电力工程课程设计课程设计任务书.docx

电力工程课程设计课程设计任务书.docx

《电力工程课程设计课程设计任务书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力工程课程设计课程设计任务书.docx（12页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

电力工程课程设计课程设计任务书

电力工程课程设计任务书

设计题目：

XXX机械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。

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]电气工程设计手册等资料

指导教师签字：

年月日

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

3

金工车间

动力

400

0.2

0.65

照明

10

0.8

1.0

4

工具车间

动力

360

0.3

0.6

照明

7

0.9

1.0

5

电镀车间

动力

250

0.5

0.8

照明

5

0.8

1.0

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。

第一章负荷计算和无功功率补偿

第一节负荷计算的目的和方法

一、负荷计算的内容和目的

（1）求计算负荷，是选择确定建筑物报装容量、变压器容量的依据；

（2）求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据；

（3）求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。

2、负荷计算的方法

二．需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。

用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。

（2）利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。

适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。

第二节全厂负荷计算的过程

本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。

主要计算公式有：

有功计算负荷（kW）

无功计算负荷（kvar）:

视在计算负荷（kVA）：

计算电流（A）:

具体车间计算负荷如下表：

厂房编号

厂房名称

负荷类型

容量

Pe

/kw

需要

系数

Kd

功率

因数Cosφ

功率因数角的正切tanφ

有功计算负荷Pc

/kw

无功计算负荷Qc

/kvar

视在计算负荷Sc

/kVA

1

铸造车间

动力

300

0.3

0.7

1.02

90

91.82

128.57

照明

6

0.8

1.0

0

4.8

0

4.8

2

锻压车间

动力

350

0.3

0.65

1.17

105

122.85

161.54

照明

8

0.7

1.0

0

5.6

0

5.6

3

金工车间

动力

400

0.2

0.65

1.17

80

123.08

93.53

照明

10

0.8

1.0

0

8

0

8

4

工具车间

动力

360

0.3

0.6

1.33

108

144

180

照明

7

0.9

1.0

0

6.3

0

6.3

5

电镀车间

动力

250

0.5

0.8

0.75

125

93.75

156.25

照明

5

0.8

1.0

0

4

0

4

照明

1

0.8

1.0

0

0.8

0

0.8

生活区

照明

350

0.7

0.9

0.48

245

118.66

272.22

有功计算负荷Pc/kw

无功计算负荷Qc/kw

视在计算负荷（Sc/kw）

总计

782.5

694.16

1046.02

同时系数

=0.95

743.38

659.45

993.72

功率因素（

）

0.748

表3各车间负荷计算表

从表中可知：

有功计算负荷

无功计算负荷

视在计算负荷

1046.02

再乘以同时系数

=0.95

此时

功率因素

<0.9,所以要进行无功功率补偿

第三节无功功率补偿

（1）由于本设计中cos

=0.748<0.9,因此需要进行功率补偿。

由公式可知：

式中

——补偿前的自然平均功率因数对应的正切值

——补偿后的功率因数对应的正切值

采用低压侧集中补偿的方法，为使高压侧功率因数达到0.9，则补偿后的低压功率因数应达到0.92

校正前

校正后

（2）查课本附录表A-5，选BW0.4-12-1型电容器，则所需电容器个数为n=

/12=342.93/12=29.57；取n=30，则实际补偿容量为

=12

30Kvar=360Kvar

（3）补偿后的变压器的容量和功率因素

无功补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为

因此，无关补偿后变压器的容量改选为1000kv。

查附录表A-1知，S9-1000/10型（Yyn0）电力变压器的技术数据为：

。

变压器负荷率为

则变压器功率损耗为

变压器高压侧的计算负荷为

变电所高压侧的功率因素为

满足要求

补偿后的负荷如下表

全厂负荷

有功功率Pc/kw

无功功率Qc/kvar

视在计算负荷（Sc/kVA）

补偿前

743.38

659.45

993.72

无功补偿

-360

补偿后

751.69

336.32

823.50

补偿后功率因数（

）

0.9128

表4补偿后的计算负荷

第二章变电所的选择及主变压器的选择

第一节变电所的位置与型式选择

从地理位置方面来考虑：

变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：

一、接近负荷中心；

二、进出线方便；

三、接近电源侧；

四、设备运输方便；

五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；

六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；

七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；

八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定；

九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。

从经济性方面来考虑：

一种配电变压器选址方法，包括有个变压器和个负荷点，具体步骤为：

1）确定各个负荷点未来用电量情况，将规划区负荷点粗略分为个片区；

2）对各个片区进行单源连续选址优化，确定各个片区变压器的坐标位置；

3）计算各个负荷点距离变压器的距离，由距离最近的变压器为负荷点进行供电，并根据计算的结果重新划分片区；

4）判断各个负荷点的归属片区是否发生变化，若发生变化则转入步骤2），若没有变化则结束配电变压器选址。

本发对配电变压器选址进行了优化，引入了水平高度坐标和修正系数，显著增加了变压器供电区域的年经济损耗的计算精度，增加了配电变压器选址合理性，减少了因年经济损耗所带来的经济损失。

变电所类型有室内型和室外型。

室内型运行维护方便，占地面积少。

所以采用室内型变电所

变电所的类型主要有以下几种类型：

（1）：

独立变电所

（2）：

附设变电所

（3）：

车间内变电所

（4）：

地下变电所

所以，变电所的类型为附设变电所。

第二节主变压器的类型、台数与容量的选择

（1）考虑到变压器在车间建筑内，故选用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。

变压器采用无载调压方式，分接头

，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温度控制仪自动控制，带IP20防护外壳。

（2）由于工厂总负荷容量较大，且存在多个二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。

（3）变压器容量是根据无功补偿后的计算负荷确定的。

补偿后的总计算负荷为

工厂二级负荷为276.78

，对于室内变压器，由于散热条件差，一般室内环境比室外大约高8oC，因此其容量还要减少8%，所以室内变压器的实际容量

为

<1000

故一台变压器的容量为1000

，备用变压器的容量为1000

。

第五章短路电流的计算

第一节短路及其原因、后果

短路：

指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生的低阻性短接。

短路是电力系统最常见的一种故障，也是最严重的一种故障

主要原因：

电气设备载流部分的绝缘损坏，其次是人员误操作、鸟兽危害等。

短路后果：

Ø短路电流产生的热量，使导体温度急剧上升，会使绝缘损坏；

Ø短路电流产生的电动力，会使设备载流部分变形或损坏；

Ø短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行；

Ø严重的短路会影响系统的稳定性；

Ø短路还会造成停电；

Ø不对称短路的短路电流会对通信和电子设备等产生电磁干扰等。

第二节高压电网短路电流的计算

利用标幺值法计算

由于采用10KV电压供电，故线路电流

由设计要求中可知：

工厂使用干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等三角形排列，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500MV·A。

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邻近的单位取得备用电源。

查表得

=0.358

=0.221

主要高压变压器的短路电流计算

（1）确定基准值

取

而

计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值

1）电力系统（

）

X1*=

=100/500=0.2

2）架空线路（

=0.358Ω/km）

3）电力变压器

在k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

在k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量

短路计算点

总电抗

标幺值

三相短路电流/KA

三相短路容量Sk/MV.A

K-1点

2.80

1.97

5.02

3.0

35.71

K-2点

7.2

20.04

36.78

21.84

13.98