《供电课程设计说明》PPT课件.ppt

1.1 设计要求 要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实 际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠 、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型 式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变 电所主接线方案及高低压设备和进出线。最后按要求写 出设计说明书，绘出设计图纸。 第一章 设计任务 1.2 设计依据 1.2.1 工厂总平面图 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4200h， 日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉 房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如 表1.1所示。 1.2.2 工厂负荷 由于生产性质或使用场合的不同，不同用户或同一用户内的不同设 备对供电可靠性的要求是不同的。可靠性即根据用电负荷的性质和突然 中断其供电在政治或经济上造成损失或影响的程度对用电设备提出的不 允许中断供电的要求。供电电源首先应满足用电负荷的特定要求。 1负荷等级 按照用电负荷对供电可靠性的要求，即中断供电对人身生命、 生产安全造成的危害及对经济影响的程度，用电负荷分为下列三级 ： (1)一级负荷（关键负荷） 突然停电将关乎人身生命安全，或 在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。 (2)二级负荷（重要负荷） 突然停电将在经济上造成较大损 失，或在政治上造成不良影响者。 (3)三级负荷（一般负荷） 不属于一级和二级负荷者。 可靠性 这类负荷在供电突然中断时 将造成人身伤亡的危险，或 造成重大设备损坏且难以修 复，或给国民经济带来极大 损失。 一级负荷二级负荷三级负荷 要求由两个独立电源供电。 而对特别重要的关键负荷， 应由两个独立电源供电。 这类负荷如果突然断电，将 造成生产设备局部破坏，或 生产流程紊乱且难以恢复， 工厂内部运输停顿，出现大 量废品或大量减产，因而在 经济上造成一定损失。 重要负负荷应应由两回路供电电， 两个回路应应尽可能引自不同 的变压变压 器或母线线段。 不属于一级和二级负荷的电 能用户均属于一般负荷。 对对供电电无特殊要求，允许较许较 长时间长时间 停电电，可采用单单回路 供电电。 对可靠性的要求不同划分 供电可靠性指供电系统持续供电的能力，应根据负 荷等级来保证供电系统的可靠性。 3、可靠性 这类负荷在供电突然中断时 将造成人身伤亡的危险，或 造成重大设备损坏且难以修 复，或给国民经济带来极大 损失。 一级负荷二级负荷三级负荷 要求由两个独立电源供电。 而对特别重要的关键负荷， 应由两个独立电源供电。 这类负荷如果突然断电，将 造成生产设备局部破坏，或 生产流程紊乱且难以恢复， 工厂内部运输停顿，出现大 量废品或大量减产，因而在 经济上造成一定损失。 重要负负荷应应由两回路供电电， 两个回路应应尽可能引自不同 的变压变压 器或母线线段。 不属于一级和二级负荷的电 能用户均属于一般负荷。 对对供电电无特殊要求，允许较许较 长时间长时间 停电电，可采用单单回路 供电电。 对可靠性的要求不同划分 供电可靠性指供电系统持续供电的能力，应根据负 荷等级来保证供电系统的可靠性。 1.2.2 工厂负荷 供电系统要能够可靠地正常运行，就必须正确地选择 系统中的所有元件，包括电力变压器、开关设备和导线电 缆等。 所选元件除应满足工作电压和频率的要求外，最重要 的是要满足负荷电流的要求，因此有必要对系统中各个环 节的电力负荷进行统计计算。 通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择供 电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。 2.1 计算负荷的确定 第二章 负荷计算和无功功率补偿 计算负荷是供电设计的基本依据。 如果计算负荷确定过大，将使电气设备和导线电缆选 得过大，造成浪费。 如果计算负荷确定过小，又将使电气设备处于过负荷 下运行，不只是增加了电能损耗，更危险的是产生过热， 导致绝缘过早老化甚至烧毁，引发火灾！ 根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计 算负荷持续运行，其发热温度不会超过允许值。 （1）基本公式 有功计算负荷 需要系数 用电设备组的设备容量 1用电设备组的计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流 有功计算负荷 式中UN 为用电设备组的额定电压。 解：此机床组电动机的总容量为 查附表2中“金属冷加工机床电动机”项 例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V 的三相电动机7.5kW 3台,4kW 8台,3kW 17台,1.5kW 10台。 试求其计算负荷。 得 （取0.16 ） 因此可求得: 无功计算负荷 视在计算负荷 有功计算负荷 计算电流 K 2多组用电设备的计算负荷 总的有功计算负荷 总的无功计算负荷 同期系数 各组设备的有功计算负荷之和 各组设备的无功计算负荷之和 总的视在计算负荷 总的计算电流 例2-2 某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机 20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台, 4kW3台,2.2 kW7台), 通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kW。