電氣工程課程設(shè)計-塑料制品廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計

1、<p>　　課 程 設(shè) 計</p><p>　　2012年 7月 18 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　課程 電氣工程課程設(shè)計 </p><p>　　題目

2、 塑料制品廠供配電系統(tǒng)的電氣設(shè)計 </p><p>　　專業(yè) 電氣工程及其自動化 姓名 學(xué)號 </p><p><b>　　主要內(nèi)容：</b></p><p>　　對一個塑料制品工廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計。本設(shè)計首先

3、根據(jù)廠方給定的全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所負荷計算表進行電力負荷計算，然后根據(jù)對計算負荷的分析選定主變壓器和各車間變電所的變壓器型號及其聯(lián)接組別，在設(shè)計中根據(jù)本廠供電電源和廠供電要求進行架空線路的選擇，根據(jù)電力部門對工廠功率因數(shù)的要求計算出需要補償?shù)臒o功功率并以此選擇相應(yīng)的補償電容器。然后對線路設(shè)定短路點進行短路電流的計算作為各設(shè)備的選型依據(jù)?？紤]到對變壓器的保護在設(shè)計中對主變壓器設(shè)置以下繼電保護：瓦斯保護、過電流保護和電流速斷保護。

4、</p><p><b>　　參考資料：</b></p><p>　　[1] 劉介才.工廠供電 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.44-48</p><p>　　[2] 王健明，蘇文成．供電技術(shù) [M] ．西安：電子工業(yè)出版社，2004．</p><p>　　[3] 何仰贊，溫增銀．電力系統(tǒng)分析 [M] ．武漢：

5、華中科技大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[4] 張桂香．機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　完成期限 2012.7.10至2012.7.18 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負責(zé)人

6、 </p><p>　　2012 年 7 月 9 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1設(shè)計要求1</b></p><p><b>　　2電力負荷計算1</b></p><p>

7、;　　3變電所高壓電器設(shè)備選型4</p><p>　　3.1補償電容器選擇4</p><p>　　3.2主變壓器的選擇5</p><p>　　3.3各變電所變壓器選擇5</p><p>　　4短路電流的計算6</p><p>　　4.1三相短路電流的計算目的6</p><p>　　4

8、.2短路電流的計算公式6</p><p>　　4.3各母線短路電流列表7</p><p>　　5主變壓器繼電保護7</p><p>　　5.1保護裝置及整定計算8</p><p>　　6變電所設(shè)備的選擇校驗9</p><p>　　6.1高壓設(shè)備器件的校驗9</p><p>　　6.2

9、導(dǎo)線與電纜的選擇與校驗9</p><p>　　6.3低壓設(shè)備的選擇與校驗10</p><p>　　7防雷與接地裝置設(shè)計10</p><p><b>　　8總 結(jié)11</b></p><p><b>　　參考文獻12</b></p><p><b>　　1設(shè)

10、計要求</b></p><p>　　為某塑料制品廠設(shè)計全廠總配變電所及配電系統(tǒng)。</p><p>　　1. 短路電流計算。</p><p>　　2. 主要電氣設(shè)備選擇。</p><p>　　3. 主變壓器的繼電保護。</p><p>　　4. 變電所設(shè)備的選擇校驗。</p><p>

11、　　5. 防雷和接地裝置的設(shè)計。</p><p><b>　　2電力負荷計算</b></p><p>　　根據(jù)公式： </p><p>　　分別計算出各車間的有功和無功功率及視在功率的計算值填入表2-1、2-2、2-3、2-4、2-5。</p><

12、p>　　表2-1 1號變電所負荷計算表（380V側(cè)）</p><p>　　故，，最大視在功率，最大功率因數(shù)。</p><p>　　供電局要求該廠35kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得大于0.92。考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p>

13、;<p>　　表2-2 2號變電所負荷計算表（380V側(cè)）</p><p>　　故，，最大視在功率，最大功率因數(shù)。</p><p>　　供電局要求該廠35kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得大于0.92。</p><p>　　考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，暫取0.

14、92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p><p>　　表2-3 3號變電所負荷計算表（380V側(cè)）</p><p>　　故，，最大視在功率，最大功率因數(shù)。</p><p>　　供電局要求該廠35kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得大于0.92。</p><p>　　考慮到主變壓器的無功損耗遠大

15、于有功損耗，因此380V側(cè)最大功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p><p>　　表2-4 4號變電所負荷計算表（380V側(cè)）</p><p>　　故，，最大視在功率，最大功率因數(shù)。</p><p>　　供電局要求該廠35kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得大于0.92。</p&

16、gt;<p>　　考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p><p>　　表2-5 5號變電所負荷計算表（380V側(cè)）</p><p>　　故，，最大視在功率，最大功率因數(shù)。</p><p>　　供電局要求該廠35kV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得低于0.9，

