机械加工厂全厂变电所与厂区配电系统课程设计说明书.docx

1、机械加工厂全厂变电所与厂区配电系统课程设计说明书机械加工厂全厂变电所及厂区配电系统设计第一章 绪论1.1 工厂供电的意义在学完供配电技术这门课程后，对电力系统和供配电系统的概念、电力负荷等相关知识有了基本的了解，也能根据负荷性质、用电容量、地区供电条件和相关的技术知识等条件给出较合理的设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。工厂供电设计主要包括全厂变电所设计、车间配电系统所设计及车间动力和照明设计。电能是一种清洁的二次能源，它不仅能传送和分配，易于转换为其他的能源，而且便于控制、管理和调制，易于实现自动化。所以，电能已广泛应用于国民经

2、济、社会生产和人们的日常生活之中。1.2 设计概述 1、工厂总平面图（参见附图-5）2、各车间用电设计资料（参见附表1）3、电源情况：1)电源电压等级：10千伏。2)电源线路，用一回架空非专用线向本厂供电，导线型号为LJ70，线路长度为5公里，线路走向参看工厂总平面图。3)电源变电所10千伏母线短路容量最大运行方式时为300MVA，最小运行方向时为200MVA，单相接地电流为10安。4)电源变电所10千伏引出线继电保护的整定时限为1.6秒。4、全厂功率因数要求不低于供用电规程。5、计量要求高供高量。6、二部电价制收费：（1）电度电价为0.058元/度。（2）设备容量电价4元/KVA月（或最高量

3、电价6元/千瓦、月）。7、工厂为二班制生产，全年工作时数4500小时，最大负荷利用小时3500小时（均为统计参考值）。8、厂区低压配电线路允许电压损失3.55%。9、本地气象、地壤等资料：（1）海拔高度9.2米。（2）最热月平均温度28.4。（3）最热月平均最高温度32.2。（4）极端最高温度38.5。（5）极端最低温度-15.5。（6）雷暴日数35.6日/年。（7）最热月地下0.8米的平均温度27.4。1.3 设计任务及方案 1、设计说明书一份在设计说明计算书中应包括以下主要部分：1）各车间与全厂的负荷计算，功率因数的补偿（放电电阻值）。2）变（配）电所位置的确定，变压器数量、容量的决定。3

4、）全厂供电系统的接线方式与变电所主接线的确定。4）高气压电气设备与导线电缆的选择。5）短路电流的计算与电气设备的校验。6）继电保护整定电流。2、设计图纸：1）变(配)电所主接线图一(或将高、低压分开画两)。2）工厂变配电所和电力线路平面布置图一。3）继电保护原理展开图一。4）变配电所平剖面布置图一（两）。3、主要设备材料表一份。、4、设计方案：我们应根据工厂各车间的实际情况，利用需要系数法计算出各组设备容量、功率因数不满足供电规程，则进行无功补偿。然后按功率距法确定负荷中心，根据变电所位置选择的原则确定了变电所的位置，如果车间的视在功率大于320KVA，则需设一个车间变电所，再确定变压器的台数

5、和容量，并选择了变压器的型号。根据选择的额定容量计算短路电流，在选择电气设备时，一定要遵循选择的原则。继电保护设计时，要就实际情况选择保护。厂区采用电缆接线方式，高压电缆进线用硬铝母线，变压器室需抬高地平，窄面推进且离墙安装。设计时应尽量采用简洁明了的方案，考虑资源问题，以经济效果和供电质量综合考虑。5、设计时间：设计时间定为两周。第二章 负荷计算及功率补偿2.1 负荷计算的容和目的一、负荷计算的容负荷计算是供配电系统正常运行的计算，是正确选择供配电系统中导线，电缆，开关电器，变压器等的基础，也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少的环节。这就需要对电力负荷进行计算。导体过一个等效负荷时，导体的

6、最高温升正好和通过实际的变动负荷时其产生的最高温升相等，该等效负荷就成为计算负荷。计算负荷时一个假想的持续性负荷，其热效应与同一时间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。负荷计算要将各车间设备分组，求出各用电设备的设备容量，然后用需要系数法逐个算出分组的计算负荷，车间计算负荷以及全厂计算负荷。按照要求高压侧的功率因数应该大于0.9，若不满足要求，需要对高压侧进行无功功率补偿。同时，无功功率补偿要考虑设备安装地点和控制方式，根据补偿要求选择相应的成套补偿装置。本次课程设计采用固定的电容补偿方式。二、负荷计算的目的工厂企

