工厂配电知识综述正式版.docx
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工厂配电知识综述正式版
前言2
第1章负荷计算和无功功率补偿3
第2章变电所位置和型式的选择6
第3章变电所主变压器台数和容量、类型的选择6
第4章变电所主接线方案的设计7
第5章短路电流的计算8
第6章变电所一次设备的选择与校验10
第7章变电所进出线的选择与校验12
第8章结束语15
参考文献15
致谢15
引言
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。
例如在机械工业中，电费开支仅占产品成本的5%左右。
从投资额来看，一般机械工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5%左右。
因此电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。
从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人生事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十
分重要的意义。
由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用
工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：
（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：
应满足电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，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。
工厂供电设计的一般设计原则：
（1）遵守规程，执行政策。
必须遵循国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针，包括节约电能，节约有色金属等技术经济政策。
（2）安全可靠，先进合理。
应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，应采用效率高，能耗低，性能较先进的电气产品。
（3）近期为主，考虑发展。
应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。
（4）全局出发，统筹兼顾。
必须做到全局出发，统筹兼顾，按负荷性质，用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。
第一章负荷计算和无功功率补偿
1.1负荷计算
车间和工厂的计算负荷，通常采用需要系数法来确定
有功计算负荷：
巳0=©卩。
（1-1）
无功功率计算：
Q3o=P30tan（1-2）
视在功率计算：
S30=P30/cos「（1-3）
根据以上公式，计算结果如下表
\项目、一、数据\车间
设备容
量fe
kW
Kd
cos®
tanW
计算负荷
P30丽
Q30
kvar
S30
kVA
I30
A
动力
400
0.3
0.65
1.17
120
140.4
184.62
266.48
1车
照明
7
0.7
1.0
0.0
4.9
0
4.9
7.07
间
小计
K送=0.95
118.66
133.38
180.04
259.87
动力
300
0.2
0.6
1.33
60
79.8
100
144.34
2车
照明
6
0.8
1.0
0.0
4.8
0
4.8
6.93
间
小计
K2=0.95
61.56
75.81
99.56
143.71
动力
300
0.3
0.65
1.17
90
105.3
138.46
199.86
3车
照明
8
0.9
1.0
0.0
7.2
0
7.2
10.39
间
小计
K送=0.95
92.34
100.04
138.38
199.74
动力
200
0.35
0.60
1.33
70
93.1
116.67
168.34
4车
照明
5
0.7
1.0
0.0
3.5
0
3.5
5.05
间
小计
K£=0.95
69.83
88.45
114.16
164.78
动力
200
0.5
0.8
0.75
100
75
125
180.43
5车
照明
6
0.9
1.0
0.0
5.4
0
5.4
7.79
间
小计
K2=0.95
100.13
71.25
123.88
178.81
动力
150
0.4
0.7
1.02
60
61.2
85.71
123.72
6车
照明
9
0.9
1.0
0.0
8.1
0
8.1
11.69
间
小计
K送=0.95
64.70
58.14
89.12
128.64
动力
100
0.4
0.75
0.88
40
35.2
53.33
76.98
7车
照明
8
0.8
1.0
0.0
6.4
0
6.4
9.24
间
小计
K瓦=0.95
44.08
33.44
56.75
81.91
动力
160
0.25
0.60
1.33
40
53.2
66.67
96.23
8车
照明
3
0.85
