工厂供电课程设计.docx
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工厂供电课程设计
课程 工厂供电课程计
题目 通用机器厂供配电系统的电气设计
对中小型工厂的供配电系统进行设计，采用10kV供电电源，在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将6—10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。
其它各项设计，均应根据本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求进行设计。
1设计要求 1
2工厂负荷计算及配电系统的确定 1
2.1工厂实际情况的介绍 1
2.2工厂负荷计算和无功补偿计算 3
2.3主要车间配电系统的确定 5
3电气设备选择与电器校验 7
3.1主要电气设备的选择 7
3.2电器校验 8
4继电保护系统的设计 12
4.1继电保护的选择、整定及计算 12
4.2防雷与接地 12
5变电所平面布置设计及设计图样 13
5.1变配电所平面布置设计 13
5.2设计图样 14
6结论 15
参考文献 16
1设计要求
（1）根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式。
（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。
（3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。
（4）确定二次回路方案。
（5）选择整定继电保护装置。
（6）确定防雷和接地装置。
（7）绘制设计图样。
2工厂负荷计算及配电系统的确定
2.1工厂实际情况的介绍
1.本次设计的机器厂厂区平面布置如图2.1所示。
图2.1通用机器厂长区平面图
2.各车间负荷情况见表2-1。
表2-1各车间负荷表
车间
/kW
/kvar
最大电动机/kW
冷作
100
110
30
装配
80
90
22
仓库
20
20
7.5
户外照明
20
15
3.金工车间设备平面布置如图2.2所示。
4.供电电源。
在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器是SN10—10Ⅱ型[4]，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1s。
5.气象资料。
年平均气温为23.2℃，年最低气温为2℃，年最热月平均气温为34.6℃
图2.2金工车间设备平面布置图
6.地质资料。
本厂所在地区平均海拔450m。
土壤电阻率为100欧姆/米。
7.金工车间设备明细见表2-2。
表2-2金工车间设备明细表
序号
设备名称
设备容量/kW
台数/台
1—33613—3623—2532—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+2.8
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
30
车床
20+0.15
1
31
摇臂钻
10+0.5
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
11+5+5+2.2
1
4950
桥式起重机
16+5+5+3.5
2
全厂照明密度为：
12W/m.m
2.2工厂负荷计算和无功补偿计算
根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。
按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。
注意，用电设备的总容量P
值不含备用设备容量。
2.2.1金工车间负荷计算
1．金属切削机床组设备容量
P
=（7.125×14+12.8+6.925×3+9.8×4+8.7×2+3.2+1×2+9.2×2+14.3+13.3×2+10.125×2+15.75×2+63+38.7+20.15+10.5+85.4×2+8.7×3+9.3+9.8）kW
=653.525kW
对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：
K
=0.18—0.25
=0.5，tan
=1.73
有功计算负荷：
P
=K
=（0.25×653.525）kW=163.38kW
无功计算负荷：
Q
=
tan
=（163.38×1.73）kVA=282.65kVA
2.桥式起重机容量
P
=P
=（23.2+29.5×2）kW=82.2kW
对于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数：
K
=0.1—0.15（取0.15），tan
=1.73,cos
=0.5
有功计算负荷：
P
=K
P
=（0.15×82.2）kW=12.33kW
无功计算负荷：
Q
=
tan
=（12.33×1.73）kVA=21.33kVA
3.金工车间照明
车间面积：
60×24=1440（m
）
设备容量：
P
=（12×1440）W=17280W=17.28kW
对于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：
K
=0.8—1
，tan
=0,cos
=1.0（tan
和cos
的值均为白炽灯照明数据）
有功计算负荷：
P
=K
=（1×17.28）kW=17.28kW
无功计算负荷：
Q
=
tan
=（17.28×0）kVA=0kVA
2.2.2全厂总负荷
1．变压器低压侧：
有功计算负荷：
P
=0.95
P
=0.95×（163.38+12.33+17.28+100+80+20+20）kW
=392.34kW
无功计算负荷：
Q
=0.97
Q
=0.97×（282.65+21.33+110+90+20+15）kVA
=522.81kVA
视在计算负荷：
S
=
kVA=653.65kVA
功率因数：
cos
=P
/Q
=392.34/653.65=0.6
SL7型变压器属于低损耗电力变压器，其功率损耗可按简化公式计算。
有功损耗：
P
0.015S
=（0.015×653.65）kW=9.81kW
无功损耗：
Q
0.06S
=（0.06×653.65）kVA=39.22kVA
2．变压器高压侧：
有功计算负荷：
P
=
+
=（392.34+9.81）kW=402.15kW
无功计算负荷：
Q
=Q
+
Q
=（522.81+39.22）kVA=562.03kVA
视在计算负荷：
S
=
kVA=691.09kVA
功率因数：
cos
=P
/S
=402.15/691.09=0.58
3．无功功率的补偿。
由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于0.9，而目前只有0.58，因此，需进行无功功率的补偿。
提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。
安装人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数[5]。
考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。
一般
Q
=（4-5）
P
因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9，这里取cos
=0.92。
而补偿前低压侧的功率因数只有0.6，由此可得低压电容屏的容量为：
Q
=
（tan
-tan
）
=
kVA=355.76kVA
取Q
=360kVA。
4．补偿后变压器容量和功率因数：
补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：
S
=
kVA=424.78kVA
主变压器的功率损耗：
变压器高压侧的计算负荷：
有功计算负荷：
P
无功计算负荷：
Q
视在计算负荷：
S
kVA=440.9kVA
功率因数：
cos
=P
功率因数满足要求。
计算电流：
I
全厂变电所负荷计算如表2-3所示。
2.3主要车间配电系统的确定
工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环行三种基本结线方式。
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