供电技术课程设计报告0

供电技术课程设计报告

成绩:

姓名:谢杰

班级:电1201—4班

学号:20122744

指导教师：杜立强

电气与电子工程学院

2015年12月25日

目录

摘要................................................................................................错误!未定义书签。

一课程设计题目 (2)

二本次课程设计应达到的目的 (2)

三、本次课程设计任务的主要内容和求 (2)

1.全厂计算负荷 (3)

2.无功功率补偿 (3)

3.主变压器台数和容量、类型的选择 (4)

4. 变电所主接线方案的设计 (6)

5.短路电流的计算 (7)

6. 变电所一次设备的选择与校验 (10)

7.变电所进出线的选择与校验 (15)

8.心得体会 (17)

9.参考文献 (17)

摘要

本设计的题目为“某工厂10kV车间变电所电气部分设计”。设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。其中还对变电所的主接线通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关资料，设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，要求厂总负荷的月平均功率因数不低于0.92。短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。

关键词：短路电流计算，继电保护，接地装置，变压器

一、课程设计题目

某制药厂10KV变电站电气部分的设计

二、本次课程设计应达到的目的

工厂供电课程设计是在《供电技术》课程学完结束后的一次教学实践环节。课程设计是实践教学环节的重要组成部分，其目的是通过课程设计加深学生对课程基本知识的理解，提高综合运用知识的能力，掌握本课程的主要内容、工程设计或撰写论文的步骤和方法。围绕课本内容培养学生独立进行工业供电系统和建筑供电系统电气部分设计计算能力，包括供电系统设计计算能力和电力设备选择能力。培养学生理论联系实际的能力，加强供电专业知识的认识水平。锻炼和培养学生分析和解决电力供电专业技术问题的能力和方法。

三、本次课程设计任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）

3.1基本要求

按照国家标准GB50052-2009《供配电系统设计规范》、GB50053-1994《10KV 及以下变电所设计规范》及GB50054-2011《低压配电设计规范》DL/T620、621-1997等规范，进行工厂供电设计。做到“安全、可靠、优质、经济”的基本要求。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要，同时还要注意电能和有色金属的节约等问题

3.2设计依据

3.2.1电源和环境条件：

由石家庄热电集团热电四厂10KV双回路供电，正常情况下，一路工作，一路备用。热电四厂10kv出线母线短路容量为200MV A，该路线路长为：架空线采用高压架空绝缘线LYJ—3ⅹ150mm2，长度1.2KM，引至厂区北边，然后换用YJLV22型高压交联聚乙烯电缆直埋至高压配电室内。热电四厂10KV母线的定时限过电流保护装置整定为1.2秒。酵母生产厂变电所内设有两台变压器，容量待选。

3.2.2其它条件

石家庄供电局要求在10KV电源进线处装设计量电费的专用仪表，要求厂总负荷的月平均功率因数不低于0.92。

当地最热月平均最高气温为35℃`。

总配电所周围无严重粉尘和腐蚀性气体。

3.2.3设计内容

1.全厂计算负荷

有功功率：P30=K∑p*∑p30

无功功率：Q 30 =K ∑q *∑Q 30

视在功率：S 30=p

30cosα? 计算电流: I 30=S 30√3?U N

2. 无功功率补偿

cos α=P 30S 30?=1663.662156.30=?0.77

在《供电营业规则》中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kV A 以及以上电压供电的用户功率因数为0.90以上，其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为0.85以上”，基于此，我们取cos ?应大于0.9。而由上面计算可知cos ?=0.77，低于0.92，因此必须进行无功补偿。考虑到变压器本身的无功功率损耗ΔQT 远大于其有功

功率耗损ΔPT,一般?QT =(4~5)?PT ，因此，在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取cos ?=0.92。要使低压侧功率因数由0.77提高到0.92，低压侧需装设的并联电容容量为:

Q C =Q 30?Q 301=P 30(tan α?tan α1

)

Q C =?q c P 30

总的无功计算负荷为：Q 301=Q 30?Q C

补偿后总的视在计算负荷为 ：S 301=√(Q 30?Q C )2+P 302

由上式可以看出，在变电所低压侧装设了无功补偿装置以后，由于低压侧总的视在计算负荷减小，从而可使变电所主变压器容量减小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且还可以减少工厂的电费开支。

（1）补偿前的变压器容量和功率因数

变压器低压侧的视在功率 S 30(2)=2156.30kV ?A cos α(2)=0.77 （2）无功补偿容量

而由上面计算可知cos ?=0.77，低于0.92，因此必须进行无功补偿。考虑到变压器本身的无功功率损耗ΔQT 远大于其有功功率耗损ΔPT,一般

?QT =(4~5)?PT ，因此，在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，这里取cos ?=0.92。要使低压侧功率因数由0.77提高到0.92，低压侧需装设的并联电容容量为：

