某化纤厂总配电所与配电系统设计(1)

K工厂电气设计总则

1.1 I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，电能是现代工业主产的主要能源和动力。电能既易于山其它形式的能量转换而 来，乂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，乂便于控制、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鼎性的要求。

(3 ) 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

(4)

消耗量。 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

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。

1.2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，棋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。进行企业电力负荷汁算 的LI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《供配电系统设讣规范》、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 鼎 .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, 釆用效率

咼 、 能 耗 低 和 性 能 先 进 的 电 气产 品 O

( 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。

2、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事，经济的分配电能问 题。 其 基 本 内 容 有

以 下 儿 方 面。

1 、 负 荷 if 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 O

2、 工厂总 降 压变电所的 位置和 主3 E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 r ' 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汁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圧变电所位 置，比较儿种可行的高压配电网布置方案，讣算出导线截面及电压损失，山不同方案的可靠 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讣。用厂区高圧线路平面布置图，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。山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， 还要考虑审联调谐电抗器。

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讣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敬系数。 设讣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讣成果。 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雳器的规格型号，并确定其 接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电圧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。

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 o

表2-1变电所10千伏母线的数据

运行方式 电源10千伏母线短路容量 说明

系统最大运行方式时 S⑶7二187兆伏安 系统为无限大容量

系统最小运行方式时 S”」二107兆伏安

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。

3、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。LT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。

电力负荷乂称电力负载。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。对一级负荷一律应山两个独立电 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。