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供用电变电所设计任务指导书一、设计题目:最多3人同一个题目二、设计内容及主要步骤根据提供的原始资料开展以下计算、设计、作图等工作:(1)完成负荷计算,计算出功率因素,并根据功率因素要求进行无功补偿计算,确定无功补偿的容量;(2)进行变电所变压器容量、台数、型式等的选择;(3)进行变电所高低压侧主接线的设计与选择;(4)进行高低压侧短路电流的计算;(5)进行高压侧和低压侧开关柜、断路器、隔离开关、互感器、母线、电缆等设备的选择和校验计算;(6)进行变电所总平面图布置和各室的电气平面布置设计;(7)进行10kV进线侧过电流保护整定计算和速断保护整定;进行变压器过电流保护和速断保护整定计算;(8)进行防雷与接地设计;(9)图纸绘制。三、设计报告格式详见附录1模板四、提交时间地点第16周周四交,由学委收齐,统一送系办公室。五、原始资料见附录2六、设计教材及主要参考资料1 孙丽华主编. 电力工程基础. 北京:机械工业出版社2 刘介才主编. 工厂供电简明设计手册. 北京:机械工业出版社,19933 刘介才主编. 工厂供电. 北京:机械工业出版社4 段建元编. 工厂配电线路及变电所设计计算. 北京:机械工业出版社,19825 刘介才主编. 工厂供电设计指导. 北京:机械工业出版社,19996 变电所及电力网设计与应用.设计报告 课程名称 供用电变电所设计 课程类别 专业选修课 所在系(部) 机电工程系 所在班级 13级供用电技术2班 学生姓名 学生学号 指导教师 陈丽丹 讲师 20142015学年第二学期目录第一章 绪论1.1 设计题目1.2 工程原始资料第二章 负荷计算及无功补偿? 2.1 负荷计算方法介绍 2.2 具体负荷计算过程和结果- 2.3 无功补偿计算第三章 配电变压器的选择 3.1变压器选择理论依据 3.2 本工程配变选择结果(需给出对应的配变技术参数表)第四章 高低压主接线方案设计 4.1 10kV变电所常用主接线方式介绍 4.2 本工程高低压的主接线设计第五章 高低压侧短路电流计算 5.1 短路电流计算理论 5.2 高压侧短路电流计算 5.3 低压侧短路电流计算第六章 电气一次设备的选择与校验 6.1 电气设备选择依据 6.2 断路器的选择与校验 6.3 互感器的选择与校验 6.4 高低压母线的选择 6.6 高低压柜的选择第七章 电气平面布置图设计 7.1 总平面图布置方案 7.2高压室电气平面布置方案 7.3 变压器室电气平面布置方案 7.4 低压室电气平面布置方案第八章 继电保护整定计算 8.1 10kV进线过电流保护和速断保护整定计算 8.2 变压器过电流和速断保护整定计算第九章 防雷与接地设计 9.1 直击雷的防护方案 9.2 雷电入侵波的防护方案9.3 接地装置的设计附录 图1:配电装置形式的主接线图题目1某机械厂变电所设计(1) 工厂总平面图如图1所示。北生活区的负荷中心(8)(9)(10)(4)(7)(6)(5)(3)(2)(1)大街公共电源干线厂区大街厂门后厂门邻厂某机械厂总平面图比例:1:2000图1某机械厂总平面图(2)负荷情况:本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为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。全厂设一个降压变电所,各车间(380V侧)的负荷统计情况如表1所示。表1各车间负荷统计资料编号名称设备容量/kW需要系数costan计算负荷Pc/kWQc/kvarSc/kVAIc/A1铸造车间3200.250.752锻压车间3000.30.607金工车间3800.20.656工具车间3500.350.604电镀车间2400.50.753热处理车间1500.60.809装配车间1600.30.7010机修车间1500.250.658锅炉房600.70.805仓库400.40.80总计(3)供用电协议A. 供电电源: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。干线首端距离本厂约8km。B. 系统短路数据: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3s。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。C. 电业部门对功率因数要求值: 工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。(4) 自然条件本厂所在地区的年最高气温为40,年平均气温为20,年最低气温为-8,年最热月平均最高气温为30,年最热月地下0.8m处平均温度为25。年雷暴日数为32天,土壤性质以砂质粘土为主。