塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)某塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本文是對(duì)某塑料制品廠進(jìn)行的供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)根據(jù) 廠方給定的全廠各車間電氣設(shè)備及車間變電所的負(fù)荷，運(yùn)用需要 系數(shù)法進(jìn)行電力負(fù)荷計(jì)算，得到該廠不同電氣設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。然后，根據(jù)電力部門對(duì)工廠功率因數(shù)的要求計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú) 功功率，在綜合比較并聯(lián)電容補(bǔ)償、同步補(bǔ)償機(jī)和靜止補(bǔ)償器這 三種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)后，確定以低壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行 并聯(lián)電容器補(bǔ)償。然后，根據(jù)對(duì)計(jì)算負(fù)荷的分析選定各車間變電 所的變壓器型號(hào)及連接組別。在選擇該塑料制品廠的電氣主接線時(shí)，考慮到該廠負(fù)荷為三級(jí) 負(fù)荷以及進(jìn)出線的數(shù)量，從備選用方案單母線接線、雙母線接線、 橋形接線

2、、線路一變壓器組單元接線中選定采用單母線不分段接 線方式，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。最后，在本設(shè)計(jì)中根據(jù)本廠供電電 源和廠供電要求進(jìn)行電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)。關(guān)鍵字：10KV進(jìn)線 變電所 需要系數(shù)法 低壓集中補(bǔ)償 設(shè) 備選型3 / 58第一章緒論01.1工廠供電的意義01.2工廠供電的要求11.3設(shè)計(jì)依據(jù)21.3.1平面布置圖21.3.2生產(chǎn)任務(wù)及車間組成2 1.3.3工廠各車間的負(fù)荷情況及車間變電所的容量21.3.4供用電協(xié)議41.3.5本廠負(fù)荷性質(zhì)5 1.3.6自然條件5第二章負(fù)荷計(jì)算62.1負(fù)荷計(jì)算的意義62.2負(fù)荷計(jì)算的方法72.3負(fù)荷計(jì)算的公式82.4各變電所負(fù)荷計(jì)算9第三章無(wú)功補(bǔ)償143.1

3、無(wú)功補(bǔ)償簡(jiǎn)介153.2電力電容器的安裝方式163.3各變電所功率補(bǔ)償前后的比較173.4全廠總負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償19第四章變壓器選型204.1變壓器的選擇方法204.2各變電所變壓器的選擇22塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章 主接線方案的確定245.1總配電所的主接線設(shè)計(jì)的原則和要求245.2變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)255.3主接線方案的擬定27第六章短路電流計(jì)算326.1短路電流計(jì)算方法及意義326.2短路計(jì)算336.2.1短路電流計(jì)算等效示意圖336.2.2短路電流及容量的計(jì)算33第七章電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)367.1總配電所架空線進(jìn)線的選擇367.2高壓側(cè)及低壓側(cè)母線的選擇387.3變電

4、所進(jìn)出線的選擇397.4變電所低壓出線的選擇407.5設(shè)備的選擇417.5.1髙壓側(cè)設(shè)備的選擇427.5.2各車間進(jìn)線設(shè)備的選擇447.5.3各變電所低壓側(cè)出線回路設(shè)備選擇及校驗(yàn)表45結(jié)語(yǔ)50參考文獻(xiàn)52#/58塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章緒論1.1工廠供電的意義工廠供電就是工廠所需電能的供應(yīng)和分配。在工廠里，電能 雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的 比重一般很小。例如在機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)的開支僅占產(chǎn)品成本的 5%左右。因此電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性并不在于它在產(chǎn)品成 本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣自 動(dòng)化以后可以大大增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量、提髙勞動(dòng)、

5、生產(chǎn)率, 降低生產(chǎn)成本、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、改善工人的勞動(dòng)條件，有 利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化。 從另一方面說(shuō)，如果工廠的電 能供應(yīng)突然中斷，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。例如某些供 電可靠性要求很髙的工廠，即使是極短暫的停電也會(huì)引起重大的 設(shè)備損壞或引起大量的產(chǎn)品報(bào)廢，甚至可能發(fā)生重大的人身事故, 給國(guó)家和人民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。所以，工廠應(yīng)該根據(jù)本廠環(huán)境條件和供電要求，來(lái)選擇適當(dāng)?shù)?電氣設(shè)備和確定其各項(xiàng)參數(shù)，保證工廠正常運(yùn)行時(shí)安全可靠，出 現(xiàn)故障時(shí)不致出現(xiàn)嚴(yán)重的后果，并在合理的情況下注意節(jié)約，還 應(yīng)該根據(jù)工廠生產(chǎn)情況及供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧。因此，一套完整的 現(xiàn)代化供電系統(tǒng)對(duì)于一個(gè)工廠

6、實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化、提髙成品質(zhì)量是 不可缺少的。塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2工廠供電的要求在工廠供電的過(guò)程中要切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活的需要，還 要做好節(jié)能工作，就應(yīng)該做到以下要求?？煽?要滿足供電可靠性的要求。安全要滿足在電能的使用中不應(yīng)發(fā)生設(shè)備和人身事故。優(yōu)質(zhì) 要保證用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求。經(jīng)濟(jì)盡量減少供電系統(tǒng)中不必要的投資，并盡可能地節(jié)約電 能。此外，在設(shè)計(jì)工廠配電系統(tǒng)的時(shí)候還要考慮到當(dāng)?shù)氐奶鞖庠O(shè) 計(jì)防雷接地裝置，合理地處理當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)的關(guān)系：既要節(jié)約能源, 又要保證工廠生產(chǎn)和生活的需要。1 / 58塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)9/581.3設(shè)計(jì)依據(jù)1.3.1平面布置圖單絲車間原料庫(kù)成品庫(kù)2成品庫(kù)1包裝

