某纺织厂供配电系统设计方案【精编版】

某纺织厂供配电系统设计方案【精编版】

目录

第一章原始资料 (2)

第二章接入系统设计 (3)

第三章车间供电系统设计 (14)

第四章工厂总降压变的选择 (25)

第五章所用变的选择 (26)

第六章主接线设计 (27)

第七章短路电流计算 (28)

第八章电气设备选择 (33)

第九章继电保护配置 (39)

结束语 (40)

参考文献 (41)

某纺织厂供配电系统设计

第一章原始资料

1.工厂负荷数据：工厂多数车间为2班制，年最大负荷利用小时数4600小时。工厂负荷统计资料见表1。设计需要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%）。

表1：化纤厂负荷情况表

2.供电电源请况：按与供电局协议，本厂可由16公里处的城北变电所（

110/38.5/11kV），90MV A变压器供电，供电电压可任选。另外，与本厂相距5公里处的其他工厂可以引入10kV电缆做备用电源，但容量只能满足本厂负荷的20%（重要负荷），平时不准投入，只在本厂主要电源故障或检修时投入。

3.电源的短路容量（城北变电所）：35kV母线的出线断路器断流容量为400MV A；10kV母线的出线断路器断流容量为350MV A。

4.电费制度：按两部制电费计算。变压安装容量每1kV A为18元/月，电费为0.5元/ kW·h。

5.气象资料：本厂地区最高温度为38度，最热月平均最高气温为30度。

6.地质水文资料：本厂地区海拔60m，底层以砂粘土为主，地下水位为2 m。二．设计内容

1．总降压变电站设计

（1）负荷计算

（2）主结线设计：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的多个方案，根据改方案初选主变压器及高压开关等设备，经过概略分析比较，留下2～3个较优方案，对较优方案进行详细计算和分析比较，（经济计算分析时，设备价格、使用综合投资指标），确定最优方案。

（3）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要，确定短路计算点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。

（4）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关、互感器、导线截面和型号、绝缘子等设备的选择及校验。选用设备型号、数量、汇成设备一览表。

（5）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选择和整定计算。

（6）配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择、设备布置图。

（7）防雷、接地设计：包括直击雷保护、进行波保护和接地网设计。

2．车间变电所设计

根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原则考虑。

3．厂区380V配电系统设计

根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。

第二章接入系统设计

一、计算厂总降压变负荷

Ⅰ.计算负荷方法

目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出K，然后按照表一给出的公式求出该组用电设备的计算负荷。相应的需用系数

x

此设计采用的是需用系数法来对电力负荷计算的。用需要系数法确定计算负荷都有如表2的通用公式：

表2：公式表

二、设备容量的确定

由于各用电设备的额定工作制不同，在确定计算负荷时，不可以将其额定功率直接相加，应将额定功率换算为统一的设备功率。

Ⅰ.对于一般长期连续运行工作制和短时工作制的用电设备，包括一般电动机组和电热设备等，其铭牌上的额定功率（额定容量）就等于设备功率。

()e N P P kw =

式中e P ——设备功率，kw ；

N P ——用电设备铭牌上的额定功率，kw 。

Ⅱ.负荷持续率()ε优势也称负载持续率或赞载率，是用电设备在一个工作周期内工作时间和工作周期的百分比值，用ε表示：

0/100%/()100%t T t t t ε=?=+? 式中 T ——工作周期；

t ——工作周期内的工作时间；

0t ——工作周期内的停歇时间。

Ⅲ.对于电焊机及各类电焊装置的设备功率，是指将额定功率换算到负荷持续率为100%时的有功功率。当ε不等100%时，用下式换算：

cos e n n P ?=?

式中 e P ——换算到100%ε=时的设备功率，kw ；

N ε——换算前铭牌上的负荷持续率，应和N P 、n S 、cos N ?相对应（计算中

用小数值）；

N P 、n S 、cos N ?——分别为换算前与N ε

对应的铭牌上的额定有功功率

()kw 、额定视在功率()kw ，额定功率因数；

100ε——其值为100%的负荷持续率（计算用1.00）

。 Ⅳ.对于断续或短时工作制电动机的设备功率，是指将额定功率换算到负载持续率为25%时的有功功率。当ε不等于25%时，用如下公式换算：

)

2e N P P kw ==?

