发电厂变电站电气设备课程设计第

课 题： 某化纤厂降压变电所电气设计（组） 专 业： 电气工程及其自动化 班 级: 电气工程及其自动化 班 姓名学号:

指导教师：

设计日期： 2015年12月21日-30日 成

重庆大学城市科技学院电气学院

目录

一． 设计任务书..................................................... 1 1.1 设计目的........................................................ 1 1.2 设计要求 ..................................................... 1 1.3 设计资料 ..................................................... 1 二． 设计计算书..................................................... 4 2.1 各车间计算负荷（需要系数法） ................................. 4 2.1.1 纺炼车间（数据为甲组） .................................. 4 2.1.2 其余车间负荷计算 ........................................ 5 2.2 各车间计算负荷统计 ........................................... 6 2.3 无功补偿的计算 ............................................... 6 三． 各车间变电所的设计选择......................................... 8 3.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图 ........................... 8 3.2 各车间变压器台数及容量选择 ................................... 8 3.3 厂内10KV线路截面的选择 ..................................... 11 四． 工厂总降压变电所及接入系统设计................................ 13 4.1 工厂总降压变电所变压器台数及容量的选择 ..................... 13 4.2 35KV供电线路截面选择....................................... 13 4.3 35KV线路功率损耗和电压降计算............................... 14 五． 短路电流的计算................................................ 15 5.1 计算概述 .................................................... 15 5.2 短路电流计算简化图 .......................................... 16 5.3 具体相关计算 ................................................ 16 5.3.1 总降压变电所35KV母线短路电流（短路点K1） .............. 16 5.3.2 变电所10KV母线短路电流（短路点K2） .................... 17

5.3.3 车间变电所0.4KV母线短路电流（短路点K3） ............... 17 5.4 三相短路电流和短路容量计算结果汇总表 ........................ 18 六． 变电所高低压电气设备的选择.................................... 19 6.1 高压35KV侧设备 ............................................. 19 6.2 10KV侧设备.................................................. 19 6.3 低压0.4KV侧设备 ............................................ 19 七． 心得体会...................................................... 21 参考文献........................................................... 23 附 录 ........................................................... 24

发电厂变电站电气设备课程设计报告

一．设计任务书

1.1 设计目的

通过本课程的学习，掌握发电厂和变电所电气部分的中的各种电气设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识，并通过本课程设计巩固课堂知识，培养有关的基本技能。

1.2 设计要求

根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸，最后写出课程设计报告并进行答辩（格式请严格按照课程设计模板进行统一）。

1.3 设计资料

1.工厂总平面图见图1-1，每选用数据为：安装容量每组选用不同（甲类、乙类、丙类、丁类），每组同学根据不同的组合方案进行选择。

图1-1 某化学纤维厂总平面图(lcm = 200m)

2.工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。本厂负荷统计资料见表1-1，学生组合方案见表1-2。

表1-1 某化学纤维厂负荷情况表

表1-2 学生组合方案

3.供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的城北变电所110/38. 5/llkV， 50 MVA变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相

距5公里处的其他工厂可以引入10kV线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

4. 电源的短路容量（城北变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

5. 供电局要求的功率因数：当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.95。

6. 电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA为15元／月，动力电费为0.3元/kWh，照明电费为0.55元/ (kW·h)。

7. 气象资料：本厂地区最高温度为38℃，最热月平均最高气温29℃，最热月地下0.8m处平均温度为22℃，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为20天。

8. 地质水文资料：本厂地区海拔60m，地层以砂黏土为主，地下水位为2m。

二． 设计计算书

2.1 各车间计算负荷（需要系数法）

2.1.1 纺炼车间（数据为甲组）

1.单台机械负荷计算 （1）纺丝机

已知：Pe180kW,Kd0.80,tan0.78。 故：

P30(1)PeKd1800.80144(kW)Q30(1)P30(1)tan1440.78112.32(kvar)

（2）筒绞机

已知：Pe62kW,Kd0.75,tan0.75。 故：

Q30(2)P30(2)tan46.50.7534.88(kvar)

P30(2)PeKd620.7546.50(kW)

（3）烘干机

已知：Pe78kW,Kd0.75,tan1.02。 故：

P30(3)PeKd780.7558.50(kW)Q30(3)P30(3)tan58.51.0259.67(kvar)

（4）脱水机

已知：Pe20kW,Kd0.60,tan0.80。 故：

P30(4)PeKd200.60 12(kW)Q30(4)P30(4)

tan120.809.60(kvar)

