电气工程及其自动化课程设计----某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计Word文档下载推荐.doc
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7.2直击雷的防治………………………………………………………………………14
7.3雷电侵入波保护……………………………………………………………………14
7.4接地装置确定……………………………………………………………………14
8.主接线图……………………………………………………………………………………16
心得体会………………………………………………………………………………………17
参考文献………………………………………………………………………………………18
致谢……………………………………………………………………………………………19
1设计依据与负荷计算
1.1设计依据
（1）本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型全部采用我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。
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班制，全年最大负荷利用时间为5000小时，属于三级负荷。
（5）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1.6—7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：
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
功率因数
Cos
功率因数脚正切tan
计算负荷
有功
（千瓦）
无功
（千乏）
视在
（千伏安）
（1）变电所
1
薄膜车间
1400
0.6
1.33
840
1117．2
原料库
30
0.25
0.5
1.73
7.5
12.975
15
3
生活间
10
0.8
8
4
成品库
（一）
25
0.3
5
成品库
（二）
24
7.2
12.456
14.4
6
包装材料库
20
10.38
12
7
小计
1509
0.58
0.60
876.2
1165.986
1458.5
（2）变电所
单丝车间
1385
1.30
831
1080.3
水泵及设备
0.65
0.75
13
9.75
16.25
1405
0.61
1.29
844
1090.05
1378.6
（3）变电所
注塑车间
189
0.4
75.6
100.548
126
管材车间
880
0.35
308
409.64
513.333
1069
0.36
383.6
510.188
638.31
（4）变电所
备料复制车间
138
82.8
143.244
165.6
O
浴室
2.4
锻工车间
1.17
9
10.53
13.846
原料生活间
仓库
4.5
5.625
机修模具车间
100
43.25
38.462
热处理车间
150
0.7
1.02
90
91.8
128.571
铆焊车间
180
54
93.42
108
641
0.45
0.59
1.35
287.7
387.509
482.63
（5）变电
锅炉房
200
0.88
140
123.2
186.667
实验室
125
31.25
54.0625
62.5
辅助材料库
110
0.2
22
38.06
44
油泵房
7.3125
12.1875
加油站
6.5
4.875
8.125
办公室招待所食堂
11.97
475
0.46
0.67
1.1
218.5
239.48
324.18
全厂合计
5099
2610
3393.213
4280.887
乘以参差系数全厂合计（=0.9，=0.95）
0.5874
2349
3223.552
3988.62
2．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因数，所以需要进行无功补偿，为了计算方便，这里选择功率因数为0.933.
Qc==2349tan（arccos0.587）-2349tan（arccos0.933）=2330.06Kvar
有计算数据可以得到要补偿的功率，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。
（1）当选用的变压器为明备用时，两台变压器容量均为SN.T>
=2349/0.933=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。
（2）若为暗备用时每台容量按SN.T≥0.7×
2517.7kVA=1764.8kVA，须选两台S9-2000/35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P0=3.4Kw；
负载损耗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*2517.7=1258.85Kva
Pt=n*P0+1/nPk（S/SN）^2
=3.4+19.80*0.3963=11.25Kva
Qt=n*I0%/100*SN+1/n*Uk%/100*SN*（S/SN）^2
=1.1/100*2000+7.5/100*2000*0.3963=81.445Kva
或者利用经验公式：
Pt=0.015S=0.015*1258.85=18.8828Kva
Qt=0.06S=0.06*1258.85=75.531KVa
表2-1无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos¢
/kW
/kvar
/kVA
380V侧补偿前负荷
380V侧无功补偿容量
-2400
380V侧补偿后负荷
0.94
823.552
2350.45
主变压器功率损耗
37
35KV侧负荷总计
0.933
2386
973.552
2576.97
2.3各变电所变压器选择
（1）安装两台变压器互相暗备用，其容量按
SN.T≥0.7×
=0.7×
1458.5kVA=1020.95kVA
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。
（2）安装两台变压器互相暗备用，其容量按
1378.6kVA=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。
（3）安装一台变压器，其容量按
SN.T≥=638.31kVA
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。
（4）安装一台变压器，其容量按
SN.T≥=482.63kVA
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。
（5）安装两台变压器互相暗备用，其容量按