2. 某制造厂变电所设计(1)负荷情况:本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为5500h。该厂负荷属三级负荷,设三个车间变电所,各车间(380V侧)的负荷统计情况如表2所示。(2)供用电协议A. 电源:从电业部门某35kV地区变电所取得10kV的高压电源,地区变电所距本厂约 8km。B. 电力系统短路数据:地区变电所10kV母线在系统最大运行方式和最小运行方式下的短路容量分别为Sk.max=500MVA和Sk.min=200MVA,系统馈电出线继电保护的动作时间为3.2 s。C.电业部门对功率因数要求值:工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。表2 各车间低压负荷统计表序号车间名称设备容量/kW需要系数计算负荷变压器台数和容量/kW/kvar/kV.A/kA1铸造车间8500.50.7锻压车间7300.60.6仓库1200.50.8小计 2 机加车间3500.70.8工具车间3800.50.6模具车间2000.60.7小计 3 表面处理车间2600.60.65动力车间2050.70.65总装车间1500.60.8试验站600.70.7小计 (3) 自然条件:(同上)。题目3. 某校区变电所设计地区地势平坦,且附近建筑物稀疏,出线走廊较开阔;年最高气温40,年平均气温15.1-16,年最低气温-2, 年最热月平均最高气温38,年最热月平均气温26.年雷暴日数22.0。平均海拔110.4m,主导风向东南风。根据要求,图书馆、行政楼及消防设施为二级负荷,其余均为三级负荷。根据学院负荷要求,本设计采用双电源电缆进线,一用一备。工程名称用电负荷(KW)需要系数计算负荷(KW)一号教学楼113.750.70二号教学楼220.530.70三号教学楼141.50.70实验楼ABC324.780.85二号系馆楼305.820.70三号系馆楼194.560.70行政楼405.80.80图书馆16000.80一区公寓532.50.60二区公寓6350.60教师公寓2063.40.60研究生公寓5270.60服务楼1000.85食堂1000.90锅炉房500.85路灯45.360.45开水房500.70消防室800.80总计题目4. 某食品厂变电所设计(1)负荷情况:本厂为三班工作制,年最大负荷利用小时数5700小时。全厂绝大部分负荷属于一类负荷。全厂共设四个车间变电所,各车间(380V侧)的负荷统计情况如表3所示: 表3 各车间负荷负荷计算表序号P30(kW)Q30 (kvar)S30 (kVA)I30 (A)变压器台数和容量 110004002950220312003604600160(2)供用电协议:(同上)。(3)自然条件:(同上)。题目5. 某染织厂变电所设计(1) 工厂平面及车间设备布置图工厂平面及车间设备布置图如图2所示。图2 车间平面及设备布置图(2)负荷情况:该厂的用电设备均属三级负荷,年最大负荷利用小时为5000h,低压动力设备均为三相,额定电压为380V,电气照明及家用电器均为单相,额定电压为220V。各车间(380V侧)的负荷统计情况如表4所示。表4 车间用电设备明细表设备代号设备名称台数单台容量(kW)总容量(kW)1小浆机1882小浆机1883大浆机145454柜机170705筒染机122226筒染机122227筒染机122228筒染机122229筒染机1222210筒染机1222211筒染机1222212筒染机1222213筒染机1222214预留筒染机1808015预留筒染机1808016脱水机15517脱水机15518空压机1222219松筒机14420松筒机14421松筒机14422松筒机14423微波炉1909024烘干机1373725烘干机1373726化验室1151527办公室1404028二期车间1135135题目6. 某电力金具厂变电所设计1、工厂负荷情况该厂主要生产交直流220V及其以上电力金具,金具产品有悬锤线夹、耐张线夹、联结金具、接续金具、保护金具、拉线金具、T接金具、设备线夹、母线固定金具等。下设:铸造、铸铝、锻压、铜铝焊接、硅胶绝缘、护罩、绝缘材料、挤压、冲压、热处理、金工等车间等车间及其他辅助设施。工厂各车间负荷情况见附表。该厂大部分车间为三班制,少数车间为两班或一班制,年最大有功负荷利用小时数为4800h。该厂属二级负荷,负荷情况见附表。 2、供电电源情况从某35/10kV变电站提供电源,用双回10kV架空线向工厂供电,此站距厂4km;变电站短路数据:,。当地供电部门要求工厂:过电流保护整定时间不大于1.0s;在工厂10kV电源侧进行电能计量;功率因数应不低于0.90。3工厂自然条件年最高气温39,年平均气温23,年最低气温-5, 年最热月平均最高气温33,年最热月平均气温26,年最热月地下0.8m处平均温度25主导风向为南风,年雷暴日数52。