1、供配電課程設計實踐名稱：塑料制品廠總配變電所及高壓配電系統設計專業班級： 11自動化B班 姓 名： 盧偉健 學 號： 2011100102050 指導教師： 許先鋒 實踐時間： 2014年12月2224日 實踐單位： 機電工程學院 教學單位： 機電工程學院 前言電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業

2、外）。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工

3、廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：1. 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。2. 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3. 優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求.4. 經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量。一、賦值參數的設計任務書根據實際需要，塑料制品廠欲新建一所變配電所，請結合實際情況進行設計。圖1 配電系統圖作為設計依據的原始資料有：1. 工廠總平面布置圖（圖1）；2. 工廠生產任務、規模及產品規格本廠年產10000t聚乙烯及烴塑料制品，產品品種有薄膜、單絲、管材和注射用等制品。

4、其原料來源于某石油化纖總廠；3. 工廠各車間負荷情況及車間變電所的容量(表1)。 表 1 各車間和車間變電所負荷計算表（380V）序號車間名稱設備容量（kW）KdCostan計算負荷車間變電所代號變壓器及容量(kVA)P30(kw)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1薄膜車間140006060No.1車變1 x S9-1600_原料庫30025050生活間100810成品庫（一）2503050成品庫（二）2403050包裝材料庫2003050小計（K=0.9）管材車間880035080小計（K=0.9）2備料車間13806050No.2車變1 x _S9-800_生活間100810

5、浴室50810鍛工車間3003065原料車間150810倉庫1503050機修模具車間100025065熱處理車間15006070鉚焊車間18003050小計（K=0.87）4供用電協議 1)從電力系統的某3510kV變電站，用雙回10kV架空線路向工廠饋電。變電站在廠南05km。 2)系統變電站饋電線的定時限過流保護裝置的整定時間Iop=15s，要求工廠總配電所的保護整定時間不大于10s。 3)在工廠總配電所的10kV進線側計量。工廠最大負荷時功率因數不得低于09。 4)電力系統短路數據，如圖2所示。其配電系統圖如圖1所示。 5工廠負荷性資本廠多數車間為三班制，少數車間為一班或兩班制，年最大

6、負荷利用小時數為6000h。本廠屬三級負荷。2、 負荷計算和無功功率補償（1） 負荷計算計算負荷是用來按發熱條件選擇供電系統中各元件的負荷值。由于載流道題一般通電半小時（30min）后即可達到穩定的溫升值，因此通常取“半小時最大負荷”作為按發熱條件選擇電氣元件的計算負荷。有功計算負荷表示為，無功計算負荷表示為，視在計算負荷表示為，而計算電流表示為。 用電設備組計算負荷的確定，在程中常用的有需要系數法和二項式法。車間和工廠的計算負荷，通常采用需要系數法來確定。作為近似的負荷估算，亦可采用單位產品耗電法、單位面積耗電法或單位用電指標法。按需要系數法確定計算負荷：1. 有功計算負荷（單位為kW）的計

7、算公式式中 車間或工廠用電設備總容量（不含備用設備容量，單位為kW）； 車間或工廠的需要系數，參看表一。2. 無功計算負荷（單位為kvar）的計算公式式中 對應于車間或工廠平均功率功率因素的正切值，參看表一。3. 視在計算負荷（單位為kVA）的計算公式4. 計算電流（單位為A）的計算公式式中 車間或工廠的用電設備配電電壓（單位為kV）。所以本廠的負荷計算如下：薄膜車間：正切值：有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：負荷計算如上述所示，經計算得表1.1表1.1 各車間tan及計算負荷數值序號車間名稱tan計算負荷P30(kw)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1薄膜車間

8、1.338401117.21400439.5原料庫1.737.512.9571521.7生活間080811.5成品庫（一）1.737.512.97525.9537.5成品庫（二）1.737.212.45624.9136.0包裝材料庫1.73610.3820.7630.0小計（K=0.9）778.581049.39管材車間0.75308231385555.7小計（K=0.9）277.2207.92備料車間1.7382.8143.244165.6239.0生活間080811.5浴室04045.8鍛工車間1.17910.5313.8520.0原料車間01201217.3倉庫1.734.57.7859

