1、供配電課程設計題目：某機械廠降壓變電所的電氣設計（三）班 級學生姓名指導教師設計題目某機械廠降壓變電所的電氣設計主要研究內容要求根據機械廠所能取得的電源及工廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠的發展，按照安全可靠，技術先進，經濟合理的要求，確定變電所的位置與形式，確定變電所主要變壓器的臺數與容量，類型。選擇變電所主接線方案，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。主要技術指標或研究目標（1） 負荷計算和無功功率補償（2） 變電所位置和形式的選擇（3） 變電所主要變壓器的臺數與容量，類型的選擇（4） 變電所主要接線方案的設計基本要求（1） 變電所主接線圖一張（2） 變電所平、剖面圖一張（3）

2、設計說明書（4） 元器件明細表一份（5） 設計說明書參考文獻1. 工廠供電使用指導 劉介才主編 中國電力出版社2. 工廠供電 汪永華主編 機械工業出版社3. 工廠供電 劉介才主編 機械工業出版社 摘要眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業外）。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本

3、中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以

4、下基本要求：（1）安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。（2）可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求（4） 經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發展。 目錄摘要.21設計任務.41.1設計要求41.2設計依據41.2.1工廠總平面圖.41.2.2工廠負荷情況51.2.3供電電源情況5第一章 負荷和無功功率計算及補償.6 1.1 負荷計算的目的、意義及原則.

5、6 1.2 全廠負荷計算及方法.6 1.3無功功率補償.8 1.3.1無功補償的作用.9 1.3.2無功補償裝置的選擇.10第二章 變電所位置和形式的選擇.10 2.1 變電所位置的選擇.10 2.2 變電所形式的選擇.11第三章變電所主變壓器臺數、容量類型的選擇.12 3.1變壓器的選擇方案. 12 3.2主變壓器數量及容量類型的確定.12第四章 變電所主接線方案的選擇.134.1裝設一臺主變壓器的主接線方案.13 4.2裝設兩臺主變壓器的主接線方案.13 4.3主接線方案的技術經濟比較.14元件明細表.15結束語.16 本設計將分四章，第一章講述負荷和無功功率計算及補償，第二章變壓器的選擇

6、，、第三章是變電所主接線方案確定、第四章是變電所位置的確定。1.設計任務1.1設計要求： 要求根據本廠所能取得的電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠的發展，按照安全可靠，技術先進，經濟合理的要求，確定變電所的位置與形式，確定變電所主要變壓器的臺數與容量，類型。選擇變電所主接線方案及高低壓設備和進出線，確定二次回路方案，選擇整定繼電保護裝置，最后按要求寫出設計說明書，繪出設計圖樣。1.2設計依據：1.2.1工廠總平面圖：1.2.2工廠負荷情況 本廠多數車間為兩班制年最大負荷利用小時為5000h，日最大負荷持續時間為10h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負荷外，其余均屬三級負荷。

7、全廠負荷情況如表1.1工廠負荷統計資料表所示： 表1.1 工廠負荷統計資料廠房編號廠房名稱負荷類別設備容量/kW需要系數功率因數1鑄造車間動力2000.30.65照明50.71.02鍛壓車間動力2000.20.60照明50.71.03金工車間動力2000.20.60照明50.71.04工具車間動力2000.250.60照明50.71.05電鍍車間動力1500.40.70照明50.71.06熱處理車間動力1000.40.70照明50.71.07裝配車間動力1000.30.65照明50.71.08機修車間動力1000.20.60照明20.71.09鍋爐房動力500.60.70照明10.71.010

8、倉庫動力100.30.80照明10.71.0生活區照明2000.70.91.2.3供電電源情況 按照工廠與當地供電部門簽訂的供用電協議規定，本廠可由附近一條10kv的公用電源干線取得工作電源。該干線的走向參看工廠總平面圖。該干線的導線牌號為LGJ-150，導線為等腰三角形排列，線距為2m；干線首端距離本廠約8km。為滿足工廠二級符合要求，可采用高壓聯絡線由鄰近的單位取得備用電源。已知與本廠高壓側有電氣聯系的架空線路總長度為80km，電纜線路總長度為25km。第一章 負荷計算和無功功率補償 1.1、 負荷計算的目的、意義及原則（1）供電系統要能安全可靠地正常運行，其中各個元件（包括電力變壓器、開

