某廠降壓變電所電氣部分設(shè)計電力工程課程設(shè)計

1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力工程課程設(shè)計說明書學(xué)生姓名:學(xué) 號：1學(xué)院 :中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院專業(yè) :電氣工程及其自動化專業(yè)題目 :某場降壓變電所電氣部分設(shè)計指導(dǎo)老師職稱第1頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書201年月中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)年第學(xué)期系：專業(yè) ：學(xué)生姓名：課程設(shè)計題目：起迄日期:課程設(shè)計地點:指導(dǎo)教師:系主任：自動控制系電氣工程及其自動化學(xué) 號：某廠降壓變電所電氣部分設(shè)計第2頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書下達任務(wù)書日期:2 年 日1設(shè)計目的：通過本課程設(shè)計，鞏固和加深在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析課程中所學(xué)的理論知

2、識，基本掌握變電所電氣部分設(shè)計的一般方法，提高電氣設(shè)計的設(shè)計能力，為今后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求、確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(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)計圖樣。設(shè)計依據(jù)：1、工廠總平面布置圖參考文獻 1 的圖 11-2 。2、工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時數(shù)為 4500h，日最大負荷持

3、續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余均屬于三級負荷。低壓動力設(shè)備均為三相， 額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相， 額定電壓為 220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料見附表所示。3、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?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(dǎo)線牌號為 LJ-150 ，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 1.5m , 干線首端距離本廠約 10km。干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護， 定時限過電流保護整定的動作時間為 1.8s ，為

4、滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。第3頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書4、氣象資料：本廠所在地年最高溫度 38，年平均氣溫為 16，年最低溫度為 -10 ，年最熱月平均最高溫度 32，年最熱月地下 0.8M 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，覆冰厚度是 3CM，年雷暴日數(shù) 35 天。5、地質(zhì)水文資料：平均海拔 1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。6、電費制度供電貼費 800 元/KVA。每月電費按兩部電費制：基本電費為按主變壓器容量計為18元/KVA，動力電費為0.2 元/KW.H，照明電費為 0.5 元/KW.H。工廠最大負荷時功率

5、因數(shù)不得小于 0.92。3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書 (論文 )、圖紙、實物樣品等：提交課程設(shè)計說明書一份。4主要參考文獻：第4頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書1. 劉介才工廠供電設(shè)計指導(dǎo)北京：機械工業(yè)出版社5設(shè)計成果形式及要求：提交課程設(shè)計說明書一份。6工作計劃及進度：6 月 6 日-6 月 7 日：負荷計算，與無功補償。6 月 8 日-6 月 9 日：確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型。6 月 10 日-6 月 13 日：選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進出線。6 月 14 日-6 月 15 日：確定防雷和接地裝置。6 月 16

6、 日：課程設(shè)計說明書寫作。第5頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書6 月 17 日：答辯即成績考核。系主任審查意見：簽字：年月日附表：工廠負荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱負荷類別設(shè)備容量 /KW需要系數(shù) Kd功率因數(shù) cos1鑄造車間動力3400.340.68照明70.741.02鍛壓車間動力3800.290.63照明80.791.03金工車間動力3900.240.61照明60.841.04工具車間動力4000.310.60照明100.811.05電鍍車間動力1900.500.75照明60.801.06熱處理車間動力1500.470.78照明80.771.07裝配車間動力1700.390.

7、69照明60.791.08機修車間動力1300.270.63照明20.831.09鍋爐房動力580.680.74照明10.821.0第6頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書10倉庫動力170.330.85照明20.741.0生活區(qū)照明3200.790.94第7頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書1 引言1.1認識工廠供電工廠所需電能的供應(yīng)和分配就是指工廠供電，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生

8、產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外） 。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。本次設(shè)計根據(jù)課題提供的某機械制造廠的用電負荷和供電條件， 并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按照國家相關(guān)標準、設(shè)計準則，本著安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求確定本廠變電所的位置和形式。通過負荷計算，確定主變壓器的臺數(shù)和容量。進行短路電流計算，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進出線 , 最后按要求寫出設(shè)計說明書。具體過程和步驟 : 根據(jù)工廠總平面圖 , 工廠負荷情況 , 供電電源情況 , 氣象

