畢 業(yè) 論 文1百手起駕 整理為您摘 要工廠供電（plant power supply）就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后，可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。本次設(shè)計(jì)根據(jù)課題提供的某機(jī)械制造廠的用電負(fù)荷和供電條件，并適當(dāng)考慮生產(chǎn)的發(fā)展，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，本著安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的要求確定本廠變電所的位置和形式。通過負(fù)荷計(jì)算，確定主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇變電所主接線方案及高低壓設(shè)備與進(jìn)出線，合理選擇整定繼電器保護(hù)裝置，最后按要求寫出設(shè)計(jì)說明書,并繪出設(shè)計(jì)圖樣。具體過程和步驟:根據(jù)工廠總平面圖,工廠負(fù)荷情況 ,供電電源情況,氣象資料,地區(qū)水文資料和電費(fèi)制度等,先計(jì)算電力負(fù)荷,判斷是否要進(jìn)行無功功率補(bǔ)償,接著進(jìn)行變電所位置和型式選擇,并確定變電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量, 主接線方案選擇,最后進(jìn)行短路電流的計(jì)算,并對(duì)變電所一次設(shè)備選擇和校驗(yàn)和高低壓線路的選擇。設(shè)計(jì)人： 2006 年 10 月畢 業(yè) 論 文2百手起駕 整理為您目 錄摘 要 .1第 1章 序 論 .31.1 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則 .31.2 設(shè)計(jì)的課題 .31.3 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料 .3第 2章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算 .52.1 負(fù)荷計(jì)算 .52.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算 .72.3 工廠年電能消耗量計(jì)算 .72.4 負(fù)荷分配 .8第 3章 電壓等級(jí)的確定 .8第 4章 主變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇 .9第 5章 變電所主接線方案的選擇 .95.1 主接線方案 .95.2 計(jì)量點(diǎn)設(shè)置 .9第 6章 變電所位置、型式的選擇 .106.1 變電所位置 .106.2 變電所型式的選擇 .10第 7章 短路電流計(jì)算 .107.1 短路電流計(jì)算的目的和方法 .10第 8章 高低壓開關(guān)柜的選擇 .14第 9章 變電所高低壓電氣設(shè)備選擇及校驗(yàn) .159.1短路電流計(jì)算結(jié)果 .159.2 35kV電纜截面選擇計(jì)算 .169.3 10kV電纜截面選擇計(jì)算 .16第 10章 繼電保護(hù)的配置 .18附錄、參考文獻(xiàn) .20畢 業(yè) 論 文3百手起駕 整理為您第 1章 序 論1.1 工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 、GB50053-94 10kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范 、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則：（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。（2）安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。（3）近期為主、考慮發(fā)展；應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.2 設(shè)計(jì)的課題某機(jī)械制造廠供配電設(shè)計(jì)1.3 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料1.3.1 工廠總平面圖（見附圖 1，比例 1：5000）1.3.2 負(fù)荷情況本廠動(dòng)力站、房的部分設(shè)備為二級(jí)負(fù)荷，鑄鋼車間有 50%的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，熱處理車間有 60%的負(fù)荷為二級(jí)負(fù)荷，其余均為三級(jí)負(fù)荷。本廠負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料見表 1。畢 業(yè) 論 文4百手起駕 整理為您表 1：某機(jī)械制造廠負(fù)荷數(shù)據(jù)表車間名稱 1#鑄鋼車間 2#熱處理車間 3#鍛工車間 4#焊接車間安裝容量（kW） 1800 2100 1600 200車間名稱 5#金工車間 6#總裝車間 7#空壓站 8#煤氣站安裝容量（kW） 400 200 800 5001.3.3 電源狀況一、工廠東北方向 16公里處：有一新建地區(qū)降壓變電所，110/35/10kV，1x25MVA 變壓器一臺(tái)作為工廠的主電源。從本廠用電容量、電源的輸送距離，以及考慮今后的發(fā)展規(guī)劃來看，在滿足供電電壓偏差的允許值范圍內(nèi)，采用 35kV或 10kV中的電壓以一回架空線向工廠供電。