电力工程课程设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流电力工程课程设计.精品文档. 河南科技大学课 程 设 计 说 明 书课程名称 电力工程基础 题 目 塑料加工厂变电所供配电设计学 院 班 级 学生姓名 指导教师 日 期 2014.3.6 电力工程课程设计任务书班级： 姓名： 学号： 设计题目： 塑料加工厂变电所供配电设计 一、设计目的熟悉电力设计的相关规程、规定，树立可靠供电的观点，了解电力系统，电网设计的基本方法和基本内容，熟悉相关电力计算的内容，巩固已学习的课程内容，学习撰写工程设计说明书，对变电所区域设计有初步的认识。二、设计要求（1）通过对相应文献的收集、分析以及总结，给出相应项目分

2、析，需求预测说明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计的方法和设计步骤。（3）学习按要求编写课程设计报告书，能正确阐述设计方法和计算结果。（4）学生应抱着严谨认真的态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。三、 设计任务（一）设计内容1总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，确定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（4）主要电气设备选择：主要电气设备选择及校验。选用型号、数量、汇成设备一览表。（5）主要设备继电保护设计：元件的保护方式选择和整定计算。（6）配电装置设计：包括配电装置布置

3、型式的选择、设备布置图。（7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。3 厂区配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。（二）设计任务1设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择（要求列表）；2电气主接线图。四、设计时间安排查找相关资料（1天）、总降压变电站设计（3天）、车间变电所设计（2天）、厂区配电系统设计（1天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。五、主要参考文献1 电力工程基础2 工厂供电3 继电保护.4 电力系统分析5电

4、气工程设计手册等资料指导教师签字： 2014年3 月7 日一.原始资料1工厂的总平面布置图图1 工厂总平面布置图2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂年产10000t聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用制品等，其原料来自某石油化纤总厂。3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1。表1 各车间380V负荷计算表序号车间（单位）名称设备容量/kWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1薄膜车间14000.60.60No.1车变1 成品库（二）240.30.5小计（K=0.95）2单丝车间13850.60.65N

5、o.2车变1 水泵房200.650.80小计（K=0.95）3注塑车间1890.40.60No.3车变1 4备料车间1380.60.50No.4车变1 4.供用电协议：（1）从电力系统的某110/35KV变电站，用35KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km。（2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s。（3）在工厂总配电所的35KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。图2 配电系统图5工厂负荷性质：生产车间为一班制，年最大有功负荷利用小时数为1500h，工厂属三级负荷。6工厂自然条件：（1）气象资料：本厂所在地区

6、的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为8 oC，年最热月平均最高气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为105。（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。 摘要本工厂是35kV变电站及其电气设备的设计，本设计首先根据给定的各个车间电气计算负，然后根据对计算负荷的计算选定主变压器和各车间变电所的变压器，以及相关电气设备选择。变电所电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出一种与变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。在设计过程中根据电

7、力部门对工厂功率因数的要求计算出需要补偿的无功功率并以此选择相应的补偿电容器。选好各个变压器并且设计主接线后进行短路电流计算，对变电站系统中的各个电压等级下的母线发生三相短路时，所流过的短路电流进行了分别计算。然后对线路设定短路点进行短路电流的计算作为各设备的选型依据。对电气设备进行选择，包括电气设备所需要满足的基本条件，就是按正常工作条件选择，并按短路状态校验动；然后是根据不同电气设备的特点而提出的选择和校验项目。考虑到对变压器的保护在设计中对主变压器设置了以下继电保护：瓦斯保护、过电流保护。关键词：电力负荷计算，变压器选择，短路电流计算，继电保护目 录第一章 设计依据与计算负荷11.1负荷

8、计算的意义11.2 设计依据11.3电力负荷计算2第二章 功率补偿及变压器选择52.1 无功功率计算及补偿52.2主变压器的选择5第三章 变电所位置及电气主接线的选择73.1总降压变电所和车间变电所位置选择73.2总降压变电所电气主接线设计7第四章 短路电流计算94.1 短路计算的意义和方法94.2 短路计算9第五章 主要电气设别选择135.1 主变压器35kV侧设备135.2 主变压器10kV侧设备145.3 主变压器35kV侧引出线155.4 10kV侧汇流母线155.5 10kV侧引出线165.6 10kV配电线路16第七章 防雷和接地装置的确定177.1防雷装置确定177.2直击雷的防