9、13.0機修模具車間1.172529.2538.4655.5熱處理車間1.029091.8128.57185.6鉚焊車間1.735493.42108155.6小計（K=0.87）251.7327.12（2） 無功補償無功功率的人工補償裝置主要有同步補償機和并聯電容器兩種。由于并聯電容器具有安裝簡單、運行維護方便、有功消耗小以及組裝靈活、擴容方便等優點，因此并聯電容器在供電系統中應用最為普遍。1. 無功功率補償容量（單位為kvar）的計算式中 工廠的有功計算負荷，單位為kW； 對應于補償前功率因素的正切； 對應于補償后應達到的功率因數的正切； 無功補償率（，單位為kvar/kW）。由負荷統計表可

10、知道，NO.1車變的有功功率，NO.1車變的無功功率，取同時使用系數.則NO.1車變的無功補償計算如下:有功功率： 無功功率： 視在功率： 則此時的功率因數為: 取補償后的功率因數為0.93，則補償電容為:2. 并聯電容器個數計算式中 單個電容器的容量，單位為kvar。補償電容采用的并聯電容器選擇，其工作電壓為6.3KV，額定容量為100kvar，額定電容為8.0uF。補償電容個數：取9個，每相裝設3個，此時實際補償電容。由負荷統計表可知道，NO.2車變的有功功率，NO.2車變的無功功率，取同時使用系數。NO.2車變的無功補償計算同NO.1得:有功功率： 無功功率： 視在功率： 則此時的功率因

11、數為: 取補償后的功率因數為0.93，則補償電容為:補償電容采用的并聯電容器選擇，其工作電壓為6.3KV，額定容量為100kvar，額定電容為8.0uF。補償電容個數： 取3個，每相裝設1個，此時實際補償電容。項目 計算負荷 380V側補償前負荷NO.10.651065.781257.291648.232.38380V側無功補償容量NO.1-900380V側補償后負荷NO.10.931065.78357.29793.71.12380V側補償前負荷NO.20.61251.69327.15412.770.60380V側無功補償容量NO.2-300380V側補償后負荷NO.20.93251.6927

12、.15253.150.37380V側補償后負荷小計1317.47384.441046.831.49主變壓器功率損耗0.015=15.70.06=62.810kV側負荷總計0.931301.77321.61340.90.07743、 變電所位置和型式的選擇（1） 變配電所所址的一般原則選擇工廠變、配電所的所址，應根據下列要求并經技術、經濟比較后擇優確定：1) 接近負荷中心；2) 進出線方便；3) 接近電源；4) 設備吊裝和運輸方便；5) 不應設在有劇烈振動或高溫的場所；6) 不宜設在多塵或有腐蝕性氣體的場所。當無法遠離時，不應設在污染源的下風側；7) 不應設在廁所、浴室或其他經常積水場所的正下方

13、，且不宜設在有火災危險環境的正上方；8) 不應設在有爆炸危險的環境的建筑物毗連時，應符合現行國家標準GB 50058-1992爆炸和火災危險環境電力裝置設計規范的規定。9) 不應設在地勢低洼和可能積水的場所；10) 高壓配電所應盡量與鄰近車間變電所或有大量高壓用電設備的廠房合建在一起。（2） 負荷中心的確定方法1 利用以負荷園表示的負荷指示圖來判定負荷中心在工廠總平面圖上，按適當的比例K（KW/mm2）繪出個車間（建筑）及宿舍區0的負荷園。負荷園的圓心一般選在車間或宿舍區的中央。負荷園的半徑（單位為mm）為式中 車間（建筑）或宿舍區的計算負荷（單位為kW）。2 利用負荷功率矩法確定負荷中心在工

14、廠平面圖的下邊和左側，分別作一直角坐標的x軸和y軸，然后測出各車間（建筑）和宿舍區負荷點的坐標位置。而工廠的負荷中心假設在P（x，y），其中。因此仿照力學中計算重心的力矩方程，可得負荷中心的坐標：負荷中心雖是選擇變配電所位置的重要因素，但不是唯一因素。因此負荷中心的計算不必要求十分精確。變配電所的所址，必須全面分析比較后擇優確定。（3） 變電所主變壓器的選擇無功補償后的全廠總視在功率:根據變壓器的工作環境，電壓等級，容量選擇主變壓器的型號是：S9-1600/35。其主要數據參數見表1.2表1.2 變壓器數據參數表額定容量KVA高壓KV高壓分接范圍（）低壓KV連接組標號損耗kW空載電流（）阻抗電

