供電系統(tǒng)課設(shè)計(jì).doc

學(xué) 號(hào) 09750103（供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)）設(shè)計(jì)說明書某大學(xué)校區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)起止日期： 2013年 1 月7日 至 2013年 1月 12日學(xué)生姓名萬成召班級(jí)09電氣1班成績指導(dǎo)教師(簽字) 控制與機(jī)械工程學(xué)院2013年 1 月12 日供電技術(shù)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（任務(wù)序號(hào)09750103） 一、 基礎(chǔ)材料 本課程設(shè)計(jì)針對(duì)某大學(xué)校區(qū)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 負(fù)荷的水平與類型 負(fù)荷水平：（見附表） 負(fù)荷類型：本供電區(qū)域負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，要求不間斷供電。 該校最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5600小時(shí)。 0.4kV負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)為0.7，10kV負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)為0.8。 電源情況 由該廠東北方向8KM處一個(gè)35KV電壓等級(jí)線路提供一個(gè)電源A，其出口短路容量Sd=150MVA。 由該廠西北方向5KM處一個(gè)10KV電壓等級(jí)線路提供一個(gè)電源B，其出口短路容量Sd=75MVA。 功率因數(shù)：電源A要求功率因數(shù)大于0.92，電源B要求功率因數(shù)大于0.95。 環(huán)境情況 環(huán)境年平均氣溫15。 35kV變電站為獨(dú)立建筑物，10kV變電站布置在相關(guān)建筑物的地下室或底層內(nèi)。 各級(jí)變壓器均為室內(nèi)布置。二、 設(shè)計(jì)范圍 確定全校計(jì)算負(fù)荷。 確定全校的供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。 確定35KV變電站、10KV變電站的主接線形式、變壓器臺(tái)數(shù)及容量。 計(jì)算35kV及10kV斷路器出口處短路電流。 確定35kv斷路器及隔離開關(guān)，確定35kv電纜及10kv電纜型號(hào)。 確定無功功率補(bǔ)償裝置。 確定總降壓變電所及車間變電所的平、立面圖。三、 設(shè)計(jì)成果 設(shè)計(jì)計(jì)算書。 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖一張。 35KV變電所一次設(shè)備主接線圖一張。 35KV變電所的平面圖、剖面圖一張。 母線電壓測量及絕緣監(jiān)視電路圖一張。 定時(shí)限過流保護(hù)的原理圖與展開圖一張。四、 附表序號(hào)負(fù)荷名稱有功功率（kw）無功功率（kvar）No1 10kV變電所1第一教學(xué)樓2501802第二教學(xué)樓3202003第三教學(xué)樓2101504第四教學(xué)樓3402005一教消防泵20106二教消防泵20107三教消防泵20108一教消防梯25159二教消防梯251510三教消防梯2515No2 10kV變電所1第五教學(xué)樓2301702第六教學(xué)樓3402303第七教學(xué)樓2601904第八教學(xué)樓3902405五教消防泵20106六教消防泵20107七教消防泵20108五教消防梯25159六教消防梯251510七教消防梯2515No3 10kV變電所1第一食堂5003202第二食堂4803203圖書館6001804實(shí)驗(yàn)樓4203005一食堂消防泵20106二食堂消防泵20107圖書館消防泵20108實(shí)驗(yàn)樓消防泵2010No4 10kV變電所1第一宿舍3001802第二宿舍4402403第三宿舍2802004第四宿舍4602505一宿舍消防泵20106二宿舍消防泵20107三宿舍消防泵20108四宿舍消防泵2010供電系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書一、負(fù)荷計(jì)算根據(jù)給出的各10kV變電站負(fù)荷明細(xì)表，確立全校的計(jì)算負(fù)荷，其內(nèi)容為P30、Q30、S30、I30，以上數(shù)據(jù)是選擇變壓器、供電導(dǎo)線及開關(guān)設(shè)備的依據(jù)。二、 方案論證根據(jù)給出的供電電源、供電的技術(shù)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，提出可能的供電方式，并加以比較與選擇。其中技術(shù)指標(biāo)以供電可靠性、靈活性、安全性為主要內(nèi)容。該指標(biāo)若資料不全，可根據(jù)自己掌握的施工與預(yù)算方面的知識(shí)概述。三、 短路電流的計(jì)算：在方案論證的條件下，確立最佳方案，做出初步設(shè)計(jì)。根據(jù)初步的主接線圖，確定短路點(diǎn)，并計(jì)算三相短路電流。