式中 e P ——换算到25%ε=时的设备功率，kw ；

N P 、N ε——分别为对应换算前电动机铭牌标称的额定功率，kw ；额

定负荷持续率（计算时用小数值）；

25ε——换算到25%ε=时的负荷持续率（计算时用小数值）

。 三、设备的功率因素

按照我国供电部门的规定，高压供电的用户必须保证功率因数在9.0以上，低压供电的用户必须在85.0以上。为了使用户注意提高功率因数，供电部门还对大宗用电单位实行按户月平均功率因数调整电费的办法。调整功率因数标准一般为85.0，大于85.0时给以奖励，低于85.0时便要增收电费甚至罚款，功率因数很低时供电部门要停止供电。

Ⅰ.提高功率因数方法

1.通过适当措施提高自然功率因数。提高自然功率因数可以通过合理选择感应电动机的容量、使用中减少感应电动机的空载运行、条件许可时尽量使用同步电动机、以最佳负荷率选择变压器等方法达到目的。

2.并联同步调相机。同步调相机是一种专用于补偿无功功率的同步电动机，通过调节同步调相机的励磁电流可补偿供电系统的无功功率，从而提高系统的功率因数。同步调相机输出无功功率为无极调节方式，调节的范围较大，并且在端电压下降10%以内时，无功输出基本不变，当端电压下降10%以上时，可强行励磁增加无功输出。但是，同步调相机补偿单位无功功率造价高。每输出1var k 的无功功率要损耗0.5%~3%的有功功率，基建安装要求高、不易扩建、运行维护复杂，所以一般用于电力系统中的枢纽变电站及地区降压变电站。

3.并联适当的静电电容器。并联电容安装简单、容易扩建、运行维护方便，补偿单位无功功率的造价低、有功损耗小（小于0.3%），因此广泛用于工厂企业及民用建筑供电系统中。

a.电容器的选择

电容器无功容量的计算 ()tan tan ANT ac c i Q P ??=- b.电容器（柜）台数的确定

需电容器台数：2

???

? ??=

NC W nc c

U U q Q N

每相所需电容器台数：3

N

n =

取其相等或稍大的偶数，因为变电所采用单母线分段式结线。

c.电容器的补偿方式和联接方式 1）电容器的补偿方式

①单独就地补偿方式：接线、优缺点、适用对象。 ②分散补偿方式：接线、优缺点、适用对象。

③集中补偿方式：接线、优缺点、适用对象：0.6~10kV 大中型煤矿主要补偿方式，如：平煤各矿

2）电容器的联接方式 ①三角形接法：优缺点 ②星形接法：优缺点

△或Y （双Y ） 优选△，因为容量为Y 的1/3 且电压低，放电1分钟，残压50V 以下。1000V 以上的电容器应采用电压互感器放电。

电容器放电回路中不得装设熔断器或开关，以免放电回路断开，危及人身安全。

四、动力支路负荷计算

在采用需要系数法进行动力支路负荷计算时，应将计算范围内的用电设备分组，分别进行各个组内的负荷计算并将计算结果相加得到总的计算负荷，然后根据用电设备的台数和容量的大小以及用电设备的性质乘以一个同时系数，得到计算结果。

每个组内的负荷计算可以采用通用计算公式进行，动力支路的负荷计算采用下式进行：

c p K

d

e P K P ∑?=?∑ tan c q Kd e Q K P ?∑?=∑

c S =

)c c N I S U =

式中 c P ——支路上有功计算负荷，kw ；

c Q ——支路上无功计算负荷，var k ；

c S ——支路上视在计算负荷，kVA ；

p K ∑、q K ∑——分别为支路上有功同时系数，无功同时系数；

c I ——支路上计算电流；

N U ——支路的额定电压。

在使用上述公式时要注意：

1.分组的原则：用电设备的性质相同、功率因数相同、需要系数相同的分一组。

2.有功、无功同时系数的概念和数值是不同的，通常对于同一组用电设备组无功同时系数的值比有功同时系数要大。通常情况下有功同时系数的范围

(0.8~0.97)、无功同时系数范围(0.8~1.0)。

五、各车间的负荷计算

1.纺练车间：

①纺丝机：)(

1608.02001.30KW P K P N d =?=?= var)(8.12478.0160tan 301.30K P Q =?=?=? ②筒绞机：)(5.2275.0302.30KW P K P N d =?=?=

var)(875.1675.05.22tan 302.30K P Q =?=?=?

