1、湖北理工学院 课程设计报告0供配电系统电气部分初步设计目录1. 前言 .12. 负荷计算的意义及相关参数的计算 .23. 无功补偿的计算 .44 . 短路计算 .125. 电气设备选择与校验 .175.1 10kV 一次侧设备选择 .175.2 380V 侧一次设备的选择校验 .186. 供配电线路的选择 .196.1 10kV 高压进线的选择 .197. 常用继电保护及整定计算 .207.1 QF 处设置定时限过电流保护 .207.2 QF 处电流速断保护整定计算 .217.3 ， 处动作时间的整定 .211QF28 .防雷和接地 .22个人小结 .24参考文献 .2510kV 变配电所电气
2、主接线图 .26湖北理工学院 课程设计报告11. 前言随着现代工业迅速发展，工厂供电的可靠性日益显得尤为突出。一旦外部电源中断，将给工厂的生产造成巨大的损失，严重影响了工业生产和人民的生活，同时影响我国国民生产总值。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全 在电能的供应、分配和
3、使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。课程设计是学习中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，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、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。本设计可分为九部分：用户负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；确定主接线方案；短路电
4、流的计算；变电所一次设备的选择与校验；用户电源进线及用户高压配电、低压配电线路的选择；保护装置的选择和其整定装置的计算；心得和体会；附参考文献。由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正。湖北理工学院 课程设计报告22. 负荷计算的意义及相关参数的计算2.1 负荷计算的意义负荷计算是设计的基础,它决定设备容量的选用,管网系统的规模以及工程总造价等,这是技术人员熟知的事实。但是近几年来用估算的方法替代了负荷计算,给制定方案、工程审核造成一定的困难。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷（calculated lo
5、ad）2.2 参数的计算目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。（一）一组用电设备的计算负荷主要计算公式有：有功计算负荷： = (2-1)cPdKe无功计算负荷： = (2-2)Qtan视在计算负荷： = / (2-3)cSos计算电流： = / (2-4)I3NU式中 为用电设备组的需要系数值； 为用电设备组的平均功率因数；dKcos为功率因数 的正切值； 为用电设备组的额定电压。tancos（二）多组用电设备的计算负荷在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时
6、系数 K。 湖北理工学院 课程设计报告30.38kVPc , QcSc , IcPc1 , Qc1Pc2 , Qc2Pci, Qci图 2-1 多组用电设备的计算负荷对于干线，可取 KP=0.85-0.95;KQ=0.90-0.97 对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取 KP=0.8-0.9, KQ =0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取 KP=0.95, KQ =0.97。其计算公式如下：(2-5)(2-6) 由此确定工程橡胶公司各车间变电所总的电力负荷，如表 2-1 所示。表 2-1 电力负荷计算表计算负荷车间名称 设备容量/kW需要系数/Kd功率因数/c
7、ostanPc/kW Qc/kvar Sc/kvA Ic/A车间变电所代号铸造车间 950.00 0.40 0.65 1.17 380.00 444.60 584.62 888.24 STS1金加工车间 645.00 0.30 0.70 1.02 193.50 197.37 276.42 419.98 轧胶车间 230.00 0.30 0.75 0.88 69.00 60.72 92.00 139.78 硫化车间 380.00 0.50 0.75 0.88 190.00 167.20 253.33 384.90 伸缩缝车间 290.00 0.40 0.80 0.75 116.00 87.00
