1、課程設計說明書（2012 /2013 學年第 一 學期） 課程名稱 企業供電系統課程設計 題 目 ：某電機制造廠總降壓變電所及高壓配電系統設計 專業班級 ： 學生姓名 ： 學 號： 指導教師 ： 設計周數 ： 設計成績 ： 2013年 1月 18日一、課程設計原始數據及主要任務1 工廠負荷情況：本工廠大部分車間為一班制，少數車間為兩班制或三班制，年最大負荷利用小時數為2500小時，日最大負荷持續時間為6小時。該車間鑄造車間，電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。本廠的負荷統計資料表1所示。2 供電電源情況：本廠可由附近10KV的公用電源干線取得工作電源。干線首段距離本廠8km。干線首

2、段所裝設的高壓斷路器斷流容量500MVA。此短路器配備有定時限過流保護和電流速斷保護，定時限過流保護整定的動作時間為1.3s。為滿足工廠二級負荷要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知本廠高壓側有電氣聯系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。3 氣象資料，本廠所在地區的年最高氣溫為38，年平均氣溫為23，年最低氣溫為-9，年最熱月平均最高氣溫為33，年最熱月平均氣溫為26，年最熱月地下0.8米處平均氣溫為25。當地主導風向為東北風，年雷暴日數為20.4 根據課題的原始資料確定負荷等級；擬定高低壓供配電系統；正確建立負荷統計計算表；變壓器臺數，容量，型號選擇；設計變電

3、所主接線圖；計算短路電流以及主要高壓設備器件的選擇及校驗；CAD繪制供電系統圖；寫一份完整的設計說明書。二、課程設計要求1. 符合供配電系統設計規范要求：功率因數0.9；電壓損失5；2. 滿足煤礦對供電的要求。三、課程設計內容1.1全廠負荷計算計算負荷的確定根據要求，按照系數法計算負， 得各項數據列表如下（下表數據均為10kV側）：用電設備Pe/kWKdCos計 算 負 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A電機修理車間23000.60.713801407.61971.23113.8機械加工車間8800.650.65572669.24880.3850.8新品試制車間6500.5

4、50.6357.5475.48594.8834.3原料車間5500.350.65192.5225.23296.2817.1備件車間5600.50.7280285.6399.9623.1鍛造車間1800.60.65108126.36166.239.6鍋爐房2600.90.8234175.5292.516.9空壓房3020.80.65241.6282.67371.8521.5汽車庫560.50.72828.56402.3線圈車間3280.550.65180.4211.07277.6616半成品試驗車間7500.650.75487.5429649.3837.5成品試驗車間25640.350.6897

5、.41193.541493.2786.2加壓站（10KV轉供負荷）2740.550.65150.7176.32231.9513.4設備處倉庫（10KV轉供負荷）6540.550.75359.7316.54479.1527.7成品試驗站內大型集中負荷38740.650.750.882518.12215.933357.20193.8合 計7987.48218.6411501.92664有功負荷同時系數取無功負荷同時系數取7588.037927.0810527.37607.82變壓器損耗估算Pb=1%S30=0.01×10527.37=105.27kwQb=5%S30=0.05×

6、10527.37=526.37kvar無功功率補償計算從設計的要求可知，其功率因素不應小于0.9，考慮到變壓器的無功功率損耗Qb，遠遠大于有功功率損耗Pb，因此，在變壓器的10kV側進行無功功率補償時，其補償后的功率因素應稍大于0.9，現設cos=0.95，則10kV側在補償前的功率因素為: 因此，所需要的補償容量為： 選取10kV側在補償后的負荷及功率因素計算： 滿足了設計任務書的要求，其計算數據如下：項 目cos計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A（10kV側）10kV側補償前0.727588.037927.0810527.37607.81需要補償容量-5000變壓

