供电课程设计戒空.docx
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供电课程设计戒空
论文
图纸
常州工学院
供配电技术课程设计
二级学院延陵学院
班级08电Y3
姓名黄晓强
学号08125418
指导教师陈伦琼
机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计
第一章绪论
1.1工厂供电的意义
在学完供配电技术这门课程后，对电力系统和供配电系统的概念、电力负荷等相关知识有了基本的了解，也能根据负荷性质、用电容量、地区供电条件和相关的技术知识等条件给出较合理的设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。
工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。
工厂供电设计主要包括全厂变电所设计、车间配电系统所设计及车间动力和照明设计。
电能是一种清洁的二次能源，它不仅能传送和分配，易于转换为其他的能源，而且便于控制、管理和调制，易于实现自动化。
所以，电能已广泛应用于国民经济、社会生产和人们的日常生活之中。
1.2设计概述
1、工厂总平面图（参见附图-5）
2、各车间用电设计资料（参见附表1）
3、电源情况：
1）电源电压等级：
10千伏。
2）电源线路，用一回架空非专用线向本厂供电，导线型号为LJ—70，线路长度为5公里，线路走向参看工厂总平面图。
3）电源变电所10千伏母线短路容量最大运行方式时为300MVA，最小运行方向时为200MVA，单相接地电流为10安。
4）电源变电所10千伏引出线继电保护的整定时限为1.6秒。
4、全厂功率因数要求不低于《供用电规程》。
5、计量要求高供高量。
6、二部电价制收费：
（1）电度电价为0.058元/度。
（2）设备容量电价4元/KVA月（或最高量电价6元/千瓦、月）。
7、工厂为二班制生产，全年工作时数4500小时，最大负荷利用小时3500小时（均为统计参考值）。
8、厂区内低压配电线路允许电压损失3.5~5%。
9、本地气象、地壤等资料：
（1）海拔高度9.2米。
（2）最热月平均温度28.4℃。
（3）最热月平均最高温度32.2℃。
（4）极端最高温度38.5℃。
（5）极端最低温度-15.5℃。
（6）雷暴日数35.6日/年。
（7）最热月地下0.8米的平均温度27.4℃。
1.3设计任务及方案
1、设计说明书一份
在设计说明计算书中应包括以下主要部分：
1）各车间与全厂的负荷计算，功率因数的补偿（放电电阻值）。
2）变（配）电所位置的确定，变压器数量、容量的决定。
3）全厂供电系统的接线方式与变电所主接线的确定。
4）高气压电气设备与导线电缆的选择。
5）短路电流的计算与电气设备的校验。
6）继电保护整定电流。
2、设计图纸：
1）变（配）电所主接线图一张（或将高、低压分开画两张）。
2）工厂变配电所和电力线路平面布置图一张。
3）继电保护原理展开图一张。
4）变配电所平剖面布置图一张（两张）。
3、主要设备材料表一份。
、
4、设计方案：
我们应根据工厂各车间的实际情况，利用需要系数法计算出各组设备容量、功率因数不满足供电规程，则进行无功补偿。
然后按功率距法确定负荷中心，根据变电所位置选择的原则确定了变电所的位置，如果车间的视在功率大于320KVA，则需设一个车间变电所，再确定变压器的台数和容量，并选择了变压器的型号。
根据选择的额定容量计算短路电流，在选择电气设备时，一定要遵循选择的原则。
继电保护设计时，要就实际情况选择保护。
厂区采用电缆接线方式，高压电缆进线用硬铝母线，变压器室需抬高地平，窄面推进且离墙安装。
设计时应尽量采用简洁明了的方案，考虑资源问题，以经济效果和供电质量综合考虑。
5、设计时间：
设计时间定为两周。
第二章负荷计算及功率补偿
2.1负荷计算的内容和目的
一、负荷计算的内容
负荷计算是供配电系统正常运行的计算，是正确选择供配电系统中导线，电缆，开关电器，变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。
这就需要对电力负荷进行计算。
导体中通过一个等效负荷时，导体的最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就成为计算负荷。