四、 根據(jù)初步設(shè)計(jì)，確定變壓器的臺(tái)數(shù)、容量及相應(yīng)控制、計(jì)量、測量、繼保等電器設(shè)備、儀表。五、 選擇無功功率補(bǔ)償?shù)姆绞?，確定無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備及其控制，給出相應(yīng)的放電設(shè)備。六、 參考書目：工廠供電同濟(jì)大學(xué)電氣工程系工廠供電劉占才相關(guān)規(guī)程及統(tǒng)計(jì)手冊(cè)目 錄前言6一.10KV變電所負(fù)荷相關(guān)計(jì)算分析71.1 NO1變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇71.2 NO2變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇91.3 NO3變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇121.4 NO4變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇14二.10KV線纜的選擇及線路損耗162.1 線纜的選擇162.2 10KV線路損耗17三.35KV變電站的變壓器選取及無功補(bǔ)償計(jì)算18四.35kv供電電纜的選擇及損耗204.1 線纜選擇204.2 線路損耗20五.系統(tǒng)的短路計(jì)算205.1 A路短路電流計(jì)算215.2 B路短路電流計(jì)算22六.斷路器和隔離開關(guān)的選擇選擇23參考資料：25前言 本文是某大學(xué)校區(qū)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，其中涉及35kv變電站和10kv變電站的相關(guān)計(jì)算和設(shè)備的選擇。主要包括10KV變電所負(fù)荷相關(guān)計(jì)算分析，10KV線纜的選擇及線路損耗，35KV變電站的變壓器選取及無功補(bǔ)償計(jì)算，35kv供電電纜的選擇及損耗，系統(tǒng)的短路計(jì)算，斷路器和隔離開關(guān)的選擇選擇。下圖為主結(jié)構(gòu)圖，以此展開相關(guān)計(jì)算。圖1：主結(jié)構(gòu)圖 一.10KV變電所負(fù)荷相關(guān)計(jì)算分析所需公式：，=+，=,，=+，=+，=， =，=1.1 NO1變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇表1：No1 10kV變電所序號(hào)負(fù)荷名稱有功功率（kw）無功功率（kvar）1第一教學(xué)樓2501802第二教學(xué)樓3202003第三教學(xué)樓2101504第四教學(xué)樓3402005一教消防泵20106二教消防泵20107三教消防泵20108一教消防梯25159二教消防梯251510三教消防梯2515(1)低壓母線側(cè)負(fù)荷計(jì)算 第一、二教學(xué)樓1T=0.7（250+320）=399（kw），=0.7（200+180）=266（kvar） =479.55（kVA） 第三、四教學(xué)樓2T =0.7（340+210）=385（kw），=0.7（200+150）=245（kvar）456.34（kVA），（2）功率補(bǔ)償1T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=399/479.55=0.832 確定補(bǔ)償容量：設(shè)高壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.85，即要求 由=算 =399（0.670.25）=167.58(kvar） 查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=167.58/14=14.36,取15 實(shí)際補(bǔ)償量為：=1514=210（kvar） 補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)： 低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=402.91（kVA） 2T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=385/456.34=0.84 高壓側(cè)功率因數(shù)；，=391.64/470.36=0.83 確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.86=385（0.670.25）=201.7（kvar）查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=201.7/14=14.25,取15實(shí)際補(bǔ)償量為：=1514=210（kvar）補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=386.59（kVA）低壓側(cè)總得計(jì)算負(fù)荷S=386.59+402.91=789.5（kVA）總的計(jì)算負(fù)荷：S=789.5（kVA）,可選用SC(B)10/0.4雙繞組干式變壓器，容量1000kVA以變壓器的實(shí)際工作容量為： kVA （3）變壓器損耗 1T , 2T ,=1.4+7.09=4.14（kw），=0.003+0.061000=11.97（kvar）（4）功率因素相關(guān)計(jì)算 1T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=399+4.56=403.56（kw） =+=（266210）+12.74=68.74（kvar） =409.37（kVA） 2T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=385+4.14=389.14（kw） =+=（245210）+11.97 =46.97（kvar） =391.97（kVA） 高壓側(cè)功率因數(shù)：=403.56/409.37=0.88。