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1、课程设计说明书课程名称电气控制技术题目.饮料罐装生产线控制.学院农业工程学院班级农电Ill班学生姓名付亚指导教师王俊0期2014-06-25配电系统设计摘要在国民经济高速开展的今天，电能的应用越来越广泛，生产、科学、研究、日常生活都对电能的供给提出更高的要求，因此确保良好的供电质量十分必要。本设计书注重理论联系实际，理论知识力求全面、深入浅出和通俗易懂。本课程设计选择进行了一个模拟的中小型工厂.区域变电站经IOKV双回进线对该厂供电。该厂多数车间为三班制。本厂绝大局部用电设备属长期连续负荷，要求不间断供电。全年为306个工作日，年最大负荷利用小时为6000小时。属于二级负荷。本设计书论述了供配
2、系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和局部。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的开展，按照平安可靠、经济合理的要求，确定了配电变电所的位置与形式及配电变电所变压器的台数与容量、类型及选择配电变电所主接线方案及高压低压设备与进出线。本设计书共包括：负荷计算和无功功率补偿、变电所位置和形式选择、变电所主变压器的台数、类型容量及主接线方案的选择、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、变电所电气主接线图、继电保护的设计与整定以及防雷、接地设计：包括直击雷保护、行波保护和接地网设计。关键词：可编程控制器、灌装
3、流水线、顺序功能图、梯形图目录第一章原始材料分析2第二章全厂负荷计算2三、无功功率的补偿及变压器的选择3四、主接线设计6五、架空双回线导线选择6,短路电流计算7七、变电所的一次设备选择和校验9儿继电保护装置配置15九、变配电所的布置与机构设计17十、防雷装置及接地装置设计17十一、结束语18附录18第一章原始材料分析某化纤毛纺厂IOkV配变电所供电给织造车间、染整车间、锅炉房、食堂、水泵房、化验室及其他车间变电所。工厂三班制工作，年最大负荷利用小数6000h,本厂规模为万锭精梳化纤毛织染整联合厂。全部生产化纤产品,全年生产能力为230万米,其中厚织物占50%,中织物占30%,薄织物占20%,全
4、部产品中以睛纶为主体的混纺物占60%,以涤纶为主的混纺物占40%。第二章全厂负荷计算采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表2-1所示。表2-1:全厂负荷计算序号车间或用设备cos。tg计算负荷变压器电单位名称容量(kW)KXW(kW)Q30(kVar)S30(kVA)台数及容量KEPKEQ1制条车间3400.80.80.75272204340SL7-1000/10100OkVA*l0.90.92纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站86.10.650.80.7555.9741.9869.964锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.
5、035机修车间296.20.30.51.7388.86153.72177.726幼儿园12.80.60.61.337.6810.2112.807仓库37.960.30.51.1711.3913.3322.788织造车间5250.80.80.75420315525SL7-1000/10100OkVA*l0.90.99染整车间4900.80.80.7539229449010浴室1.880.811.5001.5011食堂20.630.750.80.7515.4711.6019.3412单身宿舍200.811601613锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.56SL7-200
6、/10200kVA*20.90.914水泵房1180.750.80.7588.566.38110.6215化验室500.750.80.7537.528.1346.8616卸油泵房280.750.80.752115.7526.25相关计算公式：PqSnCOS。当KZPP30Qjo-P30馆。03oe-KEQ3oS30=V+Qlo30V+Q30三、无功功率的补偿及变压器的选择电力部门规定，无带负荷调整电压设备的工厂cos0必须在0.9以上。为此，一般工厂均需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。我们采取的无功补偿方式是：高压补偿、低压补偿和就地补偿相结合。在需要补偿容量大的车间采用就地补偿的方式其
7、余采用低压集中补偿和高压集中补偿方式。根据该工厂的负荷特点，根据这一思路，我们选择在NO.1变电所选择5车间进行就地补偿。在各车间配电变电所进行低压集中补偿并在高压母线上进行高压集中补偿。1、就地补偿：NO.1车间变电所：机修车间:Q=Q-Ptan02=153.72-88.860.484=110.71kVar根据供电技术233页表26知并列电容器的标称容量选择8个BWO414-3/8,即补偿容量为112kVar2、低压集中补偿对NO.1变电所0.4kV母线：QB2=QKQPKPtan-QBl=640.190.9-718.970.90.484-l12=150.99kVar采用11个型号为BW0.
