泵站电气设备课程设计说明书

1、扬州大学能源与动力工程学院泵站电气设备课程设计专 业： 热能与动力工程班级：热动0701学号：071303104姓 名：指导教师：葛强设计日期：目录、八 刖言第一节泵站电气主接线设计 5第二节短路电路元件参数的计算6第三节泵站一次设备的选择及校核7第四节电动机的启动计算16第五节泵站防雷设计17附录泵站高压35kV 次系统图泵站电气主接线图泵站控制室平面布置图参考资料、八 刖言、目的要求通过设计巩固已学知识，培养分析和解决问题的能力，初步掌握低压泵站电气部分的设 计方法。二、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。该站有由上级变电所直接 供电，采

2、用架空高压线输电，引入35kv电源。泵站内安装轴流泵5台，轴功率85kw。另设排水泵8kw，电动葫芦3kw，检修动力5kw，平均功率因数 0.8，平均效率0.85。泵站照明 3.5kw，平均功率 0.7。泵站在计费计量点的功率因数不应低于0.9。2. 气象资料海拔高程： 1.25m最热月平均最高气温：32.4 C极端最高温度：40.7 C年最高温度月：7月最热月平均气温：28.2 C极端最低温度：-14 C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：27.7 C泵站年最大负荷利用小时 Tmax=2000h三、设计要求1. 根据有关资料进行某低压泵站电气部分（含变电

3、所）的初步设计。2. 设计应符合国家经济建设制定的各项方针政策、规范等要求。3. 在满足供电可靠性、运行灵活性前提下，力争技术先进，节省投资和运行费用。4. 优先米用新技术和指定先进的设备及材料。四、设计步骤（一）熟悉资料，确定设计参数1. 泵站总平面图，站房的土建平面图、剖面图。2. 主机组的有关技术参数。3. 辅机及其它装备的名称、数量、用电安装容量和工作方式。4. 供电电源的电压、供电方式（架空线还是电缆、专用线还是公用线），供电电源线路的回路、长度以及进入泵站的方向。5. 电力系统的短路数据或供电电源线路首端断路器的断流容量。6. 当地气象、地质资料。（二）电气主接线设计1. 泵站电气

4、负荷的统计、计算及无功功率补偿计算，泵站电气负荷包括主电动机的计算负荷和站用电的计算负荷。选用异步电动机的泵站应进行无功补偿计算。2. 确定主变压器的型式、台数和容量。3. 拟定主接线方案，并进行经济技术比较。4. 绘出电气主接线图，图中应标出各电器元件的主要技术参数。（三）短路电流计算1. 作出计算电路图和等值电路图。2. 根据已给数据和已知条件计算系统的短路电流，并列出短路计算表。（四）泵站电气设备的选择及校核1. 熟悉电气设备选择的一般规定。2. 电器设备的选择需选择的主要电气设备包括断路器、隔离开关、高压熔断器、母线、电流互感器、电压互感器和补偿用并联电容器。选用屋内成套配电装置应同时

5、选定开关柜的种类及方案编号。（1） 型式的选择根据电气设备的用途、安装地点、使用条件等情况进行选择，选设备 力求技术先进、价格合理，在同一工程应尽量减少同类设备的品种。（2）按正常工作电压、电流选择。（3） 按短路条件校验校验时必须正确选择计算短路点和短路计算时间。（五）泵站电气设备的布置泵站电气设备的布置包括电气设备的总体布置、控制室布置、屋内配电装置的布置、 站房内其他电气设备的布置及屋外配电装置的布置等，应与整个泵房协调考虑。1. 总体布置应便于运行维护和检修，保证运行的安全，便于进出线，节约占地面积和建筑费用，应考虑无功补偿电容器装设的要求，还要适当考虑发展的需要。2. 屋内高压配电装

