课程设计塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计

1、课程设计塑料制品厂全厂总酉己变电所及酉己电系统设计妥取理工大亨ANHUI UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY本科课程设计说明书某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计学院（部）：电气与信息工程学院专业班级：电气08-5学生姓名：董书安，陈邦杰，刘彬豆壮壮，孙荣德，朱桐桐指导教师：杨岸老师6月29日某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计摘要本厂是35kV变电站的设计，本设计首先根据厂方给定的全厂各车间 电气设备及车间变电所负荷计算表进行电力负荷计算，然后根据对计算负 荷的分析选定主变压器和各车间变电所的变压器型号，变电所电气主接线 设计是依据变电所的最高电压等

2、级和变电所的性质，选择出一种与变电所 在系统中的地位和作用相适应的接线方式。在经济角度上要考虑周全，尽 量以最少的投资获得最佳的方案。选好变压器和主接线后进行短路电流计 算，对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时，所流过的 短路电流进行了分别计算。在设计过程中根据电力部门对工厂功率因数的 要求计算出需要补偿的无功功率并以此选择相应的补偿电容器。然后对线 路设定短路点进行短路电流的计算作为各设备的选型依据。对电气设备进 行选择，电气设备的选择条件包括两大部分：一是电气设备所需要满足的 基本条件，即按正常工作条件选择，并按短路状态校验动、热稳定；二是 根据不同电气设备的特点而提出的选择

3、和校验项目。考虑到对变压器的保 护在设计中对主变压器设置了以下继电保护：瓦斯保护、过电流保护和电 流速断保护。经过本次课程设计，旨在熟悉变电所中供电系统的负荷计算，掌握变 电所中二次回路的基本原理，在次基础上对供电系统中的变电所二次接线文档仅供参考，不当之处，请联系改正。进行了设计和保护，最后根据具体环境条件对电气设备进行校验，使本次设计的内容更加完善。关键词：电力负荷计算，变压器选择，短路电流计算，继电保护文档仅供参考，不当之处，请联系改正。目录. 设 计 依 据 与 负 荷 计 TOC o 1-5 h z 算 1.1设计依据1.2 电 力 负 荷 计算 1. 变 压 器 选 型 及 架 空

4、 线 选择3.1无 功 补 偿 电 容 器 选择32.2主 变 压 器 的 选择 3.3各 变 电 所 变 压 器 选择42.4架 空 线 的 选择 5. 短 路 电 流 的 计算6.1 三 相 短 路 电 流计 算 目的63.2短 路 电 流 计 算 公 TOC o 1-5 h z 式6.3各 母 线 短 路 电 流 列表7高 低 压 电 器 设 备的选择8. 13 5 K V 高压设备选择及校验84 . 21 0 K V 中压设备的选择及校验8. 30 . 3 8 K V 低压设备选择及校验9.继电保护配置9.1 主 变 压 器 保护9瓦 斯 保护9电 流 速断保护9过电流保护10过负荷保

5、文档仅供参考，不当之处，请联系改正。5.235 K V 进 线 线路保 TOC o 1-5 h z 护11.310 K V 线 路 保护12. 变 电 所 内，夕卜布置 13.1概述6.2变电所内布置 14.3变电所外布置 14.防 雷 和 接 地 装 置 的 确定147.1防 雷 装 置 的 确定147.2直 击 雷 的 防治 147.3雷 电 侵 入 波 保护14.4接 地 装 置 确定14iii2020年4月19日文档仅供参考，不当之处，请联系改正。 TOC o 1-5 h z 8.主接线图16心得体会参考1;献18致谢191设计依据与负荷计算1.1设计依据本厂设有薄膜、单丝、管材、注射

