电气工程课程设计报告样本.doc

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。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: 目录: 1.设计依据与负荷计算21.1设计依据21.2电力负荷计算22变电所高压电器设备选型52.1 补偿电容器选择52.2 主变压器的选择62.3 补偿后高压侧负荷计算83短路电流计算93.1 三相短路电流的计算公式( 标幺值计算方法) : 93.2 短路计算等效电路93.3 短路电流计算94. 设备选择134.1 高压设备选择134.2 高压设备选择列表154.3 线路选择195. 继电保护215.1 高压进线的继电保护215.2 各变电所进线保护225.3 变压器继电保护23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, 设备选型全部采用中国最新定型设备, 另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 0.71 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地质及水文条件。根据工程地质勘探资料获悉, 本厂地质构造为: 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 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: =0.9; =0.95) NO.2变电所单丝车间: 有功功率: =1385.000.6=831 KW无功功率: = =8311.30=1080.3 Kvar视在功率: =8310.6=1385 KVA水泵房及其附属设备: 有功功率: =20.000.65=13 KW无功功率: = =130.75=9.75 Kvar视在功率: =130.8=16.25 KVA对NO.2变电所总计可得: =844KW, =1090.05 KW =1378.60 KVA有=0.9; =0.95改进后的总计可得: =8440.9=759.60 KW =1090.050.95=1035.55 KW =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) 序号车间或用电设备组名称设备容量( 千瓦) 需用系数Kx功率因数cos功率因数脚正切tan有功计算负荷(千瓦)无功计算负荷(千乏)视在计算负荷(千伏安)1) N1 变电所1.00薄膜车间1400.000.600.601.33840.001117.202.00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138.000.600.501.7382.80143.242.00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15.000.300.501.174.505.277.00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641.00287.70387.51482.6311.00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475.00228.50248.28337.428.00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, 因此需要进行无功补偿, 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=788.58tan(arccos0.59)-788.58tan(arccos0.93)=771.76.Kvar由计算数据能够得到要补偿的功率, 实际需总补偿800kvar, 故选用8个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电所补偿前计算需要补偿的无功( kvar) 补偿方式实际补偿的无功( kvar) 补偿后变压器台数及容量功率因数cos计算有功功率Pj( kW) 计算无功功率Qj( kvar) 计算视在功率Sj( kVA) 计算电流Ijs( KA) 功率因数cos计算有功功率Pj( kW) 计算无功功率Q机( kvar) 计算视在功率Sj( kVA) 计算电流Ijs( KA) N010.58788.581107.691359.722.07 771.768个BWF6.3-100-1并联电容器8000.93 788.58307.69846.481.29 两台 S9-630/10N020.59759.601035.551284.271.95 711.968个BWF6.3-100-1并联电容器8000.96 759.60235.55795.281.21 两台 S9-630/10N030.58379.26532.44653.700.99 370.874个BWF6.3-100-1并联电容器4000.94 379.26132.44401.720.61 一台 S9-500/10N040.58258.93368.13450.080.68 257.833个BWF6.3-100-1并联电容器3000.97 258.9368.13267.740.41 一台 S9-315/10N050.66205.65235.87312.930.48 148.262个BWF6.3-100-1并联电容器2000.99 205.6535.87208.750.32 两台 