電氣自動化工廠供配電畢業(yè)設(shè)計教材

1、目錄摘要 關(guān)鍵詞 2一 工廠供電意義 2二 工廠供配電系統(tǒng)的基本概念 .3三 供配電工程設(shè)計程序 .3 （） 擴大初步設(shè)計 .3 （） 施工圖設(shè)計 .3四 設(shè)計內(nèi)容及計算 4 （） 介紹用電負荷的分類 .4 （） 負荷的計算 .5 （） 設(shè)備的分類 .5 （） 計算 .7 總結(jié) 10參考文獻 .11謝辭 .12東?；S高，低壓配電設(shè)計- 工廠用電設(shè)備容量統(tǒng)計和計算負荷確定作者：高春燕 摘要 ： 隨著社會的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜。廠用電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個組成部分，隨著電力系統(tǒng)電壓等級的不斷提高，網(wǎng)絡(luò)也日益復(fù)雜，工廠用電的作用尤為重要。其中 工廠變配電所是工廠供配電系統(tǒng)

2、的核心，在工廠中占有特別重要的地位，工廠變配電所按其作用可分為工廠變配電和工 廠配電所。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，然后通過計算確定計算負荷。根據(jù)任務(wù)書內(nèi)容首先對用電設(shè)備進行分類統(tǒng)計，然后 采用需要系數(shù)方法（目前計算負荷常用需要系數(shù)法和二項式系數(shù)法）進行分車間計算負荷。最后采用全廠的同時系數(shù)計 算確定全廠總計算負荷。即總計算負荷為 P30=3429.1KW、Q30=2696.6Kvar 、 S30 =4443.1KVA、 I 30=6066.1A 為其他同學(xué)提供 正確的設(shè)計參數(shù)。 關(guān)鍵詞 ：設(shè)備容量 計算負荷 變配電所 功率補償?shù)谝徽?工廠供電的意義：工廠供電就是指工廠所需要電能的供應(yīng)和分配供配電系

3、統(tǒng)是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，是電力系統(tǒng)中110KV及以下電壓等級，對某地區(qū)或某工廠企業(yè)進行電能供應(yīng)和分配的系統(tǒng)。電能的使用主要集中在工業(yè)用電，商 業(yè)和居民的供配電系統(tǒng)稱為民用供配電系統(tǒng)，二者的組成基本類似。搞好供配電系統(tǒng)的設(shè) 計對于發(fā)展生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益保障人民生活具有重要意義。 因此做好工廠供配電的工作是很重要的，由于能源節(jié)約是工廠供配電工作的一個重要方 面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此必須做好工廠供配電工 作。廠供配電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做 好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（1）安全。在電能的供應(yīng)，分配和使用中，

4、不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。（2）可靠。應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì)。應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求。（4）經(jīng)濟。供電系統(tǒng)的投資要少，運用費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬 消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局，當前和長遠等關(guān)系，既要照顧局部 和當前利益，有要有局部觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。第二章 工廠供配電系統(tǒng)的基本概念電能是由發(fā)電廠生產(chǎn)的，但發(fā)電廠往往距離城市和工業(yè)中心很遠，這就需要將電能經(jīng) 過線路輸送到城市或工業(yè)企業(yè)。為了減少輸電時的電能損耗，輸送電能時要升壓，采用高 壓輸電線路將電能輸送給用戶，同時為了滿足用戶對電壓的要求，輸送到用戶之后

5、還要經(jīng) 過降壓，而且還要合理地將電能分配到用戶或生產(chǎn)車間的各個用電設(shè)備。為了提高供電的可靠性和經(jīng)濟性，將各發(fā)電廠通過電力網(wǎng)連接起來并聯(lián)運行，組成龐 大的聯(lián)合動力系統(tǒng)。將各種類型發(fā)電廠中的發(fā)電機、升壓降壓變壓器、輸電線路以及各種 用電設(shè)備聯(lián)系在一起構(gòu)成的統(tǒng)一的整體就是電力系統(tǒng)。 用以實現(xiàn)完整的發(fā)電、 輸電、變電、 配電和用電。而本設(shè)計主要為該工廠的供配電，具體設(shè)計得先前計算“計算負荷” 。具體 設(shè)計如下：第三章 供配電工程設(shè)計程序用戶供配點工程的設(shè)計通?？梢苑譃槌醪皆O(shè)計，技術(shù)設(shè)計和施工圖設(shè)計等三個階段。 如果工程規(guī)模較小或技術(shù)不太復(fù)雜，也可分為初步設(shè)計和施工圖設(shè)計兩個階段。如果設(shè)計 任務(wù)緊迫，且

