三色鸽食品厂降压变电所课程设计(2)

华侨大学信息科学与工程学院课程设计

表二：厂房的电力负荷计算表（按需要系数法） 厂房编号 用电单位名称 负荷性质 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 设备容量/KW 500 6 506 400 8 408 500 9 509 200 7 207 300 7 307 200 8 208 200 7 207 200 4 204 200 2500 256 0.7 0.3 0.7 0.4 0.7 0.6 0.7 0.6 0.7 0.3 0.7 0.3 0.7 0.3 0.7 需要系数 0.4 0.7 计 算 负 荷 cos? tan? 0.7 1.0 — 0.65 1.0 — 0.65 1.0 — 0.6 1.0 — 0.8 1.0 — 0.8 1.0 — 0.7 1.0 — 0.65 1.0 — 1.0 — 0 1.17 0 1.02 0 0.75 0 0.75 0 1.33 0 1.17 0 1.17 0 1.02 0 PQ30/kvar30/kW 200 4.2 204.2 120 5.60 125.6 150 6.3 156.3 60 4.9 64.9 180 4.9 184.9 120 5.6 125.6 80 4.9 84.9 60 2.8 62.8 140 1149.2 204 0 204 140.3 0 140.3 175.5 0 175.5 80 0 80 135 0 135 90 0 90 81.6 0 81.6 70.2 0 70.2 0 976.6 S30/kVA I30/A— — 288.6 — — 188.3 — — 235.0 — — 103.0 — — 228.9 — — 154.5 117.8 — — 94.19 — — — — — 438.5 — — 286.1 — — 357.1 — — 156.5 — — 347.8 — 234.8 178.9 — — 143.1 — — — 1 第一车间 2 第二车间 3 第三车间 4 第四车间 5 包装车间1 6 包装车间2 7 仓库1 照明 小计 动力 8 仓库2 照明 小计 生活区 照明 动力 负荷总计 照明 取K?p?0.90(二) 无功功率补偿

由以上计算可得变压器低压侧的

K?q?0.95 1200.7 927.8 1517.4 2305.4 视在计算负荷为：S30?1517.4KV.A 视在计算负荷：P 30?1200.7KW1200.730所以低压侧的功率因数：cos??P??0.79

S301517.4为使高压侧的功率因数?0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.9取cos??0.92进行无功补偿，要使低压侧的功率因数由0.79提高到0.92，则低压侧需装设的 并联电容器容量为：

Qc?1200.7?(tanarccos0.79?tanarccos0.92)Kvar?420.3Kvar 取:QC?425Kvar则补偿后变电所低压侧的

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视在计算负荷： S'30(2)?1200.72?(927.8?425)2kVA?1302kVA 计算电流: I30(2)?''S30(2)3?UN?1302A?1978A

3?0.38'变压器的功率损耗为：?P t?0.01S30(2)?0.01?1302kVA?13.02kW ?Qt?0.05S'30(2)?0.05?1302Kvar?65.10Kvar 变电所高压侧的计算负荷为：P'30(1)?1200.7kW?13.02kW?1213.7kW

Q'30(1)?(927.8?425?65.10)kvar?567.9kvar

S'30(1)?1213.72?567.92kVA?1340kVA

I'30(1)?1340kVA?2036A

3?0.38kV补偿后的功率因数为：cos?'?1213.7?0.906?0.9 满足设计要求。

1340所以无功补偿后工厂的计算负荷如表三所示：

表三：无功补偿后工厂的计算负荷 计算负荷 项目 cos? P30/kW 1200.7 1200.7 0.01S30=13.02 1213.7 Q30/kvar 927.8 -425 502.8 0.05S30=65.10 567.9 S30/kVA 1517.4 1302 1340 I30/A 2305.4 1978 77.36 380V低压侧补偿前负荷 380V低压侧无功补偿容量 380V低压侧补偿后负荷 主变压器功率损耗 10KV高压侧负荷计算 0.79 0.92 0.906 二、 负荷等级确定

由于设计依据里面说明该厂的所有车间都是三级负荷，所以该食品厂的负荷等级分类如下：

1. 一级负荷：无 2. 二级负荷：无

3. 三级负荷：第一车间、第二车间、第三车间、第四车间、包装车间1、包装车间2、

仓库1、仓库2和生活区

由负荷计算可知：在进行低压侧无功补偿后，高低压侧的计算负荷分别为 高压10kV一次侧： S'30(1)?1340kVA

低压380/220V二次侧：S'30(2)?1302kVA

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三、 主变压器选择及主接线设计

一、

主变压器选择

(一) 变电所的位置与型式选择

变电所位置的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定： 一、接近负荷中心； 二、进出线方便； 三、接近电源侧； 四、设备运输方便；

五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；

六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染盛行风向的下风侧； 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；

八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正

下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定； 九、不应设势低洼和可能积水的场所。 (二) 按负荷功率矩法确定负荷中心 工厂是10kV进线，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。在工厂的平面图下侧和左侧，分别作一条直角坐标的x轴和y轴，然后测出各车间和宿舍区负荷点的坐标位置，P1、P2、P3……P8分别代表厂房1、2、3……8号的功率，设定P1、P2……P8并设定P9为生活区的中心负荷，如图二所示。而工厂的负荷中心的力矩方程，可得负荷中心的坐标：

?(PxP???????P?(P11?P2x2?P3x3????????Pxiiii)1y1?Py2?2Py3?3iyiiyi) x?Px?y??

