某柴油機(jī)廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、燕山大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 題目： 某柴油機(jī)廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 10級(jí)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 100103030157 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(jì)任務(wù)書(shū)課程名稱： 供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì) 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(hào)100103030157學(xué)生姓名（專業(yè)）班級(jí)電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化3班設(shè)計(jì)題目題目4：某柴油機(jī)廠全廠總配變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)1、 全廠生產(chǎn)任務(wù)及車間組成；2、全廠各車間負(fù)荷計(jì)算表；3、供用電協(xié)議；4、供電系統(tǒng)短

2、路技術(shù)數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)要求課程設(shè)計(jì)應(yīng)提交設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（B5紙）。說(shuō)明書(shū)應(yīng)包含完整的電氣接線圖、計(jì)算的原始公式、詳細(xì)的計(jì)算過(guò)程；計(jì)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(cè)2、電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)3、工廠供電（第2版），陜西工業(yè)學(xué)院 蘇文成編 機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社 5、工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)指導(dǎo)，劉介才編周次第一周完成內(nèi)容完成設(shè)計(jì)要求指導(dǎo)教師簽字基層教學(xué)單位主任簽字說(shuō)明：1、此表一式三份，系、學(xué)生各一份，報(bào)送院教務(wù)科一份。 2、學(xué)生那份任務(wù)書(shū)要求裝訂到課程設(shè)計(jì)報(bào)告前面。24前 言課程設(shè)計(jì)是學(xué)習(xí)到實(shí)踐的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是我

3、們?nèi)蘸蠊ぷ魉匦璧倪^(guò)程。同時(shí)這也是我們進(jìn)入農(nóng)電專業(yè)以來(lái)第一次全面的自主進(jìn)行供電設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。工廠供電是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，本次課程設(shè)計(jì)的任務(wù)，主要是設(shè)計(jì)工廠內(nèi)部電能供應(yīng)和分配問(wèn)題，幫助我們復(fù)習(xí)工廠供電系統(tǒng)和電氣照明運(yùn)行維護(hù)和簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)計(jì)算所必需的基本理論和基本知識(shí)，為今后從事工廠供電技術(shù)工作奠定一定的基礎(chǔ)。在具體設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法計(jì)算各車間變電所的計(jì)算負(fù)荷，總配電變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其中包括主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備選擇、主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)、配電裝置設(shè)計(jì)、防雷接地設(shè)計(jì)。目 錄第1章 原始資料分析 一、某柴油機(jī)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第2

4、章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償 一、全廠負(fù)荷的計(jì)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第3章 系統(tǒng)短路分析及計(jì)算 一、系統(tǒng)等效阻抗圖12 二、系統(tǒng)短路電流計(jì)算12第4章 主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn) 一、電纜的選擇與校驗(yàn)16 二、斷路器的選擇與校驗(yàn)17 三、隔離開(kāi)關(guān)的選擇與校驗(yàn)17 四、熔斷器的選擇與校驗(yàn)18第5章 主要設(shè)備的繼電保護(hù) 一、電流速斷保護(hù)整定20 二、過(guò)電流保護(hù)整定20 三、過(guò)負(fù)荷保護(hù)整定21 四、電流保護(hù)的二次系統(tǒng)圖21第6章 心得體會(huì)參考文獻(xiàn)第一章 原始資料分析一、某柴油機(jī)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

5、機(jī)5000臺(tái)/8500噸。2、本廠各車間的組成及生產(chǎn)任務(wù)（1）機(jī)械加工一車間本車間承擔(dān)的主要任務(wù)有：柴油機(jī)的備件和零部件18種。工作制度為兩班制，全年工作時(shí)數(shù)為4600小時(shí)。工段組成：自動(dòng)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。（2）機(jī)械加工二車間本車間承擔(dān)柴油機(jī)的全部中小零件生產(chǎn)。工作制度為二班制，工作時(shí)數(shù)為4600小時(shí)。（3）裝配車間本車間承擔(dān)年生產(chǎn)4160型柴油機(jī)5000臺(tái)/8500噸的組裝。工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2440小時(shí)。（4）產(chǎn)品試驗(yàn)室本室承擔(dān)產(chǎn)品試驗(yàn)工作工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2150小時(shí)。（5）鑄造車間本車間承擔(dān)柴油機(jī)所需的鑄

