电气1204供配电课程设计指导书与任务书

供配电技术

课程设计指导书与任务书

指导教师：翁志远2015.6月

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1、 课程设计目的

工厂供电课程设计作为独立的教学环节，是自动化及相关专业集中实践性环节系列之一，是学习完《供配电技术》课程后，进行的一次综合设计。

其目的在于加深对供配电技术的理解，掌握工厂供配电技术初步的工程设计能力和分析解决供配电技术问题的能力；提高学生在供配电技术应用方面的实践技能和科学作风；培育学生综合运用理论知识解决问题的能力，力求实现理论结合实际，学以致用的原则。

学生通过查阅资料、负荷计算及无功补偿、变电所主变压器选择及主结线方案的确定、短路电流的计算和电气设备的选择与校验、防雷接地设计、资料整理等环节，初步掌握工程设计方法和组织实践的基本技能；熟悉开展科学实践的程序和办法，为今后从事生产技术工作打下必要的基础；学会灵活运用已经学过的知识，并能不断接受新的知识，大胆发明创造的设计理念。 2、 课程设计要求

课程设计应充分体现“教师指导下的以学生为中心”的教学模式，以学生为认知主体，充分调动学生的积极性和能动性，重视学生自学能力的培养。根据课程设计具体课题安排时间，分小组进行。根据合理的进度安排，一步一步、踏踏实实地开展课程设计活动，按时完成每部分工作。课程设计集中在教室进行，每天由班长负责考勤，指导教师抽查。在课程设计过程中，坚持独立完成，实现课题规定的各项指标，并写出设计报告。 3、 课程设计时间及进度安排

课程设计集中在一周（5天）进行。为保证达到预计的教学任务及目的，以小组为单位分别进行资料的收集、方案论证、负荷计算及无功补偿、变电所主变选择及主结线方案的确定、短路电流的计算和电气设备的选择与校验、防雷接地设计。具体进度及要求安排如下：

时 间 内 容 布置课题，准备设计资料及熟悉课题 方案论证、分析、讨论 确定车间的计算负荷 第2天 确定车间变电所的变压器台数、容量及主结线方案及短路电流计算 第3天 高低压电气设备和导线的选择及防雷设计 确定车间配电支干线、干线及配电箱的计算负荷 选择导线的截面和型号 绘制车间配电系统图及平面图 2

第1天 第4天

第5天 整理资料、写课程设计报告 递交课程设计报告、总结 4、 课程设计内容

课程设计的主要内容有：负荷计算和无功功率补偿、变电所主变压器台数和容量的选择、变电配所位置的选择、变配电所主结线方案的设计、短路电流的计算、变电所一次设备的选择与校验、供电系统的过电流保护、二次回路接线的设计与安装、供配电线路的设计计算、防雷保护设计。

4.1 负荷计算和无功功率补偿

计算负荷是用来按条件选择供电系统中的各元件的负荷值。用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式系数法，而前者应用最为普遍。

当用电设备台数较多，各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数法计算。当用电设备台数较少而容量相差悬殊时，通常都采用二项式系数法计算。

无论采用何种计算方法，首先要正确判别用电设备的类别和工作性质，准确地分组。 4.1.1按需要系数法确定计算负荷 （1） 单组电设备计算负荷的计算公式

P30=Kd·Pe Q30= P30·tgФ S30 = P30／S30 cosФ I30 = S30 ／3UN

单位：P—KW Q—KVar S—KV·A

I—A U—KV

（2） 多组电设备计算负荷的计算公式

P30=K∑P·∑P30·i Q30= K∑q·∑Q30·i S30 =

22P30?Q30

I30 = S30 ／3UN

4.1.2 按二项式系数法确定计算负荷

适用于设备台数较少，而容易量相差大的场合。 （1） 单组电设备计算负荷的计算公式

P30=b.Pe+c.Px （一组用电设备） 其余Q30,S30,I30同需要系数法。

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（2） 多组用电设备计算负荷的确定。 P30=∑(b.Pe) I+(c.Px)max

