泵站自动化课设说明书

八一泵站改造工程电气主接线设计说明书1目录1课程设计要求及相关资料1.1课程设计目的1.2设计原始资料1.2.1泵站电气负荷1.2.2目前更新改造的初步设计1.3设计要求1.4设计步骤1.5绘图和整理设计说明书2主接线设计2.1泵站负荷统计2.1.1主电动机的计算负荷2.1.2站用电负荷统计2.1.3选择站变2.1.4泵站总计算负荷2.2主接线方案的比较2.2.1主变的选择2.2.2接线方案设计2.2.3方案投资比较2.2.4供电导线的选择2.3主接线方案的确定3短路电流计算3.1分段母线间的开关闭合时短路电流计算3.1.1画等值电路图，选择短路点3.1.2元件参数计算3.1.3各短路点短路电流计算3.2分段母线间的开关断开时短路电流计算3.2.1画等值电路图，选择短路点3.2.2各短路点短路电流计算4主电动机的起动校验4.1电动机起动影响4.2电动机起动电压降要求4.3起动校验计算5电气设备选择5.16kV侧配电设备5.1.16kV侧开关柜5.1.26kV侧断路器5.1.3电力电缆5.1.46kV侧母线的选择5.1.56kV侧电压互感器的选择5.1.66kV侧电流互感器的选择5.2高压侧（35kV）配电设备333345556777810000010121212131415161616161720202023232324242525252730323336八一泵站改造工程电气主接线设计说明书25.2.1高压侧架空线365.2.2高压侧断路器6泵站电气主接线图参考资料363738八一泵站改造工程电气主接线设计说明书31课程设计要求及相关资料1.1课程设计目的通过设计巩固已学知识，培养分析和解决问题的能力，初步掌握泵站电气部分的设计方法。1.2设计原始资料1.2.1原设计八一泵站位于黄梅县八一圩境内，刘佐乡西侧，即湖北省华阳河流域梅济港以南平原湖区，其排区（八一圩）承雨面积132km2，并可通过军圩港、军圩闸与清江口泵站排区（潘兴圩）连通，缓解清江口排区提派能力不足。图1八一泵站是1977年投产的大型泵站。泵站装机6台64ZLB-50型立式轴流泵，总排涝流量为51米3/秒，配用TDL215/31—24型同步电动机6台。TDL215/31—24型同步电动机单机额定功率800千瓦，额定电压6千伏，额定电流93安，额定功率因素0.9（超前），额定转速250转/分，电机效率为92%，配用KGLF11-1-300/75型可控硅励磁装置。原供电电源由孔垄变成电站35KV引入，架设23km输电线路，接人站内35kv变电站，站内安装两台3150KVA35/6.3KV变压器供六台主机电源，两台160KVA35/0.4KV变压器和400KVA6.3/0.4KV变压器供泵站厂用电源；电气主接线为单母线扩大单元接线。两台主变压器高低压侧分别并接于各自的母线。站用电源接于6KV母线。八一泵站改造工程电气主接线设计说明书41.2.2目前更新改造的初步设计（1）水泵机组选型根据本阶段复核的八一泵站扬程，流量等特征参数以及泵站30年运行情况来分析，原64LB-50型水泵的最高扬程不够，在泵站最高的净扬程8.71m工况下不能运行。参考类似工程经验(如黄冈市黄州区白潭湖泵站)，本次设计中在满足扬程，流量的前提下，水泵的选型进行优选，选出最适合本泵站的泵型。综合考虑，我们推荐16CJ-70型全调节轴流泵作为八一泵站更新改造的泵型。由于16CJ-70型水泵的最大轴功率达到859.43KW，因此原电机必须增容。考虑电机1.05到1.1的备有系数，拟将电机增容到1000KW。电机选用TDL1000-20/2150型立式同步电动机6台，其主要参数为：额定功率：1000kw额定转速：300r/min额定电压：6000v定子电流：113.7A效率：94%功率因数：0.9（超前）(2)供电系统改造根据《泵站设计规范》（GB/T50265-97），八一泵站更新改造的电气工程主要有：①供电电压：供电电压保持现35KV电压等级不变；②输电线路：采用35KV专用直配输电线路供电；③变电站；设专用变电站，采用站、变合一的供电管理模式；（3）站用电负荷统计站用负荷，主要是为排水服务的各辅机设备的负荷。