工厂供电系统设计李.docx
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工厂供电系统设计李
供配电的意义和要求
供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。
电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的物质技术基础。
没有电力，就没有国民经济的现代化。
现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。
因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。
故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。
供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：
（1）安全——在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。
（2）可靠——应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。
（3）优质——应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。
（4）经济——应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。
另外，在供配电工作中，还应合理的处理局部和全局，当前与长
远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。
设计中的工厂供电的步骤及基本情况
既然工厂供电有如此现实的意义，那么我们在实际设计中应该怎么做呢？
一般来讲，工厂供电设计是按照国家对工厂规定的产品纲领，根据工艺，公用所提供的资料进行设计的，一般可分为两个阶段，即：
扩大初步设计阶段及施工设计阶段。
扩大初步设计的主要内容有：
（1）按照工艺，公用设计所提供的资料，计算车间及全厂的计算负荷；
（2）根据车间环境及计算负荷数字，选择车间变电所位置及变压器容量，数量；
（3）根据负荷等级，全厂计算负荷，选定供电电源，电压等级及供电方式；
（4）确定提高功率因数的补偿措施；
（5）选择总降压变电所位置，变压器台数及容量；
（6）确定总降压变电所接线方案和厂区内高压配电方案；
（7）选择高压电气设备及配电网路载流量导体的截面，必要时进行短路条件下的动稳定及热稳定的校验；
（8）选择继电保护及供电系统的自动化方式，进行参数的整定计算；
（9）提出变电所和工厂建筑物的防雷措施，接地方式；
2.工厂分四个车间分别是：
冷作车间、机械加工车间、装配车间和仓库。
工厂长为150m、宽70m，各个车间长为60m、宽为24m。
四个车间中间设计的是个花坛。
车间分布图
下面分别是机械车间负荷统计表和机械车间负荷分布图：
机械车间负荷统计表
序号
设备名称
设备容量/kw
台数
1~313~1623~25
3632~34
车床
7+0.125
14
4
铣床
10+2.8
1
52135
摇臂钻
4.5+1.7+0.6+0.125
3
674142
铣床
7+1.7
4
89
铣床
7+1.7
2
10
砂轮机
3.2
1
1112
砂轮机
1
2
1718
磨床
7+1.7+0.5
2
19
磨床
10+2.8+1.5
1
2038
磨床
10+2.8+0.5
2
2237
车床
10+0.125
2
2627
磨床
14+1+0.6+0.15
2
2829
立车
55+7+1
1
37+1.7
1
30
天车
20+0.15
1
31
摇臂钻
10.5
1
3940
龙门刨
75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5
2
434445
铣床
7+1.7
3
46
镗床
6.5+2.8
1
47
铣床
7+2.8
1
48
桥式起重机（ε=25%）
11+5+5+2.2
1
4950
桥式起重机（ε=25%）
16+5+5+3.5
2
机械车间负荷分布图
负荷的计算及变压器的选择
负荷的统计
负荷计算是为电气设备、输电导线和继电保护装置的选择提供重要的计算依据，负荷计算的准确与否直接影响着供电设计的质量。
负荷计算方法有很多，如需用系数法，二项式法，利用系数法，单位产品电耗法等，本设计采用目前设计部门广泛使用的需用系数法。
全厂计算负荷如下图所示：
全厂计算负荷表
用电设备名称
额定电压（KV）
设备台数（台）
设备容量（KW）
需用系数（Kde）
功率系数
正切值
有功功率（KW）
无功功率（Kvar）
视在功率（Kva）
计算电流（A）
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
冷作车间
0.38
60
0.35
0.7
1.02
21
21.42
30
55.26
装配车间
0.38
30
0.4
0.6
1.169
12
14.028
20
31.57
厂库
0.38
4
0.8
0.8
0.75
车床
0.38
14
99.75
0.35
0.7
1.02
2
20.25
0.35
