某纺织厂供配电项目设计方案.docx

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某纺织厂供配电项目设计方案

1概述

1.1课题来源及研究的目的和意义

电能是现代工业生产的主要能源和动力，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。

随着工业生产化的发展，电能在工业也是不可缺乏的能源。

因此，做好工厂企业供配电的设计，可以有效的利用电能为经济的发展

而服务，所以工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计、保护措施等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济

的发展做出最好的服务。

1.2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，做好工厂供配电系统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，因此做好工厂供配电工作，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。

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》、GB50053-94《10kv及以下设计规》、GB50054-95《低压配电设计规》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。

1.4供配电系统的主要电气设备

供配电系统中负输送和分配电力这一主要任务的电路，称为“一次电路”，也称为“主电路”。

供配电系统中用来控制、指示、监测、和保护一次电路及其中设备运行的电路，称为“二次电路”，通常称为“二次回路”。

供配电系统的主要电气设备（一次设备），按功能可分为几类：

（1）变电设备指按系统工作要求来改变电压或电流的设备，例如电力变压器、电流互感器、电压互感器等。

（2）控制设备指按系统工作要求来控制一次电路通断的设备，例如各种高低压开关。

（3）保护设备指用来对系统进行过电流和过电压保护的设备，例如高低压熔断器和避雷器。

（4）无功补偿设备指用来补偿系统中的无功功率、提高功率因数的设备，例如并联电容器。

（5）成套配电装置他是按照一定的线路方案的要求，将有关一次设备和二次设备组合为一体的电气装置，例如高压开关柜、低压配电屏、动力和照明配电箱等。

电力变压器：

电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电力电压升高或降低，以利于电力的合理输送、分配和使用。

电力变压器的基本结构，包括铁心和一、二次或一、二、三次绕组两大部分。

按功能分有升压变压

器和降压变压器，按容量系列分有R8和R10两大类，按相数分有单相和三相，按调压方式分有无载调压和有载调压，按绕组导体材质分有铜绕组变压器和铝绕组变压

器，按绕组型式有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器，按绕组绝缘和冷却方式有油浸式、干式和充气式，按结构性能分有普通变压器、全密封变压器、防雷变压器等。

电力变压器的联结组别有Yyn0联结和Dyn11联结。

电流互感器：

电流互感器的功能是用来使仪表、续电器等二次设备与主电路绝缘，还有用来扩大仪表、续电器等二次设备应用的电流围。

电压互感器：

电压互感器的功能是用来使仪表、续电器等二次设备与主电路绝缘，还用来扩大仪表、续电器等二次设备应用的电压围。

高低压开关电器：

高低压开关电器用于高低压电路的通、断。

①高压隔离开关的功能，主要是用来隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修，可分为户式和户外式。

②高压负荷开关具有简单的灭弧装置，因此能通断一定的符合电流和过负荷电流，但它不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用，以借助熔断器来切断短路故障。

负荷开关断开后，与隔离开关一样，有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源，保证安全检修的功能。

③高压断路器的功能是，不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流，并能在保护装置作用下自动跳闸，切除短路故障，它有相当完善的灭弧装置。