平均海拔22m,地层以砂粘土为主。4电费制度按两部电价制交纳电费,基本电价20元/千伏安/月,电度电价0.5元/度。附表:工厂负荷情况序号车间名称设备容量kW需要系数功率因数车间变电所代号(参考)1铸铝车间8000.800.85STS12铸造车间2800.300.70STS23锻压车间3300.300.654铜铝焊接车间6800.300.50STS35硅胶绝缘车间1350.600.85STS46护罩车间2000.300.707绝缘材料车间2400.250.658挤压车间900.750.70STS59冲压车间1450.750.7010热处理车间1600.600.8011机加工车间2250.250.65STS612原料间150.300.9013仓库150.400.8014办公楼800.550.85STS715生活区3100.500.905.设计任务设计内容包括:配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算,车间变压器台数和容量、型式的确定,变配电所主接线方案的选择,高低压配电线路及导线截面选择,短路计算和开关设备的选择,继电保护的整定计算*,防雷保护与接地装置设计*等。题目7. 建安机械化安装公司变电所设计公司现要新建一个10/0.4kV的变配电所,向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。鉴于公司用电的特殊性,新建变电所的电源取自3km外公司一专用35kV变电站和3km外市供电公司另一相同容量的35kV变电站。对建安机械化安装公司全厂用电设备的统计如下表用电设备负荷统计(kW)负荷类别设备组机床设备组430三级机床组0.20.51.73电焊机设备组120三级电焊机组0.350.352.68起重机组110三级起重机0.150.51.73办公楼30三级水泵组0.80.80.75住宅区水泵组175二级办公楼0.810住宅用电750三级住宅区0.4510厂区照明30三级厂区照明110 设计内容包括:变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算,变压器台数和容量、型式的确定,配电所主接线方案的选择,高低压配电线路及导线截面选择,短路计算和开关设备的选择,继电保护的整定计算*,防雷保护与接地装置设计*等。题目8.某校生活区配电系统设计 要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况,并适当考虑到学校的发展,按照学好全可靠、技术先进、经济合理的要求,确定变电所的位置与型式,确定变电所主变压器的台数与容量、类型,选择变电所主结线方案及高低设备和进出线,确定二次回路方案,选择整定继电保护装置,确定防雷和接地装置(选做),最后按要求写出设计说明书,绘出设计图样。1) 学校生活区总平面图 2)学校宿舍楼标准层建筑平面图3)电源的南侧1000m处, 有一座10kv的配电所, 其出口断路器是SN10-10II型,此断路器配电备有定时限过电流保护和电流速断保护, 定时限过流整定的动作时间为1.3s. 为满足学校二级负荷的要求, 可采用高压联络线由邻近的单位取得电源。4) 学校生活区负荷表,见下表编号名称/kw/kw1学校食堂2872022锅炉90903教师楼2651104校医室120955户外照明25206本所用电1007学生宿舍由学生设计计算5) 气象资料 本所在地区的年最高温度为, 年平均气温为, 年平均气温为年最热月平均最高气温为, 年最热月平均气温为, 年最热月地下0.8m处平均温度为.当地主导风向为东北风, 年雷暴日数为45。6)地质水文资料 本校所在地区平均海拔500m, 地层一砂粘土为主, 地下水位为2m。7)电费制度 本校与当地供电部门达成协议, 在本校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0.5元/(KW.h).学校最大负荷时的功率因数不得低于0.90. 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补贴费: 6 10kv为800元/(KVA)。题目9.某新建校区变电所设计校区位于华南地区,北回归线以北,海拔30M,气候温和,最高气温35C,最低气温5C,平均气温20C,年降雨量为800mm,平均相对湿度70%。夏秋季受台风吹袭的几率为30%,校区地理位置较高,不会出现大量严重积水。校区分布如图2-1。图2-1 校区分布图校区分为教学楼,综合楼,办公楼,图书馆,体育中心,操场,餐厅,宿舍楼,保卫室,以及路灯用电,总共10大块用电区域,其中,综合楼和办公楼为一体式建筑。校区内各用电单位的电力负荷清单,负荷性质、数量、需要系数、用电设备功率因数cos等原始设计数据如表2-1所示。