包括站区生产生活等用电负荷。全站用电负荷统计见表1.1。站用电负荷统计表1.1序号项目数量单位容量总容量运行期间可能最大负荷备注1励磁装置6台15kw60kw60.0kw2轴流通风机18台4kw72kw48.0kw八一泵站改造工程电气主接线设计说明书53整流电源1套15KVA15KVA5.0KVA4行车1套21+7.5+432.5kw05供水泵2台15kw30kw15.0kw6排水泵2台11kw22kw11.0kw7空压机1台7.5kw7.5kw7.5kw8真空泵1台37kw74kw37.0kw9检修闸门起吊装置1套17kw17kw010清污机1套30kw30kw30.0kw11拍门起吊装置6套5.533kw3.0kw12修理车间30kw20.0kw13油系统1套10.4kw7.0kw14泵房照明6kw5.5kw15通风采暖15kw10.0kw16电气试验5kw3.0kw17拦污栅起吊1套17kw17kw018电动机负载合计374.9kw178.5kw19总计506.4kw262.0kw1.3设计要求1.根据有关资料进行泵站电气部分（含变电所）的初步设计。2.设计应符合国家经济建设制定的各项方针政策、规范等要求。3.在满足供电可靠性、运行灵活前提下，力争技术先进，节省投资和运行费用。4.优先采用新技术和指定先进的设备及材料。1.4设计步骤（一）熟悉资料，确定设计参数1.主机组的有关技术参数。2.辅机及其它装备的名称、数量、用电安装容量和工作方式。八一泵站改造工程电气主接线设计说明书63.供电电源的电压、供电方式（架空线还是电缆、专用线还是公用线），供电电源线路的回路、长度以及进入泵站的方向。4.电力系统的短路数据或供电电源线路首端断路器的断流容量。5.当地气象、地质资料。（二）电气主接线设计1.泵站电气负荷包括主电动机的计算负荷和站用电的计算负荷。2.确定主变压器的型式、台数和容量。3.拟定主接线方案，并进行经济技术比较。4.绘出电气主接线图，图中应标出各电器元件的主要技术参数。（三）短路电流计算1.作出计算电路图和等值电路图。2.根据已给数据和已知条件计算系统的短路电流，并列出短路计算表。（四）泵站电气设备的选择及校核1.熟悉电气设备选择的一般规定。2.电器设备的选择需选择的主要电气设备包括断路器、隔离开关、高压熔断器、母线、电流互感器、电压互感器。选用屋内成套配电装置应同时选定开关柜的种类及方案编号。（1）型式的选择根据电气设备的用途、安装地点、使用条件等情况进行选择，选设备力求技术先进、价格合理，在同一工程应尽量减少同类设备的品种。（2）按正常工作电压、电流选择。（3）按短路条件校验校验时必须正确选择计算短路点和短路计算时间。1.5绘图和整理说明书八一泵站改造工程电气主接线设计说明书72主接线设计2.1泵站负荷统计2.1.1主电动机的计算负荷对于选用相同型式的主电动机的泵站，其计算负荷计算公式为：11cosjstegddKSKP（2-1）式中，1jsS——全泵站主电动机的计算负荷，kVA；eP——主电动机的额定功率，kW；cosd——主电动机的功率因数；d——主电动机的效率；1K——主电动机的负荷系数；tK——同时系数，通常泵站主电动机属于持续运行方式，取tK=1；g——配电线路的效率，1g。所选同步电动机TDL1000-20/2150的相关参数如下：额定功率额定电流额定转速效率功率因素额定电压1000KW113.7A300r/min94%0.96000V由于本泵站采用同步电动机，满足功率因数的要求，因此不需要进行无功功率的补偿。由𝑃𝑔𝑃𝑒=859.431000=0.85943，查下表2.1得：1K=0.86。