電力系統(tǒng)分析課程設計--變電所一次系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　課程設計報告</b></p><p>　　題 目 某冶金機械修造廠總降壓</p><p>　　變電所一次系統(tǒng)設計 </p><p>　　課 程 名 稱 電力系統(tǒng)分析課程分析 </p><p><b>　　一、概述2</b></p>

2、;<p>　　1.1 課程設計目的要求2</p><p>　　1.2 設計原則2</p><p>　　1.3 設計具體內容2</p><p>　　二、設計課題基礎資料3</p><p>　　2.1 生產任務及車間組成3</p><p>　　2.2 設計依據(jù)3</p>&

3、lt;p>　　2.3 本廠負荷性質4</p><p>　　三、 負荷計算及無功功率補償4</p><p>　　3.1 負荷計算4</p><p>　　3.2 無功功率補償5</p><p>　　四、 變壓器臺數(shù)和容量的選擇6</p><p>　　4.1 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇6<

4、/p><p>　　4.2 車間變壓器臺數(shù)和容量的選擇7</p><p>　　五、一次系統(tǒng)主接線方案設計7</p><p>　　六、架空線路的設計8</p><p>　　6.1 35kV架空線路的選擇8</p><p>　　6.2 35kV母線的選擇8</p><p>　　6.3 總

5、降壓變電所10kV側電纜的選擇8</p><p>　　6.4 總降壓變電所10kV側母線的選擇9</p><p>　　七、短路電流計算9</p><p>　　7.1 短路計算的目的9</p><p>　　7.2 短路電流計算過程9</p><p>　　八、總降壓站的電氣主接線圖及其設備選擇與校驗11&

6、lt;/p><p>　　8.1 電氣主接線圖11</p><p>　　8.2 一次設備的選擇與校驗12</p><p><b>　　九、心得體會13</b></p><p><b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　一、概述</b

7、></p><p>　　1.1 課程設計目的要求</p><p>　　目的：通過課程設計進一步提高收集資料、專業(yè)制圖、綜述撰寫的能力，培養(yǎng)理論與實際應用結合的能力，開發(fā)獨立思考的能力，尋找并解決工程實際問題的能力，為以后的畢業(yè)設計與實際工作打下堅實的基礎。</p><p>　　要求：（1）自學供配電系統(tǒng)設計規(guī)范，復習電力系統(tǒng)的基本概念和分析方法。</p

8、><p>　　（2）要求初步掌握工程設計的程序和方法，特別是工程中用到的電氣制圖</p><p>　　標準，常用符號，計算公式和編程技巧。</p><p>　?。?）通過獨立設計一個工程技術課題，掌握供配電系統(tǒng)的設計方法，學會查詢</p><p>　　資料，了解電力系統(tǒng)中常用的設備及相關參數(shù)。</p><p>　?。?）在

9、設計過程中，要多思考，多分析，對設計計算內容和結果進行整理和總 </p><p><b>　　結。</b></p><p>　?。?)完成《課程設計說明書》及相關的圖，可以手寫，可以計算機打印。</p><p>　　1.2 設計原則 </p><p>　?。?）必須遵守國家有關電氣的標準規(guī)范。</p>

10、<p>　　（2）必須嚴格遵守國家的有關法律、法規(guī)、標準。</p><p>　?。?）滿足電力系統(tǒng)的基本要求（電能質量、可靠性、經(jīng)濟性、負荷等級）</p><p>　?。?）必須從整個地區(qū)的電能分配、規(guī)劃出發(fā)，確定整體設計方案。</p><p>　　1.3 設計具體內容</p><p>　　該冶金機械廠總降壓變電所及高壓配電一

11、次系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況，解決對電能分配的安全可靠，經(jīng)濟合理的問題。其基本內容有以下幾方面：</p><p>　?。?）一次系統(tǒng)主結線方案設計</p><p><b>　?。?）確定全廠負荷</b></p><p>　?。?）主變壓器容量和臺數(shù)的選擇</p>

12、<p>　?。?）選擇35kV架空（8km長）輸電導線截面積（根據(jù)額定電流）計算并說明選擇的理由。</p><p>　?。?）畫出等值電路簡圖</p><p>　　（6）畫出總降壓站的電氣主結線圖</p><p>　　二、設計課題基礎資料</p><p>　　2.1 生產任務及車間組成</p><p>　　

