電力工程課程設(shè)計(jì)匯本報(bào)告(終極版)

1、電力工程課程設(shè)計(jì)評(píng)語(yǔ)：考勤（10）守紀(jì) （10）設(shè)計(jì)過(guò)程（40）設(shè)計(jì)報(bào)告（30）小組答辯（10）總成績(jī)（100）專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化班級(jí)：電氣1404姓 名：勇學(xué)號(hào)：201209927指導(dǎo)教師：王思華交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院2015 年 7 月 17 日某軋鋼廠(chǎng)降壓變電所的電氣設(shè)計(jì)1.1設(shè)計(jì)依據(jù)工廠(chǎng)負(fù)荷情況 本廠(chǎng)多數(shù)車(chē)間為兩班制，年最大負(fù)荷利用小時(shí)為5200h ,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為6.5h。該廠(chǎng)除冶煉車(chē)間、制坯車(chē)間和熱軋車(chē)間屬二級(jí)負(fù)荷外， 其余均屬三級(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(chǎng)的負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料如表I所示。供電電源

2、情況 按照工廠(chǎng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)簽訂的供用電協(xié)議規(guī)定，本廠(chǎng)可由附近一條6kV的公用電源干線(xiàn)取得工作電源。該電源干線(xiàn)的走向參看工廠(chǎng)總平面圖。該干線(xiàn)的導(dǎo)線(xiàn)牌號(hào)為L(zhǎng)GJ-240，導(dǎo)線(xiàn)為等邊三角形排列，線(xiàn)距為1.5m ;干線(xiàn) 首端（即電力系統(tǒng)的饋電變電站）距離本廠(chǎng)約5km。干線(xiàn)首端所裝設(shè)的高壓斷路器 斷流容量為600MVA。此斷路器配備有定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)，定時(shí) 限過(guò)電流保護(hù)整定的動(dòng)作時(shí)間為1.5s。為滿(mǎn)足工廠(chǎng)二級(jí)負(fù)荷的要求，可采用高壓聯(lián)絡(luò)線(xiàn)由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠(chǎng)高壓側(cè)有電氣聯(lián)系的架空線(xiàn)路總 長(zhǎng)度為40km，聯(lián)絡(luò)線(xiàn)電纜線(xiàn)路總長(zhǎng)度為15km。氣象資料 本廠(chǎng)所在地區(qū)的年最高氣溫為 4

3、0 C,年平均氣溫為25 C,年最 低氣溫為-3 C,年最熱月平均最高氣溫為36 C,年最熱月平均氣溫為29 C,年最 熱月地下0.8m處平均溫度為25 C。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 25。地質(zhì)水文資料 本廠(chǎng)所在地區(qū)平均海拔300m，地層以砂粘土為主；地下水 位為2m。電費(fèi)制度 本廠(chǎng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠(chǎng)變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)：每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為 20元 /kVA，動(dòng)力電費(fèi)為0.3元/kW ，照明（含家電）電費(fèi)為0.4元/kW h。工廠(chǎng)最大負(fù) 荷時(shí)的功率因數(shù)不得低于0.9。表1軋鋼廠(chǎng)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料廠(chǎng)房編號(hào)廠(chǎng)房名稱(chēng)負(fù)荷類(lèi)別設(shè)備功率/ k

4、W需要系數(shù)Kd功率因數(shù)COS 01原料倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力2100.30.65照明50.61.02燃料車(chē)間動(dòng)力1500.60.80照明50.81.03辦公樓動(dòng)力450.40.65照明120.71.04冶煉車(chē)間動(dòng)力3600.50.65照明80.91.05制坯車(chē)間動(dòng)力2400.650.80照明80.81.06熱軋車(chē)間動(dòng)力4500.60.80照明150.81.07機(jī)修車(chē)間動(dòng)力2600.350.70照明70.81.08冷軋車(chē)間動(dòng)力3800.50.65照明100.81.09成品倉(cāng)庫(kù)動(dòng)力800.40.80照明90.81.010生活區(qū)照明2100.650.91.2要完成的容根據(jù)以上所給條件完成該軋鋼廠(chǎng)降壓變電所的設(shè)計(jì)，

