电气课程设计――某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计说明书

某塑料制品厂全厂总配变电所及配电系统设计说明书学生姓名木雕小象指导教师×××所在院系信息科学与工程学院专业班级电气工程及其自动化×××目录2目录一、概述...........................................................................31、设计目的........................................................................................32、设计内容........................................................................................33、设计要求........................................................................................3二、设计基础资料...............................................................3三、负荷计算及无功补偿......................................................51、各变电所负荷计算及无功补偿....................................................52、全厂总负荷计算及无功补偿........................................................7四、配电所位置和变压器选择................................................81、配电所位置....................................................................................82、主变压器选择................................................................................8五、配电所主接线设计.........................................................9六、短路电流计算.............................................................10七、一次元件的电气设备选择..............................................131、一次设备选择的一般原则..........................................................132、变电所高压一次设备的选择......................................................133、变电所低压一次设备的选择....................................................15八、继电保护装置的设计....................................................15九、课程设计体会及建议....................................................17参考文献.........................................................................183一、概述1、设计目的（1）复习和巩固《电气工程基础》课程所学知识（2）培养分析问题和解决问题的能力（3）学习和掌握变电所电气部分设计的基本原理和设计方法2、设计内容（1）电气主接线设计：可靠性、经济性和灵活性（2）短路电流计算：不同运行方式（大、小、主）、短路点与短路类型（3）主变压器选择：根据负荷的大小、类型，选择主变压器的容量、台数、型式、电压等级、调压方式等（4）主要电气设备的选择：断路器、隔离开关、母线及支撑绝缘子、限流电抗器、电流互感器、电压互感器、高压熔断器、消弧线圈、…3、设计要求（1）负荷计算；（2）配电所的位置和主变压器的台数及容量选择；（3）配电所主结线设计；（4）厂区高压配电系统设计；（5）配电系统短路电流计算；（6）改善功率因数装置设计；（7）高低压供电系统一次元件的选择及校验；（8）继电保护装置的设计。二、设计基础资料1、生产任务及车间组成年产量为万吨聚乙烯塑料制品，产品品种有薄模、单丝、管材和注射等制品。其原材料来源于某石油化纤总厂。本厂设有薄模、单丝、管材、注射四个车间，设备选型全部采用我国最新定型设备，此外，还有辅助车间及其它设施，详见全厂总车间布置图1。2、供用电协议工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：（1）从电业部门某110/10kV变电所用10kV架空线向本厂供电，该所在厂南侧1km4（2）供电系统短路技术数据：电业部门变电所10kV母线，为无限大电源系统，其短路容量为200MVA，供电系统如下图（图2）所示：（3）电业部门对本厂提出的技术要求：电业部门配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒，工厂“总降”不应大于1.3秒；在总配变电所10kV侧进行计量；本厂的功率因数值应在0.9以上3、本厂负荷性质生产车间为三班工作制，部分车间为单班或两班制，最大有功负荷年利用小时数为5000小时，属于三级负荷。4、自然条件（1）最热月平均最高气温为35；（2）土壤中0.7～1米深处一年中最热月平均温度为20；（3）年雷暴日为30天；（4）土壤冻结深度为1.1米；（5）夏季主导风向为南风。