電力工程課程設(shè)計(jì)

電力工程基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)學(xué)校：海南大學(xué)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院 姓名：王映翰 班級：09電氣一班學(xué)號：20090304310046第一部分設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目某工礦企業(yè)降壓變電所電氣設(shè)計(jì)二，設(shè)計(jì)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(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求，確定工廠變電所的位置與形式，通過負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器臺數(shù)及容量，進(jìn)行短路電流計(jì)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(hù)裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，繪出設(shè)計(jì)圖紙。三，設(shè)計(jì)資料設(shè)計(jì)工程項(xiàng)目工廠總平面圖：采選礦采選礦區(qū)所用電照明用電冶煉廠化工廠機(jī)械制造廠工廠負(fù)荷數(shù)據(jù)：序號負(fù)荷名稱P30（KVA）Q30（Kvar）S30（KVA）1選采礦區(qū)300014403327.702冶煉廠220010562440.313化工廠20009602218.474機(jī)械制造855廠區(qū)和職工居住區(qū)照明800384887.396所用電500240554.62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110/38.5/11kv，50MVA變壓器供電，供電電壓可任選。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。供電局要求的功率因數(shù)：當(dāng)35kv供電時(shí)，要求工廠變電所高壓側(cè)cos￠>=0.9;當(dāng)以10kv供電時(shí)，要求工廠變電所高壓側(cè)cos￠>=0.95.氣象資料：四，設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)圖紙第二部分設(shè)計(jì)計(jì)算書各區(qū)域計(jì)算負(fù)荷和無功補(bǔ)償1.采選礦區(qū)已知：P30=3000KVATmax=5000hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=3000*0.48=1440KvarS30==3327.70KVA2．冶煉廠已知：P30=2200KVATmax=4200hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=2200*0.48=1056KvarS30==2440.31KVA3.化工廠已知：P30=2000KVATmax=4200hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=2000*0.48=960KvarS30==2218.47KVA4.機(jī)械制造廠已知：P30=1500KVATmax=2880hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=1500*0.48=720KvarS30==1163.85KVA5.廠區(qū)和職工居住區(qū)照明已知：P30=800KVATmax=1800hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=800*0.48=384KvarS30==887.39KVA6.所用電已知：P30=500KVATmax=1800hcos￠0.9Q30=P30*tan￠=500*0.48=240KvarS30==554.62KVA各區(qū)域變電所的設(shè)計(jì)選擇（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(jì)算負(fù)荷大小，決定設(shè)立3個(gè)變電所，格子供電范圍如下：變壓所I：選采礦區(qū)，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(jī)械制造廠。全廠供電平面圖見圖變壓所變壓所I采選礦區(qū)所用電照明用電冶煉廠化工廠機(jī)械制造廠變壓所II變壓所III個(gè)車間變壓器臺數(shù)及容量選擇變壓所I變壓器臺數(shù)及容量選擇變壓所I的供電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)，系數(shù)?。篕p=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變壓所I的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償試取：QC=100Kvar補(bǔ)償以后：Q30=1596-100=1496Kvarcos￠==0.98>0.90S==3184.49KVA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=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA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(xiàng)參數(shù)：空載損耗P0=3.65KW；負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=5.5；空載電流I0%=1.0。計(jì)算每臺變壓器的功率損耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*3184.49=1592.25KVAPT=nP0+Pk（）=12.98KWQT=n+（）=80.78Kvar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(jì)。P30=Kp*（P30冶+P30廠）=0.9*（2000+800）=2700KWQ30=K*(Q30冶+Q30廠)=0.95*（1056+384）=1368Kvar（2）變壓所II的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償試?。