6、等四个车间，设备选型全部采用中国 新定型设备其外还有辅助车间及其它设施。（2）全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）。（3）本场与电业部门的供电协议：1）该厂由处于厂南侧一公里的110/35千伏变电所用35千伏架空线路向 其供电，该所在城南侧4km。2）电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2s，工 厂配电所应不大于1.3s。3）在总配变点点所35kv侧计量。4）工厂的功率因数值要求在0.9以上。文档仅供参考，不当之处，请联系改正。5）供电系统技术数据：电业部门变电所35kv母线为无限大电源系统，其 短路容量200兆伏安（4）生产车间为三班制，部分车间为单班或两

7、班制，全年最大负荷利用时间为5000小时，属于三级负荷。本厂自然条件：1）本地区最热月平均最高温度为35摄氏度。2）土壤中0.7-1深处一年最热月平均温度为20摄氏度。3）年雷暴日为30天。4）土壤冻结深度为1.10米。5）主导风向夏季为南风。（6）地质水文条件：1）本厂地表面比较平坦，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电力负荷计算根据公式：P = K * PQ = P * tan 4S = P /cos4分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表1-1表1-1全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算

8、表（380伏侧）序号车间或用电设备组名称设备容量（千瓦）需要系 数Kx功率因 数Cos 功率因数 脚正切 tan 计算负荷有功Pjs（千瓦）无功Qjs（千乏）视在Sjs（千伏安）1薄膜车间14000.60.61.338401117. 214002原料库300.250.51.737.512.975153生活间100.8108084成品库（一）250.30.51.737.512.975155成品库（二）240.30.51.737.212.45614.46包装材料库200.30.51.73610.38127小计15090.580.601.33876.21165.9861458.5（2）NO 变电所1

9、单丝车间13850.60.61.308311080.313852水泵及设备200.650.80.75139.7516.253小计14050.60.611.298441090.051378.6（3） no 3变电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.5481262管材车间8800.350.61.33308409.64513.3333小计10690.360.61.33383.6510.188638.31（4）NO4变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.244165.62生活间100.8108O83浴室30.8102.402.44锻工车间300.30.651.

10、17910.5313.8465原料生活间150.81120126仓库150.30.51.174.55.62597机修模具车间1000.250.651.732543.2538.4628热处理车间1500.60.71.029091.8128.5719铆焊车间1800.30.51.735493.4210810小计6410.450.591.35287.7387.509482.63（5）NO5变电1锅炉房2000.70.750.88140123.2186.6672实验室1250.250.51.7331.2554.062562.53辅助材料库1100.20.51.732238.06444油泵房150.65

11、0.80.759.757.312512.18755加油站100.650.80.756.54.8758.1256办公室招待所 食堂150.60.61.33911.97157小计4750.460.671.1218.5239.48324.188全厂合计509926103393.2134280.8879乘以参差系数全厂合计(K =0.9，K q=0.95)0.587423493223.5523988.622 .变电所高压电器设备选型2.1补偿电容器选择依据设计依据(4)，要求本厂功率因数在0.9以上，而本厂的无功 功率明显大于有功功率：cos =2349/3998.62=0.5874远远小于要求的功率

12、因数，因此需要进行无功补偿，为了计算方便， 这里选择功率因数为0.933.Qc= Ps tan。-Ps tan。=2349tan(arccos0.587)-2349tan(arccos0.933)=2330.06Kvar有计算数据能够得到要补偿的功率，总共补偿2400kvar，故选用24 个BWF6.3-100-1并联电容器进行补偿。2.2主变压器的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采 用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对 一、二级负荷继续供电，故选两台变压器当选用的变压器为明备用时，两台变压器容量均为文档仅供参考，不当之处，请联系改正。

13、SN.T=2349Q.933=2517.7KVA。须选两台S9-3150/35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。若为暗备用时每台容量按SN.TN0.7X2517.7kVA=1764.8kVA,须选两台S9- /35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。考虑到变压器的利用 率以及变压器损耗我们决定使用暗备用的方式。因此无功补偿后工厂380V侧和35KV侧的负荷计算如表2.1所示。查表得：空载损耗A P0=3.4Kw；负载损耗a Pk=19.80kw；空载电流I0%=1.1；阻抗电压Uk%=7.5；重量4.175t规矩820mm主变压器功率损耗：S=1/2SNT=0.5*2517.

