某车间的供配电系统设计剖析.docx
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某车间的供配电系统设计剖析
科信学院
课程设计说明书
（2012/2013学年第一学期）
课程名称：
《企业供配电系统》课程设计
题目：
某车间的供配电系统设计
专业班级：
09自动化4班
学生姓名：
学号：
指导教师：
王巍、王静爽高敬格等
设计周数：
1周
设计成绩：
2013年1月17日
前言。
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一、课程设计主要任务。
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1.1原始数据及主要任务。
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1.2技术要求。
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二、负荷计算和无功功率补偿与短路电流。
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2.1负荷计算公式。
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2.2负荷计算。
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2.3无功补偿计算。
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6
2.4短路电流计算。
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三、变压器选择与确定。
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8
四、总结。
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五、参考文献。
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10
1、前言
我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。
电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。
为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。
工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配。
我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,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,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。
但是,工厂车间的电能供应如果突然中断,则将对工业生产造成严重的后果,甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见,搞好工厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。
工业企业生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。
工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。
进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。
一、课程设计主要任务
1.1原始数据及主要任务
某生产车间为三班制，全年最大负荷利用时间为3000小时，属于三级负荷，
车间电气设备及车间变电所负荷计算所需数据如表所示。
本厂地区年最高温度为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温为-6℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。
冬季主导风向为西北风，夏季为东南风，年雷暴日数为22天，本厂地区平均海拔100m，全厂地形平坦，地质以砂质粘土为主，地下水位2m，最大冻土层厚度为0.6m地震级烈度＜7度。
1.2技术要求
二、负荷计算和无功功率补偿与短路电流
2.1.负荷计算公式
计算负荷的计算公式
有功计算负荷（单位为kW）
P30=KdPe,Kd为同时系数
无功计算负荷（单位为kvar）
Q30=P30tanφ
视在计算负荷（单位为kvA）
S30=P30/cosφ
计算电流（单位为A）
I=S30/（√3×UN），UN为用电设备的额定电压，单位为kV
2.2负荷计算
在负荷计算时，采用需要系数法对车间机器进行计算。
具体步骤如下：
1）车床C336
P30=3×0.2=0.6kW；Q30=0.6×1.73=1.038kvar
S30=0.6/0.5=1.2kVA；I30=1.2/（√3×0.38）=1.823A
2）车床1336M
P30=4.5×0.2=0.9kW；Q30=0.9×1.73=1.557kvar
S30=0.9/0.5=1.8kVA；I30=1.8/（√3×0.38）=2.735A
3）台钻
P30=4.2×0.2=0.84kW；Q30=0.84×1.73=1.4532kvar
S30=0.84/0.5=1.68kVA；I30=1.68/（√3×0.38）=2.552A
4）清洗机（自制）
P30=40×0.2=8kW；Q30=8×1.73=13.84kvar
S30=8/0.5=16kVA；I30=16/（√3×0.38）=24.309A
5）包装机（自制）
P30=13.5×0.2=2.7kW；Q30=2.7×1.73=4.671kvar
S30=2.7/0.5=5.4kVA；I30=5.4/（√3×0.38）=8.204A
7）车床C620-1
P30=7×0.2=1.4kW；Q30=1.4×1.73=2.422kvar
S30=1.4/0.5=2.8kVA；I30=2.8/（√3×0.38）=4.254A
8）车床C620-1M
P30=7×0.2=1.4kW；Q30=1.4×1.73=2.422kvar
S30=1.4/0.5=2.8kVA；I30=2.8/（√3×0.38）=4.254A
9）车床C620
P30=7×0.2=1.4kW；Q30=1.4×1.73=2.422kvar
S30=1.4/0.5=2.8kVA；I30=2.8/（√3×0.38）=4.254A
10）车床C618K
P30=7×0.2=1.4kW；Q30=1.4×1.73=2.422kvar
S30=1.4/0.5=2.8kVA；I30=2.8/（√3×0.38）=4.254A
11）铣床X62W
P30=7.5×0.2=1.5kW；Q30=1.5×1.73=2.595kvar
S30=1.5/0.5=3kVA；I30=3/（√3×0.38）=4.558A
12）平面磨床M7230
P30=7.62×0.2=1.524kW；Q30=1.524×1.73=2.63652kvar
S30=1.524/0.5=3.048kVA；I30=3.048/（√3×0.38）=4.631A
13）牛头刨床
P30=3×0.2=0.6kW；Q30=0.6×1.73=1.038kvar
S30=0.6/0.5=1.2kVA；I30=1.2/（√3×0.38）=1.823A
14）立钻
P30=1.5×0.2=0.3kW；Q30=0.3×1.73=0.519kvar
S30=0.3/0.5=0.6kVA；I30=0.6/（√3×0.38）=0.912A
15）砂轮机
P30=3.6×0.2=0.72kW；Q30=0.72×1.73=1.2456kvar
S30=0.72/0.5=1.44kVA；I30=1.44/（√3×0.38）=2.188A
16）电葫芦1.5t
P30=2.8×0.2=0.56kW；Q30=0.56×1.73=0.9688kvar
S30=0.56/0.5=1.12kVA；I30=1.12/（√3×0.38）=1.702A
