供配電課程設計報告

1、武 漢 紡 織 大 學 高等職業(yè)技術(shù)學院供配電課程設計報告學號：1011142141 成績： 學生班級：應電102班學生姓名：杜 喬 指導教師：陶 桓 齊日 期：2012年10月18號前言 兩周的課程設計結(jié)束了在這次的課程設計中不僅檢驗了我所學習的知識也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情如何去做一件事情又如何完成一件事情。在設計過程中與同學分工設計和同學們相互探討相互學習相互監(jiān)督。學會了合作學會了運籌帷幄學會了寬容學會了理解也學會了做人與處世。 這次我們做的是某塑料制品廠全廠總降壓變電所設計,老師提供了原始資料,對我們提出了要求。在老師的指導下我們首先進行了全廠負荷統(tǒng)計然后繪制了全廠供電系統(tǒng)圖。接著計

2、算了短路電流選擇電氣設備并進行了校驗。這期間充分地運用了學到的知識到我們幫助很大。 在這次設計過程中體現(xiàn)出自己單獨設計的能力以及綜合運用知識的能力體會了學以致用、突出自己勞動成果的喜悅心情從中發(fā)現(xiàn)自己平時學習的不足和薄弱環(huán)節(jié)從而加以彌補。 也非常感謝我們的李老師.老師嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪當然我還沒有經(jīng)驗其中可能會有錯誤懇請老師和同學們執(zhí)教不勝感激目 錄第一部分設計任務書1 1、設計題目12、設計要求13、設計任務14、設計依據(jù)14.1、供電電源情況14.2、廠區(qū)平面布置圖24.3、工廠負荷情況24.4、氣象、水文和

3、地質(zhì)資料3 第二部分一、 負荷計算和無功功率補償41.1、負荷計算41.1.1、單組用電設備計算負荷的計算公式41.1.2、多組用電設備計算負荷的計算公式41.1.3、各車間負荷統(tǒng)計計算41.1.4、總的計算負荷計算41.1.4、總的計算負荷計算4各車間負荷統(tǒng)計列表51.2、無功功率補償6二、變電所位置與型式的選擇72.1、變配電所的任務132.3、變配電所的類型13 2.3、變配電所位置的確定3三、 變電所主變壓器及主接線方案的選擇143.1、變電所主變壓器的選擇143.2、變電所主接線方案的選擇14 3.3、兩種主接線方案技術(shù)經(jīng)濟比較14四、 短路電流的計算164.1、繪制計算電路4.2、

4、確定短路計算基準值164.3、計算短路電路中各個元件的電抗標幺值164.3.1、電力系統(tǒng)164.3.2、架空線路164.3.3、電力變壓器164.4 、a點（10kv側(cè)）的相關(guān)計算174.4.1、總電抗標幺值174.4.2、三相短路電流周期分量有效值174.4.3、其他短路電流174.4.4、三相短路容量174.5 、b點（0.38kv側(cè)）的相關(guān)計算174.5.1、總電抗標幺值174.5.2三相短路電流周期分量有效值5.4.3、其他短路電流175.4.4、三相短路容量17五、 變電所一次設備的選擇校驗195.1、10kv側(cè)一次設備的選擇校驗195.2、380v側(cè)一次設備的選擇校驗195.3、高

5、低壓母線的選擇19六、選擇電纜和導線型號規(guī)格七、 收獲感想22參考文獻 供配電課程設計任務書(1)應電101103班一、設計題目：武漢某機械設備廠10kv降壓變電所電氣部分設計二、設計要求：1. 內(nèi)容：完成某機械設備廠變電所電氣一次部分初步設計。主要包括：1）負荷計算；2）主變壓器選擇；3）電氣主接線設計；4）短路電流計算；5）主要電氣設備選擇；6）課程設計說明書； 2. 要求：每人獨立設計、繪圖、撰寫課程設計報告。三、設計任務 1. 設計說明書 內(nèi)容包含：1）前言；2）目錄；3）變電所位置和型式選擇計算；4）負荷計算和無功功率補償； 5）選擇主變壓器臺數(shù)、容量及類型；6）短路電流計算；7）電