6、置的布置在泵房平面图上确定高压成套配电装置的位置和尺寸。3. 屋外配电装置的布置确定配电装置内各主要元件的相对位置和距离。（六）泵站防雷设计1. 泵站配电装置的防雷措施。2. 高压电动机的防雷措施3. 泵房建筑物的防雷措施（防止直击雷、感应雷和雷电侵入波的防护措施）五、绘图和整理说明书第一节泵站电气主接线设计1. 负荷统计与计算P水泵=gQH/5 = 1 X 103 X 9.8 X 5X 8.32 X 10 3/5 = 81.54 kW电动机P 电动机=81.54/0.85 = 95.93 kW查相关资料，选Y3-315L1 6型电动机，额定功率P N = 110 kW,转速n= 990 r/

7、min.94.0%,功率因数COS = 0.86,定子额定电流I单机=206.7A所需电机台数N电机=5单台电机输入有功功率P js=PN/ d= 110/0.940 = 117.0kW单台电机输入功率S 1：=P is/ COS = 117.0/0.86 = 136.1kVA jS单台电机输入无功功率Qjs= S1 Si n= 136.1 X 10.862 = 69.45 kVAR取补偿后，COS 2 = 0.92 ，则 tan 2= 0.43原电动机 COS 1= 0.86, tan 1= 0.59需补偿无功功率为Qc = p n x5x( tan 1- tan 2)/ d=110 X 5

8、 X( 0.59-0.43 ) /0.940 = 93.6 kVAR用WBD-0.4/50，总容量438卩F进行补偿，并联电容器的容量为 50kVA,5路自动调节电机输入总功率 S= N 电机 X S1= 5 X 110.0/0.94 =585.11 kVAS排水泵=8 /(0.8 X 0.85 ) = 11.76 kVAS电动葫芦=3 /(0.8 X 0.85 ) = 4.41 kVAS检修动力=5 /(°.8 X 0.85 ) = 7.35 kVAS照明=3.5/(0.7 X 1) = 5.00 kVA故主变总容量S总容量=S排水泵+ S电动葫芦+ S检修动力+ S照明 +S=1

9、1.76+4.41+7.35+5.00+585.11 = 613.63 kVA2. 变压器选择王变：选择 SCB10-1000/35/0.4 型三相无励磁干式变压器联结组标号Yyn 10 , Uk%=8额定容量SN=1000 kVA3. 电气主接线图35kV-K厂Uk%=0.8J 丿Sn=1000KVA电 动 葫 芦0.4k vK排水泵5台三相异步电机泵 站 照 明第二节 短路电路元件参数计算1. 计算电路图和等值电路图如下：2. 选定基准值Sb= 100 MVA , Ubi= U av1 =37 kV , Ub2= U av2= 0.4 kVS dma)=130MVA Sdmin=80MVA

10、则 Ib1= Sb/ ( .3 x Ub1)= 100/(.3 x 37) = 1.6 kAb2= Sb/ ( 3 x Ub2)= 100/3 x 0.4 ) = 144 kA3. 计算各元件电抗标幺值高压侧总电抗 X*1 = Sb/ S dmax= 100/130 =0.77变压器 X *T= U k%X Sb/ (100X SN ) = 8 x 100/ (100X 1) = 84. K1点短路总电抗 X* 1 = X*1 = 0.77三相短路电流周期分量有效值I K1= I b1/ X * 1 = 1.6/0.77 = 2.1 kA三相短路次暂态电流和短路稳态电流|''=

11、 I = I K1 = 2.1 kA三相短路全电流最大有效值lsh=1.51 |''= 1.51 x 2.1 = 3.2 kA通过K1点短路冲击电流为i sh= i sh1 = 2.55 x 2.1= 5.36 kA5. K2点短路总电抗 X*2= X*1 +X*T = 0.77+8 = 8.77三相短路电流周期分量有效值I K2 = I b2/ X * 2 = 144/8.77 = 16.42 kA三相短路次暂态电流和短路稳态电流I''= I = I K2 = 16.42 kA三相短路全电流最大有效值Ish=1.09 I''= 1.09 x 1

12、6.42 = 17.90 kA5台电动机总的额定电流I nm = 0.2067 x 5 = 1.0335 kA由于 1.0335 kA > 0.01 IK2 = 0.179 kA所以应考虑电动机提供的反馈冲击电流i shM =6.36 k shM x I nm =6.36 x 1x 1.0335 = 6.57 kA又 ish2 =1$4I k2=1.84 x 16.42 = 30.21 kA故通过 K2 点短路冲击电流为 i sh= i sh2+ i shM= 30.21+6.57 = 36.78 kA第三节泵站一次设备选择及校核、根据电流电压选择高压开关柜选择KYN640.5型铠装移开