篞C=100Kvar補(bǔ)償以后：Q30=1368-100=1268Kvarcos￠==0.91>0.90S==2982.92KVA（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=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA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(xiàng)參數(shù)：空載損耗P0=3.65KW；負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=5.5；空載電流I0%=1.0。（4）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*2982.92=1491.46KVAPT=nP0+Pk（）=11.84KWQT=n+（）=73.94Kvar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(jì)，系數(shù)?。篕p=0.9，K=0.95P30=Kp*（P30化+P30機(jī)）=0.9*（3000+500）=3150KWQ30=K*(Q30所+Q30采)=0.95*（1440+240）=1596Kvar（2）變壓所III的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償試?。篞C=100Kvar補(bǔ)償以后：Q30=1596-100=1496Kvarcos￠==0.98>0.90S==3184.49KVA（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=0.7S=0.7*3184.49=2229.143KVA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(xiàng)參數(shù)：空載損耗P0=3.65KW；負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓Uk%=5.5；空載電流I0%=1.0。（4）計(jì)算每臺變壓器的功率損耗（n=1）。S30=0.5*S=0.5*3184.49=1592.25KVAPT=nP0+Pk（）=12.98KWQT=n+（）=80.78Kvar廠內(nèi)10KV線路截面選擇供給變電所I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(jì)算負(fù)荷：P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar計(jì)及變壓器的損耗：P’=P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ’=Q30+QT=798+80.98=878.98KvarS’==1815KVAI=S’/(U)=104.79A年最大負(fù)荷平局利用小時(shí)數(shù)T==4543h,查表得:架空線路的經(jīng)濟(jì)電流密度J=0.86A/mm。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：A=I/J=121.8mm。可選導(dǎo)線型號為LJ-120，其允許載流量為I=375A。相應(yīng)參數(shù)為r=0.28=0.3。再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)已知=40C，溫度修正系數(shù)為：K==0.816I=K*I=0.816*375=306A>I=104.79A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0.64km線路功率損耗：PL=3IR=3IrL=3*104.79*0.28*0.64=5.9KWQL=3IX=3IxL=3*104.79*0.3*0.64=6.3Kvar線路首端功率：P=P’+P=1587.98+5.9=1593.88KWQ=Q’+Q=878.98+6.3=885.28Kvar線路壓降計(jì)算：U==0.045KVU%=*100%=0.45%合格。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(jì)算負(fù)荷：P30=0.5*2700=1350KWQ30=0.5*1368=684Kvar計(jì)及變壓器的損耗：P’=P30+PT=1350+11.84=1361.84KWQ’=Q30+QT=684+73.94=757.94KvarS’==1558.5KVAI=S’/(U)=89.98A年最大負(fù)荷平局利用小時(shí)數(shù)T==1780h,查表得:架空線路的經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.48A/mm。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：A=I/J=60.79mm。可選導(dǎo)線型號為LJ-70，其允許載流量為I=265A。相應(yīng)參數(shù)為r=0.48=0.32。再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)已知=40C，溫度修正系數(shù)為：K==0.816I=K*I=0.816*265=216.24A>I=89.98A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(jì)。線路首端功率：P=P’=1361.84KWQ=Q’=757.94Kvar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(jì)算負(fù)荷：P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar計(jì)及變壓器的損耗P’=P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ’=Q30+QT=798+80.98=878.98KvarS’==1815KVAI=S’/(U)=104.79A年最大負(fù)荷平局利用小時(shí)數(shù)T==4543h,查表得:架空線路的經(jīng)濟(jì)電流密度J=1.00A/mm。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：A=I/J=104.79mm?？