电力工程课程设计 电气1203班 邢乐晟

1、电力工程课程设计评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气1203 姓 名： 邢乐晟 学 号： 201209810 指导教师： 李彦哲 兰州交通大学自动化与电气工程学院2015 年 7月17日电力工程课程设计某工厂降压变电所的电气设计1设计原始题目1.1工厂负荷情况本厂大多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数3500h，日最大负荷持续时间为6h，该工厂铸造车间、电镀车间属于二级负荷，其余为三级负荷。低压动力负荷为三相，额定电压为380V；电气照明为单相，额定电压为220V。表1 工厂各车间负荷数据序号

2、厂房名称负荷类别设备容量(S)/kW需用系数()功率因数1锻压车间动力3500.30.65照明80.712工具车间动力3600.30.6照明70.913锅炉房动力500.70.8照明10.814金工车间动力4000.20.65照明100.815装配车间动力1800.30.7照明60.816仓库动力200.40.8照明10.817热处理车间动力1500.50.8照明60.718铆焊车间动力1000.60.8照明50.719烘房动力500.80.8照明20.7110生活区照明照明2000.80.9注：生活区距供电所200m，生活区的照明负荷中含有家用电器。1.2供电电源情况 本厂从附近一条10kW

3、的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距1m，干线首端（电力系统的馈电变电站）距离本厂8km。干线首端断路器容量为400MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，采用长度为20Km架空线路取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长为80Km,电缆线路总长度为25Km。 变电所最大负荷时功率因数不低于0.9。 气象资料：年最高气温为38，年最低气温-8， 年平均气温23，年最热月平均气温33， 年最热月地下0.8m处平均气温为25， 年雷暴日数为20日。2设计课题的计算与分析

4、2.1负荷计算和无功功率补偿2.1.1负荷计算 在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算，计算结果如下表所示：其中：;注：详细计算过程见附录B、附录C。式中由于车间干线计算负荷直接相加起来计算，所以为有功负荷同时系数，取0.85 0.95；为无功负荷同时系数，取0.9 0.97。在本次计算中=0.95，=0.97。则全厂的计算负荷为：2.1.2无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：。这时低压侧的功率因数为。可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有0.75.而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数

5、不应该低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：无功功率补偿公式：式中 补偿前的自然平均功率因数对应的正切值补偿后的功率因数对应的正切值所以无功功率补偿容量为：则；变压器的有功损耗则变压器高压侧有功功率为734.2kW，无功功率为358.8kvar,则视在功率为817.2kV·A，功率因数为0.90满足要求。2.1.3 无功补偿装置及其变压器的选择查工厂供电附录表4（见384页）可选择BKMJ0.4-25-3型无功功率补偿装置，经过反复计算选择15台就符合功率因数不小于0.

6、9的条件，考虑到实际电压对补偿容量的影响，将补偿容量折算到额定电压380V的容量为： 补偿后母线的计算负荷及功率因数为：计算变电所变压器一次侧计算负荷估计变压器功率损耗： 则变压器高压侧有功功率为734kW，无功功率为326.95kvar,则视在803.5kV·A，功率因数为0.91满足要求。2.2变压器台数及其容量的选择2.2.1变压器选型 考虑到变压器在车间建筑内，故选用低损耗的S9-800/10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无载调压方式，分接头，联接组别Dyn11，带风机冷却并配置温度控制仪自动控制，带防护外壳。2.2.2变压器台数 由于工厂总负荷容量较大，对

7、电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。2.2.3变压器容量 每台变压器的容量应满足以下两个条件： (1)任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷的大约60%70%的需要，即472.02550.69kVA (2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即=218.95kVA所以每台变压器的容量为800kV 2.3变电所主接线方案设计2.3.1变压器一次侧主接线 在前面选择变压器时选择2台主变压器，且本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源；为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由