8、4-143ll进行低压集中补偿，补偿容量为154kVar(2)对N0.2变电所0.4kV母线：QB2=QKQ-PXKPtan-QBl=620.60.9-844.970.90.484=190.23kVar采用3个型号为BW0.4-14-3/3和3个型号为BW0450-3/3进行低压集中补偿，补偿容量为192kVaro(3)对N0.3变电所0.4kV母线：QB2=QKQ-PKPtan-QB1=195.20.9-260.250.90.484=62.24kVar采用1个型号为BWo.4-12-3/1和1个型号为BW0.4-50-3/1进行低压集中补偿，补偿容量为62Varo3、变压器的选择变压器本身无
9、功的消耗对变压器容量的选择影响较大，故应该先进行无功补偿才能选出适宜的容量。(1)NCU变压器取KEP=0.9,KM=0.9P=kpP3o=647.O7KWQ皿=KZQ30=310.17kVar=M+3o=717.57KVA考虑25%裕量：S=717.57(1+25%)=896.96kVar根据供电技术222页表4选SL7100010接线方式Y,y。=180OW该变压器的参数为IA=Il60W0%=2.5%Ie%=4.5e=PFe+含)=180011600-=7.77kVar= 1000 + 100IOO100717. 57、IOOO =48.17 kVar高压侧计算负荷(2) NO.2变压器
10、Pc.hvi= P30+P=654.84KWQc.hvi= Q30+Q=358. 34kVar=J尸全+。；0工=844.20KVA考虑15%裕量：S=844.20X(1+15%)=970.83kVar根据供电技术222页表4选SL7J000/10接线方式Y,y。rB=I800W该变压器的参为：尸116(X)WIZ0%=2.5%IUk=4.5所高压侧的有功，无功之和。PT=PFe+PCu 3 =1800+11600844. 201000 )=10.07k Var2 54 5= 1000 + 100100100844. 20 Y1000 ；=57.07kVar高压侧计算负荷PC.HV1 = P3
11、0+PT=770.54KWQC.HV 1 = Q3O+QT=423.61 kVar(3) No.3变压器S.=皿+脸=260.35KVASL7-200l 0两台接线方式Y,y 。Po= 540/ 该变压器的参为：%=340。#Z0 % = 3. 5%= 4%S YAP = PFe + Pc, =540+3400 X1Snt )0. 5 260. 35200= 1.98kVar2QOA2Of535T 1001001200=10.39kVarPC.HV1 = P30+PT=236.30KWQC.HV1 = Q3O+QT= 124.07kVar4、高压集中补偿：以上在车间和车变补偿之后，在高压侧的有
12、功和无功变为各个车间变电于是高压侧的有功与无功为：Pc=Pc.hvi+Pc.HV2+Pchv3=654.84+770.54+230.30=1661.68KWQc=Qc.hv+Qc.hv2Qc.hv=358.34423.61+124.07=906.02kVarZSC=I892.63KVACOS=1661.68/1892.63=0.8780Q=XQc-Pctan=101.23kVar选用两个型号为BWFl0.5-40-1W/2和一个型号为BWF10.5-22-1W/1进行高压集中补偿，补偿容量为102kVar四、主接线设计本厂主接线设计方案主要有三种较优方案，分别是（1）单母线分段，桥型接线，（2
13、）简单单母线，（3）IokV、0.4kV母线均采用单母线分段接线。由于本厂是二级负荷，在国名经济中占有重要地位，且大多数车间是三班工作制，为了保证供电的可靠性，再考虑经济型因素，所以IOkV母线选用单母线分段接线方式，在NO.3车变中两台变压器互为暗备用。采用这种接线方式的有点主要是可靠性和经济性比拟好。单母线分段提高了三个车间供电的可靠性。正常运行时，分段断路器闭合。当任一段母线故障时，分段断路器在继电保护装置作用下断开，将故障母线和非故障段隔开，保障非故障段母线所带负荷的供电可靠性。五、架空双回线导线选择Ic=啜受=109.27A3Un氏101、按经济电流密度选择P=0.7元kwhTMAX