13、式交流金属封闭的高压开关柜1. KYN61-40.5型铠装移开式高压开关柜介绍KYN61-40，5铠装移开式交流金属封闭开关设备（以下简称开关柜）适用于三相交流50Hz、35kV单母线及单母线分段电力系统，主要应用于发电厂、变电所及工矿企业、高层建筑的变配电中作为接受和分配电能之用，并对电路实行控制、保护和监测，满足，EC60298 GB3906DL404等标准的要求，并具备完善的“五防”功能。配移开式ZN85-40. 5（3AV3）型真空断路器或SF型和FP系列六氟叱硫断路器，采用热缩绝缘材料及环氧涂覆绝缘工艺，优化电极形状，哐体结构紧凑，缩小占地面积；开关柜柜体选用优质敷铝锌钢板经数控二金

14、加工成形 后，通过高强度螺栓螺母和铆螺母连接而成，构件表面采司喷塑或镀锌工艺；开关柜各功能小室均采用金属隔板封隔，并设有独二的压力释放通道。1. 环境温度：上限+40C，下限-5 C （允许在-30 C时贮运）；2. 海拔高度：不超过 1000m；3. 日平均相对温度不大于 95%月平均相对湿度不大于90%4. 地震烈度不超过 8度；5. 没有火灾、爆炸危险、严重污秽、无化学腐蚀及剧烈地震的场所。2. 开关柜内各元件的选择（1）选择高压负荷开关：采用NALF36型负荷开关技术参数：序号单宜参薮领定电丘kV40.5厶A403额走频率FIz504额定短路开斷甫源kA31.5额定矩圧城“电詰f蜒庭）

15、kA806散建转社电流A20U7额宦短时工颇耐受电压kV95额宦宙电冲击耐爱电压kV1X59额定短时主频耐受电压（断口）kV1010飆运雷电冲舌屈受电馬tBfiLJlkV215H机械寿命200012（2）选择电流互感器：采用LGB-35型户内干式电流互感器，额定电流比150/5A，准确级组合为 0.5/10P。环境条件：户内外均可使用环境温度:最高温度+40 C，最低温度-40 C海拔高度:< 1000 m污秽等级:n、川、"级技术参数:额定电压：35-220kV额定频率：50Hz额定一次电流：15-2X2000A额定二次电流：1A, 5A额定输出：20VA-50VA准确级：0

16、.2S、0.2、0.5S、0.5 或 5P、10P 级LGB-35准确限值系数:仪表保安系数:绕组个数：1-6额定一次电流(A)额定二次电流(A)10、15、20、25、305、10测量级保护级组数额定 输出(VA)组数15-2X 5015、2502X300600、12502X750-2X1500准确级安数(FS)满匝准确级准确值系数(ALF)二组/0.5亠上L二组或三50.5S或40(25PV/ 102-0)或0.2 1010P或0.2S5(1)10-30线额定额定组短时动稳温热电定电升流流限(KA)(KA)值K100250I1nI1n125315I1nI1n31.5804010085501

17、25满匝60s40(20)2000机 械 强 度N额定 输出(VA)总重(kg)90型号设备最高工频耐受电压（kv）雷电冲击耐受电压雷电截波 试验电压局部放电量介质损耗因电压（kv）(pc)数(kv)(kv)LGB-22025246010501207W 10LGB-110126230550632W 10W 0.002LGB-6672.5160325-W 10LGB-3540.595185-W 10 选择电压互感器：采用JDZ-35W1型环氧树脂浇注全封闭式电压互感器.JZD-35W1型电压互感器采用环氧树脂全封闭浇注，尺寸小，质量轻，适合任意位置任意方向安装，额定频率50Hz,额定电压35kV

