工厂供电毕业设计.docx
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工厂供电毕业设计
前言
工程概况：
某市一栋高层办公建筑，从供电部门的100/10KV变电站引出来一路10KV专线电源A，可承担全部负荷，同时从供电部门的35/10KV环网电源B，近作一、二级负荷的第二个电源。
两路10KV电源可同时供电，电源A可作为电源B的备用。
两路10KV电源从建筑物南侧穿管埋地引入设在地下1层的10/0.38KV变电所。
设备均由地下采用低压三相四线制系统放射式或树干式配电。
该建筑层数为：
地下一层，地上25层。
内有220V单项设备（照明负荷），也有380V三相用电设备（电力负荷），各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有在发生火灾时才需要运行的消防用电设备。
第1章变电所设计
（1）变电所布局与结构
（1）变电所的总体布局要求
●高压配电装置一般均装设在单独的高压配电室内
●高压配电室应留有适当数量的开关空位，每段母线至少留两个
●高压配电室不应通过非本身所用的管道和明线路
●高压电力电容器一般装设在单独的电容器室内
●在变电所地受到限制时，可以是建筑楼房，但不应该超过二层楼
通过以上要求及设计要求变电所设计在地下一层，变电所分为四个部分：
1变压器室；2低压配电室；3高压配电室；4高压电容器室。
（2）变压器室的布局
要求：
1每台三相电力变压器应该安装在单独的变压器室内；2变压器外廓与变压器室的四壁的间距应不小于800mm；3需要经常进入变压器室内部检查设备时，要与变压器保持1500mm的距离；4变压器的安装采用宽面推进，地缆引线进入；5变压器室要有很好的通风性；
（二）变电所的一次结线与设备分析
变电所的一次结线（又称结线）是指由各种开关电路，电力变压器，母线，电缆，移相电容器等电气设备依一定的次序相连，接受和分配电能的电路。
（1）对一次结线的要求
A根据负荷类别，保证连续管道的可靠性
B主结线应力求简单，明显，运行灵活，操作方便，维修方便；
C一切操作切换过程，要保证人员和设备的安全，避免误操作的可能性
D投资经济合理
E具有发展的可能性
通过要求与负荷的计算一次结线图为附图
（变电所进线图）
（2）一次结线中的设备选择与作用
A高压断路器（又称高压开关）在这工程中采用的是室内变电所并通过计算选用GN10-10Ⅲ或ZN5-10或LN2-35Ⅲ;它在电路正常情况下用以接通或切断负荷的电流；在电流发生故障时，用以切断短路电流或自动重合闸。
B高压负荷开关在电路正常情况下，用之接通或切断负荷电流；它只具有简单的灭弧装置，灭弧能力较小，只能在其额定低压和额定电流下开合电路。
这里选用FN3-10RT型号。
C高压隔离开关在电路工作时，作为负荷电流的通路；检修电气设备时，在没有负荷电流情况下打开隔离开关，用以隔离开关，并显示明显的断路点，选用GN8-10/100型号。
D高压熔断器是在电路过载或短路时，将熔断体熔断切断故障的作用；在此工程选用RN1或RN2型号。
（三）变电所低压侧的电气分析
对于变电所低压侧是为了确保安全可靠地供电，在电路可能使电气设备受到强大的电动力和严重的发热而损坏是立即动作的电路。
（1）电压侧电气设备选择
在电压配电网中，电压侧的设备主要包括：
电压熔断器，电压开关，电压配电屏等。
●电压熔断器的功能，主要是实现电压配电系统的短路保护，有的熔断器也实现过负荷保护，这里选用RZ1型电压自复式熔断器。
●电压熔断器式刀开关又称刀熔开关是一种由电压开关与熔断器组成的开关器。
●电压断路器又称电压自动开关，它既能带负荷通断电路，又能在短路，过负荷和低电压（失压）下自动跳闸。
此选用DW16型。
设计如附图（变压所布线图）
（2）继电保护的要求
对于变电所低压侧一般采用继电保护来保护一次结线的正常运行。
继电保护装置时由电流互感器，继电器和其他一些元件组成。
对继电保护装置的基本要求是：
选择性，快速性，可靠性和灵敏性。
A选择性当供电系统每一部分发生故障时，继电保护装置只切断故障部分，不切断无故障部分。
B快速性指快速切断故障或信号的能力。
C可靠性保护装置对故障不驱动对非故障不误动的性能。
D灵敏性是指保护装置对其保护区故障和不正常工作状态反应能力的一个特性参数。
（3）过电流保护
过电流保护必须有以下组成的环节：
A过电流检测环节由电流互感器，过电流继电器组成
B动作时限环节由时间继电器组成
C操作执行环节由中间继电器和脱扣器组成
D操作电源环节
在这里电流互感器我们采用三相三继电器方式接入。
