1、中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院電力工程課程設(shè)計(jì)說明書學(xué)生姓名:學(xué) 號(hào)：1學(xué)院 :中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院專業(yè) :電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)題目 :某場(chǎng)降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師職稱第1頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書201年月中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)年第學(xué)期系：專業(yè) ：學(xué)生姓名：課程設(shè)計(jì)題目：起迄日期:課程設(shè)計(jì)地點(diǎn):指導(dǎo)教師:系主任：自動(dòng)控制系電氣工程及其自動(dòng)化學(xué) 號(hào)：某廠降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)第2頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書下達(dá)任務(wù)書日期:2 年 日1設(shè)計(jì)目的：通過本課程設(shè)計(jì)，鞏固和加深在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析課程中所學(xué)的理論知

2、識(shí)，基本掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的一般方法，提高電氣設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)能力，為今后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。2設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）：要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求、確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。設(shè)計(jì)依據(jù)：1、工廠總平面布置圖參考文獻(xiàn) 1 的圖 11-2 。2、工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4500h，日最大負(fù)荷持

3、續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬于三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相， 額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相， 額定電壓為 220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見附表所示。3、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條10KV的干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為 LJ-150 ，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 1.5m , 干線首端距離本廠約 10km。干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)， 定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 1.8s ，為

4、滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。第3頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書4、氣象資料：本廠所在地年最高溫度 38，年平均氣溫為 16，年最低溫度為 -10 ，年最熱月平均最高溫度 32，年最熱月地下 0.8M 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，覆冰厚度是 3CM，年雷暴日數(shù) 35 天。5、地質(zhì)水文資料：平均海拔 1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。6、電費(fèi)制度供電貼費(fèi) 800 元/KVA。每月電費(fèi)按兩部電費(fèi)制：基本電費(fèi)為按主變壓器容量計(jì)為18元/KVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.2 元/KW.H，照明電費(fèi)為 0.5 元/KW.H。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率

5、因數(shù)不得小于 0.92。3設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 (論文 )、圖紙、實(shí)物樣品等：提交課程設(shè)計(jì)說明書一份。4主要參考文獻(xiàn)：第4頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書1. 劉介才工廠供電設(shè)計(jì)指導(dǎo)北京：機(jī)械工業(yè)出版社5設(shè)計(jì)成果形式及要求：提交課程設(shè)計(jì)說明書一份。6工作計(jì)劃及進(jìn)度：6 月 6 日-6 月 7 日：負(fù)荷計(jì)算，與無功補(bǔ)償。6 月 8 日-6 月 9 日：確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型。6 月 10 日-6 月 13 日：選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線。6 月 14 日-6 月 15 日：確定防雷和接地裝置。6 月 16

6、 日：課程設(shè)計(jì)說明書寫作。第5頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書6 月 17 日：答辯即成績(jī)考核。系主任審查意見：簽字：年月日附表：工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠房編號(hào)廠房名稱負(fù)荷類別設(shè)備容量 /KW需要系數(shù) Kd功率因數(shù) cos1鑄造車間動(dòng)力3400.340.68照明70.741.02鍛壓車間動(dòng)力3800.290.63照明80.791.03金工車間動(dòng)力3900.240.61照明60.841.04工具車間動(dòng)力4000.310.60照明100.811.05電鍍車間動(dòng)力1900.500.75照明60.801.06熱處理車間動(dòng)力1500.470.78照明80.771.07裝配車間動(dòng)力1700.390.

7、69照明60.791.08機(jī)修車間動(dòng)力1300.270.63照明20.831.09鍋爐房動(dòng)力580.680.74照明10.821.0第6頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書10倉庫動(dòng)力170.330.85照明20.741.0生活區(qū)照明3200.790.94第7頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書1 引言1.1認(rèn)識(shí)工廠供電工廠所需電能的供應(yīng)和分配就是指工廠供電，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生

8、產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外） 。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。本次設(shè)計(jì)根據(jù)課題提供的某機(jī)械制造廠的用電負(fù)荷和供電條件， 并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求確定本廠變電所的位置和形式。通過負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進(jìn)出線 , 最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書。具體過程和步驟 : 根據(jù)工廠總平面圖 , 工廠負(fù)荷情況 , 供電電源情況 , 氣象