8、145.00 220.30 STS2仓库 40.00 0.30 0.50 1.73 12.00 20.76 24.00 36.46 食堂 80.00 0.75 0.80 0.75 60.00 45.00 75.00 113.95 锅炉房 75.00 0.75 0.80 0.75 56.25 42.19 70.31 106.82 水泵房 60.00 0.75 0.80 0.75 45.00 33.75 56.25 85.46 综合楼 175.00 0.70 0.90 0.48 122.50 58.80 136.11 206.80 STS3cpc.iPKcqc.iQK2SN3SIU湖北理工学院 课
9、程设计报告43. 无功补偿的计算在交流电路中,由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率,一种是无功功率。无功功率比较抽象,它是用于电路内电场与磁场的交换,并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他形式的能量。由于它不对外做功,才被称之为“无功” 。无功功率的符号用 Q 表示,单位为乏(Var)或千乏(kVar)。从发电机和高压输电线供给的无功功率,远远满足不了负荷的需要,所以在电网中要设置一些无功补偿装置来补充无功功率,以保证用户对无功功率的需要,这样用电设备才能在额定电压下工作。这就是电网需要装设无功补偿装置的道理。根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压
10、集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。由于本设计中上级要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.92,而由上面计算可知 =0.650.9，因此需要进行无功补偿。COS综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。以 NO1(STS1)车间变电所为例,计算它的功率补偿QN.C = 380（tanarc cos0.65tanarccos0.94）kvar=306.35kvar根据补偿柜的规格要求,初选 BCMJ0.4-16-3,每组容量 qN.C =16kvar,则需要安装的电容组数为n= QN.C /qN.C =306.35kvar/16 kvar=19.14 20 无功补偿后，变电所低压侧
11、的视在计算负荷为： 2ccSPQ湖北理工学院 课程设计报告5Pc=380 Qc=(444.6-320)kvar=124.60kvarSc=399.90kV.A cosa=0.95又考虑到变压器的功率损耗为：(3-1)(3-2)变压器初次选择 SCB10-630/10，变压器参数如表 3-1 所示：表 3-1：变压器 CB10-630/10 型参数变压器额定容量：SN.T=630kVA P0/kWPK/kWI0% UK%1.18 5.12 0.80 4.00 通过式 3-1，式 3-2 得PT=0.01Sc=3.24kWQT=0.05Sc=15.19kvar变电所高压侧计算负荷为：= + =38
12、3.24kW.1cPCT= -QN.C + =139.79kvar.QQ=407.942.1.1ccSkVA补偿后的功率因数为：Cos= =0.94.1./cP各个车间的补偿结果如下表所示：计算点有功计算负荷Pc/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA计算电流Ic/A功率因数 cos补偿前 STS1变压器低压侧计算负荷 380.00 444.60 584.62 888.24 0.65 补偿容量 QNC1=380tan(arccos0.65)- tan(arccos0.94)=306.35kvar 实际取组 -320.00 22ccTFecu.N0k.TN.TSSPP2ck0.T
13、. N.T%10IUQ湖北理工学院 课程设计报告62016kvar=320kvar补偿后 STS1变压器低压侧计算负荷 380.00 124.60 399.90 607.59 0.95 计算点 变压器功率损耗(Sc=399.9kVA,S N.T=630kVA) 有功计算负荷Pc/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA高压侧计算电流 Ic/A功率因数cosP0/kWPK/kW I0% UK%PT/kWQT/kvarSTS1变压器高压侧 1.18 5.12 0.80 4.00 3.24 15.19 383.24 139.79 407.94 23.55 0.94 计算点有功计算负荷P
14、c/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA计算电流Ic/A功率 因数cos补偿前 STS2变压器低压侧计算负荷 568.00 512.29 764.90 1162.14 0.74 补偿容量 QNC2=568tan(arccos0.74)- tan(arccos0.94)=310.11kvar 实际取组2016kvar=320kvar-320.00 补偿后 STS2变压器高压侧计算负荷 568.00 192.29 599.67 911.10 0.95 计算点 变压器功率损耗(Sc=599.67kVA,SN.T=800kVA) 有功计算负荷Pc/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计
