泵站电气设备优秀课程设计.docx

泵站电气设备课程设计
扬州大学
能源和动力工程学院

学 院： 能源和动力工程学院
专业班级： 热能和动力工程专业 0901班
指导老师： 葛强
姓 名： 陈会强
学 号：
日 期： /6/1——/6/15

目录
设计原始资料： 4
第一章 电气主接线设计 4
1.1 泵站电气负荷的统计 4
1.1.1 主电动机的计算负荷 4
1.1.2 站用电的计算负荷 5
1.1.3 全电厂的负荷统计 5
1.2 功率补偿计算 5
1.3 主变压器的选择 5
1.4 主接线方案的拟定 6
第二章 短路电流计算 8
2.1 最大运行方式下点短路 10
2.2 最大运行方式下()点短路 10
第三章 泵站电气设备的选择 11
3.1 变压器高压侧电气设备选择 11
3.1.1 高压断路器的选择 11
3.1.2 高压隔离开关的选择 11
3.1.3 高压电流互感器的选择 12
3.1.4 高压电压互感器的选择 13
3.1.5 高压熔断器的选择 13
3.2 泵站进线电气设备选择 13
3.2.1 低压侧断路器选择 13
3.2.2 低压侧隔离开关选择 13
3.2.3 低压电流互感器选择 14
3.2.4 低压电压互感器选择 15
3.2.5 低压熔断器选择 15
3.2.6 380母线的选择 15
3.3 主电动机控制回路电气设备选择 17
3.3.1 断路器选择 17
3.3.2 隔离开关选择 18
3.3.3 电流互感器选择 18
3.3.4 电力电缆的选择 18
3.4 补偿电容器选择 19
3.5 成套配电装置的选择 19
第四章 泵站电气设备的布置 20
4.1 电气布置 21
4.2 屋内配电装置布置 21
第五章 泵站的防雷设计 21
5.1 防直击雷 21
5.2 防雷电侵入波 21

设计原始资料：
1. 全站电气负荷
长江1#泵站设计流量5立方米每秒，泵站设计扬程8.32米。该站由上级变电所直接供电，采取架空高压线输电，引入35电源。泵站内安装轴流泵5台。另设排水泵8，电动葫芦3，检修动力5，平均功率因数0.8，平均效率0.85。泵站照明3.5，平均功率因数0.7。系统最大运行短路容量200，最小运行短路容量180.
泵站在计费计量点功率因数不应低于0.9。
2. 气象资料
海拔高程：
最热月平均最高温度：
极端最高温度：
年最高温度月：7月
最热月平均气温：
极端最低温度：
雷暴日数：34.4日/年
土质：砂质粘土
最热月地面下0.8m处土壤平均温度：
泵站年最大负荷利用小时：
第一章 电气主接线设计
1.1 泵站电气负荷统计
1.1.1 主电动机计算负荷
电机总输出轴功率：
（其中，备用系数取1.05；采取直接传动）
安装轴流泵5台，所以电机额定功率：

所以，选择型号电动机，其相关技术参数见 （表 电机性能参数）。
表 电机性能参数
型号
额定功率
额定电压
额定电流
效率
功率因数
额定转速

110
380
205
94%
0.87
980

1.1.2 站用电计算负荷
采取需用系数法计算：
各项用电需用系数和计算结果见 （表 各类站用负荷统计）。

表 各类站用负荷统计
设备名称

累计
辅机负荷
排水泵
8
0.3

0.85
2.82

电动葫芦
3
0.2

0.71

检修
5
0.4

2.35

照明
3.5
0.8
＼
2.8
=

1.1.3 全电厂负荷统计
统计时，近似取站用电负荷平均功率因数为0.8，照明功率因数为0.7。
详见（表 全电厂负荷计算）。
1.2 功率赔偿计算
采取电力电容赔偿：，计算过程见（表赔偿计算）。
1.3 主变压器选择
依据上述统计主变，取修正系数。显然选择一台800主变即可满足要求。所以，选择型号变压器，技术参数见 表 变压器技术参数。
表 全电厂负荷计算
负荷名称
平均功率因数
计算负荷
有功功率
无功功率
视在功率
主电动机负荷
0.87
585.11
331.59
672.54
辅机负荷
0.8
5.88
4.41
7.35
照明负荷
0.7
2.8
2.86
4
泵中总计算负荷
\
593.79
338.86
683.89

表 赔偿计算
赔偿项

赔偿功率
主电动机
585.11
0.87
0.95
0.238
139.260
辅机负荷
5.88
0.8
0.421
2.475
照明
2.8
0.7
0.693
1.940
累计
\
\
\
\
143.67

表 变压器技术参数
型号
额定容量
高压/低压
连接组
阻抗电压(%)
外形尺寸

800
35/0.4
Y,yn0
6.5

1.4 主接线方案确实定
从地域供电网接入，供电线电压35，供电线采取一路架空高压输电线，供电线长度8，主变一台。
供电导线选择，选择型号导线，具体选择计算见（表 供电导线选择计算）。
表 供电导线选择计算
计算内容
计算公式
计算结果
计算电流

