工厂供配电专业课程设计塑料制品工厂.doc

湖南理工职业技术学院

工厂供配电技术课程设计

题 目： 湖南理工职院实习工厂供配电系统电气设计
年级专业： 资源工程系机电1095班-28
学生姓名： X X X
指引教师： 周 迎 春

04月29日

摘 要

本阐明书论述了对一种年产量为万吨聚乙烯塑料制品工厂全厂总配变电所及配电系统设计。本设计一方面依照厂方给定全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表进行电力负荷计算，然后依照对计算负荷分析选定主变压器和各车间变电所变压器型号及其联接组别，在设计中依照本厂供电电源和厂供电规定进行架空线路选取，依照电力部门对工厂功率因数规定计算出需要补偿无功功率并以此选取相应补偿电容器。然后对线路设定短路点进行短路电流计算作为各设备选型根据。考虑到对变压器保护在设计中对主变压器设立了如下继电保护：瓦斯保护、过电流保护和电流速断保护。

核心词：电力负荷计算、无功补偿、短路电流计算、继电保护。

目 录
1.设计任务及原始资料······································································1
1.1 设计任务···············································································1
1.2 原始资料···············································································1
1.3 电力负荷计算········································································1
2.变电所高压电气设备选型······························································3
2.1 补偿电容器选取···································································3
2.2 主变压器选取···································································3
2.3 各变电所变压器选取···························································3
2.4 架空线选取······································································4
3.短路电流计算·············································································5
3.1 三相短路电流计算目························································5
3.2 短路电流计算公式·······························································5
3.3 各母线短路电流列表···························································6
4.主变压器继电保护·········································································7
4.1 保护规定··············································································7
4.2 保护装置及整定计算···························································7
5.变电所设计阐明············································································8
主接线图··························································································9
设计体会及此后改进意································································10
参照文献··························································································11

1．设计任务及原始资料
1.1设计任务
为某塑料制品厂设计全厂总配变电所及配电系统。
1. 变电所电气主接线设计。
2. 短路电流计算。
3. 重要电气设备选取。
1.2原始资料
（1）本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型所有采用国内新定型设备其外尚有辅助车间及其他设施。
（2）全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）。
（3）该厂由处在厂南侧一公里110/35千伏变电所用35千伏架空线路向其供电，电业部门变电所配出线路定期限过电流保护装置整定期间为2秒，工厂配电所应不不不大于1.3秒，工厂功率因数值规定在0.9以上。
（4）生产车间为三班制，某些车间为单班或两班制，全年最大负荷运用时间为5000小时，属于三级负荷。
（5）本地区最热月平均最高温度为35摄氏度，土壤中0.7—1深处一年最热月平均温度为20摄氏度，年暴雷日为30天，土壤冻结深度为1.10米，主导风向夏季为南风。
（6）本厂地表面比较平坦，土壤重要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.6—7米不等，地下水位普通为0.7米，地耐压力为20吨/平方米。

1.3电力负荷计算
表1.1 全厂各车间电气设备及车间变电所负荷计算表（380伏侧）

序

号
车间或
用电设
备组名
称
设备
容量（千瓦）
需要系数

功率因数
Cos
功率因数脚正切tan

计算负荷
有功
(千瓦)
无功

(千乏)
视在
(千伏安)
（1）变电所
1
薄膜车间
1400
0.6
0.6
1.33
840
1117.2
1400
2
原料库
30
0.25
0.5
1.73
7.5
12.975
15
3
生活间
10
0.8
1
0
8

8
4
成品库（一）
25
0.3
0.5
1.73
7.5
12.975
15
5
成品库（二）
24
0.3
0.5
1.73
7.2
12.456
14.4
6
包装材料库
20
0.3
0.5
1.73
6
10.38
12
7
小计
1509

876.2
1165.986
1458.5
（2）变电所
1
单丝车间
1385
0.6
0.6
1.33
831
1105.23
1385
2
水泵及设备
20
0.65
0.8
0.75
13
9.75
16.25
3
小计
1405

844
1114.98
1398.4
（3）变电所
1
注塑车间
189
0.4
0.6
1.33
75.6
100.548
126
2
管材车间
880
0.35
0.6
1.33
308
409.64
513.333
3
小计
1069

383.6
510.188
638.31
（4）变电所
1
复制车间
138
0.6
0.5
1.73
82.8
143.244
165.6
2
生活室
10
0.8
1

