湖南科技大学

湖南科技大学 信息与电气工程学院 供电技术课程设计 题 目： 专 业： 11级电气及其自动化 班 级： 电气2班 姓 名： 李登程 学 号： 1154010213 指导教师： 王志英 电气及其自动化专业 《工厂供电》课程设计任务书（3） 完成期限： 年 月 日开始至 年 月 日 题目：10/0.4（0.22）KV电力系统初步设计 一.负荷原始资料：某居民小区每栋住宅楼的负荷（包括三相和单相负荷）如下表，设总负荷的需用系数为0.58~0. 62，自然功率因数为0.70~0.78。每栋楼的需用系数为0.64~0.70，自然功率因数为0.70~0.78。在小区中设置10/0.4（0.22）KV的变电所，安装变压器和控制开关，要求每栋楼能分别控制。10KV系统在变压器端子的短路容量为65MVA。 住宅楼 1 2 3 4 5 6 … … 装机容量KW 自定 80 70 100 自定 自定 … … 距离M 30 50 60 自定 自定 自定 … … 二.设计主要内容：（1）系统概况说明；（2）负荷统计；（3）功率因数补偿；（4）选择变压器；（5）确定供电系统接线方案；（6）选择主要供电线路；（7）选择开关、电流互感器等主要供电设备；（8）计算低压母线和其他1-2个点的短路电流；（9）整定低压总开关和其他1—2个开关的保护装置。 三.必须完成的图：供电系统图。 10/0.4（0.22）KV电力系统初步设计 一、 课程设计的目的和要求 目的： 通过课程设计进一步提高收集资料、专业制图、综述撰写的能力，培养理论与实际应用结合的能力，开发独立思考的能力，寻找并解决工程实际问题的能力，为以后的毕业设计与实际工作打下坚实的基础。 要求： （1）自学供配电系统设计规范，复习电力系统的基本概念和分析方法。 （2）要求初步掌握工程设计的程序和方法，特别是工程中用到的电气制图标准，常用符号，计算公式和编程技巧 （3）通过独立设计一个工程技术课题，掌握供配电系统的设计方法，学会查询资料，了解电力系统中常用的设备及相关参数。 （4）在设计过程中，要多思考，多分析，对设计计算内容和结果进行整理和总结。 二、负荷计算 按需要系数法计算各组负荷由公式可知： 有功功率  QUOTE

ca=KdPN 无功功率  QUOTE

ca= QUOTE

ca* QUOTE

 视在功率  QUOTE

ca= QUOTE

 电流 Ica= QUOTE

ca/ QUOTE

UN 上述三个公式中： QUOTE

ca：每组设备容量之和，单位为kW；Kd：需要系数； cos QUOTE

：用电设备组的平均功率因数； QUOTE

：对应于用电设备组 的正切值。 住宅楼1的负荷计算 查表知，Kd=0.68, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca1= KdPN1=0.68*60=40.8KW 无功负荷：Qca1= Pca1 QUOTE

=40.8*0.88=35.9Kvar 视在负荷：Sca1= QUOTE

 = QUOTE

 =54.35KVA 电流计算：Ica1= Sca1/ QUOTE

UN1 =54.35*1000/( QUOTE

)=142.6A 住宅楼2的负荷计算 查表知，Kd=0.66, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca2= KdPN2=0.66*80=52.8KW 无功负荷：Qca2= Pca2 QUOTE

=52.8*0.88=46.5Kvar 视在负荷：Sca2= QUOTE

 = QUOTE

 =70.36KVA 电流计算：Ica2= Sca2/ QUOTE

UN2=70.36*1000/( QUOTE

)=184.65A 住宅楼3的负荷计算 查表知，Kd=0.67, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca3= KdPN3=0.67*70=46.9KW 无功负荷：Qca3= Pca3 QUOTE

=46.9*0.88=41.27Kvar 视在负荷：Sca3= QUOTE

 = QUOTE

 =62.47KVA 电流计算：Ica3= Sca3/ QUOTE

UN3 =62.47*1000/( QUOTE

)=163.94A 住宅楼4的负荷计算 查表知，Kd=0.64, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca4= KdPN4=0.64*100=64KW 无功负荷：Qca4= Pca4 QUOTE

