某工厂的降压变电所的电气设计

某工厂的降压变电所的电气设计

1 / 26 工厂供电课程设计

题目：某工厂的降压变电所的电气设计

院系 ： 某工厂的降压变电所的电气设计

2 / 26 班级：

学号：

姓名：

目 录

前言………………………………………………………………3

一、负荷计算和无功功率计算及补偿…………………………4

二、变电所位置和形式的选择…………………………………10

三、变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择………11

四、短路电流的计算……………………………………………12 某工厂的降压变电所的电气设计

3 / 26 五、变电所一次设备的选择与校验……………………………13

六、变电所高、低压线路的选择………………………………14

七、变电所二次回路方案选择及继电保护的整定……………15

八、防雷和接地装置的确定……………………………………17

九、心得和体会…………………………………………………20

十、附录参考文献………………………………………………21

某工厂的降压变电所的电气设计

4 / 26 前 言

课程设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。

本设计可分为九部分：负荷计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；心得和体会；附参考文献。

由于设计者知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！

某工厂的降压变电所的电气设计

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一、负荷计算和无功功率计算及补偿

一、负荷计算的意义

1.计算负荷的定义：

我们用“计算负荷”来表示实际使用的总负荷。计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。所以根据“计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值。

通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca(Qca、Sca、Ica)或P30(Q30、S30、I30)表示。

规定取“半小时平均负荷”的原因：

一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为 3τ=3×10＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。

2.计算负荷的意义

正确确定计算负荷意义重大，它是供电设计的基础，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 某工厂的降压变电所的电气设计

6 / 26 计算负荷是配电设计时选择电气设备（变压器、开关电器等）、导体、确定备用电源容量、无功补偿容量的依据。也是计算配电系统各回路电流的依据。

3.尖峰电流

尖峰电流是负荷短时（如电动机起动等）最大电流。是计算电压降、电压波动和选择导体、电器及保护元件的依据。

平均负荷Pav

二、平均负荷

平均负荷Pav，就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间内消耗的电能W除以时间t的值，即Pav=W/t

年平均负荷为Pav=Wa/8760

负荷系数

负荷系数也称负荷率，它是表征负荷变化规律的一个参数。

在最大工作班内，平均负荷与最大负荷之比成为负荷系数，并用α、β 分别表示

有功、无功负荷系数。

负荷系数越大，则负荷曲线跃平坦，负荷波动越小。根据经验数据，一般工厂负荷系数年平均值为

负荷计算的方法有： maxPPavmaxQQav75.070.082.076.0某工厂的降压变电所的电气设计

7 / 26 需要系数法、利用系数法、单位指标法、二项式法、形状系数法、附加系数法。

单位指标法与需要系数法因比较简便因而广泛使用。

编号 名称 类别 设备容量eP/kW 需要系数

dK cos tan 计算负荷

30P/kW 30Q/kvar 30S/kVA 30I/A

1 铸造

车间 动力 302 0．3 0．7 1.02 90.6 92.4 129.46 196.6

照明 5 0．8 1．0 0 4.0 0 4 10.5

小计 307 —— 94.6 92.4 133.4 207.1

2 锻压

车间 动力 35 0．3 0．65 1.17 10.5 12.3 16.2 24.5

照明 8 0．7 1．0 0 5.6 0 5.6 14.7

小计 310 —— 96.2 12.3 21.8 39.2

3 金工

车间 动力 392 0．2 0．65 1.17 78.4 91.7 120.6 183.3

照明 10 0．8 1．0 0 8 0 8 21.0

小计 402 —— 86.4 91.7 128.6 204.3

4 工具

车间 动力 352 0．3 0．6 1.33 105.6 140.4 176 267.4

照明 7 0．1．0 0 6.3 0 6.3 16.5 某工厂的降压变电所的电气设计

8 / 26 9

小计 359 —— 111.9 140.4 182.3 283.9

5 电镀

车间 动力 242 0．5 0．8 0.75 121 90.8 151.3 229.8

照明 5 0．8 1．0 0 4 0 4 10.5

小计 247 —— 125 90.8 155.3 240.3

6 热处理车间 动力 142 0．6 0．8 0.75 85.2 63.9 106.5 161.8

照明 5 0．8 1．0 0 4 0 4 10.5

小计 147 —— 89.2 63.9 110.5 172.3

7 装配

车间 动力 292 0．3 0．7 1.02 87.6 89.4 125.1 190.1

照明 8 0．8 1．0 0 6.4 0 6.4 16.8

小计 299 —— 94 89.4 131.5 206.9

8 机修

车间 动力 132 0．2 0．65 1.17 26.4 30.9 40.6 61.7

照明 5 0．8 1．0 0 4.0 0 4.0 10.5

小计 137 —— 30.4 30.9 44.6 72.2

9 锅炉

房 动力 92 0．8 0．8 0.75 73.6 55.2 92 139.8

照明 2 0．1．0 0 1.6 0 1.6 4.2 某工厂的降压变电所的电气设计

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小计 94 —— 75.2 55.2 93.6 181.8

10 仓库 动力 15 0．4 0．8 0.75 6.0 4.5 7.5 11.4

照明 1 0．8 1．0 0 0.8 0 0.8 2.1

小计 16 —— 6.8 4.5 8.3 13.5

11 宿舍区 照明 322 0.8 0.9 0.48 257.6 123.6 286.2 751.1

总计 动力 1996

987.3 795.1 1296.1 2372.6 照明 378

计入pK=0.8, qK=0.85 0.75 0.88 789.8 695.1 1053.1 1600.0

三、单位指标法（常用于规划设计和初步设计）

N―单位数量（ m2 、户、床）

KP―单位负荷密度（ W/m2 、W/户、W/床）

KS―单位负荷密度（ VA/m2 、 VA /户、 VA /床)

基本公式 C P KW1000PKN•设备组有功功率计算负荷＝（）C S KVA1000SKN•设备组视在功率计算负荷＝（）某工厂的降压变电所的电气设计

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式中 Pe——设备总容量(不计备用设备容量)(千瓦)；

Kx——需要系数。

（1）有功计算负荷：Pca·1=Kx∑Pe

Kx—用电设备组的需要系数见相关手册；

∑Pe—用电设备组的设备额定容量之和，但不包括备用设备容量。

（2）无功计算负荷：

Qca·1=Pca·1tanwm tanwm值见相关手册 。

（3）视在计算负荷：

计算目的：用于选择各配电干线截面积及保护控制该线路的开关设备

2 确定变电所低压母线上的计算负荷

（1）总有功计算负荷：Pca·2＝Ｋ∑pΣPca·1

（2）总无功计算负荷：Qca·2＝Ｋ∑qΣQca·1

（3）总视在计算负荷：

Pca·2、Qca·2、Sca·2－变电所低压母线上的有功、无功及视在计算负荷；

ΣPca·1、ΣQca·2－各配电干线上的有功、无功计算负荷的总和

Ｋ∑p 、K∑q －有功功率、无功功率的同时系数。分别取0.8～0.9和

0.93～0.97； 计算电流 cos33lclccUPUSI22cccQPS或 cosccPS(千伏安) tanccPQ(千乏) excPKP(千瓦)