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1、电力工程基础课程设计说明书1 引言1.1 设计目的通过本课程设计，巩固和加深在电力系统基础和电力系统分析课程中所学的理论知识，基本掌握变电所电气部分设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。1.2 设计要求设计要要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及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，绘出设计图样。1.3 设计依据1） 工厂总平面图如图1.1所示图1.1 XX机械
2、工厂总平面图 2）工厂负荷情况 厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4500h，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于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1-1所示。表1.1 工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数1铸造车间动力3600.30.65照明70.81.02锻压车间动力3000.30.65照明60.81.03金工车间动力3000.20.60照明80.71.04工具车间动力2400.30.65照明60.71.05电
3、镀车间动力2300.60.80照明70.71.06热处理车间动力1600.60.70照明60.71.07装配车间动力1400.40.70照明70.71.08机修车间动力1500.20.65照明50.91.09锅炉房动力700.60.75照明20.81.010仓库动力250.40.85照明10.81.0生活区照明3000.80.95 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LJ-120，导线为等边三角形排列，线距1.5m ,干线首端距离本厂约13km。干线首端所装设的高压短路器断流
4、容量为 500MVA，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电源。4） 气象资料 本厂所在地年最高温度38，年平均气温为16，年最低温度为-10，年最热月平均最高温度32，年最热月地下0.8M处平均温度25，常年主导风向为南风，覆冰厚度是3CM，年雷暴日数35天。5） 地质水文资料 平均海拔1200M，地层以沙粘土为主，地下水位3-5M。6）电费制度供电贴费800元/KVA。每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.
5、5元/KW.H。工厂最大负荷时功率因数不得小于 0.9 。2 负荷计算和无功功率补偿2.1 计算负荷的方法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） = ， 为系数b)无功计算负荷（单位为kvar）= tanc)视在计算负荷（单位为kvA）=d)计算电流（单位为A） =, 为用电设备的额定电压（单位为KV）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）=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0.850.95b)无功计算负荷（单位为kvar）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.850.95c)视在计算负荷（单位为kvA）
6、 =d)计算电流（单位为A） =2.2 负荷计算经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）表2.1编号名称类别设备容量/kW需要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1铸造车间动力360030651.17108126.4照明7081005.60小计367114.6126.4170.62592锻压车间动力300030651.1790105.3照明6081004.80小计30694.8105.3141.72143金工车间动力300020601.336080照明80710080小计3086880105.01604工具车间动力240030651.177
7、284.2照明6071004.20小计24676.284.2113.61735电镀车间动力230060800.81138.0111.8照明7071004.90小计237142.9111.8181.42766热处理车间动力160060701.029697.9照明6071004.20小计166100.297.9140.12137装配车间动力140040701.025657.1照明7071004.90小计14760.957.183.51278机修车间动力150020651.173035.1照明5091004.50小计15534.535.148.9749锅炉车间动力70060750.884237.0照
8、明2081000.80小计7242.837.056.68610仓库动力25040850.62106.2照明1081000.80小计2610.86.212.51911生活区照明3000.80.950.3324079.2252.7384总计动力1975985.7820.2照明355计入=0.85, =0.850.77834.8697.2108716522.3 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抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数
9、只有0.77。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：=(tan - tan)=834.8tan(arccos0.77) - tan(arccos0.92) = 336.12kvar参照图2.1，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=（697.2-420
10、）kvar=277.2 kvar，视在功率=879.6 kVA，计算电流=1336.4 A,功率因数提高为cos=0.949。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。因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2.2所示。图2.1 PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案表2.2无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷/KW/kvar/kVA/A380V侧补偿前负荷0
11、.77834.8697.210871652380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.949834.8277.2876.21336.4主变压器功率损耗0.015=12.50.06=16.310KV侧负荷计算0.949847.3293.8896.8523 位置和型式的选择3.1 变电所位置的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的轴和轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，、分别代表厂房1、2、3.10号的功率，设定(1.9，2.9)、(2.1, 4.9)、(3.7, 6.7)、(5.5, 2
12、)、(5.8, 3.6)、(6.1, 5.1)、(6.5, 6.8)、(8.6, 2.1)、(9, 3.6)、(9.8, 6.8) ,并设(0.7, 7.5)为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(,),其中P=+=。因此仿照力学中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标： （3-1） （3-2）由计算结果可知，x=4.0 y=5.1工厂的负荷中心在3号厂房的南面，2号厂房的东面。在参考到周围环境及进出线的方便，决定在3号厂房的南侧紧靠厂房建造工厂变电所。图3.1 变电所位置图3.2 变电所型式的选择根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的型式为附设式。4 变电所主变压器型式和接