试确定此线路上 的计算负荷。 解：先求各组的计算负荷 查附录表1，取 故 (1). 金属切削机床组 查附录表1，取 故 (2). 通风机组 查附录表1，取 故 (3).电阻炉 故 因此380V线路上的总计算负荷为 （取 ） 34.522.718.513.1 取 19.113.85523 车间总计 01.401 0.721 电阻炉3 1.82.40.750.8 0.832 通风机2 17.3101.730.5 0.25020 切削机床1 计 算 负 荷 需要系数 容量 台数n设备名称 序号 表2-1 例2-2 的电力负荷计算表（按需要系数法） 在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于 审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。 1工厂的功率因数分类和计算 瞬时功率因数平均功率因数 最大负荷时功率因数 自然功率因数 总功率因数 指运行中的工厂供用电系 统在某一时刻的功率因数值 P 功率表测出的三相有功功率读数； U电压表测出的线电压读数； I 电流表测出的线电流读数。 指某一规定时间段内 功率因数的平均值 指配电系统运行在年最大负荷时 （计算负荷）的功率因数 WP有功电度表读数； Wq无功电度表读数。 P30工厂的有功计算负荷； S30工厂的视在计算负荷。 指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数 指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数 2.2 无功功率补偿 规定： 最大负荷时的功率因数 100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上； 其他电力用户功率因数为0.85以上。 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置 的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数 应在0.85以上。 人工补偿无功功率提高自然功率因数 提高功率因数 2功率因数的提高 为补偿前的功率因数角； 无功补偿装置容量为 为补偿后的功率因数角； 为用户需用的有功功率。 图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化 3补偿容量和补偿后计算负荷的计算 总的无功计算负荷为 为用户需用的有功功率； 补偿后总的视在计算负荷 为补偿前的无功功率； 为无功补偿装置容量。 图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化 4补偿后计算负荷的计算 工厂的计算负荷 有功负荷同时系数 所有高压配电线路计算负荷之和 高压配电线路的计算负荷 5工厂的计算负荷 车间变电所低压侧的计算负荷 高压配电线路的功率损耗 变压器的功率损耗 所有低压配电线路计算负荷之和 变压器的有功功率损耗 变压器的无功功率损耗 变压器二次侧的视在计算负荷 例 某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低 压侧有功计算负荷为812.2kW，无功计算负荷为727.6kvar。为 了使工厂的功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电 容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？补偿前后变电所所选 择的变压器容量有何变化？ 解： 1）补偿前的变压器容量和功率因数 变压器低压侧的视在计算负荷为 主变压器容量选择条件为 这时变电所低压侧的功率因数为 因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选择为 1250kV.A 按规定，变电所高压侧的cos0.9， 2）无功补偿容量 考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗， 因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧功率因数应 略高于0.90， 取: 要使低压侧功率因数由0.75提高到0.92，低压侧需装设 的并联电容器容量为 参照P34 图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容 器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅 屏）4台相组合 。 总共容量为 3）补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后380V低压侧的视在计算负荷为 补偿后380V侧的功率因数为 变压器的功率损耗为 补偿后10kV侧的计算负荷为 主变压器容量选择条件为 因此进行无功补偿后，主变压器容量应选择为 1000kV.A 补偿后10kV侧的功率因数为 这一功率因数满足规定（0.9）要求。 补偿后10kV侧的功率因数为 这一功率因数满足规定（0.9）要求。 主变压器容量选择条件为 因此进行无功补偿后，主变压器容量应选择为 1000kV.A 第三章 变电所位置与型式的选择 3.1 变配电所所址选择的一般原则 (1). 尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压 损耗和有色金属消耗量。 (2). 进出线方便，特别是要考虑便于架空进出线。 (3). 靠近电源侧，特别是在选择工厂总变配电所所址时要 考虑这一点。 (6). 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时， 不应设在污源盛行风向的下风侧。 (4). 