某化纤厂总配电所及配电系统设计

沧州职业技术学院工厂供电课程设计

沧州职业技术学院

工厂供电课程设计

课题：某化纤厂总配电所及配电系统设计

系 别： 电气工程系 班 级： 电力0901班 专 业： 电力系统自动化 学 号： 学生姓名： 指导老师：

完成日期： 2011年12月2日

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指导教师评语： 指导教师：

年 月 日 成绩评定： 指导教师： 年 月 日

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工厂供电课程设计任务

1、实习班级：电力0901

2、实习目的：本次课程设计是在完成了基础理论课和部分专业课教学后的一

次模拟真实环境的设计任务。旨在贯彻理论联系实际的教学原则,巩固和扩大所学的理论知识,同时使学生对本专业课程具有综合运用和处理能力。

3、实习要求：

（1）查阅相关变电站设计的资料。

（2）根据查阅资料，进行变电站的总体设计。 （3）对变电站的总体设计进行验证，找出不足改正。 （4）设计并画出总体的电气连接图。 （5）对设计出的电气连接图进行验证。 （6）具体实施的方案设计。 （7）主变压器的设计。 （8）关于主变压器的相关计算。 （9）过电流，短路保护等相关计算。 （10）防雷保护措施。

（11）答辩，并整理最后的报告。

时间安排: 2011年11月28日——2011年12月2日

顺序 1 2 3 4 5 任务 根据查阅资料，进行变电站的总体设计 设计出总体的电气连接图 设计并画出总体的电气连接图 变电站具体方案设计 主变压器的设计 - 3 -

时间(天) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 沧州职业技术学院工厂供电课程设计

6 7 8 9 10 各车间的配电设计 过电流，短路保护等计算 防雷保护等措施设计 书写报告 答辩 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

5、成绩评定：

根据学生独立分析问题和解决问题的能力,理论与实践相结合的能力,实习实训中的工作态度综合给出成绩评定,评定等级分为优秀、良好、中等、 及格、不及格五种。

沧州职业技术学院 电气工程系 电气电力教研室 2010.11.15

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课程设计题目：某化纤厂总配电所及配电系统设计

1设计依据

（1）全厂各车间变电所负荷表: 变电所1 序号 1 2 3 4 5 6 7 变电所2 1 2 3 4 5 变电所3

1 2 3 4 与电业部门供电协议:

1) 从电业部门某35/10KV变电所,用10KV双回架空线路向本厂配电,变电所在厂南侧0.5

公里;

2) 该变电所10KV配出线路定时限过电流装置的整定时间为1.5S,要求配电所不大于1.0S 3) 在总配电所10KV侧计量 4) 功率因数在0.9以上 5) 配电系统技术数据 运行方式 系统最大运行方式 系统最小运行方式 电源10KV母线短路容量 (3)Sdmax?187MVA 车间 制条车间 纺纱车间 软水站 锻工车间 机修车间 托儿所 仓库 设备容量(KW) 340 340 86.1 36.9 296.2 12.8 37.96 Kx 0.8 0.8 0.65 0.3 0.3 0.6 0.3 cosΦ 0.8 0.8 0.8 0.65 0.5 0.6 0.5 tgΦ 0.75 0.75 0.75 1.17 1.73 1.33 1.17 计算负荷 织造车间 染整车间 浴室 食堂 单身宿舍 525 490 1.88 20.63 20 0.8 0.8 0.8 0.75 0.8 0.8 0.8 1 0.8 1 0.75 0.75 —— 0.75 —— 锅炉房 水泵房 化验室 卸油泵房 151 118 50 28 0.75 0.75 0.75 0.75 0.8 0.8 0.8 0.8 0.75 0.75 0.75 0.75 说明 系统为无限大容量 (3)Sdmin?107MVA - 5 -

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2.本厂负荷性质:

多数车间为三班制,少数车间为一班或两班制.全年306个工作日,年最大负荷利用小时数为6000小时.属于二级负荷.

3.设计范围:

（1）高压供电系统设计

根据资料,选择本厂最优供电电压等级 （2）总降变电站设计

1) 主接线设计 2) 短路电流计算 3) 主要电气设备选择 4) 主要设备继电保护设计 5) 配电装置设计 6) 防雷、接地设计 （3）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

4.设计成果：

设计说明书

包括对各种设计方案分析比较的扼要论述，并附有必要的计算及表格

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目 录

第1章 工厂电气设计总则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.1 工厂供电的意义和要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1 1.2 研究大型工厂供电系统背景．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 1.3 工厂供电设计的一般原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2 第2章 工厂供电设计的要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.1 负荷类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.2 设计内容及步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4 2.3 供用电协议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 2.4 电源情况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6 第3章 负荷计算及功率因数补偿计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.1电力负荷定义及分级．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7 3.2 计算负荷定义及相关计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9 3.3 功率因数补偿计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16 3.4 变压器选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21 第4章 短路电流概念及计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 4.1 短路电流的相关概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24 4.2 短路电流的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25 第5章 总配电所主接线方案的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 5.1 概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28 5.2 总配电所主接线设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．29 第6章 工厂电力线路设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 6.1 架空线路的设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32 6.2 导线截面的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33 第7章 工厂供电设计的要求．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 7.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36

