供配电课程设计报告.doc

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1、武 汉 纺 织 大 学 高等职业技术学院供配电课程设计报告学号：1011142141 成绩： 学生班级：应电102班学生姓名：杜 乔 指导教师：陶 桓 齐日 期：2012年10月18号前言 两周的课程设计结束了在这次的课程设计中不仅检验了我所学习的知识也培养了我如何去把握一件事情如何去做一件事情又如何完成一件事情。在设计过程中与同学分工设计和同学们相互探讨相互学习相互监督。学会了合作学会了运筹帷幄学会了宽容学会了理解也学会了做人与处世。 这次我们做的是某塑料制品厂全厂总降压变电所设计,老师提供了原始资料,对我们提出了要求。在老师的指导下我们首先进行了全厂负荷统计然后绘制了全厂供电系统图。接着计

2、算了短路电流选择电气设备并进行了校验。这期间充分地运用了学到的知识到我们帮助很大。 在这次设计过程中体现出自己单独设计的能力以及综合运用知识的能力体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节从而加以弥补。 也非常感谢我们的李老师.老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪当然我还没有经验其中可能会有错误恳请老师和同学们执教不胜感激目 录第一部分设计任务书1 1、设计题目12、设计要求13、设计任务14、设计依据14.1、供电电源情况14.2、厂区平面布置图24.3、工厂负荷情况24.4、气象、水文和

3、地质资料3 第二部分一、 负荷计算和无功功率补偿41.1、负荷计算41.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式41.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式41.1.3、各车间负荷统计计算41.1.4、总的计算负荷计算41.1.4、总的计算负荷计算4各车间负荷统计列表51.2、无功功率补偿6二、变电所位置与型式的选择72.1、变配电所的任务132.3、变配电所的类型13 2.3、变配电所位置的确定3三、 变电所主变压器及主接线方案的选择143.1、变电所主变压器的选择143.2、变电所主接线方案的选择14 3.3、两种主接线方案技术经济比较14四、 短路电流的计算164.1、绘制计算电路4.2、

4、确定短路计算基准值164.3、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值164.3.1、电力系统164.3.2、架空线路164.3.3、电力变压器164.4 、a点（10kV侧）的相关计算174.4.1、总电抗标幺值174.4.2、三相短路电流周期分量有效值174.4.3、其他短路电流174.4.4、三相短路容量174.5 、b点（0.38kV侧）的相关计算174.5.1、总电抗标幺值174.5.2三相短路电流周期分量有效值5.4.3、其他短路电流175.4.4、三相短路容量17五、 变电所一次设备的选择校验195.1、10kV侧一次设备的选择校验195.2、380V侧一次设备的选择校验195.3、高

5、低压母线的选择19六、选择电缆和导线型号规格七、 收获感想22参考文献 供配电课程设计任务书(1)应电101103班一、设计题目：武汉某机械设备厂10KV降压变电所电气部分设计二、设计要求：1. 内容：完成某机械设备厂变电所电气一次部分初步设计。主要包括：1）负荷计算；2）主变压器选择；3）电气主接线设计；4）短路电流计算；5）主要电气设备选择；6）课程设计说明书； 2. 要求：每人独立设计、绘图、撰写课程设计报告。三、设计任务 1. 设计说明书 内容包含：1）前言；2）目录；3）变电所位置和型式选择计算；4）负荷计算和无功功率补偿； 5）选择主变压器台数、容量及类型；6）短路电流计算；7）电

6、气主接线方案设计，进行几个主接线方案的比较，确定一个最佳方案；8）选择和校验所需的电缆规格和电气设备；9）附录参考文献。2. 设计图纸 其中含：主接线图一份（A2或A3图纸）；配电装置配置图或线路布置图一份（选做）；四、设计依据（原始资料）1、供电电源情况：根据当地供电部门的协议规定，本厂电源可由附近一条10kV公共电源干线取得；该干线走向参看工厂平面图；干线首端距本厂5km；干线首端高压断路容量为500MVA, 架空进线。工厂二级负荷可采用高压联络线备用电源，由邻近的单位取得，高压侧有电气联系的架空线路总长度为50 km，电缆线总长度为20 km。2、厂区总平面布置图（400800m），见下

7、图。3、工厂负荷情况本厂年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。铸造、电镀两车间和锅炉房属二级负荷，其余均为三级负荷。负荷统计资料如表所示：厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数cosj1铸造车间动力3100.30.70照明90.71.02锻压车间动力3500.20.65照明90.71.03金工车间动力3100.20.65照明90.71.04工具车间动力3500.250.65照明90.71.05电镀车间动力2500.40.75照明90.71.06热处理动力2000.40.75照明90.71.07装配车间动力2000.30.70照明90.71.08机修车间动