8

8
3
浴室
3
0.8
1

2.4

2.4
4
锻工车间
30
0.3
0.65
1.17
9
10.53
13.846
5
原料生活间
15
0.8
1

12

12
6
仓库
15
0.3
0.5
1.17
4.5
7.785
9
7
机修模具车间
100
0.25
0.65
1.73
25
29.25
38.462
8
热解决车间
150
0.6
0.7
1.02
90
91.8
128.571
9
铆焊车间
180
0.3
0.5
1.73
54
93.42
108
10
小计
641

287.7
376.029
473.46
（5）变电所
1
锅炉房
200
0.7
0.75
0.88
140
123.2
186.667
2
实验室
125
0.25
0.5
1.73
31.25
54.0625
62.5
3
辅助材料库
110
0.2
0.5
1.73
22
38.06
44
4
油泵房
15
0.65
0.8
0.75
9.75
7.3125
12.1875
5
加油站
10
0.65
0.8
0.75
6.5
4.875
8.125
6
办公室
15
0.6
0.6
1.33
9
11.97
15
7
小计
475

218.5
239.48
324.18
8
全厂共计
5099

2610
3406.66

9
乘以参差系数全厂共计（=0.9，=0.95）

0.587

2349
3236.33
3998.96
依照公式： =*
=* tan
=/ Cos
分别计算出各车间有功和无功功率及视在功率计算值填入表1.1。
2．变电所高压电器设备选型
2.1补偿电容器选取
由于本设计中上级规定cosφ≥0.9,而全厂自然功率因数：cos¢=Pjs/Qjs=2349/3998.95=0.587<0.9，因而需要进行无功补偿。考虑到主变压器无功损耗远不不大于有功损耗，因而暂取cos¢=0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量。
故：补偿无功功率Qc =Pjs(tan¢1-tan¢2) =2349[tan(arccos0.587)-tan(arccos0.92)]=2239.06Kvar
采用24个BWF6.3-100-1并联电容器进行补偿，总共补偿容量100Kvar*24=2400 Kvar。
2.2主变压器选取
由于该厂负荷属于二级负荷，对电源供电可靠性规定较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器（暗备用），每台容量按
SN.T≥0.8×2493.44kVA=1994.8kVA
因而选两台S9-/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
因而无功补偿后工厂380V侧和35KV侧负荷计算如表2.1所示。

表2.1 无功补偿后工厂计算负荷
项目
cos¢
计算负荷
/kW
/kvar
/kVA
380V侧补偿前负荷
0.587
2349
3236.33
3998.96
380V侧无功补偿容量

-2400

380V侧补偿后负荷
0.94
2349
836.33
2493.44
主变压器功率损耗

0.015=37
0.06=150

35KV侧负荷总计
0.92
2386
986.33
2581.83

2.3各变电所变压器选取
安装两台变压器互相暗备用，其容量按
SN.T≥0.7×=0.7×1458.5 kVA =1020.95 kVA
因而选两台S9-1250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
安装两台变压器互相暗备用，其容量按
SN.T≥0.7×=0.7×1398.4 kVA =978.88kVA
因而选两台S9-1000/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
安装一台变压器，其容量按
SN.T≥=638.31 kVA
因而选一台S9-800/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
安装一台变压器，其容量按
SN.T≥=473.46 kVA
因而选一台S9-500/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。
安装两台变压器互相暗备用，其容量按
SN.T≥0.7×=0.7×324.18 kVA =226.93kVA
因而选两台S9-250/10型低损耗配电变压器，其联接组别采用Yyn0。

表2.2 各变压器型号及其参数

型号
额定电压/kV
连接组别
损耗/W
空载电流（%）
阻抗电压（%）
高压
低压
空载
负载
主变压器两台暗备用
S9-/35
35
6.3
Yyn0
2600
19000
0.75
6.5
两台暗备用
S9-1250/10
6.3
0.4
Yyn0
1950
1
0.6
4.5
两台暗备用
S9-1000/10
6.3
0.4
Yyn0
1700
10300
0.7
4.5
选一台
S9-800/10
6.3
0.4
Yyn0
1400
7500
0.8
4.5
选一台
S9-500/10
6.3
0.4
Yyn0
960
5100
1.0
4
两台暗备用
S9-250/10
6.3
0.4
Yyn0
560
3050
1.2
4

