塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计

供配电课程设计

实践名称：塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计专业班级: １1自动化B班

姓名: 卢伟健

学号: 2０11１001０2０50

指导教师: 许先锋

实践时间: 2014年12月22——2４日

实践单位：机电工程学院

教学单位：机电工程学院

前言

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。

一、赋值参数的设计任务书

根据实际需要，塑料制品厂欲新建一所变配电所,请结合实际情况进行设计。

图1 配电系统图

作为设计依据的原始资料有:

1.工厂总平面布置图（图１)；

2.工厂生产任务、规模及产品规格本厂年产10000t聚乙烯及烃塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射用等制品。其原料来源于某石油化纤总厂；

3.工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量(表1）。

表 1 各车间和车间变电所负荷计算表(38０V）

4．供用电协议

１)从电力系统的某３5/１０kV 变电站,用双回１0kV 架空线路向工厂馈电。变电站在厂南0.5ｋm 。

2)系统变电站馈电线的定时限过流保护装置的整定时间I o ｐ=1．5s ，要求工厂总配电所的保护整定时间不大于1.0s 。

3)在工厂总配电所的10k Ｖ进线侧计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于０.9。

４）电力系统短路数据，如图2所示。其配电系统图如图1所示。 5．工厂负荷性资本厂多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制,年最大负荷利用小时数为6000h 。本厂属三级负荷。

二、负荷计算和无功功率补偿

（一）负荷计算

计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于载流道题一般通电半小时（30m ｉn)后即可达到稳定的温升值，因此通常取“半小时最大负荷”作为按发热条件选择电气元件的计算负荷。有功计算负荷表示为30P ,无功计算负荷表示为30Q ，视在计算负荷表示为30S ,而计算电流表示为30I 。

用电设备组计算负荷的确定,在程中常用的有需要系数法和二项式法。车间和工厂的计算负荷，通常采用需要系数法来确定。作为近似的负荷估算,亦可采用单位产品耗电法、单位面积耗电法或单位用电指标法。

按需要系数法确定计算负荷:

1.有功计算负荷（单位为kW ）的计算公式

e d P K P 30

式中 e P ——车间或工厂用电设备总容量（不含备用设备容量,单位为kW)；

d K ——车间或工厂的需要系数,参看表一。

2.无功计算负荷（单位为kva ｒ)的计算公式

?

tan 3030P Q =

?

??cos cos 1tan 2-=

式中 ?tan ——对应于车间或工厂平均功率功率因素?cos 的正切值，参看表一。

3.视在计算负荷（单位为kVA ）的计算公式

?

cos 30

30

P S =

4.计算电流（单位为Ａ）的计算公式

N

U S I 33030=

式中 N U ——车间或工厂的用电设备配电电压(单位为kV ）。 所以本厂的负荷计算如下: 薄膜车间: 正切值：33.16

.0)6.0(1cos cos 1tan 2

2=-=

-=

??

?

有功计算负荷:kW P K P e d 8406.0140030=?==

无功计算负荷：var 2.111733.1840tan 3030k P Q =?==?

视在计算负荷:

kVA P S 14006

.0840cos 30

30

===?

计算电流：302020.7I A =

==

负荷计算如上述所示,经计算得表1.１

表1.1 各车间tanφ及计算负荷数值

（二）无功补偿

无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功消耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此并联电容器在供电系统中应用最为普遍。

1.无功功率补偿容量（单位为kvar)的计算

302130)tan (tan P q P Q C C ?=-=??

式中 30P ——工厂的有功计算负荷,单位为kW ； 1tan ?——对应于补偿前功率因素1cos ?的正切； 2tan ?——对应于补偿后应达到的功率因数2cos ?的正切;

C q ?——无功补偿率（21tan tan ??-,单位为kva ｒ/ｋW ）。 由负荷统计表可知道，NO.1

车变的有功功率

kW P P 2.11843082.876301.30=+==∑，NO.1车变的无功功率

var 986.1396231986.11651.30k Q =+=,取同时使用系数9.0=∑K .

