南京大学房产-南京大学房产
前言
这次课程设计
历时二个星期多左右，
通过这两个星期的学习，发
现了自己的很多不足，
无论是对知识的理解还是实践能力以及理论联
系实际的能力还急需提高。
这次的课程设计也让我看到了团队的力量，
设计工作 是一个团队
的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精
神。
。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，组长负责继电保
护部分，责补偿电器选择部分，责短路电流计算部分，责电力负荷计
算以及画
图部分，大家积极查询相关资料，
并且经常聚在一起讨论各
个方案的可行
性。在课程设计中只有一两个人知道原理是远远不够
的，必须让每个人都知道，否则一个
人的错误，就有可能导致整个工
作失败。团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。<
/p>
而这次设计也
正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。
通过这次课程设计，
，我感觉我和同学们之间的距离更 加近了。
这个工程确实很累，但当我们实验成功的时候，
我们的心中就不 免兴
奋，不免激动。以前种种艰辛这时就变成了最甜美的回忆！
对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知
道了
学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，
人
生就像在
爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。
1
目
录
第一章
原始资料及任务………………………
3
第二章
全厂负荷统计…………………………
8
第三章
全厂供电系统草图
……………………
17
第四章
短路电流的计算………………………
19
第五章
选择
10kV
供电线路……………………
30
第六章
电气设备的选择
………………………
35
第七章
绘制供电系统图
………………………
39
附录
参考文献
2
第一章
原始资料及任务
一、塑料制品厂生产任务及车间组成
1.
本厂生产规模及产品规格
年产量为万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品有薄膜、单丝、管材和
注塑等制品。其原料来源
于某石油化纤总厂。
2.
车间组成
< /p>
本厂设有薄膜、单丝、管材和注塑等四个生产车间，设备选型全
部
采用我国最新定型设备。此外，还有辅助车间及其他设施。
全厂各车间负荷见表。
二、工厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：
1.
工厂电源从供电部门某
110/35/10kV
变 电所，用双回
10kV
架
空线引入本厂，其中一路作为工
作电源，一路作为备用电源，两回线
路分列运行，该厂距电源
3.2km
。
2.
上级电源
10k V
配出线定时限电流保护整定时间为
1.5s
。
3.
上级变电所可以满足本厂用电容量的需求。
4.
上级变电站
10kV
母线最大、最小短路容 量为：
3
S
kmax
=140MVA
和
S
kmin
=107MVA
。
三、本厂负荷性质
多数车间为二班制，少数车
间为一班制，全年为
306
个工作日，
年最大负荷利用小
时数为
5000h
，属于二级负荷。
四、设计内容
1.
全厂负荷统计；
2.
拟制全厂供电系统图；
3.
计算短路电流；
4.
选择
10kV
供电线路；
5.
选择电气设备；
6.
继电保护装置整定（选做）
；
7.
绘制供电系统图。
参考资料：
1.
供配电技术
居荣
化学工业出版社
2.
供电技术
余建明
机械工业出版社
3.
工厂供电
刘介才
机械工业出版社
4
4.
电力工程设计手册
5.
