供用电技术毕业论文
————工厂供用电设计
年级： 学号： 专业：供用电技术 姓名： 指导老师： 年 月 日
目 录
一、绪 论.. 二、设计原则. 三、设计目的 四.、设计内容. 五、设计方案论证. 六、计算过程. 1 负荷计算 . 2 确定补偿容量 . 3 补偿后的计算负荷和功率因数
七、变电所主变压器和主结线方案的选择 1 变电所主变压器的选择. 2 变电所主结线方案的选择 八、短路电流的计算. 1 计算等效电路 2 计算元件电抗标幺值. 3 K1 点三相短路电流和短路容量的计算 4 K2 点三相短路电流和短路容量的计算 九、参考文献
一 、绪 论
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。
二、设计原则
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； 1 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、设计目的
通过课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设 计的基本方法，了 解变电所电能分配等各种实际问题， 培 养独立分析和解决实际工程技术问题的能 力，同时对电力 工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘 图、 编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工 作奠定基础。
四、设计内容
某工厂共有 4 座独立车间，每个车间负荷为 1600KVA，功率因素为 0.7，工 厂可以得到 35KV 供电电 压， 厂内有一部需要 35KV 的高压锅炉， 功率为 700KW， 厂总变电所用电为 100V，4 个车间需要配电电压为 10.5KV，设计厂用总变电所 的主结线，功率因素需要补偿 到 0.85。
五、设计方案论证
收集基础资料（包括负荷、电源和自然情况） ； 进行 负荷计算和无功功率补偿（采用需用系数法和静电电容器补 偿） ； 确定供电电源（电压、供电方式、回路数） ，确 定变压器的台数和容量，拟定 主结线方案； 进行短路电流 计算(采用标么制法)； 2 主要电器设备选择（高压断路器、隔离开关、母线、电 流互感器、电压互感 器、电容器等） ； 主要设备的继电 保护设计 （写明保护原则、 制定保护方案、 绘制原理展 开图、 写明工作原理） 。
六、计算过程
1、负荷计算 补偿前的计算负荷和功率因数 低压侧的有功计算负荷 为： Sc1=1600kva Pc1=Sc1cosα=1600×0.7=1120kw
Qc1= Sc12 − Pc12 = 1600 2 − 11202 =1142.63Kvar Pc2= K Qc2= K ∑P ∑ ∑Q ∑ PC1 =0.9×1120×4=4032kw QC1 =0.95×1142.63×4=4341.99Kvar =5925.36kva Sc2= Pc 2 2 +Qc 2 2 = 4032 2 + 4341.99 2 Ic 2 = Sc 2 = 325.82 A 3U N 变压器的功率损耗为： △ Pt=0.015Sc2=0.015×5925.36=88.88kw △ Qt=0.06Sc2=0.06×5925.36=355.52Kvar 变电所高压侧总 的计算负荷为： Pc3=Pc2+△Pt=4032+88.88=4120.88kw Qc3=Qc2+△Qt=4341.99+355.52=4697.51Kvar Sc3= Pc32 +Qc32 4120.882 + 4697.512 =6248.86kva Ic3 = Sc3 = 103.1A 3U N Sc4=Sc3+S 锅=6248.86+700=6948.86kva
Ic 4 = Sc 4 = 114.6 A 3U N 变电所高压侧的功率因数为：
3 cosα= Pc3 =4120.88/6248.86=0.66 Sc3 2、确定补偿容量 现要求高压侧为 0.85，而补偿在低压侧进行，所以我们 考虑到变压器的损 耗，可设低压侧补偿后的功率因数为 0.88 来计算需补偿的容量。 Qc.c=Pc2(tan ϕ1 -tan ϕ 2 )=4032×(1.02-0.54)=1935.36kvar 查表选 BW10.5-120-1 型性电容器，需要的数量为： n= Qc.c =1935.36/120=16.128 Qn.c 实际补偿容量为： 考虑三相均衡分配，应装设 18 个并 联电容器，每相 6 个。 Qc.c=18×120=2160kvar 3、补偿后的计算负荷和功率因数 变电所低压侧视在计算负荷为： Sc1= Pc 2 2 + (Qc 2 − nQn.c) 2 = 4032 2 + (4341.99 − 18 × 20) 2 =4584.55 此时变压器的功率损耗为: △ Pt1=0.015Sc11=0.015×4584.55=68.77kw △ Qt1=0.06Sc11=0.06×4584.55=275.07kvar Pc21=Pc11+△ Pt1=4032+68.77=4100.77kw Qc21=Qc11+△ Qt1=4341.99-2160+257.07=2457.06kvar Sc21= Pc 212 + Qc 212 4100.77 2 + 2458.06 2 =4780.53kva
