供用电系统课程设计报告书

供用电系统课程设计（报告书范例）姓名班级学号时间工厂供电课程设计任务书一、设计题目XX机械厂降压变电所的电气设计。二、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，确定变电所的位置与形式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。三、设计依据1工厂总平面图2工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为2500H，日最大负荷持续时间为5H。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。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率因数动力38003040650702铸造车间照明8070910动力20002030600651锻压车间照明5070910动力28002030600654金工车间照明8070910动力3500250350600653工具车间照明9070910动力25004060700806电镀车间照明7070910动力15004060700805热处理车间照明8070910动力12003040650758装配车间照明6070910动力12002030600707机修车间照明4070910动力60060807008010锅炉房照明1070910动力1203040800909仓库照明2070910生活区照明29007080910备注表中生活区的照明负荷中含家用电器。3供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ150，导线为等边三角形排列，线距为15M；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约7KM。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为17S。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为50KM，电缆线路总长度为20KM。4气象资料本场所在地区的年最高气温为35OC，年平均气温为23OC，年最低气温为8OC，年最热月平均最高气温为33OC，年最热月平均气温为26OC，年最热月地下08M处平均温度为250C。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5地质水文资料本厂所在地区平均海拔500M，地层以沙粘土为主；地下水位为1M。6电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为15元/KVA，动力电费为02元/KWH，照明（含家电）电费为05元/KWH。工厂最大负荷时的功率因数不得低于09。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费610KV为800元/KVA。四、设计任务要求在规定时间内独立完成下列工作量1、设计说明书，需包括1）前言。2）目录。3）负荷计算和无功功率补偿。4）变电所位置和型式的选择。5）变电所主变压器台数和容量、类型的选择。6）变电所主结线方案的设计。7）短路电流的计算。8）变电所一次设备的选择与校验。9）变电所进出线的选择和校验。10）变电所继电保护的方案选择。11）附录参考文献。2、设计图样需包括1）变电所主结线图1张（A2图样）。2）变电所平、剖面图1张（A2图样）。五、设计时间2010年1月4日至2010年1月17日（2周）学生陈鹏指导教师（签字）2010年1月2日设计说明书一、负荷计算和无功功率补偿1负荷计算各厂房生活区的负荷计算如表2所示。计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A动力38003071021141163照明8081006403铸造车间小计38812041163167257动力2000306511760702照明5071003502锻压车间小计2056357029471456动力2800206511756655照明8081006401金工车间小计2886246559051392动力3500306133105140照明9091008106工具车间小计35911311401802768动力2500508075125938照明7081005605电镀车间小计25713069381802768动力150060807590675照明8081006404热处理车间小计15896467511761809动力1200206511724367照明4081003209装配车间小计1242723675488442动力120020651172428照明4081003208机修车间小计124272283960动力60070807542315照明1081000807锅炉房小计61428315531817动力1204080754836照明10810008010仓库小计135636561863生活区照明290070904820397422513463动力1922照明34790587505总计（380V侧）KP08KQ0850757246463799654148522无功功率补偿由表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有075。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不应低于090，暂取092来计算380V侧所需无功功率补偿容量30TAN1T281TANRCOS075TANRCOS092VAR370RCQPK参照图26，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW04143型，采用其方案1（主屏）一台与方案3（辅屏）4台，总容量为84KVAR5420KVAR。因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表3所示。表3无功补偿后工厂的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷075724646379965，414852380V侧无功补偿容量420380V侧补偿后负荷09681222159840412772主变压器功率0015S3013006S307610KV侧负荷总计0928252291987550二、变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率距法来确定，计算公式为式（32）和式（33）。经计算，工厂负荷中心在（52，49）处，即5号厂房（车间）东南侧。考虑到方便进出线及周围环境情况，决定在5号厂房（电镀车间）的东南侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。