Q30=∑(bPetgФ)I+ (c.Px)max. tgФmax

S30和I30仍分别按式需要系数时方法。 4.1.3 工厂计算负荷的确定

（1） 逐级计算法确定工厂的计算负荷

工厂的计算负荷除了计算出用电设备组的计算负荷外还需要逐级计入有关线路和变压器的功率损耗（包括有功和无功） （2） 需要系数法

P30=Kd·Pe

Pe—全厂用电设备的总容量（不含备用设备） Kd—工厂的需要系数。 Q30,S30,I30计算方法同前。 （3） 按年产量估算

Wa=A·a A—工厂年产量 P30= Wa／Tmax 4.1.4 无功功率补偿

按水利电力部1983年制订的《全国共用电规则》规定：高压供电的工业用户，功率因数不得低于0.9；其它情况，功率因数不得低于0.85。如果达不到上述要求，则需要增设无功功率的人工补偿装置。

工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率，其计算方法是： 补偿容量：QC= Q30－Qˊ30= P30（tgФ－tgФˊ） 或：QC=△qc·P30

式中△qc=（tgФ－tgФˊ）称为无功补偿率。 单位：KVar∕kw.可查附录表5。

电容器的个数确定：n= QC∕qc

常用的BW系列并联电容器的主要参数。可参考附录表6。

注意：如果采用的是单相电容，应取3的倍数个电容器，以便三相均平衡分配。 无功补偿后工厂的计算负荷： Qˊ30= Q30－ QC Sˊ30=P30?Q30 同样：Iˊ30= Sˊ30∕3UN

2'2a—单位产品的耗电量

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4.2 变电所主变压器台数和容量的选择 4.2.1 变电所主变压器台数的选择

（1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供用大量一、二级负荷的变电所，宜采用两台变压器以便当一台故障或检修时，另一台能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但在低压侧应敷设与其他变电所相联的联络先作为备用电源。

（2）对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可考虑采用两台变压器。

（3）除上述情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器，但集中负荷较大者，虽为三级负荷，也可采用两台及以上变压器。

（4）在确定变电所主变压器台数时，应考虑负荷的发展留有一定余地。 4.2.2 变电所主变压器容量的选择 （1）只装有一台主变压器的变电所

ST≧S30

（2）装有两台变压器的变电所

任一台单独运行时：ST≈（0.6～0.7）S30

任一台单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30（Ⅰ+Ⅱ）的需要：ST≧S30（Ⅰ+Ⅱ） （3）车间变电所主变压器的容量上限

车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜大于1000KVA。其一是可以使变压器接近负荷中心，减少低压配电系统的电能损耗；其二是低压侧开关设备的断流能力比较容易满足要求。

（4）适当考虑负荷的发展

应适当考虑今后5～10年负荷的发展，留有一定的余地，但同时也要顾及变压器的正常过负荷能力。

最后还必须指出，变电所主变压器台数和容量的最后确定，应结合变电所主结线方案的选择。作几个较合理的方案的技术经济比较，择优而定。 4.2.3 电力变压器并列运行的条件

（1）所有并列变压器的额定一次电压和二次电压必须对应相等。 （2）所有并列变压器的阻抗电压（即短路电压）必须相等。 （3）所有并列变压器的联结组别必须相同。

（4）并列运行的变压器容量最好相同或相近，一般不超过3：1。 4.3 变配电所位置的选择

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定： （1） 接近负荷中心。

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导线的截面不应小于最小允许截面。对于电缆，不校验该项。 4.9.2导线的选择程序 （1）低压动力线

因其负荷电流较大，所以一般线按发热条件来选择，再校验其他条件。 （2）低压照明线

因其对电压水平要求较高，所以一般按电压损耗条件来选择，然后校验其他条件。 （3）35KV及以上高压线路

先按经济电流密度进行选择，然后校验其他条件。 4.9.3按发热条件选择导线截面 （1）三相导流相线截面选择

导线的允许截流量Ial ：是指在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过规定值的最大电流。

发热条件：Ial≥I30

（2）低压系统中性线和保护线截面的选择。 ① 中性线（N线）截面的选择。

三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许截流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑谐波的影响。一般三相四线制线路：A0≥0.5A?

② 保护线（PE线）截面的选择。 当A?≤16m㎡时，APE≥A?

