電力系統(tǒng)分析課程設(shè)計(jì)--變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)報(bào)告</b></p><p>　　題 目 某冶金機(jī)械修造廠總降壓</p><p>　　變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 名 稱(chēng) 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(shè)計(jì)目的要求2</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)原則2</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)具體內(nèi)容2</p><p>　　二、設(shè)計(jì)課題基礎(chǔ)資料3</p><p>　　2.1 生產(chǎn)任務(wù)及車(chē)間組成3</p><p>　　2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)3</p>&

3、lt;p>　　2.3 本廠負(fù)荷性質(zhì)4</p><p>　　三、 負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償4</p><p>　　3.1 負(fù)荷計(jì)算4</p><p>　　3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償5</p><p>　　四、 變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇6</p><p>　　4.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇6<

4、/p><p>　　4.2 車(chē)間變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇7</p><p>　　五、一次系統(tǒng)主接線方案設(shè)計(jì)7</p><p>　　六、架空線路的設(shè)計(jì)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(cè)電纜的選擇8</p><p>　　6.4 總降壓變電所10kV側(cè)母線的選擇9</p><p>　　七、短路電流計(jì)算9</p><p>　　7.1 短路計(jì)算的目的9</p><p>　　7.2 短路電流計(jì)算過(guò)程9</p><p>　　八、總降壓站的電氣主接線圖及其設(shè)備選擇與校驗(yàn)11&

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

7、></p><p>　　1.1 課程設(shè)計(jì)目的要求</p><p>　　目的：通過(guò)課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步提高收集資料、專(zhuān)業(yè)制圖、綜述撰寫(xiě)的能力，培養(yǎng)理論與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合的能力，開(kāi)發(fā)獨(dú)立思考的能力，尋找并解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，為以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)與實(shí)際工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p><p>　　要求：（1）自學(xué)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，復(fù)習(xí)電力系統(tǒng)的基本概念和分析方法。</p

8、><p>　?。?）要求初步掌握工程設(shè)計(jì)的程序和方法，特別是工程中用到的電氣制圖</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)，常用符號(hào)，計(jì)算公式和編程技巧。</p><p>　?。?）通過(guò)獨(dú)立設(shè)計(jì)一個(gè)工程技術(shù)課題，掌握供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，學(xué)會(huì)查詢(xún)</p><p>　　資料，了解電力系統(tǒng)中常用的設(shè)備及相關(guān)參數(shù)。</p><p>　?。?）在

9、設(shè)計(jì)過(guò)程中，要多思考，多分析，對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容和結(jié)果進(jìn)行整理和總 </p><p><b>　　結(jié)。</b></p><p>　?。?)完成《課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)》及相關(guān)的圖，可以手寫(xiě)，可以計(jì)算機(jī)打印。</p><p>　　1.2 設(shè)計(jì)原則 </p><p>　　（1）必須遵守國(guó)家有關(guān)電氣的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。</p>

10、<p>　?。?）必須嚴(yán)格遵守國(guó)家的有關(guān)法律、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　?。?）滿足電力系統(tǒng)的基本要求（電能質(zhì)量、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、負(fù)荷等級(jí)）</p><p>　?。?）必須從整個(gè)地區(qū)的電能分配、規(guī)劃出發(fā)，確定整體設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)具體內(nèi)容</p><p>　　該冶金機(jī)械廠總降壓變電所及高壓配電一

11、次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車(chē)間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況，解決對(duì)電能分配的安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理的問(wèn)題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：</p><p>　?。?）一次系統(tǒng)主結(jié)線方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　（2）確定全廠負(fù)荷</b></p><p>　?。?）主變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇</p>

12、<p>　?。?）選擇35kV架空（8km長(zhǎng)）輸電導(dǎo)線截面積（根據(jù)額定電流）計(jì)算并說(shuō)明選擇的理由。</p><p>　?。?）畫(huà)出等值電路簡(jiǎn)圖</p><p>　?。?）畫(huà)出總降壓站的電氣主結(jié)線圖</p><p>　　二、設(shè)計(jì)課題基礎(chǔ)資料</p><p>　　2.1 生產(chǎn)任務(wù)及車(chē)間組成</p><p>　　

13、本廠主要承擔(dān)冶金系統(tǒng)的配件生產(chǎn)，生產(chǎn)規(guī)模為：鑄鋼件1萬(wàn)噸，鑄鐵件3千噸，鍛件1千噸，鉚焊件2千噸。</p><p>　　本廠車(chē)間組成如表1所示。</p><p><b>　　2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)</b></p><p>　　（1）設(shè)計(jì)總平面布置圖</p><p>　?。?）全廠各車(chē)間負(fù)荷如表2所示，各車(chē)間均為380V的負(fù)荷

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

15、廠東側(cè)8公里。</p><p>　　在本廠的總降壓變電所35千伏側(cè)進(jìn)行計(jì)算，本廠的功率因數(shù)應(yīng)大于0.9。</p><p>　　2.3 本廠負(fù)荷性質(zhì)</p><p>　　本廠為三班工作制，最大有功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)為6000小時(shí)，屬于二級(jí)負(fù)荷。</p><p>　　負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償</p><p><b>

