工厂供电课设
目录
绪论 (2)
一、工厂供电课程设计任务书 (3)
(一)设计题目 (3)
(二)设计要求 (3)
设计依据 (3)
第二章负荷计算和无功功率补偿 (4)
2.1 负荷计算 (4)
2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式 (4)
2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 (4)
第三章变电所位置与型式的选择 (7)
3.1 变电所位置选择 (7)
3.2变电所形式的选择 (7)
第四章降压变电所防雷与接地装置的设计 (9)
4.1变电所的防雷保护 (9)
4.1.1 直接防雷保护 (10)
4.1.2 避雷针保护范围计算 (10)
4.1.3 雷电侵入波的防护 (13)
4.2 变电所公共接地装置的设计 (13)
4.2.1接地电阻的要求 (13)
4.2.2 变电所接地 (13)
4.2.3 接地计算与设计 (14)
第五章设计总结 (15)
参考文献 (16)
附录变电所防雷保护范围图 (17)
绪论
近几年来随着高层建筑物的不断兴起，防雷与接地越来越成为高层建筑物的重要组成部分，而在工厂供电中，防雷于接地的设计也不可小觑。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，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。
本设计为工厂变电所设计，包括变电所位置和形式的选择，也对工厂变电所防雷与接地设计中的若干问题：避雷针的保护范围，采用什么样的避雷保护设施，接地装置的装设，接地电阻的计算等几方面的设计进行了阐述。
工厂供电工作要很好为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，同时做好节能工作，要从以下基本要求做起:
（1）安全在电能的供应、分配和利用过程中，不应发生人生事故及设备事故。
（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）经济供电系统投资要尽量少，运行费要低，尽可能节约电能和减少有色金属消耗。
此外，在供电工作中，要合理处理局部和全局、当前和长远等关系，要做到局部与全局协调，顾全大局，适应可持续发展要求。
一、工厂供电课程设计任务书
(一)设计题目
光明机械厂降压变电所的防雷与接地设计。
(二)设计要求
要求根据本厂所能取得的电源及本厂用电负荷、地形地势的实际情况，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、型式，并选择变电所的防雷设计方案，确定接地装置的设计，最后按要求写出设计说明书，绘制变电所防雷保护范围图。
设计依据
1、工厂总平面图1所示
2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.
3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近距本厂8km地方的一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m，干线首端所装设的高压断路器断流容量为S oc=500MVA。厂内建筑属于三类防雷建筑物，其中最高建筑物锅炉房烟筒，距水平地面高30m。
4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。
5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。
第二章 负荷计算和无功功率补偿
2.1 负荷计算
2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式 a)有功计算负荷（单位为KW ）
30
P =d K e P ， d K 为系数
b)无功计算负荷（单位为kvar ）
30
Q = 30P tan ? c)视在计算负荷（单位为kvA ）
30
S =
?
cos 30P
d)计算电流（单位为A ）
30
I =
N
U
S 330, N U 为用电设备的额定电压（单位为KV ）
2.1.2多组用电设备计算负荷的计算公式 1)有功计算负荷（单位为KW ）
30
P =i p P K ??∑∑30
式中i P ?∑30是所有设备组有功计算负荷30P 之和，p K ?∑是有功负荷同时系数，可取0.85~0.95
2)无功计算负荷（单位为kvar ）
30
Q =i q Q K ??∑∑30，
i Q ?∑30是所有设备无功30Q 之和；q K ?∑是无功负荷同时系数，可取0.9~0.97
3)视在计算负荷（单位为kvA ） 30
S =2
30
230Q P +
4)计算电流（单位为A ）
30
I =
N
U
S 330
经过计算，得到各厂房和生活区的负荷计算表，如表2.1所示（额定电压取380V）
表2.1 各厂房和生活区的负荷计算表
编
号名称类别
设备容量
e
P/kW
需要系数
d
K
cos
?
tan?
计算负荷
30
P/kW
30
Q/kvar
30
S/kV A
30
I/A
1 铸造
车间
动力300 0．3 0．7 1.02 90 91.8 ————
照明 6 0．8 1．0 0 4.8 0 ————
小计306 ——94.8 91.8 132 201
2
锻压
车间动力350 0．3 0．65 1.17 105 123 ————照明8 0．7 1．0 0 5.6 0 ————小计358 ——110.6 123 165 251
3 金工
车间
动力400 0．2 0．65 1.17 80 93.6 ————
照明10 0．8 1．0 0 8 0 ————
小计410 ——88 93.6 128 194
4
工具
车间动力360 0．3 0．6 1.33 108 144 ————照明7 0．9 1．0 0 6.3 0 ————小计367 ——114.3 144 184 280
5
电镀
车间动力250 0．5 0．8 0.75 125 93.8 ————照明 5 0．8 1．0 0 4 0 ————小计255 ——129 93.8 160 244
6 热处理
车间
动力150 0．6 0．8 0.75 90 67.5 ————
照明 5 0．8 1．0 0 4 0 ————
小计155 ——94 67.5 116 176
7
装配
车间动力180 0．3 0．7 1.02 54 55.1 ————照明 6 0．8 1．0 0 4.8 0 ————小计186 ——58.8 55.1 80.6 122
8 机修
车间
动力160 0．2 0．65 1.17 32 37.4 ————
照明 4 0．8 1．0 0 3.2 0 ————
小计164 ——35.2 37.4 51.4 78
9
锅炉
房动力50 0．7 0．8 0.75 35 26.3 ————照明 1 0．8 1．0 0 0.8 0 ————小计51 ——35.8 26.3 44.4 67
10 仓库动力20 0．4 0．8 0.75 8 6 ————照明 1 0．8 1．0 0 0.8 0 ————小计21 ——8.8 6 10.7 16.2
11 生活区照明350 0.7 0.9 0.48 245 117.6 272 413
总计动力2219
1014.3 856.1 ————照明403
计入
p
K
?
