供配电技术课程设计docWord格式文档下载.docx
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锅炉房
80
07
9
仓库
10
0.8
2.2.供电电源情况：
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的导线型号为LGJ-150,干线首端距离本厂约10km.干线首端所装设的高压断路器断流容量为600MVA，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
2.3.气象条件：
本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-10℃。
2.4.电费制度：
本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费交电费。
每月基本电费按主变压器容量计为20元/KVA，动力电费为0.3元/kwh，照明电费为0.5元/kwh。
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供电贴费：
6~10KV为900元/KVA。
3设计任务
要求在规定时间内独立完成下列工作量：
3.1负荷计算和无功功率补偿（要求有计算过程，并列成表格形式，同时系数均需按0.9计算）
3.2变电所主变压器台数、容量、类型的选择（要求采用一台主变、两台主变分别进行计算）
3.3变电所主接线方案设计（要求画出主接线图，并说明其接线方式）
3.4短路电流计算（要求列写完整的计算过程）
3.5电费计算（清晰描述两部电费制，自行查找资料完成电费计算）
3.6估算铸造车间进线导线线径（绝缘导线载流量与截面的倍数关系需用上网或电工手册查找）
提示：
根据设备容量计算出计算负荷，分别选择铝导线和铜导线计算线径。
一般铜导线的安全载流量为5～8A/mm2，铝导线的安全载流量为3～5A/mm2。
绝缘导线载流量估算歌诀：
二点五下乘以九，往上减一顺号走。
三十五乘三点五，双双成组减点五。
条件有变加折算，高温九折铜升级。
穿管根数二三四，八七六折满载流。
二负荷计算和无功功率补偿
1.负荷计算公式
1.1单组用电设备计算负荷的计算公式
1.1.1有功计算负荷（单位为kW）
P30=KdPe,Kd为同时系数
1.1.2无功计算负荷（单位为kvar）
Q30=P30tanφ
1.1.3视在计算负荷（单位为kvA）
S30=P30/cosφ
1.1.4计算电流（单位为A）
I=S30/（√3×
UN），UN为用电设备的额定电压，单位为kV
1.2多组用电设备计算负荷的计算公式
1.2.1有功计算负荷（单位为kW）
P30=K∑p∑P30d,∑P30d是所有设备组有功计算负荷P30之和，K∑p是有功负荷同时系数
1.2.2无功计算负荷（单位为kvar）
Q30=K∑q∑Q30d,∑Q30d是所有设备组无功计算负荷P30之和，K∑q是无功负荷同时系数
1.2.3视在计算负荷（单位为kvA）
S30=
1.2.4计算电流（单位为A）
2负荷计算
在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。
具体步骤如下。
2.1、铸造车间：
动力部分：
P30=400×
0.4=160kW；
Q30=160×
1.02=163.2kvar
S30=160/0.7=228.6kVA；
I30=228.6/（√3×
0.38）=347.3A
照明部分：
P30=8×
0.9=7.2kW；
Q30=0kvar
S30=7.2/1=7.2kVA；
I30=7.2/（√3×
0.22）=18.9A
2.2、锻压车间：
P30=200×
0.2=40kW；
Q30=40×
1.33=53.2kvar
S30=40/0.6=66.7kVA；
I30=66.7/（√3×
0.38）=101.3A
2.3、金工车间：
P30=300×
0.3=90kW；
Q30=90×
1.33=119.7kvar
S30=90/0.6=150kVA；
I30=150/（√3×
0.38）=227.9A
2.4、工具车间：
P30=280×
0.3=84kW；
Q30=84×
1.33=111.7kvar
S30=84/0.6=140kVA；
I30=140/（√3×
0.38）=212.7A
2.5、电镀车间：
P30=180×
0.5=90kW；
1.02=91.8kvar
S30=90/0.7=128.6kVA；
I30=128.6/（√3×
0.38）=195.4A
2.6、热处理车间：
P30=150×
0.5=75kW；
Q30=75×
0.78=58.5kvar
S30=75/0.75=100kVA；
I30=100/（√3×
0.38）=151.9A
2.7、机修车间：
0.25=37.5kW；
Q30=37.5×
1.33=49.9kvar
S30=37.5/0.6=62.5kVA；
I30=62.5/（√3×
0.38）=95A
P30=3×
0.9=2.7kW；
S30=2.7/1=2.7kVA；
I30=2.7/（√3×
0.22）=7.1A
2.8、锅炉房：
P30=80×
0.6=48kW；
Q30=48×
1.02=49kvar
S30=48/0.7=68.6kVA；
