供電技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、供電技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)書同向前， 倪峰， 王海燕， 王倩， 潘忠美西安理工大學(xué)電氣工程系第一講 供電技術(shù)課程設(shè)計概論一、供電系統(tǒng)設(shè)計的三個階段及其任務(wù)供電系統(tǒng)設(shè)計的最終目的是提供可供施工建設(shè)的整套施工圖紙。但是，對于一個大中型工程而言，系統(tǒng)設(shè)計往往劃分為三個階段：1. 可行性研究階段從供電的角度研究工程建設(shè)的可行性，主要是指電源的可行性，電源的可供容量、電源的電能質(zhì)量、用戶電能質(zhì)量污染的程度、電氣投資等方面。本階段的成果是：初步確定電源，形成可行性和投資概算。2. 初步設(shè)計階段初步設(shè)計階段是在可行性研究的基礎(chǔ)上，進一步確定和細(xì)化供電方案，初步確定變電所、變壓器、開關(guān)柜等主要電氣及布局，設(shè)計主接線

2、圖，提供主要材料。該用戶的、生產(chǎn)規(guī)模、占地面積、工藝流程及對應(yīng)的類型和數(shù)量，估算出該用戶所需要的電力，與當(dāng)?shù)毓╇姴块T，商討附近可供電源點、可供電壓及容量；設(shè)計相應(yīng)的總降變/總配、車間變以及車間變管轄的范圍，比較確定供電方案；匯總主要電氣和材料，核算建設(shè)所需器材與總投資；業(yè)主綜合各個設(shè)計部門的總投資概算決定進行分期建設(shè)還是建設(shè)不同的建設(shè)方案，后期設(shè)計也會有所不同。3. 施工圖設(shè)計階段施工圖設(shè)計是工程設(shè)計的最終環(huán)節(jié)，依據(jù)初步設(shè)計所形成的供電方案，為工程施工建設(shè)提供施工圖紙。施工圖設(shè)計階段的成果成套施工圖和材料清單，圖紙分為原理圖（反映電能主回路的一次主接線圖；反映操作、保護、信號等回路的二次接線圖

3、；非標(biāo)原理圖，等）、變電所布局和廠房配電平剖面圖、防雷接地平剖面圖。同時提供詳細(xì)完整的供電系統(tǒng)所用和材料。施工設(shè)計中包含大量的選擇計算，負(fù)荷計算、短路電流計算、選擇校驗、保護整定計算、電能質(zhì)量核算等，形成計算書以供備查。一般而言，大型工程可能經(jīng)過上述三個階段，中型工程可能經(jīng)過初步設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個階段，而小型工程則直接進入到施工圖設(shè)計階段。二、供電系統(tǒng)設(shè)計的依據(jù)1.2.3.甲方業(yè)主提供的類型、產(chǎn)量、建設(shè)地點和建設(shè)；周邊電源情況（電源分布、可供電電壓及容量、短路容量、保護配合要求等）；工藝和設(shè)計部門等提供的廠區(qū)及用電布局圖、用電型號參數(shù)；4.生產(chǎn)工藝及其特殊要求（供電可靠性要求、生產(chǎn)工藝的串并

4、行聯(lián)鎖、電能質(zhì)量要求）；5.特殊用電的電氣特性（長期、短期、周期工作制，沖擊性負(fù)荷，電能質(zhì)量敏感等）；6.廠區(qū)周邊環(huán)境（雷電、風(fēng)力、土壤、鹽霧、粉塵）。三、課程設(shè)計的深度課程設(shè)計相當(dāng)于工程設(shè)計的初步設(shè)計階段。課程設(shè)計結(jié)束后，應(yīng)提交如下設(shè)：1.反映供電方案的一次主接線圖2.反映廠區(qū)電氣布局的變電所布局與高壓線路平面圖3.反映綜合考慮和設(shè)計計算過程的設(shè)計計算說明書（方案設(shè)計、負(fù)荷計算、短路計算、主要選擇與校驗、保護配置與參數(shù)整定計算）。四、課程設(shè)計的主要工作內(nèi)容1.根據(jù)課程設(shè)計題目所給條件和要求，確定供電方案，設(shè)計一次主接線草圖，并從安全、可靠、靈活、四個方面審視完善主接線圖；2.3.4.5.6.