324.18kVA=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
S9-2000/35
35
Yyn0
2600
19000
两台暗备用
S9-1250/10
0.38
1950
12000
S9-1000/10
1700
10300
选一台
S9-800/10
7500
S9-500/10
960
5100
1.0
S9-250/10
560
3050
1.2
2.4架空线的选择
1.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所以架空线选择两条互相明备用。
2.架空线截面积的选择
1）.按经济电流密度选择导线截面积
线路在工作时的最大工作电流：
Ig=/（*）=2581.83/（*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所以导线的经济截面面积：
Sj=Ig/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50mm2的导线，所以35KV架空线为LGJ-50的导线。
2）.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（）当环境温度为35度时，导线最高工作温度为70度。
其长时允许电流为：
=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/（*Un）=33A。
由于Ie<
所以符合要求。
3）.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=0.65X0=0.42
线路总的电压损失为：
U=（P*R+Q*X）/Un=56.15V
电压损失百分比为：
U%=U/Un=0.0016<
0.05
所以导线符合要求。
4）.按机械强度校验
钢芯铝线非居民区35KV最小允许截面为10mm2所以符合要求。
3．短路电流的计算
3.1三相短路电流的计算目的
为了保证电力系统安全运行，择电气设备时，要用流过该设备的最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和点动力的巨大冲击。
同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地使有关断路器跳闸。
继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要短路电流数据。
3.2短路电流的计算公式（标幺值计算方法）：
基准容量Sd=100MVA，基准电压Uav=37KV，10.5KV
（1）电力系统的电抗标幺值:
=Sd/Soc
（2）电力线路的电抗标幺值:
（3）电力变压器的电抗标幺值:
（4）三相短路电流周期分量有效值:
（5）短路点处的次暂态短路电流:
（6）短路冲击电流：
（高压系统）
（7）冲击电流有效值:
（高压系统）
（8）三项短路容量：
（9），，
3.3各母线短路电流列表
根据下图和以上公式计算母线短路电流：
图3-1短路计算电路
图3-2短路计算等效电路路
表3-1母线短路电流列表
短路计算点
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
最大运行方式
K-1
3.03
7.73
4.58
194.33
K-2
2.57
6.55
3.88
46.7
最小运行方式
2.95
5.482
3.22
189.04
1.46
2.69
1.59
26.46
4.高低压设备的选择
根据上述短路电流的计算结果，按照设计思路中按正常工作条件选型，按短路情况进行校验的思想，总配变电所的高低压设备选型情况确定如下：
4.135Kv高压侧设备选择
35Kv测设备选择如下表4-1
表4-135Kv高压侧设备选择
计算数据
高压断路器
SW2-35/600
隔离开关
GW2-35G
电压互感器
JDJJ2-35
电流互感器
LB-35
避雷器
Fz-35
备注
U=35KV
35KV
I=18.6A
600A
2*200/5
Ik=3.03KA
6.6ka
=7.73KA
17KA
42KA
3.3*200
*4=3.03*4
Sk=194.33MVA
400MVA
4.210Kv中压侧设备选择
10Kv中压侧设备选择见表4-2
表4-210Kv中压侧设备选择
SN10-10I
GN6-10T/200
LA-10
U=10KV
10KV
采用GG-10-54高压开关柜
I=34.49A
630A
200A
100/5
=2.57KA
16KA
=6.55KA
40KA
25.5KA
160*100
*4=
=46.7MVA
300MVA
4.30.38KVA侧设备选择
0.38KVA侧设备选择采用BFC-0.5G-08低压开关柜。
5．继电保护配置
5.1主变压器保护
电力变压器继电保护配置的一般原则：
（1）．装设过电流保护和电流速断保护装置用于保护相间短路；
（2）．800kVA以上油浸式变压器和400kVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护
装置用于保护变压器的内部故障和油面降低；
（3）．单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置用于保护内部故障和引出线相间短路；
（4）．装设过负荷保护和温度保护装置分别用于保护变压器的过负荷和温度升高。
由于我们变压器的视在功率为500HZ，所以我们不需要采用温度保护。
对于本设计中高压侧为35KV的工厂总降压变电所主变压器来说，应装设瓦斯保护、过电流保护和电流速断保护。
5.1.1瓦斯保护
防止变压器内部短路及油面降低，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸，本次采用FJ-80型开口杯挡板式气体继电器。
5.1.2电流速断保护
防止变压器线圈和引出线多相短路，动作与跳闸。
式中为变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值。
为可靠系数.
为变压器的电压比。
在此设计中,,,
因此速断电流：
灵敏度校验：
式中为在电力系统最小运行模式方式下，变压器高压侧的两相短路电流。
为速断电流验算到一次电路的值（单位为A）。
在此设计中
5.1.3过电流保护
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，去分流跳闸的操作方式。
因为高压侧有I=2000/（35×
）=32.99A，电流互感器采用三角形接法，计算电流互感器变比Ki=（32.99×
）/5=57.1/5，选用电流互感器变比Ki=100/5=20
式中为变压器的最大负荷电流，可取为为变压器的一次额定电流，保护装置的可靠系数，对定时限可取1.2，反对时限取1.3；
为保护装置的接线系数，
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