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1、江西理工大学应用科学学院课程设计- 1 -绪论工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。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。在企业工厂里，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。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，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，并确实做好节能环保工作，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
3、） 可靠： 应满足电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，适应社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。工厂供电设计的一般原则按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv 及以下设计规范、GB50054-95
4、低压配电设计规范等的规定，工厂供电设计须遵循以下原则：（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。（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。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质
5、量直接影响到工厂的生产XX 机械厂降压变电所设计 题目 6- 2 -及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。第一章 设计题目及要求1.1 设计要求要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。1.2 设计依据1.2.1 工厂总平面图 图 1.1 工厂平面图1.2.2
6、 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为 4000h，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。本厂的负荷统计资料如表 1.1 所示。1.2.3 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，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。该干线的导线牌号为 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江西理工大学应用科学学院课程设计- 3 -断路器断流容量为 500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时
7、限过流保护整定的动作时间为 1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 100km，电缆线路总长度为 18km。1.2.4 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38，年平均气温为 23，年最低气温为-9，年最热月平均最高气温为 33，年最热月平均气温为 26，年最热月地下 0.8 米处平均气温为 25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20。1.2.5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500m，地层以红土为主，地下水位为 2m。表 1.1 工厂负荷统计资料厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 需要系数
8、 功率因数动力 300 04 071 铸造车间照明 6 08 10动力 350 03 0652 锻压车间照明 8 09 10动力 400 02 0657 金工车间照明 10 08 10动力 360 035 066 工具车间照明 7 09 10动力 250 05 084 电镀车间照明 5 08 10动力 150 06 083 热处理车间照明 5 08 10动力 180 03 079 装配车间照明 6 08 10动力 160 03 06510 机修车间照明 4 08 10动力 50 07 088 锅炉车间照明 1 08 10动力 20 03 085 仓库照明 1 08 10生活区 照明 350 0
9、7 091.2.6 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为 18 元/kVA，动力电费为 0.9 元/Kw.h，照明电费为 0.5 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，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA 为 800/kVA。XX 机械厂降压变电所设计 题目 6- 4 -第二章 负荷计算和无功功率补偿2.1 负荷计算2.1.1 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30PdKedb)无功计算负荷（单位为
10、 kvar）= tan30Qc)视在计算负荷（单位为 kvA）=30ScosPd)计算电流（单位为 A） = , 为用电设备的额定电压（单位为 KV）30INUS2.1.2 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） =30PipK30式中 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iP30 p0.850.95b)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30QiqK30iQ3030QqK0.90.97c)视在计算负荷（单位为 kvA） =30S230Pd)计算电流（单位为 A） =INU经过计算，得到各厂房和生
11、活区的负荷计算表，如表 2.1 所示（额定电压取 380V）表 2.1 各厂房和生活区的负荷计算表计算负荷编号 名称 类别设备容量/kWeP需要系数 dKcostan /kW30P/kvar30Q/kVA30S/A30I动力 300 04 07 1.02 120 122.4 照明 6 08 10 0 4.8 0 1 铸造车间小计 306 124.8 122.4 174.8 265.6江西理工大学应用科学学院课程设计- 5 -动力 350 03 065 1.17 105 123 照明 8 09 10 0 7.2 0 2锻压车间小计 358 112.2 123 165.8 252动力 400 02
12、 065 1.17 80 93.6 照明 10 08 10 0 8 0 7金工车间小计 410 88 93.6 128 194动力 360 035 06 1.33 126 167.58 照明 7 09 10 0 6.3 0 6 工具车间小计 367 132.3 167.58 213.5 324.48动力 250 05 08 0.75 125 93.8 照明 5 08 10 0 4 0 4 电镀车间小计 255 129 93.8 160 244动力 150 06 08 0.75 90 67.5 照明 5 08 10 0 4 0 3 热处理 车间小计 155 94 67.5 116 176动力 1
13、80 03 07 1.02 54 55.1 照明 6 08 10 0 4.8 0 9 装配车间小计 186 58.8 55.1 80.6 122动力 160 03 065 1.17 48 56.16 照明 4 08 10 0 3.2 0 10机修车间小计 164 51.2 56.16 76 115.5动力 50 07 08 0.75 35 26.3 照明 1 08 10 0 0.8 0 8 锅炉车间小计 51 35.8 26.3 44.4 67动力 20 03 08 0.75 6 4.5 照明 1 08 10 0 0.8 0 5 仓库小计 21 6.8 4.5 8.15 12.411 生活区
14、照明 350 0.7 0.9 0.48 245 117.6 272 413动力 2219照明 403 1013.5 856.1 总计计入 =0.8, =0.85pKq 0.75 844.2 768.34 1141.5 1734.82.2 无功功率补偿 无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。由表 2.1 可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数只有 0.75。而供电部门要求该厂10KV 进线侧最大负荷时功率因数不低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗元
15、大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于 0.9，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功XX 机械厂降压变电所设计 题目 6- 6 -功率补偿容量：= (tan - tan )=844.2tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) = 384.6kvarCQ30P12参照图 2，选 PGJ1 型低压自动补偿评屏，并联电容器为 BW0.4-14-3 型，采用其方案1（主屏）1 台与方案 3（辅屏）4 台相结合，总共容量为 84kvar 5=420kvar。补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷 =（768.34-420）kvar=348.34 30Qkvar，视在功率 =913.2 kVA，计算电流 =1387A,功率因数提高23030QPS NUSI30为 cos = =0.9244。30在无功补偿前，该变电所主变压器 T 的容量为应选为 1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器 T 的容量选为 1000kVA 的就足够了。同时由于
