电气工程基础课程设计实验报告学院：课题：某小型轧钢车间供电系统设计班级：学号：姓名：指导老师：目录第一章设计题目与原始资料 (3)第二章负荷和无功功率的计算与补偿 (7)第三章变电所主变压器台数、容量类型的选择 (15)第四章变电所主接线方案的设计 (17)第五章高、低压电力网导线型号及截面的选择 (24)第六章短路电流的计算 (29)第七章变电所一次设备的选择与校验 (33)第八章低压干线、支线上的熔丝及型号的选择 (34)课设感悟 (36)参考文献 (37)第一章设计题目与原始资料1.1 设计题目某小型轧钢车间供电系统设计1.2 原始资料（1）小型轧钢车间用电设备一览表小型轧钢300型车间用电设备一览表（2）小型轧钢车间平面图（附图3）全部为二级负荷（3）该车间年最大有功负荷利用小时数T max=6500小时（4）电源条件该车间由本厂总降压变电所提供两回电源，总降压由地区变电所提供电源，电气接线图及主要参数如图一所示：轧钢车间变电所距总降压变电所电气距离按1.5km考虑。
地区变电所35kV 侧母线发生三相短路时（5） 该厂所在地区的气象及其他有关资料：a. 要求车间变电所低压侧的功率因数为0.85。
高压侧功率因数为0.95。
b. 年平均温度及最高温度1.3 要求设计内容（1） 计算小型轧钢车间总负荷及确定为提高功率因数所需的补偿容量。
（2） 选择小型轧钢车间变压器的台数和容量。
MVAsd P 400)3( 最热月平均最高温度 年平均温度 最热月土壤平均温度 35℃18℃30℃地区变电所U p =35KV 总降压变电所 U =10KV 去轧钢车间轧钢图一 电力系统结构图（3）选择和确定小型轧钢车间供电系统（包括高、低压供电电压，高、低压供电系统图，车间低压电力网接线）。
（4）选择该车间高低压电力网的导线型号及截面。
（5）选择高低压供电系统一次元件（包括校验）。
（6）选择低压干线、支线的熔丝及型号。
1.4 要求设计成果（1）设计说明书一份，其中包括设计的原始资料；完成设计内容时所依据的原则，计算步骤及计算举例。
计算结果列表说明，以及插图等。
说明书要求简明扼要，整洁美观。
（2）高压供电系统一次接线图一张。
（3）低压供电系统一次接线图一张。
第二章负荷和无功功率计算及补偿2.1 负荷计算2.1.1负荷计算的内容和目的（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。
一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。
在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。
常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。
平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
2.1.2 负荷计算的方法1. 单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ）=，为系数b)无功计算负荷（单位为kvar ）=tanc)视在计算负荷（单位为kvA ）=d)计算电流（单位为A ）=, 为用电设备的额定电压（单位为KV ）2. 多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ）=ip P K ⋅⋅∑∑3030P d K eP dK 30Q 30P ϕ30S ϕcos 30P 30I N U S 330N U30P式中iP ⋅∑30是所有设备组有功计算负荷之和，是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95b)无功计算负荷（单位为kvar ）=，是所有设备无功之和；是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97c)视在计算负荷（单位为kvA ）=d)计算电流（单位为A ） 30I =N U S 3302.1.3负荷计算结果根据本设计所提供的原始数据，宜采用需求系数法进行负荷计算，各项数据如表一所示：表一 各参数负荷计算结果30P pK ⋅∑30Q iq Q K ⋅⋅∑∑30iQ ⋅∑3030Q qK ⋅∑30S 230230Q P +全厂有功功率：i C P K P ∑=+∑C 照明（P ） =865.87KW全厂无功功率：i C C Q K Q ∑=∑=523.17KVar全厂视在功率：=1019.91KVA低压侧功率因数：=865.87/1019.91=0.765<0.85由计算数据可知，低压侧功率因数为0.765，小于0.85，不合要求，需进行功率补偿。
C S =cos /C C P S ϕ=2.3无功功率补偿2.3.1无功补偿的作用1.提高用户的功率因数,从而提高电工设备的利用率;2.减少电力网络的有功损耗；3.合理地控制电力系统的无功功率流动，从而提高电力系统的电压水平，改善电能质量，提高了电力系统的抗干扰能力；4.在动态的无功补偿装置上，配置适当的调节器，可以改善电力系统的动态性能，提高输电线的输送能力和稳定性；5.装设静止无功补偿器(SVS)还能改善电网的电压波形,减小谐波分量和解决负序电流问题。
对电容器、电缆、电机、变压器等，还能避免高次谐波引起的附加电能损失和局部过热。
2.3.2无功补偿装置的选择无功补偿装置主要有三种：1.并联电容器组是一种静态的无功补偿装置。
用它进行的补偿称为并联电容补偿。
