塑料制品厂全厂总配电设计

摘 要

　　电能是工业生产的主要动力能源， 工厂供配电设计的任务是从电力系统取得电源，经过合理的传输、变换，分配到工厂车间中每一个用电设备上。因而工厂供配电的设计对于一个企业来说是相当重要的， 是企业生产出高品质产品的硬件保证。

　　在本设计中， 依据给定的设计范围和基础资料， 对塑料制品厂全厂总配电所进行了初步的电气设计。通过负荷计算、无功补偿、电气主接线选择、短路电流计算、电气设备选择、 继电保护及防雷装置设计等一系列具体工作， 按照课题的具体要求，使设计方案能够符合国家标准的有关规定， 体现了安全、 可靠、灵活、经济的原则。 为塑料制品厂供电的可靠性、 安全生产和经济运行提供了强有力的保证。并根据设计要求， 绘制了总配电所电气主接线单线图、 主变压器保护原理接线图和总配电所平面布置简图等有关设计图纸。

　　关键词：总配电所 主接线 变压器 短路电流 继电保护

Abstract

　　Electric energy is the main power energy for industrial production. The task of power supply and distribution design is to obtain power from the power system, and distribute it to every electrical equipment in the workshop after reasonable transmission and transformation. Therefore, the design of factory power supply and distribution is very important for an enterprise, which is the hardware guarantee for the enterprise to produce high-quality products.

　　In this design, according to the given design scope and basic data, the preliminary electrical design of the general distribution substation of the plastic products factory is carried out. Through load calculation, reactive power compensation, selection of main electrical wiring, calculation of short circuit current, selection of electrical equipment, design of relay protection and lightning protection device, according to the specific requirements of the project, the design scheme can meet the relevant provisions of national standards, reflecting the principles of safety, reliability, flexibility and economy. It provides a strong guarantee for the reliability of power supply, safe production and economic operation of plastic products factory. According to the design requirements, the main electrical wiring single line diagram, main transformer protection principle wiring diagram and general distribution station layout diagram are drawn.

　　Key words: main wiring transformer short circuit current relay protection of general distribution substation

目录

　　第一章 绪论

　　1.1 工厂供电意义和要求

　　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； 电能的输送和分配既简单经济， 又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。

　　在塑料制品厂里， 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。 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：

　　⑴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。

　　⑵可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。

　　⑶优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求⑷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。

　　1.2 设计原则

　　按照国家标准 GB50052-95《供配电系统设计规范》 、GB 50059-92《35~110kV变电所设计规范》、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。

　　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。

　　1.3 本厂的基本概况及设计要求

　　1.3.1 生产任务及车间组成

　　1. 本厂生产规模及产品规格年产量为万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品品种有薄膜、单丝、管材和注射等制品。

　　其原料源于某石油化纤总厂。

　　2. 本厂车间组成本厂设有薄膜、 单丝、管材、 注射等四个车间， 设备选型全部采用我国最新定型设备，此外还有辅助车间及其它设施。

　　（1）薄膜车间（ 2）原料库（ 3）成品库（ 4）包装材料库（ 5）单丝车间（ 6）注塑车间（ 7）管材车间（ 8）备料复制车间（ 9）锻工车间（ 10）仓库（ 11）机修模具车间（ 12）锅炉房（ 13）水泵房（ 14）油泵房（ 15）办公楼等。

　　1.3.2 负荷性质及负荷情况

　　1. 生产车间为三班制，部分车间为单班或两班制，全年最大负荷利用时数为5000 小时，属于三级负荷。

　　2. 全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表如表 2-2 所示。

　　全厂包涵 5 个车间变电所，每个车间包涵其独立的用电设备，全厂总的有功功率为 P30 2610kW,全厂总的无功功率为 Q30 3393.17kva r ,全厂总的视在功率为S30 3988.58kV A.

　　1.3.3 供用电协议

　　本厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：

　　1. 从电业部门某 110/10 千伏变电所用 10 千伏架空线路向本厂供电，该所在厂南侧 1公里。

　　2. 电业部门变电所配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为 2 秒，本厂配电所应不大于 1.3 秒。

　　3. 在总配变电所 10千伏侧计量。

　　4. 要求本厂的功率因数值在 0.9 以上。

　　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 1-1 所示。

　　1.3.4 本厂自然条件

　　1. 气象条件①最热月平均最高温度为 35°c.

　　②土壤中 0.7 ~1 米深处一年中最热月平均温度为 20°c.

　　③年雷暴日为 30天。

　　④土壤冻结深度为 1.10 米。

　　⑤主导风向夏季为南风。

　　2. 地质及水文条件根据勘测部门对本厂工程地质提出的资料，本厂地质构造为：

　　①地表面比较平坦，土壤主要成分为积土及砂质粘土，层厚为 1.6 ~7 米不等。

　　②地下水位一般为 0.7 米。

　　③地耐压力为 20吨/ 平方米。

　　第二章 负荷计算及无功补偿
　　2.1 供电系统设计原则
　　2.2 供电电压的选择
　　2.3 负荷计算
　　2.3.1 负荷计算的定义及计算方法
　　2.3.2 负荷计算结果
　　2.4 功率补偿
　　2.4.1 意义。
　　2.4.2 电容补偿
　　2.4.3 补偿装置选择

