電力工程課程設(shè)計

1、力工程基礎(chǔ)課程設(shè)計學(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)計任務(wù)書設(shè)計題目某工礦企業(yè)降壓變電所電氣設(shè)計，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(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理的要求,確定工廠變電所的位置與形式， 算，選擇變電所的主接線及高、 計計算說明書，繪出設(shè)計圖紙。 三，設(shè)計資料設(shè)計工程項目通過負(fù)荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量， 進(jìn)行短路電流計 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)(1) 工廠總平面圖:化工廠米選礦所用電機(jī)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 (KVA

2、 )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(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110/38.5/11kv , 50MVA變壓器供電，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

3、電所高壓側(cè)cos 0 >=0.9; 1當(dāng)以供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos 0 >=0.95.(6) 氣象資料：四，設(shè)計任務(wù)(一) 設(shè)計計算說明書(二) 設(shè)計圖紙第二部分設(shè)計計算書一、各區(qū)域計算負(fù)荷和無功補(bǔ)償1. 采選礦區(qū)已知：P30=3000KVA Tmax=5000hcos 0 0.9Q30= P30*ta n30=0*0.48=1440 KvarfS30= P30Q：0 =3327.70KVA2 冶煉廠已知：P30=2200KVA Tmax=4200hcos 0 0.9Q30= P30*ta n 0 =2200*0.48=1056jKS30= P30 Q30 =2440.3

4、1KVA3化工廠已知：P30=2000KVATmax=4200hcos 0 0.9Q30= P30*tan=2000*0.48=960 KvarS30= P：0Q：0=2218.47 KVA4.機(jī)械制造廠已知：P30=1500KVATmax=2880hcos 0 0.9Q30= P 30*tan 0 =1500*0.48=720 Kvarr 22S30= P30Q30 =1163.85KVA5.廠區(qū)和職工居住區(qū)照明已知：P30=800KVATmax=1800hcos0 0.9Q30= P30*tan0 =800*0.48=384 KvarS30=2Q30 =887.39KVA已知：P30=50

5、0KVATmax=1800hcos 0 0.9Q30= P30*ta n 0 =500*0.48=240 KvarS30= P30Q20 =554.62KVA6所用電一，各區(qū)域變電所的設(shè)計選擇（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算負(fù)荷大小，決定設(shè)立3個變電所，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（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)取：Kp=0.9 , Kq=0.95P30= Kp* ( P30

6、 所 + P30 采)=0.9* (3000+500) =3150KWQ30= K Q*( Q30 所 + Q30 采)=0.95* ( 1440+240) =1596 Kvar(2 ) 變壓所I的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償試?。篞C =100Kvar補(bǔ)償以后：Q30=1596-100=1496KvarP30 2 2cos C= P30 (Q 30 Q c)=0.98>0.9022S1= P30(Q30 Qc) =3184.49 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%):SNTi =0.7 S1 =0.7*3184.49=2229.143

7、KVA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=3.65KW ;負(fù)載損耗Pk=23KW;阻抗電壓 Uk%=5.5 ;空載電流I0%=1.0。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1 )。S30=0.5* S1 =0.5*3184.49=1592.25KVAPT=nP0+丄Pk ( -30 ) 2=12.98KWSnQT=n 疊 Sn + 丄-Uk% Sn ( -30 ) 2 =80.78Kvar100 n 100 SN2. 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 + P30 廠)

8、=0.9* (2000+800) =2700KWQ30= K Q*( Q30 冶 + Q30 廠)=0.95* ( 1056+384) =1368 Kvar(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=1268KvarP 30 22-cosC= P30(Q 30 Q c)=0.91>0.90S2 = P2O(Q30 Qc)2 =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 =0.7 S1=0.7*3184.49=2229.143KVANTII選擇變壓器型號為

9、 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=3.65KW ；負(fù)載損耗 Pk=23KW;阻抗電壓 Uk%=5.5 ；空載電流I0%=1.0。(4) 計算每臺變壓器的功率損耗(n=1 )。S30=0.5* S2 =0.5*2982.92=1491.46KVAPT=n P0+ 1 Pk(魚)2 =11.84KW n ( SnQT=n 盟 ZE 誥 ( S0)2 =73"4KVar3. 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=0.9，K Q =0.95P30= Kp* ( P30 化 + P30 機(jī))=0.9

10、*( 3000+500) =3150KWQ30= K Q*( Q30 所 + Q30 采)=0.95*( 1440+240) =1596 Kvar(2) 變壓所III的無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償試取：QC =100Kvar補(bǔ)償以后:Q30=1596-100=1496Kvar(Q 30P 30Q c)2=0.98>0.90cos ° P302(Q30 Qc) =3184.49 KVA選用兩臺變壓器(每臺可供車間總負(fù)(3) 變壓所III的變壓器選擇，為保證供電的可靠性,荷的70%):SNTI =0.7 S1=0.7*3184.49=2229.143KVA選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為

