某塑料制品厂供电系统设计

1、某塑料制品厂供电系统设计 摘要：本文是对某塑料制品厂进行的供电系统设计。本设计根据厂方给定的全厂 各车间电气设备及车间变电所的负荷，运用需要系数法进行电力负荷计算，得到 该厂不同电气设备的汁算负荷。然后，根据电力部门对工厂功率因数的要求汁算 出需要补偿的无功功率，在综合比较并联电容补偿、同步补偿机和静止补偿器这 三种无功补偿设备的优缺点后，确定以低压集中补偿的方式进行并联电容器补偿。 然后，根据对计算负荷的分析选定各车间变电所的变压器型号及连接组别。 在选择该塑料制品厂的电气主接线时，考虑到该厂负荷为三级负荷以及进出 线的数量，从备选用方案单母线接线、双母线接线、桥形接线、线路一变压器组 单元

2、接线中选定采用单母线不分段接线方式，保证系统的稳定性。最后，在本设 计中根据本厂供电电源和厂供电要求进行电气设备的选择与校验。 关键字：10KV进线变电所需要系数法低压集中补偿设备选型 第一章绪论1 1- 1工厂供电的意义1 1.2工厂供电的要求1 1.3设计依据2 1.3.1平面布置图2 1.3.2生产任务及车间组成2 1.3.3工厂各车间的负荷悄况及车间变电所的容量2 1.3.4供用电协议3 1.3.5本厂负荷性质4 1.3.6自然条件4 第二章负荷计算5 2- 1负荷计算的意义5 2.2负荷计算的方法5 2.3负荷计算的公式5 2.4各变电所负荷计算6 第三章无功补偿10 3.1无功补偿

3、简介10 3.2电力电容器的安装方式10 3- 3各变电所功率补偿前后的比较11 3.4全厂总负荷计算及无功补偿12 第四章变压器选型13 4.1变压器的选择方法13 4.2各变电所变压器的选择14 第五章主接线方案的确定15 5.1总配电所的主接线设计的原则和要求15 5-2变电所主接线方案的技术经济指标16 5- 3主接线方案的拟定16 第六章短路电流计算20 6.1短路电流计算方法及意义20 6- 2短路计算20 6.2.1短路电流计算等效示意图20 6.2.2短路电流及容量的计算21 第七章电气设备的选择与校验23 71总配电所架空线进线的选择23 7.2高汗侧与低丿k侧母线的选择24

4、 7.3变电所进出线的选择25 7.4变电所低压出线的选择25 7.5设备的选择26 7.5.1高压侧设备的选择27 7.5.2各车间进线设备的选择28 7.5.3各变电所低圧侧出线回路设备选择与校验表28 结语31 参考文献32 第一章绪论 1.1工厂供电的意义 工厂供电就是工厂所需电能的供应和分配。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。例如在机械工业 中，电费的开支仅占产品成本的5%左右。因此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自动 化以后可以大大增加产量、提高产品质量、提高劳动、

5、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的自动化。 从另一方面说，如果工厂的电能供应突然中断，对工业生产可能造成严重的 后果。例如某些供电可靠性要求很高的丄厂，即使是极短暂的停电也会引起重大 的设备损坏或引起大量的产品报废，其至可能发生重大的人身事故，给国家和人 民带来经济上甚至政治上的重大损失。 所以，工厂应该根据本厂环境条件和供电要求，来选择适当的电气设备和确 定其各项参数，保证工厂正常运行时安全可鼎，岀现故障时不致岀现严重的后果, 并在合理的情况下注意节约，还应该根据工厂生产情况与供应能力统筹兼顾。因 此，一套完整的现代化供电系统对于一个工厂实现

6、生产自动化、提高成品质量是 不可缺少的。 1.2工厂供电的要求 在工厂供电的过程中要切实保证工厂生产和生活的需要，还要做好节能工 作，就应该做到以下要求。 可靠要满足供电可靠性的要求。 安全要满足在电能的使用中不应发生设备和人身事故。 优质要保证用户对电能质量的要求。 经济尽量减少供电系统中不必要的投资，并尽可能地节约电能。 此外，在设汁工厂配电系统的时候还要考虑到当地的天气设计防雳接地装 置，合理地处理当前和长远的关系：既要节约能源，乂要保证工厂生产和生活的 而妥O 1.3设计依据 1.3.1平面布置图 原料、生活间 机修模貝车间 食堂 热 处 理 焊 车 间 原料库 办公楼 成品庫2 成品

