毕设论文--厂工(企业)变配电设计.doc

课程设计

论文题目：工厂（企业）变配电设计

前 言
我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。
为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平，丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。
工厂变配电就是指工厂所需电能的变压和分配。我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,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,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。由此可见,搞好工厂变配电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。
工业企业生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。

前 言 - 1 -
摘 要 - 3 -
第一章设计题目及要求 - 4 -
第一节题目设计………………………………………………………………….-4-
第二节设计要求…………………………………………………………………-4-
第二章 电气主接线设计 - 5 -
第一节电气主接线的基本形式及特点…………………………………………-5-
第三章 工厂的负荷及计算 - 6 -
第一节 电力负荷的分级 - 6 -
第二节 计算负荷的含义及其确定方法 - 7 -
第四章 电气设备选型与校验 - 16 -
第一节变压器的选型………………………………………………………… -16 -
第二节高压开关和电缆的选型………………………………………………. -16-
第三节低压隔离开关、馈线、母线、和断路器的选择与校验…………………………………………………………………………………-17-
第五章 一次主接线图 - 19 -
后记 - 20 -
参考文献 - 21 -

摘 要
根据某公司用电负荷的实际情况及公司的负荷性质、负荷大小和负荷的分布情况，设计出高低压主接线设计方案，通过各回路的负荷计算和电流的计算、选择合适的导线电缆、按正常条件选择高低压设备。实现安全、可靠、优质、经济的变配电系统为设计目的，完成对某公司变配电系统的设计。本设计主要涉及了主接线的形式，母线、馈线、断路器、隔离开关、变压器的选择与校验的知识。
关键词 10KV变压器；负荷性质；计算；断路器；变压器；主接线；回路电流；

第一章设计题目及要求

第一节 设计题目

某公司占地总面积20000㎡，各单体建筑面积为：办公楼3500㎡、综合实验楼2000㎡、一期厂房6920㎡、二期厂房㎡、职工餐厅900㎡，用电负荷见表-1。
表-1 某公司用电负荷
回路编号
回路名称
设备功率/kW
回路编号
回路名称
设备功率/kW
WP1
一期厂房一层电力
150
WP13
一期厂房三层电力
100
WP2
一期厂房二层电力
220
WL1
一期厂房照明
38
WP3
实验楼电力
110
WL2
实验楼照明
20
WP4
办公楼电力
30
WL3
冷冻水泵电力
51.3
WP5
食堂电力
30
WL4
冷水机组
88
WP6
二期厂房电力
100
WL5
办公楼照明
40
WP7
二期厂房电力
100
WL6
办公楼空调
40
WP8
消防泵
30
WL7
食堂餐厅照明
42
WP9
喷淋泵
47
WL8
二期厂房照明
15
WP10
消防加压泵
2.2
WL9
二期厂房照明
15
WP11
一期厂房电梯
15
WL10
门卫、室外照明
13.4
WP12
一期厂房电梯
15
WL11
冷水机组
88

第二节 设计要求
（1）计算总的计算负荷及各回路的计算负荷。
（2）对变压器、断路器、隔离开关、母线、馈线等电气设备进行选型与校验。
（3）绘出高低压主接线图。

第二章 电气主接线设计

第一节 电气主接线的基本形式及特点

电气主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线、
1.单母线接线
优点:电路简单、使用设备少以及配电装置的建造费用低。
缺点:可靠性、灵活性较差。当母线和隔离开关发生故障及检修时需整个配电系统停电。
2.单母线分段接线
优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。
缺点：不便于扩建和建造，经济性差。
3.双母线接线
优点：具有较高的可靠性和灵活性，便于扩建。
缺点：增加一组母线和使每回路需要增加一组母线隔离开关。
经分析该厂为低压用电选择单母线供电方式即可。线路为放射式。

第三章 工厂的负荷及计算

第一节工厂电力负荷的分级
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KW）。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。目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的有功负荷指标， 而不是视在功率和无功功率。
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。
（1）一级负荷 重要的电力负荷。对该类负荷供电的中断，将招致人的生命危险、设备损坏、重要的产品报废，使生产过程长期紊乱，给国民经济带来重大损失或超成社会秩序混乱。属于这类负荷的有冶金、电炉炼钢企业、重要的国防工业和科研机构、医院手术室、铁路与交通的电力牵引和铁路铁路枢纽、行车信号与集中闭塞负荷等。对一级负荷一律应由两个独立电源供电。
（2）二级负荷 较重要的电力负荷供电的中断，将超成工农业大量减产、工矿交通运输停顿、生产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。
（3）三级负荷 不属于一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等。