计算负荷时一个假想的持续性负荷，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条件选择电器或导体的依据。
负荷计算要将各车间设备分组，求出各用电设备的设备容量，然后用需要系数法逐个算出分组的计算负荷，车间计算负荷以及全厂计算负荷。
按照要求高压侧的功率因数应该大于0.9，若不满足要求，需要对高压侧进行无功功率补偿。
同时，无功功率补偿要考虑设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。
本次课程设计采用固定的电容补偿方式。
二、负荷计算的目的
工厂企业电力负荷计算的主要目的是：
（1）全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量做出估算以便确定整个工程的方案；
（2）在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。
2.2负荷计算的方法
工程上根据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷计算：
估算法、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等，本次课程设计采用需要系数法。
（1）进行负荷计算时，首先要将不同工作制下的用电设备的额定容量换算成统一的设备容量，具体运算如下：
1、长期工作制和短时工作制的用电设备的设备容量就是该设备的铭牌额定功率，即
Pe
N（2—1）
2、反复短时工作制的用电设备
1）电焊机和电焊机组
电焊机和电焊机组换算到
=100%时的功率
Pe=PN
（2—2）
式中
电焊机额定有功功率；
额定负荷持续率；
其值为100%的负荷持续率（计算中用1）。
2）起重机
起重机换算到
=25%时的额定功率
Pe=PN
（2—3）
式中
起重机额定有功功率；
额定负荷持续率；
其值为25%的负荷持续率。
3）照明设备
照明设备的额定容量可按建筑物的单位面积容量法估算
Pe=
（2—4）
式中
—建筑物单位面积照明容量（W/m2）；S—建筑物面积（m2）。
（2）用电设备的计算负荷
1、单台用电设备的计算负荷就是其设备容量
=Pe（2—5）
2、单组用电设备的计算负荷
有功功率：
Pc＝Kd·Pe（2—6）
无功功率：
Qc＝Pc·tanφ（2—7）
视在功率：
（2—8）
计算电流：
（2—9）
式中Pe为设备容量；Kd
该用电设备组的需要系数；tanφ
功率因数角的正切值。
3、多组用电设备的计算负荷
有功功率：
=
（2—10）
无功功率：
（2—11）
视在功率：
（2—12）
计算电流：
（2—13）
2.2负荷计算的方法
表2—1第三车间（热处理）
序号
用电设备型号名称
台数
每台设备额定容量（千瓦）
备注
1
RJJ—70—9井式加热电阻炉
1
70
2
2CY38/2.8—1齿轮油泵
1
10
3
轴流风机
4
3
4
RJX—60—9箱式电阻炉
1
60
5
RJX—75—12箱式电阻炉
1
76
（73.5+2.5）KW
6
RJJ-90-9TC牛式气体渗碳电阻炉
1
91.5
（90+1.5）KW
7
CF—30风扇式干燥箱
1
30.6
（30+0.6）KW
8
RJJ—75—6井式回火电阻炉
1
78
（75+3）KW
9
电热硝浴炉
1
36
10
RJY—12—1电热碱浴炉
2
12
11
RYD-75-13高温电极式盐浴炉
1
75
12
5T电动桥式起重机
1
25
JC=40%
13
11—2BC—6离心泵
1
15
14
3BC—9离心泵
1
7.5
15
101型塑料泵
3
7
16
3#叶氏鼓风机
2
7
17
1#叶氏鼓风机
2
1.7
18
电动葫芦
1
2.8
（2.2+0.6）
19
φ200金相单头磨光机
10
0.18
20
S3SL300砂轮机
6
1.5
21
φ12台式钻床
5
0.6
根据上述相关的计算原则，则可以计算出第三车间的计算负荷和其他相关量，以下是第三车间的负荷计算：
表2—2第三车间各用电设备组的分组及需要系数
用电设备组
需要系数（kd）
tanφ
电阻炉组（1、4、5、6、8）
0.7
0.2
水泵，风机组（2、3、13、14、15、16、17）
0.75
0.75
起重机组（12、18）
0.2
1.33
电弧熔炉组（9、10、11）
0.9
0.57
