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1、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： 小构成员：目录：1.设计根据与负荷计算21.1设计根据21.2电力负荷计算22变电所高压电器设备选型52.1 补偿电容器选取52.2 主变压器选取62.3 补偿后高压侧负荷计算83短路电流计算93.1 三相短路电流计算公式（标幺值计算办法）：93.2 短路计算等效电路93.3 短路电流计算94. 设备选取134.1 高压设备选取134.2 高压设备选取列表154.3 线路选取195. 继电保护215.1 高压进线继电保护215.2 各变电所进线保护225.3 变压器继电保
2、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.设计根据与负荷计算1.1设计根据一 此厂生产任务及车间构成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 车间构成及布置本厂设有薄膜、单丝、管材和注射等四个车间，设备选型所有采用国内最新定型设备，此外尚有辅助车间及其他设备。二 设计根据1.供用电合同。工厂与电业部门所签定供用电合同重要内容如下：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技术规定：区域变电所10 千伏配
3、出线路定期限过流保护装置整定期间为2.5 秒，工厂“总降”不应不不大于2 秒；在总配电所35 千伏侧进行计量；本厂功率因数值应在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。年最大负荷运用小时数为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。依照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，土壤重
4、要成分为积土及砂质粘土，层厚为 1.67 米不等。2） 地下水位普通为 0.7 米。3） 地耐压力为 20 吨/平方米。1.2电力负荷计算 根据有关公式 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共计时，同步系数分别取值：=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
5、.2变电所总计可得： =844KW，=1090.05 KW =1378.60 KVA有=0.9；=0.95改进后总计可得： =8440.9=759.60 KW =1090.050.95=1035.55 KW =1284.27 KVA以此得出有关量填入下表：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.
6、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（即同步系数）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.
7、7513.009.753.00小计1405.00844.001090.051378.604.00乘以参差系数（即同步系数）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（即同步系数）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.
8、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热解决车间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（即同步
9、系数）258.93368.13450.085）N5 变电所1.00锅炉房200.000.750.750.88150.00132.002.00实验室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（即同步系数）205.65235.8
10、7312.93全厂共计2657.803452.29乘以参差系数（即同步系数） 全厂共计0.592392.023279.684059.422变电所高压电器设备选型2.1 补偿电容器选取根据设计规定可知，本厂功率因数应在0.9以上，而本厂无功功率明显不不大于有功功率：cos=2392.02/4059.42=0.59 远远不大于规定功率因数，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，这里选取功率因数为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
11、偿功率，实际需总补偿800kvar，故选用8个并联电容器进行补偿。补偿先后数值填入下表：表格 2 个变电所无功补偿表变电所补偿前计算需要补偿无功（kvar）补偿方式实际补偿无功（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.
12、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3000.97 258.9368.13267.740.4
13、1 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 主变压器选取由于该厂负荷属于三级负荷，对电源供电可靠性规定普通，同步经题目规定，以所带负荷功率为根据。(1)只装一台变压器变电所变压器容量:应满足用电设备所有计算负荷需要，即(2)装有两台变压器变电所每台变压器容量应满足如下两个条件。任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷 大概60%70%需要，即=（0.60.7）任一台变压器工作时，应满足所有一、二级负荷需
14、要，即由此对五个变电所变压器进行选取：（1）NO.1选取两台变压器互为暗备用 =0.7846.48=592.536 KVA 选取为两台型低损耗配电变压器，其连接组别采用（2）NO.2选取两台变压器互为暗备用 =0.7795.28=556.7 KVA 选取为两台型低损耗配电变压器，其连接组别采用（3）NO.3选取一台变压器 401.72 KVA 选取为两台型低损耗配电变压器，其连接组别采用（4）NO.4选取一台变压器 267.74 KVA 选取为两台型低损耗配电变压器，其连接组别采用（5）NO.5选取两台变压器互为暗备用 =0.7208.75=146.12 KVA 选取为两台型低损耗配电变压器，
15、其连接组别采用表格 3 变压器选取方式型号额定电压/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
16、）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毕下表：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 50.1
17、0 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 三相短路电流计算公式（标幺值计算办法）：基准容量Sd=100MVA，基准电压Uav=37KV，10.5KV
18、(1)电力系统电抗标幺值： =Sd/Soc(2)电力线路电抗标幺值： (3)电力变压器电抗标幺值： (4)三相短路电流周期分量有效值： (5)短路点处次暂态短路电流： (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） 电力系统电抗标幺值由=200MVA得： =100200=0.5（2） 架空线路电抗标幺值：由=0.35/km =1km得： =0.32（2）电力变压器电抗标幺值，这
19、里以NO.1为例计算，该变电所选变压器是 S9-630/10，因此=4.5%： =7.14=7.14 =8 =12.7 =16计算K点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.其她三相短路电流 =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 =121.9
20、5 MVA计算K1点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.其她三相短路电流 =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点短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：计算成果与K1相似计算K3点短路电
21、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.其她三相短路电流 =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
22、分量有效值 =144.3413.52=10.68 KA2.其她三相短路电流 =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点短路电路总标幺值及三相短路电流和短路容量：计算成果与K3相似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.