7、材料庫(kù)注舉車間N23管材車間生活間薄模車間N21生活間試驗(yàn)室油 泵 房輔助材料庫(kù)N94辦公樓招待所 托兒所一浴室一 一倉(cāng)庫(kù)一圖1.1平面布置圖1.3.2生產(chǎn)任務(wù)及車間組成年產(chǎn)量為萬(wàn)噸聚乙烯塑料制品，產(chǎn)品品種有薄膜、單絲、管材和注射等制品。其原材料來(lái)源于某石油化纖總廠。1.3.3工廠各車間的負(fù)荷情況及車間變電所的容量表1.1各車間設(shè)備容量序號(hào)車間或用電單位名稱設(shè)備容量（千瓦）需要系數(shù)陽(yáng)功率因數(shù) COS0功率因數(shù)正切/如（1）NO 1變電所1薄膜車間13800.60.61.332原料庫(kù)380.250.51.733生活間120.81/4成品庫(kù)（一）260.30.51.735成品庫(kù)匚）220.30.5

8、1.736包裝材料庫(kù)190.30.51.73NO2變電所1單絲車間13650.60.61.332水泵房及附屬設(shè)備280.650.80.75NO3變電站1注塑車間1980.40.61.332管材車間8700.350.61.33NO4變電站1備料復(fù)制車間1400.60.51.732生活間90.81/3浴室40.81/4鉗工車間350.30.651.175原料、生活間130.81/6倉(cāng)庫(kù)140.30.51.737機(jī)修模具車間900.250.651.178處理車間1400.60.71.029車間1900.30.51.73NO5變電所1鍋爐房1900.70.750.882試驗(yàn)室1350.250.51.7

9、33輔助材料庫(kù)1000.20.51.734油泵房180.650.80.755加油站150.650.80.756辦公樓、招待所、食堂180.60.60.331.3.4供用電協(xié)議工廠及電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議主要內(nèi)容如下:10KV母線亠器200即A架空線路L二 lkm乂廠 O 4a/km廠總配變圭所借設(shè)）圖1.2供用電協(xié)議（1）從電業(yè)部門某35/10kv變電所用10kv架空線向本廠供 電，該所在廠南側(cè)1km（2）供電系統(tǒng)短路技術(shù)數(shù)據(jù)：電業(yè)部門變電所10kV母線為無(wú) 限大電源系統(tǒng)，其短路容量為200MVA供電系統(tǒng)。過(guò)流保護(hù)裝置的整定時(shí)間為2秒工廠“總降”不應(yīng)大于L3秒;（3）電業(yè)部門對(duì)本廠提出的技

10、術(shù)要求：電業(yè)部門配出線路定時(shí)限在總配變電所10kV側(cè)進(jìn)行計(jì)量；本廠的功率因數(shù)值應(yīng)在0.9以O(shè)1.3.5本廠負(fù)荷性質(zhì)生產(chǎn)車間為三班工作制，部分車間為單班或兩班制，最大有 功負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)為5000小時(shí)屬于三級(jí)負(fù)荷。1.3.6自然條件（1）最熱月平均最高氣溫為35C（2）土壤中0.7-1米深處一年中最熱月平均溫度為20C（3）年雷暴日為30天（4）土壤凍結(jié)深度為1.1米（5）夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槟巷L(fēng)。（6）地表面比較平坦，土壤主要成分為積土及砂質(zhì)粘土，層厚1.67m不等（7）地下水位一般為0.7m（8）地耐壓力為20噸/平方米。第二章負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的意義計(jì)算負(fù)荷是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)，為選擇

11、變壓器臺(tái)數(shù)和 容量、選擇電氣設(shè)備確定測(cè)量?jī)x表的量程、選擇繼電保護(hù)裝置等 提供重要的數(shù)據(jù)依據(jù)。所以負(fù)荷計(jì)算準(zhǔn)確及否直接影響著供電設(shè) 計(jì)的質(zhì)量。工廠供電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的實(shí)際負(fù)荷并不等于所有用電設(shè)備額定 功率之和。這是因?yàn)橛秒娫O(shè)備不可能全部同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)設(shè)備也 不可能全部滿負(fù)荷，各種用電設(shè)備的功率因數(shù)也不可能完全相同。 因此，工廠供電系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須找出這些用電設(shè)備的等 效負(fù)荷。所謂等效是指這些用電設(shè)備在實(shí)際運(yùn)行中所產(chǎn)生的最大熱效 應(yīng)及等效負(fù)荷產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等，產(chǎn)生的最大溫升及等效負(fù)荷產(chǎn) 生的最髙溫升相等。我們按照等效負(fù)荷。從滿足用電設(shè)備發(fā)熱的 條件來(lái)選擇用電設(shè)備，用以計(jì)算的負(fù)荷功率或負(fù)荷電流稱為

