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1、精选优质文档-倾情为你奉上 新能源与动力工程学院课程设计报告电力工程课程设计 专业电力工程与管理 班级1201班 姓名关海波 学号 指导教师杜露露2015年 7 月 兰州交通大学新能源与动力工程学院课程设计任务书课程名称： 电力工程课程设计 指导教师（签名）： 杜露露 班级： 电力1201 姓名： 关海波 学号： 一、课程设计题目XX机械厂降压变电所的电气设计二、课程设计使用的原始资料（数据）及设计技术要求：1.教材及网络2.课程设计说明书二、课程设计的目的通过课程设计，主要达到以下目的：1使学生获得综合运用学过的知识进行变电所主接线设计和电气设备选型的基本能力；2巩固与扩大学生的电气综合设计
2、知识，为毕业设计做准备；3为后续课程的学习及今后从事科学研究、工程技术工作打下较坚实的基础。三、课程设计的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、工作量要求等） 设计内容：1.负荷计算和无功功率补偿；2.变电所位置与型式的选择；3.变电所主变压器及主接线方案的选择；4.短路电流的计算；5.变电所一次设备的选择与校验。6.降压变电所防雷与接地装置的设计四、工作进度安排日期地点设计内容7月6日明德楼411由课程设计负责人讲解本课程设计任务及相关内容，下达设计任务书。7月7日明德楼411同学熟悉设计内容和要求，收集相关设计资料及参考书。讲解设计及报告的具体要求，指导学生开展设计。7月8日明
3、德楼411检查学生的进度及完成情况，并就相关问题进行答疑和提问，并对撰写报告进行指导。7月9日明德楼411检查学生的进度及完成情况，并对撰写报告进行指导，于17：30收齐报告。7月10日明德楼411评阅报告，根据成绩评定条件进行成绩评定，并对本组学生进行成绩排序，写出指导评语。五、主要参考文献1 电力工程 鞠平主编 机械工业出版社2 工厂供电设计指导 刘介才主编 机械工业出版社3 电力系统工程 C.L. Wadhwa 科学出版社4 电力工程基础 孙丽华 机械工业出版社审核批准意见系主任（签字） 年月日指导教师评语及成绩评定表指导教师评语成绩设计过程（40）设计报告（50）小组答辩（10）总成绩
4、（100）指导教师签字： 年 月 日目录专心-专注-专业 第一章 设计任务1.1、设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案、一次设备的选择、高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2、设计依据1.2.1、工厂总平面图(4)(5)(6)(7)(10)(9)(8)(1)(2)(3)图1 工厂平面图1.2.2、工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为5000h，日最大负荷持续时间为
5、8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。1.2.3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-185，导线为等边三角形排列，线距为1.5m；干线首端距离本厂约10km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为2.0s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为10
6、0km，电缆线路总长度为30km。1.2.4、气象资料 本厂所在地区的年最高气温为40，年平均气温为30，年最低气温为-5，年最热月平均最高气温为35，年最热月平均气温为30，年最热月地下0.8米处平均气温为30。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为50。1.2.5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔1000m，地层以砂粘土为主，地下水位为4m。厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力2000.40.65照明509102锻压车间动力20003060照明509103热处理车间动力10006070照明509104电镀车间动力15006070照明509105仓库动力10040
7、80照明10.9106工具车间动力200035060照明509107金工车间动力20003060照明509108锅炉车间动力50080.70照明109109装配车间动力10004065照明5091010机修车间动力10003060照明20910 生活区照明2000809 表1 工厂负荷统计资料1.2.6、电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.95，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向
8、供电部门交纳供电贴费：610VA为800/kVA。第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1、负荷计算在工厂里，除了广泛应用的三相设备外，还有部分单相设备，单相设备接在三相线路中，应尽可能均衡分配。使三相负荷尽可能均衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量的15%，则不论单相设备如何分配，单相可与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备的15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量相加。综上所述，由于本厂各车间单相设备容量均不超过三相设备容量的15%，所以可以按三相负荷平衡计算。即： 2.1.1、单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功负荷计算
9、（单位为KW） = 式（1）b)无功负荷计算（单位为kvar） = tan 式（2）c)视在负荷计算（单位为kvA） = 式（3）d)电流计算（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV） 式（4）2.1.2、多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功负荷计算（单位为KW） = 式（5）式中是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.80.95b)无功负荷计算（单位为kvar）= 式（6）式中是所有设备无功计算负荷之和；是无功负荷同时系数，可取0.850.97c)视在负荷计算（单位为kvA） = 式（7）d)电流计算（单位为A） = 式（8）2.1.3、各车间负荷统计计算1）
