题目：某塑料制品厂全厂总配电变电所及配电系统设计 设计任务书 一 塑料制品厂生产任务及车间组成 1. 本厂生产的产品及规格 年产量万吨聚乙烯及烃塑料制品。产品品种有薄模，单丝，管材和注塑制品。原料来自于某石油化纤总厂。 2. 车间组成及布置 本厂设有四个主要生产车间，设有:薄模、单丝、管材、注射四个车间，设有选型全部采用我国最新定型的设备，此外还有辅助车间及其他设备，本厂平面图见附图1。 二 设计依据 1 工厂总平面图 2 全厂各车间电器设备及车间变电所负荷计算表见设计部分 3 供用电协议： （1）从电业部门某110/10Kv变电所用10千伏架空线向本厂供电，所在本厂南侧1公里。 （2）输出线路定时限过电流保护装置整定时间2秒，工厂配电所应不大于1.3秒。 （3）在总配变电所10千伏计算电量。 （4）要求本厂的功率因数在0.9以上。 （5）电业部门10千伏母线，为无限大电源系统，短路容量200MVA。 三 本厂的负荷性质 本厂生产车间为三班制，部分车间采用单班或两班制，全年最大负荷利用时间按Tmax=5000h，属三级负荷。 四 自然条件 1。气象条件 （1） 最热月平均最高温度为35°。 （2） 土壤中0.7～1米深处一年中最高月平均温度为20°。 （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。 （6） 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米～7米不等 （7） 地下水位一般为0.7米 （8） 地耐压力为20吨/平方米。 五 设计任务 设计本厂总配变电所及各分车间变电所的电力设施完成对该厂的供电. 设计依据 负荷计算过程 1 No.1变电所负荷计算与NO.0总配电所保护计算 (1)有功功率计算 计算公式Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx 薄模车间 Pjs(kW)=Pe(kW)* Kx =1400*0.6=840kW 原料间 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=30*0.25=7.50kW 生活间 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=10*0.8=8.0kW 成品库1 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=25*0.3=7.50kW 成品库2 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=24*0.3=7.20kW 包装材料库 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=20*0.3=6.0kW 总计 ∑Pjs(kW)=876.20kW 补偿值 Kp ∑Pjs(kW)=0.9∑Pjs(kW)=0.9*876.20=788.58 kW (2)无功功率计算 计算公式Qjs(kvar)=tgφ*Pjs(kW) 薄模车间 Qjs(kvar)=tgφ* Pjs(kW)= 840*1.33=1117.2kvar 原料间 Qjs(kvar)=tgφ* Pjs(kW)=7.5*1.73=12.98kvar 生活间 Qjs(kvar)= tgφ* Pjs(kW)==8.0*1.33=10.64kvar 成品库1 Qjs(kvar)=tgφ* Pjs(kW)=7.50*1.73=12.98kvar 成品库2 Qjs(kvar)=tgφ* Pjs(kW)=7.20*1.73=12.46kvar 包装材料库 Qjs(kvar)=tgφ* Pjs(kW)=6.0*1.73=10.38kvar 总计 ∑Qjs(kvar)= 1168.84kvar 补偿值 Kq ∑Qjs(kvar)=0.95∑Qjs(kvar)=0.95*1168.84=1110.40 kvar (3)视在功率计算 计算公式Sjs(kV.A)=SQRT (Pjs(kW)^2+ Qjs(kvar)^2) 薄模车间 Sjs(kV.A)=SQRT(840kW^2+1117.2kvar^2)=1400kV.A 原料间 Sjs(kV.A)=SQRT(7.50k ^2+12.98kvar^2)=15.00kV.A 生活间 Sjs(kV.A)=SQRT(8.0 kW^2+10.64kvar^2)=13.31kV.A 成品库1 Sjs(kV.A)=SQRT(7.50kW^2+12.98kvar^2)= 15.00kV.A 成品库2 Sjs(kV.A)=SQRT(7.20kW^2+12.46kvar^2)=14.40kV.A 包装材料库 Sjs(kV.A)=SQRT(6.0kW^2+10.38kvar^2)=12.00kV.A 总计 ∑Sjs(kV.A)=1460.80kV.A 补偿值 ∑Sjs(kV.A)= SQRT (Kp ∑Pjs(kW)^2+ Kq ∑Qjs(kvar)^2)=1361.93 kV.A (4)低压额定电流Ijs(A) 