【正文】 計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。 本設(shè)計(jì)所做的主要工作 目前世界上機(jī)械生產(chǎn)能源和動(dòng)力主要來(lái)源于電能。電網(wǎng)的正常運(yùn)行是保證機(jī)械生產(chǎn)安全前提。 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，結(jié)合實(shí)際情況和市場(chǎng)上現(xiàn)有的電力產(chǎn)品及其技術(shù)，本文主要做了以下工作： 負(fù)荷計(jì)算 機(jī)械廠變電所的負(fù)荷計(jì)算，是根據(jù)所提供的負(fù)荷情況進(jìn)行的，本文列出了負(fù)荷計(jì)算表，得出總負(fù)荷。 一次系統(tǒng)圖 跟據(jù)負(fù)荷類別及對(duì)供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。 電容補(bǔ)償 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過(guò)查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。由手冊(cè)或產(chǎn)品樣本選用所需無(wú)功功率補(bǔ)償柜的規(guī)格和數(shù)量。 變壓器選擇 根據(jù)電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器型號(hào)。 3 短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容 量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無(wú)限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。 高、低壓設(shè)備選擇及校驗(yàn) 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇高、低壓配電設(shè)備，如隔離開(kāi)關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)，并列表表示。 電纜的選擇 為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行電纜截面選擇時(shí)必須滿足發(fā)熱條件：電纜 (包括母線 )在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常 運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 2 負(fù)荷計(jì)算及電容補(bǔ)償 負(fù)荷計(jì)算的方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。 由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多， 設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法予以確定。 1．單臺(tái)組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 (1).有功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kW)： 30 deP K P? (21) 式中 30P — 設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kW)； eP — 用電設(shè)備組總的設(shè)備容量 (不含備用設(shè)備容量，單位為 kW)； dK — 用電設(shè)備組的需要系數(shù)。 (2).無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kvar) 30 30 tanQP?= (22) 式中 30Q — 設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kvar)； tan? — 對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功 率因數(shù) cos? 的正切值。 (3).視在計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kVA) 3030 cosPS ?= (23) 式中 30S — 視在計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kVA)； 4 cos? — 用電設(shè)備組的功率因數(shù)。 (4).計(jì)算電流 (單位為 A) 3030 3NSI U= (24) 式中 30I — 計(jì)算電流 (單位為 A)； 30S — 用電設(shè)備組的視在功率 (單位為 kVA)； NU — 用電設(shè)備組的額定電壓 (單位為 kV)。 2． 多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式 (1).有功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kW) 3 30z p iP K P? ∑? ∑ (25) 式中 3zP — 多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kW)； 30iP∑ — 所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷 30P 之和； pK∑? — 有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取 ～ 。 (2).無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kvar) 3 30z q iQ K QΣ= ∑ (26) 式中 3zQ — 多組用電設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kvar)； 30iQ∑ — 所有設(shè)備組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷 30Q 之和； qKΣ — 無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取 ～ 。 (3).視在計(jì)算負(fù)荷 (單位為 kVA) 223 3 3z z zS p Q? + (27) (4).計(jì)算電流 (單位為 A) 33 3 zzNSI U= (28) (5).功率因數(shù) 33coszzPS?? (29) 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 根據(jù)提供的資料，列出負(fù)荷計(jì)算表。因設(shè)計(jì)的需要，計(jì)算了各負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、計(jì)算電流等。表中生活區(qū)的照明負(fù)荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用戶的家庭動(dòng)力負(fù)荷。具體負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算見(jiàn)表 21 5 表 21 某機(jī)械廠負(fù)荷計(jì)算表 序 號(hào) 名稱 類別 設(shè)備容量 ep(kW) 需要系數(shù) dK cos? tan? 