電力工程課程設(shè)計(jì)-機(jī)械廠變電所供配電設(shè)計(jì)

1、電力工程課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： XXX機(jī)械廠變電所供配電設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)目的熟悉電力設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)程、規(guī)定，樹立可靠供電的觀點(diǎn)，了解電力系統(tǒng)，電網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本方法和基本內(nèi)容，熟悉相關(guān)電力計(jì)算的內(nèi)容，鞏固已學(xué)習(xí)的課程內(nèi)容，學(xué)習(xí)撰寫工程設(shè)計(jì)說明書，對(duì)變電所區(qū)域設(shè)計(jì)有初步的認(rèn)識(shí)。二、設(shè)計(jì)要求（1）通過對(duì)相應(yīng)文獻(xiàn)的收集、分析以及總結(jié)，給出相應(yīng)項(xiàng)目分析，需求預(yù)測(cè)說明。（2）通過課題設(shè)計(jì)，掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法和設(shè)計(jì)步驟。（3）學(xué)習(xí)按要求編寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告書，能正確闡述設(shè)計(jì)方法和計(jì)算結(jié)果。（4）學(xué)生應(yīng)抱著嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真的態(tài)度積極投入到課程設(shè)計(jì)過程中，認(rèn)真查閱相應(yīng)文獻(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)，給出個(gè)人分析、設(shè)計(jì)以及實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)任務(wù)（一）

2、設(shè)計(jì)內(nèi)容1總降壓變電站設(shè)計(jì)（1）負(fù)荷計(jì)算（2）主結(jié)線設(shè)計(jì)：選主變壓器及高壓開關(guān)等設(shè)備，確定最優(yōu)方案。（3）短路電流計(jì)算：計(jì)算三相短路電流，計(jì)算結(jié)果列出匯總表。（4）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn)。選用型號(hào)、數(shù)量、匯成設(shè)備一覽表。2車間變電所設(shè)計(jì)根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺(tái)數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)所給資料，列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細(xì)計(jì)算和分析比較，確定最優(yōu)方案。（二）設(shè)計(jì)任務(wù)1設(shè)計(jì)說明書，包括全部設(shè)計(jì)內(nèi)容，負(fù)荷計(jì)算，短路計(jì)算及設(shè)備選擇（要求列表）；2電氣主接線圖。四、設(shè)計(jì)時(shí)間安排查找相關(guān)資料（1天）、總降壓變電站設(shè)計(jì)（3天）、車間變電所設(shè)計(jì)（

3、2天）、廠區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1天）、撰寫設(shè)計(jì)報(bào)告（2天）和答辯（1天）。五、主要參考文獻(xiàn)1 電力工程基礎(chǔ)2 工廠供電3 繼電保護(hù).4 電力系統(tǒng)分析5電氣工程設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日原始資料工廠總平面圖2工廠負(fù)荷情況：本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間屬二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表1所示。表1. 全廠各車間負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類型設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動(dòng)力3000.30.7照

4、明60.81.02鍛壓車間動(dòng)力3500.30.65照明80.71.03金工車間動(dòng)力4000.20.65照明100.81.04工具車間動(dòng)力3600.30.6照明70.91.05電鍍車間動(dòng)力2500.50.8照明50.81.0照明10.81.0生活區(qū)照明3500.70.93供電電源情況：按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽訂的協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線型號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限

5、過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由臨近的單位取得備用電源。4氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38oC，年平均氣溫為23 oC，年最低氣溫為8 oC，年最熱月平均最高氣溫為33 oC，年最熱月平均氣溫為26 oC，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為20。5地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水為2m。6電費(fèi)制度：本廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為18元/kVA，電費(fèi)為0.55元/kWh。

6、工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門交納供電貼費(fèi)：610kV等級(jí)時(shí)為800元/kVA。第一章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償?shù)谝还?jié) 負(fù)荷計(jì)算的目的和方法一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 求計(jì)算負(fù)荷，是選擇確定建筑物報(bào)裝容量、變壓器容量的依據(jù)；求計(jì)算電流，是選擇纜線和開關(guān)設(shè)備的依據(jù)； 求有功計(jì)算負(fù)荷和無功計(jì)算負(fù)荷，是確定靜電電容器容量的依據(jù)。 負(fù)荷計(jì)算的方法 需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接求出計(jì)算負(fù)荷。用于設(shè)備數(shù)量多，容量差別不大的工程計(jì)算，尤其適用于配、變電所和干線的負(fù)荷計(jì)算。 （2）利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷區(qū)間內(nèi)的平均負(fù)

