電力工程課設(shè)

1、電力工程課程設(shè)計(jì)報(bào)告電力工程課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)： 考勤（10）紀(jì)律（10）過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）答辯（10）總成績(jī)（100） 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣1202 姓 名： 靳耀耀 學(xué) 號(hào)： 201209727 指導(dǎo)教師： 趙 峰 蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2015 年 7月 10日1 設(shè)計(jì)原始題目1.1具體題目1.1.1工廠負(fù)荷情況本廠大多數(shù)車(chē)間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)3500h，日最大負(fù)間6小時(shí)荷持續(xù)時(shí)，該工廠鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間屬于二級(jí)負(fù)荷，其余為三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力負(fù)荷為三相，額定電壓為380V；電氣照明為單相，額定電壓為220V。負(fù)荷情況表見(jiàn)附錄表1-1。1.1

2、.2供電電源本廠從附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源，干線導(dǎo)線型號(hào)LGJ-150，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距1m，干線首端（電力系統(tǒng)的饋電變電站）距離本廠8km。干線首段斷路器容量為400MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為1.7S。為滿(mǎn)足工廠二級(jí)負(fù)荷要求，采用長(zhǎng)度為20 km架空線路取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長(zhǎng)為80km，電纜線路總長(zhǎng)度為25km。變電所最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9。1.1.3 氣象資料 年最高氣溫38，年最低氣溫-8。年平均氣溫23，年最熱月平均氣溫33。年最熱月地下0.8m處平均溫度為25。年雷

3、暴日數(shù)為20日。1.2要完成的內(nèi)容(1) 掌握負(fù)荷計(jì)算及初步設(shè)計(jì)方案確定的基本方法。(2) 掌握工廠變電所電氣主接線設(shè)計(jì)的基本方法。(3) 掌握變電所變壓器型號(hào)選擇的基本方法。(4) 熟悉供配電線路設(shè)計(jì)的基本方法。2設(shè)計(jì)課題的計(jì)算與分析2.1設(shè)計(jì)的意義本次設(shè)計(jì)根據(jù)課題提供的某機(jī)械制造廠的用電負(fù)荷和供電條件，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求確定本廠變電所的位置和形式。通過(guò)負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進(jìn)出線，最后按要求寫(xiě)出設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并繪出設(shè)計(jì)圖樣。2.2具體計(jì)算2.2.1負(fù)荷計(jì)算

4、(2.1)其中S為設(shè)備容量，K為需用系數(shù)，P為實(shí)際消耗的有功功率； (2.2)其中P為有功功率，tan功率因數(shù)角的正切值，Q實(shí)際消耗的無(wú)功功率。 (2.3)其中S為實(shí)際消耗的總功率，I為總電流； P=（P+ P） (2.4) Q= K（Q+ Q） (2.5) S= (2.6)其中 是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，是無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)。利用上述公式部分計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下：鍛壓車(chē)間：動(dòng)力部分照明部分 同理可求得其他負(fù)荷； 同時(shí)取全廠同時(shí)系數(shù)為：K=0.95，K=0.97，則全廠的計(jì)算負(fù)荷為：P= K（P+ P）=0.95×760.4=722.38kWQ= K（Q+ Q）=0.97×655.4

5、9=635.85 kvar具體計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄表2-1。2.2.2無(wú)功功率補(bǔ)償 這時(shí)低壓側(cè)的功率因數(shù)為: cos=722.38/=0.75可知，該廠380V側(cè)最大負(fù)荷是的功率因數(shù)只有0.75。而供電部門(mén)要求該廠10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷是功率因數(shù)不應(yīng)該低于0.90?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷是功率因素應(yīng)稍大于0.90，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： = P (tan-tan)=722.38tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)=329.4選用并聯(lián)的電容器為BW0.4-14-3型，總?cè)萘繛?4kvar×5=420

6、 kvar。補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q'=635.85-420=215.85 kvar視在功率： S =753.9kVA計(jì)算電流： I= S /UN=1145.4A功率因數(shù)提高為 cos= P/ S =0.946>0.90 滿(mǎn)足要求。3主變壓器及主接線方案選擇3.1變壓器臺(tái)數(shù)容量和類(lèi)型的選擇由于工廠總負(fù)荷容量較大，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，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。變壓器容量是根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷確定的。補(bǔ)償過(guò)后的總計(jì)算負(fù)荷為S=753.9kVA。每臺(tái)變壓器的容量

7、S0.7753.9=527.8 kVA，每臺(tái)變壓器的容量為630kVA。因此選擇兩臺(tái)S9-630型低損耗配電變壓器。3.2變壓器一次側(cè)主接線在前面選擇變壓器時(shí)選擇2臺(tái)主變壓器，且本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源；為滿(mǎn)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。所以采用一用一備的運(yùn)行方式，故變壓器高壓側(cè)采用單母線接線，而低壓側(cè)采用單母線分段接線。接線圖如附錄圖1所示。4短路電流計(jì)算如圖所示，假設(shè)短路點(diǎn)為K點(diǎn)，利用標(biāo)幺值計(jì)算過(guò)程如下： 圖4-1 短路計(jì)算電路4.1確定基準(zhǔn)值取 4.2計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值4.2.1電力系統(tǒng)（出口斷路器的斷流容量）