9、資料 , 地區(qū)水文資料和電費(fèi)制度等 , 先計(jì)算電力負(fù)荷 , 判斷是否要進(jìn)行無功功率補(bǔ)償 , 接著進(jìn)行變電所位置和型式選擇 , 并確定變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量 , 主接線方案選擇 , 最后進(jìn)行短路電流的計(jì)算 , 并對(duì)變電所一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)和高低壓線路的選擇。1.2工廠供電的要求工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：（1） 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要

10、低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.3工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則第8頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、 GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2） 安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身

11、和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3） 近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。（4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.4工廠供電設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)

12、工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：（1）負(fù)荷計(jì)算全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。（2）工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。（3）工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)第9頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和

13、計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。（4）廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計(jì)。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計(jì)成果。（5）廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容

14、量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。2 課程設(shè)計(jì)目的與要求2.1課程設(shè)計(jì)的目的通過本課程設(shè)計(jì)，鞏固和加深在電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析課程中所學(xué)的理論知識(shí)，基本掌握變電所電氣部分設(shè)計(jì)的一般方法，提高電氣設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)能力，為今后從事生產(chǎn)和科研工作打下一定的基礎(chǔ)。2.2課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求、確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主接

15、線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。2.3課程設(shè)計(jì)的依據(jù)：1、工廠總平面布置圖，如圖11-4 所示。第10頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書2、工廠負(fù)荷情況本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4500h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬于三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相， 額定電壓為 220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見附表所示。3、供電電源情況按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條 10KV 的干線取得工作電

16、源。 該干線的走向參看工廠總平面圖。 該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為 LJ-150 ，導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 1.5m , 干線首端距離本廠約 10km。干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA，此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 1.8s ，為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求， 可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。4、氣象資料：本廠所在地年最高溫度 38，年平均氣溫為 16，年最低溫度為 -10 ，年最熱月平均最高溫度 32，年最熱月地下 0.8M 處平均溫度 25，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，覆冰厚度是 3CM，年雷暴日數(shù) 35 天。第11頁共33頁中北大

17、學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書5、地質(zhì)水文資料：平均海拔 1200M，地層以沙粘土為主，地下水位3-5M。6、電費(fèi)制度供電貼費(fèi) 800 元/KVA。每月電費(fèi)按兩部電費(fèi)制：基本電費(fèi)為按主變壓器容量計(jì)為18 元/KVA，動(dòng)力電費(fèi)為 0.2 元/KW.H，照明電費(fèi)為 0.5 元/KW.H。工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得小于 0.92。2.4課程設(shè)計(jì)的預(yù)備知識(shí)熟悉電力系統(tǒng)基礎(chǔ)和電力系統(tǒng)分析等課程的相關(guān)知識(shí)。3 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償3.1負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算時(shí)，采用需要系數(shù)法對(duì)各個(gè)車間進(jìn)行計(jì)算，并將照明和動(dòng)力部分分開計(jì)算，照明部分最后和宿舍區(qū)照明一起計(jì)算。單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算式:有功計(jì)算負(fù)荷 PPeK d

18、無功計(jì)算負(fù)荷 QPtanPS視在計(jì)算負(fù)荷 S計(jì)算電流 Icos3U N運(yùn)用公式對(duì)各車間進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，結(jié)果如表3.1 所示。表 3.1機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表編設(shè)備需要功率計(jì)算負(fù)荷號(hào)名稱類別容量系數(shù)因數(shù)tanP30 kWQ 30 k var S30 kVAI30 AP e kWK dcos1鑄造動(dòng)力3400.340.681.08115.6124.8170.1258.4車間照明70.741.005.180小計(jì)347120.7124.8173.6263.92鍛壓動(dòng)力3800.290.681.08110.2119.0162.2246.5車間照明80.791.006.320小計(jì)388116.3119.0166.

