1、工厂供电课程设计示例一、设计任务书（示例）（一）设计题目X X 机械厂降压变电所的电气设计（二）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。（三）设计依据1、工厂总平面图，如图 11-3 所示2、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 4600 h ，日最大负荷持续时间为 6 h 。该厂除铸造车间、电
2、镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为 380 伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为 220 伏。本厂的负荷统计资料如表 11-3 所示。表 11-3 工厂负荷统计资料（示例）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cosP30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I30(A) 动力 300 0.3 0.71 铸造车间照明 6 0.8 1.0动力 350 0.3 0.652 锻压车间照明 8 0.7 1.0动力 400 0.2 0.657 金工车间照明 10 0.8 1.0动力 360 0.3 0.66 工具车间照明
3、7 0.9 1.0动力 250 0.5 0.84 电镀车间照明 5 0.8 1.0动力 150 0.6 0.83 热处理车间 照明 5 0.8 1.0动力 180 0.3 0.709 装配车间照明 6 0.8 1.0动力 160 0.2 0.6510 机修车间照明 4 0.8 1.0动力 50 0.7 0.88 锅炉房照明 1 0.8 1.0动力 20 0.4 0.85 仓库照明 1 0.8 1.011 生活区 照明 350 0.7 0.9合计3、供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，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
4、线的导线型号为 LGJ-150 ，导线为等边三角形排列，线距为 2 m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约 8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500 MVA。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 1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80 km，电缆线路总长度为 25 km 。4、气象资料 本厂所在地区的年最高气温为 38C，年平均气温为 23C，年最低气温为 -8C，年最热月平均最高气温为 33C，年最热月平均气温为 26 C，年最热月地下
5、0.8m 处平均温度为 25C，当地主导风向为 东北风，年雷暴日数为 20 。5、地质水文资料 本厂所在地区平均海拔 500 m，地层土质以 砂粘土为主，地下水位为 2 m。6、电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，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计为 18元/KVA，动力电费为 0.2 元/KWh.，照明（含家电）电费为 0.5 元/KWh.。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，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610KV 为 800 元/KVA。（四）设计任务1、设计说明书 需包括：1）
6、前言2）目录3）负荷计算和无功补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择6）变电所主接线方案的设计7）短路电流的计算8）变电所一次设备的选择与校验9）变电所进出线的选择与校验10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定11）防雷保护和接地装置的设计12）附录参考文献2、设计图纸 需包括1）变电所主接线图 1 张（A2 图纸） 。2）变电所平、剖面图 1 张（A2 图纸）*。3）其他，如某些二次回路接线图等*。注：标*号者为课程设计时间为两周增加的设计图纸。(五)设计时间自 年 月 日至 年 月 日（ 2 周）二、设计说明书 （示例）前言（略）目录（略）（一）负荷计
7、算和无功补偿1、负荷计算 各厂房和生活区的负荷计算如表 11-4 所示。表 11-4 X X 机械厂负荷计算表计算负荷编号 名称 类别设备容量Pe/(KW) Kd cos tan P30/(KW) Q30/(Kvar) S30/(KVA)I30/(A)动力 300 0.3 0.7 1.02 90 91.8 照明 6 0.8 1.0 0 4.8 0 1 铸造车间小计 306 94.8 91.8 132 201动力 350 0.3 0.65 1.17 105 123 照明 8 0.7 1.0 0 5.6 0 2 锻压车间小计 358 110.6 123 165 251动力 150 0.6 0.8
8、0.75 90 67.5 照明 5 0.8 1.0 0 4 0 3热处理车间 小计 155 94 67.5 116 176动力 250 0.5 0.75 125 93.8 照明 5 0.8 0 4 0 4 电镀车间小计 255 129 93.8 160 244动力 20 0.4 0.8 0.75 8 6 照明 1 0.8 1.0 0 0.8 0 5 仓库小计 21 8.8 6 10.7 16.2动力 360 0.3 0.6 1.33 108 144 照明 7 0.9 1.0 0 6.3 0 6 工具车间小计 367 114.3 144 184 280动力 400 0.2 0.65 1.17 8
9、0 93.6 照明 10 0.8 1.0 0 8 0 7 金工车间小计 410 88 93.6 128 194动力 50 0.7 0.8 0.75 35 26.3 照明 1 0.8 1.0 0 0.8 0 8 锅炉 房小计 51 35.8 26.3 44.4 67动力 180 0.3 0.70 1.02 54 55.1 9 装配车间 照明 6 0.8 1.0 0 4.8 0 小计 186 58.8 55.1 80.6 122动力 160 0.2 0.65 1.17 32 37.4 照明 4 0.8 1.0 0 3.2 0 10 机修车间小计 164 35.2 37.4 51.4 7811 生活