17、380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不得大于0.92。</p><p>　　考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大功率因數(shù)應(yīng)大于0.9，暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：</p><p>　　3變電所高壓電器設(shè)備選型</p><p>　　3.1補償電容器選擇</p><p>　　由于本設(shè)計中上級要求,而全廠自然功率

18、因數(shù)：</p><p>　　234/3998.95=0.587<0.9</p><p>　　因此需要進行無功補償。提高功率因數(shù)的方法分為改善自然功率因數(shù)和安裝人工補償裝置兩種。</p><p>　　安裝人工補償裝置的方法既簡單見效又快，因此，這里采用在低壓母線裝設(shè)電容屏的方法來提高功率因數(shù)。</p><p>　　考慮到主變壓器的無功損耗

19、遠大于有功損耗，因此暫取來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量。 </p><p><b>　　故：補償無功功率</b></p><p>　　采用24個BWF6.3-100-1并聯(lián)電容器進行補償，總共補償容量</p><p><b>　　。</b></p><p>　　3.2主變壓器的選擇</p

20、><p>　　由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器（暗備用），每臺容量按</p><p>　　因此選兩臺S9-2000/35型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　因此無功補償后工廠380V側(cè)和35kV側(cè)的負荷計算如表3-

21、1所示。</p><p>　　表3-1無功補償后工廠的計算負荷</p><p>　　3.3各變電所變壓器選擇</p><p>　　安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按</p><p>　　因此選兩臺S9-1250/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按&l

22、t;/p><p>　　因此選兩臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　安裝一臺變壓器，其容量按</p><p>　　因此選一臺S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　安裝一臺變壓器，其容量按</p><p>　　因此選一臺S9-50

23、0/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　安裝兩臺變壓器互相暗備用，其容量按</p><p>　　因此選兩臺S9-250/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)接組別采用Yyn0。</p><p>　　表3-2 各變壓器型號及其參數(shù)</p><p><b>　　4短路電流的計算</b></p&

24、gt;<p>　　4.1三相短路電流的計算目的</p><p>　　為了保證電力系統(tǒng)安全運行，擇電氣設(shè)備時，要用流過該設(shè)備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證設(shè)備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和點動力的巨大沖擊。</p><p>　　同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動地使有關(guān)斷路器跳閘。繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要短路電流數(shù)

25、據(jù)。</p><p>　　4.2短路電流的計算公式</p><p>　　采用標(biāo)幺值計算方法，基準(zhǔn)容量，基準(zhǔn)電壓</p><p>　　電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　電力線路的電抗標(biāo)幺值： </p><p>　　電力變壓器的電抗標(biāo)幺值：</p><p>　　三相短路電流周期分量有效值：

26、 </p><p>　　短路點處的次暫態(tài)短路電流： </p><p><b>　　短路沖擊電流：</b></p><p>　　（高壓系統(tǒng)） (低壓系統(tǒng))</p><p><b>　　沖擊電流有效值：</b></p><p>　?。ǜ邏合到y(tǒng)） (低壓系統(tǒng))</p>

27、<p><b>　　三項短路容量： </b></p><p><b>　　，， </b></p><p>　　4.3各母線短路電流列表</p><p>　　根據(jù)下圖和以上公式計算母線短路電流：</p><p>　　圖4.1 短路計算電路</p><p>　　圖4.

28、2 短路計算等效電路</p><p>　　表4-1 母線短路電流列表</p><p><b>　　5主變壓器繼電保護</b></p><p>　　5.1保護裝置及整定計算</p><p>　　1.瓦斯保護：采用FJ-80型開口杯擋板式氣體繼電器，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部產(chǎn)生輕微瓦斯或右面下降時，瞬時動作于信號；當(dāng)因嚴(yán)重故障產(chǎn)生大

29、量瓦斯時，則動作于跳閘。</p><p>　　2.裝設(shè)反時限過電流保護：采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。</p><p>　　3.電流互感器的選擇</p><p><b>　　高壓側(cè)：</b></p><p>　　電流互感器采用三角形接法，計算電流互感器變比：</p>

30、;<p>　　選用電流互感器變比：</p><p>　　（1）過電流動作電流的整定</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　, , , ，</b></p><p><b>　　因此：</b></p><p>　　

31、故動作電流整定為7A。</p><p>　?。?）過電流保護電流動作時間的整定</p><p><b>　　過電流保護動作時間</b></p><p>　　故其過電流保護的動作時間可整定為最短的0.7s。</p><p>　?。?）過電流保護靈敏系數(shù)的校驗</p><p>　　所以，滿足規(guī)定的靈敏