（5）通风机

已知：Pe200kW,Kd0.7,tan0.75。 故：

Q30(5)P30(5)tan1400.75105(kvar)

P30(5)PeKd2000.70140(kW)

（6）淋洗机

已知：Pe14kW,KG0.75,tan0.78。 故：

P30(6)PeKd140.7510.50(kW)Q30(6)P30(6)tan10.50.788.19(kvar)

（7）变频机

已知：Pe900kW,Kd0.80,tan0.70。

故：

P30(7)PeKd9000.80720(kW)Q30(7)

P30(7)tan7200.70504(kvar)

（8）传送机

已知：Pe42kW,Kd0.80,tan0.70。 故：

P30(8)PeKd420.8033.60(kW)Q30(8)P30(8)tan33.60.7023.52(kvar)

纺练车间单台机械负荷计算统计见表2-1

2．车间计算负荷统计（计及同时系数）

取同时系数： KP0.9,KQ0.95

P30KPP300.91165.11048.59(kW)

Q30KQQ300.95857.175814.32(kvar)

22S30P30Q30048.592814.3221327.65(kVA)

2.1.2 其余车间负荷计算

1.原液车间

已知：Pe1012kW,Kd0.75,tan0.70。 P30PeKd10120.75759(kW)

故：Q30P30tan7590.70531.3(kvar)

S30

22P30Q307592531.32926.48(kVA)

2.酸站照明

已知：Pe304kW,Kd0.65,tan0.70。

P30PeKd3040.65197.6(kW)

故：Q30P30tan197.60.70138.32(kvar)

S30

22

P30Q3097.62138.322241.2(kVA)

3.锅炉房照明

已知：Pe208kW,Kd0.75,tan0.75。

P30PeKd2080.75156(kW)

故：Q30P30tan1560.75117(kvar)

S30

22P30Q3021172195(kVA)

4.排毒车间

已知：Pe186kW,Kd0.70,tan0.60。

P30PeKd1860.70130.2(kW)

故：Q30P30tan130.20.6078.12(kvar)

S30

22P30Q30.2278.122151.84(kVA)

5.其他车间

已知：Pe380kW,Kd0.70,tan0.75。

P30PeKd3800.70266(kW)

故：Q30P30tan2660.75199.5(kvar)

S30

22P30Q302662199.52332.5(kVA)

各车间计算负荷统计见表2-2

2.2 各车间计算负荷统计

2.3 无功补偿的计算

当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.95。我们在变压器低压侧装设并联电容器进行补偿。

1.变压器1(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

=987.74=0.81

′

800.28

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=800.28 tan arccos0.81 −tan arccos0.95 ]kvar =315kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=22.5。取n=24,则实际补偿容量为QC=14×24=336kvar。 2. 变压器2(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

31514

=

=

557.64719.6

=0.77

′

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=557.64 tan arccos0.77 −tan arccos0.95 ]kvar =277.3kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=19.8。取n=21,则实际补偿容量为QC=14×21=294kvar。 3. 变压器3(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

277.314

=

=1220.28=0.77

′

943.731

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=943.731 tan arccos0.77 −tan arccos0.95 ]kvar =464.21kvar

查附录表，选BW0.4—13—1型电容器，则所需电容器个数为n=35.7。取n=36,则实际补偿容量为QC=13×36=468kvar。 4. 总变压器(cosφ≥0.9)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

464.2113

=

=

4165.65470

=0.76

′

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=4165.6 tan arccos0.76 −tan arccos0.9 ]kvar =1539.51kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=109.9。取n=111,则实际补偿容量为QC=14×111=1554kvar。

QCqC

=

1539.514

=

三． 各车间变电所的设计选择

3.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图

图3-1 全厂供电平面图（1cm=0.2km）

3.2 各车间变压器台数及容量选择

1. 变电所Ⅰ变压器台数及容量选择

（1）变电所Ⅰ的供电负荷统计:原液车间，排毒机房，同时系数取

课 题： 某化纤厂降压变电所电气设计（组） 专 业： 电气工程及其自动化 班 级: 电气工程及其自动化 班 姓名学号:

