工厂供电课程设计.docx
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工厂供电课程设计
前言…………………………………………………1
一、负荷计算和无功功率……………………………………………5
二．变电所的位置和型式的选择……………………………………13
三.变电所主变压器台数和容量及类型方案的选择………………13
四.变电所主接线图的设计与选择…………………………………14
五.短路电流计算……………………………………………………15
六.变电所一次设备的选择与校验…………………………………18
七．变电所进出线的选择与校验……………………………………21
八．防雷和接地装置的确定…………………………………………24
九.设计心得…………………………………………………………24
十．附录参考文献……………………………………………………24
前言
一、工厂供电课程设计的目的
通过课程设计，系统地复习、巩固工厂供电的基本知识，提高设计计算能力
和综合分析能力，为今后的工作奠定初步的基础。
二、课程设计的基本要求
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10KV及以下变电所设计规范》及GB50054-95《低压配电设计规范》等规范，进行工厂供电设计。
做到“安全、可靠、优质、经济”的基本要求。
并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要，同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。
确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。
三、课程设计依据
1.工厂总平面图（如附图1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4600h，日最大负荷持续时间为6h。
该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉车间属二级负荷外，其余均属三级负荷。
本厂的负荷统计资料如表1所示。
3．供电电源情况
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，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。
该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8Km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量500MVA。
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1.7s。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80Km，电缆线路总长度为25Km。
4．气象资料
本厂所在地区的年最高气温为38oC，年平均气温为23oC，年最低气温为-8oC，年最热月平均最高气温为33oC，年最热月平均气温为26oC，年最热月地下0.8m处平均温度为25oC。
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500m，地层以杀粘土为主，地下水位2m。
6．电费制度
本厂与当地供电部门达成协议，在本厂变电所高压侧计量电能，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0.20元/KW·h，照明电费为0.50元/KW·h。
工厂最大负荷时的功率因数不低于0.90。
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：
6~10KV为800元/KVA。
厂房编号
厂房名称
负荷性质
设备容量/kw
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明
10
0.8
1.0
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.8
照明
5
0.8
1.0
9
装配具车间
动力
180
0.3
0.7
照明
6
0.8
1.0
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1.0
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.8
照明
1
0.8
1.0
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
350
0.7
0.9
一、负荷计算和无功功率
（1）负荷计算
负荷计算的方法有需要系数法、二项式法等，根据设计要求本设计采用需要系数法进行负荷计算过程如下。
主要计算公式有：
有功功率：
P30=Pe·Kd（Pe表示设备容量，Kd为需要系数）
无功功率:
Q30=P30·tgφ（φ功率因数角）
视在功率:
S3O=P30/Cosφ（S3O为视在容量）
计算电流:
I30=S30/√3UN（UN为低压侧额压）
根据要求及负荷计算公式，分别计算各车间的P30、Q30、S30、I30，然后列出表格。
1）铸造车间：
动力负荷：
Pe=300kwKd=0.3cosφ=0.7
tanφ=tanarccosφ=1.02
