课程设计报告题目某冶金机械修造厂总降压变电所一次系统设计课程名称电力系统分析课程分析一、概述 (2)课程设计目的要求 (2)设计原则 (2)设计具体内容 (2)二、设计课题基础资料 (3)生产任务及车间组成 (3)设计依据 (3)本厂负荷性质 (4)三、负荷计算及无功功率补偿 (4)负荷计算 (4)无功功率补偿 (5)四、变压器台数和容量的选择 (6)变电所主变压器台数和容量的选择 (6)车间变压器台数和容量的选择 (7)五、一次系统主接线方案设计 (7)六、架空线路的设计 (8)35kV架空线路的选择 (8)35kV母线的选择 (8)总降压变电所10kV侧电缆的选择 (8)总降压变电所10kV侧母线的选择 (9)七、短路电流计算 (9)短路计算的目的 (9)短路电流计算过程 (9)八、总降压站的电气主接线图及其设备选择与校验 (11)电气主接线图 (11)一次设备的选择与校验 (12)九、心得体会 (13)参考文献 (14)一、概述课程设计目的要求目的：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。
（5)完成《课程设计说明书》及相关的图，可以手写，可以计算机打印。
设计原则（1）必须遵守国家有关电气的标准规范。
（2）必须严格遵守国家的有关法律、法规、标准。
（3）满足电力系统的基本要求（电能质量、可靠性、经济性、负荷等级）（4）必须从整个地区的电能分配、规划出发，确定整体设计方案。
设计具体内容该冶金机械厂总降压变电所及高压配电一次系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。
其基本内容有以下几方面：（1）一次系统主结线方案设计（2）确定全厂负荷（3）主变压器容量和台数的选择（4）选择35kV架空（8km长）输电导线截面积（根据额定电流）计算并说明选择的理由。
（5）画出等值电路简图（6）画出总降压站的电气主结线图二、设计课题基础资料生产任务及车间组成本厂主要承担冶金系统的配件生产，生产规模为：铸钢件1万吨，铸铁件3千吨，锻件1千吨，铆焊件2千吨。
本厂车间组成如表1所示。
设计依据（1）设计总平面布置图（2）全厂各车间负荷如表2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。
（3）供用电协议工厂与供电部门所签定的供用电协议主要内容如下：①工厂从供电部门用35千伏双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，一个作为备用电源，两个电源不并列运行。
（即不同时工作），供电部门短路容量为200MVA，该变电所距厂东侧8公里。
② 在本厂的总降压变电所35千伏侧进行计算，本厂的功率因数应大于。
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、负荷计算及无功功率补偿负荷计算确定车间的计算负荷，一般用需要系数法，车间设备的利用系数乘上设备容量即为车间低压用电设备的总设备容量，即车间低压侧的计算负荷（有功功率）。
并可求出相应的计算负荷（无功功率及视在功率）。
计算后填入表1.（确定相应的变压器容量） 有功计算负荷30P 为P K P e x 30= （）这里的K x 称为需要系数（demand coefficient ），Pe 为车间用电设备总容量。
无功计算负荷30Q 为ϕtan P Q 3030=（）式中，tan ϕ为对应于车间用电设备ϕcos 的正切值。
视在计算负荷为（） 式中，ϕcos 为车间供电设备的平均功率因素。
根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂各车间的负荷计算表及该工厂6kV 高压设备的负荷计算表，结果见表1。
表1 全厂各车间负荷表序号 车间或用电单位名称 设备容量（KW ） 利用系数Kx cosφ tanφ PQS （KVA ） 变压器台数及容量 备注No1变电所1 铸钢车间20008009361*1250Kϕcos P S 3030=VA No2变电所1铸铁车间10004004082砂库110773小计21104771*1000 KVANo3变电所1铆焊车间1200360800 21#水泵房28213小计12283811*1000KVANo4变电所1空压站390442 2机修车间1503锻造车间22066120 4木型车间5制材场206综合楼20111818187小计1*1000KVANo5变电所1锅炉房12009006751125 22#水泵房28213仓库1、24污水提升站14145小计———1*1600KVA各车间6KV变压负载1电弧炉250022502工频炉6004803空压机5004255002214小计36003155全厂合计(KΣp=(KΣq=无功功率补偿通过该厂的负荷计算表可知该厂的功率因素cos=，不能达到供电部门的要求。
在《供电营业规则》中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因素为以上。
”并规定，凡功率因素未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。