18、户内装置的电力系统中作电气测量与保护之用。技术参数:负荷的功率因数cos 0.8（滞后）额定一次电压（V）额定二次电压（V）准确级及相应输入输出极限输出（kVA）额定绝缘水平（kV）0.2级0.5级1级3500010045100200100040.595200 选择避雷器：采用 Y5WZ-42/134型氧化锌避雷器避雷器额定电压有效值54KV,系统标称电压有效值 35KV，避雷器持续运行电压有效值41KV,直流参考电压 UmA不小于73KV, 2000 s方波通流容量150A，4/10 s冲击电流峰值 65KA,最大残压峰值：斗波冲击电流下154 KV雷电冲击电流下 134 KV操作冲击电流下

19、114 KV0.75直流参考电压下最大泄漏电流50 选择高压断路器：采用ZN85-40.5型户内高压真空断路器ZN85-40.5/T2000-31.5 型户内高压真空断器（以下简称断路器），适用于三相交流 50Hz， 额定电压40.5KV电力系统中，可供工矿企业、发电厂及变电站作为分合负荷电流、过载电 流、故障电流之用。断路器与操动机构采用上下布置结构，有效地降低了断路器的深度。三相灭弧室和相联带电体由三只独立的环氧树脂绝缘筒相隔离，构成复合绝缘结构， 断路器满足正常运行条件下的空气距和爬电距要求，并有效地减小了断路器的体积。 主导电回路真空灭弧室和动静导电联接安装在绝缘筒内，使相间距仅为30

20、0mm主回路电气连接全部 采用固定式连接，具有很高的可靠性。绝缘筒安装在断路器框架上方。为这种新型断路器专门设计的弹簧操动机构，安装在断路器框架内，其结构特点更适合断路器的上下布置形式，并成为断路器整体结构中不可分割的一部分。机构设计简单，输出曲线及其性能更适合 40.5kV真空断路器的特点和要求。总体布局合理、美观、简洁。体积 小巧、操作灵活，具有电气性能可靠、使用寿命长、检修方便、机构免维护的特点。该断路 器适用于频繁操作及多种场合和运行条件比较苛刻的场所。二、选择低压开关柜选择GCS型低压抽出式开关柜1. GCS型低压抽出式开关柜介绍（1）用途GCS型装置适用于发电厂、变电所、石油化工部

21、门、厂矿企业、高层建筑等低压配电系统中 作为动力、配电和电动机控制中心、电容补偿等的电能转换、分配与控制之用。（2）主要技术参数见表。额定工作电压（主回路）380V ( 660V )额定绝缘电压660V ( 1000V )额疋工作电流水平母线< 4000A垂直母线1000A装置内母线额定短时耐受电流30、50、80kA(ls)装置内母线额定峰值耐受电流63、105、176KA (0.ls )外壳防护等级IP30 、 IP40（3）结构特点3.1电动机控制柜（MCC分功能单元室、母线室和电缆室三个间隔，各功能单元相互独立、 提高了整柜运行的安全可靠性。3.2每柜的功能单元抽屉可达 22个、

22、功能单元回路数以及电气运行参数与其他同类柜相比 有显著的提高。3.3受电柜、动力馈电柜（PC、电动机控制柜（MCC全系列母线短时耐受电流的能力均 达到80KA （有效值）176KA （峰值）的水平。3.4 装置的外形尺寸见下表，可根据线路 方案和安装现场随意选择。咼X宽X深咼x宽x深咼x宽X深咼X宽X深2200x1000x10002200x800x10002200x600x10002200x400x10002200x1000x8002200x800x8002200x600x800200x400x8002200x1000x6002200x800x60012. 开关柜内各元件的选择 选择干路低压断

23、路器：DW15系列智能型万能式断路器壳架等级额定电流i mm1500A额定电流 In 630A、800A、1000A、1250A、1500A、2000A壳架等级额定电流I nm 1500A额定极限路分断能力lcu（kA） 80， CO2=0.2F额定运行短路分断能力I cs （kA） 50额定短时耐受电流icw（kA） 50 Is 延时0.4s长延时：2h,不动短延时：1h动作：整定时间（S） , 15, 30, 60, 120, 240, 480动作时间（S）, 8.4, 16.9, 33.7, 67.5, 135, 270本脱扣器的保护器特性在低倍数电流时为反限，其FT=（ 8lr）2ta