（4）定时限过电流保护
过电流保护动作电流计算公式
继电器的动作电流为
I（opk）≥K（k）m（st）／K（re）×K（x）/K（T）×I（e）
式中K（k）——可靠系数（1.05-1.25）
K（re）——继电器的返回系数
K（T）——电流互感器的变流比
K（x）——电流互感器接线系数
m（st）——电动机自起动系数。
（5）电流速断保护
一般电流的速断装置不会单独所用，需要与定时限保护装置一起所用；电流速断保护的选择性是靠缩短保护距离来实现的。
本工程低压侧保护附图
（二次侧保护图）
（四）变压器的选取
（1）变压器型号的选择
一个工程的变压器选择是要通过总的负荷来决定的，通过计算容量为500KVA左右，所以可以所用SC10-500/10,SC9-500/10,SC-500/10,SG-500/10等型号的，
（2）变电所变压器容量和数量的选择
选择变电所变压器容量与数量，应考虑以下的因素;
A负荷类别和不能中断供电的程度
B供电单位提供的主进线回路数
C工程的负荷波动幅度哦，如果负荷波动不大，应选择两台变压器，以便经济运行。
选择变压器时一定要考虑变压器的备用能力
变压器的备用能力有两种方式;
A两台变压器均按计算负荷的100%选择，对一，二，三级负荷，在正常情况下，两台变压器同时投入运行，其中一台发生故障时，立即将全部能切换到另一台的变压器上。
B两台变压器均按计算负荷的70%选择。
正常情况下，两台变压器均投入运行，每台变压器承担全部负荷的50%，每台变压器的负荷率为50%/70%≈70%使变压器运行在高效区。
当一台变压器发生故障时，另一台变压器可以向重要负荷供电。
若按经济运行原则选择变压器容量，应满足以下公式;
S（c）=aS（N）
式中S（c）——变压器额定容量
S（N）——变压器的计算负荷
a——按计算负荷确定的变压器负载率（0.7-0.85）
在工程中总的容量为400KVA。
为了经济在这里使用两台变压器均按计算负荷的70%选择，所以每台变压器容量为500KVA，型号为SG-500/10
（3）变压器的并列条件
●并列变压器的阻抗电压（短路电压）必须相等
●并列变压器的联结组别必须相同
●并列变压器的额定一，二次电压必须对应相等
并列运行的变压器容量应尽量相同于相近，其最大容量与最小容量之比，一般不能超过3：
1，因此这里选用两台相同的变压器SC10-500/10并列供电。
第2章一·二·三级负荷分析与计算
（一）一级负荷分析
一级负荷
类别
有用功率KW
无用功率KVAR
视在功率KVA
二相负荷
5~25层公共通道照明
585.9
283.76
651
1~4层公共通道照明
36
17.43
40
变电所用电
10
4.84
11.11
消防控制室
20
15
25
三相负荷
乘客电梯
88.06
89.84
125.8
地下室排污泵
46.8
35.1
58.5
消防电梯
25.9
26.42
37
屋顶稳压泵
8
6
10
地下室送风机
37
27.75
46.25
消防负荷
419.85
293.05
512.01
合计
Cosa=0.83
1277.51
779.19
1516.67
（1）二相负荷分析
通道照明，变电所用电和消防控制室用电是一级负荷里的主要负荷，本工程一级负荷的二相负荷采用环形供电方式，另加备用电源，在此中变电所用电，消防控制室是在发生断电或火灾时必须能提供备用电源供电的场所，是不能断电的，所以要设计当A线路出现故障时B备用线路能很快自动供电或备用电源能自动的供电。
（2）三相负荷分析
乘客电梯是很独特的用电设备，当突然停电时要能自动提供另一线路供电；消防电梯和消防负荷是在发生火灾时重要的设备，它不仅要设计环形双向供电还要提供备用电源，地下送风机是变压器室和变电所冷却的设备，当变电所设备断电时送风机一定要运作；非变压器和变电所其它设备有温度过高烧坏的可能，所以其使用一级负荷供电方式，另加备用电源提供变电所断电后的设备冷却问题。
综合以上要求一级负荷采用环形网供电另加备用电源供电，且备用电源要有主电源断电备用电源自动切换的功能。
供电方式如附图（各级负荷电路图）
（二）二级负荷分析
二级负荷
类别
有用功率KW
无用功率KVAR
视在功率KVA
二相
1~4层照明
429
207.78
476.67
地下室层照明
10
4.84
9.41
三相
商场自动扶梯
56.61
57.75
80.87
商场乘客电梯
25.9
26.42
37
生活泵
44
33
55
总计
Cosa=0.86
565.51
329.79
660.65
（1）二相负荷分析