5、主接線，開展負(fù)荷計算與無功補償設(shè)計；主接線，選擇變壓器、高壓線路的類型與截面；主接線，開展短路電流計算（電源進線至 0.4kV 母線）；主接線，選擇與校驗開關(guān)柜、開關(guān)、斷路器、熔斷器等）；主接線，繼電保護配置與參數(shù)整定計算（電源進線至一路車間變 0.4kV母線的保護）。7.繪制主接線圖和廠區(qū)高壓平面布局圖，撰寫課程設(shè)計說明書。五、課程設(shè)計的成果要求1提交主接線圖，一張 3#圖紙，要求完整清晰；2. 提交廠區(qū)高壓平面布局圖，A4 草圖即可；3. 提交設(shè)計說明書，總結(jié)整理課程設(shè)計的工作內(nèi)容。六、課程設(shè)計的進度安排（1 周）nnnnnnnnn供電方案的設(shè)計1 天主接線，開展負(fù)荷計算與無功補償設(shè)計0.

6、5 天主接線，選擇變壓器、高壓線路0.5 天主接線，開展短路電流計算0.5 天主接線，選擇與校驗0.5 天主接線，繼電保護配置與參數(shù)整定計算0.5 天完善整理說明書0.5 天繪圖0.5 天答辯0.5 天七、課程設(shè)計的辦法nnn20%設(shè)計說明書 40%答辯 40%第二講 供電方案的確定供電方案設(shè)計的條件與依據(jù)一、供電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)做到以近期發(fā)展為主，適當(dāng)考慮未來發(fā)展的可能，按照負(fù)荷的性質(zhì)、用電容量、用電特點和地區(qū)供電條件，合理設(shè)計方案。二、供電方案的確定與步驟1.估算各個廠房及全廠負(fù)荷，填入廠區(qū)布局圖中，僅估算有功功率，功率因數(shù)按 0.9 考慮；根據(jù)全廠負(fù)荷的大小，再考慮到廠區(qū)負(fù)荷的等級和特殊性、廠

7、區(qū)據(jù)電源的距2.離，確定電源點和供電電壓；3.根據(jù)電源電壓和廠區(qū)供電區(qū)域的大小，確定是否設(shè)置總降或總配電所及其位置；4.根據(jù)廠區(qū)內(nèi)廠房布局、廠房估算負(fù)荷大小、負(fù)荷性質(zhì)，確定車間變電所數(shù)量和位置、變壓器臺數(shù)、母線制；5.6.繪制主接線草圖，并考慮無功補償方案（高壓/低壓，集中/就地）；從安全、可靠、靈活、四個方面審視完善主接線圖。三、補充說明1 供電方案確定的時候，僅計算有功負(fù)荷即可，功率因數(shù)可按照 0.9 考慮。因常會在車間變的低壓側(cè)設(shè)置無功補償裝置。2 對于負(fù)荷，電源進線上可以是兩條回路供電、也一條專線電纜供電。3 對于車間有負(fù)荷、但是負(fù)荷較小的情況，可以采用與附近車間變進行低壓聯(lián)絡(luò)的方式來

