某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计.doc

燕山大学课程设计说明书燕山大学课 程 设 计 说 明 书 题目： 某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计学院（系）： 电气工程学院 年级专业： 10级电力系统及其自动化 学 号： 100103030157 学生姓名： 指导教师： 钟嘉庆 王云静 教师职称： 副教授 讲师 电气工程学院课程设计任务书课程名称： 供电系统课程设计 基层教学单位：电力工程系 指导教师：钟嘉庆、王云静学号100103030157学生姓名（专业）班级电力系统及其自动化3班设计题目题目4：某柴油机厂全厂总配变电所及配电系统设计设计技术参数1、 全厂生产任务及车间组成；2、全厂各车间负荷计算表；3、供用电协议；4、供电系统短路技术数据。设计要求课程设计应提交设计计算说明书一份（B5纸）。说明书应包含完整的电气接线图、计算的原始公式、详细的计算过程；计算数据汇总表；设备技术参数汇总表。参考资料1、电力工程电气设备手册2、电力工程电气设计手册3、工厂供电（第2版），陕西工业学院 苏文成编 机械工业出版社 4、供电技术（第3版），西安理工大学 余建明等编 机械工业出版社 5、工厂供电系统设计指导，刘介才编周次第一周完成内容完成设计要求指导教师签字基层教学单位主任签字说明：1、此表一式三份，系、学生各一份，报送院教务科一份。 2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。24前 言课程设计是学习到实践的一个重要环节，是我们日后工作所必需的过程。同时这也是我们进入农电专业以来第一次全面的自主进行供电设计能力的训练。工厂供电是指工厂所需电能的供应和分配，本次课程设计的任务，主要是设计工厂内部电能供应和分配问题，帮助我们复习工厂供电系统和电气照明运行维护和简单设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。在具体设计中采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，总配电变电所及配电系统设计，其中包括主接线设计、短路电流计算、主要电气设备选择、主要设备继电保护设计、配电装置设计、防雷接地设计。目 录第1章 原始资料分析 一、某柴油机厂生产及车间组成5 二、供用电协议6 三、本厂自然条件7第2章 负荷计算和无功功率补偿 一、全厂负荷的计算7 二、功率因数的调节与电容器的选择9 三、各变电所变压器的选择10 四、工厂主接线图11第3章 系统短路分析及计算 一、系统等效阻抗图12 二、系统短路电流计算12第4章 主要电气设备选择与校验 一、电缆的选择与校验16 二、断路器的选择与校验17 三、隔离开关的选择与校验17 四、熔断器的选择与校验18第5章 主要设备的继电保护 一、电流速断保护整定20 二、过电流保护整定20 三、过负荷保护整定21 四、电流保护的二次系统图21第6章 心得体会参考文献第一章 原始资料分析一、某柴油机厂生产及车间组成1、本厂生产规模和产品规格年产4160型柴油机5000台/8500吨。2、本厂各车间的组成及生产任务（1）机械加工一车间本车间承担的主要任务有：柴油机的备件和零部件18种。工作制度为两班制，全年工作时数为4600小时。工段组成：自动线工程、气缸工程、曲轴工程、凸轮工程、连杆工程、杂件工段及辅助工段组成。（2）机械加工二车间本车间承担柴油机的全部中小零件生产。工作制度为二班制，工作时数为4600小时。（3）装配车间本车间承担年生产4160型柴油机5000台/8500吨的组装。工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。（4）产品试验室本室承担产品试验工作工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。（5）铸造车间本车间承担柴油机所需的铸造件工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。（6）冲焊车间本车间承担4160型柴油机冲压零件的备料、焊接和涂漆工作。工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。（7）锻工车间本车间承担4160型柴油机全部锻件以及全厂工具机修自用锻件的备料、锻件第一热处理。工作制度为一班制，全年工作时数为2150小时。（8）热处理车间本车间承担4160型柴油机零件的第二热处理和零件表面的法兰处理，全厂工具模具及机修件的处理。工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。（9）工具车间本车间承担本厂所有产品正常生产及产品技术改造所需的专用工具夹量具、部分标准工具的制造。工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。（10）机修车间本车间承担全厂机械动力设备的大修。（11）木工车间承担铸件的制模。工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。（12）备料车间本车间属于金属材料库。工作制度为二班制，全年工作时数为4600小时。