【文章內(nèi)容簡介】 僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高經(jīng)濟效益，提高生產(chǎn)效率。電能是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，沒有了電能，就沒有可能實現(xiàn)現(xiàn)代化進程。現(xiàn)代社會的各個方面都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題或停止工作，將會給用 電用戶帶來嚴重的影響，甚至造成傷害。因此做好工廠供配電系統(tǒng)的設(shè)計，顯得尤為重要。 本論文是關(guān)于某個 塑料 工廠在提供相關(guān)資料的情況下，通過正確的計算，設(shè)計出合理的變配電所，做好電力系統(tǒng)的保護以及防止雷電的保護措施。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 第一章 緒論 第一節(jié) 工廠供電意義和要求 在工業(yè)生產(chǎn)和生活中，電能扮演著極其重要的角色。電能與其他形式的能量之間可以相互轉(zhuǎn)化。做好電能輸送和分配這項任務(wù)，不僅可以節(jié)約成本，而且還可以提高經(jīng)濟效益，提高生產(chǎn)效率。電能是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，沒有了 電能，就沒有可能實現(xiàn)現(xiàn)代化進程?，F(xiàn)代社會的各個方面都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)問題或停止工作，將會給用電用戶帶來嚴重的影響，甚至造成傷害。 所以設(shè)計出安全有效的工廠供電與配電方案有利于擴大工廠的生產(chǎn)能力，減少支出，提高工廠效益，加快工廠的發(fā)展具有重要的意義。此外，還有利于國民經(jīng)濟的提高，加快現(xiàn)代化進程，為實現(xiàn) “中國夢” 做出應(yīng)有的貢獻。因而從各個方面來講，做好工廠供配電工作都十分重要。 為了使工業(yè)生產(chǎn)和生活有序的進行下去，實現(xiàn)用戶電能的要求，工廠供配電工作必須做到以下幾點：安全 可靠 優(yōu)質(zhì) 經(jīng) 濟 第二節(jié) 本廠的基本概況及設(shè)計要求 一、 生產(chǎn)任務(wù)及車間組成 表 生產(chǎn)規(guī)模及車間組成 生產(chǎn)規(guī)模（萬噸） 產(chǎn)品規(guī)格 主要車間 輔助車間及其它設(shè)施 塑料制品 薄膜、單絲、管材、等制品 薄膜車間 單絲車間 管材車間 注射車間 原料庫、成品庫、包裝材料庫、注塑車間、備料復(fù)制車間、鍛工車間、倉庫、機修模具車間、鍋爐房、等辦公樓等。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 二、 負荷性質(zhì)及負荷情況 ① 根據(jù)本工廠的實際情況，得出結(jié)論：生產(chǎn) 車間為三班制，其余的為單班或兩班制。該廠全年最大負荷利用小時數(shù)為 5000 小時，屬于三級負荷。 ② 全廠包涵 5 個車間變電所，每個車間包涵其獨立的用電設(shè)備，全廠總的有功功率為 kWP 261030 ? ，全廠總的無功功率為 var17339330 ? ，全廠總的視在功率為 ?? 58398830 。 三、供電 需求 ① 本工廠從位于該廠南側(cè) 1 公里的某變電所取得 10 千伏架空線路的電源 。 ② 變電所的整定時間為 2 秒，本廠配電所應(yīng)不大于 秒。 ③ 在總配變電所 10 千伏 側(cè)計量。 ④ 要求本廠的功率因數(shù)值在 以上。 ⑤ 供電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)： 變電所提供的電源系統(tǒng)為無限大，母線上的電壓為 10 千伏，發(fā)生短路時，容量為200 兆伏安。供電系統(tǒng)如圖 所示 [1]。 圖 供電系統(tǒng)圖 四、本廠自然條件 氣象條件 ① 最高溫度為 35176。C。 ② 土壤中 ～ 1 米深處一年中最熱月平均溫度為 20176。C。 ③ 年雷暴日為 30 天。 ④ 土壤凍結(jié)深度為 米。 ⑤ 主導(dǎo)風向夏季為南風。 地質(zhì)及水文條件 ① 地表平坦，土壤的成分為極土，厚 ～ 7 米 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 ② 地下水位一般為 米。 ③ 地耐壓力為 20 噸 /平方米。 第三節(jié) 本章小結(jié) 本章主要介紹了安全有效的供電與配電對工廠的意義，一個合理的工廠電力系統(tǒng)所具備的要求，所要設(shè)計工廠的基本狀況：該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品，生產(chǎn)產(chǎn)品需要的車間以及車間的設(shè)備，按照負荷對供電的要求劃分級別，與當?shù)氐挠秒姴块T達成的供電協(xié)議以及工廠的自然條件。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 第二章 負荷計算及無功功率 第一節(jié) 供電電壓的選擇 選擇工廠供電電壓時主要考慮以下幾個因素：供電電壓等級、工廠用電 設(shè)備的容量、電壓和供電距離。配送路線長度和配送容量在一定的情況下，供電電壓與線路的電流成反相關(guān)，利用這一特點，可以降低線路投資和金屬的消耗，如表 所示 表 各級線路合理的輸送功率和輸送距離 線路電壓 /kV 線路結(jié)構(gòu) 輸送功率 /kW 輸送距離 /km 6 6 10 10 35 66 110 220 架空線 電纜 架空線 電纜 架空線 電纜 架空線 架空線 架空線 架空線 ≤100 ≤175 ≤1000 ≤3000 ≤2020 ≤5000 2020~10000 3500~30000 10000~50000 100000~50000 ≤ ≤ ≤10 ≤8 6~20 ≤10 20~50 30~100 50~150 200~300 本廠高壓配電電壓是 10kV，對于那些用電設(shè)備所需的電壓是 6kV，可通過專門的變壓器把 10kV 轉(zhuǎn)換成 ，從而給設(shè)備供電。 