供配电实训详解.docx

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供配电实训详解

摘要

电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生上，

它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。

现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。

工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基本要求：

1、安全　　在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

2、可靠　　应满足能用户对供电可靠性的要求。

3、优质　　应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

4、经济　　供电系统的投资要少，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1、负荷计算和无功功率补偿

1.1负荷计算

1.1.1负荷计算的方法及其适用范围

电力负荷计算方法包括:

需要系数法、二项式系数法。

如表2.1负荷计算方法及适用范围。

表1.1负荷计算的方法及其适用范围

序号

计算方法

适用范围

①

需求系数法

当用电设备台数较多、各台设备容量相差不太悬殊时，特别

在确定车间和工厂的计算负荷时，宜于采用

②

二项式法

当用电设备台数较少、有的设备相差悬殊时，特别在确定干

线和分支线的计算负荷时，宜于采用

所以本设计中用需要系数法计算机加工车间的负荷。

1.1.2需用系数法

（1）单组设备计算负荷

当分组后同一组中设备台数>3台时，计算负荷应考虑其需要系数，即：

a）有功计算负荷（单位为KW）：

b）无功计算负荷（单位为kvar）：

c）视在计算负荷（单位为kvA）：

d）计算电流（单位为A）：

为用电设备的额定电压（单位为KV）

式中：

Kd——需用系数、——功率因数角的正切值

当每组电气设备台数3时，考虑其同时使用率非常高，将需用系数取为1，其余计算与上式公式相同

（2）多组设备的计算负荷

当供电范围内有多个性质不同的电气设备组时，先将每一组都按上述步骤计算在各自负荷曲线上不可能同时出现，以一个同时系数来表达这种不同时率，因此其计算负荷为：

a）有功计算负荷（单位为KW）：

b）无功计算负荷（单位为kvar）：

c）视在计算负荷（单位为kvA）：

d）计算电流（单位为A）：

式中——有功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加，取值范围一般都在0.8～0.9；对于车间干线计算负荷直接相加，取值范围一般在0.85～0.95。

——无功同时系数，对于用电设备组计算负荷直接相加,取值范围一般都在0.90～0.95；对于车间干线计算负荷直接相加，取值范围一般在0.93～0.97。

（3）吊车电动机组

对于吊车电动机容量要求统一换算到，因此可得换算后的设备容量为

式中，为吊车电动机的铭牌容量；为与对应的负荷持续率；为其值等于25%的负荷持续率。

1.1.3机加工一车间负荷计算

在本设计中机加工一车间有四路干线进行供电。

一号干线、二号干线、三号干线为动力线，四号干线为一车间照明干线。

1）一号干线负荷计算13台金属冷加工机床组

查附录表1，取Kd=0.2,,.

故:

=0.2×131.45=26.29kW

=26.29×1.73=45.48kvar

因此总的计算负荷:

2）二号干线负荷计算三台电阻炉

查附录表1，取Kd=0.7,CosΦ=1,

故:

=0.7×89=62.3kW

=17.8×0=0kvar

因此总计算负荷:

3）三号干线负荷计算------18台金属冷加工机床组

查附录表1，取Kd=0.2,,.

故:

=0.2×160.50=32.14kW

=32.1×1.73=55.61kvar

因此总计算负荷:

S30=√32.1²+55.53²=64.23KVA

I30=64.14/（0.38*173）=97.0A

4）吊车计算负荷

查附录表1得Kd=0.15,,,ε=25%；

因此计算负荷:

=0.95×（32.1+1.53）=31.94kW

=0.97×（55.53+2.64）=56.42kvar

5）四号干线负荷计算机加工一车间照明负荷计算

（1）车间照明的安装容量.由车间工艺平面图可知车间

照明总面积约为,查参考文献《工厂供电简明设计手册》表ZL13-13可知单位面积安装功率为（计算高度8-12m，平均照度为30lx）,则车间均匀布置的一般照明负荷为。

（2）其它部分的照明负荷见表2.5。

表1.2其他部分的照明负荷

单独使用一般照明照度（lx）

面积（m2）

安装功率（w）

工具室

30

3x6

120

工艺室

30

3x6

120

低压配电室

30

3x7.5

120

变压器室

20

3x3.75

75

高压室

30

3x3.75

100

总计

140

535

总照明负荷:

