《電氣工程基礎》課程設計某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設計

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1、中南大學《電氣工程基礎》課程設計 前 言 《電氣工程基礎》是普通高等工科學校電氣自動化專業(yè)和電氣技術專業(yè)的主要課程，而本次電氣工程基礎課程設計是在學習完《電氣工程基礎》這門課程后一個重要性的實踐性教學環(huán)節(jié)，通過把理論知識運用于實踐，加深對這門課程的理解和掌握其精髓，通過實踐鞏固理論知識，實現(xiàn)理論與實踐的完美結合，為今后解決實際問題打下堅實的基礎。同時也加強實踐意識，培養(yǎng)迅速把理論知識運用于實踐的能力。 在《電氣工程基礎》理論課程中，我們學習了工廠電力負荷及其計算，短路電流及其計算，工廠變配電所及其一次系統(tǒng)，工廠的電力線路，二次回路和電力裝置等方面的知識。通過該課程設計可以進一步對所

2、學知識的掌握，了解變電所的基本原理和設計方法，培養(yǎng)獨立分析問題和解決問題的能力。并對電力行業(yè)中的相關常識得到了解，同時對電力行業(yè)的各種繪圖工具進行深層次的掌握，訓練作為一名電氣工程師在各個方面的綜合能力，為今后在工作崗位上奠定扎實的基礎。 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源。電能即易于由其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量以供應用。電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節(jié)、測量。有利于實現(xiàn)生產過程自動化。而工廠供電就是指工廠所需要電能的供應和分配。工廠供電設計要達到為工業(yè)生產服務，保障工廠生產和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須做到：安全、可靠、優(yōu)負、經濟。 本次

3、課程設計是對某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設計，根據(jù)本廠所取得的電源及本廠用電負荷實際情況，并適當考慮到工廠生產的發(fā)展，按照安全可靠、技術先進、經濟合理的要求。確定變電所的位置與型式，確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型，選擇變電所主結線方案及高低壓設備和進出線等。 本次課程設計涉及面非常廣，查閱了大量資料，由于很多方面的知識都是臨時去學習，對所查閱的資料的正確性也沒有一一考證，因此，錯誤與疏漏之處再所難免，望老師批評指正。  目錄 第一章 設計任務與原始資料 - 2 - 1.1 設計題目 - 2 - 1.2 原始資料 - 2 - 1.3 要求設計內容 - 5 - 1.4 要求設計

4、成果 - 5 - 第二章 負荷和無功功率計算及補償 - 6 - 2.1 負荷計算 - 6 - 2.1.1負荷計算的內容和目的 - 6 - 2.1.2 負荷計算的方法 - 6 - 2.1.3負荷計算結果 - 7 - 2.3無功功率補償 - 9 - 2.3.1無功補償?shù)淖饔?- 9 - 2.3.2無功補償裝置的選擇 - 10 - 2.3.3無功補償方案的選擇 - 11 - 2.4 全廠年耗電量計算 - 13 - 第三章 變電所主變壓器臺數(shù)、容量類型的選擇 - 14 - 3.1變壓器選擇原則 - 14 - 3.2主變壓器數(shù)量及容量類型的確定 - 15 - 3.2.1變壓

5、器臺數(shù)的選擇原則 - 15 - 3.2.2主變壓器容量的選擇原則 - 15 - 第四章 變電所主接線方案的設計 - 18 - 4.1變配電所主接線的選擇原則 - 18 - 4.2變配電所主接線方案論證 - 18 - 4.3、主接線方案的技術經濟比較 - 19 - 第五章 高、低壓電力網導線型號及截面的選擇 - 21 - 5.1 導線型號的選擇原則 - 21 - 5.1.1工廠常用架空線路裸導線型號 - 21 - 5.1.2工廠常用電力電纜型號 - 21 - 5.1.3工廠常用絕緣導線型號及選擇 - 22 - 5.2 導線截面選擇原則 - 22 - 5.3 導線型號及截面

6、選擇 - 23 - 5.3.1 10KV高壓進線的選擇及檢驗 - 23 - 5.3.2 低壓側母線選擇 - 24 - 第六章 短路電流的計算 - 24 - 6.1短路電流計算的目的 - 24 - 6.2短路電流計算 - 25 - 第七章 變電所一次設備的選擇與校驗 - 28 - 7.1一次設備選擇的一般原則 - 28 - 7.2變電所高壓一次設備的選擇 - 28 - 7.2.1 按工作電壓選則 - 28 - 7.2.2按工作電流選擇 - 28 - 7.2.3按斷流能力選擇 - 28 - 7.2.4 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 - 29 - 7

7、.3 變電所低壓一次設備的選擇 - 30 - 7.4 高低壓母線的選擇 - 31 - 第八章 低壓干線、支線上的熔絲及型號的選擇 - 31 - 8.1. 熔斷器選擇條件 - 31 - 8.2. 熔體的額定電流選擇 - 31 - 結束語 - 33 - 參考資料 - 34 -  第一章 設計任務與原始資料 1.1 設計題目 某小型軋鋼車間供電系統(tǒng)設計 1.2 原始資料 （1） 小型軋鋼車間用電設備一覽表 小型軋鋼300型車間用電設備一覽表 序號 用電設備名稱 數(shù)量 （臺） 單臺設備額定參數(shù) Kx法 備注 Pe(kw) Uo(kV) Ie(A)

8、 cosφe Kq Kx/cosφ 1 推鋼機 2 30 0.38 57 0.8 5.2 JCe%=25 2 加熱爐 鼓風機 1 40 0.38 69.9 0.87 6.5 3 推出機 1 11 0.38 21.4 0.78 5.1 JCe%=25 4 加熱爐 輸出輥道 3 4.5 0.38 8.5 0.8 5.5 JCe%=25 5 500軋機前工作輥道 1 30 0.38 57 0.8 5.2 JCe%=25 6 500軋機后跑槽輥道 1 4.5 0.38 8.