小批量生产冷加工机组（19、20、21）
0.14
1.73
干燥箱（7）
0.7
0
照明电路
0.9
0
各用电设备组计算负荷如下：
1电阻炉组:
Pc1＝Kd1·Pe1=0.7×（70＋60＋76＋91.5＋78）＝262.85Kw
Qc1＝Pc1·tanφ＝262.85×0.2＝52.57Kvar
Pc12＋Qc12
Sc1＝＝268KVAIc1＝SN／（
UN）＝407.2A
2水泵，风机组:
Pc2＝Kd2·Pe2=0.75×（4×3＋10＋15＋7.5＋3×7＋2×7＋2×1.7）＝62.175Kw
Qc2＝Pc2·tanφ＝62.175×0.75＝46.63Kvar
Pc22＋Qc22
Sc2＝＝76.13KVAIc2＝SN／（
UN）＝115.67A
3起重机组:
将起重机换算到ε＝25%时的额定功率，Pe=25×2√40%＝31.62Kw
Pc3＝Kd3·Pe3=0.2×（31.62＋2.8）＝6.884Kw
Qc3＝Pc3·tanφ＝6.884×1.33＝9.156Kvar
Pc32＋Qc32
Sc3＝＝11.46KVAIc3＝SN／（
UN）＝17.4A
4电弧熔炉组:
Pc4＝Kd4·Pe4=0.9×（36＋2×12＋75）＝121.5Kw
Qc4＝Pc4·tanφ＝0.57×121.5＝69.26Kvar
Pc42＋Qc42
Sc4＝＝139.85KVAIc4＝SN／（
UN）＝212.49A
5小批量生产冷加工机组:
Pc5＝Kd5·Pe5=0.14×（10×0.18＋6×1.5＋5×0.6）＝1.932Kw
Qc5＝Pc5·tanφ＝1.73×1.932＝3.342Kvar
Pc52＋Qc52
Sc5＝＝3.86KVAIc5＝SN／（
UN）＝5.86A
6干燥箱:
只因只有一台该设备，故：
Pc6＝Pe6=30.6KwQc6＝0
Pc62＋Qc62
Sc6
＝＝30.6KVAIc6＝SN／（
UN）＝46.49A
7照明电路:
第三车间照明面积为1100m²，故Pe7＝11×0.9＝9.9Kw；Qc7＝0
Pc72＋Qc72
Sc7
＝＝＝9.9KVAIc7＝SN／（
UN）＝15A
取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：
∴∑Pc＝K∑p·∑Pci＝0.9×（262.85＋62.175＋6.884＋121.5＋30.6＋9.9）＝444.47Kw
∑Qc＝K∑q·∑Qci＝0.9×（52.57＋46.63＋9.156＋69.26＋3.342）＝162.86Kvar
∑
＝473.37KVA∑
＝719.23A
所以第三车间总的负荷计算为：
3Pc＝444.47Kw3Qc＝162.86Kvar3Sc＝473.37KVA
第一车间（大件加工）
1大批金属冷加工机床设备组：
Pc1＝Kd1·Pe1=191.6KW
Qc1＝Pc1·tanφ=331.45Kvar
2吊车，起重机设备组：
Pc2＝Kd2·Pe2=20.49KW
Qc2＝Pc2·tanφ=35.45Kvar
③仓库照明
Pe7＝12.5KWQc7＝0
取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：
∑Pc＝K∑p·∑Pci＝202.13KW
∑Qc＝K∑q·∑Qci＝330.21Kvar
∑
＝387.16KVA∑
＝588.25A
第二车间（中、小件加工）
1大批金属冷加工机床设备组：
Pc1＝Kd1·Pe1=351.74KW
Qc1＝Pc1·tanφ=608.52Kvar
2直流弧焊机组：
Pc2＝Kd2·Pe2=31.6KW
Qc2＝Pc2·tanφ=42.03Kvar
3焊接变压器组：
Pc3＝Kd3·Pe3=25.4Kw
Qc3＝Pc3·tanφ＝44.195Kvar
④5吨电动式吊轮组：
Pc4＝Kd4·Pe4=13.77Kw
Qc4＝Pc4·tanφ＝23.83Kvar
仓库照明：
Pe5＝49.29KwQc7＝0
取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：
∑Pc＝K∑p·∑Pci＝424.62KW
∑Qc＝K∑q·∑Qci＝646.72Kvar
∑
＝773.66KVA∑
＝1175.49A
第四车间（锻工）
锻锤及其他机械组：
Pc1＝Kd1·Pe1=23.5KW
Qc1＝Pc1·tanφ=31.26Kvar
