电力工程课程设计说明书样本

河南科技大学课程设计说明书课程名称电力工程课程设计题目XXX冶金配件生产厂变电所供配电设计学院班级学生姓名指引教师日期3月10日电力工程课程设计任务书班级：姓名：学号：设计题目：XXX冶金配件生产厂变电所供配电设计一、设计目熟悉电力设计有关规程、规定，树立可靠供电观点，理解电力系统，电网设计基本办法和基本内容，熟悉有关电力计算内容，巩固已学习课程内容，学习撰写工程设计阐明书，对变电所区域设计有初步结识。二、设计规定（1）通过对相应文献收集、分析以及总结，给出相应项目分析，需求预测阐明。（2）通过课题设计，掌握电力系统设计办法和设计环节。（3）学习按规定编写课程设计报告书，能对的阐述设计办法和计算成果。（4）学生应抱着严谨认真态度积极投入到课程设计过程中，认真查阅相应文献以及实现，给出个人分析、设计以及实现。设计任务（一）设计内容1．总降压变电站设计（1）负荷计算（2）主结线设计：选主变压器及高压开关等设备，拟定最优方案。（3）短路电流计算：计算三相短路电流，计算成果列出汇总表。（4）重要电气设备选取：重要电气设备选取及校验。选用型号、数量、汇成设备一览表。（5）重要设备继电保护设计：元件保护方式选取和整定计算。（6）配电装置设计：涉及配电装置布置型式选取、设备布置图。（7）防雷、接地设计：涉及直击雷保护、进行波保护和接地网设计。2．车间变电所设计依照车间负荷状况，选取车间变压器台数、容量，以及变电所位置原则考虑。厂区配电系统设计依照所给资料，列出配电系统结线方案，通过详细计算和分析比较，拟定最优方案。（二）设计任务1．设计阐明书，涉及所有设计内容，负荷计算，短路计算及设备选取（规定列表）；2．电气主接线图。四、设计时间安排查找有关资料（1天）、总降压变电站设计（3天）、车间变电所设计（2天）、厂区配电系统设计（1天）、撰写设计报告（2天）和答辩（1天）。五、重要参照文献[1]电力工程基本[2]工厂供电[3]继电保护.[4]电力系统分析[5]电气工程设计手册等资料指引教师签字：年月日一.原始资料1．工厂总平面布置图图1工厂总平面布置图2.工厂生产任务、规模及产品规格：本厂重要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备配件生产，即以生产锻造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件11000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。3.工厂各车间负荷状况及变电所容量：如表1和表2.表1各车间380V负荷计算表序号车间（单位）名称设备容量/kWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间22500.40.65No.1车变2×2铸铁车间10500.40.75No.2车变2×砂库1200.70.60小计（KΣ=0.9）3铆焊车间13000.30.45No.3车变1×1号水泵房270.750.8小计（KΣ=0.9）4空压站3900.850.75No.4车变1×机修车间1500.250.65锻造车间2200.30.55木型车间1860.350.60制材场200.280.60综合楼200.91小计（KΣ=0.9）5锅炉房3000.750.80No.5车变1×2号水泵房280.750.80仓库（1、2）880.30.65污水提高站140.650.80小计（KΣ=0.9）表2各车间6KV高压负荷计算表序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量/KWKd计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间电弧炉2×12500.920.872铸铁车间工频炉2×2000.80.93空压站空压机2×2500.850.85小计4.供用电合同：（1）工厂电源从电力系统某220/35KV变电站以35KV双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运营。系统变电站距工厂东侧8km。（2）系统短路数据，如表3所示。其供电系统图，如图2所示。表3区域变电站35KV母线短路数据系统运营方式系统短路容量系统运营方式系统短路容量最大运营方式Soc.max=200MVA最小运营方式Soc.min=175MVA图2供电系统图（3）供电部门对工厂提出技术规定：eq\o\ac(○,1)系统变电站35KV馈电线路定期限过电流保护整定期间top=2s，工厂总降压变电所保护动作时间不得不不大于1.5s；eq\o\ac(○,2)工厂在总降压变电所35KV电源侧进行电能计量；eq\o\ac(○,3)工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9.（4）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。此外，电力顾客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：6～10kV为800元/kVA。5．工厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大负荷运用小时数为6000h，属二级负荷。6．工厂自然条件：（1）气象资料：本厂所在地区年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为－8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。本地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2

