电力工程课程实验设计题目.docx
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电力工程课程实验设计题目
电力工程实验设计说明：
每15个人1题，凡是相同的题目做的结果如果雷同，成绩则为0分。
实验报告封皮按照统一格式打印，任务书可以打印，其他内容A4纸手写。
实验设计报告编排顺序
封皮-前言-目录-任务书（就是每个人的题目内容，可打印）-负荷计算和无功功率补偿-主变压器台数、容量和类型的选择-短路计算-变电所一次设备的选择与校验-选择整定继电保护装置-防雷保护和接地装置保护（选做）-结束语-参考文献。
题目1某加工厂供配电系统设计（6班前15人）
一．负荷情况
某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务，负荷均为380/220V负荷。
各部门电气设备、负荷情况如下：
（一）一号车间
一号车间接有下表所列用电设备
编号
用电设备名称
数量
铭牌上额定功率
需要系数
功率因数
备注
1
冷加工机床
20
合计45KW
0.14~0.16
0.5
2
吊车组
1
10.5KW
0.12
0.5
FC=25%
3
电焊机
1
22KVA
0.5
0.6
FC=60%
4
电焊机
2
8.95KVA
0.5
0.6
FC=100%
（二）二号车间
二号车间接有下表所列用电设备
编号
用电设备名称
数量
铭牌上额定功率
需要系数
功率因数
备注
1
电加热设备
2
4KW
0.8
1
2
吊车组
1
10.5KW
0.2
0.5
FC=25%
3
电焊机
1
22KVA
0.5
0.6
FC=60%
4
电焊机
1
4.5KVA
0.5
0.6
FC=100%
（三）三号车间
三号车间接有下表所列用电设备
编号
用电设备名称
铭牌上额定功率
需要系数
功率因数
备注
1
装在车间起重机
7.5KW
0.15
0.5
2
各类装备用电器
7.5KW
0.8
0.8
3
照明
2.5KW
0.8
0.8
（四）办公楼
办公楼接有下表所列用电设备负荷
编号
用电设备名称
铭牌上额定功率
需要系数
功率因数
备注
1
照明
20KW
0.8
0.8
2
空调及通风设备
75KW
0.8
0.8
3
电梯
10KW
0.6
0.7
（五）食堂
食堂接有下表所列用电设备负荷
编号
用电设备名称
铭牌上额定功率
需要系数
功率因数
备注
1
风机、空调机、照明
8.8KW
0.8
0.8
2
食品加工机械
3.0KW
0.7
0.8
3
电饭锅、电烤箱、电炒锅
9.0KW
0.8
1.0
4
电冰箱
1.5KW
0.7
0.7
二、供用电协议
（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV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10KV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。
（4）系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。
其配电系统图如图2。
（5）供电贴费和每月电费制：
每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。
此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6～10kV为800元/kVA。
图1配电系统图
三．工厂负荷性质
生产车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h，工厂属三级负荷。
四．工厂自然条件
（1）气象资料：
本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。
当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
（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。
五．设计任务书
1．计算车间、办公楼、食堂用电计算负荷
2．计算全厂的计算负荷
3．确定厂变电所变压器台数、各变压器容量
4．供电方式及主接线设计
5．短路计算及设备选择
6．高压配电系统设计
六．设计成果
1．设计说明书，包括全部设计内容，并附有必要的计算及表格。
2．电气主接线图（A4纸）。
3．继电保护配置图（A4纸）。
题目2某纺织厂供配电系统设计（6班第16-第30人）
一.原始资料
1.工厂负荷数据：
工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。
工厂负荷统计资料见表1。
设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。
表1：
化纤厂负荷情况表
序号
车间及设备
安装容量（kW）
需要系数
1
纺
练
车
间
纺丝机
200
0.80
0.78
筒绞机
30
0.75
0.75
烘干机
85
0.75
1.02
脱水机
12
0.60
0.80
通风机
180
0.70
0.75
淋洗机
6
0.75
0.78
变频机
840
0.80
0.70
传送机
40
0.80
0.70
2
原液车间照明
1040
0.75
0.70
3
酸站照明
260
0.65
0.70
4
锅炉房照明
320
0.75
0.75
5
排毒车间照明
160
0.70
0.60
6
其他车间照明
240
0.70
0.75
2.供电电源请况：
按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所（110/38.5/11kV），90MVA变压器供电，供电电压可任选。
另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。
3.电源的短路容量（城北变电所）：
35kV母线的出线断路器断流容量为400MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。
4.电费制度：
按两部制电费计算。
变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为0.5元/kW·h。
5.气象资料：
本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。
6.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。
二．设计内容
1．总降压变电站设计
（1）负荷计算
（2）主结线设计：
根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（3）短路电流计算：
根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，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：
主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。
选用设备型号、数量、汇成设备一览表。
（5）主要设备继电保护设计：
包括主变压器、线路等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380V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。
三．设计成果
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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目3某锻造厂供配电系统设计（7班前15人）
一、原始资料
1.厂区平面布置图
配电计点名称
设备容量/kW
需要系数
一车间、锻工车间
1419
0.33
0.4
二车间
2223
0.3
0.68
三车间
1755
0.52
0.3