14、=6000h查表得JN=0.8Amin2A=ImaxZJN=109.27/0.8=136.6mm2选择LJ150裸铝导线2、热稳定校验1.J-150裸铝导线户外30度时允许载流量为414AKT=0.94I=0.94414=389.16满足发热条件3、机械强度校验IOKV下二级架空线铝绞线满足机械强度需A16mm2,所选15016mm2满足机械强度要求4、电压损失校验U%=(PQ+QX)UN2=0.3%5%满足电压损失要求六、短路电流计算取57=100MVA,k,k2,k3,k4处取/1=0.4AKk5Uj2=I0.5kvY*_Sj_100_KInaX=0535dmaxKmin=挈=0935dm
15、inSX=XoL-=0.3190.5100/10.5=0.145U2avXl2=Xtl=区=4.5/100x100/1=4.5100S研20*N选Sj=4100r3=10057v31000.2最大运行方式下:XE2*=Xzr=Xsmax*+0.5Xi*+XTr=0.535+0.5x0.145+4.5=5.108Xd=Xd=Xsmax*+0.5X*+X3*=0.535+0.5x0.145+20=20.608IKImaX=lK2max(3)*=-7-=1/5.108=0.19631(次 0.4)= 144.338kAIkImaX=Ik2ma=144.338x0.196=28.29OkAGg=2ma
16、x=18428.290=52.05kA=1.09 X 28.290 = 30.836kASMg=So=0.196100=19,6MVA=天诏市=0049lR3max=max=49X-=7.072kA30.4max=max=1。97.072=7.708kA琮LnaX=琮J=184X7.072=13.012kA&ax=SdaX=0049XlOO=4.9MVAXf5=xsmax+5X；=0535+0.145=0,608虐)*=-=1645k5maxX；0.608乙r100kSmax=1645X=9.045v3X10.5i5max=2.559.045=23.065kA 5=1.51 9.045 = 1
17、3.658kASjmax = 1.645 100 = 164.5MVA最小运行方式下(单回进线运行)：X2*=X*=Xsmi1035.73A校验Jqf9max=50KA/:二=30.836(2) QSI8、QSI9QS26QS33选择HD1114(杠杆式)Unqs=0.4KVInqs=15OO1O35.73A校验Jet=80KA52.054KAI2tj=28.2902It2t=402I2tjIfz.max=1035.73A70-40Unta=0.4KV校验：=4黑=31.88Kd=135ylNlTA21.155(Kjvi4)2=(75X1154.7)2=7.4XIO9l2tj=28.29021
18、1218.50A校验：lQF9.MAX=50KA/,max=77084QS20、Qs21Qs34Qs39选择HDl114(杠杆式)Unqs=0.4KVInqs=15001218.50A校验:Iet=80KA52.054KAI2tj=28.2902It2t=4021I2tjIfz.max=1218.50AV70-40Unta=0.4KV校验：-lsth=-=21.252Kd=135VxniT4y21.732Ioo2tj=28.29()2375.78A校验:IQaMAX=25KA/：；)M=7.708C4(2) Qs22到QS25、Qs40到QS44选择HDlI到14(杠杆式)Unqs=0.4KV
