電力工程課程設(shè)計匯總

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 新能源與動力工程學院課程設(shè)計報告電力工程課程設(shè)計 專業(yè)電力工程與管理 班級1201班 姓名關(guān)海波 學號 指導教師杜露露2015年 7 月 蘭州交通大學新能源與動力工程學院課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱： 電力工程課程設(shè)計 指導教師（簽名）： 杜露露 班級： 電力1201 姓名： 關(guān)海波 學號： 一、課程設(shè)計題目XX機械廠降壓變電所的電氣設(shè)計二、課程設(shè)計使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計技術(shù)要求：1.教材及網(wǎng)絡(luò)2.課程設(shè)計說明書二、課程設(shè)計的目的通過課程設(shè)計，主要達到以下目的：1使學生獲得綜合運用學過的知識進行變電所主接線設(shè)計和電氣設(shè)備選型的基本能力；2鞏固與擴大學生的電氣綜合設(shè)計

2、知識，為畢業(yè)設(shè)計做準備；3為后續(xù)課程的學習及今后從事科學研究、工程技術(shù)工作打下較堅實的基礎(chǔ)。三、課程設(shè)計的主要內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、設(shè)計要求、工作量要求等） 設(shè)計內(nèi)容：1.負荷計算和無功功率補償；2.變電所位置與型式的選擇；3.變電所主變壓器及主接線方案的選擇；4.短路電流的計算；5.變電所一次設(shè)備的選擇與校驗。6.降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計四、工作進度安排日期地點設(shè)計內(nèi)容7月6日明德樓411由課程設(shè)計負責人講解本課程設(shè)計任務(wù)及相關(guān)內(nèi)容，下達設(shè)計任務(wù)書。7月7日明德樓411同學熟悉設(shè)計內(nèi)容和要求，收集相關(guān)設(shè)計資料及參考書。講解設(shè)計及報告的具體要求，指導學生開展設(shè)計。7月8日明

3、德樓411檢查學生的進度及完成情況，并就相關(guān)問題進行答疑和提問，并對撰寫報告進行指導。7月9日明德樓411檢查學生的進度及完成情況，并對撰寫報告進行指導，于17：30收齊報告。7月10日明德樓411評閱報告，根據(jù)成績評定條件進行成績評定，并對本組學生進行成績排序，寫出指導評語。五、主要參考文獻1 電力工程   鞠平主編   機械工業(yè)出版社2 工廠供電設(shè)計指導  劉介才主編   機械工業(yè)出版社3 電力系統(tǒng)工程 C.L. Wadhwa 科學出版社4 電力工程基礎(chǔ) 孫麗華 機械工業(yè)出版社審核批準意見系主任（簽字） 年月日指導教師評

4、語及成績評定表指導教師評語成績設(shè)計過程（40）設(shè)計報告（50）小組答辯（10）總成績（100）指導教師簽字： 年 月 日目錄專心-專注-專業(yè) 第一章 設(shè)計任務(wù)1.1、設(shè)計要求要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷情況，并適當考慮工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)、容量與類型，選擇變電所主接線方案、一次設(shè)備的選擇、高低壓設(shè)備和進出線，確定防雷和接地裝置。最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖紙。1.2、設(shè)計依據(jù)1.2.1、工廠總平面圖(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)圖1 工廠平面圖1.2.2、工廠

5、負荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時為5000h，日最大負荷持續(xù)時間為8h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1所示。1.2.3、供電電源情況 按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10kV的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LGJ-185，導線為等邊三角形排列，線距為1.5m；干線首端距離本廠約10km。干線首端所裝設(shè)的高壓斷路器斷流容量為500MVA。此斷路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為2.0s。為滿足工廠二級負荷要求，可采用

6、高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線路總長度為100km，電纜線路總長度為30km。1.2.4、氣象資料 本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為40，年平均氣溫為30，年最低氣溫為-5，年最熱月平均最高氣溫為35，年最熱月平均氣溫為30，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為30。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為50。1.2.5、地質(zhì)水文資料本廠所在地區(qū)平均海拔1000m，地層以砂粘土為主，地下水位為4m。廠房編號廠房名稱負荷類別設(shè)備容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)1鑄造車間動力2000.40.65照明509102鍛壓車間動力20003060照明509103熱處理車間動力10006

7、070照明509104電鍍車間動力15006070照明509105倉庫動力1004080照明10.9106工具車間動力200035060照明509107金工車間動力20003060照明509108鍋爐車間動力50080.70照明109109裝配車間動力10004065照明5091010機修車間動力10003060照明20910 生活區(qū)照明2000809 表1 工廠負荷統(tǒng)計資料1.2.6、電費制度 本廠與當?shù)毓╇姴块T達成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。每月基本電費按主變壓器容量為18元/kVA，動力電費為0.9元/Kw.h，照明電費為0.5元/Kw.h。工廠

