供电所论文.doc

课程设计 题目：供配电设计系别：电力工程系 专业：发电厂及电力系统 班级：* 学号：* 姓名：* 论文成绩指导教师*答辩成绩主答辩教师综合成绩答辩委员会主任前言（一）供配电设计的意义和要求众所周知，电能是现代工业生产和社会生活的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在日常生活、工厂中，电能虽然是生产生活的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。但是如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。从另一方面来说，电能不光给我们的日常生活带来许多便利，更重要的是它已经成为我们赖以生存的必需品。因此，做好供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，促进人类文明具有十分重要的意义。由于能源节约是供配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好供配电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。供配电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和日常生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：1、安全 在电能的供应、传输、分配和使用中，应确保不发生人身事故和设备事故。2、可靠 在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 就是要满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济 降低电力系统的投资和运行费用，并尽可能地节约有色金属的消耗量，通过合理规划和调度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。此外，在供配电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。（二）工厂供电设计必须遵循的一般原则按照国家标准供配电设计必须遵循以下原则：1 必须遵循国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。2. 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气产品。3. 必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。4. 应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。（三） 工厂供电设计的基本步骤(1) 收集原始资料 在动手设计之前，应根据设计任务的要求，收集用电设备的性质、特征、功率、布局、环境及气象条件；有关冶金厂的平面图及断面图；用电设备平面布置图；电源的电压、容量及可能提供的供电方式。(2) 电力负荷的分析计算根据工艺设计提供的工厂电力负荷清单，分析哪那些电力设备属于一级负荷，那些属于二级负荷，那些属于三级负荷，然后按需要系数法分别计算出工厂各负荷计算负荷。根据工厂的负荷性质及平面布局，确定在哪些地方设变配电所（根据变配电所应靠近负荷中心及进出线方便的原则，确定变配电所的位置，然后根据环境条件确定变压器是放在户内还是户外）及变配电所中变压器的台数、容量。(3) 工厂配电系统设计应根据工艺设计所提供设备平面布置图拟出两种可行的配电系统方案进行比较后，确定一种方案。(4) 低压配电屏的选择(5) 选择变压器。（6）短路电流的计算。 目 录一、课程设计任务书二、为什么进行无功补偿三、无功补偿计算和变压器选择四、并联电容器的选择计算五、短路电流的计算六、总结七、参考文献八、附图课程设计任务书一、题目释述该设计主要是模拟设计一个中小型6-10/0.4KV 该设计主要是模拟设计一个中小型02000KVA的降压变电所。这种类型的变电所主要包括变配电设计、高压配电线路设计、低压配电线路设计和电气照明设计等，还可以包括继电保护，二次回路及防雷与接地设计。几乎囊括工厂供电课程的全部基本内容，相当全面。因时间有限本次设计主要侧重于变配电设计的部分内容。（二）.本次设计的设计的主要任务 1.负荷计算与无功补偿2.变配电所主变压器和主接线方案3.短路电流的计算4.变配电所一次设备的选择与校验5.变配电所进出线的选择三、基本内容要求 根据工厂所取得的电源及用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠，技术先进，经济合理的要求确定主变电所主变压器的台数和容量、类型，选择变电所主接线方案并进行短路电流计算（短路电流是电气设备和导体选择、继电保护选型和整定计算等的基础），进行一次、二次设备的选择。最后按要求写出设计说明书，给出设计图样。四、完成时间 2011 年09月26日 2011年09月30日五、阶段任务安排 第一天：（上）熟悉任务、设计内容及要求 （下）复习相关知识，收集资料 第二天：（上）进行负荷计算及无功补偿计算（下）主变压器台数、容量和型式的选择第三天：（上）确定主接线方案 （下）短路电流计算 第四天：（上）同上 （下）根据有关数据进行一次设备的选择第五天：（上）完善设计方案并撰写设计说明书 （下）绘制主接线图 第六天：（上）审核与校对六、设计成品要求 1、设计说明书一份 2、设计图样一张（主接线图）七、主要设计参考资料 工厂供电/发电厂电气部分、电力系统故障分析工业与民用配电设计手册(中国航空工业规划设计研究院等编1994)现代电工技术手册现代电工技术手册编委会 主编中国水利水电出版社 2003.2 八、成绩评定标准 根据设计成品及设计过程中的实际表现进行成绩的评定，分为优、良、中、差四个等级。指导老师：*B市某小学供配电设计原始资料一、 小学负荷情况 小学总计算负荷793.92KW 623.94Kvar 1009.76KVA其中二级负荷容量为（）63.125KVA（无一级负荷）。二、供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定, 该小学可由附近一条10kv的供用电源干线和邻近单位取得工作电源和备用电源，干线首端距学校约6km。三、电费制度该学校与当地供电部门达成协议。在学校变电所高压策计量电能。动力电费为0.2元/KWH，照明电费为0.5元/KWH。学校最大负荷时的功率因数不得底于0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量一次性向供电部门交纳电贴费：610KV为800元/KVA。四、电力系统最大运行方式时=500MVA,最小运行方式时=250MVA，此时电力系统均可视为无穷大容量系统。1.为什么要进行无功补偿为了提高供配电系统功率因数（COS ）。提高功率因数（COS ）主要有以下作用：1、 提高供电设备的利用率。在供电设备视在功率S一定的情况下， 越大，该供电设备可以带更多的有功负载（P=S*COS ）。 