1、 工 厂 供 电 技 术 课 程 设 计 说 明 书题 目： 工厂低压配电系统设计 学 院： 信息与控制工程学院 专 业： 自动化 班 级： 三班 学生姓名: 尚帅 学 号: 13271440032 指导教师: 刘丽 2016 年 11 月 30 日工厂供电技术课程设计说明书目 录1 车间的负荷计算及无功补偿 .11.1 负荷计算的目的、意义及原则 .11.2 工厂负荷情况 .11.3 计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算 .31.4 无功补偿的主要作用 .62 确定车间变电所的所址和形式 .62.1 变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定 .62.2 变电所的形式（类型） .73
2、 确定车间变电所主变压器型式，容量和台数及主结线方案 .94 短路计算 .124.1 计算 K-1 点的短路电流和短路容量（ UC1=10KV） .134.2 计算 K-2 点的短路电流和短路容量（ UC2=0.4KV） .135 一次设备的选择 .145.1 电气设备选择的一般原则 .145.2 高低压电气设备的选择 .156 选择车间变电所高低进出线截面 .186.1 变压器高压侧进线电缆截面选择 .186.2 380V 低压出线的选择 .187 选择电源进线的二次回路及整定继电保护。 .197.1 测量与指示 .197.2 继电保护 .198 车间变电所的防雷保护及接地装置的设计 .20
3、8.1 防直击雷 .208.2 雷器的选择(防雷电波) .209 车间变电所主结线电路图 .22心得体会： .22参考文献: .23工厂供电技术课程设计说明书11 车间的负荷计算及无功补偿1.1 负荷计算的目的、意义及原则（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定的过大，将使电器和导
4、线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。（4）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热
5、条件选择电器或导体的依据。（5）尖峰电流指单台或多台用电设备持续 1 秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： P30= PeKd无功功率: Q30 = P30 tg视在功率: S3O = P30/cos计算电流: I30 = S30/3Un1.2 工厂负荷情况工厂有 8 个厂房分别为冷加工车间，金属加工车间，变压器装配房，检修车间和 4个工具车间。机床设备情况如下
6、：工厂供电技术课程设计说明书2表 1-1设备代号设备名称 单台容量（KW）功率因数Cos效率 1 车床 2 0.8 0.82 车床 4 0.8 0.83 车床 5 0.8 0.84 铣床 3.5 0.8 0.85 铣床 3 0.8 0.86 铣床 2 0.8 0.87 插齿机 4.5 0.85 0.858 工具磨床 1.5 0.8 0.89 小冲床 1.5 0.8 0.810 磨床 1.5 0.8 0.811 磨床 4.5 0.85 0.8512 冲床 4.5 0.85 0.8513 钻床 1.5 0.8 0.814 变压器 2 0.8 0.9各车间负荷情况表 1-2车间编号 拥有设备 设备容
7、量（KW） 功率因数 Cos 需要系数Kd1,2,3 号车床各 2 台。4,5,6 号铣床各 2 台。插齿机 1台43.5 0.8 0.4冷加工车间照明 5 0.8 0.8金属加工车间3 号车床 6台，13 号钻床 10 台.工具磨床55.5+4.5 0.8，,085 0.3工厂供电技术课程设计说明书32 台，10号磨床 2台，11 号磨床 1 台小冲床 3台照明 6 0.8 0.914 号变压器 4 个8 0.8 0.5变压器装配房照明 2 0.8 0.8150 0.85 0.25检修车间5 0.85 0.950 0.85 0.3工具车间 14 0.85 0.955 0.85 0.3工具车间
8、 24 0.85 0.940 0.85 0.3工具车间 33 0.85 0.935 0.85 0.3工具车间 43 0.85 0.91.3 计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算根据公式 : 有功功率： P30= PeKd无功功率: Q30 = P30 tan视在功率: S3O = P30/cos计算电流: I30 = S30/3Un工厂供电技术课程设计说明书4表 1-3车间负荷计算表（Un=380V）计算负荷车间设备类别设备容量（KW）功率因数cos需要系数KdtanP30/kw Q30/kwS30/kvaI30/A动力43.5 0.8 0.4 0.75 17.4 13.05 21.75 33.