当16m㎡≤A?≤35 m㎡时，APE≥16m㎡ 当A?≥35 m㎡时，APE≥0.5 A? ③ 保护中性线APEN线截面的选择 取max(A0,APEN)

4.9.４按经济电流密度选择导线截面

线路的截面越大，电能损耗越小，但线路的投资，管理费用和有色金属的消耗量也要增加；线路的截面越小，虽然初投资、管理费用和有色金属的消耗量均减少，但电能损耗增加。因此，按经济电流密度选择线路截面的思想是：选择一个比较合理的线路截面，既能使电能损耗小，又不致于过分增加线路投资，维修费用和有色金属的消耗量。

Aec=I30／Ｊec

Aec-------线路的经济截面 Ｊec ------线路的经济电流密度 4.10防雷保护设计 4.10.1防雷措施

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(1) 架空线的防雷措施

① 架设避雷线。66KV及以上的架空线路上沿全线装设；35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设；10KV及以下的线路上一般不装设。

② 提高线路本身的绝缘水平。在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。

③ 利用三角形排列的顶线兼做防雷保护线。由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子上装以保护间隙，在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过接地引线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

④ 装设自动重合闸装置。线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的，在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭，如果采用一次ARD，使断路器经0.5S或稍长一点时间自动重合闸，电弧一般不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。

⑤ 对个别绝缘薄弱的地点加装避雷器。对架空线路上个别绝缘薄弱的地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。

（2）变配电所的防雷措施

① 装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防止直接雷击。 ② 高压侧装设避雷器。主要用来保护主变压器，

③ 低压侧装设避雷器。主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。

（3）高压电动机的防雷措施

高压电动机对雷电波侵入的防护，不能采用FS型和FD型阀式避雷器，而要采用专用于保护电机用的FCD型磁吹式避雷器，或采用具有串联间隙的金属氧化物避雷器。 （4）建筑物的防雷措施。

根据GB50057－94规定，第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防雷建筑物，应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。 4.10.2防雷装置的选择 （1）接闪器及引下线的选择

接闪器及引下线的材料、规格和安装要求，按GB5007－94规定。 （2）避雷器的选择 ① 阀式避雷器的选择

工厂变电所一般采用普通碳化硅阀式避雷器（FZ或FS型），也可采用有间隙或无间隙金属氧化物避雷器。

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② 排气式避雷器 主要用于架空线路上。 ③ 保护间隙

主要用于室外且负荷不重要的线路上。 ④ 金属氧化物避雷器

主要用于高低压设备的防雷保护。 5 设计报告要求

设计报告应该包括以下主要内容： (1) 课程设计目的、任务要求。

(2)参加人员及分工。写明各人承担工作比例（工作成绩系数），以便评价贡献。 (3)简要说明设计依据，包括设计原始资料的摘要。

(4)课程设计内容，特别要突出几个主要设计方案的选择比较，这部分内容请写详细，不要太简单化。

(5) 主要设计图纸，要求严格按标准绘制。 (6) 结束语，对设计过程进行总结。

(7)附录（参考资料及参考书列表）。提交所查阅的有关资料附件（参考书仅提供列表即可），在网上查到的资料请注明.

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题目1某加工厂供配电系统设计

一．负荷情况

某厂变电所担负三个车间、一个办公楼和一个食堂的供电任务，负荷均为380/220V负荷。各部门电气设备、负荷情况如下： （一）一号车间

一号车间接有下表所列用电设备 功率因数cos? 备注 编号 用电设备名称 数量 铭牌上额定功率 需要系数Kd 1 2 3 4 冷加工机床 吊车组 电焊机 电焊机 20 1 1 2 合计50KW 11KW 21KVA 10KVA 0.14~ 0.16 0.12 0.5 0.5 0.5 0.5 0.6 0.6 FC=25% FC=60% FC=100% （二）二号车间

二号车间接有下表所列用电设备 编号 用电设备名称 1 2 3 4 电加热设备 吊车组 电焊机 电焊机 数量 2 1 1 1 铭牌上额定功率 5KW 9.5KW 21KVA 3.5KVA 需要系数Kd 0.8 0.2 0.5 0.5 功率因数cos? 备注 1 0.5 0.6 0.6 FC=25% FC=60% FC=100% （三）三号车间

三号车间接有下表所列用电设备 编号 用电设备名称 1 2 3 装在车间起重机 各类装备用电器 照明 铭牌上额定功率 7.5KW 7.5KW 2KW 需要系数Kd 0.15 0.8 0.8 功率因数cos? 0.5 0.8 0.8 备注 （四）办公楼

