大学供电系统设计

1、学号09750201xft遍市点t片优工业与民用供电课程设计设计说明书某大学校区供电系统设计起止日期：2013年1月7日至2013年1月12日学生姓名安从源班级班电气2班成绩指导教师（签字）控制与机械工程学院2013年1月12日供电技术课程设计任务书（任务序号09750201）一、基础材料本课程设计针对某大学校区供电系统设计。1 .负荷的水平与类型负荷水平：（见附表）负荷类型：本供电区域负荷属于二级负荷，要求不间断供电。该校最大负荷利用小时数为5600小时。4 4）0.4kV负荷的同时系数为0.7,10kV负荷的同时系数为0.8。5 .电源情况Sd=150MVASd=75MVA由该厂东北方向8

2、KM处一个35KV电压等级线路提供一个电源A,其出口短路容量由该厂西北方向5KM处一个10KV电压等级线路提供一个电源B,其出口短路容量功率因数：电源A要求功率因数大于0.92,电源B要求功率因数大于0.95。供电电价为两部电价基本电价：按变压器容量计算每月基本电价，15元/KVA。电度电价：35KV供电电压时0.70元/kwh,10KV供电电压时0.75元/kwh。6 .环境情况环境年平均气温15CO35kV变电站为独立建筑物，10kV变电站布置在相关建筑物的地下室或底层内。各级变压器均为室内布置。二、设计范围1 .确定全校计算负荷。2 .确定全校的供电系统结构形式。3 .确定35KV变电站

3、、10KV变电站的主接线形式、变压器台数及容量。4 .计算35kV及10kV断路器出口处短路电流。5 .确定35kv断路器及隔离开关，确定35kv电缆及10kv电缆型号。6,确定无功功率补偿装置。7 .确定总降压变电所及车间变电所的平、立面图。三、设计成果1 .设计计算书。2 .供电系统结构示意图一张。3 .35KV变电所一次设备主接线图一张。4 .35KV变电所的平面图、剖面图一张。5 .母线电压测量及绝缘监视电路图一张。6 .定时限过流保护的原理图与展开图一张。指导教师（签字）：教研室主任（签字）：批准日期：2010年01月12日1设计范围(1)确定全校计算负荷。(2)确定全校的供电系统结

4、构形式。(3)确定35KV变电站、10KV变电站的主接线形式、变压器台数及容量。(4)计算35kV及10kV断路器出口处短路电流。(5)确定35kv断路器及隔离开关，确定35kv电缆及10kv电缆型号。(6)确定无功功率补偿装置。(7)确定总降压变电所及车间变电所的平、立面图。2,负荷计算分析表110kV变电所参数04kV同时系数10kV同时系数短路容量A(MVA)短路容量B(MVA)10kV需要功率因数35kV需要功率因数0.70.8150759.59.2所需公式：PcKDP,QcKaQ,sc.Pc2cpcqc.cScPT=0.015Sc，3UnQt=0，06Sc,Pc=Pc1+Pt,Qc=

5、Qc1+Qt,coscos2=，Qcc=Pc1(tan1Sc2tan2)2.1NO1变电所负荷计算及变压器、电缆的选择No110kV变电所1第一教学楼2501802第二教学楼3202003第三教学楼2101504第四教学楼3402005一教消防泵20106二教消防泵20107三教消防泵20108一教消防梯25159二教消防梯251510三教消防梯2515根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。将序号为1,2,5,6,8,分配到一个变压器，将序号为3,4,7,9,10分配到另一个变压器。则如图1所示：图1

6、第一座变电站的负荷示意图1T:(1)低压母线侧负荷计算Pc1=0.7(250+320)=399(kw),Qc1=0.7(180+200)=266(kvar)_2_2.出Qci=479.54(kVA),JSc1=692.150.4<3(A)(2)高压母线侧的计算负荷在未知变压器型号时Pt=0.015ScQt=0.06QtPT=0.015479.54=7.2(kw),QT=0.06479.54=28.8(kvar)Pc2=Pc1+Pt=486.7(kw),Qc2=Qc1+Qt=294.8(kvar)(3)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=399/479.54=0.83

7、2确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为Qcc=399(0.670.33)=135.6(kvar)0.95查表选BW0.414-1型电容器，需要数量为n=135.6/14=9.6,取10实际补偿量为：Qcc=1014=140(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：22低压侧视在计算负何：Sc1=JPc1(Qc1Qcc)=423(kVA)''此时变压命功率损耗：PT=0.015Sc1=6.34kw),Qt=0.06Sc1=25.4(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+PT'=399+6.34=405.34(kw)_'Qc2=Qci+Qt=(284.4140

