工厂供电课程设计示例

工厂供电课程设计示例一、设计任务书（示例）（一）设计题目XX机械厂降压变电所的电气设计（二）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，并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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。（三）设计依据1、工厂总平面图，如图11-3所示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于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表11-3所示。表11-3工厂负荷统计资料（示例）厂房编号厂房名称负荷类别设备容量(KW)需要系数Kd功率因数cosφP30(KW)Q30(Kvar)S30(KVA)I30(A)1铸造车间动力3000.30.7照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明100.81.06工具车间动力3600.30.6照明70.91.04电镀车间动力2500.50.8照明50.81.03热处理车间动力1500.60.8照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.8照明10.81.05仓库动力200.40.8照明10.81.011生活区照明3500.70.9合计3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条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。该干线的导线型号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）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°C，年平均气温为23°C，年最低气温为-8°C，年最热月平均最高气温为33°C，年最热月平均气温为26°C，年最热月地下0.8m处平均温度为25°C，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层土质以砂粘土为主，地下水位为2m。6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，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0.2元/KW·h.，照明（含家电）电费为0.5元/KW·h.。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9。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。（四）设计任务1、设计说明书需包括：1）前言2）目录3）负荷计算和无功补偿4）变电所位置和型式的选择5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择6）变电所主接线方案的设计7）短路电流的计算8）变电所一次设备的选择与校验9）变电所进出线的选择与校验10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定11）防雷保护和接地装置的设计12）附录——参考文献2、设计图纸需包括1）变电所主接线图1张（A2图纸）。2）变电所平、剖面图1张（A2图纸）*。3）其他，如某些二次回路接线图等*。注：标*号者为课程设计时间为两周增加的设计图纸。(五)设计时间自年月日至年月日（2周）二、设计说明书（示例）前言（略）目录（略）（一）负荷计算和无功补偿1、负荷计算各厂房和生活区的负荷计算如表11-4所示。表11-4XX机械厂负荷计算表编号名称类别设备容量Pe/(KW)Kdcosφtanφ计算负荷P30/(KW)Q30/(Kvar)S30/(KVA)I30/(A)1铸造车间动力3000.30.71.029091.8——照明60.81.004.80——小计306—94.891.81322012锻压车间动力3500.30.651.17105123——照明80.71.005.60——小计358—110.61231652513热处理车间动力1500.60.80.759067.5——照明50.81.0040——小计155—9467.51161764电镀车间动力2500.50.7512593.8——照明50.8040——小计255—12993.81602445仓库动力200.40.80.7586——照明10.81.000.80——小计21—8.8610.716.26工具车间动力3600.30.61.33108144——照明70.91.006.30——小计367—114.31441842807金工车间动力4000.20.651.178093.6——照明100.81.0080——小计410—8893.61281948锅炉房动力500.70.80.753526.3——照明10.81.000.80——小计51—35.826.344.4679装配车间动力1800.30.701.025455.1——照明60.81.004.80——小计186—58.855.180.612210机修车间动力1600.20.651.173237.4——照明40.81.003.20——小计164—35.237.451.47811生活区照明3500.70.90.48245117.6272413总计（380V侧）动力22201015.3856.1——照明403K∑p=0.8计入K∑q=0.850.75812.2727.6109016562、无功功率补偿由表11-4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侧最大负荷时的功率因数不应低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时的功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量：QC=P30(tanφ1-tanφ2)=812.2[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]kvar=370kvar参照图2-6，选PGJ1型低压自动补偿屏*，并联的日期为BW0.4-14-3型,采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）4台相组合，总容量84kvar×5=420kvar。因此，无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如表11-5所示。[注：补偿屏*型式甚多，有资料的话，可以选择其他型式]表11-5无功补偿后工厂的计算负荷项目cosφ计算负荷P30/(KW)Q30/(Kvar)S30/(KVA)I30/(A)380V侧补偿前负荷0.75812.2727.610901656380V侧无功补偿容量-420380V侧补偿后负荷0.935812.2307.6868.51320主变压器功率损耗0.015s30=130.06s30=5210KV侧负荷总计0.92825.2359.690052(二)变电所位置和型式的选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定，计算公式为式（3-2）和式（3-3）。限于本书篇幅，计算过程从略。（说明，学生设计，不能“从略”，下同。）iiiPxPPPPxPxPxPx)(321332211（3-2）iiiPyPPPPyPyPyPy)(321332211（3-3）由计算结果可知，工厂的负荷中心在5号厂房（仓库）的东南角（参看图11-3）。考虑到周围环境及进出线方便，决定在5号厂房（仓库）的东侧紧靠厂房建造工厂变电所，其型式为附设式。（三）变电所主变压器及主接线方案的选择1、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：（1）装设一台主变压器型号采用S9型，而容量根据式（3-4），选SNT=1000kVA＞S30=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，考虑由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（2）装设两台主变压器型号亦采用S9型，而每台变压器容量按式（3-5）和式（3-6）选择，即KVAKVASNT)630~540(900)7.0~6.0(且KVAKVASSNT4.336)4.44160132()(30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，亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均采用Yyn0。2、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接线方案：（1）装设一台主变压器的主接线方案如图11-5所示（低压侧主接线从略）。（2）装设两台主变压器的主接线方案如图11-6所示（低压侧主接线从略）。图11-5装设一台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）图11-5装设两台主变压器的主接线方案（附高压柜列图）3、两种主接线方案的技术经济比较如表11-6所示。表11-6两种主接线方案比较比较项目装设一台主变方案（见图11-5）装设两台主变方案（见图11-6）技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗较大由于两台主变并列，电压损耗略小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济电力变压器的综合投资由表3-1查得S9-1000/10的单价约为15.1万元，而由表4-1查得由表3-1查得S9-630/10的单价约为10.5万元，因此两台变压器的综合指标额变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资约为2×15.1万元=30.2万元投资约为4×10.5万元=42万元，比一台主变方案多投资11.8万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资额由表4-10查得GG-1A(F)型柜每台4万元计，而由表4-1知，其综合投资可按设备单价的1.5倍计，因此高压开关柜的综合投资约为4×1.5×4万元=24万元本方案采用6台GG-1A(F)型柜，其综合投资约为6×1.5×4万元=36万元，比一台主变方案多投资2万元电力变压器和高压开关柜的年运行费用按表4-2规定计算，主变的折旧费=30.2万元×0.05=1.51万元;高压开关柜的折旧费=24万元×0.06=1.44万元;变配电设备的维修管理费用=（30.2+24）万元×0.06=3.25万元;因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=（1.51+1.44+3.25）万元=6.2万元（其余从略）主变的折旧费=42万元×0.05=2.1万元;高压开关柜的折旧费=36万元×0.06=2.16万元;变配电设备的维修管理费用=（42+36）万元×0.06=4.68万元;因此，主变和高压开关设备的折旧费和维修管理费用=（2.1+2.16+4.68）万元=8.94万元，比一台主变方案多耗资2.74万元供电贴费按主变容量每KVA900元计，供电贴费=1000KVA×0.09万元/KVA=90万元供电贴费=2×630KVA×0.09万元/KVA=113.4万元,比一台主变方案多交23.4万元×从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主接线方案（见图11-6）略优于装设一台主变的主接线方案（见图11-5），但按经济指标，则装设一台主变的主接线方案优于装设两台主变的主接线方案，因此决定采用装设一台主变的主接线方案（见图11-5）。（说明：如果工厂负荷近期可有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的主接线方案。）（四）短路电流的计算1、绘制计算电路如图11-7所示图11-7短路计算电路2、确定短路计算基准值,设Sd=100MVA，Ud=U