则ＮO.1车变的无功补偿计算如下：

有功功率: kW P K P 78.10652.11849.0301.30=?==∑∑

无功功率： r 1257.29kva 986.13969.0301.30=?==∑∑Q K Q 视在功率:

kVA Q P S 23.164829.125778.10652221.3021.301.30=+=+= 则此时的功率因数为:

65.023

.164878.1065cos 1.301

.301===

S P φ 取补偿后的功率因数为0.9３，则补偿电容为:

var

62.8528.078.1065)]

93.0tan(arccos )65.0s [tan(arcco 1.301k P Q c =?=-=

2.并联电容器个数计算

c

C

q Q n =

式中 c q ——单个电容器的容量，单位为kvar 。

补偿电容采用的并联电容器选择W BWF 11003.6--,其工作电压为

６.3KV ，额定容量为10０k ｖar,额定电容为８.0uF 。补偿电容个数：

)(53.810062.8521个=÷==c c q Q n 取9个，每相装设3个，此时实际补偿电

容var 9001009k =?。

由负荷统计表可知道,NO.2车变的有功功率kW

P 3.2892.30=,N Ｏ.２车变的无功功率var 029.3762.30=Q ,取同时使用系数87.0=∑K 。

N Ｏ．2车变的无功补偿计算同NO.1得:

有功功率: kW P K P 69.2513.28987.0302.30=?==∑∑ 无功功率： 327.15kvar 029.37687.0302.30=?==∑∑Q K Q 视在功率:

kVA Q P S 77.41215.32769.2512222.3022.302.30=+=+= 则此时的功率因数为:

61.077

.41269.251cos 2.302

.302===

S P φ 取补偿后的功率因数为0.93，则补偿电容为：

230.2[tan(arccos 0.61)tan(arccos 0.93)]

251.690.9226.521var

c Q P k =-=?=

补偿电容采用的并联电容器选择W BWF 11003.6--，其工作电压为

6.3KV ，额定容量为100kvar,额定电容为8.０u Ｆ。补偿电容个数:)(2

7.2100521.2262个=÷==c c q Q n 取3个,每相装设1个，此时实际补偿电容var 3001003k =?。

三、变电所位置和型式的选择

（一）变配电所所址的一般原则

选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定： 1) 接近负荷中心; 2) 进出线方便； 3) 接近电源；

4) 设备吊装和运输方便；

5) 不应设在有剧烈振动或高温的场所；

6) 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源的下

风侧；

7) 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方,且不宜设在有火灾危险

环境的正上方;

8) 不应设在有爆炸危险的环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB ５0

０5８-19９２《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。 9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所;

10) 高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在

一起。

（二）负荷中心的确定方法

① 利用以负荷园表示的负荷指示图来判定负荷中心

在工厂总平面图上，按适当的比例K （KW/mm ２

）绘出个车间（建筑）及宿舍区0的负荷园。负荷园的圆心一般选在车间或宿舍区的中央。负荷园的半径（单位为ｍm ）为

π

K P r 30

=

式中 30P ——车间（建筑）或宿舍区的计算负荷(单位为kW ）。 ② 利用负荷功率矩法确定负荷中心

在工厂平面图的下边和左侧，分别作一直角坐标的x 轴和y 轴,然后测出各车间（建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置。而工厂的负荷中心假设在P(ｘ，y ）,其中i P P P P P ∑=+++= 321。因此仿照《力学》中计算重心的力矩方程,可得负荷中心的坐标：

i

i i P x P P P P x P x P x P x ∑∑=++++++=

)(321332211

i

i i P y P P P P y P y P y P y ∑∑=++++++=

)(321332211 负荷中心虽是选择变配电所位置的重要因素，但不是唯一因素。因此负

荷中心的计算不必要求十分精确。变配电所的所址,必须全面分析比较后择优确定。

（三）变电所主变压器的选择

无功补偿后的全厂总视在功率：

kVA

41.1372)120044.1584(47.1317)(2

2

2

302

3030=-+=-+=

总总总总c Q Q P S

根据变压器的工作环境,电压等级,容量选择主变压器的型号是：S9－1600／3５。其主要数据参数见表1.２

四、变电所主变压器台数、容量及主结线方案的选择

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考虑有两种可能供选择的方案：

（１)装设一台主变压器

型号采用S9型，而容量根据30N T S S ≥，选3016001372.41N T S kVA S kVA =>=,即选一台S9-16０0/10型低压损耗配电变压器。 (２）装设两台主变压器

型号亦用S ９型,而每台变压器容量根据30(0.6~0.7)N T S S ≈，

30()N T S S I+II ≥选择，即: (0.6~0.7)1372.4(823~960)N

T

S kVA kVA ≈?=

因此选两台S9-１０00/10型低损耗配电变压器。工厂本身属于三级负荷，如果工厂负荷近期可有较大增长的话,则宜采用装设两台主变的方案。主变压器的联结组均采用D ｙn １1。

（3）两种主接线方案的技术经济比较 如表4所示。