设备运输方便，以便运输电力变压器和高低压开关柜 等大型设备。 (5). 不应设在有剧烈振动或高温的场所。 (7). 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且 不宜与上述场所相贴邻。 (8). 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设 在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危 险环境的建筑物毗连时，应符合GB50058-1992爆炸和火灾 危险环境电力装置设计规范的规定。 (9). 不应设在地势低洼和可能积水的场所。 工厂或车间的负荷中心，可用下面所讲的负荷指示图或 负荷矩计算法近似地确定。 设有负荷P1 、P2 和P3（均表示有功计算负荷），分布如图所 示。 它们在直角坐标系中的坐标分别为P1(x1,y1)、 P2 (x2,y2)、 P3 (x3,y3)。 现假设总负荷 的负荷中心位于坐标P（x,y）处， 因此可求得负荷中心的坐标为 3.2 负荷中心的确定 3.2.1 负荷指示图 负荷指示图是将电力负 荷按一定比例（例如以1mm2 面积代表0.5kW等）用负荷圆 的形式标示在工厂或车间的 平面图上。 3.2 负荷中心的确定 3.2.1 负荷指示图 负荷圆的半径r，由车间（建 筑）的计算负荷 P30 = Kr 2 得 式中 K为负荷圆的比例（kw / mm2）。 通过负荷指示图可以直观和概略地确定工厂的负荷中心 ，再结合选择变配电所所址的其他条件全面考虑，最后确定 变配电所所址。 设有负荷P1 、P2 和P3（均表示有功计算负荷），分布如图所 示。 它们在直角坐标系中的坐标分别为P1(x1,y1)、 P2 (x2,y2)、 P3 (x3,y3)。 现假设总负荷 的负荷中心位于坐标P（x,y）处， 因此可求得负荷中心的坐标为 3.2.2 按负荷矩法确定负荷中心 工厂变电所 第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择 4.1变电所主变压器的选择 （1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷 的变电所中，宜选择两台主变压器，在技术经济上比较合 理时，主变压器也可选择多于两台。三级负荷一般选择一 台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。 4.1.1 电力变压器台数的选择 （2）负荷变化较大时，宜采用经济运行方式的变电所，可 考虑采用两台主变压器。 （3）降压变电所与系统相连的主变压器选择原则一般不超 过两台。 （4）在选择变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的 发 展，留有扩建增容的余地。 4.1.2 变压器容量的确定 （1）单台变压器的确定 工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA ，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于 630kVA。 电力变压器的额定容量（铭牌容量），是指它在一定的温度 条件下，所能连续输出的最大视在功率。 当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60% 70%的要求，即 SN（0.60.7）S30 任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷 总容量的需求，即 SNS30() + S30() （2）两台主变压器的确定 装有两台主变压器时，每台主变压器的额定容量SN应同 时满足以下两个条件： （3）考虑负荷发展留有一定的容量 通常变压器容量和台数的确定与工厂主接线方案相对 应，因此在设计主接线方案时，同时要考虑到用电单位对 变压器台数和容量的要求。 单台主变压器的容量选择一般不宜大于1250kVA； 对装在楼上的电力变压器，单台容量不宜大于630kVA ； 对居住小区的变电所，单台油浸式变压器容量不宜大于 630kVA。 另外，还要考虑负荷的发展，留有安装主变压器的余地 。 解：根据该变电所有一、二级负荷的情况，确定选两台主变 压器， 例 某10/0.4kV变电所，总计算负荷为1400kVA，其中一、二 级负荷780kVA。试初步选择其主变压器的台数和容量。 每台容量 SNT =(0.60.7)1400kVA=(840980)kVA， 因此初步确定每台主变压器容量为1000kVA。 且SNT 780kVA， 根据负荷的大小和负荷等 级，一个10(6)kV变电所一般 设置12台变压器，单台变压 器容量一般不大于1600kVA。 4.2变电所主接线方案的选择 4.3 610kV进线的中型工厂供电系统 母线又称汇流排， 其任务是用来汇集和分配电能。 1号车间变电所和3号车间 变电所各装有一台配电变压器 2号车间变电所装有两 台，并分别由两段母线供电 ，其低压侧又采用单母线分 段制，因此对重要的低压用 电设备可由两段低压母线交 叉供电。 电气主接线有关基本概念 图示配电所共 有两路10kV电源 进线，架空线 WL1，电缆线 WL2。最常见的 进线方案是一路 电源来自发电厂 或电力系统变电 站，作为正常工 作电源，另一路 取自邻近单位的 高压联络线，作 为备用电源，也 可两路电源同时 供电。 母线是配电装置中 用来汇集和分配电 能的导体。因为该 配电所只采用一路 电源工作，一路电 源备用，因此母线 分段开关通常是闭 合的，高压并联电 容器对整个配电所 进行无功补偿。一 旦工作电源发生故 障或母线检修时， 可切除该路进线后 ，投入备用电源即 可恢复对整个配电 所的供电。 每段母线的进 线和出线上都接 有电流互感器， 且电流互感器均 有两个二次绕组 ，其中一个接测 量仪表，另一个 接继电保护装置 。 每段母线上都 安装有电压互感 器，各段母线上 都装设了避雷器 。避雷器和电