電力工程課程設計--機械廠變電所供配電設計

1、<p>　　電力工程課程設計任務書</p><p>　　設計題目： XXX機械廠變電所供配電設計 </p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　熟悉電力設計的相關規(guī)程、規(guī)定，樹立可靠供電的觀點，了解電力系統(tǒng)，電網(wǎng)設計的基本方法和基本

2、內(nèi)容，熟悉相關電力計算的內(nèi)容，鞏固已學習的課程內(nèi)容，學習撰寫工程設計說明書，對變電所區(qū)域設計有初步的認識。</p><p><b>　　二、設計要求</b></p><p>　?。?）通過對相應文獻的收集、分析以及總結(jié)，給出相應項目分析，需求預測說明。</p><p>　　（2）通過課題設計，掌握電力系統(tǒng)設計的方法和設計步驟。</p>

3、;<p>　　（3）學習按要求編寫課程設計報告書，能正確闡述設計方法和計算結(jié)果。</p><p>　　（4）學生應抱著嚴謹認真的態(tài)度積極投入到課程設計過程中，認真查閱相應文獻以及實現(xiàn)，給出個人分析、設計以及實現(xiàn)。</p><p><b>　　設計任務</b></p><p><b>　?。ㄒ唬┰O計內(nèi)容</b>

4、</p><p>　　1．總降壓變電站設計</p><p><b>　?。?）負荷計算</b></p><p>　?。?）主結(jié)線設計：選主變壓器及高壓開關等設備，確定最優(yōu)方案。</p><p>　　（3）短路電流計算：計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。</p><p>　?。?）主要電氣設備選

5、擇：主要電氣設備選擇及校驗。選用型號、數(shù)量、匯成設備一覽表。</p><p><b>　　2．車間變電所設計</b></p><p>　　根據(jù)車間負荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮。</p><p><b>　　廠區(qū)配電系統(tǒng)設計</b></p><p>　　根據(jù)所給資料，

6、列出配電系統(tǒng)結(jié)線方案，經(jīng)過詳細計算和分析比較，確定最優(yōu)方案。</p><p><b>　　（二）設計任務</b></p><p>　　1．設計說明書，包括全部設計內(nèi)容，負荷計算，短路計算及設備選擇（要求列表）；</p><p><b>　　2．電氣主接線圖。</b></p><p><b>

7、;　　四、設計時間安排</b></p><p>　　查找相關資料（1天）、總降壓變電站設計（3天）、車間變電所設計（2天）、</p><p>　　廠區(qū)配電系統(tǒng)設計（1天）、撰寫設計報告（2天）和答辯（1天）。</p><p><b>　　五、主要參考文獻</b></p><p>　　[1] 電力工程基礎<

8、;/p><p><b>　　[2] 工廠供電</b></p><p><b>　　[3] 繼電保護.</b></p><p>　　[4] 電力系統(tǒng)分析</p><p>　　[5]電氣工程設計手冊等資料</p><p>　　指導教師簽字：

9、 年 月 日</p><p><b>　　原始資料</b></p><p><b>　　工廠總平面圖</b></p><p>　　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4600h，日最大負荷持續(xù)時間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間屬二級負荷

10、外，其余均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓220V。本廠的負荷統(tǒng)計資料如表1所示。</p><p>　　表1. 全廠各車間負荷統(tǒng)計表</p><p>　　3．供電電源情況：按照工廠與當?shù)毓╇姴块T簽訂的協(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。該干線的導線型號為LGJ-150，導線為等邊

11、三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為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1.7s。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡線由臨近的單位取得備用電源。</p><p>　　4．氣象資料：本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38oC，年平均氣溫為23 oC，年最低氣溫為－8 oC，年最熱月平均最高氣溫為33 oC，年最熱

12、月平均氣溫為26 oC，年最熱月地下0.8m處平均溫度為25 oC。當?shù)刂鲗эL向為東北風，年雷暴日數(shù)為20。</p><p>　　5．地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)平均海拔500m，地層以砂粘土為主，地下水為2m。</p><p>　　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計為18元/kVA，電費為0

13、.55元/kW·h。工廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于0.9。此外，電力用戶需按新裝變壓器容量計算，一次性地向供電部門交納供電貼費：6～10kV等級時為800元/kVA。</p><p>　　第一章 負荷計算和無功功率補償</p><p>　　第一節(jié) 負荷計算的目的和方法</p><p>　　一、負荷計算的內(nèi)容和目的 </p><

