1、大 庆 石 油 学 院课 程 设 计2010 年 11 月 5 日课 程 工厂供电课程设计 题 目 通用机器厂供配电系统的电气设计 院 系 电气信息工程学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 大庆石油学院课程设计任务书课程 工厂供电课程设计 题目 通用机器厂供配电系统的电气设计 专业 姓名 学号 主要内容：对中小型工厂的供配电系统进行设计，采用 10kV 供电电源，在金工车间东侧 1020m 处有一座 10kV 配电所，先用 1km 的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将 610kV 的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。其它各项设计，均应根
2、据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、经济合理的要求进行设计。参考资料：1 刘介才.工厂供电 M 北京：机械工业出版社，2003.44-482 王健明，苏文成供电技术 M 西安：电子工业出版社，20043 何仰赞，温增银电力系统分析 M 武汉：华中科技大学出版社，20044 张桂香机电类专业毕业设计指南 M 北京：机械工业出版社，20055 江文，许慧中供配电技术 M 北京：机械工业出版社，2003完成期限 2010.11.5 至 2009.11.19 指导教师 专业负责人 2010 年 11 月 3 日工厂供电课程设计（报告）目 录1 设计要求 12
3、工厂负荷计算及配电系统的确定 12.1 工厂实际情况的介绍 12.2 工厂负荷计算和无功补偿计算 32.3 主要车间配电系统的确定 53 电气设备选择与电器校验 73.1 主要电气设备的选择 73.2 电器校验 84 继电保护系统的设计 124.1 继电保护的选择、整定及计算 124.2 防雷与接地 125 变电所平面布置设计及设计图样 135.1 变配电所平面布置设计 135.2 设计图样 146 结 论 15参考文献 16工厂供电课程设计（报告）11 设计要求（1）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
4、的位置与型式。（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。（3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。（4）确定二次回路方案。（5）选择整定继电保护装置。（6）确定防雷和接地装置。（7）绘制设计图样。2 工厂负荷计算及配电系统的确定2.1 工厂实际情况的介绍1.本次设计的机器厂厂区平面布置如图 2.1 所示。图 2.1 通用机器厂长区平面图2.各车间负荷情况见表 2-1。表 2-1 各车间负荷表车间 /kWP/kvarQ最大电动机/kW冷作 100 110 30装配 80 90 22仓库 20 20 7.5户外照明 20 153.金工车间设备平面布置如图 2.2 所示。4.供电电源。工厂供
5、电课程设计（报告）2在金工车间东侧 1020m 处有一座 10kV 配电所，先用 1km 的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器是 SN1010型 4，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为 1s。5.气象资料。年平均气温为 23.2，年最低气温为 2，年最热月平均气温为 34.6图 2.2 金工车间设备平面布置图6.地质资料。本厂所在地区平均海拔 450m。土壤电阻率为 100 欧姆/米。7.金工车间设备明细见表 2-2。表 2-2 金工车间设备明细表序号 设备名称 设备容量/kW 台数/ 台13 36 1336 2325 3234车床
6、7+0.125 144 铣床 10+2.8 15 21 35 摇臂钻 4.5+1.7+0.6+0.125 36 7 41 42 铣床 7+2.8 48 9 铣床 7+1.7 210 砂轮机 3.2 111 12 砂轮机 1 2工厂供电课程设计（报告）317 18 磨床 7+1.7+0.5 219 磨床 10+2.8+1.5 120 38 磨床 10+2.8+0.5 222 37 车床 10+0.125 226 27 磨床 14+1+0.6+0.15 230 车床 20+0.15 131 摇臂钻 10+0.5 139 40 龙门刨 75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5 243 44 45
7、 铣床 7+1.7 346 镗床 6.5+2.8 147 铣床 7+2.8 148 桥式起重机 11+5+5+2.2 149 50 桥式起重机 16+5+5+3.5 2全厂照明密度为：12W/ m.m2.2 工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。注意，用电设备的总容量 P 值不含备e用设备容量。2.2.1 金工车间负荷计算1金属切削机床组设备容量P =（7.125 14+12.8+6.9253+9.84+8.72+3.2+12+9.22+14.3+13.3e2+10.1252+15.752+63+38.7
8、+20.15+10.5+85.42+8.73+9.3+9.8）kW=653.525kW对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：K =0.180.25 =0.5，tan =1.73d0.25取 cos有功计算负荷：P =K =（0.25653.525）kW=163.38kW3dPe无功计算负荷：Q = tan =（163.381.73）kVA=282.65kVA02.桥式起重机容量P =P =（23.2+29.52）kW =82.2kWeN对于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数：K =0.10.15（取 0.15） ，tan =1.73,cos =0.5d 有功计算负荷：
9、P =K P =（0.1582.2）kW=12.33kW30de工厂供电课程设计（报告）4无功计算负荷：Q = tan =（12.331.73）kVA=21.33kVA30P3.金工车间照明车间面积：6024=1440 （m ）2设备容量：P =（121440）W=17280 W=17.28kWe对于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：K =0.81 ，tan =0,cos =1.0（tan 和 cos 的值均为白炽灯照明数据）d取 有功计算负荷：P =K =（117.28）kW=17.28kW30dPe无功计算负荷：Q = tan =（17.280）kVA =0 kVA2.2.