7、荷，再考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)，得出計(jì)算負(fù)荷。適用于各種范圍的負(fù)荷計(jì)算，但計(jì)算過程稍繁。第二節(jié) 全廠負(fù)荷計(jì)算的過程本設(shè)計(jì)各車間計(jì)算負(fù)荷采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有： 有功計(jì)算負(fù)荷（kW） 無功計(jì)算負(fù)荷（kvar）: 視在計(jì)算負(fù)荷（kVA）：計(jì)算電流（A）: 具體車間計(jì)算負(fù)荷如下表：廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類型容量Pe/kw需要系數(shù)Kd功率因數(shù)Cos功率因數(shù)角的正切tan有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kw無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷Sc/kVA1鑄造車間動(dòng)力3000.30.71.029091.82128.57照明60.81.004.804.82鍛壓車間動(dòng)力350

8、0.30.651.17105122.85161.54照明80.71.005.605.63金工車間動(dòng)力4000.20.651.1780123.0893.53照明100.81.008084工具車間動(dòng)力3600.30.61.33108144180照明70.91.006.306.35電鍍車間動(dòng)力2500.50.80.7512593.75156.25照明50.81.00404照明10.81.000.800.8生活區(qū)照明3500.70.90.48 245118.66 272.22 有功計(jì)算負(fù)荷Pc/kw無功計(jì)算負(fù)荷Qc/kw視在計(jì)算負(fù)荷(Sc/kw)總計(jì)782.5694.161046.02同時(shí)系數(shù)=0.9

9、5743.38659.45993.72功率因素（）0.748表3 各車間負(fù)荷計(jì)算表從表中可知：有功計(jì)算負(fù)荷無功計(jì)算負(fù)荷視在計(jì)算負(fù)荷1046.02 再乘以同時(shí)系數(shù)=0.95此時(shí)功率因素0.9, 所以要進(jìn)行無功功率補(bǔ)償?shù)谌?jié) 無功功率補(bǔ)償（1）由于本設(shè)計(jì)中cos=0.7480.9,因此需要進(jìn)行功率補(bǔ)償。由公式可知： 式中 補(bǔ)償前的自然平均功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值 補(bǔ)償后的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值采用低壓側(cè)集中補(bǔ)償?shù)姆椒?，為使高壓?cè)功率因數(shù)達(dá)到0.9，則補(bǔ)償后的低壓功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.92校正前 校正后 查課本附錄表A-5，選BW0.4-12-1型電容器，則所需電容器個(gè)數(shù)為n=/12=342.93/12=29

10、.57；取n=30，則實(shí)際補(bǔ)償容量為=1230Kvar=360Kvar補(bǔ)償后的變壓器的容量和功率因素?zé)o功補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為因此，無關(guān)補(bǔ)償后變壓器的容量改選為1000kv。查附錄表A-1知，S9-1000/10型（Yyn0）電力變壓器的技術(shù)數(shù)據(jù)為： 。變壓器負(fù)荷率為,則變壓器功率損耗為變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為變電所高壓側(cè)的功率因素為,滿足要求補(bǔ)償后的負(fù)荷如下表全廠負(fù)荷有功功率Pc/kw無功功率Qc/kvar視在計(jì)算負(fù)荷(Sc/kVA)補(bǔ)償前743.38659.45993.72無功補(bǔ)償-360補(bǔ)償后751.69336.32823.50補(bǔ)償后功率因數(shù)（）0.9128表4 補(bǔ)償后的計(jì)算

