电力系统分析课程设计Word格式文档下载.docx

1、本厂主要承担冶金系统的配件生产，生产规模为：铸钢件 1万吨，铸铁件3千吨，锻 件1千吨，钏焊件2千吨。本厂车间组成如表1所示。2.2设计依据（1）设计总平面布置图全厂般平術图苗勰车间IZ药铁车间：3锻瞪牢闻4.瞬库车间；5木理车间蔑木梨際；G-机値车ffU砂阵；E制材扬；9 一空压煽；银炉（2） 全厂各车间负荷亦枭2所示，各车间均为380V的负荷，但有一部分为高压设备为6kV的负荷。（3） 供用电协议工厂与供电部门所签定的供用电协议主要内容如下：工厂从供电部门用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源不并列运行。（即不同时工作），供电部门短路容量为200MV

2、A该变电所距厂 东侧8公里。r=2S 35KV220/35KV地区变电所 本厂总变电所C待设计在本厂的总降压变电所35千伏侧进行计算，本厂的功率因数应大于 0.9。2.3本厂负荷性质本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为 6000小时，属于二级负荷三、负荷计算及无功功率补偿3.1负荷计算确定车间的计算负荷，一般用需要系数法，车间设备的利用系数乘上设备容量即为车间低压用电设备的总设备容量，即车间低压侧的计算负荷（有功功率） 。并叮求出相应的计算负荷（无功功率及视在功率）。计算后填入表1.（确定相应的变压器容量）有功计算负荷 P30为= KxPe 2.1）这里的Kx称为需要系数（demand

3、 coefficient, Pe为车间用电设备总容量无功计算负荷Qso为 Qs。二Psota* （2.2）式中，tan为对应于车间用电设备S的正切值。视在计算负荷为s_验30 cos （ 2.3）式中，cs：为车间供电设备的平均功率因素。根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂各车间的负荷计算表及该工厂 6kv咼压设备的负荷计算表，结果见表 1o表1全厂各车间负荷表宀车间设利或s变用备用号co taP Q（K压号电单容系s S n2VA）器称 （Kx数 及 容 量铸钢11车间20000.40.651.936123025017A位名量数W）No1变电所No2变铸铁10571.400408车间

4、702431194.712&7砒屋0.762377331*1213小卄502. 699.0004777176KVNo3变12小计5526.25000KV钏焊03 451#水0.7 0.285 898712.3600. 15.7 26.275 21 5 5No4变空压390.8站575机修150.2锻造2230.3 ，卜18木型45.8车问制材场0. 331. 291.5.643.837.5100.6652325 721. 65.06.544257.61205 1 417.449.3320 0.9 1综合7小计5.523.547.873755.No5变锅炉房2#水9006751125泵房仓库污水

5、提升14130.6各车间6KV变压负载15.726.257.267.0.111.2989.4766. 1253 600 5 小计478 165 .37 KV电弧炉工频机4小计全厂合计计0.9）（K寸2506005000. 0.7 575 5222504804253155 21230.533.2215& 334065 .54112 0.53.9 5041225693702972 950.515.5680.95）3.2无功功率补偿通过该厂的负荷计算表可知该厂的功率因素COS =0.81,不能达到供电部门的要求。在供电营业规则中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列 规定

6、：100KVA及以上高压供电的用户功率因素为0.90以上。”并规定，凡功率因素未达到上述 规定的，应增添无功补偿装置。无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。 由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此本设计选用并联 电容进行无功补偿。按规定，变电所高压侧的功率因素 cos 0.9.o考虑到变压器本身的无功功率损耗 A Qt远大于其有功功率损耗厶Pt,-般厶Qt= （4-5） A Pt,因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素应略高于0.90,这里取cos二0.92。要使低压侧电力系统分析课程设计某冶金机械修造厂总降压

7、变电功率因素由0.81提高到0.92,低压侧需装设的并联电容器容量为Qc 八 p3o（tan 1-tan 2） =5693.515 （tan（arccos0.81 ）-tan（arccos0.92）kvarQc =1696.606kv ar取 Qc二2000kvar根据以上计算，本设计从常用并联电容器中选出型号为 BWF10.5-120-1的并联电容器17台进行该工厂的无功功率补偿。四、变压器台数和容量的选择4.1变电所主变压器台数和容量的选择无功功率补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为S3o（2）=Jp3o2（ Q3oQc）2 = 亦 5693.5152（4122.9506 -2000）2kV