11、 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(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10%=1.0。(4) 計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(魚)2 =12.98KWSNQT=nI。1001 UK%S + K SN +Nn 1002=80.78Kvar二，廠內(nèi)10KV線路截面選擇1 .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,每回供電線路計算負(fù)荷:P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798K

12、var計及變壓器的損耗：P' = P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ' = Q30+QT=798+80.98=878.98Kvar'2 '2S' = P Q =1815KVAI30 = S' /( . 3 U)=104.79A年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)TmaxP30采*采 %所* 丁命所=4543h,查表得架空線路的130 采F30 所經(jīng)濟(jì)電流密度 Jec=0.86A/mm 2。所以可得經(jīng)濟(jì)截面：A ec=I 30 / J ec =121.8mm ?？蛇x導(dǎo)線型號為LJ-120,其允許載流量為I a1 =375A。相應(yīng)參數(shù)為 r

13、0=0.28/ km, X 0=0.3 /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40 °C，溫度修正系數(shù)為：Kt =. 70=0.816V 7025I a1 = Kt* I a1 =0.816*375=306A> I30=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：2 '2 2PL=3I30Rl=3I r0L=3*104.79 *0.28*0.64=5.9KW2 '2 2QL=3I 30X L=3I x0L=3*104.79 *0.3*0.64=6.3Kvar 線路首端功率：P=P' +P

14、=1587.98+5.9=1593.88KWQ=Q ' +Q=878.98+6.3=885.28Kvar線路壓降計算：U=Pr0 L Qx°L=0.045KVU%= *100%=0.45% 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=0.5*2700=1350KWQ30=0.5*1368=684Kvar計及變壓器的損耗：P' = P30+PT=1350+11.84=1361.84KWQ' = Q30+QT=684+73.94=757.94KvarS' = P'2 Q'2

15、 =1558.5KVAI 30 = S' /(3 U)=89.98Ap*Tp廠* t 廠年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)T =冶max冶30廠max- =1780h,查表得：架空線路的maxF30 冶130 廠經(jīng)濟(jì)電流密度 Jec=1.48A/mm 2。2所以可得經(jīng)濟(jì)截面：A ec=l 30/ Jec =60.79mm 。可選導(dǎo)線型號為LJ-70,其允許載流量為I a1 =265A。相應(yīng)參數(shù)為 r0=0.48 /km, X 0=0.32 /km。再按發(fā)熱條件檢驗1已知 =40 °C，溫度修正系數(shù)為：K t = 70=0.816X 7025I a1 = Kt* I ai =0.816*

16、265=216.24A> I 30 =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。線路首端功率：P= P' =1361.84KWQ= Q ' =757.94Kvar3.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=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar計及變壓器的損耗P' = P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ' = Q30+QT=798+80.98=878.98K

17、varS' = . P'2 Q'2 =1815KVAI 30 = S' /( . 3 U)=104.79AP * tP * T年最大負(fù)荷平局利用小時數(shù)t = 壬max化30機(jī)max機(jī) =4543h,查表得 架空線路的maxF30 化F30 機(jī)經(jīng)濟(jì)電流密度 Jec=1.00A/mm所以可得經(jīng)濟(jì)截面：2Aec=I 30 / Jec=104.79mm?？蛇x導(dǎo)線型號為LJ-95,其允許載流量為I a1 =325A。相應(yīng)參數(shù)為 r0=0.36/ km, X 0=0.31/ km。再按發(fā)熱條件檢驗i 70已知 =40 °C，溫度修正系數(shù)為：K t = =0.816

18、 7025I a1 = Kt* I a1=0.816*325=365.2A> I 30 =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：2 '2 2PL=3I 30Rl=3I 2r0L=3*1O4.79 2*0.32*0.36=3.8KW2 '2 2QL=3I 30X l=3I x0L=3*1O4.79 *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線路壓降計算U=

19、 PrLQXoL =0.035KVUnu%=*100%=0.035%Un合格。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 ,+ P H + P 川)=2*(1593.88+1361.84+1591.78)=9095KWQ=2* ( Q'I + Q H +Q 川)=2*(885.28+757.94+882.28)=5051KvarP=Kp* P=0.9*9095=8185.5KWQ= KQ * Q =0.95*505仁4798.5Kvar總降變10kv側(cè)無功補(bǔ)償試取：Qc=850kvarP 2 2 cos e=P(QQc)=0.99&g