6、工程規(guī)模較小，并經(jīng)濟術(shù)論證許可時，也可合并為一個階段，直接進行施工 圖設(shè)計。1 擴大初步設(shè)計擴大初步設(shè)計的任務(wù)，主要是根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，進行負荷的統(tǒng)計計算，確定需 電容量，選擇供配電系統(tǒng)的初步方案和主要設(shè)備，提出主要設(shè)備材料清單，并編制工程概 算，報上級主管部門批準，擴大初步設(shè)計提出的資料應(yīng)為設(shè)計說明書及工程概算兩部分。 2 施工圖設(shè)計施工圖設(shè)計是在擴大初步設(shè)計方案和概算經(jīng)上級主管部門批準以后，為滿足安裝施工 的要求所進行的設(shè)計技術(shù)，重點是繪制各種安裝施工圖。施工圖是安裝施工時的重要必備 資料。施工圖設(shè)計的主要內(nèi)容是：（1）校正和修訂擴大初步設(shè)計的基本資料和確定計算數(shù)據(jù)。（2）按照擴大初步

7、設(shè)計的結(jié)果，繪制各種設(shè)備的單項安裝施工圖和各項工程的布置 圖，平面圖，剖面圖等。（3）編制安裝施工說明書和工程預(yù)算，列出所需設(shè)備，材料明細表等。第四章 設(shè)計內(nèi)容設(shè)計題目 : 東海化工廠高、低壓變配電所設(shè)計課題已知用電設(shè)備技術(shù)參數(shù)如下 :某 24 小時連續(xù)生產(chǎn)工廠 : 生活照明： 50KW；廠區(qū)照明： 35 KW； 水泵電機：132KW四臺， 55KW六臺； 一車間電動機： 40KW六臺、 30KW六臺、 95KW兩臺、 132KW三 臺；二車間電動機： 22KW四臺、 18KW三 臺、 215KW兩臺、 45KW兩臺； 三車間電動機： 220 KW兩臺、 120KW6臺、 75KW電爐三臺；維

8、修車間： 30KW電焊機五臺。設(shè)計 : 高低壓變 電所。本設(shè)計任務(wù)：根據(jù)東海化工廠用電設(shè)備總?cè)萘坑嬎愦_定全廠計算負荷。1. 介紹用電負荷的分類 在工業(yè)企業(yè)中，各類負荷的運行特點和重要性不一樣，它們對供電的可靠 性和電能品質(zhì)的要求不同。 為了合理地選擇供電電源及設(shè)計供電系統(tǒng)， 以適應(yīng)不同的要求， 我國將工業(yè)企業(yè)的負荷按其對可靠性的要求的不同劃分為一級負荷、 二級負荷、三級負荷。（）一級負荷 一級負荷在供電突然中段時將造成人身的危險，或造成重大設(shè)備損壞 難以修復(fù)，或給國民經(jīng)濟帶來極大損失。因此一級負荷應(yīng)要求由兩個獨立電 源供電。（）二級負荷 二級負荷如果突然斷電，將造成生產(chǎn)設(shè)備局部破壞，或生產(chǎn)流程

9、亂難 以恢復(fù)，工廠內(nèi)部運輸停頓，出現(xiàn)大量廢品或大量減產(chǎn)，因而在經(jīng)濟上造 成一定損失。（ 3 ） 三級負荷所有不屬于一級和二級負荷的電能用戶均屬于三級負荷 。 總的介紹：“電力負荷”在不同的場合可以有不同的含義，它可以指用電設(shè)備或用電 單位，也可以指用電設(shè)備或用電單位的功率或電流的大小， 掌握工廠電力負荷的基本概念， 準確地確定工廠的計算負荷是設(shè)計工廠配電系統(tǒng)的基礎(chǔ)。2. 負荷的計算（1）“ 計算負荷”又稱需要負荷或最大負荷。 “計算負荷”是一個假想的持續(xù)性的 負荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。 在配電設(shè)計中，“計 算負荷'通常采用 30 分鐘的最大平均負荷作