9、關設備及導線、電纜等）都必須選擇得當，除了滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負荷電流的要求。因次，有必要對供電系統中各個環節的電力負荷進行統計計算。（2）計算負荷是供電設計計算的基本依據。計算負荷確定的是否正確合理，直接影響到電器和導線電纜的選擇是否經濟合理。如果計算負荷確定的過大，將使電器和導線電纜選的過大，造成投資和有色金屬的浪費。如果計算負荷確定的過小，又將使電器和導線電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產生過熱，導致絕緣過早老化甚至燃燒引起火災，同樣會造成更大損失。由此可見，正確確定計算負荷意義重大。（3）平均負荷為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負

10、荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。（4）計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。（5）尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。1.2、全廠負荷計算表及方法負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法

11、及二項式等幾種。本設計采用需要系數法確定。主要計算公式有： 有功功率： P30= PeKd 無功功率: Q30 = P30 tg 視在功率: S3O = P30/cos 計算電流: I30 = S30/3Un機械廠負荷計算表編號名稱類別設備容量Pe/kw需要系數Kdcostan計算負荷P30/kwQ30/kwS30/kvaI30/A1鑄造車間動力3000.40.71.02120122.4照明60.71.004.20小計306124.2122.4175.6143.82鍛壓車間動力4000.30.651.16120139.2照明80.71.005.60小計408125.6139.2190.9104

12、.63熱處理車間動力2000.60.80.7512090照明80.71.005.60小計208125.690155.6104.44電鍍車間動力2000.60.80.7512090照明70.71.004.90小計207124.99085.3129.75倉庫動力200.30.71.026061.2照明20.71.001.40小計15561.461.287.11346工具車間動力2000.30.61.336080照明70.71.004.9020764.980104.990.67金工車間動力4000.30.651.16120139.2照明90.71.006.30小計105126.3139.2190.9

13、73.78鍋爐房動力800.60.651.164855.68照明20.71.001.40小計8249.455.6875.251.99裝配車間動力2000.40.71.028081.6 照明70.71.000.70小計20780.781.6115.065.910機修車間動力2000.30.651.166069.6照明40.71.002.80小計20462.869.695.128.511生活區照明2000.71.00.4814067.2155.3235.9總計（380V側）動力2400540.3506.85照明60計入Kep=0.85Keq=0.90.71459.3456.2647.4983.71

14、.3、無功功率補償 由上表可知，該廠380V側最大負荷時的功率因數是0.71，而供電部門要求該廠35kv進線側最大負荷時因數不應低于0.92考慮到主變壓器的無功損耗遠大于有功損耗，因此380V側最大負荷時因數應稍大于0.92，暫取0.93來計算380V側所需無功功率補償容量： Qc=P30(tan1-tan2)=459.3 tan(arccos0.71)-tan(arccos0.93)kvar=271kvar 選PGJ1型低壓自動補償屏（如圖2.1所示），并聯電容器為BW0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1臺與方案3（輔屏）3臺相組合，總共容量84kvar*4=336kvar。因此無功補

15、償后工廠380V側和35KV側的負荷計算如下表所示：項目cos計算負荷P30/kwQ30/kvarS30/kvaI30/A380v側補償前負荷0.71459.3456.2647.4983.7380v側無功補償容量336380v側補償后負荷0.967459.3120.2474.77720.9主變壓器功率損耗0.015S30=7.120.06S30=28.4810kv側負荷計算0.91466.42213.68513.129.61.3.1無功補償的主要作用無功補償的主要作用就是提高功率因數以減少設備容量和功率耗損、穩定電壓和提高供電質量，在長距離輸電中提高系統輸電穩定性和輸電能力以及平衡三相負載的有

16、功和無功功率。安裝并聯電容器進行無功補償，可限制無功補償在電網中傳輸，相應減小了線路的電壓損耗，提高了配電網的電壓質量。無功補償應根據分級就地和便于調整電壓的原則進行配置。集中補償與分散補償相結合，以分撒補償為主；高壓補償與低壓補償相結合，以低壓補償為主；調壓與降壓相結合；并且與配電網建設改造工程同步規劃、設計、施工、同步投運。無功補償的主要作用具體體現在： 提高電壓質量； 降低電能損耗； 提高發供電設備運行效率；減少用戶電費支出。1.3.2無功功率補償裝置：一般用并聯電容器的方法來進行功率補償。第二章 變電所位置和形式的選擇2.1變電所位置的選擇，應根據下列要求經技術、經濟比較確定： 一、接