△S=6248.86-4780.53=1468.33kva 变电所高压侧的功 率因数为: Pc11 cosα2= =4100.77/4780.53=0.85 Sc11
七、变电所主变压器和主结线方案的选择
1、变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压 器选择以下方案：⑴、装设一台主变压器 选择单台主变压 器，容量按下式选择 4 S N ≥ (1.15 ~ 1.4) S C 即： S N ≥ (1.15 ~ 1.4) S C = 5497.61 ~ 6692.74 KVA ，型式采用 S7-7000/35 ⑵ 、装 设两台主变压器 型式采用 S7，每台容量按式： SN·T≈ （0.6～0.7） Sc 选择， 即； S N = (0.6 ~ 0.7) S C = 2868.32 ~ 3346.371KVA 由于企业负荷较大所以选择两台主变压 器，型式为 S7-3500/35 2、变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结 线方案： 装设一台主变压器的主结线方案。 装设两台主变 压器的主结线方案。
八、短路电流的计算
1、计算等效电路 计算系统图画出短路电流计算等效电路图。 由油断路器 断流容量估算系统电 抗，用 X1 表示。
2、计算元件电抗标幺值 取 基 准 容 量 Sd=100MVA, 基 准 电 压 ， 2 个 电 压 等 级 的 基 准 电 压 分 别 为 Ud1=35kv,Ud2=10.5kv， 相应的基准电流分别为 Id1,Id2， 则个元件电抗标幺值为： Sd 100 系统 X X 1* = = = 0 .1 Soc 1000 S 100 * 线路 1WL X 2 = X O l1 × d = 0.4 × 30 × = 0.98 2 2 U d1 35 * 变压器 T1 和 T2 X 3 = U K % S d 7.5 100 × = × = 1 .5 100 S N 100 5 3、K1 点三相短路电流和短路容量的计算 1） 、计算短路回路的总阻抗标幺值 5 * * X K 1 = X 1* + X 2 = 0.1 + 0.98 = 1.08 2) 、计算 K1 点所在电压级的基准电流 I d1 = Sd 3U d 1 = 100 = 16.5 KA 3 × 35 3) 、计算 K1 点短路电流各量 * I k1 = 1 1 = = 0.93 * X K 1 1.08 I d 1 16.5 = = 15.3KA * X K 1 1.08
I k1 = ish.k = 2.55 I K 1 = 2.55 × 15.3 = 39 KA S K1 = Sd 100 = = 93MVA * X
K 1 1.08 4、K2 点三相短路电流和短路容量的计算 1） 、计算短路回路的总阻抗标幺值 * * * * X K 2 = X K 1 + X 3 // X 4 = 2.0175 2) 、计算 K2 点所在电压级的基准电流 Id2 = Sd 3U d 2 = 100 = 5.5KA 3 × 10.5 3) 、计算 K2 点短路电流各量 * Ik2 = 1 1 = = 0 .5 * X K 2 2.0175 Id2 5 .5 = = 2.75 KA * X K 2 2.0175 Ik2 = ish.k 2 = 2.55 I K 2 = 2.55 × 2.75 = 7.0125 KA SK2 = Sd 100 = = 50 MVA * X K 2 2.107 6
九、参考文献
[1]电气设计手册. 机械工业出版社.2007 [2]民用建筑设 计规范 JGJ/T 16-92 住宅设计规范 GB 50096-1999 住宅
设计标准 DB 62/25-3011-2002 [3] 《工厂供电》 2005 年 7 月第 4 版 机械工业出版社 刘介才 编 《 [4] 中小型变电 所实用设计手册》 2000 年 5 月第 1 版 中国水利水电出 版社 雷 振山 编 [5] 《实用供配电技术手册》 2002 年 1 月 第一版 中国水利水电出版社 刘介才 编 [6]《常用供配电设 备选型手册 》 1998 年 2 月第一版煤炭工业出版社 王子午 徐 泽植 编 [7] 《10kV 及以下供配电设计与安装图集》 中册 2002 年 1 月第一版 煤炭工业 出版社 王子午 陈昌 编 [8] 《工厂常用电气设备手册下册补充本 （一） （二） 2003 年 二月第一版 中国 ， 》 电力出版社 [9]《建筑工
