課程設計指導書

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《供配電工程》課程設計

指導書

徐濾非編寫

湖北理工學院電氣與電子信息工程學院

2023年4月

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1供配電設計概述

1.1供配電設計應遵循的原則

供配電設計應根據(jù)上級批文的內(nèi)容，依據(jù)建設單位的具體設計要求和工藝設計所提出的具體條件進行，并遵循以下原則：

（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策。

必需遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括儉約能源，儉約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。如國家標準GB50052-95《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94《10kV及以下設計規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定。

（2）安全可靠、先進合理。

應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。

（3）近期為主、考慮發(fā)展。

應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。

（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。

按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。供配電設計是整個用戶設計中的重要組成部分。用戶供電設計的質(zhì)量直接影響到用戶的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事供配電工作的人員，有必要了解和把握供配電設計的有關(guān)知識，以便適應設計工作的需要。

1.2供配電設計的內(nèi)容

供配電設計的內(nèi)容一般包括變配電所、供配電線路、防雷與接地、電氣二次回路及自動控制等項目。

變配電所的設計內(nèi)容包括：變配電所的負荷計算及無功功率的補償計算；變配電所所址的選擇；變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定；變配電所主接線方案的選擇；短路計算和開關(guān)設備的選擇；二次回路方案的確定及繼電保護的整定計算；防雷保護與接地裝置設計以及變配電所的電氣照明設計等。

供配電線路設計包括供電電源線路設計和室內(nèi)外高低壓配電線路設計。具體設計內(nèi)容為線路路徑及線路結(jié)構(gòu)形式的確定，導線截面選擇，架空線路桿位確定及電桿與絕緣子、金具的選擇等。

防雷與接地設計是依據(jù)當?shù)氐睦纂娙諗?shù)等基礎資料，確定防雷等級和采取的防雷措施，確定允許接地電阻值和接地裝置的形式等。

電氣二次回路及自動控制設計是根據(jù)工藝設計提出的要求，確定電氣設備的控制、保護、測量、信號和自動裝置的形式，以及各二次設備的選擇校驗等。

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1.3供配電設計的程序

供配電設計，尋常分為擴大初步設計和施工設計兩個階段。1．擴大初步設計

擴大初步設計的任務，主要是根據(jù)設計任務書的要求，進行負荷的統(tǒng)計計算，確定用戶的總用電負荷，選擇用戶供電系統(tǒng)的原則性方案及主要設備，提出主要設備材料清單，并編制工程概算，報上級主管部門審批。因此，擴大初步設計資料應包括用戶供電系統(tǒng)的總體布置圖、主電路圖、平面布置圖等圖紙及設計說明書和工程概算等。

2．施工設計

施工設計是在擴大初步設計經(jīng)上級主管部門批準后，為滿足安裝施工要求而進行的技術(shù)設計，重點是繪制施工圖，因此也稱為施工圖設計。施工設計須對初步設計的原則性方案進行全面的技術(shù)經(jīng)濟分析和必要的計算和修訂，以使設計方案更加完善和確切，有助于安裝施工圖的繪制。安裝施工圖是進行安裝施工所必需的全套圖紙資料。

施工設計資料應包括施工說明書，各項工程的平面圖、剖面面圖，各種設備的安裝接線圖，各種非標準件的安裝詳圖，設備與材料明細表以及工程預算等。

1.4本課程設計相關(guān)說明

1.4.1本課程設計的基本要求

本課程設計應根據(jù)設計任務書以及國家的有關(guān)政策和設計技術(shù)規(guī)程及規(guī)定進行。

①熟練把握與供電設計相關(guān)的工程計算方法：負荷計算、短路電流計算、設備選擇校驗計算等；

②熟悉供電系統(tǒng)典型主接線方案，并把握技術(shù)、經(jīng)濟分析比較方法；③熟悉常用電氣設備的類型、功能，并把握其選擇校驗方法；④把握電氣主接線圖的繪制方法，熟悉設計說明書的編制。1.4.2本課程設計的基本內(nèi)容