8、)+25.4=169.4kvar)Sc2PPc2Qc2=439.3(kVA)'局压侧功率因数：cos=405.34/439.3=0.922T:(1)低压母线侧负荷计算Pc1=0.7(210+340)=385(kw),Qc1=0.7(150+200)=245(kvar)22-Sc1Sc1,Pc1Qc1456.34(kVA),Ic1L=658.68(A)0.4,3(2)高压母线侧的计算负荷PT=0.015456.34=6.84(kw),QT=0.06347.6=27.38(kvar)Pc2=385+6.84=391.84(kw),Qc2=245+27.38=272.38(kvar)(3)功

9、率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=385/456.34=0.84确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=385(0.650.33)=123.2(kvar)查表选BW0.4-14-1型电容器，需要数量为n=123.2/14=8.8取10实际补偿量为：Qcc=1014=140(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷：S；1=JP2(QnQcN)2=402.97(kVA)此时变压器功率损耗：PT=0.015Sci=6.05(kw),Qt=0.06Sc1=24.18(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+Pt=385+6.05=391.05(

10、kw)Qc2=Qc1+Qt=(245-140)+14.18=109.18(kvar)_2_2Sc2PPc2Qc2=413.06kVA)'局压侧功率因数：cos=391.05/413.06=0.946变压器选择：总的负荷为：P399385784KWQQ1Q2Qcc266245140140231SC178422452821.4KVA变压器的选择：由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷，所以变压器的容量为：SC1821.4KVA所以，1T和2T应选择SGB10-1000/10型变压器，额定的容量为1000KVA由于此变电所安装于地下室内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的

11、容量有影响，1T和2T的变压器的实际容量为0av20SitS2T(0.92)Sn.t1001520(0.92)1000970kVA100(4)线路电缆选择:SIC=Un.39702101.732112A由于本设计中的年最大负荷利用小时数为25600H,所以jec2A/mmecSecIcjec112256mm根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。其中R00.31/km,X00.101/km校验电压损失满足电压损失的要求。校验发热条件该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量(Ial)为152X1.29=196A由于年平均气温为15摄氏度，故相应的系数为K=实际的允

12、许载流量为196大于计算电流，所以满足发热条件。2.2 NO2变电所负荷计算及变压器、电缆的选择No210kV变电所1第五教学楼2201602WWW3302203第七教学楼2501804第八教学楼3802305五教消防泵20106六教消防泵20107七教消防泵20108五教消防梯25159六教消防梯251510七教消防梯2515根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。将序号为1,2,5,6,8分配到一个变压器，将序号为分配到另一个变压器。则如图2所示：3,4,7,9,10镇首番果期城等殴竟蛾掌,第谏精蠲

13、靖族樵滤谶录图2第二座变电站的负荷示意图3T:(1)低压母线侧负荷计算Pc1=0.7550=385(kw),Qc1=0.7380=266(kvar)22-Sc1Sc1Pc1Qc1=446(kVA),Ic1r=643.75(A)0.4、3(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=385/466=0.83确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=385(0.670.33)=131(kvar)查表选BW0.414-1型电容器，需要数量为n=131/14=9.35,取10实际补偿量为：Qcc=1014=140(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷：

14、SC1=、；PC2一(QC1nQcN)2=405.1(kVA)''''此时变压命功率损耗：P=0.015Sd=6.08(kw),Qt=0.06Sd=24.32(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+PT'=385+6.08=391.8(kw)'Qc2=Qc1+Qt=(266140)+24.32=150.32(kvar)Sc2Pc22Qc22=419.6(kVA)高压侧功率因数：cos'=391.8/419.6=0.9334T:(1)低压母线侧负荷计算410=287(kvar)Pc1=0.7630=441(kw),Qc1=0.722S

15、c1vPc1Qc1=526.2(kVA),Sc1Ic1=759.5(A)0.4.3(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=441/526.2=0.84确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=441(0.6450.33)=138.9(kvar)查表选BW0.4-14-1型电容器，需要数量为n=138.9/14=10,取10实际补偿量为：Qcc=1014=140(kvar)补偿后计算负荷和功率因数:低压侧视在计算负荷:Sc1=-/Pc1(Qc1Qcc)=464.8(kVA)此时变压器功率损耗:''''Pt=0.015Sd=6.

