嘉庆机械厂降压变电所的电气设计
计算机科学与信息工程学院 06自动化2班 张英
摘要：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，确定变电所主变压器的台数和容量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，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按照要求写出设计说明书，绘出设计图样。
设计依据 1、 供用电协议
本厂与电业部门所签定的供用点协议主要内容如下：
（1）从电业部门某10千伏变电所用10千伏架空线路向本厂供电，该所在距本厂8KM处。
（2）电业部门变电做配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为1．7秒。 （3）在总配变电所10千伏侧计量。 （4）要求本厂的功率因数值在0.9以上。 （5）供电系统技术数据：
电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路容量为500兆伏安。
2、 本厂的负荷性质
大多数车间为两班制，全年最大负荷利用时数为4600小时，日最大负荷持续时间为6小时．该厂除铸造车间，电镀车间，和锅炉房为二级负荷外，其余均为三级负荷．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，本厂负荷统计资料如表所示．
3、 本厂自然条件 （1）气象条件
1）年最高温度为38度，年平均气温23度，年最低气温零下8度，年最热月平均最高气温33度，年最热月平均气温26度．
2）土壤中0.8米深处一年中最热月平均温度为25度。 3）年雷暴日为20天； 4）主导风向东北风。 （2）地质及水文条件
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根据勘测部门对本厂工程地质提出的资料，本厂地质构造为： 1) 本厂所在地区平均海拔500米，土壤主要成分为砂质粘土。 2) 地下水位一般为2米。 4、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，按两部电费制度交纳电费：每月基本电费按主变压器容量计为18元/kwa，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低于0.9。
一、负荷计算及无功功率计算及补偿
（一）、 负荷计算的内容和目的 1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。
2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。
3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
二、负荷计算的方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计采用需要系数法确定。 主要计算公式有： 有功功率：Pjs?Ps?kx 无功功率: Qjs?Pjs?tan?
视在功率： Sc?Pc2?Qc2 计算电流: Ijs?Sjs3UN
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表1 各车间和车间变电所380V负荷表 厂房编设备容号 厂房名称 负荷类别 量／kW 需要系数 功率因数功率因数cosφ 角的正切 有功P 无功Q 视在S 动力 300 0.3 0.7 1.02 90.00 91.82 128.57 1 铸造车间 照明 6 0.8 1 0.00 4.80 0.00 4.80 动力 350 0.3 0.65 1.17 105.00 122.76 161.54 2 锻压车间 照明 8 0.8 1 0.00 6.40 0.00 6.40 动力 400 0.2 0.65 1.17 80.00 93.53 123.08 3 金工车间 照明 10 0.8 1 0.00 8.00 0.00 8.00 动力 360 0.3 0.6 1.33 108.00 144.00 180.00 4 工具车间 照明 7 0.9 1 0.00 6.30 0.00 6.30 动力 250 0.5 0.8 0.75 125.00 93.75 156.25 5 电镀车间 照明 5 0.8 1 0.00 4.00 0.00 4.00 6 热处理车间 动力 150 0.6 0.8 0.75 90.00 67.50 112.50 照明 5 0.8 1 0.00 4.00 0.00 4.00 第 8 页 共 22 页
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动力 180 0.3 0.7 1.02 54.00 55.09 77.14 7 装配车间 照明 6 0.8 1 0.00 4.80 0.00 4.80 8 机修车间 动力 160 0.2 0.65 1.17 32.00 37.41 49.23 照明 4 0.8 1 0.00 3.20 0.00 3.20 9 锅炉房 动力 50 0.7 0.8 0.75 35.00 26.25 43.75 照明 1 0.8 1 0.00 0.80 0.00 0.80 10 仓库 动力 20 0.4 0.8 0.75 8.00 6.00 10.00 照明 1 0.8 1 0.00 0.80 0.00 0.80 11 生活区 照明 350 0.7 0.9 0.48 245.00 118.66 272.22 合计 1015.10 856.77 1328.34 表2 总降压变电所负荷表 车间变电所负荷之和 总电压变电所负荷之和 有功功率 无功功率 有功功率P 无功功率Q 容量S PC?P?0.02SCQC?QC?0.1 ?C??S?C容量 1015.10 856.77 1328.24 同期系数KΣ=0.9 913.59 771.09 1195.42 937.50 890.63 1293.11 功率因数 0.72 第 9 页 共 22 页
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1 全厂负荷计算 1、
各车间低压和高压设备负荷计算：
Pjs?Ps?kx Qjs?Pjs?tan? Sjs?Pjs2?Qjs2 车间内：有功功率：PC??Pi?1015.10 无功功率：Qc??Qi?856.77 视在功率：Sc?Pc2?Qc2?1328.34 2、总电压变电所负荷之和
考虑到变压器存在功率损失，因此设计时，Pc,Qc作以下处理 首先要乘以K????0.9 ?913.59 ?771.09
此时Pc?pc?K Qc?qc?K?（1）、Pc?Pc?2%Sc?913.59KW?2%?1195.42Kvar?937.50KW （2）、Qc??Qc?10%Sc?771.09KW?10%?1195.42Kvar?890.63KW
?2?1293.11 （3）、Sc?Pc?2?Qccos??Pc??0.72?0.9所以要进行功率补偿 Sc?二） 无功功率补偿： 由于本设计中
cos?=0.72<0.9,因此需要进行功率补偿。由公式可知：
QB???PC?(tan?1?tan?2) 式中 ?——取0.9；
tan?1——补偿前的自然平均功率因数对应的正切值 tan?2——补偿后的功率因数对应的正切值 之前cos??0.72,tan??0.96 之后取cos???0.9,tan???0.48
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