7、业电力负荷计算的主要目的是：（1）全厂在工程设计的可行性研究阶段要对全厂用电量做出估算以便确定整个工程的方案；（2）在设计工厂供电系统时，为了正确选择变压器的容量，正确选择各种电气设备和配电网络，以及正确选择无功补偿设备等，需要对电力负荷进行计算。2.2 负荷计算的方法工程上根据不同的计算目的，针对不同类型的用户和不同类型的负荷，在实践中总结出了各种负荷计算：估算法、需要系数法、二项式法和单相负荷计算法等，本次课程设计采用需要系数法。（1）进行负荷计算时，首先要将不同工作制下的用电设备的额定容量换算成统一的设备容量，具体运算如下：1、长期工作制和短时工作制的用电设备的设备容量就是该设备的铭牌额

8、定功率，即 PeN （21）2、反复短时工作制的用电设备1)电焊机和电焊机组电焊机和电焊机组换算到=100%时的功率 Pe=PN （22）式中电焊机额定有功功率；额定负荷持续率； 其值为100%的负荷持续率（计算中用1）。2)起重机起重机换算到=25%时的额定功率 Pe=PN （23）式中起重机额定有功功率；额定负荷持续率；其值为25%的负荷持续率。3)照明设备照明设备的额定容量可按建筑物的单位面积容量法估算 Pe= （24）式中建筑物单位面积照明容量（W/m2）；S建筑物面积（m2）。（2）用电设备的计算负荷1、单台用电设备的计算负荷就是其设备容量 =Pe （25）2、单组用电设备的计算负荷

9、有功功率：PcKdPe （26）无功功率：QcPctan （27）视在功率： （28）计算电流： （29）式中Pe 为设备容量；Kd 该用电设备组的需要系数；tan功率因数角的正切值。3、多组用电设备的计算负荷有功功率：= （210）无功功率： （211）视在功率： （212）计算电流： （213）2.2 负荷计算的方法表21 第三车间（热处理）序号用电设备型号名称台数每台设备额定容量（千瓦）备 注1RJJ709井式加热电阻炉17022CY38/2.81齿轮油泵1103轴流风机434RJX609箱式电阻炉1605RJX7512箱式电阻炉176（73.5+2.5）KW6RJJ-90-9TC牛式气

10、体渗碳电阻炉191.5（90+1.5）KW7CF30风扇式干燥箱130.6（30+0.6）KW8RJJ756井式回火电阻炉178（75+3）KW9电热硝浴炉13610RJY121电热碱浴炉21211RYD-75-13高温电极式盐浴炉175125T电动桥式起重机125JC=40%13112BC6离心泵115143BC9离心泵17.515101型塑料泵37163#叶氏鼓风机27171#叶氏鼓风机21.718电动葫芦12.8(2.2+0.6)19200金相单头磨光机100.1820S3SL300砂轮机61.52112台式钻床50.6 根据上述相关的计算原则，则可以计算出第三车间的计算负荷和其他相关量

11、，以下是第三车间的负荷计算：表22 第三车间各用电设备组的分组及需要系数用电设备组需要系数（kd）tan电阻炉组（1、4、5、6、8）0.70.2水泵，风机组（2、3、13、14、15、16、17）0.750.75起重机组（12、18）0.21.33电弧熔炉组（9、10、11）0.90.57小批量生产冷加工机组（19、20、21）0.141.73干燥箱（7）0.70照明电路0.90各用电设备组计算负荷如下：1电阻炉组:Pc1Kd1Pe1=0.7(70607691.578) 262.85 KwQc1Pc1tan262.850.252.57 KvarSc1 268KVA Ic1SN(UN)407.

12、2A2水泵，风机组:Pc2Kd2Pe2=0.75(4310157.5372721.7) 62.175 KwQc2Pc2tan62.1750.7546.63 KvarSc2 76.13KVA Ic2SN(UN)115.67A3起重机组:将起重机换算到25%时的额定功率，Pe=25240%31.62 KwPc3Kd3Pe3=0.2(31.622.8) 6.884 KwQc3Pc3tan6.8841.339.156KvarSc3 11.46KVA Ic3SN(UN)17.4A4电弧熔炉组:Pc4Kd4Pe4=0.9（3621275）121.5 KwQc4Pc4tan0.57121.569.26Kva

