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1、中北高校信息商务学院电力工程基础课程设计说明书1.设计任务1.1设计要求 要求依据本工厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际状况，并且适当考虑到工厂生产的发展，依据平安牢靠、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及凹凸压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电爱护，确定防雷和接地装置。最终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 图1.1 工厂平面图1.2.2 工厂负荷状况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为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二
2、级负荷外，其余均属三级负荷。1.2.3 供电电源状况 依据工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由旁边一条10kV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，线距为1.5m；干线首端距离本厂约13km。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爱护和电流速断爱护，定时限过流爱护整定的动作时间为1.7s。为满意工厂二级负荷要求，可采纳高压联络线由邻近的单位取得备用电源。1.2.4 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为16，年最低气温为-10，年最热月平均最高气温为32，年最热月地下
3、0.8米处平均气温为25。当地主导风向为南风，年雷暴日数为35天。1.2.5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔1200m，地层以砂粘土为主，地下水位为3-5m。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0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为800/kVA。2.负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式a)有功计算负
4、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）2.1.2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）=式中是全部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）=，是全部设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.90.97c)视在计算负荷（单位为kvA） =d)计算电流（单位为A） =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各厂房和生活区的负荷计算表编号名
5、称类别设备容量/kW须要系数costan计算负荷/kW/kvar/kVA/A1铸造车间动力360030651.17108126.36照明7081005.60小计367113.6126.361712602锻压车间动力300030651.1790105.3照明6081004.80小计30694.8105.31422163金工车间动力300020601.336079.8照明8071005.60小计30865.679.81051604工具车间动力240030651.177284.24照明6071004.20小计24676.284.241141735电镀车间动力230060800.75138103.5照
6、明7071004.90小计237142.9103.51762676热处理车间动力160060701.0996104.64照明6071004.20小计166100.2104.641412147装配车间动力140040701.095661.04照明7071004.90小计14760.961.04841288机修车间动力150020651.173035.1照明5091004.50小计15534.535.150769锅炉车间动力70060750.884236.96照明2081001.60小计7243.636.96578710仓库动力25040850.62106.2照明1081000.80小计2610.
7、86.2121811生活区照明3000.80.950.3324079.2300456总计动力1975982.5821.28照明355计入=0.8, =0.850.75786698.1105115972.2 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抗器两种。由于并联电抗器具有安装简洁、运行维护便利、有功损耗小以及组装敏捷、扩容便利等优点，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有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数
8、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)=786tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 358kvar参照图2-6 ，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采纳其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为84kvar5=420kvar。在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满意负荷用电的须要；而实行无功补偿后，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削减，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
9、济效益非常可观。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0.75786698.710511597380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.942786278.7833.91267.1主变压器功率损耗0.015=12.50.06=5010KV侧负荷计算0.925798.5328.7863.549.93.变电所位置与型式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
10、下边和左侧，分别作始终角坐标的轴和轴，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（1.3，5.3）、（1.3，3.6）、（3.5，5.2）、（3.5，3.6）、（4.2，1.7）、（6.7，6.4）、（6.7，4.7）、（6.7，3.1）、（6.7，1.5）、（9.5，4.7），并设（1.2，1.2）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）把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到=3.61，=3.60 。由计算结果可知，
11、工厂的负荷中心在6号厂房（工具车间）的西北角。考虑到四周环境及进出线便利，确定在10号厂房的西侧紧靠厂房建立工厂变电所，器型式为附设式。图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心4.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依据工厂的负荷性质和电源状况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：a)装设一台变压器 型号为S9型，而容量依据式，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担当。b)装设两台变压器 型号为S9型，而每台变压器
12、容量依据式（4-1）、（4-2）选择，即899.4 KVA=（539.64629.58）KVA（4-1）=(131.9+160+44.4) KVA=336.3 KVA（4-2）因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。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担当。主变压器的联结组均为Yyn0 。4.2 变电所主接线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：4.2.1装设一台主变压器的主接线方案如图4-1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)-54GG-1A(F)-07GG-1A(F)-07主变联络（备用）220/380V高压柜列图4-1 装设一台主变压器的主接线方案4.2.2装设两台主变压器的主接线方案 如图4-2所示Y0Y0220/380VS9-630GG-1A(F)GG-1A(F)-0710/0.4kVS9-630
