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1、电力工程课程设计评语：考勤（10）守纪（10）设计过程（40）设计报告（30）小组答辩（10）总成绩（100）专 业：电气工程及其自动化 班 级： 电气 1203 姓 名： XX 学 号： 201209810 指导教师： XX 兰州交通大学自动化与电气工程学院2015 年 7 月 17 日电力工程课程设计1某工厂降压变电所的电气设计1 设计原始题目1.1 工厂负荷情况本厂大多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数 3500h，日最大负荷持续时间为 6h，该工厂铸造车间、电镀车间属于二级负荷，其余为三级负荷。低压动力负荷为三相，额定电压为 380V；电气照明为单相，额定电压为 220V。表 1 工
2、厂各车间负荷数据注：生活区距供电所 200m，生活区的照明负荷中含有家用电器。1.2 供电电源情况本厂从附近一条 10kW 的公用电源干线取得工作电源，干线导线型号 LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距 1m，干线首端（电力系统的馈电变电站）距离本厂 8km。干线首端断路器容量为 400MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷序号 厂房名称 负荷类别 设备容量(S) /kW需用系数()dK功率因数 )(cos动力 350 0.3 0.651 锻压车间照明 8 0.7 1动力 360 0.3 0.62 工具车间照明 7 0.
3、9 1动力 50 0.7 0.83 锅炉房照明 1 0.8 1动力 400 0.2 0.654 金工车间照明 10 0.8 1动力 180 0.3 0.75 装配车间照明 6 0.8 1动力 20 0.4 0.86 仓库照明 1 0.8 1动力 150 0.5 0.87 热处理车间照明 6 0.7 1动力 100 0.6 0.88 铆焊车间照明 5 0.7 1动力 50 0.8 0.89 烘房照明 2 0.7 110 生活区照明 照明 200 0.8 0.9电力工程课程设计2要求，采用长度为 20Km 架空线路取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长为 80Km,电缆线路总长度为
4、 25Km。变电所最大负荷时功率因数不低于 0.9。气象资料：年最高气温为 38，年最低气温-8 ，年平均气温 23，年最热月平均气温 33，年最热月地下 0.8m 处平均气温为 25，年雷暴日数为 20 日。2 设计课题的计算与分析2.1 负荷计算和无功功率补偿2.1.1 负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算，计算结果如下表所示：其中： ; ; ; ;)tan(rcostdjsKSPtanjsjPQJSJQPS2js38.0jsjsPI注：详细计算过程见附录 B、附录 C。式中由于车间干线计算负荷直接相加起来计算
5、，所以 为有功负荷同时pK系数，取 0.85 0.95； 为无功负荷同时系数，取 0.9 0.97。在本次计算中qK=0.95， =0.97。则全厂的计算负荷为：pKqAPkVSQWjsqjp6.109738.I 1.24.72var7.36 5.4709030302.1.2 无功功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为： 。这时kVAS91.6230低压侧的功率因数为 。可知，该厂 380V 侧最大负荷是的75.091.624cos功率因数只有 0.75.而供电部门要求该厂 10KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于 0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380
6、V 侧最大负荷是功率因素应稍大于 0.90，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容电力工程课程设计3量：无功功率补偿公式： 1230(tant)CQP式中 补偿前的自然平均功率因数对应的正切值1tan补偿后的功率因数对应的正切值2所以无功功率补偿容量为： var1.325)9.0tan(rcos)75.0stan(rco4.72)tan(t130 kPQC 则 ； ；6315.6jsC 8jsS变压器的有功损耗 .46.;.0jsJQ则变压器高压侧有功功率为 734.2kW，无功功率为 358.8kvar,则视在功率为817.2kVA，功率因数为 0.90 满足要求。2.1.3
7、 无功补偿装置及其变压器的选择查工厂供电附录表 4（见 384 页）可选择 BKMJ0.4-25-3 型无功功率补偿装置，经过反复计算选择 15 台就符合功率因数不小于 0.9 的条件，考虑到实际电压对补偿容量的影响，将补偿容量折算到额定电压 380V 的容量为： kvar25.369.0375)4.08(152)(2N1c UQ补偿后母线的计算负荷及功率因数为： kWP.30 var45.280567cjs VASM3093.o30计算变电所变压器一次侧计算负荷估计变压器功率损耗： kWSP6.15.M30Tvar4Q则变压器高压侧有功功率为 734kW，无功功率为 326.95kvar,则
8、视在803.5kVA，功率因数为 0.91 满足要求。2.2 变压器台数及其容量的选择2.2.1 变压器选型电力工程课程设计4考虑到变压器在车间建筑内，故选用低损耗的 S9-800/10/0.4kV 三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无载调压方式，分接头 ，联接组别 Dyn11，%5带风机冷却并配置温度控制仪自动控制，带防护外壳。2.2.2 变压器台数由于工厂总负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电，故选两台变压器。2.2.3 变压器容量每台变压器的容量 应满足以下两个条件：TNS(1)任一台变压器单独运