（6）地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚1.6～7m不等；（7）地下水位一般为0.7m；（8）地耐压力为20吨/平方米33452167810109101115131214图1全场总平面布置图N51-薄模车间；2-原料库；3-成品库；4-包装材料库；5-单丝车间；6-注塑车间；7-管材车间；8-备料复制车间；9-锻工车间；10-仓库；11-机修模具车间；12-锅炉房；13-水泵房；14-油泵房；15-办公楼三、负荷计算及无功补偿1、各变电所负荷计算及无功补偿（1）负荷计算采用需要系数发进行负荷计算，主要涉及的计算公式如下：有功功率计算：NCdPPK无功功率计算:tanCCQP视在功率计算:/cosCCSP各车间计算结果如下表所示：序号车间或用电单位名称设备容量（kW）XKcostan计算负荷变压器台数备注KjsP（kW）jsQ（kVar）jsS（kVA）（1）No.1变电所全厂KP＝0.9KQ=0.951薄模车间16800.60.61.3310081340.64168022原料库360.250.51.73915.57183生活间120.81－9.609.694成品库一300.30.51.73915.57185成品库二28.80.30.51.738.6414.9517.286包装料库240.30.51.737.212.4614.4（2）No.2变电所1单丝车间16620.60.61.30997.21296.36166222水泵房240.650.80.7515.611.719.5（3）No.3变电所1注塑车间226.80.40.61.3390.72120.66151.212管材车间10560.30.61.33316.8421.34528（4）No.4变电所1复制车间165.60.60.51.7399.36171.89198.7212生活间120.81－9.609.63浴室3.60.81－2.8802.8864锻工车间360.30.651.1710.812.6416.625原料间180.81－14.4014.46仓库180.30.51.175.46.3210.87模具车间1200.250.651.733051.946.158热处理车间1800.30.71.025455.0877.149铆焊车间2160.30.51.7364.8112.10126.9（5）No.5变电所1锅炉房2400.70.750.88168147.8422422实验室1500.250.51.7337.564.88753辅助材料库1320.20.51.7326.445.6752.84油泵房180.650.80.7511.78.7814.635加油站120.650.80.757.85.859.756办公楼180.60.61.3310.814.3618（2）无功补偿各变电所无功补偿如下表所示：（以车间1为例说明计算过程）根据设计要求，功率因数cos一般在0.9以上，故取cos=0.9功率因数：cos=0.600.9（需要补偿）需补偿容量计算：)1(CQ=30P(tan1-tan2)=1042.44×[tan(arccos0.60)-tan(arccos0.9)]=885.72Kvar补偿后：)1('30P=30P=1042.44KW)1('30Q=30Q-CQ=1042.44-885.72=513.47Kvar变电所号补偿前用功功率（KW）补偿前无功功率(KVar)补偿前功率因数无功补偿容量（KVar）补偿后无功功率（KVar）补偿后功率因数NO.11042.441399.190.60885.72513.470.902NO.21012.81308.060.60861.05447.010.904NO.3407.525420.58338.24203.760.901NO.4291.24409.930.59254.56155.370.903NO.5262.2287.380.68204.0280.360.9027)1('30S='30'30QP=1155.7KVA功率因数：cos'=)1('30P/)1('30S=0.902（满足要求）2、全厂总负荷计算及无功补偿（1）负荷计算有功功率：)1(30P=)1(30PKp=（1008+9+9.6+9+8.64+7.2+997.2+15.6+90.72+316.8+99.36+9.6+2.88+10.8+14.4+5.4）×0.9=2344.68KW无功功率：)1(30Q=)1(30QKq=（1340.64+15.57+0+15.57+14.95+12.46+1296.36+11.7+120.66+421.34+171.89+0+0+12.64+0+6.32）×0.95=3440.10Kvar视在功率：)1(30S=)1()1(230230QP=4163.15KVA（2）无功补偿1）功率因数cos=30P/30S=2344.68/4163.15=0.56＜0.9根据设计要求，本厂功率因数COS要求在0.9以上（工厂总配电所按国家电力部门的要求，按规定，配电所高压侧的COS≥0.9，本设计中要求工厂的功率因数COS在0.9以上，所以这里取COS=0.92）3）故需要补偿的容量：CQ=30P(tan1-tan2)=2344.68×[tan(arccos0.56)-tan(arccos0.92)]=2470.01Kvar4）补偿后：30'P=30P=2344.68KW30'Q=30Q-CQ=3440.10-2470.01=970.09Kvar30'S='30'30QP=2537.44KVA功率因数：cos'=30'P/30'S=0.9240.92（满足要求）高压补偿柜型号：TTB26-1200，单个柜子补偿容量大小为：1200Kvar故需要选择2个TTB26-1200柜，电容器柜具体画法见主接线图。8四、配电所位置和变压器选择1、配电所位置配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定：(1)尽可能接近负荷中