XXX冶金配件生产厂变电所供配电设计摘要本文重要以电力工程基本、工厂供电、电力系统分析和继电保护等专业知识为理论根据，对冶金配件生产厂总降压变电站、车间变电所和厂区配电系统进行设计。依照原始资料进行负荷计算、短路电流计算和重要电气设备选取。此外，对总降压变电站设计需要进行重要设备继电保护设计、配电装置设计和防雷、接地设计，并绘制电气主接线图；对车间变电所依照车间负荷状况，选取车间变压器台数、容量，以及变电所位置原则考虑；对厂区配电系统设计依照所给资料，列出配电系统结线方案，通过详细计算和分析比较，拟定最优方案。通过本次课程设计实贱，巩固所学理论知识，并锻炼个人动手能力和查找质料分析质料能力。同步，初步接触电气设计，理解电气设计大体流程和体验电气设计过程，获得理论学习所不能获得经验和体会。核心词：变电所设计，负荷计算，短路电流，继电保护等

目录第一章负荷计算 1§1.1计算负荷方法 1§1.2负荷计算结果 2第二章主变压器的选择与主接线方案的设计 6§2.1总降变电所变压器容量选择 6§2.2总降变电所位置选择 7§2.3总降压变电所电气主接线设计 8第三章短路电流计算 10§3.1短路电流计算 10第四章主要电气设备选择 15§4.1主变压器35kV侧设备 15§4.2主变压器6kV侧设备 15§4.36kV馈线电路设备 15第五章母线及厂区高压配电线路选择 15§5.1主变压器35kV侧引出线 15§5.26kV汇流母线与6kV侧引出线 15§5.36kV配线电路 15第六章继电保护配置与整定 15§6.1主变压器保护 15§6.26kV变压器保护 15§6.36kV母线保护 15§6.46kV出线保护 15第七章总结 15参考文献 15 第一章负荷计算§1.1计算负荷办法计算负荷是用来按发热条件选取供电系统中各元件负荷值。由于载流导体普通通电半小时后即可达到稳定温升值，因而普通取“半小时最大负荷”作为发热条件选取电器元件计算负荷。有功负荷表达为P30，无功计算负荷表达为Q30，计算电流表达为I30。用电设备组计算负荷拟定，在工程中惯用有需要系数法和二项式法。需要系数法是世界各个普遍应用拟定计算负荷基本办法，而二项式法应用局限性较大，重要应用于机械加工公司。关于以概率论为理论基本而提出用以取代二项式发达运用系数法，由于其计算比较繁复而未能得到普遍应用，因此只简介需要系数法与二项式法。当用电设备台数多、各台设备容量相差不甚悬殊时，宜采用需要系数法来计算。当用电设备台数少而容量又相差悬殊时，则宜采用二项式法计算。依照原始资料，用电设备台数较多且各台容量相差不远，因此选取需要系数法来进行负荷计算。需要系数法单组用电设备计算负荷可按下式计算：PQSI式中，P30、Q30、S30分别为该用电设备组有功计算负荷（kW）、无功计算负荷（kvar）和视在计算负荷（kV.A）；Pe为该用电设备组设备容量，是指用电设备组所有设备（不涉及备用设备）设备容量总和（kW）；tanφ为该用电设备组平均功率因数正切值；UN为该用电设备组额定电压（按需要系数法拟定计算负荷，依照原始资料分析，本论文负荷是多组用电设备计算，因此，要依照多组用电设备计算负荷计算公式来计算。需要系数法多组用电设备计算负荷可按下式计算：PQSI式中，—所有设备组有功计算负荷P30之和；—有功符合同步系数，本文资料有提供为0.9§1.2负荷计算成果由以上公式可得6KV计算负荷及各车间380V计算负荷如表1及表2所示：

表1各车间380V负荷计算表序号车间（单位）名称设备容量/kWKd计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量/kVAP30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间22500.40.651.17900105313852104No.1车变2×16002铸铁车间10500.40.750.88420370560851No.2车变2×800砂库1200.70.601．3384112140213小计（KΣ=0.9）4544346289543铆焊车间13000.30.451.983901978671317No.3车变1×5001号水泵房270.750.80.7520152538小计（KΣ=0.9）3691914166324空压站3900.850.750.88332292443673No.4车变1×800机修车间1500.250.651.1738445888锻造车间2200.30.551.5266100120182木型车间1860.350.601.336586108164制材场200.280.601.33681015综合楼200.9101801827小计（KΣ=0.9）47347767210215锅炉房3000.750.800.75225169281427No.5车变1×4002号水泵房280.750.800.7521162640仓库（1、2）880.30.651.1726304061污水提高站140.650.800.75971117小计（KΣ=0.9）253200323491