取8kw。

1.1.4车间变电所负荷计算

表1.3车间变电所负荷计算表（380V）

序号

车间名称

供电回路代号

设备容量

计算负荷

KW

P30/KW

Q30/Kvar

S30/KVA

I30/A

0

机加工一车间

NO.1供电回路

131.45

26.29

45.48

52.53

79.91

NO.2供电回路

89

62.3

0

62.3

94.77

NO.3供电回路

160.71

32.14

55.61

64.23

97.7

NO.4供电回路

10

8

0

8

12.15

1

机加工二车间

NO.1供电回路

155

46.5

54.4

71.57

108.73

NO.2供电回路

120

36

42.1

55.39

84.16

NO.3照明回路

10

8

0

8.00

12.15

2

铸造车间

NO.4供电回路

160

64

65.3

91.43

138.92

NO.5供电回路

140

56

57.1

79.98

121.51

NO.6供电回路

180

72

73.4

102.82

156.22

NO.7照明回路

8

6.4

0

6.40

9.72

3

铆焊车间

NO.8供电回路

150

45

89.1

99.82

151.66

NO.9供电回路

170

51

101

113.15

171.91

NO.10照明回路

7

5.6

0

5.60

8.51

4

电修车间

NO.11供电回路

150

45

78

90.05

136.82

NO.12供电回路

146

44

65

78.49

119.26

NO.13照明回路

10

8

0

8.00

12.15

总计

1797.16

616.23

726.49

952.64

937.37

变压器低压侧总计算负荷

585.42

704.70

916.14

1393.58

1.2无功功率补偿

3.无功功率补偿

由表1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因素只有0.64。

而供电部门要求该厂10KV进线最大负荷时的功率因素不应地于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因素应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量:

Qc=P30（tanΦ1-tanΦ2）=468.9[tan（arccos0.64）-tan（arccos0.92）]Kvar

=361.1Kvar

参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总容量84Kvar×5=420Kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表：

表1.4无功补偿后工厂的计算负荷

项目

cosΦ

计算负荷

P30/KW

Q30/Kvar

S30/KVA

I30/A

380V侧补偿前负荷

0.64

468.9

558.3

729.5

1108.3

380V侧无功补偿容量

-420

380V侧补偿后负荷

0.96

468.9

138.3

488.9

742.8

主变压器功率损耗

0.015S30=7.3

0.06S30=29.3

10KV侧负荷总计

0.94

476.2

167.6

504.8

29.1

2、短路电流计算

2.1绘制计算电路（图1）

图1短路计算电路

2．2确定基准值

设Sd=100MVA，Ud1=10.5kV，低压侧Ud2=0.4kV，则

2.3计算短路电路中各元件的电抗标幺值

（1）电力系统

（2）架空线路由LGJ-150的，而线路长0.3km,故

（3）电力变压器有，故

因此绘等效电路，如图2所示。

图2等效电路

2.4计算k-1点（10.5kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

（2）三相短路电流周期分量有效值

（3）其他短路电流

（4）三相短路容量

2.5计算k-2点（0.4kV侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量

（1）总电抗标幺值

（2）三相短路电流周期分量有效值

（3）其他短路电流

（4）三相短路容量

以上计算结果综合如表4所示。

表4短路计算结果

短路计算点

三相短路电流/kA

三相短路容量/MVA

I’’（3）

k－1

9.2

9.2

9.2

23.5

13.9

167.2

k－2

18.7

18.7

18.7

34.4

20.4

13.0

3、变电所主变压器方案的选择

3.1变电所主变压器的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可以有下列两种方案：

（1）装设一台主变压器型式采用S9，而容量根据SN。

T=630KVA>S30=504.8KVA选择，即选一台S9-630/10型低损耗配电变压器。

至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

（2）装设两台主变压器型式也采用S9，每台容量按式SN·T≈（0.6～0.7）S30选择，即

SN·T≈（0.6～0.7）×504.8kVA=（302.9～353.36）kVA

因此选两台S9-400/10型低损耗配电变压器。

主变压器的联结组别均采用Yyn0。

3.