9、5 0.8 5.5 JCe%=25 7 毛坯升降臺 1 30 0.38 57 0.8 5.2 8 熱剪前輸送輥道 1 4.5 0.38 8.5 0.8 5.5 JCe%=25 9 熱剪前工作輥道 1 7.5 0.38 15 0.76 4.4 JCe%=25 10 熱剪電動機 1 40 0.38 69.9 0.87 6.5 JCe%=25 11 熱剪后輸送輥道 1 4.5 0.38 8.5 0.8 5.5 JCe%=25 12 水泵電動機 2 40 0.38 69

10、.9 0.87 6.5 13 鴨咀剪電動機 1 11 0.38 21.4 0.78 5.1 14 潤滑油泵電動機 4 4.5 0.38 8 0.85 6.5 15 500軋機電動機 1 1000 10 66.4 0.87 單臺電機參數(shù)只作參考 16 300軋機電動機 1 1000 10 66.4 0.87 17 成品出口輥道 4 3.5 0.38 6.8 0.78 3.6 18 切料輥 5 16 0.38 32 0.76 4.8 19

11、 冷剪電動機 1 40 0.38 72.4 0.84 5.5 0.95/1 20 全廠照明 2 總計PeΣ=35KW l=50M 21 3噸起重機JCe%=25 2 PeΣ=8.9 0.38 Ijs=13A 單臺中最大一臺Pe=5KW 22 5噸起重機JCe%=25 2 PeΣ=11.4 0.38 Ijs=19.7A 單臺中最大一臺Pe=7.5KW 23 檢修電源 3 Ijs=56A 0.5 不應計入“計算負荷” （2） 小型軋鋼車間平面圖（附圖3） 全部為

12、二級負荷 （3） 該車間年最大有功負荷利用小時數(shù) Tmax=6500小時 （4） 電源條件 該車間由本廠總降壓變電所提供兩回電源，總降壓由地區(qū)變電所提供電源，電氣接線圖及主要參數(shù)如圖一所示： 軋鋼車間變電所距總降壓變電所電氣距離按1.5km考慮。 地區(qū)變電所35kV側母線發(fā)生三相短路時 （5） 該廠所在地區(qū)的氣象及其他有關資料： a. 要求車間變電所低壓側的功率因數(shù)為0.85。高壓側功率因數(shù)為0.95。 b. 年平均溫度及最高溫度 最熱月平均最高溫度 年平均溫度 最熱月土壤平均溫度 35℃ 18℃ 30℃ 地區(qū)變電所 Up=35KV 總降壓變電所

13、 Ue=10KV 去軋鋼車間 去軋鋼車間 d(3) d(3) l=5km =0.4Ω/km （同上） B1（同上） Se,b=20,000KVA B1 圖一 電力系統(tǒng)結構圖 1.3 要求設計內容 （1） 計算小型軋鋼車間總負荷及確定為提高功率因數(shù)所需的補償容量。 （2） 選擇小型軋鋼車間變壓器的臺數(shù)和容量。 （3） 選擇和確定小型軋鋼車間供電系統(tǒng)（包括高、低壓供電電壓，高、低壓供電系統(tǒng)圖，車間低壓電力網接線）。 （4） 選擇該車間高低壓電力網的導線型號及截面。 （5） 選擇高低壓供電系統(tǒng)一次元件（包括校驗）。 （6） 選擇低壓干線、支線的熔絲及

14、型號。 1.4 要求設計成果 （1） 設計說明書一份，其中包括設計的原始資料；完成設計內容時所依據(jù)的原則，計算步驟及計算舉例。計算結果列表說明，以及插圖等。說明書要求簡明扼要，整潔美觀。 （2） 高壓供電系統(tǒng)一次接線圖一張。 （3） 低壓供電系統(tǒng)一次接線圖一張。 說明： 高壓供電系統(tǒng)圖可參照附圖一繪制 低壓供電系統(tǒng)圖可參照附圖二繪制 第二章 負荷和無功功率計算及補償 2.1 負荷計算 2.1.1負荷計算的內容和目的 （1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用

15、30分鐘的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據(jù)。 （2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。 （3） 平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 2.1.2 負荷計算的方法 1. 單組用電設備計算負荷的計算公式 a)有功計算負荷（單位為KW） = ， 為系數(shù)

16、 b)無功計算負荷（單位為kvar） = tan c)視在計算負荷（單位為kvA） = d)計算電流（單位為A） =, 為用電設備的額定電壓（單位為KV） 2. 多組用電設備計算負荷的計算公式 a)有功計算負荷（單位為KW） = 式中是所有設備組有功計算負荷之和，是有功負荷同時系數(shù)，可取0.85~0.95 b)無功計算負荷（單位為kvar） =，是所有設備無功之和；是無功負荷同時系數(shù)，可取0.9~0.97 c)視在計算負荷（單位為kvA） = d)計算電流（單位為A） = 2.1.3負荷計算結果 根據(jù)本設計所提供的原始數(shù)據(jù)，宜