有关高压电器产品样本等。
5
全厂负荷统计表
序
负荷
容量
号
名称
kW
1
薄膜车
间
安装
计算容量
k
d
Cos
Φ
tg
Φ
有功
kW
0.6
1.33
720
无功
kVAR
视在
kVA
计算
A
供电
km
电流
距离
1200
0.6
960
1200
69.28
0.7
2
单丝车
间
1085
0.6
0.6
1.33
651
868
1085
62.64
0.8
3
管材车
间
680
0.35
0.6
1.33
238
317
397
22.90
0.52
4
5
注塑车
间
锅炉房
189
0.4
0.6
1.33
75.6
140
100.8
123.2
126
7.27
0.65
200
0.7
0.75
0.88
129.5
7.48
0.23
6
6
7
8
9
10
11
小计
成品库一
成品库二
原料库
包装材料
库
水泵房
生活间
25
24
0.3
0.5
1.73
7.5
12.98
14.99
0.87
0.3
0.5
1.73
7.2
12.46
14.39
0.83
0.8
0.8
30
0.25
0.6
1.33
7.5
10.00
12.50
0.72
0.92
20
0.3
0.55
1.52
6
9.12
10.92
0.63
1.25
9.75
16.25
0.94
1.42
0.1
20
0.65
0.8
0.75
13
20
0.8
0.6
1.33
16
21.28
26.60
1.54
54.2
75.59
94.79
12
13
14
15
总计
计入损耗后
容量
补偿量
计算负荷
3493
1936
2521
3127
1200
175
8019
7
第二章
全厂负荷统计
计算所采用的方法为需要系数法。
需要系数考虑了以下的主要因素：
K
?
K
L
K
d
=
?
w
1
?
K
?
------
同时使用系数，
< p>为在最大负荷工作班某组工作着
的用电设备容量与接于线路中全部用电设备总额定容
量之比；
K
L<
/p>
------
负荷系数，用电设备不一定满负荷运行，此系数
表示工作着的用电设备实际所需功率与其额定容量之比；
?
w
1
------<
/p>
线路供电效率；
?
------
用电设备组在实际运行功率时的平均功率。
实际上，上述系数对于成组用电设备是很难确定的，而且对
于一个企
业或车间来说，生产性质、工艺特点、加工条件、技
术管理和劳动组织及工人操作水平等
因素，都对
K
d
有影响。所
以
K
d
只能靠测量统计测定。
需要系数法简单易行，
是当前通用的求取计算负荷的的方法。
由于本厂设备台数多，总容量足够大，且无特大型设备，所以
需要系数
法适用于求全厂的计算负荷。
该厂有薄膜车间、单 丝车间、管材车间、注塑车间、锅炉房、
成品库一、成品库二、原料库、包装材料库、水
泵房、生活间
11
个用电负荷。
下面就每个负荷进行分别计算。
2.1
薄膜车间
由全厂负荷统计表得
K
d1
=0.6
，
Cos
Φ
1
=0.6
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
Tan
Φ
1
=
=1.33
?
cos
?
?
cos
?
?
P
ca1
=k
d1
Σ
P
N
=0.6x1200=720kW
Q
ca1
=P
ca1
Tan
Φ
1
=720x1.33=9
60kvar
8
S
ca1
=
P
2
ca
1
?
Q
2
ca
1
=
720
2
?
960
2
=1200kVA
I
S
ca1
ca1
=
3
U
=
1200
N
3
10
=69.28A
2.2
单丝车间
由全厂负荷统计表得
Kd2=0.6
，
Cos
Φ
2
=0.6
Tan
Φ
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
2
=
cos
?
?
=1.33
?
cos
?
?
P
ca2
=k
d2
Σ
P
N
=0.6x1085=65
1kW
Q
ca2
=P
ca2
Tan
Φ
2
< br>=651x1.33=868kvar
S
ca2
=
P
2
ca
2
?
Q
2
ca<
/p>
2
=
238
2
?
317.33
2
=1085kV
A
I
S
ca2
ca2
=
3
U
=
396.66
N
3
X
10
=62.64A
2.3
管材车间
由全厂
负荷统计表得
K
d3
=0.35
，
Cos
Φ
3
=0.6
Tan
Φ
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
3
=
cos
?
?
< br>=1.33
?
cos
?
?
P
ca3
=k
d3
Σ
P
N
=0.35x680=238kW
Q
ca3
< br>=P
ca3
Tan
Φ
< br>3
=238x1.33=317.33kvar
S
ca3
=
P
2
ca
3
?
Q
2
ca
3
=
75.6<
/p>
2
?