泵及排风机组：
Pc2＝Kd2·Pe2=60.8KW
Qc2＝Pc2·tanφ=45.6Kvar
砂轮机组：
Pc3＝Kd3·Pe3=36Kw
Qc3＝Pc3·tanφ＝27Kvar
起重机组：
Pc4＝Kd4·Pe4=5.058Kw
Qc4＝Pc4·tanφ＝8.75Kvar
电焊机组：
Pc5＝Kd5·Pe5=3.948Kw
Qc5＝Pc5·tanφ＝5.25Kvar
电阻炉组：
Pc6＝Kd6·Pe6=45Kw
Qc6＝0Kvar
仓库照明：
Pe7＝5.7KwQc7＝0
取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：
∑Pc＝K∑p·∑Pci＝162KW
∑Qc＝K∑q·∑Qci＝105.62Kkvar
∑
＝193.39KVA∑
＝293.83A
第五车间
碾轧机组：
Pc1＝Kd1·Pe1=18.08KW
Qc1＝Pc1·tanφ=13.56Kvar
鼓风机组：
Pc2＝Kd2·Pe2=49.13KW
Qc2＝Pc2·tanφ=36.848Kvar
热加工组：
Pc3＝Kd3·Pe3＝1.7Kw
Qc3＝Pc3·tanφ＝2.261Kvar
运输机组：
Pc4＝Kd4·Pe4=5.525Kw
Qc4＝Pc4·tanφ＝4.862Kvar
电阻炉组：
Pc5＝Kd5·Pe5=14Kw
Qc5＝Pc5·tanφ＝2.8Kvar
起重机组：
Pc6＝Kd6·Pe6=1.825Kw
Qc6＝Pc6·tanφ＝3.157Kvar
仓库照明：
Pe7＝5.22KwQc7＝0
取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：
∑Pc＝K∑p·∑Pci＝85.93KW
∑Qc＝K∑q·∑Qci＝57.14Kvar
∑
＝103.2KVA∑
＝156.8A
表2—3全厂负荷计算汇总表
序号
车间号
用电设备分组
设备容量
KW
Kd
tanφ
计算负荷
计算电流Ic（A）
PC
KW
Qc
Kvar
Sc
KVA
NO1
第一车间
大批量冷加工组
958
0.2
1.73
191.6
331.45
382.8
581.6
吊车、起重机组
136.6
0.15
1.73
20.49
35.45
40.95
62．2
仓库照明
20.83
0.6
0
12.5
0
12.5
19
小计
224.6
366.9
乘以K∑＝0.9
202.1
330.21
387.16
588.25
NO2
第二车间
大批量冷加工组
1758.7
0.2
1.73
351.7
608.52
702.84
1067.89
直流弧焊机组
90.3
0.35
1.33
31.6
42.03
52.58
79.89
焊接变压器组
50.8
0.5
2.29
25.4
44.2
50.98
77.46
5T电动式吊车组
98.36
0.14
1.73
13.77
23.83
27.52
41.81
照明
61.6
0.8
0
49.29
0
49.29
74.89
小计
471.8
718.58
乘以K∑＝0.9
424.6
646.72
773.66
1175.49
电阻炉组
375.5
0.7
0.2
262.9
52.57
268
407.2
水泵，风机组
80.2
0.75
0.75
60.18
46.63
76.13
115.67
NO3
第三车间
起重机组
34.4
0.2
1.33
6.884
9.156
11.46
17.4
电弧熔炉组
135
0.9
0.57
121.5
69.26
139.9
212.49
小批量生产冷加工机组
13.8
0.14
1.73
1.932
3.342
3.86
5.86
干燥箱
30.6
0.7
0
30.6
0
30.6
46.49
照明电路
11
0.9
0
9.9
0
9.9
15
小计
493.5
180.9
乘以K∑＝0.9
444.5
162.7
473.37
719.23
NO4
第四车间
锻锤及其他机械
94
0.25
1.33
23.5
31.25
39.1
59.4
泵、排风机组
76
0.8
0.75
60.8
45.6
76
115.47
砂轮机组
45
0.8
0.75
36
27
45
68.37
起重机组
33.7
0.15
1.73
5.51
8.75
10.34
15.71
电焊机组
11.3
0.35
1.33