7、库1 包装材料库 油 泵 房 注卑车间 N23 管材车间 薄模车间 N21 生活间 试验室 N94 生活间 备料复制车间 锻匸车间 一浴室一一仓库一一仓库一 招待所 托儿所 图仁1平而布置图 1.3.2生产任务及车间组成 年产量为万吨聚乙烯塑料制品，产品品种有薄膜、单丝、管材和注射等制品。 其原材料来源于某石油化纤总厂。 1.3.3工厂各车间的负荷情况及车间变电所的容量 表各车间设备容量 序 号 车间或用电单位名 称 设备容量（千瓦） 需要系数 kd 功率因数 COS0 功率因数正切 （1） N01变电所 1 薄膜车间 1380 0.6 0.6 1.33 1 原料库 38 0.25 0.5 1

8、.73 3 生活间 12 0.8 1 / 4 成品库（一） 26 0.3 0.5 1.73 5 成品库(二) 22 0.3 0.5 1.73 6 包装材料库 19 0.3 0.5 1.73 N02变电所 1 单丝车间 1365 0.6 0.6 1.33 2 水泵房及附属设备 28 0.65 0.8 0.75 (3) N03变电站 1 注塑车间 198 0.4 0.6 1.33 2 管材车间 870 0.35 0.6 1.33 (4) N04变电站 1 备料复制车间 140 0.6 0.5 1.73 2 生活间 9 0.8 1 / 3 浴室 4 0.8 1 / 4 钳工车间 35 0.3 0.6

9、5 1.17 5 原料、生活间 13 0.8 1 / 6 仓库 14 0.3 0.5 1.73 7 机修模具车间 90 0.25 0.65 1.17 8 处理车间 140 0.6 0.7 1.02 9 车间 190 0.3 0.5 1.73 (5) N05变电所 1 锅炉房 190 0.7 0.75 0.88 2 试验室 135 0.25 0.5 1.73 3 辅助材料库 100 0.2 0.5 1.73 4 油泵房 18 0.65 0.8 0.75 5 加汕站 15 0.65 0.8 0.75 6 办公楼、招待所、食 堂 18 0.6 0.6 0.33 1.3.4供用电协议 工厂与电业部门所

10、签订的供用电协议主要内容如下: 10KV母线 tp=2s 200MVA 架空线路 L二 lkm Xb-0. 4Pt/kro 厂总配变圭所借设） 图1.2供用电协议 （1）从电业部门某35/10kv变电所用10kv架空线向本厂供电，该所在厂南侧 1km （2）供电系统短路技术数据：电业部门变电所10kV母线为无限大电源系统，其 短路容量为200MVA供电系统。 （3）电业部门对本厂提出的技术要求：电业部门配出线路定时限过流保护装置 的整定时间为2秒 工厂“总降”不应大于1.3秒；在总配变电所10kV侧进行 计量；本厂的功率因数值应在0.9以上。 1.3.5本厂负荷性质 生产车间为三班工作制，部分

11、车间为单班或两班制，最大有功负荷年利用小 时数为5000小时属于三级负荷。 1.3.6自然条件 （1）最热月平均最高气温为35C （2）土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20C （3）年雷暴日为30天 （4）土壤冻结深度为米 （5）夏季主导风向为南风。 （6）地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚1.6-7m不等 （7）地下水位一般为0.7rr） （8）地耐压力为20吨/平方米。 第二章负荷计算 2.1负荷计算的意义 计算负荷是供电系统设计计算的基础，为选择变压器台数和容量、选择电气 设备确定测量仪表的量程、选择继电保护装置等提供重要的数据依据。所以负荷 计算准确与否直接影

12、响着供电设计的质量。 工厂供电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功率之和。这是 因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也不可能全部满负荷，各种用电设 备的功率因数也不可能完全相同。因此，工厂供电系统在设计过程中，必须找出 这些用电设备的等效负荷。 所谓等效是指这些用电设备在实际运行中所产生的最大热效应与等效负荷产 生的热效应相等，产生的最大温升与等效负荷产生的最高温升相等。我们按照等 效负荷。从满足用电设备发热的条件来选择用电设备，用以计算的负荷功率或负 荷电流称为“计算负荷” o通常规定取30分钟(min)平均最大负荷30P、30Q和 30S作为该用户的“计算负荷”:讣算负荷也称

13、需要负荷或最大负荷，口的是为 了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。 2.2负荷计算的方法 计算负荷的确定是工厂供电设计中很重要的一环。计算负荷的确定是否合理, 直接影响到电气设备选择的合理性、经济性。如果计算负荷确定的过大，将使电 气设备选得过大，造成投资利有色金属的浪费；而计算负荷确定的过小，则电气 设备运行时电能损耗增加，并产生过热，使其绝缘过于老化其至烧毁、造成经济 损失。因此，在供电设计中，应根据不同的情况，选择正确的计算入法来确定汁 算负荷。 常用的负荷讣算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法和面积功率法等。 在实际工程配电设计中，广泛釆用系数法。因其计算方便

