某柴油機廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計

燕山大學(xué)課程設(shè)計說明書題目：某柴油機廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計學(xué)院〔系〕：電氣工程學(xué)院年級專業(yè)：10級電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)號：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：鐘嘉慶王云靜教師職稱：副教授講師電氣工程學(xué)院《課程設(shè)計》任務(wù)書課程名稱：供電系統(tǒng)課程設(shè)計基層教學(xué)單位：電力工程系指導(dǎo)教師：鐘嘉慶、王云靜學(xué)號學(xué)生姓名〔專業(yè)〕班級電力系統(tǒng)及其自動化3班設(shè)計題目題目4：某柴油機廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計技術(shù)參數(shù)全廠生產(chǎn)任務(wù)及車間組成；2、全廠各車間負(fù)荷計算表；3、供用電協(xié)議；4、供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)。設(shè)計要求課程設(shè)計應(yīng)提交設(shè)計計算說明書一份〔B5紙〕。說明書應(yīng)包含完整的電氣接線圖、計算的原始公式、詳細(xì)的計算過程；計算數(shù)據(jù)匯總表；設(shè)備技術(shù)參數(shù)匯總表。參考資料1、《電力工程電氣設(shè)備手冊》2、《電力工程電氣設(shè)計手冊》3、《工廠供電》〔第2版〕，陜西工業(yè)學(xué)院蘇文成編機械工業(yè)出版社4、《供電技術(shù)》〔第3版〕，西安理工大學(xué)余建明等編機械工業(yè)出版社5、《工廠供電系統(tǒng)設(shè)計指導(dǎo)》，劉介才編周次第一周完成內(nèi)容完成設(shè)計要求指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報送院教務(wù)科一份。2、學(xué)生那份任務(wù)書要求裝訂到課程設(shè)計報告前面。前言課程設(shè)計是學(xué)習(xí)到實踐的一個重要環(huán)節(jié)，是我們?nèi)蘸蠊ぷ魉匦璧倪^程。同時這也是我們進(jìn)入農(nóng)電專業(yè)以來第一次全面的自主進(jìn)行供電設(shè)計能力的訓(xùn)練。工廠供電是指工廠所需電能的供給和分配，本次課程設(shè)計的任務(wù)，主要是設(shè)計工廠內(nèi)部電能供給和分配問題，幫助我們復(fù)習(xí)工廠供電系統(tǒng)和電氣照明運行維護(hù)和簡單設(shè)計計算所必需的根本理論和根本知識，為今后從事工廠供電技術(shù)工作奠定一定的根底。在具體設(shè)計中采用需要系數(shù)法計算各車間變電所的計算負(fù)荷，總配電變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，其中包括主接線設(shè)計、短路電流計算、主要電氣設(shè)備選擇、主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計、配電裝置設(shè)計、防雷接地設(shè)計。目錄原始資料分析一、某柴油機廠生產(chǎn)及車間組成…………………5二、供用電協(xié)議……………………6三、本廠自然條件…………………7負(fù)荷計算和無功功率補償一、全廠負(fù)荷的計算………………7二、功率因數(shù)的調(diào)節(jié)與電容器的選擇……………9三、各變電所變壓器的選擇………10四、工廠主接線圖………………11系統(tǒng)短路分析及計算一、系統(tǒng)等效阻抗圖………………12二、系統(tǒng)短路電流計算……………12主要電氣設(shè)備選擇與校驗一、電纜的選擇與校驗……………16二、斷路器的選擇與校驗…………17三、隔離開關(guān)的選擇與校驗………17四、熔斷器的選擇與校驗…………18主要設(shè)備的繼電保護(hù)一、電流速斷保護(hù)整定……………20二、過電流保護(hù)整定………………20三、過負(fù)荷保護(hù)整定………………21四、電流保護(hù)的二次系統(tǒng)圖………21心得體會參考文獻(xiàn)第一章原始資料分析一、某柴油機廠生產(chǎn)及車間組成1、本廠生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品規(guī)格年產(chǎn)4160型柴油機5000臺/8500噸。