0.7
1.02
铣床
0.38
1
12.8
0.35
0.7
1.02
4
34.8
0.35
0.7
1.02
2
17.4
0.35
0.7
1.02
3
26.1
0.35
0.7
1.02
1
9.8
0.35
0.7
1.02
摇臂钻
0.38
3
20.775
0.35
0.7
1.02
砂轮机
0.38
1
3.2
0.35
0.7
1.02
2
2
0.35
0.7
1.02
磨床
0.38
2
18.4
0.35
0.7
1.02
1
14.3
0.35
0.7
1.02
2
26.6
0.35
0.7
1.02
2
31.5
0.35
0.7
1.02
立车
0.38
1
63
0.35
0.7
1.02
1
38.7
0.35
0.7
1.02
天车
0.38
1
20.15
0.35
0.7
1.02
龙门刨
0.38
2
170.8
0.35
0.7
1.02
镗床
0.38
1
9.3
0.35
0.7
1.02
桥式起重机
0.38
1
23.2
0.35
0.7
1.02
2
59
0.35
0.7
1.02
统计全矿合计
0.38
机加工车间的负荷计算：
总容量P=721.8KV
功率因数：
需用系数：
则
所以有功功率为：
无功功率：
视在功率：
冷作车间负荷的计算；
总容量P=60KV
功率因数：
需用系数：
则
有功功率为：
无功功率：
视在功率：
装配车间负荷的计算：
总容量P=30KW
则
有功功率：
无功功率：
视在功率：
厂库负荷的计算：
总容量P=4KW
则
有功功率：
无功功率：
视在功率：
总负荷的计算；
提高功率因数的方法和意义
提高负荷的自然功率因数
（1）正确选择并合理使用电动机，使其不轻载或空载运行。
在条件允许时尽量选用龙行异步电动机。
（2）合理选择变压器容量，适当调整其运行方式，尽量避免变压器空载或轻载运行。
（3）对于容量较大，且不需要调速的电动机（如矿井通风机），尽量选用同步电动机，并使其运行于过激状态。
因为同步电动机运行于过激状态时呈容性负载，能补偿线路上其他感性负载的无功功率
人工补偿法提高功率因数
若自然功率因数不能满足要求，应采用人工补偿法提高功率因数，目前工矿企业普遍采用并联电容器进行无功功率的补偿。
提高功率因数的意义
首先提高功率因数可以提高电力系统的供电能力，可向更多的用户提供电能，第二，减少供电网络中的电压损失，提高供电质量。
用户的功率因数越高，在同样有功功率的情况下，线路中的电流就越小，这样同样容量的功、配电设备，可向更多的用户提供电能。
而且提高功率因素还可以减少供电网络的电能损耗。
在线路电压和输送的有功功率一定的情况下，功率因数越高，电流就越小，则网络中的电能损耗就越少。
可见，提高功率因数，可以充分利用现有的变电、输电和配电设备，保证供电质量，减少电能损耗，提高功率因数，因而具有显著的经济效益。
补偿前：
cos∮1=0.68，tan∮1=1.08
补偿后：
cos∮2=0.95，tan∮2=0.329
补偿容量：
=195Kvar
N=
电容器型号：
BW0.4-14KV.W-3型84KV.W
电容器实际补偿容量：
变压器的选择
因为本变电所属于三类负荷，所以选择1台主变压器，当1台变压器同时运行时，
每台变压器的容量为：
因此故障保证系数应取0.7
参数列表如下：
故障保证系数参数列表
型号
额定容量
/kVA
额定
电压
/kVA
额定损耗/kW
阻抗电压/%
空载电流/%
连接组
质量/t
外形尺寸/mm
高压
低压
空载
短路
长
宽
高
S13-M.RL-400/10
400
10
0.4
0.84
4.20
4
1.9
Y,yn0
1.65
1500
1230
1630
变压器位置的选择
变电所的位置选择应满足下列几点要求
（1）接近负荷中心
（2）接近电源侧
（3）不应设在有爆炸危险的区域内
（4）整个变电所的室内地面，应高于室外地面的0.6米
（5）配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。
（6）高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的场所
高低压开关柜的选择
高压开关柜属于高压成套配电装置。
它是由制造厂按一定的接线方式将同一回路的开关电器、母线、计量表计、保护电器及操动机构等组装在一个金属柜中，成为一套完整的配电装置，成套供应用户。
从而可以节约空间、方便安装、可靠供电，美化环境。
在工矿企业6～35kV供电系统中，得到了广泛使用。
高压开关柜按结构形式可分为固定式、移开式。
箱式高压开关柜
除铠装式和间隔式高压开关柜以外的金属封闭式高压开关柜，它具有下列特性：
（1）隔室的数目少于金属铠装式开关柜和间隔式开关柜；
（2）隔板的防护等级低于相关的规定；
（3）没有隔板。
环境条件表
环境温度
海拔高度
湿度
地震裂度
安全系数
安装地点
-5~40C
1000m
平均90%
8C
2
室内
开关柜的主要技术参数
序号
名称
单位
参数
1
额定工作电压
KV
10
2
最高工作电压
KV
12
3
雷电冲击耐受电压
KV
75/85
4
额定工作频率
Hz
50
5
额定动稳电流
kA
25
6
额定热稳电流
kA
20
7
额定短时持续时间
S
3
8
额定开断电流
kA
25
9
额定关合电流
kA
63
10
辅助控制回路额定电压
