某厂降压变电所电气部分设计

1前言

1.1 工厂供电的意义和要求

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。

1.2 工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv

及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则： （1） 遵守规程、执行政策；

必须遵守国家的有关规定及标准，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） 安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3） 近期为主、考虑发展；

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4） 全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

2. 负荷计算和无功功率补偿

2.1 负荷计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。单组用电设备计算负荷的计算式:

有功计算负荷d e K P P *= 无功计算负荷Φ*=tan P Q 视在计算负荷Φ

=

cos P

S 计算电流N

U S I 3=

运用公式对各车间进行负荷计算，结果如表2.1所示。

2.2无功功率补偿

由表2.1可知，该厂380V侧最大负荷是的功率因数只有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0.92。考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷是功率因素应稍大于0.92，暂取0.93来计算380V侧所需无功功率补偿容量：

故选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容器为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，总共容量84kvar 5=420kvar ⨯。因此无功补偿后工厂380V 侧和10KV 侧的负荷计算如表2.2所示。

表2.2 无功补偿后工厂的计算的负荷

项 目

cos ϕ

计算负荷

30P kW

30var Q k 30S kVA 30I A

380V 侧补偿前负荷 0.76 956.34 813.90 1410.21

1953.74

380V 侧无功补偿容量 -420 380V 侧补偿后负荷 0.93 956.34 393.90 1034.28

1571.43

主变压器功率损耗 11.68 47 10kV 侧负荷总计

0.92

741.68

317

806.67

46.57

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：

p W PT ααα⋅=

年无功电能耗电量： q W Q T ααβ⋅=

结合本厂的情况，年最大负荷利用小时数T α为4800h ，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： 60.72960.534800 3.3210p W kW h kW h α⋅=⨯⨯=⨯⋅； 年无功耗电量：60.78451.91var 4800 1.6910q W k h kW h α⋅=⨯⨯=⨯⋅。

3 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。工厂的负荷中心按功率矩法来确定，计算公式为式（3.1）和（3.2）。

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: