某工厂的降压变电所的电气设计演示教学

工厂供电课程设计

题目：某工厂的降压变电所的电气设计

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目录

前言 (3)

一、负荷计算和无功功率计算及补偿 (4)

二、变电所位置和形式的选择 (10)

三、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择 (11)

四、短路电流的计算 (12)

五、变电所一次设备的选择与校验 (13)

六、变电所高、低压线路的选择 (14)

七、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 (15)

八、防雷和接地装置的确定 (17)

九、心得和体会 (20)

十、附录参考文献 (21)

前言

课程设计是教学过程中的一个重要环节，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：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；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次

设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保

护的整定；防雷和接地装置的确定；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！

一、负荷计算和无功功率计算及补偿

一、负荷计算的意义

1.计算负荷的定义：

我们用“计算负荷”来表示实际使用的总负荷。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所

产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中的

最高温升不会超过允许值。

通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。

规定取“半小时平均负荷”的原因：

一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。

2.计算负荷的意义

正确确定计算负荷意义重大，它是供电设计的基础，也是实现供电系统安全、经济

运行的必要手段。

计算负荷是配电设计时选择电气设备（变压器、开关电器等）、导体、确定备用电源容量、无功补偿容量的依据。也是计算配电系统各回路电流的依据。 3.尖峰电流

尖峰电流是负荷短时（如电动机起动等）最大电流。是计算电压降、电压波动和选择导体、电器及保护元件的依据。 平均负荷Pav 二、平均负荷

平均负荷Pav ，就是电力负荷在一定时间t 内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W 除以时间t 的值，即Pav=W/t

年平均负荷为Pav=Wa/8760

负荷系数

负荷系数也称负荷率，它是表征负荷变化规律的一个参数。

在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比成为负荷系数，并用α、β 分别表示 有功、无功负荷系数。

负荷系数越大，则负荷曲线跃平坦，负荷波动越小。根据经验数据，一般工厂负荷系数年平均值为

负荷计算的方法有：

75.070.0-=α82

.076.0-=β

需要系数法、利用系数法、单位指标法、二项式法、形状系数法、附加系数法。

单位指标法与需要系数法因比较简便因而广泛使用。

三、单位指标法（常用于规划设计和初步设计）

N ―单位数量（ m2 、户、床）

KP ―单位负荷密度（ W/m2 、W/户、W/床） KS ―单位负荷密度（ VA/m2 、 VA /户、 VA /床) 基本公式

C P KW 1000

P K N

•设备组有功功率计算负荷＝

（）C S KVA 1000

S K N

•设备组视在功率计算负荷＝

（）

式中 Pe ——设备总容量(不计备用设备容量)(千瓦)；

Kx ——需要系数。

（1）有功计算负荷：Pca·1=Kx ∑Pe Kx —用电设备组的需要系数见相关手册；

∑Pe —用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。 （2）无功计算负荷：

Qca·1=Pca·1tan ϕwm tan ϕwm 值见相关手册 。

（3）视在计算负荷：

计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关设备 2 确定变电所低压母线上的计算负荷 （1）总有功计算负荷：Pca·2＝Ｋ∑p ΣPca·1 （2）总无功计算负荷：Qca·2＝Ｋ∑q ΣQca·1 （3）总视在计算负荷：

Pca·2、Qca·2、Sca·2－变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷； ΣPca·1、ΣQca·2－各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和 Ｋ∑p 、K ∑q －有功功率、无功功率的同时系数。分别取0.8～0.9和 0.93～0.97；

计算电流

ϕ

cos 33l c

l c c U P U S I =

=

2

2c

c c Q P S +=

或

ϕ

cos c

c

P S =

(千伏安)

ϕ

tan c c P Q =(千乏)

e

x c P K P ∑=(千瓦)