8、最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.95，此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性向供電部門交納供電貼費：610VA為800/kVA。第二章 負荷計算和無功功率補償2.1、負荷計算在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三相設(shè)備外，還有部分單相設(shè)備，單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配。使三相負荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?5%，則不論單相設(shè)備如何分配，單相可與三相設(shè)備綜合按三相負荷平衡計算。如果單相設(shè)備容量超過三相設(shè)備的15%時，則應(yīng)將單相設(shè)備容量換算為等效三相設(shè)備容量，再與三相設(shè)備容量相加。綜上所述，由于本廠各車間單相設(shè)備容量均不超過三相設(shè)備容量的15%，所以可以

9、按三相負荷平衡計算。即： 2.1.1、單組用電設(shè)備計算負荷的計算公式a)有功負荷計算（單位為KW） = 式（1）b)無功負荷計算（單位為kvar） = tan 式（2）c)視在負荷計算（單位為kvA） = 式（3）d)電流計算（單位為A） =, 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KV） 式（4）2.1.2、多組用電設(shè)備計算負荷的計算公式a)有功負荷計算（單位為KW） = 式（5）式中是所有設(shè)備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數(shù)，可取0.80.95b)無功負荷計算（單位為kvar）= 式（6）式中是所有設(shè)備無功計算負荷之和；是無功負荷同時系數(shù)，可取0.850.97c)視在負荷計算（單位為kvA）

10、= 式（7）d)電流計算（單位為A） = 式（8）2.1.3、各車間負荷統(tǒng)計計算1）、鑄造車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 2)、鍛壓車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 3）、熱處理車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 4）、電鍍車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 5）、倉庫計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 6）、工具車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 7）、金工車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 8）、鍋爐房計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流

11、： 9）、裝配車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 10）、機修車間計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 11）、生活區(qū)計算負荷： 無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流： 2.1.4、總的計算負荷計算a)、總的計算負荷=b)、總的無功計算負荷=c)、總的視在計算負荷=d)、總的計算電流=經(jīng)過計算，得到各廠房和生活區(qū)的負荷統(tǒng)計表，如表2所示（額定電壓取380V）編號名稱類別容量Pe/kW需要系數(shù)KdCostan計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1鑄造車間動力200040651.6780133.6照明5091004.50小計20584.51

12、33.6127.5193.182鍛壓車間動力200030601.336079.8照明5091004.50小計20564.579.8104.5158.333熱處理車間動力100060701.026061.2照明5091004.50小計10564.561.290.2136.74電鍍車間動力15006071.029091.8照明5091004.50小計15594.591.8133.07201.625倉庫動力1004080.7543照明1091000.90小計114.935.98.946工具車間動力200035061.3370144照明5091004.50小計20574.5144116.67176.7

13、77金工車間動力200030601.336079.8照明5091004.50小計20564.579.8104.5158.338鍋爐房動力5008071.024040.8照明1091000.90小計5140.940.858.0486.589裝配車間動力100040651.174046.8照明5091004.50小計10544.546.866.03100.0510機修車間動力100030601.333039.9照明2091001.80小計10231.839.951.878.4811生活區(qū)照明2000.80.90.4816095.04177.78269.36 總計動力1310641.1815.74照

14、明239計入=0.8, =0.850.5512.88693.41035.991568.34表2 各廠房和生活區(qū)的負荷統(tǒng)計表2.2、無功功率補償 無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電容器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由于本廠380V側(cè)最大負荷時的功率因數(shù)只有0.5。而供電部門要求該廠10KV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，這里取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補償容量：=(tan- tan)=

15、512.88tan(arccos0.5) - tan(arccos0.92) = 682.13 kvar選擇PGJ1型低壓自動補償評屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型，采用其1臺主屏與4臺輔屏相結(jié)合?？偣踩萘繛椋?4kvar5=420kvar。補償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變，但是無功計算負荷、視在功率、計算電流都有變化，以下對補償后的無功計算負荷、視在功率、計算電流進行計算。1）無功計算負荷=（693.4-690）+25.65kvar=30 kvar2）視在功率=519 kVA3）計算電流=786.36A功率因數(shù)提高為cos=0.99。在無功補償前，該變電所主變壓器T的容量為

16、應(yīng)選為1250kVA,才能滿足負荷用電的需要；而采取無功補償后，主變壓器T的容量選為1000kVA的就足夠了。同時由于計算電流的減少，使補償點在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無功補償?shù)慕?jīng)濟效益十分可觀。因此無功補償后工廠380V側(cè)和10kV側(cè)的負荷計算如表3所示。項目cos計算負荷/KW/kvar/kVA/A380V側(cè)補償前負荷0.5512.88693.41035.991568.34380V側(cè)無功補償容量-420380V側(cè)補償后負荷0.99512.8830519786.36主變壓器功率損耗0.01=5.130.05=25.610KV側(cè)負荷計算0.9951855.6898.952表