10、、铸造车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 2)、锻压车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 3）、热处理车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 4）、电镀车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 5）、仓库计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 6）、工具车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 7）、金工车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 8）、锅炉房计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 9）、装配车间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 10）、机修车
11、间计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 11）、生活区计算负荷： 无功计算负荷：视在计算负荷：计算电流： 2.1.4、总的计算负荷计算a)、总的计算负荷=b)、总的无功计算负荷=c)、总的视在计算负荷=d)、总的计算电流=经过计算，得到各厂房和生活区的负荷统计表，如表2所示（额定电压取380V）编号名称类别容量Pe/kW需要系数KdCostan计算负荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1铸造车间动力200040651.6780133.6照明5091004.50小计20584.5133.6127.5193.182锻压车间动力200030601.336079.8照明
12、5091004.50小计20564.579.8104.5158.333热处理车间动力100060701.026061.2照明5091004.50小计10564.561.290.2136.74电镀车间动力15006071.029091.8照明5091004.50小计15594.591.8133.07201.625仓库动力1004080.7543照明1091000.90小计114.935.98.946工具车间动力200035061.3370144照明5091004.50小计20574.5144116.67176.777金工车间动力200030601.336079.8照明5091004.50小计20
13、564.579.8104.5158.338锅炉房动力5008071.024040.8照明1091000.90小计5140.940.858.0486.589装配车间动力100040651.174046.8照明5091004.50小计10544.546.866.03100.0510机修车间动力100030601.333039.9照明2091001.80小计10231.839.951.878.4811生活区照明2000.80.90.4816095.04177.78269.36 总计动力1310641.1815.74照明239计入=0.8, =0.850.5512.88693.41035.991568
14、.34表2 各厂房和生活区的负荷统计表2.2、无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。由于本厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.5。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，这里取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：=(tan- tan)=512.88tan(arccos0.5) - tan(arccos0.92) = 6
15、82.13 kvar选择PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其1台主屏与4台辅屏相结合。总共容量为：84kvar5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，但是无功计算负荷、视在功率、计算电流都有变化，以下对补偿后的无功计算负荷、视在功率、计算电流进行计算。1）无功计算负荷=（693.4-690）+25.65kvar=30 kvar2）视在功率=519 kVA3）计算电流=786.36A功率因数提高为cos=0.99。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为
16、1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0.5512.88693.41035.991568.34380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.99512.8830519786.36主变压器功率损耗0.01=5.130.05=25.610KV侧负荷计算0.9951855.6898.952表3 无功补偿后工厂的计算负荷第三章 变电所位置与型式的选择3.1、变配电所的任务变电
17、所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。配电所担负着从电力系统受电，然后直接配电的任务。3.2、变配电所的类型车间附设变电所、车间内变电所、露天（半露天）变电所、独立变电所、杆上变电所、地下变电所、楼上变电所、成套变电所、移动式变电所。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，根据本厂的负荷统计数据，并考虑到周边环境及进出线方便，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，变压器器型式为附设式。第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择4.1、变电所主变压器的选择根据本场的负荷情况有两种接线方案可选。即一台变压器，两台变压器。按技术指标，装设两台主变压器的主接线方案略优于装设一台主变压器的