地下室与1-4层照明是照明中的另一个重要点，其中地下室照明是变电所的照明，要采用双向供电提供当一条线路坏另一条线路能供电的可能，在此不用采用备用电源，因其供电断电不会引起重要的经济损失。
（2）三相负荷分析
商场自动扶梯与乘客电梯是可以出现断电的情况，这里采用环形与树形结合提供的足以满足负荷的要求了，生活泵是提供生活用水的重要设备，采用二级负荷供电能满足生活用水的能力。
供电方式如附图（各级负荷电路图）
（三）三级负荷分析
三级负荷
类别
有用功率KW
无用功率KVAR
视在功率KVA
二相
屋顶节日照明
100
48.43
111.11
顶层设备照明
8
4.95
9.41
22~25层照明
176
109.08
207.06
20~21层照明
136
84.29
160
5~19层照明
432
267.74
508.24
夹层照明
8
4.95
9.41
三相
商场空调机
524.8
393.6
656
商场空调泵
59.2
44.4
74
总计
Cosa=0.83
1444
957.44
1735.23
三级负荷是用电中的低级负荷其可以只采用单线供电，在此工程中屋顶节日照明是一种不常用的负荷，单线供电足以满足，各层照明只要满足基本的供电要求和能提供阶段不常的断电照明。
商场的空调机和空调泵是可以断电的，它只要单线提供供电满足其的断电不长的要求。
供电方式如附图（各级负荷电路图）
第3章照明负荷配电干线分析
（1）居民照明用电的特殊性
居民照明区，主要有以下特点:
●用电电量大而散
●各级要求负荷不对称
●不能采用明线供电
●设计供电要简单
（2）总体照明系统的设计
设计图如附图（照明负荷配电干线图）
一级照明负荷采用环形供电另加备用电源，消防控制室与变电所用电为一级负荷的重要用电所以其接在一级负荷的母线上，其它的采用树形供电方式供电，再在二级母线上组成环形网，三级母线采用单线树形方式供电。
第4章提高功率因数与负荷的计算
（1）负荷计算的方法
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。
本工程采用需要系数法确定。
主要计算公式有：
有功功率：
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tgφ
视在功率:
S3O=P30/Cosφ
计算电流:
I30=S30/√3UN
类别
有功KW
无功KVAR
视在功KVA
一级负荷
1277.51
770.65
1516.67
二级负荷
565.51
329.79
660.65
三级负荷
1444
957.44
1735.23
总负荷
3287.02
2066.42
3912.55
（2）提高功率因数
（1）提高功率因数的意义
●提高功率因数可以减少功率损耗电阻为R的三相输电线路的功率损耗为
△P=3I*I*R/1000=P*P/U*U*COSΨ*COSΨ*1000
式中P——电力线路输送的总功率（KW）
U——线电压（KV）
I——线电流（A）
在式中P一定的情况下，COSΨ越高，△P也将越小。
●提高功率因数可减少电压损失，改善电气设备运行条件。
●提高功率因数可提高电源设备利用率。
●由于提高功率因数可减小电流，有可能使变配电设备和配电线路降低容量等级。
（2）电容器无功补偿原理与计算
由功率因数计算公式
COSΨ=P/vP*P*Q*Q
功率因数低的实质是无功功率Q太大。
只要设法减少无功功率的需要，就可提高功率因数。
由于减少无功功率需要量的方法不同，提高功率因数的方法分为提高自然功率因数与人工补偿提高功率因数。
无功补偿可用静电电容器，也可用同步调相机。
一般均用电容器补偿。
（3）无功补偿计算
进行无功补偿计算的目的，是确定补偿容量。
补偿容量Q（b）
在大海计算中已算出有功计算负荷P和无功计算Q，
可计算出自然功率因数
COSΨ
（1）=P/vP*P*Q*Q
并计算出对应的正切值
tgΨ
（1）=Q/P
如果将功率因数提高到COSΨ
（2），可计算出对应的正切值tgΨ
（2）=Q/P，需补偿的无功功率为
Q（b）=a*P（tgΨ
（1）-tgΨ
（2））【0.75-0.85】
而Q（b）=w*C*U*U
在此工程中COSΨ
（1）=0.84，要提高为COSΨ
（2）≥0.9
P=3287.02KV,Q=2057.88
tgΨ
（1）=0.64，tgΨ
（2）=0.48
Q（b）=a*P（tgΨ
（1）-tgΨ
（2））=394.44KVA
C=Q（b）/w*U*U=0.0000087F=8.7uF
总结
经过这一个多月的毕业设计和对相关资料的收集,在设计过程中一些电计让我很头痛，原因是由于受到实际的框定，而又必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：