供电导线截面积

为经济电流密度，能够查得，这里取

选择型号导线，

导线电阻和阻抗

按许可载流量校验导线

按电压损失条件校验

依据上述主接线方案做出主接线图，见（图 主接线图）
图 主接线图
第二章 短路电流计算
短路电流计算等值电路图如（图 等值电路图），依据设备选择和继电器保护需要选择三个短路计算点。取基准值
依据各元件参数和对应公式计算出各元件电抗标幺值（电抗标幺值下注角符号“*”省略），见(表 各元件电抗计算)。
表 各元件电抗计算
元件名称
技术参数
电抗标幺值
系统
最大运行方法

最小运行方法

变压器

架空线路

5台主电动机
对短路次暂态电流和短路冲击电流有影响，依据公式计算

图 等值电路图

图 各点短路等值电路图

2.1 最大运行方法下点短路
将等值电路图简化成（图）所表示电路。
因为异步电动机和短路点已相隔了一个变压器，不计入其短路影响。
总电抗

短路稳态电流：

三相短路冲击电流：

2.2 最大运行方法下()点短路
点短路等值电路图如（图）所表示，其中总电抗

对于电网系统支路：
短路稳态电流：

三相短路冲击电流：

对于主电动机支路只影响短路次暂态电流和冲击电流，即

点短路，只较点少了一台异步电动机供给短路点电流，等值电路图如（图）所表示。()点短路电流计算见（表 ()点短路电流计算）。

表 ()点短路电流计算
经过设备短路电流

系统支路
16.2933
16.2933
29.9797
电动机支路

\
4.6125
6.519

\
3.69
5.2152
短路点电流累计

16.2933
20.9058
36.4987

16.2933
19.9833
35.1949

第三章 泵站电气设备选择

3.1 变压器高压侧电气设备选择
3.1.1 高压断路器选择
依据额定电压35，工作电流，和安装在室外，查阅设计手册初步选择型号断路器。其固有分闸时间约为，熄弧时间线路上过电流保护动作时间，所以短路热稳定计算时间，因为2.5>1,所以热稳定计算忽略非周期分量影响 。
断路器技术参数和校验见（表 高压断路器和隔离开关选择表），经过校验，型号断路器符合要求。

3.1.2 高压隔离开关选择
依据额定电压35，工作电流，和安装在室外，查阅设计手册初步选择型号断路器。相关技术参数及校验见（表 高压断路器和隔离开关选择表）。经过校验，隔离开关符合要求。
表 高压断路器和隔离开关选择表

校验条件
计算数据
型号断路器参数
隔离开关参数
工作电压
35

35
35
工作电流
11.28

1600
630
短路能力
2.1268

25
20
动稳定校验
5.4233

63
50
热稳定校验
11.308

其中，
3.1.3 高压电流互感器选择
依据额定电压35，工作电流，和安装在室外，作计量用正确等级为0.2，初步选择型电流互感器，额定电流比30/5，额定输出30。
相关技术参数及校验见（表 高压电流互感器选择表）。经过校验，型电流互感器符合要求。
表 高压电流互感器选择表
校验条件
计算数值
型电流互感器技术参数
工作电压
35

35
工作电流
11.28

30/5
动稳定校验
5.4233

热稳定校验

3.1.4 高压电压互感器选择
依据额定电压35，安装在户外，选择型电压互感器，相关技术参数见（表 电压互感器技术参数）。
3.1.5 高压熔断器选择
依据额定电压35，选择型号熔断器，技术参数见（表 型号熔断器技术参数）。

表 电压互感器技术参数
额定电压比
正确级
额定输出
极限输出
重量

0.2
45
600
75

表 型号熔断器技术参数
型号
额定电压
最高电压
额定电流
额定熔断容量

35
40.5
0.5
1000

3.2 泵站进线电气设备选择
3.2.1 低压侧断路器选择
依据额定电压380，工作电流，为了使各级断路器有选择性动作，采取三段保护特征断路器，初步选择型断路器，相关技术参数及校验见（表 低压侧断路器选择表）。经过校验，型电流互感器符合要求。
3.2.2 低压侧隔离开关选择
依据额定电压380，工作电流，初步选择型号隔离开关。相关技术参数及校验见（表 低压侧隔离开关选择表）。经过校验，型隔离开关符合要求。
表 低压侧断路器选择选择表
校验条件
计算数据
型断路器性能参数
工作电压
380

380
工作电流
1039

1600
长延时过流脱扣器额定电流

1200
瞬时动作过流脱扣器整定电流

4000
分段能力
16.2933
短延时0.4分段能力
30
动作灵敏度校验
满足灵敏度要求
其中，

表 低压侧隔离开关选择表
校验条件
计算数据
型隔离开关性能参数
工作电压
380

380
工作电流
1039

1500
动稳定校验
36.4987
动稳定性
80
热稳定校验

1热稳定性

3.2.3 低压电流互感器选择
依据额定电压380，工作电流，选择型号电流互感器,额定电流比1500/5。
3.2.4 低压电压互感器选择
依据额定电压380，安装在户外，选择型电压互感器，相关技术参数见（表 电压互感器技术参数）。
表 电压互感器技术参数
额定电压比
正确级
额定输出
极限输出
绝缘水平