14、，多用于方案估算，初 步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。 按需要系数法确定计算，应从实际每台用电设备开始，逐级向电源推进，一 直计算到电源，用每一级的计算负荷为选择该用电器的依据。需用系数法的计算 现在己普遍应用于供配电设计中，其缺点是它未考虑到用电设备中少数容量特大 的设备对计算负荷的影响。本设计的情况符合需要系数法，因此本设计中的负荷 计算都用需要系数法进行计算。 2.3负荷计算的公式 (1)单组用电设备的计算负荷的确定 主要计算公式有： 有功功率P3.=PexKd(2-1) 视在功率 Sjo7 Ao + 030 COS0 (2-3) 计算电流 i - Ssu (2-4) (2)多组用

15、电设备的计算负荷的确定的主要计算公式： 有功功率 n 30 = Kyp x 2L3O,) (2-5) 无功功率 Qjo = kq x工p揪门 (2-6) 视在功率 S30 = J心2 +2(/ (2-7) 计算电流 I -3U 30 (2-8) 式中P菠 有功功率的计算负荷 。30 无功功率的计算负荷 *30 视在功率的计算负荷 50 计算负荷的电流 Pe - -额定容量 5 - -额疋电压 tan0 功率因数角的正切值 。30 =卩和 x tan 0 (2-2) 无功功率 2.4各变电所负荷计算 分别计算岀各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入下表中: 表21 1号变电所负荷计算表 序

16、号 车间或用电单位劣称 计算负荷 有功 无功0伙var) 视在 s(kvA) 1 薄膜车间 840 1117.2 1400 2 原料库 7.5 12.98 15 3 生活间 8 / 8 4 成品库(一) 7.5 12.98 15 5 成品库(二) 7.2 12.46 14.4 6 包装材料库 6 10.38 12 7 小汁 876.2 1166 1464.4 乘以同时系数心=09，Kq = 0.95 788.58 1107.7 1359.73 故工心=788.58加，工厶=07.7kvar,最大视在功率5=1359.73A, 最大功率因数cos0=O58。 供电局要求该厂的功率因数值在0.9以

17、上，暂取0.92来计算380V侧所需无 功功率的补偿容量： Q, = Pc(tan tan g) = 788.58tan(arcc0.58) -tan(arccos0.92) k var =771.64 kv- A 表2.2 2号变电所负荷计算表 序号 车间或用电单位名称 计算负荷 有功“30伙讷 无功Qjo伙var) 视在 s(kv-A) 1 单丝车间 831 1105.23 1385 2 水泵房及附属设备 13 9.75 16.25 3 小计 844 1114.98 1401.25 乘以同时系数K, = 0.9= 0.95 759.6 1059.23 1303.44 故=759.6 Hr,

18、为0叮5923心ar,最大视在功率几=1303.44A , 最大功率因数cos0=O.5 ,所以符合要求。 (3) 按电压损失校验 查表得LGJ-50导线的单位长度电阻和电流为：R. = 0.65 Q , X0=0.46 Q,故线 路总损失为: 电压损失口分比为: At/% = = 0.0016 (/maxo t/jV=10kV, (/max=11.5kV,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压t/=12kV, 穿墙套管额定电压w =11.5kV,熔断器额定电压t/iV,=12kVo (2) 按工作电流选择 设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流心，B|J INe 1 O (3) 按断流能力

19、选择 2 设备的额定开断电流5或断流容量s“，对分断短路电流的设备来说，不应小 于它可能分断的最大短路有效值或短路容量S；3,即證或S：? SJ对 于分断负荷设备电流的设备来说，则为Z/0Lmax, IOLm.M为最大负荷电流。 (4)隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验 a动稳定校验条件 胡或人a? 山疵、人疵分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，心)、分别为开关所 处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值。 b.热稳定校验条件 G F叽 7.5.1高压侧设备的选择 表7-3髙圧侧设备列表 选择校验项目 电压 电流 断流能力 动稳左度 热稳定度 装置地 点条件 参数 Un 1 JK I& 1

20、OClima 量程 10KV 149.97A 6.4KA 16.32KA 6.42 x2.2 = 90.11 设 备 型 号 规 格 参数 U、 / 】0C max Z；2,r 隔离开关 GN19-10/ 400 10KV 400A 31.5KA 12.5 2x4 = 625 电流互感器 LQJ-10- 200/5 10KV 200/5A 160X V2 X 0.2=45.25 (75x0.2)2x1 = 225 高压断路器 ZN2-10/630 10KV 630A 11.6KA 30KA 1 1.62 x4 = 538 高压熔断器 RN2-10/0.5 10KV 500A 200MVA 电压