9、資料 , 地區(qū)水文資料和電費制度等 , 先計算電力負荷 , 判斷是否要進行無功功率補償 , 接著進行變電所位置和型式選擇 , 并確定變電所變壓器臺數(shù)和容量 , 主接線方案選擇 , 最后進行短路電流的計算 , 并對變電所一次設(shè)備選擇和校驗和高低壓線路的選擇。1.2工廠供電的要求工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1） 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要

10、低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.3工廠供電設(shè)計的一般原則第8頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書按照國家標準GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計規(guī)范、 GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。（2） 安全可靠、先進合理；應(yīng)做到保障人身

11、和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。（3） 近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。1.4工廠供電設(shè)計內(nèi)容及步驟全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)

12、工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：（1）負荷計算全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。（2）工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇參考電源進線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。（3）工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計第9頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和

13、計算負荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。（4）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細表以及工程預(yù)算書表達設(shè)計成果。（5）廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容

14、量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。2 課程設(shè)計目的與要求2.1課程設(shè)計的目的通過本課程設(shè)計，鞏固和加深在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析課程中所學(xué)的理論知識，基本掌握變電所電氣部分設(shè)計的一般方法，提高電氣設(shè)計的設(shè)計能力，為今后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。2.2課程設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求、確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接

15、線方案及高低壓設(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)計圖樣。2.3課程設(shè)計的依據(jù)：1、工廠總平面布置圖，如圖11-4 所示。第10頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書2、工廠負荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負荷利用小時數(shù)為 4500h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級負荷外，其余均屬于三級負荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相， 額定電壓為 220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料見附表所示。3、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?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 的干線取得工作電

16、源。 該干線的走向參看工廠總平面圖。 該干線的導(dǎo)線牌號為 LJ-150 ，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 1.5m , 干線首端距離本廠約 10km。干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時限過電流保護和電流速斷保護，定時限過電流保護整定的動作時間為 1.8s ，為滿足工廠二級負荷的要求， 可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。4、氣象資料：本廠所在地年最高溫度 38，年平均氣溫為 16，年最低溫度為 -10 ，年最熱月平均最高溫度 32，年最熱月地下 0.8M 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向為南風(fēng)，覆冰厚度是 3CM，年雷暴日數(shù) 35 天。第11頁共33頁中北大

17、學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書5、地質(zhì)水文資料：平均海拔 1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。6、電費制度供電貼費 800 元/KVA。每月電費按兩部電費制：基本電費為按主變壓器容量計為18 元/KVA，動力電費為 0.2 元/KW.H，照明電費為 0.5 元/KW.H。工廠最大負荷時功率因數(shù)不得小于 0.92。2.4課程設(shè)計的預(yù)備知識熟悉電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析等課程的相關(guān)知識。3 負荷計算和無功功率補償3.1負荷計算負荷計算時，采用需要系數(shù)法對各個車間進行計算，并將照明和動力部分分開計算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計算。單組用電設(shè)備計算負荷的計算式:有功計算負荷 PPeK d

18、無功計算負荷 QPtanPS視在計算負荷 S計算電流 Icos3U N運用公式對各車間進行負荷計算，結(jié)果如表3.1 所示。表 3.1機械廠負荷計算表編設(shè)備需要功率計算負荷號名稱類別容量系數(shù)因數(shù)tanP30 kWQ 30 k var S30 kVAI30 AP e kWK dcos1鑄造動力3400.340.681.08115.6124.8170.1258.4車間照明70.741.005.180小計347120.7124.8173.6263.92鍛壓動力3800.290.681.08110.2119.0162.2246.5車間照明80.791.006.320小計388116.3119.0166.

19、4252.93金工動力3900.240.631.2393.6115.1148.4225.5第12頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書車間照明60.841.005.040小計39698.6115.1151.6230.34工具動力4000.310.611.30124.0161.2203.4309.1車間照明100.811.008.10小計410132.1161.2208.4316.75電鍍動力1900.50.750.8895.083.6126.5192.3車間照明60.81.004.80小計19699.883.6130.2187.96熱處動力1500.470.780.8070.556.49

20、0.3137.2理車照明80.771.006.160間小計15876.656.495.1144.67裝配動力1700.390.691.0566.369.696.1146.1車間照明60.791.004.470小計17670.769.699.2150.88機修動力1300.270.631.2335.143.255.684.6車間照明20.831.001.660小計13236.743.256.786.19鍋 爐動力580.680.740.9139.435.953.381.0房照明10.821.000.820小計5940.235.953.981.910倉庫動力170.330.850.625.613.