100.80
2
=396.66kVA
I
ca3
ca3
=
S
3
U
=
396.66
N
3
X
10
=22.90A
2.4
注塑车间
由全厂负荷统计表得
K
d4
=
0.4
，
Cos
Φ
4
=0.6
9
Tan
Φ
sin<
/p>
?
?
1
?
cos< /p>
2
?
?
4
=
cos
?
?
=1.33
?
cos
?
?
P
ca4
=k
d4
Σ
P
N
=0.4x189=75.6kW
Q
ca4
=P
ca4
Tan
Φ
4
=75.6x1.33=100.80kvar
S
ca4=
P
2
ca
4
?
Q
2
< br>ca
4
=
75.6
2
?
100.80
2
=126kVA
I
ca4
ca4
=
S
3
U
< br>=
126
N
3
X
10
=7.27A
2.5
锅炉房
由全厂负荷统计表得
K
d4
=0.7
，
Cos
Φ
4
=0.75
Tan
Φ
=
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
5
cos
?
?
=0.88
?
cos
?
?
P
ca5
=k
< br>d5
Σ
P
N
=0
.7x200=140kW
Q
ca5
=P
ca5
Tan
Φ
5
=140x0.88=123.2kvar
S
ca5
=
P
2
ca
5
?
Q
2
ca
5
=
140
2
?
123.20
2
=129.53kVA
I
ca5
ca5
=
S
3
U< /p>
=
129.53
=7.48A
N
3
X
10
2.6
成品库一
由全厂
负荷统计表得
K
d6
=0.3
，
Cos
Φ
6
=0.5
Tan
Φ
sin
?
< br>?
1
?
cos
2
?
?
6
=
cos
?
?
cos
?
=1.73
?
?
P<
/p>
ca6
=k
d6
Σ
P
N
=0.3x25=7.5kW
Q
ca6
=P
ca6<
/p>
Tan
Φ
6
=7.5x
1.73=12.98kvar
S
2
ca6
=
P
ca
7
?
Q
2
ca
7
=
7.2
2
?
12.46
2
=14.99kVA
I
S
ca7
ca6
=
3
U
=
< br>14.39
N
3
X
10< /p>
=0.87A
10
2.7
成品库二
由全厂负荷统计表得
K
d6
=
0.3
，
Cos
Φ
6
=0.5
Tan
Φ
=
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
7
cos
?
=1.73
?
cos
?
?
P
ca7
=k
d7
Σ
P
N
=0.3x24=7.2kW
Q<
/p>
ca7
=P
ca7
Tan
Φ
7
=7.5x1.73=12.4
6kva
S
2
ca7
=
P
2
ca
8
?
Q
ca
8
=
7.5
2
?
10
2
=14.39kVA
I
ca7
ca7
=
S
3
U
=
14.39
N
3
X
10
=0.
83A
2.8
原料库
由全厂负荷统计表得
K
d6
=0.25
，
Cos
Φ
6
=0.6
Tan
Φ
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
8
=
cos
?
?
=1.73
?
cos
?
?
P
ca8
=k
d8
Σ
P
N
=0.25x30=7.5
kW
Q
ca8
=P
< br>ca8
Tan
Φ
8
=7.5x1.33=10kva
S
ca8
=
P
2
ca
8
?
2
ca
8
=
7.5
2
?
10
< p>2
=12.5kVA
I
ca8
=
S
ca8
3
U
=
12.5
N
3
X
10
=0.72A
2.9
包装材料库
由全厂负荷统计表得
K
d6
=0.3
，
Cos
Φ
6
=0.55
Tan
Φ
=
sin
?
< br>?
1
?
cos
2
?
?
9
cos
?
?
?
=1.52
?
cos
?
P
ca9
=k
d9
Σ
P
N
=0.3x20=6kW
Q
ca9
=P
ca9
Tan
Φ
9
=6x1.52=9.12kva
S
ca9
=
P
2
ca
9
?
2
ca
9
=
6
2
?