（13）理化实验室承担产品理化试验工作制度为一班制，全年工作时数为2440小时。（14）中央计量室承担全厂标准量块的保管和定期巡检、检定，保证全厂量度的统一。工作制度为一班制，全年工作时数为2400小时。二、供用电协议工厂与电业部门所签订的供电协议主要内容如下：（1）从电业部门某110/10kV变电所，用10kV电缆线路向本厂供电，因供电可靠性要求，采用双回路供电，变电所距离厂东北角1.5公里；（2）供电部门提出的技术要求： 变电所10kV配出线路过电流保护装置的整定时间为1.5秒，工厂配电所应不大于0.8秒； 在总配电所10kV侧计量； 本厂的功率因数值应在0.9以上。（3） 系统短路数据：供电部门变电所10kV侧短路容量为： 系统最大运行方式时、200MVA、系统为无限大容量 系统最小运行方式时、100MVA、系统为无限小容量3、 自然条件本厂为两班制，年最大负荷利用时数为4600小时，为二级负荷。设土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为第一章 负荷计算和无功功率补偿一、全厂负荷的计算 1.负荷计算： 利用需要系数法计算负荷： 以车间1为例：有功功率：=0.6=444.54kW；无功功率：=444.541.02=453.43kWAR；视在功率：；其余各车间功率如下表： 表1 全厂各车间变电所负荷计算如下表：序号车间或用电单位名称设备容量(kW)计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)（1）No.1 变电所1热处理车间740.90.60.71.02444.5400 453.4308 635.0571 2工具车间470.30.651.1714.1000 16.4970 21.6923 3机修车间2520.250.651.1763.0000 73.7100 96.9231 4冲焊车间2330.30.61.3369.9000 92.9670 116.5000 5 小计 532.3860 604.7746 805.7215 （2）No.2 变电所1机加一车间15500.30.651.17465.0000 544.0500 715.3846 2机动二车间12200.30.651.17366.0000 428.2200 563.0769 3装配车间2910.30.651.1787.3000 102.1410 134.3077 4小计826.4700 1020.6905 1309.5273 （3）No.3 变电所1 铸造车间16120.40.71.02644.8000 657.6960 921.1429 2小计580.3200 624.8112 852.7370 （4）No.4 变电所1熔化车间12810.60.71.02580.3200 624.8112 852.7370 3小计691.7400 744l.7734 1016.4604 （5）No.5 变电所1锅炉房700.75 0.80.7552.5000 39.3750 65.6250 2空压站200.850.80.7517.0000 12.7500 21.2500 3锻工车间352.70.30.651.17105.8100 123.7977 162.7846 4产品实验室1500.60.80.7590.0000 67.5000 112.5000 5理化实验室56.870.60.80.7534.1220 25.5915 42.6525 6厂区照明20120.0000 0.0000 0.0000 7木工车间53.10.350.61.3318.5850 24.7181 30.9750 8备料库50.120.30.651.1715.0360 17.5921 23.1323 9中央计量室100.60.80.756.0000 4.5000 7.5000 10小计323.1477 300.0332 440.9584 （6）No.6变电所1空压站（6 kV）2600.850.750.88221.0000 194.4800 294.6667 全厂合计1全厂合计P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)2乘以同期系数 (0.9、0.95) 2857.5573 3315.0847 4376.6906 二、功率因数的调节与电容器的选择 NO.1变电所：总有功功率 P = 532.39kw 总无功功率 Q = 604.77kvar 总视在功率 S = 805.72 KVA 全厂功率因数 =0.66 0.9 同理可得其他变电所参数。 