I30=68.6/（√3×
0.38）=104.2A
P30=2×
0.9=1.8kW；
S30=1.8/1=1.8kVA；
I30=1.8/（√3×
0.22）=4.7A
2.9、仓库：
P30=10×
0.3=3kW；
Q30=3×
0.75=2.3kvar
S30=3/0.8=3.8kVA；
I30=3.8/（√3×
0.38）=5.8A
3所有车间的照明负荷：
P’30=55KW
4取全厂的同时系数为：
K∑p=K∑q=0.9，则全厂的计算负荷为：
P30=0.9×
（677+55）=658.8KW
699.3=629.4kvar
S30=
=911.1kVA
I30=911.1/（√3×
0.38）=1384.3A
5经过计算，得到各车间的负荷计算如表2所示
表2某工厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量
需要系数
cosφ
tanφ
计算负荷
P30/Kw
Q30/Kvar
S30/KVA
I30/A
铸造
车间
1.02
160
163.2
228.6
347.3
7.2
18.9
小计
408
-
167.2
235.8
366.2
锻压
1.33
40
53.2
66.7
101.3
208
47.2
73.9
120.2
金工
90
119.7
227.9
308
97.2
157.2
246.8
工具
84
111.7
140
212.7
288
91.2
147.2
231.6
电镀
91.8
128.6
195.4
188
135.8
214.3
热处理
0.78
75
58.5
100
151.9
158
82.2
107.2
170.8
机修
37.5
49.9
62.5
95
2.7
7.1
153
40.2
65.2
102.1
48
49
68.6
104.2
1.8
4.7
82
49.8
70.4
108.9
2.3
3.8
5.8
12
4.8
5.6
10.5
总计
（380V侧）
1750
677
699.3
998.3
1571.4
55
计入KΣp=0.9KΣq=0.9
0.72
658.8
629.4
911.1
1384.3
3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。
由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：
这时低压侧的功率因数为：
cosφ=658.8/911.1=0.72
而根据设计要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
考虑到主变电器的无功损耗远大于有功损耗，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：
Qc=P30（tanφ1-tanφ2）=658.8[tan（arccos0.72）-tan（arccos0.92）]=354.3kvar
则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：
S’30
（2）=
=713.9kVA
计算电流I’30
（2）=713.9/（√3×
0.38）=1084.7A
变压器的功率损耗为：
△Pr≈0.015S’30
（2）=0.015×
713.9=10.7KW
△Qr≈0.06S’30
（2）=0.06×
713.9=42.8kvar
变电所高压侧的计算负荷为：
P’30
（1）=658.8+10.7=669.5KW
Q’30
（1）=（629.4-354.3）+42.8=317.9kvar
S’30
（1）=
=741.1kVA
I’30
（1）=741.1/（√3×
10）=42.8A
补偿后的功率因数为：
cosφ=669.5/741.1=0.903满足（大于0.90）的要求。
表3无功功率补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表所示
项目
P30/KW
Q30/kvar
380V侧补偿前负荷
380V侧无功补偿容量
-354.3
380V侧补偿后负荷
0.92
275.1
713.9
1084.7
主变压器功率损耗
0.015S30=10.7
0.06S30=42.8
10KV侧负荷总计
0.90
669.5
317.9
741.1
42.8
三变电所主变压器和主结线方案的选择
1变电所主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：
1.1装设一台主变压器型式采用S9，而容量根据式SN.T≥S’30，一般取
S30=（0.85~0.9）S’30
（1）=（629.9~667）kVA，
因此选一台S9-800/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
1.2装设两台主变压器型号亦采用S9，二每台容量按式SN*T≈（0.6-0.7）S30和SN.T≥S30（Ⅰ+Ⅱ），即SN.T≈（0.6-0.7）×
741.1kVA=（444.7-518.8）kVA≥S30（Ⅰ+Ⅱ）
因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组别均采用Dyn11
表4变压器参数
变压器型号
额定容量