12、“計(jì) 算負(fù)荷” 0通常規(guī)定取30分鐘(min)平均最大負(fù)荷30P、30Q 和30S作為該用戶的“計(jì)算負(fù)荷”；計(jì)算負(fù)荷也稱需要負(fù)荷或 最大負(fù)荷，目的是為了合理地選擇工廠各級(jí)電壓供電網(wǎng)絡(luò)、變壓 器容量和設(shè)備型號(hào)等。2.2負(fù)荷計(jì)算的方法計(jì)算負(fù)荷的確定是工廠供電設(shè)計(jì)中很重要的一環(huán)。計(jì)算負(fù)荷的 確定是否合理，直接影響到電氣設(shè)備選擇的合理性、經(jīng)濟(jì)性。如 果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電氣設(shè)備選得過(guò)大，造成投資利有 色金屬的浪費(fèi)；而計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，則電氣設(shè)備運(yùn)行時(shí)電能 損耗增加，并產(chǎn)生過(guò)熱，使其絕緣過(guò)于老化甚至燒毀、造成經(jīng)濟(jì) 損失。因此，在供電設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)不同的情況，選擇正確的計(jì) 算入法來(lái)確定汁算負(fù)荷。常

13、用的負(fù)荷計(jì)算方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、利用系數(shù)法和 面積功率法等。在實(shí)際工程配電設(shè)計(jì)中，廣泛采用系數(shù)法。因其 計(jì)算方便，多用于方案估算，初步設(shè)計(jì)和全廠大型車間變電所的 施工設(shè)計(jì)。按需要系數(shù)法確定計(jì)算，應(yīng)從實(shí)際每臺(tái)用電設(shè)備開始，逐級(jí) 向電源推進(jìn)，一直計(jì)算到電源，用每一級(jí)的計(jì)算負(fù)荷為選擇該用 電器的依據(jù)。需用系數(shù)法的計(jì)算現(xiàn)在己普遍應(yīng)用于供配電設(shè)計(jì)中, 其缺點(diǎn)是它未考慮到用電設(shè)備中少數(shù)容量特大的設(shè)備對(duì)計(jì)算負(fù)荷 的影響。本設(shè)計(jì)的情況符合需要系數(shù)法，因此本設(shè)計(jì)中的負(fù)荷計(jì) 算都用需要系數(shù)法進(jìn)行計(jì)算。2.3負(fù)荷計(jì)算的公式(1)單組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的確定主要計(jì)算公式有：有功功率(2-1)無(wú)功功率030 =

14、(2-2)視在功率cos(p(2-3)計(jì)算電流1 - ho(2-4)(2)多組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷的確定的主要計(jì)算公式:有功功率30 = Kyp X(2-5)無(wú)功功率Qio = Kq X 工 P揪)(2-6)視在功率S30 = JAo +03；(2-7)計(jì)算電流I -303，(2-8)式P有功功率的計(jì)算廠10中負(fù)荷無(wú)功功率的計(jì)算一 負(fù)荷視在功率的計(jì)算負(fù)荷厶。 計(jì)算負(fù)荷的電流巴 額定容量Un額定電壓血“一功率因數(shù)角的正 切值2.4各變電所負(fù)荷計(jì)算分別計(jì)算出各車間的有功和無(wú)功功率及視在功率的計(jì)算值填入下表中：表2.1 1號(hào)變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷有功“30伙）無(wú)功Qo 伙 va

15、r)視在m伙心）塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)1薄膜車間8401117.214002原料庫(kù)7.512.98153生活間8/84成品庫(kù)(一)7.512.98155成品庫(kù)(二)7.212.4614.46包裝材料庫(kù)610.38127小計(jì)876.211661464.4乘以同時(shí)系數(shù)心=0.9,Kq = 0.95788.581107.71359.73故工心=788.58加，工=1107.7 ar,最大視在功率% = 1359.73人，最大功率因數(shù)cos0=O.58。供電局要求該廠的功率因數(shù)值在0.9以上，暫取0.92來(lái)計(jì)算 380V側(cè)所需無(wú)功功率的補(bǔ)償容量：Q, =tang) = 788.58(tan(arcco

16、0.58)-tan(arccoO.92) Avar =771.64kv-A表2.2 2號(hào)變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷有功卩30伙)無(wú)功0 伙 var)視在$30 伙 VA)1單絲車間8311105.2313852水泵房及附屬設(shè)備139.7516.253小計(jì)8441114.981401.25乘以同時(shí)系數(shù)心=0.9 Kq= 0.95759.61059.231303.44故為心=759.6加，=1059.23 var ,最大視在功率 s刃= 1303.44a ,最大功率因數(shù)cos/=0.58。供電局要求該廠的功率因數(shù)值在0.9以上，暫取0.92來(lái)計(jì)算 380V側(cè)所需無(wú)功功率的補(bǔ)償容

17、量：Qc = R(tan0-tang) = 759.6tan(arcca0.58)-tan(arcco0.92) Avar =743.28 kv-A表2.3 3號(hào)變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷有功無(wú)功験 var)視在1注塑車間75.6100.551262管材車間308409.64513.333小計(jì)383.6510.19639.33乘以同時(shí)系數(shù)K嚴(yán)0.9,Kq = 0.95345.24484.68595.07故 =345.24 kw ,為 =484.68 ar ,最大視在功率Sjq=597.07 kv- a最大功率因數(shù)cos=0.58o供電局要求該廠的功率因數(shù)值在0.578以上，