2、 提高输电效率。当有功负载（P）一定时，因为（PUI*COS ） ,U不变化，COS 越大，则电流越小，电流小在线路中的损耗就越小。 3、 改善供电质量。电流越小，线路中电压损耗就越小，线路末端电压就可以得到更好的保证。 4、 提高输电安全性。电流越小，线路发热降低，提高输电线路的安全性。通过无功补偿可以收到下列的效益：提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;减少电力网络的有功损耗；合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；装设静止无功补偿器还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。所以就要进行无功补偿。我们这个设计采用低压集中补偿的方法。2.无功功率的人工补偿方式(1)低压集中补偿： 低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进行，做不到平滑的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。 (2)高压集中补偿： 高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的610kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。(3)低压个别补偿: 低压个别补偿就是根据个别用电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。 2.并联电容器的选择计算已知要求是P30=793.92KW Q30=623.94var S30=1009.76KVA Cos=P30/S30=793.92/1009.76=0.780.9 因此应该行无功补偿。由于本设计中上级要求COS0.9,而由上面计算可知COS=0.780.9变压器的功率损耗为QT = 0.06 S30= 0.06 *854.47 = 51.27KvarPT = 0.015 S30 = 0.015 * 854.27= 12.82 Kw变电所高压侧计算负荷为：P30=793.92+12.82= 806.74 KwQ30= (623.94-308 )+ 51.27= 367.21 KvarI30=854.47/31/2 *10KV=51.18Acos= P30/ S30=806.74/854.47=0.910.9所以符合要求1. 变压器的选择2. 在上面的计算中S30=854.47KV.A3. 在选用变压器时要求ST S30所以选用S90-1000/10的变压器 （一）. 短路电流的计算1.最大运行方式下三相短路电流的计算2.设系统Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05Un,即高压侧Ud1=10.5KV低压侧Ud2=0.4KV则Id1=Sd/3 1/2 Ud 1=100MVA/3 1/2 10.5KV=5.5KAId2=Sd/3 1/2 Ud 2=100MVA/3 1/2 0.4KV=144KA3.电力系统:已知Soc=500MVA,故X1*=100MVA/500MVA=0.2架空线路;查表后用LGJ-150的线，x0=0.36/Km,而线路长6Km故X2*=(0.36*6)*100/10.52 =1.96电力变压器查表得Uz%=4.5故X3*=4.5/100*100MVA/1000KVA=4.5计算K-1点的短路电流总电抗及三相电路电流和容量总电抗标幺值 X*k-1=X*1+X*2=0.2+1.96=2.16三相短路电流周期分量的有效值X*(k-1)=Id1/X*k-1=5.5KA/2.16=2.55KA三相短路电流周期分量有效值I(3) K-1=Id1 /I*K-1=5.5kv/2.6= 2.55kA其他短路电流I(3)=I(3) =I(3)K-1=2.55KAish(3) = 2.55I(3) = 2.552.55=6.50KA ISh(3)= 1.51I”(3)=1.512.55=3.85KA三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/2.16=46.30MVA两相短路电流I(2)K-1=0.866 I(3)K-1=2.21KA计算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总电抗标幺值X*(K-2) = X1*X2*X3* =0.2+1.96+4.5=6.66三相短路电流周期分量有效值I(3)K-2=Id2/X*(K-2)=144KA/6.66=21.62KA其他三相短路电流I(3) = I(3) = Ik-2（3）= 21.26KAish(3)= 1.84I”(3)=1.8421.26=39.78KAIsh(3) =1.09I”(3)=1.0921.26=23.57KA三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/6.66=15.02MVA两相短路电流I(2)K-2=0.866 I(3)K-2=18.72KA最大运行方式下三相短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAI(2)K-2k-12.552.552.556.503.8546.3k-221.6221.6221.6239.7823.5715.02 最小运行方式下三相短路电流的计算 电力系统:已知Soc=250MVA,故X1*=100MVA/250MVA=0.4故X2*=(0.36*6)*100/10.52 =1.96电力变压器查表得Uz%=4.5故X3*=4.5/100*100MVA/1000KVA=4.5计算K-2点的短路电流总电抗及三相电路电流和容量总电抗标幺值 X*k-2=X*1+X*2=0.4+1.96=2.36三相短路电流周期分量的有效值Ik-2=Id1/X*k-2=5.5KA/2.36=2.33KA计算k-1点（10.5kv侧）的短路电路总电抗及三项短路电流和短路容量其他短路电流I(3)=I(3) =I(3)K-1=2.33KAish(3) = 2.55I(3) = 2.552.33=5.43KA ISh(3)= 1.51I”(3)=1.512.33=3.52KA三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/2.36=42.37MVA两相短路电流 计算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总电抗标幺值X*(K-2) = X1*X2*X3* =0.4+1.96+4.5=6.86三相短路电流周期分量有效值I(3)K-2=Id2/X*(K-2)=144KA/6.86=20.99KA其他三相短路电流I(3) = I(3) = Ik-2（3）= 20.99KAish(3) = 1.84I”(3)=1.8420.99=38.62KAIsh(3) =1.09I”(3)=1.0920.99=22.8