蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 1 課程設(shè)計題目：化纖廠變電所配電系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計題目：化纖廠變電所配電系統(tǒng)設(shè)計 1 設(shè)計依據(jù)設(shè)計依據(jù) （1）全廠各車間變電所負(fù)荷表: 變電所 1 序號車間設(shè)備容量(KW)Kx costg 計算負(fù)荷 1制條車間3400.80.80.75 2紡紗車間3400.80.80.75 3軟水站86.10.650.80.75 4鍛工車間36.90.30.651.17 5機(jī)修車間296.20.30.51.73 6托兒所12.80.60.61.33 7倉庫37.960.30.51.17 變電所 2 1織造車間5250.80.80.75 2染整車間4900.80.80.75 3浴室1.880.81 4食堂20.630.750.80.75 5單身宿舍200.81 變電所 3 1鍋爐房1510.750.80.75 2水泵房1180.750.80.75 3化驗室500.750.80.75 4卸油泵房280.750.80.75 與電業(yè)部門供電協(xié)議: 1)從電業(yè)部門某 35/10KV 變電所,用 10KV 雙回架空線路向本廠配電,變電所在廠南側(cè) 0.5 公里; 2)該變電所 10KV 配出線路定時限過電流裝置的整定時間為 1.5S,要求配電所不大于 1.0S 3)在總配電所 10KV 側(cè)計量 4)功率因數(shù)在 0.9 以上 5)配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù) 運行方式電源 10KV 母線短路容量說明 系統(tǒng)最大運行方式MVASd187 )3( max 系統(tǒng)為無限大容量 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 2 系統(tǒng)最小運行方式MVASd107 )3( min 2.本廠負(fù)荷性質(zhì)本廠負(fù)荷性質(zhì): 多數(shù)車間為三班制,少數(shù)車間為一班或兩班制.全年 306 個工作日,年最大負(fù)荷利用小時數(shù)為 6000 小時.屬于二級負(fù)荷. 3.設(shè)計范圍設(shè)計范圍: （1）高壓供電系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)資料,選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級 （2）總降變電站設(shè)計 1)主接線設(shè)計 2)短路電流計算 3)主要電氣設(shè)備選擇 4)主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計 5)配電裝置設(shè)計 6)防雷、接地設(shè)計 （3）車間變電所設(shè)計 根據(jù)車間負(fù)荷情況，選擇車間變壓器的臺數(shù)、容量，以及變電所位置的原則考慮 4.設(shè)計成果：設(shè)計成果： 設(shè)計說明書 包括對各種設(shè)計方案分析比較的扼要論述，并附有必要的計算及表格 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 3 目目 錄錄 摘要摘要 .5 第第 1 1 章章 工廠電氣設(shè)計總則工廠電氣設(shè)計總則 .5 1.1 工廠供電的意義和要求.5 1.2 研究大型工廠供電系統(tǒng)背景.6 1.3 工廠供電設(shè)計的一般原則.7 第第 2 2 章章 工廠供電設(shè)計的要求工廠供電設(shè)計的要求 .7 2.1 負(fù)荷類型.7 2.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟.7 2.4 電源情況.10 第三章第三章 負(fù)荷計算及功率因數(shù)補償負(fù)荷計算及功率因數(shù)補償 .10 3.1 電力負(fù)荷定義及分級.10 3.2 計算負(fù)荷定義及相關(guān)計算.11 3.3 功率因數(shù)補償計算.18 3.4 變壓器的選擇.23 第第 4 4 章章 短路電流概念及計算短路電流概念及計算 .25 4.1 短路電流的相關(guān)概念.25 4.2 短路電流的計算.26 第第 5 5 章章 總配電所主接線方案的設(shè)計總配電所主接線方案的設(shè)計 .29 5.1 概述.29 5.2 總配電所主結(jié)線的設(shè)計.30 第第 6 6 章章 工廠電力線路的設(shè)計工廠電力線路的設(shè)計 .33 6.1 架空線路的設(shè)計.33 6.2 導(dǎo)線截面的選擇.34 第第 7 7 章章 主要電氣設(shè)備的選擇與校驗主要電氣設(shè)備的選擇與校驗 .36 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 4 7.1 概述.36 7.2 按短路情況校驗電器的穩(wěn)定性.37 7.3 電氣設(shè)備的選取.38 第第 8 8 章章 供電系統(tǒng)的保護(hù)供電系統(tǒng)的保護(hù) .40 8.1 概述.40 8.2 變壓器保護(hù).40 第第 9 9 章章 防雷與接地防雷與接地 .42 9.1 概 述.42 9.2 防 雷.42 9.3 接地.44 致謝致謝 .44 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .45 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 5 摘要摘要 電力行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的興 衰成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國防提供必不可少的動力。以發(fā)電 廠電氣部分、高電壓技術(shù)、繼電保護(hù)等專業(yè)知識為理論依據(jù)，電能是現(xiàn)代工業(yè) 生產(chǎn)的主要能源和動力.隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會生產(chǎn)和生活對電能供 應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。工廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 因此，設(shè)計和建造一個安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。 第第 1 1 章章 工廠電氣設(shè)計總則工廠電氣設(shè)計總則 1.1 工廠供電的意義和要求 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。 眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形 式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分 配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此， 電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中 所占的比重一般很小（除電化工業(yè)外）。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，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減 輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另 一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后 果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分 重要的意義。 由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì) 建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援 國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 6 需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： （1） 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 （2） 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求 （4） 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和 減少有色金屬的消耗量。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既 要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 1.2 研究大型工廠供電系統(tǒng)背景 我國的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國家相比還是有一定的差距，我 們?nèi)司娏克竭€很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的 需要。電力市場還未完善，管理水平、技術(shù)水平都有待提高。 為了使我國電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平,叢 21 世紀(jì)一開始，我 國就進(jìn)一步加強在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運行、電力系統(tǒng)的自動化調(diào)度與管理、 電力通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護(hù)等領(lǐng)域開展研究，尤其注意完善電力市場，研 究電力市場的技術(shù)支持系統(tǒng)，促進(jìn)我們的電力工業(yè)不斷前進(jìn)。 工廠供電就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配。我們知道,電能是現(xiàn)代工業(yè)生 產(chǎn)的主要能源和動力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實現(xiàn)電氣化以后,能大大增加產(chǎn)量, 提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,減輕工人的勞動強,改善工人的 勞動條件,有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。但是,工廠的電能供應(yīng)如果突然中斷,則 將對工業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果,甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事 故；由此可見,搞好工廠供電工作對于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化, 具有十分重大的意義。 工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供給，經(jīng)企業(yè)內(nèi)各級變電 所變電壓后，分配到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供應(yīng)的紐約，所 處地位十分重要，所以正確計算選擇各級變電站的變壓器容量及其他設(shè)備是實 現(xiàn)安全可靠供電的前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計算的目的就是為正確選擇企業(yè)各 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 7 級變電站的變壓器容量，各種電氣設(shè)備的型號，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型 號等提供科學(xué)的依據(jù)。 1.3 工廠供電設(shè)計的一般原則 按照國家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范、GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供 電設(shè)計必須遵循以下原則： （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、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、工程特點和地區(qū)供電條 件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。 工廠供電設(shè)計的質(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)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。 第 2 章 工廠供電設(shè)計的要求 2.1 負(fù)荷類型 多數(shù)車間為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制。本廠絕大部分用電設(shè)備屬 長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。全年為 306 個工作日，年最大負(fù)荷利用小時 為 6000 小時。屬于二級負(fù)荷。 