工厂供配电系统设计.docx
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工厂供配电系统设计
杭州电子科技大学
电气工程课程设计报告
题目
工厂供配电的系统设计
学院
信息工程学院
专业
电气工程及其自动化
姓名
魏佳健
班级
一班
学号
15907222
指导教师
高慧敏
工厂供电题目五
设计依据如下:
(1)工厂总平面图如图1.1所示。
(2)工厂负荷情况:
本厂多数车间为三班制,年最大负荷利用小时数4600h,日最大负荷持续时间为6h。
该厂处铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。
全厂的负荷表见表1.1。
(3)供电电源情况:
按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定,本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得电源。
该干线走向参看工厂总平面图。
为满足工厂二级负荷的要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。
(4)气象资料:
本厂所在地区的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为-8℃,年最热月平均最高气温为33℃,最热月平均气温为26℃,年最热月地下0.8m处平均温度为25℃.当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20天。
(5)地质水文资料:
本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位2m.。
(6)电费制度:
本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,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容量计为18元/(kVA),动力电费为0.20元/(kw.h),照明电费为0.50元/(kw.h)。
工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90。
此外,电力用户按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费:
6
10kV为800元/(kVA)。
1.任务
(1)计算电力负荷和无功功率补偿;
(2)选择本变电所主变的台数、容量和类型;
(3)设计本变电所的电气主接线;
(4)进行必要的短路电流计算;
(5)选择和校验变电所一次设备及进出线;;
图1.1工厂总平面图
表1.1全厂负荷表
厂房编号
厂房名称
负荷类别
设备容量/Kw
需要系数
功率因数
1
铸造车间
动力
300
0.3
0.70
照明
6
0.8
1.0
2
锻压车间
动力
350
0.3
0.65
照明
8
0.7
1.0
7
金工车间
动力
400
0.2
0.65
照明
10
0.8
1.0
6
工具车间
动力
360
0.3
0.60
照明
7
0.9
1.0
4
电镀车间
动力
250
0.5
0.8
照明
5
0.8
1.0
3
热处理车间
动力
150
0.6
0.80
照明
5
0.8
1.0
9
装配车间
动力
180
0.3
0.70
照明
6
0.8
1.0
10
机修车间
动力
160
0.2
0.65
照明
4
0.8
1.0
8
锅炉房
动力
50
0.7
0.80
照明
1
0.8
1.0
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
照明
1
0.8
1.0
生活区
照明
350
0.7
0.9
1.电力负荷和无功功率补偿
电力负荷计算
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)
=
,
为系数
b)无功计算负荷(单位为kvar)
=
tan
c)视在计算负荷(单位为kvA)
=
d)计算电流(单位为A)
=
为用电设备的额定电压(单位为KV)
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)
=
式中
是所有设备组有功计算负荷
之和,
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)
=
,
是所有设备无功
之和;
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)
=
d)计算电流(单位为A)
=
经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表1.1所示(额定电压取380V)
编号
名称
类别
设备容量
/kW
需要系数
cos
tan
计算负荷
/kW
/kvar
/kVA
/A
1
铸造
车间
动力
300
0.3
0.7
1.02
90
91.8
128.6
195.4
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
4.8
7.3
小计
306
——
94.8
91.8
133.4
202.7
2
锻压
车间
动力
350
0.3
0.65
1.17
105
122.9
161.5
245.4
照明
8
0.7
1.0
0
5.6
0
5.6
8.5
小计
358
——
110.6
122.9
167.1
253.9
3
热处理
车间
动力
150
0.6
0.8
0.75
90
67.5
112.5
170.9
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
4
6.1
小计
155
——
94
67.5
116.5
177
4
电镀
车间
动力
250
0.5
0.8
0.75
125
93.8
156.3
237.4
照明
5
0.8
1.0
0
4
0
4
6.1
小计
255
——
129
93.8
159.3
243.5
5
仓库
动力
20
0.4
0.8
0.75
8
6
10
15.2
照明
1
0.8
1.0
0
0.8
0
0.8
1.2
小计
21
——
8.8
6
10.8
16.4
6
工具车间
动力
360
0.3
0.6
1.33
108
144
180
273.5
照明
7
0.9
1.0
0
6.3
0
6.3
9.6
小计
367
——
114.3
144
186.3
283.1
7
金工
车间
动力
400
0.2
0.65
1.17
80
93.6
123.1
187
照明
10
0.8
1.0
0
8
0
8
12.2
小计
410
——
88
93.6
131.1
199.2
8
锅炉
车间
动力
50
0.7
0.8
0.75
35
26.3
43.8
66.5
照明
1
0.8
1.0
0
8
0
8
12.2
小计
51
——
43
26.3
51.8
78.7
9
装配
车间
动力
180
0.3
0.7
1.02
54
55.1
77.1
117.2
照明
6
0.8
1.0
0
4.8
0
4.8
7.3
小计
186
——
58.8
55.1
81.9
124.5
10
机修
动力
160
0.2
0.65
1.17
32
37.4
49.2
74.8
照明
4
0.8
1.0
0
3.2
0
3.2
4.9
小计
164
——
35.2
37.4
52.4
79.7
11
生活区
照明
350
0.7
0.9
0.48
245
117.6
272.2
413.6
总计(380V侧)
动力
2220
1021.5
856
——
——
照明
403
计入
=0.85,
=0.9
0.75
868.3
770.4
1160.8
1763.7
表1.1各厂房和生活区的负荷计算表
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并联电抗器两种。
由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。
由表1.1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10KV进线侧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:
=
(tan
-tan
)=868.3[tan(arccos0.75)-tan(arccos0.92)]=395.0kvar
=
-
*0.05=770.4-770.4*0.05=731.88kvar
参照图2,选PGJ1型低压自动补偿评屏,并联电容器为BWF10.5_100_1型,采用其方案1
(主屏)1台与方案3(辅屏)4台相结合,总共容量为100kvar
5=500kvar。
补偿前后,变压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷
=(731.88-500)kvar=231.88kvar,视在功率
=898.7kVA,计算电流
=1365.5A,功率因数提高为cos
=
=0.967。
在无功补偿前,该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后,主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。
同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。
因此无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表1.2所示。
图2PGJ1型低压无功功率自动补偿屏的接线方案
表1.2无功补偿后工厂的计算负荷
项目
cos
计算负荷
/KW
/kvar
/kVA
/A
380V侧补偿前负荷
0.75
868.3
770.4
1160.8
1763.7
380V侧无功补偿容量
-500
380V侧补偿后负荷
0.967
868.3
270.4
898.7
1365.5
主变压器功率损耗
0.01
=11.6
0.05
=58.04
10KV侧负荷计算
0.92
879.9
328.44
939.2
1427
2.变电所主变压器及主接线方案的选择
变电所主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:
a)装设一台变压器型号为S9型,而容量根据式
,
为主变压器容量,
为总的计算负荷。
选
=1000KVA>
=900KVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。
至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
b)装设两台变压器型号为S9型,即:
900KVA=(540~630)KVA
而且Snt>=
(1+2)=(158+191.5+74)KVA=423.5KVA
因此选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。
工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
主变压器的联结组均为Yyn0。
变电所主接线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主
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- 工厂 配电 系统 设计