二、由正北方向 5公里處的其它工廠引入 10kV電纜作為備用電源，一般不投入，在該廠的主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，提供照明及部分重要負(fù)荷用電。輸電容量不得超過全廠計(jì)算負(fù)荷的 20%。1.3.4 電源短路容量35kV側(cè)系統(tǒng)最大三相短路容量 1000MVA35kV側(cè)系統(tǒng)最小三相短路容量 500MVA 1.3.5 供電部門對(duì)功率因數(shù)要求值：35kV供電時(shí) 0.910kV供電時(shí) 0.951.3.6 電價(jià)兩部電價(jià)制：變壓器安裝容量每 1kVA 20元/月電度電價(jià)：供電電壓為 35kV時(shí)，0.55 元/kWh供電電壓為 10kV時(shí)，0.58 元/kWh工廠為二班制，全年工作時(shí)數(shù) 4500小時(shí)，最大負(fù)荷利用時(shí)數(shù) 4000小時(shí)。線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資： 元/kW50jZ1.3.7 氣象、地質(zhì)、水文資料本廠地處江蘇平原地區(qū)，平均海拔 8.5米，地質(zhì)以砂粘土為主，地下水位2米，最熱月平均最高溫度 26，最熱月地下 0.8米處平均溫度 20，極端最高溫度 40，極端最低溫度-10。畢 業(yè) 論 文5百手起駕 整理為您第 2章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算2.1 負(fù)荷計(jì)算2.1.1負(fù)荷計(jì)算的目的負(fù)荷計(jì)算的目的是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是合理地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償?shù)闹匾罁?jù)。計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如計(jì)算負(fù)荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如計(jì)算負(fù)荷確定過小，又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜處于過負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣要造成損失。由此可見，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。在進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，要考慮環(huán)境及社會(huì)因素的影響，并應(yīng)為將來的發(fā)展留有適當(dāng)余量。2.1.2負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有：有功功率：(2-1)KdPe無功功率:(2-2)tgQ視在功率:(2-3)CosPS/計(jì)算電流:(2-4)UnI3/2.1.3 各車間用電負(fù)荷計(jì)算各車間用電情況詳見電力負(fù)荷計(jì)算表（表 2） 。取 , ,根據(jù)表 2可算出：9.0pK95.0qkW , kVar368iP3471iQ畢 業(yè) 論 文6百手起駕 整理為您則 kW4.317689.0iPpKkVar5295iQqkVA6.22 S71046/317/PCos表 2：電 力 負(fù) 荷 計(jì) 算 表計(jì) 算 負(fù) 荷序號(hào) 車間設(shè)備名稱 容 量Pe(kW) Kd cos tg P(kW) Q(kVar) S(kVA)動(dòng) 力 1800 0.5 0.6 1.33 900 1197 1500照 明 30 0.8 241 鑄鋼車間合 計(jì) 1830 924 1197 1512動(dòng) 力 2100 0.5 0.8 0.75 1050 787.5 1313照 明 30 0.8 242熱處理車間 合 計(jì) 2130 1074 787.5 1332動(dòng) 力 1600 0.25 0.60 1.33 400 532 666照 明 30 0.8 243 鍛工車間合 計(jì) 1630 424 532 680動(dòng) 力 200 0.5 0.7 1.02 100 102 143照 明 30 0.8 244 焊接車間合 計(jì) 230 124 102 161動(dòng) 力 400 0.25 0.6 1.33 100 133 166照 明 40 0.8 325 金工車間合 計(jì) 440 132 133 187動(dòng) 力 200 0.15 0.5 1.73 30 51.9 60照 明 40 0.8 326 總裝車間合 計(jì) 240 62 51.9 81動(dòng) 力 800 0.8 0.8 0.75 640 480 800照 明 30 0.8 247 空壓 站合 計(jì) 830 664 480 819動(dòng) 力 500 0.5 0.8 0.75 250 187.5 313照 明 40 0.8 328 煤氣 站合 計(jì) 540 282 187.5 3399 總 計(jì) 7870 0.71 3686 3471 519210乘以同時(shí)系數(shù)K p=0.9，K q=0.95全廠計(jì)算負(fù)荷3317.4 3297.5 467711 無功補(bǔ)償容量 -200012 Cos 補(bǔ)償?shù)?0.9后全廠計(jì)算負(fù)荷合計(jì) 0.94 3317.4 1297.5 362713 變壓器損耗 54.4 217.6畢 業(yè) 論 文7百手起駕 整理為您14 全廠計(jì)算負(fù)荷總計(jì) 7870 0.42 0.912 3371.8 1515.1 36962.2 無功功率補(bǔ)償計(jì)算無功補(bǔ)償是用來提高電壓質(zhì)量、降低網(wǎng)損的有效措施之一，方法是給感性電路中的電感并聯(lián)電容器，使感性負(fù)荷所吸收的無功功率大部分有電容器提供。