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1、I/16供用电工程课程设计说明书供用电工程课程设计说明书某工厂降压变电所一次部分电气设计院、部：电气与信息工程学院学生：兵指导教师：桂友超职称讲师专业：电气工程与其自动化班级：电气本 1002 班完成时间：2013 年 12 月I/16供用电工程课程设计任务书供用电工程课程设计任务书1.意义课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设计的基本方法，了解变电所电能分配等各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工作奠定基础2.课题名称
2、某工厂降压变电所一次部分电气设计3.本厂负荷性质本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4600h，日最大负荷持续时间为 6h。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。4.设计任务1.负荷计算2.无功功率补偿与电容器的选择3.变压器的选择4.主接线方案的确定5.短路电流计算6.一次设备的选择与校验7.母线与高低压开关的选择8.绘制一次主接线图5.参考文献1余健明等.供电技术.第4版.:机械工业,2008.2翁双安.供电工程.第1版.:机械工业,2004.3介才.工厂供电.第4版.:机械工业,2004.4唐定曾等.建筑电气技术.第2版
3、.:机械工业,2003.I/16表 1 全厂各车 间符合统计表（380 伏侧）序号车间或用电设备组名称设备容量kW需用系数Kd功率因数cos力率tan计算负荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜车间12000.60.61.332单丝车间10850.60.61.333管材车间6800.350.61.334注塑车间1890.40.61.335成品库（一）250.30.51.736成品库（二）240.30.51.737原料库300.250.51.738包装材料库200.30.51.739水泵房200.650.80.7510生活间100.80.61.3311锅炉房2000.70.780.
4、8812全厂合计II/16I/16目录1.负荷计算.11.1单组用电设备计算负荷的计算公式.11.2多组用电设备计算负荷的计算公式.12.无功功率补偿与电容器的选择.33.变电所主变压器的选择.44.变电所主接线方案的选择.45.短路电流的计算.55.1绘制计算电路.55.2确定短路计算基准值.55.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值.55.4k-1 点（10.5kV 侧）的相关计算.65.5k-2 点（0.4kV 侧）的相关计算.66.变电所一次设备的选择校验.76.110kV 侧一次设备的选择校验.76.2380V 侧一次设备的选择校验.97.高低压母线与开关柜的选择.98.一次部分电气设
5、计主接线电路图.109.设计总结.101/161.负荷计算1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW）30P=dKeP，dK为系数b)无功计算负荷（单位为 kvar）30Q=30Ptanc)视在计算负荷（单位为 kvA）30S=cos30Pd)计算电流（单位为 A）30I=,NU为用电设备的额定电压（单位为 KV）1.2多组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负荷（单位为 KW）30P=式中iP30是所有设备组有功计算负荷30P之和，pK是有功负荷同时系数，可取 0.850.95b)无功计算负荷（单位为 kvar）30Q=iqQK30，iQ30是所有设备无功30Q之和
6、；qK是无功负荷同时系数，可取 0.90.97c)视在计算负荷（单位为 kvA）30S=d)计算电流（单位为 A）30I=具体步骤如下：1、薄膜车间72012006.01NdcaPKPkW6.95772033.1tan11cacaPQkvar11986.9577202221211cacacaQPSkVAipPK30NUS330230230QPNUS3302/16820.138031011983311NcacaUSIA由于各个负荷的计算方法、步骤一样且数据都已给出，因此经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表 2 所示（额定电压取 380V）表 2各厂房和生活区的负荷计算序号车间或用电设备
7、组名称设备容量kW需用系数Kd功率因数cos力率tan计算负荷PcakWQcakvarScakVAIcaA1薄膜车间12000.60.61.33720.0957.6119818202单丝车间10850.60.61.33651.0865.8108316463管材车间6800.350.61.33238.0316.5396.0601.74注塑车间1890.40.61.3375.60100.5125.8191.15成品库（一）250.30.51.737.50012.9814.9922.776成品库（二）240.30.51.737.20012.4614.3921.867原料库300.250.51.737
8、.50012.9814.9922.778包装材料库200.30.51.736.00010.3811.9918.229水泵房200.650.80.7513.009.75016.2524.6910生活间100.80.61.338.00010.6413.3120.2211锅炉房2000.70.780.88140.0123.2186.528.3312全厂合计346318742433307546733/162.无功功率补偿与电容器的选择由表 2 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75。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元大于