19、4252.93金工動(dòng)力3900.240.631.2393.6115.1148.4225.5第12頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書車間照明60.841.005.040小計(jì)39698.6115.1151.6230.34工具動(dòng)力4000.310.611.30124.0161.2203.4309.1車間照明100.811.008.10小計(jì)410132.1161.2208.4316.75電鍍動(dòng)力1900.50.750.8895.083.6126.5192.3車間照明60.81.004.80小計(jì)19699.883.6130.2187.96熱處動(dòng)力1500.470.780.8070.556.49

20、0.3137.2理車照明80.771.006.160間小計(jì)15876.656.495.1144.67裝配動(dòng)力1700.390.691.0566.369.696.1146.1車間照明60.791.004.470小計(jì)17670.769.699.2150.88機(jī)修動(dòng)力1300.270.631.2335.143.255.684.6車間照明20.831.001.660小計(jì)13236.743.256.786.19鍋 爐動(dòng)力580.680.740.9139.435.953.381.0房照明10.821.000.820小計(jì)5940.235.953.981.910倉庫動(dòng)力170.330.850.625.613.

21、56.610.0照明20.741.001.480小計(jì)197.093.57.912.011生活照明3200.790.940.36252.891.0268.7408.3區(qū)動(dòng)力2225總計(jì)照明3761062.6904.3第13頁共33頁（ 380V計(jì)入 K側(cè)）K中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書p =0.950.761009.5877.11337.42032.5q =0.973.2無功功率補(bǔ)償無功功率的人工補(bǔ)償裝置：主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電抗器兩種。由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。由表 3.1 可知，計(jì)算可得變

22、壓器低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷S30，這時(shí)低壓=1337.4 KVA側(cè)的功率因數(shù)為0.76, 可知，該廠 380V側(cè)最大負(fù)荷是的功率因數(shù)只有0.76. 而供電部門要求該廠 10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷是功率因數(shù)不應(yīng)該低于0.92 。考慮到主變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗， 因此 380V側(cè)最大負(fù)荷是功率因素應(yīng)稍大于0.92 ，暫取 0.93 來計(jì)算380V 側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：無功功率補(bǔ)償公式QCP30 (tan 1tan 2 ) 式中，tan 1 為補(bǔ)償前的自然平均功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值， tan 2 為補(bǔ)償后的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值所以無功功率補(bǔ)償容量為：QP (tan 1 tan 2 )=1009.

23、5 tan（）（）C30arccos0.76 -tanarccos0.93kar=464.3kvar參照?qǐng)D 3.2 ，選 PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏） 1 臺(tái)與方案 3（輔屏） 4 臺(tái)相結(jié)合，總共容量為 84kvar5=420kvar 。補(bǔ)償前后，變壓器低壓側(cè)的有功計(jì)算負(fù)荷基本不變，而無功計(jì)算負(fù)荷Q30' =（ 877.1-420 ）kvar=457.1 kvar ，視在功率 S30'P302Q30'2 =1108.2 kVA，計(jì)算電流 I 30'S30'=1684.13U N30A, 功率因數(shù)提

24、高為 cos' = P' =0.911 。S30在無功補(bǔ)償前，該變電所主變壓器 T 的容量為應(yīng)選為 1250kVA,才能滿足負(fù)荷用電的需要；而采取無功補(bǔ)償后，主變壓器 T 的容量選為 1000kVA 的就足夠了。同時(shí)由于計(jì)算電流的減少，使補(bǔ)償點(diǎn)在供電系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)減小，因此無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益十分可觀。因此無功補(bǔ)償后工廠380V 側(cè)和 10kV 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算如表3.3 所示。第14頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書主屏輔屏CCC1#方案3#方案6支路6支路2#方案4#方案8支路8支路圖 3.2 PGJ1 型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏接線方案表 3.3 無功補(bǔ)償后工廠

25、的計(jì)算的負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷項(xiàng) 目cosP30 kWQ30 k varS 30 kVAI30 A380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.761009.5877.11337.42032.5380V側(cè)無功補(bǔ)償容量-420380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.931009.5393.901034.281571.9主變壓器功率損耗15.56210kV 側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.921025455.91121.864.83.3年耗電量的估算年有功電能消耗量及年無功電能耗電量可由下式計(jì)算得到：年有功電能消耗量：WpP T年無功電能耗電量：WqQ T3.4負(fù)荷等級(jí)確定根據(jù)用電設(shè)備在工藝生產(chǎn)中的作用，以及供電中斷對(duì)人身和設(shè)備安全的影響，電力負(fù)荷通?？煞譃槿齻€(gè)