工具,机修车间
1289
0.38
0.26
空气站、煤气站、锅炉房
1266
0.67
0.2
仓库
550
0.3
0.7
2.负荷
负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V。
除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。
3.工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4500小时，最大负荷利用小时数：
Tmax=4000小时。
年耗电量约为2015万kW·h（有效生产时间为10个月）。
4.电源：
工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。
35kV侧系统的最大三相短路容量为1000MV·A，最小三相短路容量为500MV·A。
10kV侧系统的最大三相短路容量为800MV·A，最小三相短路容量为400MV·A。
备用电源：
此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。
5.功率因数：
要求cos
≥0.85。
6.电价计算：
供电部门实行两部电价制。
（1）基本电价：
按变压器安装容量每1kV·A，6元/月计费；
（2）电度电价：
供电电压为35kV时，β=0.5元/（kW·h）；供电电压为10kV时，β=0.55元（kW·h）。
附加投资：
线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。
7.工厂的自然条件：
本厂所在地区年最高气温为38℃，年平均温度为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月最高气温为33℃，年最热月平均气温为36℃，年最热月地下0.8m处平均温度为35℃。
当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。
二．设计内容
1．总降压变电站设计
（1）负荷计算
（2）主结线设计：
根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（3）短路电流计算：
根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，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：
主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。
选用设备型号、数量、汇成设备一览表。
（5）主要设备继电保护设计：
包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。
（6）配电装置设计：
包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。
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。
4．厂区380V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。
三．设计成果
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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目4某铸造厂供配电系统设计（7班第16-第30人）
一、原始资料
1．全厂用电设备情况
（1）负载大小（10kV侧）
表1.全厂各车间负荷统计表
序号
车间名称
负荷类型
计算负荷
安装容量（kW）
需要系数
1
空气压缩车间
I
1000
0.78
0.23
2
熔制成型（模具）车间
I
800
0.7
0.27
3
熔制成型（熔制）车间
I
740
0.8
0.29
4
后加工（磨抛）车间
I
3250
0.2
0.34
5
后加工（封接）车间
I
2800
0.2
0.27
6
配料车间
I
1800
0.2
0.28
7
锅炉房
I
2800
0.15
0.26
8
厂区其他负荷
（一）
II~III
800
0.5
0.42
9
厂区其他负荷
（二）
II~III
630
0.7
0.45
同期系数
=0.95
=0.97
（2）负荷类型：
本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。
停电时间超两分钟将造成产品报废；停电超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。
（3）本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。
（4）全厂负荷分布，见厂区平面布置图。
（图1）
图1厂区平面布置示意图图2电力系统与本厂连接示意图
2．电源情况
（1）工作电源：
本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110kV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1－31500kVA/110kV三卷变压器，其短路电压
，
，
。
详见电力系统与本厂联接图（图2）。
供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电。
最大运行方式：
按A变电站两台变压器并列运行考虑。
最小运行方式：
按A变电站两台变压器分列运行考虑。
（2）备用电源
拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。
系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。
（3）功率因数
供电部门对本厂功率因数要求值为：
当以35kV供电时，
；当以10kV供电时，
。
（4）电价：
供电局实行两部电价。
基本电价：
按变压器安装容量每1kVA每月4元计费。
电度电价：
35kV，
元/kW·h；10kV，
元/kW·h。
（5）线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。
二．设计内容
1．总降压变电站设计
（1）负荷计算
（2）主结线设计：
根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（3）短路电流计算：
根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，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：
主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。
选用设备型号、数量、汇成设备一览表。
（5）主要设备继电保护设计：
包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。
（6）配电装置设计：
包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。
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。
5．厂区380V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。
三．设计成果
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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目5某冶金机械厂供配电系统设计（8班前15人）
一．原始资料
1．工厂总平面图
2．工厂负荷情况：
本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。