计算公式Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/（0.38* SQRT3） Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/(0.38* SQRT3)=1460.80/（0.38*1.732）=2069.24A (5) 并联功率补偿电容器选型 平均功率因数cosφ（30） 计算公式osφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A) cosφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A)=876.20kW/1460.80kV.A= 0.58 设计要求cosφ（30）>=0.9,则需要在低压侧安装电容器 Qc(kvar)=Pjs(kW)*(tgarccosφ*-tgarccosφ*’)=788.58*(1.442-0.426)=801.20 kvar 取820 kvar容量的电容器 选型:BWF-10.5-100-1型并联电容器7台 BWF-10.5-120-1型并联电容器1台 (6)计算验证 进行补偿后变电所低压侧的视在功率计算负荷为: Sjs(kV.A)（2）= SQRT (Pjs(kW)^2+ [Qjs(kvar)- Qc(kvar)]^2) = SQRT (788.58 ^2+ [1168.84- 801.20]^2)=869.71kV.A (7)根据计算验证拟选择S9-1000/10-1变压器 考虑该地区最高温度35°,则在最高温度时S9-1000/10-1变压器的出力为: St=[1-(Qav-20)/100]Snt=[1-(35-20)/100]1000=850kV.A St =850kV.A < SjskV.A)2=869.71kV.A 说明选型不正确，变压器容量不匹配。更换S9-1250/10-1变压器！ (8)变压器的功率损耗计算 δPt=0.015*869.71=13.05kvar δQt=0.06*869.71=52.18kvar (9)变压器的高压侧负荷为 Pjs(kW)(1)= Pjs(kW)+ δPt =788.58+13.05=801.63kW Qjs(kvar)（1）= Qjs(kvar)+ δQt=1110.40-801.20+52.18=361.38kvar Sjs(kV.A)（1）=SQRT (Pjs(kW)(1)^2+ Qjs(kvar)（1）^2) =879.32KV.A (10)补偿后的功率因数为cosφ（1） 计算公式osφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A) cosφ（1）= Pjs(kW)(1)/ Sjs(kV.A)（1） =801.63kW/879.32KV.A=0.911>=0.9 满足设计要求 (11)低压侧保护 补偿后低压额定电流Ijs(A) 计算公式Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/（0.38* SQRT3） Ijs(A（1）)= Sjs(kV.A)（1）/(0.38* SQRT3)= 879.32/（0.38*1.732）=1362.02A 选取低压断路器型号：DW15-1500(额定短路电流1500A) 选取低压熔断开关型号：HR-1500(额定短路电流1500A) (12)补偿后高压计算 补偿后高压额定电流Ijs(A) 计算公式Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/（0.38* SQRT3） Ijs(A（1）)= Sjs(kV.A)（1）/(10* SQRT3)= 879.32/（10*1.732）=50.76A (13)最终选型 变电所主变压器型号：S9-1250/10-1变压器 2台（一台作备用变压器使用） 并联功率补偿电容器型号：BWF-10.5-100-1型并联电容器 7台 BWF-10.5-120-1型并联电容器 1台 选取低压断路器型号：DW15-1500(额定短路电流1500A) 选取低压熔断开关型号：HR-1500(额定短路电流1500A) (14)将总变配电所设计成为一体式（No.0-No.1）室内型 总配电所保护： 户内少油断路器选型：SN10-10I 户内真空断路器选型：ZN3-10 户内六氟化硫断路器：LN2-10 5 No.5变压器负荷计 (1)有功功率计算 计算公式Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx 锅炉房 Pjs(kW)=Pe(kW)* Kx =200*0.7=140kW 实验室 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=125*0.25=31.250kW 辅助材料库 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=110*0.2=22kW 油泵房 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=15*0.65=9.750kW 水泵房 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=20*0.65=13 