KVA
额定电压/kV
联结组
型号
损耗/W
空载电流
%
短路阻抗
高压
低压
空载
负载
S9-800/10
800
Dyn11
1400
7500
4.5
S9-630/10
630
1200
6200
2变电所主结线方案的选择按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结线方案：
2.1装设一台主变压器的主结线方案如图1所示
2.2装设两台主变压器的主结线方案如图2所示
图1装设一台主变压器的主接线方案
图2装设两台主变压器的主接线方案
四短路电流的计算
1装设一台主变压器时
1.1.绘制计算电路
1.2.确定基准值设Sd=100MVA，Ud=Uc,即高压侧Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则
1.3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值
1.3.1电力系统
1.3.2架空线路查表得LGJ-150的x0=0.389Ω/km，而线路长10km，故
1.3.3电力变压器查表2-8，得UZ%=4.5,故
因此绘等效电路图，如图所示
1.4.计算k-l点（10.5kv侧）的短路总电抗及三相短路电流和短路容量
1.4.1总电抗标幺值
1.4.2三相短路电流周期分量有效值
1.4.3其他短路电流
1.4.4三相短路容量
1.5.计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
1.5.1总电抗标幺值
1.5.2三相短路电流周期分量有效值
1.5.3其它短路电流
1.5.4三相短路容量
2装设两台主变压器时
2.1.绘制计算电路
2.2.确定基准值设Sd=100MVA，Ud=Uc,即高压侧Ud1=10.5KV，低压侧Ud2=0.4KV，则
2.3.计算短路电路中各元件的电抗标幺值
2.3.1电力系统
2.3.2架空线路查表得LGJ-150的x0=0.389Ω/km，而线路长10km，故
2.3.3电力变压器查表得UZ%=4.5,故
2.4.计算k-l点（10.5kv侧）的短路总电抗及三相短路电流和短路容量
2.4.1总电抗标幺值
2.4.2三相短路电流周期分量有效值
2.4.3其他短路电流
2.4.4三相短路容量
2.5.计算k-2点（0.4KV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量
2.5.1总电抗标幺值
2.5.2三相短路电流周期分量有效值
2.5.3其它短路电流
2.5.4三相短路容量
3以上计算结果综合如表5所示.
表5短路计算结果
接线方式
短路计算点
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
一台主变
k-1
1.5
27.2
k-2
15.5
28.5
16.9
10.8
两台主变
22.3
41.0
24.3
五电费计算
供电贴费：
主变压器容量为每KVA900元，供电贴费为1000KVA*0.09万元/KVA=90万元。
月基本电费按主变压器容量计为20元/KVA，故每年电费为1000*20*12=24万元。
根据年最大负荷利用小时T可求得：
动力费用：
627.5*T*0.3
照明费用：
31.3*T*0.5
六铸造车间进线的选择校验
1导线线径一般按如下公式计算：
铜线：
S=I*L/54.4*U`
铝线：
S=I*L/34*U`
式中：
I——导线中通过的最大电流（A）
L——导线的长度（M）
U`——充许的电源降（V）
S——导线的截面积（MM2）
说明：
1）、U`电压降可由整个系统中所用的设备（如探测器）范围分给系统供电用的电源电压额定值综合起来考虑选用。
2）、计算出来的截面积往上靠.
根据经验可得1平方的铜导线安全载流量为5-8A;
铝导线的安全载流量为3~5A.
2计算导线所需载流量
2.1先根据功率的大小计算出单相电流，
照明：
电流（A）＝设备功率（W）÷
额定电压（V）=32.7A
动力：
相电流（A）＝设备功率（W）÷
［√3×
额定电压（V）］=243.1A
2.2根据计算出的电流，乘以系数1.3（主要是考虑过电流），得出要选取导线的电流值，从《电工手册》查出要用导线的截面值。
I=（243.1+32.7）×
1.3=358.5A
查电工手册可得，铝芯电缆选取240mm2，铜芯电缆选取150mm2
2.3根据经验口诀选取
经验口诀:
二点五下乘以九，往上减一顺号走;
三十五乘三点五，双双成组减点五;
条件有变加折算，高温九折铜升级;
其中，从50mm’及以上的导线，其载流量与截面数之间的倍数关系变为两个两个线号成一组，倍数依次减0．5。
即50、70mm’导线的载流量为截面数的3倍；
95、120mm”导线载流量是其截面积数的2．5倍，依次类推。
上述口诀是铝芯绝缘线、明敷在环境温度25℃的条件下而定的。
若铝芯绝缘线明敷在环境温度长期高于25℃的地区，导线载流量可按上述口诀计算方法算出，然后再打九折即可；
当使用的不是铝线而是铜芯绝缘线，它的载流量要比同规格铝线略大一些，可按上述口诀方法算出比铝线加大一个线号的载流量。
可得，铝芯电缆选取240mm2，铜芯电缆选取185mm2
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