供用电系统课程设计-范例1

供用电系统课程设计（报告书范例）姓名班级学号时间供用电系统课程设计一设计任务书（一）设计题目XX机械厂降压变电所的电气设计。（二）设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂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，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台属与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，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，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。（三）设计依据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为2500H，日最大负荷持续时间为5H。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。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。本厂的符合统计资料如表1所示。表1工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数功率因数动力38003040650702铸造车间照明8070910动力35002030600651锻压车间照明10070910动力37002030600654金工车间照明8070910动力3600250350600653工具车间照明9070910动力25004060700806电镀车间照明10070910动力16004060700805热处理车间照明6070910动力17003040650758装配车间照明7070910动力15002030600707机修车间照明5070910动力65060807008010锅炉房照明1070910动力1203040800909仓库照明21070910生活区照明23007080910备注表中生活区的照明负荷中含家用电器。3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，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。该干线的导线牌号为LGJ150，导线为等边三角形排列，线距为15M；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约7KM。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硫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17S。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。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为50KM，电缆线路总长度为20KM。4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为350C，年平均气温为230C，年最低气温为80C，年最热月平均最高气温为330C，年最热月平均气温为260C，年最热月地下08M处平均温度为250C。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，地层以沙粘土为主；地下水位为1M。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15元/KVA，动力电费为02元/KWH，照明（含家电）电费为05元/KWH。工厂最大负荷时的功率因数不得低于09。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610KV为800元/KVA。（四）设计任务要求在规定时间内独立完成下列工作量1、设计说明书需包括1）前言。2）目录。3）负荷计算和无功功率补偿。4）变电所位置和型式的选择。5）变电所主变压器台数和容量、类型的选择。6）变电所主结线方案的设计。7）短路电流的计算。8）变电所一次设备的选择与校验。9）变电所进出线的选择和校验。10）变电所继电保护的方案选择。11）附录参考文献。2、设计图样需包括1）变电所主结线图1张（A2图样）。2）变电所平、剖面图1张（A2图样）。（五）设计时间2010年1月4日至2010年1月17日（2周）学生赵子君指导教师（签字）二设计说明书目录前言1一负荷计算和无功功率补偿21负荷计算22无功功率补偿3二变电所位置和形式的选择3三变电所主变压器及主接线方案的选择41变电所主变压器的选择42变电所主接线方案的选择43两种主接线方案的技术经济比较4四短路电流的计算51绘制计算电路图52确定短路计算基准值63计算短路电路中各元件的电抗标幺值64计算K1点（105KV侧）的短路电流及三相短路电流和短路容量75计算K2点04KV侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量7（五）变电所一次设备的选择校验8110KV侧一次设备的选择校验82380V侧一次设备的选择校验93高低压母线的选择10（六）变电所进出线及与邻近单位联络线的选择10110KV高压进线和引入电缆的选择102380V低压出线的选择113作为备用电源的高压联络线的选择校验13（七）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定141高压短路器的操作机构控制与信号回路142变电所的电能计量回路143变电所的测量和绝缘监察回路144变电所的保护装置14（八）结束语16（九）附录主要参考文献17前言供配电技术已广泛应用于工厂企业，民用建筑等行业。它是一项重要且与人民息息相关的技术。知道如何根据厂家的用电负荷量来建造变电所是一个永恒被讨论的话题。通过上个学期的学习，在已经掌握了供配电系统的知识和理论，初步具备供配电系统的运行，管理和工程设计能力以及分析和解决问题的能力基础之上，这学期开展了工厂供电课程设计的选题。本次供用电系统课程设计的任务是某机械厂降压变电所的电气设计。模拟的中小型工厂610/04KV,容量为8002000KVA的降压变电所。要求根据厂子所能取得的电源及厂子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，进行工厂的电气设计。本次设计是由以下几个步骤完成的。