P1?P2?P3????????Pi?PiP????????P1?P2?P3i?Pi图二：按负荷功率矩法确定负荷中心

P1 (1.7,5.9) P3 (4.5,5.9) P7 (8.5,5.4) P2 (1.7,4.1) P4 (4.5,4.1) P8 (8.5,3.5) P5 (5.3,2.0) P9 (0.8,0.3) x

P6 (8.5,7.4)把各车间的坐标带入上述2个公式，得到x=4.326cm，y=4.879cm,由计算结果可知，工厂的负荷中心在4号厂房的上方，位于3号厂房和4号厂房的中间位置处（具体地址详见图三：工厂变电所位置）。考虑到方便进出线和周围环境，决定在四号厂房北侧紧贴厂房修建变电所，其型式为附设式。

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图三：工厂变电所位置

(三) 变电所主变压器的选择 1. 电压等级

由于该工厂的引入电压为10kV，而该厂的全部动力负荷全部为380V，照明负荷全部为220V，所以所选用主变压器的电压等级为：10 kV /0.4kV 2. 变电所主变压器台数、容量的选择

变压器台数的选择原则:

1) 为保证供电可靠性，一般应装两台主变压器;

2) 若只有一条电源进线，或变电所可由低压侧电网取得备用电源，可装一台主变压器; 3) 若绝大部分负荷为三级负荷，其少量的二级负荷可由邻近低压电力网取得备用电源

时，可装一台主变压器。

4) 对有大量一、二级负荷的变电所，应满足电力负荷对供电可靠性的要求，应采用两

台变压器；

5) 对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，且能从邻近车间变电所取得低压备用电源

时，可采用一台变压器；

6) 对季节性负荷或昼夜负荷变化较大时，应使变压器在经济状态下运行，可用两台变

压器供电

考虑到本厂车间全部是三级负荷，且本厂的二级负荷可采用联络线由邻近的单位取得备用

电源，从经济型的角度考虑，所以该厂可以选择一台主变压器设计比较合理，可是对于小型工厂变电所，国标设计规定单台变压器的设备容量不得大于1250KV.A,而在负荷计算时

变压器的低压侧计算的视在容量S30(2)?1302kVA?1250kVA，所以从供电可靠性和安全性的角度考虑，宜采用两台主变压器进行供电。现将两种设计方法进行对比如下： 1) 装设一台主变压器型号为：S9，而容量根据式SN?T?S30，SN?T为主变压器容量，S30

为总的计算负荷。查阅《工厂供电》附表5，同时考虑到未来5~10年的负荷发展可知：

选一台S9-1600/10型低损耗配电变压器。

2) 装设两台主变压器型号为：S9，而每台变压器的容量SN?T应同时满足以下两个条件：

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a) 任一台变压器单独运行时，应满足：SN?T?(0.6~0.7)?S30?(804~938)kV.A b) 任一台变压器单独运行时，应满足：SN?T?S30(????)，满足全部一、二级负荷需求。 由于该厂车间全部是三级负荷，所以S30(????)?0 ，满足要求SN?T?S30(????) 又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为23。C），所选变压器的实际容量： 取最大SN?T?938kV.A

SN?T实?（1?0.03）?SNT?910KVA也满足使用要求，同时又考虑到未来5~10年的负荷发

展，初步取SN?T?1000kV.A 。所以选择两台S9-1000/10型低损耗配电变压器。 两种变电所主接线方案的主接线图见主变压器主接线图设计变压器所示 两种设计方法在技术指标和经济指标的比较见表四所示

表四：两种设计方法在比较技术指标和经济指标比较

比较项目 供电安全性 供电质量 技术供电质量 指标 灵活方便性 扩建适用性 只有一台主变，灵活性稍差 稍差一些 查《工厂供电设计指导》 表2-8可知S9-1600/10单价为15.18电力变压器综合投万元，而由表4-1可知变压器综合投资 资约为其单价的2倍，因此综合投资为2×15.5=30.36万元 经济指标 高压开关柜（含计 量柜）的综合投资 其单价的1.5倍，因此综合投资为4×1.5×3.5=21万元 电力变压器和高压开关柜的年运行费（其他设备不计） 查《工厂供电设计指导》 表4-2可知主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为5.918万元 第8页（共31页）

查表4-2可知主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为8.582万元，比比一台主变方案多投资2.664万元 比一台主变方案多投资10.5万元 万元，而由表4-1可知综合投资约为此综合投资为6×1.5×3.5=31.5万元，查《工厂供电设计指导》 表4-10可知GG-1A(F)型柜单价为3.5本方案采用6台GG-1A(F)型柜，因其两台综合投资为2×2×10.76=43.04万元，比一台主变多投资12.68万元 单价为10.76万元，因此 由于两台主变，灵活性较好 更好一些 查《工厂供电设计指导》 表2-8可知S9-1000/10 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并联，电压损耗略小 装设一台主变方案 满足要求 基本满足要求 装设两台主变方案 满足要求 满足要求

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