三、变电所主变压器和主结线方案的选择1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案（1）装设一台主变压器型式采用S9，而容量根据式（34），选SNGT1000KVAS30875KVA，即选一台S91000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与临近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号也采用S9，而每台容量按式（35）和式（36）选择，即SNGT（0607）875KVA（5256125）KVA而且SNGTS30I16716085313693KVA因此选择两台S9630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷的备用电源亦由与临近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组别采用YYN0。2变电所主结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主接线方案（1）装设一台主变压器的主结线方案（2）装设两台主变压器的主结线方案（3）两种主结线方案的技术经济比较（表4）表4两种主结线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量一台主变，电压损耗较大两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差两台主变，灵活性较好术指标扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的综合投资额由表31查得S91000/10的单价约为151万元，而由表41查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资约为2151万元302万元由表31查得S9630/10的单价约为105万元，因此两台变压器的综合投资约为4105万元42万元，比一台主变方案多投资118万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额由表410查得GG1AF型柜可按每台4万元计，而由表41知，其综合投资可按设备价的15倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4154万元24万元本方案采用6台GG1AF柜，其综合投资约为6154万元36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费按表42规定计算，主变的折旧费302万元005151万元；高压开关柜的折旧费24万元006144万元；变配电设备的维修管理费（30224）万元006325万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费（151144325）万元62万元主变的折旧费42万元00521万元；高压开关柜的折旧费36万元006216万元；变配电设备的维修管理费（4236）万元006468万元。因此主变和高压开关设备的折旧和维修管理费（21216468）万元894万元，比一台主变多损耗274万元经济指标供电贴费按主变容量每KVA900元计，供电贴费1000KVA009万元/KVA90万元供电贴费2630KVA009万元1134万元，比一台主变方案多交234万从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台主变的方案。（说明如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。）四、短路电流的计算1绘制计算电路如下图2确定基准值设SD100MVA，UDUC，即高压侧UD1105KV，低压侧UD204KV,则11053DDMVAIK22140DDSIU3计算短路电路中各元件的电抗标幺值（1）电力系统10/52XMVA（2）架空线路查表837，得LGJ150的，而线路长036/XKM7KM，故220367105KV（3）电力变压器查表28，得,故04ZU3410MAXK因此绘等效电路，如下图4计算K1点（105KV侧）的短路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值120325KX（2）三相短路电流周期分量有效值311/5/2KDKIXA（3）其他短路电流“3312KII“556SHIKA3“315123SHIIKA（4）三项短路容量31/0/2540KDKSXMVA5计算K2点（04KV侧）短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量（1）总电抗标幺值1232024570KXX（2）三相短路电流周期分量有效值322/4/75KDKIAK（3）其他短路电流“332057KII“184385SHIKA3“3924SII（4）三项短路容量2/10/7129KDKSXMVA以上计算结果综合如表5所示。表5短路计算结果三相短路电流/KA三项短路容量/MVA短路计算点IK3I3I3ISH3ISH3SK3K12222225613340K2205720572057378522421429五、变电所一次设备的选择校验110KV侧一次设备的选择校验（表6）表610KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它参数UNI30IK3ISH3I32TIMA装置地点条件数据10KV577AI1NT22KA561KA22219919额定参数UNINIRIMAXIT2T高压少油断路器SN1010I/63010KV630A16KA40KA1622512高压隔离开关GN8610/20010KV200A255KA1025500高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDJ1010/01KV电压互感器JDZJ1010/3/01/3/01/3KV电流互感器LQJ1010KV100/5A225201318KA90012181二次负荷06欧一次设备型号规格户外式高压隔离开关GW415G/20015KV200A表6所选择设备均满足要求。2380V侧一次设备的选择校验（表7）表7380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其它参数UNI30IK3ISH3I32TIMA装置地点条件数据380V总12772A2057KA3785KA20572072962额定参数UNINIRIMAXIT2T一次低压断路器380V1500A40KADW151500/3电动低压断路器DZ20630380V630A大于I30一般30KA低压断路器DZ20200380V200A大于I30一般25KA低压刀开关HD131500/30380V1500A电流互感器LMZJ105500V1500/5A设备型号规格电流互感器LMZ105500V160/5A100/5A表7所选择设备均满足要求。