26、等級(jí)：第15頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書一級(jí)負(fù)荷：為中斷供電將造成人身傷亡，或重大設(shè)備損壞難以修復(fù)帶來極大的政治經(jīng)濟(jì)損失者。一級(jí)負(fù)荷要求有兩個(gè)獨(dú)立電源供電。本礦屬于國(guó)有能源部門，其中斷供電將有可能造成人員傷亡及重大經(jīng)濟(jì)損失，屬于一級(jí)負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷：為中斷供電將造成設(shè)備局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂且需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)或大量產(chǎn)品報(bào)廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)造成較大經(jīng)濟(jì)損失者。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩回線路供電，但當(dāng)兩回線路有困難時(shí)（如邊遠(yuǎn)地區(qū)）允許由一回架空線路供電。三級(jí)負(fù)荷：不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷的一般電力負(fù)荷，三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電無特殊要求，允許長(zhǎng)時(shí)間停電，可用單回線路供電。該廠的鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房

27、屬于二級(jí)負(fù)荷，其余的均為三級(jí)負(fù)荷。4 變電所位置和型式的選擇變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心。工廠的負(fù)荷中心按功率矩法來確定，計(jì)算公式為式（ 4.1 ）和（ 4.2 ）。變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠的負(fù)荷中心 . 工廠的負(fù)荷中心按負(fù)荷功率矩法來確定 . 即在工廠平面圖的下邊和左側(cè) , 任作一直角坐標(biāo)的 X軸和 Y 軸, 測(cè)出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置 , 例如 P1(x 1,y 1) 、P2(x 2,y 2) 、P3 (x 3,y 3) 等. 而工廠的負(fù)荷中心設(shè)在 P(x,y),P 為 P1+P2+P3+ = Pi . 因此仿照力學(xué)中計(jì)算重心的力矩方程 , 可得負(fù)荷中心的坐標(biāo) :P1x1

28、P2x2P3 x3(Pixi)(4.1)xP2P3PiP1P1y1P2y2P3y3(Piyi)(4.2)yP2P3PiP1第16頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書圖 4.1機(jī)械廠總平面圖按比例 K 在工廠平面圖中測(cè)出各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置表4.1 所示表 4.1各車間和宿舍區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置坐標(biāo)軸12345678910生活區(qū)X( )2.22.25.55.56.810.510.510.510.514.81.1Y( )8.66.08.66.03.010.37.75.12.57.70.4由計(jì)算結(jié)果可知， x=5.33 y=5.08工廠的負(fù)荷中心在4 號(hào)廠房的西南角?？紤]的方便進(jìn)出線

29、及周圍環(huán)境情況，決定在4 號(hào)廠房的西側(cè)緊靠廠房修建工廠變電所，其型式為附設(shè)式。5 變電所主變壓器的選擇和主接線設(shè)計(jì)5.1變電所主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇變壓器臺(tái)數(shù)的選擇應(yīng)考慮一下原則：(1) 應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器法傷故障或者檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)職業(yè)二級(jí)而無一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以采用一臺(tái)別有情趣，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相連的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有自備電源。第17頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書(2) 對(duì)季節(jié)貨晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，也可以考慮采用兩臺(tái)

30、變壓器。(3) 除上述兩種情況外，一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器。但是負(fù)荷集中且容量相對(duì)較大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。(4) 在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留一定的余地。結(jié)合本廠的情況，經(jīng)過上面的計(jì)算可知，二級(jí)負(fù)荷所占的比例較大，考慮到二級(jí)重要負(fù)荷的供電安全可靠，因此選兩臺(tái)S9-630/10 型低損耗配電變壓器。工廠二級(jí)負(fù)荷所需的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔(dān)。主變壓器的聯(lián)結(jié)組均采用Yyn0。5.2變壓器主接線方案的選擇按上面考慮的兩種主變壓器方案可設(shè)計(jì)下列兩種主接線方案：（1）裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主接線方案，如圖5.1 所示（2）裝設(shè)