13、rSc4 139.85KVA Ic4SN(UN)212.49A5小批量生产冷加工机组:Pc5Kd5Pe5=0.14（100.1861.550.6）1.932 KwQc5Pc5tan1.731.9323.342 KvarSc5 3.86KVA Ic5SN(UN)5.86A6干燥箱:只因只有一台该设备，故：Pc6Pe6=30.6 Kw Qc60Sc6 30.6KVA Ic6SN(UN) 46.49A7照明电路:第三车间照明面积为1100m，故Pe7110.99.9 Kw；Qc70Sc7 9.9KVA Ic7SN(UN)15A取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：PcKpPci0.9(262.856

14、2.1756.884121.530.69.9)444.47KwQcKqQci0.9(52.5746.639.15669.263.342)162.86Kvar473.37KVA 719.23A所以第三车间总的负荷计算为：3Pc444.47Kw 3Qc162.86Kvar 3Sc473.37KVA第一车间（大件加工）1大批金属冷加工机床设备组：Pc1Kd1Pe1=191.6KWQc1Pc1tan=331.45Kvar2吊车，起重机设备组：Pc2Kd2Pe2=20.49KWQc2Pc2tan=35.45Kvar仓库照明Pe712.5KW Qc70取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：PcKpPci2

15、02.13KWQcKqQci330.21Kvar387.16KVA 588.25A第二车间（中、小件加工）1大批金属冷加工机床设备组：Pc1Kd1Pe1=351.74KWQc1Pc1tan=608.52Kvar2直流弧焊机组：Pc2Kd2Pe2=31.6KWQc2Pc2tan=42.03Kvar3焊接变压器组：Pc3Kd3Pe3=25.4KwQc3Pc3tan44.195Kvar5吨电动式吊轮组：Pc4Kd4Pe4=13.77KwQc4Pc4tan23.83Kvar仓库照明：Pe549.29Kw Qc70取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：PcKpPci424.62KWQcKqQci646.

16、72Kvar773.66KVA 1175.49A第四车间（锻工）锻锤及其他机械组：Pc1Kd1Pe1=23.5KWQc1Pc1tan=31.26Kvar泵及排风机组：Pc2Kd2Pe2=60.8KWQc2Pc2tan=45.6Kvar砂轮机组：Pc3Kd3Pe3=36 KwQc3Pc3tan27Kvar起重机组：Pc4Kd4Pe4=5.058KwQc4Pc4tan8.75Kvar电焊机组：Pc5Kd5Pe5=3.948 KwQc5Pc5tan5.25Kvar电阻炉组：Pc6Kd6Pe6=45KwQc60Kvar仓库照明：Pe75.7Kw Qc70取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：PcKpP

17、ci162KWQcKqQci105.62Kkvar193.39KVA 293.83A第五车间碾轧机组：Pc1Kd1Pe1=18.08KWQc1Pc1tan=13.56Kvar鼓风机组：Pc2Kd2Pe2=49.13KWQc2Pc2tan=36.848Kvar热加工组：Pc3Kd3Pe31.7KwQc3Pc3tan2.261Kvar运输机组：Pc4Kd4Pe4=5.525KwQc4Pc4tan4.862Kvar电阻炉组：Pc5Kd5Pe5=14 KwQc5Pc5tan2.8 Kvar起重机组：Pc6Kd6Pe6=1.825KwQc6Pc6tan3.157Kvar仓库照明：Pe75.22Kw Qc

18、70取同时系数为0.9，则总的计算负荷为：PcKpPci85.93KWQcKqQci57.14Kvar 103.2KVA 156.8A表23 全厂负荷计算汇总表序号车间号用电设备分组设备容量KWKdtan计算负荷计算电流Ic（A）PCKWQcKvarScKVANO1第一车间大批量冷加工组9580.21.73191.6331.45382.8581.6吊车、起重机组136.60.151.7320.4935.4540.95622仓库照明20.830.6012.5012.519小计224.6366.9乘以K0.9202.1330.21387.16588.25NO2第二车间大批量冷加工组1758.70.

19、21.73351.7608.52702.841067.89直流弧焊机组90.30.351.3331.642.0352.5879.89焊接变压器组50.80.52.2925.444.250.9877.465T电动式吊车组98.360.141.7313.7723.8327.5241.81照明61.60.8049.29049.2974.89小计471.8718.58乘以K0.9424.6646.72773.661175.49电阻炉组375.50.70.2262.952.57268407.2水泵，风机组80.20.750.7560.1846.6376.13115.67NO3第三车间起重机组34.40.