17、采用需求系數(shù)法進行負荷計算，各項數(shù)據(jù)如表一所示： 表一 各參數(shù)負荷計算結果 序號 用電設備名稱 數(shù)量 單臺設備額定參數(shù) 需要系數(shù) 功率因素cosφ Pc(kW) Qc(kW) tanφ Sc(kVA) （臺） Pe(kw) Uo(kV) 1 推鋼機 2 30 0.38 0.43 0.8 25.8 19.35 0.75 32.25 2 加熱爐 鼓風機 1 40 0.38 0.67 0.87 26.8 15.19 0.57 30.80 3 推出機 1 11 0.38 0.3 0.78 3.3 2

18、.65 0.80 4.23 4 加熱爐 輸出輥道 3 4.5 0.38 0.8 0.8 10.8 8.10 0.75 13.50 5 500軋機前工作輥道 1 30 0.38 0.7 0.8 21 15.75 0.75 26.25 6 500軋機后跑槽輥道 1 4.5 0.38 0.9 0.8 4.05 3.04 0.75 5.06 7 毛坯升降臺 1 30 0.38 0.35 0.8 10.5 7.88 0.75 13.13 8 熱剪前輸送輥道 1 4.5 0.

19、38 0.45 0.8 2.025 1.52 0.75 2.53 9 熱剪前工作輥道 1 7.5 0.38 0.46 0.76 3.45 2.95 0.86 4.54 10 熱剪電動機 1 40 0.38 0.39 0.87 15.6 8.84 0.57 17.93 11 熱剪后輸送輥道 1 4.5 0.38 0.65 0.8 2.925 2.19 0.75 3.66 12 水泵電動機 2 40 0.38 0.25 0.87 20 11.33 0.57 22.99

20、 13 鴨咀剪電動機 1 11 0.38 0.24 0.78 2.64 2.12 0.80 3.38 14 潤滑油泵電動機 4 4.5 0.38 0.18 0.85 3.24 2.01 0.62 3.81 15 500軋機電動機 1 1000 10 0.31 0.87 310 175.69 0.57 356.32 16 300軋機電動機 1 1000 10 0.32 0.87 320 181.35 0.57 367.82 17 成品出口輥道 4 3.5 0.38 0.26

21、 0.78 3.64 2.92 0.80 4.67 18 切料輥 5 16 0.38 0.12 0.76 9.6 8.21 0.86 12.63 19 冷剪電動機 1 40 0.38 0.38 0.84 15.2 9.82 0.65 18.10 20 全廠照明 2 　 　 1 0.98 35 7.11 0.20 35.71 21 3噸起重機JCe%=25 2 PeΣ=8.9 0.38 1 0.5 8.9 15.42 1.73 17.80 22 5噸起重機JCe%=2

22、5 2 PeΣ=11.4 0.38 1 0.5 11.4 19.75 1.73 22.80 23 檢修電源 3 　 　 　 　 　 　 0.00 0 根據(jù)表一中各項數(shù)據(jù)得： 全廠有功功率： =865.87KW 全廠無功功率： =523.17KVar 全廠視在功率： =1019.91KVA 低壓側功率因數(shù)： =865.87/1019.91=0.765<0.85 由計算數(shù)據(jù)可知，低壓側功率因數(shù)為0.765，小于0.

23、85，不合要求，需進行功率補償。 2.3無功功率補償 2.3.1無功補償?shù)淖饔? 1. 提高用戶的功率因數(shù),從而提高電工設備的利用率; 2. 減少電力網絡的有功損耗； 3. 合理地控制電力系統(tǒng)的無功功率流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，改善電能質量，提高了電力系統(tǒng)的抗干擾能力； 4. 在動態(tài)的無功補償裝置上，配置適當?shù)恼{節(jié)器，可以改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能，提高輸電線的輸送能力和穩(wěn)定性； 5. 裝設靜止無功補償器(SVS)還能改善電網的電壓波形,減小諧波分量和解決負序電流問題。對電容器、電纜、電機、變壓器等，還能避免高次諧波引起的附加電能損失和局部過熱。 2.3.2無功

24、補償裝置的選擇 無功補償裝置主要有三種： 1. 并聯(lián)電容器組是一種靜態(tài)的無功補償裝置。用它進行的補償稱為并聯(lián)電容補償。 2. 同步調相機。 3. 靜止無功補償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補償裝置。 用靜電電容器（或稱移相電容器、電力電容器）作無功補償以提高功率因數(shù)，是目前工業(yè)企業(yè)內廣泛應用的一種補償裝置。綜合考慮，決定采用并聯(lián)電容器進行低壓補償，所選電容器型號為：BWF0.4-14-1。。其圖示如圖二，技術參數(shù)如表二。 圖二 BWF0.4-14-1型電容器圖示 表二 BWF0.4-14-1型電容器技術參數(shù)表 BWF0.4-14-1型電容器其他參數(shù)如下：