由于本設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料中規(guī)定 35kV 供電時(shí)要求 ,而由上面計(jì)算可9.0Cos知 ，因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。9.071.Cos各車間低壓計(jì)算負(fù)荷合計(jì) kW4.317P補(bǔ)償前 補(bǔ)償后 .1s 9.02Cos(2-5)2tgPQc4.71.04.37arcstgarcoskVar869.1選擇補(bǔ)償 2000kVar電容器.無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：kVA362705.32974.1S變壓器的功率損耗為：kVar.16.0.1QtkW453275SPt變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為：kW 8.14.317 kVar .56270529 QkVA 39.8.S則無功補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：符合本設(shè)計(jì)要求.012.6/.71/ PCos2.3 工廠年電能消耗量計(jì)算畢 業(yè) 論 文8百手起駕 整理為您kW h371Pjs450Tn年有功電能損耗： kWh61092.4503712. W2.4 負(fù)荷分配按對(duì)供電可靠性的要求將負(fù)荷分為三級(jí)：級(jí)負(fù)荷：指短時(shí)（手動(dòng)切換恢復(fù)供電所需的時(shí)間）對(duì)負(fù)荷中斷供電，將造成人身事故、設(shè)備損壞，將發(fā)生廢品，使生產(chǎn)秩序長期不能恢復(fù)，人民生活發(fā)生混亂的負(fù)荷。接有級(jí)負(fù)荷的高、低壓廠用母線，應(yīng)設(shè)置備用電源，當(dāng)備用電源采用明備用方式時(shí)，應(yīng)裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。級(jí)負(fù)荷：指允許短時(shí)停電，但較長時(shí)間停電將造成大量減產(chǎn)，將使人民生活受到影響的負(fù)荷。對(duì)接有級(jí)負(fù)荷的廠用母線，應(yīng)由兩路獨(dú)立電源供電，一般采用手動(dòng)切換。級(jí)負(fù)荷：指長時(shí)間停電不會(huì)直接影響生產(chǎn)者，如工廠的附屬車間，小城鎮(zhèn)等。根據(jù)所提供的負(fù)荷情況對(duì)本廠負(fù)荷分配原則如下表（表 3） 。表 3：負(fù)荷分配表工廠變電所 380V母線 本工廠 380V負(fù)荷（需要容量）段 級(jí)負(fù)荷：1#、2#車間部分負(fù)荷及 4#、5#車間負(fù)荷（1070kW）段 級(jí)負(fù)荷：3#、6#車間負(fù)荷及 7#、8#車間部分負(fù)荷（1246kW）段 級(jí)負(fù)荷：1#、2#、7#、8#車間部分負(fù)荷及照明（1400kW）第 3章 電壓等級(jí)的確定電能質(zhì)量 供電電壓允許偏差 （GB123252003）規(guī)定供電電壓允許偏差如下： （1）35kV 及以上供電電壓正、負(fù)偏差的絕對(duì)值之和不超過額定電壓的10%。 （2）10kV 及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的7%。 （3）220V 單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%。 畢 業(yè) 論 文9百手起駕 整理為您對(duì)本廠計(jì)算電壓偏差值如下：10kV供電：120mm 2架空線 /MWkm%387.0PU621.387.0%35kV供電：50mm 2架空線 /MWkm5.P103.56. 可見，采用 35kV電壓以一回架空線向工廠供電，符合國家規(guī)范要求。第 4章 主變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇根據(jù)電力負(fù)荷計(jì)算表，在變電所裝設(shè)一臺(tái) 35/10.5kV 5000kVA主變壓器供電，變壓器負(fù)載率 =72%，符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，并留有二期建設(shè)余量。第 5章 變電所主接線方案的選擇5.1 主接線方案主電源 35kV一回架空引入，通過受電、計(jì)量、進(jìn)線柜為一臺(tái) 35/10.5kV 5000kVA主變壓器供電。10kV 側(cè)采用帶母聯(lián)斷路器的分段單母線接線，通過一臺(tái) 10/0.4kV 1600kVA和二臺(tái) 10/0.4kV 2000kVA配電變壓器以放射式方式為各低壓用電設(shè)備供電。正常時(shí) 10kV側(cè)兩段母線同時(shí)投運(yùn)，母聯(lián)斷路器投入運(yùn)行；低壓側(cè)三臺(tái)變壓器所帶三段母線分別運(yùn)行。當(dāng)主電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一路 10kV備用電源投入供電，斷開 10kV側(cè)母聯(lián)斷路器，這時(shí)由一臺(tái) 2000kVA變壓器向廠區(qū)二級(jí)負(fù)荷供電，滿足供電要求。當(dāng) 10kV段母線或進(jìn)線回路（3TM）發(fā)生故障或檢修時(shí)低壓母聯(lián)開關(guān)投入供電，切斷 0.4