20、21.336.8849.15611.4617.4电弧熔炉组1350.90.57121.569.26139.9212.49小批量生产冷加工机组13.80.141.731.9323.3423.865.86干燥箱30.60.7030.6030.646.49照明电路110.909.909.915小计493.5180.9乘以K0.9444.5162.7473.37719.23NO4第四车间锻锤及其他机械940.251.3323.531.2539.159.4泵、排风机组760.80.7560.845.676115.47砂轮机组450.80.7536274568.37起重机组33.70.151.735.51

21、8.7510.3415.71电焊机组11.30.351.333.955.256.579.982电阻炉组45004504568.37照明7.1280.805.705.78.66小计180117.36乘以K0.9162105.62193.39293.83N05第五车间碾铲机组22.50.80.7518.0813.5622.634.34鼓风机组57.80.850.7549.1336.84861.4193.31热加工机组6.80.251.331.72.2612.834.3运输机机组8.50.650.885.5254.8627.3611.18电阻炉设备组200.70.2142.814.2821.7起重机

22、组730.251.731.8253.15713.320.21照明6.5280.805.2205.227.93小计95.4863.49乘以K0.985.93257.14103.2156.8N06其他仓库12.8560.501.4280仓库22.8560.501.4280仓库31.860.500.930NO6建筑物食堂7.1280.906.420收发室1.0240.600.6140办公楼21.60.9019.440小计30.260乘以K0.8525.72025.7239.08NO7全厂共计1344.91302.61956.5乘以K0.91210.41172.31685.02无功功率补偿-672全厂

23、低压侧总计1219.4500.31230.031974变压器损耗19.6578.58总计1230.03578.881359.4478.492.3无功功率补偿一、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法1、功率因数的概念和意义功率因数是衡量供配电系统是否经济运行的一个重要指标。用户中绝大多数用电设备，如感应电动机、电力变压器、电焊机及交流接触器等，它们都要从电网吸收大量无功电流来产生交变磁场，其功率因数均小于1，需要进行无功功率补偿，提高功率因数。2、功率因数对供配电系统的影响及提高功率因数的方法 感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而降低功率因数。功率因数太低将会给供配电系统

24、带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。所以要求电力用户功率因数必须达到一定值，低于某一定值就必须进行补偿。国家标准GB/T34851998评价企业合理用电技术导则中规定“在企业中最大负荷时的功率因数应不低于0.9，凡功率因数未达到上述规定的，应在负荷侧合理的装置几种与就地无功功率补偿设备” 。3、提高功率因数的方法功率因数不满足要求时，首先应提高自然功率因数，然后再进行人工补偿。 （1）提高自然功率因数合理选择电动机的规格和型号。防止电动机长时间空载运行。保证电动机的检修质量。合理选择变压器的容量。交流接触器的节电运行。 （2）人工补偿功率因数并联电容器补偿。同步电动机

25、补偿。动态无功功率补偿。考虑到厂为机械厂，如果采用提高自然功率因数的话，设备台数太多，不太容易实现，故在这采用人工补偿来功率因数，为了方便控制和管理，应该选用动态无功功率补偿更为合理。4、补偿容量和电容器台数的确定（1）采用固定补偿在变电所6-10KV高压母线上进行人工补偿时，一般采用固定补偿，即补偿电容器不随负荷变化投入或切除，其补偿容量按下式计算 （214）式中，补偿容量，平均有功负荷；补偿前平均功率因数角的正切值；补偿后平均功率因数角的正切值；称为补偿率。（2）采用自动补偿在变电所0.38KV母线上进行补偿是，都采用自动补偿，即根据cos测量值按功率因数设定值，自动投入或切除电容器，即 ） （215）在确定并联电容器的容量后，根据产品目录（见参考资料表A-2）就可以选择并联电容器的型号规定，并确定并联电容器的数量为nQc.cQN.c （216）式中，QN.C为单个电容器的额定容量（Kvar）。 对于由上述计算所得的数值，应取相近偏大的整数，如果是单相电容器，还应取为3的倍数，以便三相均衡分配，实际工程中，都选用成套的电容器补偿柜。 该厂为机械加工厂，且是采用10KV电源进线，在经过全厂变电所变为0.4KV的电压供设备使用，为了便于控制和管理故应采用自动补偿方式。二、功率补偿计算 全厂低压侧的功率因数为cos1210.3