供配电工程课程设计.docx

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供配电工程课程设计

供配电工程课程设计

供配电工程课程设计扬州大学广陵学院本科生课程

设计题目：

课程：

供电工程专业：

电气工程及其自动化班级：

学号：

姓名：

指导教师：

完成日期：

2012年1月7日总目录第一部分：

任务书第二部分：

课程设计报告第三部分：

设计图纸第一部分任务书扬州大学能源与动力工程学院供电工程课程设计任务书81.题目青阳镇商业技

校变电所电气设计2.原始资料2.1工程概况变配电所为

独立式结构，同时供电给交通技校、商场和人才市场，供电可靠性要求较高。

2.2负荷资料用电设备名称设备容量Pe（kW）需要系数（）CO$商业技校教学照明1500.80.8商业技校办公照明1000.60.8人才市场办公照明1200.70.8人才市场机房1000.70.6人才市场泛光照明1000.70.6商场照明2100.90.8商业技校电热水器1200.61人才市场电热水器

1000.61商业技校空调3200.60.8人才市场空调3300.6

0.8商业技校动力1300.50.7人才市场动力1200.50.7泵房动力1400.60.7冷冻机房动力31700.70.8游泳馆空调动力1000.70.8篮球馆空调动力2300.70.8篮球馆其他动力700.70.8注：

计算总负荷时，KE取0.9。

2.3供电条件由市电源10KV单电源供电，供电部门要求在进线侧进行用电计量，并要求进线侧功率因素不得低于

0.9，不同电价分开计量。

电源1进线处三相短路容量180MVA、电源2进线处三相短路容量160MVA。

2.4其他资料当地年最高气温为38C，年平均气温为

25C,年最低气温—6C,年最热月平均最高气温为33C,年最热月平均气温为27C，年最热月地下0.8m处平均温度为25C。

当地年雷暴日数为25天。

当地海拔高度为170m，土壤电阻率100Q?

m

3.具体任务及技术要求本次课程设计共1周时间，具体任务与日程安排如下：

第1周周一：

布置设计任务，熟悉有关资料，负荷计算、主变压器选择。

周二:

