電力工程課程設(shè)計

1、電 力 工 程 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計學(xué)校：海南大學(xué)學(xué)院：機電工程學(xué)院姓名：王映翰班級：09 電氣一班學(xué)號：310046第一部分設(shè)計任務(wù)書一，設(shè)計題目某工礦企業(yè)降壓變電所電氣設(shè)計二，設(shè)計要求根據(jù)本廠用電負(fù)荷，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展， 按安全可靠，技術(shù)先進，經(jīng)濟合理的要求,確定工廠變電所的位置與形式，通過負(fù)荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量， 進行短路電流計算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設(shè)備，選擇整定繼電保護裝置，最后按要求寫出設(shè)計計算說明書，繪出設(shè)計圖紙。三，設(shè)計資料設(shè)計工程項目(1) 工廠總平面圖：化工廠 采選礦所用電機械制造廠冶煉廠(2) 工廠負(fù)荷數(shù)據(jù):序號負(fù)荷名稱P30 (KVAQ30

2、(Kvar)S30 (KVA)1選采礦區(qū)300014402冶煉廠220010563化工廠20009604機械制造廠15007205廠區(qū)和職工居住區(qū)照明8003846所用電500240(3) 供電電源情況：按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19公里處的變電所110/11kv ,50MV儂壓器供電，供電電壓可任選。(4) 電源的短路容量：35kv母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA 10kv母線的出線斷路器斷流容量為 350MVA(5) 供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35kv供電時，要求工廠變電所高壓側(cè) cos0=;當(dāng)以10kv供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos0=.(6) 氣象資料：四，設(shè)計任務(wù)(一)

3、 設(shè)計計算說明書(二)設(shè)計圖紙設(shè)計計算書第二部分一、各區(qū)域計算負(fù)荷和無功補償1 .采選礦區(qū)已知：P30=3000KVA Tmax=5000h cosQ30= P30*tan 0 =3000*=1440 KvarS30=P30Q2o =2 .冶煉廠cos已知：P30=2200KVA Tmax=4200hQ30= P30*tan 0 =2200*=1056 KvarS30=P320Q20 =If3 .化工廠已知：P30=2000KVAQ30= P30*tanS30=P2,304.機械制造廠已知：P30=1500KVAQ30= P30*tanTmax=4200h cos 0=2000*=960 Kv

4、ar2Q30 = KVATmax=2880h cos 00=1500*=720 KvarS30=p32oQ2o =5 .廠區(qū)和職工居住區(qū)照明 已知：P30=800KVA Tmax=1800h cos 0Q30= P30*tan 0 =800*=384 KvarS30=. P30Q20 =If已知：P30=500KVATmax=1800h cosQ30= P30*tan0 =500*=240 Kvar6 .所用電S30=. P：。Q20 =V,各區(qū)域變電所的設(shè)計選擇3個變電所，格子供電范圍如下:（一）各車間變電所位置及全廠供電平面草圖根據(jù)地理位置及格車間計算負(fù)荷大小，決定設(shè)立變壓所I:選采礦區(qū)，

5、所用電。變壓所II :冶煉廠，廠區(qū)和職工居住區(qū)照明。變壓所III :化工廠，機械制造廠。全廠供電平面圖見圖(三) 個車間變壓器臺數(shù)及容量選擇1 .變壓所I變壓器臺數(shù)及容量選擇(1) 變壓所I的供電負(fù)荷統(tǒng)計，系數(shù)?。篕p=, KQ =P30= Kp* (P30 所 + P30 采)=* (3000+500) =3150KWQ30= Kq*( Q30 所 + Q30 采)=* (1440+240) =1596 Kvar(2) 變壓所I的無功補償無功補償試?。篞C =100Kvar補償以后：Q30=1596-100=1496KvarP30cos =JP30(Q0QZF =S1= P30(Q30 Qc

6、)2 = KVA(3) 變壓所I的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總 負(fù)荷的70%:S NTI = S 1 =*=選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗P0=;負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=空載電流10%=。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=* S 1 =*=PT=n P0+1 Pk ( S30 ) 2 = nSNIo%QT=n-0100SNUk% 0 S30.2SN ()100Sn2 .變壓所II變壓器臺數(shù)及容量選擇(1)變壓所II的供電負(fù)荷統(tǒng)計。P30= Kp* (P30 冶 +

7、P30 廠)=* (2000+800) =2700KWQ30= Kq*( Q30 冶 + Q30 廠尸* (1056+384) =1368 Kvar(2)變壓所II的無功補償無功補償試?。篞C =100Kvar補償以后：Q30=1368-100=1268KvarP30cos 0=河(Q0Q7F =S2= P；。(Q30 Qc)2 =(3)變壓所II的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總負(fù)荷的70%):S = S1 =*=選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗P0=;負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=空載電流

