工厂供电技术课程设计

工厂供电技术课程设计题目：高压配电系统设计学院专业：班级：学生姓名: 张学号:指导教师:目录1 设计任务与要求 01.1 用户供电系统 01.2 工厂变配电所的设计原则 01.3 设计背景 (1)2 变电所负荷计算和无功补偿的计算 (2)2.1 变电站的负荷计算 (2)2.1.1 负荷统计全厂的用电设备统计 (3)2.1.2 负荷计算 (3)2.2 无功补偿的目的和方案 (4)2.3 无功补偿的计算及设备选择 (4)3 短路电流计算 (8)3.1 短路电流及其计算 (7)3.2 三相短路电流计算 (7)4 系统主接线方案 (10)4.1 主接线的基本要求 (10)4.2 主接线的方案与分析 (10)4.3 电气主接线的确定 (12)5 变压器选择 (13)5.1 变压器的选择原则 (13)5.2 变压器类型的选择 (13)5.3 变压器台数的选择 (13)5.4 变压器容量的选择 (14)6 高压设备选择 (15)6.1 用电单位总计算负荷 (15)6.2 高压进线的选择与校验 (15)6.2.1 架空线的选择 (15)6.2.2 电缆进线的选择 (15)6.3 变电所一次设备的选择 (16)6.3.1 高压断路器的选择 (16)6.3.2 高压隔离开关的选择 (17)6.3.3 高压熔断器的选择 (17)6.3.4 电流互感器的选择 (18)7 结论 (19)1 设计任务与要求1.1 用户供电系统电力用户供电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。

按供电容量的不同，电力用户可分为大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备和线路按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。

1.大型电力用户供电系统大型电力用户的用户供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV 及以上，一般需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。

总降压变电所将进线电压降为6-10kV的内部高压配电电压，然后经高压配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V的低电压供用电设备使用。

某些厂区环境和设备条件许可的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35kV的进线电压直接一次降为220/380V的低压配电电压。

2中型电力用户供电系统一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。

高压配电所通常与某个车间变电所合建。

3.小型电力用户供电系统一般小型电力用户也用10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于车间变电所的降压变电所，容量特别小的小型电力用户可不设变电所，采用低压220/380V直接进线。

1.2 工厂变配电所的设计原则1.必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。

2.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。

3.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。

4.必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

1.3 设计背景现要新建一个10/0.4kV的变配电所，向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。

原先变电所只能满足两个车间、办公楼和生活区的用电负荷。

随着近年来，联合能源公司的企业内部的调整，下属子公司之间的相互合并等原因，安装公司扩充了规模，兼并了原来其他单位的一些用电设备，因此，原先的变电所已经不能满足需要，要在原址旁边新建一座10/0.4kV变配电所，以满足单位改革后用电负荷的要求。

鉴于联合能源公司用电的特殊性，新建变电所的电源取自3km外联合能源公司一专用35kV变电站和3km外市供电公司另一相同容量的35kV变电站。

新变电所建成后，能满足现有的生产、生活用电，有效地提高负荷转移能力，进一步提高供电可靠性。

2 变电所负荷计算和无功补偿的计算2.1 变电站的负荷计算2.1.1负荷统计全厂的用电设备统计表2-1 用电负荷统计用电设备负荷统计（kW ） 负荷类别 机床设备组433.45 三级 电焊机设备组129.35 三级 起重机组113.2 三级 办公楼30 三级 住宅区水泵组176 二级 住宅用电768 三级 厂区照明29 三级 2.1.2 负荷计算按需要系数法计算各组负荷：有功功率 P= K d ⨯Σpei （2.1） 无功功率 Q=P ⨯ϕtan （2.2） 视在功率 S=22Q P + （2.3） 上述三个公式中：ΣPei ：每组设备容量之和，单位为kW ；K d ：需要用系数；ϕcos :功率因数。

