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1、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，降低生产成本，减轻工人的劳动
2、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 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3
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补偿2.1 负荷计算计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式法，而前者应用最为普遍。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采用需要系数计算法。本次计算就使用该方法。1) 单组用电设备计算负荷的计算公式有功计算负荷： 无功计算
4、负荷：视在计算负荷： 计算电流：2) 多组用电设备计算负荷的计算公式 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在计算负荷： 计算电流：下面以铸造车间为例进行计算说明。动力部分： 照明部分： 铸造车间：各厂房和生活区的负荷计算如表2-1。表 2-1 负荷计算表厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数tan 计算负荷1铸造车间动力2400.340.681.0881.6087.99照明60.7810.004.680.00小计24686.2887.99123.23187.232锻压车间动力2200.240.631.2352.8065.09照明80.7610.006.080.00小计2285
5、8.8865.0987.77133.353金工车间动力3300.230.621.2775.9096.05照明70.8110.005.670.00小计33781.5796.05126.01191.464工具车间动力3000.310.621.2793.00117.69照明80.8210.006.560.00小计30899.56117.69154.15234.215电镀车间动力1900.560.790.78106.4082.58照明70.8110.005.670.00小计197112.0782.58139.21211.506热处理车间动力1500.90.780.80135.00108.31照明70.
6、8210.005.740.00小计157140.74108.31177.59269.827装配车间动力1500.350.661.1452.5059.76照明60.8310.004.980.00小计15657.4859.7682.92125.988机修车间动力1700.320.631.2354.4067.06照明30.7810.002.340.00小计17356.7467.0687.84133.469锅炉房动力600.760.750.8845.6040.22照明20.8210.001.640.00小计6247.2440.2262.0494.2610仓库动力200.360.80.757.205.4
7、0照明1.60.8510.001.360.00小计21.68.565.4010.1215.3811生活区照明3200.730.940.36233.6084.79248.511129.59负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数tan 计算负荷总计(380V侧)动力1830982.72814.91照明375.6计入0.76933.58790.471223.281858.162.2 无功功率补偿由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.76。而供电部门要求该厂10kV进线侧最大负荷时功率因数不应低于0.90。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍
8、大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量： 选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用方案1（主屏）1台与方案4（辅屏）3台相结合，总共容量84kvar1+112kvar3=420kvar。因此，无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-2。表 2-2 无功补偿后工厂的计算负荷项目cos计算负荷380V侧补偿前负荷0.75933.58790.471223.281858.16380V侧无功补偿容量-420.00380V侧补偿后负荷0.93933.58370.471004.41526.03主变压器功率损耗10kV侧负荷总计0.91948.
9、65430.731041.8660.153 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、等。而工厂的负荷中心设在，P为。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 各负荷点的坐标位置坐标轴12345678910生活区1.851.854.054.054.427.007.007.007.009.900.386.104.606.104.602.657.526.0
10、04.402.886.000.20由计算结果可知，X=3.85，Y=4.82,工厂的负荷中心在4号厂房的中心。考虑的方便进出线及周围环境情况，决定在4号厂房的西北修建工厂变电所，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。设立位置如图3-1所示。图 3-1 变电所设立位置图4 变电所主变压器的选择和主接线方案的选择4.1 变电所主变压器的选择该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。主变压器型号采用S9型。1)装设一台主变压器主变压器容量应不小于总的计算
11、负荷，即。选，即选一台S9-1250/10型配电变压器。图 4-1 装设一台主变的变电所主接线方案2)装设两台主变压器每台主变压器容量应不小于总的计算负荷的，即同时每台主变压器容量不应小于全部一、二级负荷的计算负荷之和，即每台变压器的容量按上两式选择，即因此选两台S9-630/10型配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源亦由与邻厂相联的高压联络线来承担。图 4-2 装设两台主变的变电所主接线方案三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不超过其低压绕组额定电流25%、且供电系统谐波干扰不甚严重时，三相配电变压器的联结组可选Yyn0。当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时，
12、或供电系统中存在较大的“谐波源”、高次谐波电流比较突出时，三相配电变压器的联结组宜选Dyn11。主变压器的联结组均采用Yyn0。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。(3)两种主接线经济方案的比较(表4-1)。表 4-1 两种主接线经济方案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满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性较差由于有两台主变，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额S9-1250/10单价为17.4万元，而由表4-1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217.4万元=34.8万元S9-630/10单价为10.5万元，因此两台变压器综合投资为410.5万元=42万元，比一台主变方案多投资7.2万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资源GG-1A(F)型柜可按每台4万元计，而综合投资可按设备价的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约41.54=24万元本方案采用6台GG-1A(F)柜，其综合投资约为61
