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1、工厂供电课程设计,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。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。,第一章 设计任务,1.2 设计依据,1.2.1 工厂总平面图,本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4200h，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。,1.2.2 工厂负荷,由于生产性质或使用场合的不同，不同
2、用户或同一用户内的不同设备对供电可靠性的要求是不同的。可靠性即根据用电负荷的性质和突然中断其供电在政治或经济上造成损失或影响的程度对用电设备提出的不允许中断供电的要求。供电电源首先应满足用电负荷的特定要求。,1负荷等级,按照用电负荷对供电可靠性的要求，即中断供电对人身生命、生产安全造成的危害及对经济影响的程度，用电负荷分为下列三级：,(1)一级负荷（关键负荷） 突然停电将关乎人身生命安全，或在经济上造成重大损失，或在政治上造成重大不良影响者。,(2)二级负荷（重要负荷） 突然停电将在经济上造成较大损失，或在政治上造成不良影响者。,(3)三级负荷（一般负荷） 不属于一级和二级负荷者。,可靠性,这
3、类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。,一级负荷,二级负荷,三级负荷,要求由两个独立电源供电。而对特别重要的关键负荷，应由两个独立电源供电。,这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。,重要负荷应由两回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。,不属于一级和二级负荷的电能用户均属于一般负荷。,对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。,对可靠性的要求不同划分,供电可靠性指供电系统持续供电的能力，应根据负荷等级来保证供
4、电系统的可靠性。,3、可靠性,这类负荷在供电突然中断时将造成人身伤亡的危险，或造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。,一级负荷,二级负荷,三级负荷,要求由两个独立电源供电。而对特别重要的关键负荷，应由两个独立电源供电。,这类负荷如果突然断电，将造成生产设备局部破坏，或生产流程紊乱且难以恢复，工厂内部运输停顿，出现大量废品或大量减产，因而在经济上造成一定损失。,重要负荷应由两回路供电，两个回路应尽可能引自不同的变压器或母线段。,不属于一级和二级负荷的电能用户均属于一般负荷。,对供电无特殊要求，允许较长时间停电，可采用单回路供电。,对可靠性的要求不同划分,供电可靠性指供电系统持续供
5、电的能力，应根据负荷等级来保证供电系统的可靠性。,1.2.2 工厂负荷,供电系统要能够可靠地正常运行，就必须正确地选择系统中的所有元件，包括电力变压器、开关设备和导线电缆等。,所选元件除应满足工作电压和频率的要求外，最重要的是要满足负荷电流的要求，因此有必要对系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。,通过负荷的统计计算求出的、用以按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。,2.1 计算负荷的确定,第二章 负荷计算和无功功率补偿,计算负荷是供电设计的基本依据。,如果计算负荷确定过大，将使电气设备和导线电缆选得过大，造成浪费。,如果计算负荷确定过小，又将使电气设备处于过负荷下运行，不只是
6、增加了电能损耗，更危险的是产生过热，导致绝缘过早老化甚至烧毁，引发火灾！,根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如以计算负荷持续运行，其发热温度不会超过允许值。,（1）基本公式,有功计算负荷,需要系数,用电设备组的设备容量,1用电设备组的计算负荷,无功计算负荷,视在计算负荷,计算电流,有功计算负荷,式中UN 为用电设备组的额定电压。,解：此机床组电动机的总容量为,查附表2中“金属冷加工机床电动机”项,例2-1 已知某机修车间的金属切削机床组，拥有电压为380V的三相电动机7.5kW 3台,4kW 8台,3kW 17台,1.5kW 10台。试求其计算负荷。,得,（取0.16）,因此可求得:,无功
7、计算负荷,视在计算负荷,有功计算负荷,计算电流,K,2多组用电设备的计算负荷,总的有功计算负荷,总的无功计算负荷,同期系数,各组设备的有功计算负荷之和,各组设备的无功计算负荷之和,总的视在计算负荷,总的计算电流,例2-2 某机修车间380V线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW(其中较大容量电动机有7.5kW1台, 4kW3台,2.2 kW7台), 通风机2台共3kW, 电阻炉1台2kW。试确定此线路上的计算负荷。,解：先求各组的计算负荷,查附录表1，取,故,(1). 金属切削机床组,查附录表1，取,故,(2). 通风机组,查附录表1，取,故,(3).电阻炉,故,因此380V线路上的总
8、计算负荷为,（取 ）,在供电工程设计说明书中，为了使人一目了然，便于审核，常采用计算表格的形式，如表2-1所示。,1工厂的功率因数分类和计算,瞬时功率因数,平均功率因数,最大负荷时功率因数,自然功率因数,总功率因数,指运行中的工厂供用电系 统在某一时刻的功率因数值,指某一规定时间段内 功率因数的平均值,指配电系统运行在年最大负荷时 （计算负荷）的功率因数,指用电设备或工厂在没有安 装人工补偿装置时的功率因数,指用电设备或工厂设置了人工 补偿后的功率因数,2.2 无功功率补偿,规定：,最大负荷时的功率因数,100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上；,其他电力用户功率因数为0.85以
9、上。,高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应达到0.9以上，其他用户功率因数应在0.85以上。,人工补偿无功功率,提高自然功率因数,提高功率因数,2功率因数的提高,为补偿前的功率因数角；,无功补偿装置容量为,为补偿后的功率因数角；,为用户需用的有功功率。,图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化,3补偿容量和补偿后计算负荷的计算,总的无功计算负荷为,为用户需用的有功功率；,补偿后总的视在计算负荷,为补偿前的无功功率；,为无功补偿装置容量。,图2-12 功率因数的提高与 无功功率、视在功率的变化,4补偿后计算负荷的计算,工厂的计算负荷,有功负荷同时系数