9.12
< p>2
=10.92kVA
11
I
S
c
a9
10.92
ca9
=
3
U
=
N
3
X
10
=0.63A
2.10
水泵房
由全厂负荷统计表得
K
d6
=0.65
，
Cos
Φ
6
=0.8
Tan
Φ
sin
?
??
1
?
cos
2
?
??
10
=
c
os
?
?
?
=0.75
??
cos
??
P
ca10
=k
d10
Σ
P
N
=0.65x20=13kW
Q
ca10
=P
ca10
Tan
Φ
10
=13x0.75=9.75kva
S
ca10
=
P
2
ca
?
Q
2
ca<
/p>
10
=
13
2
?
9.75
2
=16.25kVA
I
ca10
=
S
ca10
3
U
=
16.25
N
3
X
10
=0.94A
2.11
生活间
由全厂负荷统计表得
K
d6
=0.8
，
Cos
Φ
6
=0.6
< br>Tan
Φ
sin
?
??<
/p>
1
?
cos
2
?
??
11
=
cos
?
?
=1.33
< br>??
cos
?
??
P
ca11
=k
d11
Σ
P
N
=0.8x20=16kW
Q
ca11
=P
ca11
Tan
Φ
11
=16x1.33=21.28kva
S
2
ca11
=
P
2
ca
11
?
Q
ca
11
=
16
2
?
21.28
2
=26.6kV
A
I
ca10
=
S
ca10
3
U
=
16.25
=1.54A
N
3
X
10
2.12
全厂总计
取
K
Σ
=0.75
P
ca
=K
Σ
12
?
P
i
?
1
11
cai
=0.75x(720+651+238+75.6+140+7.5+7.
2+7.5+6+13+16)
=1881.8x0.75=1411.35kW
Q
ca
=K
r
?
Q
i
?
1
11
c
ai
=0.75x(960+868+317.33+100.8+123.2+12.
98
+12.46+10+9.12+9.75+21.28)
=0.75x2444.92=1833.69kvar
S
ca
=
P
ca
2
?
Q
ca
2
=
1411.3
5
2
?
1833.69
2
=2313.94kVA
Cos
Φ
=
< br>I
ca
=
S
ca
2313.94
=
=133.60A
3
U
N
3
X
10
P
ca
=0.
61
S
ca
由于成品库一、成品库二、原料库、包装材料库、水泵房、生
活间的计算电流太小，不
利于后续电气设备的选择，所以选择
通过变压器将其降压
这六个车间共用一个全厂二级变电所，由于是二级负荷，所以
安装两台变压器互相暗备用，其容量按
SN.
T
≥
94.79kVA
因此选择两台
S9-100/10
型低损耗配电变压器，其联接别 采用
Yyn0.
S9-100/10.
其主要数据参数见表
2.1
表
2.1
变压器数据参数表
额定
高压
高压分
低压
连接
损耗
KW
空
阻抗
容量
KV
接范围
KV
组标
载
电压
KV
A
（％）
号
空载
负载
电
（％
流
）
（
％）
13
100
±
4*2.5
0.4
﹪
该变压器的计算损耗如下：
10
Yyn0
0.29
1.5
4
1.6
?
P
T
?
?
P
0
?
?
P
k
(
S
ca
2
94.79
2
)
?< /p>
0.29
?
1.5(
)
?
< p>1.638KW
S
NT
100
?
Q
T<
/p>
?
S
NT
[
I
0
%
U
k
%
S
ca
2
?
(
)
]
100
S
NT
94.79
< br>2
)
]
?
5.438
KVAR
100
?
100[0.04
?
0.016(
则变压器高压侧的计算
负荷为：
有功功率：
P
?
P
?
5
4.
?
2
1.
6
?
3
8
c
a
?
?
p
T
ca
高< /p>
无功功率：
Q
ca
高
?
Q
ca
?
?