8、I0%=。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=* S 2 =*=PT=n P0+1 Pk ( S30 ) 2 = n SNI0% c 1 UK% o S30、2QT=n-0 Sn+KSn (金)2 =100 n 100 Sn3.變壓所III變壓器臺數(shù)及容量選擇(1)變壓所III的供電負(fù)荷統(tǒng)計，系數(shù)?。篕p= KQ =P30= Kp*(P30化 + P30 機)=* (3000+500) =3150KWQ30= Kq*( Q30 所 + Q30 采)=* (1440+240) =1596 Kvar(2)變壓所III的無功補償無功補償試?。篞C =100Kvar補償以后：Q30=15

9、96-100=1496KvarP30cos0=后一(Q0Q77 =Si= P：。(Q30 Qc)2 = KVA(3)變壓所III的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總 負(fù)荷的70%:S NTI = S 1 =*=選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù):空載損耗P0=;負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=空載電流I0%=。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=*S1PT=n P0+1 Pkn(S30) 2SNI。QT=n-01001 UK% + -n 100二，廠內(nèi)10KV線路截面選擇1.供給變電所I的10K

10、V線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負(fù)荷：P30=*3150=1575KWQ30=*1596=798Kvar計及變壓器的損耗：P = P30+PT=1575+=Q = Q30+ QT=798+=S = P2 Q2 =1815KVA130 = S /( V3U尸年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)T = P30采* Tmax采 P30所* Tmax所=4543h,查表得：架空線路的maxP30 采 P30 所經(jīng)濟電流密度Jec=mn2。所以可得經(jīng)濟截面：Aec=I30/ J ec=2o可選導(dǎo)線型號為LJ-120 ,其允許載流量為1al=375A。相應(yīng)參數(shù)為r0= /km, x 0=

11、/km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 二40o C,溫度修正系數(shù)為：Kt =70=70 25I a1= Kt* I a1=*375=306A I 30 = a 1t a 130由上式可知，所選導(dǎo)線符合長期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為 線路功率損耗:PL=3I 20 Rl=3I r 0 L=3* 2 *IQL=3I20XL=3I 2x0L=3*2*線路首端功率:P=P + p=+=Q=Q + Q=+=線路壓降計算:u=Pr0L Qx0L = UnU%=U*100%=% 合格。Un2 .供給變電所II的10KV線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負(fù)荷:P30=*

12、2700=1350KWQ30=*1368=684Kvar計及變壓器的損耗:=P30+ PT=1350+= =Q30+ QT=684+=S二 ,P,2Q230 = S/(P一必* T 必P-l*T l年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)Tm axP經(jīng)濟電流號度 Jec=mm。0仿T 一P30廠T max廠=1780h,查表得：架空線路的P30冶P30廠所以可得經(jīng)濟截面：Aec ec30 / J ec=2o可選導(dǎo)線型號為LJ-70 ,其允許載流量為I a1 =265人相應(yīng)參數(shù)為 r 0 = /km, x 0= /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40C,溫度修正系數(shù)為：Kt = , 70=t 70 25I a1=

13、 Kt* I al=*265= I 30 =由上式可知，所選導(dǎo)線符合長期發(fā)熱條件。由于變電所II緊鄰35/11kv主變壓器，10kv線路很短，其功率損耗可忽略不計。線路首端功率：P= P=Q= Q，=3 .供給變電所III的10KV線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負(fù)荷：P30=*3150=1575KWQ30=*1596=798Kvar計及變壓器的損耗P = P30+ PT=1575+=Q = Q30+ QT=798+=I 22S = . P Q =1815KVAI 30 = S /（於 U尸P * T P * T n年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)T= dma建一亞一Q =4

14、543h,查表得：架空線路的maxP30 化 P30 機經(jīng)濟電流密度Jec=mn2。所以可得經(jīng)濟截面：Aec=I 30/ J ec=2?？蛇x導(dǎo)線型號為LJ-95 ,其允許載流量為I a1 =325人相應(yīng)參數(shù)為 r 0= /km, x 0= /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40C,溫度修正系數(shù)為：Kt = 27 70 25I a1= Kt*I a1=*325= I 30 =由上式可知，所選導(dǎo)線符合長期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為線路功率損耗： 222PL=3I 3oRl=3I 2r oL=3*2*=QL=3i3oXl=3I 2 x o L=3* 2 *=線路首端功率：P=p

15、 + p=+=q=q + q=+=線路壓降計算,Pro L QxoL_U=UnU%=U*100%=% 合格。Un三，工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計1.工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇 _ _ P=2* ( P I+ P u + P 川)=2*+=9095KWQ=2* (Q； + QII+Q川)=2*+=5051KvarP =K p * P =*9095=Q= K Q * Q=*5051 =總降變10kv側(cè)無功補彳試取：Qc=850kvarPcos c 力2 (QQC7 =S = P2 (QQc)2= KVA為保證供電的可靠性，選用兩臺主變壓器：SNT = S=*=所以選在變壓器型號為