第二节用电设备组计算负荷的确定
1、计算负荷的含义及其确定方法
计算负荷，是通过统计计算求出的，用来按发热条件选择供电系统中的各元件的负荷值 计算负荷是供电设计的基本依据。通常取半小时平均最大负荷P30（亦即年最大负荷）作为计算负荷。但是由于负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，实际上，负荷也不可能是一成不变的，它与设备的性能，生产的组织以及能源供应的状况等多种因素有关，因而负荷计算也只能力求实际。
电力负荷的确定，为选择变压器容量、电气主接线、电气设备以及供电网络接线和导线型号等提供依据。负荷确定得是否正确合理，直接影响到电气设备和导线的选择是否经济合理。若负荷确定得过大，将使电器和导线过大，造成投资增大和有色金属的浪费；若负荷确定得过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，加速电气设备的绝缘老化，降低设备的使用寿命，影响供电系统的安全性、可靠性。因而必须正确进行电力负荷的计算。
其计算方法有：需要系数法、二项式系数法、单耗法
（1）需要系数法确定计算负荷
需要系数法是将电力设备的额定容量加起来，再乘以需要系数，就得到计算负荷。由于需要系数法的需要系数值是根据设备台数较多、容量差别不是很大的一般情况来确定的，未考虑设备容量相差悬殊时少数大容量设备对计算机负荷的影响，因此此法较适用于设备台数较多的车间及全厂范围额的计算负荷的确定。
需要系数法的基本公式为：
① 有功计算负荷：
（1）
式中 ：
：称为需要系数；
：为该组内各设备额定功率之和，即=；
：为有功功率负荷；
其中：
：设备组的同时使用系数（即最大负荷时运行设备的容量与设备组总额定容量之比）；
：设备组的平均加权负荷系数（表示设备组在最大负荷时输出功率与运行的设备容量的比值）；
：设备组的平均加权效率；
：配电线路的平均效率。
② 无功计算负荷：
（2）
tan：用电设备组的功率因数角的正切值；
③ 视在计算负荷：
（3）
cos：用电设备组的平均功率因数；
④ 计算电流：
（4）
U：用电设备组的额定电压；
注意：需要系数值是按设备较多的情况来确定的，对单台设备，=1；即 ；但对于电动机，它本身损耗较大，因此当只有一台时，。
2、单相计算负荷的确定
1）我们常常将这些单相设备容量换算成三相设备容量，以确定其计算负荷，其具体方法如下：
2）如果单相用电设备的容量小于三相设备的总容量的15%，按三相平衡负荷计算，不必换算。对接在相电压上的单相用电设备，尽量是各单相负荷均匀分配在三相上，然后将安装在最大负荷相上的单相设备容量乘以3，即为等效三相设备容量。
3）在同一线电压上的单相设备，等效三相设备容量为该单相设备容量的倍。
4）单相设备既接在线电压，有接在相电压上，应先将接在线电压上的单相设备容量换算为接在相电压上的单相设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷就是最大有功计算负荷相得有功计算负荷的3倍，总的等效三相无功计算负荷就是对应最大有功负荷相的3倍，最后再按公式（3—12）计算出和
3、二项式系数法
二项式系数法是将总容量和最大容量之和分别乘以不同的系数后相加。二项式系数法较需要系数法更适于确定设备台数较少而容量差别较大的低干线和分支线的计算负荷。
① 有功计算负荷：
（5）
：表示用电设备组的平均负荷。
：表示用电设备组中的x台容量组大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中为x台容量最大的设备之和；
b、c：二项式系数，其数值随用电设备组的类别和台数而定；
② 无功计算负荷：
（6）
③ 视在计算负荷：
（7）
④ 计算电流：
（8）
4、单耗法
单耗法是用单位耗电量乘以产品总量或者用单位总电量除该类产品负荷的最大负荷利用小时数单耗法的基本计算公式:
或

第三节 在本工厂中采用的是需要系数法计算负荷
1）、总的计算负荷
1 一期厂房、二期厂房的各层380V的动力线路用电设备总负荷

=150+220+110+30+30+100+100+30+47+2.2+15+15+100+51.3+88+40+88=1013.2 kW
查电工手册，得
（取0.8）
有功计算负荷 =0.81013.2=810.6 kW
无功计算负荷 810.60.75=607.9 kvar
视在计算负荷 =810.6/0.8=1013.2 kV·A
计算电流 =1539.4 A