6、氣主接線方案設計，進行幾個主接線方案的比較，確定一個最佳方案；8）選擇和校驗所需的電纜規(guī)格和電氣設備；9）附錄參考文獻。2. 設計圖紙 其中含：主接線圖一份（a2或a3圖紙）；配電裝置配置圖或線路布置圖一份（選做）；四、設計依據(jù)（原始資料）1、供電電源情況：根據(jù)當?shù)毓╇姴块T的協(xié)議規(guī)定，本廠電源可由附近一條10kv公共電源干線取得；該干線走向參看工廠平面圖；干線首端距本廠5km；干線首端高壓斷路容量為500mva, 架空進線。工廠二級負荷可采用高壓聯(lián)絡線備用電源，由鄰近的單位取得，高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為50 km，電纜線總長度為20 km。2、廠區(qū)總平面布置圖（400800m），見下

7、圖。3、工廠負荷情況本廠年最大負荷利用小時為4600h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。鑄造、電鍍兩車間和鍋爐房屬二級負荷，其余均為三級負荷。負荷統(tǒng)計資料如表所示：廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量/kw需要系數(shù)kd功率因數(shù)cosj1鑄造車間動力3100.30.70照明90.71.02鍛壓車間動力3500.20.65照明90.71.03金工車間動力3100.20.65照明90.71.04工具車間動力3500.250.65照明90.71.05電鍍車間動力2500.40.75照明90.71.06熱處理動力2000.40.75照明90.71.07裝配車間動力2000.30.70照明90.71.08機修車間動

8、力2000.20.65照明40.71.09鍋爐房動力900.60.75照明20.71.010倉庫動力250.30.85照明20.71.0生活區(qū)照明4000.70.94、氣象、水文和地質(zhì)資料：本廠地區(qū)年最高溫度為38，年平均氣溫為25，年最低氣溫為-6，年最熱月平均最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為27，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。冬季主導風向為西北風，夏季為東南風，年雷暴日數(shù)為22天。本廠地區(qū)平均海拔100m，全廠地形平坦，地質(zhì)以砂質(zhì)粘土為主，地下水位2m，最大凍土層厚度為0.6m，地震級烈度0.85(10kv)五、參考資料供備電技術(shù)（第2版）唐志平主編工廠供電劉介才編供電技術(shù)第4版

9、 余健明 同向前 蘇文成 編工廠供電設計指導第2版 劉介才編電力工程設計手冊（一次部分）供配電設計手冊六、成績評定課程設計成績由平時表現(xiàn)成績、設計說明書成績、課程設計報告構(gòu)成，其中平時表現(xiàn)成績占20%，設計說明書成績占30%，圖紙成績占30%，課程設計報告成績占20%，分別用百分制表示，總成績用優(yōu)（90-100）、良（80-89）、中（70-79）、及格（60-69）、不及格（59以下）表示。七、時間：2012年10月15日2012年10月19日（第07周）建議時間安排：1天查找資料；3天設計計算數(shù)據(jù)；1天編寫說明書和設計報告。設計完成時間：10月19日下午3：30報告交到04-202。八、地

10、點：陽光校區(qū)03-517 指導教師：陶桓齊 201210. 10第一章 負荷計算和無功功率補償1.1負荷計算1.1.1單組用電設備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為kw） = ， 為系數(shù)b)無功計算負荷（單位為kvar）= tanc)視在計算負荷（單位為kva）=d)計算電流（單位為a） =, 為用電設備的額定電壓（單位為kv）1.1.2多組用電設備計算負荷的計算公式a)有功計算負荷（單位為kw）=式中是所有設備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數(shù)，可取0.850.95b)無功計算負荷（單位為kvar）=，是所有設備無功之和；是無功負荷同時系數(shù)，可取0.90.97c)視在計算負荷（單

11、位為kva） =d)計算電流（單位為a） =經(jīng)過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負荷計算表，如表4.1所示（額定電壓取380v）編號名 稱負荷類別容量pe/kw需要系數(shù)kdcosjtanj計算負荷p30/kwq30/kvars30/kvai30/a1鑄造車間動力3100.30.701.029394.86132.84202.06照明90.71.006.306.39.58小計3191.01.71.0299.394.85139.14211.642鍛壓車間動力3500.20.651.177081.9107.74163.89照明90.71.006.306.39.58小計3590.91.651.1776.381

12、.9114.04173.473金工車間動力3100.20.651.176272.5495.42143.78照明90.71.006.306.39.58小計3390.91.651.1768.372.54101.72153.364工具車間動力3500.250.651.1787.5102.375134.67204.85照明90.71.006.306.39.58小計3590.951.651.1793.8102.375140.97214.435電鍍車間動力2500.40.750.8810088133.21202.63照明90.71.006.306.39.58小計2591.11.750.88106.3881

