电力工程课程设计

电力工程基础课程设计学校：海南大学学院：机电工程学院 姓名：王映翰 班级：09电气一班学号：20090304310046第一部分设计任务书设计题目某工矿企业降压变电所电气设计二，设计要求根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与形式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，选择整定继电保护装置，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸。三，设计资料设计工程项目工厂总平面图：采选矿采选矿区所用电照明用电冶炼厂化工厂机械制造厂工厂负荷数据：序号负荷名称P30（KVA）Q30（Kvar）S30（KVA）1选采矿区300014403327.702冶炼厂220010562440.313化工厂20009602218.474机械制造855厂区和职工居住区照明800384887.396所用电500240554.62供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的变电所110/38.5/11kv，50MVA变压器供电，供电电压可任选。电源的短路容量：35kv母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10kv母线的出线断路器断流容量为350MVA。供电局要求的功率因数：当35kv供电时，要求工厂变电所高压侧cos¢>=0.9;当以10kv供电时，要求工厂变电所高压侧cos¢>=0.95.气象资料：四，设计任务设计计算说明书设计图纸第二部分设计计算书各区域计算负荷和无功补偿1.采选矿区已知：P30=3000KVATmax=5000hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=3000*0.48=1440KvarS30==3327.70KVA2．冶炼厂已知：P30=2200KVATmax=4200hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=2200*0.48=1056KvarS30==2440.31KVA3.化工厂已知：P30=2000KVATmax=4200hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=2000*0.48=960KvarS30==2218.47KVA4.机械制造厂已知：P30=1500KVATmax=2880hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=1500*0.48=720KvarS30==1163.85KVA5.厂区和职工居住区照明已知：P30=800KVATmax=1800hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=800*0.48=384KvarS30==887.39KVA6.所用电已知：P30=500KVATmax=1800hcos¢0.9Q30=P30*tan¢=500*0.48=240KvarS30==554.62KVA各区域变电所的设计选择（一）各车间变电所位置及全厂供电平面草图根据地理位置及格车间计算负荷大小，决定设立3个变电所，格子供电范围如下：变压所I：选采矿区，所用电。变压所II：冶炼厂，厂区和职工居住区照明。变压所III：化工厂，机械制造厂。全厂供电平面图见图变压所变压所I采选矿区所用电照明用电冶炼厂化工厂机械制造厂变压所II变压所III个车间变压器台数及容量选择变压所I变压器台数及容量选择变压所I的供电负荷统计，系数取：Kp=0.9，K=0.95P30=Kp*（P30所+P30采）=0.9*（3000+500）=3150KWQ30=K*(Q30所+Q30采)=0.95*（1440+240）=1596Kvar变压所I的无功补偿无功补偿试取：QC=100Kvar补偿以后：Q30=1596-100=1496Kvarcos¢==0.98>0.90S==3184.49KVA变压所I的变压器选择，为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：S=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA选择变压器型号为S7系列，额定容量为2500KVA两台，查表得出变压器的各项参数：空载损耗P0=3.65KW；负载损耗Pk=23KW;阻抗电压Uk%=5.5；空载电流I0%=1.0。计算每台变压器的功率损耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*3184.49=1592.25KVAPT=nP0+Pk（）=12.98KWQT=n+（）=80.78Kvar变压所II变压器台数及容量选择（1）变压所II的供电负荷统计。