∑
=0.8,
q
K
?
∑
=0.85 0.75 812.2 727.6 1090 1656
第三章 变电所位置与型式的选择
3.1 变电所位置选择
变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心，工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的x 轴和y 轴，然后测出各车间（建筑）和宿舍区负荷点的坐标位置，1P 、2P 、3P ......10P 分别代表厂房1、2、3...10号的功率，把上表中所计算的结果带入公式，设定1P （4，7.5）、2P （5，5.5）
、3P （8.3，2.5）、4P （8.5，9.3）、5P （8.5，7）、6P （8.5,4.8）、7P （11.5，9.3）、8P （11.5，7）、9P （11.5，4.8）、10P （5.5，9.3），并设11P （1.2，1.7）为生活区的中心负荷，如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(x ,y ),其中P=1P +2P +3P +11P =i P ∑。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：
∑∑=
++++++=
i
i i
P
x P P P P P x P x P x P x P x )( (11)
32111
11332211（3-1）
∑∑=
++++++=
i
i
i
P
y P P P P P y P y P y P y P y )
( (11)
32111
11332211 （3-2）
把各车间的坐标代入（1-1）、（2-2），得到x =6.27，y =4.85。在图中的位置如图3—1。
3.2变电所形式的选择
由计算结果可知，工厂的负荷中心在3号厂房（金工车间）的西北角。考虑到周围环境及进出线方便，决定在3号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所，器型式为附设式。
x
图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心
第四章降压变电所防雷与接地装置的设计
4.1变电所的防雷保护
防雷设备
（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。
（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。
防雷措施
1、户外变配电所中，一般采用避雷针作为直击雷的防护装置，并要求所有被保护的电气设备和建筑物均应处于避雷针的保护范围之内。
2、避雷器的选择，必须使其伏秒特性与变压器伏秒特性合理配合，并且避雷器的残压必须小于变压器绝缘耐压所能允许的程度。
3、避雷器应尽可能靠近变压器安装。避雷器接地线应与变压器低压侧接地中性线及金属外壳连在一起接地。
在变电所中的防雷对直击雷和线路侵入冲击波的防护，
(1)独立避雷针受雷击时的高电位对附近设施的反击和电磁感应
(2)装设避雷器防护对线路侵入雷电冲击波
(3)变电所进线段装设避雷线防护直击雷对于全线无避雷线的35kV变电所进线，当雷击于附近的架空线时，冲击波的陡度必然会超过变电所电气设备绝缘所能允许的程度，流过避雷器的电流也会超过5kA，当然这是不能允许的。所以，这种线路靠近变电所的一段进线(1～2km)上必须装设避雷装置。
4.1.1 直接防雷保护
在变电所屋顶装设避雷针和避雷带，并引进出两根接地线与变电所公共接装置相连。如变电所的主变压器装在室外和有露天配电装置时，则应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包围整个变电所。如果变电所所在其它建筑物的直击雷防护范围内时，则可不另设独立的避雷针。 4.1.2 避雷针保护范围计算
（1）单根避雷针地算公式：当2
x h h ≥
时，()x x r h h p =-
当2
x h h <时，(1.52)x x r h h p =-
式中，h ——避雷针高度；x h ——被保护物高度；
x r ——在x h 上的保护半径；
P ——为考虑当针太高时，保护半径不成正比增大的系数。当
30h m ≤时，p=1,；当30 p h =（高度及半径以m 计） 。 （2）两根等高避雷针计算公式：0/7h h D p =- 01.5()x x b h h =- 式中，D ——为两避雷针间的距离； 0h ——为两针保护范围上限的最低点高度； x b ——为在水平面上的保护范围最小宽度。 两支避雷针之间的距离必须小于7hp ，当被保护物的高度为x h ，两支避雷针之间的距离必须小于7()x h h p -。 因为该厂为三类防雷建筑物，且其中最高建筑物距水平面高30米，设该最高建筑物上安装一支高2米的避雷针，则： 建筑物防雷类别 滚球半径r/m 避雷网格尺寸/m 第一类防雷建筑物 30 55?≤或46?≤ 第二类防雷建筑物 45 1010?≤或1812?≤ 第三类防雷建筑物 60 20 20?≤或1624?≤ 表 4—1 经查表4—1 得滚球半径 r=60m ，而 h=30+2=32 m ，由式 )2()2(x r r x h h h h h h r -- -= 得避雷针保护半径为 )8602(8)32602(32-??- -??= x r =23.1m 现在h=8m 高度上最远一角距离避雷针的水平距离为 x r r <=++= 6.205)812(2 2 由此可见锅炉房上的避雷针完全能够保护锅炉房本身。 经过计算有两种架设避雷塔的方案 方案一 1、在工具车间（4）和电镀车间（5）架设避雷塔、在装配车间（7）和机修车间（8）架设避雷塔、铸造车间（1）和仓库（10）之间架设避雷塔，在热处理车间（3）和金工车间（6）之间架设避雷塔、锻压车间（2）自己建设避雷塔。 2、经计算得，4和5之间距离2cm ，取中点A 为1cm ，到4边缘距离开为1.4cm ，故 3420 )820(2 2 =++= x r m 同理7和8之间的m r x 34=，根据公式)2()2(x r r x h h h h h h r ---=算的避雷塔的高度为70m ，因滚球法的防雷保护半径最大为60m ，故此种方式不合适。 方案二 1、在每个厂房之间都架设避雷针，这样可以有效的保护每个厂房并且用料最省。 2、这样根据公式计算)2()2(x r r x h h h h h h r ---=，算出m r x 22=，折 算到图中为1.1cm ，塔总高为30m,厂房高度为8m,避雷针为2m,则塔需要20m 。 方案三 1、当h 取最大，既h=60m 的时候，经计算 )8602(8)60602(60-??- -??= x r =30m 折算成图上比例尺后为1.5cm ，经实际画图避雷塔的建设还是10座。 方案四 1、根据两根避雷塔计算公式计算得 两根等高避雷针计算公式：0/7h h D p =- 01.5()x x b h h =- 根据公式计算避雷针1和避雷针2的h=9m ，避雷针3的高度h=37m,避雷针4的高度h=9m. 分别在9号和7号工厂建设避雷针1和避雷针2，10号和1号工厂之间建设避雷塔3，3号工厂建设避雷针4。根据经济性要求及可行性的保护范围，最后决定选此方案。 按规定，独立的避雷针的接地装置接地电阻R<10W 。