办公楼接有下表所列用电设备负荷 编号 用电设备名称 1 2 3 照明 空调及通风设备 电梯 铭牌上额定功率 20KW 72KW 15KW 需要系数Kd 0.8 0.8 0.6 功率因数cos? 0.8 0.8 0.7 备注 （五）食堂 食堂接有下表所列用电设备负荷 编号 用电设备名称 1 2 3 4 风机、空调机、照明 食品加工机械 电饭锅、电烤箱、电炒锅 电冰箱 铭牌上额定功率 8KW 3.5KW 9.0KW 2KW 需要系数Kd 0.8 0.7 0.8 0.7 功率因数cos? 0.8 0.8 1.0 0.7 备注 二、供用电协议

（1）从电力系统的某66/10KV变电站，用10KV架空线路向工厂馈电。该变电站在工厂南侧1km。

（2）系统变电站馈电线的定时限过电流保护的整定时间top?2s，工厂总配变电所保护整定时间不得大于1.5s。 （3）在工厂总配电所的10KV进线侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。 （4）系统变电站10KV母线出口断路器的断流容量为200MVA。其配电系统图如图2。

（5）供电贴费和每月电费制：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。此外，电力用户需

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按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10kV为800元/kVA。

10KV母线Sk(3)?200MVA架空线路2sL=1km0.4Ω/km工厂总配变电所区域变电站

图1 配电系统图

三．工厂负荷性质

生产车间大部分为一班制，少部分车间为两班制，年最大有功负荷利用小时数为4000h，工厂属三级负荷。

四．工厂自然条件

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

五．设计任务书

1．计算车间、办公楼、食堂用电计算负荷 2．计算全厂的计算负荷

3．确定厂变电所变压器台数、各变压器容量 4．供电方式及主接线设计 5．短路计算及设备选择 6．高压配电系统设计

六．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，并附有必要的计算及表格。 2．电气主接线图（三号图纸）。 3．继电保护配置图（三号图纸）。

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题目2某纺织厂供配电系统设计

一.原始资料

1.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1。设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。

表1：化纤厂负荷情况表 tg? 序号 车间及设备 安装容量(kW) 需要系数Kd 纺丝机 筒绞机 纺 练 车 间 烘干机 脱水机 通风机 淋洗机 变频机 传送机 2 3 4 5 6 原液车间照明 酸站照明 锅炉房照明 排毒车间照明 其他车间照明 210 25 75 11 150 5 800 40 1100 260 310 150 220 0.80 0.75 0.75 0.60 0.70 0.75 0.80 0.80 0.75 0.65 0.75 0.70 0.70 0.78 0.75 1.02 0.80 0.75 0.78 0.70 0.70 0.70 0.70 0.75 0.60 0.75 1

2.供电电源请况：按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所（110/38.5/11kV），90MVA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电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（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。

3.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400MVA；10kV母线的出线断路器断流容量为350MVA。

4.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kVA为18元/月，电费为0.5元/ kW·h。 5.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。 6.地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2 m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 （7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。

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3． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

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题目3某锻造厂供配电系统设计

一、原始资料

1.厂区平面布置图

10kV备用电源进线35kV电源进线仓库仓库仓库配电计点名称 一车间、锻工车间 一车间设备容量/kW 1219 2323 1855 1189 1266 450 需要系数Kd 0.33 0.3 0.52 0.38 0.67 0.3 tg? 0.4 0.68 0.3 0.26 0.2 0.7 锻工车间二车间 三车间 工具,机修车间 空气站、煤气站、锅炉房 仓库 三车间锅炉房煤气站空气站二车间工具机修

2.负荷

负荷类型及负荷量见上表，负荷电压等级为380V。除空压站，煤气站部分设备为二级负荷，其余均为三级负荷。 3.工厂为二班制，全年工厂工作小时数为4500小时，最大负荷利用小时数：Tmax=4000小时。年耗电量约为2015万kW·h（有效生产时间为10个月）。

4.电源：工厂东北方向6公里处有新建地区降压变电所，110/35/10kV，25MVA变压器一台作为工厂的主电源，允许用35kV或10kV中的一种电压，以一回架空线向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1000MV·A，最小三相短路容量为500MV·A。10kV侧系统的最大三相短路容量为800MV·A，最小三相短路容量为400MV·A。

备用电源：此外，由正北方向其他工厂引入10kV电缆作为备用电源，平时不准投入，只在该工厂主电源发生故障或检修时提供照明及部分重要负荷用电，输送容量不得超过全厂计算负荷的20%。