2.2 設(shè)計內(nèi)容及步驟 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 8 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)， 生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的 安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。 1、負(fù)荷計算 全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間 變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功 率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果。 2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù) 荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。 3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺 數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng) 濟(jì)，安裝容易維修方便。 4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及 總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置方案，計算出導(dǎo)線截面及 電壓損失，由不同方案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金 屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié) 構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明 細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計成果。 5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無 限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同 運行方式下各點的三相及兩相短路電流。 6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 按負(fù)荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達(dá)到供電部門 要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和 數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機(jī)還可以采 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 9 用控制電機(jī)勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。有諧波影響，還要考 慮串聯(lián)調(diào)諧電抗器。 7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、 低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感 器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主 結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計成果。 8、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高 壓電動機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、 檢測和繼電器保護(hù)裝置。并對保護(hù)裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。 設(shè)計包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控 制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖 以及元件材料表達(dá)設(shè)計成果。35kv 及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護(hù)屏和控 制屏屏面布置圖。 9、變電所防雷裝置設(shè)計 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計算， 避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的 避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最 大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。 10、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計綜合前述設(shè)計計算結(jié)果，參照國 家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。 2.3 供用電協(xié)議 本廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下： (1)電業(yè)部門某 35/10 千伏變電所，用 10 千伏雙回架空線路向本廠供電， 該所在廠南側(cè) 1.0 公里； (2)該變電所千伏配出線路定時限過流保護(hù)裝置的整定時間為 1.5 秒，要求 配電所不大于 1.0 秒； (3)在總配變電所 10 千伏則計量； (4)要求本廠的功率因數(shù)值在 0.9 以上。 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 10 (5)配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)： 變電所 10 千伏母線短路數(shù)據(jù)如表 2-1。 表 2-1 變電所 10 千伏母線的數(shù)據(jù) 運 行 方 式電源 10 千伏母線短路容量說 明 系統(tǒng)最大運行方式時S(3)dmax=187 兆伏安 系統(tǒng)最小運行方式時S(3)dmin=107 兆伏安 系統(tǒng)為無限大容量 2.4 電源情況 本廠擬從電業(yè)部門某 35/10 千伏變電所，用 10KV 雙回路架空線路向本廠 配電，該變電所在廠南側(cè) 0.5 公里。