工业工厂供电设计.docx
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工业工厂供电设计
目录………………………………………………………………1
毕业设计任务书…………………………………………………3
摘要及关键词……………………………………………………4
第一章计算负荷（工业公司供电负荷的统计与计算）………5
1.1计算负荷的概念………………………………………5
1.2计算负荷的计算方法…………………………………5
区供电负荷统计与计算…………………………………………10
第二章供电网电气主接线的设计…………………………22
2.1电气主接线图…………………………………………22
2.2电气主接线的分类…………………………………22
2.3本次所设计的供电网的方案………………………25
第三章所设计的供电网短路电流计算…………………………27
3.1有关短路的概念………………………………………27
3.2短路的危害…………………………………………26
3.3短路电流计算目的……………………………………28
3.4进行短路电流计算的条件……………………………28
3.5标幺值的介绍…………………………………………29
3.6本次所设计的供电网的三相短路电流的计算………30
第四章供电网主要电气设备的选择…………………………33
4.1主变压器及柴油发电机的选择………………………33
4.2柴油发电机容量的选择……………………………33
4.3断路器和隔离开关的选择……………………………34
4.4电力电缆的选择……………………………………37
第五章继电保护的配置………………………………………39
5.1相关概念………………………………………39
5.2本次设计的供电网的继电保护配置…………………40
第六章所设计的供电网功率因数的改善……………………42
6.1功率因数的概念………………………………………42
6.2供电网功率因数的问题的分析………………………42
6.3改善供电网功率因数的措施…………………………42
第七章所设计供电网的网损及降低网损的措施………………44
7.1有关网损的概念………………………………………44
7.2网损的计算…………………………………………44
7.3降低网损的措施……………………………………45
总结………………………………………………………………48
参考文献…………………………………………………………49
毕业任务设计书
一、设计题目供电网的设计
二、设计目的通过设计，使学生进一步掌握供配电系统电气主接线的类型和特点及短路电流的计算熟悉供配电系统负荷的统计及供配电设备的配置，能绘制相关图纸。
三、设计内容和要求
1、某现代工业公司由10KV从电网来电，要求设计该工业公司供配电系统的电气主接线，并确定一台自备柴油发电机的链接支路，画出电气主接线图。
2、进行负荷统计与计算，选择该工业公司供配电系统的导线及配电变压器。
3、对该工业公司的供配电系统进行短路电流计算，为继电保护的配置提供依据，要求有具体的短路电流计算过程。
四、设计成果
1、毕业设计报告书
2、电气主接线图纸
摘要及关键词
摘要：
此次毕业设计中主要涵盖供配电一次系统，电工基础，继电保护
关键词：
供电网、负荷计算、电气设备
第一章计算负荷（工业公司供电负荷的统计与计算）
1.1计算负荷的概念
电力负荷：
电力负荷是电力系统所有用电设备消耗功率的总和。
对于某一用电单位它所设置的用电设备包括电源线。
用电设备：
可分为电动机，电热电炉，整流设备，照明及电器等若干类。
计算负荷：
是对电力系统中所有用电设备按额定状态下各设备的额定容量，额定电压等对所有设备总的有功功率，无功功率，示在功率，电流进行计算。
1.2计算负荷的计算方法
1.2.1电力负荷计算原因
进行工矿企用供电设计，首先遇到的是全厂要用多少电。
即符合计算，由于各种用电设备在运行时，其负荷大小是变化的，各设备的cosφ亦不同。
各用电设备的最大负荷一般不会同时出现，所有设备又不同时工作。
因此，精确的计算企业的用电负荷是非常重要的。
导线截面及电气设备额定容量选择取决于己巳按负荷的大小，若计算负荷过大，则所选导线截面及电气设备的额定容量就大，将造成投资和设备的浪费；若极端负荷过小，则所选导线截面及电气设备的额定容量就小，将造成导线及电气设备过热，使线路及各种电气设备的绝缘老化，过早损坏。
负荷计算的目的为了合理的选择供电系统的导线，开关电器，变压器等设备，使电气设备和材料既能充分得到利用，又能满足电网的安全运行。
另外，也是选择仪表量程，整定继电保护的重要依据。
1.2.2电力负荷计算方法
1.2.2.1需要系数法
需要系数法是根据类似用户的负荷曲线引出的：
Kd=P30／∑PN=P30／Pe
式中，Pmax为30min平均负荷最大值，此值就是所要求的计算负荷Pca;∑PN为用电设备总额定容量。
∑PN即为Pe，
各用电设备组成的需要系数Kd及功率因数cosφ都可以在相关专业书籍中查得用电需要系数法计算负荷。
用电设备的计算负荷是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30用电设备组的设备容量Pe是指用电设备所有设备（不包括备用设备在内）的额定容量PN之和，即Pe=∑PN。
而设备的额定容量是指设备在额定条件下的最大输出功率。