5.功率因数：要求cos?≥0.85。

6.电价计算：供电部门实行两部电价制。（1）基本电价：按变压器安装容量每1kV·A，6元/月计费；（2）电度电价：供电电压为35kV时，β=0.5元/（kW·h）；供电电压为10kV时，β=0.55元（kW·h）。附加投资：线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按1000元/kW计算。

7.工厂的自然条件：本厂所在地区年最高气温为38℃，年平均温度为23℃，年最低气温为-8℃ ，年最热月最高气温为33℃，年最热月平均气温为36℃，年最热月地下0.8m处平均温度为35℃ 。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。本厂所在地区平均海拔高度为500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

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2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 4． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

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题目4某铸造厂供配电系统设计

一、原始资料

1． 全厂用电设备情况

（1） 负载大小（10kV侧） 表1. 全厂各车间负荷统计表 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 车间名称 空气压缩车间 熔制成型（模具）车间 熔制成型（熔制）车间 后加工（磨抛）车间 后加工（封接）车间 配料车间 锅炉房 厂区其他负荷（一） 厂区其他负荷（二） 同期系数 负荷类型 I I I I I I I II~III II~III 计算负荷 安装容量（kW） 需要系数 1200 0.78 900 750 3350 3000 1700 2700 800 630 0.7 0.8 0.2 0.2 0.2 0.15 0.5 0.7 tg? 0.23 0.27 0.29 0.34 0.27 0.28 0.26 0.42 0.45 K?P=0.95 K?Q=0.97 （2） 负荷类型：本厂绝大部分用电设备均属长期连续负荷，要求不间断供电。停电时间超两分钟将造成产品报废；停电超过半小时，主要设备池，炉将会损坏；故主要车间及辅助设施均为I类负荷。

（3） 本厂为三班工作制，全年工作时数8760小时，最大负荷利用小时数5600小时。 （4） 全厂负荷分布，见厂区平面布置图。（图1）

543268备用电源7KM35KVB110KVSdA791电源工作电源5KM10KV

图1 厂区平面布置示意图 图2 电力系统与本厂连接示意图 2． 电源情况

（1） 工作电源：本厂拟由距其5公里处的A变电站接一回架空线路供电，A变电站110kV母线短路容量为1918MVA，基准容量为1000MVA，A变电站安装两台SFSLZ1－31500kVA/110kV三卷变压器，其短路电压。 u高－中＝10.5％，u高－低＝17％，u低－中＝6％。详见电力系统与本厂联接图（图2）

供电电压等级，由用户选用35kV或10kV的一种电压供电。

最大运行方式：按A变电站两台变压器并列运行考虑。 最小运行方式：按A变电站两台变压器分列运行考虑。 （2） 备用电源

拟由B变电站接一回架空线作为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。 （3） 功率因数

供电部门对本厂功率因数要求值为：当以35kV 供电时，cos??0.9；当以10kV 供电时，cos??0.95。 （4） 电价：供电局实行两部电价。

基本电价：按变压器安装容量每1kVA每月4元计费。

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电度电价：35kV，??0.05元/kW·h；10kV，??0.06元/kW·h。 （5） 线路的功率损失在发电厂引起的附加投资按每千瓦1000元。

二．设计内容

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 5． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

三．设计成果

1．设计说明书，包括全部设计内容，负荷计算，短路计算及设备选择要求列表； 2．电气主接线图（三号图纸）； 3．继电保护配置图（三号图纸）；

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题目5某冶金机械厂供配电系统设计

一． 原始资料 1． 工厂总平面图

公共电源干线4后厂门1大街58工厂生活区大街生活区的负荷中心26厂区91037邻厂北厂门大街某机械厂总平面图比例：1：2000

2．工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造

车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。

表1. 全厂各车间负荷统计表

厂房编号 1 2 7 6 4 3 9 10 8 5 生活区 厂房名称 铸造车间 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理车间 装配车间 机修车间 锅炉房 仓库 负荷类型 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 照明 设备容量/kW 需要系数 400 7 340 8 500 10 350 7 260 5 170 5 200 6 170 4 45 1 20 1 350 0.3 0.8 0.3 0.7 0.2 0.8 0.3 0.9 0.5 0.8 0.6 0.8 0.3 0.8 0.2 0.8 0.7 0.8 0.4 0.8 0.7 功率因数 0.7 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0 0.6 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.7 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.9 3．供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。

该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由临近的单位

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取得备用电源。

4．气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高气

温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

5．地质水文资料：本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水为2m。

6．电费制度：本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。

每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.55元/kW·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10kV等级时为800元/kVA。 二． 设计任务

