某厂降压变电所电气部分设计电力工程课程设计

中北大学信息商务学院课程设计说明书第1页共33页中北大学信息商务学院电力工程课程设计说明书学生姓名:学号：1学院:中北大学信息商务学院专业:电气工程及其自动化专业题目:某场降压变电所电气部分设计指导老师职称201年月中北大学信息商务学院课程设计说明书第2页共33页中北大学信息商务学院课程设计任务书学年第学期系：自动控制系专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：某厂降压变电所电气部分设计起迄日期:课程设计地点:指导教师:系主任：下达任务书日期:2年日中北大学信息商务学院课程设计说明书第3页共33页1．设计目的：通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》和《电力系统分析》课程中所学的理论知识，基本掌握变电所电气部分设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。设计依据：1、工厂总平面布置图参考文献1的图11-2。2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为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于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料见附表所示。3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LJ-150，导线为等边三角形排列，线距1.5m,干线首端距离本厂约10km。干线首端所装设的高压短路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.8s，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。4、气象资料：中北大学信息商务学院课程设计说明书第4页共33页本厂所在地年最高温度38℃，年平均气温为16℃，年最低温度为-10℃，年最热月平均最高温度32℃，年最热月地下0.8M处平均温度25℃，常年主导风向为南风，覆冰厚度是3CM，年雷暴日数35天。5、地质水文资料：平均海拔1200M，地层以沙粘土为主，地下水位3-5M。6、电费制度供电贴费800元/KVA。每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H。工厂最大负荷时功率因数不得小于0.92。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：提交课程设计说明书一份。4．主要参考文献：中北大学信息商务学院课程设计说明书第5页共33页1.刘介才．工厂供电设计指导．北京：机械工业出版社5．设计成果形式及要求：提交课程设计说明书一份。6．工作计划及进度：6月6日-6月7日：负荷计算，与无功补偿。6月8日-6月9日：确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型。6月10日-6月13日：选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线。6月14日-6月15日：确定防雷和接地装置。6月16日：课程设计说明书写作。中北大学信息商务学院课程设计说明书第6页共33页6月17日：答辩即成绩考核。系主任审查意见：签字：年月日附表：工厂负荷统计资料厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数cos1铸造车间动力3400.340.68照明70.741.02锻压车间动力3800.290.63照明80.791.03金工车间动力3900.240.61照明60.841.04工具车间动力4000.310.60照明100.811.05电镀车间动力1900.500.75照明60.801.06热处理车间动力1500.470.78照明80.771.07装配车间动力1700.390.69照明60.791.08机修车间动力1300.270.63照明20.831.09锅炉房动力580.680.74照明10.821.0中北大学信息商务学院课程设计说明书第7页共33页10仓库动力170.330.85照明20.741.0生活区照明3200.790.94中北大学信息商务学院课程设计说明书第8页共33页1引言1.1认识工厂供电工厂所需电能的供应和分配就是指工厂供电，亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。本次设计根据课题提供的某机械制造厂的用电负荷和供电条件，并适当考虑生产的发展，按照国家相关标准、设计准则，本着安全可靠、技术先进、经济合理的要求确定本厂变电所的位置和形式。通过负荷计算，确定主变压器的台数和容量。进行短路电流计算，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线,最后按要求写出设计说明书。具体过程和步骤:根据工厂总平面图,工厂负荷情况,供电电源情况,气象资料,地区水文资料和电费制度等,先计算电力负荷,判断是否要进行无功功率补偿,接着进行变电所位置和型式选择,并确定变电所变压器台数和容量,主接线方案选择,最后进行短路电流的计算,并对变电所一次设备选择和校验和高低压线路的选择。1.2工厂供电的要求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。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.3工厂供电设计的一般原则中北大学信息商务学院课程设计说明书第9页共33页按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。（4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.4工厂供电设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：（1）负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。（2）工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。（3）工厂总降压变电所主结线设计中北大学信息商务学院课程设计说明书第10页共33页根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。（4）厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。（5）厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。2课程设计目的与要求2.1课程设计的目的通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》和《电力系统分析》课程中所学的理论知识，基本掌握变电所电气部分设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。2.2课程设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求、确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。2.3课程设计的依据：1、工厂总平面布置图，如图11-4所示。中北大学信息商务学院课程设计说明书第11页共33页2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为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于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料见附表所示。3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10KV的干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LJ-150，导线为等边三角形排列，线距1.5m,干线首端距离本厂约10km。干线首端所装设的高压短路器断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.8s，为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。4、气象资料：本厂所在地年最高温度38℃，年平均气温为16℃，年最低温度为-10℃，年最热月平均最高温度32℃，年最热月地下0.8M处平均温度25℃，常年主导风向为南风，覆冰厚度是3CM，年雷暴日数35天。中北大学信息商务学院课程设计说明书第12页共33页5、地质水文资料：平均海拔1200M，地层以沙粘土为主，地下水位3-5M。6、电费制度供电贴费800元/KVA。每月电费按两部电费制：基本电费为按主变压器容量计为18元/KVA，动力电费为0.2元/KW.H，照明电费为0.5元/KW.H。工厂最大负荷时功率因数不得小于0.92。2.4课程设计的预备知识熟悉《电力系统基础》和《电力系统分析》等课程的相关知识。3负荷计算和无功功率补偿3.1负荷计算负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。单组用电设备计算负荷的计算式:有功计算负荷deKPP无功计算负荷tanPQ视在计算负荷