8、力2000.20.65照明40.71.09锅炉房动力900.60.75照明20.71.010仓库动力250.30.85照明20.71.0生活区照明4000.70.94、气象、水文和地质资料：本厂地区年最高温度为38，年平均气温为25，年最低气温为-6，年最热月平均最高气温为33，年最热月平均气温为27，年最热月地下0.8m处平均温度为25。冬季主导风向为西北风，夏季为东南风，年雷暴日数为22天。本厂地区平均海拔100m，全厂地形平坦，地质以砂质粘土为主，地下水位2m，最大冻土层厚度为0.6m，地震级烈度0.85(10kV)五、参考资料供备电技术（第2版）唐志平主编工厂供电刘介才编供电技术第4版

9、 余健明 同向前 苏文成 编工厂供电设计指导第2版 刘介才编电力工程设计手册（一次部分）供配电设计手册六、成绩评定课程设计成绩由平时表现成绩、设计说明书成绩、课程设计报告构成，其中平时表现成绩占20%，设计说明书成绩占30%，图纸成绩占30%，课程设计报告成绩占20%，分别用百分制表示，总成绩用优（90-100）、良（80-89）、中（70-79）、及格（60-69）、不及格（59以下）表示。七、时间：2012年10月15日2012年10月19日（第07周）建议时间安排：1天查找资料；3天设计计算数据；1天编写说明书和设计报告。设计完成时间：10月19日下午3：30报告交到04-202。八、地

10、点：阳光校区03-517 指导教师：陶桓齐 201210. 10第一章 负荷计算和无功功率补偿1.1负荷计算1.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）1.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为KW）=式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单

11、位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表4.1所示（额定电压取380V）编号名 称负荷类别容量Pe/KW需要系数Kdcosjtanj计算负荷P30/kwQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸造车间动力3100.30.701.029394.86132.84202.06照明90.71.006.306.39.58小计3191.01.71.0299.394.85139.14211.642锻压车间动力3500.20.651.177081.9107.74163.89照明90.71.006.306.39.58小计3590.91.651.1776.381

12、.9114.04173.473金工车间动力3100.20.651.176272.5495.42143.78照明90.71.006.306.39.58小计3390.91.651.1768.372.54101.72153.364工具车间动力3500.250.651.1787.5102.375134.67204.85照明90.71.006.306.39.58小计3590.951.651.1793.8102.375140.97214.435电镀车间动力2500.40.750.8810088133.21202.63照明90.71.006.306.39.58小计2591.11.750.88106.3881

13、39.51212.216热处理动力2000.40.750.888070.4106.57162.11照明90.71.006.306.39.58小计2091.11.750.8886.370.4112.87171.697装配车间动力2000.30.701.026061.285.71130.38照明90.71.006.306.39.58小计2091.01.701.0266.361.292.01139.968机修车间动力2000.20.651.174046.861.5693.64照明40.71.002.802.84.3小计2040.91.651.1742.846.864.3697.949锅炉房动力900

14、.60.750.885447.5271.93109.42照明20.71.001.401.42.13小计921.31.750.8855.447.5273.33111.5510仓库动力250.30.850.627.54.658.813.39照明20.71.001.401.42.13小计271.01.850.628.94.6510.215.52生活区照明4000.70.90.48280134.4310.6471.55合计负荷（380V侧）PC、QC动力2255照明471小计2726990.2804.64计入同时系数：KSp=0.85KSq=0.90.76KSpSP30841.7KSpSQ30724.

15、1761110.71表4.1各厂房和生活区的负荷计算表1.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan - tan)=841.7tan(arccos0.76) - tan

16、(arccos0.92) = 361.931kvar选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，需要电容器n=/14=26.9,考虑三相均衡分配，应设30个并联电容器，每相10个，补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，补偿后补偿容量为14*30=420，而无功计算负荷=（724.176-420）kvar=304.176kvar，视在功率=894.98kvar，计算电流=1361.4 A,功率因数提高为cos=0.94。表4.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.76841.7724.1761110.7117

17、94.4380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.94841.7304.176894.981361.4主变压器功率损耗0.015=13.40.06=53.710KV侧负荷计算0.94855.1357.88927.053.6第二章 变电所位置和形式选择计算2.1变电所位置的确定变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定（2.5,2.5）、（2.5,3）、（3,4）、（3.5,4）、（5,4）、（4,3）、（4.