3高低压母线的选择参照表528，10KV母线选LMY3404，即母线尺寸为40MM4MM；380V母线选LMY312010806，即相母线尺寸为120MM10MM，而中性线母线尺寸为80MM6MM。六、变电所进出线及与邻近单位联络线的选择110KV高压进线和引入电缆的选择（1）10KV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1）按发热条件选择由I30I1NT577A及土壤温度25C查表836，初选LJ16，其35C时的IAL935AI30，满足发热条件。2）校验机械强度查表834，最小允许截面AMIN35MM2，因此按发热条件选择的LJ16不满足机械强度要求，故改选LJ35。由于此线路很短，不需校验电压损耗。（2）由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择由I30I1NT577A及土壤温度25C查表844，初选缆芯截面为25MM2的交联电缆，其IAL90AI30，满足发热条件。2）校验短路热稳定按式（541）计算满足短路热稳定的最小截面3222MIN0752475IMATAIMAMC式中C值由表513查得；TIMA按终端变电所保护动作时间05S，加断路器断路时间02S，再加005S计，故TIMA075S。因此YJL2210000325电缆满足短路热稳定条件。2380V低压出线的选择（1）馈电给3号厂房（铸造车间）的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。1）按发热条件选择由I30257A及地下08M土壤温度25C，查表843，初选缆芯截面185MM2，其IAL273AI30，满足发热条件。2）校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为150M，而由表842查得120MM2的铝芯电缆的按缆芯021/RKM工作温度75计，又3号厂房的07/XKMP301204KW，Q301163KVAR，因此按式（814）得124156VAR071529038KWVUVKV009/384ALVU故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验按式（541）计算满足短路热稳定的最小截面322MIN0752366IMATAIMC由于前面按发热条件所选185MM2的缆芯截面小于AMIN，不满足短路热稳定要求，故改选缆芯截面为240MM2的电缆，即选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中性线芯按不小于相线芯一半选择。（2）馈电给2号厂房（锻压车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至2号厂房距离约为867M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又2号厂房的07/XKMP301098KW，Q301071KVAR，因此按式（814）得198168107VAR078573KWKVUVV000057/355ALVU故满足电压损耗的要求。（3）馈电给1号厂房（金工车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至3号厂房距离约为433M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又3号厂房的07/XKMP301131KW，Q301397KVAR，因此按式（814）得13164197VAR0435038KWVUVKV000045/38125ALVUVVU故满足电压损耗的要求。（4）馈电给6号厂房（工具车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至6号厂房距离约为120M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯01/RKM工作温度75计，又6号厂房的07/XKMP301798KW，Q301313KVAR，因此按式（814）得179816213VAR071208KWVUVKV002/35ALVU故满足电压损耗的要求。（5）馈电给5号厂房（电镀车间）的线路由于电镀车间就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV1000型（见表830）5根（3根相线、1根中性线、1根保护线）穿硬塑料管埋地敷设。1）按发热条件选择由I302473A及环境温度（年最热月平均气温）26，查表841，相线截面初选150MM2，其IAL250AI30，满足发热条件。按规定，中性线和保护线也选为150MM2，与相线截面相同，即选用BLV1000195MM2塑料导管5根穿内径150MM的硬塑管。2）校验机械强度查表835，最小允许截面积AMIN1。0MM2，因此上面所选的150MM2的导线满足机械强度要求。3）校验电压损耗所选穿管线，估计长50M，而由表839查得按缆芯工作温度75计，又4号厂014/RKM082/XKM房的P301306KW，Q30938KVAR，因此3061405938VAR536WKVUVV000/8ALVU满足允许电压损耗5的要求。（6）馈电给4号厂房（热处理车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至5号厂房距离约为80M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又5号厂房的07/XKMP30112KW，Q3081KVAR，因此按式（814）得12681VAR078503KWVUVKV005/3ALU故满足电压损耗的要求。（7）馈电给9号厂房（装配车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至7号厂房距离约为933M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又7号厂房的07/XKMP30372KW，Q303978KVAR，因此按式（814）得37216938VAR0932140KWVUVKV004/845ALU故满足电压损耗的要求。（8）馈电给8号厂房（机修车间）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至8号厂房距离约为100M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又8号厂房的07/XKMP30476KW，Q304284KVAR，因此按式（814）得476142VAR07128038KWVUVKV00028/375ALU故满足电压损耗的要求。