表2各车间6KV高压负荷计算表序号车间（单位）名称高压设备名称设备容量/KWKd计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸钢车间电弧炉2×12500.920.870.752300131126442542铸铁车间工频炉2×2000.80.90.48320154356343空压站空压机2×2500.850.850.6242526450048小计304517293500336以NO.1号车变负荷为例进行负荷计算：由表1知NO.1号车变负荷视在计算负荷为S查附表A-1，选取型号S9-1600/6型、电压为6/0.4kV、Yyn0联结变压器，其技术数据如下：ΔP0=2.4kW，ΔPk=14.5kW，I0ΔP∆Q以此类推，将工厂各车变负荷380V计算负荷成果汇总于表3。

表3工厂各车变负荷380V计算负荷汇总车间变电所序号380V侧计算负荷变压器容量/kV.A变压器功率损耗6kV侧计算负荷有功负荷/kW无功负荷/kvar视在负荷/Kv.A有功损耗/kW无功损耗/kvar有功负荷/kW无功负荷/kvar视在负荷/kV.ANO.190010531385160013.363.3913.31116.61442.5NO.24544346288006.028.6460.0426.6657.4NO.33691914165004.518.8373.5209.8428.4NO.44734776728006.731.8479.7508.8699.3NO.52532003234003.614.4256.6214.4234.4总计2483．12512.23532.3

第二章主变压器选取与主接线方案设计§2.1总降变电所变压器容量选取由于工厂厂区范畴不大，高压配电线路上功率损耗可忽视不计，因而表3所示各车变高压侧计算负荷加上表2中各车间6KV高压计算负荷可以为就是总降压变电所出线上计算负荷。取K∑=0.95PQS由于该工厂为二级负荷，故总降压变电所可装设两台容量为6300kV.A变压器。总降压变电所低压侧功率因数为cos考虑到变压器无功功率损耗∆QT远不不大于有功功率损耗ΔPT，由此可判断工厂进线处功率因数必然不大于0.793。为使工厂功率因数提高到0.9总降压变电所低压侧10kV母线上装设并联电容进行补偿，取低压侧补偿后功率因数为Q选取BWF6.3-50-1W型电容器，所需电容器个数为n=QCqC=补偿后变电所低压侧视在计算负荷为S查附表A-2，选取S9-6300/35型、35/6.3变压器，其技术数据如下∆P0=6.56kW，∆Pk=36.90kW，I0ΔP∆Q变压器高压侧计算负荷为PQS则工厂进线处功率因数为cos满足电业部门规定。§2.2总降变电所位置选取依照供电电源状况，考虑尽量将总降变电所设立在接近负荷中心且远离人员集中区域，结合厂区供电平面图，拟将总降压变电所设立在厂区西南部，如图2.1示。图2.1厂区供电平面图§2.3总降压变电所电气主接线设计本工厂规定工厂电源从电力系统某200/35kV变电站以35kV双回架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运营。一、二次侧均采用单母线分段接线方式，为便于检修、运营、控制和管理，在变压器高压侧进线处设立高压断路器。由于备用电源线路平时不容许投入，因而备用电源进线断路器在正常工作时必要断开。变压器二次侧（6kV）设立少油断路器，与备用电源进线断路器构成备用电源自动投入装置（APD），当电源失去电压时，备用电源及时自动投入。总降压变电所电气主接线如图2.2示。图2.2总降压变电所电气主接线图