1 小批量生产的金属冷加工机床电动机：K d =0.16-0.2（取0.2）ϕcos =0.5 ϕtan =1.73有功负荷 P C1=K d P S1=0.2*433.45=86.69kW无功负荷 Q C1=P C1ϕtan =86.69*1.73=149.97kvar视在功率 S C1=2121C C Q P +=174.74kV·A 2 电焊机组的计算负荷：K d =0.35 ϕcos =0.35 ϕtan =2.68有功负荷 P C2=K d P S2=0.35*129.35=45.27kW无功负荷 Q C2=P C2ϕtan =45.27*2.68=121.33kvar视在功率 S C2=22C 22C Q P +=129.5kV·A 3 起重机的计算负荷：Kd=0.1-0.15（取0.15） ϕcos =0.5 ϕtan =1.73有功负荷 P C3=K d P S3=0.15*113.2=16.98kW无功负荷 Q C3=P C3ϕtan =16.98*1.73=29.38kvar视在功率 S C3=23C 23C Q P +=33.93kV·A 4 住宅区水泵组：K d =0.8 ϕcos =0.8 ϕtan =0.75有功负荷 P C4=K d P S4=0.8*176=140.8kW无功负荷 Q C4=P C4ϕtan =0.75*140.8=105.6kvar视在功率 S C4=24C 24C Q P +=176kV·A 5 办公楼：K d =0.8 ϕcos =1 ϕtan =0有功负荷 P C5=K d P S5=0.8*30=24kW无功负荷 Q C5=P C5ϕtan =0kvar视在功率 S C5=25C 25C Q P +=24kV·A 6 住宅区：K d =0.45 ϕcos =1 ϕtan =0有功负荷 P C6=K d P S6=0.45*768=345.6kW无功负荷 Q C6=P C6ϕtan =0kvar视在功率 S C6=26C 26C Q P +=345.6kV·A 7 厂区照明：K d =1 ϕcos =1 ϕtan =0有功负荷 P C7=K d P S7=1*29=29kW无功负荷 Q C7=P C7ϕtan =0kvar视在功率 S C7=27C 27C Q P +=29kV·A 总负荷的计算：有功功率 P c =K ∑ p ⨯ΣP c.i （2.4） 无功功率 Q c = K ∑q ⨯ΣQ c.i （2.5）视在功率 S c =2C 2C Q P + （2.6）式中：对于干线，可取K ∑ p =0.85-0.95，K ∑q =0.90-0.97。

对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K ∑ p =0.8-0.9，K ∑q =0.85-0.95。

由干线负荷直接相加来计算时，可取K ∑ p =0.9-0.95，K ∑=0.93-0.97。

表2-2 计算负荷表2.2 无功补偿的目的和方案由于用户的大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，都是感性负荷，使得功率因数偏低，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。

电力系统要求用户的功率因数不低于0.9，按照实际情况本次设计要求功率因数为0.92以上，因此，必须采取措施提高系统功率因数。

目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电容器装置。

根据现场的实际情况，拟定采用低压集中补偿方式进行无功补偿。

2.3 无功补偿的计算及设备选择我国《供电营业规则》规定：容量在100kV·A 及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。

一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数。

当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。

这就可使供电系统的电能损设备组K d 需要系数 ϕcos ϕtan 计算负荷Pc/kW Qc/kvar Sc/kVA 机床组0.2 0.5 1.73 86.69 149.97 174.74 电焊机组0.35 0.35 2.68 45.27 121.33 129.5 起重机0.15 0.5 1.73 16.98 29.38 33.93 水泵组0.8 0.8 0.75 140.8 105.6 176 办公楼0.8 1 0 24 0 24 住宅区0.45 1 0 345.6 0 345.6 厂区照明 1 10 29 0 29 总计 —— 688.34406.28 —— 对干线 取K ∑p =0.95, K ∑q =0.97 653.92394.09 763.49 对低压母线 取K ∑p =0.90,K ∑q =0.95619.56 385.96 729.9耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。

因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。

要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。

最大负荷时的无功补偿容量Q N·C 应为：Q N·C ='C C Q Q -=P C （ϕtan -'tan ϕ） (2.7)按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。