電力工程課程設計

電 力 工 程 基 礎 課 程 設 計學校：海南大學 學院：機電工程學院 姓名：王映翰 班級： 09 電氣一班 學號： 20090304310046第一部分設計任務書設計題目某工礦企業(yè)降壓變電所電氣設計，設計要求根據(jù)本廠用電負荷，并適當考慮生產(chǎn)的發(fā)展,按安全可靠，技術先進，經(jīng)濟合理的要求,確定工廠變電所的位置與形式，通過負荷計算，確定主變壓器臺數(shù)及容量，進行短路電流計算，選擇變電所的主接線及高、低壓電氣設備，選擇整定繼電保護裝置，最后按要求寫出設計計算說明書，繪出設計圖紙。三，設計資料設計工程項目(1) 工廠總平面圖:化工廠米選礦所用電機械制造廠冶煉廠(2 ) 工廠負荷數(shù)據(jù):序號負荷名稱P30 (KVAQ30 (Kvar)S30 (KVA1選采礦區(qū)300014403327.702冶煉廠220010562440.313化工廠20009602218.474機械制造廠15007201163.855廠區(qū)和職工居住區(qū)照明800384887.396所用電500240554.62(3)供電電源情況:按與供電局協(xié)議，本廠可由東南方19公里處的變電所110/38.5/11kv,50MVA變壓器供電，供電電壓可任選。(4)電源的短路容量：35kv母線的出線斷路器斷流容量為1500MVA10kv母線的出線斷路器斷流容量為350MVA(5)供電局要求的功率因數(shù)：當35kv供電時，要求工廠變電所高壓側(cè)cos C >=0.9;當以10kv供電時，要求工廠變電所咼壓側(cè)cose >=0.95.（6）氣象資料：四，設計任務（一）設計計算說明書（二）設計圖紙第二部分設計計算書一、各區(qū)域計算負荷和無功補償1. 采選礦區(qū)已知：P30=3000KVA Tmax=5000h cos e 0.9Q30= P30*tan 0=3000*0.48=1440 KvarS30=P30Q3o =3327.70KVA2 冶煉廠已知：P30=2200KVA Tmax=4200h cos 0 0.9Q30= P30*tan 0 =2200*0.48=1056 Kvar；22-S30=P30Q30 =2440.31KVA3. 化工廠已知：P30=2000KVA Tmax=4200h cos 0 0.9Q30= P30*tan 0 =2000*0.48=960 KvarS30=P30Qi。=2218.47 KVA4. 機械制造廠已知：P30=1500KVA Tmax=2880h cos 0 0.9Q30=P30*tan 0 =1500*0.48=720 KvarS30= 巧Q30 =1163.85KVA5. 廠區(qū)和職工居住區(qū)照明已知：P30=800KVA Tmax=1800h cos 0 0.9Q30= P30*tan 0 =800*0.48=384 KvarS30=. P30Q3o =887.39KVA6. 所用電已知：P30=500KVA Tmax=1800hcos 0 0.9Q30= P30*tan 0 =500*0.48=240 KvarS30=P30Q3o =554.62KVA一， 各區(qū)域變電所的設計選擇（一）各車間變電所位置及全廠供電平面草圖 根據(jù)地理位置及格車間計算負荷大小，決定設立 3 個變電所，格子供電范圍如下： 變壓所 I ：選采礦區(qū)，所用電。變壓所II :冶煉廠，廠區(qū)和職工居住區(qū)照明。變壓所III :化工廠，機械制造廠。全廠供電平面圖見圖(三) 個車間變壓器臺數(shù)及容量選擇1. 變壓所I變壓器臺數(shù)及容量選擇（1）變壓所I的供電負荷統(tǒng)計，系數(shù)取：Kp=0.9，Kq =0.95P30= Kp* （ P30 所 + P30 采）=0.9* （ 3000+500）=3150KWQ30= Kq*（ Q30 所 + Q30 采）=0.95*（ 1440+240）=1596 Kvar(2) 變壓所I的無功補償無功補償試取：QC =100Kvar補償以后：Q30=1596-100=1496KvarP 30: 2 2cosC= P30 (Q30 Qc)=0.98>0.901sPT=n P0+ Pk （亠）2 =12.98KW nsnQT=n100SN +- U% Sn ( S30 ) 2=80.78Kvar n 100Sn2. 變壓所II變壓器臺數(shù)及容量選擇(1) 變壓所II的供電負荷統(tǒng)計。