25、a) 電容偏差：電容與其額定值之偏差不超過-5%~+10%。 b) 介質損耗角正切值tanδ 對膜紙復合介質：tanδ≤0.0022。 對全膜介質：tanδ≤0.0015。 c) 額定容量（Kvar）：14 d) 穩(wěn)態(tài)過電流(包括諧波電流)不超過1.43In。 e) 安裝運行地區(qū)的海拔高度不超過2000m。 f) 安裝運行地區(qū)環(huán)境空氣溫度范圍-50～+55℃。 2.3.3無功補償方案的選擇 用戶處的靜電電容器補償方式可分個別補償、低壓集中補償和高壓集中補償三種。 別補償：指在個別功率因數(shù)較低的設備旁邊裝設補償電容器組； 壓集中補償：指將高壓電容器組集中

26、裝設在總降壓變電所6~10kV母線上； 壓集中補償：指將低壓電容器組集中裝設在車間變電所或建筑物變電所的低壓母線上。 方案一 個別補償 該補償方式補償范圍最大，效果最好。但投資較大，而且桇被補償?shù)脑O備停止運行的話，電容器組也被切除，電容器的利用率低。同時存在小容量電容器的單位價格、電容器易受到機械震動及其他環(huán)境條件的影響等缺點。所以這種補償方式適用于長期穩(wěn)定運行，無功功率需要較大，或距電源較遠，不便于實現(xiàn)其他補償?shù)膱龊稀? 方案二 高壓集中補償 該補償方式只能補償總降壓變電所6~10kV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無功功率產生的影響，而對無功功率在企業(yè)內部的供配電系統(tǒng)中引起的

27、損耗無法補償，因此補償范圍最小，經濟效果較后最差。由于裝設集中，運行條件較好，維護管理方便，投資較少，且總降壓變電所6~10kV母線停電機會少，因此電容器利用率高。這種方式在一些大中型企業(yè)中應用較普遍。 方案三 低壓集中補償 該補償方式補償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補償要大，而且該補償方 該補償方式補償范圍介于前兩者之間，比高壓集中補償要大，而且該補償方 式能使變壓器的視在功率減小，人而使變壓器的容量可選得較小，因此比較經濟。這種低壓電容器補償屏一般可安裝在低壓配電室內，運行維護安全方便。該補償方式在用戶中應用相當普遍。 綜上所述，經過技術經濟比較后，最終決定使用低壓集中補

28、償，下面就低壓集中補償進行分析。 設計要求在高壓側功率因數(shù)不低地0.95，在低壓側不低于0.85，而補償在低壓側進行，考慮到變壓器損耗，暫定低壓側補償后功率因數(shù)cos =0.95來計算補償容量。 需要補償?shù)臒o功為 =444.19KVar 需要的電容器數(shù)量為 n=444.19/14=32個 考慮三相均衡分配，應裝設32個電容器，每相13個，此時并聯(lián)電容器的實際補償容量為 Qcc=14*32=448KVar 補償后的無功為 Qc’=Qcc-Qc =871.4-546=325.4KVar =1085.64KVA =1649.7A 高壓

29、側：變壓器Snt=Sc’ 變壓器損耗： ΔPt=0.02Sc’=0.02*1085.8=21.72KW ΔQt=0.1Sc’=0.1*1085.8=108.58KVar 變壓器高壓側（一次側）： =1035.9+21.72=1057.62KW =325.4+108.58=433.98KVar =1143.2KVA =66.00（A） =1057.62/1143.2=0.965>0.95 滿足設計要求 因此，共使用32個BWF0.4-14-1型電容器進行低壓集中無功補償，使高壓側功率因數(shù)為0.965，低壓側為0.85滿足設計要求。 2.4 全廠年耗電

30、量計算 工廠的年耗電量可利用工廠的有功和無功計算負荷 即： 年有功電能消耗量： 年無功電能消耗量： 式中為年平均有功負荷系數(shù)，一般取0.7~0.75；為年平均無功負荷系數(shù)，一般取0.76~0.82；為年實際工作小時數(shù)。取 =0.7，=0.8，=4000h，因此求得： 工廠年有功耗電量：=0.7 工廠年無功耗電量：=0.8 第三章 變電所主變壓器臺數(shù)、容量類型的選擇 3.1變壓器選擇原則 選擇變壓器時，必須對負載的大小、性質作深入的了解，然后按照設備功率的確定方法選擇適當?shù)娜萘?。為了降低電能損耗，變壓器應該首選低損耗節(jié)能型。當廠區(qū)配電母線電壓偏差不能滿足要求時，總降壓變

31、電所可選用有載調壓變壓器。車間變電所一般采用普通變壓器。變壓器容量的確定除考慮正常負荷外，還考慮到變壓器的過負荷能力和經濟運行條件。 具體地說： (1)在多塵或有腐蝕性氣體嚴重影響變壓器安全的場所，應選擇密閉型變壓器或防腐型變壓器； (2)供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷電力變壓器（S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等）； (3)對于高層建筑、地下建筑、發(fā)電廠、化工等單位對消防要求較高場所，宜采用干式電力變壓器（SC、 SCZ、SCL 、SG3、 SG10、 SC6等）； (4)對電網電壓波動較大，為改善電能質量采用有載調壓電力變壓器(