16、;　　3.1 負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　確定車(chē)間的計(jì)算負(fù)荷，一般用需要系數(shù)法，車(chē)間設(shè)備的利用系數(shù)乘上設(shè)備容量即為車(chē)間低壓用電設(shè)備的總設(shè)備容量，即車(chē)間低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷（有功功率）。并可求出相應(yīng)的計(jì)算負(fù)荷（無(wú)功功率及視在功率）。計(jì)算后填入表1.（確定相應(yīng)的變壓器容量）</p><p><b>　　有功計(jì)算負(fù)荷為</b></p>&l

17、t;p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　這里的K x稱(chēng)為需要系數(shù)（demand coefficient），Pe為車(chē)間用電設(shè)備總?cè)萘俊?lt;/p><p>　　無(wú)功計(jì)算負(fù)荷為 （2.2）</p><p>　　式中，tan為對(duì)應(yīng)于車(chē)間用電設(shè)備的正切值。</p><p>　　視在計(jì)算負(fù)荷為

18、 </p><p><b>　　（2.3）</b></p><p>　　式中，為車(chē)間供電設(shè)備的平均功率因素。 </p><p>　　根據(jù)工廠給出的資料，通過(guò)計(jì)算整理，得出該工廠各車(chē)間的負(fù)荷計(jì)算表及該工廠6kV高壓設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算表，結(jié)果見(jiàn)表1。</p>

19、;<p>　　表1 全廠各車(chē)間負(fù)荷表</p><p>　　3.2 無(wú)功功率補(bǔ)償</p><p>　　通過(guò)該廠的負(fù)荷計(jì)算表可知該廠的功率因素=0.81，不能達(dá)到供電部門(mén)的要求。在《供電營(yíng)業(yè)規(guī)則》中規(guī)定：“用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因素應(yīng)達(dá)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(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)增添無(wú)功補(bǔ)償裝

20、置。</p><p>　　無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種。由于并聯(lián)電容器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)選用并聯(lián)電容進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。</p><p>　　按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的功率因素cos≥0.9.?？紤]到變壓器本身的無(wú)功功率損耗ΔQT遠(yuǎn)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(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)

21、償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因素應(yīng)略高于0.90，這里取cos＇=0.92。要使低壓側(cè)功率因素由0.81提高到0.92，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器容量為</p><p>　　取 QC=2000kvar</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算，本設(shè)計(jì)從常用并聯(lián)電容器中選出型號(hào)為BWF10.5-120-1的并聯(lián)電容器17臺(tái)進(jìn)行該工廠的無(wú)功功率補(bǔ)償。</p><p>　　變壓器臺(tái)數(shù)

22、和容量的選擇</p><p>　　4.1 變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇</p><p>　　無(wú)功功率補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)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(cè)的計(jì)算負(fù)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(bǔ)償后工廠的功率因素為</p><p>　　這一功率因素滿足供電部門(mén)規(guī)定的要求。</p><p>　　根據(jù)工廠提供的數(shù)據(jù)，本工廠負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，且工廠視在計(jì)算負(fù)荷為6296.836kVA故本工廠總降壓變電所應(yīng)選擇兩臺(tái)主變壓器。由于本工廠選用兩臺(tái)主變壓器，故每臺(tái)主變壓器的容量SN·T不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷S30的60%~70%。

25、但由于本工廠的負(fù)荷均為二級(jí)負(fù)荷，故該工廠的總降壓變電所選用兩臺(tái)容量為10000kVA型號(hào)為S9-10000/35的變壓器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　表3.1 S9-5000/35變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　4.2 車(chē)間變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇</p><p>　　表3.2 車(chē)間變電所變壓器型號(hào)</p><p>　　

26、表3.3 各型號(hào)變壓器技術(shù)參數(shù)</p><p>　　五、一次系統(tǒng)主接線方案設(shè)計(jì)</p><p>　　變電站的主接線是由各種電氣設(shè)備（變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)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(fù)荷的大小、級(jí)別以及變壓器的臺(tái)數(shù)容量等因素有關(guān)。</p><p>　　該廠電源從位于距該廠東側(cè)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(gè)電源不并列運(yùn)行。</p><p>　　方案一：二次側(cè)采用雙母線接線，其可靠性、靈活性都比較高，因?yàn)殡p母線可以在不停電的情況下維修任意母線。同時(shí)變壓器兩側(cè)均裝有斷路器，所以當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)，又隨時(shí)對(duì)它進(jìn)行維修，可將電能從一臺(tái)變壓器送出，即可保證一、二級(jí)負(fù)載不停電，又提高操作的靈活性。一次側(cè)采用了全橋接線，能提高供電可靠性。</p>