1.0
0.0
2.55
0
2.55
3.68
间
小计
K送=0.95
40.42
50.54
65.76
94.91
9车
动力
75
0.75
0.7
1.02
56.25
57.38
80.36
115.99
间
照明
1
0.7
1.0
0.0
0.7
0
0.7
1.01
小计
K^=0.95
54.10
54.51
77.00
111.15
10车
间
动力
10
0.4
0.9
0.47
4
1.88
4.44
6.42
照明
1
0.85
1.0
0.0
0.85
0
0.85
1.23
小计
K送=0.95
4.61
1.79
5.03
7.26
生活
区
照明
400
0.75
0.9
0.47
300
141
333.33
481.13
小计
K送=0.95
285
133.95
316.67
457.08
总计
2349.0
K送=0.95
888.65
761.22
1203.03
1736.5
1.2无功功率补偿
按水利水电部1983年制定的变电所位置和型式的选择《全国供用电规则》规定：
高压供电的用户，功率因数不低于0.9:
其他情况不低于0.85，如不能达到上诉要求需增设无功补偿装置。
1.2.1无功补偿装置
工厂中普遍采用并联电容器来补偿供电系统中的无功功率。
此次我们选择低
压集中补偿：
电容器装设在变配电所的低压配电室或单独的低压电容器室内与低压母线相连。
1.2.2并联电容器的选择计算
要使功率因数由cos「提高到cos",必须装设的无功功率补偿装置容量为
Qc二Qo—Q30二P30tan呼:
一tan:
Qc二■：
qcP30
：
qc=tan「-tan
在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qc来确定
电容器的个数，即
n=Qc.qc
无功补偿后的工厂计算负荷
工厂装设了无功补偿装置后，则在确定补偿装置装设地点以前的的总计算负
荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷
二Q30
Q30
补偿后总的视在计算负荷
S3^=■,P30'（Q30~'QC）
这里取cos：
：
=0.95
各车间补偿容量如下表
车间
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
生活区
无功补偿
（kvar）
101
60
75.6
70
42
41.4
22
40
38.8
0.56
42
主干线
1
2
3
总计
P30（kw）
627：
209
99
889
Qo（kvar）
443
163
107
761
S30（kva）
849
270
148
1203
I30（A）
1164
370
203
1737
无功补偿（kvar）
348：
105
79
533
Sa.c
635
217
103
954
在做无功功率补偿时，我们通常采用BW0.4-14-3型电容器并联于变压器
的低压侧，其qc=14kvar。
门二电=533=38.07（个）取n=39qcN14
第2章变电所位置和型式的选择
2.1变电所所址选择
主变选择如图
換轻厂总平面圈
2.2变电所形式的选择：
工厂的总降压变电所和高压配电所多采用独立的室内式，本次设计做的是工
厂的总降压变电所，所以采用独立的室内式。
第3章变电所主变压器台数和容量、类型的选择
3.1变电所主变压器台数的选择
本次设计采用单台变压器供电。
3.2变电所主变压器容量的选择
变压器容量应为：
Sn.t-~K^-P^二Kt.pSa.c
COSa.c
式中P送——变电所总的有功率计算负荷，kW；
Snt变压器的额定容量，kV-A;
COSa.c――变电所人工补偿后的功率因数，一般应在0.95以上;
Sa.c——变电所人工补偿后的视在容量，kV•A；
Kt.p――故障保证系数，根据全企业一、二类负荷所占比例确定
当变电所只选一台变压器时，变压器容量的容量应满足全部用电负荷的需要。
此外。
一般还应考虑15%〜25%勺富裕容量，即
Sn.t>（1.15〜1.25）Sa.c
此处取Kt.p=1.25
Sn.t>1.25*954=1192.5KW
3.3变压器类型的选择
通过查变压器的型号表可选SJL-1250/10
可知Snt=1250>1.25Sa.c=1192.5kV-A
第4章变电所主接线方案的设计
5.1变电所主接线如下图:
4.2车间接线图
第5章短路电流的计算
LGJ-185Dp=3.5HL=50KM双回踣
■oo—
2*5FFL-80000/ll0
S兀1-4000/
35
LGJ-50
UOCH
-oo「
SJL-1250/1D
等效电路
（1）确定基准值
Sd
取Sd=100MVA,Uci=37kV,Uc2-10.5kV,Uc3=0.4kV
咕——d二100=1.56kA
3Uci3*37
Id2
Sd
J00一=5.50kA
3Uc2.3*10.5
Id3
100=144.34kA
.3Uc33*0.4
Sd
（2）
①
计算短路电路中主要元件的电抗标幺值电力系统
Sc=：
，Xc=0
电力线路的电抗标幺值。
（查表LGJ-185型，取电抗X。
二0.386"加，
LGJ-95型，取电抗X。
=0.353,Im，LGJ-50型，取电抗x0=0.37^\m）
X1