=389.14/391.97=0.87，均滿足要求。1.2 NO2變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇表2：No2 10kV變電所1第五教學(xué)樓2301702第六教學(xué)樓3402303第七教學(xué)樓2601904第八教學(xué)樓3902405五教消防泵20106六教消防泵20107七教消防泵20108五教消防梯25159六教消防梯251510七教消防梯2515 (1)低壓母線側(cè)負(fù)荷計(jì)算 第五、六教學(xué)樓3T：=0.7（230+340）=399（kw），=0.7（230+170）=280（kvar） =487.44（kVA）， 第七、八教學(xué)樓4T： =0.7（390+260）=455（kw），=0.7（200+150）=245（kvar）516.77（kVA）， （2）功率補(bǔ)償 3T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=399/487.44=0.82確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.84，即要求 由=算 =399（0.700.25）=179.55(kvar） 查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=179.55/14=13.825,取15 實(shí)際補(bǔ)償量為：=1514=210（kvar）補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=405.1（kVA） 4T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=455/516.77=0.88 確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.89 =455（0.540.25）=141.05（kvar）查表選BCMJ 0.4123型電容器，需要數(shù)量為n=141.05/12=11.75,取12實(shí)際補(bǔ)償量為：=1212=144（kvar）補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=466.07（kVA）低壓側(cè)總得計(jì)算負(fù)荷S=405.1+466.7=871.8（kVA）總的計(jì)算負(fù)荷：S=871.8（kVA）,可選用SC(B)10/0.4雙繞組干式變壓器，容量1250kVA以變壓器的實(shí)際工作容量為： kVA（3）變壓器損耗： 3T:,=1.77+8.46=4.51（kw）， = 0.003+0.06=11.63（kvar） 4T:,=1.7+8.46=4.92（kw），=0.003+0.061250=14.17（kvar）（4）功率因素相關(guān)計(jì)算 3T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=399+4.51=403.51（kw） =+=（280210）+11.63=81.63（kvar） =411.68（kVA）高壓側(cè)功率因數(shù)：=403.51/411.68=0.87，滿足要求。4T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=455+4.92=459.92（kw） =+=（245144）+14.17 =115.17（kvar） =474.12（kVA）高壓側(cè)功率因數(shù)：=459.92/474.12=0.91，滿足要求。1.3 NO3變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇表3：No3 10kV變電所1第一食堂5003202第二食堂4803203圖書館6001804實(shí)驗(yàn)樓4203005一食堂消防泵20106二食堂消防泵20107圖書館消防泵20108實(shí)驗(yàn)樓消防泵2010 (1)低壓母線側(cè)負(fù)荷計(jì)算第一、二食堂5T：=0.7（500+480）=686（kw），=0.7（320+320）=448（kvar） =819.33（kVA）， 圖書館、實(shí)驗(yàn)樓6T： =0.7（600+420）=714（kw），=0.7（300+180）=336（kvar）789.1（kVA） （2）功率補(bǔ)償 5T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=686/819.33=0.837確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.85，即要求 由=算 =686（0.650.25）=274.4(kvar） 查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=274.4/20=13.7取14 