通常采用3-6根长2.5 m 的刚管，在装避雷针的杆塔附近做一排和多边形排列，管间距离5 m ，打入地下，管顶距地面0.6 m 。接地管间用40mm ×4mm 的镀锌扁刚焊接相接。引下线用25 mm ×4 mm 的镀锌扁刚，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其基础内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用直径20mm 的镀锌扁刚，长1～1.5。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m 以上的距离。 4.1.3 雷电侵入波的防护 1、在10KV电源进线的终端杆上装设FS4—10型阀式避雷器。引下线采用25 mm ×4 mm的镀锌扁刚，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端栓连接。 2、在10KV高压配电室内装设有GG—1A（F）—54型开关柜，其中配有FS4—10型避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防雷电侵入波的危害。 3、在380V低压架空线出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。 4.2 变电所公共接地装置的设计 4.2.1接地电阻的要求 对变电所进行接地设计，其主要目的是在电力设备运行中，保证人身及设备安全，防止触电事故的发生。在电力系统中，有两类接地方式，即中性点直接接地，称为大电流接地系统，一类是中性点不接地（或经消弧线圈接地），称为小电流接地系统。在高压或超高压电力系统中，一般采用大电流接地系统，这种接 地是工作接地，其目的是为了降低电气设备的绝缘水平，防止系统发生接地故障后引起的过电压。 4.2.2 变电所接地 在本次设计的变电站的接地装置中，主要有以下三种： （1）工作接地：作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。（2）过电压保护接地：是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。 （3）保护接地：是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。 本次设计，接地网采用垂直接地和水平接地干线联合构成：在避雷针、避雷器及 主变压器附近增加垂直接地极，加强散流作用，接地网接地电阻应小于0.5欧姆。 （1）主接地网采用棒形Ф50钢管，长2.5米镀锌接地棒，其间以60×6的镀锌(热镀)扁钢连接成环形，钢管上端埋入深度为0.8米。另外，在接地网靠近#1主变位置留一接地检查井。 （2）户外接地扁钢与主接网可靠焊接，要三面焊牢，其焊接长度为扁钢宽度的三倍。在焊接点必须刷防锈漆2遍，并涂热沥青处理。 （3）接地网施工完毕后应进行实测，接地电阻Rd≤0.5欧。否则将采取降阻措施。 4.2.3 接地计算与设计 （1）接地电阻的要求，按表，本变电所的公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： 120/E E R V I ≤① 4E R ≤Ω② 其中(35) 350 N oh cab E C U l l I I +== 因此公共接地装置接地电阻应满足4E R ≤Ω （2）接地装置的设计 查表得砂质粘土的100m ρ=Ω?可得单根钢管的接地电阻为 (1)100402.5E m R l m ρ Ω?≈ = =Ω 根据(1)/40/410E E R R =ΩΩ=，并考虑到管间的电流屏蔽效应的影响，因此初选15根直径50mm ，长2.5m 的钢管作为接地体。 以n=15和a/l=5m/2.5m=2去查表（n=10~20在a/l=2时的E η中间值）得。因此得 (1) 40150.654E E E R n R ηΩ= = ≈?Ω 考虑到均匀对称布置，采用长2.5m 、Φ50mm 的钢管16根，沿变电所三面均匀布置，管距5 m ，垂直打入地下，管顶离地面0.6 m 。管间用40mm ×4mm 的镀 锌扁刚焊接相接。变电所的变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线与室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采用25 mm ×4 mm的镀锌扁钢连接，环形布置。 第五章设计总结 本次课设让我们在学习课本知识的同时，能够有这样的机会实践。更应该感谢指导老师的细心指导，要不然靠我们自己不可能那么顺利完成。因为认真对待所以感觉学到了东西。 本次课设，让我加深了对所学理论知识的理解,并掌握工程设计的方法。通过这次课程设计,我深深懂得要不断的把所学知识学以致用,还需通过自身不断的努力,不断提高自己分析问题,解决问题的能力! 最后更应该感谢指导老师:王老师的细心指导.正是由于王老师的辛勤培养,谆谆教导,才使此次课程设计得以圆满完成! 参考文献 ①《工厂供电》第二版主编苏文成机械工业出版社 ②《电力工程综合设计指导书》主编卢帆兴肖清周宇恒 ③《实用供配电技术手册》中国水利水电出版社 ④《工厂供电设计指导》主编刘介才机械工业出版社 附录变电所防雷保护范围图 1-1 工厂供电对工业生产有何重要作用?对工厂供电工作有哪些基本要求? 重要作用:现代社会是建立在电能应用的基础之上的，电能在产品成本中所 占的比重一般很小(除电化等工业外)，其重要性是在于工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度。如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。 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即连续供电的要求。 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：供电系统的投资少，运行费用低，并尽可能地减少有色金属消耗量。☆ 1-2 工厂供电系统包括哪些范围?变电所和配电所的任务有什么不同?什么 情况下可采用高压深入负荷中心的直配方式? 工厂供电系统是指从电源线路进厂起到高低压用电设备进线端止的电路系统, 包括工厂内的变配电所和所有的高低压供电线路。 配电所的任务是接受电能和分配电能，不改变电压；而变电所的任务是接受 电能、变换电压和分配电能。 高压深入负荷中心的直配方式，可以省去一级中间变压，简化了供电系统接线，节约投资和有色金属，降低了电能损耗和电压损耗，提高了供电质量。然而这要根据厂区的环境条件是否满足35kV 架空线路深入负荷中心的“安全走廊”要 求而定，否则不宜采用。 1-4 什么叫电力系统、电力网和动力系统?建立大型电力系统有哪些好处? 电力系统：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起 来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。 电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电力网或电网。动力系统：电力系统加上发电厂的动力部分及其热能系统和热能用户，就称 为动力系统。 