17）电葫芦1.5t
P30=1.1×0.2=0.22kW；Q30=0.22×1.73=0.3806kvar
S30=0.22/0.5=0.44kVA；I30=0.44/（√3×0.38）=0.669A
设备代号
设备名称型号
台
数
单台容量
kw
总
容
量
kw
需要系数Kd
计算负荷
/kw
/kvar
/
/A
1
车床C336
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.038
1.2
1.823
2
车床1336M
1
4.5
4.5
0.2
0.5
1.73
0.9
1.557
1.8
2.735
3
台钻
7
0.6
4.2
0.2
0.5
1.73
0.84
1.4532
1.68
2.552
4
清洗机（自制）
4
10
40
0.2
0.5
1.73
8
13.84
16
24.309
5
包装机（自制）
3
4.5
13.5
0.2
0.5
1.73
2.7
4.671
5.4
8.204
6
涂油槽
1
-
-
-
-
7
车床C620-1
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.422
2.8
4.254
8
车床C620-1M
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.422
2.8
4.254
9
车床C620
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.422
2.8
4.254
10
车床C618K
1
7
7
0.2
0.5
1.73
1.4
2.422
2.8
4.254
11
铣床X62W
1
7.5
7.5
0.2
0.5
1.73
1.5
2.595
3
4.558
12
平面磨床M7230
1
7.62
7.62
0.2
0.5
1.73
1.524
2.63652
3.048
4.631
13
牛头刨床
1
3
3
0.2
0.5
1.73
0.6
1.038
1.2
1.823
14
立钻
1
1.5
1.5
0.2
0.5
1.73
0.3
0.519
0.6
0.912
15
砂轮机
6
0.6
3.6
0.2
0.5
1.73
0.72
1.2456
1.44
2.188
16
电葫芦1.5t
1
2.8
2.8
0.2
0.5
1.73
0.56
0.9688
1.12
1.702
17
电葫芦1.5t
1
1.1
1.1
0.2
0.5
1.73
0.22
0.3806
0.44
0.669
合计
24.064
41.6367
48.164
70.1966
2.3无功补偿计算
无功功率的人工补偿装置：
主要有同步补偿机和并联电抗器两种。
由于并联电抗器具有安装简单，运行维护方便、有功损耗小及组装灵活、扩容方便等优点。
因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。
由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：
S30==48.168kVA
这时低压侧的功率因数为：
cosφ=24.064/48.168=0.4996
而根据设计要求工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。
考虑到主变电器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：
Qc=P30（tanφ1-tanφ2）=24.064[tan（arccos0.4996）-tan（arccos0.92）]
=24.064×（1.732-0.426）=38.648kvar
Q’30=Q30-Qc=2.9886kvar
S’30=24.249kVA
补偿后的功率因数为：
cosφ=24.064/24.248=0.92满足（大于0.90）的要求
2.4短路电流计算的目的及方法
短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。
进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。
在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。
短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。
在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。
对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。
最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺值法（又称相对单位制法）。
短路电流的计算公式
基准容量Sd，基准电压Uav
（1）电力系统的电抗标幺值：
=Sd/Soc
（2）电力线路的电抗标幺值：
=
LSd/
（3）
电力变压器的电抗标幺值：
=Uk%Sd/100SN
（4）三相短路电流周期分量有效值：
=Id/
（5）短路点处的次暂态短路电流：
=
=
（6）短路冲击电流：
=2.55
（高压系统）
=1.84
（低压系统）
（7）冲击电流有效值：
=1.51
（高压系统）
=1.09
（低压系统）
（8）三项短路容量：
=Sd/
（9）
=0.866
，
=0.866
，
=0.866
母线短路电流列表
短路计算点
三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA
K-1
2.748*10^（-3）
2.748*10^（-3）
2.748*10^（-3）
7.0074*10^（-3）
4.14948*10^（-3）
0.050
K-2
7.187*10^（-4）
7.187*10^（-4）
7.187*10^（-4）
1.322408*10^（-3）
7.83383*10^（-4）
0.050
三、变压器选择与确定
车间变电所的位置、变压器数量和容量，可根据厂区平面布置图提供的车间分布情况及车间负荷的中位置、负荷性质、负荷大小等，结合其他各项选项择原则，与工艺、土建有关方面协商确定。
主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况，可装设一台主变压器，型式采用S9，而容量根据式SN.T≥S’30，一般取
S30=（0.85~0.9）S’30
（1）=（40.9394~43.3476）kVA，
因此选一台S9-50/10型低损耗配电变压器。
Cad接线图
四、总结
我做的是某车间供配电系统设计，通过这课程设计。
我加深了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，像计算短路电流，我和同组的同学一起进行课程的分析、查资料、进行设计到最后完成整个设计的任务。
作为大学阶段的一次重要的学习经历我感觉自己的学习能力在不断地提高。
在课程设计的过程中，当我们碰到不明白的问题时，指导老师总是耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，使我们获益匪浅,因此非常感谢老师的教导。
通过这次设计，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作做出了最好的榜样。
我觉得作为一名自动化专业的学生这次课程设计是很有意义的，重要的是如何把自己平时所学的东西应用到实际中。
虽然自己对于这门课懂的并不多，很多基础的东西都还没有很好的掌握，觉得很难，也没有很有效的办法通过自身去理解，但是靠着这一个多礼拜的“学习”，在小组同学的帮助和讲解下，渐渐对这门课逐渐产生了些许的兴趣，自己开始主动学习并逐步从基础慢慢开始弄懂它。
五、参考文献
[1]张莹等.工厂供配电技术.电子工业出版社第二版,2006
[2]刘介才.供配电技术.机械工业出版社第二版,2000
[3]刘介才.实用供配电技术手册.中国水利水电出版社第二版,2000
[4]芮静康.供配电系统图集.中国电力出版社第二版,2005
[5]李尔文.工厂供电.化学工业出版社第二版,2001
课程设计
评语
课程设计
成绩
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