先计算各厂房的负荷确定无功功率补偿，根据负荷确定变电所的位置与型式，再确定变电所主变压器的台属与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线，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，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。在绘图中要标明设备型号和材质，使图纸可以清晰的表现出本次设计的要求。本设计最重要的原则和方法是在设计中一定要遵守国家的现行技术标准和设计规范，所以其中的供电设计有关的材料选择都是按照这个标准所进行的。一负荷计算和无功功率补偿1负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表2所示。表2XX机械厂负荷计算表计算负荷编号名称类别设备容量PE/KW需要系数KDCOSTANP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A动力35003065117105123照明1008100801锻压车间小计360113123167254动力38003071021141163照明8071005602铸造车间小计38811961163167254动力3600306133108144照明9091008103工具车间小计3691161144185281动力3700206511774866照明8081006404金工车间小计378804866118179动力160060800759672照明6081004805热处理车间小计166100872124188动力25005080075125938照明1008100806电镀车间小计260133938163248动力1500206511730351照明508100407机修车间小计155343514974动力170030701025152照明7081005608装配车间小计1775665277117动力12030800753627照明210710014709仓库小计33183271827动力65070710245546410锅炉房照明108100080小计6646346466100生活区照明2300709048161773179272动力2267照明31597918492总计380V侧计入K08PK085Q07478337218106516182无功功率补偿由表2可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有074而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数应稍大于090,暂取092来计算380V侧所需无功功率补偿容量QCP30TAN1TAN27833TANARCCOS074TANARCCOS092KVAR378KVAR所以选PGJ1型低压自动补偿屏,并联电容器为BW04143型,采用其方案1主屏1台与方案3辅屏4台相组合,总共容量。因此无功补偿后工厂380V侧和4205VAR8KVARK10KV侧的负荷计算如表3所示。表3无功补偿后工厂的计算负荷计算负荷项目COSP30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A380V侧补偿前负荷0747833721810651618380V侧无功补偿容量420380V侧补偿后负荷09337833301883941275主变压器功率损耗0015S3013006S305010KV侧负荷总计0927963351887150二变电所位置和形式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定,计算公式如下IPXPXX321IYPYYP321经过测量在工厂平面图上各P点坐标如下所示P125,57P236,36P356,14P44,67P562,67P662,51P762,34P886,67P986,5P1086,34P1112,12P值在表1里已经算出,将数值代入以上公式计算后得X47Y42所以负荷中心的点P坐标为P47,42由计算结果可知,工厂的负荷中心在7号厂房机修车间的西北角,考虑到周围环境及进出线的方便,决定在7号厂房机修车间的西侧紧靠厂房建造工厂变电所形式为附设式。三变电所主变压器及主接线方案的选择1变电所主变压器的选择根据工厂的附和性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案1装设一台主变压器型号采用S9型,容量根据公式,选择30STNKVATN10,即选一台S91000/10型低损耗配电变压器。至于工厂耳级负荷所需的备KVAS87130用电源,考虑由于邻近单位相联的高压联络线来承担。2装设两台主变压器型号亦采用S9型,而每台变压器容量按公式选择即KVASTN61052387067063K91因此选择两台S9630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用YYN0。2变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计两种主接线方案1装设一台主变压器的主接线方案2装设两台主变压器的主接线方案3两种主接线方案的技术经济比较如表4所示表4两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求技术指供电质量由于一台主变,电压损耗较大由于两台主变并列,电压损耗略小灵活方便性只一台主变灵活性稍差由于有两台主变,灵活性较好标扩建适应性稍差一些更好一些电力变压器的综合投资额由表查得S91000/10的单价约为151万,而又知变压器的综合投资约为其设备单价地倍,因此其综合投资约为万元302万元152S9630/10的单价约为105万元,因此两台变压器的综合投资约为万元42万元,比一台主变5104压器方案多投资118万元高压开关柜含计量柜的综合投资额GG1AF型柜可按每台4万元计其综合投资可按设备价的15倍计,因此高压开关柜的综合投资约为万元24万元4本方案采用6台GG1AF柜,其综合投资约为6154万元36万元,比第一台主变方案多投资约12万元电力变压器和高压开关柜的年运行费主变的折旧费302万元005151万元高压开关柜的折旧费24万元万元变配电设备的维106修管理费30224万元万元。因此主变和高253压开关设备的折旧和维修管理费151144325万元62万元其余项目从略主变的折旧费42万元万元高压开关柜的折1205旧费36万元万元变6配电设备的维修管理费4236万元万元。因此主变和846高压开关设备的折旧和维修管理费21216468万元894万元,比一台主变方案多耗资274万元经济指标供电贴费按主变容量每KVA900元计,供电贴费1000KVA万元/KVA9009万元供电贴费2万元093KVA1134万元,比一台主变方案多交234万元从上表可以看出按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案,根据实际情况考虑决定采用装设一台主变的方案。