13、39.51212.216熱處理動力2000.40.750.888070.4106.57162.11照明90.71.006.306.39.58小計2091.11.750.8886.370.4112.87171.697裝配車間動力2000.30.701.026061.285.71130.38照明90.71.006.306.39.58小計2091.01.701.0266.361.292.01139.968機修車間動力2000.20.651.174046.861.5693.64照明40.71.002.802.84.3小計2040.91.651.1742.846.864.3697.949鍋爐房動力900

14、.60.750.885447.5271.93109.42照明20.71.001.401.42.13小計921.31.750.8855.447.5273.33111.5510倉庫動力250.30.850.627.54.658.813.39照明20.71.001.401.42.13小計271.01.850.628.94.6510.215.52生活區(qū)照明4000.70.90.48280134.4310.6471.55合計負荷（380v側(cè)）pc、qc動力2255照明471小計2726990.2804.64計入同時系數(shù)：ksp=0.85ksq=0.90.76kspsp30841.7kspsq30724.

15、1761110.71表4.1各廠房和生活區(qū)的負荷計算表1.2 無功功率補償 無功功率的人工補償裝置：主要有同步補償機和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應用最為普遍。由表2.1可知，該廠380v側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有0.75。而供電部門要求該廠10kv進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗元大于有功損耗，因此380v側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應稍大于0.9，暫取0.92來計算380v側(cè)所需無功功率補償容量：=(tan - tan)=841.7tan(arccos0.76) - tan

16、(arccos0.92) = 361.931kvar選pgj1型低壓自動補償評屏，并聯(lián)電容器為bw0.4-14-3型，需要電容器n=/14=26.9,考慮三相均衡分配，應設30個并聯(lián)電容器，每相10個，補償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變，補償后補償容量為14*30=420，而無功計算負荷=（724.176-420）kvar=304.176kvar，視在功率=894.98kvar，計算電流=1361.4 a,功率因數(shù)提高為cos=0.94。表4.2無功補償后工廠的計算負荷項目cos計算負荷/kw/kvar/kva/a380v側(cè)補償前負荷0.76841.7724.1761110.7117

17、94.4380v側(cè)無功補償容量-420380v側(cè)補償后負荷0.94841.7304.176894.981361.4主變壓器功率損耗0.015=13.40.06=53.710kv側(cè)負荷計算0.94855.1357.88927.053.6第二章 變電所位置和形式選擇計算2.1變電所位置的確定變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠平面圖的下邊和左側(cè)，分別作一直角坐標的軸和軸，然后測出各車間（建筑）和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置，、分別代表廠房1、2、3.10號的功率，設定（2.5,2.5）、（2.5,3）、（3,4）、（3.5,4）、（5,4）、（4,3）、（4.

18、5,4）、（5，5）、（4,5）、（3,3），并設（3,4.5）為生活區(qū)的中心負荷。而工廠的負荷中心假設在p(,),其中p=+=。因此仿照力學中計算中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標： （4-1） （4-2）把各車間的坐標代入（4-1）、（4-2），得到=3.53，=3.52。由計算結(jié)果可知，工廠的負荷中心在10號廠房（倉庫）的西北角?？紤]到周圍環(huán)境及進出線方便，決定在10號廠房的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所，器型式為附設式。2.2選擇主變壓器臺數(shù)、容量及類型根據(jù)工廠的負荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：a)裝設一臺變壓器 型號為s9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器

19、容量，為總的計算負荷。選=1000kva=927.0kva，即選一臺s9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。b)裝設兩臺變壓器 型號為s9型，而每臺變壓器容量根據(jù)式（4-3）、（4-4）選擇，即927.0kva=（556.2648.9）kva（4-3）=(99.3+106.3+55.4) kva=261kva（4-4）因此選兩臺s9-630/10型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡線來承擔。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均為yyn0 。2.3變電所主接線方案的選擇和主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較 按上面考

20、慮的兩種主變壓器方案可設計下列兩種主接線方案：(1)裝設一臺主變壓器的主接線方案 (2)裝設兩臺主變壓器的主接線方案 表4-1 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術(shù)指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗較小靈活方便性只有一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更好一些經(jīng)濟指標電力變壓器的綜合投資額查得s9-1000/10的單價為15.1萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此綜合投資約為2*15.1=30.2萬元查得s9-630/10的單價為10.5

