某軋鋼車間變電站電氣設(shè)計(jì)

PAGEPAGE24綜合電氣工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：某軋鋼車間變電站電氣設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：20100專業(yè)班級(jí)：10電氣工程及其自動(dòng)化1班指導(dǎo)教師：電氣工程學(xué)院2014年1月5日某軋鋼車間變電站電氣設(shè)計(jì)前言：一、題目 某軋鋼車間變電站電氣設(shè)計(jì)二、目的1、掌握一般車間級(jí)10kV變電站電氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。2、掌握計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)。3、掌握計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)定。三、要求1、說(shuō)明系統(tǒng)的總體方案2、正確進(jìn)行選型設(shè)計(jì)計(jì)算。3、正確進(jìn)行繼電保護(hù)計(jì)算及繼保模塊的設(shè)定。4、二次線路設(shè)計(jì)。5、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、繪制圖紙。四、主要技術(shù)指標(biāo)和要求（一）基礎(chǔ)資料1．負(fù)荷情況本車間除空壓站、濁、凈環(huán)泵站部分設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷外，其余均為三級(jí)負(fù)荷。工廠為三班制，全年工廠工作小時(shí)數(shù)為4800h，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4500h。車間共設(shè)6個(gè)區(qū)域．各區(qū)域負(fù)荷(380V側(cè))統(tǒng)計(jì)資料見(jiàn)表。各區(qū)域負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料序號(hào)區(qū)域名稱有功計(jì)算負(fù)荷／kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷／kVar1軋機(jī)2201502精整2502503機(jī)修4404004空壓站2201705濁環(huán)泵站3302706凈環(huán)泵站2401502．電源情況1)工作電源。工廠東北側(cè)8km處有一變電站，用一回架空線向工廠供電。10kV側(cè)系統(tǒng)最大三相短路容量為500MV·A，最小三相短路容量為200MV·A。2)備用電源。由工廠正北方從其他工廠引入10kV電纜作為本廠備用電源．平時(shí)不允許投入，只有在工作電源發(fā)生故障或檢修停電時(shí)提供照明及部分重要負(fù)荷用電，輸送容量不得超過(guò)l000kV·A。3．供電部門(mén)對(duì)本廠提出的技術(shù)要求1)變電站10kV饋電線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置整定時(shí)間為2s，工廠降壓變電所保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不得大于1．5s。2)工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0．9。3)在10kV側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。4．自然條件當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?0℃，土壤0．8m深處一年中最熱月平均氣溫為20℃，年雷暴日為31天，土壤凍結(jié)深度為1m，土壤性質(zhì)以砂質(zhì)黏土為主。（二）設(shè)計(jì)要求1、兩臺(tái)變壓器。2、設(shè)10kV單母線分段。3、各區(qū)域位置如圖軋機(jī)軋機(jī)空壓機(jī)站機(jī)修車間精整濁環(huán)泵站凈環(huán)泵站附設(shè)式車間變電站4、采用WGB-631系列微機(jī)廠用變保護(hù)裝置設(shè)計(jì)變壓器繼電保護(hù)、控制系統(tǒng)。目錄1、計(jì)算負(fù)荷 62、車間變電站和各區(qū)域的位置選擇 103、總降壓變電站電氣主接線設(shè)計(jì) 114、短路電流的計(jì)算 125、主要電氣設(shè)備選擇 165.1、主變壓器10kV側(cè)設(shè)備 165.2、變壓器0.4kV側(cè)設(shè)備 175.3、各車間低壓斷路器的選擇 176、母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇 186.1、10kV匯流母線 186.2、0.4kV匯流母線 197、繼電保護(hù)配置與整定 197.1、電流速斷保護(hù) 217.2、過(guò)電流保護(hù) 227.3、過(guò)負(fù)荷保護(hù) 227.4瓦斯保護(hù) 22總結(jié)： 23參考文獻(xiàn)： 231、計(jì)算負(fù)荷根據(jù)設(shè)計(jì)資料要求，按需要系數(shù)法對(duì)車間各個(gè)區(qū)域負(fù)荷進(jìn)行分配統(tǒng)計(jì)計(jì)算，區(qū)域分配方案按照?qǐng)D1的方案進(jìn)行。