8、4.2.2 架空線路（LGJ-150的線距為1m的線路電抗 = 0.35/km）4.2.3 電力變壓器(選擇變壓器容量630KVA，變壓器短路電壓百分為5% )4.2.4 繪制短路計(jì)算等效電路如圖：圖4-2 等效電路圖4.3計(jì)算k點(diǎn)短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量4.3.1 電源至短路點(diǎn)的總電抗標(biāo)幺值 4.3.2三相短路電流周期分量有效值4.3.3其他三相短路電流4.3.4 三相短路容量表4-1 短路計(jì)算結(jié)果表短路計(jì)算點(diǎn)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流/KA三相短路容量Sk/MVAK點(diǎn)6.8920.9520.9520.9538.5522.8414.51 5設(shè)備選型及校驗(yàn)5.1按工作電壓選則

9、設(shè)備的額定電壓一般應(yīng)大于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，即高壓開(kāi)關(guān)設(shè)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。5.2按工作電流選擇設(shè)備的額定電流應(yīng)大于所在電路的計(jì)算電流，即。5.3按斷流能力選擇設(shè)備的額定開(kāi)斷電流或容量應(yīng)大于它可能分?jǐn)嗟淖畲蠖搪冯娏饔行е祷蚨搪啡萘俊?.4隔離開(kāi)關(guān)、負(fù)荷開(kāi)關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)5.4.1 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)或、分別為開(kāi)關(guān)的極限通過(guò)電流峰值和有效值，、分別為開(kāi)關(guān)所處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值。5.4.2熱穩(wěn)定校驗(yàn) 依上述條件及計(jì)算結(jié)果選定的設(shè)備型號(hào)見(jiàn)附錄表5-1、5-2。6繼電保護(hù)裝置的整定6.1動(dòng)作電流整定 (6

10、.1)可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=100/5=20，因此動(dòng)作電流為：因此過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流整定為6A。6.2過(guò)電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn) (6.2)6.3裝設(shè)電流速斷保護(hù)速斷電流 其中 因此速斷保護(hù)電流為 電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗(yàn)利用式 因此其保護(hù)靈敏度系數(shù)為即這里裝設(shè)的電流速斷保護(hù)的靈敏度系數(shù)是達(dá)到要求的。7 設(shè)計(jì)總結(jié)通過(guò)這次電力工程課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)電力工程中負(fù)荷的計(jì)算和無(wú)功補(bǔ)償有了更深刻的理解；對(duì)如何選擇主變壓器方面的知識(shí)有了一些基本的掌握；在指導(dǎo)老師的幫助下通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)我學(xué)到了很多另外，還讓我對(duì)課設(shè)的一些格式、內(nèi)容和規(guī)范有了一定的了解，相信這次課設(shè)帶給我

11、的東西能在我以后的學(xué)習(xí)生活中幫到我很多。參考文獻(xiàn)1 劉介才. 工廠供電M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2010:15-190.2 劉介才. 工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003:157-164.3 劉介才. 工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1998:33-134.4 陳小虎. 工廠供電技術(shù)M. 北京: 高等教育出版社, 2004:89-216.5 于永源,楊琦雯. 電力系統(tǒng)分析M. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2010:13-32.6 實(shí)用電工電子技術(shù)手冊(cè)編委會(huì). 實(shí)用電工電子技術(shù)手冊(cè)M. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2003:104-162.7 張保會(huì),尹

12、項(xiàng)根. 電力繼電保護(hù)M. 北京: 中國(guó)電力出版社, 2010:178-206. 附錄：表1-1 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料序號(hào)廠房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)別設(shè)備容量/KW需用系數(shù)功率因數(shù)1鍛壓車(chē)間動(dòng)力3500.30.65照明80.71.02工具車(chē)間動(dòng)力3600.30.6照明70.91.03鍋爐房動(dòng)力500.70.8照明10.81.04金工車(chē)間動(dòng)力4000.20.65照明100.81.05裝配車(chē)間動(dòng)力1800.30.7照明60.81.06倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力200.40.8照明10.81.07熱處理車(chē)間動(dòng)力1500.50.8照明60.71.08鉚焊車(chē)間動(dòng)力1000.60.8照明50.71.09烘房動(dòng)力200.80.8照明20.71

13、.010生活區(qū)照明照明2000.80.9序號(hào)廠房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)別設(shè)備容量/KW需用系數(shù)功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷P /KWQ/KvarS/KVAI/A1鍛壓間動(dòng)力3500.30.65105122.8161.6245.5照明80.71.05.602工具間動(dòng)力3600.30.6108143.7180273.05照明70.91.06.303鍋爐房動(dòng)力500.70.83526.243.7566.47照明10.81.00.804金工車(chē)間動(dòng)力4000.20.658093.6123186.88照明100.81.0805裝配車(chē)間動(dòng)力1800.30.75455.0977.14117.19照明60.81.04.806倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力2

14、00.40.8861015.19照明10.81.00.807熱處理車(chē)間動(dòng)力1500.50.87556.393.75142.44照明60.71.04.208鉚焊車(chē)間動(dòng)力1000.60.8604575113.95照明50.71.03.509烘房動(dòng)力200.80.840305075.97照明20.71.01.4010生活區(qū)照明照明2000.80.916076.8177.8269.7總計(jì)動(dòng)力1660760.4655.5照明246K=0.95K=0.970.75722.38635.85962.361462.2表2-1 各廠房和生活區(qū)的負(fù)荷計(jì)算表表5-1 10 kV一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)數(shù)據(jù)10kV58.66kA1.87kA4.77kA一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)高壓少油斷路SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高壓隔離開(kāi)關(guān)-10/20010kV200A25.5 kA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(hù)外隔離開(kāi)關(guān)GW4-12/40012kV400A25kA表5-2 380V一次側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目電壓電流斷流能力動(dòng)態(tài)定度熱穩(wěn)定度裝置