3.95
5.25
6.57
9.982
电阻炉组
45
0
0
45
0
45
68.37
照明
7.128
0.8
0
5.7
0
5.7
8.66
小计
180
117.36
乘以K∑＝0.9
162
105.62
193.39
293.83
N05
第五车间
碾铲机组
22.5
0.8
0.75
18.08
13.56
22.6
34.34
鼓风机组
57.8
0.85
0.75
49.13
36.848
61.41
93.31
热加工机组
6.8
0.25
1.33
1.7
2.261
2.83
4.3
运输机机组
8.5
0.65
0.88
5.525
4.862
7.36
11.18
电阻炉设备组
20
0.7
0.2
14
2.8
14.28
21.7
起重机组
7．3
0.25
1.73
1.825
3.157
13.3
20.21
照明
6.528
0.8
0
5.22
0
5.22
7.93
小计
95.48
63.49
乘以K∑＝0.9
85.932
57.14
103.2
156.8
N06
其他
仓库1
2.856
0.5
0
1.428
0
仓库2
2.856
0.5
0
1.428
0
仓库3
1.86
0.5
0
0.93
0
NO6
建筑物
食堂
7.128
0.9
0
6.42
0
收发室
1.024
0.6
0
0.614
0
办公楼
21.6
0.9
0
19.44
0
小计
30.26
0
乘以K∑＝0.85
25.72
0
25.72
39.08
NO7
全厂
共计
1344.9
1302.6
1956.5
乘以K∑＝0.9
1210.4
1172.3
1685.02
无功功率补偿
-672
全厂低压侧总计
1219.4
500.3
1230.03
1974
变压器损耗
19.65
78.58
总计
1230.03
578.88
1359.44
78.49
2.3无功功率补偿
一、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法
1、功率因数的概念和意义
功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。
用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。
2、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法
感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。
功率因数太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。
所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值就必须进行补偿。
国家标准GB/T3485―1998《评价企业合理用电技术导则》中规定∶“在企业中最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理的装置几种与就地无功功率补偿设备”。
3、提高功率因数的方法
功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。
（1）提高自然功率因数
①合理选择电动机的规格和型号。
②防止电动机长时间空载运行。
③保证电动机的检修质量。
④合理选择变压器的容量。
⑤交流接触器的节电运行。
（2）人工补偿功率因数
①并联电容器补偿。
②同步电动机补偿。
③动态无功功率补偿。
考虑到厂为机械厂，如果采用提高自然功率因数的话，设备台数太多，不太容易实现，故在这采用人工补偿来功率因数，为了方便控制和管理，应该选用动态无功功率补偿更为合理。
4、补偿容量和电容器台数的确定
（1）采用固定补偿
在变电所6-10KV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算
（2—14）
式中，
—补偿容量，
—平均有功负荷；
—补偿前平均功率因数角的正切值；
—补偿后平均功率因数角的正切值；
—
称为补偿率。
（2）采用自动补偿
在变电所0.38KV母线上进行补偿是，都采用自动补偿，即
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