kV
2
11
温度
C
30
低压开关柜的选择
GCS型低压抽出式开关柜（以下简称装置）是两部联合设计组根据行业主管部门，广大电力用户及设计单位的要求设计研制出的符合国情、具有较高技术性能指标、能够适应电力市场发展需要并可与现有引进产品竞争的低压抽出式开关柜。
该装置目前已被电力用户广泛选用。
装置适用于发电厂、石油、化工、冶金、纺织、高层建筑等行业的配电系统。
在大型发电厂、石化系统等自动化程度高，要求与计算机接口的场所、作为三相交流频率为50（60）Hz、额定工作电压为380V（400）、（660），额定电流为4000A及以下的发、供电系统中的配电、电动机集中控制、无功功率补偿使用的低压成套配电装置。
使用环境条件：
周围空气温度不高于＋40℃，不低于－5℃。
24小时内其平均温度不高于＋35℃超过时，需根据实际情况降容运行。
户内使用，使用地点的海拔高度不得超过2000m。
周围空气相对湿度在最高度为＋40℃时不超过50％，在低湿度允许有较大的相对温度：
如＋20℃时为90%，应考虑到由于温度的变化可能会偶尔产生凝露的影响。
装置安装时与垂直面的倾斜度不超过5℃，且整组柜列相对平整（符合GBJ232-82）标准。
装置应安装在无剧烈震动和冲击以及使电器元件受到不应有副食的场所。
用户有特殊要求时，可以与制造厂协商解决。
主要的技术参数
主电路额定电压（V）
交流380（400）、（660）
辅助电路额定电（V）
交流220、380（400）110、220
额定频率（Hz）
50（60）
额定绝缘电压（V）
660（1000）
额定电流A
水平接线
≤4000
垂直母线（MCC）
1000
母线额定短时耐受电流（KA/ls）
50,80
母线额定峰值耐受电流（KA/0.ls）
105,176
工频试验电
压（V/lmin）
主电路
2500
辅助电路
1760
母线
防护等级
三相四线制
A.B.C.PEN
三相五线制
A.B.C.PEN
IP3L0.IP4L0
开关柜在结构设计上具有“五防”措施。
所谓“五防”即防止误跳、合断路器，防止带负荷拉、合隔离开关，防止带电挂接地线，防止带接地线合隔离开关，防止人员误入带电间隔。
因为有“五防”连锁，故只有当断路器处于分闸位置时，手车才能抽出或插入。
手车在工作位置时，一次、二次回路都连通；手车在试验位置时，一次回路断开，二次回路仍然接通；手车在断开位置时，一次、二次回路都断开。
断路器与接地开关有机械连锁，只有断路器处于跳闸位置时，手车抽出，接地开关才能合闸。
当接地开关在合闸位置时，手车只能推到试验位置，有效防止带接地线合闸。
电缆线路与架空线路相比，虽然具有投资大，查找故障困难，维护检修不便等缺点，但是它具有不受外界影响，不占地面空间，不影响市容观瞻，使用安全可靠等优点，而且电缆可在地下，水中，隧道中，有火灾危险有爆炸危险和化学腐蚀的场所铺设，所以在不宜架设架空线路的地区和不准架设架空线路的场所，如房屋，风景区，受空间限制的工厂厂区，有爆炸，火灾。
腐蚀的场所均应采用电缆线路。
电缆材料的分类
电力电缆按绝缘材料可分为纸绝缘电缆，橡胶绝缘电缆，塑料绝缘电缆三种。
线路的结构
车间电力线路一般采用交流380V/220V，中性点直接接地的三相四线制系统，故电路的导线应采用500V以下的低压绝缘电线或电缆，对车间内的配电干线为了节约资源，多采用裸导线，绝缘电缆按其材料分为橡皮绝缘和塑料绝缘两种，所以为了经济环保而且耐用的特点，本设计选用BV系列铜芯电缆线。
在本次工厂供电设计中，考虑到功率的合理分配，整个工厂我设计10根电缆如下所示；
电缆分布图
（1）号电缆接1~9
（2）号电缆接（3）号电缆接41~47
（4）号电缆接22~27和10~12
（5）号电缆接
（6）号电缆接28
（7）号电缆接39
（8）号电缆接（9）号电缆接29、30、48；（10）号电缆接
这样布线的原因
这样布出来的电缆线美观。
而且从经济上考虑，省线。
从安全角度考虑，这样布线合理，电缆线不乱。
这样布线能使每一根电缆线的公率大致相同，可以选用同等电缆。
因为1号电缆为69.4KW，根据P=
UIcos
得I=162.2A.查表可得S=35mm,根据变压器布置图可知电缆长度为34.5m,同理，依次可得如下表所示：
电缆的功率、电流、截面积、长度统计表
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
P12
69.4
81.425
64.8
68.2
58.85
63
85.4
85.4
82.05
59
50
50
I1
I2
I3
I4
I5
I6
I7
I8
I9
I10
I11
I12
162.2
190.3
151.4
159.4
137.6
147.2
199.6
199.6
191.7
137.9
116.8
116.8
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
35
50
35
35
35
35
50
50
50
35
25
25
L1
L2
L3
L4
L5
L6
L7
L8
L9
L10
L11
L12
34.5
48.3
69
80.05
82.8
42.55
46.3
50.15
48.3
62.1
118.4
121.9
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