某工厂变电所配电系统电气设计说明.docx
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某工厂变电所配电系统电气设计说明
某工厂变电所配电系统电气设计
电气工程及其自动化
[摘要]本课题的目标是设计降压变电所一次侧电气部分，通过负荷计算及无功功率补偿计算、及变配电所所址和型式的选择、变电所主变压器台数、容量及类型的选择、以及短路电流计算，变电所一次设备的选择等方面考虑设计，从而实现工厂供电系统安全、可靠、优质、经济地运行。
通过本课题的设计，初步掌握工厂供电系统简单设计所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定初步的基础。
本文根据GB50059—92《10kV及以下变电所设计规范》的要求，从变电所10kV侧和低压侧两个方面详细阐述了变电所的实现及其理论依据。
[关键词]功率因素;降压变压器;母线
Afactorysubstationelectricaldesigndistributionsystem
ElectricalengineeringandautomationWANGYu-hui
Abstract:
Thistopic'sgoalistodesignstep-downsubstationelectricparts,asidebyloadcalculationandreactivepowercompensationcalculation,andtransfering&transformingbyaddressandpatternofchoice,themaintransformersubstationsets,capacityandtypesofchoice,andonceshort-circuitcurrentcalculation,substationequipmentchoice,etc,thusrealizefactoryconsiderdesignpowersupplysystemissafe,reliableandhighquality,economicoperation.Throughthedesignofthistopic,preliminarymasterfactorypowersupplysystemofsimpledesignnecessarybasictheoryandbasicknowledgeforfutureworkinfactoriessupplyengineeringlaypreliminaryfoundation.AccordingtotheGB50059consumers10kVandbelow--92substationdesignrequirementsofthe"standards,fromthelowvoltagesidesideandconsumers10kVsubstationtwoexpoundedtherealizationofsubstationanditstheoreticalbasis.
Keywords:
Powerfactor;step-downtransformer;busline
1设计任务书
1.1设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，适当考虑到工厂的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，最后按要求写出设计说明书，绘制设计图样。
1.2设计依据
1.2.1工厂总平面图
图1工厂总平面图
1.2.2工厂负荷情况
本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6h.该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外、其余均属三级负荷。
本厂的负荷统计资料如表1-1所示。
表1-1工厂负荷统计资料
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
0.7
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
0.6
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.9
1.0
3
热处理车
间
动力
150
0.6
0.8
照明
5
0.8
1.0
9
装配车间
动力
180
0.3
0.7
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
0.8
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
1.2.3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，本厂可有附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。
该干线的走向参看工厂总平面图。
该干线的导线牌号为LG-150，导线为等边三角形排列，线距为2m，干线首端距离本厂约8km。
干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断按保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.7s。
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有电源。
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。
1.2.4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℃，年最热月平均气温为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。
1.2.5地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m，地层以粘砂土为主，地下水位为2m。
1.2.6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压器容量计为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，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：
6～10KV为800元/KVA。
2负荷计算和无功功率补偿
2.1计算负荷意义和计算目的
工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷──称为计算负荷，从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面，确定变压器容量，制定提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量。
电气计算负荷还必须认真的确定，因为它的准确程度，直接影响整个工厂供电设计的质量，计算过高，将增加供电设备的容量，浪费有色金属，增加初投资。
计算过低则可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增加电能损耗，影响供电系统的正常运行。
所以深入研究负荷计算的方法；大力测定负荷计算系数；广泛进行企业负荷调查，是我国广大供电工作者的重要任务。
2.2负荷计算的方法
计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。
用电设备组计算负荷的确定，在工程中常用的有需要系数法和二项式发，而需要系数法应用最为普遍。
当用电设备台数较多、各台设备容量相差悬殊不大时，通常采用需要系数法计算。
当用电设备台数较少而容量相差悬殊时，则宜于采用二项式发计算。
本设计就采用需要系数法计算。
2.2.1需要系数法
将用电设备按其设备性质不同分成若干组，对每一组选用合适的需要系数，算出每组用电设备的计算负荷，然后由各组计算负荷求总的计算负荷，这种方法称为需要系数
法。
需要系数法一般用来求多台三相用电设备的计算负荷。
需要系数，是用电设备组（或用电单位）在最大负荷时需要的有功功率与其总的设备容量（备用设备容量不计入）的比值，即
（2-1）
因此，按需要系数法确定三相单组用电设备组有功计算负荷的基本公式为（kW）
（2-2）
式中—为用电设备组的需要系数；—为用电设备组的设备容量（kW）。
无功计算负荷的基本公式为（kvar）
（2-3）
式中—用电设备组平均功率因素的正切值。
确定视在计算负荷的基本公式为（kVA）
（2-4）
式中—为用电设备组的平均功率因素。
确定计算电流的基本公式为（A）
（2-5）
式中─用电设备的额定电压（kV）。
多组用电设备计算负荷的计算公式
总的有功计算负荷（2-6）
总的无功计算负荷（2-7）
总的视在计算负荷（2-8）
总的计算电流（2-9）
以上式中的和分别表示所有各组设备的有功和无功计算负荷之和。
由于各组设备的不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流一般不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和乘以来计算。
2.2.2负荷计算
就本设计而言，由于设计任务书中已经给出工厂负荷统计的相关资料，故只需将相关数据带入相关公式即可计算出对应的各物理量。
分别计算其有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、计算电流及其该车间的总的有功计算负荷、总的无功计算负荷、总的视在计算负荷、总的计算电流。
（1）动力部分
有功计算负荷：
=0.3×300=90kW
无功计算负荷：
=90×1.02=91.8kvar
视在计算负荷：
=90/0.7=128.6kVA
计算电流：
=128.6/（1.73×0.38）=194.8A
（2）照明部分
有功计算负荷：
=0.8×6=4.8kW
无功计算负荷：
=0kvar
视在计算负荷：
=4.8/1=4.8kVA
计算电流：
=4.8/（1.73×0.22）=12.6A
（3）该车间总的计算负荷：
（0.95）
总的有功计算负荷：
=0.95×（90+4.8）=90.1kW
总的无功计算负荷：
=0.95×91.8=87.2kvar
总的视在计算负荷：
=125.4kVA
总的计算电流：
=125.1/（1.73×0.38kV）=190A
同理，按需要系数法得出某工厂的计算负荷表如表1所示：
表2-1某工厂负荷计算表
编号
名称
类别
设备容量
Pe（KW）
Kd
cos
tan
计算负荷
P30
（KW）
Q30
（KVAR）
S30（KVA）
I30（A）
1
铸造
车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
128.6
194.8
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
4.8
12.6
小计
306
—
94.8
91.8
132
201
2
锻压
车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
123
161.5
244.7
照明
8
0.7
1
0
5.6
0
5.6
14.7
小计
358
—
110.6
123
165
251
3
热处
理
车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
112.5
170.5
照明
5
0.8
1
0
4
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