但是用电设备组的设备实际上不一定都是同时运行，运行的设备也不可能都满负荷。
同时设备本身有功损耗，配电线路也有有功损耗。
因此用电设备组的有功极端负荷为：
P30=KεKι／ηeηwl·Pe
式中，Kε－设备的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与设备总容量之比。
Kι－设备的同时系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量之比。
ηe－设备的平均效率，设备的同时系数，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比。
ηwl－配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率与首端功率之比。
令上式中KεKι／ηeηwl=Kd，即Kd为需要系数。
即得到Kd=P30／Pe，由此可得按需要系数法确定三相用电设备有功计算负荷的基本公式为：
P30=Kd·Pe
实际上，需要系数不仅与用电设备的工作性质，设备台数，设备效率和线路损耗等因数有关，而且与操作工人的技术熟练程度和生产组织等多种因数有关。
因此应尽可能通过实测分析确定，使之尽量接近实际。
在求出有功负荷P30后，可按下列各式求出其余的计算负荷：
无功计算负荷：
Q30=P30tgφ单位为Kvar
視在计算负荷：
S30=P30／cosφ单位为KVA
计算电流：
I30=S30／1.732U30单位为A
1.2.2.2二项式系数法
需要系数法计算，但未考虑用电设备组中少数容量特大的设备对计算负荷的影响。
因此在确定用电设备台数较少而容量差别相当大的低压分支线和干线的计算负荷时，按需要系数法计算所得的结果往往偏小，于是提出了二项式系数法。
（1）对于同一工作的单组用电设备
P30=bPe+cPx
bPe—表示用电设备组的平均负荷。
其中Pe是用设备组的设备总容量；其中计算方法和需要系数法相同。
cPx——表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷。
其中Px是x台中最大容量的设备总容量。
b,c—二项式系数。
其余的计算负荷Q30，S30和I30的计算与需要系数法相同。
（2）多组用电设备的计算负荷
采用二项式系数确定多组用电设备干线上或低压线上的计算负荷时，同样应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。
因此在确定总计算负荷时，只能在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷cPx再加上所有各组的平均负荷bPe。
所以总的有功和无功计算负荷分别为：
P30=∑（bPe）i+（cPx）max
Q30=∑（bPetgφ）i+（cPx）maxtgφmax
式中：
∑（bPe）i—各组有功的平均负荷之和。
∑（bPetgφ）i—各组无功的平均负荷之和。
（cPx）max—各组中最大的一不有功附加负荷。
tgφmax—（cPx）max设备组的正切值。
关于总的視在计算负荷S30和计算电流仍和需要系数法计算相同。
由于二项式系数法不仅考虑了用电设备组的平均最大负荷。
而且考虑了容量最大的少数设备运行时对总计算份额和的额外影响。
所以此法比较适合以确定设备台数较少而容量差别较大的低压干线和分支线计算负荷。
但二项式计算系数b,c和x的值，缺乏足够的理论根据。
而且这些系数也只适合用于机械加工工业。
对其他行业，目前这方面的数据较少，因此使其应用受到一定的局限。
1.2.2.3单耗计算法
此种计算方法在实际应用中使用的比较少，因此在此就不做详细介绍，读者可根据自己的需要查阅相关的专业书籍。
区供电负荷统计与计算
表—1
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
铸 造 车 间
灯泡
20
300
6
0.75
0.8
1.0
3.6
0
3.6
9.29
风机
4
500
20
1.0
0.9
0.85
18
11.2
21.2
32.82
输煤机
2
10000
20
0.80
0.8
0.85
12.8
7.9
15.1
23.38
日光灯
40
20
0.8
0.75
0.8
0.6
0.48
0.62
0.78
1.21
空调
4
3000
12
0.7
0.6
0.8
5.04
3.78
6.3
9.75
空调
2
1500
3
0.7
0.7
0.8
1.47
1.10
1.84
2.85
电脑
8
300
2.4
0.8
0.9
0.8
1.73
1.30
2.16
2.34
行吊
2
20000
40
0.8
0.5
0.75
16
14.0
21.31
32.99
饮水机
7
500
3.5
0.75
0.5
0.8
1.31
0.98
1.64
1.19
电扇
10
60
0.6
0.8
0.7
0.8
0.34
0.25
0.42
0.65
路灯
20
60
1.2
1
0.9
1
1.08
0
1.08
1.67
电扇
30
200
6
0.8
0.7
0.8
3.36
2.52
4.2
6.5
电炉
1
3000
3
0.4
1
1
1.2
0
1.2
1.86
小计
118.5
50.2
23.9
80.7
125.2
表—2
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