要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的。
提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作与学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。
但由于个人水平限制原因，我对这个设计还不是很深入，论文设计本身还存在诸多欠妥之处，恳请老师给我提出宝贵的意见，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新方案的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识，保持“不放弃努力本是我的任务，在现在的基础上争取更更是我的职责。
”
参考文献
《工厂供电》,《工厂与高层建筑系统供电》，《电路分析》。
毕业设计
一、工程概况
某市一栋高层商业办公建筑，工程概况如下：
从供电部门的110/10KV变电站引来一路10KV专线电源A，可承担全部负荷，同时从供电部门的35/10KV变电站引来另一路10KV环网电源B，仅作一、二级负荷的第二个电源。
两路10KV电源可同时供电，电源A作为电源B的备用。
两路10KV电源从建筑物南侧穿管埋地引入设在地下一层的10/0.38KV变电所。
设备均由地下采用低压三相四线制系统放射式或树干配电。
建筑层数：
地下一层，地上25层。
内有220V单项设备（照明负荷），也有380V三相用电设备（电力负荷），各类负荷中有平时需要运行的用电设备，也有在发生火灾时才需要运行的消防用电设备。
以上负荷如下：
序号
用电设备名称
数量
设备数量及功率因数
需要系数
功率因数
用功计算负荷KW
无功计算负荷KVAR
视在计算负荷KVA
负荷等级
1
照明负荷
屋顶节日照明
1
100KW
1
0.9
100
48.43
111.11
三级
顶层设备房照明
1
10KW
0.8
0.85
8
4.95
9.41
三级
22~25层照明
4
55KW
0.8
0.85
176
109.08
207.06
三级
20~21层照明
2
85KW
0.8
0.85
136
84.29
160
三级
5~19层照明
15
36KW
0.8
0.85
432
267.74
508.2
三级
夹层照明
10KW
0.8
0.85
8
4.95
9.41
三级
1~4层照明
4
165KW
0.65
0.9
429
207.78
476.67
二级
地下室照明
2
5KW
1
0.9
10
4.84
11.11
二级
5~25层公共通道照明
21
31KW
0.9
0.9
585.9
283.76
651
一级
1~4层公共通道照明
4
10KW
0.9
0.9
36
17.43
40
一级
合计
1920.9
1033.25
2184.01
2
电力负荷
商场空调机
4
164KW
0.8
0.8
524.8
393.6
656
三级
商场空调水泵
4
18.5KW
0.8
0.8
59.2
44.4
74
三级
商场自动扶梯
3
22.2KW
0.85
0.7
56.61
57.75
80.87
二级
商场乘客电梯
1
25.9KW
1
0.7
25.9
26.42
37
二级
乘客电梯
4
25.9KW
0.85
0.7
88.06
89.84
125.8
一级
地下室排污泵
9
5.2KW
1
0.8
46.8
35.1
58.5
一级
生活泵
4
11KW
1
0.8
44
33
55
二级
变电所用电
1
10KW
1
0.9
10
4.84
11.11
一级
消防控制室
1
20KW
1
0.8
20
15
25
一级
消防电梯
1
25.9KW
1
0.7
25.9
26.42
37
一级
屋顶稳压泵
1
8KW
1
0.8
8
6
10
一级
地下室送风机等
1
37KW
1
0.8
37
27.75
46.25
一级
合计
946.27
760.12
1216.5
3
消防负荷
488.2K
W
0.86
0.82
419.85
293.05
512.01
一级
二、设计内容
1、根据负荷给定求出总计算负荷，并指出一级、二级、三级、负荷各为多少，要求功率因数不低于0.9.
2、选择变压器台数及容量
3、设计变电所低压侧电气主接线图
4、设计照明负荷配电干线系统图
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