8、滿足可靠性要求。4 總降、總配的確定：根據(jù)全廠負(fù)荷大小，如果負(fù)荷較大且電源電壓大于等于35kV，則需設(shè)總降；如果供電電壓為 10kV 且廠區(qū)有多個車間變，則需設(shè)總配。5 車間變的確定：按照分散設(shè)置并接近負(fù)荷中心的原則確定車間變電所位置和數(shù)量。大容量車間（400KVA）可以考慮單獨設(shè)立車間變或以其為主，附帶鄰近小負(fù)荷；小容量相鄰車間可以合設(shè)一個車間變；如果兩條生產(chǎn)線并行，需設(shè)置兩個車間變或兩臺變壓器；如果生產(chǎn)線串行，則負(fù)荷可合并，可設(shè) 1個車間變。6. 在車間變的低壓側(cè)，一般設(shè)置集中式無功補償裝置。7. 畫出主接線草圖。用戶變電所一般采用單母線制或單母線分段制。8. 每段母線設(shè)置電壓互感器一臺，

9、采用熔斷器保護；每條高壓進線或出線設(shè)置測量和繼電保護用的電流互感器。第三講 負(fù)荷計算與短路電流計算一、負(fù)荷計算1.2.依據(jù)主接線，按照自下而上的原則，逐級開展負(fù)荷計算；每一級負(fù)荷計算，都要核算功率因數(shù)是否滿足要求，并設(shè)置必要的無功補償裝置和補償容量；3.4.經(jīng)過變壓器時，要考慮變壓器的有功功率損耗和無功功率損耗；同級負(fù)荷較多時，要考慮一定的同時系數(shù)；較大負(fù)荷時，需要系數(shù)法計算負(fù)荷需要適當(dāng)。5.6.7.計算每條線路上輸送的計算有功功率、無功功率、視在功率和計算電流；根據(jù)計算負(fù)荷，選擇變壓器的容量和高壓線路的截面；根據(jù)計算負(fù)荷，選擇電壓和電流互感器的額定參數(shù)。二、短路電流計算1.依據(jù)主接線，根據(jù)短

10、路電流的應(yīng)用目的（校驗和保護整定），選定主要的節(jié)點作為短路電流計算點（一般高低壓配電母線）；2.計算最大運行最小運行方式下各點的三相短路參數(shù)（穩(wěn)態(tài)短路電流、沖擊電流峰值、短路容量）和兩相短路電流；3.短路電流計算可以采用標(biāo)值法或有名值法。三、補充說明負(fù)荷計算和短路電流計算請參照相關(guān)章節(jié)。第四講 電氣的選擇與校驗一、開關(guān)柜的選擇1.根據(jù)主接線的形式，參照相關(guān)手冊，確定戶內(nèi)開關(guān)柜的型號和接線方案號；2.一般而言，每條高壓進線和出線都需要設(shè)置一臺開關(guān)柜；電壓互感器（通常包含避雷器）單獨設(shè)立一臺開關(guān)柜。3.開關(guān)柜有固定式和抽屜式（手車式）兩種，各有特色，均可選擇。二、電氣的選擇1.根據(jù)開關(guān)的安裝環(huán)境和

11、方式，選擇電氣的型號（一般采用所選開關(guān)柜中提供的型號）；2.根據(jù)安裝位置和進出線計算電流，選擇開關(guān)、斷路器、熔斷器、電流互感器、避雷器等電氣的額定參數(shù)，額定電壓和額定電流。3.計量用電流互感器選擇 0.2 級1 級，一般為 0.5 級，其一次側(cè)額定電流按線路計算電流的 130%考慮，再規(guī)格化。繼電保護用電流互感器選擇 3 級或 D 級，其一次側(cè)額定電流首先按線路計算電流的 130%規(guī)格化選擇，然后按電流互感器的 10%誤差曲線來校驗。三、開關(guān)的校驗1.依據(jù)短路電流計算結(jié)果和保護時限，校驗斷路器的熱、力和開斷能力；2.依據(jù)短路電流計算結(jié)果和保護時限，校驗開關(guān)的熱和力；3.依據(jù)短路電流計算結(jié)果，校