14、;p>　　求計算負荷，是選擇確定建筑物報裝容量、變壓器容量的依據(jù)；</p><p>　　求計算電流，是選擇纜線和開關設備的依據(jù)； </p><p>　　求有功計算負荷和無功計算負荷，是確定靜電電容器容量的依據(jù)。 </p><p>　　負荷計算的方法 </p><p>　　需要系數(shù)法——用設備功率乘以需要系數(shù)和同

15、時系數(shù)，直接求出計算負荷。用于設備數(shù)量多，容量差別不大的工程計算，尤其適用于配、變電所和干線的負荷計算。 </p><p>　　（2）利用系數(shù)法——采用利用系數(shù)求出最大負荷區(qū)間內(nèi)的平均負荷，再考慮設備臺數(shù)和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關的最大系數(shù)，得出計算負荷。適用于各種范圍的負荷計算，但計算過程稍繁。</p><p>　　第二節(jié) 全廠負荷計算的過程</p>

16、<p>　　本設計各車間計算負荷采用需要系數(shù)法確定。</p><p><b>　　主要計算公式有： </b></p><p>　　有功計算負荷（kW） </p><p>　　無功計算負荷（kvar）: </p><p>　　視在計算負荷（kVA）：</p><p><b>　　

17、計算電流（A）: </b></p><p>　　具體車間計算負荷如下表：</p><p>　　表3 各車間負荷計算表</p><p>　　從表中可知：有功計算負荷</p><p><b>　　無功計算負荷</b></p><p>　　視在計算負荷1046.02 </p>

18、<p>　　再乘以同時系數(shù)=0.95</p><p><b>　　此時</b></p><p>　　功率因素<0.9, 所以要進行無功功率補償</p><p>　　第三節(jié) 無功功率補償</p><p>　　（1）由于本設計中cos=0.748<0.9,因此需要進行功率補償。由公式可知： <

19、/p><p>　　式中 ——補償前的自然平均功率因數(shù)對應的正切值</p><p>　　——補償后的功率因數(shù)對應的正切值</p><p>　　采用低壓側(cè)集中補償?shù)姆椒?，為使高壓?cè)功率因數(shù)達到0.9，則補償后的低壓功率因數(shù)應達到0.92</p><p><b>　　校正前 </b></p><p>

20、;<b>　　校正后 </b></p><p>　　查課本附錄表A-5，選BW0.4-12-1型電容器，則所需電容器個數(shù)為n=/12=342.93/12=29.57；取n=30，則實際補償容量為=1230Kvar=360Kvar</p><p>　　補償后的變壓器的容量和功率因素</p><p>　　無功補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷為<

21、;/p><p>　　因此，無關補償后變壓器的容量改選為1000kv。查附錄表A-1知，S9-1000/10型（Yyn0）電力變壓器的技術數(shù)據(jù)為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　變壓器負荷率為,則變壓器功率損耗為</p><p>　　變壓器高壓側(cè)的計算負荷為</p><p>

22、;　　變電所高壓側(cè)的功率因素為</p><p><b>　　,滿足要求</b></p><p><b>　　補償后的負荷如下表</b></p><p>　　表4 補償后的計算負荷</p><p>　　第二章 變電所的選擇及主變壓器的選擇</p><p>　　第一節(jié) 變電所的位

23、置與型式選擇</p><p>　　從地理位置方面來考慮：</p><p>　　變電所位置的選擇，應根據(jù)下列要求經(jīng)技術、經(jīng)濟比較確定： 一、接近負荷中心； 二、進出線方便； 三、接近電源側(cè)； 四、設備運輸方便； 五、不應設在有劇烈振動或高溫的場所； 六、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側(cè)； 七、不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)

24、常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰； 八、不應設在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環(huán)境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災危險環(huán)境的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行國家標準《爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范》的規(guī)定； 九、不應設在地勢低洼和可能積水的場所。</p><p>　　從經(jīng)濟性方面來考慮：</p><p>　　一種配電變壓器選址方法，包括有個變壓器和個負