8、邻近的单位取得备用电源。所以采用一用一备的运行方式，故变压器高压侧采用单母线接线，而低压侧采用单母线分段接线。室外母线一般用软导线如铝绞线LJ或钢芯铝绞线LGJ，室内采用硬母线，又称汇流排，有硬铝排(LMY)、硬铜排(TMY)两种。该变电所高压母线在室内，故选用硬母线。查表得到，10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm的矩形母线；0.4kV母线选LMY-3(806mm)+1(304mm)，即相母线尺寸为80mm6mm，而中性线母线尺寸为30mm4mm。该方案根据当地供电部门的要求，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电

9、源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源提供所有负荷。备用电源的投入方式可采用手动投入，也可采用自动投入。进线柜和出线柜均采用电缆进线和电缆出线 注：装设两台变压器的电气主接线如附录A所示。2.4短路电流计算2.4.1利用标幺值法计算由设计要求中可知：工厂使用干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等三角形排列，线距为1m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为400MV·A。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

10、护整定的动作时间为1.7s。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。查电力系统分析表（见284页）得=0.319, =0.21注：详细计算见附录C2.5变电所一次设备2.5.1隔离开关的选择 选择隔离开关的原则： （1）隔离开关的额定电压等于或大于工作电压； （2）隔离开关的额定电流大于回路工作电流； （3）隔离开关的动、热稳定大于回路短路时产生的动、热稳定电流值； （4）检验时电压380V,电流1500A。2.5.2高压断路器的选择为保证高压电器在正常运行、检修、短路和过电压情况下的安全，高压电器应按下列条件选择： （1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷

11、载等选择 （2）按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开断电流等选择； （3）按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择； （4）按承受过电压能力包括绝缘水平等选择； （5）按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确等级等选择。2.5.6 高压断路器与隔离开关的的检验表2 高压断路器与隔离开关的校验选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数数据10kV46.39A2.14kA5.46kA额定参数高压真空断路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA高压隔离开关10kV200A-25.5kA3小结通过本次设计，

12、所学理论知识很好的运用到了实际当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，并使自己的实际操作，知识系统化，计算和计算机应用，自学能力得到了提高。最后感谢老师的辛勤指导。参考文献1 刘介才.工厂供电M.北京:机械工业出版社,2002:10-45.2 刘介才.工厂供电设计指导M.北京:机械工业出版社,2003:23-68.3 刘介才.实用供配电技术手册M.北京:中国水利水电出版社,2002:11-34.4 鞠萍.电力工程M.北京:机械工业出版社,2014:350-280.5 于永源,杨绮雯.电力系统分析M.北京:中国电力出版社,2007:56-99.附录A 电气主接线图附录B 负荷详细计算 1.

13、锻压车间：动力部分，有功计算负荷：Pjs（1.1）=Kd×P=350kW×0.3=105kW 无功计算负荷：Qjs（1.1） = Pjs×=105kW×1.17=122.76kvar视在计算负荷：Sjs（1.1） =kV·A=161.54 kV·A计算电流：Ijs（1.1）=245.42A照明部分，有功计算负荷：Pjs（1.2）= Kd×P =8kW×0.7=5.6kW无功计算负荷：Qjs（1.2）= Pjs×=02.工具车间：动力部分，有功计算负荷：Pjs（2.1）=Kd×P=360kW

14、15;0.3=108kW 无功计算负荷：Qjs（2.1）= Pjs×=108kW×1.33=144.00kvar视在计算负荷：Sjs（2.1） =kV·A=180kV·A计算电流：Ijs（2.1）=273.47A照明部分，有功计算负荷：Pjs（2.2）= Kd×P =7kW×0.9=6.3kW无功计算负荷：Qjs（2.2）= Pjs×=03.锅炉房动力部分，有功计算负荷：Pjs（3.1）=Kd×P=50kW×0.7=35kW 无功计算负荷：Qjs（3.1）= Pjs×=35kW×0.7

15、5=26.25kvar视在计算负荷：Sjs（3.1）=kV·A=43.75 kV·A计算电流：Ijs（3.1）=66.47A照明部分，有功计算负荷：Pjs（3.2）= Kd×P =1kW×0.8=0.8kW无功计算负荷：Qjs（3.2）= Pjs×=04.金工车间动力部分，有功计算负荷：Pjs（4.1）=Kd×P=400kW×0.2=80kW 无功计算负荷：Qjs（4.1） = Pjs×=80kW×1.17=93.53kvar视在计算负荷：Sjs（4.1） =kV·A=123.08 kV