19、Inqs=4OO375.78A校验Jet40KA13.012KAI2*tj=7.0722lt2*t=202I2*tjIfz.max=375.78AV70-40Unta=0.4KV校验：丁=部*=3.28Kd=135y2NiTAy20.693l2tj=7.0722109.27A热稳定校验：Amin=jyf=9041-i=103.97三212011三2,动稳定校验：al=(500-700)IO5TVZzn21035.73A热稳定校验：Amin=28,20-i=325.17三2600,wn2,动稳定校验：al=(500-700)IO5TVZzn21218.50A热稳定校验：Anin=7=28,2-0
20、-Vi=325.17加600,咖2,动稳定校验：y=(500700)105zn2375.78A热稳定校验：=xA/f=7，Q72-1(-Vi=81.29三i2160三?2,Cmmc2j87动稳定校验：以=(500700“10”/641.43A,满足热稳定要求由于进线电缆长度较短，电压损失在允许的范围内N0.2按经济电流密度选择：P=0.7元/KM,*ax=6000，查表得/,=0.8A机工,4二&=21=60.92加加2,选择ZLQ70Jn8热稳定校验：ZLQ-70电缆在土壤中&=160A48.744,满足热稳定要求由于进线电缆长度较短，电压损失在允许的范围内NO.3按经济电流密度选择：P=0
21、.7元KM,4ax=6000R查表得J,=O.8A/机工,A=&=1S.79mm2，选择ZLQ-35Jn热稳定校验：ZLQ-35电缆在土壤中&=IlOA15.03A,满足热稳定要求由于进线电缆长度较短，电压损失在允许的范围内八、继电保护装置配置继电保护装置应该满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性，电力设备和线路短路故障保护装置应该设有主保护和后备保护，必要时再增加辅助保护，对于高压侧为6-IOKV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护。如果电流保护的动作时间大于0.50.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，
22、按规定应装设瓦斯保护。对于400KVA及以上数台并列运行的变压器和作为其他负荷备用电源的单台运行变压器根据实际可能出现的过负荷情况，一般应装设过负荷保护。电力线路继电保护1、电流速断保护：匕=KLx%x=125x9.045=1L31KA继电器动作电流I1Iiqi=那28KAt；=Os保护范围校验：所以无保护范围，所以不装设电流速断保护IH 二 KMKSS SeCl KreImax 一2、线路过电流保护：1.21.3109.27=200.5440.85/% =匿 XKCOn200.54包-X 1 = 5.014保护时限4=t+t=1+0.5=1.5s灵敏度校验KT=驾也=驾冷”=21.991.5
23、合格1setl变压器继电保护装置No.l1.过电流保护以广铲JTmaX=三三41.43=126.73KTeu.mt,=0.5+0.5=Is电流继电器动作电流为/。即=强KCon=差祟X1=3.16841KTa200/53nin32S.836X103灵敏度校验KSenT=匕式=212X=7.0621.5合格Ji1ZO./OlsetT2 .过负荷保护变压器过负荷保护的动作电流I。PK=41NT=获黑丽=1783AKreKTclU.o5ZuU5VJXlU3 .电流速断保护d=KrIel姆=1.528：吃。3=1697AAtl=OSse口reKT10/0.4IILtT1697.4%=就1=42.444
24、 .瓦斯保护见图No.21过电流保护窗1.5合格y.uy,setT2 .过负荷保护变压器过负荷保护的动作电流I.p=4Mt=获黑赤=L7834KTeKTaU.o5ZUU5volU3 .电流速断保护以丁=KIIel三=1.528片=1697.44=Osse口reKT10/0.4/ILtT1697.4，。R=就=/X1=424M4 .瓦斯保护见图No.31.过电流保护爆与侬伍皿=篙=22.994feVOOVD入JLUt=0.5+0.5=Is电流继电器动作电流为，。Pr=驹KCon=募Xl=0.575Kjq/UU/33nin36,784X103灵敏度校验KSenT=12zz=2黑4=10.221.5