15、壓（）空載負載160010±2*2.5%10Yyn02.414.02.564、 變電所主變壓器臺數、容量及主結線方案的選擇1.變電所主變壓器的選擇 根據工廠的負荷性質和電源情況，工廠變電所的主變壓器考慮有兩種可能供選擇的方案：（1）裝設一臺主變壓器 型號采用S9型，而容量根據，選，即選一臺S9-1600/10型低壓損耗配電變壓器。（2)裝設兩臺主變壓器 型號亦用S9型，而每臺變壓器容量根據，選擇，即： 因此選兩臺S9-1000/10型低損耗配電變壓器。工廠本身屬于三級負荷，如果工廠負荷近期可有較大增長的話，則宜采用裝設兩臺主變的方案。主變壓器的聯結組均采用Dyn11。（3） 兩種主接

16、線方案的技術經濟比較 如表4所示。表4 兩種主接線方案的比較比較項目裝設一臺主變的方案裝設兩臺主變的方案技術指標供電安全性滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質量由于一臺主變，電壓損耗較大由于兩臺主變并列，電壓損耗略小靈活方便性只一臺主變，靈活性稍差由于兩臺主變，靈活性較好擴建適應性稍差一些更好一些經濟指標電力變壓器的綜合投資額S9-1600/10的單價約為21.3萬元，變壓器綜合投資約為其單價的2倍，因此其綜合投資約為2×21.3萬元=42.6萬元S9-1250/10的單價約為17.4萬元，因此兩臺變壓器的綜合投資約為4×17.4=69.6萬元，比一臺主變方

17、案多投資27萬元高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額GG-1A（F）型柜可按每臺4萬元，其綜合投資可按設備價的1.5倍計，因此高壓開關柜的綜合投資約為5×1.5×4萬元=30萬元本方案采用7臺GG-1A(F)柜，其綜合投資約為7×1.5×4=42萬元，比一臺主變方案多投資12萬元經濟指標電力變壓器和高壓開關柜的年運行費主變的折舊費=30.2萬元×0.05=1.51萬元；高壓開關柜的折舊費=24萬元×0.06=1.44萬元；變配電設備的維修管理費=（30.2+24）萬元×0.06=3.25萬元。因此主變和高壓開關設備的折舊和維修

18、管理費=（1.51+1.44+3.25）萬元=6.2萬元主變的折舊費=51.2萬元×0.05=2.56萬元；高壓開關柜的折舊費=36萬元×0.06=2.16萬元；變配電設備的維修管理費=（42+36）萬元×0.06=4.68萬元。因此主變和高壓開關設備的折舊和維修管理費=（2.56+2.16+4.68）萬元=9.4萬元，比一臺主變方案多耗資9.4萬元供電貼費按主變容量每kVA900元計，供電貼費=1600kVA×0.09/kVA=144萬元供電貼費=2×1000kVA×0.09萬元=180萬元，比一臺主變方案多交36萬元 從上表可以看

19、出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案略優于裝設一臺主變的主接線方案，但經濟指標，則裝設一臺主變的方案遠優于裝設兩臺主變的方案，因此決定采用裝設一臺主變的方案。5、 短路電流的計算：1.繪制計算電路 如圖2所示。圖2 短路計算電路2.確定短路計算基準值 設，即高壓側，低壓側，則 3.計算短路電路中各元件的電抗標幺值（1）電力系統 已知 ，故 （2）架空線路 ，而線路長1km，故 （3）電力變壓器 ，故 因此繪短路計算等效電路如圖3所示。圖3 短路計算等效電路4.計算k點（10.5kV側）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量（1）總電抗標幺值 （2）三相短路電流周期分量有效值 （3）其他短