計(jì)算負(fù)荷 30(kW)p 30(kvar)Q 30(kVA)S 30(A)I 1 鑄造車間 動(dòng)力 280 112 — — 照明 10 8 — — 小計(jì) 290 — — — 120 2 鍛壓車間 動(dòng)力 270 81 — — 照明 10 7 — — 小計(jì) 280 — — — 88 3 倉(cāng)庫(kù) 動(dòng)力 30 12 — — 照明 5 4 — — 小計(jì) 35 — — — 16 4 電鍍車間 動(dòng)力 119 — — 照明 8 — — 小計(jì) 127 — — — 5 工具車間 動(dòng)力 240 72 — — 照明 10 9 — — 小計(jì) 250 — — — 81 6 組裝車間 動(dòng)力 200 80 — — 照明 26 — — 小計(jì) 226 — — — 7 維修車間 動(dòng)力 300 60 — — 照明 13 — — 小計(jì) 313 — — — 8 金工車間 動(dòng)力 320 64 — — 照明 8 — — 小計(jì) 328 — — — 9 焊接車間 動(dòng)力 830 249 — — 照明 856 — — 小計(jì) 886 — — — 10 鍋爐房 動(dòng)力 200 140 105 — — 照明 4 — — 小計(jì) 204 — — — 11 熱處理車間 動(dòng)力 500 300 306 — — 照明 10 8 — — 小計(jì) 510 — — — 308 12 生活區(qū) 照明 200 140 總計(jì)（ 380v 側(cè)） 動(dòng)力 3289 — — — — — 照明 1160 6 取 0 .8 0 .8 5pqKK????， 電容補(bǔ)償 由表 21 知： 3 ? ， 3 2kV AzS ? ，因此 該廠 380V 側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)為 3z3zcos PS? ??。 供電部門要求該廠 10kV 進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率 因數(shù)不應(yīng)低于 ?？紤]到主變壓器的無(wú)功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗，因此 380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)應(yīng)稍大于 ，本文取 來(lái)計(jì)算 380V 側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： 3 Z 1 2( ta n ta n )cQP ???? (210) 1 7 0 9 . 6 [ ta n ( a r c c o s 0 . 7 2 ) ta n ( a r c c o s 0 . 9 3 ) ] v a r9 5 7 . 3 8 v a r kk? 選 PGJ1 型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 型，采用其方案 2（主屏） 1 臺(tái)與方案 4（輔屏） 7 臺(tái)相組合，總共容量 112kvar 8=896kvar。 無(wú)功補(bǔ)償后工廠 380V 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算： 39。3 ? ； 39。3 1 6 3 5 .4 3 1 0 0 8 = 6 2 7 .4 3 k v a rzQ ? ； 39。 39。 2 39。 2 2 23 3 3 1 7 0 9 . 6 6 2 7 . 4 3 1 8 2 1 . 1 0K V Az z zS P Q? ? ? ? ?； 補(bǔ)償后低壓側(cè)的功率因素： 39。339。3 1 7 0 9 . 6c o s 0 . 9 3 91 8 2 1 . 1 0zzPS? ? ? ? 3 變壓器選擇及主接線方案確定 主變壓器臺(tái)數(shù)選擇 選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)應(yīng)考慮下列原則： 1．應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，另一臺(tái)變壓器能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。對(duì)只有二級(jí)而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電所，也可以只采用一臺(tái)變壓器，但必須有備用電源。 2．對(duì)季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所， 7 可采用兩臺(tái)變壓器。 3．當(dāng)負(fù)荷集中且容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級(jí)負(fù)荷，也可以采用兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器。 4．在確定變電所臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。 主變壓器容量選擇 1．只裝一臺(tái)主變壓器的變電所 主變壓器容量 S應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷 S3的需要，即 3SS? (31) 2．裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所 每臺(tái)變壓器的容量 Sz應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： (1)任一臺(tái) 變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足總計(jì)算負(fù)荷 S3的大約 60% 80%的需要，即 3( )SS? (32) (2)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷的需要，即 3( )SS????? (33) 根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工廠變電所的主變壓器可有下列兩種方案： 方案 1 裝設(shè)一臺(tái)主變壓器 根據(jù)式 (31)，主變選用一臺(tái)接線方式為 S111600/10型變壓器，根據(jù)民用建筑規(guī)范要求變壓器的負(fù)載率不宜大于 85%，而 1 6 0 0 8 5 % 1 3 6 0 k V A 1 3 0 7 .6 K V AzS ? ? ? (34) 顯然滿足要求。至于機(jī)械廠的二級(jí)負(fù)荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來(lái)承擔(dān)。因此裝設(shè)一臺(tái)主變壓器時(shí)選一臺(tái)接線方式為 S111600/10型低損耗配電變壓器。 方案 2 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器 根據(jù)式 (32)和 (33)，可知 (0 . 6 0 . 7 5 ) 1 8 2 1 . 1 0k V A ( 1 0 9 2 . 6 6 1 3 6 5 . 8 3 ) k V AS ? ? ? 3 ( ) 1 7 9 . 8 1 2 4 . 7 1 7 8 . 5 k V A k V ASS ?? ??? ? ?( ＋ ) ＝ 483 因此選兩臺(tái)接線方式為 S111000/10型低損耗配電變壓器。兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，互為備用。 主接線方案確定 變電所主接線方案的設(shè)計(jì)原則與要求 變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備 8 特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。 (1)安全 應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身 和設(shè)備的安全。 (2)可靠 應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。 (3)靈活 應(yīng)能必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。 (4)經(jīng)濟(jì) 在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。 變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo) (1)供電的安全性。主接線方案在確保運(yùn)行維護(hù)和檢修的安全方面的情況。 (2)供電的可靠性。主接線方案在與用電負(fù)荷對(duì)可靠性要求的適應(yīng)性方面的情況。 (3)供電的電能質(zhì)量主要是指電壓 質(zhì)量，包括電壓偏差、電壓波動(dòng)及高次諧波等方面