7、器損耗105.27526.3710kV側補償后0.9137693.303453.458425138.98根據設計的要求以及以上計算結果，選取：并聯補償電容為 BWF10.5-100-1型電容器50只。補償總容量為 100kvar×50=5000kvar。四、總降壓變電所主變壓器的選擇根據補償后的總計算負荷（8425kVA），同時考慮工廠5-10年的負荷增長，變壓器容量考慮一定的預留，本期工廠負荷能保證變壓器運行在60-70%經濟負荷區內即可，本設計只選擇2臺變壓器即可滿足需要，又因為本廠可由附近10KV的公用電源干線取得工作電源，故選一臺C9-10000/10型低損耗配電變壓器。本廠

8、的備用電源為鄰近的單位取得，已知電壓為35KV,所以再選一臺C9-10000-35/10的變壓器。五、總降壓變電所主接線圖采用外橋式接線的總降壓變電所主接線圖六、短路電流計算6.1計算等值電路圖系統最大運行方式 系統最小運行方式 線路長 變壓器 設基準容量 基準電壓 6.2計算電抗將所有電抗歸算到35kV側：系統電抗X1*=Xsmax*=SB/Sdmax=100/580=0.172（最大運行方式下）X1*=Xsmin*=SB/Sdmin=100/265=0.377（最小運行方式下）架空線路電抗 X2*=XL*=XOL（SB/VB12）=0.4×5×100/372=0.146

9、變壓器電抗 X3*=XT1*=（SS%/100）×（SB/ST1） =(7.5/100) ×(100/10)=0.756.3最大運行方式下的短路點計算 d1點的短路電流計算d1點短路電流標幺值為：I d1*=3.145換算到35kV側0秒鐘短路電流有名值I = I d1*× =3.145× = 4.908kA根據電力工程電氣設計手冊的相關規定，遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = ×I =×4.908=7.41kA當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流i

10、ch =Kch× I =×1.87×I = 2.55× I = 2.55×4.908= 12.515 kA短路容量 S = UB × I = ×37×4.908 =314.52MVAd2點的短路電流計算d2點短路電流標幺值為：I d1*=0.936換算到10kV側0秒鐘短路電流有名值I = I d1*× =0.936× =5.15kA根據電力工程電氣設計手冊的相關規定，遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = 

11、5;I =×5.15=7.78kA當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流ich =Kch× I =×1.87×I = 2.55× I = 2.55×5.15= 13.133kA短路容量 S = UB × I = ×10.5×5.15 =93.66MVA6.4最小運行方式下的短路點計算6.4.1d1點的短路電流計算同上所得，則d1點短路電流標幺值為：I d1*=1.912換算到35kV側0秒鐘短路電流有名值I = I d1*× =1.912× =2.983KA根據電力工程電氣設計手冊的相

12、關規定，遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = ×I =×2.983=4.505kA當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流ich =Kch× I =×1.87×I = 2.55× I = 2.55×2.983= 7.61kA短路容量 S = UB × I = ×37×2.983=191.16MVA6.4.2d2點的短路電流計算d2點短路電流標幺值為：I d1*=0.785換算到10kV側0秒鐘短路電流有名值I = I

13、 d1*× =0.785× =4.317KA根據電力工程電氣設計手冊的相關規定，遠離發電廠的地點（變電所）取電流沖擊系數Kch = 1.8，當不計周期分量的衰減時，短路電流全電流最大有效值Ich = ×I =×4.317=6.519kA當不計周期分量衰減時，短路電流沖擊電流ich =Kch× I =×1.87×I = 2.55× I = 2.55×4.317= 11.008kA短路容量 S = UB × I = ×10.5×4.317=78.51MVA七、高壓電氣設備的選擇及

14、校驗7.1高壓斷路器的選擇根據設計的要求，變電所的繼保動作時限不能大于1.3秒，即，斷路器開短時間，非周期分量等效時間，則：短路假想時間。7.1.1安裝在變壓器10kV高壓側的斷路器7.1.1.110kV斷路器參數選擇額定電壓選擇： UnUns =10kV最高工作電壓選擇：UalmUsm =Un×1.15 =35 ×1.15 =38.5kV額定電流選擇：IeIgmax 考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的Igmax=1.05Ie 即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.152kA額定開斷電流選擇（按最大運行方式d2點短路）