21、56.610.0照明20.741.001.480小計197.093.57.912.011生活照明3200.790.940.36252.891.0268.7408.3區(qū)動力2225總計照明3761062.6904.3第13頁共33頁（ 380V計入 K側(cè)）K中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書p =0.950.761009.5877.11337.42032.5q =0.973.2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)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、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)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由表 3.1 可知，計算可得變

22、壓器低壓側(cè)的視在計算負荷S30，這時低壓=1337.4 KVA側(cè)的功率因數(shù)為0.76, 可知，該廠 380V側(cè)最大負荷是的功率因數(shù)只有0.76. 而供電部門要求該廠 10KV進線側(cè)最大負荷是功率因數(shù)不應(yīng)該低于0.92 ?？紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗， 因此 380V側(cè)最大負荷是功率因素應(yīng)稍大于0.92 ，暫取 0.93 來計算380V 側(cè)所需無功功率補償容量：無功功率補償公式QCP30 (tan 1tan 2 ) 式中，tan 1 為補償前的自然平均功率因數(shù)對應(yīng)的正切值， tan 2 為補償后的功率因數(shù)對應(yīng)的正切值所以無功功率補償容量為：QP (tan 1 tan 2 )=1009.

23、5 tan（）（）C30arccos0.76 -tanarccos0.93kar=464.3kvar參照圖 3.2 ，選 PGJ1型低壓自動補償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏） 1 臺與方案 3（輔屏） 4 臺相結(jié)合，總共容量為 84kvar5=420kvar 。補償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計算負荷基本不變，而無功計算負荷Q30' =（ 877.1-420 ）kvar=457.1 kvar ，視在功率 S30'P302Q30'2 =1108.2 kVA，計算電流 I 30'S30'=1684.13U N30A, 功率因數(shù)提

24、高為 cos' = P' =0.911 。S30在無功補償前，該變電所主變壓器 T 的容量為應(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3.3 所示。第14頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書主屏輔屏CCC1#方案3#方案6支路6支路2#方案4#方案8支路8支路圖 3.2 PGJ1 型低壓自動補償屏接線方案表 3.3 無功補償后工廠

25、的計算的負荷計算負荷項 目cosP30 kWQ30 k varS 30 kVAI30 A380V側(cè)補償前負荷0.761009.5877.11337.42032.5380V側(cè)無功補償容量-420380V側(cè)補償后負荷0.931009.5393.901034.281571.9主變壓器功率損耗15.56210kV 側(cè)負荷總計0.921025455.91121.864.83.3年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計算得到：年有功電能消耗量：WpP T年無功電能耗電量：WqQ T3.4負荷等級確定根據(jù)用電設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的作用，以及供電中斷對人身和設(shè)備安全的影響，電力負荷通?？煞譃槿齻€

26、等級：第15頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書一級負荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)帶來極大的政治經(jīng)濟損失者。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。本礦屬于國有能源部門，其中斷供電將有可能造成人員傷亡及重大經(jīng)濟損失，屬于一級負荷。二級負荷：為中斷供電將造成設(shè)備局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂且需較長時間才能恢復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)造成較大經(jīng)濟損失者。二級負荷應(yīng)由兩回線路供電，但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)）允許由一回架空線路供電。三級負荷：不屬于一級和二級負荷的一般電力負荷，三級負荷對供電無特殊要求，允許長時間停電，可用單回線路供電。該廠的鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房

27、屬于二級負荷，其余的均為三級負荷。4 變電所位置和型式的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負荷中心。工廠的負荷中心按功率矩法來確定，計算公式為式（ 4.1 ）和（ 4.2 ）。變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負荷中心 . 工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定 . 即在工廠平面圖的下邊和左側(cè) , 任作一直角坐標的 X軸和 Y 軸, 測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置 , 例如 P1(x 1,y 1) 、P2(x 2,y 2) 、P3 (x 3,y 3) 等. 而工廠的負荷中心設(shè)在 P(x,y),P 為 P1+P2+P3+ = Pi . 因此仿照力學(xué)中計算重心的力矩方程 , 可得負荷中心的坐標 :P1x1