28、;<p>　　方案二:一次側(cè)采用聯(lián)絡(luò)線接線，當(dāng)可靠性要求不高時(shí)，也可用隔離開(kāi)關(guān)QS將聯(lián)絡(luò)線分段運(yùn)行（聯(lián)絡(luò)線故障時(shí)將會(huì)短時(shí)全廠停電，操作復(fù)雜）。二次側(cè)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(shù)比較并結(jié)合變壓器臺(tái)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(shè)計(jì)</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(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，在校驗(yàn)其他條件。按經(jīng)濟(jì)電流密度jec計(jì)算經(jīng)濟(jì)截面Aec的公式為</p><p>　　式中，I30為線路的計(jì)算電流。</p><p>　

30、　該工廠為三班工作制，年最大有功利用小時(shí)為6000h，進(jìn)線電纜選用鋁芯電纜，由資料查得jec=1.54。由公式計(jì)算得架空線路的經(jīng)濟(jì)截面</p><p>　　因此選用截面為150mm2，型號(hào)為L(zhǎng)GJ-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(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度jec=0.68，故母線的經(jīng)濟(jì)截面</p><p>　　故35kV母線選用35×5mm2單條豎放矩形導(dǎo)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(cè)電纜的選擇</p><p>　　根據(jù)公式可算出總降壓變電所10kV側(cè)電纜的經(jīng)濟(jì)截面</p>

32、;<p>　　因此選用截面為250mm2，型號(hào)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(cè)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(hào)為L(zhǎng)MY－480(40×4)， Ial

33、=480A≥I30=473.6A，符合要求。</p><p><b>　　七、短路電流計(jì)算</b></p><p>　　7.1 短路計(jì)算的目的</p><p>　　（1）用于變壓器繼電保護(hù)裝置的整定。</p><p>　?。?）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體。</p><p>　　（3）選擇限制短路電流

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

35、算基準(zhǔn)電流</b></p><p>　　35kV網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電流：</p><p>　　6kV網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)電流：</p><p>　　400V網(wǎng)絡(luò)的基準(zhǔn)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(jì)算三相短路電流和短路容量</p><p>　　最小運(yùn)行方式時(shí)高壓側(cè)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(yùn)行方式時(shí)低壓側(cè)短路時(shí)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(yùn)行方式時(shí)高壓側(cè)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(yùn)行方式時(shí)低壓側(cè)短路時(shí)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(cè)三相短路計(jì)算結(jié)

39、果</p><p>　　表5.3 低壓側(cè)三相短路計(jì)算結(jié)果</p><p>　　八、總降壓站的電氣主接線圖及其設(shè)備選擇與校驗(yàn)</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(shè)備的選擇與校驗(yàn)</p><p>　　為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn)：</p><p>　　（1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開(kāi)斷電流等選擇；</p><p>　　（2）按短路條件包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)；</p><p>　　（3）考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無(wú)防塵、防爆、

41、防腐、防火等要求；</p><p>　　本設(shè)計(jì)查閱相關(guān)資料，經(jīng)過(guò)整理一次設(shè)備效驗(yàn)所需的公式得出一次設(shè)備效驗(yàn)公式表見(jiàn)表8.1。</p><p>　　表8.1 一次設(shè)備效驗(yàn)公式表</p><p><b>　　九、心得體會(huì)</b></p><p>　　在設(shè)計(jì)之前，我們所學(xué)的知識(shí)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(guān)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(zhǔn)備，然而在著手設(shè)計(jì)時(shí)，又出現(xiàn)了許多未預(yù)料的問(wèn)題，如數(shù)據(jù)的計(jì)算的選取，主接線圖形式的選取等等，但在思考和同學(xué)的幫助之后還是做了妥善的解決。</p><p>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我對(duì)工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及所涉及的相關(guān)知識(shí)有了一個(gè)較為全面和深入的理解，也加深了對(duì)電氣設(shè)備選擇的了解。這次設(shè)計(jì)有很多需要計(jì)算的地方，如容量、負(fù)荷的計(jì)算等，我查閱相關(guān)書(shū)籍，仔細(xì)分析

43、，相互討論，認(rèn)真思考，最終完成了計(jì)算。</p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)讓我獲益匪淺，不僅培養(yǎng)了我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合運(yùn)用能力，還提高了我在處理問(wèn)題時(shí)的邏輯思考能力。同時(shí)通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)也學(xué)會(huì)了運(yùn)用相關(guān)軟件繪圖，這對(duì)以后的設(shè)計(jì)和實(shí)踐都帶來(lái)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(shè)計(jì)讓我讓我收獲滿滿，帶著這份收獲，以后的我會(huì)更加的努力學(xué)習(xí)，提高自己對(duì)問(wèn)題的積極探索精神

44、和解決問(wèn)題的能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 作者.書(shū)名[M].出版地:出版者，出版年.</p><p>　　[2] 國(guó)名或地區(qū)(加圓括弧)原作者.書(shū)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(bào)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(biāo)準(zhǔn)編號(hào)-發(fā)布年,標(biāo)準(zhǔn)名稱(chēng)[S].</p><