24、,ta,为一般延时设计时间，当过流 8Ir1时，应自动转换为定时限特性，其定时限特性如下：延时时间（s）0.1,0.2, 0.3, 0.4可返回时间（s） 0.06, 0.14, 0.23, 0.35 选择熔断器：采用NT1-250A型品牌飞凰型号NT1额定电压380-660V（ V）额定电流250A（ A）外形尺寸135*68*20*48*60*6 （ mr）iNT型低压高分断能力熔断器是一种新型熔断器，具有体积小、重量轻、功耗小、分断能力 高的特点，广泛用于电器设备的过载和短路保护之用。选择隔离开关：采用HH15（QSA系列隔离开关熔断器组HH15（QSA系列隔离开关熔断器组主要用于交流频

25、率50-60HZ、工作额定电压 AC600V以下及DC220V/440V额定工作电流 63A630A的配电电路和电动机电路中，特别是高短路电 流电路中的电源开关，并作电路保护之用。适用于各种柜式、抽屉式电气控制成套装置中。 技术参数额定电压（V）380VAC/660VAC, 220VDC/440VDC适配熔断器（未含）NT1-80A-250A机械寿命12000次 选择低压刀开关：采用HD（ S） 13系列。一、适用范围HD系列单投刀开关、HS系列双投刀开关适用于交流50Hz、额定电压380V,直流220V,额定电流至1500A的成套配电系统装置中，用作手动不频繁接通与分断交、直流电路或用作为电

26、气隔离之用。二、主要技术参数1, 额定电压为交流 380V、直流220V。2,额定电流为100、200、400、600、1000、1500A。3,主要技术性能参数见表。额定电流（A）10020040060010001500AC380V、COSf) =0.72 10020040060010001500通断能力0.8（5个操作循环）DCT=0.010.011S10020040060010001500220V机械寿命（次）100001000010000500050005000电寿命（次）100010001000500500500Is短时耐受电压（KA61020253040动稳定电流峰值杠杆操作203

27、040506080（KA）手柄式1520304050-操作力（N）< 300< 300< 300< 300< 400< 400 选择电容补偿器：WBD-0.4/50自动调节产品型号额定电容（KVAR）额定电流（A）总电容量（卩F）WBD-0.4/505072.2219 选择接触器：CDC1-250接触器带有抑制涌流装适用于交流50Hz主电路中、电压至380V电力系统中，供作为功率因数补偿装置中 额定容量至100kvar的自愈式低电压并联电容器的接通和分断之用。置，能有效地减小合闸涌流对电容器的冲击和抑制开断时的过电压。基本参数：型号 CDC1-250额定电压

28、380V最大控制功率 132KW额定工作电流 245A 软启动器： CR1-225软启动器额定电流 225 A被控制电动机额定功率110 KW额定工作电压 400 V额定工作频率 50HZ额定冲击耐受电压 8 KV额定绝缘电压 690 V额定控制电源电压 400 V频率50 HZ极数三极(8) 选择电机过流保护装置：WJB-300/5Z(9) 选择热继电器：CDR1-120/F(10) 选择电流互感器：BH-0.66系列(11) 选择支路断路器：CM1L-400M/4330(12) 选择防雷接地装置：FYS-0.22(13) 母线选择：TMYT=2000h 根据课本 102 页图 5-6 查得

29、 J=1.3A/ mm2 ,wmax10003 3516.5A ;由母线的经济截面公式wmaxJ16.51.3212.7 mm三、电气设备校核计算(1) 变压器的校核 SN=1000 kVA > Sb ,选取 SCB10-1000/35/0.4 型变压器符合条件(2) 高压断路器的校核T UN = UW = 35KV l°c=31.5KA > I k1 =2.1KA/选取 ZN85-40.5 型高压熔断器校核如下：计算数据ZN-40.5/1600-25 参数Uw KV35Un KV35Iw KA0.0126In KA2.0Ik KA2.1Ioc KA31.5ish弘5.3