=x2=0.386*50*100厂0.164
（110*1.05）
X5
X9
*100
-X6-0.353*5*0.129
37
-0.374*0.1*100=0.594
6.3
③电力变压器的电抗标幺值
X3
Ud%*
*Q
SN
14*100*10=0.175
100*80000
X7
*Q
N
=ud%*
100*4000
3
=1.75
X10
Ud%*
3
5.5*100*103—
*S=4.4
Sn
100*1250
⑵
a）
求K-1点的短路电流总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值
Xk4=X1//X2X3//X4X5//X6X7〃X8X9
0.14黑+0.17%+0.12%+01.7%+0.594
b）
c）
=1.694
三相短路电流周期分量有效值
曬」、丁5.501.6947^
其它三相短路电流
I"=障亠1舎=3.2kA
ish3=2.551=2.55*3.2=8.16kA
Ish=1.511=1.51*3.2二4.8kA
d）
三相短路容量:
（3）
a）
jlOOMV%694=59MVA
求K-2点的短路电流总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量总电抗标幺值
Xk/=Xl〃X2+X3//X4+X5//X6+X7//X8+Xg+Xg
0.14%+0.17篦+0.12%+01.7%+0.594+4.4
b）
=6.094
三相短路电流周期分量有效值
I3
k_2_
c）
*-144.3羽-237kA
kJ6.094一23.7
其它三相短路电流
I=1炉=lK^=23.7kA
is：
fJ1.84I、1.84*23.7=43.6kA
Ish=1.091=1.09*23.7=25.8kA
第6章变电所一次设备的选择与校验
6.1高压开关柜的选择
6.2高压断路器的选择
（1）总降压变电所高压侧
由安装地点的电压和最大工作电流，初选断路器规格为SN10-10I/430型断路器进行校验，如表6-2所示。
由校验结果可知，所选SN10-10I/430型断路器是满足要求的。
继电保护的动作时间为1s,断路器的短路时间取0.1s，假想时间为
tima=1+0.1=1.1s
表6-1厂变电所高压侧断路器的选择与校验
序号
装置地点的电气条件
SN10-10I/430型断路器
项目
数据
项目
数据
结论
1
Un
10kV
UN.et
10kV
合格
2
I30
69.48A
In
430A
合格
3
I（3）Ik
3.3kA
Ibr
12kA
合格
4
i（3）ish
8.16kA
imax
30kA
合格
5
I⑶2ti'slima
2
6.93x1.1=52.83
It2t
2
16汇4=1024
合格
（2）总降压变电所低压侧由安装地点的电压和最大工作电流，初选断路器规格为SN10-500/2000型断路器进行校验，如表6-3所示。
由校验结果可知，所选SN10-500/2000型断路器是满足要求的。
继电保护的动作时间为1s，断路器
的短路时间取0.1s，假想时间为tima=1+0.1=1.1s
表6-2总降压变电所低压侧断路器的选择与校验
序号
装置地点的电气条件
SN10-500/2000型断路器
项目
数据
项目
数据
结论
1
Un
10kV
UN.et
500V
合格
2
I30
1737A
In
2000A
合格
3
I（3）
Ik
23.7kA
Ibr
48kA
合格
4
:
（3）ish
43.6kA
imax
120kA
合格
5
I⑶2+
100tima
2
6.93".1=52.83
It2t
16汇4=1024
合格
6.2.3高压隔离开关的选择
（1）总降压变电所高压侧
由安装地点的电压和最大工作电流，初选高压隔离开关规格为
GN19-10I/400进行校验，如表6-4所示。
由校验结果可知，所选GN2-10I/400型隔离开关是满足要求的。
继电保护的动作时间为1s,断路器的短路时间取0.1s，假想时间为
tima=1+0.1=1.1s
表6-3总降压变电所高压侧隔离开关的选择与校验
序号
装置地点的电气条件
GN19-10I/400型隔离开关
项目
数据
项目
数据
结论
1
Un
10kV
UN.et
10kV
合格
2
I30
69.48A
IN
400A
合格
3
i（3）ish
8.16kA
imax
50kA
合格
4
I⑶2t
tima
6.932x1.1=52.83
It2t
2
20x4=1600
合格
（2）总降压变电所低压侧
由安装地点的电压和最大工作电流，初选高压隔离开关规格为
GN19-500/2000进行校验，如表6-5所示。
由校验结果可知，所选GN19-500/2000型隔离开关是满足要求的。
继电保护的动作时间为1s,断路器的短路时间取0.1s，假想时间为
tima=1+0.1=1.1s
表6-4总降压变电所低压侧隔离开关的选择与校验
序号
装置地点的电气条件
GN19-500/2000型隔离开关
项目
数据
项目
数据
结论
1
Un
0.4kV
UN.et
0.5kV
合格
2
I30
1737A
IN
2000A
合格
3
i（3）ish
43.6kA
imax
52kA
合格
4
I⑶2+
Imtima
2
8.33".1=76.33
It2t
2.