（9）馈电给7号厂房（锅炉房）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至9号厂房距离约为1267M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆016/RKM芯工作温度75计，又9号厂房的07/XKMP3064KW，Q3036KVAR，因此按式（814）得641236VAR07120408KWVUVKV00/3815ALVU故满足电压损耗的要求。（10）馈电给10号厂房（仓库）的线路亦采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。为满足短路热稳定度的要求，亦选VLV22100032401120的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆。现校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至10号厂房距离约为180M，而由表842查得240MM2的铝芯电缆的按缆芯016/RKM工作温度75计，又10号厂房的07/XKMP30611KW，Q30446KVAR，因此按式（814）得6161846VAR0718603KWVUVKV00/35ALVU故满足电压损耗的要求。（11）馈电给生活区的线路采用BLX1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。1）按发热条件选择由I303463A及室外环境温度为33，查表840，初选LJ150，其33时的IAL405AI30，满足发热条件。2）校验机械强度查表835，最小允许截面积AMIN16MM2，因此LJ150满足机械强度要求。3）校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约1667M，而由表836查得，（按线间023/RKM031/XKM几何均距08M计），又生活区的P30203KW，Q30974KVAR，因此20318974VAR85703KWVUVKV0057/5ALU不满足允许电压损耗要求。为确保生活用电的电压质量，决定采用四回BLX10001120的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX1000175橡皮绝缘线。查表得BLX120的，028/RKM（按线间几何均距06M计），因此03/XKM203/42801974/VAR313743KWKVUVV00017/65ALVU满足要求。中性线采用BLX75铝绞线。3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆，直接埋地敷设，与相距约2KM的临近单位变配电所的10KV母线相联。（1）按发热条件选择工厂二级负荷容量共3809KVA，I303809KVA/310KV219A，最热月土壤平均温度为25，查表844，初选缆芯截面为25MM2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其IAL90AI30，满足发热条件。2校验电压损耗由表842可查得缆芯为25MM2的铝芯电缆的缆芯温度80计，而二级负荷的0154/RKM01/XKM3230642893PKW线路长度为2KM，因此0915VAR416ARQK2938154216VAR02960KWKVUVV0006/95ALU由此可见满足允许电压损耗5的要求。（3）短路热稳定校验按本变电所高压测短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25MM2的交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于临近单位10KV的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表8所示。表8变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10KV电源进线LJ35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000325交联电缆（直埋）至1号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至2号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至3号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至4号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至5号厂房BLV1000195铝芯塑料线5根穿内径75MM硬塑管至6号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至7号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至8号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至9号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）至10号厂房VLV22100032401120四芯塑料电缆（直埋）380V低压出线至生活区四回路，每回路3BLX100011201BLX1000175橡皮线（三相四线架空）与临近单位10KV联络线YJL2210000325交联电缆（直埋）七、变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定1高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用弹簧储能操作机构，其控制和信号回路如图613所示，可实现一次重合闸。2变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关供电部门加封和管理。3变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成的接线，0/Y用以实现电压测量和绝缘监视，其接线如图68所示。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表，其接线如图69所示。高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压照明线路上，装有三相四线有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度级按规范要求。4变电所的保护装置（1）主变压器的继电保护装置1）装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬间动作于信号；当因严重故