工厂供电负荷计算和短路计算

第一章1 2 3 4第二章 1 2 3 6 82-2 某机修车间,拥有冷加工机床52台，共200kw ；行车一台，共5.1kw(ε=15%)；通风机4台，共5kw ；点焊机3台，共10.5kw(ε=65%)。

车间采用220/380v 三相四线制（TN-C ）配电。

试确定该车间计算负荷P 30、Q 30、S 30和I 30。

解：① 对于冷加工机床，P e =200kW ，K d =0.2,cos φ=0.5,tan φ=1.73 P 30(1)=K d P e =0.2×200kW=40kWQ 30(1)=P 30tan φ=40×1.73kvar=69.2kvar ②对于行车组,P e =P N 25εεN=5.1%25%15=3.95Kw,K d =0.15, cos φ=0.5, tan φ=1.73P 30(2)= K d P e =0.15×3.95kW=0.59 kW Q 30(2)= P 30tan φ=0.59×1.73=1.02kvar③对于通风机组, P e = P N =5 kW, K d =0.8, cos φ=0.8, tan φ=0.75 P 30(3)= K d P e =0.8×5Kw=4kWQ 30(3)= P 30tan φ=4×0.75kvar=3kvar ④对于点焊机组, P e = P N 100Nεε=10.5×%100%65=8.47 kW ，K d =0.35, cos φ=0.6, tan φ=1.33P 30(4)= K d P e =0.35×8.47 kW=2.96kW Q 30(4)= P 30tan φ=3.94 kvar=3.94 kvar 取需要系数 K ∑p =0.9,K ∑q =0.95总的有功计算负荷为：P 30=（P 30(1)+P30(2)+P 30(3)+P 30(4)）×K ∑p =（40+0.59+4+2.96）×0.9 =42.8（kW ）总的无功计算负荷为：Q 30=（Q 30(1)+Q 30(2)+Q 30(3)+Q 30(4)）×K ∑q =（69.2+1.02+3+3.94）×0.95 =77.3（kvar ） 视在计算负荷为：S 30=223030Q P +=223.778.42+=84.9视在电流为：I 30=S 30/3U N =84.9/(1.732×0.38)=1292-3 有一380v 三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW ，其中较大容量的电动机有7.5kW ，4kW3台，3kW12台。

《工厂供电技术》课程设计参考答案前言（略） 目录（略）（一） 负荷计算和无功功率补偿1．负荷计算：各厂和生活区的负荷计算如表1所示。

2．无功功率补偿由表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应低于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗大于有功损耗，因此380V 侧最大负荷功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V 侧所需无功功率补偿容量： 3012(t a n t a n )812.2[t a n (a r c c o s 0.75)t a n (a r c c o s0.92)]v a r 370v a r C Q P k k ϕϕ=-=-= 选并联电容器为BW0.4—14—3型，总共容量84kvar ⨯5=420kvar 。

因此无功功率补偿后工厂380V 侧和10V 侧的负荷计算如表2。

表2 无功功率补偿后工厂的计算负荷项目 cos φ 计算负荷P30/kw Q30/kvar S30/kva I30/A 380V 侧补偿前负荷 0.75812.2727.6 10901656380V 侧无功补偿容量— 420380V 侧补偿后负荷 0.935812.2 307.6 868.51320主变压器功率损耗0.015S 30=13 0.06S 30=5210KV 侧负荷总计0.92825.2359.690052表1 机械厂的负荷计算表（二）变电所主变压器和主结线方案的选择1．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可有下列两种方案：（1）装设一台主变压器 型式采用S9，选S N.T =1000KV A>S 30=900KV A ，即选一台S9—1000/10型低损耗配电变压器。

至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。

（注意：由于二级负荷达335.1KV A ，380V 侧电流达509A ，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。

高专《工厂供电》习题解答刘介才编前言本习题解答是应采用本人编《工厂供电》高专教材的部分任课教师的要求、并在出版社有关编辑的大力支持下编写的,供教师教学和批改学生作业时参考.由于习题中涉及的一些技术参数大多有一定的选取范围，而从技术图表上查得的数据也不可能绝对精确，因此习题解答应着重注意其解题的方法步骤，而答案不一定是唯一的，仅供参考。