可算出泵站主电动机的计算负荷：𝑆js1=𝐾𝑡∑𝐾1𝜂𝑔𝜂𝑑𝑐𝑜𝑠𝜑𝑑𝑃𝑒=1×6×0.861×0.94×0.9×1000=6099.3kW表2.1主电动机负荷系数Pg/Pe0.8~10.7~0.80.6~0.70.5~0.6八一泵站改造工程电气主接线设计说明书8K10.8~10.74~0.840.65~0.770.6~0.722.1.1站用电负荷统计按泵站运行的实际条件设置站用电设备，其项目及相关参数见下表。表2.2站用电负荷统计表2.2序号项目数量单位容量总容量运行期间可能最大负荷备注1励磁装置6台15kw60kw60.0kw2轴流通风机18台4kw72kw48.0kw3整流电源1套15KVA15KVA5.0KVA4行车1套21+7.5+432.5kw05供水泵2台15kw30kw15.0kw6排水泵2台11kw22kw11.0kw7空压机1台7.5kw7.5kw7.5kw8真空泵2台37kw74kw37.0kw9检修闸门起吊装置1套17kw17kw010清污机1套30kw30kw30.0kw11拍门起吊装置6套5.533kw3.0kw12修理车间30kw20.0kw13油系统1套10.4kw7.0kw14泵房照明6kw5.5kw15通风采暖15kw10.0kw16电气试验5kw3.0kw17拦污栅起吊1套17kw17kw018电动机负载合计374.9kw178.5kw19总计506.4kw262.0kw站用电负荷主要是为排水服务的各辅助设备的负荷，包括站区生产生活等用电负荷。站用电设备的计算负荷由下式求得：八一泵站改造工程电气主接线设计说明书9223=jsSKPKS（2-2）式中，2jsS——站用电设备的计算负荷，KVA；2K——站用电动机的需要系数，22 costfgdKKK，tK为同时系数，fK为站用电负荷系数，g为配电线路的效率（取1g），cos为站用电的平均功率因数（一般取cos0.8），2d为站用电动机的平均效率（取𝜂𝑑2=0.85~0.9）；3K——整流设备和照明的需要系数，视具体情况而定；S——整流设备和照明的计算负荷，KVA；P——站用电动机容量之和。1234=PPPPP（2-3）式中，1P——经常而连续运行的负荷，取经常运行的电动机容量之和，即1jl=PP，kW;2P——经常而间断运行的负荷，取经常而间断运行的电动机容量之和的1/2，即2jd=0.5PP，kW；3P——不经常而连续运行的负荷，取不经常连续运行的电动机容量之和的0.35倍，再加上其中三台最大电动机容量之和的60%，即3bl(3)=0.350.6PPP，kW；4P——不经常而间断运行的负荷，取不经常而间断运行的电动机容量之和的0.14倍，再加上其中5台最大电动机容量总和的40%，即4(5)0.140.4bdPPP，kW。而根据泵站实际运行情况，取20.8K，30.95K。由站用电设备的使用状况，对各类站用电负荷的统计如下表。表2.3站用电负荷功率统计计算公式计算结果（kW/kVA）1jl=PPP1=60+72+30+30+10.4=202.4八一泵站改造工程电气主接线设计说明书102jd=0.5PP2=0.522+5=13.5P（）3bl(3)=0.350.6PPP3=0.35+++0.637+37+30=106.7P（7.5743015）（）4(5)0.140.4bdPPP40.1432.5+17+55+5+170.432.5+17+17+5.5+5.5=48.7P（）（）=KmmmSPSm=0.9×6=5.4=zzSS=15.0zS将上表中的具体数据代入站用电负荷计算公式，得2212343z=++++jsmSKPPPPKSS（）（）=0.8×(202.4+13.5+106.7+48.7)+0.95×(5.4+15)=316.42KVA2.1.3选择站变由计算的站变容量，现确定选用一台站变，接在主电动机电压（6kV）母线上。站变技术参数