【正文】 屬廠的電機(jī)、變壓器修理和制造任務(wù)。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機(jī) 7500 臺(tái)，總?cè)萘繛?45 萬 KW；制造電機(jī)總?cè)萘繛?6 萬 KW，制造單機(jī)最大容量為 5520KW；修理變壓器 500 臺(tái)；生產(chǎn)電氣備件為 60萬件。 是 大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。 （ 3） 工廠各車間負(fù)荷計(jì)算表 表 21 工廠各車間負(fù)荷 計(jì)算表 序號(hào) 車間名稱 設(shè)備容量（千瓦） 計(jì)算負(fù)荷 變壓器臺(tái)數(shù)及容量 車間變電所代號(hào) P30 （千瓦） Q30 （千乏） S30 （千伏安） 1 電機(jī)修造車間 2505 609 500 788 1 1000 No 1車變 2 加工車間 886 163 258 305 1 400 No 2車變 3 新制車間 634 222 336 403 1 500 No 3車變 4 原料車間 514 310 183 360 1 400 No 4車變 5 備件車間 562 199 158 254 1 315 No 5車變 4 6 鍛造車間 105 36 58 68 1 100 No 6車變 7 鍋爐房 269 197 172 262 1 315 No 7車變 8 空壓站 322 181 159 241 1 315 No 8車變 9 汽車庫 543 30 27 40 1 80 No 9車變 10 大線圈車間 335 187 118 221 1 250 No 10車變 11 半成品試驗(yàn)站 365 287 464 1 500 No 11車變 12 成品試驗(yàn)站 2290 640 480 800 1 1000 No 12車變 13 加壓站 256 163 139 214 1 250 14 設(shè)備處倉庫（轉(zhuǎn) 供負(fù)荷） 338 288 444 1 500 15 成品試驗(yàn)站內(nèi)大 型集中負(fù)荷 3600 2880 2300 3686 主要為高壓整流裝置， 要求專線供電。 （ 4） 供用電協(xié)議 ① 當(dāng)?shù)毓╇姴块T可提供兩個(gè)供電電源，供設(shè)計(jì)部門選定：ⅰ 從某 220/60kV 區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側(cè) 公里 。ⅱ 為滿足二級(jí)負(fù)荷的需求，從某 60/變電所，提供 10kV 備用電源，此所距廠南側(cè) 4公里 。 ② 電力系 統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表 22 所示。其供電系統(tǒng)圖，如 圖 22 所示。 表 22 區(qū)域變電站 60kV母線短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運(yùn)行方式 系統(tǒng)短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)運(yùn)行方式 系統(tǒng)短路數(shù)據(jù) 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式 )3( ＝ 1338MVA 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式 )3( ＝ 310MVA kV kVkm 圖 22 供電系統(tǒng)圖 ③ 供電部門對(duì)工廠提出的技術(shù)要求：ⅰ 區(qū)域變電所 60kV 饋電線的過電流保護(hù)整定時(shí)間 t ＝ ，要求工廠總降壓變電所的 過電流保護(hù)整定時(shí)間不大于 。ⅱ 在企業(yè)總降壓變電所 60kV側(cè)進(jìn)行電能計(jì)量。ⅲ 該廠的總平均功率因數(shù)值應(yīng)在 以上 。 （ 5） 工廠負(fù)荷性質(zhì) 本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 2200h。 鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會(huì)使鍋爐發(fā)生危險(xiǎn)。又由于該廠距離市區(qū)較遠(yuǎn)，消 5 防用水需廠方自備。因此，要求 供電具有一定 的可靠性。 （ 6） 本 廠自然條件 ① 氣象資料 最熱月平均最高溫度 35 攝氏度，土壤中 米深處一年中最熱月平均溫度為 20 攝氏度，土壤凍結(jié)深度為 米， 夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)，最高氣溫 +40 度，最低 40 度，導(dǎo)線復(fù)冰時(shí)氣溫 5 度，最大風(fēng)速時(shí)氣溫 5 度，最大風(fēng)速 25 米 /秒，導(dǎo)線復(fù)冰時(shí)風(fēng)速 10 米 /秒，最高最低氣溫時(shí)風(fēng)速 0米 /秒，復(fù)冰厚度 10 毫米，年雷暴日數(shù) 日。 ② 地質(zhì)水文資料 該廠區(qū) 地層以砂粘土為主， 地質(zhì)條件較好， 地下水位 ，地耐壓力為 15噸 /平方米 。 第三章 設(shè)計(jì)說明 負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 （ 1）計(jì)算負(fù)荷是 根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量求取確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷 。 也就是通過負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求 出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。 在配電設(shè)計(jì)中，通常采用 半小時(shí) 的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 （ 2） 計(jì)算負(fù)荷是用戶供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設(shè)備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級(jí)用電系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)荷非常重要。 負(fù)荷計(jì)算的方法 有功計(jì)算負(fù)荷 為 edPKP ?30 (31) 式中， eP 為設(shè)備容量。 無功計(jì)算負(fù)荷 為 6 ?tan3030 PQ ? (32) 式中， ?tan 為對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組 ?cos 的正切值。 