供电课程设计-(热处理车间配电设计)

工厂供电课程设计（热处理车间配电设计）

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前言 (1)

一、工厂供电课程设计任务书 (2)

（一）设计题目 (2)

（二）设计要求 (2)

（三）设计依据 (2)

二、负荷计算和无功功率补偿 (5)

（一）负荷计算 (5)

（二）无功功率补偿 (6)

（三）变电所变压器选择 (7)

（四）架空线的选择 (8)

三、短路电流负荷计算 (10)

（一）、绘制计算电路 (10)

（二）、确定短路计算基准值 (10)

（三）、计算短路电路中各个元件的电抗标幺值 (10)

四、低压导线的选择 (12)

五、设计总结 (13)

前言

电能是工业生产的主要动力能源，工厂供电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换、分配到工厂车间中每一个用电设备上，随着工业电气自动化技术的发展，工厂用电量快速增长，对电能质量、供电可靠性以及技术经济指标等的要求也日益提高，供电设计是否完善，不仅影响工厂的基本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂的可靠性和工厂的安全生产上，它与企业的经济效益、设备和人身安全等是密切相关的。

工厂供电设计的一般原则：

（1）、工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和设计规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属和保护环境等技术经济政策。

（2）、工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合计、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家标准的效率高能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电器产品。

（3）、工厂供电设计必须从全局出发，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，合理确定设计方案。

（4）、工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考

虑扩建的可能性。

一、工厂供电课程设计任务书

（一）设计题目

**机械厂工厂车间变电的电气设计

（二）设计要求

要求根据本厂所能取得的电源和本厂用电的负荷的实际情况，并适当的考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量和类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。

（三）设计依据

1. 工厂总平面图（上图）

本次课程设计以热处理车间为例，下图为3号厂房——热处理车间平面图

2.工厂负荷情况

本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。以热处理车间为例，本厂热处理车间为三级负荷，低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明为单相，额定电压为220V。负荷统计资料如表

3.供电电源情况

本车间由配电房电源干线取得工作电源。该干线的导线牌号为LGJ-35导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂为8km，干线的首端所装设的高压断路器断流容量500MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.5s。

车间负荷表

4.电费制度

本厂与当地供电部门达成协议，在工厂高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器计量计为1.5元/kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9.此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6-10kv为800/KVA。

二、负荷计算和无功功率补偿

（一）负荷计算

1、单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ）

10P =d K e P ， d K 为系数

b)无功计算负荷（单位为kvar ）

10Q = 10P tan ?

c)视在计算负荷（单位为kvA ）

10S =

?

cos 10

P d)计算电流（单位为A ）

10I =

N

U S 310, N U 为用电设备的额定电压（单位为V ）

2、多组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ） 10P =i p P K ??∑∑10

式中i P ?∑10是所有设备组有功计算负荷10P 之和，p K ?∑是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95

b)无功计算负荷（单位为kvar ）

10Q =i q Q K ??∑∑10，i Q ?∑10是所有设备无功10Q 之和；q K ?∑是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97

c)视在计算负荷（单位为kvA ） 10S =210

210Q P +

d)计算电流（单位为A ） 10I =

N

U S 310

热处理车间变电所负荷计算表（380伏侧）

（二） 无功功率补偿

无功功率的人工补偿装置：主要有同步补偿机和静电电容器两种。由于同步补偿器容量较小，其单位kvar 的造价越高，即使容量很大的同步补偿器也远较静电电容器昂贵，加上其容量组成不灵活，运行维护也比较复杂，故在供电系统中应用静电电容器最为普遍。

由上表可知，该厂380V 侧最大负荷时的功率因数只有0.75。而供电部门要求该厂最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗，因此380V 侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算380V 侧所需无功功率补偿容量：

C Q =10P (tan 1? -

tan 2?)=435[tan(arccos0.75) - tan(arccos0.92) ] =304.2 kvar

通过计算和查表决定采用3台型号为BKMJ0.4-14-3的电容器进行并联组合补偿。总共容量为：14kva r ×3=42kvar 。所以进行无功

功功率将减少，视在功率也将减小。相应的负荷电流也得减小，这将使系统电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可以选择较小的容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。无功补偿可以节省企业的电费开支，提高设备的利用率，而且还改善电压质量。

（三）变电所变压器选择

NO安装两台变压器互相暗备用，其容量按

1

SN.T≥0.7×

S=0.7×1458.5 kVA =1020.95 kVA

js

因此选两台S9-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

NO安装两台变压器互相暗备用，其容量按

2

SN.T≥0.7×

S=0.7×1398.4 kVA =978.88kVA

js

因此选两台S9-1000/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

NO安装一台变压器，其容量按

3

SN.T≥

S=638.31 kVA

js

因此选一台S9-800/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

NO安装一台变压器，其容量按

4

SN.T≥

S=473.46 kVA

js

因此选一台S9-500/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

NO安装两台变压器互相暗备用，其容量按

5

SN.T≥0.7×

S=0.7×324.18 kVA =226.93kVA

js

因此选两台S9-250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

变压器型号及其参数

（四）架空线的选择

1.由于本厂由电业部门某一110/35千伏变电所供电且两台主变

压器互相暗备用所以架空线选择两条互相明备用。

2.架空线截面积的选择

1).按经济电流密度选择导线截面积 线路在工作时的最大工作电流：

Ig='

js S /（1/2

3*n U ）=2581.83/（1/2

3*35）=42.6A 该生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为5000小时，属于三级负荷。其钢芯铝线的电流密度J=0.9所以导线的经济截面面积：