其中一回為備用電源。系統(tǒng)要求，只有在 工作電源停電時，才允許備用電源供電。詳見供電系統(tǒng)圖 2-1。 圖 2-1 供 電 系 統(tǒng) 圖 第三章第三章 負(fù)荷計算及功率因數(shù)補償負(fù)荷計算及功率因數(shù)補償 3.1 電力負(fù)荷定義及分級 在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱為負(fù)荷或電力（W 或 KW） 。由于 電功率分為視在功率、有功功率和無功功率， 一般用電流表示的負(fù)荷，實際上 是對應(yīng)視在功率而言。目前供電部門所分配的負(fù)荷指標(biāo)，主要是指小時平均的 有功負(fù)荷指標(biāo)， 而不是視在功率和無功功率。 電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 11 電單位，如說重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一種是指用 電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說輕負(fù)荷（輕載） 、重負(fù)荷 （重載） 、空負(fù)荷（空載） 、滿負(fù)荷（滿載）等。 電力負(fù)荷的分級按用戶電力負(fù)荷的重要性及要求對其供電連續(xù)性和可靠性 程度的不同，一般將電力負(fù)荷分三等級： （1）一級負(fù)荷 重要的電力負(fù)荷。對該類負(fù)荷供電的中斷，將招致人的生 命危險、設(shè)備損壞、重要的產(chǎn)品報廢，使生產(chǎn)過程長期紊亂，給國民經(jīng)濟(jì)帶來 重大損失或超成社會秩序混亂。屬于這類負(fù)荷的有冶金、電爐煉鋼企業(yè)、重要 的國防工業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院手術(shù)室、鐵路與交通的電力牽引和鐵路鐵路樞紐、 行車信號與集中閉塞負(fù)荷等。對一級負(fù)荷一律應(yīng)由兩個獨立電源供電。 （2）二級負(fù)荷 較重要的電力負(fù)荷供電的中斷，將超成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、 工礦交通運輸停頓、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和業(yè)務(wù)活動遭受重大影響 等。一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級負(fù)荷。 （3）三級負(fù)荷 不屬于一、二級的其他電力負(fù)荷，如附屬企業(yè)、附屬車間 和某些非生產(chǎn)性場所中不重要的電力負(fù)荷等。 各級電力負(fù)荷對供電電源的要求： （1）一級負(fù)荷對供電電源的要求 要求應(yīng)有兩個供電電源，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源不致同時受 到損壞。對一級負(fù)荷特別重要的負(fù)荷，除要求有上述兩個電源外，還要求增設(shè) 應(yīng)急電源。 常用的應(yīng)急電源有： 1）獨產(chǎn)于正常電源的發(fā)電機(jī)組 2）干電池 3）蓄電池 4）供電系統(tǒng)中有效地獨立于正常電源的專門供電線路。 （2）二級負(fù)荷對電源的要求 要求做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障時不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供 電。通常要求兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺。 （3）三級負(fù)荷對供電電源的要求 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 12 由于三級負(fù)荷為不重要的一般負(fù)荷，因此它對電源無特殊要求。 3.2 計算負(fù)荷定義及相關(guān)計算 計算負(fù)荷，是通過統(tǒng)計計算求出的，用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中的各 元件的負(fù)荷值 計算負(fù)荷是供電設(shè)計的基本依據(jù)。通常取半小時平均最大負(fù)荷 P30（亦即年最大負(fù)荷）作為計算負(fù)荷。但是由于負(fù)荷情況復(fù)雜，影響計算負(fù)荷 的因素很多，實際上，負(fù)荷也不可能是一成不變的，它與設(shè)備的性能，生產(chǎn)的 組織以及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因而負(fù)荷計算也只能力求實際。 電力負(fù)荷的確定，為選擇變壓器容量、電氣主接線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng) 絡(luò)接線和導(dǎo)線型號等提供依據(jù)。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)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。若負(fù)荷確定得過大，將使電器和導(dǎo)線過大，造 成投資增大和有色金屬的浪費；若負(fù)荷確定得過小，又將使電器和導(dǎo)線運行時 增加電能損耗，并產(chǎn)生過熱，加速電氣設(shè)備的絕緣老化，降低設(shè)備的使用壽命， 影響供電系統(tǒng)的安全性、可靠性。因而必須正確進(jìn)行電力負(fù)荷的計算。 其計算方法有：需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、單耗法 （1）需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 需要系數(shù)法是將電力設(shè)備的額定容量加起來，再乘以需要系數(shù)，就得到計 算負(fù)荷。由于需要系數(shù)法的需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺數(shù)較多、容量差別不是很 大的一般情況來確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時少數(shù)大容量設(shè)備對計算機(jī) 負(fù)荷的影響，因此此法較適用于設(shè)備臺數(shù)較多的車間及全廠范圍額的計算負(fù)荷 的確定。 相關(guān)計算： 變電所 1 制條車間 查表得 kwPKP ex 2723408 . 0 )1(30 var20475 . 0 272tan )1(30)1(30 kPQ Akv P S340 8 . 0 272 cos )1(30 )1(30 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 13 A U S I N 517 38 . 0 732 . 