14、7=1258.85KvaPt=n* A P0+1/n A Pk (S/SN)八2=3.4+19.80*0.3963=11.25KvaAQt=n*I0%/100*SN+1/n*Uk%/100*SN* (S/SN)八2=1.1/100* +75100* *0.3963=81.445Kva或者利用经验公式：A Pt=0.015S=0.015*1258.85=18.8828KvaA Qt=0.06S=0.06*1258.85=75.531KVa项目COS0计算负荷P. /kWQ /kvarS . /kVA380V侧补偿前负荷0.587423493223.5523988.62380V侧无功补偿容量-24

15、00380V侧补偿后负荷0.942349823.5522350.45主变压器功率损耗3715035KV侧负荷总计0.9332386973.5522576.972.3各变电所变压器选择NO、安装两台变压器互相暗备用，其容量按SN.TN0.7X S =0.7X1458.5 kVA =1020.95 kVA因此选两台S9-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。NO 2安装两台变压器互相暗备用，其容量按SN.TN0.7X S =0.7X1378.6 kVA =965.02kVA因此选两台S9-1000/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。no 3安装一台变压器，其容量按

16、SN.TN S =638.31 kVA因此选一台S9-800/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。NO4安装一台变压器，其容量按SN.TN S =482.63 kVA因此选一台S9-500/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。NO 5安装两台变压器互相暗备用，其容量按SN.TN0.7X S =0.7X324.18 kVA =226.93kVA因此选两台S9-250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。表2-2各变压器型号及其参数型号额定电压/kV连接组别损耗/W空载电 流（）阻抗电压（）高压低压空载负载主变压器两 台暗备用S9- /353510Yyn0260

17、0190000.756.5NO 1两台暗 备用S9-1250/10100.38Yyn0195010.64.5NO2两台暗 备用S9-1000/10100.38Yyn01700103000.74.5NO选一台 3S9-800/10100.38Yyn0140075000.84.5NO选一台 4S9-500/10100.38Yyn096051001.04NO 5两台暗 备用S9-250/10100.38Yyn056030501.242.4架空线的选择由于本厂由电业部门某一 110/35千伏变电所供电且两台主变压器互 相暗备用因此架空线选择两条互相明备用。架空线截面积的选择1）.按经济电流密度选择导线

18、截面积线路在工作时的最大工作电流：Ig= ss/ （龙*Un）=2581.83/ Q3 *35）=42.6A该生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数 为5000小时，属于三级负荷。其钢芯铝线的电流密度J=0.9因此导线的经 济截面面积：Sj=|g/J=42.6/0.9=47.33mm2考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为50 mm2的导线，因 此35KV架空线为LGJ-50的导线。.按长时允许电流校验导线截面积。查表得LGJ-50型裸导线的长时允许电流Iy=220A(0 = 25。c)当环境温度 0为35度时，导线最高工作温度为70度。其长时允许电流为：I =

19、 Iy(01 -0 0)/(01 -0 0)i/2 = 194.02A当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时的负荷电流为：Ie=Se/ (侦3 *Un)=33A。由于Ie,因此符合要求。y.按电压损失校验查表得LGJ-50导线的单位长度电阻和电流为：R0=0.65 o X0=0.42 o线路总的电压损失为：AU=( EP*R+ ZQ*X)/Un=56.15V电压损失百分比为：A U%= a U/Un=0.0016 1.55.1.挝电流保护防止外部相间短路并作为瓦斯保护和电流速断保护的后背保护，动作 与跳闸，本次采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线， 去分流跳闸的操

