供配电工程课程设计方案

供配电工程课程设计方案

1.前言

1.1 灯具公司供配电意义和要求

供配电设计应根据上级批文的容，依据建设单位的具体设计要求和工艺设计所提出的具体条件进行，并遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策。

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。如国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规》、GB50053-94 《10kV及以下设计规》、GB50054-95 《低压配电设计规》等的规定。

（2）安全可靠、先进合理。

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展。

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。供配电设计是整个用户设计中的重要组成部分。用户供电设计的质量直接影响到用户的生产及发展。作为从事供配电工作的人员，有必要了解和掌握供配电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

1.2 选题的背景和意义

供配电设计的容一般包括变配电所、供配电线路、防雷与接地、电气二次回路及自动控制等项目。

变配电所的设计容包括：变配电所的负荷计算及无功功率的补偿计算；变配电所所址的选择；变压器台数和容量、型式的确定；变配电所主接线方案的选择；短路计算和开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电保护的整定计算；防雷保护与接地装置设计以及变配电所的电气照明设计等。

供配电线路设计包括供电电源线路设计和室外高低压配电线路设计。具体设计容为线路路径及线路结构形式的确定，导线截面选择，架空线路杆位确定及电杆与绝缘子、金具的选择等。

防雷与接地设计是依据当地的雷电日数等基础资料，确定防雷等级和采取的

防雷措施，确定允许接地电阻值和接地装置的形式等。

电气二次回路及自动控制设计是根据工艺设计提出的要求，确定电气设备的控制、保护、测量、信号和自动装置的形式，以及各二次设备的选择校验等。

2.负荷计算、无功补偿计算、变压器选择及初步方案确定

2.1 用电设备组计算负荷的确定

目前，对工矿企业的电力负荷计算主要采用三种方法：单位容量法、需要系数法、用系数法。在本设计中采用的是需要系法来进行负荷计算。

（一）一组用电设备的计算负荷 主要计算公式有：

有功计算负荷： e d c P K P P ==m (2-1) 无功计算负荷： ϕtan m P Q c = (2-2) 视在计算负荷： ϕcos c c P S = (2-3) 计算电流： n c c U S S 3= (2-4) 式中d K 为用电设备组的需要系数值；cos ϕ为用电设备组的平均功率因数；

tan ϕ为功率因数cos ϕ的正切值；n

U 为用电设备组的额定电压。

（二）多组用电设备的计算负荷

在确定低压干线上或低压母线上的计算负荷时，可结合具体情况对其有功和无功计算负荷计入一个同时系数K ∑。

图2-1 多组用电设备的计算负荷

对于干线，可取K ∑P=0.85-0.95;K ∑Q=0.90-0.97对于低压母线，由用电

设备计算负荷直接相加来计算时，可取K ∑P=0.8-0.9, K ∑Q =0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取K ∑P=0.95, K ∑Q =0.97。

主要计算公式有：

总的有功计算负荷：i c p c P K P .∑= (2-5)

总的无功计算负荷：i c q c

Q K P .∑= (2-6)

总的视在计算负荷：22c Q c P S c

+= (2-7)

总的计算电流按式（2-4）计算。

由于各组设备的

cos不一定相同，因此总的视在计算负荷或计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流直接相加来计算。

由此确定灯具公司供配电系统各车间变电所总的电力负荷。

2.2 车间和计算负荷确定

该灯具公司供配电系统各车间变电所电力负荷计算表，分别如下表

表2-2：各车间变电所负荷计算情况

2.3 无功功率补偿计算

我国《供电营业规则》规定，除电网有特殊要求的用户外，用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列要求：100千伏安及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售电企业，功率因数为0.85以上。农业用电，功率因数为0.80。

用户普遍采用并联电容器作为无功补偿装置。 并联电容器无功补偿方式有三种：

（1）高压集中补偿。并联电容器装设在变配电所的高压电容器室，与高压母线相联。

（2）低压集中补偿。并联电容器装设在变配电所的低压配电室或低压电容器室。

（3）低压分散补偿。并联电容器装设在低压配电箱旁或与用电设备并联。 根据电容器在工厂供电系统中的装设位置，有高压集中补偿，低压成组补偿和低压补偿三种方式。 由于本设计中要求该灯具公司供配电最大负荷时的功率因数不得低于0.92,而由上面计算可知低压侧的功率因素9.0cos ≤ϕ，因此需要进行无功补偿。

综合考虑在这里采用并联电容器进行低压集中补偿。 以NO1(STS1)车间变电所为例,计算它的功率补偿

kvar 250var 92.0arccos tan 69.0arccos tan 38.401.=-⨯=k Q c r ）（

根据补偿柜的规格要求,初选WZ0.4-40/2-J ,每组容量kvar 40.=c r Q ,则需要安装的电容组数为

var 25.640250q n ..k Q c r c r === 取n=7

无功补偿后，变电所低压侧的视在计算负荷为：

22c c c Q P S += Pc=401.38kW Qc=(418.56-250)kvar=168.56kvar

Sc=435.34kV.A 92

.0922.0cos c >==c S P ϕ 又考虑到变压器的功率损耗为：

2

02Cu e c k c F T P P P P P ββ∆+∆≈∆+∆=∆

T r c k c T S U I Q Q Q .202k 0])100%(100%[(ββ+≈∆+∆=∆ (3-2)

简化公式有：

c 01.0S P T ≈∆ c 05.0S Q T ≈∆ (3-3) 即：

A V S P T ⋅=≈∆k 35.401.0c A V S Q T ⋅=≈∆k 77.2105.0c 变电所高压侧计算负荷为：

T P P P ∆+=2.c 1.c = 405.73kW