供电技术课程设计指导书

1、供电技术课程设计指导书同向前， 倪峰， 王海燕， 王倩， 潘忠美西安理工大学电气工程系第一讲 供电技术课程设计概论一、供电系统设计的三个阶段及其任务供电系统设计的最终目的是提供可供施工建设的整套施工图纸。但是，对于一个大中型工程而言，系统设计往往划分为三个阶段：1. 可行性研究阶段从供电的角度研究工程建设的可行性，主要是指电源的可行性，电源的可供容量、电源的电能质量、用户电能质量污染的程度、电气投资等方面。本阶段的成果是：初步确定电源，形成可行性和投资概算。2. 初步设计阶段初步设计阶段是在可行性研究的基础上，进一步确定和细化供电方案，初步确定变电所、变压器、开关柜等主要电气及布局，设计主接线

2、图，提供主要材料。该用户的、生产规模、占地面积、工艺流程及对应的类型和数量，估算出该用户所需要的电力，与当地供电部门，商讨附近可供电源点、可供电压及容量；设计相应的总降变/总配、车间变以及车间变管辖的范围，比较确定供电方案；汇总主要电气和材料，核算建设所需器材与总投资；业主综合各个设计部门的总投资概算决定进行分期建设还是建设不同的建设方案，后期设计也会有所不同。3. 施工图设计阶段施工图设计是工程设计的最终环节，依据初步设计所形成的供电方案，为工程施工建设提供施工图纸。施工图设计阶段的成果成套施工图和材料清单，图纸分为原理图（反映电能主回路的一次主接线图；反映操作、保护、信号等回路的二次接线图

3、；非标原理图，等）、变电所布局和厂房配电平剖面图、防雷接地平剖面图。同时提供详细完整的供电系统所用和材料。施工设计中包含大量的选择计算，负荷计算、短路电流计算、选择校验、保护整定计算、电能质量核算等，形成计算书以供备查。一般而言，大型工程可能经过上述三个阶段，中型工程可能经过初步设计和施工图设计两个阶段，而小型工程则直接进入到施工图设计阶段。二、供电系统设计的依据1.2.3.甲方业主提供的类型、产量、建设地点和建设；周边电源情况（电源分布、可供电电压及容量、短路容量、保护配合要求等）；工艺和设计部门等提供的厂区及用电布局图、用电型号参数；4.生产工艺及其特殊要求（供电可靠性要求、生产工艺的串并

4、行联锁、电能质量要求）；5.特殊用电的电气特性（长期、短期、周期工作制，冲击性负荷，电能质量敏感等）；6.厂区周边环境（雷电、风力、土壤、盐雾、粉尘）。三、课程设计的深度课程设计相当于工程设计的初步设计阶段。课程设计结束后，应提交如下设：1.反映供电方案的一次主接线图2.反映厂区电气布局的变电所布局与高压线路平面图3.反映综合考虑和设计计算过程的设计计算说明书（方案设计、负荷计算、短路计算、主要选择与校验、保护配置与参数整定计算）。四、课程设计的主要工作内容1.根据课程设计题目所给条件和要求，确定供电方案，设计一次主接线草图，并从安全、可靠、灵活、四个方面审视完善主接线图；2.3.4.5.6.

5、主接线，开展负荷计算与无功补偿设计；主接线，选择变压器、高压线路的类型与截面；主接线，开展短路电流计算（电源进线至 0.4kV 母线）；主接线，选择与校验开关柜、开关、断路器、熔断器等）；主接线，继电保护配置与参数整定计算（电源进线至一路车间变 0.4kV母线的保护）。7.绘制主接线图和厂区高压平面布局图，撰写课程设计说明书。五、课程设计的成果要求1提交主接线图，一张 3#图纸，要求完整清晰；2. 提交厂区高压平面布局图，A4 草图即可；3. 提交设计说明书，总结整理课程设计的工作内容。六、课程设计的进度安排（1 周）nnnnnnnnn供电方案的设计1 天主接线，开展负荷计算与无功补偿设计0.