第三章短路电流计算§3.1短路电流计算为了选取高压电气设备，整定继电保护，必要进行短路电流计算。短路电流按系统正常运营方式进行计算。短路电流计算及短路点设立如图3.1所示（以NO.3号为例）。有关参数：无穷大系统：Sk.max(3)=Soc.max=200MV.A，Sk.min(3)=Soc.min=175MV.A；变压器T1：容量为6300kV.A，图2.1短路电流计算电路及短路点设立因工厂厂区面积不大，总降压变电所到各车间距离但是数百米，因而总降压变电所6kV母线（k2点）与厂区高压配电线路末端处（k4点）短路电流值差别不大，故只计算主变压器两侧k1、k依照计算电路图作出计算短路电流等效电路如图3.2所示。图2.2等效图求各元件电抗标幺值设Sd=100MV.A，Ud1=37kV，III电力系统当Sk.maxX当Sk.minX架空线路WLX主变压器T1X车间变压器T2X系统最大运营方式下三相短路电流及短路容量计算k1点短路X因而，k1IiISk2点短路总电抗标幺值X因而，k2IiIS（3）k3点短路X因而，k3IiIS系统最小运营方式下三相短路电流及短路容量计算（1）k1点短路X因而，k1IiIS（2）k2点短路X因而，k2IiIS（3）k3点短路X因而，k3IiIS将计算成果汇总于表4，如下。表4短路电流计算成果汇总短路计算点运营方式三相短路电流/kA短路容量/MV.AIiISk最大2.135.433.22136.24最小1.874.772.82119.9k最大4.7612.147.1951.98最小4.5311.556.8449.41k最大14.5426.7515.8510.08最小14.4026.5015.709.98

第四章重要电气设备选取§4.1主变压器35kV侧设备主变压器35kV侧计算电流I30=6300√3×35A=103.9A，35kV配电装置采用化、户外布置，各设备关于参数表535kV侧电气设备关于参数安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SW2-35/1000隔离开关GW4-35/600电流互感器LCW-35电压互感器JDJJ-35避雷器U35U3535353535I103.9I1000600100/5I2.13I16.5S136.24S1000i5.43i45502I2.13I16.514(65×0.1)§4.2主变压器6kV侧设备主变压器6kV侧计算电流I30=6300√3×6.3A=577.4A

表66kV侧电气设备关于参数安装地点电气条件设备型号规格项目数据项目断路器SN2-6/630隔离开关GN4-6/600电流互感器LAJ-6U6U666I577.4I630600300/5I4.76I16S51.98S300i12.14i40522I4.76I1620(100×0.3)§4.36kV馈线电路设备以去NO.3馈线电路为例，由表3知，NO.3线路计算负荷为428.4kV.A，其计算电流为I30=428.4√3×6.3A=39.26A，6kV

第五章母线及厂区高压配电线路选取§5.1主变压器35kV侧引出线1）按经济电流密度选取导线截面积。线路最大持续工作电流为I依照年最大负荷运用小时Tmax=6000h，查表3-3知，经济电流密度A选LGJ-50型钢芯铝绞线。2）按发热条件校验。查附表A-8和附表A-10得，30℃时LGJ-50型钢芯铝绞线容许载流量为Ial3）校验机械强度。查表3-2知，35kV以上钢芯铝绞线最小容许截面积为35mm2，因而，LGJ-504）热稳定度校验。满足热稳定度最小容许面积为A实际选用导线截面积50mm2>31.6§5.26kV汇流母线与6kV侧引出线6kV汇流母线与6kV侧引出线按发热条件选取截面，然后进行热稳定度和动稳定度校验，最后选取LMY-50×4型矩阵形母线，水平平放。§5.36kV配线电路由于厂区面积不大，各车间变电所距离总降压变电所较近，厂区高压配电线路采用电缆线路，直接敷设。由于厂区线路较短，因而按发热条件选取截面积，然后进行热稳定度校验。一NO.3车变为例，6kV侧计算电流为I30=39.26A，查附录A-7，选ZLQ2-3×10油浸纸绝缘电力电缆，20℃时其容许载流量由于厂区高压配电线路很短，线路始末端短路电流相差不大，故以6kV母线上短路时（k2A热稳定度不满足规定，改选ZLQ2-3×70型电力电缆。其她车间电缆截面选取过程相似。

第六章继电保护配备与整定依照需要，对总降变电所如下设备安装继电保护装置：主变压器保护、6kV馈电线路保护、过电流保护以及过负荷保护。§6.1主变压器保护（1）电流速断保护保护采用两相继电式接线，继电器为DL-11型，电流互感器变比Ki=II敏捷度应按变压器一次侧最小两相短路电流来校验，即K（2）过电流保护采用三个电流互感器接成完全星形接线方式，继电器为DL-11型，电流互感器变比Ki=1005=20II动作时间取1.5s。敏捷度应按变压器二次侧母线最小两相短路穿越电流来校验，即K（3）过负荷保护用一种DL-11型继电器构成，保护装置动作电流应躲过变压器额定电流，即I动作时间取10～1