【正文】 電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 目錄 1 引言 ............................................................ 1 2 設(shè)計(jì)要求 ......................................................... 1 課程設(shè)計(jì)目的 ................................................ 1 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求 .......................................... 1 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求 .................................. 2 3 方案設(shè)計(jì) ......................................................... 4 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 ....................................... 4 無功功率補(bǔ)償 ................................................ 7 變電所位置和形式的選擇 ....................................... 8 變電所主要變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型的選擇 ................... 10 變電變電所主接線方案的選擇 ................................. 12 變短路電流的計(jì)算 ........................................... 13 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) ................................. 15 變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn) ................................... 18 變電所二次回路方案的選擇與繼電保護(hù)的整定 ................... 22 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計(jì) ............................ 24 4 課程設(shè)計(jì)體會(huì) ..................................................... 26 參 考 文 獻(xiàn) ........................................................ 27 附錄 A:變電場設(shè)計(jì)圖 ................................................ 28 附錄 B: 電廠 總 設(shè)計(jì)圖 ............................................... 29 電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 29 頁 1 引言 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作 的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 課程設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)我們本學(xué)期學(xué)習(xí)的情況的一項(xiàng)綜合測試，它要求我們把所學(xué)的知識(shí)全部適用，融會(huì)貫通的一項(xiàng)訓(xùn)練，是對(duì)我們能力的一項(xiàng)綜合評(píng)定，它要求我們充分發(fā)掘自身的潛力，開拓思路設(shè)計(jì)出合理適用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 2 設(shè)計(jì)要求 課程設(shè)計(jì)目的 使學(xué)生鞏固所學(xué)的《電力工程基礎(chǔ)》理論知識(shí)，受到實(shí)際工程設(shè)計(jì)的初步訓(xùn)練，掌握中小型企業(yè)供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般方法、內(nèi)容和步驟。課程設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，通過課程設(shè)計(jì)，了解國家有關(guān)政策、法規(guī)，學(xué)會(huì)查閱各種規(guī)程、規(guī)定和手冊(cè)的方法。做到理論聯(lián)系實(shí)際，提高分析問題、解決問題的能力。 課程設(shè)計(jì) 內(nèi)容和 要求 要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實(shí)際情況，并適當(dāng)考慮到工廠生產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求、確定變電所的位置電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 29 頁 與型式，確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)與容量、類型，選擇變電所主 接線方案及高低壓設(shè)備和進(jìn)出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護(hù)裝置，確定防雷和接地裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖樣。 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求 工廠總平面布置圖 如圖 圖 工廠總平面布置圖 工廠負(fù)荷情況 本廠多數(shù)車間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 4500h，日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為 6h。 該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余均屬于三級(jí)負(fù)荷。低壓動(dòng)力設(shè)備均為三相，額定電壓為 380V。電氣照明及家用電器均為單相，額定電壓為 220V。 本廠的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表 11 所示： 供電電源情況 按照工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T簽定的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠可由附近一條 10KV的干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導(dǎo)線牌號(hào)為LJ120， 導(dǎo)線為等邊三角形排列，線距 ,干線首端距離本廠約 13km。 干線首端所裝設(shè)的高壓短路器斷流容量為 500MVA， 此斷路器配備有定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí)限過電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為 ， 為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得備用電源。 電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 29 頁 氣象資料： 本廠所在地年最高溫度 38℃ ， 年平均氣溫為 16℃， 年最低溫度為 10℃， 年最熱月平均最高溫度 32℃ ，年最熱月地下 處平均溫度 25℃ ，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，覆冰厚度是 3CM， 年雷暴日數(shù) 35 天。 地質(zhì)水文資料： 平均海拔 1200M， 地層以沙粘土為主，地下水位 35M。 電費(fèi)制度 供電貼費(fèi) 800 元 /KVA。 每月電費(fèi)按兩部電費(fèi)制：基本電費(fèi)為按主變壓器容量計(jì)為 18 元 /KVA， 動(dòng)力電費(fèi)為 元 /， 照明電費(fèi)為 元 /。 工廠最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不得小于 。 表 11 工廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料 廠房編號(hào) 廠房名稱 負(fù)荷類別 設(shè)備容量/KW 需要系數(shù) Kd 功率因數(shù)?cos 1 鑄造車間 動(dòng)力 360 照明 7 2 鍛壓車間 動(dòng)力 300 照明 6 3 金工車間 動(dòng)力 300 照明 8 4 工具車間 動(dòng)力 240 照明 6 5 電鍍車間 動(dòng)力 230 照明 7 6 熱處理車間 動(dòng)力 160 照明 6 7 裝配車間 動(dòng)力 140 照明 7 8 機(jī)修車間 動(dòng)力 150 電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 29 頁 照明 5 9 鍋爐房 動(dòng)力 70 照明 2 10 倉庫 動(dòng)力 25 照明 1 生活區(qū) 照明 300 3 方案設(shè)計(jì) 負(fù)荷計(jì)算和無功功率補(bǔ)償 負(fù)荷計(jì)算的目的 、 意義 及原則 （ 1）供電系統(tǒng)要能安全可靠地正常運(yùn)行，其中各個(gè)元件（包括電力變壓器、開關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因次，有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 （ 2）計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選的過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過小，又將使電器和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷 下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會(huì)造成更大損失。由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。 （ 3）平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。 （ 4）計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 30 分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇 電器或?qū)w的依據(jù)。 （ 5）尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù) 1 秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保電力工程基礎(chǔ)課程 設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 29 頁 護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。 全廠負(fù)荷計(jì)算表及方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。 在工廠里，除了廣泛應(yīng)用的三相設(shè)備外，還有部分單相設(shè)備，單相設(shè)備接在三相線路中，應(yīng)盡可能均衡分配。使三相負(fù)荷盡可能均衡。如果三相線路中單相設(shè)備的總?cè)萘坎怀^三相設(shè)備總?cè)萘康?