31、兩臺(tái)主變壓器的主接線方案，如圖5.2 所示圖 5.1裝設(shè)一臺(tái)主變壓器的主結(jié)線方案圖 5.2裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的主結(jié)線方案第18頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書5.3兩種主結(jié)線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。表 5.1 兩種主接線方案的比較比較項(xiàng)目裝設(shè)一臺(tái)主變的方案裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案技供電安全性滿足要求滿足要求術(shù)供電可靠性基本滿足要求滿足要求指供電質(zhì)量由于一臺(tái)主變，電壓損耗較大由于兩臺(tái)主變并列，電壓損耗標(biāo)小靈活方便性只一臺(tái)主變，靈活性稍差由于有兩臺(tái)主變，靈活性較好擴(kuò)建適應(yīng)性稍差一些更好一些由手冊(cè)查得 S9 1000單價(jià)為由手冊(cè)查得S9 630 單價(jià)為電力變壓器的綜10.76 萬元，而由手冊(cè)查得變壓

32、7.47 萬元，因此兩臺(tái)綜合投資合投資器綜合投資約為其單價(jià)的2 倍，為 4× 7.47萬元 =29.88萬元，因此其綜合投資為2× 10.76 萬比一臺(tái)變壓器多投資8.36 萬元元 =21.52 萬元經(jīng)高壓開關(guān)柜（含查手冊(cè)得 GG A（F）型柜按每本方案采用6 臺(tái) GGA（ F）柜，計(jì)量柜）的綜合投臺(tái) 3.5 萬元計(jì)，查手冊(cè)得其綜其綜合投資額約為6× 1.5 ×濟(jì)資額合投資按設(shè)備價(jià)1.5 倍計(jì)，因3.5=31.5 萬元，比一臺(tái)主變的此其綜合投資約為4× 1.5 ×方案多投資10.5 萬元指3.5=21 萬元參照手冊(cè)計(jì)算，主變和高壓開主

33、變和高壓開關(guān)柜的折舊費(fèi)和標(biāo)電力變壓器和高關(guān)柜的折算和維修管理費(fèi)每年維修管理費(fèi)每年為7.067萬元，壓開關(guān)柜的年運(yùn)行為 4.893 萬元（其余略）比一臺(tái)主變的方案多耗2.174費(fèi)萬元供電貼費(fèi)按 800 元 /KVA 計(jì)，貼費(fèi)為 1000貼費(fèi)為 2×630×0.08萬 元× 0.08=80 萬元=100.8 萬元，比一臺(tái)主變的方案多交 20.8 萬元從表 5.1 可以看出，按技術(shù)指標(biāo)，裝設(shè)兩臺(tái)主變的主接線方案略優(yōu)于裝設(shè)一臺(tái)主變的主接線方案，因此決定采用裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。第19頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書6 短路電流的計(jì)算6.1有關(guān)短路的概念短路是指不

34、同電位的導(dǎo)體之間的電氣短接，這是電力系統(tǒng)中最常見的一種故障，也是電力系統(tǒng)中最嚴(yán)重 的一種故障。電路短路后，其阻抗值比正常負(fù)荷時(shí)電路的阻抗值小得多，因此，短路電流往往比正常負(fù)荷電流大很多倍。在大容量電氣系統(tǒng)中，短路電流可高達(dá)幾萬安培或幾十萬安培。如此大的短路電流對(duì)電力系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害。電路的保護(hù)裝置應(yīng)能自動(dòng)、快速動(dòng)作，切除故障回路，以使故障涉及范圍最??；同時(shí)，又要最大限度地保證非故障回路連續(xù)供電，增加電力系統(tǒng)的生命力。選擇合適的保護(hù)裝置就是選擇具有適當(dāng)?shù)亩搪奉~定電流和適當(dāng)?shù)臒崛萘?。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路 的可能性最大，但三相短路的短路電流比單相短路電流大得多， 造成的危害也最為嚴(yán)重。因此，