供电一次接线方案确定，短路计算。

进出线电缆及开关设备选择计算。

周三：

设计绘制变电所高压电气系统图。

周四：

设计绘制变电所低压电气系统图。

周五：

编制设计报告正文（设计说明书、计算书）电子版，整理打

印设计报告，交设计成果要求根据设计任务及工程实际情

况，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，独立完成10kV变配电所的电气设计。

设计深度应达到扩大初步设计要求，制图应符合国家规范要求。

4.实物内容及要求课程设计报告由设计任务书、设计报告正文、设计图纸三部分组成，并有封面、目录，装订成册。

4.1设计报告正文内容包括：

（1）负荷等级确定与供电电源

（2）负荷计算与无功补偿

（3）变电所所址选择与结构型式（4）变压器类型、台数

及容量选择（5）变电所电气主接线设计（6）短路计算与

电气设备选择校验（7）进出线电缆选择校验（8）参考文

献设计报告正文编写的一般要求是：

必须阐明设计主题，突出阐述设计方案、文字精炼、计算简明，条理清晰、层次分明。

设计报告正文采用A4纸打印。

4.2设计图纸包括：

（1）变电所高压电气系统图（1张A3）

（2）变电所低压

电气系统图（1张A3加长）设计图纸绘制的一般要求是：

满足设计要求，遵循制图标准，依据设计规范，比例适当、布局合理，讲究绘图质量。

设计图纸采用A3图纸CAD出图。

第二部分课程设计报告目录1负荷等级确

定与供电电源…

（1）1.1负荷等级确

（1）1.2供电电

源

（1）2负荷计算与无功补

偿……

（2）

2.1负荷计

….….…

（2）2.2无功补

偿

（3）2.3总计算负

荷

……（3）3变（配）电所所址选择与结构型

式.….…（4）3.1所址选

择

（4）3.2结构型

式

……（4）4变压器类型、台数及容量选

择…….（5）4.1变压器

类型选

择…….（5）

4.2变压器台数选

择…….（5）

4.3变压器容量选

择…….（5）

5变（配）电所电气主接线设

计.…（6）5.1高压系

统电气主接线设

计…….（6）5.2低压

系统电气主接线设

计…….（6）5.3低压

配电网的接线形

（6）6短路

计算与电气设备选择校

验…….….（7）6.1短路

电流计

6.2

电气设备选择校

验…….（13）6.3

低压电气设备选择校

验（16）7进

出线电缆选择校

验…….（17）

7.1高压进线电缆选择校

验.….….（17）7.2

高压出线电缆选择校

验…….（17）7.3低

压出线电缆选择校

验…….（18）8课

程设计总

结

（19）参考文

（20））1负荷等级确定与供电电源1.1负荷等级确

定根据负荷计算和国家用电标准规得出：

1.一级负荷：

无。

2.二级负荷：

人才市场机房、商场照明、商业技校动力、人才市场动力、泵房动力、冷冻机房动力3、游泳馆空调动力、篮球馆空调

动力。

3.三级负荷：

商业技校教学照明、商业技校办公照明、人才市场办公照明、人才市场泛光照明、.商业技校电热水器、人才市场电热水器、商业技校空调、人才市场空调、篮球馆其他动力。

本工程整体属于二级负荷用电。

1.2供电电源本用电工程有较多的二级负荷，宜由两回路线路供电。

则应该选用两台变压器，一用一备。

三级负荷对供电要求不是太高，不需要两路电源供电。

2负荷计算与无功补偿2.1负荷计算Pc=Pe*kd

Qc=Pc*tan（arccos）Sc=Cos$=Pc/Sc用电设备有功功率

（Kw）无功功率（Kvar）视在功率（KvA）商业技校教

学照明Pc=Pe*kd=150*0.8=120Qc=Pc*tan（arccos0.8）=90

Sc=150商业技校办公照明Pc=Pe*kd=100*0.6=60Qc=

Pc*tan（arccos0.8）=45Sc=75人才市场办公照明

Pc=Pe*kd=120*0.7=84Qc=Pc*tan（arccos0.8）=63Sc=105人

才市场机房Pc=Pe*kd=100*0.7=70Qc=Pc*tan（arccos0.6）=93Sc=116.4人才市场泛光照明Pc=Pe*kd=100*0.7=70Qc=Pc*tan（arccos0.6）=93Sc=116.4商场照明

Pc=Pe*kd=210*0.9=189Qc=Pc*tan（arccos0.8）=96.75

Sc=212.3商业技校电热水器Pc=Pe*kd=120*0.6=72Qc=Pc*tan（arccosl）=0Sc=8.4人才市场电热水器

Pc=Pe*kd=100*0.6=60Qc=Pc*tan（arccos1）=0Sc=7.7商业技校空调Pc=Pe*kd=320*0.6=192Qc=Pc*tan（arccos0.8）=144Sc=240人才市场空调Pc=Pe*kd=330*0.6=198Qc=Pc*tan（arccos0.8）=148.5Sc=247.5商业技校动力

Pc=Pe*kd=130*0.5=65Qc=Pc*tan（arccos0.7）=66.31Sc=92.8人才市场动力Pc=Pe*kd=120*0.5=60Qc=Pc*tan（arccos0.7）=61.2Sc=85.7泵房动力Pc=Pe*kd=140*0.6=84Qc=Pc*tan

（arccos0.7）=85.68Sc=120冷冻机房动力3

Pc=Pe*kd=170*0.7=119Qc=Pc*tan（arccos0.8）=89.25

Sc=148.75游泳馆空调动力Pc=Pe*kd=100*0.7=70Qc=Pc*tan（arccos0.8）=52.5Sc=87.5篮球馆空调动力Pc=Pe*kd=230*0.7=161Qc=Pc*tan（arccos0.8）=120.75Sc=201.25篮球馆其他动力Pc=Pe*kd=70*0.7=49Qc=Pc*tan（arccos0.8）=36.75Sc=61.252.2无功补偿本工程无需进行无功补偿。

2.3总计算负荷Pc=1550.7kwQc=K=1198.2kvar

Sc=1661.3Cos$=Pc/Sc=155O.7/1661.0毛3343变（配）电所所址选择与结构型式3.1所址选择变配电所为独立式结

构，同时供电给交通技校、商场和人才市场，供电可靠性要求较高。

考虑到变压器的独立性和安全性，应该采用独立式变电所。

3.2结构型式高压配电室，变压器室（油浸变压器室干式变压器室），低压配电室，控制、值班室根据国家建筑标准设计图集99D201-2设计可知，本工程宜采用干式变压器室。

4变压器类型、台数及容量选择4.1变压器类型选择变

配电所为独立式结构，同时供电给交通技校、商场和人才市场，供电可靠性要求较高。

考虑到变压器的独立性和安全性，采用低损耗的SCB10

型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。

变压器采用无励磁调压方式，分接头为±5%，联接组别为Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制，带IP2x防护外壳。

4.2变压器台数选择因为本工程有较多的二级负荷，需要采用两回路电源供电，故需要采用两台主变压器来供电。

4.3变压器容量选择如上述负荷计算可知道：

由于本工程暂不增加负荷的情况下，负荷自然功率因数达到了供电部门的规定，故不需要作无功补偿。

总的计算负荷Sc=1661.3KVASr.T~（0.6〜0.7）Sc〜

0.7*1661.3KVA=1162.91KVA因此，每台变压器的容量为1000KVA5变（配）电所电气主接线设计5.1高压系统电

气主接线设计（内容：

通过多个方案比较，确定本工程高压系统电气主接线形式。

绘制简图比较，并说明选择的高压开关柜类型及其用途，考虑电能计量方式、所用电与操作电源的取得。

）5.2低压系统电气主接线设计（内容：

通过多个方案比较，确定本工程低压系统电气主接线形式。

绘制简图比较，并说明选择的低压开关柜类型及其用途，考虑不同电价负荷的电能分计量方式。

注意开关柜的排列，一定要与平面布置图相对应。

）5.3低压配电网的接线形式（内容：

根据规范中的设计原则，确定本工程设计的低压配电网的接

线形式。

绘制简图。

）6短路计算与电气设备选择校验6.1短路电流计算高

压电网短路电流的计算公式：

三相对称短路电流初始值=三相短路容量==电力系统的电抗标幺值电力线路的电抗标

幺值电力变压器的电抗标幺值三相对称短路电流初始值

短路等效电路如下：

1.进线1

（1）确定基准值取

Sd=100MV・A,Uc1=10.5KvUc2=0.4KV而Id仁Sd/

Uc1=100MV・A/（*10.5KV）=5.50KAId2=Sd/

Uc2=100MV・A/（*0.4KV）=144.34KA

（2）计算短路电路中各

主要元件的电抗标幺值Sk=180MVA①电力系统X1*=Sd/Sk=100MV-A/180MV・A=0.56②电缆线路

X2*=X0LSd/Uc2=0.10Q/kM

*5kM*100MV-A/（10.5kV）2=0.45③电力变压器X3*=

Uk%Sd/100SNT=4.5*100*1000kVA/100*1000kVA=4.5（3）求K1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值X*刀（K-1）=X1*+

X2*=0.45+0.56=1.01②三相短路电流周期分量有效值I

（3）k-仁Id1/X*刀（K-1）=5.50kA/1.01=5.45kA③其他三

相短路电流I“（3）k-1=I（3）k-仁5.45KAi（3）sh=2.55x13.38KA=13.90KAI（3）sh=1.51x13.38KA=8.18KA④三相短路容量S（3）k-1=Sd1/X*E（K-1）=100MV-A/1.0仁99MV-A⑤两相短路电流Ik2=0.866xI（3）k-仁0.866x5.45KA=4.72KA⑥单相短路电流Ik1=0.577xI

（3）k-1=0.577x5.45KA=4.72KA⑦k-2处X*E

（K-2=0.45+0.56+4.5=5.51I（3）k-2=Id1/X*E（K-2）=144.43kA/5.51=26.2kAI（3）“k-2=I（3）k-2=26.2KAi（3）sh=2.55x26.2KA=66.81KAI（3）sh=1.51x26.2KA=39.56KAS

（3）k-2=Sd1/X*E（K-2）=100MV-A/5.51=18.15MV-A

lk2=0.866xI（3）k-2=0.866x26.2KA=22.69KAlk1=0.577xI

（3）k-2=0.577x26.2KA=15.12KA2.进线2

（1）确定基准值取Sd=100MVA,Uc1=10.5KvUc2=0.4KV而Id1=Sd/

Uc1=100MV・A/（*10.5KV）=5.50KAId2=Sd/

Uc2=100MV・A/（*0.4KV）=144.34KA

（2）计算短路电路中各

主要元件的电抗标幺值Sk=160MVA①电力系统X1*=Sd/Sk=100MV-A/160MV・A=0.625②电缆线路

X2*=X0LSd/Uc2=0.10Q/kM

*5kM*100MV-A/（10.5kV）2=0.45③电力变压器X3*=

Uk%Sd/100SNT=4.5*100*1000kVA/100*1000kVA=4.5⑶求K1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量①总电抗标幺值X*刀（K-1）=X1*+

X2*=0.45+0.625=1.075②三相短路电流周期分量有效值I

（3）k-仁Id1/X*E（K-1）=5.50kA/1.075=5.12kA③其他

三相短路电流I（3）k-仁I（3）k-仁5.12KAi（3）sh=2.55x13.38KA=13.06KAI（3）sh=1.51x13.38KA=7.73KA④三相短路容量S（3）k-1=Sd1/X*E（K-1）=100MV-A/1.075=93.02MVA⑤两相短路电流Ik2=0.866xI（3）k-仁0.866x5.12KA=4.43KA⑥单相短路电流Ik2=0.577xI

（3）k-1=0.577x5.12KA=2.95KA⑦k-2处X*E

（K-2=0.45+0.625+4.5=5.575I（3）k-2=Id1/X*E（K-2）=144.43kA/5.575=25.91kAI（3）k-2=I（3）k-2=25.91KAi

（3）sh=2.55x25.91KA=66.07KAI（3）

sh=1.51x25.91KA=39.12KAS（3）k-2=Sd1/X*（K-2）=100MV-A/5.575=17.94MVAlk2=0.866xI（3）

k-2=0.866x25.91KA=22.44KAIk1=0.577xI（3）

k-2=0.577x25.91KA=14.95KA表6-1变电所高压侧短路计算过程及结果（进线一）序号电路元件短路计算点技术参

数电抗标幺值X*三相短路电流/KA三相短路容量两相短路电流单相短路电流Sd=100MVA1电力系统Sk=180MV-A0.561802电力线路X0=0.1Q/KML=5km0.4531+2K1Un=10KvId仁5.50KA1.015.455.455.4519.908.32994.723.174变压器SNT=KV・AUk%=4.54.553+4K2Un=0.38KvId2=144.34kA5.5126.226.226.259.2034.3218.1515.7215.12表6-2变电所高压侧短路计算过程及结果

（进线二）序号电路元件短路计算点技术参数电抗标幺值X*三相短路电流/KA三相短路容量两相短路电流

单相短路电流Sd=100MVA1电力系统Sk=160MV-A

0.6251602电力线路X0=0.1Q/KML=5km0.4531+2K1Un=10KvId1=5.50KA1.0755.125.125.1213.067.73934.442.9544变压器SNT=KV・AUk%=4.54.553+4K2Un=0.38KvId2=144.34kA5.57525.8925.8925.8958.5133.9217.9422.4214.943.低压电网短路计算计算有关电路元件的