Sj=Ig/J=42.6/0.9=47.33mm 2

考虑到线路投入使用的长期发展远景，选用截面积为50 mm 2的导线，所以35KV 架空线为LGJ-50的导线。

2).按长时允许电流校验导线截面积。

查表得LGJ-50型裸导线的长时允许电流Iy=220A(0θ=25 C 。

)

当环境温度为35度时，导线最高工作温度为70度。

其长时允许电流为：

'

y

I =Iy 1/2

'

1100[()/()]

θθθθ--=194.02A

当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时的负荷电流为：Ie=Se/（1/23*Un ）=33A

由于Ie<'y I ,所以符合要求。 3).按电压损失校验

查表得LGJ-50导线的单位长度电阻和电流为：

R0=0.65 Ω X0=0.42 Ω

线路总的电压损失为：?U=( ∑P*R+ ∑Q*X)/Un=56.15V 电压损失百分比为：

?U%=?U/Un=0.0016<0.05

所以导线符合要求。

4).按机械强度校验

钢芯铝线非居民区35KV 最小允许截面为10 mm 2所以符合要求。

三、短路电流负荷计算

（一）、 绘制计算电路

（二）、确定短路计算基准值 选基准容量S j =100MVA

取U j1=10.5KV 则I j1=

KA 5.55

.103100=?

取U j2=0.38KV 则I j2=100/（3*0.38）=151.94 KA （三）、 计算短路电路中各个元件的电抗标幺值

1电力系统

已知电力系统出口断路器的断流容量S oc =300MVA ，故

*1X =100MVA/300MVA=0.33

2架空线路

查表得LGJ-35的线路电抗x 0=0.39Ω/km ，而线路长3km ，故

06.1)

5.10(100)339.0(2202=?Ω?==*kV MVA

U Sj l

x X c 3电力变压器

查表得变压器的短路电压百分值%k U =4.5，故

kVA

MVA

S S U X N d k 4001001005.4100%3?

==

*=11.25

式中，N S 为变压器的额定容量

因此绘制短路计算等效电路如图所示。

短路计算等效电路

4、k-1点（10.5kV 侧）的相关计算 A 、总电抗标幺值

*

2*1)1(X X X k +=*-∑=0.33+1.06=1.39 B 、三相短路电流周期分量有效值

kA kA

X

I I k d k 96.339

.15.5*

)

1(1*

1==

=

-∑=

C 、其他短路电流

kA I I I k 96.3)

3(1)3()3(''===-∞

kA kA I i sh 1.1096.355.255.2)

3('')

3(=?==

D 、三相短路容量

MVA MVA

X

S S k d k 9.7139

.1100*

)

1()3(1==

=

-∑-

5 k-2点（0.38kV 侧）的相关计算 A 、总电抗标幺值

*3*2*1)2(X X X X k ++=*-∑=0.33+1.06+11.25=12.64 B 、三相短路电流周期分量有效值

kA kA

X I I

k k 1264

.12 151.94*)

2(2

j *

2

==

=

-∑=

C 、其他短路电流

kA I I I k 12)

3(2)3()3(''===-∞

kA kA I i sh 08.221284.184.1)

3('')

3(=?==

D 、三相短路容量

33

.01 k-1

k-2

06

.11 25

.111

MVA MVA

X

S S k d k 9.764

.12100*

)

2()3(2==

=

-∑-

以上短路计算结果综合图表所示。

四、低压导线的选择

配电房380低压出线的选择

1 配电房主输出线的选择校验 用BLX-50型的绝缘导线沿墙壁敷设。

a ）按发热条件选择 由前面计算得10I =135.2A 以及环境温度为38℃，查表得选用：BLX-50型环境温度为40℃时允许载流量为138A> I 30，满足发热条件。

b ）校验机械强度

查表得，截面积为50mm 2

的导线符合规格，所以配电房主输出线选用BLX-50型的绝缘导线。

2、聚氯乙烯绝缘导线穿硬塑料管敷设，室内温度为30度时

A 、从配电房到1号热处理机床采用BLV-10型,3根单芯线导线，导线允许载流量为35A, 1号热处理机床10I =31.6A ，满足发热条件

B 、从配电房到2号热处理机床采用BLV-10型,3根单芯线导线，导线允许载流量为121A, 2号热处理机床10I =31.6A ，满足发热条件

C 、从配电房到3号热处理机床采用BLV-6型,2根单芯线导线,导线允许载流量为28A, 3号热处理机床10I =25.2A ，满足发热条件

D 、从配电房到4号热处理机床采用BLV-4型,2根单芯线导线，

导线允许载流量为22A, 4号热处理机床

I=21A，满足发热条件

10

E、从配电房到5号热处理机床采用BLV-4型，5根单芯线导线，导线允许载流量为17A, 5号热处理机床

I=15.5A，满足发热条件

10

F、从配电房到6号热处理机床采用BLV-4型，5根单芯线导线，导线允许载流量为,17A, 6号热处理机床

I=15.5A，满足发热条件

10

G、从配电房到照明设备采用BLV-1.5型导线，导线允许载流量为16 A,满足发热条件

五、设计总结

通过本次工厂供电课程设计，加深了我对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象车间平面图的设计、负荷计算、配电所所址的选择、短路电流的计算以及各个用电设备的选择和校验、电线和电缆的选择等等，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，锻炼综合及灵活运用所学知识的能力，并且培养了严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，为今后的学习工作奠定基础。

参考文献：

《工厂供电设计指导》第二版刘介才编机械工业出版社

《工厂供配电技术》第三版张莹编电子工业出版社