P30=Kp*（P30冶+P30厂）=0.9*（2000+800）=2700KWQ30=K*(Q30冶+Q30厂)=0.95*（1056+384）=1368Kvar（2）变压所II的无功补偿无功补偿试取：QC=100Kvar补偿以后：Q30=1368-100=1268Kvarcos¢==0.91>0.90S==2982.92KVA（3）变压所II的变压器选择，为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：S=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA选择变压器型号为S7系列，额定容量为2500KVA两台，查表得出变压器的各项参数：空载损耗P0=3.65KW；负载损耗Pk=23KW;阻抗电压Uk%=5.5；空载电流I0%=1.0。（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*2982.92=1491.46KVAPT=nP0+Pk（）=11.84KWQT=n+（）=73.94Kvar变压所III变压器台数及容量选择（1）变压所III的供电负荷统计，系数取：Kp=0.9，K=0.95P30=Kp*（P30化+P30机）=0.9*（3000+500）=3150KWQ30=K*(Q30所+Q30采)=0.95*（1440+240）=1596Kvar（2）变压所III的无功补偿无功补偿试取：QC=100Kvar补偿以后：Q30=1596-100=1496Kvarcos¢==0.98>0.90S==3184.49KVA（3）变压所III的变压器选择，为保证供电的可靠性，选用两台变压器（每台可供车间总负荷的70%）：S=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA选择变压器型号为S7系列，额定容量为2500KVA两台，查表得出变压器的各项参数：空载损耗P0=3.65KW；负载损耗Pk=23KW;阻抗电压Uk%=5.5；空载电流I0%=1.0。（4）计算每台变压器的功率损耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*3184.49=1592.25KVAPT=nP0+Pk（）=12.98KWQT=n+（）=80.78Kvar厂内10KV线路截面选择供给变电所I的10KV线路为保证供电的可靠性选用双回路供电线路，每回供电线路计算负荷：P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar计及变压器的损耗：P’=P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ’=Q30+QT=798+80.98=878.98KvarS’==1815KVAI=S’/(U)=104.79A年最大负荷平局利用小时数T==4543h,查表得:架空线路的经济电流密度J=0.86A/mm。所以可得经济截面：A=I/J=121.8mm。可选导线型号为LJ-120，其允许载流量为I=375A。相应参数为r=0.28=0.3。再按发热条件检验已知=40C，温度修正系数为：K==0.816I=K*I=0.816*375=306A>I=104.79A由上式可知，所选导线符合长期发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为0.64km线路功率损耗：PL=3IR=3IrL=3*104.79*0.28*0.64=5.9KWQL=3IX=3IxL=3*104.79*0.3*0.64=6.3Kvar线路首端功率：P=P’+P=1587.98+5.9=1593.88KWQ=Q’+Q=878.98+6.3=885.28Kvar线路压降计算：U==0.045KVU%=*100%=0.45%合格。供给变电所II的10KV线路为保证供电的可靠性选用双回路供电线路，每回供电线路计算负荷：P30=0.5*2700=1350KWQ30=0.5*1368=684Kvar计及变压器的损耗：P’=P30+PT=1350+11.84=1361.84KWQ’=Q30+QT=684+73.94=757.94KvarS’==1558.5KVAI=S’/(U)=89.98A年最大负荷平局利用小时数T==1780h,查表得:架空线路的经济电流密度J=1.48A/mm。所以可得经济截面：A=I/J=60.79mm。可选导线型号为LJ-70，其允许载流量为I=265A。相应参数为r=0.48=0.32。再按发热条件检验已知=40C，温度修正系数为：K==0.816I=K*I=0.816*265=216.24A>I=89.98A由上式可知，所选导线符合长期发热条件。由于变电所II紧邻35/11kv主变压器，10kv线路很短，其功率损耗可忽略不计。线路首端功率：P=P’=1361.84KWQ=Q’=757.94Kvar供给变电所III的10KV线路为保证供电的可靠性选用双回路供电线路，每回供电线路计算负荷：P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar计及变压器的损耗P’=P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ’=Q30+QT=798+80.98=878.98KvarS’==1815KVAI=S’/(U)=104.79A年最大负荷平局利用小时数T==4543h,查表得:架空线路的经济电流密度J=1.00A/mm。所以可得经济截面：A=I/J=104.79mm。可选导线型号为LJ-95，其允许载流量为I=325A。相应参数为r=0.36=0.31。再按发热条件检验已知=40C，温度修正系数为：K==0.816I=K*I=0.816*325=365.2A>I=104.79A由上式可知，所选导线符合长期发热条件。