35、作為選擇和校驗(yàn)電器和導(dǎo)體依據(jù)的短路電流，通常采用三相短路電流。6.2繪制計(jì)算電路如圖 6.1 所示(1)K-1(3)K-2500MVA(2)10 kmLGJ-150,系統(tǒng)10.5kVS9-10000.4kV圖 6.1短路計(jì)算電路6.3確定短路計(jì)算基準(zhǔn)值設(shè)基準(zhǔn)容量Sd =100MVA，基準(zhǔn)電壓 U d =U c =1.05 U N ， U c 為短路計(jì)算電壓，即高壓側(cè)U d1 =10.5kV，低壓側(cè) U d 2 =0.4kV，則Sd100MVA5.5kA（6-1）I d1310.5kV3U d1Sd100MVA144kA（6-2）I d 230.4kV3U d 26.4計(jì)算短路電路中各元件的電抗

36、標(biāo)幺值6.4.1電力系統(tǒng)第20頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書已知電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量Soc =500MVA，故X 1 =100MVA/500MVA=0.2（6-3 ）6.4.2架空線路查表得 LGJ-150 的線路電抗 x0.36 / km，而線路長(zhǎng)，故010kmSd100MVA（6-4）X 2x0 l U c2 (0.3610)(10.5kV ) 2 3.36.4.3電力變壓器查表得變壓器的短路電壓百分值U k % =4.5 ，故X 3U k %Sd4.5100MVA =4.5（6-5 ）100SN1001000kVA式中， SN 為變壓器的額定容量因此繪制短路計(jì)算等效

37、電路如圖5-2 所示。12k-130.23 . 3k-24.5圖 5-2短路計(jì)算等效電路6.5 k-1點(diǎn)（ 10.5kV 側(cè)）的相關(guān)計(jì)算6.5.1總電抗標(biāo)幺值X (k 1)X 1*X 2* =0.2+3.3=3.5（6-6 ）6.5.2三相短路電流周期分量有效值*I d15.5kA（6-7 ）I k 1X* ( k 1)1.57kA3.56.5.3其他短路電流I ''(3)I (3)I k(3)1i sh(3)2.55I ''( 3)1.57kA（6-8 ）2.55 1.57kA 4.00kA（6-9 ）第21頁共33頁中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書I sh

38、(3)1.51I ''(3 )1.51 1.57kA 2.37kA（ 6-10 ）6.5.4三相短路容量(3)Sd100MVA28.6MVASk 1* (k 1)3.5X6.6 k-2點(diǎn)（ 0.4kV 側(cè)）的相關(guān)計(jì)算6.6.1總電抗標(biāo)幺值X ( k 1)X1*X 2*X 3* =0.2+3.3+4.5=86.6.2三相短路電流周期分量有效值*I d 2144kAI k2* ( k 2)18kAX86.6.3其他短路電流I ''(3)I (3)I k(3)1 18kAish(3)1.84I ''( 3)1.8418kA33.12kAI sh(3)1

39、.09I ''( 3)1.0918kA19.62kA6.6.4三相短路容量(3)Sd100MVA12.5MVASk 2* ( k 2 )8X以上短路計(jì)算結(jié)果綜合圖表6-1 所示。表 6-1短路計(jì)算結(jié)果三相短路電流短路計(jì)算點(diǎn)I k(3)''(3 )I (3)ish(3)Ik-11.571.571.574.00（ 6-11 ）（6-12 ）（6-13 ）（6-14 ）（6-15 ）（6-16 ）（ 6-17 ）三相短路容量/MVAI sh(3)Sk(3)2.3728.6k-218181833.1219.6212.57 變電所一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)第22頁共33頁中北大學(xué)

40、信息商務(wù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書7.1 10kV側(cè)一次設(shè)備的選擇校驗(yàn)7.1.1按工作電壓選則設(shè)備的額定電壓 U N e 一般不應(yīng)小于所在系統(tǒng)的額定電壓U N ，即 U N eU N ，高壓設(shè)備的額定電壓 U N e 應(yīng)不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓 U max，即 U N e U max 。 U N =10kV，U max =11.5kV，高壓開關(guān)設(shè)備、互感器及支柱絕緣額定電壓U N e =12kV，穿墻套管額定電壓 U N e =11.5kV，熔斷器額定電壓 U N e =12kV。7.1.2 按工作電流選擇設(shè)備的額定電流 I N e 不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流I 30 ，即 I N eI 307.1.3按斷流能力選擇設(shè)備