指导教师：

设计日期： 2015年12月21日-30日 成

重庆大学城市科技学院电气学院

目录

一． 设计任务书..................................................... 1 1.1 设计目的........................................................ 1 1.2 设计要求 ..................................................... 1 1.3 设计资料 ..................................................... 1 二． 设计计算书..................................................... 4 2.1 各车间计算负荷（需要系数法） ................................. 4 2.1.1 纺炼车间（数据为甲组） .................................. 4 2.1.2 其余车间负荷计算 ........................................ 5 2.2 各车间计算负荷统计 ........................................... 6 2.3 无功补偿的计算 ............................................... 6 三． 各车间变电所的设计选择......................................... 8 3.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图 ........................... 8 3.2 各车间变压器台数及容量选择 ................................... 8 3.3 厂内10KV线路截面的选择 ..................................... 11 四． 工厂总降压变电所及接入系统设计................................ 13 4.1 工厂总降压变电所变压器台数及容量的选择 ..................... 13 4.2 35KV供电线路截面选择....................................... 13 4.3 35KV线路功率损耗和电压降计算............................... 14 五． 短路电流的计算................................................ 15 5.1 计算概述 .................................................... 15 5.2 短路电流计算简化图 .......................................... 16 5.3 具体相关计算 ................................................ 16 5.3.1 总降压变电所35KV母线短路电流（短路点K1） .............. 16 5.3.2 变电所10KV母线短路电流（短路点K2） .................... 17

5.3.3 车间变电所0.4KV母线短路电流（短路点K3） ............... 17 5.4 三相短路电流和短路容量计算结果汇总表 ........................ 18 六． 变电所高低压电气设备的选择.................................... 19 6.1 高压35KV侧设备 ............................................. 19 6.2 10KV侧设备.................................................. 19 6.3 低压0.4KV侧设备 ............................................ 19 七． 心得体会...................................................... 21 参考文献........................................................... 23 附 录 ........................................................... 24

发电厂变电站电气设备课程设计报告

一．设计任务书

1.1 设计目的

通过本课程的学习，掌握发电厂和变电所电气部分的中的各种电气设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识，并通过本课程设计巩固课堂知识，培养有关的基本技能。

1.2 设计要求

根据本厂用电负荷，并适当考虑生产的发展，按安全可靠，技术先进，经济合理的要求，确定工厂变电所的位置与型式，通过负荷计算，确定主变压器台数及容量，进行短路电流计算，选择变电所的主接线及高、低压电气设备，最后按要求写出设计计算说明书，绘出设计图纸，最后写出课程设计报告并进行答辩（格式请严格按照课程设计模板进行统一）。

1.3 设计资料

1.工厂总平面图见图1-1，每选用数据为：安装容量每组选用不同（甲类、乙类、丙类、丁类），每组同学根据不同的组合方案进行选择。

图1-1 某化学纤维厂总平面图(lcm = 200m)

2.工厂负荷数据：本工厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时数6400小时。本厂负荷统计资料见表1-1，学生组合方案见表1-2。

表1-1 某化学纤维厂负荷情况表

表1-2 学生组合方案

3.供电电源情况：按与供电局协议，本厂可由东南方19公里处的城北变电所110/38. 5/llkV， 50 MVA变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相

距5公里处的其他工厂可以引入10kV线路做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的30%重要负荷，平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

4. 电源的短路容量（城北变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为1500MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

5. 供电局要求的功率因数：当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.95。

6. 电费制度：按两部制电费计算。变压器安装容量每1kVA为15元／月，动力电费为0.3元/kWh，照明电费为0.55元/ (kW·h)。

7. 气象资料：本厂地区最高温度为38℃，最热月平均最高气温29℃，最热月地下0.8m处平均温度为22℃，年主导风向为东风，年雷暴雨日数为20天。

8. 地质水文资料：本厂地区海拔60m，地层以砂黏土为主，地下水位为2m。

二． 设计计算书

2.1 各车间计算负荷（需要系数法）

2.1.1 纺炼车间（数据为甲组）

1.单台机械负荷计算 （1）纺丝机

已知：Pe180kW,Kd0.80,tan0.78。 故：

P30(1)PeKd1800.80144(kW)Q30(1)P30(1)tan1440.78112.32(kvar)

（2）筒绞机

已知：Pe62kW,Kd0.75,tan0.75。 故：

Q30(2)P30(2)tan46.50.7534.88(kvar)

P30(2)PeKd620.7546.50(kW)

（3）烘干机

已知：Pe78kW,Kd0.75,tan1.02。 故：

P30(3)PeKd780.7558.50(kW)Q30(3)P30(3)tan58.51.0259.67(kvar)