16、97(kw),Qt=0.06Sd=27.9(kvar)高压侧总计算负荷:Pc2=Pc1+PT=441+6.97=447.97(kw)Qc2=Qc1+QT=(287140)+27.9=174.9(kvar)Sc2Pc22Qc22=480.9(kVA)高压侧功率因数：cos=447.97/480.9=0.93变压器选择：总的负荷为：p385441826KWQQ1Q2Qcc287266140140273SC182622732870kKV变压器的选择：由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷。所以3T和4T应选择SGB10-1000/10型变压器，额定的容量为1000KVA由于此变电所安

17、装于地下室内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响，3T和4T的变压器的实际容量为S1TS2T(0.920av20u.avcc)SN.T100(0.921520100)1000970kKV(4)线路电缆选择:970Ic=-Un.3101.7322112A由于本设计中的年最大负荷利用小时数为5600H,所以jec2A/mm2ecCIc1122Sec56mmj2jecJ根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。其中R00.31/km,X00.101/km校验电压损失满足电压损失的要求。校验发热条件该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量(1al)为196A

18、I由于年平均气温为15摄氏度，故相应的系数为K=01:al0实际的允许载流量为IalKIal196大于计算电流，所以满足发热条件。2.3 NO3变电所负荷计算及变压器、电缆选择No310kV变电所1第一食堂5003202第二食堂4803203图书馆6001804实验楼4203005一食堂消防泵20106二食堂消防泵20107图书馆消防泵20108实验楼消防泵20103,4,7,8根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。将序号为1,2,5,6分配到一个变压器，将序号分配到另一个变压器。如图3所示:实琥楣麻

19、卜圉书馆清府不>由一国林-一9空装彘图3第三座变电站的负荷示意图5T:(1)低压母线侧负荷计算Pc1=0.7(500+480)=686(kw),Qc1=0.7(320+320)=448(kvar)一_2Z_2-.Sc1Sc1vPc1Qc1=819.3(kVA),Ic1=1182.6(A)0.4.3(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=686/819.3=0.84确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=686(0.65-0.33)=219.5(kvar)n=219.5/14=15.7,取16查表选BW0.4-14-1型电容器，需要数量为实际补偿量为

20、：Qcc=1614=224(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷：S；i=，Pc；(QcinQcN)2=721.6(kVA)''此时变压命功率损耗：PT=0.015Sc1=10.8(kw),Qt=0.06Sc1=43.3(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+Pt=686+10.8=696.8(kw)Qc2=Qc1+QT=(448-224)+43.3=267.3(kvar)一,T-2"2Sc2.Pc2Qc2=746.3(kVA)高压侧功率因数：cos'=401.03/412.95=0.976T:(1)低压母线侧负荷计算Pc1=0.7(6

21、00+420)=714(kw),Qc1=0.7(180+300)=336(kvar)Sc1-Pc1Qc1=789.1(kVA),Ic1=1139.0(A)0.4.3(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=714/789.1=0.90确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=714(0.47-0.33)=99.96(kvar)查表选BW0.4-141型电容器，需要数量为n=99.96/14=7.14,取8实际补偿量为：Qcc=814=112(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷：S；1=dPc2(Qc1Qcc)2=748.3kVA)此时变压

22、器功率损耗：PT=0.015Sc1=11.2(kw),Qt=0.06Sc1=44.8(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+PT=714+11.2=725.2(kw)'''Qc2=Qc1+Qt=(336-112)+44.8=268.8(kvar)Sc2,Pc22Qc22=773.4(kVA)局压侧功率因数：cos=725.2/773.4=0.94变压器选择：总的负荷为：p6867141400KWQQ1Q2Qcc448336224112448SC11400244821470kVA(3)变压器选择：由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷。所以5T和6T

23、应选择SGB10-1600/10型变压器，额定的容量为1600KVA由于此变电所安装5T和6T的变压于35KV变电站内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响,器的实际容量为201520S1TS2T(0.92-0av)SNT(0.92)16001552kva100.100(4)线路电缆选择:SIC=Un.315522101.732179.21A由于本设计中的年最大负荷利用小时数为5600H,所以jec2A/mm2ecSecIcjec179.212290mm根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。其中R00.23/km,X00.096/km校验电压损满足