　　第三章 总配电所设计
　　3.1 配电所的位置及型式
　　3.1.1 所址选择的一般原则
　　3.1.2 总体布置要求
　　3.1.3 配电所平面布置图
　　3.2 主接线方案
　　3.2.1 电气主接线的设计原则及基本要求
　　3.2.2 电气主接线的设计
　　3.3 短路电流计算
　　3.3.1 产生短路电流的原因及危害
　　3.3.2 短路电流计算的目的及计算方法
　　3.3.3 短路电流计算

　　3.4 主要电气设备选择
　　3.4.1 选择条件
　　3.4.2 电气设备选择校验
　　3.5 配电所进出线的选择
　　3.5.1 概述
　　3.5.2 10kv 架空线的选择
　　3.5.3 备用电源电缆进线的选择
　　3.5.4 10kV 母线的选择
　　3.5.5 配电所出线的选择
　　3.6 主要设备继电装置的整定及保护
　　3.6.1 概述
　　3.6.2 继电保护装置的接线方式
　　3.6.3 继电保护装置的操作方式
　　3.6.4 电流速断保护
　　3.6.5 配电所回路方案选择与继电保护的整定
　　3.7 防雷及接地
　　3.7.1 概述
　　3.7.2 防雷措施
　　3.7.3 接地装置

　　第四章 车间变电所设计
　　4.1 车间负荷计算及无功补偿
　　4.1.1 车间负荷计算
　　4.1.2 车间无功补偿
　　4.2 车间变压器的选择
　　4.2.1 变电所变压器台数的选择
　　4.2.2 变电所主变压器容量的选择
　　4.2.3 主变压器相数选择
　　4.2.4 主变压器型号的选择
　　4.3 短路电流计算及一次设备的选择
　　4.3.1 短路电流计算
　　4.3.2 一次设备的选择
　　4.4 车间变电所布置
　　4.4.1 车间变电所的类型
　　4.4.2 车间变电所所址的选择
　　4.5 车间变电所的继保装置的整定
　　4.5.1 主变压器的继电保护装置及低压侧的保护装置
　　4.6 防雷和接地

　　第五章 设计图纸

第六章 结论

　　本论文主要根据工厂供配电设计的有关知识， 查阅相关的国标和有关的资料，对某企业全厂总配电所进行了初步的电气设计。从而对工厂供配电系统的设计进行了较全面和深入的研究，具有现实意义和使用价值。以下总结本论文的主要工作以及课题进一步的工作与展望。

　　本论文的主要工作1、根据供电部门提供的资料，确定本厂的最优供电电压等级： 10kV. 2、根据设计任务书，分析原始资料与数据，确立最优的主结线设计方案。

　　3、主要电气设备选择：包括断路器、隔离开关、导线及母线截面和型号等设备的选择与检验。

　　4、配电装置设计：包括配电装置布置型式的选择和设置布置图。

　　5、防雷接地设计：包括直击雷保护，进行波保护和公共接地装置设计。

　　6、必要的计算：包括系统负荷计算、短路计算、无功功率补偿计算以及根据全厂负荷分布情况，确立厂负荷分布情况，确立厂用变压器的台数和容量。

　　7、设计图纸

　　（1）总配电所电气主接线单线图

　　（2）主变压器保护原理接线图

　　（3）总配电所平面布置简图进一步的工作与展望针对本文的工作，因时间关系和本人专业知识所限，本文尚有许多不足。拟在下面两个方面继续开展研究：

　　1.工厂供电设计不仅要满足生产工艺提出的各项具体要求，保证安全可靠的提供电能，而且力求经济合理，投资少，运行费用低。这就需要对几个方案进行技术和经济的比较，如何对这一问题有更加全面专业的评估和查找更加全面的资料来提高自己权衡选择电气主接线方案的能力，是我接下来的工作。

　　2.为满足实际供电系统的需要，设计方案还应该做的更加细致，在专业知识上更下功夫是我今后的努力方向，努力将工厂供配电做到更安全、更经济、更可靠。

致谢

　　在毕业设计期间，无论是确定工作方案、收集资料还是撰写论文，我都得到了徐瑜老师全力的帮助和耐心的指导，让我得以顺利的完成论文，在此我特向徐老师表示最崇高的敬意和由衷的感谢。

　　通过此次毕业设计，我加深了对企业工厂供配电知识的了解及系统的设计步骤，我和同组同学一起进行课题讨论、分析、查找资料、悉心请教，耐心进行设计，共同整理设计直至最后完成。通过此次设计，将大学所学的强电理论知识应用到实践中，加深了对工厂供配电的认识，这对我将来步入社会，从事相关工作有很大的帮助。

　　通过这次毕业设计，不仅让我巩固了专业知识，也让我学到了很多其他的知识，我们还进一步提高了作图，编辑，各种信息的查阅和分析，也大大的提高了自己的计算能力，对 Auto CAD 和 word 等方面的知识有了更深的了解，扩展了自己的知识面。

　　另外在设计过程中还得到了设计小组其他成员的大力帮助，在此表示感谢，我将在以后的工作中不断努力学习，在不久的将来成为一名优秀的技术人才。

　　最后，我再次感谢老师这四年来对我的指导和培养，感谢同学们对我的帮助和鞭策。
 
　　参考文献
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　　[7] 许坤 . 浅谈 10KV供电系统的继电保护 . 郑铁科技通讯 ,2008.（03）
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