第二節(jié) 負荷計算 一、 負荷計算的定義及計算方法 定義 ① 計算負荷是人們假象中的負荷，在一定的時間內(nèi)，負荷的發(fā)熱量等于在工廠生產(chǎn)中，負荷在變動情況下所產(chǎn)生的熱量 [2]。 ② 尖峰電流指在持續(xù)時間為 1 秒的情況下，用電設(shè)備的最大電流 [2]。 ③ 平均負荷為用電設(shè)備在一段時間內(nèi)所消耗的電能除以該段時間所得出的值 [2]。 負荷計算的方法 負荷計算的主要方法：需要系數(shù)法，利用系數(shù)法，二項式。本設(shè)計將采用需要系數(shù)法予以確定。下面對需要系數(shù)法進行介紹： 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 (1)、 基本公式 有功計算負荷為： edPKP?30 (21) 無功計算負荷為： θPQ tan3030 ? (22) 視在計算負荷為： θPS cos3030? (23) 計算電流為： NUSI 33030? (24) Kd 需要系數(shù) P30有功計算負荷，單位為 kW Q30無功計算負荷，單位為 vark S30視在計算負荷，單位為 AkV? cosθ用電設(shè)備組的平均功率因數(shù) tanθ用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的 正切值 (2)、 用電設(shè)備是多組的情況下，負荷的計算方法 在計算多組有用設(shè)備或低壓母線的負荷時，要考慮各用電設(shè)備出現(xiàn)的最大負荷不是同一個時間。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其用功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù) pK? 和 qK? [3]。 ① 對車間干線，取 pK? =— qK? =— ② 對低壓母線，分兩種情況： ●由用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時，取 pK? =— qK? =— ●由車間干線計算負荷直接相加來計算時，取 pK? =— qK? =— 總的有功計算負荷為： ??? ip PKP .3030 (25) 總的無功計算負荷為： ??? iq QKQ .3030 (26) 以上兩式中的 ? 和 ? 分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負荷之和。 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 總的視在計算負荷為： 23023030 QPS ?? (27) 總的計算電流為： NUSI 33030 ? (28) 二、 負荷計算結(jié)果 由表 所示數(shù)據(jù)可計算出全廠總負荷（參差系數(shù)取 pK? =, qK? ＝ ）。 全廠總的有功計算負荷 kWkWPKP .ip ?????? ? 全廠總的無功計算負荷 v a r53223v a r1733939503030 ..QKQ .iq ?????? ? 全廠總的視在計算負荷 S30＝ 230230 QP ? = . ???? 583 9 8 853 2 2 32 3 4 9 22 表 各車間用電設(shè)備及車間變電所負荷計算表 序號 車間或 用電設(shè)備 組名稱 設(shè)備 容量 （ kW） 需要 系數(shù) dK 功率 因數(shù) cosθ 功率因數(shù) 角正切 tanθ 計算負荷 有 功 30P (千瓦 ) 無功 30Q (千乏 ) 視 在 30S (千伏安 ) 各車間 380 伏負荷 (1)No1 變電所 1 薄膜車間 1400 840 2 原料庫 30 0． 25 13 15 3 生活間 10 1 0 8 0 8 4 成品庫（一） 25 13 15 5 成品庫（二） 24 6 包裝材料庫 20 6 12 7 小計 1509 1166 (2)No2 變電所 1 單絲車間 1385 831 2 水泵房及其 附屬設(shè)備 20 13 3 小計 1405 844 1090 (3)No3 變電所 1 注塑車間 189 2 管材車間 880 308 3 小計 1069 (4) No4 變電所 1 備料復(fù)制車間 138 2 生活間 10 1 0 8 0 8 重慶郵電大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 3 浴室 3 1 0 0 4 鍛工車間 30 9 5 原料、生活間 15 1 0 12 0 12 6 倉庫 15 7 機修模具車間 100 25 8 熱處理車間 150 90 9 鉚焊車間 180 54 10 小計 641 (5)No5 變電所 1 鍋爐房 200 140 2 試驗室 125 3 輔助材料庫 110 22 4 油泵房 15 5 加油站 10 6 辦公樓 招待所、食堂 15 9 7 小計 475 8 全廠合計 5099 2610 說明：根據(jù)上表所提供 的資料， No No No5 變電所配帶兩臺變壓器，其余皆配帶一臺變壓器。 第三節(jié) 功率補償 一、 意義 工廠有著大量的設(shè)備，這些設(shè)備中有些是屬于電感參數(shù)的負載，會降低功率因數(shù)。如果想要使功率因數(shù) 達到 工廠規(guī)定的標準，就需要進行無功功率的補償。通過此做法，可以采用容量小的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜。這不僅節(jié)約了電能，還提高了用電質(zhì)量 和 生產(chǎn)效率。另外進行了無功功率補償之后，主變壓器可以選取容量小的， 這既可以減少變電所的初投資，又可降低工廠的電費付出。因為在我國，對工廠電費的收取與居民的不一樣，工廠電費分兩部分：一部分是根據(jù)主 變壓器每月的 AkV? 容量 ,另一部分按照每月電能 kWh。由此可見，提高工廠功率因數(shù)不僅有利于電力系統(tǒng)，而且節(jié)約工廠的成本。 二、 電容補償 補償前的配電所功率因數(shù) 考慮同時系數(shù)（ pK? =, qK? ＝ ）之后，有功功率和無功功率分別為： P30＝ 2