21、萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為4*10.5=42萬元，與一臺主變方案價格多11.8萬高壓開關(guān)柜（含計量柜）的綜合投資額查得gg-1a(f)型柜可按每臺4萬元計，其綜合投資可按設備的1.5倍計，因此高壓開關(guān)柜的綜合投資約為4*1.5*4=24萬元本方案采用6臺gg-1a(f)柜，其綜合投資約為6*1.5*4=36萬元，比一臺主變方案多投資12萬元電力變壓器和高壓開關(guān)柜的年運行費主變的折舊費=30.2萬元*0.05=1.51萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=24萬元*0.06=1.44萬元；變配電的維修管理費=（30.2+24）萬元*0.06=3.25萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費=（1

22、.51+1.44+3.25）=6.2萬元主變的折舊費=42萬元*0.05=2.1萬元；高壓開關(guān)柜的折舊費=36萬元*0.06=2.16萬元；變配電的維修管理費=（42+36）萬元*0.06=4.68萬元。因此主變和高壓開關(guān)柜的折舊和維修管理費=（2.1+2.16+4.68）=8.94萬元，比一臺主變方案多投資2.74萬元供電貼費主變?nèi)萘棵縦va為800元，供電貼費=1000kva*0.08萬元/kva=80萬元供電貼費=2*630kva*0.08萬元=100.8萬元，比一臺主變多交20.8萬元 從上表可以看出，按技術(shù)指標，裝設兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，則

23、裝設一臺主變的主接線方案遠由于裝設兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設一臺主變的主接線方案第三章 短路電流計算 3.1 繪制計算電路 500mvak-1k-2lgj-150,5km10.5kvs9-10000.4kv(2)(3)(1)系統(tǒng)圖4-1 短路計算電路 3.2 確定短路計算基準值設基準容量=100mva，基準電壓=1.05，為短路計算電壓，即高壓側(cè)=10.5kv，低壓側(cè)=0.4kv，則 （4-5） （4-6） 3.3 計算短路電路中個元件的電抗標幺值3.3.1電力系統(tǒng)已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500mva，故 =100mva/500mva=0.2 （4-7）5.3.2架空線路

24、查表得lgj-150的線路電抗 （4-8） 3.3.3電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=4.5，故 =4.5 （4-9） 式中，為變壓器的額定容量 因此繪制短路計算等效電路如圖4-2所示。k-1k-2圖4-2 短路計算等效電路 3.4 k-1點（10.5kv側(cè)）的相關(guān)計算 3.4.1 總電抗標幺值=0.2+1.63=1.83 （4-10） 3.4.2 三相短路電流周期分量有效值 （4-11） 3.4.3 其他短路電流 （4-12） （4-13） （4-14） 3.4.4 三相短路容量 （4-15） 3.5 k-2點（0.4kv側(cè)）的相關(guān)計算 3.5.1 總電抗標幺值=0.2+1.83+4

25、.5=6.53 （4-16） 3.5.2 三相短路電流周期分量有效值 （4-17） 3.5.3 其他短路電流 （4-18） （4-19） （4-20） 3.5.4三相短路容量（4-21）以上短路計算結(jié)果綜合圖表3-3所示。表3-3短路計算結(jié)果短路計算點三相短路電流三相短路容量/mvak-13.003.003.007.654.5354.64k-222.0522.0522.0540.5724.0315.31第四章 變電所一次設備的選擇校驗 4.1 10kv側(cè)一次設備的選擇校驗4.1.1 按工作電壓選則 設備的額定電壓一般不應小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設備的額定電壓應不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓

26、，即。=10kv， =11.5kv，高壓開關(guān)設備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kv，穿墻套管額定電壓=11.5kv，熔斷器額定電壓=12kv。4.1.2按工作電流選擇設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即4.1.3按斷流能力選擇設備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷短路電流的設備來說，不應小于它可能分斷的最大短路有效值或短路容量，即或?qū)τ诜謹嘭摵稍O備電流的設備來說，則為，為最大負荷電流。4.1.4 隔離開關(guān)、負荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗a)動穩(wěn)定校驗條件或、分別為開關(guān)的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值b)熱穩(wěn)定校驗條件 對于上面的分析，如表4

27、-5所示，由它可知所選一次設備均滿足要求。表4-5 10 kv一次側(cè)設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度其它裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kv57.7a()1.63ka5.0ka一次設備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路器sn10-10i/63010kv630a16ka40 ka高壓隔離開關(guān)-10/20010kv200a-25.5 ka二次負荷0.6高壓熔斷器rn2-1010kv0.5a50 ka-電壓互感器jdj-1010/0.1kv-電壓互感器jdzj-10-電流互感器lqj-1010kv100/5a-=31.8 ka=81避雷針fs4-1010kv-戶外隔離開關(guān)gw4-12/40012kv400a-25ka 4. 2 380v側(cè)一次設備的選