③烘干机 )

(75.6375.0853.30KW P K P N d =?=?=

var)(025.6502.175.63tan 303.30K P Q =?=?=? ④脱水机 )(2.76.0124.30KW P K P N d =?=?= var)(76.58.02.7tan 304.30K P Q =?=?=? ⑤通风机 )(1267.01805.30KW P K P N d =?=?= var)(5.9475.0126tan 305.30K P Q =?=?=? ⑥淋洗机 )(5.475.066.30KW P K P N d =?=?= var)(51.378.05.4tan 306.30K P Q =?=?=? ⑦变频机 )(6728.08407.30KW P K P N d =?=?= var)(4.4707.0672tan 307.30K P Q =?=?=? ⑧传送机 )(328.0408.30KW P K P N d =?=?= var)(4.227.032tan 307.30K P Q =?=?=? 总的计算负荷，取同时系数9.0=p K 95.0=q K

)(16.979)326725.41262.775.635.22160(9.08

1.301KW P K P i i p =+++++++?==∑=

var)

(11.763)4.224.47051.35.9476.5025.65875.168.124(95.08

1.301K Q K Q k k q =+++++++?==∑=

)(41.124111.76316.979222

1

2

11A KV Q P S ?=+=+= )(89.1380

341

.1241311KA U S I N =?==

2.原液车间照明：

)(78075.01040KW P K P N d =?=?=照明 var)

(5467.0780tan K P Q =?=?=?照明照明

总的计算负荷， )(7802KW P P ==照明 var)(5462K Q Q ==照明

)(11.952546780222

22

22A KV Q P S ?=+=+= )(45.1380

311

.952322KA U S I N =?==

3.酸站照明:

)(16965.0260KW P K P N d =?=?=照明 var)(3.1187.0169tan K P Q =?=?=?照明照明 总的计算负荷， )(1693KW P P ==照明 var)(3.1183K Q Q ==照明

)(30.2063.118169222

32

33A KV Q P S ?=+=+= )(31.0380

330

.206333KA U S I N =?==

4.锅炉房照明：

)(24075.0320KW P K P N d =?=?=照明 var)(18075.0240tan K P Q =?=?=?照明照明 总的计算负荷， )(2404KW P P ==照明 var)(1804K Q Q ==照明

)(300180240222

4244A KV Q P S ?=+=+= )(46.0380

3300

344KA U S I N =?==

5.排毒车间照明：

)(1127.0160KW P K P N d =?=?=照明 var)(2.676.0112tan K P Q =?=?=?照明照明 总的计算负荷， )(1125KW P P ==照明 var)(2.675K Q Q ==照明

)(61.1302.67112222

52

55A KV Q P S ?=+=+= )(20.0380

361

.130355KA U S I N =?==

6.其他车间照明：

)(1687.0240KW P K P N d =?=?=照明 var)(12675.0168tan K P Q =?=?=?照明照明

总的计算负荷，

)(1686KW P P ==照明 var)(1266K Q Q ==照明

)(210126168222

62

66A KV Q P S ?=+=+= )(32.0380

3210

355KA U S I N =?==

各车间计算负荷统计见表5。

全厂负荷的计算：

计算全厂的计算负荷时，总的计算负荷要小于每个用电负荷加起来的和，我们在通常情况下取的全部用电负荷之和的95%。取全部用电负荷之和的90%，这样在一定程度上就避免了大马拉小车情况的发生,提高了运行效率,符合了经济生产、生活的需要。

因此，本次课程设计中的全厂计算负荷就为各个设备计算负荷之和的95%即：

全厂计算负荷=0.90(纺练车间计算负荷+原液车间计算负荷+酸站照明计算负荷+锅炉房照明计算负荷+ 排度车间计算负荷+其他车间计算负荷) 对于全厂负荷系数，取9.0=p K 95.0=q K 有功功率：

∑==+++++?==6

1)(34.2203)16811224016978016.979(9.0i i p KW P K P

无功功率：

∑==+++++?==6

1var)(58.1710)1262.671803.11854611.763(95.0k k q K Q K Q

视在功率：

)(41.278958.171034.22032222KVA Q P S =+=+=

)(01.4635

341

.27893A U S I =?==

考虑5年的发展，年增长率按2%计算，全厂计算负荷

)(48.2462%)21(34.22305'KW P =+?= var)(62.1888%)21(58.17105'K Q =+?=

)(34.310362.188848.2462222'2''KVA Q P S =+=+=

六、城北变电压等级的确定

输电线路电压等级的确定应符合国家规定的标准电压等级，选择电压等级时，应根据输送容量和输电距离，以及接入电网的额定电压的情况来确定，输送容量应该考虑变电所总负荷和五年发展规划。 Ⅰ.电压等级的确定