11、負(fù)荷第二章 變電所的選擇及主變壓器的選擇第一節(jié) 變電所的位置與型式選擇從地理位置方面來考慮：變電所位置的選擇，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較確定： 一、接近負(fù)荷中心； 二、進(jìn)出線方便； 三、接近電源側(cè)； 四、設(shè)備運(yùn)輸方便； 五、不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場(chǎng)所； 六、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時(shí)，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)； 七、不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，且不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰； 八、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的正上方或正下方，當(dāng)與有爆炸或火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物毗連時(shí)，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)

12、范的規(guī)定； 九、不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。從經(jīng)濟(jì)性方面來考慮：一種配電變壓器選址方法，包括有個(gè)變壓器和個(gè)負(fù)荷點(diǎn)，具體步驟為：1）確定各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)未來用電量情況，將規(guī)劃區(qū)負(fù)荷點(diǎn)粗略分為個(gè)片區(qū)；2）對(duì)各個(gè)片區(qū)進(jìn)行單源連續(xù)選址優(yōu)化，確定各個(gè)片區(qū)變壓器的坐標(biāo)位置；3）計(jì)算各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)距離變壓器的距離，由距離最近的變壓器為負(fù)荷點(diǎn)進(jìn)行供電，并根據(jù)計(jì)算的結(jié)果重新劃分片區(qū)；4）判斷各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的歸屬片區(qū)是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化則轉(zhuǎn)入步驟2），若沒有變化則結(jié)束配電變壓器選址。本發(fā)對(duì)配電變壓器選址進(jìn)行了優(yōu)化，引入了水平高度坐標(biāo)和修正系數(shù)，顯著增加了變壓器供電區(qū)域的年經(jīng)濟(jì)損耗的計(jì)算精度，增加了配電變壓器選址合理性

13、，減少了因年經(jīng)濟(jì)損耗所帶來的經(jīng)濟(jì)損失。變電所類型有室內(nèi)型和室外型。室內(nèi)型運(yùn)行維護(hù)方便，占地面積少。所以采用室內(nèi)型變電所變電所的類型主要有以下幾種類型：（1）：獨(dú)立變電所（2）：附設(shè)變電所（3）：車間內(nèi)變電所（4）：地下變電所所以，變電所的類型為附設(shè)變電所。第二節(jié) 主變壓器的類型、臺(tái)數(shù)與容量的選擇（1）考慮到變壓器在車間建筑內(nèi)，故選用低損耗的SCB10型10/0.4kV三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用無載調(diào)壓方式，分接頭，聯(lián)接組別Dyn11，帶風(fēng)機(jī)冷卻并配置溫度控制儀自動(dòng)控制，帶IP20防護(hù)外殼。（2）由于工廠總負(fù)荷容量較大，且存在多個(gè)二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，

14、以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。（3）變壓器容量是根據(jù)無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷確定的。補(bǔ)償后的總計(jì)算負(fù)荷為,工廠二級(jí)負(fù)荷為276.78，對(duì)于室內(nèi)變壓器，由于散熱條件差，一般室內(nèi)環(huán)境比室外大約高8 oC，因此其容量還要減少8%，所以室內(nèi)變壓器的實(shí)際容量為1000故一臺(tái)變壓器的容量為1000，備用變壓器的容量為1000。第五章 短路電流的計(jì)算第一節(jié) 短路及其原因、后果短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導(dǎo)電部分（各相導(dǎo)體、地線等）之間發(fā)生的低阻性短接。短路是電力系統(tǒng)最常見的一種故障，也是最嚴(yán)重的一種故障 主要原因：電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作

15、、鳥獸危害等。 短路后果： 短路電流產(chǎn)生的熱量，使導(dǎo)體溫度急劇上升，會(huì)使絕緣損壞； 短路電流產(chǎn)生的電動(dòng)力，會(huì)使設(shè)備載流部分變形或損壞； 短路會(huì)使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行； 嚴(yán)重的短路會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 短路還會(huì)造成停電； 不對(duì)稱短路的短路電流會(huì)對(duì)通信和電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾等。第二節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流的計(jì)算利用標(biāo)幺值法計(jì)算由于采用10KV電壓供電，故線路電流由設(shè)計(jì)要求中可知：工廠使用干線的導(dǎo)線牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-150，導(dǎo)線為等三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.7s。為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。查表得=0.358, =0.22