阻抗⑴高压系统电抗（归算到400V侧）每相阻抗：

Zs=

Uc2x10-3/Sk=（400V）2x10-3/99MV•A=1.62mQXs=0.995

Zs=0.995x1.62MQ=1.61mQRs=0.1Xs=0.1*1.61=0.161mQ相零阻抗：

XL-PE=2Xs/3=1.07mQRL-PE=2Rs/3=0.107mQ

⑵变压器的阻抗（由附录表查得SCB10-1000/10变压器

Dyn11联接，Z\Pk=9.25KWUk%=6每相阻抗：

RT=Z\PkUC2/SNT2=9.25kWx（400V）2/（1000KV•A）2=1.4®QZT=Uk%

UC2/100SNT=6x（400V）2/100x1000KV•A=9.6mQ

XT==9.49mQ相零阻抗：

RL-PE=RT=1.48mQXL-PE=XT=9.49mQ⑶母线和电缆的阻抗每相阻抗：

Rw=R*L=0.011x5000=55QXwb=X*L=0.116x5000=580mQ相零阻抗：

RL-PE=rL-PEL=0.033x5000=165mQXL-PE=xL-PEL=0.260x5000=1.3Q计算K-2点的三相和单相短路电流三相短路回路总阻抗：

RE=Rs+RT+RWB=0.161+1.48+55=56.641mQXE=Xs+XT+XWB=1.61+9.49+580=591.1mQ三相短路电流：

1（3）k=Uc/=0.39kA短路电流冲击系数：

Kp=1+e（-nRE/XE）2=1.74三相短路冲击电流：

i（3）p3=KpI（3）K=*1.74*0.39=0.96kAI（3）p3=I（3）

K=0.56kA单相短路回路总相零阻抗：

R=0.107+1.48+165=166.587mQ

X=1.07+9.49+1300=1310.56m两相短路电流：

I

（2）k2=0.866xI

（2）k=0.866x0.39=0.34kA单相短路电流：

I

（1）k=U/=0.3kA6.2高压电气设备选择校验高压断路器

的选择，必须贯彻国家经济技术政策，达到技术先进、安全可靠、经济适用。

满足正常的运行、检修、短路和过电压要求。

1.高压断路器的选择本工程选择户内金属封闭开关设

备，高压断路器安装在开关内。

查附表19,选用CV2-12-630/25kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操动机构，二次设备电压为DC110V。

表6-3高压断路器选择序号选择项目装置地点的技

术参数断路器的技术参数结论1额定电压Un=10kV

Um=1（X1.15kV=11.5kVUr=12kV,合格2额定电流Ir=630A，合格3额定短路开断电流（AA1柜）5.45kA20kA，合格额定短路开断电流（AA10柜）5.12kA4额

定峰值耐受电流（AA1柜）13.90kA=63kA，合格额定

峰值耐受电流（AA10柜）13.06kA5额定短时（4s）耐受电流，合格6额定短路关合电流，合格7环境条件华

东地区建筑物地下室高压开关柜内正常环境使用满足条

件2.高压熔断器的选择本工程高压熔断器作为电压互感

器回路的短路保护电器。

选用XRNP1-12-0.5A/KA型电压互感器用户内高压限流熔

高压熔断器的选择校验见下表，所选熔断器合格

表6-4高压断路器选择序号选择项目装置地点技术

数据熔断器技术数据结论1额定电压与最高工作电压

Un=10kVUm=1（X1.15kV=11.5kV=12kVUr>Um,合格2额定频率50Hz50Hz合格3熔断器额定电流=0.5A>Ir.f,合格4熔体额定电流电压互感器回路=0.5A合格5额定

开断电流（AA1柜）5.45kA=50kAIb>lb3,合格额定开断电流（AA10柜）5.12kA6环境条件华东地区建筑物地下室高压开关柜内正常使用环境满足条件3.高压互感器的

选择电流互感器的选择本工程高压电流互感器有的安装

于电能计量柜AH2内作计量专用，有的安装与电源进线柜AH1、变压器保护柜AH4。

选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器。

表6-5高压电流互感器一般项目的选择校验序号选择

项目装置地点技术数据互感器技术数据结论1额定电压Un=10kVUr=10kVUr=Um合格2额定频率50Hz50Hz合格3额定一次电流AH2（计量）:

lmax=176.22AAH2:

I1r=200AIr>Imax合格AH（测量/保护）Imax=176.22AAH3:

I1r=200AIr>Imax合格4额定二次电流l2r=5A合格5准确级及容量AH2（计量）0.2s（10VA