17、3 無功補償后工廠的計算負荷第三章 變電所位置與型式的選擇3.1、變配電所的任務(wù)變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。配電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，然后直接配電的任務(wù)。3.2、變配電所的類型車間附設(shè)變電所、車間內(nèi)變電所、露天（半露天）變電所、獨立變電所、桿上變電所、地下變電所、樓上變電所、成套變電所、移動式變電所。變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負荷中心，根據(jù)本廠的負荷統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并考慮到周邊環(huán)境及進出線方便，決定在6號廠房的西側(cè)緊靠廠房建造工廠變電所，變壓器器型式為附設(shè)式。第四章 變電所主變壓器及主接線方案的選擇4.1、變電所主變壓器的選擇根據(jù)本場的負荷情況有兩種接線方案可選。即一臺

18、變壓器，兩臺變壓器。按技術(shù)指標，裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案，但按經(jīng)濟指標，由于裝設(shè)兩臺變壓器的前期投資及其后期維修費用很大，所以裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案遠優(yōu)于裝設(shè)兩臺主變壓器的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案。4.1.1、變壓器型號的選擇型號為S9型，而容量根據(jù)式，為主變壓器容量，為總的計算負荷。選=1000 KVA>=898.9 KVA，即選一臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。至于工廠二級負荷所需的備用電源，考慮由鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。4.2、變電所主接線方案的選擇4.2.1、裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案 如

19、圖2所示 圖2 裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案第五章 短路電流的計算 5.1、繪制計算電路 500MVAK-1K-2LGJ-185,10km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系統(tǒng)圖3 短路計算電路5.2、確定短路計算基準值設(shè)基準容量=100MVA，基準電壓=1.05，為短路計算電壓，即高壓側(cè)=10.5kV，低壓側(cè)=0.4kV，則 5.3、計算短路電路中各個元件的電抗標幺值5.3.1、電力系統(tǒng) 電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.25.3.2、架空線路 線路電抗，而線路長10km，故5.3.3、電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值=

20、4.5，故=4.5式中為變壓器的額定容量。因此繪制短路計算等效電路如圖4所示。k-1k-2圖4 短路計算等效電路5.4 、k-1點（10.5kV側(cè)）的相關(guān)計算5.4.1、總電抗標幺值=0.2+3.17=3.375.4.2、三相短路電流周期分量有效值5.4.3、其他短路電流 5.4.4、三相短路容量5.5 、k-2點（0.4kV側(cè)）的相關(guān)計算5.5.1、總電抗標幺值=0.2+3.17+4.5=7.875.5.2、三相短路電流周期分量有效值5.5.3、其他短路電流 5.5.4、三相短路容量以上短路計算結(jié)果綜合圖表4所示。短路計算點三相短路電流（kA）三相短路容量/MVAk-11.631.631.6

21、34.152.4629.67k-218.2918.2918.2933.6619.9412.71表4 短路計算結(jié)果第六章 變電所一次設(shè)備的選擇校驗6.1、10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗額定參數(shù)（kV）高壓隔離開關(guān)-10/20010200A -25.5 kA高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高壓熔斷器RN2-10100.5A50 kA -電壓互感器JDJ-1010/0.1 - - - 電流互感器LQJ-1010kV100/5A -31.8 kA 避雷器FS4-1010kV - - -表5 10 kV一次側(cè)設(shè)備的設(shè)備數(shù)據(jù)6.2、380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗 同樣

22、，做出380V側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗，如表6所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求。 額定參數(shù)低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA- 低壓斷路器DW20-630380V630A30kA- 電流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A - 電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A -160/5A表6 380V一次側(cè)設(shè)備的設(shè)備數(shù)據(jù)6.3、高低壓母線的選擇10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。第七章 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計7.1

23、、變電所的防雷保護7.1.1、直接防雷保護 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外或有露天配電裝置時，則應(yīng)在變電所外面的適當位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3-6根長2.5 m的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排或多邊形排列，管間距離5 m，打入地下，管頂距地面0.6 m。接地管間用40mm×4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與接地

24、體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用直徑20mm的鍍鋅扁剛，長11.5。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有3m以上的距離。7.1.2、雷電侵入波的防護 a)在10KV電源進線的終端桿上裝設(shè)FS410型閥式避雷器。引下線采用25 mm ×4 mm的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。b）在10KV高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有GG1A（F）54型開關(guān)柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。c）在380V低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。7.2、變電所公共接地裝置的設(shè)計7.2.1、接地電阻的要求按工廠供電設(shè)計指導表6。此變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件： 且