PAGEPAGE24綜合電氣工程課程設計設計題目：某軋鋼車間變電站電氣設計學生姓名：學號：20100專業班級：10電氣工程及其自動化1班指導教師：電氣工程學院2014年1月5日某軋鋼車間變電站電氣設計前言：一、題目 某軋鋼車間變電站電氣設計二、目的1、掌握一般車間級10kV變電站電氣系統的設計方法。2、掌握計算機繼電保護系統的硬件設計。3、掌握計算機繼電保護系統的設定。三、要求1、說明系統的總體方案2、正確進行選型設計計算。3、正確進行繼電保護計算及繼保模塊的設定。4、二次線路設計。5、撰寫設計說明書、繪制圖紙。四、主要技術指標和要求（一）基礎資料1．負荷情況本車間除空壓站、濁、凈環泵站部分設備為二級負荷外，其余均為三級負荷。工廠為三班制，全年工廠工作小時數為4800h，年最大負荷利用小時數為4500h。車間共設6個區域．各區域負荷(380V側)統計資料見表。各區域負荷統計資料序號區域名稱有功計算負荷／kW無功計算負荷／kVar1軋機2201502精整2502503機修4404004空壓站2201705濁環泵站3302706凈環泵站2401502．電源情況1)工作電源。工廠東北側8km處有一變電站，用一回架空線向工廠供電。10kV側系統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．平時不允許投入，只有在工作電源發生故障或檢修停電時提供照明及部分重要負荷用電，輸送容量不得超過l000kV·A。3．供電部門對本廠提出的技術要求1)變電站10kV饋電線路定時限過電流保護裝置整定時間為2s，工廠降壓變電所保護的動作時間不得大于1．5s。2)工廠最大負荷時的功率因數不得低于0．9。3)在10kV側進行電能計量。4．自然條件當地最熱月平均最高氣溫為30℃，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，土壤凍結深度為1m，土壤性質以砂質黏土為主。（二）設計要求1、兩臺變壓器。2、設10kV單母線分段。3、各區域位置如圖軋機軋機空壓機站機修車間精整濁環泵站凈環泵站附設式車間變電站4、采用WGB-631系列微機廠用變保護裝置設計變壓器繼電保護、控制系統。目錄1、計算負荷 62、車間變電站和各區域的位置選擇 103、總降壓變電站電氣主接線設計 114、短路電流的計算 125、主要電氣設備選擇 165.1、主變壓器10kV側設備 165.2、變壓器0.4kV側設備 175.3、各車間低壓斷路器的選擇 176、母線及廠區高壓配電線路選擇 186.1、10kV匯流母線 186.2、0.4kV匯流母線 197、繼電保護配置與整定 197.1、電流速斷保護 217.2、過電流保護 227.3、過負荷保護 227.4瓦斯保護 22總結： 23參考文獻： 231、計算負荷根據設計資料要求，按需要系數法對車間各個區域負荷進行分配統計計算，區域分配方案按照圖1的方案進行。軋機視在計算負荷為：精整視在計算負荷為：機修視在計算負荷為：空壓站視在計算負荷為：濁環泵站視在計算負荷為：凈環泵站視在計算負荷為：空壓站、機修、凈環泵站其有功功率、無功功率分別為QUOTE、QUOTE、QUOTE和QUOTE、QUOTE。取QUOTE，計算負荷為：軋機、精整、濁環泵站有功功率、無功功率分別為開QUOTE、QUOTE、QUOTE和QUOTE、QUOTE。此車間內的總負荷為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE根據原則，QUOTE的原則查附錄表A-1，選擇型號為S9-1600/10型Yyn0聯結的變壓器，其技術數據如下：QUOTE，QUOTE，QUOTE，QUOTEQUOTE，QUOTEQUOTE有功負荷為無功功率為QUOTEQUOTE，QUOTEQUOTE有功負荷為：QUOTE無功負荷為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE則變壓器低壓側的功率因數為：QUOTE考慮到變壓器的無功功率損耗QUOTE遠大于有功功率損耗QUOTE，由此可見可判斷其進線處的功率因數必然小于0.761，為使功率因數提高到0.9，在低壓側0.4KV母線上裝設并聯電容器進行補償，取低壓側補償后的功率因數為0.92，則需裝設的電容補償器容量為：QUOTE選擇BW0.4-14-1/3型電容器，所需電容個數為QUOTE取n=51，則實際補償容量為QUOTE補償后變電所低壓側視在計算負荷為：QUOTE變壓器負荷功率為：QUOTE則變壓器的功率損耗為：QUOTEQUOTE變壓器高壓側計算負荷：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTE滿足電力部分的要求。2、車間變電站和各區域的位置選擇根據供電電源的情況，考慮盡量將降壓變電站設置在靠近負荷中心且遠離人員集中區，結合車間供電平面圖擬將兩臺變壓器設在西北部和東北部。