2、本廠各車間的組成及生產(chǎn)任務(wù)〔1〕機械加工一車間①本車間承當(dāng)?shù)闹饕蝿?wù)有：柴油機的備件和零部件18種。②工作制度為兩班制，全年工作時數(shù)為4600小時。③工段組成：自動線工程、氣缸工程、曲軸工程、凸輪工程、連桿工程、雜件工段及輔助工段組成?！?〕機械加工二車間①本車間承當(dāng)柴油機的全部中小零件生產(chǎn)。②工作制度為二班制，工作時數(shù)為4600小時?！?〕裝配車間①本車間承當(dāng)年生產(chǎn)4160型柴油機5000臺/8500噸的組裝。②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2440小時。〔4〕產(chǎn)品試驗室①本室承當(dāng)產(chǎn)品試驗工作②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2150小時?！?〕鑄造車間①本車間承當(dāng)柴油機所需的鑄造件②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2150小時。〔6〕沖焊車間①本車間承當(dāng)4160型柴油機沖壓零件的備料、焊接和涂漆工作。②工作制度為二班制，全年工作時數(shù)為4600小時?！?〕鍛工車間①本車間承當(dāng)4160型柴油機全部鍛件以及全廠工具機修自用鍛件的備料、鍛件第一熱處理。②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2150小時?！?〕熱處理車間①本車間承當(dāng)4160型柴油機零件的第二熱處理和零件外表的法蘭處理，全廠工具模具及機修件的處理。②工作制度為二班制，全年工作時數(shù)為4600小時?！?〕工具車間①本車間承當(dāng)本廠所有產(chǎn)品正常生產(chǎn)及產(chǎn)品技術(shù)改造所需的專用工具夾量具、局部標(biāo)準(zhǔn)工具的制造。②工作制度為二班制，全年工作時數(shù)為4600小時?！?0〕機修車間本車間承當(dāng)全廠機械動力設(shè)備的大修?！?1〕木工車間①承當(dāng)鑄件的制模。②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2440小時?！?2〕備料車間①本車間屬于金屬材料庫。②工作制度為二班制，全年工作時數(shù)為4600小時?！?3〕理化實驗室①承當(dāng)產(chǎn)品理化試驗②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2440小時?！?4〕中央計量室①承當(dāng)全廠標(biāo)準(zhǔn)量塊的保管和定期巡檢、檢定，保證全廠量度的統(tǒng)一。②工作制度為一班制，全年工作時數(shù)為2400小時。二、供用電協(xié)議工廠與電業(yè)部門所簽訂的供電協(xié)議主要內(nèi)容如下：〔1〕從電業(yè)部門某110/10kV變電所，用10kV電纜線路向本廠供電，因供電可靠性要求，采用雙回路供電，變電所距離廠東北角1.5公里；〔2〕供電部門提出的技術(shù)要求：①變電所10kV配出線路過電流保護(hù)裝置的整定時間為1.5秒，工廠配電所應(yīng)不大于0.8秒；②在總配電所10kV側(cè)計量；③本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)：供電部門變電所10kV側(cè)短路容量為：系統(tǒng)最大運行方式時、200MVA 、系統(tǒng)為無限大容量系統(tǒng)最小運行方式時、100MVA 、系統(tǒng)為無限小容量自然條件本廠為兩班制，年最大負(fù)荷利用時數(shù)為4600小時，為二級負(fù)荷。設(shè)土壤中0.7~1米深處一年中最熱月平均溫度為第一章負(fù)荷計算和無功功率補償一、全廠負(fù)荷的計算1.負(fù)荷計算：利用需要系數(shù)法計算負(fù)荷：以車間1為例：有功功率：==0.6=444.54kW；無功功率：=444.541.02=453.43kWAR；視在功率：；其余各車間功率如下表：表1全廠各車間變電所負(fù)荷計算如下表：序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量(kW)計算負(fù)荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)〔1〕No.1變電所1熱處理車間740.90.60.71.02444.5400453.4308635.05712工具車間470.30.651.1714.100016.497021.69233機修車間2520.250.651.1763.000073.710096.92314沖焊車間2330.30.61.3369