10、為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1 秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電 流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依 據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。（3） 平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負 荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均 負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，結(jié)合國家供電情況，對工廠用電設(shè)備容量進行統(tǒng)計，然后通過計 算確定計算負荷。具體方法如下：3. 設(shè)備的分類用電設(shè)備的名牌上都有一個額

11、定功率，但是由于個用電設(shè)備的額定工作條件不同，可 分為長期連續(xù)工作制，短時工作制和反復(fù)短時工作制設(shè)備。因此這些名牌聲規(guī)定的額定功 率不能直接想加作為全廠的電力負荷，而必須首先換算成同一工作制的額定功率然后才能 相加。長期連續(xù)工作制設(shè)備備能長期連續(xù)的運行，每次連續(xù)工作的時間超過 8 小時而且運行是負荷比較穩(wěn)定。 短時工作制設(shè)備設(shè)備的工作時間較短，而且歇時間相對比較長 反復(fù)短時工作制設(shè)備備的工作呈周期性，時而工作時而停歇，如此反復(fù)且工作時間與停歇時間有一定的比 例?！?】 電焊設(shè)備 電焊設(shè)備是車輛制造、鍋爐制造、機床制造等制造廠的主要用電設(shè)備，在中小型 機械類工廠中通常只作為輔助加工設(shè)備，負荷量不

12、會太大。電焊包括利用電弧的高溫進行 焊接的電弧焊，利用電流通過金屬連接處產(chǎn)生的電阻高溫進行焊接的電阻焊（接觸焊） ， 利用電流通過熔化焊劑產(chǎn)生的熱能進行焊接的電渣焊等。常見的電焊機有電弧焊機類。電焊機的工作特點是：（1）工作方式呈一定得同期性，工作時間和停歇時間相互交替。（2）功率較大， 380V單臺電焊機功率可達 400KVA，三相電焊機功率最大的可達 1000KVA以 上。3） 功率因數(shù)很低，電弧焊機的功率因數(shù)為 0.3 0.35, 電阻焊機的功率因數(shù)為0.4 0.85.（4）一般電焊機的配置不穩(wěn)定，經(jīng)常移動。 電鍍的作用是防止腐蝕，增加美觀，提高零件的耐磨性或?qū)щ娦缘?，如鍍銅、鍍 鉻。另

13、外，塑料、陶瓷等非金屬零件表面，經(jīng)過適當處理形成導(dǎo)電層后，也可以 進行電鍍。該工廠有電焊設(shè)備估計 1500 KW.2】 電熱設(shè)備工廠電熱設(shè)備的種類也很多，按其加熱原理和工作特點可分為電阻加熱爐、 電弧爐、 感應(yīng)爐和其他電熱設(shè)備。 其中，電阻加熱爐主要用于各種零件的熱處理， 電弧爐主要用于礦石熔煉、金屬熔煉，感應(yīng)爐主要用于熔煉和金屬材料熱處理。 其他加熱設(shè)備，包括紅外線加熱設(shè)備、微波加熱設(shè)備和等離子加熱設(shè)備等。 中小型機械類工廠的電熱設(shè)備一般較簡單，通常配置用于熱處理的電阻加熱爐和 容量不大的感應(yīng)熱處理設(shè)備及紅外線加熱設(shè)備。電熱設(shè)備的工作特點是：（1） 工作方式為長期連續(xù)工作方式。（2）電力裝置