1 340 3 30 )1(30 紡紗車間 kwPKP ex 2723408 . 0 )2(30 var20475 . 0 272tan )1(30)2(30 kPQ Akv P S340 8 . 0 272 cos )2(30 )2(30 A S I517 38 . 0 732 . 1 340 cos 30 )2(30 飲水站 1 . 8665 . 0 )3(30eXP KPkw56 var4275 . 0 56tan )3(30)3(30 kPQ Akv P S70 8 . 0 56 cos )3(30 )3(30 A U S I N 106 38 . 0 732 . 1 70 3 )3(30 )3(30 鍛工車間 )4(30 PkwPK eX 07.11 9 . 363 . 0 var95.1217 . 1 07.11tan )4(30)4(30 kPQ Akv P S17 65 . 0 07.11 cos )4(30 )4(30 A U S I N 83.25 38 . 0 732 . 1 17 3 30 )4(30 機(jī)修車間 kwPKP eX 86.88 2 . 2963 . 0 )5(30 var73.15373. 186.88tan )5(30)5(30 kPQ Akv P S72.177 5 . 0 86.88 cos )5(30 )5(30 A U S I N 270 38 . 0 732 . 1 72.177 3 30 )5(30 托兒所 kwPKP eX 68 . 7 8 . 126 . 0 )6(30 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 14 var21.1033 . 1 68 . 7 tan )6(30)6(30 kPQ Akv P S 8 . 12 6 . 0 68 . 7 cos )6(30 )6(30 A U S I N 45.19 38 . 0 3 8 . 12 3 30 )7(30 倉庫 kwPKP eX 388.1196.373 . 0 )7(30 var32.1317 . 1 388.11tan )7(30)7(30 kPQ Akv P S776.22 5 . 0 388.11 cos )7(30 )7(30 A U S I N 6 . 34 38 . 0 732 . 1 776.22 3 )7(30 )7(30 變電所 2 織造車間 kwPKP eX 4205258 . 0 )1(30 var31575 . 0 420tan )1(30)1(30 kPQ Akv P S525 8 . 0 420 cos )1(30 )1(30 A U S I N 7 . 797 38 . 0 732 . 1 525 3 30 )1(30 染整車間 kwPKP eX 4205258 . 0 )2(30 tan )2(30)2(30 PQvar29475 . 0 392k Akv P S490 8 . 0 392 cos )2(30 )2(30 A U S I N 5 . 744 38 . 0 732 . 1 490 3 )2(30 )2(30 浴室 kwPKP eX 504 . 1 88 . 1 8 . 0 )3(30 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 15 tan )3(30)3(30 PQ Akv P S504 . 1 1 504 . 1 cos )3(30 )3(30 A U S I N 28 . 2 38 . 0 732 . 1 504 . 1 3 )3(30 )3(30 食堂 kwPKP eX 47.1563.2075 . 0 )4(30 var 6 . 1175 . 0 47.15tan )4(30)4(30 kPQ Akv P S34.19 8 . 0 47.15 cos )4(30 )4(30 A U S I N 38.29 38 . 0 732 . 1 34.19 3 )4(30 )4(30 單身宿舍 kwPKP eX 16208 . 0 )5(30 tan )5(30)5(30 PQ Akv P S16 1 16 cos )5(30 )5(30 A U S I N 31.24 38 . 0 3 16 3 )5(30 )5(30 變電所 3 鍋爐房 kwPKP eX 25.11315175 . 0 )1(30 var9375.8475 . 0 25.113tan )1(30)1(30 kPQ Akv P S56.141 8 . 0 25.113 cos )1(30 )1(30 A U S I N 08.215 38 . 0 732 . 1 56.141 3 30 )1(30 水泵房 kwPKP eX 5 . 8811875 . 0 )2(30 tan )2(30)2(30 PQvar375.6675 . 0 5 . 88k 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 16 Akv P S625.110 8 . 0 5 . 88 cos )2(30 )2(30 A U S I N 08.168 38 . 0 3 625.110 3 )2(30 )2(30 化驗室 kwPKP eX 5 . 375075 . 0 )3(30 var125.2875 . 0 5 . 37tan )3(30)3(30 kPQ Akv P S875.46 8 . 0 5 . 37 cos )3(30 )3(30 A U S I N 2 . 71 38 . 0 732 . 1 875.46 3 )3(30 )3(30 卸油泵房 kwPKP eX 212875 . 0 )4(30 var75.1575 . 0 21tan )4(30)4(30 kPQ Akv P S25.26 8 . 0 21 cos )4(30 )4(30 A U S I N 88.39 38 . 0 732 . 1 25.26 3 )4(30 )4(30 變電所 設(shè)定 95 . 0 P K95 . 0 q K 變電所 1 kwP048.683)388.1168 . 7 86.8807.1156272272(95. 0 30 var21.640)32.1321.1073.15395.1242204204(95 . 0 30 kQ AkvQPS17.93621.640048.683 22 2 30 2 3030 A U S I N 28.1351 4 . 0732 . 1 17.936 3 30 30 變電所 2 kwP73.802)1647.15504 . 1 392420(95 . 0 30 var57.589) 6 . 11294315(95 . 0 30 kQ 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 17 AkvQPS97.99557.58973.802 22 2 30 2 3030 A U S I N 6 . 1437 4 . 0732 . 1 97.995 3 30 30 變電所 3 kwP34.247)21 5 . 37 5 . 8825.113(95 . 0 30 var43.185)75.15125.28375.669375.84(95. 0 30 kQ AkvQPS13.30943.18534.247 22 2 30 2 3030 A U S I N 2 . 446 4 . 