20、作方式。因为高压侧有I尸/ （35X3）=32.99A，电流互感器采用三角形接 法，计算电流互感器变比Ki = （32.99X招）/5 = 57.1/5，选用电流互感器 变比 Ki =100/5=20ip=KK gre i式中IL为变压器的最大负荷电流，可取为11NT为变压器的一次额定 电流，K ,保护装置的可靠系数，对定时限可取1.2，反对时限取1.3；文档仅供参考，不当之处，请联系改正。K为保护装置的接线系数，对相电流接线取1，对相电流差接线取8 K为电流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说，应取0.8； k为电流互感器的变比。在该厂设计中：,2 X 2000mx=N

21、T= fX3?=.取 K = 取 K = 1.3， 动作电流为:Kre=0.8K = 2。电=40，I = 1.3 X1 X 65.98 = 3.082, 因此整定值为3A。 OP 0.8 X 40.过电流保护动作时间整定计算t1 12 + At式中11为变压器母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间，七 在变压器低压侧保护装置发生低压母线发生三相短时的一个最长的动作时 间，A为前后两级保护装置时间级差，对定时限过电流保护，可取0.5s， 对反时限过电流保护可取0.7s。灵敏度校验：S = K min 1.5OP.1式中IK min为在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合 到变压

22、器高压侧的值；IOP1为继电保护的动作电流换算到一次电路的值， 称为一次动作电流（单位为A）。如果作为后备保护，由3I min =3 x I min = 1.47 x = 1.27 KA在此设计中灵敏度为:灵敏度为:Iop.1IopIop.1IopKKw1.27思 x 3.5=210 A1 x 2101 x 2104 x 30.82=1.703 1.5，灵敏度校验满足要求。5.1.4过负荷保护保护动作电流整定计算1.251I = 5.1.4过负荷保护保护动作电流整定计算1.251I = NTOP(OL) KI式中I为变压器的额定一次电流，IOP(OL) = 1.25 XK为电流互感器的电流比。

23、6597 = 2.06 A40动作时间的整定计算t( I)= 10 - 15s5.2 35KV进线线路保护过电流保护由于电流速断保护不能保护线路全长，因此由过电流保护作为其后背 保护，同时防止速度按保护区域外部的相间短路，保护动作与跳闸。过电流保护动作电流的整定计算I = KKwjop k K L max式中：Il . max线路最大负荷电流，可取为（1.5-3） 130为线路计算负荷电 流。匕保护装置的可靠系数，对GL型取1.3；K保护装置的结线系数，对相电流结线为1，对相电流差结线取*。Kre电流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说应取文档仅供参考，不当之处，请联系改

24、正。0.8。k电流互感器的变流比。必须注意：对感应式继电器的或应整定为整数，且在10A以内。在 此设计中： I.= 2130 = 2 X 18.6 = 37.2K/L3, Kw =1, Kre = 0.8。因此动作电流为：IopKrelKwIK KEax1.3 x 1 IopKrelKwIK KEax因此整定为2A。过电流保护动作时间过电流保护动作时间整定为2s，同时工厂配电所的定时限电流保护的整定时间不大于1.3s。过电流保护灵敏系数的校验kyk.min 1.5p 1 op.1式中，IK. min在电力系统最小运行方式下，高压线路末端两相短路;I op 1为继电保护的动作电流换算到一次电路的

25、值，称为一次动作电流。如果作为后备保护，则灵敏系数k 1.2即可。在此设计中Ik.min = IF1 = gI = I K /K = 1.51 x40/1 = 60.4 因此其保护灵敏系数为：* 灵敏度系数满足要求。_ 210p_ 210p 60.4=3.5 1.55.3 10K线路保护过电流保护：防止电路中短路电流过大，保护动作与跳闸。过电流保护动作电流的整定计算I =opKreI =opKreK IK K L max式中:流。IL . max线路最大负荷电流，可取为(1.5-3) 130为线路计算负荷电Krel保护装置的可靠系数，对GL型取1.3；K保护装置的结线系数，对相电流结线为1，对