0.5
15
100
0.5/3

3.2.5 低压熔断器选择
依据额定电压380，选择 型号熔断器，技术参数见（表 型号熔断器技术参数）。
表 型号熔断器技术参数
型号
额定电压
额定电流
熔体额定电流
额定分段能力

380
20
2
100

3.2.6 380母线选择
依据额定电压380，工作电流，屋内配电装置选择型号矩形铝母线，三相母线采取水平部署，平放敷设，其许可电流，取，。校验计算见（表 母线选择计算）。

表 母线选择计算
校验条件
计算数据
型号铝母线性能参数
工作电流

电流经济密度

共振现象校验

其中，查手册可得多跨梁频率系数；应避开共振自振频率，取；母线导体材料弹性模量；截面惯性矩；导体单位长度质量。
1.2<1.45
动稳定校验

满足动稳定要求
热稳定校验
短路计算时间，取。

查表可得

满足要求
3.3 主电动机控制回路电气设备选择
3.3.1 断路器选择
依据额定电压380，工作电流，初步选择型断路器，相关技术参数及校验见（表 主电动机回路断路器选择表）。经过校验，型电流互感器符合要求。
表主电动机回路断路器选择选择表
校验条件
计算数据
型断路器性能参数
工作电压
380

380
工作电流
205

400
长延时过流脱扣器额定电流

400
瞬时动作过流脱扣器整定电流

4000
分段能力
16.2933
短延时0.4分段能力
25
动作灵敏度校验
满足灵敏度要求
其中，
3.3.2 隔离开关选择
依据额定电压380，工作电流，初步选择型号隔离开关。相关技术参数及校验见（表 主电动机回路隔离开关选择表）。经过校验，型隔离开关符合要求。
3.3.3 电流互感器选择
依据额定电压380，工作电流，选择型号电流互感器,额定电流比800/5。

表 低压侧隔离开关选择表
校验条件
计算数据
型隔离开关性能参数
工作电压
380

380
工作电流
205

400
动稳定校验
35.1949
动稳定性
40
热稳定校验

1热稳定性

3.3.4 电力电缆选择
依据安装环境和工作电压380，选择型三芯聚氯乙烯绝缘电力电缆。依据工作电流初步选定电缆截面积185。其许可电流为280，本站最高设计温度为37.4（当地最热月平均最高温度加5）。校验计算见（表 电力电缆选择计算）。

表 电力电缆选择计算
校验条件
计算数值
电力电缆技术参数
工作电压
380

380
工作电流
205

经济电流密度

电力电缆截面积
185
电压损失

3.4 赔偿电容器选择
依据额定电压380，赔偿电容计算值，选择型号赔偿电容。相关技术参数见（表 赔偿电容参数表）。
表 赔偿电容参数表
型号
赔偿容量
赔偿方法
赔偿级数及分组

150
混补
10
1:2:3:4
3.5 成套配电装置选择
依据额定电压、额定电流选择GGD低压成套配电装置，相关技术参数见（表 基础电气参数）和（表 主电路电器元件）。

表 基础电气参数
型号
额定电压v
额定电流A
额定短路开断电流kA
额定短时耐受电流(1s)(kA)
额定峰值耐受电流kA
GGD2
380
A
1600
30
30
63
C
600

表 主电路电器元件
方案编号
GGD2-05
GGD2-05
主电路方案

用 途
进线柜
电动机控制
型号
A
C
隔离开关
HD13BX-1500/30
HD13BX-600/31
断路器
CW1-/1600/3[]
CW1-/600/3[ ]
电流互感器
EH-0.66 1500/5
EH-0.66 250/5
柜宽
800
800
柜深
600
600

第四章 泵站电气设备部署
泵站电气设备部署包含电气设备总体部署、控制室部署、屋内配电装置部署、站内其它电气设备部署及屋外配电装置部署，应和整个泵站部署协调考虑。
4.1 电气部署
根据电能分配次序（屋外配电装置、主变压器、屋内配电装置、主电动机）部署电气设备，泵站采取户外变电所，经过母排引入专门配电室，经过进线开关柜，再分配到各个电动机控制开关柜，再由电力电缆送到主电动机及站用电。
4.2 屋内配电装置部署
屋内配电装置采取GGD低压成套开关柜，两列部署长为3.2m，两列之间相距2m人行道，柜后距墙留有1m维护通道，在配电装置一端留有2m长位置，用于检修和安放备用具。
第五章 泵站防雷设计
5.1 防直击雷
泵站建筑物采取避雷针防雷，避雷针选择长1.5，直径圆钢；架空线路全线采取避雷线防雷，采取截面积35镀锌钢绞线；
5.2 防雷电侵入波
每段母线装设金属氧化物避雷器，以避免雷电侵入波侵入。

电气主接线图
泵站控制室平面部署图