P30= Kp* (P30 冶 + P30 廠)=0.9* (2000+800) =2700KWQ30= Kq*( Q30 冶 + Q30 廠)=0.95*( 1056+384)=1368 Kvar(2) 變壓所II的無功補償無功補償試?。篞C =100Kvar補償以后：Q30=1368-100=1268KvarP 3022cos C= P30 (Q30 Q c )=0.91>0.90IS2 = . P：0(Q30 Qc)2 =2982.92KVA(3) 變壓所II的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總負 荷的70%):S =0.7 S 1=0.7*3184.49=2229.143KVANTII選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗P0=3.65KW負載損耗Pk=23KW;阻抗電壓 Uk%=5.5;空載電流I0%=1.0。(4) 計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=0.5* S 2 =0.5*2982.92=1491.46KVAPT=nP0+1sPk (30 ) 2 =11.84KWSnQT=n Sn+1Uk%Sn ( S30) 2=73.94Kvar100 n 100Sn3.變壓所III變壓器臺數(shù)及容量選擇(1)變壓所III的供電負荷統(tǒng)計，系數(shù)?。篕p=0.9 , Kq =0.95P30= Kp*(P30化 + P30 機)=0.9* (3000+500) =3150KW2）變壓所 III 的無功補償cos(Q 30Qc)2=0.98>0.902Qc) =3184.49 KVA無功補償試?。篞C =100Kvar補償以后：Q30=1596-100=1496Kvar(3)變壓所III的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總負荷的70%:S NTI =0.7 S 1=0.7*3184.49=2229.143KVA選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù):空載損耗P0=3.65KW；負載損耗 Pk=23KW;阻抗電壓 Uk%=5.5;空載電流10%=1.0。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=0.5* S 1 =0.5*3184.49=1592.25KVA1sPT=n P0+ Pk(30) 2 =12.98KWnSNE嚅 E+需 SN( J)2 =8078KVar，廠內(nèi)10KV線路截面選擇1 .供給變電所I的10KV線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負荷:P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar計及變壓器的損耗：P = P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ = Q30+QT=798+80.98=878.98KvarS = P2 Q2 =1815KVA I 30 = S /( . 3 U)=104.79A年最大負荷平局利用小時數(shù)T = 采Tmax采一P30所Tmax所=4543h,查表得：架空線路的經(jīng)濟電流密度 J ec =0.86A/mm 2 。所以可得經(jīng)濟截面：Aec=I 30/ J ec=121.8mm2。可選導線型號為LJ-120，其允許載流量為lai=375A。相應參數(shù)為 r 0=0.28 /km, X 0=0.3 /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40 C,溫度修正系數(shù)為：Kt = =0.816V 70 2530 =104.79AI a1= Kt* I a1=0.816*375=306A> I由上式可知，所選導線符合長期發(fā)熱條件。