9、治177.3雷电侵入波保护177.4接地装置确定17心得体会18参考文献：19第一章 设计依据与计算负荷1.1负荷计算的意义计算负荷是供电系统设计计算的基础，为选择变压器台数和容量，选择电气设备，确定测量仪表的量程，选择继电保护装置等提供重要的数据依据。所以负荷计算准确与否直接影响着供电设计的质量。工厂供电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此，工厂供电系统在设计过程中，必须找出这些用电设备的等效负荷。所谓等效是指这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产生的

10、热效应相等，产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等。我们按照等效负荷，从满足用电设备发热的条件来选择用电设备，用以计算的负荷功率或负荷电流称为“计算负荷”。通常规定取30分钟(min)平均最大负荷、和作为该用户的“计算负荷”，并用、和分别表示其有功、无功、视在和电流计算负荷。计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。1.2 设计依据(1)本厂设有四个车间，设备选型采用我国新定型设备其外还有辅助车间及其它设施。(2)全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（对380伏侧计算）。(3)本场与电业部门的供电协议：1)该厂由处于厂南侧一公里的

11、110/35千伏变电所用35千伏架空线路向其供电，该所在城南侧1Km。2)电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2s，工厂配电所应不大于1.3s。3)在总配变点点所35kv侧计量。4)工厂的功率因数值要求在0.9以上。5)供电系统技术数据：电业部门变电所35kv母线为无限大电源系统，其短路容量200兆伏安(4)生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时间为5000小时，属于三级负荷。(5)本厂自然条件：1)本地区最热月平均最高温度为35摄氏度。2)土壤中0.71深处一年最热月平均温度为20摄氏度。 3)年雷暴日为30天。4)土壤冻结深度为1.10米。5)主导风

12、向夏季为南风。(6)地质水文条件：1)本厂地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.67米不等。2)地下水位一般为0.7米，3)地耐压力为20吨/平方米。1.3电力负荷计算根据公式： 分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表1-1序号车间或用电设备组名称设备容量(千瓦)需要系数功率因数Cos功率因数脚正切tan计算负荷（1）变电所薄膜车间14000.60.61.33840111721400包装材料库200.30.51.73610.3812小计806.2651175.64（2）变电所1单丝车间13850.60.651.17972.271278.461942.42水泵

13、房200.650.80.75139.7516.253小计800.85932.291229.49（3）变电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.55126（4）变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.2165.6表1-1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）负荷计算如下:车间一有功功率：无功功率： 视在功率： （1） 车间二有功功率：无功功率：视在功率：（2） 车间三有功功率：无功功率：视在功率：（3） 车间四有功功率：无功功率：视在功率：总的计算负荷为： 第二章 功率补偿及变压器选择2.1 无功功率计算及补偿由于工厂所有负荷为三级负荷，故

14、总降压变压器可安装一台S9-3150型号变压器，查表的如下数据：查表的总变压器参数为：总变电所低压侧功率因数 考虑到变压器无功功率损耗远大于有功功率损耗，于是工厂进线处功率因数小于0.602，故需要进行无功补偿，在低压侧10KV母线上并联电容器补偿无功功率，补偿容量为： 选用BWF10.5-50-1W型电容器，所需电容器个数为n=1533.7/50=30.7个。 故去n=33个，补偿容量为.补偿后低压侧视在功率为2.2主变压器的选择由于该厂的负荷属于三级负荷，对电源的供电可靠性要求不高，综合考虑宜采用 一台变压器 。须选一台S9-2000/35型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。 查表

15、得： 空载损耗 P0=3.4Kw； 负载损耗Pk=19.80kw； 空载电流I0%=1.1； 阻抗电压Uk%=7.5 因此，变压器损耗为： 变压器高压侧计算负荷为：工厂进线处功率因数为。满足要求。综上所述的：各车间变压器选择如下：变电所变压器型号额定容量kVA额 定 电 压消耗（KW） 空载电流（%）阻抗电压（%）台数（台）高压低压空载短路NO.1S9-1600/10100010.50.41.7210.01.14.51NO.2S9-1600/10100010.50.41.7210.01.14.51NO.3S9-160/10 50010.50.41.05.01.441NO.4S9-160/104

