供用电工程课程设计通用机器厂供用电设计院、部：电气与信息工程学院！学生姓名：指导教师：桂友超专业：电气工程及其自动化班级：电气本1104班学号：课程设计任务书主要内容：对中小型工厂的供配电系统进行设计，采用10kV供电电源，在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将6—10kV的高压降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。
其它各项设计，均应根据本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求进行设计。
参考资料：[1] 刘介才.工厂供电[M] ．北京：机械工业出版社，[2] 王健明，苏文成．供电技术[M] ．西安：电子工业出版社，2004．[3] 何仰赞，温增银．电力系统分析[M] ．武汉：华中科技大学出版社，2004．：[4] 张桂香．机电类专业毕业设计指南[M] ．北京：机械工业出版社，2005．[5] 江文，许慧中．供配电技术[M] ．北京：机械工业出版社，2003．|，目录~1 设计要求 (1)2 工厂负荷计算及配电系统的确定 (1)工厂实际情况的介绍 (1)工厂负荷计算和无功补偿计算 (3)主要车间配电系统的确定 (5)3 电气设备选择与电器校验 (7)主要电气设备的选择 (7)电器校验 (8).4 继电保护系统的设计 (12)继电保护的选择、整定及计算 (12)防雷与接地 (12)5 变电所平面布置设计及设计图样 (13)变配电所平面布置设计 (13)设计图样 (14)结论 (15)参考文献 (16)/1 设计要求（1）根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式。
（2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。
（3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。
（4）确定二次回路方案。
（5）选择整定继电保护装置。
（6）确定防雷和接地装置。
（7）绘制设计图样。
2 工厂负荷计算及配电系统的确定工厂实际情况的介绍1.本次设计的机器厂厂区平面布置如图所示。
图通用机器厂长区平面图2.各车间负荷情况见表2-1。
表2-1各车间负荷表车间P/kW Q/kvar最大电动机/kW 冷作10011030装配809022仓库2020户外照明20153.金工车间设备平面布置如图所示。
4.供电电源。
在金工车间东侧1020m处有一座10kV配电所，先用1km的架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，其出口断路器是SN10—10Ⅱ型[4]，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1s。
5.气象资料。
年平均气温为℃，年最低气温为2℃，年最热月平均气温为℃图金工车间设备平面布置图6.地质资料。
本厂所在地区平均海拔450m。
土壤电阻率为100欧姆/米。
7.金工车间设备明细见表2-2。
表2-2金工车间设备明细表全厂照明密度为：12W/工厂负荷计算和无功补偿计算根据工艺设计提供的各厂房电力负荷清单，全厂都是三级负荷。
按需要系数法分别计算出各厂房及全厂的计算负荷。
注意，用电设备的总容量Pe值不含备用设备容量。
金工车间负荷计算1．金属切削机床组设备容量Pe=（×14++×3+×4+×2++1×2+×2++×2+×2+×2+63++++×2+×3++）kW=对于大批生产的金属冷加工机床电动机，其需要系数：Kd =—()0.25取cosφ=，tanφ=有功计算负荷：P30=KdPe=（×）kW=无功计算负荷：Q30=P30tanφ=（×）kVA=2.桥式起重机容量Pe =PN=（+×2）kW=对于锅炉房和机加、机修、装配等类车间的吊车，其需要系数：Kd=—（取），tanφ=,cosφ=有功计算负荷：P30=KdPe=（×）kW=无功计算负荷：Q30=P30tanφ=（×）kVA=3.金工车间照明车间面积：60×24=1440（m2）设备容量：Pe=（12×1440）W=17280W=对于生产厂房及办公室、阅览室、实验室照明，其需要系数：Kd=—1()1取，tanφ=0,cosφ=（tanφ和cosφ的值均为白炽灯照明数据）有功计算负荷：P30=KdPe=（1×）kW=无功计算负荷：Q 30=P 30tan φ=（×0）kVA =0 kVA全厂总负荷1．变压器低压侧： 有功计算负荷：P ()302=∑30=×（+++100+80+20+20）kW =无功计算负荷：Q ()302=∑30=×（++110+90+20+15）kVA =视在计算负荷：S ()302= 功率因数：cos φ2=P ()302/Q ()302==SL7型变压器属于低损耗电力变压器，其功率损耗可按简化公式计算。
有功损耗：∆T ≈()302=（×）kW = 无功损耗：∆T ≈()302=（×）kVA = 2．变压器高压侧： 有功计算负荷：P ()301=P()302+T P ∆=（+）kW =无功计算负荷：Q ()301=Q ()302+∆Q T =（+）kVA =视在计算负荷：S ()301== 功率因数：cos φ1=P ()301/S ()301== 3．无功功率的补偿。