21、互感器 JDZ-10- 10000/100 10/0.1KV 电压互感器 JDZJ-10- 10000/100 10 0.1 万厉 避雷器 FS4-10 10KV 7.5.2各车间进线设备的选择 各变电所回路电流计算值: NCM变电所：回路电流/3O=50.00A, 电压 i/A =10KV； N0.2变换所：回路电流Z3O=48.52A, 电压 v=10KV； N0.3变电所：回路电流/3O=22.19A, 电压(/a =10KV； N0.4变电所：回路电流Z3o=16.55A, 电压 i/A=10KV； N0.5变电所：回路电流Z3O=12.71A, 电压 t/A =10KVo 此处设备器

22、材均以K-1点的短路电流来进行动稳定和热稳定校验，因此各车 间变电所10KV进线回路设备相同。 此处只列岀第一车间的设备型号，其他车间选用设备型号均相同。 表7-4高压侧设备列表 装置地 点条件 参数 5 /K V /A /a.i；7ka be九 量程 10 50 6.4 16.32 6.42 x2.2 = 90.11 设 备 型 号 规 格 参数 5 1N loc max 广7 髙压隔离开关 GN9-10/400 10 400 31.5 12.52x4 = 625 髙压断路器 SN10-10I/630 10 630 16 40 162x4 = 512 电流互感器 LQJ-10- 150/5

23、10 150/5 160 x y/2 xO.1 5 =33.9 (75x0.15)2x1 = 126.56 7.5.3各变电所低压侧岀线回路设备选择与校验表 （1）N0.1车间变电所：低压侧回路电流4=1273.45 A，S=38OV 表75 N0.1变电所低压侧进线设备 装置地 点条件 参数 Un /KV 卜/A Za/3)/KA J/KA 量程 10 1273.45 24.63 45.32 24.632 x 2.2 =1334.6 设 备 型 号 规 格 参数 Un g max 低压断路器 DW15-1500/3 0.38 1500 40 低压刀开关 HD13-15OO/3O 0.38 1

24、500 电流互感器 LAAZJ1-0.5- 1500/5 0.5 1500/5 （2） N0.2车间变电所：低压侧回路电流/30 = 1230.94 A,=380V 表67 NO.2变电所低压侧进线设备 装巻地 点条件 参数 Un /KV 厶（）/A /aIS，/KA /I/A 5 /KA 量程 10 1230.94 24.63 45.32 24.632 x 2.2 =1334.6 设 备 型 号 规 格 参数 /、 max 低压断路器 DW15-1500/3 0.38 1500 40 低压刀开关 HD13-15OO/3O 0.38 1500 电流互感器 LAAZJ1-0.5- 1500/5

25、0.5 1500/5 （3） NO.3车间变电所，低压侧回路电流30 =563.24 A，4=380V 2 表77 N0.3变电所低压侧进线设备 装置地 点条件 参数 Un /KV q/A /J/KA /|/A 5 /KA I& 1OC lina 量程 10 563.24 13.29 24.45 13.292 x 2.2 =388.57 设 备 型 号 规 格 参数 Un g 【oc max Ah 低压断路器 DW15-600/3 0.38 600 30 低压刀开关 HD13-600/30 0.38 600 电流互感器 LAAZJ1-0.5- 600/5 0.5 600/5 （4） N0.4车

26、间变电所，低压侧回路电流人。=419.57 A, UN =380V 表78 N0.1变电所低压侧进线设备 装宜地点 条件 参数 5 /K V /“/A /畀仅 A J/K A J八2 1 OClinta 量程 10 419.57 10.64 19.58 10.642 x2.2 =249.06 设备型号 规格 参数 5 厶 【OC 低压断路器 DW15-600/3 0.38 600 30 低压刀开关 HD13-600/30 0.38 600 电流互感器 LMZJ1-0.5- 500/5 0.5 500/5 （5） N0.5车间变电所，低压侧回路电流/30 = 322.31 A,t/jV=380V 表79 N0.5变电所低压侧进线设备 装巻地 参数 Un /KV 厶o/A / J/KA /|/A 5 /ka 点条件 量程 10 322.31 8.56 15.75 8.562 x2.2=161.2 设 备 型 号 规 格 参数 U oc max 低压断路器 DW15-600/3 0.38 400 25 低压刀开关 HD13-600/30 0.38 400 电流互感器