23、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K5.815.815.8114.828.77121.95K128.4728.4728.4752.39331.0422.78K228.4728.4728.4752.39331.0422.78K314.1814.1814.1826.0815.4511.34K49.259.259.25
24、16.7418.257.4K514.1814.1814.1826.0815.4511.344. 设备选取4.1 高压设备选取（1） 高压断路器选取：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） 隔离开关选取：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） 电流互感器选取： 精确级：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） 电压互感器选取： 精确级：0.5 1-3一次额定电压：二次额定电压： 额定负载： or 4.2 高压设备选取列表表格 6 总线侧高压设备选取装置地点条件参数/KV/A/KA /KA 量程10145
25、.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侧设备选取表高压侧设备选取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
26、.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.
27、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压侧设备选取表低压侧设备选取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D
28、W15-1600/30.38160040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
29、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 线路选取1.架空线路选取：（1） 按经济电流密度选取导线截面积
30、 线路工作时最大电流=150.39A ，本厂全年最大负荷运用小时数为5000小时，属于三级负荷。钢芯铝导线电流密度=0.9，导线选取截面积=150.39/0.9=167.1. 考虑到线路投入使用长期发展，依照计算选取截面积为185导线，因此10KV 架空线选为LGJ-185导线，查表得LGJ-185导线长时容许电流为515A（）不不大于，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， 符合规定。2. 变压所高电压侧进线选取对工厂内部6-10KV线路，因其长度较短，普通不考虑损耗以发热条件选取NO.1：=70.73，=50.1A
31、，C=150需选取满足截面积不不大于70.73，容许电流不不大于50.1A进线，故选取YJLV22-10000-395 ，满足热稳定校验和发热条件。同理，可以对后续线路做出选取NO.2：YJLV22-10000-395NO.3：YJLV22-10000-395NO.4：YJLV22-10000-395NO.5：YJLV22-10000-3953. 380V侧线路选取对于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取同步，还应按照容许电压损失条件进行校验。NO.1线路选取采用VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设，按发热条件选取，由=1286.1A ， 选用三根
32、缆芯截面为300电缆。短路热稳定规定=684.05900，满足规定，故选取型号VLV22-1000-33001150同理，可以对后续线路做出选取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. 高低压母线选取在设计中普通按照容许发热条件选取截面（1） 高压侧母线:=150.39
33、A ,选取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：（办法同上）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 高压进线继电保护（1） 装设定期限过电流保护，采用电磁式过电流继电器（DL）1.过电流保护 动作电流整定 ，=2150.39=300.78A=1.2（电磁型） ，=1 ，=0.85（电磁
34、型） ，=400/5=80=5.3A保护动作电流整定不不大于等于5.3A2.过电流保护 动作时间整定过电流保护动作时间整定值为2.5s3. 过电流保护 敏捷度系数检查电力系统最小运营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其敏捷度系数为：=5800/424=13.681.5 敏捷系数满足规定。（2） 装设电流速断保护1. 电流速断保护 动作电流整定 ，=6.71 （三相短路电流） ，=100.65A因而动作电流整定为100.65A2.电流速断保护 敏捷度校验0.866(5.3/0.5)2.55=23.41KA其敏捷度系数：23410/(
35、80100.65)=2.92 敏捷度系数满足规定5.2 各变电所进线保护NO.1车间变电所高压进线保护（1） 装设定期限过电流保护，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 保护动作电流整定不不大于等于9.43A2. 过电流保护 动作时间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 敏捷度系数检查=0.8666.71KA=5.8KA换算为一次动作电流：=9.4315=141.46A其敏捷度系数：5800/141.46=411.5敏
36、捷度系数满足规定(2)装设电流速断保护1.电流速断保护 动作电流整定 ，=6.71KA （三相短路电流） KA=563.8A因而动作电流整定为563.8A2.电流速断保护 敏捷度校验0.866(5.3/0.5)2.55=23.41KA其敏捷度系数：32 敏捷度系数满足规定其他高压侧进线保护方案同NO.15.3 变压器继电保护选用NO.1变压所为例（1） 装设定期限过电流保护1. 过电流保护 动作电流整定=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 动作时间整定 ，取2s，因此整定期间为2s3. 过电流保护 敏捷度系数检查1080/205=5.271.5敏捷度系数满足规定（2）装设电流速断保护1.电流速断保护 动作电流整定=32.880.4/10.5=1.32KA=1.311.32/15=114A=1710A=5.8KA=5800/1710=3.392敏捷度系数满足规定其他车间变电所变压器依照此例进行计算