Q
T<
/p>
?
75.59
?
5.438
?
81.03
KVAR
视在功率：
S
ca
高
< p>?
P
ca
高
2
?
Q
ca
高
2
?
55.838
2
?
81.03
2
?
98.41KV A
5
KW
5.
8
3
计算电流为：
I
cat
=
S
cat
98.41
=
3
X
10
3
U
N
2.13
无功功率补偿
2.1
补偿电容器选择
由于本设计中上级要求
cos
φ
≥
0.9,
而
全厂 自然功率因数：
P
ca
Cos
Φ
=
=0.61
S
ca
<0.9
，因此需要进行无功补偿。考虑到
主变压器的无 功损
14
耗远大于有功损耗，因此
暂取
Cos
Φ
=0.9
来计算所需无功功率
补偿容量。
所需的无功功率补偿量由以下公式计算
Q
c
=P
ca
（
Tan
Φ
?
-Tan
Φ
?
）
P
ca
——最大有功计算负荷
Tan
Φ
a
、
Tan
Φ
b
——补偿前、后平均功率因
数角的正切值
1
?
0.61
< p>2
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
tan
Φ
=
=
=1.3
?
0.61
cos
?
?
cos
?
?
< br>1
?
0.9
2
sin
?
?
1
?
cos
2
?
?
tan
Φ
=
=
=0.484
?
0.9
cos
?
?
cos
?
?
把以上计
算数据代入
Q
c
=1411.35x
（
1.32-0.484
）
=1151.66kvar
采用
24
个
BFM10.5-50-1
并联电容器进行补偿，总共补偿
容量
50Kvar*24=1200 Kvar
。
以下为
BFM10.5-50-1
详细信息
高电压并联电容器主要用于工频
(50Hz
或
60Hz)1kV
及以上
的交流电力系统中，提高功率因数，改
善电网质量。
■ 技术性能及要求
< br>1
、电容偏差：
-5%~+10%
，
三相中在任何两个线路端子之间测得的最大电容与最小电容之
比应不
超过
1.06
。
2
、介 质损耗角正切值
tan
δ
在额定电压
Un
下，20℃时：
1.
对膜纸复合介质：
tan
δ
≤0.0012。
2.
对全膜介质：
tan
δ
≤0.0005。
3
、连续运行电压
1.0Un
，长期过电压最高值不超过
< p>1.1Un。
4
、稳态过电流
(
包括谐波电流
)
不超过
1.43In
。
5
、最大允许容量不超过
< p>1.35Qn。
6
、安装运行地区 的海拔高度不超过
1000m
。
7
、安装运行地区环境空气温度范围
-50
～+55℃。
15
8
、投入运行 时，其端子上的剩余电压应不超过
0.1Un.
9
、安 装运行场所应无剧烈的机械振动、无有害气体及蒸汽、无
导电性
用途
高电压并联电容器主要应用于
或
60Hz
交流电力系统以
改善功率因数。产品性能符合
GB3983.2-89
《高电压并联电
< p>容器》及国际标准
IEC60871-1
。
型号说明
*
液体介质代号
F-
浸渍剂为二芳基乙烷
W-
浸渍剂为烷基苯
A-
浸渍剂为苄基甲苯
**
固体介质代号
F-
聚丙烯薄膜和电容器纸复合介质
M-
全薄膜介质
16
第三章
拟制全长供电系统图
17
单母线分段接线的特点是：母线分
段后，对于重要用户可
由分别接于两段母线上的两条出线同时供电，当任一组母线故
障或检修时，重要用户仍可通过正常母线段继续供电，而两段
母线同
时故障检修的概率很小，大大提高了对重要用户的供电
可靠性。
单母线分 段接线有两种接线方式：
第一种，
分列运行，
即正常时分
段断路器是断开的，在其上装有备用电源自动投入
