1、电力系统分析 课程设计任务书 课 程 名 称 电力系统分析 院 部 名 称 机电工程学院 摘要本课程设计是有关化纤毛纺织厂全厂总配变电所及配电系统。根据该厂负荷统计资料，并适当考虑相关要求，完成工厂供电系统的设计 。电能是工业生产的主要能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理用电、安全用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运行的主要问题之一。我们这次设计的目的是通过对该工厂的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。关键字：计算负荷；变压器选择；目 录绪论41、设计概述5 1、设计步骤 52、基础资料5 2
2、.1生产任务及车间组成 6 2.2设计依据7 2.3本厂负荷性质73、负荷性质7 3.1计算公式 7 3.2计算方法74、主变压器选择85、台数的选择96、架空线路的选择10 6.1工作方式10 6.2输电导线的选择107、短路电流的计算12八、电气主接线图设计14九、心得体会15十、参考文献16绪论 本设计书论述了供配系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂供配电系统的组成和部分。系统的设计和计算相关系统的运行，并根据工厂所能取得的电源及工厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定了变电所的位置与形式及变电所至变压的台数与容量、类型及选择
3、变电所主接线方案及高低设备与进出线。 工厂供电系统的设计是根据电力用户所处地理环境、生产工艺对负荷的要求、各个车间的负荷数量和性质、负荷布局以及地区供电条件进行的。要求设计成果能应用于生产实际，能够让该供电系统安全、可靠、经济的分配电能，满足工业生产的需要。 一、设计概述1、设计步骤： 1）高压供电系统设计； 2）确定全厂负荷； 3）主变压器容量和台数的选择； 4）画出等值电路简图，计算短路电流和短路容量； 5）画出总降压站的电气主结线图。二、基础资料2.1生产任务及车间组成本厂规模为万锭精梳化纤毛织染整联合厂，全部生产化纤产品，全年生产能力为230万吨，其中厚织物占30%，薄织物占20%，全
4、部产品中以睛纶为主体的混纺占60%，以涤纶为主体的混纺织物占40%。2.2设计依据 1) 设计总平面布置图图1-1 某化纤毛纺织厂全厂总平面布置图1- 制条车间 2-纺纱车间 3-织造车间4-染整车间 5-软水站 6-锻工车间7-机修车间 8-托儿所、幼儿园9-仓库 10-锅炉房 11-宿舍 12-食堂13-木工车间 14-污水调节池 15-卸油汞房 2）全厂各车间负荷如表1所示，各车间均为380V的负荷，但有一部分为高压设备为6kV的负荷。序号车间或用电单位名称设备容量（kW）计算负荷变压器台数及容量备注（kW）（kVar）（kVA）（1）No.1变电所1制条车间3400.80.80.752
5、7220434010.92纺纱车间3400.80.80.752722043403软水站86.10.650.80.7555.9741.98704锻工车间36.90.30.651.1711.0712.9517.045机修车间296.20.30.51.7388.86153.73177.566托儿所12.80.60.61.337.6810.2112.787仓库37.960.30.51.1711.3913.3322.788小计1150718.97640.2980.16（2）No.2变电所1制造车间5250.80.80.7542031552512染整车间4900.80.80.753922944903浴室1
6、.880.811.5101.514食堂20.630.750.80.7515.4711.6019.345独身宿舍200.81160166小计844.98620.61051.85（3）No.3变电所1锅炉房1510.750.80.75113.2584.94141.562水泵房1180.750.80.7588.566.38110.633化验室500.750.80.7537.528.1346.884卸油泵房280.750.80.752115.7526.255小计347260.25195.2325.32全厂合计2554.511824.214562357.33 3）供用电协议工厂与供电部门所签定的供用电协
7、议主要内容如下：工厂从供电部门用110千伏双回架空线引入本厂，如图2所示，其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源并列运行时为最大运行方式，一个电源运行时为最小运行方式。该变电所距厂南侧10公里。 在本厂的总降压变电所110千伏侧进行计算，本厂的功率因数应大于0.9。2.3本厂负荷性质本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。三、负荷性质3.1计算公式 3.2计算方法我国目前普通采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法的优点是简便，适用于全厂和车间变电所的负荷的计算，二项式法则适用于机加工车间，有较大容量设备影响的干线和分支干线的负荷计算
8、。但在确定设备台数较少而设备容量差别较大的分支干线的计算负荷时，次啊用二项式法较之需要系数法来的简单，计算也方便。负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种，本设计将采用需要系数法予以确定。需要系数法是用设备功率乘以需要系数和同时系数,直接求出计算负荷。四、主变压器的选择4.1备用选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选暗备用。每台容量按SN.T1978.55kVA/0.85=2327.71kVA，因此选两台SFS10-6300/110型低损耗配电变压器，其联接组别采用Y