18、暫取0.92來(lái)計(jì) 算380V側(cè)所需無(wú)功功率的補(bǔ)償容量：Q, =-tan0) = 345.24(tan(arccG0.58)-tan(arccoO.92) Avar =340.35kv-A表2.4 4號(hào)變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷有功無(wú)功fio 伙 var)視在s(kvA)1備料復(fù)制車間82.8143.24165.62生活間8/83浴室2.4/2.44鉗工車間910.5313.855原料、生活間12/126倉(cāng)庫(kù)4.57.7997機(jī)修模具車間2529.2538.468處理車間9091.8128.579車間5493.4210810小計(jì)287.7376.03485.88乘以同時(shí)系數(shù)K

19、廠0.9,Kq = 0.95258.93357.23441.20故為心=258.93皿，工 =357.23 “如，最大視在功率 s刃=441.20好a ,最大功率因數(shù)cos0=O.587。供電局要求該廠的功率因數(shù)值在0.9以上，暫取0.92來(lái)計(jì)算 380V側(cè)所需無(wú)功功率的補(bǔ)償容量：(2c = (tan -tan雄)=258.93tan(arccG0.58)-tan(aiccoO.92) /:var =246.8 1 kv-A表2.5 5號(hào)變電所負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)車間或用電單位名稱計(jì)算負(fù)荷有功卩30(劇無(wú)功(Rvar)視在心伙心)1鍋爐房140123.2186.672試驗(yàn)室31.554.50633輔

20、助材料庫(kù)2238.06444油泵房9.757.3112.195加油站6.54.888.136辦公樓、招待所、食堂92.97157小計(jì)218.75230.92328.99乘以同時(shí)系數(shù)K廠0.9,Kq = 0.95196.88219.37294.76故為心=196.88加，為=219.37 kvar,最大視在功率 s刃=294.76好a ,最大功率因數(shù)cos0=O.668o供電局要求該廠的功率因數(shù)值在0.9以上，暫取0.92來(lái)計(jì)算 380V側(cè)所需無(wú)功功率的補(bǔ)償容量：Q =艮(tang - tan0) = 196.88tan(arcco0.58)-tan(arccoO.92) k var = 134

21、.46 kv-A第三章無(wú)功補(bǔ)償供電單位對(duì)該工廠要求功率因數(shù)達(dá)到0.9以上，當(dāng)總功率因數(shù) 較低時(shí)，常采用提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)的方法提高總平均 功率因數(shù)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)，可以減少發(fā)電機(jī)送出的無(wú)功功 率和通過(guò)線路、變壓器傳送的無(wú)功功率，使線損大為降低，而且 還可以改善電壓質(zhì)量、提髙線路和變壓器的傳送能力。3.1無(wú)功補(bǔ)償簡(jiǎn)介無(wú)功補(bǔ)償裝置主要有三種方式：并聯(lián)電容補(bǔ)償、同步補(bǔ)償機(jī)和靜止補(bǔ)償器。三種無(wú)功補(bǔ)償裝置的性能見下表。表3.1各種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的比較并聯(lián)電容器同步補(bǔ)償機(jī)靜止無(wú)功補(bǔ)償機(jī)靜止電器，設(shè)備簡(jiǎn)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，要附屬靜止電器，設(shè)備復(fù)19 / 58系統(tǒng)，設(shè)備復(fù)雜活;限制;靈活;2用于電力系統(tǒng)及2.

22、主要用于電力系2用于電力系統(tǒng)樞負(fù)荷變電站統(tǒng)樞紐變電站、換紐變電站、換流站1通過(guò)開關(guān)投切，屬1通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)1通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)于靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償；現(xiàn)雙向平滑調(diào)節(jié)；現(xiàn)雙向平滑調(diào)節(jié)；2主要用于穩(wěn)態(tài)電2屬于動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)2屬于快速動(dòng)態(tài)無(wú)壓調(diào)整和功率因數(shù)償；功補(bǔ)償，響應(yīng)速度校正；3運(yùn)行中本身?yè)p耗快；3運(yùn)行中本身?yè)p耗大3.主要用于調(diào)相、小調(diào)壓1容量和設(shè)置點(diǎn)靈1容量和設(shè)置地點(diǎn)1容量和設(shè)置點(diǎn)受流站運(yùn)行要求和費(fèi)用1簡(jiǎn)單，運(yùn)行費(fèi)用要求低2單位容量投資低3運(yùn)行費(fèi)用低1運(yùn)行維護(hù)量大2單位容量投資大3運(yùn)行費(fèi)用最大1運(yùn)行維護(hù)技術(shù)水平要高2單位容量投資大3運(yùn)行費(fèi)用次之由上表可見，采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償是一種投資少、施 工簡(jiǎn)單、見

23、效快的補(bǔ)償方式，它可以很方便地就地控制電容投切, 以減少線損，消除無(wú)功匱乏給系統(tǒng)帶來(lái)的負(fù)面影響。所以我們選 用并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償。3.2電力電容器的安裝方式集中補(bǔ)償電容器組集中裝設(shè)在企業(yè)工廠的6-10kv母線上，用以提高整 個(gè)配電所的功率因數(shù)，使該配電所供電范圍內(nèi)的功率基本平衡， 減少了髙壓線路的無(wú)功損耗，同時(shí)能提髙本配電所的供電質(zhì)量。 （2）分組補(bǔ)償將電容器組分別裝設(shè)在功率因數(shù)較低的車間或變電所高壓或低壓母線上，這種補(bǔ)償具有及集中補(bǔ)償相同的優(yōu)點(diǎn)，但補(bǔ)償量和相對(duì)較小，可補(bǔ)償效果卻明顯。(3)就地補(bǔ)償將電容器組分別裝設(shè)在感性設(shè)備的附近，就地進(jìn)行補(bǔ)償。它既 提髙了用電設(shè)備供電線路的功率因數(shù)，又改善用