四短路电流的计算1绘制计算电路图如图2所示2确定短路计算基准值设SD100MVA,UDUC105UN,即高压侧UD110低压侧UD2038KV510KV4051KAMVIDD311KAMVSIDD143223计算短路电路中各元件的电抗标幺值1电力系统的电抗标幺值MVASOC50211XOCD2架空线路的电抗标幺值使用LGJ150线距为15M查表可知线路电抗X0034/KM,而线路长7KM251734202KVMAUSLCD3电力变压器的电抗标幺值查表,S1000/10YYN0接法得UZ45,故54104103VASXNDK绘制短路计算等效电路如图所示1/X2/X3/X4计算K1点（105KV侧）的短路电流及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值42021XK2三相短路电流周期分量有效值KAIIKDK351313其他短路电流在无限大容量系统中IIK2313短路冲击电流KAISH95523短路冲击电流有效值IIS47334三相短路容量MVAXSKDK1201315计算K2点04KV侧的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量1总电抗标幺值9654203212XXK2三相短路电流周期分量有效值KAIIKDK9612323其他短路电流在无限大容量系统中IIK0323短路冲击电流KAISH5894183短路冲击电流有效值IIS21034三相短路容量MVAXSKDK54960231以上结果如表5所示表5短路计算结果三相短路电流/KA三相短路容量/MVA短路计算点3KI3ISHI3SI3KSK123232359347417K2209209209385215145（五）变电所一次设备的选择校验110KV侧一次设备的选择校验如表6所示表610KV侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数NUNI3KI3SHIMAITI23装置地点条件数据10KV577A23KA59KA23219101额定参数ENENIOCIMAXITI高压少油断路器SN1010I/63010KV630A16KA40KA51262高压隔离开关GN68107/40010KV400A40KA9805142高压熔断器RN21010KV05A50KA电压互感器JDZ1010/01KV一次设备型号规格电压互感器JDZ610310/KV电流互感器LQJ1010KV5100AKA8310251092二次负荷06避雷器FS41010KV户外式隔离开关GW440535KV630A50KA16042表6所选择的一次设备均满足要求2380V侧一次设备的选择校验如表7所示表7380V侧一次设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他参数NU30I3KI3SHIMAITI23装置地点条件数据380V总1275A209KA385KA2092073058额定参数ENENIOCIMAXITI低压断路器DW151500/3D380V1500A40KA低压断路器DZ20630380V630A大于I3030KA一般低压断路器DZ20200380V200A大于I3025KA一般低压刀开关HD131500/30380V1500A一次设备型号规格电流互感器LMZJ105500V1500/5A电流互感器LMZJ105500V100/5A160/5A表7所选一次设备均满足要求3高低压母线的选择按照表610KV变电所高低压LMY型硬铝母线的常用尺寸所来看选择10KV母线为LMK3404即相母线尺寸为40MM4MM选择380V母线为LMY312010806即相母线尺寸为120MM10MM,而中性母线尺寸为80MM6MM（六）变电所进出线及与邻近单位联络线的选择110KV高压进线和引入电缆的选择110KV高压进线的选择校验采用LJ型铝绞线架空敷设，接往10KV公用干线。1按发热条件选择由及室外环境温度33C，查表初选LJ25，其35AITN75130C时的，满足发热条件。12AIAL2校验机械强度查表得，最小允许截面，因此按发热条件选择的LJ25不2MIN3满足机械强度要求，故改选LJ35。由于此线路很短，不需要校验电压损耗。2由高压配电室至主变的一端引入电缆的选择校验采用YJL2210000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1按发热条件选择由及土壤温度25C查表初选缆芯截面为25MM2AITN75130的交联电缆，其，满足发热条件。9AIAL2校验短路热稳定按下式计算满足短路热稳定的最小截面2223MIN5670520MAMCTIAIMA式中C值由表513查得；TIMA按终端变电所保护动作时间05S，加断路器时间02S，再加005S计，故TIMA075S。因此YJL2210000325电缆不满足短路热稳定条件。应选择YJL2210000335电缆2380V低压出线的选择（1）馈电给1号厂房（锻压车间）的线路采用VLV221000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。1按发热条件选择由及地下08M土壤温度为25C，查表初选缆芯截面为AI25430185MM2，其，满足发热条件。7IAL2校验电压损耗由所给工厂平面图量得变电所至1号厂房距离约为68M，而由表查得185MM2的铝芯电缆的（按缆芯工作温度75C计），KMR/210，又1号厂房的，因此按式KMX/07VAR23,300KQKWP得NUQP55103858538067VAR2621ALUVVKKW故满足允许电压损耗的要求。3）短路热稳定度校验按下式计算满足短路热稳定的最小截面223MIN38765029MCTIAIMA由于前面按发热条件所选185MM2的缆芯截面小于，不满足短路热稳定要求，故改选MINA缆芯截面为240MM2的电缆，即选VLV22100032401185的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆，中型线芯按不小于相线芯一半选择，下同。2电给2号厂房（铸造车间）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。3馈电给3号厂房（工具车间）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。4馈电给4号厂房（金工车间）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。5馈电给5号厂房（热处理车间）线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。6馈电给6号厂房（电镀车间）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。7馈电给7号厂房（机修车间）的线路由于仓库就在变电所旁边，而且共一建筑物，因此采用聚氯乙烯绝缘铝芯导线BLV1000型5根（包括3根相线、1根N线、1根PE线）穿硬塑料管埋地敷设。