6、5 天主接线，选择变压器、高压线路0.5 天主接线，开展短路电流计算0.5 天主接线，选择与校验0.5 天主接线，继电保护配置与参数整定计算0.5 天完善整理说明书0.5 天绘图0.5 天答辩0.5 天七、课程设计的办法nnn20%设计说明书 40%答辩 40%第二讲 供电方案的确定供电方案设计的条件与依据一、供电系统设计应做到以近期发展为主，适当考虑未来发展的可能，按照负荷的性质、用电容量、用电特点和地区供电条件，合理设计方案。二、供电方案的确定与步骤1.估算各个厂房及全厂负荷，填入厂区布局图中，仅估算有功功率，功率因数按 0.9 考虑；根据全厂负荷的大小，再考虑到厂区负荷的等级和特殊性、厂

7、区据电源的距2.离，确定电源点和供电电压；3.根据电源电压和厂区供电区域的大小，确定是否设置总降或总配电所及其位置；4.根据厂区内厂房布局、厂房估算负荷大小、负荷性质，确定车间变电所数量和位置、变压器台数、母线制；5.6.绘制主接线草图，并考虑无功补偿方案（高压/低压，集中/就地）；从安全、可靠、灵活、四个方面审视完善主接线图。三、补充说明1 供电方案确定的时候，仅计算有功负荷即可，功率因数可按照 0.9 考虑。因常会在车间变的低压侧设置无功补偿装置。2 对于负荷，电源进线上可以是两条回路供电、也一条专线电缆供电。3 对于车间有负荷、但是负荷较小的情况，可以采用与附近车间变进行低压联络的方式来

8、满足可靠性要求。4 总降、总配的确定：根据全厂负荷大小，如果负荷较大且电源电压大于等于35kV，则需设总降；如果供电电压为 10kV 且厂区有多个车间变，则需设总配。5 车间变的确定：按照分散设置并接近负荷中心的原则确定车间变电所位置和数量。大容量车间（400KVA）可以考虑单独设立车间变或以其为主，附带邻近小负荷；小容量相邻车间可以合设一个车间变；如果两条生产线并行，需设置两个车间变或两台变压器；如果生产线串行，则负荷可合并，可设 1个车间变。6. 在车间变的低压侧，一般设置集中式无功补偿装置。7. 画出主接线草图。用户变电所一般采用单母线制或单母线分段制。8. 每段母线设置电压互感器一台，

9、采用熔断器保护；每条高压进线或出线设置测量和继电保护用的电流互感器。第三讲 负荷计算与短路电流计算一、负荷计算1.2.依据主接线，按照自下而上的原则，逐级开展负荷计算；每一级负荷计算，都要核算功率因数是否满足要求，并设置必要的无功补偿装置和补偿容量；3.4.经过变压器时，要考虑变压器的有功功率损耗和无功功率损耗；同级负荷较多时，要考虑一定的同时系数；较大负荷时，需要系数法计算负荷需要适当。5.6.7.计算每条线路上输送的计算有功功率、无功功率、视在功率和计算电流；根据计算负荷，选择变压器的容量和高压线路的截面；根据计算负荷，选择电压和电流互感器的额定参数。二、短路电流计算1.依据主接线，根据短

10、路电流的应用目的（校验和保护整定），选定主要的节点作为短路电流计算点（一般高低压配电母线）；2.计算最大运行最小运行方式下各点的三相短路参数（稳态短路电流、冲击电流峰值、短路容量）和两相短路电流；3.短路电流计算可以采用标值法或有名值法。三、补充说明负荷计算和短路电流计算请参照相关章节。第四讲 电气的选择与校验一、开关柜的选择1.根据主接线的形式，参照相关手册，确定户内开关柜的型号和接线方案号；2.一般而言，每条高压进线和出线都需要设置一台开关柜；电压互感器（通常包含避雷器）单独设立一台开关柜。3.开关柜有固定式和抽屉式（手车式）两种，各有特色，均可选择。二、电气的选择1.根据开关的安装环境和