.900092.9670116.50005小計532.3860604.7746805.7215〔2〕No.2變電所1機加一車間15500.30.651.17465.0000544.0500715.38462機動二車間12200.30.651.17366.0000428.2200563.07693裝配車間2910.30.651.1787.3000102.1410134.30774小計826.47001020.69051309.5273〔3〕No.3變電所1鑄造車間16120.40.71.02644.8000657.6960921.14292小計580.3200624.8112852.7370〔4〕No.4變電所1熔化車間12810.60.71.02580.3200624.8112852.73703小計691.7400744l.77341016.4604〔5〕No.5變電所1鍋爐房700.750.80.7552.500039.375065.62502空壓站200.850.80.7517.000012.750021.25003鍛工車間352.70.30.651.17105.8100123.7977162.78464產(chǎn)品實驗室1500.60.80.7590.000067.5000112.50005理化實驗室56.870.60.80.7534.122025.591542.65256廠區(qū)照明20120.00000.00000.00007木工車間53.10.350.61.3318.585024.718130.97508備料庫50.120.30.651.1715.036017.592123.13239中央計量室100.60.80.756.00004.50007.500010小計323.1477300.0332440.9584〔6〕No.6變電所1空壓站〔6kV〕2600.850.750.88221.0000194.4800294.6667全廠合計1全廠合計P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)2乘以同期系數(shù)(0.9、0.95)2857.55733315.08474376.6906二、功率因數(shù)的調(diào)節(jié)與電容器的選擇NO.1變電所：總有功功率∑P=532.39kw總無功功率∑Q=604.77kvar總視在功率∑S=805.72KV·A全廠功率因數(shù)=0.66<0.9所以要進(jìn)行無功補償kvar取400kvar低壓側(cè)補償后的視在功率：根據(jù)補償后的視在功率選擇變壓器容量：SN=2*500KVA變壓器損耗：kvar高壓側(cè)有功功率：kw高壓側(cè)無功功率：kvar補償后的功率因數(shù)：>0.9同理可得其他變電所參數(shù)。變電所序號低壓側(cè)(kW)低壓側(cè)補償前〔kvar〕低壓側(cè)補償前〔kVA〕補償量〔kvar〕實際補償量〔kvar〕電容器型號補償后低壓側(cè)視在功率〔kVA〕NO.1532.39604.77805.72394.3825-16BWF0.4-25-3570.41NO.2826.471020.691309.53694.0725-28BWF0.4-25-3886.51NO.3580.32624.81852.74395.4725-16BWF0.4-25-3622.34NO.4691.74744.771016.46471.4025-19BWF0.4-25-3742.48NO.5321.15300.03440.96172.3320-9BW0.4-20-3342.85NO.6221.00194.48294.67107.1420-6BW0.4-20-3233.22表2各變電所無功補償?shù)挠嬎憬Y(jié)果及無功補償裝置選擇各變電所變壓器的選擇表3各變電所的變壓器型號及有功和無功損耗變電所變壓器型號變壓器容量〔kVA〕△P變壓器有功損耗〔kW〕△Q變壓器無功損耗〔kVAR〕NO.1-MR-5002*500525NO.2-MR-6302*6306.331.5NO.3-MR-6306306.331.5NO.4-800／10800840NO.5-MR-400400420NO.6-MR-2502502.512.5表4補償后最終各變電所高壓側(cè)計算結(jié)果變電所有功功率無功功率視在功率功率因數(shù)NO.1547.39229.77593.660.922NO.2832.77352.19904.180.921NO.3586.62256.31640.170.916NO.4699.74309.77765.240.914NO.5325.15140.03354.020.918NO.6223.586.98239.830.932`四、工廠主接線圖系統(tǒng)短路分析及計算一、系統(tǒng)等效阻抗圖二、系統(tǒng)短路電流計算取1.