2.4 架空线选取
1.由于本厂由电业部门某一110/35千伏变电所供电且两台主变压器互相暗备用因此架空线选取两条互相明备用。
2.架空线截面积选取
1).按经济电流密度选取导线截面积
线路在工作时最大工作电流：
Ig=/（*）=2581.83/（*35）=42.6A
该生产车间为三班制，某些车间为单班或两班制，全年最大负荷运用时数为5000小时，属于三级负荷。其钢芯铝线电流密度J=0.9因此导线经济截面面积：
Sj=Ig/J=42.6/0.9=47.33mm2
考虑到线路投入使用长期发展远景，选用截面积为50 mm2导线，因此35KV架空线为LGJ-50导线。
2).按长时容许电流校验导线截面积。
查表得LGJ-50型裸导线长时容许电流Iy=220A(=25 )当环境温度为35度时，导线最高工作温度为70度。
其长时容许电流为：
=Iy=194.02A
当一台变压器满载，一条输电线检修时导线负荷最大，这时负荷电流为：Ie=Se/（*Un）=33A
由于Ie<,因此符合规定。

3).按电压损失校验
查表得LGJ-50导线单位长度电阻和电流为：
R0=0.65 X0=0.42
线路总电压损失为：U=( P*R+ Q*X)/Un=56.15V
电压损失比例为：
U%=U/Un=0.0016<0.05
因此导线符合规定。
4).按机械强度校验
钢芯铝线非居民区35KV最小容许截面为10 mm2因此符合规定。

3．短路电流计算
3.1三相短路电流计算目
为了保证电力系统安全运营，择电气设备时，要用流过该设备最大短路电流进行热稳定校验和动稳定校验，以保证设备在运营中可以经受住突发短路引起发热和点动力巨大冲击。同步，为了尽快切断电源对短路点供电，继电保护装置将自动地使关于断路器跳闸。继电保护装置整定和断路器选取，也需要短路电流数据。
3.2短路电流计算公式（标幺值计算办法）：
基准容量Sd，基准电压Uav
（1） 电力系统电抗标幺值：=Sd/Soc
（2） 电力线路电抗标幺值：=LSd/
（3） 电力变压器电抗标幺值：=Uk%Sd/100SN
（4） 三相短路电流周期分量有效值：=Id/
（5） 短路点处次暂态短路电流：==
（6） 短路冲击电流： =2.55（高压系统） =1.84(低压系统)
（7） 冲击电流有效值：=1.51（高压系统）=1.09(低压系统)
（8） 三项短路容量：=Sd/
（9） =0.866，=0.866，=0.866
3.3各母线短路电流列表
依照下图和以上公式计算母线短路电流：

图3.1 短路计算电路

图3.2 短路计算等效电路

表3.1 母线短路电流列表

短路计算点

三相短路电流/KA
三相短路容量/MVA

K-1
2.94
2.94
2.94
7.5
4.44
188.68
K-2
4.25
4.25
4.25
7.82
4.63
46.4

4．主变压器继电保护
4.1保护规定
对于本设计中高压侧为35KV工厂总降压变电所主变压器来说，过电流保护和电流速断保护。
4.2保护装置及整定计算
1.瓦斯保护 采用FJ-80型开口杯挡板式气体继电器。
2.装设反时限过电流保护 采用GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸操作方式。
3.电流互感器选取
高压侧：I1N=/（35×）=32.99A电流互感器采用三角形接法，计算电流互感器变比Ki =（32.99×）/5 = 57.1/5，选用电流互感器变比Ki =100/5=20
（1）过电流动作电流整定
IL.max = 2.5×KVA/(×35kv)=82.48A
取Krel = 1.3 ，Ki = 100/5 = 20 ，KW = 1 ，Kre = 0.8
因而Iop = Krel×KW×IL.max/(Kre×Ki) = 1.3×1×82.48A/(0.8×20)=6.7A
故动作电流整定为7A。
（2）过电流保护电流动作时间整定
过电流保护动作时间△t≥t1-t2=2-1.3=0.7s
故其过电流保护动作时间可整定为最短0.7S。
（3）过电流保护敏捷系数校验
Ik.min=/ KT=0.866×4.25/(35Kv/6.3KV)=0.66KA
Iop.1=Iop×Ki/ KW=7×20/1=140A
因此 Sp=660/140=4.7>1.5
满足规定敏捷系数1.5规定。
3.装设电流速断保护 采用GL15型继电器电流速断装置来实现。
（1）速断电流整定
Ik.max==4.25KA
Iqb= Krel×KW×Ik.max/(Ki×KT)=1.4×1×4.25KA/(20×5.56)=53.5A
速断电流倍数整定为 Kqb=53.5/7=7.6
满足规定倍数。
（2）电流速断保护敏捷度系数整定
Ik.min= =0.866×2.94=2.55KA，Iqb.1= Iqb×Ki/KW= 63×20/1=1260A
因此 Sp=2550/1260=2.02>2
满足规定敏捷系数2规定。