32、系數(shù)1.5的要求。</p><p>　　4.裝設(shè)電流速斷保護：采用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現(xiàn)。</p><p>　?。?）速斷電流的整定</p><p>　　速斷電流倍數(shù)整定為 ，滿足規(guī)定的倍數(shù)。</p><p>　?。?）電流速斷保護靈敏度系數(shù)的整定</p><p>　　所以，滿足規(guī)定的靈敏系數(shù)2的要求。&

33、lt;/p><p>　　6變電所設(shè)備的選擇校驗</p><p>　　電氣設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟合理。</p><p>　　電氣設(shè)備按在正常條件下工作進行選擇，就是要考慮電氣裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電氣裝置所處的位置（室內(nèi)或室外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無防塵、防腐

34、、防火、防爆等要求。</p><p>　　電氣要求試紙電氣裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為50Hz）等的要求：對一些斷流電器入開關(guān)、熔斷器等，應(yīng)考慮其他斷流能力。</p><p>　　6.1高壓設(shè)備器件的校驗</p><p>　　對于高壓設(shè)備器件的校驗項目見表6-1：</p><p>　　表6-1 高壓設(shè)備器件的校驗項目</p>

35、;<p>　　6.2導(dǎo)線與電纜的選擇與校驗</p><p>　　導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。</p><p>　　導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。</p><p&

36、gt;<b>　　母線的選擇：</b></p><p>　　按發(fā)熱條件來選擇，即滿足母線容許載流量I>Ic（計算電流），即選擇LGJ-50。35kV的架空線的截面選擇：</p><p>　　6.3低壓設(shè)備的選擇與校驗</p><p>　　低壓一次設(shè)備的選擇校驗項目和條件如表6-2所示：</p><p>　　表6-2

37、 低壓一次設(shè)備校驗</p><p>　　7防雷與接地裝置設(shè)計</p><p><b>　　變配電所防雷措施：</b></p><p>　?。?）室外配電裝置裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。</p><p>　?。?）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器，用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞這一關(guān)鍵設(shè)備，為此要求避雷器靠近主變

38、壓器。避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點及金屬外殼等連接在一起，在每路進線終端和每段母線上，裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。</p><p>　?。?）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器，用在多雷區(qū)防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點不接地時，其中性點可裝閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護

39、間隙。</p><p>　　防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷器，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其他建筑物內(nèi)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的

40、火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式主要有閥式和排氣式。35kV的架空線路上，在進出變配電所的一段線路上裝設(shè)避雷線。</p><p>　　電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體稱為接地體，或接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼做接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝

41、土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置，由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)，其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點與接地網(wǎng)連接。</p><p><b>　　8總 結(jié)</b><

42、;/p><p>　　1．由于本廠年均溫度過高，變壓器應(yīng)放在室內(nèi)，整個主控制室和高壓配電室坐南朝北，這樣便于主控制室采光。</p><p>　　2．變電所應(yīng)靠近負荷中心并且要盡量使進出線方便，同時也要考慮到擴建時更換大一級容量變壓器的可能，所以可確定變電所的位置在大路旁，這樣便于變壓器的運行、檢修和運輸，而且變壓器投入運行時線路損耗最小。</p><p>　　3．主控制室

43、內(nèi)裝設(shè)有低位配電屏，主變保護屏，中央信號，中央信號繼電器及電度表屏，主變保護控制屏，主變控制屏，中央信號布置在北側(cè)，正對著值班人員。</p><p>　　4．35kV電源線由變電所東部引進，配電裝置采用低式布置，避雷器，電源變壓器及它的保護用的熔斷器，低式布置在母線兩端，避雷器，電源變壓器布置在主控制器的東側(cè)，6kV高壓電纜從高壓配電室引進來，低電壓經(jīng)穿墻套管進入主控制室，配電裝置間隔為5m，進線相間距離為1.3

44、m，最大允許尺度為0.7m。</p><p>　　5．母線的配電裝置分別設(shè)在兩個單獨的房間內(nèi)，兩個配電室之間通過兩面雙開鋼門相連接，另外兩個配電室來由一個外開式雙開鋼門。 電容器應(yīng)單獨放置在一個房間內(nèi)。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉介才.工廠供電 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.<

45、/p><p>　　[2] 王健明，蘇文成．供電技術(shù) [M] ．西安：電子工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　[3] 何仰贊，溫增銀．電力系統(tǒng)分析 [M] ．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004．</p><p>　　[4] 張桂香．機電類專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南 [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2005.</p><p>　　[5] 江文，許慧中．

46、供配電技術(shù) [M] ．北京：機械工業(yè)出版社，2003.</p><p>　　[6] 李梅.電工基礎(chǔ) [M] ．北京：中國電力出版社，2004.</p><p>　　[7] 項根，曾克娥．電力系統(tǒng)繼電保護原理與應(yīng)用 [M] ．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2004.</p><p>　　[8] 呂繼紹．繼電保護整定計算與實驗 [M] ．武漢：華中工學(xué)院出版社，1983.&