16、0010.50.40.844.201.441 表2.2 各变电所选的变压器及台数第三章 变电所位置及电气主接线的选择3.1总降压变电所和车间变电所位置选择（1）总降压变电所位置选择根据供电电源的情况，考虑尽量将总降压变电所设计在靠近负荷中心且远离人员集中区，结合厂区供电平面图，将总降压变电所设置在图3-1所示位置。（2）车间变电所位置选择根据各车间负荷情况，本厂拟设置四个车间变电所，每个车间变电所装设一台变压器，根据厂区平面布置图所提供的车间分布情况及车间的负荷情况，结合其他各项选择原则，并与工艺、土建等相关方面协调确定变电所位置，变电所设置如图3-1所示。图3-1 厂区供电平面图3.2总降压

17、变电所电气主接线设计本厂要求正常运行时以35kV单回路架空线供电，因此总降压变电所主变压器与35kV架空线路可采用高压侧单母线、低压侧单母线的接线方式。为便于检修、运行、控制和管理，在变压器高压侧进线处设置高压断路器。变压器二次侧（10kV）设置少油断路器，保证供电的可靠性。主变压器二次侧10kV母线采用单母线接线，母线断路器在正常工作时闭合。总降压变电所的电气主接线如图3-2所示。图3-2 总降压变电所电气主接线图第四章 短路电流计算4.1 短路计算的意义和方法短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺制法，本设计采用标幺制法。短路电流计算的目的主要是为了正确选择电气设备，以及进行继电保护装置

18、的整定计算。4.2 短路计算为了选择高压电气设备，整定继电保护，必须进行短路电流计算。短路电流按系统正常运行方式进行。短路电流计算电路及短路点的设置如图4-1所示（以后加工（封接）车间为例）。图4-1 短路电流计算电路及短路点的设置 因工厂厂区面积不大，总降压变电所到各车间的距离不过数百米，因此总降压变电所10kV母线（点）与厂区高压配电线路末端处（点）的短路电流值差别极小，故只计算主变压器两侧、和车间变压器低压侧点的短路电流。 根据计算电路图作出计算短路电流的等效电路图如图4-2所示。图4-2 等效电路 1.求各元件的电抗标幺值设，则（1）电力系统当时 （2）架空线路WL（3）主变压器T1（

19、5）车间变压器T22.系统三相短路电流及短路容量计算 （1）点短路 总电抗标幺值为 因此，点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 冲击电流的瞬时值 冲击电流的有效值 短路容量 （2）点短路 总电抗标幺值为 因此，点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 冲击电流的瞬时值 冲击电流的有效值 短路容量 （3）点短路 总电抗标幺值为 因此，点短路时的三相短路电流及短路容量分别为 冲击电流的瞬时值 冲击电流的有效值 短路容量 将系统短路电流计算结果汇总于表4-1。短路计算点三相短路电流/短路容量/1.664.082.42102.67（）1.584.052.4028.8220.537.7222.3514.

20、20表4-3 短路电流计算结果汇总第五章 主要电气设别选择5.1 主变压器35kV侧设备主变压器35kV侧计算电流，35kV配电装置采用户外布置，各设备有关参数见表5-1。安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SW2-35/1000隔离开关GW4-35G/600电流互感器LCW-35电压互感器JDJJ-35避雷器FZ-35/35/3535353535/33.0/1000600100/5/1.6/16.5/102.67/1000/4.08/4550/表5-1 35kV侧设备选择5.2 主变压器10kV侧设备主变压器10kV侧计算电流，10kV配电装置采用户外布置，各设备有关参数见表5-2

21、。安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SW2-35/1000隔离开关GW4-35G/600电流互感器LCW-35电压互感器JDJJ-35避雷器FZ-35/10/3535353535/115.5/1000600100/5/1.6/16.5/28.82/1000/4.05/4550/表5-2 10kV侧设备选择5.3 主变压器35kV侧引出线（1）35kV侧引出线导线截面按经济电流密度选择，按发热条件和机械强度校验。线路最大持续工作电流为根据年最大负荷利用小时，查表可知，经济电流密度，则导线的经济截面积为选LGJ-35型钢芯铝绞线。（2）按发热条件校验。查表得，30时LGJ-35型钢芯铝