28、P2x2P3 x3(Pixi)(4.1)xP2P3PiP1P1y1P2y2P3y3(Piyi)(4.2)yP2P3PiP1第16頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書圖 4.1機械廠總平面圖按比例 K 在工廠平面圖中測出各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置表4.1 所示表 4.1各車間和宿舍區(qū)負荷點的坐標位置坐標軸12345678910生活區(qū)X( )2.22.25.55.56.810.510.510.510.514.81.1Y( )8.66.08.66.03.010.37.75.12.57.70.4由計算結(jié)果可知， x=5.33 y=5.08工廠的負荷中心在4 號廠房的西南角?？紤]的方便進出線

29、及周圍環(huán)境情況，決定在4 號廠房的西側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設(shè)式。5 變電所主變壓器的選擇和主接線設(shè)計5.1變電所主變壓器臺數(shù)的選擇變壓器臺數(shù)的選擇應(yīng)考慮一下原則：(1) 應(yīng)滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所，應(yīng)采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器法傷故障或者檢修時，另一臺變壓器能對一二級負荷繼續(xù)供電。對職業(yè)二級而無一級負荷的變電所，也可以采用一臺別有情趣，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有自備電源。第17頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書(2) 對季節(jié)貨晝夜負荷變動較大而宜于采用經(jīng)濟運行方式的變電所，也可以考慮采用兩臺

30、變壓器。(3) 除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中且容量相對較大的變電所，雖為三級負荷，也可以采用兩臺或多臺變壓器。(4) 在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負荷的發(fā)展，留一定的余地。結(jié)合本廠的情況，經(jīng)過上面的計算可知，二級負荷所占的比例較大，考慮到二級重要負荷的供電安全可靠，因此選兩臺S9-630/10 型低損耗配電變壓器。工廠二級負荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均采用Yyn0。5.2變壓器主接線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計下列兩種主接線方案：（1）裝設(shè)一臺主變壓器的主接線方案，如圖5.1 所示（2）裝設(shè)

31、兩臺主變壓器的主接線方案，如圖5.2 所示圖 5.1裝設(shè)一臺主變壓器的主結(jié)線方案圖 5.2裝設(shè)兩臺主變壓器的主結(jié)線方案第18頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書5.3兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟比較。表 5.1 兩種主接線方案的比較比較項目裝設(shè)一臺主變的方案裝設(shè)兩臺主變的方案技供電安全性滿足要求滿足要求術(shù)供電可靠性基本滿足要求滿足要求指供電質(zhì)量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗標小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應(yīng)性稍差一些更好一些由手冊查得 S9 1000單價為由手冊查得S9 630 單價為電力變壓器的綜10.76 萬元，而由手冊查得變壓

32、7.47 萬元，因此兩臺綜合投資合投資器綜合投資約為其單價的2 倍，為 4× 7.47萬元 =29.88萬元，因此其綜合投資為2× 10.76 萬比一臺變壓器多投資8.36 萬元元 =21.52 萬元經(jīng)高壓開關(guān)柜（含查手冊得 GG A（F）型柜按每本方案采用6 臺 GGA（ F）柜，計量柜）的綜合投臺 3.5 萬元計，查手冊得其綜其綜合投資額約為6× 1.5 ×濟資額合投資按設(shè)備價1.5 倍計，因3.5=31.5 萬元，比一臺主變的此其綜合投資約為4× 1.5 ×方案多投資10.5 萬元指3.5=21 萬元參照手冊計算，主變和高壓開主

33、變和高壓開關(guān)柜的折舊費和標電力變壓器和高關(guān)柜的折算和維修管理費每年維修管理費每年為7.067萬元，壓開關(guān)柜的年運行為 4.893 萬元（其余略）比一臺主變的方案多耗2.174費萬元供電貼費按 800 元 /KVA 計，貼費為 1000貼費為 2×630×0.08萬 元× 0.08=80 萬元=100.8 萬元，比一臺主變的方案多交 20.8 萬元從表 5.1 可以看出，按技術(shù)指標，裝設(shè)兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)兩臺主變的方案。第19頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書6 短路電流的計算6.1有關(guān)短路的概念短路是指不

