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郑州电力职业技术学院毕业生课程设计 题目： 工厂供配电设计 系 别： 电力工程系 专业班级： 09发电四班 学 号： 09401030446 学生姓名： 吴 陈 指导教师： 张 瑞 洁 论文成绩指导教师答辩成绩主答辩教师综合成绩答辩委员会主任课程设计任务书一、题目 供配电设计二、题目释述 该设计主要是模拟设计一个中小型6-10/0.4KV,容量为8002000KVA的降压变电所。这种类型的变电所主要包括变配电设计、高压配电线路设计、低压配电线路设计和电气照明设计等，还可以包括继电保护，二次回路及防雷与接地设计。几乎囊括工厂供电课程的全部基本内容，相当全面。因时间有限本次设计主要侧重于变配电设计的部分内容。（一）变配电所设计变配电所设计包括以下基本内容：1.负荷计算及无功功率补偿计算。2.变配电所所址和型式的选择。3.变配电所主要电器台数、容量及类型的选择（配电所设计不含此项内容）。4.变配电所主接线路的设计。5.短路电流的计算。6.变配电所一次设备的选择。7.变配电所二次回路方案的选择及继电保护装置的选择与装定。8.变配电所防雷保护和接地装置的设计。9.编写设计说明书及主要设备材料单。10.绘制变配电所主结线图、平面图和必要的剖面图、二次回路图及其他施工图。（二）.本次设计的设计的主要任务 1.负荷计算与无功补偿2.变配电所主变压器和主接线方案3.短路电流的计算4.变配电所一次设备的选择与校验5.变配电所进出线的选择三、基本内容要求 根据工厂所取得的电源及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主变电所主变压器的台数和容量、类型，选择变电所主接线方案并进行短路电流计算（短路电流是电气设备和导体选择、继电保护选型和整定计算等的基础），进行一次、二次设备的选择。最后按要求写出设计说明书，给出设计图样。四、完成时间 2011 年09月26日 2011年09月30日五、阶段任务安排 第一天：（上）熟悉任务、设计内容及要求 （下）复习相关知识，收集资料 第二天：（上）进行负荷计算及无功补偿计算（下）主变压器台数、容量和型式的选择第三天：（上）确定主接线方案 （下）短路电流计算 第四天：（上）同上 （下）根据有关数据进行一次设备的选择第五天：（上）完善设计方案并撰写设计说明书 （下）绘制主接线图 第六天：（上）审核与校对六、设计成品要求 1、设计说明书一份 2、设计图样一张（主接线图）七、主要设计参考资料 工厂供电/发电厂电气部分、电力系统故障分析工业与民用配电设计手册(中国航空工业规划设计研究院等编1994)现代电工技术手册现代电工技术手册编委会 主编中国水利水电出版社 2003.2 八、成绩评定标准 根据设计成品及设计过程中的实际表现进行成绩的评定，分为优、良、中、差四个等级。指导老师：张瑞洁 B市某小学供配电设计原始资料一、 小学负荷情况 小学总计算负荷793.92KW 623.94Kvar 1009.76KVA其中二级负荷容量为（）63.125KVA（无一级负荷）。二、供电电源情况按照学校与当地供电部门签订的供用电协议规定, 该小学可由附近一条10kv的供用电源干线和邻近单位取得工作电源和备用电源，干线首端距学校约6km。三、电费制度该学校与当地供电部门达成协议。在学校变电所高压策计量电能。动力电费为0.2元/KWH，照明电费为0.5元/KWH。学校最大负荷时的功率因数不得底于0.90。此外，电力用户需按新装变压器容量一次性向供电部门交纳电贴费：610KV为800元/KVA。四、电力系统最大运行方式时=500MVA,最小运行方式时=250MVA，此时电力系统均可视为无穷大容量系统。前言（一）供配电设计的意义和要求众所周知，电能是现代工业生产和社会生活的主要能源和动力。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。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。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。在日常生活、工厂中，电能虽然是生产生活的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。但是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。从另一方面来说，电能不光给我们的日常生活带来许多便利，更重要的是它已经成为我们赖以生存的必需品。因此，做好供配电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，促进人类文明具有十分重要的意义。由于能源节约是供配电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好供配电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。供配电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和日常生活用电的需要，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、传输、分配和使用中，应确保不发生人身事故和设备事故。2、可靠 在电力系统的运行过程中，应避免发生供电中断，满足电能用户对供电可靠性的要求。3、优质 就是要满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4、经济 降低电力系统的投资和运行费用，并尽可能地节约有色金属的消耗量，通过合理规划和调度，减少电能损耗，实现电力系统的经济运行。此外，在供配电工作中，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。