軋機(jī)視在計(jì)算負(fù)荷為：精整視在計(jì)算負(fù)荷為：機(jī)修視在計(jì)算負(fù)荷為：空壓站視在計(jì)算負(fù)荷為：濁環(huán)泵站視在計(jì)算負(fù)荷為：凈環(huán)泵站視在計(jì)算負(fù)荷為：空壓站、機(jī)修、凈環(huán)泵站其有功功率、無(wú)功功率分別為QUOTE、QUOTE、QUOTE和QUOTE、QUOTE。取QUOTE，計(jì)算負(fù)荷為：軋機(jī)、精整、濁環(huán)泵站有功功率、無(wú)功功率分別為開(kāi)QUOTE、QUOTE、QUOTE和QUOTE、QUOTE。此車間內(nèi)的總負(fù)荷為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE根據(jù)原則，QUOTE的原則查附錄表A-1，選擇型號(hào)為S9-1600/10型Yyn0聯(lián)結(jié)的變壓器，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下：QUOTE，QUOTE，QUOTE，QUOTEQUOTE，QUOTEQUOTE有功負(fù)荷為無(wú)功功率為QUOTEQUOTE，QUOTEQUOTE有功負(fù)荷為：QUOTE無(wú)功負(fù)荷為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE則變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)為：QUOTE考慮到變壓器的無(wú)功功率損耗QUOTE遠(yuǎn)大于有功功率損耗QUOTE，由此可見(jiàn)可判斷其進(jìn)線處的功率因數(shù)必然小于0.761，為使功率因數(shù)提高到0.9，在低壓側(cè)0.4KV母線上裝設(shè)并聯(lián)電容器進(jìn)行補(bǔ)償，取低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.92，則需裝設(shè)的電容補(bǔ)償器容量為：QUOTE選擇BW0.4-14-1/3型電容器，所需電容個(gè)數(shù)為QUOTE取n=51，則實(shí)際補(bǔ)償容量為QUOTE補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷為：QUOTE變壓器負(fù)荷功率為：QUOTE則變壓器的功率損耗為：QUOTEQUOTE變壓器高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE滿足電力部分的要求。2、車間變電站和各區(qū)域的位置選擇根據(jù)供電電源的情況，考慮盡量將降壓變電站設(shè)置在靠近負(fù)荷中心且遠(yuǎn)離人員集中區(qū)，結(jié)合車間供電平面圖擬將兩臺(tái)變壓器設(shè)在西北部和東北部。每個(gè)變電站裝設(shè)一臺(tái)變壓器，根據(jù)車間平面布置圖所提供的各部分區(qū)域分布情況及其負(fù)荷情況，結(jié)合其他各項(xiàng)選擇原則，并與土藝、土建等方面協(xié)商確定變電站位置，變電站設(shè)置如下圖1所示。圖1車間供電平面圖3、總降壓變電站電氣主接線設(shè)計(jì)圖2某軋鋼車間變電站的電氣主接線圖4、短路電流的計(jì)算為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定繼電保護(hù)，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，短路電流按正常運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算。短路電流計(jì)算及短路點(diǎn)的設(shè)置如下圖3所示。圖3短路電流計(jì)算電路及短路點(diǎn)的設(shè)置選取基準(zhǔn)容量QUOTE，基準(zhǔn)電壓QUOTE，QUOTE，則基準(zhǔn)電流為：2．計(jì)算各元件電抗的標(biāo)幺值（1）電力系統(tǒng)當(dāng)QUOTE時(shí)，當(dāng)QUOTE時(shí)，（2）架空線路WL，變壓器T2，3.做等效電路如圖4所示，圖中已標(biāo)出各元件電抗標(biāo)幺值和短路計(jì)算點(diǎn)。圖4等效電路4.系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下三相短路電流及短路容量計(jì)算（1）QUOTE點(diǎn)短路總電抗標(biāo)幺值為：因此，點(diǎn)短路時(shí)的三相短路電流及短路容量分別為：QUOTEQUOTE（2）QUOTE點(diǎn)短路總電抗標(biāo)幺值為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE5.系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下三相短路電流及短路容量的計(jì)算（1）QUOTE點(diǎn)短路總電抗標(biāo)幺值為：（2）QUOTE點(diǎn)短路總電抗標(biāo)幺值為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE將計(jì)算結(jié)果匯總于表2表2短路電流計(jì)算結(jié)果匯總短路計(jì)算點(diǎn)運(yùn)行方式三相短路電流/KA短路容量/MV·A最大1.774.512.6732.26最小1.624.132.4529.41最大32.0881.8048.4422.22最小30.0776.6845.4120.835、主要電氣設(shè)備選擇5.1、主變壓器10kV側(cè)設(shè)備變壓器10kV側(cè)計(jì)算電流則10kV配電裝置采用戶外布置，各設(shè)備有關(guān)參數(shù)見(jiàn)下表。