32、SLZ7、 SZ7、 SFSZ 、SGZ3等)。 3.2主變壓器數(shù)量及容量類型的確定 3.2.1變壓器臺數(shù)的選擇原則 工廠變電所中的主變壓器臺數(shù)，應根據(jù)下列原則選擇： (1)應滿足用電負荷對供電可靠性的要求。對供有大量一、二級負荷的變電所應采用兩臺變壓器，對只有二級負荷，而無一級負荷的變電所，也可只采用一臺變壓器，并在低壓側架設與其他變電所的聯(lián)絡線。 (2)對季節(jié)性負荷或晝夜負荷變動較大的工廠變電所，可考慮采用兩臺主變壓器。 (3)一般的三級負荷，只采用一臺主變壓器。 (4)考慮負荷的發(fā)展，留有安裝第二臺主變壓器的空間。 (5)車間變電所中，單臺變壓器容量不宜超

33、過1000kVA，現(xiàn)在我國已能生產一些斷流量更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開關電器，因此如車間負荷容量較 (6)對裝設在二層樓以上的干式變壓器，其容量不宜大于630kVA。 3.2.2主變壓器容量的選擇原則 (1)只裝一臺主變壓器時 主變壓器的額定容量SN.T應滿足全部用電設備總的計算負荷S的需要，且留有余量，并考慮變壓器的經濟運行，即： Snt ≥（1.15～1.4）Sc (2)裝有兩臺變壓器時 每臺主變壓器的額定容量SN.T應同時滿足以下兩個條件： Snt ≥ （0.6~0.7）Sc Snt ≥ Sc1.2 其中Sc1.2——計算負荷中的全部一、二

34、級負荷。 兩臺變壓器的備用方式有以下兩種： 明備用：兩臺變壓器都按100%計算負荷選擇容量，并留用一定裕量，一臺工作，一臺備用。 暗備用：每臺變壓器都按計算負荷的（60%~70%）選擇容量，正常情況下兩臺變壓器均參加工作，且各自承擔50%的負荷，負荷率為50% /0.7% ≈ 70%，滿足經濟運行的條件，相對暗備用有明顯的優(yōu)勢。 由于該廠的鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器以暗備用的方式工作，以便當一臺發(fā)生故障時，另一臺能短時的承擔所有負荷，不至于斷電，這樣就提高了供電可靠性。 在暗備用方式下，變壓器的容量按計算負荷的70%選

35、擇 Snt= (06~0.7)Sc=(06~0.7)1143.2=685.92800.24（KVA） 且 Snt≥Sc1.2=734.49（KVA） 因此，選擇2臺容量為800KVA,電壓等級為10KV的變壓器。由于變壓器的使用環(huán)境沒有特殊要求，因此，變壓器的選擇空間很大，在選擇時盡量要求低損耗，同時兼顧經濟效益，達到最佳性價比。 方案一 選用S11-M.R系列800KVA,10KV級變壓器技術參數(shù)，技術參數(shù)如表三 表三 方案二 選用SH15非晶合金系列電力變壓器，如圖三，技術參數(shù)如表四 圖三 SH15非晶合金系列電力變壓器 表四

36、 非晶合金變壓器說明： 非晶合金變壓器空載損耗低、節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢明顯，符合我國政府倡導的“節(jié)約資源，保護環(huán)境，建設節(jié)約型社會”產業(yè)政策。 該產品適用于5KVA～100KVA的單相變壓器、30KVA～2500KVA三相五柱式、三相三柱式變壓器，比傳統(tǒng)的變壓器節(jié)能70％。 非晶合金是一種新型節(jié)能材料，采用快速急冷凝固生產工藝，其物理狀態(tài)表現(xiàn)為金屬原子呈無序非晶體排列，它與硅鋼的晶體結構完全不同更利于被磁化過程相當容易，從而大幅度降低變壓器的空載損耗,若用于油浸變壓器還可減排CO、SO、NOx等有害氣體，被稱為二十一世紀的“綠色材料”。 基于以上優(yōu)點，經兩種方案比較及綜合考慮，選擇S

37、H15—800/10非晶合金電力變壓器。 第四章 變電所主接線方案的設計 4.1變配電所主接線的選擇原則 1.當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。 2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。 3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結線。 4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。 5.接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關。 6.6～10KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，

38、應裝設線路隔離開關。 7.采用6～10 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關。 8.由地區(qū)電網供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。 9.變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。 10.當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。 4.2變配電所主接線方案論證 按上面考慮的兩種主變壓器方案可設計下列兩種主接線方案： 方案一：裝設

39、一臺主變壓器的主接線方案（如圖四所示） 圖四 裝設一臺主變壓器的主接線圖 方案二：裝高兩臺主變壓器的主接線方案（如圖五所示） 圖五 裝設兩臺主變壓器的主接線圖 4.3、主接線方案的技術經濟比較 表五 主接線方案的技術經濟比較 比較項目 裝設一臺主變的方案 裝設兩臺主變的方案 技術指標 供電安全性 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質量 由于一臺主變，電壓損耗較大 由于兩臺主變并列，電壓損耗較小 靈活方便性 只有一臺主變，靈活性較差 由于兩臺主變，靈活性較好 擴建適應性 稍差一些 更好一些

40、 經濟指標 電力變壓器的綜合投資額 查得S9-1000/10的單價為15.1萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此綜合投資約為215.1=30.2萬元 查得S9-630/10的單價為10.5萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為410.5=42萬元比一臺主變方案投資多11.8萬元 高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額 查得GG-1A(F)型柜可按每臺4萬元計，其綜合投資可按設備的1.5倍計，因此高壓開關柜的綜合投資約為41.54=24萬元 本方案采用6臺GG-1A(F)柜，其綜合投資約為61.54=36萬元，比一臺主變方案多投資12王元 電力變壓器和高壓開關柜的年運行費