22、绞线的允许载流量为，因此满足发热条件。（3）校验机械强度。查表知，35kV以上钢芯铝绞线最小允许截面积为，因此LGJ-35满足机械强度要求。（4）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的导线截面积，热稳定度不满足要求，因此，应改选为LGJ-120型钢芯铝绞线。5.4 10kV侧汇流母线（1）按发热条件选择截面。10kV母线的最大持续工作电流为，查表的，30时单条、平放型矩形铝母线的允许在流量故10kV汇流母线选用型矩形铝母线。 （2）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积A=，所以热稳定度满足要求。5.5 10kV侧引出线（1）按发热条件选择截面。10k

23、V侧引出线的最大持续工作电流为，查表的，30时单条、平放型矩形铝母线的允许在流量故10kV侧引出线选用型矩形铝母线。 （2）热稳定度校验。满足热稳定度的最小允许截面积为实际选用的母线截面积A=，所以热稳定度满足要求。5.6 10kV配电线路由于厂区面积不大，各车间变电所距离总降压变电所距离较近，厂区高压配电线路采用电缆线路，直埋敷设。由于厂区线路较短，因此按发热条件选择截面，然后进行热稳定度校验。以后加工（封接）车间为例，10kV侧计算电流为，经查表，选用油浸纸绝缘电力电缆，20时其允许载流量，满足要求。因为厂区高压配电线路很短，线路始末两端短路电流线差不大，故以10kV母线上短路时（点）的短

24、路电流进行校验热稳定满足要求，因此选用油浸纸绝缘电力电缆。其他车间的电缆截面选择过程相似，计算结果见表4-4。第七章 防雷和接地装置的确定7.1防雷装置确定雷电引起的大气过电压会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此在变电所必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。下面分情况对防雷装置进行选择。7.2直击雷的防治根据变电所雷击目的物的分类，在变电所的中的建筑物应装设直击雷保护装置。在进线段的1km长度内进行直击雷保护。防直击雷的常用设备为避雷针。所选用的避雷器：接闪器采用直径的圆钢；引下线采用直径的圆钢；接地体采用三根2.5m长的的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。7.3雷电侵

25、入波保护由于雷电侵入波比较常见，且危害性较强，对其保护非常重要。为了其内部的变压器和电器设备得以保护，在配电装置内安放阀式避雷器。7.4接地装置确定接地装置为接地线和接地体的组合，结合本厂实际条件选择接地装置：交流电器设备可采用自然接地体。本厂的大接地体采用扁钢，经校验，截面选择为，厚度为。铜接地线截面选择：低压电器设备地面上的外露部分截面选择为（绝缘铜线）；电缆的接地芯截面选择为。心得体会通过这两周对塑料制品厂全厂总配变电所的设计，使我认识到课程设计对学习知识的重要性，知识体系也有很多不完善，更看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还有待提高。使我懂得了理论与实际相结合是很重要

26、的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。这次的课程设计，也切切实实地提高了我发现问题，处理分析，解决问题的能力。这次的课程设计也让我看到了集体的力量，团队不是一个人的战场，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，有的负责计算负荷，有的负责设计电气主接线图，有的就主要负责编写说明书, 而有的积极查询相关资料，一起讨论各个方案的可行性和正确性。在课程设计中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个团队的失败。团结协作是我们设计工作成功的决定因素。认真踏实，精益求精是课程设计的最大收获.。 参考文献1刘介才.工厂供电(第2版).北京：机械工业出版社,20102 刘介才.葛少云.工厂供电(第2版).天津：天津大学出版社,20013王宁会.电气工程师(供配电)实务手册.北京：机械工业出版社,20054白玉氓.电工厂用计算及设备、元件、材料选择.北京：机械工业出版,20105李广然.电力系统工程基础.武汉：华中科技大学出版社,20036李光琦.电气工程设计.北京：科学出版,2010