表2-1 各用电单位的电力负荷清单(含计算结果)建筑名称负荷性质数量总容量需要系数costg计 算 负 荷1#-2#教学楼荧光灯500200.850.551.52白炽灯4024.80.901.00投影机20212.40.50.80.75空调202600.60.80.75消防电320.960.50.80.75合 计综合楼(包括实验室,机房,礼堂,会议室,医务室)荧光灯1706.80.850.551.52白炽灯402.40.901.00空调2537.50.60.80.75电脑2801260.30.80.75实验器材400.71.00消防电140.420.50.80.75合 计办公楼荧光灯28011.20.850.551.52白炽灯603.60.901.00电 脑140630.30.80.75空 调60900.60.80.75消防电160.480.50.80.75合 计1#-4#宿舍楼荧光灯80412.80.60.551.52白炽灯86420.640.901.00.6电风扇804160.50.750.88消防电1541.80.50.80.75合 计餐厅荧光灯301.20.60.551.52电视82.40.50.750.88电风扇180.90.50.750.88电磁炉30600.851.00电冰箱3060.60.71.02消防栓80.240.50.80.75合 计图书馆荧光灯502.00.70.551.52白炽灯80.480.901.00.88空调690.60.80.75电脑62.70.30.80.75消防栓40.120.50.80.75合计体育中心白炽灯301.80.901.00音响1010.50.750.88消防栓41.20.50.80.75合计保卫室荧光灯20.120.50.551.52空调11.50.70.80.75电脑10.450.30.80.75消防栓20.060.50.80.7合计校园内路灯白炽灯1307.80.951.00合计操场白炽灯120.720.91.00音响1010.50.750.88合计总合计631.49乘以Kp=0.9, Kq=0.950.81题目10.某酒店变电所设计表2-1各电气用电设备及变电所的总负荷计算如下名称设备容量需要系数功率因数有功功率无功功率视在功率Ic地下室照明70.60.9地下室照明110.60.9地下室照明70.60.9地下室照明70.60.9地下室照明70.60.9地下室照明110.60.9室外照明420.60.9所用电120.60.9锅炉房80.60.9电梯7.50.70.5普通电梯200.70.5普通电梯600.70.5大堂照明200.70.9主楼干线16200.80.9主楼干线25900.80.9人防1230.60.9人防2300.60.9厨房动力400.40.75厨房动力300.40.75空调室外机组1300.50.8空调室外机组1400.50.8消防电梯190.70.5消防中心150.70.9消防风机320.70.8消防风机380.70.8消防风机340.70.8消防风机160.70.8消防风机160.70.8消防风机20.50.70.8消防风机240.70.8消防泵1500.70.8水泵390.70.8稳压泵20.70.8消防潜水泵2.20.70.8总计表2-3发生火灾负荷计算如下名称设备容量需要系数功率因数有功功率无功功率视在功率Ic消防电梯190.70.5消防中心150.70.9消防风机320.70.8消防风机380.70.8消防风机340.70.8消防风机160.70.8消防风机160.70.8消防风机20.50.70.8消防风机240.70.8消防泵1500.70.8水泵390.70.8稳压泵20.70.8消防潜水泵2.20.70.8总计题目11、某标准件厂变电所设计1、标准件厂负荷明细表序号车间名称设备容量(kW)计算负荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1机械加工车间15546.584.52铸造车间1606465.33铆焊车间1504589.14电修车间14644655工具车间15037.543.96照明负荷352802工厂负荷性质 工厂为三班工作制,年最大有功负荷利用小时数为3500h,属于三级负荷。3供电电源条件(1)本厂变电所从附近35/10kV变电所引入10kV电源,架空线路长800m。(2)要求工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。(3)工厂10kV母线上的短路容量按200MVA计算。4工厂自然条件(1) 气象条件工厂最热月平均温度为30;地中最热月平均温度为20;土壤冻结深度为1.1m;工厂属于正常干燥环境。(2) 地址水文资料 工厂地势平坦,地层以砂粘土为主,地下水位为2.85.3m。