供用电技术毕业论文
————工厂供用电设计
年级： 学号： 专业：供用电技术 姓名： 指导老师： 年 月 日
目 录
一、绪 论.. 二、设计原则. 三、设计目的 四.、设计内容. 五、设计方案论证. 六、计算过程. 1 负荷计算 . 2 确定补偿容量 . 3 补偿后的计算负荷和功率因数
七、变电所主变压器和主结线方案的选择 1 变电所主变压器的选择. 2 变电所主结线方案的选择 八、短路电流的计算. 1 计算等效电路 2 计算元件电抗标幺值. 3 K1 点三相短路电流和短路容量的计算 4 K2 点三相短路电流和短路容量的计算 九、参考文献
一 、绪 论
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。
二、设计原则
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； 1 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、设计目的
通过课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设 计的基本方法，了 解变电所电能分配等各种实际问题， 培 养独立分析和解决实际工程技术问题的能 力，同时对电力 工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘 图、 编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习工 作奠定基础。
四、设计内容
某工厂共有 4 座独立车间，每个车间负荷为 1600KVA，功率因素为 0.7，工 厂可以得到 35KV 供电电 压， 厂内有一部需要 35KV 的高压锅炉， 功率为 700KW， 厂总变电所用电为 100V，4 个车间需要配电电压为 10.5KV，设计厂用总变电所 的主结线，功率因素需要补偿 到 0.85。
五、设计方案论证
收集基础资料（包括负荷、电源和自然情况） ； 进行 负荷计算和无功功率补偿（采用需用系数法和静电电容器补 偿） ； 确定供电电源（电压、供电方式、回路数） ，确 定变压器的台数和容量，拟定 主结线方案； 进行短路电流 计算(采用标么制法)； 2 主要电器设备选择（高压断路器、隔离开关、母线、电 流互感器、电压互感 器、电容器等） ； 主要设备的继电 保护设计 （写明保护原则、 制定保护方案、 绘制原理展 开图、 写明工作原理） 。
六、计算过程
1、负荷计算 补偿前的计算负荷和功率因数 低压侧的有功计算负荷 为： Sc1=1600kva Pc1=Sc1cosα=1600×0.7=1120kw
Qc1= Sc12 − Pc12 = 1600 2 − 11202 =1142.63Kvar Pc2= K Qc2= K ∑P ∑ ∑Q ∑ PC1 =0.9×1120×4=4032kw QC1 =0.95×1142.63×4=4341.99Kvar =5925.36kva Sc2= Pc 2 2 +Qc 2 2 = 4032 2 + 4341.99 2 Ic 2 = Sc 2 = 325.82 A 3U N 变压器的功率损耗为： △ Pt=0.015Sc2=0.015×5925.36=88.88kw △ Qt=0.06Sc2=0.06×5925.36=355.52Kvar 变电所高压侧总 的计算负荷为： Pc3=Pc2+△Pt=4032+88.88=4120.88kw Qc3=Qc2+△Qt=4341.99+355.52=4697.51Kvar Sc3= Pc32 +Qc32 4120.882 + 4697.512 =6248.86kva Ic3 = Sc3 = 103.1A 3U N Sc4=Sc3+S 锅=6248.86+700=6948.86kva
Ic 4 = Sc 4 = 114.6 A 3U N 变电所高压侧的功率因数为：
3 cosα= Pc3 =4120.88/6248.86=0.66 Sc3 2、确定补偿容量 现要求高压侧为 0.85，而补偿在低压侧进行，所以我们 考虑到变压器的损 耗，可设低压侧补偿后的功率因数为 0.88 来计算需补偿的容量。 Qc.c=Pc2(tan ϕ1 -tan ϕ 2 )=4032×(1.02-0.54)=1935.36kvar 查表选 BW10.5-120-1 型性电容器，需要的数量为： n= Qc.c =1935.36/120=16.128 Qn.c 实际补偿容量为： 考虑三相均衡分配，应装设 18 个并 联电容器，每相 6 个。 Qc.c=18×120=2160kvar 3、补偿后的计算负荷和功率因数 变电所低压侧视在计算负荷为： Sc1= Pc 2 2 + (Qc 2 − nQn.c) 2 = 4032 2 + (4341.99 − 18 × 20) 2 =4584.55 此时变压器的功率损耗为: △ Pt1=0.015Sc11=0.015×4584.55=68.77kw △ Qt1=0.06Sc11=0.06×4584.55=275.07kvar Pc21=Pc11+△ Pt1=4032+68.77=4100.77kw Qc21=Qc11+△ Qt1=4341.99-2160+257.07=2457.06kvar Sc21= Pc 212 + Qc 212 4100.77 2 + 2458.06 2 =4780.53kva