18、5,4）、（5，5）、（4,5）、（3,3），并设（3,4.5）为生活区的中心负荷。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （4-1） （4-2）把各车间的坐标代入（4-1）、（4-2），得到=3.53，=3.52。由计算结果可知，工厂的负荷中心在10号厂房（仓库）的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在10号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。2.2选择主变压器台数、容量及类型根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量根据式，为主变压器

19、容量，为总的计算负荷。选=1000KVA=927.0KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。b)装设两台变压器 型号为S9型，而每台变压器容量根据式（4-3）、（4-4）选择，即927.0KVA=（556.2648.9）KVA（4-3）=(99.3+106.3+55.4) KVA=261KVA（4-4）因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Yyn0 。2.3变电所主接线方案的选择和主接线方案的技术经济比较 按上面考

20、虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：(1)装设一台主变压器的主接线方案 (2)装设两台主变压器的主接线方案 表4-1 主接线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗较小灵活方便性只有一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资额查得S9-1000/10的单价为15.1万元，而变压器综合投资约为其单价的2倍，因此综合投资约为2*15.1=30.2万元查得S9-630/10的单价为10.5

21、万元，因此两台变压器的综合投资约为4*10.5=42万元，与一台主变方案价格多11.8万高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查得GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，其综合投资可按设备的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4*1.5*4=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为6*1.5*4=36万元，比一台主变方案多投资12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费=30.2万元*0.05=1.51万元；高压开关柜的折旧费=24万元*0.06=1.44万元；变配电的维修管理费=（30.2+24）万元*0.06=3.25万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（1

22、.51+1.44+3.25）=6.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=2.1万元；高压开关柜的折旧费=36万元*0.06=2.16万元；变配电的维修管理费=（42+36）万元*0.06=4.68万元。因此主变和高压开关柜的折旧和维修管理费=（2.1+2.16+4.68）=8.94万元，比一台主变方案多投资2.74万元供电贴费主变容量每KVA为800元，供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元，比一台主变多交20.8万元 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案，但按经济指标，则

23、装设一台主变的主接线方案远由于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案第三章 短路电流计算 3.1 绘制计算电路 500MVAK-1K-2LGJ-150,5km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系统图4-1 短路计算电路 3.2 确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 （4-5） （4-6） 3.3 计算短路电路中个元件的电抗标幺值3.3.1电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故 =100MVA/500MVA=0.2 （4-7）5.3.2架空线路

24、查表得LGJ-150的线路电抗 （4-8） 3.3.3电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故 =4.5 （4-9） 式中，为变压器的额定容量 因此绘制短路计算等效电路如图4-2所示。k-1k-2图4-2 短路计算等效电路 3.4 k-1点（10.5kV侧）的相关计算 3.4.1 总电抗标幺值=0.2+1.63=1.83 （4-10） 3.4.2 三相短路电流周期分量有效值 （4-11） 3.4.3 其他短路电流 （4-12） （4-13） （4-14） 3.4.4 三相短路容量 （4-15） 3.5 k-2点（0.4kV侧）的相关计算 3.5.1 总电抗标幺值=0.2+1.83+4

25、.5=6.53 （4-16） 3.5.2 三相短路电流周期分量有效值 （4-17） 3.5.3 其他短路电流 （4-18） （4-19） （4-20） 3.5.4三相短路容量（4-21）以上短路计算结果综合图表3-3所示。表3-3短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVAk-13.003.003.007.654.5354.64k-222.0522.0522.0540.5724.0315.31第四章 变电所一次设备的选择校验 4.1 10kV侧一次设备的选择校验4.1.1 按工作电压选则 设备的额定电压一般不应小于所在系统的额定电压，即，高压设备的额定电压应不小于其所在系统的最高电压

26、，即。=10kV， =11.5kV，高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压=12kV，穿墙套管额定电压=11.5kV，熔断器额定电压=12kV。4.1.2按工作电流选择设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流，即4.1.3按断流能力选择设备的额定开断电流或断流容量，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值或短路容量，即或对于分断负荷设备电流的设备来说，则为，为最大负荷电流。4.1.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件 对于上面的分析，如表4

27、-5所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表4-5 10 kV一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数数据10kV57.7A()1.63kA5.0kA一次设备型号规格额定参数高压少油断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40 kA高压隔离开关-10/20010kV200A-25.5 kA二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-电压互感器JDZJ-10-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-=31.8 kA=81避雷针FS4-1010kV-户外隔离开关GW4-12/4

28、0012kV400A-25kA 4. 2 380V侧一次设备的选择校验 同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表4-6所示，所选数据均满足要求。 表4-2 380V一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数-数据380V总1401.33A22.05kA24.032kA-一次设备型号规格额定参数-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A（大于）30Ka(一般)-低压断路器DW20-200380V200A（大于）25 kA-低压断路HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LM

29、ZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A- 4.3 高低压母线的选择查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。五、设计感想通过这次课程设计，使我得到了很多的经验，并且巩固和加深以及扩大了专业知识面，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，正确使用技术资料的能力。知识系统化能力得到提高,设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方

30、案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。动得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，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。这次设计是我对降压配电系统及车间变电所系统有了新的认识，通过本次设计，学到了很多以前在课堂上没有学到的内容，而且还重温了所学的供配电知识，在设计过程中，提升了自己以下几个方面：1、知识系统化能力得到提高，设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础