13、本廠主要承擔冶金系統(tǒng)的配件生產，生產規(guī)模為：鑄鋼件1萬噸，鑄鐵件3千噸，鍛件1千噸，鉚焊件2千噸。</p><p>　　本廠車間組成如表1所示。</p><p><b>　　2.2 設計依據(jù)</b></p><p>　?。?）設計總平面布置圖</p><p>　?。?）全廠各車間負荷如表2所示，各車間均為380V的負荷

14、，但有一部分為高壓設備為6kV的負荷。</p><p><b>　?。?）供用電協(xié)議</b></p><p>　　工廠與供電部門所簽定的供用電協(xié)議主要內容如下：</p><p>　　工廠從供電部門用35千伏雙回架空線引入本廠，其中一個作為工作電源，一個作為備用電源，兩個電源不并列運行。（即不同時工作），供電部門短路容量為200MVA，該變電所距

15、廠東側8公里。</p><p>　　在本廠的總降壓變電所35千伏側進行計算，本廠的功率因數(shù)應大于0.9。</p><p>　　2.3 本廠負荷性質</p><p>　　本廠為三班工作制，最大有功負荷年利用小時數(shù)為6000小時，屬于二級負荷。</p><p>　　負荷計算及無功功率補償</p><p><b>

16、;　　3.1 負荷計算</b></p><p>　　確定車間的計算負荷，一般用需要系數(shù)法，車間設備的利用系數(shù)乘上設備容量即為車間低壓用電設備的總設備容量，即車間低壓側的計算負荷（有功功率）。并可求出相應的計算負荷（無功功率及視在功率）。計算后填入表1.（確定相應的變壓器容量）</p><p><b>　　有功計算負荷為</b></p>&l

17、t;p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　這里的K x稱為需要系數(shù)（demand coefficient），Pe為車間用電設備總容量。</p><p>　　無功計算負荷為 （2.2）</p><p>　　式中，tan為對應于車間用電設備的正切值。</p><p>　　視在計算負荷為

18、 </p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中，為車間供電設備的平均功率因素。 </p><p>　　根據(jù)工廠給出的資料，通過計算整理，得出該工廠各車間的負荷計算表及該工廠6kV高壓設備的負荷計算表，結果見表1。</p>

19、;<p>　　表1 全廠各車間負荷表</p><p>　　3.2 無功功率補償</p><p>　　通過該廠的負荷計算表可知該廠的功率因素=0.81，不能達到供電部門的要求。在《供電營業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶在當?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負荷時的功率因素應達到下列規(guī)定：100kVA及以上高壓供電的用戶功率因素為0.90以上?！辈⒁?guī)定，凡功率因素未達到上述規(guī)定的，應增添無功補償裝

20、置。</p><p>　　無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴容方便等優(yōu)點，因此本設計選用并聯(lián)電容進行無功補償。</p><p>　　按規(guī)定，變電所高壓側的功率因素cos≥0.9.?？紤]到變壓器本身的無功功率損耗ΔQT遠大于其有功功率損耗ΔPT，一般ΔQT=（4~5）ΔPT，因此在變壓器低壓側進行無功補

21、償時，低壓側補償后的功率因素應略高于0.90，這里取cos＇=0.92。要使低壓側功率因素由0.81提高到0.92，低壓側需裝設的并聯(lián)電容器容量為</p><p>　　取 QC=2000kvar</p><p>　　根據(jù)以上計算，本設計從常用并聯(lián)電容器中選出型號為BWF10.5-120-1的并聯(lián)電容器17臺進行該工廠的無功功率補償。</p><p>　　變壓器臺數(shù)

22、和容量的選擇</p><p>　　4.1 變電所主變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>　　無功功率補償后變電所低壓側的視在計算負荷為</p><p><b>　　變壓器的功率損耗為</b></p><p>　　ΔPT ≈ 0.015= 0.015×6076.43kVA = 91.146kW</p&g

23、t;<p>　　ΔQT ≈ 0.06= 0.06×6076.43kVA=364.586kvar</p><p>　　變電所高壓側的計算負荷為</p><p>　　= 5693.515kW + 91.146kW = 5784.661kW</p><p>　　=（4122.9506—2000）kvar + 364.586kvar =2487.53