kW 加油站 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=10*0.656.50kW 办公楼、招待所、食堂 Pjs(kW)=Pe(kW)*Kx=15*0.6=9.0kW 总计 ∑Pjs(kW)=231.5kW 补偿值 Kp ∑Pjs(kW)=0.9∑Pjs(kW)=0.9*218.5=208.35kW (2)无功功率计算 计算公式Qjs(kvar)= tgφ *Pjs(kW) 锅炉房 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ)= 123.2kvar 实验室 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ=54.06kvar 辅助材料库 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ= 38.06kvar 油泵房 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ= 7.313kvar 水泵房 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ=13*0.75=9.75kvar 加油站 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ= 4.875kvar 办公楼、招待所、食堂 Qjs(kvar)=Pjs(kW) *tgφ= 11.97kvar 总计 ∑Qjs(kvar)= 249.23kvar 补偿值 Kq ∑Qjs(kvar)=0.95∑Qjs(kvar)=0.95*239.23=236.77kvar (3)视在功率计算 计算公式Sjs(kV.A)=SQRT (Pjs(kW)^2+ Qjs(kvar)^2) 锅炉房 Pjs(kW)/ cosφ= 186.67kV.A 实验室 Pjs(kW)/ cosφ=62.5kV.A 辅助材料库 Pjs(kW)/ cosφ= 44kV.A 油泵房 Pjs(kW)/ cosφ= 12.19kV.A 水泵房 Pjs(kW)/ cosφ= 16.25kvar 加油站 Pjs(kW)/ cosφ= 10kV.A 办公楼、招待所、食堂 Pjs(kW)/ cosφ= 15kV.A 总计 ∑Sjs(kV.A)=340.43kV.A 补偿值 ∑Sjs(kV.A)= SQRT (Kp ∑Pjs(kW)^2+ Kq ∑Qjs(kvar)^2)=315.39kV.A (4)低压额定电流Ijs(A) 计算公式Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/（0.38* SQRT3） Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/(0.38* SQRT3)=315.39kV.A /（0.38*1.732）=479.20A (5) 并联功率补偿电容器选型 平均功率因数cosφ（30） 计算公式osφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A) cosφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A)=231.5kW/315.39kV.A= 0.734 设计要求cosφ（30）>=0.9,则需要在低压侧安装电容器 Qc(kvar)=Pjs(kW)*(tgarccosφ*-tgarccosφ*’)=231.5*(0.9685-0.426)=125.6 kvar 取150 kvar容量的电容器 选型: BWF-10.5-100-1型并联电容器1台 BWF-10.5-50-1型并联电容器1台 (6)计算验证 进行补偿后变电所低压侧的视在功率计算负荷为: Sjs(kV.A)（2）= SQRT (Pjs(kW)^2+ [Qjs(kvar)- Qc(kvar)]^2) = SQRT (231.5^2+ [249.2- 150]^2)=251.86kV.A (7) 根据计算验证拟选择S9-400/10-1变压器 考虑该地区最高温度35°,则在最高温度时S9-1000/10-1变压器的出力为: St=[1-(Qav-20)/100]Snt=[1-(35-20)/100]400=340kV.A St =340kV.A > Sjs(kV.A)2=251.86kV.A，说明选型正确！ (8)变压器的功率损耗计算 δPt=0.015*251.86=3.78kvar δQt=0.06*25186=15.11kvar (9)变压器的高压侧负荷为 Pjs(kW)(1)= Pjs(kW)+ δPt =208.35+3.78=212.135kW Qjs(kvar)（1）= Qjs(kvar)+ δQt=236.77-150+15.11=101.88kvar 10379.5344 Sjs(kV.A)（1）=SQRT (Pjs(kW)(1)^2+ Qjs(kvar)（1）^2) =235.53KV.A (10)补偿后的功率因数为cosφ（1） 计算公式osφ（30）=∑Pjs(kW)/ ∑Sjs(kV.A) cosφ（1）= Pjs(kW)(1)/ Sjs(kV.A)（1） =212.135kW/235.52KV.A=0.90>=0.9满足设计要求 (11))低压侧保护 补偿后低压额定电流Ijs(A) 计算公式Ijs(A)= ∑Sjs(kV.A)/（0.38* SQRT3） Ijs(A（1）)= Sjs(kV.A)（1）/(0.38* SQRT3)= 235.53/（0.38*1.732）=357.86 A 选取低压断路器型号：DW15-400(额定短路电流400A) 选取低压熔断器型号：RTO-400(额定短路电流400A) (12)最终选型 变电所主变压器型号： S9-400/10-1变压器 1台 并联功率补偿电容器型号： BWF-10.5-50-1型并联电容器 1台 BWF-10.5-100-1型并联电容器 1台 选取低压断路器型号： DW15-400(额定短路电流400A) 选取低压熔断器型号： RTO-400(额定短路电流400A) 短路计算 1 K-1处三相短路计算 电力系统电抗 X1=Uc1/Soc=(10.5KV)2/200MA=0.55Ω 架空线电抗 X2=X2*L=0.4Ω/KM*1Km=0.4Ω 总电抗 X∑= X1+ X2=0.4Ω+0.55Ω=0.95Ω 1/0.22Ω 2/1.75Ω K-1 ξξξξ ξξξξ 2 三相短路电流和短路容量 1）周期分量有效值：I(3)K-1=UC1/( SQRT3* X∑)= 10.5KV/( SQRT3* 0.95Ω)=6.38A 2) 三相短路次整态电流: I,,(3)=I∞(3)=I(3)K-1=6.38A 3)冲击电流击及第一周期短路有效值: I(30)sh2.55 I,,(3)=16.273A I(30)sh=1.51 I,,(3)=9.636A 4)三相短路容量: S(3)K-1 =SQRT3*Uc1* I(3)K-1= SQRT3*10.5KV* 6.381A=116.053MVA 2 K-2低压侧短路计算 1)电力系统电抗: X1,=Uc1/Soc=(0.38KV)2/200MA=0.0008Ω 2)架空线电抗 X2,=X2*L*(Uc2/Uc2)2=0.4Ω/KM*1Km*(0.4/10.5)2=0.00058Ω 3)变压器电抗查表计算: (1) 查表得S9-1250变压器Uk‰=5 X1(1)=Uk‰*Uc22/100SN=[5*(0.4KV2)]/100*1250KVA=0.0064Ω (2) 查表得S9-1000变压器Uk‰=5 X2(12=Uk‰*Uc22/100SN=[5*(0.4KV2)]/100*1000KVA=0.008Ω (3)查表得S9-500变压器Uk‰=4 X3(1)=Uk‰*Uc22/100SN=[5*(0.4KV2)]/100*500KVA=0.0128Ω (4)查表得S9-400变压器Uk‰=4 X4(1)=X5(1)=[5*(0.4KV2)]/100*400KVA=0.016Ω 4)总变配电所分出各变电所配电母线电抗计算 按变压器容量计算的经济截面积,选取的油浸纸绝缘电缆影用系数：jec =1.73A/Km 5)配电电缆截面积选择及电抗计算 ①No.2变电所S9-1000变压器 I301=1000KVA/(SQRT310Kv)=57.737A Aec= I301/jec=57.737A/1.73A/Km=33.36mm2 选取：AX1=35mm2 Xx1=1.01Ω/Km NO.0-No.2变电所距离lNO.0-NO.2=100m=0.1Km XNo.2= Xx1* lNO.0-NO.2=1.01Ω/Km*0.1Km=0.101Ω XΣ1=0.101Ω+0.008Ω=0.109Ω ②No.3变电所S9-500变压器 I302=500KVA/(SQRT310Kv)=28.87A Aec= I301/jec=28.87A/1.73A/Km=16.68mm2 选取：AX2=25mm2 Xx2=1.41Ω/Km NO.0-No.2变电所距离lNO.0-NO.3=200m=0.2Km XNo.3= Xx1* lNO.0-NO.3=1.41Ω/Km*0.2Km=0.282Ω XΣ2=0.282Ω+0.0128Ω=0.28328Ω ③No.4 与No.5变电所S9-400变压器 I302=400KVA/(SQRT310Kv)=23.095A Aec= I301/jec=23.095A/1.73A/Km=13.34mm2 选取：AX2=16mm2 Xx2=2.21Ω/Km NO.0-No.4变电所距离lNO.0-NO.4=350m=0.35Km XNo.4= Xx1* lNO.0-NO.4=2.21Ω/Km*0.35Km=0.742Ω NO.0-No.5变电所距离lNO.0-NO.4=500m=0.5Km XNo.5= Xx1* lNO.0-NO.5=2.21Ω/Km*0.5Km=1.105Ω XΣ31=0.742Ω+0.016Ω=0.758Ω XΣ41=1.105Ω+0.016Ω=1.121Ω X3’=X1(1)// XΣ1// XΣ2// XΣ3// XΣ4=0.9999035Ω=1Ω XΣ=X1,+ X2’+ X3’=0.0008Ω+0.00058Ω+1Ω=1.00138Ω 四 本厂总变配电所设计计算 1 设计任务