視在計(jì)算負(fù)荷 為 23023030 QPS ?? (33) 總的計(jì)算電流 為 NUSI 33030 ? (34) 式中， NU 為額定電壓 380V。 各用電車間負(fù)荷 情況及各車間變電所容量。 表 31 序號(hào) 車間名稱 設(shè)備容量（千瓦） 計(jì)算負(fù)荷 變壓器臺(tái)數(shù)及容量 車間變電所代號(hào) P30 （千瓦） Q30 （千乏） S30 （千伏安） 1 電機(jī)修造車間 2505 609 500 788 1 1000 No 1車變 2 加工車間 886 163 258 305 1 400 No 2車變 3 新制車間 634 222 336 403 1 500 No 3車 變 4 原料車間 514 310 183 360 1 400 No 4車變 5 備件車間 562 199 158 254 1 315 No 5車變 6 鍛造車間 105 36 58 68 1 100 No 6車變 7 鍋爐房 269 197 172 262 1 315 No 7車變 8 空壓站 322 181 159 241 1 315 No 8車變 9 汽車庫 543 30 27 40 1 80 No 9車變 10 大線圈車間 335 187 118 221 1 250 No 10車變 11 半成品試驗(yàn)站 365 287 464 1 500 No 11車變 12 成品試驗(yàn)站 2290 640 480 800 1 1000 No 12車變 13 加壓站 256 163 139 214 1 250 14 設(shè)備處倉庫（轉(zhuǎn) 供負(fù)荷） 338 288 444 1 500 15 成品試驗(yàn)站內(nèi)大 型集中負(fù)荷 3600 2880 2300 3686 主要為高壓整流裝置， 要求專線供電。 7 全廠負(fù)荷計(jì)算 。 取 K∑p = 。 K∑q = 根據(jù)上表可算出： ∑P30i = 6 520kW。 ∑Q30i = 5463kvar 則 P30 = K∑P∑P30i = 26520kW = 5999kW Q30 = K∑q∑Q30i = 5463kvar = 5190kvar 23023030 QPS ?? ≈7932KVA I30 = S30/√3UN ≈ COSф = P30/ S30 = 5999/7932≈ 功率補(bǔ)償 由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求 COSφ≥, 而由上面計(jì)算可知 COSф= ，因此需要進(jìn)行無功 補(bǔ)償。 綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償?？蛇x用 容器，其額定電容為 Qc = 5999 （ tanarc － tanarc ） Kvar=2735Kvar 取 Qc=2800 Kvar 因此，其電容器的個(gè)數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應(yīng)為 3 的倍數(shù)，取 28 個(gè) 正好 無功補(bǔ)償后，變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： S30（ 2） ′= [59992+(54632800) 2] 1/2 =6564KVA 變壓器的功率損耗為： （ P18 估算 PT（ ） QT（ ）） △ PT = S30 ′= * 6564= Kw △ QT = S30′= * 6564 = Kvar 變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為： P30′= 5999+ = 6098 Kw Q30′= (54632800 )+ = 3057 Kvar S30′ = (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A 無功率 補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為： cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= cosφ′= P30′/S30′= ≥ 8 因此，符合本設(shè)計(jì)的要求 變電所、配電所位置和型式的選擇 （ 1） 變電所和配電所的位置選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定： 靠 近工廠的負(fù)荷中心；接近電源側(cè)；進(jìn)出線方便；運(yùn)輸設(shè)備方便；不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)或高溫的場所；不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離，不應(yīng)設(shè)在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)；不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所；不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)； 不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的正上方或正下方； （ 2）變電所和配電所型式選擇 ① 60/ 變電所分屋內(nèi)式和屋外式，屋內(nèi)式運(yùn)行維護(hù)方便，占地面積少。 60kV變電所宜用屋內(nèi)式。 ② 配電所一般為獨(dú)立式建筑物，也可與所帶 10kV 變電所一起附設(shè)于負(fù)荷較大的廠房或建筑物。 電機(jī)修造廠總變電所位置和型式的選擇 由前面的負(fù)荷計(jì)算可以看出，由于成品試驗(yàn)站內(nèi)有大型集中負(fù)荷，所以電機(jī)修造廠的負(fù)荷中心在成品試驗(yàn)站和電機(jī)修造車間之間，又考慮到變電所的位置要南北向，北邊開高窗，南邊開低門。所以我選擇的電機(jī)修造廠的變電 所的位置如 圖 31 所示，其型式為屋內(nèi)式。 9 圖 31 電機(jī)修造廠總降壓變電所位置 電機(jī)修造廠總降壓變電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇 變壓器容量及臺(tái)數(shù)的選擇。 由于該廠的負(fù)荷屬于二級(jí)負(fù)荷，對(duì)電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障后檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺(tái)變壓器。裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量 ST 應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： ① 任一臺(tái)單獨(dú)運(yùn)