24、7kvar</p><p>　　補償后工廠的功率因素為</p><p>　　這一功率因素滿足供電部門規(guī)定的要求。</p><p>　　根據(jù)工廠提供的數(shù)據(jù)，本工廠負荷為二級負荷，且工廠視在計算負荷為6296.836kVA故本工廠總降壓變電所應選擇兩臺主變壓器。由于本工廠選用兩臺主變壓器，故每臺主變壓器的容量SN·T不應小于總的計算負荷S30的60%~70%。

25、但由于本工廠的負荷均為二級負荷，故該工廠的總降壓變電所選用兩臺容量為10000kVA型號為S9-10000/35的變壓器，其主要技術數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表3.1 S9-5000/35變壓器技術參數(shù)</p><p>　　4.2 車間變壓器臺數(shù)和容量的選擇</p><p>　　表3.2 車間變電所變壓器型號</p><p>　　

26、表3.3 各型號變壓器技術參數(shù)</p><p>　　五、一次系統(tǒng)主接線方案設計</p><p>　　變電站的主接線是由各種電氣設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分，它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)容量等因素有關。</p><p>　　該廠電源從位于距該廠東側8km處的220/35kV變電站

27、以35kV雙回路架空線引入工廠，其中一路做為工作電源，另一路作為備用電源，兩個電源不并列運行。</p><p>　　方案一：二次側采用雙母線接線，其可靠性、靈活性都比較高，因為雙母線可以在不停電的情況下維修任意母線。同時變壓器兩側均裝有斷路器，所以當其出現(xiàn)故障時，又隨時對它進行維修，可將電能從一臺變壓器送出，即可保證一、二級負載不停電，又提高操作的靈活性。一次側采用了全橋接線，能提高供電可靠性。</p>

28、;<p>　　方案二:一次側采用聯(lián)絡線接線，當可靠性要求不高時，也可用隔離開關QS將聯(lián)絡線分段運行（聯(lián)絡線故障時將會短時全廠停電，操作復雜）。二次側為雙母線分段，兩段母線組合形式更多，比方案一多增加了兩套斷路器。任一部分發(fā)生故障均能在不停電的條件下檢修，其靈活性、可靠性提高</p><p>　　綜上所述，根據(jù)技術比較并結合變壓器臺數(shù)容量等因素的考慮，方案一較適合，滿足可靠性、靈活性。</p&g

29、t;<p><b>　　六、架空線路的設計</b></p><p>　　6.1 35kV架空線路的選擇</p><p>　　35kV供電線路可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，在校驗其他條件。按經(jīng)濟電流密度jec計算經(jīng)濟截面Aec的公式為</p><p>　　式中，I30為線路的計算電流。</p><p>　

30、　該工廠為三班工作制，年最大有功利用小時為6000h，進線電纜選用鋁芯電纜，由資料查得jec=1.54。由公式計算得架空線路的經(jīng)濟截面</p><p>　　因此選用截面為150mm2，型號為LGJ-150的鋼芯鋁絞線，LGJ-150的允許載流量Ial=455A﹥I30=116A，因此滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　6.2 35kV母線的選擇</p><p>　

31、　由《發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》查出鋁矩形導體的經(jīng)濟電流密度jec=0.68，故母線的經(jīng)濟截面</p><p>　　故35kV母線選用35×5mm2單條豎放矩形導體，其載流量為350A，比I30大，因此滿足要求。</p><p>　　6.3 總降壓變電所10kV側電纜的選擇</p><p>　　根據(jù)公式可算出總降壓變電所10kV側電纜的經(jīng)濟截面</p>

32、;<p>　　因此選用截面為250mm2，型號為YJV－250的交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜。由《工發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)》中的數(shù)據(jù)得銅芯YJV－250的允許載流量Ial=411A﹥I30=116A,因此滿足發(fā)熱條件。</p><p>　　6.4 總降壓變電所10kV側母線的選擇</p><p>　　根據(jù)10kv母線處的電流電壓等初選母線型號為LMY－480(40×4)， Ial

33、=480A≥I30=473.6A，符合要求。</p><p><b>　　七、短路電流計算</b></p><p>　　7.1 短路計算的目的</p><p>　　（1）用于變壓器繼電保護裝置的整定。</p><p>　?。?）選擇電氣設備和載流導體。</p><p>　?。?）選擇限制短路電流