根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為0.64km線路功率損耗：2 2 2PL=3I 30 Rl =3I 2r0 L=3*104.79*0.28*0.64=5.9KWQL=3I f0 XL =3l2 x 0 L=3*104.79 2 *0.3*0.64=6.3Kvar線路首端功率：P=P +P=1587.98+5.9=1593.88KWQ=Q +Q=878.98+6.3=885.28Kvar線路壓降計算：U=Prp LUQxLN=0.045KVU%*100%=0.45% 合格。Un2. 供給變電所II的10KV線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負荷:P30=0.5*2700=1350KWQ30=0.5*1368=684Kvar計及變壓器的損耗：P = P30+PT=1350+11.84=1361.84KWQ = Q30+QT=684+73.94=757.94KvarIS =. P2 Q2 =1558.5KVAI 30 = S /(3 U)=89.98A年最大負荷平局利用小時數(shù)T =冶* Tmax冶一P30廠* Tmax廠=1780h,查表得：架空線路的經(jīng)濟電流密度 J2ec=1.48A/mm 。ec所以可得經(jīng)濟截面：Aec=I 30/ J ec=60.79mm2。可選導線型號為LJ-70，其允許載流量為I a1 =265A。相應參數(shù)為 r 0=0.48 /km, x 0=0.32 /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40 C,溫度修正系數(shù)為：Kt =. 70=0.816 70 25I a1= Kt* I a1=0.816*265=216.24A> I 30 =89.98A由上式可知，所選導線符合長期發(fā)熱條件。由于變電所II緊鄰35/11kv主變壓器，10kv線路很短，其功率損耗可忽略不計。線路首端功率：P= P =1361.84KWQ= Q =757.94Kvar3. 供給變電所III的10KV線路為保證供電的可靠性選用雙回路供電線路，每回供電線路計算負荷：P30=0.5*3150=1575KWQ30=0.5*1596=798Kvar計及變壓器的損耗P = P30+PT=1575+12.98=1587.98KWQ = Q30+QT=798+80.98=878.98KvarIS = P2 Q2 =1815KVAI 30 = S /( . 3 U)=104.79Ap * tp * t年最大負荷平局利用小時數(shù)T =max化3一max機 =4543h,查表得：架空線路的maxF30 化P30 機經(jīng)濟電流密度Jec=1.00A/mm2。所以可得經(jīng)濟截面：Aec=I 30/ J ec=104.79mm2?？蛇x導線型號為LJ-95，其允許載流量為I a1 =325a。相應參數(shù)為 r 0=0.36 /km, x 0=0.31 /km。再按發(fā)熱條件檢驗已知 =40 C,溫度修正系數(shù)為：Kt: =0.816 70 25I a1= Kt* I ai =.816*325=365.2A> I3o=1O4.79A由上式可知，所選導線符合長期發(fā)熱條件。 根據(jù)地理位置圖及比例尺，得到此線路長度為 線路功率損耗：0.32km2 2 2PL=3I 30RL=3I 2r 0L=3*104.79 2 *0.32*0.36=3.8KW22 2 2QL=3l3oXL=3l 2x0L=3*1O4.79 2 *0.32*0.31=3.3Kvar2線路首端功率:P=P +P=1587.98+3.8=1591.78KWQ=Q +Q=878.98+3.3=882.28Kvar線路壓降計算U=QXL =0.035KVUnU%- *100%=0.035% 合格。Un三，工廠總降壓變電所及接入系統(tǒng)設計1.工廠總降壓變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇P=2*( P ,+ P H +P 川)=2*(1593.88+1361.84+1591.78)=9095KWQ=2*( Q| + Qh+Q川)=2*(885.28+757.94+882.28)=5051KvarP=K p* P=0.9*9095=8185.5KWQ= K Q *Q =0.95*505仁4798.5Kvar總降變10kv側(cè)無功補償試?。