20、t;0.90S = fP2 (QQc)2 =8193.9 KVA為保證供電的可靠性，選用兩臺主變壓器：SNT =0.7 S=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10%=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* ( Q Qc) =0.5* (4798.5-850) =1974.25KvarS'P&

21、#39;2 Q 2 =4544KVA用化簡公式求變壓器損耗:P=0.015S' =0.015*4544=68.16KWQ=0.06 S' =0.06*4544=272.64Kvar每回35kv供電線路的計算負(fù)荷：P' =P ' +P=4092.75+68.16=4160.91KWQ' =Q ' +Q=1974.25+272.64=2246.89KvarS''P'2''2=4728.8KVAI 30 = S' ' /( J3 U)=78A按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面:A ecI 30=78/0

22、.9=86.67mmJ ec可選LJ-95起允許載流量為：I a1=325A.再按長期放熱條件校驗：I a1=K t I a1 =0.95*325=308.75A>78A所選導(dǎo)線符合發(fā)熱條件。3.35kv線路功率損耗計算。(1) 35kv線路功率損耗計算。已知LJ-95參數(shù)r0=0.36 /km，x 0=0.31 /km，l=19km。線路的功率損耗：2 2 2PL=3I 30 R L =3 I 30 r 0 L=3*78 2 *0.36*19=124.8KW2 2 2QL=3I 30 X L =3 I 20 x 0 L=3*78 2 *0.31*19=50.9Kvar 線路首端功率：P

23、=P'' + PL =4160.91 + 124.8=4285.71KWQ=Q ' + QL =2246.89+50.9=2299.79Kvar線路壓降計算Pr0 LQx0LU= 00 =1.2KVUnU%= *100%=3.4% 合格。Un四，短路電流計算按無窮大系統(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)幺值符號*全去掉。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):Sd=100MVA, U av =37kvSd3Uav100、3 * 37=1.56KA（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=1500MV

24、A）X1=歸=1001500=0.06735kv線路電抗(LJ-95)x=0.31/ km100X2=0.31*19*=0.43372(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:Ik3)Id1.56=5.53KA0.2823) 其他三相短路電流值：I ''(3) = I (3)= I k3) =5.53KA iS3) =2.55 I ''(3) =2.55*5.53=14.1KA iSP =1.51 I ''(3) =1.51*5.53=8.35KA4）三相短

25、路容量:SdX1000.282=354.6MVA大系統(tǒng)X1=0.067X2=0.43> 1,35k母線uX3=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>sz車間變電0.4kv母線車間負(fù)荷2.10kv母線短路電流(短路點 2) (1)確定標(biāo)幺值基準(zhǔn)：Sd=100MVA, U d2=10.5kvd2Sd3Ud21003*10.5=5.50KA(2) 計算個主要元件的電抗標(biāo)幺值:1) 系統(tǒng)電抗:1001500=0.0672) 35kv線路電抗:X2= 0.31*19*100372=0.433) 35/11kv電力變壓器電抗(Uk%=7.5)：3“ U

26、k%*Sd 7.5*100*10X3=1.19100Sn 100* 6300（3）求三相短路電流和短路容量：1）總電抗標(biāo)幺值：X2 X30.43 1.19X =X1+=0.067+=0.87722）三相短路電流周期分量的有效值：I k3)=丄 = 5.50 =6.27KAX 0.877"(3)3）其他三相短路電流:I ''(3) = I (3)= I k3) =6.27KAiS3) =2.55 I ''(3) =2.55*6.27=15.99KAI S3)=1.51 I ''(3) =1.51*6.27=9.47KA4）三相短路容量:S

27、 = ®=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, U d3=0.4kv ld3=予= 一=144.34KA3Ud3 3*0.4（2）計算個主要元件的電抗標(biāo)幺值:1）系統(tǒng)電抗：X1= Sa=0.067S°c 15002) 35kv線路電抗：100X2= 0.31*19*2 =0.433723) 35/11kv電力變壓器電抗(Uk%=7.5)：3X3= Uk%*Sd=7.5*100*1°=119IOOSn100* 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

28、很短，I 0,電抗可不計。X4=05) 10/0.4kv 電力變壓器(2500KVA 變壓器 Uk%=5.5 ):3Uk%*Sd 5.5* 100*10X5= k d=2.2100SN100* 2500（3）求三相短路電流和短路容量:1）總電抗標(biāo)幺值:=X1 +X2 X3+2X4 X5_2=0.067+0.43 1.19+20 2.22=1.9772）三相短路電流周期分量的有效值:I k3)= 亙=144'34 =73KA ！ X 1.9773) 其他三相短路電流：I ''高壓35kv側(cè)設(shè)備35kv側(cè)設(shè)備的選擇如表 1所示。 中亞10kv側(cè)設(shè)備10kv側(cè)設(shè)備如表2所示。 低壓