10kv工厂配电系统设计

目录目录 (1)第一章绪论 (2)1.1工厂供电概述 (2)小结 (4)1.2设计任务 (5)1.3电力负荷计算 (5)第二章变压所高压电器设备选型 (7)2.2补偿电容器选择 (8)2.3主变压器的选择 (8)2.4各变电所变压器选择 (9)2.5架空线的选择 (10)第三章短路电流及计算 (11)3.1短路的概述 (11)3.1.1 短路的原因及类型 (11)3.1.2短路的危害 (11)3.1.3三相短路电流的计算目的 (12)3.2短路电流的计算公式 (12)3.3各母线短路电流列表 (13)第四章主变压器继电保护 (13)4.1继电保护基本知识 (13)4.1.1继电器保护的作用 (13)4.1.2 继电器保护的任务 (14)4.1.3 对继电保护的基本要求 (14)4.1.4 继电保护装置的组成 (14)4.2保护装置及整定计算 (15)5.1测量和监视装置 (16)5.2电测量仪表 (16)第六章防雷及接地 (17)6.1防雷设备 (17)6.2防雷措施 (18)6.3接地与接地装置 (19)第七章变电所设计说明 (19)结论 (21)致谢 (21)参考文献 (22)第一章绪论1.1工厂供电概述工厂供电，即指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电.电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。

电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用；电能的输送、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。

在企业工厂里，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。

可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，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，并确实做好节能环保工作，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。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。

为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。

目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv 及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策。

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理。

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展。

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。

工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。

工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。

作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

设计内容及步骤全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。

解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。

其基本内容有以下几方面。

1、负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。

考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。

列出负荷计算表、表达计算成果。

2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

3、工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。

对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

4、厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。

参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。

按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。

用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

5、工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。

由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

6、改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。

由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。

如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。

7、变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。

并根据需要进行热稳定和力稳定检验。

用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

8、继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。

并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。

35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。

9、变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。

进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。

进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

10、专题设计11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。

小结众所周知，电能是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；电能的输送的分配既简单，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。

电能在工业生产中的重要性，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。

若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工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。

当下供配电系统的发展趋势是：提高供电电压：以解决大型城市配电距离长，配电功率大的问题，这在我国城市已经有先例。

逐步淘汰等级: 因为过细的电压分级不利于电气设备制造的发展。

降低功率损耗: 扩大异步电动机的制造容量，只是由于我国在设备上还不能全面配套而尚未推广。

供配电系统自动化：借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行离线和在线的智能化监控管理。

做到保护、运行、管理的自动化，提高工作效率，增强供配电系统的可靠性。

关键词：电力负荷计算、无功补偿、短路电流计算、继电保护1.2设计任务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)主要电气设备选择。

2.原始资料(1)本厂设有薄膜、单丝、管材、注射等四个车间，设备选型全部采用我国新定型设备其外还有辅助车间及其它设施。

(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)该厂由处于厂南侧一公里的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时限过电流保护装置的整定时间为2秒，工厂配电所应不大于1.3秒，工厂的功率因数值要求在0.9以上。

(4)生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时间为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，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为1.6—7米不等，地下水位一般为0.7米，地耐压力为20吨/平方米。

1.3电力负荷计算序号车间或用电设备组名称设容量（千瓦）需要系数Kx功率因数Cosφ功率因数脚正切tanφ计算负荷有功jsP (千瓦)无功jsQ(千乏)视在jsS(千伏安)1 薄膜车间1400 0.6 0.6 1.33 840 1117.2 14002 原料库30 0.25 0.5 1.73 7.5 12.975 153 生活间10 0.8 1 0 8 84 成品库（一）25 0.3 0.5 1.73 7.5 12.975 155 成品库（二） 24 0.30.5 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 1509876.2 1165.986 1458.51 单丝车间 1385 0.6 0.6 1.33 831 1105.23 13852 水泵及设备 20 0.65 0.8 0.75 13 9.75 16.25 3 小计 1405844 1114.98 1398.41 注塑车间 189 0.4 0.6 1.33 75.6 100.548 1262 管材车间 880 0.35 0.6 1.33 308 409.64 513.333 3小计1069383.6510.188638.311 复制车间 1380.6 0.5 1.73 82.8 143.244165.6 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 热处理车间 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641287.7376.029473.461 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 8.1256 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 全厂合计 5099 2610 3406.66 9 乘以参差系数全厂合计（p K =0.9，qK=0.95）0.5872349 3236.33 3998.969乘以参差系数全厂合计（p K =0.9，qK=0.95）0.587 2349 3236.33 3998.96根据公式： js P = Kx *e PjsQ =js P * tan φ jsS=js P / Cos φ分别计算出各车间的有功和无功功率及视在功率的计算值填入表1-1。