S9-250/10总计0.952.2 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:应满足用电设备全部的计算负荷的需要, 即(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量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 的大约60%70%的需要, 即=( 0.60.7) 任一台变压器工作时, 应满足全部一、 二级负荷的需要, 即由此对五个变电所变压器进行选择: ( 1) NO.1选择两台变压器互为暗备用 =0.7846.48=592.536 KVA 选择为两台型低损耗配电变压器, 其连接组别采用( 2) NO.2选择两台变压器互为暗备用 =0.7795.28=556.7 KVA 选择为两台型低损耗配电变压器, 其连接组别采用( 3) NO.3选择一台变压器 401.72 KVA 选择为两台型低损耗配电变压器, 其连接组别采用( 4) NO.4选择一台变压器 267.74 KVA 选择为两台型低损耗配电变压器, 其连接组别采用( 5) NO.5选择两台变压器互为暗备用 =0.7208.75=146.12 KVA 选择为两台型低损耗配电变压器, 其连接组别采用表格 3 变压器选择方式型号额定电压/kV连接组别损耗/W空载电流( %) 阻抗电压( %) 高压低压空载负载NO1 两台暗备用S9-630/10100.38Yyn0120062000.94.5NO2 两台暗备用S9-630/10100.38Yyn0120062000.94.5NO3 选一台S9-500/10100.38Yyn0960510014NO4 选一台S9-315/10100.38Yyn067036501.14NO5 两台暗备用S9-250/10100.38Yyn056030501.142.3 补偿后高压侧负荷计算变压器功率损耗计算: ( KW) ( KW) ( kvar) ( kvar) 以变压器NO.1为例计算有功, 无功损耗: =21.2+6.2=8 KW=5.67 kvar=28.35 kvar=25.67+28.35=36.93 kvar总有功功率 =788.58+8=796.58 KW总无功功率 =307.69+36.93=344.62 KW总视在功率 =867.93 KVA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/KW无功损耗/KW高压侧总有功功率/KW高压侧总无功功率/KW高压侧总视在功率/KVA高压侧计算电流/ANO1 两台暗备用S9-630/10Yyn08.00 36.93 796.58 344.62 867.93 50.10 NO2 两台暗备用S9-630/10Yyn07.34 33.93 766.94 269.48 812.91 46.93 NO3 选一台S9-500/10Yyn04.25 17.91 383.51 152.35 411.93 23.78 NO4 选一台S9-315/10Yyn03.31 12.57 262.24 145.01 299.66 17.30 NO5 两台暗备用S9-250/10Yyn02.18 8.99 207.83 44.87 212.62 12.28 3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, 10.5KV(1)电力系统的电抗标幺值: =Sd/Soc(2)电力线路的电抗标幺值: (3)电力变压器的电抗标幺值: (4)三相短路电流周期分量有效值: (5)短路点处的次暂态短路电流: (6)短路冲击电流: ( 高压系统) ( 低压系统) (7) 冲击电流有效值: ( 高压系统) ( 低压系统) (8)三项短路容量: (9), , 3.2 短路计算等效电路3.3 短路电流计算取基准容量=100MVA, 高压侧基准电压 , 低压侧基高侧基准电流, 低压侧基准电流（1） 电力系统的电抗标幺值由=200MVA得: =100200=0.5（2） 架空线路的电抗标幺值: 由=0.35/km =1km得: =0.32( 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, 因此=4.5%: =7.14=7.14 =8 =12.7 =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 =+=0.5+0.32=0.822.三相短路电流周期分量有效值 =5.50.82=6.71 KA3.其它三相短路电流 =6.71 KA=2.55=2.556.71=17.11 KA=1.51=1.516.71=10.13 KA=0.866=0.8666.71=5.81 KA=0.866=0.86617.11=14.82 KA=0.866=0.86610.13=8.77 KA4.三相短路容量 =121.95 MVA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 =+=0.82+7.14/2=4.391.三相短路电流周期分量有效值 =144.344.39=32.88 KA2.其它三相短路电流 =32.88 KA=1.84=1.8432.88=60.5 KA=1.09=1.0932.88=35.84 KA=0.866=0.86632.88=28.47 KA=0.866=0.86660.5=52.393 KA=0.866=0.86635.84=31.04 KA3.