15、算负荷Sc/kVA高压侧计算电流 Ic/A功率因数cosP0/kWPK/kW I0% UK%PT/kWQT/kvarSTS2变压器高压侧 1.52 6.50 0.50 6.00 5.17 30.97 573.17 223.26 615.12 35.51 0.93 计算点有功计算负荷Pc/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA计算电流Ic/A功率 因数cos补偿前 STS2变压器低压侧计算负荷 295.75 200.50 357.31 542.88 0.83 补偿容量QNC4=295.75tan(arccos0.83)- tan(arccos0.94)=91.4kvar 实际取组
16、1016kvar=160kvar-160.00 补偿后 STS2变压器低压侧计算负荷 295.75 40.50 298.51 453.54 0.99 湖北理工学院 课程设计报告7计算点 变压器功率损耗(Sc=298.51kVA,SN.T=500kVA) 有功计算负荷Pc/kW无功计算负荷Qc/kvar视在计算负荷Sc/kVA高压侧计算电流 Ic/A功率因数cosP0/kWPK/kW I0% UK%PT/kWQT/kvarSTS3变压器高压侧 1.16 4.87 0.80 4.00 2.90 11.13 298.65 51.63 303.08 17.50 0.99 总的视在计算负荷： = =13
17、21.79kV.AcS2cPQCos= / = 0.95cP= / = 76.31AcIS3NU由表和计算可得各变电所折算到高压侧的功率因数均大于 0.92,整个工厂的功率因数为 0.95 即功率补偿的电容选择合理, 符合本设计的要求。按两部电价制交纳电费,基本电价 20 元/千伏安/月，电度电价 0.5 元/度,该工厂采取补偿可节约能量为S1+S2+S3=1698.65-1321.79=376.86 kV.A 采取无功补偿后该工厂每月可节约 20376.86=7537.2 元我国供电营业规则规定：容量在 100kVA 及以上高压供电用户,最大负荷使得功率因数不得低于 0.9，如果达不到要求，
18、则必须进行无功补偿。因此，在设计时，可用此功率因数来确定需要采用无功补偿得最大容量。由两部电费制度可知采用无功补偿为工厂节约了资金。湖北理工学院 课程设计报告84 变压器的台数、容量和类型的选择4.1 车间变压器的选择原则（1）变电所主变压器台数的选择选择主变压器台数时应考虑下列原则：应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所。除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。在确定变电所主变压器台数时，应当考虑负荷的发展，留有一定的余量。（2）变电所主变压器容量的选择1）只装一台主变压器的变电所主变压器的容量 SN.T 应满足全部用电设备总
19、计算负荷 S30 的需要，即SN.TS30 2）装有两台主变压器的变电所每台变压器的容量 SN.T 应同时满足以下两个条件：任一台单独运行时，SN.T（0.60.7）S30 任一台单独运行时，SN.TS30（+） 4.2 选择车间变压器的台数、容量和类型1、根据表 4-1 选择变压器的台数、容量和类型。对于三个车间变电站STS1、 STS2 、STS3 的容量分别为：407.94kVA、615.12kVA、303.08 kVA 。本工厂属于二级负荷但是考虑到相应得精进基础和技术参数，在节能和留有余湖北理工学院 课程设计报告9量方面负荷率为 70%-80%，选定 STS1 变压器容量为 630k
20、V，STS2 变压器容量为800kV，STS3 变压器容量为 500kV，从而保证工厂得负荷正常得运行。2、该工厂得自然条件为;年最高气温 39，年平均气温 23，年最低气温-5, 年最热月平均最高气温 33，年最热月平均气温 26，年最热月地下0.8m 处平均温度 25主导风向为南风，年雷暴日数 52。平均海拔 22m，地层以砂粘土为主。考虑到土壤电阻率较高，和防雷要求得提高选用此型别为 sc(B)10 型变压器初步选定变压器得容量型号如下表：表 4-1 车间变电所变压器的台数、容量和型号编号 厂房名称Sc/kVA变压器台数及容量变压器型号车间变电所代号1 铸造车间 584.62 1630 SC（B）10 STS12 金加工车间 276.42 3 轧胶车间 92.00 4 硫化车间 253.33 5 伸缩缝车间 145.00 1800 SC（B）10 STS26 仓库 24.00 7 食堂 75.00 8 锅炉房 70.31 9 水泵房 56.25 10 综合楼 136.11 1500 SC（B）10 STS3