15、：Ik =I即：Ik =5.15kA額定短路關合電流選擇：iNclish 即：iNcl 13.133kA根據以上數據可以初步選擇SW210型少油式斷路器7.1.1.210kV斷路器校驗校驗熱穩定：I2 t t Qk計算時間tima=1.55s Qk = Ik2×dz = 5.152×1.55 = 41.11kA2·SI2r t = 6.62×4 = 174.24kA2·S 即I2 t t > Qk ，滿足要求。.1.1.8檢驗動穩定：ish ies即：ish= ich=13.133 ies= idw =17kA, 滿足要求故10kV進線側

16、斷路器選擇戶外SW210型少油式斷路器能滿足要求。7.2高壓隔離開關的選擇7.2.1. 10kV側隔離開關額定電壓選擇：UnVns = 10kV額定電流選擇：IeIgmax 考慮到隔離開關是與相應的斷路器配套使用，所以相應回路的Ie應與斷路器相同，即：Ie =600A根據以上數據可以初步選擇GW410II(D)W型隔離開關。7.2.2. 校驗熱穩定（下列時間均取自對應斷路器，后備保護取2S）：即I2 t t Qk計算時間tjs= td + tb = 0.05 + 2=2.05S Qk = Ik2×dz = 5.152×2.05 = 54.37kA2·SI2r t

17、= 400×4 =1600 kA2·S即I2 t t Qk ，滿足要求。7.2.3檢驗動穩定：ish ies即：ish= ich=13.133 ies= idw =50kA, 滿足要求7.3電流互感器的選擇根據設計條件，配電所的繼保動作時限不能大于1秒，即，斷路器開短時間，非周期分量等效時間，則：短路假想時間。7.3.1.安裝在10kV高壓進線側的電流互感器電流互感器的一次額定電壓選擇必須滿足：UgUn=10kV 7.3.1.2.10kV主變側電流互感器的一次回路額定電流選擇電流互感器的一次額定電流選擇必須滿足：Ig.maxIn In 電流互感器的一次額定電流Igmax 電

18、流互感器一次最大工作電流考慮到變壓器在電壓降低5%時其出力保持不變，所以相應回路的Igmax=1.05Ie即：Igmax =1.05 ×=1.05 ×=0.173kA因此電流互感器的一次額定電流可選用與此匹配的等級In=200 A。7.3.1.3.準確度選擇按照常規設計，一般二次繞組準確度選擇：計量繞組0.2S級、測量繞組0.5級，保護繞組10P級。7.4.1.5.型號、參數選擇根據上述選擇，最終10kV主變側電流互感器型號及參數為：戶外油浸式LB-10kV 0.2S 30VA/0.5 30VA/3*10P 30VA 200/5A。7.5電壓互感器的選擇7.5.1.10kV

19、電壓互感器的參數計算與選擇7.5.1.1. 一次額定電壓選擇一次額定電壓為Un=35kV，允許一次電壓波動范圍為U=35kV±10%。7.5.1.2.二次額定電壓選擇根據一次繞組接入方式為接入相電壓上，電壓互感器測量、計量和保護繞組二次額定電壓為Un=0.1/kV，單相接地繞組二次額定電壓為Un=0.1kV。10kV電壓互感器型號及參數為：戶外油浸式JDJJ2- 10kV 19.5/：0.1/：0.1/：0.1 kV 0.5 30VA/10P 30VA/10P 30VA。7.5. 10kV高壓柜的選擇根據上文所述：10kV采用戶內高壓開關柜，選擇型號為KYN28A-12的手車式開關柜，高壓斷路器等主要電氣設備安裝手車上，高壓斷路器等設備需要檢修時，可隨時拉出手車，然后推入同類備用手車，即可恢復供電。柜