本习题解答不宜在学生中传播,以免有的学生盲目抄袭，影响其独立完成作业、培养解决技术问题的能力.如有错误和不当之处，欢迎批评指正。

目录第一章工厂供电概论习题解答—-——---—--——-——---———-—--—————--——-——--—--——-—第三章工厂的电力负荷及其计算习题解答—————----———-—-—--————---———-—-第四章短路电流计算及变配电所电气设备选择习题解答—-—--——---——-第五章工厂电力线路及其选择计算习题解答——-—-——--——--—-——----———-—-———第六章工厂供电系统的过电流保护习题解答----—--—--——————--———--------—第七章工厂供电系统的二次回路和自动装置习题解答—-—-—----—--——----第八章防雷、接地及电气安全习题解答—-———-—-—-—----————-———-—-——-——--——-第九章节约用电、计划用电及供电系统的运行维护习题解答—-—-----—第一章工厂供电概论习题解答１－１解：变压器Ｔ1的一次侧额定电压应与发电机Ｇ的额定电压相同，即为10.5kV.变压器Ｔ1的二次侧额定电压应比线路ＷL1末端变压器Ｔ2的一次额定电压高10％，即为242kV。

故变压器Ｔ1的额定电压应为10。

5／242kV。

线路WL1的额定电压应与变压器Ｔ2的一次额定电压相同，即为220kV.线路ＷL2的额定电压应为35kV，因为变压器T2二次侧额定电压为38.5kV,正好比35kV高１０%。

工厂供电工程设计原则及内容探析【摘要】在整个工厂工程设计中工厂供电工程设汁部分占据着整个设计的重要部分。

其质量的好坏直接影响到工厂的运行与发展。

本文首先介绍了工厂供电工程设计的基本原则，在此基础上分析了工厂供电工程的主要内容。

【关键词】工厂供电工程设计；原则；内容工厂供电工程的设计是一项要求知识面较宽的工作任务。

其电压等级一般为10kv及以下。

包括高压变电及低压配电系统。

工厂供电工程设计的主要内容包括负荷计算及无功补偿、选择降压变电所主变、计算短路电流、确定主接线方案、选择继电保护装置和整定保护参数、选择和校验电气设备、变电所等建筑物的防雷接地设计。

一、工厂供电工程设计的基本原则改造或新建供电工程的设计遵循的主要原则：工厂用户供电工程的改造与新建都要符合当地电网的整体规划。

供电工程还必须遵循的原则主要依据有：第一，要依照规程执行政策。

在参照国家标准和规程下，执行有关的政策，主要包括有保护环境、节约能源等经济技术政策。

第二，着重近期发展，考虑长远发展。

要从工程的规模、发展规划、工程特点出发，把追求近期效益与长远发展有效地结合起来，重点突出、有序发展。

第三，保证项目工程的安全性。

在充分保障施工过程安全无误的前提下还要追求技术上的更新与资源节约。

更多的选用性能先进与高效低耗的产品。

第四，要有全局意识，根据用电量、地区供电条件、负荷性质以及工程特点等，科学设计方案。

二、工厂供电工程设计的主要内容（一）负荷计算、负荷分级与无功补偿负荷计算的目的就是运用合理的负荷计算方法求出实际的负荷容量，从而达到合理地选择能够在正常条件下安全运行和在故障条件下能够保证供电系统可靠地切断故障电路的电器或导体，保证供电系统的安全。

一般都是使用30分钟最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的主要依据。

负荷计算的方法有利用系数法、需要系数法、单位面积功率法、单位指标法等。

根据不同的用户负荷和设计阶段，选用不同的计算方法确定负荷的容量。

目录一、设计任务 (1)（一）设计要求 (1)（二）设计目的 1 二、车间用电计算负荷 1 （一）电力负荷的概念及车间概况 1 （二）计算负荷的含义及其确定方法 1 三、供电方式及主接线设计 6 （一）车间供电方式的确定 6 （二）车间供电主接线设计7 四、短路计算及设备选择8（一）电源供电系统短路电源计算8（二）设备选择10五、配电柜设计10六、电气平面布局13七、致谢13 参考文献14 附录15机械加工车间供配电设计摘要根据设计内容及要求，分析机械加工车间的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出主变压器的主接线方式，解决该机械加工车间车间负荷及负荷可靠性的问题。

再通过短路电流的计算，从而选择合适的导线电缆，按所得计算结果选择低压设备。

实现安全、可靠、优质、经济的供电，增加产量, 提高产品质量，提高劳动生产率, 降低生产成本为目的。

完成对机械加工车间供配电系统的设计。

关键词：负荷计算；供电方式；短路计算；低压配电系统一、设计任务（一）设计要求通过提供的简单数据设计出具体可行的工厂供配电系统，使得设计具有一定的可行性。

通过所学习的计算负荷的计算、供电方式及短路计算等。

设计出所要求的设计内容。

二、车间用电计算负荷（一）电力负荷的概念及车间概况1. 电力负荷的概念在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为负荷或电力（W或KV）由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率，一般用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。