建立大型电力系统或联合电网，可以更经济合理地利用动力资源，减少燃料 运输费用，减少电能消耗，降低发电成本，保证供电质量（即电压和频率合乎规范要求），并大大提高供电可靠性。 1-5 我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定：频率偏差正负0.2Hz 电压偏差正负5% 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的 百分值来表示。 ☆ 1-6 衡量电能质量的两个基本参数是什么？电压质量包括哪些方面内容？这两个基本参数是：电压和频率，电压质量又包括电压偏差、电压波动和电 压波形三个方面。 ☆ 1-7 用电设备的额定电压为什么等于电网额定电压？发电机的额定电压为 什么规定高于同级电网额定电压的5%？ XX机械厂降压变电所的电气设计 第一章设计任务 1.1设计要求 要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 1.2设计依据 1.2.1工厂总平面图 图1.1 工厂总平面图 1.2.2工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。 表1.1 工厂负荷统计资料 厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW 需要系数功率因数 1 铸造车间动力300 0．3 0．7 照明 5 0．8 1．0 2 锻压车间动力350 0． 3 0．65 照明8 0．7 1．0 7 金工车间动力400 0．2 0．65 照明10 0．8 1．0 6 工具车间动力360 0．3 0．6 照明7 0．9 1．0 4 电镀车间动力250 0． 5 0．8 照明 5 0．8 1．0 3 热处理车间动力150 0．6 0．8 照明 5 0．8 1．0 9 装配车间动力180 0．3 0．7 照明 6 0．8 1．0 10 机修车间动力160 0．2 0．65 照明 4 0．8 1．0 8 锅炉车间动力50 0．7 0．8 照明 1 0．8 1．0 仓库动力20 0. 4 0. 8 照明 1 0. 8 1. 0 生活区照明350 0．7 0．9 1.2.3供电电源情况 供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。 1.2.4气象资料 本厂所在地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-9℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为20。 1.2.5地质水文资料 本厂所在地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。 1.2.6电费制度 本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：6~10VA为800/kVA。 第二章负荷计算和无功功率补偿 2.1负荷计算 2.1.1单组用电设备计算负荷的计算公式 第一章概论 1. 工厂课程任务：主要是讲述电能供应和分配问题，并讲述继电保护、电气照明，使学生初步掌握供电系统和电气照明运行维护和设计计算所必需的基本理论和基本知识，为今后从事工厂供电技术工作奠定一定的基础。 2. 工厂供电系统的有关知识 电力系统：由各种电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。 3. 额定电压 A：用电设备的额定电压: 线路首端与末端的平均电压即电网的额定电压。用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。 B：发电机的额定电压:发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5％。 C：电力变压器的额定电压：（1）电力变压器一次绕组的额定电压分两种情况： ①当变压器直接与发电机相联时，如图中的变压器T1，高于同级电网额定电压5％。 ②当变压器不与发电机相联而是连接在线路上时，如图的变压器T2，此其一次绕组额定电压应与电网额定电压相同。 （2）电力变压器二次绕组的额定电压一亦分两种情况： ①变压器二次侧供电线路较长，如图中的变压器T1，其二次绕组额定电压应比相联电网额定电压高10％。 ②变压器二次侧供电线路不长时，如图中的变压器T2，其二次绕组额定电压只需高于所联电网额定电压5％。 4. 电力系统的中性点运行方式：A，中性点直接接地系统低压配电系统，按保护接地形式，分为TN系统、TT系统和IT系统。B，中性点不接地的电力系统c，中性点经消弧线圈接地的电力系统 5. 工厂供电设计的主要内容：1，根据资料，计算出车间及全厂的计算负荷；2，根据计算负荷选择车间变电所位置和变压器的台数和容量；3，根据负荷等级全厂的计算负荷，选择供电电源、电压等级、和供电方式；4，选择总降的台数及容量；5，确定总降接线图和厂区的高压配电方案，6，选择电气设备及载流导体的截面，必要时进行短路条件下动稳定和热稳定的校验；7，选择继电保护，并进行参数的整定计算；8，提出变压器和厂区建筑物的防雷措施，接地方式及接地电阻的计算，9确定功率因数补偿措施；10，选择高压配电所的控制和调度方式，11，核算建设所需器材和总投资 第二章负荷计算 1.负荷计算：求计算负荷的这项工作称作为负荷计算。实质：是功率的计算。“计算负荷”: 一、填空 1、工厂供电是指工厂所需电能的和，亦称。 2、工厂供电必须达到、、、的基本要求。 3、和是衡量电能质量的两个基本参数。额定频率为Hz通称为工频。 4、档距又称，弧垂又称。 5、尖峰电流是指持续时间的短时最大负荷电流。 6、工厂电力线路有、、等基本接线方式。 7、电杆按其在架空线路中的功能和地位分，有、、、跨越杆、分支杆等形式。 二、单项选择题 1．工厂供电系统对第一类负荷供电的要求是（） A．要有两个电源供电。B．必须有两个独立电源供电。 C．必须要有一台备用发电机供电。D．必须要有两台变压器供电。 2．某工厂一台10KV,500KW备用发电机组,该发电机的额定电压是（） A．10KV B．9.5KV C．11KV D．10.5KV 3．大容量大面积10KV供电系统其变压器中性点应（）。 A．直接接地B．对地绝缘C．经消弧线圈接地D．经高电阻接地4．中性点不接地系统，当一相故障接地时，规定可以继续运行（）小时。 A．0.5小时B．1小时C．2小时D．4小时。 5．中性点不接地系统，当一相故障直接接地，另外两相对地电压为原有电压的（）倍。A．1倍B．√2 倍C．√3 倍D．2倍 6．380/220V系统的三相四线制，中线截面为相线的（） A．0.5倍B．1倍C．2倍D．3倍. 7．电能生产、输送、分配及使用过程在（）进行的。 A．不同时间B．同一时间C．同一瞬间D．以上都不对8．变压器短路损耗试验副边电流应该为额定值的（）。 A．1倍B．0.85倍C．0.5倍D．0.25倍左右9．SF6断路器的灭弧能力是一般空气断路器的灭弧能力的（）倍。 A．10 B．20 C．50 D．100 10．真空断路器适合于（）。 A．频繁操作，开断容性电流；B．频繁操作，开断感性电流；C．频繁操作，开断电机负载；D．变压器的开断。 11．户外高压跌落式熔断器的代号是（）。 A．RW B．RN C．RM D．RT 12．变电所通常采用（）对直击雷进行保护。 