20汉5=2000
合格
第7章变电所进出线的选择与校验
7.1总降压变电所高压侧导线（10kV地埋穿管敷设电缆）
1）按经济电流密度选择
选择经济截面
按已知条件，查表得jec=0.90/mm2,因此
Aec=l30/jec=69.48A/（0.90A/mm2）=77.2mm2
选择标准截面80mm2即选YJV-10-80型钢芯铝绞线。
2）校验发热条件
查表得YJV-10000-80的允许载流量（室外30C时）lal=335A>l30=69.48A,因此满足发热条件。
3）校验机械强度
查表得穿管敷设导线的最小截面Amin=2.5mm24）线路电压损耗
几何均距为1.5m,A=80mm2查表得R0=0.22Q/km,X0=0.353Q/km。
故线路的电压损耗为
PRQX二889kW°.22「761（50.353）「=2.1V
UN10kV
线路的电压损耗百分值为
它小于Ual=5%，因此所选YJV-10000-80型电缆线满足电压损耗要求
7.5母线的选择
考虑到个车间供电的灵活性，采用各车间单独母缆供电。
铺设方式采用地埋穿管敷设。
各车间主缆的选择校验包括：
1）按经济电流密度选择
2）校验发热条件
3）校验机械强度
4）线路电压损耗
经查表计算得各车间主缆选择统计如下：
车间
线型
1
YJV-500-（3X120+1X95）-G40-DA
2
YJV-500-（3X70+1X50）-G40-DA
3
YJV-500-（3X95+1X70）-G40-DA
4
YJV-500-（3X70+1X50）-G40-DA
5
YJV-500-（3X70+1X50）-G40-DA
6
YJV-500-（3X50+1X35）-G40-DA
7
YJV-500-（3X35+1X25）-G40-DA
8
YJV-500-（3X35+1X25）-G40-DA
9
YJV-500-（3X50+1X35）-G40-DA
10
YJV-500-（3X2.5+1X1.5）-G40-DA
生活区
YJV-500-（3X185+1X150）-G40-DA
第8章结束语
通过本次工厂供电课程设计，加深了我对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计、负荷计算、变电所所址的选择、短路电流的计算以及各个用电设备的选择和校验、电线和电缆的选择等等，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，到最后完成整个设计。
我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高。
这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WOR文档的使用等多方面的能力。
不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常重视。
我们发扬团队合作的精神，互相配合。
参考文献
1刘介才•工厂供电（第3版）•北京：
机械工业出版社，2000
2刘介才•工厂供电简明设计手册•北京：
机械工业出版社，1993
3刘涤尘•电气工程基础•武汉：
武汉理工大学出版社，2003
4丁德劭•怎样读新标准电气一次接线图•北京：
中国水利水电出版社，2001
5中国航空工业规划设计研究院/徐永根•工业与民用配电设计手册（第2版）•北京：
中国电力出版社，1994
6弋东方•电力工程电气设备手册•北京：
中国电力出版社，1988
7唐志平等•工厂供配电•北京：
电子工业出版社，2002
8华智明、张瑞林•电力系统•重庆：
重庆大学出版社，1993
致谢
本次课程设计应感谢学院的安排，让我们在学习课本知识的同时，能够有这样的机会实践。
更应该感谢老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利的完成。
因为认真对待，所以感觉学到了东西。
在本次设计中，我们加深了对所学理论知识的理解，掌握工程设计的方法，我深深懂得了，要不断把所学知识学以致用，还需通过自身的不断努力，不断提高自己分析问题的能力。
最后更应该感谢我的指导老师，感谢您的细心指导，才使这次课程设计得以圆满完成。
老师您辛苦了！
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