=64*0.88=56.32Kvar 视在负荷：Sca4= QUOTE

 = QUOTE

 =85.25KVA 电流计算：Ica4= Sca4/ QUOTE

UN4 =54.35*1000/( QUOTE

)=223.72A 住宅楼5的负荷计算 查表知，Kd=0.65, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca5= KdPN5=0.65*90=58.5KW 无功负荷：Qca5= Pca5 QUOTE

=58.5*0.88=51.48Kvar 视在负荷：Sca5= QUOTE

 = QUOTE

 =77.93KVA 电流计算：Ica5= Sca5/ QUOTE

U5=77.93*1000/( QUOTE

)=204.51A 住宅楼6的负荷计算 查表知，Kd=0.64, cos QUOTE

=0.75  QUOTE

=0.88 有功负荷：Pca6= KdPN6=0.64*100=64KW 无功负荷：Qca6= Pca6 QUOTE

=64*0.88=56.32Kvar 视在负荷：Sca6= QUOTE

 = QUOTE

 =85.25KVA 电流计算：Ica6= Sca6/ QUOTE

UN6 =85.25*1000/( QUOTE

)=223.72A 由于电流通过导线将引起导线发热，当导线通过的电流超过其允许通过的流时，将使导线过热，严重时会引起火灾或其他事故。因此，选择导线截面应使导线的长时允许电流大于线路长时最大工作电流，即： QUOTE

 。 查阅《现代供电技术》P121中的表5-6知：供电线路选择 LJ-95型导线。 综上所得： 1）因此对于干线的总负荷的计算：（取 QUOTE

=0.95， QUOTE

=0.97） 1.有功功率：Pca = QUOTE

=0.95*327=310.65(KW) 2.无功功率：Qca= QUOTE

=0.97*287.79=279.16kvar) 3.视在功率：Sca= QUOTE

 = QUOTE

 =417.65KVA 2）对于低压母线的总负荷的计算：（取 QUOTE

=0.90， EMBED Excel.Sheet.8 
=0.95） 1.有功功率：Pca = QUOTE

=0.90*327=294.3(KW) 2.无功功率：Qca= QUOTE

=0.95*287.79=273.40kvar) 3.视在功率：Sca= QUOTE

 = QUOTE

 =401.7KVA 三、功率因数补偿 我国《供电营业规则》规定：容量在100kV•A及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。 一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。 要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量 应为：  QUOTE

= QUOTE

 按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。 提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。前者主要有同步补偿机和并联电容器。动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。 低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量 来确定电容器组数：n= QUOTE
 QUOTE
QNC/qNC  QUOTE

提高至0.92  QUOTE

=310.65/417.65=0.74  QUOTE

= Pca( QUOTE

- QUOTE

)=310.65*(0.9089-0.4259)=150.04（kvar） 选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器， QUOTE

=20kvar 所以电容器组数：n=  QUOTE
QNC/qNC =150.04/20 = 7.5 所以电容器组数选择8组。 补偿后的视在功率计算负荷：  QUOTE

=  QUOTE

 = QUOTE

 =336.42KW  QUOTE

= QUOTE

 =  QUOTE
310.65/336.42 =0.92 补偿后的计算电流： QUOTE

= QUOTE
336.42*1000/220 EMBED Excel.Sheet.8 
= 882.87A 短路电流计算 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装 置的整定计算。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。对于工厂供电系统来说，常将电力系统当作无限大容量电源。常用的计算方法有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。 本设计要求计算短路电流。
短路电流计算结果 短路电流有效值 冲击电流 冲击电流有效值 短路容量 kA kA kA kA 最大运行方式下 K-1点 27.68 50.88 30.16 19.01 K-2点 10.72 19.81 11.72 7.45 最小运行方式下 K-1点 25.71 47.35 28.02 17.81 K-2点 10.41 19.20 11.34 7.23 五、变电所变压器的选择 变压器类型的选择 电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联