2.同步调相机。
3.静止无功补偿器。
后两者属于动态的无功补偿装置。
用静电电容器（或称移相电容器、电力电容器）作无功补偿以提高功率因数，是目前工业企业内广泛应用的一种补偿装置。
综合考虑，决定采用并联电容器进行低压补偿，所选电容器型号为：BWF0.4-14-1。
其图示如图二，技术参数如表二。
WF0.4-14-1型电容器参数如下：a) 电容偏差：电容与其额定值之偏差不超过-5%~+10%。
b) 介质损耗角正切值tanδ对膜纸复合介质：tanδ≤0.0022。
对全膜介质：tanδ≤0.0015。
c) 额定容量（Kvar）：14d) 稳态过电流(包括谐波电流)不超过1.43In。
e) 安装运行地区的海拔高度不超过2000m。
f) 安装运行地区环境空气温度范围-50～+55℃。
2.3.3无功补偿方案的选择用户处的静电电容器补偿方式可分个别补偿、低压集中补偿和高压集中补偿三种。
别补偿：指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组；压集中补偿：指将高压电容器组集中装设在总降压变电所6~10kV母线上；压集中补偿：指将低压电容器组集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低压母线上。
方案一个别补偿该补偿方式补偿范围最大，效果最好。
但投资较大，而且桇被补偿的设备停止运行的话，电容器组也被切除，电容器的利用率低。
同时存在小容量电容器的单位价格、电容器易受到机械震动及其他环境条件的影响等缺点。
所以这种补偿方式适用于长期稳定运行，无功功率需要较大，或距电源较远，不便于实现其他补偿的场合。
方案二高压集中补偿该补偿方式只能补偿总降压变电所6~10kV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此补偿范围最小，经济效果较后最差。
由于装设集中，运行条件较好，维护管理方便，投资较少，且总降压变电所6~10kV母线停电机会少，因此电容器利用率高。
这种方式在一些大中型企业中应用较普遍。
方案三低压集中补偿该补偿方式补偿范围介于前两者之间，比高压集中补偿要大，而且该补偿方该补偿方式补偿范围介于前两者之间，比高压集中补偿要大，而且该补偿方式能使变压器的视在功率减小，人而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。
这种低压电容器补偿屏一般可安装在低压配电室内，运行维护安全方便。
该补偿方式在用户中应用相当普遍。
综上所述，经过技术经济比较后，最终决定使用低压集中补偿，下面就低压集中补偿进行分析。
设计要求在高压侧功率因数不低地0.95，在低压侧不低于0.85，而补偿在低压侧进行，考虑到变压器损耗，暂定低压侧补偿后功率因数cos =0.95来计算补偿容量。
需要补偿的无功为=444.19KVar需要的电容器数量为n=444.19/14=32个考虑三相均衡分配，应装设32个电容器，每相13个，此时并联电容器的实际补偿容量为Qcc=14*32=448KVar补偿后的无功为Qc’=Qcc-Qc=871.4-546=325.4KVar=1085.64KVA=1649.7A高压侧：变压器Snt=Sc’变压器损耗：ΔPt=0.02Sc’=0.02*1085.8=21.72KWΔQt=0.1Sc’=0.1*1085.8=108.58KVar变压器高压侧（一次侧）：=1035.9+21.72=1057.62KW=325.4+108.58=433.98KVar=1143.2KVA111C C N I S ==66.00（A ）111cos /C C P S ϕ==1057.62/1143.2=0.965>0.95满足设计要求因此，共使用32个BWF0.4-14-1型电容器进行低压集中无功补偿，使高压侧功率因数为0.965，低压侧为0.85满足设计要求。
2.4 全厂年耗电量计算工厂的年耗电量可利用工厂的有功和无功计算负荷即：年有功电能消耗量： 年无功电能消耗量：式中为年平均有功负荷系数，一般取0.7~0.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.76~0.82；为年实际工作小时数。
取 =0.7，=0.8，=4000h ，因此求得：工厂年有功耗电量：=0.7工厂年无功耗电量：=0.8第三章变电所主变压器台数、容量类型的选择3.1变压器选择原则选择变压器时，必须对负载的大小、性质作深入的了解，然后按照设备功率的确定方法选择适当的容量。
为了降低电能损耗，变压器应该首选低损耗节能型。
当厂区配电母线电压偏差不能满足要求时，总降压变电所可选用有载调压变压器。
车间变电所一般采用普通变压器。
变压器容量的确定除考虑正常负荷外，还考虑到变压器的过负荷能力和经济运行条件。
具体地说：(1)在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐型变压器；(2)供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9、SL9、S10-M、S11、S11-M等）；(3)对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高场所，宜采用干式电力变压器（SC、SCZ、SCL 、SG3、SG10、SC6等）；(4)对电网电压波动较大，为改善电能质量采用有载调压电力变压器(SLZ7、SZ7、SFSZ 、SGZ3等)。