34、同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴重 的一種故障。電路短路后，其阻抗值比正常負荷時電路的阻抗值小得多，因此，短路電流往往比正常負荷電流大很多倍。在大容量電氣系統(tǒng)中，短路電流可高達幾萬安培或幾十萬安培。如此大的短路電流對電力系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害。電路的保護裝置應(yīng)能自動、快速動作，切除故障回路，以使故障涉及范圍最小；同時，又要最大限度地保證非故障回路連續(xù)供電，增加電力系統(tǒng)的生命力。選擇合適的保護裝置就是選擇具有適當(dāng)?shù)亩搪奉~定電流和適當(dāng)?shù)臒崛萘?。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路 的可能性最大，但三相短路的短路電流比單相短路電流大得多， 造成的危害也最為嚴重。因此，

35、作為選擇和校驗電器和導(dǎo)體依據(jù)的短路電流，通常采用三相短路電流。6.2繪制計算電路如圖 6.1 所示(1)K-1(3)K-2500MVA(2)10 kmLGJ-150,系統(tǒng)10.5kVS9-10000.4kV圖 6.1短路計算電路6.3確定短路計算基準值設(shè)基準容量Sd =100MVA，基準電壓 U d =U c =1.05 U N ， U c 為短路計算電壓，即高壓側(cè)U d1 =10.5kV，低壓側(cè) U d 2 =0.4kV，則Sd100MVA5.5kA（6-1）I d1310.5kV3U d1Sd100MVA144kA（6-2）I d 230.4kV3U d 26.4計算短路電路中各元件的電抗

36、標幺值6.4.1電力系統(tǒng)第20頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc =500MVA，故X 1 =100MVA/500MVA=0.2（6-3 ）6.4.2架空線路查表得 LGJ-150 的線路電抗 x0.36 / km，而線路長，故010kmSd100MVA（6-4）X 2x0 l U c2 (0.3610)(10.5kV ) 2 3.36.4.3電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值U k % =4.5 ，故X 3U k %Sd4.5100MVA =4.5（6-5 ）100SN1001000kVA式中， SN 為變壓器的額定容量因此繪制短路計算等效

37、電路如圖5-2 所示。12k-130.23 . 3k-24.5圖 5-2短路計算等效電路6.5 k-1點（ 10.5kV 側(cè)）的相關(guān)計算6.5.1總電抗標幺值X (k 1)X 1*X 2* =0.2+3.3=3.5（6-6 ）6.5.2三相短路電流周期分量有效值*I d15.5kA（6-7 ）I k 1X* ( k 1)1.57kA3.56.5.3其他短路電流I ''(3)I (3)I k(3)1i sh(3)2.55I ''( 3)1.57kA（6-8 ）2.55 1.57kA 4.00kA（6-9 ）第21頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書I sh

38、(3)1.51I ''(3 )1.51 1.57kA 2.37kA（ 6-10 ）6.5.4三相短路容量(3)Sd100MVA28.6MVASk 1* (k 1)3.5X6.6 k-2點（ 0.4kV 側(cè)）的相關(guān)計算6.6.1總電抗標幺值X ( k 1)X1*X 2*X 3* =0.2+3.3+4.5=86.6.2三相短路電流周期分量有效值*I d 2144kAI k2* ( k 2)18kAX86.6.3其他短路電流I ''(3)I (3)I k(3)1 18kAish(3)1.84I ''( 3)1.8418kA33.12kAI sh(3)1

39、.09I ''( 3)1.0918kA19.62kA6.6.4三相短路容量(3)Sd100MVA12.5MVASk 2* ( k 2 )8X以上短路計算結(jié)果綜合圖表6-1 所示。表 6-1短路計算結(jié)果三相短路電流短路計算點I k(3)''(3 )I (3)ish(3)Ik-11.571.571.574.00（ 6-11 ）（6-12 ）（6-13 ）（6-14 ）（6-15 ）（6-16 ）（ 6-17 ）三相短路容量/MVAI sh(3)Sk(3)2.3728.6k-218181833.1219.6212.57 變電所一次設(shè)備的選擇校驗第22頁共33頁中北大學(xué)

40、信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計說明書7.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗7.1.1按工作電壓選則設(shè)備的額定電壓 U N e 一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓U N ，即 U N eU N ，高壓設(shè)備的額定電壓 U N e 應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓 U max，即 U N e U max 。 U N =10kV，U max =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓U N e =12kV，穿墻套管額定電壓 U N e =11.5kV，熔斷器額定電壓 U N e =12kV。7.1.2 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流 I N e 不應(yīng)小于所在電路的計算電流I 30 ，即 I N eI 307.1.3按斷流能力選擇設(shè)備