14、一般屬二級或三級負荷。（3）功率因數(shù)都較高，小型的電熱設(shè)備可達到 1。3】 照明設(shè)備電氣照明是工廠供電的重要組成部分，合理的照明設(shè)計和照明設(shè)備的選用是 工作場所得到良好的照明環(huán)境的保證。常用的照明燈具有：白熾燈、熒光燈和單 燈混光燈等。照明設(shè)備的工作特點是：（1） 工作方式屬長期連續(xù)工作方式。（2） 除白熾燈、鹵鎢燈的功率因數(shù)為 1 外，其他類型的燈具功率因數(shù)均較低。（3）照明負荷為單相負荷，單個照明設(shè)備荷中所占比例通常在 10%左右。4】 機床、泵類拖動設(shè)備該類為該工廠的主要用電設(shè)備，主要特點是： （）工作方式是長期連續(xù)工作的。6）供電采用直流電源，需要晶閘管整流設(shè)備。0.4 0.6 。）容

15、量較大，功率從幾十千瓦到幾百千瓦，功率因數(shù)較低，為表 4-1 用電設(shè)備分類表長期連續(xù)工作制水泵電機，生活照明，廠區(qū)照明，一 車間電動機，二車間電動機，三車間 電動機，維修車間電動機反復(fù)短時工作制電焊機短時工作制根據(jù)上表該廠主要為 24 小時連續(xù)運行，并以三相異步電動機為主。4. 根據(jù)給定用電設(shè)備參數(shù)具體計算如下 :水泵電機： Pe=Pn=132 × 4+55× 6=858KW生活照明： Pe=Pn=50KW廠區(qū)照明： Pe=Pn=35KW一車間： Pe=Pn=40 ×6+30×6+95×2+132× 2=1006KW二車間： Pe=P

16、n=22 ×4+18×3+215× 2+45×2=662KW三車間電機：Pe=Pn=220× 2+120×6=1160KW1）照明組計算負荷：生活照明：查附表 1 ?。篕d=0.8，Cos=1.0 ，tg =0有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=50× 0.8=40KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =0Kvar視在計算負荷：S3O = P 3O /Cos =40/1.0=40KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=40/( 3 ×0.38 )=60.8A廠區(qū)照明：

17、查附表 1 ?。篕d=1，Cos=1.0，tg =0有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=35×1=35KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg=0 Kvar視在計算負荷：S3O = P 3O /Cos =35/1.0=35KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=35/( 3 ×0.38 ) =53.2A2）水泵組的計算負荷：查附表 1?。篕d=0.8，Cos=0.8，tg =0.75有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=858× 0.8=686.4KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =68

18、6.4 ×0.75=514.8Kvar視在計算負荷：S3O = P 3O /Cos =686.4/0.8=858KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=858/（ 3 ×0.38）=619.2A3） 一車間電動機：查附表 1 ?。篕d=0.88，Cos=0.8，tg =0.75有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=1006×0.88=885.2KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =885.2 ×0.75=663.9Kvar視在計算負荷：S3O = P3O /Cos =885.2/ 0.8 =1106.5KV

19、A計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=1106.5/（ 3 ×0.38 ）=1681.2A4）二車間電動機：查附表 1 取：Kd=0.88，Cos=0.8，tg=0.75有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=662×0.88=582.6KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =582.6 ×0.75=436.95Kvar視在計算負荷：S3O = P3O /Cos =582.6/0.8 =728.25KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=728.25/（ 3 ×0.38 ）=1106.5A5）三車

20、間電動機：查附表 1 ?。篕d=0.88，Cos=0.8，tg=0.75有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=1160×0.88=1020.8KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =1020.8 × 0.75=765.6Kvar視在計算負荷：S3O = P3O /Cos =1020.8/0.8 =1276KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=1276/（ 3×0.38）=1938.7A6）電爐組的計算負荷：查附表 1?。篕d=0.7，Cos=1.0，tg =0有功計算負荷： P3O = Pe×Kd=225&

21、#215;0.7=157.5KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =0Kvar視在計算負荷：S3O = P3O /Cos =157.5/1.0=157.5KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=157.5/（ 3×0.38）=239.3A7）電焊機組的計算負荷：查附表 1 ?。篕d=0.35，Cos=0.35，tg =2.68有功計算負荷：P3O = Pe×Kd=120.75 ×0.35=42.3KW無功計算負荷：Q3O = P 3O ×tg =42.3 ×2.68=113.4Kvar視在計算負荷：S3O =