Q C =1663.66×(tan cos ?10.77?tan cos ?10.92)=669.84k var （3）补偿后的变压器容量和功率因数 补偿后的变电所视在计算负荷为

S 30(2) 1=√()22=1805.69

因此主变压器容量可选1900kV-A 。比补偿前减少了400kV-A 变压器的功率损耗为：?P T =0.01S 30(2)=0.01×1805.69=18.06kW

?Q T =0.05S 30(2)=0.05×1805.69=90.28k var

变电所高压侧的计算负荷为：P 30(1)1=1663.66+18.06=1681.72KW

Q 30(1)1=1371.81?669.84+90.28=792.25k var

S 30(1)1=√792.25+1681.72=1858.99kV ?A

补偿后工厂的功率因数为：cos α1=P 301S 301?=1681.721858.9.?=0.905

3.主变压器台数和容量、类型的选择

3.1(一)变电所电压器台数的选择

1.总降压变电所*进线为35-110KV 的台数选择：

一般选两台。若一路进线，另一路可以从6-10KV 获得时，可选一台总降压

变压器。

2.车间变电所变压器台数的选择：

（1）对有一二级负荷的变电所选择两台变压器；仅有二级负荷无一级负荷时，选一台，但在低压应有从其他变电侧联系的备用线或者自备电源。

（2）对昼夜负荷变化较大的或季节性负荷变动较大的，选择两台变压器。3.一般车间变电所宜采用一台变压器，但是负荷集中且容量相当大的变电所虽然只为三级负荷，也可采用两台或者多台。

4.确定车间变电所变压器的台数，应考虑负荷发展，留有一定的发展空间。（二）变压器容量的选择

1.只装一台主变压器的变电所：S N?T?S30

2.装有两台变压器的变电所：S N?T=(0.6~0.7)S30→一二三级负荷

→一二级负荷

S N?T?S

30(Ⅰ+Ⅱ)

3.车间变电所主要变压器单台容量上限：

单台容量一般不大于1000kV A(或1250kV A)，若负荷较大且集中，也可以选2000kV A以下的变压器

4.适当考虑发展的需要，应考虑5~10年的发展，留有一定空间。

3.2药厂的负荷和电源特性，药厂变电所主变压器可有下列两种方案：

（1）设一台主变压器

采用型号为S9型，容量根据式S N?T?S30=2156.30kV A，即采用一台S9-800/10型低损耗配电变压器。至于二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线承担。

（2）设两台变压器

采用S9型变压器，每台的容量按照下列公式选择：

S N?T=(0.6~0.7)S30=S N?T=(0.6~0.7)2156.30kVA=

(1293.78~1509.41)kV A

而且S N?T?S30(Ⅰ+Ⅱ)

因此选择两台S9-800/10低损耗配电变压器。二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

由于该药厂的负荷为二级负荷，且二级负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求高，在经济条件允许的条件下应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一二级负荷继续供电，故选择两台变压器。

主变压器的联结组别均采用Yyn0。

4. 变电所主接线方案的设计

4.1.1电气主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体结构，是电力系统

网络结构的重要组成部分，它直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式的拟定都有决定性关系。

根据电力工业设计经验的积累和发电厂、变电站实际运行的经验，为满足电力系统的需要，对电气主接线提出了以下基本要求：

（1）投资少、运行费用低，有扩建的可能性。

（2）接线应力求简单、清晰、操作简便；

（3）运行灵活、设备投、停方便、检修、隔离、维护方便；

（4）保证对用户供电必要的可靠性；

4.2、电气主接线的形式

电气主接线的基本组成是电气设备，基本环节是：电源、母线和出线。当电源数和出线数不

相等时，为了便于电能的汇集和分配，彩母线作为中间环节，可使接线简单清晰，有利于扩建，运行方便。但加装母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备较多。若不要汇流母线，电气主接线占地面积及断路器数会减少、投资也小，但其只适用于进、出线回路少，不需再扩建的电厂或变电站。

电气主接线的基本接线形式依据是否采用母线，分为有母线和无母线两大类。

有线线类：单母线及单线分段接线、双母线及双母分段接线、单线性或双母线带旁路接线、一个半断路器接线等。

无母线类：多角形接线、桥形接线、发电机——变压器单元接线、发电机——变压器——线路组单元接线等。

4.3.1 10kV侧的接线设计

方案一：单母线分段接线

（1）接线特点：

母线按电源的数目和功率，电网的接线及运行方式分段，通常以2—3段为宜，段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器的数量亦越多，配电装置和运行也越复杂。

（2）优缺点分析：

单母分段接线的优缺点是：A、母线发生故障时，仅故障母线停止工作，非故障段仍可继续运行；B、对双回重要用户，将双回线路分别接于不同的段上，以保证对重要用户的供电；C当一段母线故障或检修时，将使该母线段电源，出线全部停电，减少了系统的发电量，该段单回出线用户停电；D、任一出线的断路器检修时，该回路必须停电。