电力工程课程实验设计题目

电力工程实验设计说明：
每15个人1题，凡是相同的题目做的结果如果雷同，成绩则为0分。

实验报告封皮按照统一格式打印，任务书可以打印，其他内容A4纸手写。

实验设计报告编排顺序
封皮-前言-目录-任务书（就是每个人的题目内容，可打印）-负荷计算和无功功率补偿-主变压器台数、容量和类型的选择-短路计算-变电所一次设备的选择与校验-选择整定继电保护装置-防雷保护和接地装置保护（选做）-结束语-参考文献。

题目1某加工厂供配电系统设计（6班前15人）
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
（二）二号车间
（三）三号车间
（四）办公楼
食堂接有下表所列用电设备负荷
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s t op 2=，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200MV A 。

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/kV A ，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/kV A 。

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38o C ，年平均气温为23 o C ，年最低气温为－8 o C ，年最热月平均最高
气温为33 o C ，年最热月平均气温为26 o C ，年最热月地下0.8m 处平均温度为25 o C 。

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（A4纸）。

3．继电保护配置图（A4纸）。

题目2某纺织厂供配电系统设计（6班第16-第30人）
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
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），90MV A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400MV A；10kV母线的出线断路器断流容量为350MV A。

4.电费制度：按两部制电费计算。

变压安装容量每1kV A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。

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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目3某锻造厂供配电系统设计（7班前15人）
一、原始资料
1.厂区平面布置图
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：T max=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cosϕ≥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。

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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目4某铸造厂供配电系统设计（7班第16-第30人）
一、原始资料
1． 全厂用电设备情况
（1） 负载大小（10kV 侧）
（2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）
A
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1918MV A ，基准容量为1000MV A ，A 变电站安装两台SFSLZ 1－31500kV A/110kV 三卷变压器，其短路电压％＝高－中5.10u ，％＝高－低17u ，％＝低－中6u 。

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，9.0cos =ϕ；当以10kV 供电时，95.0cos =ϕ。

（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1kV A 每月4元计费。

电度电价：35kV ，05.0=β元/kW·h ；10kV ，06.0=β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（A4纸）；
3．继电保护配置图（A4纸）；
题目5某冶金机械厂供配电系统设计（8班前15人）
一．原始资料
1．工厂总平面图
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
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500MV A。

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取得备用电源。

4．气象资料：本厂所在地区的年最高气温为38o C，年平均气温为23o C，年最低气温为－8o C，年最热月平均最高气温为33 o C，年最热月平均气温为26 o C，年最热月地下0.8m处平均温度为25 o C。

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/kV A，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（A4纸）。

（2）主变压器保护原理接线图（A4纸）。

题目6某机修厂供配电系统设计（8班16-25人）
一．原始资料
1．工厂总平面布置图如下：
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。

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
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s t op 8.1=，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/kV A ，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/kV A 。

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38o C ，年平均气温为23 o C ，年最低气温为－8 o C ，年最热月平均最高
气温为33 o C ，年最热月平均气温为26 o C ，年最热月地下0.8m 处平均温度为25 o C 。

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。

3．车间变电所设计
根据车间负荷情况，选择车间变压器的型号。

4．厂区10KV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（A4纸）。

（2）主变压器保护原理接线图（A4纸）。

题目7某冶金机械修造厂供配电系统设计（6~8班30号之外的同学做）
一.原始资料
1．工厂的总平面布置图
仓库
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：本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。

年生产规模为铸钢件10000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。

3.工厂各车间的负荷情况及变电所的容量：如表1和表2.
表1 各车间380V负荷计算表
表2 各车间6KV高压负荷计算表
4.供用电协议：
（1）工厂电源从电力系统的某220/35KV变电站以35KV双回路架空线引入工厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源，两个电源不并列运行。

系统变电站距工厂东侧8km。

（2）系统的短路数据，如表3所示。

其供电系统图，如图2所示。

图2 供电系统图
（3）供电部门对工厂提出的技术要求：○1系统变电站35KV馈电线路定时限过电流保护的整定时间t op=2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.5s；○2工厂在总降压变电所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）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/kV A，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/kV A。

5．工厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大负荷利用小时数为6000h，属二级负荷。

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38o C，年平均气温为23 o C，年最低气温为－8 o C，年最热月平均最高气温为33 o C，年最热月平均气温为26 o C，年最热月地下0.8m处平均温度为25 o C。

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。

7．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（A4纸）
3．继电保护配置图（A4纸）。