24、電設(shè)備的電壓質(zhì) 量。一般，中小型用電設(shè)備尤為適用。髙壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償范小，只能補(bǔ)償總降壓變電所的10KV母線之前的供配電系統(tǒng)中由無(wú)功功率產(chǎn)生的影響，而對(duì)無(wú)功功率 在企業(yè)內(nèi)部的供電系統(tǒng)中引起的損耗無(wú)法補(bǔ)償，因此不選用。低 壓集中補(bǔ)償補(bǔ)償范圍較大，能使變壓器的視在功率減少，從而使 變壓器的容量可選的較小，因此比較經(jīng)濟(jì)。單獨(dú)就地補(bǔ)償投資大, 電容器的利用效率較低。本設(shè)計(jì)采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中無(wú)功補(bǔ)償,它是目前最行 之有效且應(yīng)用最廣的無(wú)功補(bǔ)償措施，它主要用于頻率為50HZ的 電網(wǎng)中改善功率因數(shù)，作為產(chǎn)生無(wú)功功率的電源。3.3各變電所功率補(bǔ)償前后的比較下面以N0.1變電所為例進(jìn)行計(jì)算:根據(jù)上章計(jì)算可知

25、：補(bǔ)償前：變電所N0.1的有功負(fù)荷為788.58kw,無(wú)功負(fù)荷為 1107.7kvar,功率因數(shù)為0.580.9,滿足要求必須進(jìn)行功率補(bǔ) 償。其余變電所的功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算方法及變電所N0.1相同。無(wú)功補(bǔ)償前后，各變電所負(fù)荷及功率因數(shù)的比較結(jié)果如下表：表3.2無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果變電所N0.1N0.2N0.3NO.4NO.5補(bǔ)COS00.580.580.5780.5870.668塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)償、人 刖30(M788.58759.6345.24258.93196.88Qo 伙 var)1107.71059.23484.68357.23219.371359.731303.44597.07441.2

26、0294.76/30(A)78.575.2534.4725.4717補(bǔ)償后ccs00.920.920.920.920.92?0(M788.58759.6345.24258.93196.88a“var336.06315.95144.33110.4284.91SA857.20822.69374.19281.49214.41弘）49.4947.5021.616.2512.383.4全廠總負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償（1）負(fù)荷計(jì)算有功功率：P血=0.9 x (876.2 + 844 + 383.6 + 287.7 + 218.75) = 2900.2Skw無(wú)功功率：(23)=0.95x(1166 +1114.9

27、8 + 510.19 + 376.03 + 230.92) = 3227 .53k var19 / 58塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)35 / 58視在功率：七氏+Q： =4339.20如4（2）無(wú)功補(bǔ)償功率因數(shù)：cos = =0.67v0.9,不滿足供電要求，本文將補(bǔ)償 030后的功率因數(shù)暫定為0.92。則補(bǔ)償量為：Qc =出q x tan(arcco0.67)- tan(arccoO.92) = 1978 A; var。實(shí)際補(bǔ)償容量為2000varo故選用20個(gè)BWF6.3-100-1進(jìn)行補(bǔ)償。（3）補(bǔ)償后，有功功率為2900.28KW ,無(wú)功功率為1227.53“ar,視在功率為 3149.36

28、好 a鬻知。.92。9負(fù)荷要求。第四章變壓器選型4.1變壓器的選擇方法一般正常環(huán)境的變電所，可以選用油浸式變壓器，且應(yīng)優(yōu)先選 用S9、S11等系列的變壓器。在多塵或由腐蝕氣體嚴(yán)重影響變 壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，應(yīng)選用S9-M、Sil-M等系列的全密封式 變壓器；多層或髙層建筑內(nèi)的變電所，宜選用SC9等系列環(huán)氧 樹脂注干式或SF6充氣式變壓器。根據(jù)本論文給出的自然條件一 工廠所在地址自然條件正常，工廠的負(fù)荷類型三級(jí)負(fù)荷， 可以選用S9型油浸式變壓器。為了降低電能損耗，變壓器應(yīng)首選低損耗節(jié)能型?？偨祲鹤儔浩骺蛇x有載調(diào)壓變壓器。車間變壓器一般采用普通變壓器。繞組 可以是YynO或Dynll接法，優(yōu)先選擇

29、Dyll0 一個(gè)變電所中變壓器的臺(tái)數(shù)通常為12臺(tái)。根據(jù)題目中提供的條件N0.3、N0.4:一臺(tái)變壓器,其余皆設(shè)置了兩臺(tái)變壓器。變壓器的容量首先要滿足在計(jì)算負(fù)荷下變壓器能夠長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。(1) 裝設(shè)一臺(tái)變壓器時(shí)，應(yīng)滿足：主變壓器容量風(fēng)7應(yīng)不小于總計(jì) 算負(fù)荷幾5旳.2(1.151.4)幾(4-1) 裝設(shè)兩臺(tái)時(shí)，應(yīng)滿足：每臺(tái)變壓器的容量不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷尙的60%,最好為總計(jì)算負(fù)荷的70%左右，即心(0.6 0.7禺。(4-2)同時(shí)每臺(tái)主變壓器容量不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和鼻詢, 即Snt - Sso 0.7 X S30 = 0.7 X1359.13KVA = 1087 .78KE4因此選兩臺(tái)S