△S=6248.86-4780.53=1468.33kva 变电所高压侧的功 率因数为: Pc11 cosα2= =4100.77/4780.53=0.85 Sc11
七、变电所主变压器和主结线方案的选择
1、变电所主变压器的选择 根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压 器选择以下方案：⑴、装设一台主变压器 选择单台主变压 器，容量按下式选择 4 S N ≥ (1.15 ~ 1.4) S C 即： S N ≥ (1.15 ~ 1.4) S C = 5497.61 ~ 6692.74 KVA ，型式采用 S7-7000/35 ⑵ 、装 设两台主变压器 型式采用 S7，每台容量按式： SN·T≈ （0.6～0.7） Sc 选择， 即； S N = (0.6 ~ 0.7) S C = 2868.32 ~ 3346.371KVA 由于企业负荷较大所以选择两台主变压 器，型式为 S7-3500/35 2、变电所主结线方案的选择 按上面考虑的两种主变压器的方案可设计下列两种主结 线方案： 装设一台主变压器的主结线方案。 装设两台主变 压器的主结线方案。
八、短路电流的计算
1、计算等效电路 计算系统图画出短路电流计算等效电路图。 由油断路器 断流容量估算系统电 抗，用 X1 表示。
2、计算元件电抗标幺值 取 基 准 容 量 Sd=100MVA, 基 准 电 压 ， 2 个 电 压 等 级 的 基 准 电 压 分 别 为 Ud1=35kv,Ud2=10.5kv， 相应的基准电流分别为 Id1,Id2， 则个元件电抗标幺值为： Sd 100 系统 X X 1* = = = 0 .1 Soc 1000 S 100 * 线路 1WL X 2 = X O l1 × d = 0.4 × 30 × = 0.98 2 2 U d1 35 * 变压器 T1 和 T2 X 3 = U K % S d 7.5 100 × = × = 1 .5 100 S N 100 5 3、K1 点三相短路电流和短路容量的计算 1） 、计算短路回路的总阻抗标幺值 5 * * X K 1 = X 1* + X 2 = 0.1 + 0.98 = 1.08 2) 、计算 K1 点所在电压级的基准电流 I d1 = Sd 3U d 1 = 100 = 16.5 KA 3 × 35 3) 、计算 K1 点短路电流各量 * I k1 = 1 1 = = 0.93 * X K 1 1.08 I d 1 16.5 = = 15.3KA * X K 1 1.08
I k1 = ish.k = 2.55 I K 1 = 2.55 × 15.3 = 39 KA S K1 = Sd 100 = = 93MVA * X
K 1 1.08 4、K2 点三相短路电流和短路容量的计算 1） 、计算短路回路的总阻抗标幺值 * * * * X K 2 = X K 1 + X 3 // X 4 = 2.0175 2) 、计算 K2 点所在电压级的基准电流 Id2 = Sd 3U d 2 = 100 = 5.5KA 3 × 10.5 3) 、计算 K2 点短路电流各量 * Ik2 = 1 1 = = 0 .5 * X K 2 2.0175 Id2 5 .5 = = 2.75 KA * X K 2 2.0175 Ik2 = ish.k 2 = 2.55 I K 2 = 2.55 × 2.75 = 7.0125 KA SK2 = Sd 100 = = 50 MVA * X K 2 2.107 6
九、参考文献
[1]电气设计手册. 机械工业出版社.2007 [2]民用建筑设 计规范 JGJ/T 16-92 住宅设计规范 GB 50096-1999 住宅
设计标准 DB 62/25-3011-2002 [3] 《工厂供电》 2005 年 7 月第 4 版 机械工业出版社 刘介才 编 《 [4] 中小型变电 所实用设计手册》 2000 年 5 月第 1 版 中国水利水电出 版社 雷 振山 编 [5] 《实用供配电技术手册》 2002 年 1 月 第一版 中国水利水电出版社 刘介才 编 [6]《常用供配电设 备选型手册 》 1998 年 2 月第一版煤炭工业出版社 王子午 徐 泽植 编 [7] 《10kV 及以下供配电设计与安装图集》 中册 2002 年 1 月第一版 煤炭工业 出版社 王子午 陈昌 编 [8] 《工厂常用电气设备手册下册补充本 （一） （二） 2003 年 二月第一版 中国 ， 》 电力出版社 [9]《建筑工