电力负荷又称电力负载。

它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。

另一种是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的具体含义视具体情况而定。

电力负荷的分级按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将电力负荷分三等级。

一级负荷、二级负荷、三级负荷。

计算题1、已知某机修车间的金属切削机床组，拥有380V 的三相电动机7.5kw3台，4kw8台，3kw17台，1.5kw10台。

试用需要系数法求其计算负荷。

解：此机床组电动机的总容量为105.11738435.7⨯+⨯+⨯+⨯=kW kW kW kW P e kW 5.120=查附录表1得 K d =0.16~0.2 (取0.2)，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕ 有功计算负荷 kW kW P 1.245.1202.030=⨯= 无功计算负荷 var 7.4173.11.2430k kW Q =⨯= 视在计算负荷 A kV kWS ⋅==2.485.01.2430 计算电流 A kVA kV I 2.7338.032.4830=⨯⋅=2、某机修车间380V 线路上，接有金属切削机床电动机20台共50kW （其中较大容量电动机有7.5kW1台，4Kw3台，2.2Kw7台），通风机2台共3kW ，电阻炉1台2kW 。

试用需要系数法确定此线路上的计算负荷。

解：先求各组的计算负荷 （1） 金属切削机床组查附录表1，取K d =0.2，73.1tan ,5.0cos ==ϕϕP 30（1）=0.2×50=10kWQ 30（1）=10×1.73=17.3kvar（2） 通风机组K d =0.8，75.0tan ,8.0cos ==ϕϕ P 30（2）=0.8×3=2.4 kWQ 30（2）=2.4×0.75=1.8 kvar（3） 电阻炉K d =0.7，0tan ,1cos ==ϕϕ P 30（3）=0.7×2=1.4 kWQ 30（3）=0因此总的计算负荷为（取K ∑p =0.95，K ∑q =0.97）P 30=0.95×（10+2.4+1.4）=13.1 kW Q 30=0.97×（17.3+1.8+0）=18.5 kvarS 30=A kV A kV ⋅=⋅+7.225.181.1322 I 30=A kVA kV 5.3438.037.22=⨯⋅在实际工程设计说明中，常采用计算表格的形式，如表所示。

第一章1 2 3 4第二章 1 2 3 6 82-2 某机修车间,拥有冷加工机床52台，共200kw ；行车一台，共5.1kw(ε=15%)；通风机4台，共5kw ；点焊机3台，共10.5kw(ε=65%)。

车间采用220/380v 三相四线制（TN-C ）配电。

试确定该车间计算负荷P 30、Q 30、S 30和I 30。

解：①对于冷加工机床，P e =200kW ，K d =0.2,cos =0.5,tan =1.73P 30(1)=K d P e =0.2×200kW=40kW Q 30(1)=P 30tan =40×1.73kvar=69.2kvar ②对于行车组,P e =P N 25εεN=5.1%25%15=3.95Kw,K d =0.15, cos =0.5, tan=1.73P 30(2)= K d P e =0.15×3.95kW=0.59 kW Q 30(2)= P 30tan=0.59×1.73=1.02kvar③对于通风机组, P e = P N =5 kW, K d =0.8, cos =0.8, tan =0.75P 30(3)= K d P e =0.8×5Kw=4kW Q 30(3)= P 30tan=4×0.75kvar=3kvar④对于点焊机组, P e = P N 100N εε=10.5×%100%65=8.47 kW ，K d =0.35, cos =0.6, tan=1.33P 30(4)= K d P e =0.35×8.47 kW=2.96kW Q 30(4)= P 30tan=3.94 kvar=3.94 kvar取需要系数 K ∑p =0.9,K ∑q =0.95总的有功计算负荷为：P 30=（P 30(1)+P30(2)+P 30(3)+P 30(4)）×K ∑p =（40+0.59+4+2.96）×0.9 =42.8（kW ）总的无功计算负荷为：Q 30=（Q 30(1)+Q 30(2)+Q 30(3)+Q 30(4)）×K ∑q =（69.2+1.02+3+3.94）×0.95=77.3（kvar）视在计算负荷为：S30=2P+23030Q=223.8.42+77=84.9视在电流为：I30=S30/3U N=84.9/(1.732×0.38)=1292-3 有一380v三相线路，供电给35台小批生产的冷加工机床电动机，总容量为85kW，其中较大容量的电动机有7.5kW，4kW3台，3kW12台。

短路电流的计算及步骤一、短路电流的计算步骤：1、首先绘出计算电路图2、接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图二、短路电流的计算方法：1、欧姆法2、标幺制法三、采用欧姆法进行三相短路电流的计算根据设计的供电系统图1-1所示。