9、有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0.9，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：CQ=30P(tan1-tan2)=810.8tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)=369.66 kvar参照图 1，选 PGJ1 型低压自动补偿评屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采用其方案 1（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相结合，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，而无功计算负荷30Q=（727.6-420）kvar=307.6 kvar，视在功率2 3023030QPS=
10、867.2 kVA，计算电流=1317.6 A,功率因数提高为cos=0.935。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 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。主屏辅屏1#方案6支路3#方案6支路2#方案8支路4#方案8支路CCCNUSI330303030SP4/16图 1PGJ1 型低压无功功率自动补偿屏的接线方案3.变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列方案：
11、装设一台变压器型号为 S9 型，而容量根据式30SSTN，TNS为主变压器容量，30S为总的计算负荷。选TNS=1000 KVA30S=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。主变压器的联结组均为 Yyn0。4.变电所主接线方案的选择装设一台主变压器的主接线方案如图 2 所示。Y0Y0S9-1000GG-1A(F)-0710/0.4kV联络线（备用电源）GG-1A(F)-54GW 口-1010kVFS4-10GG-1A(J)-03GG-1A(J)-03GG-1A(F)-07GG-1A(F)-54
12、GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列5/16图 2装设一台主变压器的主接线方案5.短路电流的计算5.1绘制计算电路图 3短路计算电路5.2确定短路计算基准值设基准容量dS=100MVA，基准电压dU=cU=1.05NU，cU为短路计算电压，即高压侧1dU=10.5kV，低压侧2dU=0.4kV，则5.3计算短路电路中个元件的电抗标幺值1)电力系统已知电力系统出口断路器的断流容量ocS=500MVA，故1X=100MVA/500MVA=0.22)架空线路查表得 LGJ-150 的线路电抗kmx/36.00，而线路长 8km，故3)电力变压器查表得变
13、压器的短路电压百分值%kU=4.5，故500MVAK-1K-2LGJ-150,8km10.5kVS9-10000.4kV(2)(3)(1)系统kVAMVASSUXNdk10001001005.4100%36.2)5.10(100)836.0(2202kVMVAUSlxXcdkAkVMVAUSIddd5.55.103100311kAkVMVAUSIddd1444.031003226/16=4.5式中，NS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。2.01k-1k-26.215.41图 4短路计算等效电路5.4k-1 点（10.5kV 侧）的相关计算1)5.4.1 总电抗标幺值*2
14、*1)1(XXXk=0.2+2.6=2.82)5.4.2 三相短路电流周期分量有效值3)5.4.3 其他短路电流kAIIIk96.1)3(1)3()3(kAkAIish0.596.155.255.2)3()3(kAkAIIsh96.296.151.151.1)3()3(4)5.4.4 三相短路容量5.5k-2 点（0.4kV 侧）的相关计算1)总电抗标幺值*3*2*1)1(XXXXk=0.2+2.6+4.5=7.32)三相短路电流周期分量有效值3)其他短路电流MVAMVAXSSkdk7.358.2100*)1()3(1kAkAXIIkdk96.18.25.5*)1(1*1kAkAXIIkdk7
15、.193.7144*)2(2*27/16kAIIIk7.19)3(1)3()3(kAkAIish2.367.1984.184.1)3()3(kAkAIIsh5.217.1909.109.1)3()3(4)三相短路容量以上短路计算结果综合图表 3 所示。表 3短路计算结果短路计算点三相短路电流三相短路容量/MVA)3(kI)3(I)3(I)3(shi)3(shI)3(kSk-11.961.961.965.02.9635.7k-219.719.719.736.221.513.76.变电所一次设备的选择校验6.110kV 侧一次设备的选择校验1)按工作电压选则设备的额定电压eNU一般不应小于所在系统