設計選題一般應提供資料如下：用戶總平面布置圖、用戶生產(chǎn)任務、負荷狀況、負荷性質(zhì)、供用電協(xié)議、用戶自然條件等。設計題目可以是總降壓變電所的電氣設計、高壓配電所設計，也可以是車間變電所設計，也可以是車間動力或照明設計。在確定選題并提供資料的基礎上，指導教師可根據(jù)設計時間合理選擇設計份量。

設計基本內(nèi)容包括：用戶負荷計算及無功補償計算；確定用戶總降壓變電所、總配變電所或車間變電所的所址和型式；確定主接線方案（要求從兩個比較合理的方案中優(yōu)選）；確定主變壓器型式、容量和數(shù)量；短路計算，并選擇、校驗一次設備；選擇用戶電源進線及用戶高壓配電、

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低壓配電線路；選擇保護裝置及其整定計算；防雷保護及接地裝置的設計。

主要內(nèi)容說明如下：1．電氣主接線的方案比較

根據(jù)設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，擬定出若干種可行方案，內(nèi)容包括主變壓器型式、臺數(shù)和容量；無功補償裝置、裝設位置的選擇；各級電壓接線形式等。然后，依據(jù)對電氣主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點，淘汰一些較差的方案，保存2～3個技術(shù)上相當?shù)妮^好方案，即初選方案。

2．短路電流計算

對每一個初選方案，確定其主接線的運行方式，繪制等值網(wǎng)絡圖，計算各短路點的三相短路電流。

3．電氣設備的選擇與校驗

按正常工作條件選擇電氣設備，按短路狀態(tài)校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。應選擇的電氣設備包括：主變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、互感器、避雷器、導線和電纜等。變電所主接線應選用成套的開關(guān)柜或配電屏。

4．經(jīng)濟比較及最終方案的確定

計算各初選方案的綜合投資和年運行費用，并進行經(jīng)濟比較，選擇經(jīng)濟上最正確的方案作為最終方案。

1.4.3課程設計報告

1、課程設計報告的主要內(nèi)容

主要包括：設計題目；負荷計算、短路計算的過程；電氣設備、載流導體的選擇校驗說明；保護裝置（短路器）的選擇和整定過程；主要設備、材料明細表；供電系統(tǒng)圖。

2、課程設計報告編寫的基本要求

負荷計算和短路計算時應先畫出系統(tǒng)草圖和計算等效電路，計算過程可用數(shù)據(jù)表格的形式表示；系統(tǒng)的設計、計算，設備的選擇、校驗要有必要的文字說明；主要設備、材料明細表中應包括：序號、名稱、型號規(guī)格、單位、數(shù)量、備注等；供電系統(tǒng)圖應標注出主要設備的型號規(guī)格；變電所主接線應選用成套的開關(guān)柜或配電屏。

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2負荷計算、無功補償計算、變壓器選擇

及初步方案確定

2.1用電設備組計算負荷的確定

工程上常用方法有需要系數(shù)法和二項式法。

需要系數(shù)法簡單便利，計算結(jié)果基本符合實際。用電設備臺數(shù)較多，各臺設備容量相差不懸殊時，宜采用需要系數(shù)法，一般用于干線，配變電所的負荷計算。

二項式法的應用局限性較大，但在確定設備臺數(shù)較少而容量區(qū)別懸殊的分支干線的計算負荷時，較之需要系數(shù)法合理，且計算也較便利。

本書只介紹需要系數(shù)法。1．單組用電設備組計算負荷有功計算負荷（kW）：P30?KdPe無功計算負荷（kvar）：Q30?P30tan?視在計算負荷（kVA)：S30?P30/cos?計算電流（A）：I30?S30/(3UN)

式中，Kd為需要系數(shù)，Pe為設備組總的設備容量（對斷續(xù)周期工作制的用電設備組，換算到

sc一個統(tǒng)一的負荷持續(xù)率下），o值。

?為用電設備組的平均功率因數(shù)；tan?為對應于cos?的正切

2．多組用電設備組計算負荷

結(jié)合具體狀況對其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)K?p和K?q：對車間干線，可取K?p?0.85～0.95，K?q?0.90～0.97。

對低壓母線，分兩種狀況：①由用電設備組計算負荷相加來計算時，可取K?p?0.80～0.90，②由車間干線計算負荷相加來計算時，