11、方式，选择电气的型号（一般采用所选开关柜中提供的型号）；2.根据安装位置和进出线计算电流，选择开关、断路器、熔断器、电流互感器、避雷器等电气的额定参数，额定电压和额定电流。3.计量用电流互感器选择 0.2 级1 级，一般为 0.5 级，其一次侧额定电流按线路计算电流的 130%考虑，再规格化。继电保护用电流互感器选择 3 级或 D 级，其一次侧额定电流首先按线路计算电流的 130%规格化选择，然后按电流互感器的 10%误差曲线来校验。三、开关的校验1.依据短路电流计算结果和保护时限，校验断路器的热、力和开断能力；2.依据短路电流计算结果和保护时限，校验开关的热和力；3.依据短路电流计算结果，校

12、验熔断器的开断能力。4.校验可参照相关章节。第五讲 继电保护的设置与参数整定一、继电保护的配置1.2.3.4.5.6.根据主接线，配置线路和变压器的电流保护；总变中的变压器除速断保护、过电流保护外，需配置差动保护；车间变的变压器保护一般配置电流速断保护和过电流保护；总降/总配到车间变的短距离线路的保护一般包含在车间变压器保护范围内；系统中的过电压保护通常采用避雷器保护，通常不设置欠电压保护。电源进线的保护一般由变电站管辖。但是，总配中的高压母线需要设置必要的电流保护；总变中的高压母线的保护一般由总变压器的保护来覆盖。二、继电保护的整定计算1.依据主接线和短路电流计算结果，选择一段高压配电母线的

13、保护和一台车间变的保护，进行完整的参数整定计算；2.3.给出详细的计算过程，校验保护灵敏度；画出一个车间变的电流保护的原理接线图。附录：课程设计任务书题目一 某化纤毛纺厂总配电系统设计一、某化纤毛纺厂由四个主要车间（制条、纺纱、织造、染整）及机修、化验室等辅助车间组成，其平面布局见附图。二、全厂负荷分布如下：三、工厂与电业部门的供电协议内容如下：1.2.3.4.5.从供电局 110/10kV 变电所可引进电源两条回路，该变电所距厂南侧 2 公里。供电局 110/10kV 变电所配出线定时限过电流保护动作整定为 1.5 秒。全厂功率因数要求不低于 0.93。供电局 110/10kV 变电所母线的

14、短路容量 Smax=187MVA，Smin=107MVA。该厂年最大负荷利用小时数 6000 小时，属类负荷。四、自然条件：1.2.3.最热月最高气温 35。土壤 0.81.1 米深处一年最热平均温度 20。年雷暴日 31 天.土壤电阻率 r0 = 310 W / cm 。44.五、设计任务：设计该厂总变配电所、车间变电所及厂区高压配电系统。序号名称容量PN / kW负荷等级Kdcosj1234制条车间纺纱车间织造车间染整车间34032052549070%70%70%70%0.80.80.80.80.80.80.80.856789机修车间锅炉房 化验室 食堂宿舍办公楼、300150785010

15、870%0.30.750.750.750.750.50.80.80.80.8预留空地浴池门卫空地水塔北050m100m比例尺机修锻工房幼儿园锅炉房软水站办公楼仓 库办公楼染 整织 造纺 纱制 条宿舍化验室宿舍电修房食堂题目二某柴油机厂全厂总配电所及配电系统设计一、某柴油机厂由铸造、木工、锻工、机加一、机加二、装配、机修、工具、热处理十个车间和空压站、成品备件库、煤厂、食堂、办公室、等组成，其平面布局见附图。二、全厂低压负荷分布如下：三、供用电协议：1.2.3.4.供电局 110/10kV 变电所距厂东北 1.5 公里，可提供两回电源。要求全厂功率因数不低于 0.90。变电所 10kV 侧母线出