一期厂房、二期厂房的单相220V的照明用电设备的负荷

=38+20+40+42+15+15+13.4=183.4 kW
单相用电设备容量与三相设备总容量之比：
183.4/1013.2=18.1%
因单相用电设备容量与三相设备总容量之比大于15%，所以要换成三相设备容量来计算。
183.4kW平均分配在三相上为：60 kW 60 kW 63.4 kW
查电工手册，得
需要系数
即，有功计算负荷 =163.43=190.2 kW
无功计算负荷 =190.2 kavr
视在计算负荷 190.2/1190.2kVA
计算电流 190.2/×0.38 ＝289.0 A
4总的计算负荷
有功计算负荷 810.6190.21000.8 kW
无功计算负荷 607.90607.9 kvar
视在计算负荷 1013.2190.21203.4 kV·A
计算电流 1539.4289.01828.4 A
2） 各支路计算负荷
1动力三相用电设备 （取0.8）

⑴ WP1回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kW
计算电流 A
⑵ WP2 回路

有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑶ WP3 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑷ WP4 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑸ WP5 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑹ WP6 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑺ WP7 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑻ WP5 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑼ WP9 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑽ WP10 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑾ WP11 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⑿ WP12 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A

⒀ WP13 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A

⒁ WL3 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⒂ WL4 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⒃ WL6 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
⒄ WL11 回路
有功计算负荷 kW
无功计算负荷 kvar
视在计算负荷 kV·A
计算电流 A
2 、单相照明用电设备
查电工手册，得
（取1）
由此可知，视在功率等于设备的额定功率，没有无功功率
⑴ 计算电流 A
⑵ 计算电流 A
⑶ 计算电流 A
⑷ 计算电流 A
⑸ 计算电流 A
⑹ 计算电流 A
⑺ 计算电流 A

第四章电气设备选型与校验

第一节 变压器的选型

1.变压器的容量应满足该厂5-10年的发展所需要的容量。
2.任意一台变压器的容量应大于该厂总容量的70%，其中一台变器维修时不影响该厂的重要设备运行。
3.该厂的总容量：
所选变压器型号如下表:
型号
S9-800/10
短路阻抗
高——低
5%
接线组别
Dyn11

第二节 高压开关和电缆的选择
1.因此两台变压器为10kV室外变压器装置，用隔离开关、断路器有些欠佳；所以用高压跌落式熔断器。
2.熔体电流应大于线路的计算电流，即

3.熔体额定电流应躲过线路的尖峰电流，即

4.高压侧的计算电流 1203.4/10=120.34 A
10kV进线的选型规格铝绞线：LJ-70

所选高压跌落式熔断器的规格如下表：
变压器容量
800
PW4型熔断器
10kV
100/75

第三节 低压隔离开关、馈线、母线和断路器的选择与校验
1. 隔离开关、馈线和断路器的电流应大于该路的计算电流
2.符合线路的电压等级应符合线路电压
⑴所选的隔离开关馈线和断路器的型号如下表：
回路编号
馈线BLV型铝芯塑料线芯线截面/
隔离开关型号
断路器型号
回路编号
馈线BLV型铝芯塑料线芯线截面/
隔离开关型号
断路器型号
WP1
120

DW15-400
WP13
70

DW15-400
WP2
185

DW15-400
WL1
70

DW15-400
WP3
70

DW15-400
WL2
25

DW15-200
WP4
10

DW15-200
WL3
25

DW15-200
WP5
10

DW15-200
WL4
50

DW15-200
WP6
70

DW15-200
WL5
70

DW15-400
WP7
70

DW15-200
WL6
70

DW15-400
WP8
10

DW15-200
WL7
70

DW15-400
WP9
25

DW15-200
WL8
16

DW15-200
WP10
2.5

DW15-200
WL9
16

DW15-200
WP11
4

DW15-200
WL10
16

DW15-200
WP12
4

DW15-200
WL11
50

DW15-200

⑵ 母线、断路器和隔离开关型号如下表

母线截面（厚 *宽）mm
断路器
隔离开关
12010
DW15-1500

用电设备的校验;
1.校验用电设备的额定电压
2.校验用电设备的额定电流、断流能力
3.短路电流的校验
经校验所选设备均合格。

第五章 一次主接线图

参考文献
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[2]张学成·工矿企业供电设计指导书·北京：北京矿业大学出版社，1998年
[3]《工厂供电》 （第二版） 化学工业出版社 2009.5李友文 主编
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[5] 《电力系统分析》（第二版） 中国电力出版社 2009.3陈立新 杨光宇编著
[6]同济大学电气工程系·工厂供电·北京：中国建筑工业出版社，1981年
[7]苏文成·工厂供电·北京：机械工业出版社，2004年
[8]姚锡禄·工厂供电·北京：电子工业出版社，2007年
[9]翁双安·供配电工程设计指导·北京：机械工业出版社，2008年
[10]《电工手册》（第一版）化学工业出版社 孙克军 主编，2009-10

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