34、的方法。</p><p>　　（4）確定主接線方案和主要運行方式。</p><p>　　7.2 短路電流計算過程</p><p>　　(1）取基準容量=100MVA；SOK為區(qū)變電所的短路容量200MVA。最小運行方式，只有一臺變壓器工作，最大運行方式，兩臺變壓器并列運行，電壓源的標幺值為1；</p><p><b>　　（2)計

35、算基準電流</b></p><p>　　35kV網(wǎng)絡的基準電流：</p><p>　　6kV網(wǎng)絡的基準電流：</p><p>　　400V網(wǎng)絡的基準電流：</p><p>　　(3)電力系統(tǒng)的電抗：</p><p>　　(4)架空線路電抗：</p><p><b>　　(5

36、)變壓器電抗：</b></p><p>　　(6)計算三相短路電流和短路容量</p><p>　　最小運行方式時高壓側短路</p><p><b>　　次暫態(tài)電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p>　　最大沖擊電流有效值：&

37、lt;/p><p><b>　　最大短路功率：</b></p><p>　　同理可以得出最小運行方式時低壓側短路時的次暫態(tài)電流、沖擊電流、最大沖擊電流有效值、最大短路功率。</p><p>　　最大運行方式時高壓側短路</p><p><b>　　次暫態(tài)電流：</b></p><p&

38、gt;<b>　　沖擊電流：</b></p><p>　　最大沖擊電流有效值：</p><p><b>　　最大短路功率：</b></p><p>　　同理可以得出最大運行方式時低壓側短路時的次暫態(tài)電流、沖擊電流、最大沖擊電流有效值、最大短路功率。</p><p>　　表5.2 高壓側三相短路計算結

39、果</p><p>　　表5.3 低壓側三相短路計算結果</p><p>　　八、總降壓站的電氣主接線圖及其設備選擇與校驗</p><p>　　8.1 電氣主接線圖 </p><p>　　電氣主接線圖如圖8-1所示</p><p>　　圖8-1 電氣主接線圖</p><p>　　8.2

40、 一次設備的選擇與校驗</p><p>　　為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗：</p><p>　?。?）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇；</p><p>　?。?）按短路條件包括動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進行校驗；</p><p>　　（3）考慮電氣設備運行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防爆、

41、防腐、防火等要求；</p><p>　　本設計查閱相關資料，經(jīng)過整理一次設備效驗所需的公式得出一次設備效驗公式表見表8.1。</p><p>　　表8.1 一次設備效驗公式表</p><p><b>　　九、心得體會</b></p><p>　　在設計之前，我們所學的知識是比較離散的，只是有些模糊的概念而已，所以我搜集

42、了許多相關的資料，研究了一些基本常用的變電所主接線圖，作了充分的準備，然而在著手設計時，又出現(xiàn)了許多未預料的問題，如數(shù)據(jù)的計算的選取，主接線圖形式的選取等等，但在思考和同學的幫助之后還是做了妥善的解決。</p><p>　　通過這次設計，我對工廠供電系統(tǒng)的設計以及所涉及的相關知識有了一個較為全面和深入的理解，也加深了對電氣設備選擇的了解。這次設計有很多需要計算的地方，如容量、負荷的計算等，我查閱相關書籍，仔細分析

43、，相互討論，認真思考，最終完成了計算。</p><p>　　這次課程設計讓我獲益匪淺，不僅培養(yǎng)了我對專業(yè)知識的綜合運用能力，還提高了我在處理問題時的邏輯思考能力。同時通過這次課程設計也學會了運用相關軟件繪圖，這對以后的設計和實踐都帶來了很大的幫助。</p><p>　　總而言之，這次的電力系統(tǒng)分析課程設計讓我讓我收獲滿滿，帶著這份收獲，以后的我會更加的努力學習，提高自己對問題的積極探索精神

44、和解決問題的能力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 作者.書名[M].出版地:出版者，出版年.</p><p>　　[2] 國名或地區(qū)(加圓括弧)原作者.書名[M].譯者.出版地:出版社,出版年.</p><p>　　[3] 作者.篇名[J].期刊名,出版年,卷（期）:&l

45、t;/p><p>　　[4] 作者.篇名[N].報紙名,年-月-日（版次）.</p><p>　　[5] 作者.篇名[A].編著者.論文集名[C].出版地:出版者,出版 年.</p><p>　　[6] 作者.題名[D].保存地:保存單位,年份.</p><p>　　[7] 標準編號-發(fā)布年,標準名稱[S].</p><