电力工程课程设计报告
某冶金机械厂降压变电所的电气设计
1. 设计资料
1.1 工厂总平面图
工厂总平面图如图1所示
图1 工厂总平面图
1.2 工厂负荷情况
该厂多数车间为两班制，年最大负荷小时数为4600h，日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷处，其余为三级负荷。 该厂的负荷统计资料如下表1。
表1 工厂各车间负荷情况
厂房编号 厂房名称 负荷类别 设备容量（kW） 需要系数Kd 功率因数cos?
1
铸造 车间 锻压 车间 金工 车间 工具 车间
动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明
520 10 240 10 390 10 290 10
0.4 0.9 0.3 0.9 0.32 0.9 0.35 0.9
0.7 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0 0.65 1.0
tan? 1.02 0 1.17 0 1.12 0 1.33 0
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续表1
厂房编号
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厂房名称 负荷类别 设备容量（kW） 需要系数Kd 电镀 车间 热处理 车间 装配 车间 机修 车间 锅炉 车间
10
仓库
动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明 动力 照明
11
生活区
照明
450 10 260 10 170 10 100 5 115 3 50 2 400
0.6 0.9 0.62 0.9 0.4 0.9 0.3 0.9 0.8 0.9 0.4 0.9 0.8
功率因数cos?
0.80 1.0 0.82 1.0 0.75 1.0 0.7 1.0 0.8 1.0 0.9 1.0 1.0
tan? 0.75 0 0.82 0 1.02 0 1.17 0 1.05 0 0.75 0 0.48
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1.3 供电电源情况
按照工厂与当地供电部门登定的供用电协议规定，本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGT-150(0.36 Ω/km)，干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。
1.4 气象资料
本地区的年最高气温为38℃，年平均气温为23℃，年最低气温为-8℃，年最热月平均气温为33℃，年最热月平均气温为26℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。主导风向为东北风，年暴雨日数为20天。
1.5 地质水文资料
本地区平均海拔500m，地层以砂粘土为主，地下水位为2m。
2. 负荷计算和无功功率补偿 2.1 负荷计算的目的和方法
负荷计算的内容和目的
2
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（1）求计算负荷，是选择确定变压器容量的依据； （2）求计算电流，是选择缆线和开关设备的依据；
（3）求有功计算负荷和无功计算负荷，是确定静电电容器容量的依据。 负荷计算的方法:
（1）需要系数法——用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用于设备数量多，容量差别不大的工程计算，尤其适用于配、变电所和干线的负荷计算。
（2）利用系数法——采用利用系数求出最大负荷区间内的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数，得出计算负荷。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。
2.2 全厂负荷计算的过程
本设计各车间计算负荷采用需要系数法确定。 主要计算公式有
PC=PeKd 有功计算负荷（kW）：（2-1）
QC=PCtan? 无功计算负荷（kvar）：（2-2） 视在计算负荷（kVA）：SC=PC2+QC2 （2-3） 计算电流（A）：IC=SC/3UN （2-4） 具体车间计算负荷如附录A表2-1和表2-2所示。 从附录I表2.1和表2.2中可知 有功计算负荷：PC=ΣPi=1539.5 kW 无功计算负荷：QC=ΣQi=1265.915 kvar 视在计算负荷：SC=PC2+QC2=2034.789kVA 再乘以同时系数 KΣp=0.95, KΣq=0.97 此时 PC'=PC?KΣp=1462.525kW QC'=QC?KΣq=1202.619kvar
SC'=PC'2+QC'2=1933.05kVA
功率因素 cos?=PC'=0.757<0.9, 所以要进行无功功率补偿。 SC'3
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2.3 无功功率补偿
由于本设计中cos?=PC'=0.757<0.9，此需要进行功率补偿。 SC'由公式可知： QN.C=PC'?(tan?1-tan?2) （2-5） 式中， 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。
采用低压侧集中补偿的方法，为使高压侧功率因数达到0.9，则补偿后的低压功率因数应达到0.92。
校正前 cos?1=0.757,tan?1=0.863 校正后 cos?2=0.92,tan?2=0.48
QN.C=1462.525 ?(0.863-0.48)=560.147kvar
本次设计采用低压无功功率自动补偿屏，无功补偿总容量取650kvar 无功补偿后无功负荷为：QC=QC-650kvar=615.915kvar 补偿后的功率因数为：
cos?2=PCPC+QC22=1539.5 1539.5 +615.915 22=0.928>0.92 满足要求
补偿后的负荷如附录B表2-3所示。
3. 变电所的选择及主变压器的选择
3.1 变电所的位置与型式选择
按负荷功率矩法确定负荷中心
工厂是10kV以下，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，…，P10分别代表厂房1、2、3…10号的功率，设定P1, P2,…,P10并设定P11为生活区的中心负荷，如图3-1所示。
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