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1、中北大学电力系统课程设计说明书1 引言工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率
2、，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠 应满足电
3、能用户对供电可靠性的要求。（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。2负荷计算和无功功率计算及补偿2.1 负荷计算和无功功率计算1)单组用电设备计算负荷的计算式: 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流2)单组用电设备计算负荷的计算式： 有功计算负荷 无功计算负荷 视在计算负荷 计算电流各厂房和生活区的负荷计算如表2.1表2.1厂房和生活区的负荷计算表厂 房编
4、号厂房名称负荷类别设备容量需要系数计算负荷/30/k var/KVA/A1铸造车间动力3500.350.671.11122.5135.9182.9照明6.50.81.005.205.2小计356.51.15127.7135.9188.1285.82锻压车间动力2450.250.61.3361.2581.5101.9照明6.50.721,004.6804.68小计251.50.9765.9381.5106.6161.93金工车间动力3500.20.621.277088.9113.2照明60.81.004.804.8小计3561.074.888.9118179.34工具车间动力3500.280.6
5、41.298117.6153.1照明70.751.005.2505.25小计3571.03103.25117.6158.35240.65电镀车间动力2300.50.750.88115101.2153.2照明60.781.004.6804.68小计2361.28119.7101.2157.9239.96热处理车间动力1250.50.720.9662.56086.6照明50.751.003.7503.75小计1301.2566.256090.35137.37装配车间动力1450.350.71.0250.7551.7772.49照明7.50.701.005.2505.25小计152.51.05565
6、1.7777.74118.18机修车间动力1480.230.651.1734.0439.8352.39照明40.851.003.403.4小计1521.0837.4439.8355.7984.89锅炉房动力880.750.780.806652.884.5照明1.40.81.001.1201.12小计89.41.5567.1252.885.62130.110仓库动力250.350.850.6225.3515.729.82照明1.20.71.000.8400.84小计26.21.0526.1915.730.6646.611生活区照明2800.720.920.43201.686.69219.5333
7、.5总计（380V侧）动力2056945.98831.89照明331.1计入=0.9=0.850.76851.33707.11106.71.682.2 无功功率补偿考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗并根据表2-1，由此可判断工厂进线处的功率因数必然小于0.76。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.94，为使工厂的功率因数提高到0.94，需在总降压变电所低压侧10KV母线上装设并联电容进行补偿，取低压侧补偿后的功率因数为0.94，则需装设的电容器补偿容量为选择BWF10.5-50-1W型电容器，所需电容个数，取n=9,则实际补偿容量补偿后变电所低压侧视在计算
8、负荷为选择S9-1000/35型35/3.15kV的变压器，其技术数据为。变压器的负荷率为=933.1/1000=0.933，则变压器的功率损耗为 变压器高压侧计算负荷为 则工厂进线处的功率因数为满足电业部门的要求2.3 年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： 年无功电能耗电量： 结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4000h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：年有功耗电量：；年无功耗电量： 3变电所位置和形式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心.工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐
9、标的X轴和Y轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+=Pi.因此仿照力学中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标: 按比例K在工厂平面图中测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置表3.1所示表3.1坐标轴1234567891011X（cm）1.82.03.75.55.86.16.58.69.09.80.7Y（cm）2.84.86.72.13.75.16.82.13.86.87.4由计算结果可知，x=5.7 y=4.8,工厂的负荷中心在6号厂房的西南角。考虑的方便进出线及周围环
10、境情况，决定在6号厂房的西侧紧靠厂房修建工厂变电所，其型式为附设式。由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经10kV公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置和形式的选择规定及GB500531994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。其设立位置参见图厂区供电线缆规划图如下图所示 4 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择4.1 变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。结合本厂的情况（该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷，
11、考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台或两台以上主变压器。4.2 变电所主变压器容量选择（1）装设一台主变压器型式采用S9型，而容量根据式，选，即选一台S9-1250/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号亦采用S9，而每台变压器容量按式和选择即kVA因此选两台S9-1000/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为16），所选变压器的实际容量，也满足使用要求，同时又考虑到未来510年的负荷
12、发展，初步取。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9-1000/10型低损耗配电变压器。4.3 变电所主接线方案的选择按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案，如图4.1所示 （2）装设两台主变压器的主接线方案，如图4.2所示 4.1 装设一台主变压器的主结线方案 图4.2 装设两台主变压器的主结线方案图4.4两种主结线方案的技术经济比较 表4.1 两种主接线方案的比较比较项目装设一台主变的方案装设两台主变的方案技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗小灵活
13、方便性只一台主变，灵活性稍差由于有两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标电力变压器的综合投资由手册查得S91250单价为8.85万元，而由手册查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为28.85万元=17.7万元由手册查得S91000单价为15.1万元，因此两台综合投资为415.1万元=60.4万元，比一台变压器多投资42.7万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查手册得 GGA（F）型柜按每台3.5万元计，查手册得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为41.53.5=21万元本方案采用6台GGA（F）柜，其综合投资额约为61.53.5=31.5万元，比一台主变的方案
