型取 1.3 ；K 爱护装置的结线系数,对相电流结线为 1,对相电流差结线取 3 ；K 电流继电器的返回系数,对于感应式电流继电器 互感器的变流比；11GL-15/10 来说应取 0.8 ；k i 电流名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计必需留意：对感应式继电器的30Iop应整定为整数,且在10A 以内；在此设计中：I L.max2I1,218 . 637 .2Krel1.3,KwKre0.8；因此动作电流为：IopKrelKwIL.max1 3.137 2.151KreKi0 . 840因此整定为 2A；2. 过电流爱护动作时间过电流爱护动作时间整定为 于 1.3s ；过电流爱护灵敏系数的校验2s,同时工厂配电所的定时限电流爱护的整定时间不大k p II kop . min1.1 5.式中,KI . min 在电力系统最小运行方式下,高压线路末端两相短路；I op . 为继电爱护的动作电流换算到一次电路的值,称为一次动作电流；3. 假如作为后备爱护,就灵敏系数 kp 1 2. 即可；在此设计中2I k . min I k 1 210 AI op . 1 I op K i / K w .1 51 40 / 1 60 . 4因此其爱护灵敏系数为 : kp21035.1 .5604.灵敏度系数满意要求；5.3 10KV 线路爱护过电流爱护：防止电路中短路电流过大,爱护动作与跳闸；1. 过电流爱护动作电流的整定运算I op K rel K wI L . maxK K I式中：LI . max 线路最大负荷电流,可取为 1.5-3 I 30 为线路运算负荷电流；K rel 爱护装置的牢靠系数,对 GL型取 1.3 ；K 爱护装置的结线系数,对相电流结线为 1,对相电流差结线取 3 ；K 电流继电器的返回系数,对于感应式电流继电器 互感器的变流比；12GL-15/10 来说应取 0.8 ；ki 电流名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 22 页精选学习资料 - - - - - - - - - 安徽理工高校课程设计必需留意：对感应式继电器的,I 0 应整定为整数,且在10A 以内；在此设计中：I L.max2 30234 . 4968 . 98Krel1.3Kw1,Kre0.8,因此动作电流为：IopKrelKwIL.max1 3.168 . 985 6.KreKi0 . 820因此整定为 6A；2. 过电流爱护动作时间过电流爱护动作时间整定为 大于 1.3s ；3. 过电流爱护灵敏系数的校验2s,同时工厂配电所的定时限电流爱护的整定时间不k p II kop . min1.1 5.式中,KI . min 在电力系统最小运行方式下,高压线路末端两相短路；I op . 为继电爱护的动作电流换算到一次电路的值,称为一次动作电流；假如作为后备爱护,就灵敏系数 kp 1 2. 即可；在此设计中2I k . min I k 1 210 3 5. 735 AI op 1. I op K i / K w 5 6. 20 / 1 112因此其爱护灵敏系数为 : kp 112 735 6 . 56 1 5.灵敏度系数满意要求；6变电所内,外布置情形概述该设计为 35KV 地面变电所一次设计,该变电所是针对全场