P30=Kd•Pe=0.3×300=90kw
Q30=P30•tanφ=90kw×1.02=91.8kvar
S30=P30/cosφ=90/0.7=128.6kv•A
I30=S30/√3UN=128.6kv•A/√3×0.38kv=195.39A
照明负荷:
Pe=6kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×6kw=4.8kw
Q30=P30•tanφ=4.8kw×0=0kvar
S30=P30/cosφ=4.8kw/1.0=4.8kvA
I30=S30/√3UN=7.29A
铸造车间总计算负荷为:
P30=90kw+4.8kw=94.8kw
Q30=91.8kvar+0=91.8kvar
S30=√（P302+Q302）=131.96kv•A
I30=S30/√3UN=200.49A
2）锻压车间：
动力负荷：
Pe=350kwKd=0.3cosφ=0.65
tanφ=tanarccosφ=1.17
P30=Kd•Pe=0.3×350kw=105kw
Q30=P30•tanφ=105×1.17=122.76kvar
S30=P30/cosφ=105kw/0.65=161.54kvA
I30=S30/√3UN=245.43A
照明负荷:
Pe=8kwKd=0.7cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.7×8=5.6kw
Q30=P30•tanφ=5.6×0=0kvar
S30=P30/cosφ=5.6/1.0=5.6kvA
I30=S30/√3UN=8.51A
锻压车间总计算负荷为:
P30=105kw+5.6kw=110.6kw
Q30=122.76kvar+0=122.76kvar
S30=√（P302+Q302）=165.23KVA
I30=S30/√3UN=251.04A
7）金工车间：
动力负荷：
Pe=400kwKd=0.2cosφ=0.65
tanφ=tanarccosφ=1.17
P30=Kd•Pe=0.2×400=80Kw
Q30=P30•tanφ=80Kw×1.17=93.6kvar
S30=P30/cosφ=80Kw/0.65=123.08kvA
I30=S30/√3UN=187A
照明负荷:
Pe=10kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×10=8kw
Q30=P30•tanφ=8×0=0kvar
S30=P30/cosφ=8Kw/1.0=8kvA
I30=S30/√3UN=12.15A
金工车间总的计算负荷为:
P30=80Kw+8Kw=88Kw
Q30=93.6kvar+0=93.6kvar
S30=√（P302+Q302）128.47KVA
I30=S30/√3UN=195.19A
6）工具车间：
动力负荷：
Pe=360kwKd=0.3cosφ=0.6
tanφ=tanarccosφ=1.33
P30=Kd•Pe=0.3×360=108Kw
Q30=P30•tanφ=108KW×1.33=143.64kvar
S30=P30/cosφ=108KW/0.6=180kvA
I30=S30/√3UN=273.48A
照明负荷:
Pe=7kwKd=0.9cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.9×7KW=6.3KW
Q30=P30•tanφ=6.3×0=0kvar
S30=P30/cosφ=6.3KW/1.0=6.3kvA
I30=S30/√3UN=9.57A
工具车间总的计算负荷为:
P30=108KW+6.3KW=114.3KW
Q30=143.64kvar+0=143.64kvar
S30=√（P302+Q302）=183.57KVA
I30=S30/√3UN=278.91A
4）电镀车间：
动力负荷：
Pe=250kwKd=0.5cosφ=0.8
tanφ=tanarccosφ=0.75
P30=Kd•Pe=0.5×250KW=125KW
Q30=P30•tanφ=125KW×0.75=93.75kvar
S30=P30/cosφ=125KW/0.8=156.25kvA
I30=S30/√3UN=237.40A
照明负荷:
Pe=5kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×5KW=4KW
Q30=P30•tanφ=4KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=4KW/1.0=4kvA
I30=S30/√3UN=6.08A
电镀车间总的计算负荷为:
P30=125KW+4KW=129KW
Q30=93.75kvar+0=93.75kvar
S30=√（P302+Q302）=159.47KVA
I30=S30/√3UN=242.29A
3）热处理车间：
动力负荷：
Pe=150kwKd=0.6cosφ=0.8
tanφ=tanarccosφ=0.75
P30=Kd•Pe=0.6×150KW=90KW
Q30=P30•tanφ=90KW×0.75=67.5kvar
S30=P30/cosφ=90KW/0.8=112.5kvA
I30=S30/√3UN=170.93A
照明负荷:
Pe=5kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×5=4kw
Q30=P30•tanφ=4KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=4KW/1.0=4kvA