题目12:某中小型纺织企业变电所设计各车间用电负荷计算如下:1#变电所负荷:变电所用电单位设备容量Pe需要系数Kd CosTanP30Q30S30I301#变电所制条车间3500.780.780.80纺纱车间3600.780.790.78 软水站900.60.80.75 锻工车间400.350.651.17 机修车间3000.350.551.52 幼儿园200.660.80.75 仓库400.30.80.75 小计2#变电所负荷:变电所用电单位设备容量Pe需要系数KdCosTanP30Q30S30I30 2#变电所织造车间6000.850.780.80染整车间5000.80.790.78综合楼400.810餐厅300.750.80.75宿舍200.810小计 3#变电所负荷:变电所用电单位设备容量Pe需要系数KdCosTanP30Q30S30I303#变电所锅炉房2000.750.780.80水泵房1200.750.80.75化验室500.80.850.62卸油泵房300.750.780.80小计 题目13:某纺织厂变电所设计1.1 生产任务及车间组成(1)车间组成及布置纺织厂产品是全国人民生活必需品,在国民经济中占有重要地位。其用电部分是整个厂的动力之源,乃是重中之重.设有一个生产主厂房,其中有原液车间、纺炼车间、排毒车间、其他车间等生产车间,除上述车间外,还有辅助车间及其它设施,详见本厂总平面布置图。 1.2 设计依据(1)工厂总平面布置图。(2)供用电协议工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下:本厂可由东南方19公里处的城北变电所110/38.5/11kV,50MVA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线路做备用电源,但容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷,平时不准该变电所10千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为1.5秒,要求配电所不大于1.0秒;在总配电所10千伏侧计量功率因子应在0.9以上;配电系统技术数据电费制度:按两部制电费计算。变压器安装容量为每1kVA为15元/月,动力电费为0.3元/kWh,照明电费为0.55元/(kWh)。图1 配电系统 1.3 本厂负荷性质 多数车间为三班制,少数车间为一班或两班制。全年为300个工作日,年最大负荷利用小时数为6400小时。属于二级负荷。全厂总平面布置图1.4负荷数据序号车间设备名称安装容量(kW)Kdtan1纺炼车间纺丝机1800.800.78筒绞机600.750.75烘干机800.751.02脱水机250.600.80通风机2000.700.75淋洗机150.750.78变频机9000.800.70传送机400.800.702原液车间照明10000.750.703酸站照明2600.650.704锅炉房照明3200.750.755排毒车间照明1600.700.606其他车间照明2400.700.75 题目14:某学校变电所设计1供电电源:由上级变电所以两路 10kV电缆线路供电,长度为3km和1.3km 。已知上级母线短路容量最大值分别为 180MVA和 210MVA 。继电保护动作时间不大于1.5秒.2负荷资料(见附表)3气象、土壤资料按广州地区考虑.附表:变电所380V负荷资料:回路用途计算负荷(KW)回路用途计算负荷(KW)第一教学楼照明100实验室1动力60第二教学楼照明80实验室2动力80第三教学楼照明80计算机中心380第四教学楼照明100食堂动力1、22100体育馆照明70招待所动力60行政办公楼幢照明80水泵房、锅炉动力100实验室照明50新泵房动力60计算机中心照明40行政楼动力60图书馆照明80食堂1、2照明230教工集体宿舍80招待所照明80路灯照明20变电所照明10学生宿舍区照明190学生宿舍区照明290学生宿舍区照明360要求:动力、照明分别计量;需考虑部分备用出线回路。实测负荷功率因数为平均0.8,需补偿至0.9。计量需考虑在高压侧计量。双回路电源不允许并列运行。题目15:某机械化安装公司的变电所设计公司现要新建一个10/0.4kV的变配电所,向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。原先变电所只能满足两个车间、办公楼和生活区的用电负荷。随着近年来,随着企业内部的调整,下属子公司之间的相互合并等原因,公司扩充了规模,兼并了原来其他单位的一些用电设备,因此,原先的变电所已经不能满足需要,要在原址旁边新建一座10/0.4kV变配电所,以满足单位改革后用电负

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