30、9-1250/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)結(jié)組別采用YynOoNo.2安裝兩臺(tái)變壓器互相暗備用，其容量按SN：r 0.7 x S30 = 0.7 x 1303 MKVA = 912.408 KVA因此選一臺(tái)S9-1000/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)結(jié)組別采用YynOo(3) No.3安裝一臺(tái)變壓器，其容量按SVT 5= 597.07 KVA因此選一臺(tái)S9-800/10型低損耗配電變壓器，其聯(lián)結(jié)組別采用YynOo(4) No.4安裝一臺(tái)變壓器，其容量按SN：r = 441.20KV0.7xS30 = 0.7x294.76KVA = 206.33KVA因此選兩臺(tái)S9-250/10型低損耗配電變壓

31、器，其聯(lián)結(jié)組別采用YynOo各變壓器的型號(hào)及參數(shù)如下：表4.1變壓器的選擇數(shù)變電站型號(hào)額定電 壓/KV連接 組 別損耗/W空載電流(%)阻抗電壓(%)高壓低壓空載負(fù)載N0.1 兩 臺(tái)明備用S9-1250/1100.38Yyn0195012000.64.500NO.2 兩 臺(tái)暗備用S9-1000/10100.38Yyn01700103000.74.5NO.3 選一臺(tái)S9-800/10100.38Yyn0140075000.84.5NO.4 選一臺(tái)S9-500/10100.38Yyn096051001.04NO.5 兩 臺(tái)暗備用S9-250/10100.38Yyn056030501.24第五章主接

32、線方案的確定根據(jù)本廠及供電部簽訂的供用電協(xié)議，供電電壓為從電業(yè)部門某35/10KV變電所用10KV架空線路像本廠供電，該所在廠南側(cè)1 Km,工作電壓僅采用10KV電壓一種。總配電所內(nèi)的10KV母線采用母線不分段，電源進(jìn)線均采用斷路器控制。51總配電所的主接線設(shè)計(jì)的原則和要求一次接線圖也叫做主接線圖，是指在發(fā)電廠、變電所、電力系 統(tǒng)中，為滿足預(yù)定的功率傳送和運(yùn)行等要求而設(shè)計(jì)的、表明高壓 電氣設(shè)備之間相互連接關(guān)系的傳輸電能的電路。電路中的髙壓電 氣設(shè)備包括發(fā)電機(jī)、變壓器、母線、斷路器、隔離刀閘、線路等。 電器一次設(shè)備是指直接用于生產(chǎn)、輸送和分配電能的生產(chǎn)工程的 高壓電氣設(shè)備。它包括發(fā)電機(jī)、變壓器、

33、斷路器、自動(dòng)開關(guān)、接 觸器、到刀開關(guān)、母線、輸電線路、電力電纜、電抗器、電動(dòng)機(jī) 等。配電所的主接線，應(yīng)能根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)的地位，進(jìn) 出線回路數(shù)，設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、 可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)等要求。（1）安全：應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保 護(hù)人身和設(shè)備安全；（2）可靠：應(yīng)滿足電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求；（3）靈活：應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于操作和檢修， 且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展；（4）經(jīng)濟(jì)：在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡(jiǎn)單，投 資少，運(yùn)行費(fèi)用 低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗。5.2變電所主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)變配電所主接線，應(yīng)根據(jù)所選主變壓器的容

34、量以及負(fù)荷對(duì) 供電可靠性的要求，初步確定23個(gè)比較合適的主接線方案來(lái)進(jìn) 行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇其優(yōu)者作為選定的變配電所的主接線方案。主接線方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo):（1）線路和設(shè)備的綜合投資額；（2）變配電所的運(yùn)行年費(fèi)；（3）供電貼費(fèi)（系統(tǒng)增容費(fèi)）；（4）線路的有色金屬消耗量。主接線的基本方式有以下四種：（1）單母線接線單母線是連接電源和引出線的中間環(huán)節(jié)，起匯集和分配電流的 作用，只有一組母線的接線稱為單母線。單母線接線簡(jiǎn)單明了， 操作方便，便于擴(kuò)建，投資少。（2）雙母線接線在單母線接線的基礎(chǔ)上，設(shè)置備用母線，就成為雙母線。它在供電可靠性和運(yùn)行靈活性上是最好的一種主接線。可投資大，開關(guān)電器多,配電裝置復(fù)雜,

35、占地面積大，不適合一般變電所。（3）橋型接線當(dāng)配電所只有兩回路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器時(shí)，采用橋形接 線用的斷路器臺(tái)數(shù)最少，投資低。（4）線路一變壓器組單元接線當(dāng)單回路單臺(tái)變壓器供電時(shí)，宜采用此進(jìn)線，所有的電氣設(shè)備 少，配電裝置簡(jiǎn)單，節(jié)約建設(shè)投資。5.3主接線方案的擬定由本設(shè)計(jì)的原始資料知：電力系統(tǒng)某35/10KV變電站用一條 10KV的架空線路向本廠供電，一次進(jìn)線長(zhǎng)1km。年最大負(fù)荷利 用小時(shí)數(shù)為5000h ,且工廠屬于三級(jí)負(fù)荷，所以只進(jìn)行 10/0.38KV變電，母線聯(lián)絡(luò)線采用單母線不分段接線方式。 根據(jù)主接線方案，大致畫出主接線圖如下：邑出W寸畑冋一冊(cè)即co畑IfcL文)文)文A文丈巨出y