三相短路容量 =22.78 MVA计算K2点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 =+=0.82+8=8.821.三相短路电流周期分量有效值 =144.348.82=16.37 KA2.其它三相短路电流 =16.37KA=1.84=1.8416.37=30.12 KA=1.09=1.0916.37=17.84 KA=0.866=0.86616.37=14.18 KA=0.866=0.86630.12=26.08 KA=0.866=0.86617.84=15.45 KA3.三相短路容量 =11.34 MVA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 =+=0.82+12.7=13.521.三相短路电流周期分量有效值 =144.3413.52=10.68 KA2.其它三相短路电流 =10.68KA=1.84=1.8410.68=19.33 KA=1.09=1.0919.33=21.07 KA=0.866=0.86610.68=9.25 KA=0.866=0.86619.33=16.74 KA=0.866=0.86621.07=18.25 KA3.三相短路容量 =7.4 MVA计算K5点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K3相同将所有计算数值填入下表: 表格 5 短路电流计算表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA三相K6.716.716.7117.1110.13121.95K132.8832.8832.8860.535.8422.78K232.8832.8832.8860.535.8422.78K316.3716.3716.3730.1217.8411.34K410.6810.6810.6819.3321.077.4K516.3716.3716.3730.1217.8411.34二相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: 额定电流: 额定开断电流: 动稳定校验: 热稳定校验: （2） 隔离开关选择: 额定电压: 额定电流: 额定开断电流: 动稳定校验: 热稳定校验: （3） 电流互感器选择: 准确级: 0.5 1-3额定电压: 额定电流: 额定负载: or 动稳定校验: 热稳定校验: （4） 电压互感器选择: 准确级: 0.5 1-3一次额定电压: 二次额定电压: 额定负载: or 4.2 高压设备选择列表表格 6 总线侧高压设备选择装置地点条件参数/KV/A/KA /KA 量程10145.496.7117.11设备型号规格参数高压断路器ZW8-12/2001220012.531.5隔离开关GN8-10T/2001020025.5高压熔断器RN2-10/0.510500200电流互感器LQJ-1010400/51600.4=90.50 电压互感器JDZ-1010/0.1电压互感器JDZ-1010/0.1/0.1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设备型号规格参数高压断路器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 /KA 量程1046.936.7117.11设备型号规格参数高压断路器ZW8-12/1001010012.531.5隔离开关GN8-10T/2001020025.5电流互感器LQJ-1010NO.3装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.3861016.6930.17同上设备型号规格参数高压断路器ZW8-12/1001010012.531.5同上隔离开关GN8-10T/2001020025.5同上电流互感器LQJ-101030/5NO.4装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程1017.36.7117.11同上设备型号规格参数高压断路器ZW8-12/1001010012.531.5同上隔离开关GN8-10T/2001020025.5同上电流互感器LQJ-101020/5NO.5装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程1012.286.7117.11同上设备型号规格参数高压断路器ZW8-12/1001010012.5同上隔离开关GN8-10T/2001020025.5同上电流互感器LQJ-101015/5表格 8 380V压侧设备选择表低压侧设备选择NO.1装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.38129032.8860.5设备型号规格参数低压断路器DW15-1600/30.38160040低压刀开关HD13-1500/300.381500电流互感器LMZJ1-0.50.51500/5NO.2装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.38121032.8860.5设备型号规格参数低压断路器DW15-1600/30.38160040低压刀开关HD13-1500/300.381500电流互感器LMZJ1-0.50.51500/5NO.3装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.3861016.6930.17设备型号规格参数低压断路器DW15-630/30.3860020低压刀开关HD13-1000/300.381000电流互感器LMZJ1-0.50.5750/5NO.4装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.3841013.5524.93设备型号规格参数低压断路器DW15-600/30.3860030低压刀开关HD13-600/300.38600电流互感器LMZJ1-0.50.5500/3NO.5装置地点条件参数/KV /A /KA /KA 量程0.3832010.8119.89设备型号规格参数低压断路器DW15-400/30.3840025低压刀开关HD13-400/300.38400电流互感器LMZJ1-0.50.54004.3 线路选择1.