A．避雷针B．管型避雷器C．伐型避雷器D．消雷器 13．对架空线路自动重合闸次数不得超过（）次。 A．1 B．2 C．3 D．4 14．变压器的避雷装置应该装设（）。 A．管型避雷器B．阀型避雷器C．氧化锌避雷器D．消雷器15．容量在10000KVA以上的变压器必须装设（）。 A．瓦斯保护B．纵差保护C．速断保护D．过流保护。 第一章 1-5、我国规定的“工频”是多少?对其频率偏差有何要求? 工频：一般交流电力设备的额定频率为50HZ。 规定：频率偏差正负0.2Hz； 电压偏差正负5%； 1-6、衡量电能质量的两个基本参数是什么？电压质量包括哪些方面要求？ 电压和频率；电压的偏差、波动、波形及其三相的对称性（主要是电压偏差和电压波动）。 1-8、发电机的额定电压为什么规定要高于同级电网额定电压5%？ 由于电力线路允许的电压偏差一般为±5%，即整个线路允许有10%的电压损耗值，线首端（电源端）的电压可较线路额定电压高5%，而线路末端则可较线路额定电压低5%，所以发电机额定电压规定高于同级电网额定电压5%。 1-9、电力变压器的额定一次电压，为什么规定有的要高于相应的电网额定电压5%，有的又可以等于相应电网的额定电压？而其额定二次电压，为什么规定有的要高于相应的电网额定电压10%，有的又只高于相应的电网额定电压的5%？P11-12 答：电力变压器的额定电压。 a.电力变压器一次绕组的额定电压。分两种情况：当变压器直接与发电机相连时，其一次绕组额定电压应与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压5%；当变压器不与发电机相连，而是连接在线路上时，则可看作是线路的用电设备，因此其一次绕组额定电压应与电网的额定电压相同。 b.电力变压器二次绕组的额定电压。亦分两种情况：变压器二次侧供电线路较长（如较大的高压电网）时，其二次绕组额定电压应比相连电网额定电压高10%，其中5%是用于补偿变压器满负荷运行时绕组内部约5%的电压损耗，这是因为变压器二次绕组的额定电压是指变压器一次绕组加上额定电压时，二次绕组开路的电压，带负载运行时其内部必有电压损耗；此外变压器满负荷运行时输出的二次电压还要高于所连电网额定电压5%，以补偿线路上的电压降。变压器二次侧供电线路不长（如低压电网或直接供电给高低压用电设备）时，其二次绕组额定电压只需高于所连电网额定电压5%，仅考虑补偿变压器满负荷运行时绕组内部5%的电压损耗。 1-11、什么叫电压偏差？电压偏差对感应电动机和照明光源各哪些影响？有哪些调压措施？ 电压偏差是指电气设备的端电压与其额定电压之差，通常以其对额定电压的百分值来表示； 对异步电动机的影响；缩短电动机的使用寿命，由于转矩减小，转速下降，不仅会降低生产效率，减少产量，而且还会影响产品质量，增加废次品。当其端电压较其额定电压偏高时，负荷电流和温升也将增加，绝缘相应受损，对电动机同样不利，也要缩短其使用寿命。照明光源的影响：电压偏差对白炽灯的影响最为显著也对其它气体放电灯有一定的影响，电压低时灯管不易启燃，多次反复则灯管寿命将大受影响，而且电压降低时，照度下降，影响工作，当其电压偏高时，灯管寿命又要缩短。措施：正确选择无载调压变压器的电压分接头或采用有载调变压器、合理减小系统的阻抗、合理改变系统的运行方式、尽量使系统的三相负荷均衡、采用无功功率补偿装置 工厂供电课程设计示例 一、设计任务书（示例） （一）设计题目 X X机械厂降压变电所的电气设计 （二）设计要求 要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 （三）设计依据 1、工厂总平面图，如图11-3所示 2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为 4600 h ， 日最大负荷持续时间为 6 h 。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表11-3所示。 表11-3 工厂负荷统计资料（示例） 3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条 10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为 LGJ-150 ，导线为等边三角形排列，线距为 2 m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为 500 MVA。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 1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为 80 km，电缆线路总长度为 25 km 。 4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为 38°C，年平均气温为 23°C，年最低气温为 -8°C，年最热月平均最高气温为 33°C，年最热月平均气温为26 °C，年最热月地下0.8m处平均温度为 25°C，当地主导风向为东北风，年雷暴日数为 20 。 5、地质水文资料本厂所在地区平均海拔 500 m，地层土质以砂粘土为主，地下水位为 2 m。 6、电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所的高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为 18元/KVA，动力电费为 0.2 元/KW·h.，照明（含家电）电费为 0.5 元/KW·h.。工厂最大负荷时的功率因数不得低于 0.9 。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：6~10KV为800元/KVA。 （四）设计任务 1、设计说明书需包括： 1）前言 2）目录 3）负荷计算和无功补偿 4）变电所位置和型式的选择 5）变电所主变压器台数、容量与类型的选择 6）变电所主接线方案的设计 7）短路电流的计算 8）变电所一次设备的选择与校验 9）变电所进出线的选择与校验 10）变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 第1页，共4页 第2页，共4页 一、填空题 （本大题共8题，每空 1 分，共 20 分) 1、低压线路的接线方式主要有 树干式 、 放射式 、 环型 。 2、 单相 短路形式的几率最大， 三相 短路形式的危害最为严重。 3、衡量电能质量的两个参数 电压 和 频率 ，一般交流电力设备的额定 频率为 50HZ 。 4、安全电流我国规定为 30mA ，但是触电时间应按不超过 １S ， 安全特低电压不超过 ５０V 。 5、短路计算采用 欧姆制 和 标么制 两种方法。 6联结。 7、按规定裸导线A 、B 、C 三相涂漆的颜色分别对应于 黄 、 绿 、 红 。 8、工厂的用电设备按其工作制分为 连续工作制 、 短时工作制 、 断续周期工作制 。 二、选择题 （本大题共 10 题，每小题 2分，共 20分) 1、我国目前所规定的10kv 及以下三相供电电压允许偏差是( B )。 A. ±5％ B. ±7％ C. +5％～+10％ D. ±10％。 2、电气设备的接地主要有三种形式，分别是工作接地、保护接地和( B )。 A. 工频接地 B. 