厂区供配电设计浅析

1.绪论

1.1 选题的背景及其意义

本课题应用供配电设计的差不多原则和方法，结合实际条件进行降压变电所的设计。通过本设计，能够较好的解决电力供应困难，大大提高供电的可靠性。

1.1.1 电能的特点及工厂变电所的作用

电能是电做功的能力。电能有各种形式，如直流电能、交流电能、交流工频电能和高频电能等等。它可作用为动力、照明、冶炼、电镀、电热、通信等之用。其优点是便于操纵、测量、变换和远距离输送，电能使用方便、清洁。电能的单位是千瓦时（俗称“度”）。电器设备与电源连接形成回路，当电流通过电气设备时、电源要输出电能，电气设备要消耗电能。发电厂是生产电能的工厂，发电厂将热能、水能等通过发电设备转换为电能。按照发电厂的动力来源，发电厂要紧分为火力发电厂、水力发电厂及核能发电厂等[1]。

发电机输出的交流电压不够高，要通过升压变电所升压后远距离传送电力，电压高，则电流小，线路损耗小。电力输送到用户区后，降压变电所再把电压降低，供给工厂使用。

1.1.2 电力系统的进展概况

长期以来我国的电网设备应用未得到应有的重视，电力设备技术性能陈旧，可靠性低，直接阻碍了人民生活和经济建设的进展。随着新技术的进展,电网的规模越来越大，设备使用量增加，供电可靠性、自动化水平的要求也在不断提高。因此从配电网的安全运行动身，电力装备要符合现代网络的进展要求，技术上先进、运行安全可靠、操作维护简单、经济合理、节约能源及符合环境爱护政策[2]。

立足于国情；

保证供电可靠性为前提；

优化网络接线、降低电网损耗；

选择自化程度较高的自动化设备；

监控系统与设备的综合配套[3]。

我国配电自动化的展望：

（1）做好配电网规划和改造是实现配电自动化的前提和基础

配电网规划包括电源容量及分布、主干线一次网架、配电设备等内容，只有在配电网网架合理、结构灵活、转供互带能力强，

一次设备满足自动化的要求的前提下配电自动化才能顺利进行。

（2）我国配电自动化采纳的三种差不多功能模式：

就地操纵的馈线自动化；

集中监控模式的配电自动化；

集中监控模式的配电自动化与配电治理相结合的模式；

关于近期采纳较多的后两种模式，都采纳分布式总体结构，一般分为两层（主站、远方终端）或三层（主站、子站、远方终端）。主站至子站、子站至远方终端间通过网络联在一起，形成统一的配电自动化系统。

2.此设计的要紧任务及原始资料分析

依照本厂所能取得的电源进线10千伏及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑工厂生产的进展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，设计降压变电所。

本次设计的要紧任务包括选择变电所的位置与形式及主变压器的台数、容量和类型；选择变电所的主接线方案及高低压设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电爱护装置，确定防雷和接地装置，完成变配电所的电气照明设计，并进行必要的短路电流计算。

2.1 供电协议

（1）从电力系统66/10KV变电站用10kV架空线路向工厂馈电。

（2）系统变电站馈电线路定时限过流爱护装置的整定时刻t=2s，工厂总配电所爱护整定时刻不得大于1.5s。

（3）在工厂总配电所10kV进线侧计量。

（4）工厂最大负荷时功率因数不得低于0.9。

（5）供电系统技术数据：

电业部门变电所10千伏母线，为无限大电源系统，其短路

容量为200兆伏安。供电系统如图2-1所示：

图2-1 供电系统图

3.负荷计算的意义及相关参数的计算

3.1 负荷计算的意义

负荷计确实是设计的基础，它决定设备容量的选用，管网系统的规模以及工程总造价等，这是技术人员熟知的事实。然而近几年来用估算的方法替代了负荷计算，给制定方案、工程审核造成一定的困难。

3.2 参数的计算

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。工厂电力负荷的计算方法,一般常用的有:逐级法、需要系数法、二项式法以及产值、产量估算法等。其中需要系数法计算比较简单，适用于用电设备台数比较多，各台设备容量差不不十分悬殊的用电场合，特不适用于车间及工厂计算负荷的计算，故本设计拟采纳需要系数法[4]。具体计算过程：

(1)有功功率计算：

计算公式：

P(kW)=e P(kW)*p K（3-1）

js

补偿值 p K ∑js P (kW)=0.9∑js P (kW)

无功功率计算：

计算公式：

js Q (kvar)=tan ?*js P (kW) （3-2）

补偿值q K ∑js Q (kvar)=0.95∑js Q (kvar)

(3)视在功率计算：

计算公式：

2

2

js js js Q P S +=

（3-3） (4)低压额定电流js I (A)计算公式

3*38.0∑=js

js S I （3-4）

4.无功补偿的计算

在交流电路中，由电源供给负载的电功率有两种；一种是有功功率，一种是无功功率。有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率，也确实是将电能转换为其他形式能量(机械能、光能、热能)的电功率。比如：5.5千瓦的电动机确实是把5.5千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒；各种照明设备将电能转换为光能，供人们生活和工作照明。有功功率的符号用P表示，单位有瓦(W)、千瓦(kW)、兆瓦(MW)。

无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。由于它不对外做功，才被称之为“无功”。无功功率的符号用Q表示，单位为乏(Var)或千乏(kVar)[5]。

无功功率决不是无用功率，它的用处专门大。电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场确实是靠从电源取得无功功率建立的。变压器也同样需