电子厂供配电系统设计样本.docx

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电子厂供配电系统设计样本

摘要

本论文重要是对小型电子厂供配电系统电气某些进行设计。

电子厂由户外引入10kV高压电源，通过电子厂变电所降为220/380V低压电，直接供应电子厂车间动力系统和照明系统。

在选取电气设备之前，先对电子厂负荷进行计算，拟定电子厂总负荷容量，同步在低压母线侧进行无功功率补偿，以提高功率因数。

依照补偿后负荷容量，选取电子厂变电所变压器容量和台数，然后拟定电子厂采用供电系统，选取适当车间配电方案，画出供配电系统主接线图。

高压一次设备、低压一次设备和导线截面积选取时，都必要满足电路正常条件下和短路故障条件下工作规定。

电气设备不但要满足在短路故障条件下工作规定，还必要按最大也许短路故障时动稳态度和热稳态度进行校验，以判断设备与否满足工作规定。

电路发生三相短路时短路电流电流最大，计算三相短路电流，以进行设备校验。

核心词：

负荷计算主接线继电保护设备选取率补偿短路电流

1引言

电能是当代工业生产重要能源和动力。

电能既易于由其她形式能量转换而来，又易于转换为其她形式能量以供应用。

电能输送和分派既简朴经济，又便于控制、调节和测量，有助于实现生产自动化。

因而，电能在当代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。

普通中小型电子厂电压进线电压为6-10kV。

电能先经高压配电所集中，在由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或者高压配电线路供应给高压用电设备。

车间变电所内装设有电力变压器，将6-10kV高压降为普通低压用电设备所需电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

对于大型电子厂及其某些电源进线电压为35kV及以上中型电子厂，普通通过两次降压，也就是电源进厂后，先经总降压变电所，有大容量电力变压器将35kV及以上电源电压降为6-10kV配电电压，再通过高压配电线路或高压配电所将电能送到各个车间变电所，最后经变压器降为普通低压用电设备所需电压。

有35kV进线电子厂，只经一次降压，及35kV线路直接引入接近负荷中心车间变电所，经车间变电所配电变压器直接降为低压用电设备所需电压。

这种配电方式称为高压进一步负荷中心直配方式。

这样可以省去一级中间变压，从而简化了供电系统，节约有色金属，减少电能损耗和电压损耗，提高供电质量。

然而这要依照厂区环境条件与否满足35kV架空线路进一步负荷中心“安全走廊”规定而定，否则不适当采用，以保证供电安全。

对于总供电容量不超过1000kV小型电子厂，普通只设一种降压变电所，将6-10kV电压降为低压用电设备所需电压（220/380V）。

如果电子厂所需容量不不不大于160kVA时，普通采用低压电源进线，电子厂只需设一种低压配电间。

本厂属于中小型电子厂，采用10kV供电电源，在车间东侧1020m处有一座10kV配电室，先用1km架空线路，后改为电缆线路至本厂变电所，将6-10kV高压降为普通低压用电设备所需电压（220/380V），然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备。

2电力负荷及其计算

2.1负荷分级及供电电源办法

2.1.1负荷计算目和意义

计算负荷是一种假想持续负荷，其热效应与同步间内实际变动负荷所产生热效应相等。

在供配电系统中，以30min最大计算负荷作为选取电气设备根据，并以为只要电气设备能承受该负荷长期作用，即可在正常状况下长期运营。

普通将这个最大计算负荷简称计算负荷Pc。

负荷计算目是：

①计算变配电所内变压器负荷电流及视在功率，作为选取变压器容量根据。

②计算流过各重要电气设备（断路器、隔离开关、母线、熔断器等）负荷电流，作为选取这些设备根据。

③计算流过各条线路（电源进线、高低压配电线路等）负荷电流，作为选取这些线路电缆或导线截面根据。

④计算尖峰负荷，用于保护电器整定计算和校验电动机启动条件。

⑤为电气设计提供技术根据。

计算负荷是工程设计中按照发热条件选取导线和电气设备根据。

计算负荷是拟定供电系统、选取变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程根据，也是整定继电保护重要根据。