8、A = 6076.43kVA变压器的功率损耗为 Pt 0.015S3o（2）= 0.015 X6076.43kVA = 91.146kWA Qt 0.06-o（2）= 0.06 X6076.43kVA=364.586kvar变电所高压侧的计算负荷为P3o（i）= 5693.515kW + 91.146kW = 5784.661 kWQ3o（d = （4122.9506 -2000） kvar + 364.586kvar =2487.537kvarS30（d=： ;； 5784.6612 2487.537 2kVA =6296.836kVA补偿后工厂的功率因素为cos= Pso（1）/S3o（i

9、）= 5784.661/6296.836kVA =0.9187这一功率因素满足供电部门规定的要求。根据工厂提供的数据，本工厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为6296.836KVA故本 工厂总降压变电所应选择两台主变压器。由于本工厂选用两台主变压器，故每台主变压器的容 量SN T不应小于总的计算负荷S30的60%70%。但由于本工厂的负荷均为二级负荷，故该工 厂的总降压变电所选用两台容量为 WOOOkVA型号为S9-10000/35的变压器，其主要技术数据如下：表3J S9-5000/35变压器技术参数变压器额额定电损耗阻空联结总备型号疋压/kV/kW抗载组别体注容 量/kV高压低压空 载负

10、 载电 压（%电 流质量/tS9-10000/35士5%10.5048.370Ynd16.4.2车间变压器台数和容量的选择表3.2车间变电所变压器型号车间变电所代号变压器台数及容量/kVA变压器型号No.11X 1250S9-1250/35No.21 X 1000S9-1000/10No.3No.4No.51 X 1600S9-1600/10表3.3各型号变压器技术参数V仁4.2.S9-1250/105095383.0. 470YynO21640527五、一次系统主接线方案设计变电站的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用 以接受和分配电能，是供电系统的组成部分

11、，它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及 变压器的台数容量等因素有关。该厂电源从位于距该厂东侧8km处的220/35kV变电站以35kV双回路架空线引入工厂，其 中一路做为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。方案一：二次侧采用双母线接线，其可靠性、灵活性都比较高，因为双母线可以在不停电 的情况下维修任意母线。同时变压器两侧均装有断路器，所以当其出现故障时，又随时对它进 行维修，可将电能从一台变压器送出，即可保证一、二级负载不停电，又提高操作的灵活性。 一次侧采用了全桥接线，能提高供电可靠性。方案二：一次侧采用联络线接线，当可靠性要求不高时，也可用隔离开关 QS将联络线 分段运

12、行（联络线故障时将会短时全厂停电，操作复杂）。二次侧为双母线分段，两段母 线组合形式更多，比方案一多增加了两套断路器。任一部分发生故障均能在不停电的条件下检 修，其灵活性、可靠性提高综上所述，根据技术比较并结合变压器台数容量等因素的考虑，方案一较适合，满足可靠性、灵活性。六、架空线路的设计6.135kV架空线路的选择35kV供电线路可先按经济电流密度确定经济截面，在校验其他条件。按经济电流密度jec计算经济截面Aec的公式为30Aec Jec式中，心0为线路的计算电流该工厂为三班工作制，年最大有功利用小时为 6000h,进线电缆选用铝芯电缆，由资料查得Jec=1.54o由公式计算得架空线路的经

13、济截面116A2 =129mm2ec 0.9A / mm因此选用截面为150mm 2,型号为LGJ-150的钢芯铝绞线，LGJ-150的允许载流量lai=455A 130=116A,因此满足发热条件oAc6.235kV母线的选择由发电厂电气主系统查出铝矩形导体的经济电流密度 Jec=0.68,故母线的经济截面A* 0.68A/ mm2=170.59mm故35kV母线选用35 x 5mm2单条竖放矩形导体，其载流量为350A,比伽大，因此满足要求。6.3总降压变电所10kV侧电缆的选择根据公式可算出总降压变电所10kV侧电缆的经济截面473.61A 2Aec 2= 236 81mm2.00A/m

14、m2因此选用截面为250mm 2,型号为YJV- 250的交联聚乙烯绝缘电缆。由工发电厂电气主系统中的数据得铜芯YJV250的允许载流量lai=411A ho=116A,此满足发热条件6.4 总降压变电所10k V侧母线的选择根据10kv母线处的电流电压等初选母线型号为LMY - 480（40 X4）,lai二48OAI。二473.6A,符合要求。七、短路电流计7.1 短路计算的目的（1）用于变压器继电保护装置的整定（2）选择电气设备和载流导体。（3）选择限制短路电流的方法。（4）确定主接线方案和主要运行方式7.2短路电流计算过程（1）取基准容量Sb=100MVA ; Sok为区变电所的短路容

