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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，设备选型全部采用我国最新定型设备，此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改善后的总计可得： =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 Error! Bookmark not defined. 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,所以需要进行无功补偿，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由计算数据可以得到要补偿的功率，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 1 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BWF6.3100-1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。3100-1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。3-1001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BWF6.3-1001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6070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 Error! Bookmark not defined. 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S9500/10100.38Yyn0960510014NO4 选一台S9315/10100.38Yyn067036501。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 Error! Bookmark not defined. 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S9315/10Yyn03.31 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 S9630/10,所以=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。其他三相短路电流 =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.其他三相短路电流 =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.其他三相短路电流 =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.其他三相短路电流 =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 2 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 13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 3 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RN210/0。510500200-电流互感器LQJ1010400/51600。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FS41010- -表格 Error! Bookmark not defined. 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LQJ101075/5-NO。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ZW812/1001010012.531。5隔离开关GN810T/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ZW812/1001010012。531.5同上隔离开关GN810T/20010200-25。5同上电流互感器LQJ-101030/5-NO。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ZW812/1001010012.531。5同上隔离开关GN8-10T/2001020025.5同上电流互感器LQJ101020/5NO.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 Error! Bookmark not defined. 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DW151600/30.38160040低压刀开关HD13-1500/300。381500电流互感器LMZJ1-0.50.51500/5-NO。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HD131500/300.381500-电流互感器LMZJ10。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DW15630/30。3860020低压刀开关HD13-1000/300。381000-电流互感器LMZJ10。50.5750/5-NO。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DW15600/30。3860030低压刀开关HD13-600/300。38600-电流互感器LMZJ1-0.50。5500/3-NO。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DW15400/30。3840025-低压刀开关HD13400/300。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，所以10KV 架空线选为LGJ185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YJLV2210000395 ，满足热稳定校验和发热条件。同理，可以对后续线路做出选择NO.2：YJLV22-10000-395NO。3:YJLV2210000395NO.4：YJLV2210000-395NO。5：YJLV22-100003953。 380V侧线路选择对于380V侧线路，虽然线路不长但通过电流较大，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VLV22-100033001150同理，可以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VLV221000-33001150NO.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LMY404。（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：LMY3(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，所以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.15。3 变压器继电保护选取NO。1变压所为例（1） 装设定时限过电流保护1. 过电流保护 动作电流的整定=72.75A ，=75/5=15 =1.2(电磁型） ,=1 ，=0.85(电磁型） =13。69A=13.6915=205A=0.866=0.86632.88(0。4/10.5)=1.08KA2. 过电流保护 动作时间的整定 ，取2s，所以整定时间为2s3. 过电流保护 灵敏度系数的检验1080/205=5.271.5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=32.880。4/10.5=1.32KA=1.311.32/15=114A=1710A=5.8KA=5800/1710=3.392灵敏度系数满足要求其它车间变电所变压器依照此例进行计算