12、驗熔斷器的開斷能力。4.校驗可參照相關(guān)章節(jié)。第五講 繼電保護的設(shè)置與參數(shù)整定一、繼電保護的配置1.2.3.4.5.6.根據(jù)主接線，配置線路和變壓器的電流保護；總變中的變壓器除速斷保護、過電流保護外，需配置差動保護；車間變的變壓器保護一般配置電流速斷保護和過電流保護；總降/總配到車間變的短距離線路的保護一般包含在車間變壓器保護范圍內(nèi)；系統(tǒng)中的過電壓保護通常采用避雷器保護，通常不設(shè)置欠電壓保護。電源進線的保護一般由變電站管轄。但是，總配中的高壓母線需要設(shè)置必要的電流保護；總變中的高壓母線的保護一般由總變壓器的保護來覆蓋。二、繼電保護的整定計算1.依據(jù)主接線和短路電流計算結(jié)果，選擇一段高壓配電母線的

13、保護和一臺車間變的保護，進行完整的參數(shù)整定計算；2.3.給出詳細(xì)的計算過程，校驗保護靈敏度；畫出一個車間變的電流保護的原理接線圖。附錄：課程設(shè)計任務(wù)書題目一 某化纖毛紡廠總配電系統(tǒng)設(shè)計一、某化纖毛紡廠由四個主要車間（制條、紡紗、織造、染整）及機修、化驗室等輔助車間組成，其平面布局見附圖。二、全廠負(fù)荷分布如下：三、工廠與電業(yè)部門的供電協(xié)議內(nèi)容如下：1.2.3.4.5.從供電局 110/10kV 變電所可引進電源兩條回路，該變電所距廠南側(cè) 2 公里。供電局 110/10kV 變電所配出線定時限過電流保護動作整定為 1.5 秒。全廠功率因數(shù)要求不低于 0.93。供電局 110/10kV 變電所母線的

14、短路容量 Smax=187MVA，Smin=107MVA。該廠年最大負(fù)荷利用小時數(shù) 6000 小時，屬類負(fù)荷。四、自然條件：1.2.3.最熱月最高氣溫 35。土壤 0.81.1 米深處一年最熱平均溫度 20。年雷暴日 31 天.土壤電阻率 r0 = 310 W / cm 。44.五、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計該廠總變配電所、車間變電所及廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)。序號名稱容量PN / kW負(fù)荷等級Kdcosj1234制條車間紡紗車間織造車間染整車間34032052549070%70%70%70%0.80.80.80.80.80.80.80.856789機修車間鍋爐房 化驗室 食堂宿舍辦公樓、300150785010

15、870%0.30.750.750.750.750.50.80.80.80.8預(yù)留空地浴池門衛(wèi)空地水塔北050m100m比例尺機修鍛工房幼兒園鍋爐房軟水站辦公樓倉 庫辦公樓染 整織 造紡 紗制 條宿舍化驗室宿舍電修房食堂題目二某柴油機廠全廠總配電所及配電系統(tǒng)設(shè)計一、某柴油機廠由鑄造、木工、鍛工、機加一、機加二、裝配、機修、工具、熱處理十個車間和空壓站、成品備件庫、煤廠、食堂、辦公室、等組成，其平面布局見附圖。二、全廠低壓負(fù)荷分布如下：三、供用電協(xié)議：1.2.3.4.供電局 110/10kV 變電所距廠東北 1.5 公里，可提供兩回電源。要求全廠功率因數(shù)不低于 0.90。變電所 10kV 側(cè)母線出

16、口的短路電容量 Smax=200MVA，Smin=150MVA。變電所 10kV 出線開關(guān)保護整定時間 1.5 秒。四、本廠年最大負(fù)荷時數(shù)為 4600 小時，為五、本廠自然條件：負(fù)荷。1.2.3.最熱月最高氣溫 38。0.71.1 米最熱月平均溫度 20。年雷暴日 45 天。土壤電阻率 r0 = 2.210 W / cm 。44.六、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計該廠總變配電所、車間變電所及廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)。序號名稱容量PN / kW負(fù)荷等級Kdcosj1234鑄造車間木工鍛工12001588535070%0.40.40.350.30.70.70.650.655678機加一車間機加二車間裝配車間 機修2560