重复接地 C. 小电流接地 D. 冲击接地 3、在配电设计中，通常采用( B )的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或 导体的依据。 A.20min B.30min C.60min D.90min 4、用电设备台数较多.各台设备容量相差不悬殊时，宜采用( C )，一般用于干线、 配变电所的负荷计算。 A.二项式法 B.单位面积功率法 C.需要系数法 D.变值需要系数法 5、线路停电的操作顺序是( D ) 。 A ．先分母线隔离开关，再分线路隔离开关，最后分断路器 B ．先分线路隔离开关，再分母线隔离开关，最后分断路器 C ．先分断路器，再分母线隔离开关，最后分线路隔离开关 D ．先分断路器，再分线路隔离开关，最后分母线隔离开关 6、下列设备中仅能开断正常负荷电流的是（ A ）。 A.负荷开关 B.隔离开关 C.熔断器 D.断路器 7、在不接地电网中，当一相接地发生故障时，其它两相的对地电压将（ C ）。 A.为0伏 B.比原来的电压低 C.升高到线电压 D.电压保持不变。 8、过电流继电器的返回系数( B )1。 A ．大于 B ．小于 C ．等于 9、工厂供电系统对第一类负荷供电的要求是( B )。 A. 要有两个电源供电 B. 必须有两个独立电源供电 C. 一个独立电源供电 D. 都不对 10、一般三相负荷基本平衡的低压线路中的中性线截面不少于相线的( B )。 A.100% B.50％ C.75％ D. 25％ 三、简答题 （本大题共4 题，每小题10分，共 40分) 1、一般动力系统宜先按什么条件选择再校验其他条件?照明线路宜先按什么条件选择再校验其他条件?为什么 答：一般动力系统宜先按发热条件选择再校验其电压损耗和机械强度；照明线路宜先按允许电压条件选择再校验其发热条件和机械强度，因为其对电压水平要求很高 2、什么是最大负荷利用小时？什么是年最大负荷和年平均负荷？什么是负荷系数？ 答：最大负荷利用小时：是一个假想时间，在此时间内，电力负荷按年最大负荷Pmax(或P 30)持续运行所消耗的电能,恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。 年度最大负荷max P ：全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率又 叫半小时最大负荷P30 年平均负荷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t 内消耗的电能Wt 除以时间t 的值。 负荷系数又叫负荷率，它是用电负荷的平均负荷Pv 与其最大负荷Pmax 的比值。 3、电压互感器工作时二次侧为什么不能短路？互感器二次侧有一端为什么必须接地？ 答：电压互感器一、二次侧都是在并联状态下工作的，当发生短路时，回路电阻和剩余 阻抗均很小，使短路电流可达额定电流的几十倍，此电流将产生很高的共振过电压，所以 1、 等电位联结是将建筑物电气装置外露可导电部分与电气装置外可导电部分进行电位基本相等的电气连接。 1. A.√ 2. B.× 2、 供电系统对保护装置有选择性、速动性、可靠性、灵敏度等基本要求。 1. A.√ 2. B.× 3、 压波动是负荷剧烈变化引起冲击负荷，使得设备无法正常工作。 1. A.√ 2. B.× 4、 电费计收包括抄表、核算和收费等环节。 1. A.√ 2. B.× 5、 兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。 1. A.√ 2. B.× 6、 由于电压互感器二次侧的负荷很小，因此保护高压电压互感器的RN2型熔断器的熔体额定电流一般为 1. A.√ 2. B.× 7、 无限大容量电源是指电源内阻抗为极小，供电容量相对无限大的电力系统，电源母线上的输出电压不变。 1. A.√ 2. B.× 8、 线路电压损耗的定义为：线路首端电压与末端电压的相量差。 1. A.√ 2. B.× 9、 电弧熄灭的条件：去游离率 1. A.√ 2. B.× 10、 负荷曲线是表征电力负荷随电流变动情况的一种图形。 1. A.√ 2. B.× 11、不论什么原因失去工作电源，APD都能迅速起动并投入备用电源。 1. A.√ 2. B.× 12、继电保护适用于要求供电可靠性高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供配电系统中。 1. A.√ 2. B.× 13、电缆线路与架空线路相比，具有成本高、投资大、维修不便等缺点。 1. A.√ 2. B.× 14、发生电弧时最初的游离是热电发射。 1. A.√ 2. B.× 15、正常人眼对于波长为555nm的黄绿色光最敏感。 1. A.√ 2. B.× 16、使电弧熄灭的条件是去游离率>游离率。 1. A.√ 2. B.× 17、按需要系数法确定工厂计算负荷的计算方式是P30=K d P c。 1. A.√ 2. B.× 第一章概述 工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦即工厂配电。 众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用；电能的输送和分配既简单经济，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比重一般很小（除电化工业外）。例如在机械工业中，电费开支仅占产品成本的5％左右。从投资额来看，一般机械工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5％左右。因此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，提高劳动质量，提高劳动生产率，降低劳动成本，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，如果工厂的电能突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。 因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业自动化，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，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。 第二章总降压变电所相关节点的短路计算 1短路计算的意义和内容 短路计算的目的： （1）对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验 （2）进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算 短路计算的内容： 计算总降压变电所相关节点的三相短路电流和两相短路电流 短路计算的方法： 对应系统最大运行方式和最小运行方式两种工况，按无限大容量系统，进行相关短路点的三相短路电流计算，求得I”z、i ch、I ch值，并求得的两相短路电流I Z （2）。 2短路计算点的选取 选取总降压变电所的35kV和10kV母线作为计算点，如图3所示。 