30、6I max 弘31.52.2丄2Itim2.1 4It t31.54故此真空断路器符合要求(3) 高压负荷开关的校核 UN = UW = 35KV |oc=31.5KA > I k1 =2.1KA/选取 NALF36型高压负荷开关校核如下：计算数据ZN-40.5/1600-25 参数U w KV35Un KV35Iw A12.6I N A40ish KA5.36I max KA31.5I 2 tim3.22 4It2t31.52 4故NALF36型高压负荷开关符合要求(4)低压断路器校核Un0.4kV,UW0.4kV,UWUnI N1.50kA, IW1.10kANI W :I oc5

31、0kV,“16.42kA,IocI K ;动稳定 ish 36.78kA,imax 80kA,imax ish；热稳定 It2t 502 1,I16.422 1, It2tI2t;经校验选取DW15-1500/3型智能型万能式断路器符合条件(5)低压隔离开关的校核Un 380V , Uw 380V ,U n=UwIn 250A , Iw 144.4A , In Iw动稳定 ish 36.78kA,imax 50kA,imax ish；oOOQoo热稳定 Itt 501,I t 36.781, Itt I t :0.77主变阻抗：ZT Uk% Sb8 100 8100 Snt100 1Sb100

32、Sd max130电动机启动时阻抗:ZstSbK ist SNMUnUb1 1002型 144.19其他负荷阻抗为：乙SbSlUnUd(2)、求电动机启动时功率因数:Sn4.6 0.86 0.9410020.384 0.11 0.86 0.94m n2 1000 990n110000.40.010.4165.81cos st号9仏1 Sn0.025K 2ist0.025Kist1 0.0104.6460.307第四节电动机的启动计算额定容量kwUnVcosNsinNI NAnN r/mindKistKMstr/min1103800.860.51206.99094.0%4.61.210007取S

33、b 100kVA,Ub 0.4kV，标幺值的下脚标注(*)全部省略;(1)求系统各元件阻抗：Zk、求启动时电动机和其他负荷等效电阻乙：、UbQ cos st =0.307 cos n =0.86 cos( stn)cos(72.12st= 72.12N = 30.6830.68)0.750ZstzT144.19165.810.87Q cos(st N )ZstZlTZst乙求启动时母线电压:1.05ZqZq Zs Zt0.750144.19刍0.87查课本I25页图6-3所示曲线得+165.811.0782.52144.19 165.81设串联修正系数t=1佃陀850.94982.85 8 0

34、.77CR1-225经过上述计算得，该电动机启动方式为降压软启动，选用软启动器型号为第五节泵站防雷设计1. 泵站配电装置的防雷保护泵站配电装置中出现雷电过电压有两个来源：（1）雷电直击变电所；（2）沿输电线入侵的雷电过电压波。（1 ）配电装置的直击雷防护由于建筑物采取防雷措施， 户内配电装置不考虑直击雷的防护。配电装置的雷电侵入波保护是利用避雷器及与避雷器相配合的进线保护段来实现的。户外配电装置必须装设避雷针或避雷线对直击雷进行防护，使需要保护的设备和设施处于其保护范围之内，在建筑物采取了防雷措施后，户内配电装置一般不再考虑直击雷防护。直击雷的防护大多采用避雷针，按照安装方式的不同可分为独立避

35、雷针和架构避雷针两种。规程规定：35KV及以下的配电装置应采用独立避雷针防护。此时应考虑避雷针和相邻 电气设备、架构等空中距离， 以及避雷针的接地体与被保护物的接地体之间的地中距离，如果距离不够在避雷针遭雷击时，也会出现反击，因此我国要求空中距离S不小于5m,地中距离S2不小于3m。并按公式S10.2隘+0仆S2 0.3 Rsh进行校核。式中Rsh -独立避雷针的冲击接地电阻（）；h 相邻被保护设备的高度（m）。（2）配电装置的雷电侵入波防护配电装置中必须装设避雷器，以限制侵入波过电压的幅值。但由于避雷器允许通过的冲击电流有限，如果进线端受到直接雷击，雷电流将大大超过它的允许电流值，可能引起避雷器的损坏以致爆炸。每段母线装设避雷器 Y5WZ-42/134。变压器中性点采用全