25、荷點，具體步驟為：</p><p>　　1）確定各個負荷點未來用電量情況，將規(guī)劃區(qū)負荷點粗略分為個片區(qū)；</p><p>　　2）對各個片區(qū)進行單源連續(xù)選址優(yōu)化，確定各個片區(qū)變壓器的坐標位置；</p><p>　　3）計算各個負荷點距離變壓器的距離，由距離最近的變壓器為負荷點進行供電，并根據(jù)計算的結(jié)果重新劃分片區(qū)；</p><p>　　4）判

26、斷各個負荷點的歸屬片區(qū)是否發(fā)生變化，若發(fā)生變化則轉(zhuǎn)入步驟2），若沒有變化則結(jié)束配電變壓器選址。本發(fā)對配電變壓器選址進行了優(yōu)化，引入了水平高度坐標和修正系數(shù)，顯著增加了變壓器供電區(qū)域的年經(jīng)濟損耗的計算精度，增加了配電變壓器選址合理性，減少了因年經(jīng)濟損耗所帶來的經(jīng)濟損失。</p><p>　　變電所類型有室內(nèi)型和室外型。室內(nèi)型運行維護方便，占地面積少。所以采用室內(nèi)型變電所</p><p>　　

27、變電所的類型主要有以下幾種類型：</p><p><b>　?。?）：獨立變電所</b></p><p><b>　?。?）：附設變電所</b></p><p>　　（3）：車間內(nèi)變電所</p><p><b>　?。?）：地下變電所</b></p><p&

28、gt;　　所以，變電所的類型為附設變電所。</p><p>　　第二節(jié) 主變壓器的類型、臺數(shù)與容量的選擇</p><p>　?。?）考慮到變壓器在車間建筑內(nèi)，故選用低損耗的SCB10型10/0.4kV三相干式雙繞組電力變壓器。變壓器采用無載調(diào)壓方式，分接頭，聯(lián)接組別Dyn11，帶風機冷卻并配置溫度控制儀自動控制，帶IP20防護外殼。</p><p>　?。?）由于工

29、廠總負荷容量較大，且存在多個二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。</p><p>　?。?）變壓器容量是根據(jù)無功補償后的計算負荷確定的。補償后的總計算負荷為,工廠二級負荷為276.78，對于室內(nèi)變壓器，由于散熱條件差，一般室內(nèi)環(huán)境比室外大約高8 oC，因此其容量還要減少8%，所以室內(nèi)變壓器的實際容量為</

30、p><p><b>　　<1000</b></p><p>　　故一臺變壓器的容量為1000，備用變壓器的容量為1000。</p><p>　　第五章 短路電流的計算</p><p>　　第一節(jié) 短路及其原因、后果</p><p>　　短路：指供電系統(tǒng)中不同電位的導電部分（各相導體、地線等）之間

31、發(fā)生的低阻性短接。短路是電力系統(tǒng)最常見的一種故障，也是最嚴重的一種故障 </p><p>　　主要原因：電氣設備載流部分的絕緣損壞，其次是人員誤操作、鳥獸危害等。 </p><p><b>　　短路后果：</b></p><p>　　短路電流產(chǎn)生的熱量，使導體溫度急劇上升，會使絕緣損壞；</p><p>　　短路電流產(chǎn)生

32、的電動力，會使設備載流部分變形或損壞；</p><p>　　短路會使系統(tǒng)電壓驟降，影響系統(tǒng)其他設備的正常運行；</p><p>　　嚴重的短路會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性；</p><p><b>　　短路還會造成停電；</b></p><p>　　不對稱短路的短路電流會對通信和電子設備等產(chǎn)生電磁干擾等。</p>&

33、lt;p>　　第二節(jié) 高壓電網(wǎng)短路電流的計算</p><p><b>　　利用標幺值法計算</b></p><p>　　由于采用10KV電壓供電，故線路電流</p><p>　　由設計要求中可知：工廠使用干線的導線牌號為LGJ-150，導線為等三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。干線首端所裝設的高壓斷路器斷流容量為500MV

34、·A。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1.7s。為滿足工廠二級負荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡線由鄰近的單位取得備用電源。查表得=0.358, =0.221</p><p>　　主要高壓變壓器的短路電流計算</p><p><b>　?。?）確定基準值</b></p><p><b>

35、　　取 </b></p><p><b>　　而 </b></p><p>　　計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值</p><p><b>　　1）電力系統(tǒng)（）</b></p><p>　　X1*= =100/500=0.2</p><p>　　2）