《供电技术》课程设计指导书.docx

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《供电技术》课程设计指导书

现代供电技术

课程设计指导书

电气工程及其自动化系

供电系统设计概论

一、阶段

根据系统的大小进行分阶段设计，针对大系统方案来说，分为三个阶段：

1）可行性研究阶段——从供电角度出发

2）初步设计阶段——针对该企业需要某种规模的产品，占地面积，需要的工艺流程、对应的设备，设备的数量，进而估算出该企业需要的电力，然后与当地的供电部门联系，看能否提供相应的电力；随后设计相应的总降变/总配，车间变，以及车间变管辖的范围，得到供电方案。

针对以上需要核算建设所需器材与总投资；业主此时再决定是否投资建厂，是分期建设还是一次性建设，针对不同的建设方案，后期设计也会有所不同。

3）施工图设计阶段

该阶段应得到施工图和伴随性计算书。

施工图——为建筑单位提供施工依据，计算书为以后出现供电问题时，责任归属提供依据。

二、图纸类型：

设备清单即设备材料表

1）原理图：

主接线图

二次接线图

特殊设备的控制线路图

2）平剖面图（线路走向、设备布局）

3）防雷接地图

三、课设内容

假想一个用电单位，设计供电方案。

四、设计要求

时间：

1）、供电方案确定2天

2）、设备选择1天

3）、继电保护1天

4）、总结——主接线图及说明书、答辩1天

答辩时上交电气主接线图（3#图纸）、设计说明书（包括计算内容、继电保护图、平面走线图）

五、考核方法

平时20%

设计说明书40%

答辩40%

供电方案确定

一、条件、依据

供电系统设计应做到以近期发展规划为主，适当考虑发展的可能，按照负荷的性质、用电容量、地区供电条件，合理设计方案。

二、供电方案

1、电源的确定根据电压等级以及提供电源得出处来确定电源

2、全厂计算负荷、无功补偿容量、cosφ的计算

3、总降/总配设置的确定、车间变的数量和位置方案的确定、车间变管辖哪些车间方案的确定。

4、无功补偿方案

5、主接线草案图

使用单母线、单母线分段、低压联络、备用方案的确定

三、设计方法：

1、全厂总负荷计算

原则：

a、根据需要系数法求出全厂总计算负荷

；

b、负荷与电源的距离；

根据上述两条来确定电源。

2、根据Pc、供电距离、负荷性质确定电压等级，可以查表（电压——负荷距关系表）。

3、根据可选电源情况，以及电压和负荷等级确定电源回路数。

一类负荷——双电源供电

二类负荷——双回路或专线，供电变压器应由两台（两台变压器不一定在同一变电所）。

4、总降、总配、车间变的确定

根据全厂负荷大小，如果负荷较大且电源电压大于35KV，则需设总降;如果负荷较大且电源电压小于35KV，则需设总配;

总配或总配与车间变混合在一块的方案设计，是根据全厂的总负荷面积来确定。

总降（配）位置：

接近负荷中心（图示法）

5、车间变位置

设计原则：

按照分散设置并接近负荷中心的原则确定车间变电所位置

1）车间容量≤1000KVA；

2）车间生产工艺的串行、并行性，如果两条生产线并行，需设置两个车间；如果生产线串行，则负荷可合并，可设1个车间变。

3）大容量车间（≥400KVA）可以单独设立车间变或以其为主，附带邻近小负荷。

4）小容量相邻车间可以合设一个车间变

5）变压器台数：

取决于负荷等级和容量大小

a、大容量车间可设两台变压器

b、II类负荷以上车间可设两台变压器或一台变压器外加低压联络。

6、无功补偿方案

就地补偿：

低功率因素的大型设备旁就地安装。

低压集中补偿：

负荷小，且分散，则在各车间变低压侧安装。

高压集中补偿：

如有高压设备，则在高压处安装。

7、画出主接线草图

10（6）KV配电所主接线宜采用单母线或单母线分段，分段处宜装设高压隔离开关或隔离触头。

每段高压母线上应装设一组电压互感器。

电压互感器应采用专用熔断器保护。

8、全厂逐级负荷计算

自下而上作负荷计算，根据补偿无功后，算出各车间损耗，并包括变压器损耗、线路损耗，直到电源处的进线端，得出总的负荷，此时再进行无功功率校验，判断设计的方案能否满足功率因素要求。