9、行时，宜满足总计算负荷 的大约 60%70%的需30S要，即 472.02550.69kVA=)7.06(=3SSTN(2)任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 =218.95kVAT）（ 30所以每台变压器的容量为 800kV 2.3 变电所主接线方案设计2.3.1 变压器一次侧主接线 在前面选择变压器时选择 2 台主变压器，且本厂可由附近一条 10kV 的公用电源干线取得工作电源；为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。所以采用一用一备的运行方式，故变压器高压侧采用单母线接线，而低压侧采用单母线分段接线。室外母线一般用软导线如铝绞线 LJ 或
10、钢芯铝绞线 LGJ，室内采用硬母线，又称汇流排，有硬铝排 (LMY)、硬铜排(TMY)两种。该变电所高压母线在室内，故选用硬母线。查表得到，10kV母线选 LMY-3(40 4mm),即母线尺寸为 40mm 4mm 的矩形母线；0.4kV 母线选 LMY-3(80 6mm)+1(30 4mm)，即相母线尺寸为 80mm 6mm，而中性线母线尺寸为 30mm 4mm。该方案根据当地供电部门的要求，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作
11、电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源提供所有负荷。备用电源的投入方式可采用手动投入，也可采用自动投入。进线柜和出线柜均采用电缆进线和电缆出线 注：装设两台变压器的电气主接线如附录 A 所示。电力工程课程设计52.4 短路电流计算2.4.1 利用标幺值法计算由设计要求中可知：工厂使用干线的导线牌号为 LGJ-150，导线为等三角形排列，线距为 1m；干线首端距离本厂约 8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 400MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用
12、电源。查电力系统分析表（见 284 页）得 =0.319 , =0.210xkm/0rk/注：详细计算见附录 C2.5 变电所一次设备2.5.1 隔离开关的选择选择隔离开关的原则：（1）隔离开关的额定电压等于或大于工作电压；（2）隔离开关的额定电流大于回路工作电流；（3）隔离开关的动、热稳定大于回路短路时产生的动、热稳定电流值；（4）检验时电压 380V,电流 1500A。2.5.2 高压断路器的选择为保证高压电器在正常运行、检修、短路和过电压情况下的安全，高压电器应按下列条件选择：（1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、机械荷载等选择（2）按短路条件包括短时耐受电流、峰值耐受电流、关合和开
13、断电流等选择；（3）按环境条件包括温度、湿度、海拔、地震等选择；（4）按承受过电压能力包括绝缘水平等选择；（5）按各类高压电器的不同特点包括开关的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负荷及准确等级等选择。2.5.6 高压断路器与隔离开关的的检验表 2 高压断路器与隔离开关的校验电力工程课程设计6选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳定度 热稳定度参数 NUNIkI)3(shI)3( max2)3(itI装置地点条件数据 10kV 46.39A 2.14kA 5.46kA 7.9=1.4额定参数 NeneIocImaxitI2高压真空断路器 SN10-10I/630 10kV 630A 1
14、6kA 40kA 516高压隔离开关 20/T1-GN6810kV 200A - 25.5kA 02423 小结通过本次设计，所学理论知识很好的运用到了实际当中，在具体的设计过程中，真正做到了学以致用，并使自己的实际操作，知识系统化，计算和计算机应用，自学能力得到了提高。最后感谢老师的辛勤指导。电力工程课程设计7参考文献1 刘介才.工厂供电M.北京 :机械工业出版社,2002:10-45.2 刘介才.工厂供电设计指导M. 北京: 机械工业出版社,2003:23-68.3 刘介才.实用供配电技术手册M. 北京: 中国水利水电出版社,2002:11-34.4 鞠萍.电力工程M.北京:机械工业出版社
15、,2014:350-280.5 于永源,杨绮雯.电力系统分析M. 北京: 中国电力出版社,2007:56-99.电力工程课程设计8附录 A 电气主接线图 电 源 进 线LGJ-1501T2S9-80 /.4kVS9-80 /.4kFS-. LMYBKJ-0.42531BKMJ-0.425367891联 络 线(备 用 电 源 ) 电力工程课程设计9附录 B 负荷详细计算1.锻压车间：动力部分，有功计算负荷：P js（1.1） =KdP=350kW0.3=105kW 无功计算负荷：Q js（1.1） = Pjs =105kW1.17=122.76kvartan视在计算负荷：S js（1.1） = = kVA=161.54 2jsjQ2276.105kVA计算电流：I js（1.1） = = =245.42AkV38.0Sjsk38.0A416照明部分，有功计算负荷：P js（1.2） = KdP =8kW0.7=5.6kW无功计算负荷：Q js（1.2） = Pjs =0tan2.工具车间：动力部分，有功计算负荷：P js（2.1） =KdP=360kW0.3=108kW 无功计算负荷：Q js（2.1） = Pjs