0732 . 1 13.309 3 30 30 表 3-1 各車間和車間變電所負(fù)荷計算表 各車間和車間變電所負(fù)荷計算表(380V) 計算容量 序號 車間(單位)名 稱 設(shè)備容 量 KW 需用 系數(shù) Kd 功率因 數(shù) cos 功率因 數(shù)角正 切 tan P30/K W Q30/Kv ar S30/KV A I30/A 車變所代號 （1）No.1 變電所 制條車間340 0.8 0.8 0.75 272204340 517 紡紗車間340 0.8 0.8 0.75 272 204 340 517 軟水站86.10.65 0.8 0.75 56 42 70 106 鍛工車間36.90.3 0.65 1.17 11.07 12.9517 25.83 機(jī)修車間296.2 0.3 0.5 1.73 88.86 153.73 177.72270 托二所12.8 0.6 0.6 1.33 7.68 10.21 12.80 19.45 倉庫37.96 0.3 0.5 1.1711.388 13.32 22.776 346 小計 719640 1 同期系數(shù) K=0.95 683.04 8 640.21 936.17 1351.28 NO.1 （2）No.2 變電所 織造車間525 0.8 0.8 0.75 420 315 525797.7 染整車間490 0.8 0.8 0.75 392 294490 744.5 浴室1.880.8 1.0 1.5041.504 2.28 食堂20.630.75 0.8 0.75 15.47 11.6 19.34 29.38 單身宿舍20 0.81.0 16.0 16.0 24.31 小計 829620.6 2 同期系數(shù) K=0.95 802.73 589.7 995.97 1437.6 NO.2 （3）No.3 變電所 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 18 鍋爐房1510.75 0.8 0.75 113.25 84.94 141.56 215.08 水泵房118 0.75 0.8 0.75 88.5 66.38 110.63 168.09 化驗室50 0.75 0.8 0.75 37.5 28.13 46.88 25.65 卸油泵房28 0.75 0.8 0.75 21 15.75 26.25 39.88 小計344 258193.51 322.5 3 同期系數(shù) K=0.95 309.6 247.34 185.43 309.13 446.2 NO.3 變壓器 1 的損耗 kwSPT04.14015 . 0 17.936015 . 0 30 var1702.5617.93606 . 0 06 . 0 30 kSQT T SkwQP TT 84.571702.5604.14 22 22 A U S I N T T 49.83 4 . 0732 . 1 84.57 3 變壓器 2 的損耗 kwSPT94.14015 . 0 97.995015 . 0 30 var76.5997.99506 . 0 06 . 0 30 kSQT T SkwQP TT 60.6176.5994.14 22 22 A U S I N T T 91.88 4 . 0732 . 1 60.61 3 變壓器 3 的損耗 kwSPT64 . 4 13.309015 . 0 015 . 0 30 var55.1813.30906 . 0 06 . 0 30 kSQT AkvQPS TTT 12.1955.1864 . 4 22 22 A U S I N T T 6 . 27 4 . 0732 . 1 12.19 3 3.3 功率因數(shù)補償計算 在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感的特性。這些設(shè)備不僅 需要從電力系統(tǒng)吸收有功功率，還要吸收無功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所 必需的交變磁場。然而在輸送有功功率一定的情況下，無功功率增大，就會降 蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院電力工程課程設(shè)計 19 低供電系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用程度及 電器設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的重要指標(biāo)。 功率因數(shù)的降低產(chǎn)生的不良影響：(1)系統(tǒng)中輸送的總電流增加，使得供電 系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部 的啟動控制設(shè)備、測量儀表等規(guī)格尺寸增大，因而增大了初投資費用；(2)由于 無功功率的增大而引起的總電流的增加，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗 相應(yīng)地增大；(3)由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過的電流，因此總 電流增大，就使的供電系統(tǒng)中的電壓損失增加，使得調(diào)壓困難；(4)對電力系統(tǒng) 的發(fā)電設(shè)備來說，無功電流的增大，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加，電壓降低， 過度增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過允許范圍，為了保證轉(zhuǎn)子繞組 的正常工作，發(fā)電機(jī)就不能達(dá)到預(yù)定的出力。 無功功率對電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此，供電 單 位和工廠內(nèi)部都有降低無功功率需要量的要求，無功功率的減少就相應(yīng)地提高 了功率因數(shù)。 供電單位在工廠進(jìn)行初步設(shè)計時對功率因數(shù)都要提出一定的要求，它是根 據(jù)工廠電源進(jìn)線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠的相對位置以及工廠負(fù)荷的容量決定的。根 據(jù)全國供用電規(guī)則的規(guī)定，本設(shè)計要求用戶的功率因數(shù)。 9 . 0cos 供電單位對工廠功率因數(shù)這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦 法，一般不能滿足要求。因此，工廠便需要裝設(shè)無功補償裝置，對功率因數(shù)進(jìn) 行人工補償。 按相關(guān)規(guī)定，補償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于 0.9，即。 9 . 0cos 考慮到變壓器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功功率損