电力工程基础课程设计

1 引言

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。

2负荷计算和无功功率计算及补偿

2.1 负荷计算和无功功率计算

1)单组用电设备计算负荷的计算式:

有功计算负荷P30?Kd?Pe 无功计算负荷Q30?P30?tan? 视在计算负荷

计算电流?cos?S30P30I30?S303UN

2)单组用电设备计算负荷的计算式： 有功计算负荷Q30?? 无功计算负荷P30?bPe???CPx?tan?

???bPetan????cPx?tan?

imaximaxmax 视在计算负荷S30?P?Q230230 计算电流

I30?S303UN

各厂房和生活区的负荷计算如表2.1

表2.1厂房和生活区的负荷计算表

厂 房厂房 编 名称 号 设备 容量 需要 系数 计算负荷 负荷 类别 cos?tan? P eKWKdP1.11 0 1.33 0 1.27 0 1.2 0 0.88 0 0.96 0 1.02 0 30/KW Q30/k var S30/KVA I30/A 1 铸造车间 锻压车间 金工车间 工具车间 电镀车间 热处理车间 装配车间 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 照明 350 6.5 356.5 245 6.5 251.5 350 6 356 350 7 357 230 6 236 125 5 130 145 7.5 0.35 0.8 1.15 0.25 0.72 0.97 0.2 0.8 1.0 0.28 0.75 1.03 0.5 0.78 1.28 0.5 0.75 1.25 0.35 0.70 0.67 1.0 0.6 1,0 0.62 1.0 0.64 1.0 0.75 1.0 0.72 1.0 0.7 1.0 122.5 5.2 127.7 61.25 4.68 65.93 70 4.8 74.8 98 5.25 103.25 115 4.68 119.7 62.5 3.75 66.25 50.75 5.25 135.9 0 135.9 81.5 0 81.5 88.9 0 88.9 117.6 0 117.6 101.2 0 101.2 60 0 60 51.77 0 182.9 5.2 188.1 101.9 4.68 106.6 113.2 4.8 118 153.1 5.25 158.35 153.2 4.68 157.9 86.6 3.75 90.35 72.49 5.25 285.8 161.9 179.3 240.6 239.9 137.3 2 3 4 5 6 7 小计 8 机修车间 锅炉房 动力 照明 小计 动力 照明 小计 动力 10 仓库 生活区 照明 小计 11 照明 动力 总计 （380V侧） 照明 152.5 148 4 152 88 1.4 89.4 25 1.2 26.2 280 2056 331.1 1.05 0.23 0.85 1.08 0.75 0.8 1.55 0.35 0.7 1.05 0.72 0.65 1.0 0.78 1.0 0.85 1.0 0.92 1.17 0 0.80 0 0.62 0 0.43 56 34.04 3.4 37.44 66 1.12 67.12 25.35 0.84 26.19 201.6 945.98 51.77 39.83 0 39.83 52.8 0 52.8 15.7 0 15.7 86.69 831.89 77.74 52.39 3.4 55.79 84.5 1.12 85.62 29.82 0.84 30.66 219.5 118.1 84.8 130.1 46.6 333.5 9 计入K?p=0.9 0.76 851.33 707.1 1106.7 1.68 K?q=0.85 2.2 无功功率补偿

考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率损耗并根据表2-1，由此可判断工厂进线处的功率因数必然小于0.76。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷是功率因数不应该低于0.94，为使工厂的功率因数提高到0.94，需在总降压变电所低压侧10KV母线上装设并联电容进行补偿，取低压侧补偿后的功率因数为0.94，则需装设的电容器补偿容量为

n?Qq?418950.3780.94)??.418.9?k8varQ?P(tan??tan?)?851.33?tan(arccos0.76)?tan(arccosc3012cc选择BWF10.5-50-1W型电容器，所需电容个数，取n=9,则实际补偿容量

Qc?50?9kvar?450kvar

补偿后变电所低压侧视在计算负荷为

S30?'P30?2?Q30?Qc??2851.332??831.89?450??933.1kV?A

2选择S9-1000/35型35/3.15kV的变压器，其技术数据为

△P0?1.44kW，△PK?12.15kW，I000?1.00,Uk00?6.5。变压器的负荷率为 β=933.1/1000=0.933，则变压器的功率损耗为

△PT?△P0??△Pk?1.44kW?0.933?12.15kW?12.01kW

22△Q?T21000??I000??Uk00????100100?NS?1.00?0.933?6.5?kvar?66.6kW

22变压器高压侧计算负荷为

P30?1??P30?△PT?851.33kW?12.01kW?863.34kW

Q30?1??Q?△Q?707.1kW?66.6kW?773.7kvar

30TS30?1??cos??P30?2??Q2230?1??863.342?773.7kV?A?1159.3kV?A

2则工厂进线处的功率因数为

PQ30?1?30?1??满足电业部门的要求 863.34?1.12＞0.94773.7

2.3 年耗电量的估算

年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到： 年有功电能消耗量：Wp?????P30?T? 年无功电能耗电量：Wq?????Q30?T? 结合本厂的情况，年负荷利用小时数

T?为4000h，取年平均有功负荷系数

??0.72，年平均无功负荷系数??0.78。由此可得本厂：

年有功耗电量：；Wp???0.72?4000?863.34?2.49?10kW?h 年无功耗电量： Wq???0.78?4000?773.7?2.41?10kW?h

663变电所位置和形式的选择

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.即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P1(x1,y1) 、P2(x2,y2) 、P3(x3,y3)等.而工厂的负荷中心设在P(x,y),P为P1+P2+P3+…=∑Pi.因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标:

x?P1x1?P2x2?P3x3??(Pixi)?

P1?P2?P3??Pi