實(shí)際補(bǔ)償量為：=1420=280（kvar） 補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)： 低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=706.27（kVA）6T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=714/789.1=0.90 確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.91 =714（0.480.25）=164.22（kvar）查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=164.22/14=11.73,取12實(shí)際補(bǔ)償量為：=1412=168（kvar）補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)：低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=733.50（kVA）總的計(jì)算負(fù)荷：S=733.5+706.27=1439.77（kVA）,可選用SC(B)10/0.4雙繞組干式變壓器，容量2000kVA以變壓器的實(shí)際工作容量為：（3）變壓器損耗： , 5T: =2.5+12.6=4.07（kw）， = 0.003+0.062000=20.96kvar） 6T: =2.5+12.6=6.73（kw），=0.003+0.062000=29.58（kvar）（4）功率因素相關(guān)計(jì)算5T:高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=686+4.07=690.07（kw） =+=（448280）+20.96=188.96（kvar） =715.47（kVA） 高壓側(cè)功率因數(shù)：=690.07/715.47=0.87，滿足要求。6T: 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=714+6.73=720.73（kw） =+=（336168）+29.58 =197.58（kvar） =747.32（kVA） 高壓側(cè)功率因數(shù)：=720.73/747.32=0.91，滿足要求。1.4 NO4變電所負(fù)荷計(jì)算及變壓器選擇表4：No4 10kV變電所1第一宿舍3001802第二宿舍4402403第三宿舍2802004第四宿舍4602505一宿舍消防泵20106二宿舍消防泵20107三宿舍消防泵20108四宿舍消防泵2010 (1)低壓母線側(cè)負(fù)荷計(jì)算第一、二宿舍7T：=0.7（300+440）=518（kw），=0.7（240+180）=294（kvar） =595.62（kVA）， 第三、四宿舍8T： =0.7（280+460）=518（kw），=0.7（200+250）=315（kvar）606.26（kVA） (2）功率補(bǔ)償7T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=518/595.62=0.87 確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.88，即要求 由=算 =518（0.570.25）=165.76(kvar） 查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=165.76/14=11.84,取12 實(shí)際補(bǔ)償量為：=1214=168（kvar） 補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)： 低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=533.1（kVA） 8T:補(bǔ)償前計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù) 低壓側(cè)功率因數(shù)：=518/606.26=0.85 確定補(bǔ)償容量：設(shè)低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)為0.87 =518（0.620.25）=191.66（kvar） 查表選BCMJ 0.4143型電容器，需要數(shù)量為n=191.66/14=13.69,取14 實(shí)際補(bǔ)償量為：=1414=169（kvar） 補(bǔ)償后計(jì)算負(fù)荷和功率因數(shù)： 低壓側(cè)視在計(jì)算負(fù)荷：=538.18（kVA） 總的計(jì)算負(fù)荷：S=533.1+538.18=1071.28（kVA）,可選用SC(B)10/0.4雙繞組干式變壓器，容 量1250kVA變壓器的實(shí)際工作容量為：kVA（3）變壓器損耗： ,7T: 8T：=1.4+7.090.53818=5.22（kw），=0.003+0.060.538181000=20.38（kvar） (4)功率因素相關(guān)計(jì)算 7T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=518+5.18=523.18（kw） =+=（294168）+20.05=146.05（kvar） =543.18（kVA）高壓側(cè)功率因數(shù)：=523.18/543.18=0.88，滿足要求。