直 流 电 机
行吊
2
10000
20
0.8
0.5
0.75
8
10.4
10.8
16.4
电扇
20
200
4
0.8
0.7
0.8
2.4
2.2
1.7
2.6
磨床
4
1500
6
0.8
0.9
0.8
4.3
3.2
5.4
8.3
刨床
3
2500
7.5
0.75
0.8
0.8
4.5
3.4
5.6
8.7
冲床
2
1500
3
0.6
0.8
0.75
1.44
1.27
1.92
2.95
钻床
2
1500
3
0.5
1
0.75
1.5
1.3
2
3.1
车床
3
5000
1.5
0.5
0.85
0.75
0.64
0.56
0.85
1.31
电烘箱
4
2000
2
1
1
1
2
0
2
3.08
电焊机
4
6000
2.4
0.35
0.85
0.6
0.7
0.91
1.17
1.8
灯泡
20
300
6
0.75
0.8
1.0
3.6
0
3.6
5.54
白炽灯
15
60
0.9
0.75
0.6
1
0.4
0
0.4
0.62
空调
2
1500
3
0.7
0.9
0.8
1.89
1.42
2.36
3.63
饮水机
1
500
0.5
0.75
1
0.8
0.38
0.28
0.47
0.72
日光灯
6
40
0.24
0.75
0.8
0.6
0.14
0.19
0.24
0.37
小计
60.0
31.9
25.2
38.4
59.1
表—3
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
办公大楼
日光灯
1800
20
36
0.75
0.8
0.6
21.6
28.08
36
55.7
空调
20
1000
20
0.7
0.7
0.8
9.8
7.35
12.25
18.96
空调
50
1200
60
0.7
0.7
0.8
29.4
22.1
36.8
56.9
电脑
100
300
30
0.8
0.85
0.8
20.4
15.3
25.5
39.5
复印机
5
150
0.75
0.3
0.9
0.5
0.2
0.17
0.11
0.16
电梯
2
15000
30
0.7
0.7
0.75
14.7
12.9
19.6
30.4
传真机
5
300
1.5
0.3
0.9
0.6
0.41
0.53
0.66
1.03
水泵
2
5500
11
0.8
0.7
0.8
6.16
4.62
7.7
11.9
热水器
6
500
3
1.0
0.9
1.0
2.7
0
2.7
4.18
电热水器
4
12000
48
1.0
0.9
1.0
43.2
0
43.2
66.87
大会议室
1
10000
10
0.35
0.7
1.0
2.45
0
2.45
3.79
小会议室
2
5000
10
0.35
0.6
1.0
2.1
0
2.1
3.26
饮水机
20
1000
20
0.6
0.9
0.8
10.8
8.1
13.5
20.9
电扇
150
60
9
0.8
0.7
0.8
5.04
3.78
6.3
9.76
路灯
55
60
9
1.0
0.9
1.0
29.7
0
29.7
46.0
水泵
2
11000
22
0.8
0.7
0.8
12.32
9.24
15.4
23.8
数字音响
2
1000
2
0.6
0.8
0.7
0.96
0.97
1.37
2.13
小计
316.6
212
113
255.3
395.19
表—4
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
交流电机车间
车床
10
1500
15
0.4
0.8
0.7
4.8
4.85
6.86
10.6
剪床
7
5000
35
0.3
0.9
0.6
9.45
12.3
15.8
24.4
折弯机
1
5000
5
0.7
1.0
0.8
3.5
2.63
4.38
6.74
冲床
4
1500
9
0.4
0.9
0.75
2.16
1.9
2.88
4.43
钻床
6
1500
9
0.4
0.9
0.75
3.24
2.85
4.32
6.65
电焊机
4
6000
24
0.35
0.85
0.6
7.14
9.28
11.9
18.3
空调
2
1500
3
0.7
0.8
0.8
1.68
1.26
2.1
3.23
电扇
16
500
9
0.8
0.8
0.8
5.76
4.32
7.2
11.1
吊扇
50
60
0.3
0.8
0.9
0.8
0.22
0.16
0.28
0.43
行吊
2
10000
20
0.6
0.5
0.75
6
6.82
8
12.3
灯泡
40
200
8
0.7
0.6
1.0
3.36
0
3.36
5.17
日光灯
12
40
0.48
0.75
0.8
0.6
0.29
0.38
0.48
0.74
电脑
2
300
0.6
0.9
0.9
0.8
0.49
0.37
0.61
0.94
铣床
4
5000
20
0.3
0.8
0.75
4.8
4.22
6.4
9.85
饮水机
2
1000
2
0.6
0.9
0.8
1.08
0.81
1.35
2.08
路灯
20
25
5
1.0
0.9
1.0
4.5
0
4.5
6.92
电烘箱
2
5000
10
0.8
0.9
1.0
7.2
0.