24、电压损失的要求。校验发热条件该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量(1al)为196AI由于年平均气温为15摄氏度，故相应的系数为K=J-a01Val0实际的允许载流量为1alKIal196大于计算电流，所以满足发热条件。2.4NO4变电所负荷计算及变压器、电缆选择No410kV变电所1A宿舍3001802第二宿舍4402403第三宿舍2802004第四宿舍4602505一宿舍消防泵20106二宿舍消防泵20107三宿舍消防泵20108四宿舍消防泵2010根据变压器的有功经济调度一个变电站的两台变压器应该同时运行，需要对其负荷配平，是两台变压器的负荷相近，这样的经济效率更大，损耗更小。将序号

25、为1,2,5,6分配到一个变压器，将序号为3,4,7,8分配到另一个变压器。如图4所示:四林襁泵三番豺林用酹合第三给第二舱一宿桃麻二解流麻图4第四座变电站的负荷示意图7T:(1)低压母线侧负荷计算Pci=0.7(300+440)=518(kw),Qci=0.7(180+240)=294(kvar)22-.Sci_ScipPciQci=595.6(kVA),Ici7=860.0(A)0.4.3(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cosi=5i8/595.6=0.87确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=5i8(0.57-0.33)=i24.3(kvar)查表选

26、BW0.4-14i型电容器，需要数量为n=i24.3/i4=8.88,取i0实际补偿量为：Qcc=1014=140(kvar)补偿后计算负荷和功率因数：低压侧视在计算负荷：Sci=VPc2(Qc1nQcN)2=544.6(kVA)''''此时变压命功率损耗：PT=0.015Sci=8.2(kw),Qt=0.06Sci=32.7(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+FT=518+8.2=526.2(kw)Qc2=Qci+Qt=(294-140)+32.7=187.5(kvar)一'_'2一'2Sc2v'Pc2Qc2=563.

27、5(kVA)'局压侧功率因数：cos=526.2/563.5=0.93(200+250)=315(kvar)8T:Pc1=0.7(280+460)=518(kw),Qc1=0.72Z-2-*；Pc1Qc1=606.3(kVA),%1-=875.1(A)0.43(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=518/606.3=0.85确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.95Qcc=518(0.61-0.33)=145.5(kvar)查表选BW0.4-14-1型电容器，需要数量为n=145.05/14=10.36,取12实际补偿量为：Qcc=1214=168(kv

28、ar)补偿后计算负荷和功率因数：22低压侧视在计算负荷：Sc1="Pc1(Qc1nQcN)=542.4(kVA)''此时变压命功率损耗：P=0.015Sc1=8.1(kw),Qt=0.06Sc1=32.5(kvar)高压侧总计算负荷：Pc2=Pc1+PT'=518+8.1=526.1(kw)_'Qc2=Qc1+Qt=(315-168)+32.5=179.5(kvar)Sc2-Pc22Qc22=560.6(kVA)、.、tA->.r-f->一i；!、上，.'局压侧功率因数：cos=526.1/560.6=0.94变压器选择：总的负荷为

29、：p5185181036KWQQ1Q2Qcc294315140168301kvarSC11036232921086kVA由于本设计中全部为二级负荷，变压器应能够带起全部的负荷。所以7T和8T应选择SGB10-1250/10型变压器，额定的容量为1250KVA由于此变电所安装于35KV变电站内，且年平均气温为15摄氏度，故对变压器的容量有影响，7T和8T的变压器的实际容量为20S1TS2T(0.92)Sn.t(0.921001520)12501212.5kVA100线路电缆选择:1212.52101.732140A由于本设计中的年最大负荷利用小时数为5600H,所以jec2A/mm2ecSecI

30、c140jecrc270mm根据电缆允许载流量选择370的交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套的铜芯电力电缆。其中R00.31/km,X00.101/km校验电压损失满足电压损失的要求。校验发热条件该电缆的在15摄式度地中直埋的允许载流量（1al）为386A由于年平均气温为15摄氏度，故相应的系数为K=I01:al0实际的允许载流量为1alKIal386大于计算电流，所以满足发热条件。3.35KV变压器负荷计算及功率补偿所需公式：PcKpP,QcKqQ,ScvPc2Qc2,Icpcqc.ccSc,3UnPT=0.015Sc,QT=0.06Sc,Pc=Pc1+Pt,Qc=Qc1+Qt，cos1Pc1Sc1