教案 第一学期 学院(系、部) 教研室(实验室) 电气工程课程名称供配电技术授课班级 主讲教师 职称 使用教材 供配电技术课程教案 第1讲 [课程类别] 理论课 [授课题目] 1.1供配电系统的基本知识 1.2电力系统电压 1.3电力系统中心点运行方式 [教学目的与要求] 1.了解电力系统的组成，理解电力系统的运行特点和对电力系统的基本要求； 2.掌握电网额定电压等级，掌握电网额定电压与电气设备的额定电压之间应当相互配 合的关系； 3.掌握电力系统的电压与电能质量； 4.掌握电力系统中性点运行方式。 [教学重点与难点] 重点：1. 电力系统的电压和电能质量问题； 2. 电力系统的中性点运行方式； 难点：1. 电力系统的几种中性点运行方式的特点和应用； 2. 电力质量指标； [教具和媒体使用] 多媒体课件。 [教学方法] 讲授法、问题教学法。 [教学时数] 2学时。 [教学过程] 导入： 日常用电、工厂供电案例分析。 新授： 一、电力系统的基本概念 1．电力系统的组成 电力系统主要由三个部分组成的一个发电、输电、变配电和用电的整体，见下图。 发电厂；电力网（变配电所、电力线路）、电能用户 2. 供配电系统概况 （1）具有高压配电所的工厂供电系统； （2）具有总降压变电所的工厂供电系统； （3）高压深入负荷中心的工厂供电系统； （4）只有一个变电所或配电所的工厂供电系统。 3. 工厂供电的要求和课程任务 要求：安全、可靠、优质、经济。 二、电力系统的额定电压 1. 供电质量的主要指标：频率、电压。 2. 额定电压的国家标准：GB 156-2007《标准电压》。 （1）电力线路的额定电压 （2）用电设备的额定电压 第一章设计任务 1.1设计要求 要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 1.2.2 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。 1.2.3 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。 1.2.4 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为34℃，年平均气温为20℃，年最低气温为-10℃，年最热月平均最高气温为31℃，年最热月平均气温为23℃，年最热月地下0.8米处平均气温为21℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为10。 1.2.5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔400m，地层以红土为主，地下水位为2m。 表1.1 工厂负荷统计资料 厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW 需要系数功率因数 1 铸造车间动力300 0．3 0．7 照明 6 0．8 1．0 2 锻压车间动力350 0． 3 0．65 照明8 0．7 1．0 7 金工车间动力400 0．2 0．65 照明10 0．8 1．0 6 工具车间动力360 0．3 0．6 照明 7 0．9 1．0 4 电镀车间动力250 0． 5 0．8 照明 5 0．8 1．0 3 热处理车间动力150 0．6 0．8 照明 5 0．8 1．0 9 装配车间动力180 0．3 0．7 照明 6 0．8 1．0 10 机修车间动力160 0．2 0．65 【最新整理，下载后即可编辑】 工厂供电课程设计示例 一、设计任务书（示例） （一）设计题目 X X机械厂降压变电所的电气设计 （二）设计要求 要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 （三）设计依据 1、工厂总平面图，如图11-3所示 2、工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600 h ，日最大负荷持续时间为6 h 。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属于二级负荷外，其余均属于三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380伏。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220伏。本厂的负荷统计资料如表11-3所示。 表11-3 工厂负荷统计资料（示例） 厂 房编号厂房 名称 负 荷 类 别 设备 容量 (KW) 需要 系数 Kd 功率 因数 cosφ P30 (KW) Q30 (Kvar) S30 (KVA) I30 (A) 1 铸造 车间 动 力 300 0.3 0.7 照 6 0.8 1.0 3、供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电合同规定，本厂可由附近一条10KV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线型号为LGJ-150 ，导线为等边三角形排列，线距为2 m；干线首端（即电力系统的馈电变电站）距离本厂约8 km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500 MVA。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1.7 s。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80 km，电缆线路总长度为25 km 。 4、气象资料本厂所在地区的年最高气温为38°C，年平均气温为23°C，年最低气温为-8°C，年最热月平均最高气温为 工厂供电答案 第一章设计任务 1.1设计要求 要求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，确定变电所的位置和型式，确定变电所主变压器的台数、容量与类型，选择变电所主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护，确定防雷和接地装置。最后按要求写出设计说明书，绘出设计图纸。 1.2 设计依据 1.2.1工厂总平面图 图1.1 工厂平面图 1.2.2 工厂负荷情况 本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1.1所示。 1.2.3 供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-150，导线为等边三角形排列，线距为2m；干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护，定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km，电缆线路总长度为25km。 1.2.4 气象资料 本厂所在地区的年最高气温为34℃，年平均气温为20℃，年最低气温为-10℃，年最热月平均最高气温为31℃，年最热月平均气温为23℃，年最热月地下0.8米处平均气温为21℃。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为10。 1.2.5 地质水文资料 本厂所在地区平均海拔400m，地层以红土为主，地下水位为2m。 