16、口的短路电容量 Smax=200MVA，Smin=150MVA。变电所 10kV 出线开关保护整定时间 1.5 秒。四、本厂年最大负荷时数为 4600 小时，为五、本厂自然条件：负荷。1.2.3.最热月最高气温 38。0.71.1 米最热月平均温度 20。年雷暴日 45 天。土壤电阻率 r0 = 2.210 W / cm 。44.六、设计任务：设计该厂总变配电所、车间变电所及厂区高压配电系统。序号名称容量PN / kW负荷等级Kdcosj1234铸造车间木工锻工12001588535070%0.40.40.350.30.70.70.650.655678机加一车间机加二车间装配车间 机修2560

17、.30.30.80.250.650.650.650.659101112工具热处理车间空压站其他(六个)47740606 4025%0.60.60.850.60.70.70.80.8机加一机装配机加二铸造产品检验空压站锅炉房050m100m北比例尺锻工煤场原料场备品库研究室成品库木工房锻工热处理工具车间办公室清 理修题目三某制品厂配电系统设计一、某制品厂的平面布局如附图所示，由单丝车间、原料库、落模车间、注塑车间、管材车间、备品车间、机修、模具车间、热处理车间、食堂、办公楼、水泵房、锅炉房等场所组成。二、全厂低压负荷分布如下：三、与供电部门签订的协议内容：1.从供电局所辖 35/10kV 变电所

18、用 10kV 电缆向本厂供电，可提供双回路，该变电所位于工厂南侧 1 公里。供电局所辖 35/10kV 变电所 10kV 母线在最大、最小运行方式下的短路容量分别为 220MVA 和 167MVA。供电局 10kV 母线出口断路器的定时限过电流保护时限为 15 秒。要求全厂功率因数不低于 0.92。2.3.4.四、本厂全年最大负荷利用时数为 5000 小时，属类负荷。五、本厂气象水文条件：1.2.3.最热月最高气温 38。0.71.1 米最热月平均温度 20。年雷暴日 40 天。土壤电阻率 r0 = 2.210 W / cm 。44.六、设计任务：设计该厂总变配电所、车间变电所及厂区高压配电系

19、统。序号名称容量PN / kW负荷等级Kdcosj12345678单丝车间、原料库落模车间注塑车间管材车间备品车间 机修、模具车间热处理车间食堂、办公楼 水泵房、锅炉房880238130250485每按 85 算0.60.60.40.350.60.60.60.60.60.60.60.60.50.50.70.71.331.331.331.331.731.731.021.02050M100M比例尺水泵房北某制品厂平面图注塑车间单丝车间成品库3管材车间成品库2原料库成品库1落模车间备品试验室维修组锅炉房热处理机修模具仓库食 堂办公楼题目四某电机修造厂总降变电所及配电系统的设计一、工厂共有六个车间，其

20、平面布局见附图。二、全厂低压负荷分布如下：三、工厂与供电部门所签订的供用电协议的主要内容如下：1.2.厂南侧 3 公里供电局所辖 35/10kV 变电所可提供 10kV 供电电源。供电局所辖 35/10kV 变电所 10kV 母线在最大、最小运行方式下的短路容量分别为 300MVA 和 250MVA。3.4.供电局所辖变电所 10 kV 出口断路器的工厂平均功率因数应不低于 0.90。保护动作时间为 1.5 秒。四、本厂年最大负荷利用小时数为 2350 小时，部分为五、本厂自然条件负荷。1.2.3.最热月最高气温 40。0.71.1 米最热月平均温度 20。年雷暴日 35 天。土壤电阻率 r0 = 310 W / cm 。44.六、本题设计任务设计该厂总变配电所、车间变电所及厂区高压配电系统。序号名称容量PN / kW负荷等级Kdcosj123456789电机修造车间试验车间 备件、锻造车间金车间大线圈车间原料车间办公楼、礼堂食堂、水塔、锅炉房空压站、库房3353344289310811545%70%0.2430.2430.3540.5580.560.560.700.720.7