8T 高壓側(cè)總計(jì)算負(fù)荷：=+=528+5.22=533.22（kw） =+=（315169）+20.38 =166.38（kvar） =558.57（kVA）高壓側(cè)功率因數(shù)：=533.22/558.57=0.88，滿足要求。二：10KV線纜的選擇及線路損耗2.1：線纜的選擇由于是學(xué)校里，我們選用電纜，實(shí)際考察得出土壤修正系數(shù)為0.93，并列修正系數(shù)為0.85，最高溫度90度，實(shí)際工作溫度為15度，理想工作溫度為25度(1) 第一座變電站變電站高壓側(cè)入口的計(jì)算電流： 溫度修正系數(shù)：導(dǎo)體的實(shí)際允許載流量：(2) 第二座變電站 變電站高壓側(cè)入口的計(jì)算電流： 溫度修正系數(shù)： 導(dǎo)體的實(shí)際允許載流量：(3)第三座變電站 變電站高壓側(cè)入口的計(jì)算電流： 溫度修正系數(shù)：導(dǎo)體的實(shí)際允許載流量：A(4) 第四座變電站 變電站高壓側(cè)入口的計(jì)算電流： 溫度修正系數(shù)： 導(dǎo)體的實(shí)際允許載流量： 比較四個(gè)變電站的負(fù)荷電流，采取統(tǒng)一型號(hào)則以作依據(jù)，查附表13可知，選取的10KV無鋼鎧裝電纜銅芯橫截面積為35，持續(xù)載流量為135A.2.2：10KV線路損耗 選用銅電纜，工作溫度為75度，電阻為0.64，選用紙絕緣三芯電纜，工作電壓為10kv， 電抗為0.092。供電長度為1.5km。則： 線路損耗分別為（1 ）第一座變電站線路損耗相關(guān)計(jì)算 校驗(yàn)電壓損失： 所以滿足電壓損失的要求。（2） 第二座變電站線路損耗相關(guān)計(jì)算 校驗(yàn)電壓損失： 所以滿足電壓損失的要求。 (3) 第三座變電站線路損耗相關(guān)計(jì)算 校驗(yàn)電壓損失： 所以滿足電壓損失的要求。(4) 第四座變電站線路損耗相關(guān)計(jì)算 校驗(yàn)電壓損失： 所以滿足電壓損失的要求。這里不對(duì)10kv線路的其他因素進(jìn)行校驗(yàn)。三. 35KV變電站的變壓器選取及無功補(bǔ)償計(jì)算表5 35kV變電所功率序號(hào)負(fù)荷名稱有功功率(Kw)無功功率(Kvar)視在功率(KVA)低壓功率因數(shù)35kV變電所1No1 10kv403.5668.74409.370.882No2 10kv389.1446.97391.970.873No3 10kv403.5181.63411.680.874No4 10kv459.92115.17474.120.915No5 10kv690.07188.96715.470.876No6 10kv720.73197.58747.320.917No7 10kv523.18146.05543.180.888No8 10kv533.32166.38558.570.88有功負(fù)荷：(kw) 無功負(fù)荷：（kvar） 視在功率 = 3399.67 功率因素 =0.93考慮到變壓器的功率損耗，故補(bǔ)償后功率因數(shù)取0.94因?yàn)?所以 （kvar） 選取BWF10.5-40-3，則第一部分需要4組，則（kvar），補(bǔ)償后（kVA）在選取變壓器的時(shí)候應(yīng)該考慮的是當(dāng)一臺(tái)變壓器故障時(shí)，另外一臺(tái)變壓器能夠承擔(dān)全部負(fù)荷，所以在選取變壓器時(shí)應(yīng)該參照故障的時(shí)候的計(jì)算負(fù)荷選取變壓器。 當(dāng)一臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，需要切斷這臺(tái)變壓器，并且使另外一臺(tái)變壓器承擔(dān)全部符合，所以選取S=4000kVA的變壓器 空載損耗7.46KW 負(fù)載損耗20.76KW變壓器的有功和無功損耗：因?yàn)?(kw)因?yàn)?（kvar）此時(shí)高壓側(cè)攻略因數(shù)：(kw) （kvar）（kVA） 所以 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此變壓器的功率因數(shù)均滿足要求。4. 35kv供電電纜的選擇及損耗 4.1.線纜選擇我們選取土壤系數(shù)為 ，并聯(lián)修正系數(shù)為，最高溫度為80度，實(shí)際工作溫度為15度，理想工作溫度為25度。所以選取的無鋼鎧裝電纜橫截面積為504.2 線路損耗選用鋁電纜，工作溫度為75度，電阻為0.76，選用紙絕緣三芯電纜，工作電壓為35kv，電抗為0.087。供電長度為8km。則：五.系統(tǒng)的短路計(jì)算 所需公式：系統(tǒng)=，線路=，變壓器=，電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流=，短路電流標(biāo)幺值=，短路電流=，沖擊短路電流=（2.551.84），短路容量=取基準(zhǔn)容量=100MVA，3個(gè)電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓分別為=37kV，=10.5kV，。相應(yīng)的基準(zhǔn)電流為、圖6：短路點(diǎn)的分布5.1 A路短路電流計(jì)算（1）當(dāng)35KV變壓器一次側(cè)短路時(shí)K1，=100/150=0.67變壓器一次側(cè)線路選擇截面為50的銅芯線纜，取電抗值為=0.107/km。=0.06則：=0.67+0.06=0.73基準(zhǔn)