15、量200MVA。最小运行方式，只有一台变压器工作，最大运行方式，两台变压器并列运行，电压源的标幺值为 1；计算基准电流35kV网络的基准电流:hiUci .3S6kV网络的基准电流:ld2：ir；100二 =1.57kA（35 1.05） “ 3 100=9.16kA（6 汉 1.05） 3400V网络的基准电流:bUc2 J3 （0.4.05）J313.75kA电力系统的电抗:X 冷鱼 JOOMVA =0.5200 MVA架空线路电抗:2=0.24（36.75）* sX2=X3=Xol $ =0.4（H/km） 8kmUC2（5）变压器电抗:最大冲击电流X4-X5*Uk%Sb 7.5 100

16、 10IOOSn 100 10000U./5（6）计算三相短路电流和短路容量最小运行方式时高压侧短路Xdi =0.5 0.24 = 0.74次暂态电流：Sb2.12KA3UBXdi ,3 36.75 0.74冲击电流：imp =1.81.m =2.551,严 2.55 2.12 =5.41 KA最大冲击电流有效值：Imp =1.52 -.52 2.12 =3.22KA最大短路功率：St= l*SB = 1.35 100 = 135MVA同理可以得出最小运行方式时低压侧短路时的次暂态电流、冲击电流、有效值、最大短路功率。最大运行方式时高压侧短路Xdi 75 0.24 = 0.74- 2 = 4.

17、24 KA3UbXq1 3 36.75 0.74imp =1.81. m =2.551 二 2.55 4.24 二 10.81KA 最大冲击电流有效值：limp =1.521. ,=1.52 4.24 =6.44KASkt =2 卜Sb =2 1.35 100 = 270MVA同理可以得出最大运行方式时低压侧短路时的次暂态电流、冲击电表5.2高压侧三相短路计算结果次暂态电流（kA）冲击电流最大冲击电流有效值最大短路功率最大运行方式4.2410.816.44270最小运行2.125.413.42135表5.3低压侧三相短路计算结果12.4031.3717.201347.3515.689.3567

18、.11八、总降压站的电气主接线图及其设备选择与校验电气主接线图电气主接线图如图81所示QStfe=7LFZfl-LDLFZJI-ig OS GMfrdIJrXvi-$MVAU%7闭!），昭主接緇fl图81电气主接线图&2 次设备的选择与校验为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验:（1）按正常工作条件包括电压、电流、频率及开断电流等选择；（2）按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验；（3）考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防爆、防腐、防火等要求；本设计查阅相关资料，经过整理一次设备效验所需的公式得出一次设备效验公式表见表表一次设备效验公式表序号设备名称

19、校验项目校验公式高压断路器、高压负动稳i F=；荷开关、高压隔离开关热稳l2tt yll2tima电流互感器Kes V2 I inish（Kt *in冲測叫ima母线dalStAAmin =1 J tima / C电缆和绝缘导线tima / C符 号 含 义ima设备的极限通过电流峰值（kA） , ish通 过设备的相短路冲击电流（kA） , It设备的 t秒热稳定电流（kA） , t-设备的热稳定实验 时间，1 a三相短路稳态电流（KA序号3、 4中用A） f tima短路假想时间，Kes动稳定 倍数，Kt -热稳定倍数，oai-母线的取大允许 应力， 母线通过时isr受到的取大计算应力，A

20、导体的面。九、心得体会在设计之前，我们所学的知识是比较离散的，只是有些模糊的概念而已，所以我搜集了许 多相关的资料，研究了一些基本常用的变电所主接线图，作了充分的准备，然而在着手设计 时，又出现了许多未预料的问题，如数据的计算的选取，主接线图形式的选取等等，但在思考 和同学的帮助之后还是做了妥善的解决。通过这次设计，我对工厂供电系统的设计以及所涉及的相关知识有了一个较为全面和深入 的理解，也加深了对电气设备选择的了解。这次设计有很多需要计算的地方，如容量、负荷的 计算等，我查阅相关书籍，仔细分析，相互讨论，认真思考，最终完成了计算。这次课程设计让我获益匪浅，不仅培养了我对专业知识的综合运用能力，还提高了我在处 理问题时的逻辑思考能力。同时通过这次课程设计也学会了运用相关软件绘图，这对以后的设 计和实践都带来了很大的帮助。总而言之，这次的电力系统分析课程设计让我让我收获满满，带着这份收获，以后的我会更加的努力学习，提高自己对问题的积极探索精神和解决问题的能力。参考文献作者书名M出版地：出版者，出版年2 国名或地区（加圆括弧）原作者书名M译者出版地:出版社，出版年.3