计算负荷拟定与否对的，直接影响到电器和导线选取与否经济合理。

对的进行负荷计算是供电设计前提，也是实现供电系统安全、经济运营必要手段。

如果计算负荷拟定过大，将使电器和导线电缆选得过大，导致投资和有色金属挥霍，而变压器负荷率较低运营时，也将导致长期低效率运营。

如果计算负荷拟定过小，又将使电器和导线处在过负荷运营，增长电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至产生火灾，导致更大经济损失。

因而，对的拟定计算负荷具备很大意义。

2.1.2负荷计算办法

在已知用电设备状况下，负荷计算有需要系数法、二项式法和运用系数法；在未知用电设备状况下，负荷计算有负荷密度法、单位指标法和住宅用电量指标法。

①需要系数法

用设备功率乘以需要系数，直接求出计算负荷。

这种办法比较简便，应用广泛，特别合用于配变电所负荷计算。

②运用系数法

采用运用系数求出最大负荷班平均负荷，再考虑设备台属和功率差别影响，乘以与有效台数关于最大系数计算负荷。

这种办法理论依照是概率论和数理记录，因而计算成果比较接近实际，但因运用系数实测与记录较困难，在电气设计中普通不用。

③二项式法

在设备组容量之和基本上，考虑若干容量最大设备影响，采用经验系数进行加权求和法计算负荷。

④负荷密度法

当已知某建筑面积负荷密度ρ时，某建筑平均负荷可按下式计算

Pav=ρ·A（kW）

式中:

ρ——负荷密度（kW/m2）

A——某建筑面积（m2）

在建筑方案设计阶段，可采用建筑面积负荷密度法进行负荷估算。

在建筑施工阶段设计时，可采用需要系数法进行复核。

2.2无功功率补偿

工业与民用用电设备中，有大量设备工作需要通过向系统吸取感性无功功率来建立交变磁场，这使系统输送电能容量中无功功率成分增长，在系统变配电设备及输送线路规格一定状况下，直接影响到有功功率输送。

电网中电力负荷如电动机、变压器等，大某些属于感性负荷，在运营过程中需向这些设备提供相应无功功率。

在电网中安装并联电容器等无功补偿设备后来，可以提供感性负载所消耗无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送无功功率，由于减少了无功功率在电网中流动，因而可以减少线路和变压器因输送无功功率导致电能损耗，这就是无功补偿。

2.2.1功率因数

①功率因数低对供配电系统影响

功率因数低是无功功率大体现，无功功率大会对系统导致如下影响：

1）使配电设备容量增长：

在三相交流系统中，电流和有功功率关系式是：

其中有功功率是系统向用电设备提供，要转化为其她形式能量功率，这某些功率是不能减少。

因而在电压一定期，功率因数越小，即无功分量越大，则电流越大。

若要承受较大电流，系统电气设备容量必然要加大，这就会增长系统成本，使电气设备运用率减少。

2）使供电系统损耗增长：

从供配电系统功率损耗计算式中不难看出，通过系统电流增长，系统上功率损耗也会增长。

3）使电压损失增长：

线路电流越大，电压损失也就越大。

4）使发电机效率减少：

系统中负荷对无功功率需求量增大时，发电机必要增发相应无功功率去平衡，这样就减少了效率。

②提高功率因数意义

在用电设备中绝大某些为感性负荷，使用电单位功率因数不大于1。

为了保证供电质量和节能，充分运用电力系统中发配电设备容量，减小供电线路截面，减小电网功率损耗、电能损耗，减小线路电压损失，必要提高用电单位功率因数。

对顾客补偿容量在《全国供电规则》中已有规定：

“无功电力应就地平衡，顾客应在提高用电自然功率应属基本上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入和切除，防止无功电力倒送，顾客在本地供电局规定电网高峰时功率因数，应达到下列规定：

高压供电顾客和高压供电装有负荷调节电压装置电力顾客，功率因数为0.9以上；其她100kVA（kW）及以上电力顾客和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上。