17、近負荷中心； 二、進出線方便； 三、接近電源側； 四、設備運輸方便； 五、不應設在有劇烈振動或高溫的場所； 六、不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應設在污染源盛行風向的下風側； 七、不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰； 八、不應設在有爆炸危險環境的正上方或正下方，且不宜設在有火災危險環境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災危險環境的建筑物毗連時，應符合現行國家標準爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范的規定； 九、不應設在地勢低洼和可能積水的場所。1、裝有可燃性油浸電力變壓器的車間內變電所，不應設在三、四級耐火等級的建筑物內；當設在二級耐火等級的建筑

18、物內時，建筑物應采取局部防火措施。2、多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設備的配電所、變電所應設置在底層靠外墻部位，且不應設在人員密集場所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁。3、高層主體建筑內不宜設置裝有可燃性油的電氣設備的配電所和變電所，當受條件限制必須設置時，應設在底層靠外墻部位，且不應設在人員密集場所的正上方、正下方、貼鄰和疏散出口的兩旁，并應按現行國家標準高層民用建筑設計防火規范有關規定，采取相應的防火措施。4、露天或半露天的變電所，不應設置在下列場所： 、有腐蝕性氣體的場所；、挑檐為燃燒體或難燃體和耐火等級為四級的建筑物旁； 、附近有棉、糧及其他易燃、易爆物品集中的露天堆場； 、容易

19、沉積可燃粉塵、可燃纖維、灰塵或導電塵埃且嚴重影響變壓器安全運行的場所。2.2變電所的形式（類型）：（1） 車間附設變電所（2） 車間內變電所（3） 露天（或半露天）變電所（4） 獨立變電所（5） 桿上變電臺（6） 地下變電所（7） 樓上變電所（8） 成套變電所（9） 移動式變電所我們的工廠是10kv以下，變電所的位置應盡量接近工廠的負荷中心，工廠的負荷中心按負荷功率矩法來確定。在工廠的平面圖下側和左側，分別作一條直角坐標的x軸和y軸，然后測出各車間和宿舍區負荷點的坐標位置，p1、p2、p3p10分別代表廠房1、2、310號的功率，設定p1、p2p10并設定p11為生活區的中心負荷，如圖3-1所

20、示。而工廠的負荷中心的力矩方程，可得負荷中心的坐標：把各車間的坐標帶入（3-1） （3-2），得到x=4.2，y=4.89.由計算結果可知，工廠的負荷中心在6號廠房的西北角。考慮到周圍環境和進出線方便，決定在6號廠房的西側僅靠廠房建造工廠變電所，器型為附設式。第三章 變電所主要變壓器的臺數與容量、類型的選擇3.1根據工廠的負荷情況和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有下列兩種可供選擇的方案：(1) 裝設一臺主變壓器 型號為S9型，而容量根據式SN.T=S30，SN.T為主變壓器容量，S30為總的計算負荷。SN.T=630KVA513.1 KVA，即選一臺S9-630/10型低損耗配電變壓器。(

21、2) 裝設兩臺主變壓器 型號為S9型，而每臺變壓器容量根據式（3-1）（3-2）選擇，即：SN.T=0.7*513.1=359.2KVA （3-1） SN.T= S30 =94.7+88.2+43.3=226.2KVA （3-2）因此選兩臺S9-400/10型低損耗配電變壓器。 2.類型 ：我們這里選S9-630/10或S9-400/10 。主變壓器的聯結組為Yyn0。第四章、變電所主接線方案的選擇根據上面考慮的兩種主變壓器方案可設計出下列兩種主接線方案：4.1裝設一臺主變壓器的主接線方案 如圖4-1所示：4.2裝設兩臺主變壓器的主接線方案 如圖4-2所示4.3主接線方案的技術經濟比較從上表可

22、以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案略優于裝設一臺主變的主接線方案，但按經濟指標，則裝設一臺主變的主接線方案遠優于裝設兩臺主變的主接線方案，因此決定采用裝設一臺主變的主接線方案。比較項目裝設一臺主變的方案（圖41）裝設兩臺主變的方案（圖42）技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗略大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于有兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更好一些經濟指標電力變壓器的綜合投資查得S9-630單價為7.47萬元，而變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資為2*7.47=14.94萬元查得S9-400單價為5.31萬元，因此兩臺變壓器綜合投資為4*5.31=21.24萬元，比一臺主變方案多投資6.3萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額查得GG-1（F）型柜按每臺3.5萬元計，而其綜合投資按設備價1.5倍計，因此其綜合投資約為4*1.5*3.5=21萬元本方案采用6臺GG-1A（F）柜，其綜合投資額約為6*1.5*3.5=31.5萬元，比一臺主變的方案多投資10.5萬元電力變壓器和高壓開關柜的年運行費主變和高壓開關