41、 主變的折舊費=30.2萬元0.05=1.51萬元;高壓開關柜的折舊費=24萬元0.06=1.44萬元；變配電的維修管理費=（30.2+24）萬元0.06=3.25萬元。因此主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費=（1.15+1.44+3.25）=6.2萬元 主變的折舊費=42萬元0.05=2.1萬元；高壓開關柜的折舊費=36萬元0.06=2.16萬元；變配電的維修管理費（42+36）萬元0.06=4.68萬元。因此主變和高壓開關柜的折舊和維修管理費=（2.1+2.16+4.68）=8.94萬元，比一臺主變方案多投資2.74萬元 供電貼費 主變容量每KVA為800元，供電貼費=1000KV

42、A0.08萬元/KVA=80萬元 供電貼費=2630KVA0.08萬元=100.8萬元，比一臺主變多交20.8萬元 從上表可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案略優(yōu)于裝設一臺主變的主接線方案，但按經濟指標，則裝設一臺主變的主接線方案遠優(yōu)于裝設兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設一臺主變的主接線方案。 第五章 高、低壓電力網導線型號及截面的選擇 5.1 導線型號的選擇原則 5.1.1工廠常用架空線路裸導線型號 工廠戶外架空線路一般采用裸導線，其常用型號適用范圍如下： 1. 鋁絞線（LJ）：戶外架空線路采用的鋁絞線導電性能好，重量輕，對風雨作用的抵抗力較強，但對化學腐蝕作用

43、的抵抗力較差，多用在10kV及以下線路上，其桿距不超過100～125m。 2. 鋼芯鋁絞線（LGJ）：此種導線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流電的趨膚效應，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面面積是指鋁線部分的面積。在機械強度要求較高的場所和35kV及以上的架空線路上多被采用。 3. 銅絞線（TJ）：銅絞線導電性能好，對風雨及化學腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據(jù)實際需要而定。 4. 防腐鋼芯鋁絞線（LGJF）：具有鋼芯鋁絞線的特點，同時防腐性好，一般用在沿海地區(qū)、咸水湖及化工工業(yè)地區(qū)等周圍有腐蝕性物質的高壓和超高壓架空線路上

44、。 5.1.2工廠常用電力電纜型號 工廠供電系統(tǒng)中常用電力電纜型號及適用范圍如下： 1. 油浸紙絕緣鋁包或鉛包電力電纜（如鋁包鋁芯ZLL型，鋁包鉛芯ZL型）。它具有耐壓強度高，耐熱能力好，使用年限長等優(yōu)點，使用最普遍。這種電纜在工作時，其內部浸漬的油會流動，因此不宜用在有較大高度差的場所。如6～10kV電纜水平高度差不應大于15m，以免低端電纜頭脹裂漏油。 2. 油浸紙滴干絕緣鉛包電力電纜?？捎糜诖怪被蚋呗洳钐帲笤O在室內、電纜溝、隧道或土壤中，能承受機械壓力，但不能承受大的拉力。 3. 塑料絕緣電力電纜。這種電纜重量輕、耐腐蝕，可以敷設在有較大高度差，甚至是垂直、傾斜的環(huán)境中，有逐

45、步取代油浸紙絕緣電纜的趨向。目前生產的有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護套的全塑電力電纜（VLV和VV型），已生產至10kV電壓等級。另一種是交聯(lián)聚乙烯絕緣、聚氯乙烯護套電力電纜（YJLV和YJV型），已生產至110kV電壓等級。 5.1.3工廠常用絕緣導線型號及選擇 工廠車間內采用的配電線路及從電桿上引進戶內的線路多為絕緣導線。配電干線也可采用裸導線和電纜。絕緣導線的線芯材料有鋁芯和銅芯兩種。塑料絕緣導線的絕緣性能好，價格較低，又可節(jié)約大量橡膠和棉紗，在室內敷設可取代橡皮絕緣線。由于塑料在低溫時要變硬變脆，高溫時易軟化，因此塑料絕緣導線不宜在戶外使用。 車間內常用的塑料絕緣導線型號

46、有：BLV塑料絕緣鋁芯線，BV塑料絕緣銅芯線，BLVV（BVV）塑料絕緣塑料護套鋁（銅）芯線。BVR塑料絕緣銅芯軟線。 常用橡皮絕緣導線型號有：BLX（BX）棉紗編織橡皮絕緣鋁（銅）芯線，BBLX（BBX）玻璃絲編織橡皮絕緣鋁（銅）芯線，BLXG（BXG）棉紗編織、浸漬、橡皮絕緣鋁（銅）芯線（有堅固保護層，適用面寬），BXR棉紗編織橡皮絕緣軟銅線等。上述導線中，軟線宜用于儀表、開關等活動部件，其他導線除注明外，一般均可用于戶內干燥、潮濕場所固定敷設。 5.2 導線截面選擇原則 導線電纜截面的選擇要求必須滿足安全、可靠和經濟的條件，其選擇原則為： 1. 按允許載流量選擇導線和電纜的截面