9、完善一次主接线图

在一次主接线草图基础上，补充测量（PT、CT）、保护（互感器）、操作（开关）、总降所用变。

例：

设工厂有二类负荷

进线方式一：

两条回路或一条专线

公网

专线

**针对II类负荷，可以用两台变压器分别挂接在两条电源线上。

进线方式二：

从公网上取备用电源

**当专线停电时，备用电源给重要负荷供电。

主接线图实例

车间一车间二车间三

主接线图说明：

1如果车间变与总配距离较长，则须在变压器前设一个隔离开关；如果距离短，则变压器前无须装设隔离开关；

2需要在每条高压母线上装设一个电压互感器，单母线分段的各段处各装一个电压互感器。

另外装设熔断器起短路保护作用。

3所用变的容量为20~50KVA，因为容量小，电流小，熔断器即可切断负载进行短路保护和变压器过载保护；

4中性点不接地（无单相负荷），需装设两相电流互感器即可，进线处需装设三相电流互感器，出线装设两相互感器。

如果需要测量、继电保护两项功能，则需装设2个线圈；

5低压单母线分段处可使用自动空气开关即可；

6车间二两变压器一次侧需装设隔离开关，防止电流倒送。

7主接线结构的规范化：

高压电器主接线的设计是有一定的规则的。

每一条出线都是高压断路器、隔离开关、高压熔断器、电流互感器以及线路有序组合而成的。

每一条线路的结构都应与某一种形式的开关柜的方案号对应，即选定对应的开关柜。

电器设备选择

一、按主接线形式选开关柜

1、开关柜形式

固定式设备固定在开关柜上

抽屉式设备安装在抽屉里，容易检修

2、一套线路接线方案

两条进线处（2个开关柜）、1个PT柜、1个所用变柜、4条出线（4个开关柜）

假设选固定式GG-1A-XX

其中：

GG-1A开关柜型号

XX方案号（代表开关柜主接线）

二、设备的选择

1、设备型号：

使用开关柜中给定的型号

2、设备规格：

按负荷计算来定

3、电流互感器：

分为计量用电流互感器和继电保护用电流互感器，计量用电流互感器，选择0.2级~1级，一般为0.5级，其一次侧额定电流按线路中最大电流/0.75（因每车间Ic比变压器额定电流小，所以选变压器额定电流）

继电保护用电流互感器，选择3级或D级。

其一次侧额定电流首先按ITA.1〉=Ic/0.75选择，然后按电流互感器的10%误差来校验。

4、隔离开关：

UN.et≥UN、IN≥Ic；

5、断路器：

选择同上；

6、低压侧开关选择自动空气开关；

7、线路选择：

进线形式：

架空线（长距离，进线超过2公里，可选架空线；近距离，进线小于2公里，可选架空线或电缆）；

进线导线截面选择：

针对主干线，选用经济电流密度，此时选取的导线截面裕量大，可用电压损失来进行校验（≤5%）。

出线形式：

厂区内近距离全用电缆；

出线导线截面选择：

多用发热法（即载流量）来选择截面，然后用电压损失来进行校验（≤5%）。

三、设备校验

系统发生短路时，须对设备进行力稳定、热稳定校验，首先进行最大短路电流计算。

1、短路计算：

有选择、有目的地进行电气主接线上某点短路参数计算，求出高压设备处发生三相最大短路时流过开关设备的短路电流

、

及短路容量

。

针对上图例子，计算10KV母线处的最大短路电流。

2、力稳定校验：

iet≥ish（3）；

3、热稳定校验：

；

4、断路器和熔断器的开断能力：

。

继电保护设置与计算

一、基本数据

1、正常情况下的电流参数（最大参数）

2、故障情况下的电流参数——短路电流（max/min）

二、继电保护设置——地点、保护方式

1、电源进线——全厂进线、车间变进线

2、电器设备——变压器

进线采用过电流/速断方式

变压器采用过流/速断+温度+瓦斯（后两者已装入变压器）

具有电流速断和定时限过电流保护的线路图如附录图1

三、整定计算

1、主接线中，选择负荷最大的一条回路，作完整计算

2、相关短路计算

3、参数整定过程

主接线图及说明书

1、3#图纸包括设备信息、互连信息、相关负荷计算参数、开关柜型号等，其中设备信息包括：

设备名、设备型号、规格

总配及车间变供电设计示范图如附录2、附录3所示。

2、设计说明书：

1）设计任务

2）主接线方案确定

3）负荷计算

4）设备选择

5）继电保护——1个继电保护原理图（车间变）

6）厂区高压走线平面图：

总配/车间变位置；电源——总配——车间变走线

7）体会

3、厂区高压走线平面图

1）根据厂区布局及变配电所位置，确定高压供电线路种类：

a、电源进线多为架空铝绞线。

当工厂处于城区或距区域变较近时，尤其是专线供电，可采用电缆供电；

b、在厂区内，总降距各车间距离较近，考虑厂区美化，安全可靠等因素，多用电缆；

2）根据厂区布局和变配电所、车间变位置，确定高压线路走线路径，画出厂区高压走线平面图，并计算线路长度。