電氣地點(diǎn)電氣條件設(shè)備信號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目斷路器SN10-10I/630隔離開(kāi)關(guān)GN8-10T/200電流互感器LA-10電壓互感器JDZJ-10避雷器FZ-10熔斷器RW10-1010101010101087.986302002001.771632.26QUOTE3004.524025.5QUOTEQUOTE5.2、變壓器0.4kV側(cè)設(shè)備變壓器0.4kV側(cè)計(jì)算電流電氣地點(diǎn)電氣條件設(shè)備信號(hào)規(guī)格項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目斷路器DW17-2500電流互感器LBJ-10刀開(kāi)關(guān)0.40.4239025006000/532.822.2281.8080QUOTE5.3、各車間低壓斷路器的選擇各車間計(jì)算負(fù)荷計(jì)算電流低壓斷路器型號(hào)軋機(jī)DW15-630精整DW15-630機(jī)修D(zhuǎn)W15-1600空壓站DW15-630濁環(huán)泵站DW15-1600凈環(huán)泵站DW15-6306、母線及廠區(qū)高壓配電線路選擇6.1、10kV匯流母線10kV匯流母線按發(fā)熱條件選擇截面，然后進(jìn)行熱穩(wěn)定度校驗(yàn)。計(jì)算電流為QUOTE，查表A-8、A-10得用LGJ-25型鋼芯鋁絞線，允許的載流量為QUOTE，,熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定度的最小允許載流面積為：不滿足。所以選用LGJ-35.6.2、0.4kV匯流母線0.4kV匯流母線線路以一側(cè)為例，另一側(cè)相同。計(jì)算電流為QUOTE，需要選用矩形導(dǎo)體，三條平放80mm×10mm允許的載流量為QUOTE熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定度的最小允許載流面積為,滿足熱穩(wěn)定要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)設(shè)母線間距s=250mm,l=1m,跨距數(shù)大于2。確定母線截面形狀系數(shù)，由于母線受到的最大電動(dòng)力為sQUOTE母線的彎曲力矩為QUOTE母線的截面系數(shù)為母線的計(jì)算應(yīng)力為QUOTE鋁母線排的最大允許應(yīng)力，所以滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。7、繼電保護(hù)配置與整定根據(jù)需要，對(duì)總降壓變電所如下設(shè)備安裝繼電保護(hù)裝置：主變壓器保護(hù)、10kV饋電線路保護(hù)、備用電源進(jìn)線保護(hù)以及10kV母線保護(hù)。7.1、主變壓器保護(hù)總降壓變電所主變壓器容量1600kV·A,根據(jù)規(guī)程要求，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)以及過(guò)負(fù)荷保護(hù)?？偨祲鹤冸娝髯儔浩骼^電保護(hù)展開(kāi)圖如圖7.2、電流速斷保護(hù)保護(hù)采用兩相兩繼電器式接線，繼電器為DL—11型，電流互感器變比，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)變壓器二次側(cè)母線的最大三相短路穿越電流，即7.3、過(guò)電流保護(hù)采用三個(gè)電流互感器接成完全星形接線方式，繼電器為DL—11型，電流互感器變比為，，保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電力，即動(dòng)作時(shí)間取。靈敏度應(yīng)按變壓器二次側(cè)母線的最小短路穿越電流來(lái)校驗(yàn)，即7.4、過(guò)負(fù)荷保護(hù)用一個(gè)DL—11型繼電器構(gòu)成，保護(hù)裝置動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)變壓器額定電流，即動(dòng)作時(shí)間取。7.5瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的原理接線圖如圖所示，上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)；下面的觸點(diǎn)表示“重瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后起動(dòng)變壓器保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，由于油流的不穩(wěn)定性可能造成觸點(diǎn)的抖動(dòng)，此時(shí)為使斷路器能可靠跳閘，應(yīng)選用具有自保持線圈的出口中間繼電器（KM），動(dòng)作后由斷路器的輔助觸點(diǎn)來(lái)解除出口回路的自保持。此外，為防止變壓器換油或進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)引起重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作跳閘，可利用切換片將跳閘回路切換到信號(hào)回路。總結(jié)：通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我進(jìn)一步掌握了《電力工程基礎(chǔ)》課程所學(xué)的理論知識(shí)，了解了對(duì)多個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和分析的方法