架空线路选择: （1） 按经济电流密度选择导线截面积 线路工作时最大电流=150.39A , 本厂全年最大负荷利用小时数为5000小时, 属于三级负荷。钢芯铝导线的电流密度=0.9, 导线选择截面积=150.39/0.9=167.1. 考虑到线路投入使用的长期发展, 依照计算选择截面积为185的导线, 因此10KV 架空线选为LGJ-185的导线, 查表得LGJ-185导线长时允许电流为515A( ) 大于, 满足发热条件。（2） 短路时热稳定条件校验, =6710A, C=171, =2.5s, =1。代入公式可得=62.04, 符合要求。2. 变压所高电压侧进线选择对工厂内部6-10KV线路, 因其长度较短, 一般不考虑损耗以发热条件选择NO.1: =70.73, =50.1A, C=150需选择满足截面积大于70.73, 允许电流大于50.1A的进线, 故选择YJLV22-10000-395 , 满足热稳定校验和发热条件。同理, 能够对后续线路做出选择NO.2: YJLV22-10000-395NO.3: YJLV22-10000-395NO.4: YJLV22-10000-395NO.5: YJLV22-10000-3953. 380V侧线路选择对于380V侧线路, 虽然线路不长但经过电流较大, 故在按照发热条件选择的同时, 还应按照允许电压损失条件进行校验。NO.1线路选择采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设, 按发热条件选择, 由=1286.1A , 选取三根缆芯截面为300的电缆。短路热稳定要求=684.05900, 满足要求, 故选择型号VLV22-1000-33001150同理, 能够对后续线路做出选择NO.2: =1208.3A , , =684.05 选用三根VLV22-1000-33001150NO.3: =610.35A , , =340.57 选用二根VLV22-1000-3185195NO.4: =406.79A , , =222.19 选用一根VLV22-1000-33001150NO.5: =317.16A , , =340.57 选用一根VLV22-1000-340011854. 高低压母线选择在设计中一般按照允许发热条件选择截面（1） 高压侧母线:=150.39A ,选择LMY-404母线, I=155/230 满足发热条件热稳定校验: =62.04404=16062.04, 满足热稳定校验, 故高压侧母线采用LMY-404。（2） 低压侧母线: ( 方法同上) NO.1: LMY-3(12010)-806NO.2: LMY-3(12010)-806NO.3: LMY-3(808)-505NO.4: LMY-3(606)-404NO.5: LMY-3(606)-4045. 继电保护5.1 高压进线的继电保护（1） 装设定时限过电流保护, 采用电磁式过电流继电器( DL) 1.过电流保护 动作电流的整定 , =2150.39=300.78A=1.2( 电磁型) , =1 , =0.85( 电磁型) , =400/5=80=5.3A保护动作电流整定大于等于5.3A2.过电流保护 动作时间的整定过电流保护动作时间的整定值为2.5s3. 过电流保护 灵敏度系数的检验电力系统最小运行方式下两相短路电流: =0,8666.71KA=5.8KA换算为一次动作电流: =5.380=424A其灵敏度系数为: =5800/424=13.681.5 灵敏系数满足要求。（2） 装设电流速断保护1. 电流速断保护 动作电流的整定 , =6.71 ( 三相短路电流) , =100.65A因此动作电流的整定为100.65A2.电流速断保护 灵敏度校验0.866(5.3/0.5)2.55=23.41KA其灵敏度系数: 23410/(80100.65)=2.92 灵敏度系数满足要求5.2 各变电所进线保护NO.1车间变电所高压进线的保护（1） 装设定时限过电流保护, 采用电磁式过电流继电器( DL) 1. 过电流保护 动作电流的整定 , =250.1=100.2A=1.2( 电磁型) , =1 , =0.85( 电磁型) , =75/5=15=9.43A 保护动作电流整定大于等于9.43A2. 过电流保护 动作时间的整定保护动作时间少于后一级0.5s, 因此电流保护动作时间为2s3. 过电流保护 灵敏度系数的检验=0.8666.71KA=5.8KA换算为一次动作电流: =9.4315=141.46A其灵敏度系数: 5800/141.46=411.5灵敏度系数满足要求(2)装设电流速断保护1.电流速断保护 动作电流的整定 , =6.71KA ( 三相短路电流) KA=563.8A因此动作电流的整定为563.8A2.电流速断保护 灵敏度校验0.866(5.3/0.5)2.55=23.41KA其灵敏度系数: 32 灵敏度系数满足要求其它高压侧进线保护方案同NO