1按发热条件选择由及环境温度（年最热月平均气温）26C，查表，相线截AI7430面初选50MM2，其，满足发热条件。9AL按规定，N线和PE线也都选为50MM2，与相线截面相同，即选用BLV1000150MM2塑料导线5根穿内径65MM的硬塑料管埋地敷设。2校验机械强度查表，最小允许截面，因此上面所选50MM2的导线满足2MIN5A机械强度要求。3校验电压损耗所选穿管线，估计长50M，而由查表查得KMXKR/091,/670又因为机修车间VAR35,4030QKWP因此59013804438091R67ALUVUVKVK故满足允许电压损耗的要求。8馈电给8号厂房（装配车间）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。9馈电给9号厂房（仓库）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。10馈电给10号厂房（锅炉房）的线路经校验亦采用VLV22100032401185型的四芯聚氯乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设。11馈电给生活区的线路采用BLV1000型铝芯橡皮绝缘线架空敷设。1按发热条件选择由及室外环境温度33C，查表，初选BLX1000AI27301150，其33C时的，满足发热条件。1AL2校验机械强度查表，最小允许截面，因此BLX10001150满足机械强2MIN1度要求。3校验电压损耗由工厂平面图量得变电所至生活区负荷中心距离约为94M，而另由表查得其阻抗值与BLX10001150近似等值的LJ150的阻抗，KMR/230，（按线间几何均距计），又生活区的，因KMX/310VAR7,163KQKWP此5901380443380931VAR7426ALUVUVKKW满足允许电压损耗的要求。所以采用四回BLX10001150的三相架空线路对生活区供电。PEN线均采用BLX1000170橡皮绝缘线。3作为备用电源的高压联络线的选择校验采用YJL221000型交联聚氯乙烯绝缘铝芯电缆直接埋地敷设，与相距约2KM的邻近单位变配电所的10KV母线相联。1按发热条件选择工厂二级负荷容量共16716366396KVA，而最热月土壤平均温度为25C，因此查表，初选AKVKAI92103/9630缆芯截面为25MM2的交联聚氯乙烯绝缘铝芯电缆（注该型电缆最小缆芯截面为25MM2，），其，满足发热条件。30IIAL2校验电压损耗由表可查得缆芯为25MM2的铝芯电缆的，（按缆芯工作温度75C计），KMR/5410，而二级负荷的，线路长度按2KM计，KMX/120VAR526,928303KQKWP因此5980102982981AR54ALUVUVKV由此可见该电缆满足允许电压损耗要求。3短路热稳定校验按本变电所高压侧短路校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25MM2的交联电缆是满足短路热稳定要求的。由于邻近单位10KV的短路数据不详，因此该联络线的短路热稳定校验无法进行，只有暂缺。综合以上所选变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格如表8所示。表8变电所进出线和联络线的导线和电缆型号规格线路名称导线或电缆型号规格10KV电源进线LJ35铝绞线（三相三线架空）主变引入电缆YJL2210000335型交联电缆（直埋）至1号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至2号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至3号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆380V低压出线至4号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至5号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至6号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至7号厂房BLV1000150铝芯塑料线5根穿内径65MM硬塑管至8号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至9号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至10号厂房VLV22100032401185四芯塑料电缆至生活区4回路，每回路1BLX100011501BLX1000170橡皮线（三相四线架空）与邻近单位10KV联络线YJL10000325交联电缆（直埋）（七）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定1高压短路器的操作机构控制与信号回路断路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。2变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关供电部门加封和管理。3变电所的测量和绝缘监察回路变电所高压侧装有电压互感器避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZJ10型，组成Y0/Y0/（开口三角）的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电能表、三相无功电能表和电流表。高压进线上，亦装有电流表。低压侧的动力出线上，均装有有功电能表和无功电能表。低压照明线路上，装有三相有功电能表。低压并联电容器组线路上，装有无功电能表。每一回路均装有电流表。低压母线上装有电压表。仪表的准确度级按规范要求。4变电所的保护装置1主变压器的继电保护装置1设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。2装设反时限过电流保护采用GL15型感应式过电流继电器。两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。过电流保护动作电流的整定利用式，式中MAXLIREWLOPIKIAKVKAIITNL1572103/10235111MAX5,8,IKREREL因此动作电流为IOP95208因此过电流保护动作电流IOP整定为10A。（注意GL15型继电器的过电流保护动作电流只能210A，而且为整数）过电流保护动作时间的整定由于本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的05S。过电流保护灵敏系数的检验利用式，式中，51MINOPKISKAVKAKIKITKTKK7240/0/92860/860/322MIN，WIOP11因此其保护灵敏系数为56230/