6、造件工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2150小時(shí)。（6）沖焊車間本車間承擔(dān)4160型柴油機(jī)沖壓零件的備料、焊接和涂漆工作。工作制度為二班制，全年工作時(shí)數(shù)為4600小時(shí)。（7）鍛工車間本車間承擔(dān)4160型柴油機(jī)全部鍛件以及全廠工具機(jī)修自用鍛件的備料、鍛件第一熱處理。工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2150小時(shí)。（8）熱處理車間本車間承擔(dān)4160型柴油機(jī)零件的第二熱處理和零件表面的法蘭處理，全廠工具模具及機(jī)修件的處理。工作制度為二班制，全年工作時(shí)數(shù)為4600小時(shí)。（9）工具車間本車間承擔(dān)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、部分標(biāo)準(zhǔn)工具的制造。工作制度為二班制，全年工作時(shí)數(shù)為46

7、00小時(shí)。（10）機(jī)修車間本車間承擔(dān)全廠機(jī)械動(dòng)力設(shè)備的大修。（11）木工車間承擔(dān)鑄件的制模。工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2440小時(shí)。（12）備料車間本車間屬于金屬材料庫(kù)。工作制度為二班制，全年工作時(shí)數(shù)為4600小時(shí)。（13）理化實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)產(chǎn)品理化試驗(yàn)工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2440小時(shí)。（14）中央計(jì)量室承擔(dān)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。工作制度為一班制，全年工作時(shí)數(shù)為2400小時(shí)。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

8、廠東北角1.5公里；（2）供電部門提出的技術(shù)要求： 變電所10kV配出線路過(guò)電流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為1.5秒，工廠配電所應(yīng)不大于0.8秒； 在總配電所10kV側(cè)計(jì)量； 本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以上。（3） 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(yùn)行方式時(shí)、200MVA、系統(tǒng)為無(wú)限大容量 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)、100MVA、系統(tǒng)為無(wú)限小容量3、 自然條件本廠為兩班制，年最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù)為4600小時(shí)，為二級(jí)負(fù)荷。設(shè)土壤中0.71米深處一年中最熱月平均溫度為第一章 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償一、全廠負(fù)荷的計(jì)算 1.負(fù)荷計(jì)算： 利用需要系數(shù)法計(jì)算負(fù)荷： 以車間1為例：有功功率：=0

9、.6=444.54kW；無(wú)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(jì)算如下表：序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量(kW)計(jì)算負(fù)荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)（1）No.1 變電所1熱處理車間740.90.60.71.02444.5400 453.4308 635.0571 2工具車間470.30.651.1714.1000 16.4970 21.6923 3機(jī)修車間2520.250.651.1763.0000 73.7100 96.9231 4沖焊車間2330.30.61.3369.9000 92.96

10、70 116.5000 5 小計(jì) 532.3860 604.7746 805.7215 （2）No.2 變電所1機(jī)加一車間15500.30.651.17465.0000 544.0500 715.3846 2機(jī)動(dòng)二車間12200.30.651.17366.0000 428.2200 563.0769 3裝配車間2910.30.651.1787.3000 102.1410 134.3077 4小計(jì)826.4700 1020.6905 1309.5273 （3）No.3 變電所1 鑄造車間16120.40.71.02644.8000 657.6960 921.1429 2小計(jì)580.3200 62

11、4.8112 852.7370 （4）No.4 變電所1熔化車間12810.60.71.02580.3200 624.8112 852.7370 3小計(jì)691.7400 744l.7734 1016.4604 （5）No.5 變電所1鍋爐房700.75 0.80.7552.5000 39.3750 65.6250 2空壓站200.850.80.7517.0000 12.7500 21.2500 3鍛工車間352.70.30.651.17105.8100 123.7977 162.7846 4產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)室1500.60.80.7590.0000 67.5000 112.5000 5理化實(shí)驗(yàn)室56.

12、870.60.80.7534.1220 25.5915 42.6525 6廠區(qū)照明20120.0000 0.0000 0.0000 7木工車間53.10.350.61.3318.5850 24.7181 30.9750 8備料庫(kù)50.120.30.651.1715.0360 17.5921 23.1323 9中央計(jì)量室100.60.80.756.0000 4.5000 7.5000 10小計(jì)323.1477 300.0332 440.9584 （6）No.6變電所1空壓站（6 kV）2600.850.750.88221.0000 194.4800 294.6667 全廠合計(jì)1全廠合計(jì)P30(k

13、W)Q30(kvar)S30(kVA)2乘以同期系數(shù) (0.9、0.95) 2857.5573 3315.0847 4376.6906 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(wú)功功率 Q = 604.77kvar 總視在功率 S = 805.72 KVA 全廠功率因數(shù) =0.66 0.9 同理可得其他變電所參數(shù)。 變電所序號(hào)低壓側(cè)(kW)低壓側(cè)補(bǔ)償前（kvar）低壓側(cè)補(bǔ)償前（kVA）補(bǔ)償量（kvar）實(shí)際補(bǔ)償量（kvar）電容器型號(hào)補(bǔ)償后低壓側(cè)視在功率（kVA）NO.1532.39604.77805.72394.3825-16BWF0.4-2