當(dāng)系統(tǒng)處于最大運行方式時：無窮大系統(tǒng)電源電壓保持不變，電源相電壓標(biāo)幺值為1.0(1)當(dāng)K1點發(fā)生短路所以(2)當(dāng)K2點發(fā)生短路所以(3)當(dāng)K3點發(fā)生短路所以(4)當(dāng)K4點發(fā)生短路所以(5)當(dāng)K5點發(fā)生短路所以(6)當(dāng)K6點發(fā)生短路所以2.當(dāng)系統(tǒng)處于最小運行方式時：無窮大系統(tǒng)電源電壓保持不變，電源相電壓標(biāo)幺值為1.0(1)當(dāng)K1點發(fā)生短路所以(2)當(dāng)K2點發(fā)生短路所以(3)當(dāng)K3點發(fā)生短路所以(4)當(dāng)K4點發(fā)生短路所以(5)當(dāng)K5點發(fā)生短路所以(6)當(dāng)K6點發(fā)生短路所以表5系統(tǒng)在最大最小運行方式下的短路電流和沖擊電流最大運行方式最小運行方式短路點I''〔KA〕ish〔KA〕I''〔KA〕ish〔KA〕K111.5529.408.6121.92K219.8850.6119.4549.51K324.7863.0824.7863.08K430.7578.2829.7375.68K519.8850.6119.4549.51K69.1123.199.1123.19第四章主要電氣設(shè)備選擇與校驗一、電纜的選擇和校驗1.電纜的選擇：在廠內(nèi)所有電纜中，最大工作電流為：故取所選電纜的長期允許工作電流，最高允許溫度為900C〔其中〕電纜的校驗：長時允許電流：線路承受的最大負(fù)荷電流就為符合要求。二、斷路器的選擇和校驗1.斷路器的選擇：選取斷路器型號為ZN-10/1600-31.5斷路器參數(shù)如下：額定電壓：10KV額定電流：1600A額定開斷電流：31.5KA動穩(wěn)定電流：80KA熱穩(wěn)定電流：31.5KA(2S)固有分閘時間：0.06S燃弧時間：0.3S斷路器的校驗：沖擊電流短路電流熱效應(yīng)斷路器校驗：動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：隔離開關(guān)的選擇和校驗1.隔離開關(guān)的選擇：選取隔離開關(guān)型號：GN1-10/400隔離開關(guān)參數(shù)如下：額定電壓：10KV額定電流：400A動穩(wěn)定電流：50KA熱穩(wěn)定電流：14KA(5S)2.隔離開關(guān)的校驗：沖擊電流短路電流熱效應(yīng)動穩(wěn)定校驗：熱穩(wěn)定校驗：熔斷器的選擇和校驗1.熔斷器的選擇一般的高壓熔斷器，其額定電壓UN必須大于或者等于電網(wǎng)的額定電壓USN.熔斷器的額定電流要大于回路中的最大負(fù)荷電流。各變電所高壓側(cè)最大負(fù)荷電流如下：NO.1變電所：NO.2變電所：NO.3變電所：NO.4變電所：NO.5變電所：NO.6變電所：根據(jù)最大負(fù)荷電流可選擇熔斷器型號如下：表6變壓器高壓側(cè)熔斷器型號選擇變電所型號額定電壓(KV)額定電流(A)最大開斷電流(KA)NO.1RN2-10/75107550NO.2RN2-10/75107550NO.3RN1-10/40104050NO.4RN1-10/50105050NO.5RN1-10/30103050NO.6RN1-10/201020122.熔斷器的校驗：例：使用開斷電流進(jìn)行校驗：NO.1變電所：INbr=50KA>Ish=30.75KA；校驗合格第五章主要設(shè)備的繼電保護(hù)選取一條線路NO.3變電所做繼電保護(hù)整定：變壓器參數(shù)：SN=630KVA變壓器額定電流:電流互感器的接線方式:Y電流互感器一次電流:電流互感器型號:LA-10,200/5電流互感器變比:200/5=40二次回路額定電流:62.99/40=1.57A一、電流速斷保護(hù)的動作電流整定其中為可靠系數(shù)：取=1.3；為接線系數(shù)z=1為變壓器低壓側(cè)母線三相短路時最大短路電流;為電流互感器變比。取，I段靈敏度校驗：原那么：按保護(hù)安裝處的最小運行下兩相短路電流校驗；符合要求。二、過電流保護(hù)的動作電流整定按照躲過最大負(fù)荷電流整定計算來得到電流繼電器的整定值其中：為電機的自動啟動系數(shù)。整定值為2.5A，動作時限t=2.0S根據(jù)小運行方式下，被保護(hù)線路末端發(fā)生短路的情況進(jìn)行校驗Ⅱ段靈敏度校驗：其中：為折算到高壓側(cè)的低壓側(cè)兩相短路電流最小短路電流值。故符合要求。三、過負(fù)荷保護(hù)動作于發(fā)出信號，時限一般取4~15s。動作電流按下式整定：式中——可靠系數(shù)，視變壓器過負(fù)荷能力而定，可取1.05~1.15；——繼電器返回系數(shù)，取0.8~0.85；——變壓器額定電流。電流保護(hù)的二次系統(tǒng)圖圖3-10變電所進(jìn)線側(cè)線路