因而，在供配电系统中，必要变化无功功率大小，即提高功率因数，以便提高系统中设备有效运用率。

2.2.2无功补偿选取

要使供配电系统功率因数提高，普通可从两个方面采用办法。

一是提高用电设备自然功率因数，自然功率因数是指不用任何补偿装置时功率因数；一是采用人工补偿办法使使总功率因数得以提高，总功率因数是指采用了补偿装置后得到功率因数。

①提高自然功率因数办法：

电动机类电气设备额定功率因数是较高，普通都在0.85以上，可是当它们在非额定状态下（如轻载）工作时，功率因数和效率都将大幅度减少，对此，重要采用如下办法改进自然功率因数：

1）合理选取电动机型号和规格。

2）合理选取变压器型号和规格，避免因长期轻载运营而导致功率因数减少。

②采用人工补偿提高功率因数办法：

人工补偿办法有发电机补偿、电容器补偿、调相机补偿和静止补偿器补偿，重要有两种，一是采用同步电动机补偿，一是采用并联电容器补偿。

1）在供配电系统中普通只有在能使负荷使用规定得以满足状况下，才采用同步电动机代替异步电动机工作，且同步电动机兼作无功补偿设备，此时无功补偿调节可以做到平滑自动调节；专为无功补偿而设同步电动机称为同步调相机，由于投资和损耗较大，又不便于维护、检修，供配电系统中很少采用这种补偿方式。

2）采用并联电容器补偿是当前供配电系统中普遍采用一种无功补偿办法，也叫移相电容器静止无功补偿。

它具备功损耗小、运营维护以便、补偿容量增减以便、个别电容器损坏不影响整体使用等特点，但不能实现无级调节。

2.2.3无功补偿计算

要使功率因数由提高到，必要装设无功补偿装置，其容量为：

，称为无功补偿率

①电子厂无功功率补偿：

取为

②补偿后变压器容量和功率因数

补偿后变压器器低压侧视在计算负荷：

变压器低压侧计算电流：

主变压器功率损耗：

变压器高压侧计算负荷：

有功计算负荷：

无功计算负荷：

视在计算负荷：

计算电流：

功率因数：

补偿后功率因数满足规定。

3变压器选取及其电气主接线

3.1变压器选取

3.1.1电力变压器及其分类

电力变压器是变电所中最核心一次设备，其重要功能是将电力系统电能电压升高或减少，以利于电能合理输送、分派和使用。

惯用变压器种类，在中低压供配电系统中，惯用电力变压器有如下几种分类方式：

①按相数分类：

有三相电力变压器和单相电力变压器。

大多数场合使用三相电力变压器，在某些低压单相负载较多场合，也使用单相变压器。

②按绕组导电材料分类：

有铜绕组变压器和铝绕组变压器，当前普通采用铜绕组变压器。

③按绝缘介质分类：

有油浸式变压器和干式变压器两大类。

④按绕组联结组别分类：

有Yyn0和Dyn11两种。

3.1.2电力变压器连接组别

电力变压器联结组别，是指变压器一、二次绕组因采用不同联结方式而形成变压器一、二次侧相应线电压之间不同相位关系。

中压配电变压器有Yyn0,和Dyn11两种常用联结组，配电变压器用Dyn11联结较之采用Yyn0联结有一下长处：

①对Dyn11联结变压器来说，其3n次谐波电流在其三角形接线一次绕组内形成环流，从而不致注入公共高压电网中去，这交之一次绕组接成星形接线Yyn0联结变压器更有助于抑制高次谐波电流。

②Dyn11联结变压器零序阻抗较之Yyn0联结变压器零序阻抗小多，从而更有助于低压单相接地故障保护动作和故障切除。

③当低压侧接用单相不平衡负荷时，由于Yyn0联结变压器规定低压中性线电流不超过低压绕组额定电流25%，因而严重限制了其接用单相负荷容量，影响了变压器设备能力发挥。

GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定，低压为TN及TT系统时，宜与选用Dyn11联结变压器。

Dyn11联结变压器低压侧中性线电流容许达到低压绕组额定电流75%以上，其承受单相不平衡负荷能力远比Yyn0联结变压器大。

因而，机器厂电力变压器选取Dyn1