I30=S30/√3UN=6.08A
热处理车间总的计算负荷为:
P30=90KW+4KW=94W
Q30=67.5kvar+0=67.5kvar
S30=√（P302+Q302）=115.72KVA
I30=S30/√3UN=175.82A
9）装配具车间：
动力负荷：
Pe=180kwKd=0.3cosφ=0.7
tanφ=tanarccosφ=1.02
P30=Kd•Pe=0.3×180KW=54KW
Q30=P30•tanφ=54KW×1.02=55.08kvar
S30=P30/cosφ=54KW/0.7=77.14kvA
I30=S30/√3UN=117.20A
照明负荷:
Pe=6kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×6KW=4.8kw
Q30=P30•tanφ=4.8KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=4.8KW/1.0=4.8kvA
I30=S30/√3UN=7.29A
装配具车间总的计算负荷为:
P30=54KW+4.8KW=58.8KW
Q30=55.08kvar+0=55.08kvar
S30=√（P302+Q302）=80.57KVA
I30=S30/√3UN=122.41A
10）机修车间：
动力负荷：
Pe=160kwKd=0.2cosφ=0.65
tanφ=tanarccosφ=1.77
P30=Kd•Pe=0.2×160KW=32KW
Q30=P30•tanφ=32KW×1.77=37.44kvar
S30=P30/cosφ=32KW/0.65=49.23kvA
I30=S30/√3UN=74.80A
照明负荷:
Pe=4kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×4KW=3.2KW
Q30=P30•tanφ=3.2KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=3.2KW/1.0=3.2kvA
I30=S30/√3UN=4.86A
机修车间总的计算负荷为:
P30=32KW+3.2KW=35.2KW
Q30=37.44kvar+0=37.44kvar
S30=√（P302+Q302）=51.39KVA
I30=S30/√3UN=78.08A
8）锅炉房：
动力负荷：
Pe=50kwKd=0.7cosφ=0.8
tanφ=tanarccosφ=0.75
P30=Kd•Pe=0.7×50KW=35KW
Q30=P30•tanφ=35KW×0.75=26.25kvar
S30=P30/cosφ=35KW/0.8=43.75kvA
I30=S30/√3UN=66.47A
照明负荷：
Pe=1kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×1KW=0.8kw
Q30=P30•tanφ=0.8KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=0.8KW/1.0=0.8kvA
I30=S30/√3UN=1.22A
锅炉房总的计算负荷为:
P30=35KW+0.8KW=35.8KW
Q30=26.25kvar+0=26.25kvar
S30=√（P302+Q302）=44.39KVA
I30=S30/√3UN=67.44A
5）仓库：
动力负荷：
Pe=20kwKd=0.4cosφ=0.8
tanφ=tanarccosφ=0.75
P30=Kd•Pe=0.4×20KW=8KW
Q30=P30•tanφ=8KW×0.75=6.0kvar
S30=P30/cosφ=8KW/0.8=10kvA
I30=S30/√3UN=15.19A
照明负荷：
Pe=1kwKd=0.8cosφ=1.0
tanφ=tanarccosφ=0
P30=Kd•Pe=0.8×1KW=0.8KW
Q30=P30•tanφ=0.8KW×0=0kvar
S30=P30/cosφ=0.8KW/1.0=0.8kvA
I30=S30/√3UN=1.22A
仓库总的计算负荷为:
P30=8KW+0.8KW=8.8KW
Q30=6.0kvar+0=6.0kvar
S30=√（P302+Q302）=10.65KVA
I30=S30/√3UN=16.18A
11）生活区
照明负荷：
Pe=350kwKd=0.7cosφ=0.9
tanφ=tanarccosφ=0.48
P30=Kd•Pe=0.7×350KW=245KW
Q30=P30•tanφ=245KW×0.48=117.6kvar
S30=P30/cosφ=245KW/0.90=272.2kvA
I30=S30/√3UN=413.57A
12）全厂负荷计算：
根据上面的计算过程可得出：
总的P30为：
P30=∑P30i=1014.3kW;
总的Q30为：
Q30=∑Q30i=855.42kvar
S30为：
S30=S30=√（P302+Q302）=1326.86KVA
取K∑p=0.85;K∑q=0.90
则P30=K∑p∑P30i=0.85×1014.3kW=862.2kW
Q30=K∑q∑Q30i=0.90×855.42kvar=769.9kvar
S30=√（P302+Q302）≈1155.9KV·A
10KV侧:
I30
（1）=S30/√3UN
（1）≈66.74A
380V侧:
I30
（2）=S30/√3UN
（2）≈1756.2A
