工厂供配电系统设计.docx
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工厂供配电系统设计
杭州电子科技大学
电气工程课程设计报告
题目
工厂供配电的系统设计
学院
信息工程学院
专业
电气工程及其自动化
姓名
魏佳健
班级
一班
学号
15907222
指导教师
高慧敏
工厂供电题目五
设计依据如下：
（1）工厂总平面图如图1.1所示。
（2）工厂负荷情况：
本厂多数车间为三班制，年最大负荷利用小时数4600h,日最大负荷持续时间为6h。
该厂处铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。
全厂的负荷表见表1.1。
（3）供电电源情况：
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得电源。
该干线走向参看工厂总平面图。
为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。
（4）气象资料：
本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均最高气温为33℃，最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃.当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20天。
（5）地质水文资料：
本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主，地下水位2m.。
（6）电费制度：
本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。
每月基本电费按主变容量计为18元/（kVA）,动力电费为0.20元/（kw.h），照明电费为0.50元/（kw.h）。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。
此外，电力用户按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：
6
10kV为800元/（kVA）。
1.任务
（1）计算电力负荷和无功功率补偿；
（2）选择本变电所主变的台数、容量和类型；
（3）设计本变电所的电气主接线；
（4）进行必要的短路电流计算；
（5）选择和校验变电所一次设备及进出线；；
图1.1工厂总平面图
表1.1全厂负荷表
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/Kw
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.70
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明
10
0.8
1.0
6
工具车间
动力
360
0.3
0.60
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.80
照明
5
0.8
1.0
9
装配车间
动力
180
0.3
0.70
照明
6
0.8
1.0
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1.0
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.80
照明
1
0.8
1.0
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
350
0.7
0.9
1.电力负荷和无功功率补偿
电力负荷计算
单组用电设备计算负荷的计算公式
a）有功计算负荷（单位为KW）
=
，
为系数
b）无功计算负荷（单位为kvar）
=
tan
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）
多组用电设备计算负荷的计算公式
a）有功计算负荷（单位为KW）
=
式中
是所有设备组有功计算负荷
之和，
是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95
b）无功计算负荷（单位为kvar）
=
，
是所有设备无功
之和；
是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97
c）视在计算负荷（单位为kvA）
=
d）计算电流（单位为A）
=
经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表1.1所示（额定电压取380V）
编号
名称
类别
设备容量
/kW
需要系数
cos
tan
计算负荷
/kW
/kvar
/kVA
/A
1
铸造
车间
动力
300
0．3
0.7
1.02
90
91.8
128.6
195.4
照明
6
0．8
1．0
0
4.8
0
4.8
7.3
小计
306
——
94.8
91.8
133.4
202.7
2
锻压
车间
动力
350
0．3
0.65
1.17
105
122.9
161.5
245.4
照明
8
0.7
1．0
0
5.6
0
5.6
8.5
小计
358
——
110.6
122.9
167.1
253.9
3
热处理
车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
112.5
170.9
照明
5
0.8
1．0
0
4
0
4
6.1
小计
155
——
94
67.5
116.5
177
4
电镀
车间
动力
250
0.5
0.8
0.75
125
93.8
156.3
237.4
照明
5
0.8
1．0
0
4
0
4
6.1
小计
255
——
129
93.8
159.3
243.5
5
仓库
动力
20
0．4
0．8
0.75
8
6
10
15.2
照明
1
0．8
1．0
0
0.8
0
0.8
1.2
小计
21
——
8.8
6
10.8
16.4
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
180
273.5
照明
7
0.9
1．0
0
6.3
0
6.3
9.6
小计
367
——
114.3
144
186.3
283.1
7
金工
车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
123.1
187
照明
10
0.8
1．0
0
8
0
8
12.2
小计
410
——
88
93.6
131.1
199.2
8
锅炉
车间
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
43.8
66.5
照明
1
0．8
1．0
0
8
0
8
12.2
小计
51
——
43
26.3
51.8
78.7
9
装配
车间
动力
180
0.3
0.7
1.02
54
55.1
77.1
117.2
照明
6
0．8
1．0
0
4.8
0
4.8
7.3
小计
186
——
58.8
55.1
81.9
124.5
10
机修
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
49.2
74.8
照明
4
0．8
1．0
0
3.2
0
3.2
4.9
小计
164
——
35.2
37.4
52.4
79.7
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272.2
413.6
总计（380V侧）
动力
2220
1021.5
856
——
——
照明
403
计入
=0.85,
=0.9
0.75
868.3
770.4
1160.8
1763.7
表1.1各厂房和生活区的负荷计算表
无功功率补偿:
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、有功损耗小以及组装灵活、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。
由表1.1可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.75。
而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。
考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，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：
=
（tan
-tan
）=868.3[tan（arccos0.75）-tan（arccos0.92）]=395.0kvar
=
-
*0.05=770.4-770.4*0.05=731.88kvar
参照图2，选PGJ1型低压自动补偿评屏，并联电容器为BWF10.5_100_1型，采用其方案1
（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相结合，总共容量为100kvar
5=500kvar。
补偿前后，变压器低压侧的有功计算负荷基本不变，而无功计算负荷
=（731.88-500）kvar=231.88kvar，视在功率
=898.7kVA，计算电流
=1365.5A,功率因数提高为cos
=
=0.967。
在无功补偿前，该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要；而采取无功补偿后，主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。
同时由于计算电流的减少，使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小，因此无功补偿的经济效益十分可观。
因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表1.2所示。
图2PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案
表1.2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos
计算负荷
/KW
/kvar
/kVA
/A
380V侧补偿前负荷
0.75
868.3
770.4
1160.8
1763.7
380V侧无功补偿容量
-500
380V侧补偿后负荷
0.967
868.3
270.4
898.7
1365.5
主变压器功率损耗
0.01
=11.6
0.05
=58.04
10KV侧负荷计算
0.92
879.9
328.44
939.2
1427
2.变电所主变压器及主接线方案的选择
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考虑有下列两种可供选择的方案：
a）装设一台变压器型号为S9型，而容量根据式
，
为主变压器容量，
为总的计算负荷。
选
=1000KVA>
=900KVA，即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
b）装设两台变压器型号为S9型，即：
900KVA=（540~630）KVA
而且Snt>=
（1+2）=（158+191.5+74）KVA=423.5KVA
因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷所需的备用电源，考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均为Yyn0。
变电所主接线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主
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