18、主接线方案，但按经济指标，由于装设两台变压器的前期投资及其后期维修费用很大，所以装设一台主变压器的主接线方案远优于装设两台主变压器的主接线方案，因此决定采用装设一台主变压器的主接线方案。4.1.1、变压器型号的选择型号为S9型，而容量根据式，为主变压器容量，为总的计算负荷。选=1000 KVA=898.9 KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。4.2、变电所主接线方案的选择4.2.1、装设一台主变压器的主接线方案 如图2所示 图2 装设一台主变压器的主接线方案第五章 短路电流的计算 5.1、绘制计算电路 5
19、00MVAK-1K-2LGJ-185,10km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系统图3 短路计算电路5.2、确定短路计算基准值设基准容量=100MVA，基准电压=1.05，为短路计算电压，即高压侧=10.5kV，低压侧=0.4kV，则 5.3、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值5.3.1、电力系统 电力系统出口断路器的断流容量=500MVA，故=100MVA/500MVA=0.25.3.2、架空线路 线路电抗，而线路长10km，故5.3.3、电力变压器查表得变压器的短路电压百分值=4.5，故=4.5式中为变压器的额定容量。因此绘制短路计算等效电路如图4所示。k-1k-2图
20、4 短路计算等效电路5.4 、k-1点（10.5kV侧）的相关计算5.4.1、总电抗标幺值=0.2+3.17=3.375.4.2、三相短路电流周期分量有效值5.4.3、其他短路电流 5.4.4、三相短路容量5.5 、k-2点（0.4kV侧）的相关计算5.5.1、总电抗标幺值=0.2+3.17+4.5=7.875.5.2、三相短路电流周期分量有效值5.5.3、其他短路电流 5.5.4、三相短路容量以上短路计算结果综合图表4所示。短路计算点三相短路电流（kA）三相短路容量/MVAk-11.631.631.634.152.4629.67k-218.2918.2918.2933.6619.9412.7
21、1表4 短路计算结果第六章 变电所一次设备的选择校验6.1、10kV侧一次设备的选择校验额定参数（kV）高压隔离开关-10/20010200A -25.5 kA高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA高压熔断器RN2-10100.5A50 kA -电压互感器JDJ-1010/0.1 - - - 电流互感器LQJ-1010kV100/5A -31.8 kA 避雷器FS4-1010kV - - -表5 10 kV一次侧设备的设备数据6.2、380V侧一次设备的选择校验 同样，做出380V侧一次设备的选择校验，如表6所示，所选数据均满足要求。 额定参数低压断路器DW
22、15-1500/3D380V1500A40kA- 低压断路器DW20-630380V630A30kA- 电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A - 电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A -160/5A表6 380V一次侧设备的设备数据6.3、高低压母线的选择10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3（12010）+806，即相母线尺寸为120mm10mm，而中性线母线尺寸为80mm6mm。第七章 降压变电所防雷与接地装置的设计7.1、变电所的防雷保护7.1.1、直接防雷保护 在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地
23、线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外或有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3-6根长2.5 m的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排或多边形排列，管间距离5 m，打入地下，管顶距地面0.6 m。接地管间用40mm4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁刚，长11.
24、5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上的距离。7.1.2、雷电侵入波的防护 a)在10KV电源进线的终端杆上装设FS410型阀式避雷器。引下线采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。b）在10KV高压配电室内装设有GG1A（F）54型开关柜，其中配有FS410型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。c）在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。7.2、变电所公共接地装置的设计7.2.1、接地电阻的要求按工厂供电设计指导表6。此变电所的公共接
25、地装置的接地电阻应满足以下条件： 且 其中, 因此公共接地装置接地电阻。7.2.2、接地装置的设计 采用长2.5m、50mm的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m。管间用40mm4mm的镀锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm 4 mm的镀锌扁刚。变电所接地装置平面布置图如图9-1所示。接地电阻的验算： 满足欧的接地电阻要求，式中,查工厂供电设计指导近似的选取。结 论在这次课程设计中，我们是分小组完成的，我主要负责变电所位置与型式的选择和变电所主变压器及主接线方
26、案的选择这两部分，这两部分在整个电气设计中占有很重要的位置，通过设计，对变电所位置与型式的选择方法及步骤，以及对主接线方案的选择的重要意义的理解更加深刻了。在变电所位置与型式的选择设计时，遇到了不懂的问题，通过查阅参考书并且借助网络解决。在做变电所主变压器及主接线方案时，借助网络及查阅参考书，通过使用CAD制图设计出了变电所的主接线图，主接线图也是本次设计中相当重要的一部分。通过这次设计，对我负责的部分精心研究设计，我发现电气设计是非常严谨的设计，需要了解多个领域，认认真真的完成。经过对机械厂降压变电所的电气设计，我对工厂供电的设计意义有了更深刻的认识，对设计过程有了一定了解。 参考文献1工厂供电 刘介才主编 机械工业出版社 2电力工程 鞠平主编 机械工业出版社 3工厂供电设计指导刘介才主编 机械工业出版社 4工厂供电设计指导刘学军主编 中国电力出版社 5 电力系统工程 C.L. Wadhwa 科学出版社6 电力工程基础 孙丽华 机械工业出版社附录 变电所平面图