380V侧最大的功率因数为：
cosф=P30/S30=862.2KW/1155.9KVA≈0.75
各个车间及其生活区的用电负荷统计列入下表：
表1
厂房号
用电车间名称
负荷性质
需要系数Kd
设备容量
Pe/KW
cosφ
tanφ
1
铸造车间
动力
0.3
300
0.7
1.02
照明
0.8
6
1.0
0
2
锻压车间
动力
0.3
350
0.65
1.17
照明
0.7
8
1.0
0
3
热处理车间
动力
0.6
150
0.8
0.75
照明
0.8
5
1.0
0
4
电镀车间
动力
0.5
250
0.8
0.75
照明
0.8
5
1.0
0
5
仓库
动力
0.4
20
0.8
0.75
照明
0.8
1
1.0
0
6
工具车间
动力
0.3
360
0.6
1.33
照明
0.9
7
1.0
0
7
金工车间
动力
0.2
400
0.65
1.17
照明
0.8
10
1.0
0
8
锅炉房
动力
0.7
50
0.8
0.75
照明
0.8
1
1.0
0
9
装配具车间
动力
0.3
180
0.7
1.02
照明
0.8
6
1.0
0
10
机修车间
动力
0.2
160
0.65
1.17
照明
0.8
4
1.0
0
生活区
照明
0.7
350
0.9
0.48
总计算负荷情况
动力
2220
0.75
照明
403
各车间及其生活区380V侧的负荷计算结果统计如下表：
表1续表
厂房号
用电车间名称
负荷性质
负荷计算
P30/KW
Q30/Kvar
S30/KVA
I30/A
1
铸造车间
动力
90
91.8
128.6
195.39
照明
4.8
0
4.8
7.29
汇总
94.8
91.8
131.96
200.49
2
锻压车间
动力
105
122.76
161.54
245.43
照明
5.6
0
5.6
8.51
汇总
110.6
122.76
165.23
251.04
3
热处理车间
动力
90
67.5
112.5
170.93
照明
4
0
4
6.08
汇总
94
67.5
115.72
175.82
4
电镀车间
动力
125
93.75
156.25
237.40
照明
4
0
4
6.08
汇总
129
93.75
159.47
242.29
5
仓库
动力
8
6
10
15.19
照明
0.8
0
0.8
1.22
汇总
8.8
6.0
10.65
16.18
6
工具车间
动力
108
143.64
180
273.48
照明
6.3
0
6.3
9.57
汇总
114.3
143.64
183.57
278.91
7
金工车间
动力
80
93.6
123.08
187
照明
8
0
8
12.15
汇总
88
93.6
128.47
195.19
8
锅炉房
动力
35
26.25
43.75
66.47
照明
0.8
0
0.8
1.22
汇总
35.8
26.25
44.39
67.44
9
装配具车间
动力
54
55.08
77.14
117.20
照明
4.8
0
4.8
7.29
汇总
58.8
55.08
80.57
122.41
10
机修车间
动力
32
37.44
49.23
74.80
照明
3.2
0
3.2
4.86
汇总
35.2
37.44
51.39
78.08
生活区
照明
245
117.6
272.2
413.57
总计算负荷情况
1014.3
855.42
取K∑p=0.85
K∑q=0.90
862.2
769.9
1155.9
1756.2
（2）无功功率补偿过程计算如下：
由上面的负荷计算过程可以知道380V侧的最大负荷时的功率因数只有COS
ф=0.75而设计要求中10KV侧的功率因数不得低于0.9于即要求COSφ≥0.9,因此需要进行无功功率的补偿。
在这里本设计采用并联电容器进行低压集中补偿。
由于变压器的无功损耗要大于有功损耗，因此在380V侧的无功功率补偿后的功率因数要大于0.9，本设计取COSф=0.93，计算380V侧所需要的无功功率补偿容量如下：
Qc=P30×（tanarccosφ1－tanarccosφ2）Kvar
=862.2KW×（tanarccos0.75-tanarccos0.93）Kvar
=413.856Kvar
这里取Qc=450Kvar
可选用BKMJ0.4-15-3型的并联电容器
因此，其电容器的个数为：
n=Qc/qC=450/15=30
而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取30正好个符合要求
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：
S′30
（2）=√[862.22+（769.9-450）2]=919.6KV·A
变压器的功率损耗为：
△QT=0.06S′30
（2）=0.06×919.6KV·A=55.176Kvar
△PT=0.015S′30
（2）=0.015×919.6KV·A=13.794Kw
变电所高压侧计算负荷为：
P′30=862.2KW+13.794KW=875.994Kw
Q′30=（769.9-450）Kvar+55.176Kvar=375.076Kvar
S′30=√（P30′2+Q30′2）
≈952.92KV.A
经过无功功率补偿后，工厂10KV侧的功率因数为：
cosφ′=P30′/S30′=875.994KW/952.92KVA≈0.919
则工厂的功率因数
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