20、路電流 （4）三相短路容量 5.計算k-2點（0.4kV側）的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量（1）總電抗標幺值 （2）三相短路電流周期分量有效值 （3）其他短路電流 （4）三相短路容量 以上短路計算結果綜合如表5所示。表5 短路計算結果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA K-16.396.396.3916.39.65116K-213.313.313.324.514.59.26、 變電所一次設備的選擇校驗1、10kV側一次設備的選擇校驗，如表6所示。表6 10kV側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩定度熱穩定度其他裝置地點條件參數 數據10kV77.4 ()

21、16.3kA6.39kA一次設備型號規格額定參數 高壓少油斷路器SN10-10I/63010kV630A16kA40kA 高壓隔離開關 -10/20010kV200A一25.5kA高壓熔斷器RN2-1010kV0.5A50kA一一電壓互感器JDJ-1010/0.1kV一一一一電壓互感器JDZJ-10 一一一一電流互感器LQJ-1010kV100/5A一225××0.1kA=31.8kA×1=81二次負荷0.6 避雷器FS4-1010kV一一一戶外隔離開關GW4-12/40012kV400A一25kA =500上表所選一次設備滿足要求。2、380V側一次設備的選擇校

22、驗 如表7所示。表7 380V側一次設備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩定度熱穩定度其他裝置地點條件參數 一數據380V1.49kA13.3kA24.5kA=389.2一一次設備型號規格額定參數一低壓斷路器DW15-1500/3D380V1500A40kA一一一低壓斷路器DZ20-630380V630A(大于 ）30kA(一般)一一低壓斷路器DZ20-200380V200A(大于 )25kA(一般)一一一抵押刀開關HD13-1500/30380V1500A一一一一電壓互感器LMZJ1-0.5500V1500/5A一一一一電流互感器LMZ1-0.5500V100/5A160/5A一一一

23、一 上表所選一次設備均滿足要求。3、高低壓母線的選擇 10kV母線選LMY-3(40×4)，即母線尺寸為40mm×4mm；380V母線選LMY-3(120×10)+80×6，即相母線尺寸為120mm×10mm，而中性線母線尺寸為80mm×6mm。7、 變電所高、低壓線路的選擇 1、10kV高壓進線和引入電纜的選擇（1）10kV高壓進線的選擇校驗 采用LJ型鋁絞線架空敷設，接住10kV公用干線。 1）按發熱條件選擇 由及室外環境溫度，初選LJ-16，其時的，滿足發熱條件。 2）校驗機械強度 最小允許橫截面，因此按發熱條件選擇的LJ-16

24、不滿足機械強度要求，故改選LJ-35。 由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。（2）由高壓配電室至主變的一段引入電纜的選擇校驗 采用YJL22-10000型交聯聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 1）按發熱條件選擇 由及土壤溫度，初選纜芯截面為的交聯電纜，其，滿足發熱條件。 2）校驗短路熱穩定 計算滿足短路熱穩定的最小截面 不滿足，因此YJL22-10000-3×95電纜滿足短路熱穩定條件。2、380V低壓出線的選擇 采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設。1）按發熱條件選擇 由及地下0.8m土壤溫度為，初選纜芯面120，其，滿足發熱條件。2）校驗電壓損耗 由圖1所示

25、工廠平面圖量得變電所至NO.2車變距離約為1km，而120的鋁芯電纜的（按纜芯工作溫度計），又備料車間的，因此得： 故滿足允許電壓損耗的要求。3）短路熱穩定度校驗 計算滿足短路熱穩定的最小截面 由于前面按發熱條件所選的120的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩定要求，故改選纜芯截面為240的電纜，即選型四芯聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。中性線芯按不小于相線芯的一半選擇。 饋電給生活區的線路采用BLX-1000-1×120的三相架空線路對生活區供電。PEN線均采用BLX-1000-1×70橡皮絕緣線。3、作為備用電源的高壓聯絡線的選擇校驗 采用YJL22-1000型交聯聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，直接埋地敷設，與相距2km的鄰近單位變配電所的10kV母線相聯。（1）按發熱條件選擇 ，而最熱月土壤平均溫度為，初選纜芯橫截面為25的交聯聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜，其，滿足發熱條件。（2）校驗電壓損耗 （按纜