蛇x導(dǎo)線型號為LJ-95，其允許載流量為I=325A。相應(yīng)參數(shù)為r=0.36=0.31。再按發(fā)熱條件檢驗(yàn)已知=40C，溫度修正系數(shù)為：K==0.816I=K*I=0.816*325=365.2A>I=104.79A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0.32km線路功率損耗：PL=3IR=3IrL=3*104.79*0.32*0.36=3.8KWQL=3IX=3IxL=3*104.79*0.32*0.31=3.3Kvar線路首端功率：P=P’+P=1587.98+3.8=1591.78KWQ=Q’+Q=878.98+3.3=882.28Kvar線路壓降計(jì)算U==0.035KVU%=*100%=0.035%合格。工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇=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總降變10kv側(cè)無功補(bǔ)償試?。篞=850kvarcos￠==0.99>0.90S==8193.9KVA為保證供電的可靠性，選用兩臺主變壓器：S=0.7S=0.7*8193.9=5735.73KVA所以選在變壓器型號為SL7-6300/35，兩臺。查表得空載損耗P0=8.20KW；負(fù)載損耗Pk=41.00KW;阻抗電壓Uk%=7.5；空載電流I0%=0.9。2.35kv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’=0.5*P=0.5*8185.5=4092.75KWQ’=0.5*（）=0.5*（4798.5-850）=1974.25KvarS’==4544KVA用化簡公式求變壓器損耗：P=0.015S’=0.015*4544=68.16KWQ=0.06S’=0.06*4544=272.64Kvar每回35kv供電線路的計(jì)算負(fù)荷：P’’=P’+P=4092.75+68.16=4160.91KWQ’’=Q’+Q=1974.25+272.64=2246.89KvarS’’==4728.8KVAI=S’’/(U)=78A按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面：A==78/0.9=86.67mm可選LJ-95起允許載流量為：I=325A.再按長期放熱條件校驗(yàn)：I=KI=0.95*325=308.75A>78A所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件。3.35kv線路功率損耗計(jì)算。（1）35kv線路功率損耗計(jì)算。已知LJ-95參數(shù)r=0.36=0.31，l=19km。線路的功率損耗：PL=3IR=3IrL=3*78*0.36*19=124.8KWQL=3IX=3IxL=3*78*0.31*19=50.9Kvar線路首端功率：P=P’’+PL=4160.91+124.8=4285.71KWQ=Q’’+QL=2246.89+50.9=2299.79Kvar線路壓降計(jì)算U==1.2KVU%=*100%=3.4%合格。短路電流計(jì)算按無窮大系統(tǒng)供電計(jì)算短路電流。短路計(jì)算電路圖見圖。為簡單起見，標(biāo)幺值符號*全去掉。工廠總降壓變35kv母線短路電流（短路點(diǎn)1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：S=100MVA,U=37kvI===1.56KA計(jì)算個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值：系統(tǒng)電抗（取斷路器S=1500MVA）X1===0.06735kv線路電抗（LJ-95）x==0.31X2=0.31*19*=0.43（3）求三相短路電流和短路容量：1)總電抗標(biāo)幺值：X=0.067+0.5*0.43=0.2822)三相短路電流周期分量有效值：I===5.53KA3)其他三相短路電流值：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大系統(tǒng)X2=0.43大系統(tǒng)X2=0.4335k母線①X1=0.067X3=1.19總降變35kv側(cè)總降變10k母線X4=0廠內(nèi)10kv線路X3=2.2車間變電0.4kv母線車間負(fù)荷②③2.10kv母線短路電流（短路點(diǎn)2）（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：S=100MVA,U=10.5kvI===5.50KA(2)計(jì)算個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗：X1===0.0672）35kv線路電抗：X2=0.31*19*=0.433）35/11kv電力變壓器電抗（Uk%=7.5）：X3===1.19(3)求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：X=X1+=0.067+=0.8772)三相短路電流周期分量的有效值：I===6.27KA3）其他三相短路電流：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車間抵押母線短路電流（短路點(diǎn)3）（1）確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：S=100MVA,U=0.4kvI===144.34KA(2)計(jì)算個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值：1）系統(tǒng)電抗：X1===0.0672）35kv線路電抗：X2=0.31*19*=0.433）35/11kv電力變壓器電抗（Uk%=7.5）：X3===1.194）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，l0，電抗可不計(jì)。X4=05）10/0.4kv電力變壓器（2500KVA變壓器Uk%=5.5）：X5===2.2(3)求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：X=X1++=0.067++=1.9772)三相短路電流周期分量的有效值：I===73KA！3）其他三相短路電流：I=I=I=73KA！i=1.84I=1.84*73=134.32KAI=1.09I=1.09*73=79.57KA4)三相