26、相电流差结线取.百。Kre电流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说应取 0.8。k电流互感器的变流比。必须注意：对感应式继电器的10应整定为整数，且在10A以内。在 此设计中：I l= 2130 = 2 x 34.49 = 68.98Krel = U , K = 1 , Kre =庭，因此动作电流为：I = KreiKw I = 1,3x 1 x 68.98 = 5.6 op K K L.max 0.8 X 20因此整定为6A。过电流保护动作时间过电流保护动作时间整定为2s，同时工厂配电所的定时限电流保护的整定时间不大于1.3s。过电流保护灵敏系数的校验k = jk.mi

27、n 1.5p op.1式中，IK. min在电力系统最小运行方式下，高压线路末端两相短路；文档仅供参考，不当之处，请联系改正。妇, 1为继电保护的动作电流换算到一次电路的值，称为一次动作电 流。如果作为后备保护，则灵敏系数. 1.2即可。在此设计中I= IG)= 210 x 3.5 = 735AI 1 = I K /K = 5.6x20/1 = 112因此其保护灵敏系数为：. =竺=6.56 1.5 p 112灵敏度系数满足要求。6 .变电所内，外布置情况6.1概述该设计为35KV地面变电所一次设计，该变电所是针对全场全年生产能 力为某塑料制品厂设计的，变电所内一次设备主要有：两台主要变压器(

28、S9- /35)和多油断路器，隔离开关，电源变压器，所用变压器，避雷 针，高压开关柜进线柜等。6.2室内布置整个主控制室和高压配电室坐南朝北，这样便于主控制室采光，变电所 房屋建筑布置见室内平面图。主控制室内装设有低位配电屏，主变保护屏，中央信号，中央信号继电 器及电度表屏，主变保护控制屏，主变控制屏，中央信号布置在北侧，正 对着值班人员。母线的配电装置分别设在两个单独的房间内，两个配电室之间经过两面 双开钢门相连接，另外两个配电室来由一个外开式双开钢门。电容器应单 独放置在一个房间内。6.3室外布置35KV电源线由变电所东部引进，配电装置采用低式布置，避雷器，电 源变压器及它的保护用的熔断器

29、，低式布置在母线两端，避雷器，电源变 压器布置在主控制器的东侧，6KV高压电缆从高压配电室引进来，低电压 经穿墙套管进入主控制室，配电装置间隔为5米，进线相间距离为1.3 米，最大允许尺度为0.7米。7防雷和接地装置的确定7.1防雷装置确定雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危 害，因此在变电所必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。下 面分情况对防雷装置进行选择。7.2直击雷的防治根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷 保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常见设 备为避雷针。所选用的避雷器：接闪器采用直径10mm的圆钢；

30、引下线采用 直径6mm的圆钢；接地体采用三根2.5m长的50mmx50mmx5mm的角钢打入 地中再并联后与引下线可靠连接。7.3雷电侵入波保护由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。为了 其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。7.4接地装置确定接地装置为接地线和接地体的组合，结合本厂实际条件选择接地装 置：交流电器设备可采用自然接地体。本厂的大接地体采用扁钢，经校 验，截面选择为60mm2，厚度为3mm。铜接地线截面选择：低压电器设备 地面上的外露部分截面选择为1.5mm 2 （绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选 择为1mm2。8.主接线图，二4 D. N

31、r-E0.3-IX-17 7777 77 富实辅油川办备 掉验助泵油公用 室室材房站楼布 食2 O. N: II :尸丁缶用 寸；I三可-车间 甲注塑车间777逋原七成成危各 膜料活品品装用 车库间库序材 I可 _料岸函8,1卅B函20204 汩 19 E及其附1设备 车间M 门. d；文档仅供参考，不当之处，请联系改正。心得体会这次的课程设计实践，是我们接受专业培养的一个教学环节，也是对 我们的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。不但使我们熟悉了用户 供配电系统初步设计必须遵循的原则、基本内容、设计程序、设计规范， 更锻炼了我们对于工程设计、技术经济分析比较、工程计算、工具书使用 等能力，并使我们了解到了供电配电系统前沿技术及先进设备。经过这两个星期对某塑