【正文】 經(jīng)濟(jì)運(yùn) 行。 三 .設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 階段 設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng) 起止日期 1 熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)背景資料 2 查閱有關(guān)資料、閱讀設(shè)計(jì)要求必讀的參考資料 3 負(fù)荷計(jì)算 4 電氣主接線設(shè)計(jì) 5 短路電流計(jì)算 6 主要電氣設(shè)備選擇 7 書(shū)寫(xiě)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 打印整理課程設(shè)計(jì)資料 9 答辯及成績(jī)?cè)u(píng)定 四 .需收集和閱讀的資料及參考文獻(xiàn) 【 1】劉滌塵、王明陽(yáng)、吳政球 .電氣工程基礎(chǔ) [M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社 .20xx 年 【 2】張學(xué)成 .工礦企業(yè)供電 設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) [M].北京：北京礦業(yè)大學(xué)出版社 .1998 年 【 3】劉介才 .工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .1993 年 【 4】劉介才 .實(shí)用供配電技術(shù)手冊(cè) [M].北京：中國(guó)水利水電出版社 .20xx 年 【 5】劉介才 .工廠供電 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .1997 年 【 6】 同濟(jì)大學(xué)電氣工程系 .工廠供電 [M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社 .1981 年 【 7】蘇文成 .工廠供電 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .20xx 年 【 8】工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)編寫(xiě)組 . 工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)（補(bǔ)充本） . 北京：水利電力出版社 .1990 【 9】 JGJ1620xx 民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 【 10】 GB5005495 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范 【 11】 GB5005295 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 【 12】 GB5021720xx 電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范 【 13】 GB5006092 3～ 110KV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范 摘 要 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。 （ 2）主要計(jì)算過(guò)程和步驟完整無(wú)誤，分析論證過(guò)程簡(jiǎn)單明了，各設(shè)計(jì)內(nèi)容列表匯總。工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)不得低干 ，此外，電力用戶(hù)需按新裝變壓器容量計(jì)算，一次性地向供電部門(mén)交納供電貼費(fèi)： 6 ～ 10kV 為 800 元／ kVA 。 h，照明電費(fèi)為 元 /kw 電費(fèi)制度：工廠與當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)達(dá)成協(xié)議，在工廠變電所高壓側(cè)計(jì)量電能，設(shè)專(zhuān)用計(jì)量柜，按兩部電費(fèi)制交納電費(fèi)。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，年雷暴日數(shù)為 8 。 《工廠供電》 課 程 設(shè) 計(jì) 題 目： 力新機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 物理與 機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 工廠供電課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)生姓名 xx 學(xué) 號(hào) xx 專(zhuān)業(yè)方向 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí) xx 題目名稱(chēng) 力新機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 負(fù)荷計(jì)算和無(wú)功功率補(bǔ)償；變電所主變壓器和主接線方案的選擇；短路電流的計(jì)算等。 設(shè)計(jì)依據(jù) 氣象資料：工廠所 在地區(qū)的年最高氣溫為 34 ℃ ，年平均氣溫為 15℃ ，年最低氣溫為－ 18℃，年最熱月平均最高氣溫為 25 ℃ ，年最熱月平均氣溫為 18℃ ，年最熱月地下 0 . 8m 處平 均溫度為 21 ℃ 。 地質(zhì)水文資料：工廠所在地區(qū)平均海拔 1500m ，地層以砂粘土為主，地下水位為 2m 。每月基本電費(fèi)按主變壓器容量計(jì)為 18 元／ kVA ，動(dòng)力電費(fèi)為 0 . 20 元/kw h。 工廠負(fù)荷情況見(jiàn)下表： 二、設(shè)計(jì)的基本要求 設(shè)計(jì)及計(jì)算說(shuō)明書(shū) （ 1）說(shuō)明書(shū)要求書(shū)寫(xiě)整齊，條理分明，表達(dá)正確、語(yǔ)言簡(jiǎn)練。 圖紙 （ 1）繪制電氣主接線圖 （ 2）原理圖要求用標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)繪制，布置均勻，設(shè)備符號(hào)大小合 適清晰美觀。機(jī)械廠供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 本設(shè)計(jì)在給定機(jī)械廠具體資料的基礎(chǔ)上，依據(jù)變電所設(shè)計(jì)的一般原則和步驟，完成了變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)。此機(jī)械廠變電所一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：負(fù)荷的計(jì)算及無(wú)功功率的補(bǔ)償；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定；變電所主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計(jì)算和開(kāi)關(guān)設(shè)備的選擇；根據(jù)設(shè)計(jì)要求，繪制變電所一次系統(tǒng)圖。 目 錄 1 前 言 ................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn) 成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。在機(jī)械廠，擔(dān)負(fù)這一任務(wù)的是供電系統(tǒng)，供電系統(tǒng)的核心部分是變電所。 機(jī)械廠變電所要很好地為生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： (1)安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。 (3)優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶(hù)對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求 (4)經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 設(shè)計(jì)原則 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、 GB5005394 《 10kV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、 GB5005495 《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》、 JGJ1620xx《民用建筑電氣 設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)必須遵循以下原則： 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策 2 必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。 近期為主、考慮發(fā)展 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。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。電網(wǎng)的正常運(yùn)行是保證機(jī)械生產(chǎn)安全前提。 一次系統(tǒng)圖 跟據(jù)負(fù)荷類(lèi)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。 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(mén)要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。 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)。求出各短路點(diǎn)的三相短路電流及相應(yīng)有關(guān)參數(shù)。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。 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。 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)。 (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)。 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? ∑? ∑ — 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 ～ 。 (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。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(hù)的家庭動(dòng)力負(fù)荷。 供電部門(mén)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 。 無(wú)功補(bǔ)償后工廠 380V 側(cè)的負(fù)荷計(jì)算： 39。3 1 6 3 5 .4 3 1 0 0 8 = 6 2 7 .4 3 k v a rzQ ? ； 39。 2 39。339。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。 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。 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。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)。 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。 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。 (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。 (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。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。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。 (4)運(yùn)行的靈活性和運(yùn)行維護(hù)的方便性。 (1)線路和設(shè)備的綜合投資額 包括線路和設(shè)備本身的價(jià)格、運(yùn)輸費(fèi)、管理費(fèi)、基建安裝費(fèi)等，可按當(dāng)?shù)仉姎獍惭b部門(mén)的規(guī)定計(jì)算。維修管理費(fèi)和電能損耗費(fèi)等。 (4)線路的有色金屬消耗費(fèi) 指導(dǎo)線和有色金屬（銅、鋁 ）耗用的重量。 裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所的典型主接線方案有： (1)高壓無(wú)母線、低壓?jiǎn)文妇€分 段的主接線方案； (2)高壓采用單母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的主接線方案； (3)高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。 由原始資料可知，工廠用電部門(mén)較多，為 保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對(duì)電能進(jìn)行匯集，使每一個(gè)用電部門(mén)都可以方便地獲得電能。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式，其系統(tǒng)圖見(jiàn)：圖 31 采用一臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖。低壓側(cè)采用也單母線分段形式，其系統(tǒng)圖見(jiàn)：圖 32 采用兩臺(tái)主變時(shí)的系統(tǒng)圖。從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)來(lái)看，裝設(shè)一臺(tái)主變的方案優(yōu)于裝設(shè)兩臺(tái)主變的方案。 無(wú)功功率補(bǔ)償修定 低壓采取單母線分段接線方式， 考慮鑄造車(chē)間、電鍍車(chē)間和鍋爐房為二級(jí)負(fù)荷，采用 雙回路供電，但在正常狀態(tài)下只由一回路供電，另回路作為備用。為使兩段母線的負(fù)荷基本平衡，Ⅰ段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：倉(cāng)庫(kù)、電鍍車(chē)間、維修車(chē)間、金工車(chē)間、焊接車(chē)間；Ⅱ段母線負(fù)荷設(shè)計(jì)為：鑄造車(chē)間、鍛壓車(chē)間、組裝 車(chē)間、 工具車(chē)間、 維修車(chē)間、鍋爐房、熱處理車(chē)間、生活區(qū)。補(bǔ)償后的功率因素 cos 39。 計(jì)算Ⅱ段母線所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量，取 cos ?? ： z 1 2( ta n ta n ) 8 8 2 . 9 [ ta n ( a r c c o s 0 . 6 9 ) ta n ( a r c c o s 0 . 9 3 ) ] v a r 5 7 3 . 8 9 v a rQ P k k??? ? ? ?? ? ? ? ?選 PGJ1 型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏，并聯(lián)電容器為 BW 型，采用其方案 2（主屏） 1臺(tái)與方案 4（輔屏） 5 臺(tái)相組合，總共容量 112kvar 5+84=644kvar。 ?? ? 。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來(lái)，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。 接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算出電路中各主要元件的阻抗。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻 抗。 短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（又稱(chēng)有名單位制法，因其短路計(jì)算中的阻