（4）脱水机

已知：Pe20kW,Kd0.60,tan0.80。 故：

P30(4)PeKd200.60 12(kW)Q30(4)P30(4)

tan120.809.60(kvar)

（5）通风机

已知：Pe200kW,Kd0.7,tan0.75。 故：

Q30(5)P30(5)tan1400.75105(kvar)

P30(5)PeKd2000.70140(kW)

（6）淋洗机

已知：Pe14kW,KG0.75,tan0.78。 故：

P30(6)PeKd140.7510.50(kW)Q30(6)P30(6)tan10.50.788.19(kvar)

（7）变频机

已知：Pe900kW,Kd0.80,tan0.70。

故：

P30(7)PeKd9000.80720(kW)Q30(7)

P30(7)tan7200.70504(kvar)

（8）传送机

已知：Pe42kW,Kd0.80,tan0.70。 故：

P30(8)PeKd420.8033.60(kW)Q30(8)P30(8)tan33.60.7023.52(kvar)

纺练车间单台机械负荷计算统计见表2-1

2．车间计算负荷统计（计及同时系数）

取同时系数： KP0.9,KQ0.95

P30KPP300.91165.11048.59(kW)

Q30KQQ300.95857.175814.32(kvar)

22S30P30Q30048.592814.3221327.65(kVA)

2.1.2 其余车间负荷计算

1.原液车间

已知：Pe1012kW,Kd0.75,tan0.70。 P30PeKd10120.75759(kW)

故：Q30P30tan7590.70531.3(kvar)

S30

22P30Q307592531.32926.48(kVA)

2.酸站照明

已知：Pe304kW,Kd0.65,tan0.70。

P30PeKd3040.65197.6(kW)

故：Q30P30tan197.60.70138.32(kvar)

S30

22

P30Q3097.62138.322241.2(kVA)

3.锅炉房照明

已知：Pe208kW,Kd0.75,tan0.75。

P30PeKd2080.75156(kW)

故：Q30P30tan1560.75117(kvar)

S30

22P30Q3021172195(kVA)

4.排毒车间

已知：Pe186kW,Kd0.70,tan0.60。

P30PeKd1860.70130.2(kW)

故：Q30P30tan130.20.6078.12(kvar)

S30

22P30Q30.2278.122151.84(kVA)

5.其他车间

已知：Pe380kW,Kd0.70,tan0.75。

P30PeKd3800.70266(kW)

故：Q30P30tan2660.75199.5(kvar)

S30

22P30Q302662199.52332.5(kVA)

各车间计算负荷统计见表2-2

2.2 各车间计算负荷统计

2.3 无功补偿的计算

当35kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.9；当以10kV供电时，要求工厂变电所高压侧cosφ≥0.95。我们在变压器低压侧装设并联电容器进行补偿。

1.变压器1(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

=987.74=0.81

′

800.28

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=800.28 tan arccos0.81 −tan arccos0.95 ]kvar =315kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=22.5。取n=24,则实际补偿容量为QC=14×24=336kvar。 2. 变压器2(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

31514

=

=

557.64719.6

=0.77

′

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=557.64 tan arccos0.77 −tan arccos0.95 ]kvar =277.3kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=19.8。取n=21,则实际补偿容量为QC=14×21=294kvar。 3. 变压器3(cosφ≥0.95)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

277.314

=

=1220.28=0.77

′

943.731

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=943.731 tan arccos0.77 −tan arccos0.95 ]kvar =464.21kvar

查附录表，选BW0.4—13—1型电容器，则所需电容器个数为n=35.7。取n=36,则实际补偿容量为QC=13×36=468kvar。 4. 总变压器(cosφ≥0.9)

cosφ=

P30S30

QCqC

=

464.2113

=

=

4165.65470

=0.76

′

Qc=Q30−Q′30=P30(tanφ−tanφ

)

=4165.6 tan arccos0.76 −tan arccos0.9 ]kvar =1539.51kvar

查附录表，选BW0.4—14—1型电容器，则所需电容器个数为n=109.9。取n=111,则实际补偿容量为QC=14×111=1554kvar。

QCqC

=

1539.514

=

三． 各车间变电所的设计选择

3.1 各车间变电所位置及全厂供电平面草图

图3-1 全厂供电平面图（1cm=0.2km）

3.2 各车间变压器台数及容量选择

1. 变电所Ⅰ变压器台数及容量选择

（1）变电所Ⅰ的供电负荷统计:原液车间，排毒机房，同时系数取