④低压断路器既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压时自动跳闸，其功能与高压断路器类似。

高低压熔断器和避雷器：

低压熔断器的功能主要是实现低压赔垫系统的低压配电系统的短路保护，有的也能实现过负荷保护，分为插入式、螺旋式、无填料密封管式、有填料密封管式等。

高低压避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵

入变配电所或其他建筑物，以免危及被保护的电气设备的绝缘。

可分为阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙和金属氧化物避雷器等。

无功补偿设备：

无功补偿设备就是专用来补偿供电系统的感性无功功率的电气

设备。

有同步补偿机、并联电容器、无功功率自动补偿装置、动态无功功率补偿设备等。

2电力负荷及计算

2.1电力负荷计算的容和目的

计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续性的负荷其热效

应与同一时间实际变动负荷所产生的最大热效应相等。

在配电设计中，通常采用30

分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。

一般取启动电流

上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等

的依据。

在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。

平均负荷为一段时间用电设备所消耗的电能与该段时间之比。

常选用最大负荷班

（即有代表性的一昼夜电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均

负荷。

平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

2.2电力负荷的表达式

电力负荷根据其对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影

响的程度，可分为三级：

一级负荷、二级负荷、三级负荷。

2.2.1（JC%）又称为负荷持续率（FC%）,或接电率%，是指用电设备工作时间

与整个工作周期时间之比值，用

JC表示：

即JC

100%

（2-1）

twt0

式中tw—工作时间

t0—停歇时间

JC—暂载率。

设备铭牌上所给的额定功率时的暂载率用

JCN表示，称额定

暂载率。

2.2.2荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班消耗电能最多的半小时平均负荷

P30。

年最大负荷利用小时Tmax，是假设电力负荷按年最大符合

Pmax持续运行时，在

次时间Tmax电力负荷所好用的电能恰与电力负荷全年实际所耗用的电能相等。

按下

式计算：

（h）

Tmax＝

Pmax

Tmax（无功）Wq（h）

（2-2）

其中W—为全年消耗的电量（kW?

h或kvar?

h）

WP—有功电量Wq—无功电量

2.2.3

Pav就是电力负荷在一定时间t

平均消耗的功率，即：

Pav＝WP

（kW）

（2-3）

年平均负荷Pav，就是电力负荷全年平均耗用的功率，t取8760（h），即：

（2-4）

Pav＝

8760

2.2.4

最大工作班，平均负荷与最大负荷之比，称为负荷系数。

用

分

别表示有功、无功负荷系数，其关系式为：

Pav

Qav

（2-5）

2.2.5

单个三相用电设备组的计算负荷

需用系数法确定三相用电设备组计算负荷：

在供配电系统设计和运行中，常使用需用系数

Kd，其定义为：

（2-6）

式中Pm—用电设备组负荷曲线上最大的有功负荷（

kW）；

Pe—用电设备组设备容量（kW）；

其物理意义为：

（2-7）

K—同期系数。

KL—负荷系数。

1—线路供电率。

r1—用电设备在实际运行功率时的效率。

r1＜1。

需用系数法确定三相用电设备组有功计算负荷：

Pc＝KdPe（kW）（2-8）

用电设备的无功计算负荷为：

Qc＝Pc

tan

（kvar

）

（2-9）

用电设备组的视在计算负荷为：

Sc＝

（

）

（2-10）

cos

kVA

用电设备组的计算电流为：

Ic＝

（A）

（2-11）

3UN

按二项式发确定三相用电设备组计算负荷.

同一工作制单组用电设备

有功计算负荷为PcbPecPx

无功计算负荷为Qc＝Pctan（kvar）（2-12）

b、c—为二项式系数，对于不同类型的设备取值不同。

2.2.6多组用电设备计算负荷的确定

确定拥有多组设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应考虑各

组用电设备的最大负荷不同时出现的因数。

因此在确定多组用电设备时，应结合具

体情况对其有功负荷和无功负荷分别记入一个同期系数Kp和Kq。

对车间干线取：

Kp＝0.85～0.95

Kq＝0.90～0.97（2-13）

对低压母线，分两种情况

由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取：

Kp＝0.80～0.90

Kq＝0.85～0.95

（2-14）

由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取：

Kp＝0.90～0.95

Kq＝0.93～0.97

（2-15）

需用系数法确定计算负荷

总的有功计算负荷为

Pc＝K

（KdiPei）（kW）

（2-16）

总的无功计算负荷为

Qc＝K

（Kdi

tanPei）（kwar）

（2-17）

则视在计算负荷为Sc＝Pc

2（kVA）

（2-18）

总的计算电流为IC

（2-19）

3UN

按二项式发确定三相用电设备组计算负荷.

不同工作制多组用电设备有功计算负荷为

总的有功计算负荷为

（cP）

（

）

iei

tan

总的无功计算负荷为

btanP（cP）

x（kvar）（2-20）

iei

工厂的计算负荷，应该是在高压母线上所有高压配电线路计算负

荷之和，在乘以一个同时系数。

高压配电线路的计算负荷，应该是该线路所供车间变电所低压侧计算负荷，加上变压器的功率损耗，如此逐级计算即可求得供电系统所有元件的计算负荷。

但对一般工厂供电系统来说，由于高低压配电线路一般不很长，其损耗较小，

因此在确定其计算负荷时往往不计线路损耗。

在负荷计算中，电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算：

有功损耗：

PT0.015SN?