9、d11。4.2技术数据 1）空载损耗： =8.4KW， 2）短路损耗： =45.1KW， 3）短路电压： %=17.5%, 4）空载电流： %=0.4%, =n+ ()=8.4+45.1=14.5kw=252, 1102.5,25.2+1102.5179.5kVar4.3变压器容量1）No1 安装一台变压器，其容量按SN.TS1=980.16/85% =1153.13因此选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。2)No2 安装一台变压器，其容量按SN.TS2/85%=1051.85/85% =1237.47因此选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组
10、别采用Yyn0。3）No3 安装一台变压器，其容量按SN.TS3/85%=325.32/85%=382.73因此选一台S9-400/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0五、台数的选择5.1无功补偿电容器选择1）、无功功率补偿前 总有功功率 P = 1831.78kw 总无功功率 Q = 1464.87kvar 总视在功率 S = 2372.61KVA 全厂功率因数= 1831.78/ 2372.61=0.770.9 补偿前，这时变压器容量选2100kVA所以要进行无功补偿。2）、无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护
11、方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此本设计选用并联电容进行无功补偿。工厂中由于有大量的电动机、电焊机及气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提供其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，我取cos=0.95。要使低压侧功率因素由0.77提高到0.95，低压侧需装设的并联电容器容量为QC = 1464.87（tanarccos0.77tanarccos0.95） = 732.3kvar 取QC=800kvar补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为因此主变补偿后选择容量
12、变选择2500kVA。变压器的功率损耗为PT 0.015= 0.0151948.7kVA =29.2kWQT 0.06= 0.061889.8kVA=116.92kvar变电所高压侧的计算负荷为 = 1831.78kW +29.2kW = 1977.9kW =（1464.87800）kvar + 116.92var =781.79kvar =11.16A补偿后工厂的功率因素为.这一功率因素满足供电部门规定的要求。采用18个BWF10-40-1并联电容器进行补偿，总共补偿容量5.2台数的选择型号额定电压/KV连接组别损耗/KW空载电流（%）阻抗电压（%）高压低压空载负载主变压器两台暗备用SFS1
13、0-6300/11011010Yd118.445.10.417.5一台S9-1250/10100.4Yyn01.95120.64.5一台S9-1250/10100.4Yyn01.95120.64.5一台S9-400/10100.4Yyn00.84.31.046、架空线路的选择6.1.在正常情况下架空线可选择一条工作，一条备用。6.2.架空线截面积的选择按经济电流密度选择导线线路在工作时的最大工作电流：=11.16A该生产车间为三班制，全年最大负荷利用时数为6000小时，属于二级负荷。其钢芯铝线的电流密度J=0.9所以导线的经济截面面积：考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为35mm2的
14、导线，所以110KV架空线为LGJ-35的导线。按长时允许电流校验导线查表得LGJ-35型裸导线的长时允许电流Iy=170A,当环境温度为25度时，导线最高工作温度为70度。其长时允许电流为：式中： 为导线的允许载流量所采用的环境温度（）。 为导线敷设地点实际的环境温度（）当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时的负荷电流为： 由于,所以符合要求。 3).按电压损失校验查表得LGJ-导线的单位长度电阻和电抗为： 输电线路长度为10公里，所以线路电阻，。线路总的电压损失为：电压损失百分比为：所以导线符合要求。七、短路电流的计算7.1短路电流的计算公式（标幺值计算方法）基准容量基准电压
15、, 基准电流电力变压器的电抗标幺值： 三相短路电流周期分量有效值： 在无限大容量系统中，短路点处的次暂态短路电流： 短路冲击电流：（高压系统）(低压系统)冲击电流有效值：（高压系统）(低压系统)三项短路容量： ， 7.2各母线短路电流列表根据下图和以上公式计算图3-1 短路计算电路表3.1 母线短路电流列表次暂态电流（kA）冲击电流 (kA)最大冲击电流有效值(kA)最大短路功率(MVA)最大运行方式1.764.492.68350最小运行方式0.521.330.79104次暂态电流（kA）冲击电流（kA）最大冲击电流有效值（kA）最大短路功率(MVA)最大运行方式3.38.425.0260最小
16、运行方式1.493.792.2727八、电气主接线图设计电气主接线图隔离开关可以人为地断开电路的设备，有额定电压、功率的选择。断路器当线路出现短路等故障时会断开电路，通常一条线路中装一个，其两侧都要装隔离开关。电流互感器测量线路中电流的，每条线路都要监测避雷器保护变压器及其它设备，在变压器高低压侧都要安装电压互感器测量母线电压，变压器的高低压侧都要安装十、参考文献1 朱一纶，电力系统分析，北京，机械工业出版社，20122 于永源等编，电力系统分析，北京：中国电力出版社，20073 工厂常用电气设备手册编写组，工厂常用电气设备手册（上），北京：中国电力出版社，19994 韩祯祥，电力系统分析，杭州:浙江大学出版社：2005