22、 P3O /Cos =42.3/0.35=120.9KVA計算電流 : I3O = S 3O / 3 UN=120.9/（ 3×0.38）=183.6A表各車間的設(shè)備容量及負荷計算結(jié)果序號車間名稱設(shè)備容 量(KW)P30(KW)Q30 (kvar)S30 (KVA)I 30( A)1生活照明504004060.82廠區(qū)照明353503553.23電焊機120.7542.3113.4120.9183.64電爐225157.50157.5239.35第一車間 電動機1006885.2663.91106.51681.26第二車間 電動機662582.6436.95728.251106.57

23、第三車間 電動機11601020.8765.612761938.78水泵858686.4514.8858619.29合計4116.83449.82494.74322.2.15883.58)全車間的總計算負荷：由于工廠連續(xù) 24 小時生產(chǎn)，又因為按照上面計算得到的工廠總的計算負荷為 P30i=1172.35KW，負荷小于 5000KW。所以取同時系數(shù) K=0.9 總的有功計算負荷： P30 = P 30i ·K=3449.8× 0.9=3104.8KW ： 總的無功計算負荷： Q30 = K ·Q30i =0.9×2494.7=2245.2Kvar 總的視

24、在計算負荷： S30 = (p30)2 (q30)2 = 9639783.04 5041057.8 =3831.6KVA 總的計算電流： I 30 = S 30/ 3UN=3831.6/( 3 × 0.38 )=5821.7A所以根據(jù)以上的計算全廠的計算負荷為：P30=3142.9KWQ30 =6669.8KvarS30=7373.2KVAI 30=11202.7A小結(jié)： 在第一次看到題目“工廠高、低壓變配電所設(shè)計”完全沒有任何概念，從頭學(xué)起，我 無畏，無畏者無敵也，正可謂“雄關(guān)漫道真如鐵，而今邁步從頭越”于是我通過圖書館和 網(wǎng)絡(luò)搜尋相關(guān)書籍，通過不斷學(xué)習(xí)和積累，一個個模糊的概念逐漸

25、在大腦中有了框架，再 次不斷學(xué)習(xí)和積累框架的脈絡(luò)越來越清晰，最后形成了整個系統(tǒng)的概念?，F(xiàn)在是我正真的 了解了什么是量變和質(zhì)變的關(guān)系。平時學(xué)習(xí)看似沒有什么進展，其實一個概念正在大腦中 形成，逐漸清晰和完善?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)就是以時間為基礎(chǔ)的循序漸進的過程，其中網(wǎng)絡(luò)和 圖書館是學(xué)習(xí)的兩大源泉，所謂學(xué)習(xí)就是學(xué)而后習(xí)，認知到實踐，實踐中在認知，然后在 作用于實踐。在開始做畢設(shè)之前，感覺內(nèi)容很多，當做完之后竟感覺到?jīng)]什么內(nèi)容。 有人會問大學(xué)三年你學(xué)到了什么，從電路、模電數(shù)電到單片機、微機原理及接口技術(shù)，從 到數(shù)字信號處理到自動控制控制原理。從 C語言、 B語言、匯編語言到 MFC編程，從網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)庫到計算機

26、軟件設(shè)計，從機械制圖到機械設(shè)計基礎(chǔ)從 Protel 到 matlab ，我已經(jīng)區(qū)分 不開不同科目之間的界限，現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)原來學(xué)習(xí)是一個系統(tǒng)，不同的學(xué)科只不過是一個系 統(tǒng)中的部件。這也就是所謂的局部和整體的關(guān)系。通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我學(xué)會了如何更好的學(xué)習(xí)，如何更好的查資料，如何更好的找信 息。如今已學(xué)會了整體的概念，但正可謂細節(jié)決定成敗，因此在以后的學(xué)習(xí)生活中更加應(yīng) 該注意細節(jié)問題。因為系統(tǒng)是由單元搭建成的，有時候一個單元的問題可能會導(dǎo)致整個系 統(tǒng)的崩潰。所以細節(jié)一定要注意。經(jīng)過近一個月的努力 ,到此為止 , 課程設(shè)計已基本完成。 在這次課程設(shè)計中，我學(xué)會了怎樣通過查閱相關(guān)資料和一些文獻來進行自己的設(shè)計， 加深了對一些常用元器件的認識，并提高