（二）工厂供电设计必须遵循的一般原则按照国家标准供配电设计必须遵循以下原则：1 必须遵循国家的有关法令、标准和规范，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. 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，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、耗能低、性能先进的电气产品。3. 必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。4. 应根据工程特点、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，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。关于负荷性质，按GB50052-95供配电系统设计规范规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级：1. 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位的重要的电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。2. 二级负荷 中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如：主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常工作者,例如：交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱者。3. 三级负荷 不属于一级和二级负荷电力负荷 。对一级负荷，应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接应急供电系统。对二级负荷，宜由两回线路供电。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电。当采用电缆线路时，应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。（三） 工厂供电设计的基本步骤(1) 收集原始资料 在动手设计之前，应根据设计任务的要求，收集用电设备的性质、特征、功率、布局、环境及气象条件；有关冶金厂的平面图及断面图；用电设备平面布置图；电源的电压、容量及可能提供的供电方式。(2) 电力负荷的分析计算根据工艺设计提供的工厂电力负荷清单，分析哪那些电力设备属于一级负荷，那些属于二级负荷，那些属于三级负荷，然后按需要系数法分别计算出工厂各负荷计算负荷。根据工厂的负荷性质及平面布局，确定在哪些地方设变配电所（根据变配电所应靠近负荷中心及进出线方便的原则，确定变配电所的位置，然后根据环境条件确定变压器是放在户内还是户外）及变配电所中变压器的台数、容量。(3) 工厂配电系统设计应根据工艺设计所提供设备平面布置图拟出两种可行的配电系统方案进行比较后，确定一种方案。(4) 低压配电屏的选择(5) 选择变压器。（6）短路电流的计算。（课程设计时间：2011年9月26日2011年9月30日）郑州电力职业技术学院目 录1. 负荷计算与无功功率补偿. 1.1负荷计算.1.1.1负荷计算的意义 1.2. 无功补偿计算.。 1.2.1无功补偿的意义。 1.2.2无功补偿的方式及并联电容器的选择计算 2. 主变压器台数、容量和型式的选择3. 主接线方案的设计4短路电流计算 一. 负荷计算与无功功率补偿1.1 负荷计算1.1.1 负荷计算的意义?无功功率补偿装置在电力供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电质量，所以无功功率补偿装置在电力配电系统中处在一个不可或缺的非常重要的位置1.2 无功补偿计算1.2.1为什么要进行无功功率补偿?进行无功功率补偿的目的是为了提高功率因数2、 无功补偿的分类，各种无功补偿的优缺点：（1） 低压集中无功补偿（2）高压集中无功补偿 （3）分散无功补偿（a）低压集中补偿的优点低压集中仅能补偿无功能量对变压器的“涡流效应”引起的配变利用率过低，在一定程度上提高配变利用率；同时对无功能量起到阻隔作用，防止无功能量闯入上一级电网造成电压的波动，降低网损。低压集中对企业而言社会意义远大于经济利益，具有一定的的经济性，是目前大对数企业无功补偿中常用的手段之一。缺点是：低压集中无功补偿，对于企业投资大而收益少，主要起到的是对低压侧无功的阻隔作用，对上游电网的贡献大，社会效益大于企业节约电费的收益非常有限。(b)高压集中补偿高压集中补偿高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的610kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，避免功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。按照供电电源情况该小学是从附近一条10kv的供电电源干线和邻近单位取得工作电源和备用电源，所以该设计采用低压无功补偿方式。2.并联电容器的选择计算已知要求是P30=793.92KW Q30=623.94var S30=1009.76KVA Cos=P30/S30=793.92/1009.76=0.780.9 因此应该行无功补偿。由于本设计中上级要求COS0.9,而由上面计算可知COS=0.780.9变压器的功率损耗为QT = 0.06 S30= 0.06 *854.47 = 51.27KvarPT = 0.015 S30 = 0.015 * 854.27= 12.82 Kw变电所高压侧计算负荷为：P30=793.92+12.82= 806.74 KwQ30= (623.94-308 )+ 51.27= 367.21 KvarI30=854.47/31/2 *10KV=51.18Acos= P30/ S30=806.74/854.47=0.910.9所以符合要求二.