低压动力设备均为三相，额定电压380V。
电气照明及家用电器均为单相，额定电压220V。
本厂的负荷统计资料如表1所示。
表1.全厂各车间负荷统计表
厂房编号
厂房名称
负荷类型
设备容量/kW
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明
10
0.8
1.0
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
照明
5
0.8
1.0
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1.0
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
照明
1
0.8
1.0
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
350
0.7
0.9
3．供电电源情况：
按照工厂与当地供电部门签订的协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。
此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位取得备用电源。
4．气象资料：
本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。
当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
5．地质水文资料：
本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水为2m。
6．电费制度：
本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.55元/kW·h。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6～10kV等级时为800元/kVA。
二．设计任务
1．总降压变电站设计
（1）负荷计算
（2）主结线设计：
根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。
（3）短路电流计算：
根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，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：
主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。
选用设备型号、数量、汇成设备一览表。
（5）主要设备继电保护设计：
包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。
（6）配电装置设计：
包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。
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。
6．厂区380V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。
三．设计成果
1．设计说明书：
包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。
2．设计图纸
（1）总降压站电气主结线单线图（A4纸）。
（2）主变压器保护原理接线图（A4纸）。
题目6某机修厂供配电系统设计（8班16-25人）
一．原始资料
1．工厂总平面布置图如下：
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：
本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。
年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW；制造电机总容量为6万kW，制造单机最大容量为5000kW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。
本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。
3.工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1所示。
表1工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量
序
号
车间名称
设备容量（kW）
需要系数
车间变电所代号
变压器台数
1
电机修造车间
2505
0.24
0.82
No.1
1
2
机械加工车间
886
0.18
1.58
No.2
1
3
新品试制车间
634
0.35
1.51
No.3
1
4
原料车间
514
0.6
0.59
No.4
1
5
备件车间
562
0.35
0.79
No.5
1
6
锻造车间
150
0.24
1.6
No.6
1
7
锅炉房
269
0.73
0.87
No.7
1
8
空压站
322
0.56
0.88
No.8
1
9
汽车库
53
0.57
0.9
No.9
1
10
大线圈车间
335
0.56
0.63
No.10
1
11
半成品试验站
1217
0.3
0.79
No.11
1
12
成品试验站
2290
0.28
0.75
No.12
1
13
加压站（10kV专供负荷）
256
0.64
0.85
——
1
14
设备处仓库（10kV专供负荷）
560
0.6
0.85
——
1
15
成品试验站内大型集中负荷
3600
0.8
0.8
主要为35kV高压整流装置，要求专线供电。
4.供电协议：
（1）当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：
1）从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距工厂南侧4.5km。
2）从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。
（2）电力系统的短路数据，如表2，其供电系统图，如图2。
表2区域变电站35kV母线短路数据
系统运行方式
系统短路数据
最大运行方式
最小运行方式
图2供电系统图
（3）供电部门对工厂提出的技术要求：
1）区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间
，要求工厂总降压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。
2）在工厂35kV电源侧进行电能计量。
3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。
（4）电费制度：
每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。
此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6～10kV为800元/kVA。
5.工厂负荷性质：
本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数为2300h。
锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。
又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。
因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。
6.工厂自然条件：
（1）气象资料：
本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8o
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