表1.1 工厂负荷统计资料 湖北水利水电职业技术学院 教师授课教案 课程名称：工厂供电2006 年至2007 年第 1 学期第28 次课班级：05电气1－2班编制日期：20 06 年12 月17 日教学单元（章节）：第五章工厂电力线路 第一节工厂电力线路及其接线方式第二节工厂电力线路的结构和敷设（一） 目的要求：1. 了解电力线路的类别 2. 了解高、低压线路的接线方式 3. 了解架空线路的结构和敷设 知识要点：1. 放射式接线、树干式接线、环形接线 2. 架空线路的导线 3. 电杆、横担和拉线等 4. 架空线路的敷设 技能要点： 教学步骤：1. 介绍电力线路的任务和类别 2. 介绍高、低压线路的接线方式 3. 讲述架空线路的结构和敷设 教具及教学手段：多媒体课堂教学；讲述、分析、图示。 作业布置情况：思考题5－1 课后分析和小结： 授课教师：陈剑授课日期：2006 年12 月20 日 教 学 内 容 板书或旁注 第—节 工厂电力线路及其接线方式 一、电力线路的任务和类别 电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能广 重要任务。 电力线路按电压高低分，有高压线路即1kV 以上线路和低压线路 即1kV 及以下线路。电力线路按结构型式分，有架空线路、电缆线路 和车间（室内）线路。 二、高压线路的接线方式 （－）放射式接线（图5-1） （二）树干式接线（图5-2）要提高供电可靠性，可采用双干线供 电或两端供电的接线方式，如图5-3a 、b 所示。 （三）环形接线（图5-4）环形接线，实质上是两端供电的树干式 接线。 教 学 内 容 板书或旁注 三、低压线路的接线方式 （－）放射式接线（图5-5） （二）树干式接线（图5-6） 图5-7a 和b 是一种变形的树干式接线，通常称为链式接线。 （三）环形接线（图5-8） 第二节 工厂电力线路的结构和敷设 一、架空线路的结构和敷设 架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成（参 看图5-9）。为了防雷，有的架空线路（35kV 及以上线路）上还装设有 避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳固性，有的电杆还安装有拉线 或扳桩。 教 学 内 容 板书或旁注 《工厂供电》 课程设计报告书 课题名称XX机械厂降压变电所的电气设计 姓名 学号 专业09级电气工程及其自动化 指导教师 工学院 2012年5月14日 目录 一、设计任务书 .................................................................................................................... .3 （一）设计题目....................................... .3（二）设计要求....................................... .3（三）设计依据....................................... .3 （四）设计时间. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 二、设计说明书.......................................... .5 （一）负荷计算和无功功率补偿......................... .5（二）变电所位置和型式的选择......................... .7（三）变电所主变压器及主接线方案的选择 ............... .8（四）短路电流的计算................................. .9（五）变电所一次侧设备的选择校验.................... .12（六）变电所进出线及与邻近单位联络线的选择 .......... .14（七）变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 ...... .19（八）变电所的防雷保护与接地装置的设计 .............. .21 三、总结............................................... .23 四、参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 【附录】. 变电所主接线电路图. 一、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。 二、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。 （2）安全可靠、先进合理； 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3）近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （4）全局出发、统筹兼顾。 按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 三、设计内容及步骤 第一章 习题 1-1 试确定图1-23所示供电系统中变压器T1和线路WL1、WL2的额定电压。 解：T1：6.3/121kv ；WL1：110KV ；WL 2：35KV 。 1-2试确定图1-24所示供电系统中各发电机和各变压器的额定电压。 解：G ：10.5kV ；T1：10.5/38.5kV ；T2：35/6.6kV ；T3：10/0.4kV 。 第二章 习题 2-2 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=40kW Q 30(1)=P 30tan φ=40×1.73kvar=69.2kvar ②对于行车组,P e =P N 25 εεN =5.1% 25% 15=3.95Kw,K d =0.15, cos φ=0.5, tan φ=1.73 P 30(2)= K d P e =0.15×3.95kW=0.59 kW Q 30(2)= P 30tan φ=0.59×1.73=1.02kvar ③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=4kW Q 30(3)= P 30tan φ=4×0.75kvar=3kvar ④对于点焊机组, P e = P N 100 N εε=10.5×% 100% 65=8.47 kW ，K d =0.35, cos φ=0.6, tan φ=1.33 P 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=2 2 3030Q P + =2 23.778.42+ =84.9 视在电流为：I 30=S 30/3U N =84.9/(1.732×0.38)=129 2-3 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。试分别用需要系数法和二项式法确定其计算负荷P 30、Q 30、S30和I 30。工厂供电第四版课后答案
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