变压器的选择1. 在上面的计算中S30=854.47KV.A在选用变压器时要求ST S30所以选用S90-1000/10的变压器 三、主接线的选择1. 主变压器联结组别的选择我国过去差不多都采用Yyn0联结的配电变压器，但近年来Dyn11联结的配电变压器已得到推广应用。配电变压器采用Dyn11联结较之Yyn0联结有下列优点：(1) Dyn11联结的变压器，对3次及其整数倍次的谐波电流可 在其三角形联结的一次绕组内形成环流，从而不致注入高压公用电网中去。由此可见它较之Yyn0联结的变压器更有利于抑制高次谐波电流。(2) Dyn11联结的变压器，其零序阻抗较之Yyn0联结的变压器的零序阻抗小的多，因此Dyn11联结的变压器二次侧的单相接地短路电流较之Yyn0联结变压器二次侧的单相接地短路电流大的多，从而更有利于低压侧单相接地短路故障的保护和切除。(3) Dyn11联结的变压器的中性线电流允许达到相电流的75以上，其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。综上考虑变压器联结组别均采用Dyn11联结方式。(二). 变配电所主结线方案的设计变配电所主接线是构成电力系统的重要环节，也是电力系统网络结构的重要组成部分，直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电气设备选择、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的关系。因此，主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，通过技术经济论证比较后方可确定。变配电所的主结线是由变压器母线隔离开关断路器和电抗器等电气设备及其线路连接而成的。主结线应根据不同等级的负荷对供电可靠性的要求允许停电时间及用电时间及用电单位规模性质和负荷大小，以及变配电所在供电系统中的地位进出线回路数设备特点及负荷性质并结合地区供电条件等条件确定，并应满足安全可靠灵活和经济的要求。根据供电要求主接线方案如图）装设一台主变压器的主接线方案 如图1所示(低压侧主结线从略) 图4.1 一变压器主接线（四）. 短路电流的计算、1.短路电流计算的目的（1）选择电气设备的依据。（2）继电保护的设计和整定。（3）电气主接线方案的确定。（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路对用户工作的影。2、短路电流计算（1）2.设系统Sd=100MVA,Ud=Uc=1.05Un,即高压侧Ud1=10.5KV低压侧Ud2=0.4KV则Id1=Sd/3 1/2 Ud 1=100MVA/3 1/2 10.5KV=5.5KAId2=Sd/3 1/2 Ud 2=100MVA/3 1/2 0.4KV=144KA3.电力系统:已知Soc=500MVA,故X1*=100MVA/500MVA=0.2架空线路;查表后用LGJ-150的线，x0=0.36/Km,而线路长6Km故X2*=(0.36*6)*100/10.52 =1.962. 电力变压器查表得Uz%=4.5故X3*=4.5/100*100MVA/1000KVA=4.53. 计算K-1点的短路电流总电抗及三相电路电流和容量总电抗标幺值 X*k-1=X*1+X*2=0.2+1.96=2.16三相短路电流周期分量的有效值Ik-1=Id1/X*k-1=5.5KA/2.16=2.55KA最大运行方式下三相短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-12.556.503.8546.3k-221.6239.7823.5715.02 最小运行方式下三相短路电流的计算 .电力系统:已知Soc=250MVA,故X1*=100MVA/250MVA=0.4故X2*=(0.36*6)*100/10.52 =1.96电力变压器查表得Uz%=4.5故X3*=4.5/100*100MVA/1000KVA=4.5计算K-2点的短路电流总电抗及三相电路电流和容量总电抗标幺值 X*k-2=X*1+X*2=0.4+1.96=2.36三相短路电流周期分量的有效值Ik-2=Id1/X*k-2=5.5KA/2.36=2.33KA最小运行方式下三相短路电流计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-12.335.943.5242.92k-220.9938.6222.8814.58、主接线图（附下页）总结通过这次课程设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，时间就这样匆匆的过去了。这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对大家的关心有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析的能力，我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题,解决问题的能力。感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样良好的机会实践,加深对所学理论知识的理解,掌握工程设计的方法。最后更应该感谢张老师的细心指导.正是由于张老师的辛勤培养,谆谆教导,才使此次课程设计得以圆满完成。主要设计参考资料 工厂供电/发电厂电气部分、电力系统故障分析工业与民用配电设计手册(中国航空工业规划设计研究院等编1994)现代电工技术手册现代电工技术手册编委会 主编中国水利水电出版社 2003.2 成绩评定标准 根据设计成品及设计过程中的实际表现进行成绩的评定，分为优、良、中、差四个等级。指导老师：张瑞洁 致谢