1．总降压变电站设计 （1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压

器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的

选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。 2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。 6． 厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。 三． 设计成果

1．设计说明书：包括对各种设计方案分析比较的扼要叙述，并附有必要的计算及表格。 2．设计图纸

（1）总降压站电气主结线单线图。 （2）主变压器保护原理接线图。

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题目6某机修厂供配电系统设计

一．原始资料

1．工厂总平面布置图如下：

注：车间变电所No.6水塔N水池泵房浴池No.8俱乐部No.9食堂锅炉房No.7No.4原料车间空压站锻造车间木工车间备件车间No.5大线圈车间No.10No.2机械加工车间成品试验站No.12电机修造车间No.1汽车库办公楼门卫No.3新品试制车间自行车停放场比例：1：5000半成品试验站No.11

图1 工厂总平面布置图

2.工厂的生产任务、规模及产品规格：本厂承担某大型钢铁联合企业各附属厂的电机、变压器修理和制造任务。年生产规模为修理电机7500台，总容量为45万kW；制造电机总容量为6万kW，制造单机最大容量为5000kW；修理变压器500台；生产电气备件为60万件。本厂为某大型钢铁联合企业的重要组成部分。 3.工厂各车间的负荷情况及各车间预计配置变压器台数如表1所示。

表1 工厂各车间负荷情况及各车间变电所容量 需要系变压器序 设备容tg? 车间变电车间名称 号 量(kW) 数Kd 所代号 台数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 电机修造车间 机械加工车间 新品试制车间 原料车间 备件车间 锻造车间 锅炉房 空压站 汽车库 大线圈车间 半成品试验站 成品试验站 加压站（10kV专供负荷） 成品试验站内大型集中负荷 2405 866 665 520 570 165 270 320 55 350 1220 2290 250 3600 29

0.24 0.18 0.35 0.6 0.35 0.24 0.73 0.56 0.57 0.56 0.3 0.28 0.64 0.6 0.8 0.82 1.58 1.51 0.59 0.79 1.6 0.87 0.88 0.9 0.63 0.79 0.75 0.85 0.85 0.8 No.1 No.2 No.3 No.4 No.5 No.6 No.7 No.8 No.9 No.10 No.11 No.12 —— —— 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 设备处仓库（10kV专供负荷） 560 主要为35kV高压整流装置，要求专线供电。

4.供电协议：

（1）当地供电部门可提供两个供电电源，供设计部门选择：1）从某220/35kV区域变电站提供电源，此区域变电站距

工厂南侧4.5km。2）从某35/10kV变电所，提供10kV备用电源，此变电所距工厂南侧约4km。 （2）电力系统的短路数据，如表2，其供电系统图，如图2。

表2 区域变电站35kV母线短路数据

系统运行方式 最大运行方式 最小运行方式 220kV区域变电站35kV系统短路数据 (3)SkMVA .max?600(3)SkMVA .min?280k无穷大系统top?1.8s馈电线4.5km工厂总降压变电所220/35kV

图2 供电系统图

（3）供电部门对工厂提出的技术要求：1）区域变电站35kV馈电线的过电流保护整定时间top?1.8s，要求工厂总降

压变电所的过电流保护整定时间不大于1.3s。2）在工厂35kV电源侧进行电能计量。3）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。

（4）电费制度：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，电费为0.5元/kW·h。此外，电力用户需按新装变压

器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6～10kV为800元/kVA。

5.工厂负荷性质：本厂大部分车间为一班工作制，少数车间为两班或三班工作制，工厂的年最大有功负荷利用小时数

为2300h。

锅炉房供应生产用高压蒸汽，其停电将使锅炉发生危险。又由于工厂距离市区较远，消防用水需厂方自备。因此锅炉房供电要求有较高的可靠性。 6.工厂自然条件：

（1）气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23 oC，年最低气温为－8 oC，年最热月平均最高

气温为33 oC，年最热月平均气温为26 oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25 oC。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。

（2）地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2m。

二．设计任务

1．高压供电系统设计

主要任务是工厂内部高压供电等级选择，需考虑供电的经济性（设备及损耗费用）和技术要求（线路电压损耗、以及供电电源变压器的断路器出线容量等）。 2．总降压变电站设计

（1）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，经过概略分析比较，留

下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总

表。

（3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号等设备的选择及校

验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。 （5）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

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