T（kW）

无功损耗：

QT0.06SN?

T（kvar）

（2-21）

工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等

感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。

如在充分发

挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达

不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。

SCQc

图2-1

无功补偿向量图

图

2-1

率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系。

假设功率因数有

cos

提

高到

cos

，这时在用户需用的有功功率

Pc不变的条件下，无功功率将由

Qx减小到

Qc，视在功率将由Sc减小到Sc。

相应地负荷电流Ic也得以减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容

量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。

由图可知，要使功率因数由cos提高到cos，必须装设无功补偿装置（并联

电容器），其容量为：

QcPav（tan1tan2）Pavqc

（2-22）

在确定了总的补偿容量后，即可根据所选并联电容器的单个容量qc来确定电容器的

个数，即：

（2-23）

2.3负荷的确定

本设计是为某纺织厂设计一座高压配电所，该纺织厂主要生产化纤产品，大部分车间为三班制，少数车间为两班或一班制。

该厂有二级负荷这三级负荷。

二级负荷

也属于重要负荷，供电变压器可由一台或者两台变压器。

当只有一台变压器的时候可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源以满足二级负荷的要求，工厂不致中

断供电。

只有当负荷较小或者当地供电条件困难时，二级负荷可由一回路10kV及以上的专用架空线路供电。

这是考虑架空线发生故障时易于发现且易于检查和修复。

当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆应能承受全部二级负荷。

该纺织厂中锻工车间、纺纱车间、软水站是二级负荷，其余均为三级负荷。

工厂负荷计算及无功补偿

（1）.有功计算负荷：

PcKd?

（2-24）

（2）.无功计算负荷：

Qc＝Pctan

（2-25）

（3）.视在功率负荷：

Sc＝Pc

（2-26）

cos

（2-27）

（4）.计算负荷：

3UN

而在NO.1车间里的合计中：

PcPc1Pc2...

QcQc1Qc2...

Sc＝

）

PcQc

（2-28

因为变压器上有功率损耗，所以计算高压配电线路的计算负荷Pc总应该是该线路所供车间变电所低压侧计算负荷Pc总加上变压器的功率损耗。

故：

（1）.Pc'

（2-29）

（2）.Qc

（2-30）

（3）.Sc'

Qc'2

（2-31）

（4）.总的计算电流为

（2-32）

3UN

根据上面公式进行负荷计算

有功损耗：

0.015Sc

无功损耗：

0.06Sc

（2-33）

NO.1：

624.8

471.792

Sc782.92

782.92

1.19

3Un

3380

0.015SC

0.015782.9511.74

Pc'

624.811.74

636.51

0.06Sc

0.06

782.92

46.978

Qc'

471.8046.978518.79

636.512

518.792

=821.15

Sc'

821.15

47.41A

3UN

NO.2：

116.7

196.011

228.121

0.35

3UN

380

0.015Sc

0.015228.1213.422

Pc'

116.7

3.422

120.122

0.06Sc

0.06228.12113.69

Qc'

196.01113.69212.701

Sc'

Qc'2

120.1222

212.7012

244.277

14.10

3UN

NO.3：

710

532..5Sc

887.5

1.35

3UN

380

0.015Sc

0.015887.513.3

Pc'

710

13.3

723.3

0.06Sc

0.06

887.5

53.25

Qc'

532.553.25585.75

Sc'

Qc'2

723.32

585.752

930.9

3UN

53.745

NO.4：

262.5

196.875

328.125

0.5

3UN

380

0.015Sc

0.015328.125

4.922

Pc'

262.5

4.922

267.422

0.06Sc

0.06328.125

19.6875

Qc'

196.875

19.6875

216.56

267.4222

216.562

344.11

Sc'

344.11

19.87

3UN

NO.5：

210

100.8

232.94

0.35

3UN

380

0.015Sc

0.015

232.94

3.49

PcPcPT2103.49213.49

QT0.06Sc0.06232.9413.98

Qc'

100.813.98114.78

Sc'

Qc'2

213.492

114.782

242.39

3UN

13.99

高压母线上所有高压配电线路计算负荷之和：

Pc'

PNO1

PNO2

PNO3

PNO4PNO5

636.15

120.

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