电气工程及其自动化课程设计

安徽理工大学毕业设计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学生姓名：XXX，XXX，XXX指导教师：XX老师2011年6月29日安徽理工大学课程设计I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，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，选择出一种与变电所在系统中的地位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佳的方案。选好变压器和主接线后进行短路电流计算，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计算。在设计过程中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。对电气设备进行选择，电气设备的选择条件包括两大部分：一是电气设备所需要满足的基本条件，即按正常工作条件选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。考虑到对变压器的保护在设计中对主变压器设置了以下继电保护：瓦斯保护、过电流保护和电流速断保护。通过本次课程设计，旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算，掌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保护，最后根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：电力负荷计算，变压器选择，短路电流计算，继电保护安徽理工大学课程设计i目录1.设计依据与负荷计算…………………………………………………………………………11.1设计依据………………………………………………………………………………11.2电力负荷计算…………………………………………………………………………12.变压器选型及架空线选择……………………………………………………………………32.1无功补偿电容器选择…………………………………………………………………32.2主变压器的选择………………………………………………………………………32.3各变电所变压器选择…………………………………………………………………42.4架空线的选择…………………………………………………………………………53.短路电流的计算………………………………………………………………………………63.1三相短路电流计算目的………………………………………………………………63.2短路电流计算公式……………………………………………………………………63.3各母线短路电流列表…………………………………………………………………74高低压电器设备的选择………………………………………………………………………84.135KV高压设备选择及校验……………………………………………………………84.210KV中压设备的选择及校验…………………………………………………………84.30.38KV低压设备选择及校验………………………………………………………95．继电保护配置………………………………………………………………………………95.1主变压器保护…………………………………………………………………………95.1.1瓦斯保护………………………………………………………………………95.1.2电流速断保护…………………………………………………………………95.1.3过电流保护…………………………………………………………………105.1.4过负荷保护…………………………………………………………………115.235KV进线线路保护………………………………………………………………115.310KV线路保护………………………………………………………………………126．变电所内，外布置…………………………………………………………………………136.1概述……………………………………………………………………………………146.2变电所内布置…………………………………………………………………………146.3变电所外布置…………………………………………………………………………147.防雷和接地装置的确定……………………………………………………………………147.1防雷装置的确定……………………………………………………………………147.2直击雷的防治………………………………………………………………………147.3雷电侵入波保护……………………………………………………………………147.4接地装置确定……………………………………………………………………14安徽理工大学课程设计ii8.主接线图……………………………………………………………………………………16心得体会………………………………………………………………………………………17参考文献………………………………………………………………………………………18致谢……………………………………………………………………………………………19安徽理工大学课程设计11设计依据与负荷计算1.1设计依据(1)本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型全部采用我国新定型设备其外还有辅助车间及其它设施。(2)全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（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110/35千伏变电所用35千伏架空线路向其供电，该所在城南侧4km。2)电业部门变电所配出线路定时限过电流保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。5)供电系统技术数据：电业部门变电所35kv母线为无限大电源系统，其短路容量200兆伏安(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)土壤中0.7—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1.10米。5)主导风向夏季为南风。(6)地质水文条件：1)本厂地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.6—7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电力负荷计算根据公式：exjsPKP*tan*jsjsPQcos/jsjsPS安徽理工大学课程设计2分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表1-1表1-1全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）序号车间或用电设备组名称设备容量(千瓦)需要系数xK功率因数Cos功率因数脚正切tan计算负荷有功jsP(千瓦)无功jsQ(千乏)视在jsS(千伏安)（1）1NO变电所1薄膜车间14000.60.61.338401117．214002原料库300.250.51.737.512.975153生活间100.8108084成品库（一）250.30.51.737.512.975155成品库（二）240.30.51.737.212.45614.46包装材料库200.30.51.73610.38127小计15090.580.601.33876.21165.9861458.5（2）2NO变电所1单丝车间13850.60.61.308311080.313852水泵及设备200.650.80.75139.7516.253小计14050.60.611.298441090.051378.6（3）3NO变电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.5481262管材车间8800.350.61.33308409.64513.3333小计10690.360.61.33383.6510.188638.31（4）4NO变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.244165.62生活间100.8108O83浴室30.8102.402.44锻工车间300.30.651.17910.5313.8465原料生活间150.81120126仓库150.30.51.174.55.62597机修模具车间1000.250.651.732543.2538.4628热处理车间1500.60.71.029091.8128.5719铆焊车间1800.30.51.735493.4210810小计6410.450.591.35287.7387.509482.63安徽理工大学课程设计3（5）5NO变电1锅炉房2000.70.750.88140123.2186.6672实验室1250.250.51.7331.2554.062562.53辅助材料库1100.20.51.732238.06444油泵房150.650.80.759.757.312512.18755加油站100.650.80.756.54.8758.1256办公室招待所食堂150.60.61.33911.97157小计4750.460.671.1218.5239.48324.188全厂合计509926103393.2134280.8879乘以参差系数全厂合计（pK=0.9，qK=0.95）0.587423493223.5523988.622．变电所高压电器设备选型2.1补偿电容器选择依据设计依据（4），要求本厂功率因数在0.9以上，而本厂的无功功率明显大于有功功率：cos=2349/3998.62=0.5874远远小于要求的功率因数，所以需要进行无功补偿，为了计算方便，这里选择功率因数为0.933.Qc=21tantanjsjsPP=2349tan(arccos0.587)-2349tan(arccos0.933)=2330.06Kvar有计算数据可以得到要补偿的功率，总共补偿2400kvar，故选用24个BWF6.3-100-1并联电容器进行补偿。2.2主变压器的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，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、二级负荷继续供电，故选两台变压器。(1)当选用的变压器为明备用时，两台变压器容量均为SN.T=2349/0.933=2517.7KVA。须选两台S9-3150/35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。(2)若为暗备用时每台容量按SN.T≥0.7×2517.7kVA=1764.8kVA，须选两台S9-2000/35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。考虑到变压器的利用率以及变压器损耗我们决安徽理工大学课程设计4定使用暗备用的方式。因此无功补偿后工厂380V侧和35KV侧的负荷计算如表2.1所示。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；重量4.175t规矩820mm主变压器功率损耗：S=1/2SNT=0.5*2517.7=1258.85KvaPt=n*P0+1/nPk（S/SN）^2=3.4+19.80*0.3963=11.25KvaQt=n*I0%/100*SN+1/n*Uk%/100*SN*（S/SN）^2=1.1/100*2000+7.5/100*2000*0.3963=81.445Kva或者利用经验公式：Pt=0.015S=0.015*1258.85=18.8828KvaQt=0.06S=0.06*1258.85=75.531KVa表2-1无功补偿后工厂的计算负荷项目cos¢计算负荷jsP/kWjsQ/kvarjsS/kVA380V侧补偿前负荷0.587423493223.5523988.62380V侧无功补偿容量-2400380V侧补偿后负荷0.942349823.5522350.45主变压器功率损耗3715035KV侧负荷总计0.933238