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7.2 按短路情况校验电器的稳定性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．36 7.3 电气设备的选取．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38 第8章 供电系统的保护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40 8.1概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40 8.2 变压器保护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40 第9章 防雷与接地．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 9.1 概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 9.2 防雷．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 9.3 接地．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44 致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45 参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46

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第1章 工厂电气设计总则

1.1工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。

众所周知，电能是现代工业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应用；电能的输送的分配既简单经济，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。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，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，并做好节能工作，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，适应发展。

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1.2 研究大型工厂供电系统背景

我国的电力工业已居世界前列，但与发达国家相比还是有一定的差距，我们人均电量水平还很低，电力工业分布也不均匀，还不能满足国民经济发展的需要。电力市场还未完善，管理水平、技术水平都有待提高。

为了使我国电力工业赶上世界电力技术的发展水平,丛21世纪一开始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、经济运行、电力系统的自动化调度与管理、电力通信、网络技术、继电保护等领域开展研究，尤其注意完善电力市场，研究电力市场的技术支持系统，促进我们的电力工业不断前进。

工厂供电就是指工厂所需电能的供应和分配。我们知道,电能是现代工业生产的主要能源和动力，工业生产应用电能和实现电气化以后,能大大增加产量,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,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。但是,工厂的电能供应如果突然中断,则将对工业生产造成严重的后果,甚至可能发生重大的设备损坏事故或人身伤亡事故；由此可见,搞好工厂供电工作对于工业生产的正常进行和实现工业现代化,具有十分重大的意义。

工业企业生产所需电能，一般是由外部电力系统供给，经企业内各级变电所变电压后，分配到各用电设备。工业企业变电所是企业电力供应的纽约，所处地位十分重要，所以正确计算选择各级变电站的变压器容量及其他设备是实现安全可靠供电的前提。进行企业电力负荷计算的目的就是为正确选择企业各级变电站的变压器容量，各种电气设备的型号，规格以及供电网络所用导线型号等提供科学的依据。

1.3 工厂供电设计的一般原则

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。

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（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，技术先进和经济合理，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。

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第2章 工厂供电设计的要求

2.1 负荷类型

多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制。本厂绝大部分用电设备属长期连续负荷，要求不间断供电。全年为306个工作日，年最大负荷利用小时为6000小时。属于二级负荷。

2.2 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方案，计算出导线截面及电压损失，由不同方案的可靠性，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

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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。有谐波影响，还要考虑串联调谐电抗器。

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、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。

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2.3 供用电协议

本厂与电业部门所签订的供用电协议主要内容如下：

(1)电业部门某35/10千伏变电所，用10千伏双回架空线路向本厂供电，该所在厂南侧1.0公里；

(2)该变电所千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为1.5秒，要求配电所不大于1.0秒；

(3)在总配变电所10千伏则计量； (4)要求本厂的功率因数值在0.9以上。 (5)配电系统技术数据：

变电所10千伏母线短路数据如表2-1。

表2-1 变电所10千伏母线的数据

运 行 方 式 系统最大运行方式时 系统最小运行方式时 电源10千伏母线短路容量 S(3)dmax=187兆伏安 S(3)dmin说 明 系统为无限大容量 =107兆伏安 2.4电源情况

本厂拟从电业部门某35/10千伏变电所，用10KV双回路架空线路向本厂配电，该变电所在厂南侧0.5公里。其中一回为备用电源。系统要求，只有在工作电源停电时，才允许备用电源供电。详见供电系统图2-1。

图2-1 供 电 系 统 图

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第3章 负荷计算及功率因数补偿

3.1电力负荷定义及分级

在电力系统中，电气设备所需用的电功率称为负荷或电力（W或KW）。由于电功率分为视在功率、有功功率和无功功率， 一般用电流表示的负荷，实际上是对应视在功率而言。目前供电部门所分配的负荷指标，主要是指小时平均的有功负荷指标， 而不是视在功率和无功功率。

电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位，如说重要负荷、不重要负荷、动力负荷、照明负荷等。另一种是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷（空载）、满负荷（满载）等。

电力负荷的分级按用户电力负荷的重要性及要求对其供电连续性和可靠性程度的不同，一般将电力负荷分三等级：

（1）一级负荷 重要的电力负荷。对该类负荷供电的中断，将招致人的生命危险、设备损坏、重要的产品报废，使生产过程长期紊乱，给国民经济带来重大损失或超成社会秩序混乱。属于这类负荷的有冶金、电炉炼钢企业、重要的国防工业和科研机构、医院手术室、铁路与交通的电力牵引和铁路铁路枢纽、行车信号与集中闭塞负荷等。对一级负荷一律应由两个独立电源供电。

（2）二级负荷 较重要的电力负荷供电的中断，将超成工农业大量减产、工矿交通运输停顿、生产率下降以及市人民正常生活和业务活动遭受重大影响等。一般大型工厂企业、科研院校等都属于二级负荷。

（3）三级负荷 不属于一、二级的其他电力负荷，如附属企业、附属车间和某些非生产性场所中不重要的电力负荷等。

各级电力负荷对供电电源的要求： （1）一级负荷对供电电源的要求

要求应有两个供电电源，当一个电源发生故障时，另一个电源不致同时受到损坏。对一级负荷特别重要的负荷，除要求有上述两个电源外，还要求增设应急电源。

常用的应急电源有：

1）独产于正常电源的发电机组

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/u4w.html