装置，当任一电源失电，电源断路器断
开后，分段断路器自动
接通，保证全部线路的继续供电；第二种，并列运行，即正常
运行时，分段断路器是接通的，当任一母线故障时，分段断路
器断开
，保证非故障段母线可以正常工作。
18
第四章
短路电流的计算
4.1
短路电流的计算介绍
4.1.1
短路的原因
所谓短路（
short
circuit
）是指电力系统中一切不正常的
相与相之间或相与地之间（对于中性点接地的系统）发生
通路
的情况。
引起短路故障的原因主要有以下几个方面。
（
1
）
电气绝缘损坏
电气设备载流部分的绝缘损坏是产生短路
的主要原因，而
造成设备绝缘损坏的原因主要有绝缘材料的自然老化、机械损
伤和各种形式的过电压等。
（
2
）运行人员误操作
运行人员不按正确的操作规程操作，如带负荷拉合隔离开
关，检修后未拆除地线
就送电等，也是引起短路的主要因素。
（
3
）其他原因
鸟兽跨接在裸露的载流导体上，气象条件恶化如大风、雨
雪、冰雹等，以及施工挖伤电
缆也是造成短路的常见因素。
4.1.2
短路的类型
在三相交流系统中，
短路的 基本类型有三相短路、
两相短路、
两相接地短路和单相接地短路。
其中三相短路也称为对称短路，
发生该种故障后系统与正常系统一样仍保持三相
对称。其余三
种短路属于不对称短路。
电力系
统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相接
地短路占大多数，三相短路的机会最少
。但是由于三相短路的
短路电流最大，危害最严重；并且从计算方法看，一切不对称
短路的计算，都是以对称短路计算为基础。
4.1.3
短路的危害
发生
短路时，
短路回路的总阻抗很小，
因此短路电流很大，
其
数值通常是正常电流的十几倍，甚至数十倍。如此大的短路
电流对电力系统将产生极大的
危害。
（
1
）
短路电流的热效应使设备急剧发热，
持续时间过
长就可能导致设
备过热损坏。
（
2
）
短路电流产生很大的电动力，
可能使设备永久变
19
形或严重损坏。
（
3
）
短路时系统电压 大幅度下降，
严重影响用户的正
常工作。尤其是电力系统的主要负荷异步
电动
机
，
由于它的电磁转矩与端电压的 平方成正比，
电压下降时，
电磁转矩减小、
转速下降，甚 至可
能停转，造成产品报废、设备损坏等严重后果。
（
4
）
短路情况严重时 ，
可能使电力系统的运行失去稳
定，
造成电力系统解列，
甚至崩溃，引起大面积
停电。
（
5
）
不对称短路产生 的不平衡磁场，
会对附近的通信
系统及弱电设备产生电磁干扰，影响其正
常工
作。
4.1.5
短路电流计算的目的
短路电流计算式供配电系统设计与
运行的基础，主要用于
解决以下问题
（
1
）
选择和校验各种 电气设备，例如断路器、电抗器、
互感器、母线等。
（
2
）
合理配置继电保护和自动装置。
（
3
）
作为选择和评价电气主接线方案的依据。
4.1.6<
/p>
短路电流的计算公式（标幺值计算方法）
：
基准容量
Sd
，基准电压
Uav
1 .
电力系统的电抗标幺值：
X
s
=S
d
/S
k
2.
电力线路的电抗标幺值：
X
S
d
U
av
U
k
%
S
d
?
3.
电 力变压器的电抗标幺值：
X
T
=
100
S
N
?
=X
0
l
W
L
?
4.
三相短路电流周期分量有效值：
I
5.
短路点处的次暂态短路电流：
< br>I
6.
短路冲击电流：
ish
=1.84
I
（
3
）
(3)
（
3
）
=
I
d
X
?
?
（
3
）
（
3
）
=
I
?
=
I
（
3
）
(3)
=2.55
I
（
3
）
（高压系统）
ish
(
低压系统
)
20