16、的额定电压NU，即eNUNU，高压设备的额定电压eNU应不小于其所在系统的最高电压maxU，即eNUmaxU。NU=10kV，maxU=11.5kV，高压开关设备、互感器与支柱绝缘额定电压eNU=12kV，穿墙套管额定电压eNU=11.5kV，熔断器额定电压eNU=12kV。2)按工作电流选择设备的额定电流eNI不应小于所在电路的计算电流30I，即eNI30I3)按断流能力选择设备的额定开断电流ocI或断流容量ocS，对分断短路电流的设备来说，不应小于它可能分断的最大短路有效值)3(kI或短路容量)3(kS，即ocI)3(kI或)3(ocS)3(kS对于分断负荷设备电流的设备来说，则为ocIm
17、axOLI，maxOLI为最大负荷电流。4)隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验a)动稳定校验条件maxi)3(shi或)3(maxshIIMVAMVAXSSkdk7.133.7100*)2()3(28/16maxi、maxI分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，)3(shi、)3(shI分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值b)热稳定校验条件imattItI2)3(2对于上面的分析，如表 4 所示，由它可知所选一次设备均满足要求。表 410 kV 一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数NUNI)3(kI)3(shIimatI2)3(
18、数据10kV57.7A()1(TNI)1.96kA5.0kA3.79.196.12一次设备型号规格额定参数eNUeNUocImaxitIt2高压少油断路器SN10-10I/63010kV630kA16kA40 kA5122162高压隔离开关68GN-10/20010kV200A-25.5 kA5005102二次负荷0.6高压熔断器RN2-1010kV0.5A50 kA-电压互感器JDJ-1010/0.1kV-电压互感器JDZJ-10kV31.0/31.0/310-电流互感器LQJ-1010kV100/5A-kA1.02225=31.8 kA1)1.090(2=81避雷针 FS4-1010kV-
19、户外隔离开关GW4-12/40012kV400A-25kA50051029/166.2380V 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 5 所示，所选数据均满足要求。表 5380V 一次侧设备的选择校验选择校验项目电压电流断流能力动态定度热稳定度其它装置地点条件参数NUNI)3(kI)3(shIimatI2)3(-数据380V总 1317.6A19.7kA36.2kA2727.07.192-一次设备型号规格额定参数eNUeNUocImaxitIt2-低压断路器DW15-1500/3D380V1500A40kA-低压断路器DW20-630380V630A（大于30I
20、）30Ka(一般)-低压断路器DW20-200380V200A（大于30I）25 kA-低压断路HD13-1500/30380V1500A-电流互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A-电流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A-7.高低压母线与开关柜的选择查表得到，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。根据此厂的情况，选择 GG-1A 型高压开关柜，方案号分别为 03、07、54、11、10/1695、25、101
21、等。所以各个电器的型号如下：03 方案：GN8-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构，SN10-10型油断路器，CS2或 CD10 操作机构，LDC-10 型电流互感器；07 方案：GN8-10 型隔离开关，GN6-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构，SN10-10型油断路器，CS2 或 CD10 操动机构，LDC-10 电流互感器；11 方案：GN8-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构，SN10-10型油断路器，LDC-10 电流互感器，CS2 或 CD10 操动机构；25 方案：GN2-10 型隔离开关，CS7 型操动机构，SN3-10 型油断路器，CD3 型操动机构，LM
22、C-10 型电流互感器；54 方案：GN8-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构，RN2(DSH-10)型熔断器，JS型电压互感器，FS 避雷器；95 方案：GN6-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构；101 方案：GN8-10 型隔离开关，CS6-1 型操动机构，RN1(DS-10)型熔断器，LQG-0.5 型电流互感器，SJ 型电力变压器，DZ1-50 型空气开关。为此需对高压开关柜的各个电气设备进行校验，以保证电路的安全性。8.一次部分电气设计主接线电路图见附录 19.设计总结本次课程设计应该感学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样良好的机会实践,加深对所学理论知识的理解,掌握工程设计的方法。更应该感桂老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利完成。通过这次课程设计,我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题,解决问题和编程技术终结报告的能力!11/16