9、05冷加工车间照明5 0.8 0.8 0.75 4 3 5 7.6动力60 0.8 0.3 0.75 18 13.5 22.5 34.2金属加工车间照明6 0.8 0.9 0.75 5.4 4.05 6.75 10.26动力8 0.8 0.5 0.75 4 3 5 7.60变压器装配房照明2 0.8 0.8 0.75 1.6 1.2 2 3.04动力150 0.85 0.25 0.6 37.5 22.5 44.12 67.03检修车间 照明5 0.85 0.9 0.6 4.5 2.7 5.29 8.04动力50 0.85 0.3 0.6 15 9 17.65 26.81工具车间1照明4 0.8
10、5 0.9 0.6 3.6 2.16 4.24 6.44工厂供电技术课程设计说明书5动力55 0.85 0.3 0.6 16.5 9.9 19.41 29.49工具车间2照明4 0.85 0.9 0.6 3.6 2.16 4.24 6.44动力40 0.85 0.3 0.6 12 7.2 14.12 21.45工具车间3照明3 0.85 0.9 0.6 2.7 1.62 3.18 4.83动力35 0.85 0.3 0.6 10.5 6.3 12.35 18.77工具车间4照明3 0.85 0.9 0.6 2.7 1.62 3.18 4.83动力441.5 130.9 84.45 156.9
11、238.43照明32 28.4 18.51 33.85 51.48总计0.835 159.3102.96190.75289.91由上表可知，该厂 380V 侧最大负荷时的功率因数是 0.84，而供电部门要求该厂10kv 进线侧最大负荷时因数不应低于 0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此 380V 侧最大负荷时因数应稍大于 0.90，暂取 0.92 来计算 380V 侧所需无功功率补偿容量：Qc=P30(tan1-tan2)=159.3tan(arccos0.84)-tan(arccos0.92)kvar=35.84kvar无功功率补偿装置：一般用并联电容器的方法来进行功率补偿
12、。查表知选择型号 BKMJ0.4-12-1/3 并联电容器 3 只取 Qc=36 kvar.补偿后无功功率 Q 3036102.96-36=66.96 kvar补偿后视在功率 S30=(159.3) 2+(66.96)2=172.8KV.A变压器容量选择(kVA) 200kVA变压器的功率损耗为：PT=0.015*172.8=2.592KW工厂供电技术课程设计说明书6QT=0.06*172.8=10.368kvar变电所高压侧的计算负荷为：P30（1）=159.3+2.592=161.892KWQ30（1）=66.96+10.368=77.328KWS30（1）=(P30（1）) 2+( Q3
13、0（1）) 2=179.41KVA补偿后的功率因数：cos（1）= P30（1）/ S30（1）=0.902。这一功率因数满足要求。因此无功补偿后工厂 380V 侧和 10KV 侧的负荷计算如下表所示：表 1-4计算负荷项目cos P30/kw Q30/kvar S30/kva I30/A380v 侧补偿前负荷 0.84 159.3 102.96 190.75 289.91380v 侧无功补偿容量-36380v 侧补偿后负荷 0.92 159.3 66.96 172.8 249.42主变压器功率损耗 0.015S30=2.592 0.06S30=10.36810kv 侧负荷计算 0.902 1
14、61.892 77.328 179.41 10.3581.4 无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。无功补偿的主要作用具体体现在： 提高电压质量
15、； 降低电能损耗； 提高发供电设备运行效率；减少用户电费支出。工厂供电技术课程设计说明书72 确定车间变电所的所址和形式2.1 变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定近负荷中心；进出线方便；接近电源侧；备运输方便；不应设在有剧烈振动或高温的场所；不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；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；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，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定；不应设在地
16、势低洼和可能积水的场所。的高压配电装置,宜装设在单独的高压配电室内。当高压开关柜的数量为 6 台及以下时，可与低压配电屏设置在同一房间内。不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合 IP3X 防护等级外壳的不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。变电所的每台油量为 100kg 及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时，当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时，两者之间的净距不应小于 2m；当高压开关柜和低压配电屏的顶面封闭外壳防护等级符合 IP2X 级时，两者
17、可靠近布置。有人值班的配电所，应设单独的值班室。当低压配电室兼作值班室时，低压配电室面积应适当增大。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。设于二层的配电室应设搬运设备的通道、平台或孔洞。高（低）压配电室内，宜留有适当数量配电装置的备用位置。高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于 0.3m。由同一配电所供给一级负荷用电时,母线分段处应设防火隔板或有门洞的隔墙。供给一级负荷用电的两路电缆不应通过同一电缆沟，当无法分开时，该电缆沟内的两路电缆应采用阻燃性电缆，且应分别
18、敷设在电缆沟两侧的支架上。户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。配电所宜设辅助生产用房。2.2 变电所的形式（类型）（1） 车间附设变电所工厂供电技术课程设计说明书8（2） 车间内变电所（3） 露天（或半露天）变电所（4） 独立变电所（5） 杆上变电台（6） 地下变电所（7） 楼上变电所（8） 成套变电所（9） 移动式变电所工厂是 10kv 以下，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。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的 x 轴和 y 轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，p1、p2、p3pi 分别代表厂房 1、2、3n 号的功率，设定 p1、p2pi 并设定 p11 为生活区的中心负荷，如图 3-1 所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：（2-1）（2-2）图 2-1把各车间的坐标带入（2-1） （2-2），得到 x=12，y=11.86.由计算结果可知，工厂的负荷中心在金属加工车间厂房的东南角。考虑到周围环境和进出线方便，决定在金属加工车间厂房的东侧仅靠厂房建造工厂变电所，器型为附设式。