7.2
11.1
小计
172
66.7
52.2
6
395
表—5
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
模具车间
电锯
2
10000
20
0.8
0.9
0.8
14.4
10.8
18
27.69
刨床
2
2500
5
0.4
0.9
0.75
1.8
1.58
2.4
3.69
车床
4
4500
18
0.4
0.8
0.75
5.76
5.07
7.68
11.8
砂轮机
2
1500
3
0.4
0.8
0.75
0.96
0.84
1.28
1.97
钻床
2
1500
3
0.4
0.8
0.75
0.96
0.84
1.28
1.97
电焊机
1
6000
6
0.35
1.0
0.6
2.1
2.73
3.5
5.38
电扇
10
500
5
0.8
0.9
0.8
3.6
2.7
4.5
6.92
吊扇
6
60
0.36
0.8
0.9
0.8
0.5
0.38
0.63
0.97
工业电炉
2
10000
20
0.8
0.9
0.8
14.4
10.8
18
27.7
电脑
2
300
0.6
0.8
0.9
0.8
0.43
0.32
0.54
0.83
灯泡
12
200
2.5
0.8
0.6
1.0
1.15
0
1.15
1.77
日光灯
6
40
0.24
0.75
0.8
0.6
0.14
0.18
0.23
0.35
铣床
2
2500
5
0.4
0.8
0.75
1.6
1.41
2.13
3.28
饮水机
1
1000
1
0.8
1.0
1.0
0.8
0
0.8
1.23
空调
1
3000
3
0.8
1.0
0.8
2.4
1.8
3
4.62
小计
92.6
522
40.2
66.5
102
表—6
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
总装车间
行车
2
30000
60
0．6
0.5
0.75
18
15．8
24
36．5
电烘箱
4
10000
40
0.7
0.6
1.0
16.8
0
16.8
25.5
电扇
10
500
5
0.8
0.9
0.8
3.6
2.16
4.5
6.84
灯泡
16
200
3.2
0.8
0.6
1.0
1.54
0
1.54
2.33
喷漆机
2
1500
3
0.7
0.8
0.8
1.68
1.00
2.1
3.19
动平衡床
1
5000
5
0.9
1.0
0.8
4.5
2.7
5.63
8.55
电焊机
1
6000
6
0.35
1.0
0.75
2.1
1.68
3.5
5.3
砂轮机
2
1500
3
0.8
0.9
0.8
2.16
1.29
2.7
4.1
钻床
1
1500
1.5
0.4
1.0
0.75
0.6
0.53
0.8
1.22
电吹风
2
1000
2
0.6
0.9
0.8
1.08
0.65
1.35
2.05
电脑
2
300
0.6
0.8
0.9
0.8
0.43
0.26
0.54
0.82
空调
6
2000
4
0.7
0.6
0.8
1.68
1.01
2.1
3.19
吊扇
2
2500
5
0.4
0.8
0.75
1.6
1.41
2.13
3.28
饮水机
1
1000
1
0.8
1.0
1.0
0.8
0
0.8
1.22
小计
144.4
59.6
29.9
91.1
109.7
表—7
部门
名称
数量
功率Ｗ
总负荷kw
需要系数
同时系数
功率因数
有功负荷kw
无功负荷kvar
示在负荷KV·A
计算电流Ａ
保卫科收发室
电脑
4
300
1.2
0.8
0.9
0.8
0.86
0.65
1.08
1.64
日光灯
16
40
0.64
0.75
0.6
0.6
0.29
0.38
0.48
0.73
空调
5
1000
5
0.7
0.8
0.8
2.8
2.1
3.5
5.31
电热器
2
1500
3
1.0
0.5
升级会员 