25、合格lsetT2.电流速断保护T=KLl磔R=1,5=424.324t1=OsseTeIKT10/0.4ILT424.32，。R=就F=迹XI=Io.614图8瓦斯保护九、变配电所的布置与机构设计总配电所的地点应尽量接近工厂的负荷中心，进出线方便，靠近电源侧，尽量使进出线方便，设备运输方便。不应设在有爆炸危险或有腐蚀性气体的场所周围。本设计中，工厂中心有一软水站和水塔，所以本工厂总配电所不宜设在工厂中心位置。工厂东北角远离负荷中心，且有一卸油台和化验室，总配电所不宜靠近易爆易燃与具有腐蚀性物品的场所，所以也不应该在此地建设总配电所。本厂最重负荷有NO.2变电所承当，且周围负荷较均衡，故宜将总配
26、建在此所附近。而且对负荷不大的用户，可将总配电所与某个IOkV变电所合并，扩充为变配电所。根据本厂实际情况，出线相对较少，负荷总体水平不大，所以在设计时，将总配电所与NO.2变电所合并，建设成变配电所，同时节省了投资，便于管理。工厂总配电变电所平面布置简图见附图2。十、防雷装置及接地装置设计1直击雷保护(1)本厂最高建设为水塔，设计高度为20m,加设2m高的避雷针，现计算水塔避雷针能否保护软水站。水塔上避雷针高度为(20+2)=22m,软水站一般建筑高度儿=4m,经测量避雷针至软水站最远屋角距离为r=20m,避雷针保护半径G=(1.5h-2)p=2520m.因此水塔避雷针能保护软水站(2)由于
27、No.l,No.3变电站中电气设备并不集中，只各有一台或两台变压器，所以不设独立的避雷保护，而采用在各变压器侧加装避雷器的方法来防止雷电波和操作过电压。(3)因总配与No.2变电站合并，建设成总配电所，电气设备较集中，所以设置独立的避雷针保护，设避雷针高度为22m,保护半径同上计算25m,同时为防止还击，避雷针建设在距离总配IOm处，并使避雷针接地体与总配接地体相距大于3m。(4)锅炉与卸油台属易燃易爆建筑，且有一定高度，因此在锅炉烟囱上装设避雷针来进行保护。设避雷针高度为26m,卸油台建筑高度为6m,避雷针保护半径：G=(L52几)P=(1,526-26)l=27w,所以锅炉避雷针可以保护卸
28、油台与N0.3车间变电所。2、配电所公共接地装置的设计本厂选用IT系统，Un=IOKV,对于IKV以上小电流接地系统仅用于该系统的接地装置，要求总接地电阻RE不考虑自然接地体电阻，那么人工接地体电阻RE)=RE(2)计算单根钢管接地电阻RK/=S=24。(3)接地装置方案初步选择：采用环路式接地网，初步考虑围绕变电所四周，距变电所23m,打入一圈钢管接地体，钢管直径50mm,长2.5m,间距7.5m,管间距离用4。初%4机机的扁钢连接。(4)确定接地钢管和最后接地方案根据=*=2.4,同时考虑到管的屏蔽效应和总配变电所的占地面积，初选10仆210根做接地体，由n=10和F=U=3得力0.74。
29、REInfl E60100.74= 8.110,满足要求。考虑到接地体的均匀对称布置何总配变电所的布局，最后确定用10根直径为50mm,长为2.5m的钢管做接地体，管间距离取7.5m,用4。机机x4三的扁钢连接，环形布置。十一、结束语本次课程设计顺利的完成了，在这里我们首先要感谢老师的大力帮助，正是在老师的悉心指导和耐心细致地讲解下，使我们完成了本次的课程设计学习。本次供电工程课程设计，可以说是对我们所学理论知识整体的综合性运用，设计的内容贯穿了课本各章节始终，对我们从整体上把握供电工程学科有了很高的要求。通过本次设计我们对所学习的根底知识和专业知识有了更加理性和深层的认识，并锻炼和提高了实际动手和实践能力，为我们将来走向工作岗位打下了良好结实的根底。在参与设计的过程中我们同时意识到了组员间的团结合作、充分的利用资源、熟练运用各种软件的重要性，当然扎实的专业根底知识是本次设计成功的关键因素。附录附图1：全厂总平面布置图