47、 通過導線或電纜的最大負荷電流不應大于其允許載流量。 2. 按允許電壓損失選擇導線和截面 在導線和電纜（包括母線）通過正常最大負荷電流（即計算電流）時，線路上產生的電壓損失不應超過正常運行時允許的電壓損失。 3. 按經濟電流密度選擇導線和電纜截面 經濟電流密度是指使線路的年運行費用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導線和電纜截面稱為經濟截面。 4. 按機械強度選擇導線和電纜截面 這是對架空線路而言的。要求所選的截面不小于其最小允許截面。對電纜不必校驗其機械強度。 5. 滿足短路穩(wěn)定度的條件 架空線路因其散熱性較好，可不作穩(wěn)定性校驗，絕緣導線和電纜應進行熱穩(wěn)定校驗，母線也要校驗

48、其熱穩(wěn)定。 選擇導線截面時，要求在滿足上述五個原則的基礎上選擇其中截面數(shù)最大的那個值。 5.3 導線型號及截面選擇 5.3.1 10KV高壓進線的選擇及檢驗 (1)選擇經濟截面 變壓器一次側計算電流 =66.00A 按經濟電流密度選擇導線截面，因年最大負荷利用小時為4800h，查表得 Jec=1.15（鋼心鋁絞線） 則 Sec=Ic1/Jec=57.4（mm） 由設計經驗表明計算值比實際值偏大，因此選用LGJ—50型鋼芯鋁絞線。 (2)檢驗發(fā)熱條件 查表知，LGJ-50在室外溫度為25時的允許載流量為Ial=220A>66.0A,滿足發(fā)熱條件。 (3)校驗機械強度

49、 查表知，10KV架空鋁絞線的機械強度最小截面為Smin=251649.7 所以選擇尺寸為100 10的矩形鋁母線（每相的鋁排數(shù)為1） 第六章 短路電流的計算 6.1短路電流計算的目的 短路電流計算的目的是

50、為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。 進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其

51、等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。 6.2短路電流計算 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法），本設計采用標幺制法進行短路計算。 1. 繪制計算電路（如圖六所示） 去軋鋼車間 =400MVA l=5km =0.4Ω/km S9-4000/35 K-1 S9-1250/35 K-1 K-2 380V 35KV 10KV LGJ-150，l=1.5km 圖六 短路計算電路 2. 確定短路計算基準值 取Sd=100MVA Ud1=Uc1=10.5KV

52、 Ud2=Uc2=0.4KV Id1===5.50KA Id2===144KA 3. 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值 電力系統(tǒng): 已知電力系統(tǒng)出口斷路器的遮斷容量=400MVA， 故 =100MVA/400MVA=0.25 架空線路: 又LGJ-150的線路電抗，而線路長1.5km， 電力變壓器 查表得：S9-4000變壓器的短路電壓百分值=4.5 S9-1250變壓器的短路電壓百分值=5.5， 故 =1.38 =3.6 式中，為變壓器的額定容量 繪短路

53、等放電路圖（如圖七所示）： 去軋鋼車間 K-1 K-2 =400MVA 圖七 短路計算等效電路 4. 計算K-1點（10.5KV側）的短路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值 =0.25+0.16+1.38/2+0.5=1.6 三相短路電流周期分量有效值 其他短路電流 三相短路容量 5. 計算K-2點（0.4KV側）的短路電路總電抗標幺值及三相電流和短路容量 總電抗標幺值 =1.6+3.6=5.2 三相短路

54、電流周期分量有效值 其他短路電流 三相短路容量 以上短路計算結果綜合如表六所示： 表六 短路計算表如下 短路計算點 三相短路電流 三相短路容量/MVA k-1 3.44 3.44 3.44 8.76 5.19 62.5 k-2 27.75 27.75 27.75 70.8 41.9 19.23 第七章 變電所一次設備的選擇與校驗 7.1一次設備選擇的一般原則 供配電系統(tǒng)中的一次設備是在一定的電壓、電流、頻率和工作環(huán)境條件下工

55、作的，一次設備的選擇，除了應滿足在正常工作時能安全可靠運行之外，還應滿足在短路故障時不至損壞的條件，開關電器還必須具有足夠的斷流能力，并能適應所處的位置、環(huán)境溫度、海拔高度。以及防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件。 一次設備的選擇應遵循以下3個原則。 (1) 按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設備； (2) 按短路條件校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定； (3) 開關電器斷流能力校驗。 7.2變電所高壓一次設備的選擇 7.2.1 按工作電壓選則 設備的額定電壓一般不應小于所在系統(tǒng)的額定電壓，即，高壓設備的額定電壓應不小于其所在系統(tǒng)的最高電壓，即。=10kV， =11.5kV，高壓開關

56、設備、互感器及支柱絕緣額定電壓=12kV，穿墻套管額定電壓=11.5kV，熔斷器額定電壓=12kV。 7.2.2按工作電流選擇 設備的額定電流不應小于所在電路的計算電流，即 7.2.3按斷流能力選擇 設備的額定開斷電流或斷流容量，對分斷短路電流的設備來說，不應小于它可能分斷的最大短路有效值或短路容量，即 或 對于分斷負荷設備電流的設備來說，則為，為最大負荷電流。 7.2.4 隔離開關、負荷開關和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗 a)動穩(wěn)定校驗條件 或 、分別為開關的極限通過電流峰值和有效值，、分別為開關所處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值 b)熱穩(wěn)定校驗條件