16、SL7-6300/35 ,兩臺。查表得空載損耗P0=;負(fù)載損耗Pk=;阻抗電壓Uk%=空載電流10%=。供電線路截面選擇為保證供電可靠性，選用兩回35kv供電線路。p， =*p=*=Q =* (Q Qq =*()=S = P2 Q 2 =4544KVA用化簡公式求變壓器損耗：P- =*4544=Q= S =*4544=每回35kv供電線路的計算負(fù)荷：P 一 =p + p=+=Q =Q + Q=+=S-=.P,2 Q2 =I 30 = S /( 33 U)=78A按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線的截面：Aec =塌=78/= 2J ec可選LJ-95起允許載流量為：1a1=325A.再按長期放熱條件校驗：

17、I a1=Kt I a1=*325=78A a t a i所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件。線路功率損耗計算。(1) 35kv線路功率損耗計算。已知LJ-95參數(shù)r 0= /km, x 0= /km, l=19km。線路的功率損耗： 2 _22PL=3I 3oRl=3 I 30 r 0L=3*78 2 *19=QL=3I20XL=3 I 20 x0L=3*78 2 *19=線路首端功率：P=P + PL =+=Q=Q + QL =+=線路壓降計算Pr0 L Qx0LU=Unu%=U-*100%=% 合格。 Un四，短路電流計算*全去掉。按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖。 為簡單起見，標(biāo)幺值

18、符號1 .工廠總降壓變35kv母線短路電流(短路點 1)(1) 確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：S d =100MVA, U av =37kvSd 100.=3Uav . 3 * 37(2) 計算個主要元件的電抗標(biāo)幺值:系統(tǒng)電抗(取斷路器 Soc=1500MVAX1 = S1 = 00 =Soc 1500 oc35kv線路電抗(LJ-95 )x= / kmX2=*19*100372(3)求三相短路電流和短路容量:1)總電抗標(biāo)幺值:=+*=2)三相短路電流周期分量有效值:I11d _ 1.56 _IkX 0.2823)其他三相短路電流值：,.(3). (3)I = I = I k =:(3)(3).ish= I

19、=I(3)_ I(3)=*=Ish=I4)三相短路容量：S (3)=&=0 =X 0.282大系統(tǒng)X1=O= 尸 一一 尸2 3 4 3XXX X車間負(fù)荷總降變10k母線廠內(nèi)10kv線路車間變電母線母線短路電流(短路點 2)(1)確定標(biāo)幺值基準(zhǔn):Sd =100MVA, Ud2,Sd 100Id2=3Ud2 3*10.5(2)計算個主要元件的電抗標(biāo)幺值：1)系統(tǒng)電抗：X仕屋二地.Soc 15002 ) 35kv線路電抗：X2= *19* 100 =3723) 35/11kv電力變壓器電抗(Uk%=:3V。Uk%*Sd 7.5* 100*10 X3=100SN 100*6300(3)求三相短路電流

20、和短路容量: 1 )總電抗標(biāo)幺值:=X1+X2_3=+0.43 1.192)三相短路電流周期分量的有效值:噌=上=口X 0.8773)其他三相短路電流:”(3)(3)(3).=I = I k =i (3) _ I _*, i sh = I - (3).I sh = I4)三相短路容量:S(3) =-S-= 100 =114MVAX 0.8773.0.4kv車間抵押母線短路電流(短路點 3)(1)確定標(biāo)幺值基準(zhǔn):Sd =100MVA, Ud3 dd 3Sd100d3 ，3Ud3 3*0.4(2)計算個主要元件的電抗標(biāo)幺值:1)系統(tǒng)電抗:Sd 100X1= d =Soc 1500 oc2 ) 35

21、kv線路電抗:100X2= *19*3723） 35/11kv電力變壓器電抗（Uk%=:3s Uk%*Sd 7.5*100*10kd100SN100* 63004 ) 10kv廠內(nèi)架空線路電抗(給變電所II供電)：因這段10kv架空線路很短，l 0,電抗可不計。X4=05 ) 10/電力變壓器(2500KVA變壓器Uk%=:yUk%*Sd 5.5*100*103X5=100Sn100* 2500（3）求三相短路電流和短路容量：1 ）總電抗標(biāo)幺值：7- X2 X3 X4 X5 0.43 1.19 0 2.2X=X1 +=+2）三相短路電流周期分量的有效值：I k3） =-Id3_ = 144.34 =73K/AX 1.9773）其他三相短路電流:I (3) = I (3)= I (3) =73KA! k:(3)_*7Q_i sh =73=