14、5-3570.41NO.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(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算結(jié)果及無(wú)功補(bǔ)償裝置選擇3、 各變電所變壓器的選擇表3

15、各變電所的變壓器型號(hào)及有功和無(wú)功損耗變電所變壓器型號(hào)變壓器容量（kVA）P變壓器有功損耗（kW）Q變壓器無(wú)功損耗（kVAR）NO.1-MR-5002*500525NO.2-MR-6302*6306.331.5NO.3-MR-6306306.331.5NO.4-80010800840NO.5-MR-400400420NO.6-MR-2502502.512.5表4 補(bǔ)償后最終各變電所高壓側(cè)計(jì)算結(jié)果變電所有功功率無(wú)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

16、.4699.74309.77765.240.914NO.5325.15140.03354.020.918NO.6223.586.98239.830.932四、工廠主接線圖第3章 系統(tǒng)短路分析及計(jì)算一、系統(tǒng)等效阻抗圖二、系統(tǒng)短路電流計(jì)算 取 1. 當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時(shí)： 無(wú)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(diǎn)發(fā)生短路 所以 (2)當(dāng)K2點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (3)當(dāng)K3點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (4)當(dāng)K4點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (5)當(dāng)K5點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (6)當(dāng)K6點(diǎn)發(fā)生短路 所以 2. 當(dāng)系統(tǒng)處于最小運(yùn)行方式時(shí)： 無(wú)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

17、)當(dāng)K1點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (2)當(dāng)K2點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (3)當(dāng)K3點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (4)當(dāng)K4點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (5)當(dāng)K5點(diǎn)發(fā)生短路 所以 (6)當(dāng)K6點(diǎn)發(fā)生短路 所以 表5 系統(tǒng)在最大最小運(yùn)行方式下的短路電流和沖擊電流最大運(yùn)行方式最小運(yùn)行方式短路點(diǎn)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(yàn)一、電纜

18、的選擇和校驗(yàn)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(zhǎng)期允許工作電流，最高允許溫度為900C （其中）2. 電纜的校驗(yàn)：長(zhǎng)時(shí)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(yàn)1.斷路器的選擇：選取斷路器型號(hào)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(kāi)斷電流：31.5KA動(dòng)穩(wěn)定電流：80KA熱穩(wěn)定電流：31.5KA(2S)固有分閘時(shí)間：0.06S燃弧時(shí)間：0.3S2. 斷路器的校驗(yàn)：沖擊電流短路電流熱效應(yīng)斷路器校驗(yàn)：動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)：3、 隔離開(kāi)關(guān)的選擇和校驗(yàn)1.隔離開(kāi)關(guān)的選擇：選取隔離開(kāi)關(guān)型號(hào)：G

19、N1-10/400隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)如下：額定電壓：10KV額定電流：400A動(dòng)穩(wěn)定電流：50KA熱穩(wěn)定電流：14KA(5S)2.隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)：沖擊電流短路電流熱效應(yīng)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：熱穩(wěn)定校驗(yàn)：4、 熔斷器的選擇和校驗(yàn)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(hào)如下： 表6 變壓器高壓側(cè)熔斷器型號(hào)選擇變電所型號(hào)額定電壓(KV)額定電流(A)最大開(kāi)斷電流(KA

20、)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(yàn)：例：使用開(kāi)斷電流進(jìn)行校驗(yàn)： NO.1變電所：INbr=50KA Ish=30.75KA ； 校驗(yàn)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(hào):LA-10,200/5電流互感器變比:200/5=40二次回路額定電流

21、:62.99/40=1.57A一、電流速斷保護(hù)的動(dòng)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(shí)最大短路電流;為電流互感器變比。取，I段靈敏度校驗(yàn)：原則：按保護(hù)安裝處的最小運(yùn)行下兩相短路電流校驗(yàn)； 符合要求。二、過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定按照躲過(guò)最大負(fù)荷電流整定計(jì)算來(lái)得到電流繼電器的整定值其中： 為電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)系數(shù)。整定值為2.5A，動(dòng)作時(shí)限t=2.0S根據(jù)小運(yùn)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(yàn)段靈敏度校驗(yàn)：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(guò)負(fù)荷保護(hù) 動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)，時(shí)限一般取415s。動(dòng)作電流按下式整定： 式中可靠系數(shù)，視變壓器過(guò)負(fù)荷能力而定，可取1.051.15； 繼電器返回系數(shù)，取0.80.85； 變壓器額定電流。4、 電流保護(hù)的二次系統(tǒng)圖圖3-10 變電所進(jìn)線側(cè)線路定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)的原理電路圖第