变电所序号低压侧(kW)低压侧补偿前（kvar）低压侧补偿前（kVA）补偿量（kvar）实际补偿量（kvar）电容器型号补偿后低压侧视在功率（kVA）NO.1532.39604.77805.72394.3825-16BWF0.4-25-3570.41NO.2826.471020.691309.53694.0725-28BWF0.4-25-3886.51NO.3580.32624.81852.74395.4725-16BWF0.4-25-3622.34NO.4691.74744.771016.46471.4025-19BWF0.4-25-3742.48NO.5321.15300.03440.96172.3320-9BW0.4-20-3342.85NO.6221.00194.48294.67107.1420-6BW0.4-20-3233.22 表2 各变电所无功补偿的计算结果及无功补偿装置选择3、 各变电所变压器的选择表3 各变电所的变压器型号及有功和无功损耗变电所变压器型号变压器容量（kVA）P变压器有功损耗（kW）Q变压器无功损耗（kVAR）NO.1-MR-5002*500525NO.2-MR-6302*6306.331.5NO.3-MR-6306306.331.5NO.4-80010800840NO.5-MR-400400420NO.6-MR-2502502.512.5表4 补偿后最终各变电所高压侧计算结果变电所有功功率无功功率视在功率功率因数NO.1547.39229.77593.660.922NO.2832.77352.19904.180.921NO.3586.62256.31640.170.916NO.4699.74309.77765.240.914NO.5325.15140.03354.020.918NO.6223.586.98239.830.932四、工厂主接线图第3章 系统短路分析及计算一、系统等效阻抗图二、系统短路电流计算 取 1. 当系统处于最大运行方式时： 无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0 (1)当K1点发生短路 所以 (2)当K2点发生短路 所以 (3)当K3点发生短路 所以 (4)当K4点发生短路 所以 (5)当K5点发生短路 所以 (6)当K6点发生短路 所以 2. 当系统处于最小运行方式时： 无穷大系统电源电压保持不变，电源相电压标幺值为1.0 (1)当K1点发生短路 所以 (2)当K2点发生短路 所以 (3)当K3点发生短路 所以 (4)当K4点发生短路 所以 (5)当K5点发生短路 所以 (6)当K6点发生短路 所以 表5 系统在最大最小运行方式下的短路电流和冲击电流最大运行方式最小运行方式短路点I（KA）ish（KA）I（KA）ish（KA）K111.5529.408.6121.92K219.8850.6119.4549.51K324.7863.0824.7863.08K430.7578.2829.7375.68K519.8850.6119.4549.51K69.1123.199.1123.19第四章 主要电气设备选择与校验一、电缆的选择和校验1.电缆的选择：在厂内所有电缆中，最大工作电流为： 故取所选电缆的长期允许工作电流，最高允许温度为900C （其中）2. 电缆的校验：长时允许电流：线路承受的最大负荷电流就为符合要求。二、断路器的选择和校验1.断路器的选择：选取断路器型号为ZN-10/1600-31.5断路器参数如下：额定电压：10KV额定电流：1600A额定开断电流：31.5KA动稳定电流：80KA热稳定电流：31.5KA(2S)固有分闸时间：0.06S燃弧时间：0.3S2. 断路器的校验：冲击电流短路电流热效应断路器校验：动稳定校验：热稳定校验：3、 隔离开关的选择和校验1.隔离开关的选择：选取隔离开关型号：GN1-10/400隔离开关参数如下：额定电压：10KV额定电流：400A动稳定电流：50KA热稳定电流：14KA(5S)2.隔离开关的校验：冲击电流短路电流热效应动稳定校验：热稳定校验：4、 熔断器的选择和校验1.熔断器的选择 一般的高压熔断器，其额定电压UN必须大于或者等于电网的额定电压USN.熔断器的额定电流要大于回路中的最大负荷电流。各变电所高压侧最大负荷电流如下：NO.1变电所：NO.2变电所：NO.3变电所：NO.4变电所：NO.5变电所：NO.6变电所：根据最大负荷电流可选择熔断器型号如下： 表6 变压器高压侧熔断器型号选择变电所型号额定电压(KV)额定电流(A)最大开断电流(KA)NO.1RN2-10/75107550NO.2RN2-10/75107550NO.3RN1-10/40104050NO.4RN1-10/50105050NO.5RN1-10/30103050NO.6RN1-10/201020122.熔断器的校验：例：使用开断电流进行校验： NO.1变电所：INbr=50KA Ish=30.75KA ； 校验合格 第五章 主要设备的继电保护选取一条线路NO.3变电所做继电保护整定：变压器参数：SN=630KVA变压器额定电流: 电流互感器的接线方式: Y电流互感器一次电流: 电流互感器型号:LA-10,200/5电流互感器变比:200/5=40二次回路额定电流:62.99/40=1.57A一、电流速断保护的动作电流整定其中为可靠系数：取=1.3；为接线系数z=1为变压器低压侧母线三相短路时最大短路电流;为电流互感器变比。取，I段灵敏度校验：原则：按保护安装处的最小运行下两相短路电流校验； 符合要求。二、过电流保护的动作电流整定按照躲过最大负荷电流整定计算来得到电流继电器的整定值其中： 为电机的自动启动系数。整定值为2.5A，动作时限t=2.0S根据小运行方式下，被保护线路末端发生短路的情况进行校验段灵敏度校验：其中：为折算到高压侧的低压侧两相短路电流最小短路电流值。故符合要求。三、过负荷保护 动作于发出信号，时限一般取415s。动作电流按下式整定： 式中可靠系数，视变压器过负荷能力而定，可取1.051.15； 继电器返回系数，取0.80.85； 变压器额定电流。4、 电流保护的二次系统图图3-10 变电所进线侧线路定时限过电流保护的原理电路图第