篞c=850kvarP22cos C= P(QQc) =0.99>0.90S = , P2 (QQc)2 =8193.9 KVA為保證供電的可靠性，選用兩臺主變壓器：SNT =0.7 S=0.7*8193.9=5735.73KVA所以選在變壓器型號為 SL7-6300/35 ，兩臺。 查表得空載損耗 P0=8.20KW負載損耗 Pk=41.00KW;阻抗電壓 Uk%=7.5;空載電流10%=0.9。2.35kv供電線路截面選擇為保證供電可靠性，選用兩回35kv供電線路。P =0.5*P=0.5*8185.5=4092.75KWQ =0.5* ( Q Qc) =0.5* (4798.5-850)=1974.25Kvar2Q =4544KVA用化簡公式求變壓器損耗:P=0.015S =0.015*4544=68.16KWQ=0.06 S =0.06*4544=272.64Kvar每回35kv供電線路的計算負荷：P =P +P=4092.75+68.16=4160.91KWQ =Q +Q=1974.25+272.64=2246.89KvarS = JP”Aec=r=78/0.9=86.67mmec可選LJ-95起允許載流量為：I a1=325A.再按長期放熱條件校驗：Q I a1=Kt I a1=0.95*325=308.75A>78A所選導線符合發(fā)熱條件。3.35kv線路功率損耗計算。（1）35kv線路功率損耗計算。 已知LJ-95參數(shù) r 0=0.36 /km，x 0=0.31 /km，l=19km。 線路的功率損耗： PL=3I f0RL=3 I 30r 0L=3*78 2 *0.36*19=124.8KW QL=3|30Xl=3 I f0 x 0 L=3*78 2 *0.31*19=50.9Kvar線路首端功率： P=P + PL =4160.91+124.8=4285.71KW =4728.8KVAI 30 = S /( V3 U)=78A按經(jīng)濟電流密度選擇導線的截面：線路壓降計算U=Pro L QxoL=1.2KVu%*100%=3.4% 合格。Un四，短路電流計算按無窮大系統(tǒng)供電計算短路電流。短路計算電路圖見圖。為簡單起見，標幺值符號*全去掉。1.工廠總降壓變35kv母線短路電流(短路點 1)(1) 確定標幺值基準:S d =100MVA, U av =37kv=Sd = 100d 3Uav 、3 * 37=1.56KA(2) 計算個主要元件的電抗標幺值:系統(tǒng)電抗(取斷路器 Soc=1500MVA100=0.067Soc 150035kv線路電抗(LJ-95)x=0.31/ km100X2=0.31*19*2 =0.43372(3 )求三相短路電流和短路容量：1) 總電抗標幺值：X=0.067+0.5*0.43=0.2822) 三相短路電流周期分量有效值:一 Id _ k =X =156 =5.53KA0.2823) 其他三相短路電流值：I (3)= I (3)= I k3) =5.53KAiS3) =2.55 I (3) =2.55*5.53=14.1KAI S3 =1.51 I "=1.51*5.53=8.35KA4) 三相短路容量：S (?)= 100=354.6MVAX 0.2821500X1=0.067X2=0.43X3=2.2大系統(tǒng)35k母線總降變35kv側(cè)總降變10k母線廠內(nèi)10kv線路T車間負荷車間變電0.4kv母線2.10kv母線短路電流(短路點2)(1)確定標幺值基準：Sd =100MVA, Ud2=10.5kv=Sd =100d2 3Ud2 3*10.5=5.50KA(2)計算個主要元件的電抗標幺值:1) 系統(tǒng)電抗:X1 =100=0.067oc2) 35kv線路電抗:X2= 0.31*19*100371=0.433）35/11kv電力變壓器電抗（Uk%=7.5）:3s Uk%* Sd 7.5* 100*10cX3= k d =1.19100Sn 100*6300（3）求三相短路電流和短路容量：1 ）總電抗標幺值：“ X2 X30.43 1.19 =X1+=0.067+=0.87722）三相短路電流周期分量的有效值:I k3)= 5.50 =6.27KAX 0.8773）其他三相短路電流：I”（3）= I （3） = I k3） =6.27KAi S3) =2.55 I "=2.55*6.27=15.99KAI S3 =1.51 I "=1.51*6.27=9.47KA4) 三相短路容量：S(3)=_= 100=114MVAX 0.8773.0.4kv車間抵押母線短路電流（短路點3）（1）確定標幺值基準：Sd =100MVA, Ud3=0.4kvd33Ud3=144.34KA3*0.4（2）計算個主要元件的電抗標幺值:1）系統(tǒng)電抗:100=0.067Soc 15002 ） 35kv線路電抗:X2= 0.31*19*孕=0.43X3=U%亙100Sn7.5*100*103100* 6300=1.194 ） 10kv廠內(nèi)架空線路電抗（給變電所II供電）：因這段10kv架空線路很短，I 0，電抗可不計。