摘 要

本文的研究对象是一化工厂，对其供配电系统设计进行说明。该化工厂为扩大生产量，对化学工艺生产流程进行了调整，现需要在原有的系统中新增负荷，必然要进行系统扩建。此次供配电系统的设计必须根据项目领域和工艺特点对企业未来几十年的发展做出适当的计划，做到以近期为主，远/近期相结合。传统供配电系统存在诸多缺陷，仅能实现项目的基本需求，因此，为使得供配电系统变得更加的智能化，实现变配电室的综合自动化就显得尤为必要了。

本文通过对现有负荷及增容负荷做出分析，根据实际情况，确定全厂系统的运行方案，选择新配电室地址，确定配电柜的具体情况，根据负荷计算、无功补偿计算、短路计算及动、热稳定性校验，选出适合的电气设备。为了保证一次设备的性能完好及整个系统安全、可靠运行，则需设计二次回路，继电保护等。对供配电系统进行设计的同时，为了实现变配电站的综合自动化，就要对变配电室的综合自动化进行可行性的分析，制定了方案，从装置数量及配置要求、结构要求、后台系统配置、功能、交直流系统等方向入手，设计出符合要求的综合自动化系统。

关键词：供配电，负荷计算，二次回路，综合自动化

Abstract

The object of this study is a chemical plant, and the design of its power supply and distribution system will be described. The production process of chemical processes in this chemical plant have been advanced to expand the production. So we need to add a load on the basis of original system, and the system is bound to carry out the expansion. The design of the power supply and distribution system must make appropriate plans for decades’ development of the company according to the field of project and the features of process, mainly in the recent and combining the recent and long term. The traditional power supply and distribution system exists many defects, which can only meet the basic needs of the project. Therefore, in order to make power supply and distribution system more intelligent, building comprehensive automation power distribution room is particularly necessary.

According to analyze the originally possessed load, the increased capacity and the concrete situation, we can determine the running plan of whole plant power system, choose the location of the new power distribution room, determine the specific circumstances of the electrical power distribution cabinet. By calculation of load, reactive power compensation, short circuit, dynamic and thermal stability check to choose the appropriate electrical devices. To guarantee the performance of first equipment and ensure that the whole power system is running safely and reliably, we can design the second loop and confirm the relay protections. At the same time when we are designing power supply and distribution system, in order to establish the comprehensive automation power distribution station, we have to analyze the feasibility of comprehensive automation power distribution room. We can adopt the programs from the number of devices and configuration requirements, structural requirements, background system configuration, function and AC/DC systems to realist the comprehensive automation for power supply and distribution station.

Key words: power supply and distribution, load calculation, the second loop, comprehensive automation

目 录

摘 要 I

Abstract II

目 录 III

第1章 绪论 1

1.1 课题概述 1

1.1.1课题研究的意义和要求 1

1.1.2课题研究的背景 1

1.2 课题设计的主要内容及要求 2

1.2.1 设计的基本内容 2

1.2.2 设计的基本目标 3

第2章 负荷计算与无功补偿 4

2.2 化工厂计算负荷的确定 4

2.2.1 负荷计算的目的和意义 4

2.2.2 负荷计算的方法 4

2.2.3 需要系数法确定计算负荷 5

2.2.4 二项式系数法确定计算负荷 7

2.2.5 化工厂负荷的计算 7

2.3 无功补偿 11

2.3.1 补偿方式的分类 11

2.3.2 补偿方式的确定 12

第3章 供配电系统的设计 14

3.1 化工厂供配电系统概述 14

3.2 化工厂总体供电方案的确定 14

3.2.1 供电方案比较与选择 14

3.2.2 化工厂变配电室设计方案 17

3.2.3 变、配电系统接线方式及运行方式 18

3.2.4 供电系统的保护 18

3.2.5 非线性负荷谐波情况预测及防止设想 18

3.3 变配电所所址的选择 18

3.3.1 变配电所的设计要求 18

3.3.2 变配电所所址选择 18

3.4 高低压设备的选择 19

3.4.1 高压母线进出线电缆的选择 19

3.4.2 变压器的选择 20

3.4.3 配电柜的选择 23

3.4.4 如何选择互感器 25

3.4.5 如何选择高压开关设设备 26

3.5.6 避雷器的选择 27

第4章 高低压设备的校验与继电保护及二次回路的设计 29

4.1 高低压设备的校验 29

4.1.1 高压母线馈出线电缆的热稳定性校验 29

4.1.2 电力变压器的校验 30

4.1.3 互感器的校验 31

4.1.4 如何校验高压侧断路器: 32

4.2 继电保护装置 32

4.3二次回路及继电保护的设计 32

第5章 化工厂变配电室综合自动化设计 37

5.1 变配电所综合自动化的可行性分析 37

5.2 综合自动化系统设计方案 38

5.2.1 本期装置数量及配置要求 40

5.2.2 结构要求 40

5.2.3 后台系统配置及要求 42

5.2.4 功能 42

5.2.5 交、直流系统 44

5.2.6低周低频减负荷管理 44

第6章 总结与展望 45

参考文献 46

致谢 48

第1章 绪论

1.1 课题概述

1.1.1课题研究的意义和要求

众所周知，自动化工业生产的主要能量来源就是电能^[1]，它能为生产提供主要动力。电能是通过蕴藏在自然界中的各种一次能源转变而来的清洁二次能源。它与其它形式能源之间的转换过程相对来说也是比较容易实现的，同时电能的输送和分配过程简单经济，发电厂发出的电能，经过高压或特高压输电线路，被送到几千里之外的用电地，输电成本十分低。电能还便于控制、调节与测量，在实现生产过程自动化的过程中具有很大的作用，现代社会的各种科学技术都是建立在电能的大规模应用的基础之上的^[2]。由此看出，在现代工业生产中，电能的运用是非常广泛的，甚至在全部的国民经济和社会生活中也是不可或缺的^[3]。

在现代工业生产企业中，虽然电能一般作为生产过程中最重要的动力和能量来源，然而它并没有在产品 (电化工除外) 成本中所占到很大的比重。电能在工业生产中的重要性，并不在于其成本和投资额低，而在于，如果工业生产实现电气化之后，无论是产品质量，还是生产的产品数量，或者是工业生产效率，都可以大大提高，大大减少了生产成本，工人的劳动强度也可以大大的降低，在某种程度上也改善了工人的工作环境，这对生产过程智能化有着相当大的促进作用^[4]。由于电能对于工业生产十分重要，在现代在工业生产的整个过程中，必须保证可靠的电能供应。但是从另一个角度来说，假设工厂的供电过程发生偶有的中断，这对工业生产造成的影响及后果是难以估量的。因此，完善工厂供配电系统有助于工业生产效率的提高，实现工业的自动化生产，是举足轻重的。由于我们一般节能减耗作为检验生产企业是否完成好电力任务的一项主要指标，同时节能减耗作也是搞好国民经济所应该具备的一个重要的前提，那么，把与工厂供配电相关的各方面工作都做好，这对于节约资源、促进国家经济发展，有着相当重大的意义^[5]。