工厂低压配电系统设计.docx
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工厂低压配电系统设计
工厂低压配电系统设计
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工厂低压配电系统设计
【摘要】电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。
关键词；变电所；变压器；工厂负荷；接线方案；防雷及接地保护
前言
现在除个别大型工业联合企业有自备电厂外，绝大多数工厂都是从国家电力系统取得电能的，因此，工厂工业负荷是电力系统的主要用户，工厂供电系统也是电力系统的一个组成部分，保证安全供电和经济运行，不仅关系到企业的利益，也关系到电力系统的安全和经济运行以及合理利用能源。
工厂供电设计必须遵循国家的各项方针政策，设计方案必须符合国家标准中的有关规定，同时必须满足以下几项基本要求：
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，运行费用低，并尽可能工节约电能和减少有色金属消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前和利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
本设计的主要内容包括：
车间的负荷计算及无功补偿，确定车间变电所的所址和型式，车间变电所的主接线方案，短路电流计算，主要用电设备选择和校验，车间变电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的设计等。
工厂分布图
1车间的负荷计算及无功补偿
1.1负荷计算的目的、意义及原则
（1）供电系统要能安全可靠地正常运行，其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。
因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。
（2）计算负荷是供电设计计算的基本依据。
计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。
如果计算负荷确定的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费。
如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。
由此可见，正确确定计算负荷意义重大。
（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。
常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。
平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
（4）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。
在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
（5）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。
一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。
在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
1.2、全厂负荷计算表及方法
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。
本设计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
1.2工厂负荷情况
工厂有8个厂房分别为冷加工车间，金属加工车间，变压器装配房，检修车间和4个工具车间。
机床设备情况如下：
表1-1
设备代号
设备名称
单台容量（KW）
功率因数Cosφ
效率η
1
车床
2
0.8
0.8
2
车床
4
0.8
0.8
3
车床
5
0.8
0.8
4
铣床
3.5
0.8
0.8
5
铣床
3
0.8
0.8
6
铣床
2
0.8
0.8
7
插齿机
4.5
0.85
0.85
8
工具磨床
1.5
0.8
0.8
9
小冲床
1.5
0.8
0.8
10
磨床
1.5
0.8
0.8
11
磨床
4.5
0.85
0.85
12
冲床
4.5
0.85
0.85
13
钻床
1.5
0.8
0.8
14
变压器
2
0.8
0.9
各车间负荷情况
表1-2
车间编号
拥有设备
设备容量（KW）
功率因数Cosφ
需要系数
Kd
冷加工车间
1,2,3号车床各2台。
4,5,6号铣床各2台。
插齿机1台
43.5
0.8
0.4
照明
5
0.8
0.8
金属加工车间
3号车床6台，13号钻床10台.工具磨床2台，10号磨床2台，11号磨床1台
小冲床3台
55.5+4.5
0.8，,085
0.3
照明
6
0.8
0.9
变压器装配房
14号变压器4个
8
0.8
0.5
照明
2
0.8
0.8
检修车间
150
0.85
0.25
5
0.85
0.9
工具车间1
50
0.85
0.3
4
0.85
0.9
工具车间2
55
0.85
0.3
4
0.85
0.9
工具车间3
40
0.85
0.3
3
0.85
0.9
工具车间4
35
0.85
0.3
3
0.85
0.9
1.3计算负荷、无功负荷、视在负荷的计算
根据公式:
有功功率：
P30=Pe·Kd
无功功率:
Q30=P30·tanφ
视在功率:
S3O=P30/cosφ
计算电流:
I30=S30/√3Un
表1-3
车间负荷计算表（Un=380V）
车间
设备类别
设备容量（KW）
功率因数cosφ
需要系数
Kd
tanφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kw
S30/kva
I30/A
冷加工车间
动力
43.5
0.8
0.4
0.75
17.4
13.05
21.75
33.05
照明
5
0.8
0.8
0.75
4
3
5
7.6
金属加工车间
动力
60
0.8
0.3
0.75
18
13.5
22.5
34.2
照明
6
0.8
0.9
0.75
5.4
4.05
6.75
10.26
变压器装配房
动力
8
0.8
0.5
0.75
4
3
5
7.60
照明
2
0.8
0.8
0.75
1.6
1.2
2
3.04
检修车间
动力
150
0.85
0.25
0.6
37.5
22.5
44.12
67.03
照明
5
0.85
0.9
0.6
4.5
2.7
5.29
8.04
工具车间
1
动力
50
0.85
0.3
0.6
15
9
17.65
26.81
照明
4
0.85
0.9
0.6
3.6
2.16
4.24
6.44
工具车间
2
动力
55
0.85
0.3
0.6
16.5
9.9
19.41
29.49
照明
4
0.85
0.9
0.6
3.6
2.16
4.24
6.44
工具车间
3
动力
40
0.85
0.3
0.6
12
7.2
14.12
21.45
照明
3
0.85
0.9
0.6
2.7
1.62
3.18
4.83
工具车间
4
动力
35
0.85
0.3
0.6
10.5
6.3
12.35
18.77
照明
3
0.85
0.9
0.6
2.7
1.62
3.18
4.83
总计
动力
441.5
130.9
84.45
156.9
238.43
照明
32
28.4
18.51
33.85
51.48
0.835
159.3
102.96
190.75
289.91
由上表可知，该厂380V侧最大负荷时的功率因数是0.84，而供电部门要求该厂10kv进线侧最大负荷时因数不应低于0.90.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：
Qc=P30（tanφ1-tanφ2）=159.3[tan（arccos0.84）-tan（arccos0.92）]kvar=35.84kvar
无功功率补偿装置：
一般用并联电容器的方法来进行功率补偿。
查表知选择型号BKMJ0.4-12-1/3并联电容器3只取Qc=36kvar.
补偿后无功功率ΣQ30－36＝102.96-36=66.96kvar
补偿后视在功率S30=√（159.3）2+（66.96）2=172.8KV.A
变压器容量选择（kVA）200kVA
变压器的功率损耗为：
ΔPT=0.015*172.8=2.592KW
ΔQT=0.06*172.8=10.368kvar
变电所高压侧的计算负荷为：
P30
（1）=159.3+2.592=161.892KW
Q30
（1）=66.96+10.368=77.328KW
S30
（1）=√（P30
（1））2+（Q30
（1））2=179.41KVA
补偿后的功率因数：
cosφ
（1）=P30
（1）/S30
（1）=0.902。
这一功率因数满足要求。
因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如下表所示：
表1-4
项目
cosφ
计算负荷
P30/kw
Q30/kvar
S30/kva
I30/A
380v侧补偿前负荷
0.84
159.3
102.96
190.75
289.91
380v侧无功补偿容量
-36
380v侧补偿后负荷
0.92
159.3
66.96
172.8
249.42
主变压器功率损耗
0.015S30=2.592
0.06S30=10.368
10kv侧负荷计算
0.902
161.892
77.328
179.41
10.358
1.4无功补偿的主要作用
无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。
安装并联电容器进行无功补偿，可限制无功补偿在电网中传输，相应减小了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
无功补偿应根据分级就地和便于调整电压的原则进行配置。
集中补偿与分散补偿相结合，以分撒补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降压相结合；并且与配电网建设改造工程同步规划、设计、施工、同步投运。
无功补偿的主要作用具体体现在：
①提高电
升级会员 