10、2 全厂总负荷1变压器低压侧：有功计算负荷：P =0.95 P30230=0.95（163.38+12.33+17.28+100+80+20+20）kW=392.34kW无功计算负荷：Q =0.97 Q30230=0.97（282.65+21.33+110+90+20+15）kVA=522.81kVA视在计算负荷：S = kVA=653.65kVA302229.45.81功率因数：cos =P /Q =392.34/653.65=0.630SL7 型变压器属于低损耗电力变压器，其功率损耗可按简化公式计算。有功损耗： P 0.015S =（0.015653.65）kW=9.81 kWT302无功
11、损耗： Q 0.06S =（0.06653.65）kVA=39.22 kVA2变压器高压侧：有功计算负荷：P = + =（392.34+9.81）kW=402.15kW301302TP无功计算负荷：Q =Q + Q =（522.81+39.22）kVA=562.03kVA视在计算负荷：S = kVA=691.09kVA30124.56.3功率因数：cos =P /S =402.15/691.09=0.583013无功功率的补偿。由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于 0.9，而目前只有 0.58，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装
12、人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数5。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。一般 Q =（4-5） P ,因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于 0.9，这t T工厂供电课程设计（报告）5里取 cos =0.92。而补偿前低压侧的功率因数只有 0.6，由此可得低压电容屏的容量为：Q = （tan -tan ）CP302= kVA=355.76kVA9.4tanrcos0.6tanrcos0.92 取 Q =360kVA。4补偿后变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：S = kVA=424.78kVA30222
13、9.45.81360主变压器的功率损耗： 302.1.4.7.3TPkW 62549QVA变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：P 3019.4.398.kk无功计算负荷：Q 528025.1.视在计算负荷：S kVA=440.9kVA301.71功率因数：cos =P30/9./4.904S功率因数满足要求。计算电流：I 301/./3125.6NUkVAkA全厂变电所负荷计算如表 2-3 所示。2.3 主要车间配电系统的确定工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环行三种基本结线方式。放射式结线的特点是：其引出线发生故障是互不影响，供电可靠性较高，而且便于装设自动装置。但有色金属消耗量较多，采
14、用的开关设备也较多。放射式结线方式多用于设备容量大或供电可靠性要求较高的设备供电。而树干式结线的特点正好与放射式结线相反。很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备。环行结线供电可靠性较高，但其保护装置及整定配合比较复杂 6。因此，根据金工车间的具体情况，本系统采用放射式和树干式组合的结线方式，能满足生产要求。表 2-3 全厂变电所负荷计算表设备名称 台数/台P /ekWK dcostan P /30kWQ /30kVAS /30kVA工厂供电课程设计（报告）6金工车间冷加工机床 117 654.53 0.25 0.5 1.73 163.38 282.65起重机 3 82.2 0.15 0.5
15、 1.73 12.33 21.33车间照明 17.28 1 1 0 17.28 0小计 120 192.99 303.98冷作车间 100 110装配车间 80 90仓库 20 20户外照明 20 15小计 220 235变电所低压负荷取K =0.95pK =0.97q 392.34 522.81 653.65补偿电容 -360补偿后低压负荷392.34 162.81 424.78配电设计方案 1 如图 2.3 所示。配电设计方案 2 如图 2.4 所示。方案比较：1方案 1 和方案 2 对金工车间的供电都是可行且都能达到目的。2方案 1 和方案 2 中，方案 1 中的干线和方案 2 中的干线
16、是同样的。对功率较大的靠近变电所的设备采用放射性供电，放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高。3方案 1 中的干线跨过 20 多米把设备 10、11 、12 连接，电能损耗大，金属损耗多，这样既不经济，供电也不可靠 7。而方案 2 中，设备 19 由一干线树干式供电，能减少线路的有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资少，能弥补以上的缺点。工厂供电课程设计（报告）7图 2.3 金工车间配电方案 1图 2.4 金工车间配电方案 24方案 1 中的干线供电范围中，包括功率较大的设备 30 和 29。由于其他设备功率小，这样起动电流大，供电不可靠。方案 2 中干线只对 1321、31 只对小功
17、率的设备供电，功率平衡，供电可靠性相对提高。大功率设备30、29 直接采用放射式供电。5方案 1 中，三台桥式起重机用同一干线，采用树干式供电，若有一台起重机出故障，则三台起重机均不能使用，供电可靠性极差。而对于方案 2 中，用干线 10、11 对起重设备 49、50 和 48 供电，若一台起重机出故障，至少还有一台起重机可工作。这样，供电可靠性就提高了。6方案 2 中的干线把 2227、3238 及 1012 的设备采用树干式供电，减少电能损耗，减短导线长度。从经济上看，节省开支，且不影响供电可靠性。结论：经以上比较，从经济性、供电可靠性两方面考虑，方案 2 比方案 1 好。因此采用方案 2 对金工车间供电。
