本科课程设计 题目：题目： 院（系）院（系） 信息科学与工程学院 专专 业业 电气工程及其自动化 届届 别别 学学 号号 姓姓 名名 指导老师指导老师 华侨大学教务处印制华侨大学教务处印制 2013 年年 4 月月 21 号号 目录目录 第 1 章 概述概述.1 第 2 章 负荷计算与负荷等级确定负荷计算与负荷等级确定4 第 3 章 变压器选择及主接线设计变压器选择及主接线设计7 第 4 章 短路电流计算短路电流计算10 第 5 章 电气设备选择电气设备选择17 第 6 章 课设体会及总结.20 参考文献21 附录22 第第 1 章章 概述概述 通过这个供配电系统的设计，能对工厂供电的知识有一个系统的认识和更深入的了解，对书中的很多理论知识能更深入了 解，能将书中的知识都系统化。本次课程设计是对南阳防爆厂降压变电所的电气设计，设计的主要内容包括： （1）负荷计算与负荷等级确定； （2）变压器选择与主接线设计； （3）短路电流计算； （4）电气设备选择； 后有此次课程设计的体会及总结和参考文献. 由于设计者知识掌握的深度和广度有限，很多知识都只能参考网上知识，所以本设计尚有不完善的地方，敬请老师批评指 正！ 设计任务如下： （一） 设计题目 南阳防爆厂降压变电所的电气设计 （二） 设计要求 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，选择变电所主结线方案及高低压设备和 进出线，确定一次回路方案，最后定出设计说明书。 （三） 设计依据 1工厂总平面图，如图（1）所示。 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为 4000h，日最大负荷持续时间为 10h。该厂除铸造车间、锻 压车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380V。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如表（1）所示。 3供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用协议规定，本厂可由附近一条 35kV 的公用电源干线取得工作电源。 该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为 LGJ120 导线为等边三角形排列，线距为 1m；干线首端（即电力系 统的馈电变电电站）距离本厂约 20km，该干线首端所装高压断路器 300MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断 保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为 1.5s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用联络线由邻近的单位取得备用电源。 已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度达 100km，电缆线路总长度达 80km。 4.气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 37 ，年平均气温为 24，年最低气温为-8，年最热月平均最高气温为 33， 年最热月平均气温为 26，年最热月地下 0.8 处平均温度为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴是数为 20。 5.工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.92。 主主 要要 参参 考考 资资 料料 1 刘介才主编 供配电技术 北京：机械工业出版社 2 张华主编 电类专业毕业设计指导 北京：机械工业出版社 3 王荣藩编著 工厂供电设计与指导 天津：天津大学出版社 工厂负荷统计资料 表（1） 厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量 kW 需要系数功率因数 动力3000.40.71铸造车间 照明60.71.0 动力5000.30.652锻压车间 照明80.71.0 3金工车间5000.30.65 照明90.71.0 动力3000.30.64工具车间 照明70.71.0 动力3000.60.85电镀车间 照明70.71.0 动力2000.60.86热处理车间 照明80.71.0 动力1000.40.77装配车间 照明70.71.0 动力2000.30.658焊接车间 照明40.71.0 动力800.60.659锅炉房 照明20.71.0 生活区照明2000.71.0 第第 2 章章 负荷计算与负荷等级确定负荷计算与负荷等级确定 2.1 各车间负荷计算各车间负荷计算 在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明计算，主要涉及的计算公式如下： 有功功率计算： deKPP30 无功功率计算: tan3030 PQ 视在功率计算: cos3030 PS 计算电流： NU S I 3 30 30 下面以铸造车间为例计算： 动力部分的计算：kWP1204 . 0300 30 kvar 4 . 12202 . 1 120 30 Q kVAS 4 . 171 4 . 122120 22 30 4 . 260 38 . 0 3 4 . 171 30 I 照明部分的计算：kWP2 . 47 . 06 30 0 30 Q kVAS2 . 4 30 AI381 . 6 38. 03 2 . 4 30 小计： kWP 2 . 1242 . 4120 30 var 4 . 122 30 kQ kVAS 4 . 1744 .122 2 . 124 22 30 KAI 0 . 265 38 . 0 3 4 . 174 30 计算各车间的动力和照明计算负荷如表 2-1 所示。 