5．变电所设计阐明
5.1概述
该设计为35KV地面变电所一次设计，该变电所是针对全场全年生产能力为万吨聚乙烯及烃塑料制品设计，变电所内一次设备重要有：两台重要变压器（SJL1-2500/35）和多油断路器，隔离开关，电源变压器，所用变压器，避雷针，高压开关柜进线柜等。
5.2室内布置
整个主控制室和高压配电室坐南朝北，这样便于主控制室采光，变电所房屋建筑布置见室内平面图。
主控制室内装设有低位配电屏，主变保护屏，中央信号，中央信号继电器及电度表屏，主变保护控制屏，主变控制屏，中央信号布置在北侧，正对着值班人员。
母线配电装置分别设在两个单独房间内，两个配电室之间通过两面双开钢门相连接，此外两个配电室来由一种外开式双开钢门。 电容器应单独放置在一种房间内。
5.3室外布置
35KV电源线由变电所东部引进，配电装置采用低式布置，避雷器，电源变压器及它保护用熔断器，低式布置在母线两端，避雷器，电源变压器布置在主控制器东侧，6KV高压电缆从高压配电室引进来，低电压经穿墙套管进入主控制室，配电装置间隔为5米，进线相间距离为1.3米，最大容许尺度为0.7米。

主接线图

设计体会及此后改进意见

这次课程设计历时二个星期，通过这两个星期学习，发现了自己诸多局限性，无论是对知识理解还是实践能力以及理论联系实际能力还急需提高。
这次课程设计也让我看到了团队力量，设计工作是一种团队工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必要发扬团结协作精神。刚开始时候，人们就分派好了各自任务，组长负责继电保护某些，责补偿电器选取某些，责短路电流计算某些，负责变压器与架空线选取某些，责电力负荷计算以及画图某些，人们积极查询有关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案可行性。在课程设计中只有一两个人懂得原理是远远不够，必要让每个人都懂得，否则一种人错误，就有也许导致整个工作失败。团结协作是咱们成功一项非常重要保证。而这次设计也正好锻炼咱们这一点，这也是非常宝贵。
在这个过程中，我也曾经由于错误失落过，也曾经由于小有成绩而热情高涨。正如生活同样，汗水预示着成果也见证着收获。虽然这只是一次极简朴课程设计，可是平心而论，也耗费了咱们不少心血，这才意识到老一辈对咱们社会付出，为了人们生活更美好，她们为咱们社会所付出多少心血啊！
通过这次课程设计，我感到：为完毕这次课程设计咱们的确很辛苦，但苦中仍有乐，和团队人员这十几天一起工作日子，让咱们有说有笑，互相协助，配合默契，多少人间欢乐在这里洒下，大学里一年相处还赶不上这十来天实习，我感觉我和同窗们之间距离更加近了。这个工程的确很累，但当咱们实验成功时候，咱们心中就不免兴奋，不免激动。此前种种艰辛这时就变成了最甜美回忆！
对我而言，知识上收获重要，精神上丰收更加可喜。让我懂得了学无止境道理。咱们每一种人永远不能满足于既有成就，人生就像在爬山，一座山峰背面尚有更高山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一种非常美好回忆！

参照文献：

刘介才.工厂供电设计指引（第2版）.北京：机械工业出版社
黄纯华.葛少云.工厂供电（第2版）.天津大学出版社
王士政，冯金光.发电厂电气某些（第3版）.北京：中华人民共和国水利水电出版社
华智明.电力系统.重庆：重庆大学出版社
熊信银.张步涵.电力系统工程基本.华中科技大学出版社
唐志平.供配电技术（第2版）.电子工业出版社
何首贤等.供配电技术.中华人民共和国水利水电出版社