57、 對于上面的分析，如表七所示，由它可知所選高壓一次設備均滿足要求 表七 10 kV高壓側一次側設備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓 電流 斷流能力 動態(tài)定度 熱穩(wěn)定度 其它 裝置地點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 57.7A () 1.96kA 5.0kA 一次設備型號規(guī)格 額定參數(shù) 高壓少油斷路器SN10-10/1000 10kV 1000A 31.5 kA 80 kA 高壓隔離開關-10/200 10kV 200A - 25.5 kA 二次負荷0.6 高壓熔斷器

58、RN2-10 10kV 0.5A 50 kA - - 電壓互感器JDJ-10 10/0.1kV - - - - 電壓互感器JDZJ-10 - - - - 電流互感器LQJ-10 10kV 100/5A - =31.8 kA =81 避雷針FS4-10 10kV - - - - 戶外隔離開關GW4-12/400 12kV 400A - 25kA 7.3 變電所低壓一次設備的選擇 同樣根據(jù)上面的原則，做出380V低壓側一次設備的選擇校驗，如表八所示，所選數(shù)據(jù)均滿足要求 表八 380V

59、低壓側一次設備的選擇校驗 選擇校驗項目 電壓 電流 斷流 能力 動態(tài) 定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 380V 總1653.78A 19.7kA 36.2kA 一次設備型號規(guī)格 額定參數(shù) 低壓斷路器DW15-1500/3D 380V 1500A 40kA - - 低壓斷路器DW20-630 380V 630A （大于） 30Ka (一般) - - 低壓斷路器DW20-200 380V 200A （大于） 25 kA - - 低壓斷路HD13-1500/30 38

60、0V 1500A - - - 電流互感器LMZJ1-0.5 500V 1500/5A - - - 電流互感器LMZ1-0.5 500V 100/5A 160/5A - - - 7.4 高低壓母線的選擇 查表得到，10kV母線選LMY-3(404mm),即母線尺寸為40mm4mm;380V母線選LMY-3（12010）+806，即相母線尺寸為120mm10mm，而中性線母線尺寸為80mm6mm。 第八章 低壓干線、支線上的熔絲及型號的選擇 8.1. 熔斷器選擇條件 (1)熔斷器的額定電壓UN.FU應不低于被保護線路的額定電壓UN，即 (2

61、)熔斷器的額定電流IN.FU應不小于它所裝設的熔體的額定電流IN. FE，即 8.2. 熔體的額定電流選擇 熔體的額定電流選擇應滿足下列二個條件： (1)熔體的額定電流應不小于回路的最大工作電流 (2)熔體的額定電流應躲過回路的尖峰電流，其中K為可靠系數(shù)（不計電動機自起動時，K=1.1~1.3，考慮電動機自起動時，K=1.5~2.0） 低壓干上熔斷器的選擇如表九： 表九 名稱 I30/A IN..PE/A 所選熔斷器 FD0 10.77 FD1 58.49 60 RM10-60-60A FD2 58.49 60 R

62、M10-60-60A FD3 100.28 200 RM10-200-125A FD4 91.16 100 RM10-200-100A FD5 121.55 200 RM10-200-125A FD6 45.6 60 RM10-60-60A FD7 68.89 100 RM10-100-80A  結束語 經過兩周的努力，終于做完了這次《電氣工程基礎》課程設計。這次課程設計歷時兩個個星期多左右，通過這段時間的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，無論是對知識的理解還是實踐能力以及理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。 開始做課程設計時，因為不知從哪下手，就不假

63、思考的照著同學給的模板做，后來發(fā)現(xiàn)模板里存在一些問題，于是不得不在一些地方返工。后來就是自己先系統(tǒng)知識，然后自己一步一步腳踏實地的做了。所以一個很深的感觸就是，做好一件事情，首先要對這方面的知識系統(tǒng)化，然后在頭腦里理清思路，哪里開始，怎樣一步步做下去，怎樣結束。然后再按這個計劃一步步認真做。這樣每天做一些東西接近目標的小小成就感，就促使著自己認真做完。 此次設計使我對工廠供配電有了新的認識,更深的了解，基本掌握了對總降壓變電所的電氣設計。這次設計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖，編輯，各種信息的查閱和分析，也大大的提高了自己的計算能力，及對WORD文檔的使

64、用等多方面的進一步的了解。 本次課設應該感謝學院的安排，讓我們在學習課本知識的同時，能夠有這樣良好的機會實踐,加深對所學理論知識的理解,掌握工程設計的方法。因為認真對待所以感覺學到了東西。更應該感謝導老師的細心指導，要不然靠我們自己不可能那么順利完成。通過這次課程設計,我深深懂得要不斷的把所學知識學以致用,還需通過自身不斷的努力,不斷提高自己分析問題,解決問題和編程技術終結報告的能力!  參考資料 l <參考書目> 1. 熊信銀.張步涵.電氣工程基礎.華中科技大學出版社.2005 2. 劉介才編.工廠供電（第3版）.機械工業(yè)出版社.2007 3. 蘇文成.工廠供電（第2版）.機械工業(yè)出版社.2003 4. 劉介才.工廠供電設計指導（第2版）.機械工業(yè)出版社.2008 5. 唐志平.供配電技術（第2版）.電子工業(yè)出版社.2008 l <參考網站> 1. 中國電力網 2. 國家電力信息網 3. 中國電力設備信息網 - 36 -