表表 2-12-1 各车间参数和计算负荷各车间参数和计算负荷 计算负荷厂房编号 编号 名称负荷性 质 设备容 量 kW 需要 系数 功 率 因 数 Tan P30( kw) Q30(k var) S30(K VA) I30（ A) 动力3000.40.71.02120122.4171.4260.41铸造车 间照明60.71.004.204.26.381 动力5000.30.651.17150175.4230.8350.72车间 锻压照明80.71.005.605.68.508 动力5000.30.651.17150175.4230.8350.73金工车 间照明90.71.006.306.39.572 动力3000.30.61.3390120150227.94工具车 间照明70.71.004.904.97.445 动力3000.60.80.75180135225341.95电镀车 间照明70.71.004.904.97.445 动力2000.60.80.7512090150227.96热处理 车间照明80.71.006.406.49.724 动力1000.40.71.024040.8157.1486.827装配车 间照明70.71.004.904.97.445 动力2000.30.651.176070.1592.31140.38焊接车 间照明40.71.002.802.84.254 动力800.60.651.174856.1273.85112.29锅炉房 照明20.71.001.401.42.127 生活区照明2000.71.001400140212.7 2.22.2 全厂负荷计算全厂负荷计算 用需要系数法计算全厂负荷。取同时系数=0.90。PK95 . 0 qK 动力部分：120+150+150+90+180+120+40+60+48=958KW)(30iP 照明部分：4.2+5.6+6.3+4.9+4.9+5.6+4.9+2.8+1.4+140=180.6KW照明P 全厂有功功率： )()(3030照明PPKPi 0.9(958+180.6)=1024.74KW 全厂无功功率：=0.95x(122.4+175.4+175.4+120+135+90+40.81+70.15+56.12)(3030iQKQq =936.02KVAR kVAS88.1387)02.93674.1024( 22 30 无功补偿计算：由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：KVAS88.138730 这时低压侧的功率因数为:7384 . 0 88.1387 74.1024 2COS 为使高压侧的功率因数，则低压侧补偿后的功率因数应高于 0.92，92 . 0 1 COS 取：,要使低压侧的功率因数由 0.769 提高到 0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：95 . 0 2COS var33.499)92 . 0 arccostan7384 . 0 arccos(tan74.1024kQC 取:=600则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为： C Qvark kVAS64.1113)50002.936(74.1024 2 30)2( AI29.2296 28 . 0 3 64.1113 )2(30 变压器的功率损耗为： kWSPT14.1164.111301 . 0 01 . 0 )2(30 var68.5564.111305 . 0 05 . 0 )2(30kSPT 补偿后高压侧的计算负荷为： kWP88.103514.1174.1024)1(30 var 7 . 49168.5550002.936)1(30 kQ kVAS65.1146 7 . 49188.1035 22 30 )1( AI91.18 353 65.1146 )1(30 补偿后高压侧的功率因数为 ，满足要求。9034. 0 65.1146 88.1035 cos 1 2.32.3 年耗电量的估算年耗电量的估算 年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到： 年有功电能消耗量： 30p WP T 年无功电能耗电量： 30q WQ T 结合本厂的情况，年负荷利用小时数为 4000h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得 T 75. 082 . 0 本厂： 年有功耗电量：kWhWap3107640400088.103575. 0. 年无功耗电量：kWhWaq16127764000 7 . 49182 . 0 . 2.42.4 负荷等级确定负荷等级确定 根据用电设备在工艺生产中的作用，以及供电中断对人身和设备安全的影响，电力负荷通常可分为三个等级： 一级负荷：为中断供电将造成人身伤亡，或重大设备损坏难以修复带来极大的政治经济损失者。一级负荷要求有两个独立 电源供电。本矿属于国有能源部门，其中断供电将有可能造成人员伤亡及重大经济损失，属于一级负荷。 二级负荷：为中断供电将造成设备局部破坏或生产流程紊乱且需较长时间才能恢复或大量产品报废，重要产品大量减产造 成较大经济损失者。二级负荷应由两回线路供电，但当两回线路有困难时（如边远地区）允许由一回架空线路供电。 三级负荷：不属于一级和二级负荷的一般电力负荷，三级负荷对供电无特殊要求，允许长时间停电，可用单回线路供电。 该厂的铸造车间、锻压车间和锅炉房属于二级负荷，其余的均为三级负荷。 二级负荷的计算：kWP 3 . 2964 . 1486 . 51502 . 41209 . 0）（ 二级 var 3 . 33512.56 4 . 175 4 . 12295 . 0 kQ）（ 二级 kVAS 5 . 447 3 . 335 3 . 296 22 二级 可见二级负荷所占的比例较大。 华侨大学信息科学与工程学院课程设计 0 0 第第 3 章章 变压器选择及主接线设计变压器选择及主接线设计 3.13.1 变电所主变压器台数的选择变电所主变压器台数