电网电压等级的确定，是与供电方式、供电负荷、供电距离等因素有关的。 有关资料提供了供电电压与输送容量的关系：

1.当负荷为2000kw 时，供电电压易选6kV ，输送距离在310-公里；

2.当负荷为30005000kw -时，供电电压易选10kV ，输送距离在515-公里；

3.当负荷为200010000kw -时，供电电压易选35kV ，输送距离在2050-公里；

4.当负荷为1000050000kw -时，供电电压易选110kV ，输送距离在50150-公里；

5.当负荷为50000200000kw -时，供电电压易选220kV ，输送距离在

150300-公里；

6.当负荷为200000kw 以上时，供电电压易选500kV ，输送距离在300公里以上。

Ⅲ.本厂电压等级的确定

设计任务书提供了三个电压等级：在180/38.5/11kv 要考虑工厂5年发展规划负荷（工厂负荷年增长率按2%），输送距离为16公里，因此选用负荷200-10000kw ，供电电压35kv ，输送距离20-50公里。

七、城北变的线路回数的确定

本厂多数车间为二班制，年最大负荷利用小时为4600小时，并且有20%的重要负荷，考虑到本厂有重要负荷，为了保证重要负荷的供电可靠性，本设计采用35kV 二回路进线，这样当有一回路发生故障时，另一回路可以继续供电。另外，在与本厂相距5公里处引入其他工厂10KV 电缆做备用电源，但只能满足本厂

20%的重要负荷，平时不准投入，只有在本厂主要电源故障或检修时投入。全

厂负荷分布，根据毕业设计任务书的厂区平面布置图。

八、确定接入系统每回线路线型、规格、截面。

Ⅰ．35kV 架空线路导线截面的选择：

选择原则：计算负荷电流，先按经济密度选导线标称截面，然后按发热复核。

1．计算负荷电流： 44.6533350.9

N I A U COS φ

=

=

=??

选择经济截面：由设计资料知年最大负荷利用小时为4600小时，根据《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》P 57查表5-4得经济电流密

度2

1.1/J A mm =，按经济电流密度选择接入系统每回导线型号、规格、截面

的选择：

截面的选择： 244.6540.591.1

I A mm J =

==

选择标准截面50mm ，即选50LGJ -型钢芯绞线线2回路。 2．复核电压降：

正常运行时：N=2 查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-1，50LGJ -导线的电阻10.63/r km =Ω；线路电抗取10.42/x km =Ω。

10.631610.08R r L =?=?=Ω

10.4216 6.72X x L =?=?=Ω

22

2435.8910.081878 6.72

% 1.5%10%2235PR QX U U +?+??===

符合要求

故障情况运行时：考虑到一条回路故障切除，另一条回路能保证全部负荷供电

22

2453.8910.081878 6.72

%3%15%35

PR QX U U +?+??=

==< 符合要求

3．复核发热条件：

查《电力工程类专题课程设计与毕业设计指导教程》附表6-5得

50LGJ -允许载流量，按环境温度30度234a I A =，查P 60表5-7得环境温度30度时的温度校正系数0.94K =

2340.94219.96e a I I K A I =?=?=> 因此满足发热条件。

结论：经上述计算复核决定采用二回路50LGJ -导线接入系统。 Ⅱ.10工厂总降压变电所主变压器台数及容量选择

()()()2'''2556.13595.85205.52714.96P P kw =?=?=∑Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

+P +P ++

()()()2'''2280.67198.9186.171131.5var Q Q k =?=?=∑Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

+Q +Q ++

()

0.92714.962443.46P P K P kw ∑==?=∑ ()

0.951131.51074.93var Q Q K Q k ∑==?=∑

总降压变10kV 侧无功补偿试取：300var C Q k =

为保证供电的可靠性，选用两台主变压器（每台可供总负荷的70%）：

()

0.70.72581.061806.74NT S S kVA ==?=

选择变压器型号72000/35SL -，两台。 查表得出变压器的各项参数： 空载损耗 3.4o P kW ?=； 负载损耗19.8k P kW ?=； 阻抗电压% 6.5k U =； 空载电流% 1.1o I =。 Ⅲ.35kV 供电线路截面选择