电力系统出口断路器为SN10-10Ⅲ型。

可计算本饲料厂变电所高压10KV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。

图1-11.k-1点的三相短路电流和短路容量（U=10.5KV）(1)计算短路电流中各元件的电抗及总电抗1）电力系统的电抗：由附表8查得SN10-10Ⅲ型短路器的断流容量S=750MV·A,因此X===0.1472)架空线路的电抗：由表3-1得X=0.35/km,因此X=X l=0.35 (/km)5km=1.753)绘k-1点短路的等效电路图，如图1-2(a)所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为:X= X+ X=0.147+1.75=1.897图1-2 短路等效电路图（欧姆法）(2)计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值===3.18 kA2)三相短路次暂态电流和稳态电流= = =3.18kA3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值=2.55=2.553.18kA=8.11kA=1.51=1.513.18kA=4.8kA4)三相短路容量==10.5KV3.18 kA=58.10MV·A2 K-2点的短路电流和短路容量（U=0.4KV）1）电力系统的电抗===2.132)架空线路的电抗==0.35(/km) 5km=2.543)电力变压器的电抗：由附录表5得%=5,因此X===84) 绘k-2点短路的等效电路图，如图5-2(b)所示，图上标出各元件的序号（分子）和电抗值（分母），并计算其总电抗为：= X+ X+ X//= X+ X+=6.753(2)计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值===34.04kA2)三相短路次暂态电流和稳态电流= = =34.04kA3)三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值=1.84=1.8434.04kA=62.64kA=1.09=1.0934.04 kA=37.11Ka4)三相短路容量==0.4KV34.04 kA=23.69MV·A综上所述可列短路计算表，如下表1-1工厂变配电所的选择第一节工厂变配电所类型、所址的选择一、变配电所的任务便配电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。

中等职业学校教学用书（电气与运行控制专业）工厂供电（第2 版）思考题与习题答案姚锡禄于磊陈晖编Publishing House of Electronics Industry北京 BEIJING第1章工业企业供电概论思考题与习题1.1 工厂供电对工业有何重要作用？对工厂供电工作有哪些基本要求？答：1、电能是现代工业生产的主要能源和动力，也是最清洁的能源之一。

电能的输送和分配既要简单经济，又要便于控制、调节和测量，既要有利于实现生产过程自动化，更要有利于环境保护。

是现代工业生产不可或缺的。

工业生产应用电能和实现电气化以后，能大大提高生产效率，提高产品质量。

如果中断电力供应，会造成生产停滞，产品报废，甚至发生重大设备损坏或人身伤亡事故。

2、对工厂供电工作的基本要求是：安全、可靠、优质、经济。

1.2 工厂供电系统包括哪些范围？变电所和配电所各自的任务是什么？答：1、工厂供电系统是指工厂所需的电力电源从进厂起到所有用电设备电源入端止的整个电路。

2、配电所的任务是接受电能和分配电能；而变电所的任务是接受电能，变换电压和分配电能。

1.3 什么叫电力负荷？电力负荷按其对供电可靠性的要求可分为几级？各级负荷对供电电源有何要求？答：1、电力负荷有两个含义：一个是指用电设备或用电单位（用户）；另一个是指用电设备或用电单位（用户）所消耗的电功率或电流。

2、电力负荷根据对供电可靠性的要求分为三级。

3、一级负荷对供电电源的要求：一级负荷属重要负荷，应由两个独立电源供电。

当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏。

一级负荷中特别重要的负荷，除有两个独立电源外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

二级负荷对供电电源的要求：二级负荷也属重要负荷，但其重要程度次于一级负荷。

二级负荷宜由两个回线路供电，供电变压器也应有两台。

在其中一个回路或一台变压器发生常见故障时，二级负荷不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。

1前言1.1 工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。

电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。

电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。

从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.2 工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv 及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

二、无功功率补偿由表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进线侧最大负荷功率因数不应低于0.90。

考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.90，暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量。

Q C=P30(tanΦ1-tanΦ2)= 677.4[tan(arccos0.74)- (tanarccos0.92)]kvar=308kvar参照图2（PGJ1型低压自动补偿屏），并联电容器为BW-0.4-14-3型，采用其方案1（主屏）1台与方案3（辅屏）3台相组合，总共容量为：（1+3）Χ6Χ14=336kvar。

因此无功补偿后工厂380V侧和10KV侧的负荷计算如附表3所示：图2 PGJ1型低压无功功率的结线方案自动补偿屏附表3 无功补偿后工厂的计算负荷第二节 变电所位置和型式的选择一、 变配电所所址选择的一般原则选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定： 1） 接近负荷中心。

2） 进出线方便。

3） 接近电源侧。

4） 设备运输方便。

5） 不应设在有剧烈振动或高温的场所。

6） 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。

7） 不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。

8） 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB50058-92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

9） 不应设地势低洼和可能积水的场所。

10）高压配电所应将两与邻近车间变电所活有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

二、利用负荷功率矩法确定负荷中心在工厂平面图的下边和左侧，任作一直角坐标的x 轴和y 轴，测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，例如：P 1（x 1,y 1），P 2（x 2,y 2），P 3（x 3,y 3）等。