36、Hi-(a)母線接線圖4號(hào)車間變電所5 ( ( ( ( ( (X ( ( ( (柳焊車間|/倉(cāng)庫(kù)浴室1/生活間XIZ鍛工車間N/備料復(fù)制車間熱處理車間原料生產(chǎn)車間修具間機(jī)模軸(b) 4號(hào)車間變電所接線圖2號(hào)車間變電所1-避雷器；2-電流互感器；3-高壓熔斷器；4-電壓互感器；5-主變壓器(c) 2號(hào)車間變電所接線圖圖5.1電氣主接線圖1號(hào)車間變電所使用兩臺(tái)變壓器，且為明備用，故在圖中畫出 一臺(tái)使用中的變壓器；3、4號(hào)變電所使用一臺(tái)變壓器；2、5車 間變電所使用兩臺(tái)變壓器，且為暗備用，故在主接線圖中畫出兩 臺(tái)變壓器。上圖中畫出了 2、4號(hào)車間的主接線，其他的及此相 似。該接線圖的主要特點(diǎn)如下：(

37、1) 總配電所不裝設(shè)變壓器，無(wú)變壓器損耗，簡(jiǎn)化接線，降低了成 本及運(yùn)行費(fèi)用。用10KV真空斷路器保護(hù)。(2) 總配電所進(jìn)線裝置有短路保護(hù)控制，切換操作十分方便靈活,而且可配以繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，使供電可靠性大大提高。(3) 為了保證斷路器檢修人員的人身安全，斷路器側(cè)應(yīng)裝設(shè)髙壓熔 斷器。(4) 為了及供電部門經(jīng)濟(jì)費(fèi)用明確，在電源進(jìn)線總開關(guān)(高壓斷路器)柜臺(tái)，裝置一臺(tái)CFC-15Z-19型高壓計(jì)量柜，其中的電壓互 感器和電流互感器只用來(lái)連接計(jì)費(fèi)電度表。(5) 各車間的負(fù)載都由單母線供電，這樣能夠保證可靠供電。(6) 為了便于測(cè)量、監(jiān)視、保護(hù)和控制主電路設(shè)備，母線上接有電 壓互感器，進(jìn)(出)線上均串

38、有電流互感器。(7) 為了防止雷電過(guò)電壓侵入配電室擊毀電氣設(shè)備,母線上設(shè)有避 田W0(8) 由于高壓配電所線路都是由髙壓母線來(lái)電，因此，其出線側(cè)母線上加裝真空斷路器，以保證出線的安全檢查。第六章短路電流計(jì)算6.1短路電流計(jì)算方法及意義電力系統(tǒng)不可避免會(huì)發(fā)生短路事故。短路事故威脅著電網(wǎng)的正 常運(yùn)行，并有可能損壞電氣設(shè)備。因此，在電力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn) 行中，都要對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選用和調(diào) 整繼電保護(hù)裝置，正確地選擇電氣設(shè)備，確保電力系統(tǒng)的安全、 可靠地運(yùn)行。對(duì)一般工廠來(lái)說(shuō)，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無(wú)限大容 量系統(tǒng)。無(wú)限大容量系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是其母線電壓總維持不變， 即回路中發(fā)

39、生短路時(shí)電源的內(nèi)阻抗可以忽略不計(jì)，當(dāng)接到這個(gè)系 統(tǒng)的小容量電路中的電流發(fā)生任何變動(dòng)甚至短路時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)母 線上的電壓仍基本保持不變。短路電流計(jì)算，根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)際情況，可以采用標(biāo)幺值法 或歐姆法計(jì)算，哪種方法方便就采用那種方法。在髙壓系統(tǒng)中通 常采用標(biāo)幺值法計(jì)算。6.2短路計(jì)算6.2.1短路電流計(jì)算等效示意圖8系統(tǒng)200MVA (2)X0=0. 4Q, lkmK-l (3)10. 5kV S9T000 0. 4kvK-2圖6-1短路計(jì)算電路圖6-2短路等效電路圖6.2.2短路電流及容量的計(jì)算取基準(zhǔn)容量SdTOOMVA,髙壓側(cè)基準(zhǔn)電壓s-io.52，低壓側(cè) 基 2 = 0.42高側(cè)基準(zhǔn)電流 =

40、 = 5.5kA ,低壓側(cè)基準(zhǔn)電流Idl= d =144.34Mo屁C2(!)電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值由5oc=200MVA得:Xf(6-1)Sd= 100 三200=0.5塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)(6 架空線路的電抗標(biāo)幺值：由Xo=O.4Q/km / = lkm得:SdZZ7倍 0.3637 / 58 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，這里以NO.1為例計(jì)算，該變 電所選的變壓器是S9-1000/10,所以s%=5%：xr=Uk%TooSd = 5 v 100x1()3 半 5T loox looo (6-3)短路等效電路圖如圖5-1所示，并標(biāo)明短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算K-1點(diǎn)的短路電路總標(biāo)幺值及三相短路電流和短路