2 22）三相短路電流周期分量的有效值：I (3)_ Id3Ik =7"144.34 =73ka1.977X4=05 ) 10/0.4kv 電力變壓器(2500KVA變壓器 Uk%=5.5):X5=Uk%*Sd _5.5*100*103100SN100* 2500求三相短路電流和短路容量： 總電抗標幺值：“ X2 X3 X4 X50.43 1.19 0 2.2 彳=X1+=0.067+=1.97723）其他三相短路電流:"=i (3) = ik3) =73KA!i S? =1.841 "(3)=1.84*73=134.32KAI S3) =1.09 I "=1.09*73=79.57KA4) 三相短路容量：Sy = 100 =50.58MVAX 1.977三相短路電流和短路容量計算結(jié)果列表匯總短路點計算三相短路電流（KA三相短路容量S（3）（ MVAI (3)1 kI (3)I(3)i (3)i shI (3)I sh35kv1 點5.535.535.5314.18.35354.610kv2 點6.276.276.2715.999.471140.4kv3 點737373134.3279.5750.58五、變電所高低壓電氣設備的選擇根據(jù)上述短路電流計算結(jié)果， 按正常工作條件選擇和按短路情況校驗，總降壓變電所主要高低壓電氣設備確定如下。1.高壓35kv側(cè)設備35kv側(cè)設備的選擇如表 1所示。2.中亞10kv側(cè)設備10kv側(cè)設備如表2所示。3. 低壓0.4kv側(cè)設備低壓 0.4kv 側(cè)設備如表 3 所示表1計算數(shù)據(jù)高壓斷路器SW2-35/600隔離開關GW2-35G電壓互感 器電流互感 器避雷器備注U=35KV35KV35KV35KV35KV35KVl=78A600A600A2*20/5I k =5.53KA6.6KVSK =354.6MVA400MVAi Sh)=i4.iKA17KA42KA3.3*20 /22 2I *4=5.53*46.6 2 *420 2 *4(1.3*20)2表2計算數(shù)據(jù)咼壓斷路 器SN10-101隔離開關電流互感 器備注U=10kv10KV10KA10KV采用GG-10-54高壓開關柜I=104.79A630A200A150/5I k =6.27A16KASK =114300MVAi S1)=15.99KA40KA25.5KA160*40 U 2I 2 *4=6.27 2 *4216 2 *4102*52(90*40)計算數(shù)據(jù)低壓斷路器DZ20Y-1250隔離開關HD11-1000電流互感器LM-0.5備注U=0.4kv0.4KV0.4KA0.4KV采用BFC-0.5G-08l=839A1250A1250A1000/5I k =73KA50KA低壓開關柜SK =50.58MVA寧廣三.祈乓申.asr廠盡卸脈二居生忙明(LETFLysiijjri S?=134.32KA2 2I *4=73*4_i1-Mr-v ? Gp 一.菱 1n、：cx、fl-> -K （專業(yè)文檔資料素材和資料部分來自網(wǎng)絡，供參考。可復制、編制，期待你的 好評與關注）Sj= .(Q30 Qc)2 3 4 =3184.49 KVA(3)變壓所I的變壓器選擇，為保證供電的可靠性，選用兩臺變壓器(每臺可供車間總負荷的70%:S NTI =0.7 S 1=0.7*3184.49=2229.143KVA選擇變壓器型號為 S7系列，額定容量為 2500KVA兩臺，查表得出變壓器的各項參數(shù)：空載損耗P0=3.65KW負載損耗Pk=23KW;阻抗電壓 Uk%=5.5;空載電流10%=1.0。(4)計算每臺變壓器的功率損耗(n=1)。S30=0.5* S 1 =0.5*3184.49=1592.25KVAQ=Q + QL =2246.89+50.9=2299.79Kvar