16、3;A计算电流：Ijs（4.1）=186.99A照明部分，有功计算负荷：Pjs（4.2）= Kd×P =10kW×0.8=8kW无功计算负荷：Qjs（4.2）= Pjs×=05.装配车间动力部分，有功计算负荷：Pjs（5.1）=Kd×P=180kW×0.3=54kW 无功计算负荷：Qjs（5.1） = Pjs×=54kW×1.02=55.09kvar视在计算负荷：Sjs（5.1） =kV·A=77.14kV·A计算电流：Ijs（5.1）=117.2A照明部分，有功计算负荷：Pjs（5.2）= Kd

17、5;P =6kW×0.8=4.8kW无功计算负荷：Qjs（5.2）= Pjs×=06.仓库动力部分，有功计算负荷：Pjs（6.1）=Kd×P=20kW×0.4=8kW 无功计算负荷：Qjs（6.1） = Pjs×=8kW×0.75=6kvar视在计算负荷：Sjs（6.1） =kV·A=10 kV·A计算电流：Ijs（6.1）=15.19A照明部分， 有功计算负荷：Pjs（6.2）= Kd×P =1kW×0.8=0.8kW无功计算负荷：Qjs（6.2）= Pjs×=07.热处理车间动力部

18、分，有功计算负荷：Pjs（7.1）=Kd×P=150kW×0.5=75kW 无功计算负荷：Qjs（7.1） = Pjs×=75kW×0.75=56.25kvar视在计算负荷：Sjs（7.1） =kV·A=93.75 kV·A计算电流：Ijs（7.1）=142.43A照明部分，有功计算负荷：Pjs（7.2）= Kd×P =6kW×0.7=4.2kW无功计算负荷：Qjs（7.2）= Pjs×=08.铆焊车间动力部分，有功计算负荷：Pjs（8.1）=Kd×P=100kW×0.6=60kW 无

19、功计算负荷：Qjs（8.1） = Pjs×=60kW×0.75=45kvar视在计算负荷：Sjs（8.1） =kV·A=75 kV·A计算电流：Ijs（8.1）=113.95A照明部分，有功计算负荷：Pjs（8.2）= Kd×P =5kW×0.7=3.5kW无功计算负荷：Qjs（8.2）= Pjs×=09.烘房动力部分，有功计算负荷：Pjs（9.1）=Kd×P=50kW×0.8=40kW 无功计算负荷：Qjs（9.1） = Pjs×=40kW×0.75=30kvar视在计算负荷：Sjs

20、（9.1） =kV·A=50 kV·A计算电流：Ijs（9.1）=75.8A照明部分，有功计算负荷：Pjs（9.2）= Kd×P =2kW×0.7=1.4kW无功计算负荷：Qjs（9.2）= Pjs×=010.生活区照明照明部分，有功计算负荷：Pjs（10.2）= Kd×P =200kW×0.8=160kW无功计算负荷：Qjs（10.2 ）= Pjs×=160kW×0.48=77.49kvar取全厂的同时系数为：KP=0.95，Kq=0.97则全厂的计算负荷为：= KP =0.95×760.4=

21、722.38kWQjs= Kq=0.97×638.2=619kvarSjs=Ijs=附录C 短路电流详细计算(1)确定基准值 取 而 (2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 1）电力系统的电抗标幺值 由题意知：,因此 2）架空线路（ = 0.319/km） 3）电力变压器的电抗标幺值(前述选择变压器容量800KVA,查工厂供电附 表5得)，因此 （3）在k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 1)电源至短路点的总电抗标幺值 2)三相短路电流周期分量有效值 3)其他三相短路电流 起始次暂态电流和稳态电流 三相短路冲击电流 第一个周期全电流有效值 4)三相短路容量 （4）在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 1)电