10、 区 照明 350 0.7 0.9 0.48 245 117.6 272 413动力 2220照明 403 1015.3 856.1 总计（380V 侧） Kp =0.8计入Kq =0.850.75 812.2 727.6 1090 16562、无功功率补偿 由表 11-4 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 侧最大负荷时的功率因数不应低于 0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时的功率因数应稍大于 0.9，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：Q C =P30(tan 1-tan 2)=
11、812.2tan(arccos0.75)- tan(arccos0.92) kvar=370 kvar参照图 2-6，选 PGJ1 型低压自动补偿屏*，并联的日期为 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，总容量 84 kvar5=420 kvar。因此，无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如表 11-5 所示。注：补偿屏*型式甚多，有资料的话，可以选择其他型式 表 11-5 无功补偿后工厂的计算负荷计算负荷项 目 cosP30/(KW) Q30/(Kvar) S30/(KVA) I30/(A)380V 侧补偿前负荷 0.75 8
12、12.2 727.6 1090 1656380V 侧无功补偿容量 - 420380V 侧补偿后负荷 0.935 812.2 307.6 868.5 1320主变压器功率损耗 0.015s30=13 0.06 s30=5210KV 侧负荷总计 0.92 825.2 359.6 900 52(二) 变电所位置和型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，计算公式为式（3-2）和式（3-3） 。限于本书篇幅，计算过程从略。（说明，学生设计，不能“从略” ，下同。 ）（3-2）iPxPxx)(321 （3-3）iyyy)(321 由计算结果可知，工厂的负荷中心在
13、 5 号厂房（仓库）的东南角（参看图11-3） 。考虑到周围环境及进出线方便，决定在 5 号厂房（仓库）的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。（三）变电所主变压器及主接线方案的选择1、变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案：（1）装设一台主变压器 型号采用 S9 型，而容量根据式（ 3-4） ，选SNT=1000kVAS 30=900kVA，即选一台 S9-1000/10 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 型，而每台变压器容量
14、按式（3-5）和式（3-6）选择，即 KVAKVASNT )63054(90)7.6(且 .).132)(30因此选两台 S9-630/10 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。2、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 11-5 所示（低压侧主接线从略） 。（2）装设两台主变压器的主接线方案 如图 11-6 所示（低压侧主接线从略） 。图 11-5 装设一台主变压器的主接线方案 （附高压柜列图）图 11-5 装设两台主变压器的主接
15、线方案 （附高压柜列图）3、两种主接线方案的技术经济比较 如表 11-6 所示。表 11-6 两种主接线方案比较比较项目 装设一台主变方案（见图 11-5） 装设两台主变方案（见图 11-6）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，电压损耗略小灵活方便性 只一台主变，灵活性稍差 由于两台主变，灵活性较好技术指标扩建适应性 稍差一些 更好一些经济电力变压器的综合投资由表 3-1 查得 S9-1000/10 的单价约为 15.1 万元，而由表 4-1 查得由表 3-1 查得 S9-630/10 的单价约为 10.5 万
16、元，因此两台变压器的额 变压器综合投资约为其单价的 2 倍，因此其综合投资约为 215.1 万元=30.2 万元综合投资约为 410.5 万元=42 万元，比一台主变方案多投资 11.8 万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额由表 4-10 查得 GG-1A(F)型柜每台 4 万元计，而由表 4-1 知，其综合投资可按设备单价的 1.5 倍计，因此高压开关柜的综合投资约为41.54 万元=24 万元本方案采用 6 台 GG-1A(F)型柜，其综合投资约为 61.54 万元=36万元，比一台主变方案多投资 2 万元电力变压器和高压开关柜的年运行费用按表 4-2 规定计算，主变的折旧费=30.2
17、万元 0.05=1.51 万元 ; 高压开关柜的折旧费=24 万元0.06=1.44 万元 ;变配电设备的维修管理费用=（ 30.2+24）万元0.06=3.25 万元 ;因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用= （1.51+1.44+3.25）万元=6.2 万元（其余从略）主变的折旧费=42 万元0.05=2.1 万元 ; 高压开关柜的折旧费=36 万元0.06=2.16 万元;变配电设备的维修管理费用=（42+36）万元0.06=4.68 万元;因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=（ 2.1+2.16+4.68）万元=8.94 万元，比一台主变方案多耗资 2.74 万元指标供电贴费按主变容量每 KVA900 元计，供电贴费=1000KVA0.09 万元/KVA=90 万元供电贴费=2630KVA0.09 万元/KVA=113.4 万元, 比一台主变方案多交 23.4 万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案（见图 11-6）略优于装设一台主变的主接线方案（见图 11-5） ，但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案（见图 11-5） 。 （说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的主接线方案。 ）（四）短路电流的计算1、绘制计算电路 如图 11-7 所示