每個變電站裝設一臺變壓器，根據車間平面布置圖所提供的各部分區域分布情況及其負荷情況，結合其他各項選擇原則，并與土藝、土建等方面協商確定變電站位置，變電站設置如下圖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計圖2某軋鋼車間變電站的電氣主接線圖4、短路電流的計算為了選擇高壓電氣設備，整定繼電保護，必須進行短路電流計算，短路電流按正常運行方式進行計算。短路電流計算及短路點的設置如下圖3所示。圖3短路電流計算電路及短路點的設置選取基準容量QUOTE，基準電壓QUOTE，QUOTE，則基準電流為：2．計算各元件電抗的標幺值（1）電力系統當QUOTE時，當QUOTE時，（2）架空線路WL，變壓器T2，3.做等效電路如圖4所示，圖中已標出各元件電抗標幺值和短路計算點。圖4等效電路4.系統最大運行方式下三相短路電流及短路容量計算（1）QUOTE點短路總電抗標幺值為：因此，點短路時的三相短路電流及短路容量分別為：QUOTEQUOTE（2）QUOTE點短路總電抗標幺值為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE5.系統最小運行方式下三相短路電流及短路容量的計算（1）QUOTE點短路總電抗標幺值為：（2）QUOTE點短路總電抗標幺值為：QUOTEQUOTEQUOTEQUOTEQUOTE將計算結果匯總于表2表2短路電流計算結果匯總短路計算點運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、主要電氣設備選擇5.1、主變壓器10kV側設備變壓器10kV側計算電流則10kV配電裝置采用戶外布置，各設備有關參數見下表。電氣地點電氣條件設備信號規格項目數據項目斷路器SN10-10I/630隔離開關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側設備變壓器0.4kV側計算電流電氣地點電氣條件設備信號規格項目數據項目斷路器DW17-2500電流互感器LBJ-10刀開關0.40.4239025006000/532.822.2281.8080QUOTE5.3、各車間低壓斷路器的選擇各車間計算負荷計算電流低壓斷路器型號軋機DW15-630精整DW15-630機修DW15-1600空壓站DW15-630濁環泵站DW15-1600凈環泵站DW15-6306、母線及廠區高壓配電線路選擇6.1、10kV匯流母線10kV匯流母線按發熱條件選擇截面，然后進行熱穩定度校驗。計算電流為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，,熱穩定校驗滿足熱穩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為例，另一側相同。計算電流為QUOTE，需要選用矩形導體，三條平放80mm×10mm允許的載流量為QUOTE熱穩定校驗滿足熱穩定度的最小允許載流面積為,滿足熱穩定要求。動穩定校驗設母線間距s=250mm,l=1m,跨距數大于2。確定母線截面形狀系數，由于母線受到的最大電動力為sQUOTE母線的彎曲力矩為QUOTE母線的截面系數為母線的計算應力為QUOTE鋁母線排的最大允許應力，所以滿足動穩定要求。7、繼電保護配置與整定根據需要，對總降壓變電所如下設備安裝繼電保護裝置：主變壓器保護、10kV饋電線路保護、備用電源進線保護以及10kV母線保護。7.1、主變壓器保護總降壓變電所主變壓器容量1600kV·A,根據規程要求，應裝設瓦斯保護、電流速斷保護、過電流保護以及過負荷保護?？偨祲鹤冸娝髯儔浩骼^電保護展開圖如圖7.2、電流速斷保護保護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，保護裝置的動作電流應躲過變壓器二次側母線的最大三相短路穿越電流，即7.3、過電流保護采用三個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，，保護裝置的動作電流應躲過變壓器可能出現的最大負荷電力，即動作時間取。靈敏度應按變壓器二次側母線的最小短路穿越電流來校驗，即7.4、過負荷保護用一個DL—11型繼電器構成，保護裝置動作電流應躲過變壓器額定電流，即動作時間取。7.5瓦斯保護瓦斯保護的原理接線圖如圖所示，上面的觸點表示“輕瓦斯保護”，動作后延時發出報警信號；下面的觸點表示“重瓦斯保護”，動作后起動變壓器保護的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當油箱內部發生嚴重故障時，由于油流的不穩定性可能造成觸點的抖動，此時為使斷路器能可靠跳閘，應選用具有自保持線圈的出口中間繼電器（KM），動作后由斷路器的輔助觸點來解除出口回路的自保持。此外，為防止變壓器換油或進行試驗時引起重瓦斯保護誤動作跳閘，可利用切換片將跳閘回路切換到信號回路?？偨Y：通過本次課程設計，我進一步掌握了《電力工程基礎》課程所學的理論知識，了解了對多個方案進行技術經濟比較和分析的方法