根据地理位置图及比例尺，得到此线路长度为0.32km线路功率损耗：PL=3IR=3IrL=3*104.79*0.32*0.36=3.8KWQL=3IX=3IxL=3*104.79*0.32*0.31=3.3Kvar线路首端功率：P=P’+P=1587.98+3.8=1591.78KWQ=Q’+Q=878.98+3.3=882.28Kvar线路压降计算U==0.035KVU%=*100%=0.035%合格。工厂总降压变电所及接入系统设计工厂总降压变电所主变压器台数及容量的选择=2*（++）=2*(1593.88+1361.84+1591.78)=9095KW=2*（Q+Q+Q）=2*(885.28+757.94+882.28)=5051Kvar=K*=0.9*9095=8185.5KWQ=K*=0.95*5051=4798.5Kvar总降变10kv侧无功补偿试取：Q=850kvarcos¢==0.99>0.90S==8193.9KVA为保证供电的可靠性，选用两台主变压器：S=0.7S=0.7*8193.9=5735.73KVA所以选在变压器型号为SL7-6300/35，两台。查表得空载损耗P0=8.20KW；负载损耗Pk=41.00KW;阻抗电压Uk%=7.5；空载电流I0%=0.9。2.35kv供电线路截面选择为保证供电可靠性，选用两回35kv供电线路。P’=0.5*P=0.5*8185.5=4092.75KWQ’=0.5*（）=0.5*（4798.5-850）=1974.25KvarS’==4544KVA用化简公式求变压器损耗：P=0.015S’=0.015*4544=68.16KWQ=0.06S’=0.06*4544=272.64Kvar每回35kv供电线路的计算负荷：P’’=P’+P=4092.75+68.16=4160.91KWQ’’=Q’+Q=1974.25+272.64=2246.89KvarS’’==4728.8KVAI=S’’/(U)=78A按经济电流密度选择导线的截面：A==78/0.9=86.67mm可选LJ-95起允许载流量为：I=325A.再按长期放热条件校验：I=KI=0.95*325=308.75A>78A所选导线符合发热条件。3.35kv线路功率损耗计算。（1）35kv线路功率损耗计算。已知LJ-95参数r=0.36=0.31，l=19km。线路的功率损耗：PL=3IR=3IrL=3*78*0.36*19=124.8KWQL=3IX=3IxL=3*78*0.31*19=50.9Kvar线路首端功率：P=P’’+PL=4160.91+124.8=4285.71KWQ=Q’’+QL=2246.89+50.9=2299.79Kvar线路压降计算U==1.2KVU%=*100%=3.4%合格。短路电流计算按无穷大系统供电计算短路电流。短路计算电路图见图。为简单起见，标幺值符号*全去掉。工厂总降压变35kv母线短路电流（短路点1）确定标幺值基准：S=100MVA,U=37kvI===1.56KA计算个主要元件的电抗标幺值：系统电抗（取断路器S=1500MVA）X1===0.06735kv线路电抗（LJ-95）x==0.31X2=0.31*19*=0.43（3）求三相短路电流和短路容量：1)总电抗标幺值：X=0.067+0.5*0.43=0.2822)三相短路电流周期分量有效值：I===5.53KA3)其他三相短路电流值：I=I=I=5.53KAi=2.55I=2.55*5.53=14.1KAI=1.51I=1.51*5.53=8.35KA4)三相短路容量：S===354.6MVA大系统X2=0.43大系统X2=0.4335k母线①X1=0.067X3=1.19总降变35kv侧总降变10k母线X4=0厂内10kv线路X3=2.2车间变电0.4kv母线车间负荷②③2.10kv母线短路电流（短路点2）（1）确定标幺值基准：S=100MVA,U=10.5kvI===5.50KA(2)计算个主要元件的电抗标幺值：1）系统电抗：X1===0.0672）35kv线路电抗：X2=0.31*19*=0.433）35/11kv电力变压器电抗（Uk%=7.5）：X3===1.19(3)求三相短路电流和短路容量：1）总电抗标幺值：X=X1+=0.067+=0.8772)三相短路电流周期分量的有效值：I===6.27KA3）其他三相短路电流：I=I=I=6.27KAi=2.55I=2.55*6.27=15.99KAI=1.51I=1.51*6.27=9.47KA4)三相短路容量：S===114MVA3.0.4kv车间抵押母线短路电流（短路点3）（1）确定标幺值基准：S=100MVA,U=0.4kvI===144.34KA(2)计算个主要元件的电抗标幺值：1）系统电抗：X1===0.0672）35kv线路电抗：X2=0.31*19*=0.433）35/11kv电力变压器电抗（Uk%=7.5）：X3===1.194）10kv厂内架空线路电抗（给变电所II供电）：因这段10kv架空线路很短，l0，电抗可不计。X4=05）10/0.4kv电力变压器（2500KVA变压器Uk%=5.5）：X5===2.2(3)求三相短路电流和短路容量：1）总电抗标幺值：X=X1++=0.067++=1.9772)三相短路电流周期分量的有效值：I===73KA！3）其他三相短路电流：I=I=I=73KA！i=1.84I=1.84*73=134.32KAI=1.09I=1.09*73=79.57KA4)三相