5、 要求完成各車(chē)間負(fù)荷計(jì)算 以及全廠(chǎng)負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功計(jì)算，完成無(wú)功補(bǔ)償，然后針對(duì)計(jì)算結(jié)果完成主變壓器 容量選擇并設(shè)計(jì)變電所主接線(xiàn)圖。計(jì)算與分析2.1計(jì)算的意義供電系統(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(kāi)關(guān)設(shè) 備及導(dǎo)線(xiàn)、電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了滿(mǎn)足工作電壓和頻率的要求外，最重 要的就是要滿(mǎn)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。通過(guò)負(fù)荷計(jì)算與無(wú)功計(jì)算才可以保證在安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì) 性均滿(mǎn)足要求的前提下完成無(wú)功補(bǔ)償裝置與主變壓器容量的選擇以及主接線(xiàn)圖的 設(shè)計(jì)。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(xiàn)

6、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(guò)大，將使 電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜選的過(guò)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(guò) 小，又將使電器和導(dǎo)線(xiàn)電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致 絕緣過(guò)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(jiàn)，正確確定計(jì) 算負(fù)荷意義重大。2.2詳細(xì)計(jì)算負(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)式法等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。2.2.1單組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a）有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）P30 KdP，Kd為系數(shù)b）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）Q30 P30tanc）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）P30S30cosd）計(jì)算電流（單位

7、為A）I30S30 ，Un為用電設(shè)備的額定電壓（單位為kV）3Un2.2.2多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式a）有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）P0i式中Ri是所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷R。之和，K p是有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取 0.850.95b）無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）Q30式中 Q10i是所有設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 Q10之和；K q是無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取 0.90.97c）視在計(jì)算負(fù)荷（單位為kVA）S30 . P30 qIod）計(jì)算電流（單位為A）130 3Un表2負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表編號(hào)名稱(chēng)類(lèi)別容量Pe/kWKdcostan計(jì)算負(fù)荷P30/kWQ 30 /kvarS30/kVAI30/A1原 料 倉(cāng) 庫(kù)

8、動(dòng)力2100.30.651.1763.0073.71照明50.610.003.000.00小計(jì)66.0073.7198.94150.322燃 料 車(chē) 間動(dòng)力1500.60.80.7590.0067.50照明50.810.004.000.00小計(jì)94.0067.50115.72175.833辦公樓動(dòng)力450.40.651.1718.0021.06照明120.710.008.400.00小計(jì)26.4021.0633.7751.294冶 煉 車(chē) 間動(dòng)力3600.50.651.17180.00210.60照明80.910.007.200.00小計(jì)187.20210.60281.77428.115制 坯

9、 車(chē) 間動(dòng)力2400.650.80.75156.00117.00照明80.810.006.400.00小計(jì)162.40117.00200.16304.116執(zhí)八、軋 車(chē) 間動(dòng)力4500.60.80.75270.00202.50照明150.810.0012.000.00小計(jì)282.00202.50347.17527.487機(jī) 修 車(chē) 間動(dòng)力2600.350.71.0291.0092.82照明70.810.005.600.00小計(jì)96.6092.82133.97203.548冷動(dòng)力3800.50.651.17190.00222.3軋車(chē)間照明100.810.008.000.00小計(jì)198.00222

10、.3297.70452.39成 品 倉(cāng) 庫(kù)動(dòng)力800.40.80.7532.0024.00照明90.810.007.200.00小計(jì)39.2024.0045.9669.8310生活區(qū)照明2100.650.90.48136.5065.28151.31229.89總計(jì)動(dòng)力21751090.001031.49照明289198.3065.28總計(jì)24641288.301097.77K p=0.8K q=0.850.741030.64932.251389.722111.46223無(wú)功計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功功率的補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和靜電電容器兩種。由于同步補(bǔ)償器容量較小，其單位kvar的造價(jià)越高，即使容量很大的同步補(bǔ)償器也遠(yuǎn)較靜電電容器 昂貴，加上其容量組成不靈活，運(yùn)行維護(hù)也比較復(fù)雜，故在供電系統(tǒng)中應(yīng)用靜電 電容器最為普遍。由上表可知，該廠(chǎng)380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有 0.74。而供電部門(mén)要求 該廠(chǎng)6kV進(jìn)線(xiàn)側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.9?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗元大于有功損耗，因此380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9，暫取0.92來(lái)計(jì)算380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：Qc=P30(tan i - tan 2)=1