17、.30.30.80.250.650.650.650.659101112工具熱處理車間空壓站其他(六個)47740606 4025%0.60.60.850.60.70.70.80.8機加一機裝配機加二鑄造產(chǎn)品檢驗空壓站鍋爐房050m100m北比例尺鍛工煤場原料場備品庫研究室成品庫木工房鍛工熱處理工具車間辦公室清 理修題目三某制品廠配電系統(tǒng)設(shè)計一、某制品廠的平面布局如附圖所示，由單絲車間、原料庫、落模車間、注塑車間、管材車間、備品車間、機修、模具車間、熱處理車間、食堂、辦公樓、水泵房、鍋爐房等場所組成。二、全廠低壓負(fù)荷分布如下：三、與供電部門簽訂的協(xié)議內(nèi)容：1.從供電局所轄 35/10kV 變電所

18、用 10kV 電纜向本廠供電，可提供雙回路，該變電所位于工廠南側(cè) 1 公里。供電局所轄 35/10kV 變電所 10kV 母線在最大、最小運行方式下的短路容量分別為 220MVA 和 167MVA。供電局 10kV 母線出口斷路器的定時限過電流保護時限為 15 秒。要求全廠功率因數(shù)不低于 0.92。2.3.4.四、本廠全年最大負(fù)荷利用時數(shù)為 5000 小時，屬類負(fù)荷。五、本廠氣象水文條件：1.2.3.最熱月最高氣溫 38。0.71.1 米最熱月平均溫度 20。年雷暴日 40 天。土壤電阻率 r0 = 2.210 W / cm 。44.六、設(shè)計任務(wù)：設(shè)計該廠總變配電所、車間變電所及廠區(qū)高壓配電系

19、統(tǒng)。序號名稱容量PN / kW負(fù)荷等級Kdcosj12345678單絲車間、原料庫落模車間注塑車間管材車間備品車間 機修、模具車間熱處理車間食堂、辦公樓 水泵房、鍋爐房880238130250485每按 85 算0.60.60.40.350.60.60.60.60.60.60.60.60.50.50.70.71.331.331.331.331.731.731.021.02050M100M比例尺水泵房北某制品廠平面圖注塑車間單絲車間成品庫3管材車間成品庫2原料庫成品庫1落模車間備品試驗室維修組鍋爐房熱處理機修模具倉庫食 堂辦公樓題目四某電機修造廠總降變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計一、工廠共有六個車間，其

20、平面布局見附圖。二、全廠低壓負(fù)荷分布如下：三、工廠與供電部門所簽訂的供用電協(xié)議的主要內(nèi)容如下：1.2.廠南側(cè) 3 公里供電局所轄 35/10kV 變電所可提供 10kV 供電電源。供電局所轄 35/10kV 變電所 10kV 母線在最大、最小運行方式下的短路容量分別為 300MVA 和 250MVA。3.4.供電局所轄變電所 10 kV 出口斷路器的工廠平均功率因數(shù)應(yīng)不低于 0.90。保護動作時間為 1.5 秒。四、本廠年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 2350 小時，部分為五、本廠自然條件負(fù)荷。1.2.3.最熱月最高氣溫 40。0.71.1 米最熱月平均溫度 20。年雷暴日 35 天。土壤電阻率 r0 = 310 W / cm 。44.六、本題設(shè)計任務(wù)設(shè)計該廠總變配電所、車間變電所及廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)。序號名稱容量PN / kW負(fù)荷等級Kdcosj123456789電機修造車間試驗車間 備件、鍛造車間金車間大線圈車間原料車間辦公樓、禮堂食堂、水塔、鍋爐房空壓站、庫房3353344289310811545%70%0.2430.2430.3540.5580.560.560.700.720.7