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。
按规定，变电所高压侧的功率因素cos ϕ≥.。
考虑到变压器本身的无功功率损耗ΔQ T 远大于其有功功率损耗ΔP T ，一般ΔQ T =（4~5）ΔP T ，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因素应略高于，这里取cos ϕ＇=。
要使低压侧功率因素由提高到，低压侧需装设的并联电容器容量为var ))92.0tan(arccos )81.0s (tan(arcco 515.5693)2tan 1(tan Q 30C k P -⨯=-∑=ϕϕar 1696.606kv Qc =取 Q C =2000kvar根据以上计算，本设计从常用并联电容器中选出型号为的并联电容器17台进行该工厂的无功功率补偿。
四、变压器台数和容量的选择变电所主变压器台数和容量的选择无功功率补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为6076.43kVA kVA 20004122.9506515.5693)Q -Q S 22302302230=-+=+=）（（＇）（C P 变压器的功率损耗为ΔP T ≈ ＇）（230S = × = ΔQ T ≈ ＇）（230S = ×= 变电所高压侧的计算负荷为＇）（130P = + =＇）（130Q =（—2000）kvar + =A 6296.836kV kVA 2487.5375784.661S 22'130=+=）（ 补偿后工厂的功率因素为187.90kVA 836.6296/661.5784/P cos 130'130===）（＇）（＇S ϕ 这一功率因素满足供电部门规定的要求。
根据工厂提供的数据，本工厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为故本工厂总降压变电所应选择两台主变压器。
由于本工厂选用两台主变压器，故每台主变压器的容量SN ·T 不应小于总的计算负荷S30的60%~70%。
但由于本工厂的负荷均为二级负荷，故该工厂的总降压变电所选用两台容量为10000kVA 型号为S9-10000/35的变压器，其主要技术数据如下：表 S9-5000/35变压器技术参数车间变压器台数和容量的选择五、一次系统主接线方案设计变电站的主接线是由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关等）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分，它与电源回路数、电压和负荷的大小、级别以及变压器的台数容量等因素有关。
该厂电源从位于距该厂东侧8km处的220/35kV变电站以35kV双回路架空线引入工厂，其中一路做为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。
方案一：二次侧采用双母线接线，其可靠性、灵活性都比较高，因为双母线可以在不停电的情况下维修任意母线。
同时变压器两侧均装有断路器，所以当其出现故障时，又随时对它进行维修，可将电能从一台变压器送出，即可保证一、二级负载不停电，又提高操作的灵活性。
一次侧采用了全桥接线，能提高供电可靠性。
方案二:一次侧采用联络线接线，当可靠性要求不高时，也可用隔离开关QS将联络线分段运行（联络线故障时将会短时全厂停电，操作复杂）。
二次侧为双母线分段，两段母线组合形式更多，比方案一多增加了两套断路器。
任一部分发生故障均能在不停电的条件下检修，其灵活性、可靠性提高综上所述，根据技术比较并结合变压器台数容量等因素的考虑，方案一较适合，满足可靠性、灵活性。
六、架空线路的设计35kV 架空线路的选择35kV 供电线路可先按经济电流密度确定经济截面，在校验其他条件。
按经济电流密度j ec 计算经济截面A ec 的公式为ec 30ec j I A =式中，I 30为线路的计算电流。
该工厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h ，进线电缆选用铝芯电缆，由资料查得j ec =。
由公式计算得架空线路的经济截面'30I 116A ==2ec 2116A A 129mm0.9A /mm ==因此选用截面为150mm 2，型号为LGJ-150的钢芯铝绞线，LGJ-150的允许载流量I al =455A ﹥I 30=116A ，因此满足发热条件。
35kV 母线的选择由《发电厂电气主系统》查出铝矩形导体的经济电流密度j ec =，故母线的经济截面2ec 2116A A 170.59mm0.68A /mm ==故35kV 母线选用35×5mm 2单条竖放矩形导体，其载流量为350A ，比I 30大，因此满足要求。
总降压变电所10kV 侧电缆的选择根据公式可算出总降压变电所10kV 侧电缆的经济截面2ec 2473.61A A 236.81mm 2.00A /mm== 因此选用截面为250mm 2，型号为YJV －250的交联聚乙烯绝缘电缆。
由《工发电厂电气主系统》中的数据得铜芯YJV －250的允许载流量I al =411A ﹥I 30=116A,因此满足发热条件。