10、,所有高压配电线路计算负荷之和,高压配电线路的计算负荷,5工厂的计算负荷,车间变电所低压侧的计算负荷,高压配电线路的功率损耗,变压器的功率损耗,所有低压配电线路计算负荷之和,变压器的有功功率损耗,变压器的无功功率损耗,变压器二次侧的视在计算负荷,例 某厂拟建一降压变电所，装设一台主变压器。已知变电所低压侧有功计算负荷为812.2kW，无功计算负荷为727.6kvar。为了使工厂的功率因数不低于0.9，如在变电所低压侧装设并联电容器进行补偿时，需装设多少补偿容量？补偿前后变电所所选择的变压器容量有何变化？,解：,1）补偿前的变压器容量和功率因数,变压器低压侧的视在计算负荷为,主变压器容量选择条件
11、为,这时变电所低压侧的功率因数为,因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选择为,1250kV.A,按规定，变电所高压侧的cos0.9，,2）无功补偿容量,考虑到变压器本身的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，,因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧功率因数应略高于0.90，,取:,要使低压侧功率因数由0.75提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为,参照P34 图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，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台相组合 。,总共容量为,3）补偿后的变压器容量和功率因数,补偿后380V低压侧的视在计算负荷为,补偿后380V侧的
12、功率因数为,变压器的功率损耗为,补偿后10kV侧的计算负荷为,主变压器容量选择条件为,因此进行无功补偿后，主变压器容量应选择为,1000kV.A,补偿后10kV侧的功率因数为,这一功率因数满足规定（0.9）要求。,补偿后10kV侧的功率因数为,这一功率因数满足规定（0.9）要求。,主变压器容量选择条件为,因此进行无功补偿后，主变压器容量应选择为,1000kV.A,第三章 变电所位置与型式的选择,3.1 变配电所所址选择的一般原则,(1). 尽量靠近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。,(2). 进出线方便，特别是要考虑便于架空进出线。,(3). 靠近电源侧，特别是在选
13、择工厂总变配电所所址时要考虑这一点。,(6). 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所；当无法远离时，不应设在污源盛行风向的下风侧。,(4). 设备运输方便，以便运输电力变压器和高低压开关柜等大型设备。,(5). 不应设在有剧烈振动或高温的场所。,(7). 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。,(8). 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合GB50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。,(9). 不应设在地势低洼和可能积水的场所。,工厂或车间的负荷中心，可
14、用下面所讲的负荷指示图或负荷矩计算法近似地确定。,设有负荷P1 、P2 和P3（均表示有功计算负荷），分布如图所示。,它们在直角坐标系中的坐标分别为P1(x1,y1)、 P2 (x2,y2)、 P3 (x3,y3)。,现假设总负荷 的负荷中心位于坐标P（x,y）处，,因此可求得负荷中心的坐标为,3.2 负荷中心的确定,3.2.1 负荷指示图,负荷指示图是将电力负荷按一定比例（例如以1mm2面积代表0.5kW等）用负荷圆的形式标示在工厂或车间的平面图上。,3.2 负荷中心的确定,3.2.1 负荷指示图,负荷圆的半径r，由车间（建筑）的计算负荷 P30 = Kr 2 得,式中 K为负荷圆的比例（k
15、w / mm2）。,通过负荷指示图可以直观和概略地确定工厂的负荷中心，再结合选择变配电所所址的其他条件全面考虑，最后确定变配电所所址。,设有负荷P1 、P2 和P3（均表示有功计算负荷），分布如图所示。,它们在直角坐标系中的坐标分别为P1(x1,y1)、 P2 (x2,y2)、 P3 (x3,y3)。,现假设总负荷 的负荷中心位于坐标P（x,y）处，,因此可求得负荷中心的坐标为,3.2.2 按负荷矩法确定负荷中心,工厂变电所,第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择,4.1 变电所主变压器的选择,（1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择两台主变压器，在技术经济上比较
16、合理时，主变压器也可选择多于两台。三级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台主变压器。,4.1.1 电力变压器台数的选择,（2）负荷变化较大时，宜采用经济运行方式的变电所，可考虑采用两台主变压器。 （3）降压变电所与系统相连的主变压器选择原则一般不超过两台。 （4）在选择变电所主变压器台数时，还应适当考虑负荷的发 展，留有扩建增容的余地。,4.1.2 变压器容量的确定,（1）单台变压器的确定 工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过1000kVA，对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于630kVA。,电力变压器的额定容量（铭牌容量），是指它在一定的温度条件下，所能连续输出的最大视在功率。,当任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70%的要求，即 SN（0.60.7）S30 任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷总容量的需求，即 SNS30() + S
