电力工程基础课程设计

1引言

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

2负荷计算和无功功率计算及补偿

2.1 负荷计算和无功功率计算

1)单组用电设备计算负荷的计算式:

有功计算负荷P K P e d *=30 无功计算负荷ϕtan 3030*=P Q 视在计算负荷

ϕcos 30

30P S = 计算电流U S I

N

33030

=

2)单组用电设备计算负荷的计算式： 有功计算负荷()()ϕtan max 30P C P b Q x e i

+=∑

无功计算负荷()()ϕϕmax

max

30

tan tan P c P b P x e i

+=∑

视在计算负荷Q

P S 2

30

230

30+=

计算电流

U S I N

33030=

各厂房和生活区的负荷计算如表2.1

表2.1厂房和生活区的负荷计算表

2.2 无功功率补偿

考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗并根据表2-1，由此可判断工厂进线处的功率因数必然小于0.76。而供电部门要求该厂10KV 进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.94，为使工厂的功率因数提高到0.94，需在总降压变电所低压侧10KV 母线上装设并联电容进行补偿，取低压侧补偿后的功率因数为0.94，则需装设的电容器补偿容量为

[]var 9.418)94.0tan(arccos

)76.0tan(arccos 33.851)(tan tan 2

1

30

k P Q c

=-=-=ϕϕ选择BWF10.5-50-1W 型电容器，所需电容个数，取n=9,则实际补偿容量

var 450var 950k k Q

c

=*=

补偿后变电所低压侧视在计算负荷为

()()A kV c Q Q P S ⋅=+

=

+

=

--1.9333045089.83133

.8512

2

2

2

30'

30

选择S9-1000/35型35/3.15kV 的变压器，其技术数据为

5.6,00.1k 15.12k 44.100k 0000====U I P P W W K ，，△△。变压器的负荷率为 β=933.1/1000=0.933，则变压器的功率损耗为

12.01kW 12.15kW k 44.10.9332

k 2

0=⨯+=+=W P P P T △△△β

378.89.418===q Q c

c

n

()W U I S

Q N

T

k 6.66kvar 5.61001000100933.000.12

2

00k 2000=⨯+=

⎪⎭⎫ ⎝⎛+=

β△

变压器高压侧计算负荷为

()kW kW kW P P P T 34.86301.1233.85130130=+=+=△

()

var 7.7736.661.70730

130k kW kW Q Q Q

T

=+=+=△

()()()

A kV A kV Q

P S ⋅=⋅+=

+=

3.11597.77334

.8632

2

2

1302

230130

则工厂进线处的功率因数为

满足电业部门的要求

2.3 年耗电量的估算

年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到： 年有功电能消耗量：T P W p ∂∂⋅⋅⋅∂=30 年无功电能耗电量：T Q W q ∂⋅⋅⋅=30βα 结合本厂的情况，年负荷利用小时数

T α

为4000h ，取年平均有功负荷系数

0.72α=，年平均无功负荷系数0.78β=。由此可得本厂：

年有功耗电量：；h kW W p ⋅⨯=⋅⋅=⋅∂106

49.234.863400072.0 年无功耗电量： h kW W q ⋅⨯=⋅⋅=⋅10641.27.773400078.0α

3变电所位置和形式的选择

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.即在工厂平面图的下边和左侧,任作一直角坐标的X 轴和Y 轴,测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置,例如P 1(x 1,y 1) 、P 2(x 2,y 2) 、P 3(x 3,y 3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P 为P 1+P 2+P 3+…=∑P i .因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:

i

i i 321332211P )

x P (P P P x P x P x P x ∑∑=++++=

⋯⋯

()()

94.012.17.77334

.863cos 130130＞==

=

Q

P

ϕ