41、容量:總電抗標(biāo)幺值xz=Xi+ 前=05+036=0.86(6-4)b.三相短路電流周期分量有效值型=5.54-0.86 KA=6.4 KA y(6-5)人NDC.其他三相短路電流廣3)= /丁 =開=6.4 KA(6-6)擰=2.55/=2.55X6.4=16.32 KA(6-7)/ = 1.51/= 1.51x6.4=9.66 KA(6-8)d.三相短路容量s 護(hù)Sd =1 =116.28 M VA(6-9)燦086計(jì)算K-2點(diǎn)咖路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量e.總電抗標(biāo)幺值X人 “ =x】 + X2+X3=0.5+0.36+5=5.86f三相短路電流周期分量有效值闍 血=14

42、4.34=24.63 KA 七心5.86 g其他三相短路電流塑料制品廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)/mu =24.63 KA瞥= 1.84宀 1.84X24.63=45.32 KA空=1.09嚴(yán)= 1.09X24.63=26.85 KA三相短路容量s” =，=竺=17.06 MV Ax刃 “5&其他各變電所的短路計(jì)算及NO.1計(jì)算相同，其計(jì)算結(jié)果如表5.1所示：表6-1各變電所的短路計(jì)算電路及容量短路計(jì)算點(diǎn)變電所號(hào)碼三相短路電流/KA三相短路 容量/MVA()八3)K-16.46.46.416.329.66116.28K-2NO.124.6324.6324.6345.3226.8517.06K-2NO.224

43、.6324.6324.6345.3226.8517.06K-2NO.313.2913.2913.2924.4514.497.52K-2NO.410.6410.6410.6419.5811.69.4K-2NO.58.568.568.5615.79.3311.685計(jì)算短路電流主要是校驗(yàn)電氣控制裝置的電器元件和導(dǎo)線在 極端的條件下是否有承受能力，特別是保護(hù)器件是否能斷開短路 電流。否則被粘連，不但不能起到保護(hù)作用，而且間接放大事故 的災(zāi)害面積（范圍）。通過(guò)計(jì)算最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下 短路點(diǎn)至電源的等效阻抗值，計(jì)算可得短路點(diǎn)的短路容量、短路 沖擊電流、短路全電流最大有效值以及短路電流周期分量的

44、有名 值，這些數(shù)據(jù)是下一章進(jìn)行變電站電氣設(shè)備選型的重要依據(jù)。第七章 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)現(xiàn)代工廠要求電氣設(shè)備防火、防潮、防爆、防污染、節(jié)能及小 型化。電氣設(shè)備的選擇是涉及多種因素，首先要考慮并堅(jiān)持的是 產(chǎn)品性能質(zhì)量。電氣產(chǎn)品的選用必須符合國(guó)家有關(guān)規(guī)范。其次才 是經(jīng)濟(jì)性，要根據(jù)業(yè)主功能要求、經(jīng)濟(jì)情況做出選擇。所要選擇 的產(chǎn)品包含在每個(gè)設(shè)計(jì)子項(xiàng)之中，主要有電源設(shè)備、髙低壓開關(guān) 柜、電力變壓器、電纜電線、開關(guān)電器等。71總配電所架空線進(jìn)線的選擇由于本廠由電業(yè)部門某一 35/1OKV變電所供電,架空線選擇一 條。（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面積線路在工作時(shí)的最大電流為：人=S30 /(巧 X UQ

45、= 2549.98/(3 xlO) = l 47.22A 該生產(chǎn)車間為三班制，部分車間為單班或兩班，全年最大負(fù)荷利 用時(shí)數(shù)為5000小時(shí)，屬于三級(jí)負(fù)荷。其鋼芯鋁線的電流密度為 J=0.9,所以導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面面積為：匕仝= 163.50.9（2）按長(zhǎng)時(shí)允許電流校驗(yàn)導(dǎo)線的截面積查表得LGJ-50型裸導(dǎo)線的長(zhǎng)時(shí)允許電流人=220A（兔=25C）當(dāng)環(huán)境溫度為259時(shí)，導(dǎo)線最髙允許溫度為70Co其長(zhǎng)時(shí)允許電流為:= 195.6A由于/./：.,所以符合要求。（3）按電壓損失校驗(yàn)查表得LGJ-50導(dǎo)線的單位長(zhǎng)度電阻和電流為：&嚴(yán)o.65 Q,=0.46 0,故線路總損失為：邊=魚竺仝竺=56.5電壓損失百分比為:At/% = 2-= 0.0016 簡(jiǎn)單，投資少，在髙壓側(cè)一般采用鋼芯鋁絞線。母線的選擇方法及架空線的選擇方法相同，所以計(jì)算電流為:S 3030忑心=2算59 _ 149.97 AV3 xlO查詢相關(guān)附錄表：根據(jù)當(dāng)?shù)販囟鹊男枰x擇適宜的導(dǎo)線，因此 這里應(yīng)該選擇LMY型矩形硬鋁母線，選擇導(dǎo)線的截面積為50 X 4mm2,其允許載流量九為586Ao低壓側(cè)及高壓側(cè)的母線選擇一致，此處省略計(jì)算過(guò)程。查表得， 低壓側(cè)母線選用LMY