31、cos2=Sc2Qcc=Pc1(tan1tan2),Pav=KaLPc3,Qav=KrLQc3,22,：./PavQav,KrL=0.76,KaL=0.753.135KV变压器计算负荷及功率补偿1T:(1)低压侧负荷计算根据符合配平原则Qc3=0.8(126+126+224+147)=498.4(kvar)%=0.8(399+441+686+518)=1635.2(kw)Sc3=收32Qc32=1709.5(kVA)(2)高压侧负荷计算Pt=0.015Sc3=25.6(kw),Qt=0.06Sc3=102.6(kvar)Pc4=R3+Pt=1635.2+25.6=1660.8(kw),Qc4=

32、Qc3+Qt=498.4+102.6=601(kvar)2-2SC4PC4Qc4=1766.2(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=1635.2/1709.5=0.96高压侧功率因数：cos2=1660.8/1766.2=0.94确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.920.94>0.92所以不需要补偿2T:(1)低压侧负荷计算根据符合配平原则P，3=0.8(385+385+714+518)=1601.6(kw)Qc3=0.8(105+147+224+154)=504(kvar)Sc3=.R32Qc32=1679.0(kVA)(2)高压侧负荷计算PT=0.

33、015Sc3=25.2(kw),Qt=0.06Sc3=100.7(kvar)B4=R3+PT=1601.6+25.2=1626.8(kw),Qc4=Qc3+QT=504+100.7=604.7(kvar)2c2SC4PC4Qc4=1735.6(2)功率补偿补偿前计算负荷和功率因数低压侧功率因数：cos1=1601.6/1679.0=0.95高压侧功率因数：cos2=1626.8/1735.6=0.94确定补偿容量：设低压侧补偿后的功率因数为0.920.94>0.92所以不需要补偿3.235KV变压器选择Pc=1635.2+1601.6=3236.8(kw)Qc=498.4+504=100

34、2.4(kvar)ScPci2Qci2=3388.5(kVA)选SC9-4000/35两台变压器工作环境为15摄氏度，且工作在户内，对变压器有影响。利用公式Sn.t计算实际容量。i1520ST=(0.92-I。0)4000=3832>3388.5(kVA)20ST=(0.92-0.av)100所需公式：PccKpP,QcKqQ,Sc%/PcQc,IcSc.3Un4 .全校负荷计算(1) 10KV等级:P30=0.8(399+385+385+441+686+714+518+518)=3236.8(kw)Q30=0.8(126+105+147+126+224+224+154+147)=100

35、2.4(kvar)S30.P302Q302=3388.5(kVA),I30=3388.5103=195.6(A)(2) 35KV等级:Pt=0.015S30=50.8(kw),Qt=0.06S30=203.2(kvar)P30=3236.8+50.8=3287.6(kw),Q30=1002.4+203.2=1205.4(kvar)S30P30Q30=3501.6(kVA),_3501.630=：-35,3=57.8(A)5 .三相短路计算,电压级的基准电流=(2.551.84)IK,所需公式：系统X=,线路X=X0ld2,变压器X=KdSocU；100Sns11d=Ld,短路电流标幺值IK=,

36、短路电流IK=IdIK,冲击短路电流1shK.3UdXk短路容量SK=_S-XK取基准容量Sd=100MVA3个电压等级的基准电压分别为Ud1=37kV,Ud2=10.5kV,相应的基准电流为Idi、Id25.1 路短路电流计算图5断路器出口短路示意图*XS=100/150=0.667Xo=0.107/km。1WL线路选择截面为50mm2的铜芯线缆，取电抗值为*100Xwl1=0.10782=0.06337v*_UkSd_8100”XT?35=2100Sn1004Y*UkSd_8100oXT?10=rr1一=8100Sn1001(1)K1处短路一一*XK1=XS=100/150=0.667Sh100*1基准电流：Id1=d=00=1.56(kA),IK1=1.5,Ud1,33730.667IK1=IdIk11.561.5=2.34(kA)ish.k1=2.551Kl=2.552.345.97(kA)SK1-S-1001.5150(MVA)Xk1(2)K2处短路*Xk2=Xs+XWL1=0.667+0.063=0.73S.100*1基准电流：Id2=尸=1.56(kA),IK2=1.37,Ud1、337.30.73IK2=Id2Ik21.561.37=2.14(kA)ish.k2=2.551K2=2.552.14=5