电力工程课程设计--机械厂变电所供配电设计

1、.电力工程课程设计任务书设计题目： XXX机械厂变电所供配电设计 一、设计目的熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。二、设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分析，需求预测说明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。三、 设计任

2、务（一）设计内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，确定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备选择及校验。选用型号、数量、汇成设备一览表。2车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3 厂区配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。（二）设计任务1设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择（要求列表）；2电气主接线图。四、设计时间安排查找相关资料（1天）、总降压变电站设计（3天）、车间

3、变电所设计（2天）、厂区配电系统设计（1天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。五、主要参考文献1 电力工程基础2 工厂供电3 继电保护.4 电力系统分析5电气工程设计手册等资料指导教师签字： 年 月 日一 原始资料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数为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。表1. 全厂各车间负荷统计表厂房编号厂房名称负荷类型设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力

4、3000.30.7照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.03金工车间动力4000.20.65照明100.81.04工具车间动力3600.30.6照明70.91.05电镀车间动力2500.50.8照明50.81.0照明10.81.0生活区照明3500.70.93供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的协议规定，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。该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。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电流保护和

5、电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位取得备用电源。4气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为8 oC，年最热月平均最高气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。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，地层以砂粘土为主，地下水为2m。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18元/kVA，电费为

6、0.55元/kW·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。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等级时为800元/kVA。第一章 负荷计算和无功功率补偿第一节 负荷计算的目的和方法一、负荷计算的内容和目的 （1） 求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；（2） 求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据； （3） 求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。 2、 负荷计算的方法 二 需要系数法用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的

7、负荷计算。 （2）利用系数法采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。第二节 全厂负荷计算的过程本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功计算负荷（kW） 无功计算负荷（kvar）: 视在计算负荷（kVA）：计算电流（A）: 具体车间计算负荷如下表：厂房编号厂房名称负荷类型容量Pe/kw需要系数Kd功率因数Cos功率因数角的正切tan有功计算负荷Pc/kw无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA1铸造车间动力3000.30.71.029091.82

8、128.57照明60.81.004.804.82锻压车间动力3500.30.651.17105122.85161.54照明80.71.005.605.63金工车间动力4000.20.651.1780123.0893.53照明100.81.008084工具车间动力3600.30.61.33108144180照明70.91.006.306.35电镀车间动力2500.50.80.7512593.75156.25照明50.81.00404照明10.81.000.800.8生活区照明3500.70.90.48 245118.66 272.22 有功计算负荷Pc/kw无功计算负荷Qc/kw视在计算负荷(S

9、c/kw)总计782.5694.161046.02同时系数=0.95743.38659.45993.72功率因素（）0.748表3 各车间负荷计算表从表中可知：有功计算负荷无功计算负荷视在计算负荷1046.02 再乘以同时系数=0.95此时功率因素<0.9, 所以要进行无功功率补偿第三节 无功功率补偿（1）由于本设计中cos=0.748<0.9,因此需要进行功率补偿。由公式可知： 式中 补偿前的自然平均功率因数对应的正切值 补偿后的功率因数对应的正切值采用低压侧集中补偿的方法，为使高压侧功率因数达到0.9，则补偿后的低压功率因数应达到0.92校正前 校正后 （2） 查课本附录表A-

10、5，选BW0.4-12-1型电容器，则所需电容器个数为n=/12=342.93/12=29.57；取n=30，则实际补偿容量为=1230Kvar=360Kvar（3） 补偿后的变压器的容量和功率因素无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为因此，无关补偿后变压器的容量改选为1000kv。查附录表A-1知，S9-1000/10型（Yyn0）电力变压器的技术数据为： 。变压器负荷率为,则变压器功率损耗为变压器高压侧的计算负荷为变电所高压侧的功率因素为,满足要求补偿后的负荷如下表全厂负荷有功功率Pc/kw无功功率Qc/kvar视在计算负荷(Sc/kVA)补偿前743.38659.45993.72无功补偿

11、-360补偿后751.69336.32823.50补偿后功率因数（）0.9128表4 补偿后的计算负荷第二章 变电所的选择及主变压器的选择第一节 变电所的位置与型式选择从地理位置方面来考虑：变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定： 一、接近负荷中心； 二、进出线方便； 三、接近电源侧； 四、设备运输方便； 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所； 六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧； 七、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； 八、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

12、正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定； 九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。从经济性方面来考虑：一种配电变压器选址方法，包括有个变压器和个负荷点，具体步骤为：1）确定各个负荷点未来用电量情况，将规划区负荷点粗略分为个片区；2）对各个片区进行单源连续选址优化，确定各个片区变压器的坐标位置；3）计算各个负荷点距离变压器的距离，由距离最近的变压器为负荷点进行供电，并根据计算的结果重新划分片区；4）判断各个负荷点的归属片区是否发生变化，若发生变化则转入步骤2），若没有变化则结束配电变压器选址。本发对配电变压器选址进行了优化，引入了

13、水平高度坐标和修正系数，显著增加了变压器供电区域的年经济损耗的计算精度，增加了配电变压器选址合理性，减少了因年经济损耗所带来的经济损失。变电所类型有室内型和室外型。室内型运行维护方便，占地面积少。所以采用室内型变电所变电所的类型主要有以下几种类型：（1）：独立变电所（2）：附设变电所（3）：车间内变电所（4）：地下变电所所以，变电所的类型为附设变电所。第二节 主变压器的类型、台数与容量的选择（1）考虑到变压器在车间建筑内，故选用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无载调压方式，分接头，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温度控制仪自动控制，带IP20防护外壳

14、。（2）由于工厂总负荷容量较大，且存在多个二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。（3）变压器容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的。补偿后的总计算负荷为,工厂二级负荷为276.78，对于室内变压器，由于散热条件差，一般室内环境比室外大约高8 oC，因此其容量还要减少8%，所以室内变压器的实际容量为<1000故一台变压器的容量为1000，备用变压器的容量为1000。第五章 短路电流的计算第一节 短路及其原因、后果短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。短

15、路是电力系统最常见的一种故障，也是最严重的一种故障 主要原因：电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。 短路后果：Ø 短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；Ø 短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；Ø 短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；Ø 严重的短路会影响系统的稳定性；Ø 短路还会造成停电；Ø 不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。第二节 高压电网短路电流的计算利用标幺值法计算由于采用10KV电压供电，故线路电流由设计要求中可知：工厂使用干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MV·A。此断路器配备有定时限过电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1.7s。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。查表得=0.358, =