由于要求工厂变电所高压侧的功率因数不得低于，而目前只有，因此，需进行无功功率的补偿。
提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。
安装人工补偿装置的方法既简单见效又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数[5]。
考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。
一般∆Q t =（4-5）∆P T ,因此在低压补偿时，低压侧补偿后的功率略高于，这里取cos φ=。
而补偿前低压侧的功率因数只有，由此可得低压电容屏的容量为：Q C =P()302（tan φ-tan 'φ）=()()392.34tan arccos0.6tan arccos0.92⨯-⎡⎤⎣⎦kVA = 取Q C =360kVA 。
4．补偿后变压器容量和功率因数： 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：S ()'302=主变压器的功率损耗：()()''3020.0150.015424.78 6.37T P S kW kW ∆≈=⨯= ()()''3020.060.06424.7825.49T Q S kVA kVA ∆≈=⨯=变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：P ()()'301392.34 6.37398.7kW kW =+=无功计算负荷：Q ()()'301522.8136025.49188.3kVA kVA =-+= 视在计算负荷：S ()'301= 功率因数：cos 'φ=P ()()''301301/398.7/440.940.904S ==功率因数满足要求。
计算电流：I ()())''301301440.94/1025.46N S kVA kV A ===全厂变电所负荷计算如表2-3所示。
主要车间配电系统的确定工厂的低压配电线路有放射式、树干式和环行三种基本结线方式。
放射式结线的特点是：其引出线发生故障是互不影响，供电可靠性较高，而且便于装设自动装置。
但有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多。
放射式结线方式多用于设备容量大或供电可靠性要求较高的设备供电。
而树干式结线的特点正好与放射式结线相反。
很适于供电给容量较小而分布较均匀的用电设备。
环行结线供电可靠性较高，但其保护装置及整定配合比较复杂[6]。
因此，根据金工车间的具体情况，本系统采用放射式和树干式组合的结线方式，能满足生产要求。
变电所低压负荷取K p∑=K q∑=补偿电容-360补偿后低压负荷配电设计方案1如图所示。
配电设计方案2如图所示。
方案比较：1．方案1和方案2对金工车间的供电都是可行且都能达到目的。
2．方案1和方案2中，方案1中的干线⑤⑥⑧③和方案2中的干线⑤⑥⑦③是同样的。
对功率较大的靠近变电所的设备采用放射性供电，放射式线路之间互不影响，因此供电可靠性较高。
3．方案1中的干线①跨过20多米把设备10、11、12连接，电能损耗大，金属损耗多，这样既不经济，供电也不可靠[7]。
而方案2中，设备1—9由一干线树干式供电，能减少线路的有色金属消耗量，采用的高压开关数量少，投资少，能弥补以上的缺点。
图金工车间配电方案1图金工车间配电方案24．方案1中的干线②供电范围中，包括功率较大的设备30和29。
由于其他设备功率小，这样起动电流大，供电不可靠。
方案2中干线②只对13—21、31只对小功率的设备供电，功率平衡，供电可靠性相对提高。
大功率设备30、29直接采用放射式供电。
5．方案1中，三台桥式起重机用同一干线⑦，采用树干式供电，若有一台起重机出故障，则三台起重机均不能使用，供电可靠性极差。
而对于方案2中，用干线10、11对起重设备49、50和48供电，若一台起重机出故障，至少还有一台起重机可工作。
这样，供电可靠性就提高了。
6．方案2中的干线④把22—27、32—38及10—12的设备采用树干式供电，减少电能损耗，减短导线长度。
从经济上看，节省开支，且不影响供电可靠性。
结论：经以上比较，从经济性、供电可靠性两方面考虑，方案2比方案1好。
因此采用方案2对金工车间供电。
3 电气设备选择与电器校验主要电气设备的选择变压器的选择对于SL7-630kVA 变压器，考虑本地年平均气温为℃，即年平均气温不等于20℃，则变压器的实际容量应计入一个温度校正系数K θ[8]。
对室内变压器，其实际容量为kVA kVA S S K S N av N T 44.559630100202.2392.01002092.0.0=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛--==θθ大于，因此，变压器的选择满足要求。
低压补偿柜的选择本系统拟采用无功功率自动补偿屏，装在变电所低压母线侧集中补偿。
选用总电容容量为360kVA。
电容屏型号选：PGJ1—2一台，PGJ1—3三台。
低压配电屏的选择根据前面所确定的车间配电系统及多路额定电流，本设计选用固定式低压配电屏PGL2型，因为该厂为三级负荷，选用PGL2型即可满足要求[9]。
若要更可靠，则可选用抽屉式GCK或多米诺。
高压开关柜的选择本次设计中，确定用630kVA的变压器把10kV的高压降到动力设备所需要的电压。