工廠供電的設(shè)計

本文格式為Word版，下載可任意編輯——工廠供電的設(shè)計工廠供電的設(shè)計

一、工廠供電的意義和要求

工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分派，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分派既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)理和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。

在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外）。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，假使工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。

因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源儉約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源儉約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于儉約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必需達(dá)到以下基本要求：

（1）安全在電能的供應(yīng)、分派和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。

（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。

（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求

（4）經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地儉約電能和減少有色金屬的消耗量。

此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照料局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。二、工廠供電設(shè)計的一般原則

依照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB50053-94《10kv及以下設(shè)計規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計必需遵循以下原則：

（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；

必需遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括儉約能源，儉約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

（2）安全可靠、先進(jìn)合理；

應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。

（3）近期為主、考慮發(fā)展；

應(yīng)根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。

（4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。

按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和把握工廠供電設(shè)計的有關(guān)知識，以便適應(yīng)設(shè)計工作的需要。

三、設(shè)計內(nèi)容及步驟

全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各個車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電狀況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分派電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。

1、負(fù)荷計算

全廠總降壓變電所的負(fù)荷計算，是在車間負(fù)荷計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果。

2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇

參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。

3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計

根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝簡單維修便利。

4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷狀況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案，計算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書表達(dá)設(shè)計成果。

5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算

工廠用電，尋常為國家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計算。由系統(tǒng)不同運行方式下的短路參數(shù)，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。

6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計

按負(fù)荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用適合的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機(jī)還可以采用控制電機(jī)勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。

7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇

參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負(fù)荷以及對應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計成果。

8、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計

為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護(hù)裝置。并對保護(hù)裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。

設(shè)計包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計成果。35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護(hù)屏和控制屏屏面布置圖。

9、變電所防雷裝置設(shè)計

參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計算，避免產(chǎn)生反攻現(xiàn)象的空間距離計算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波的避雷器的規(guī)格型號，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地電阻計算。

10、專題設(shè)計

11、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計綜合前述設(shè)計計算結(jié)果，參照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計。其次章負(fù)荷計算及功率補(bǔ)償

一、負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的

（1）計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，尋常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。

（2）尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。

（3）平均負(fù)荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個班）的平均負(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。

二、負(fù)荷計算的方法

負(fù)荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。

短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最終計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法）。

二、本設(shè)計采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算1.在最小運行方式下：（1）確定基準(zhǔn)值

取Sd=100MV?A,UC1=60KV,UC2=10.5KV

而Id1=Sd/√3UC1=100MV?A/(√3×60KV)=0.96KAId2=Sd/√3UC2=100MV?A/(√3×10.5KV)=505KA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)（SOC=310MV?A）X1*=100KVA/310=0.322）架空線路（XO=0.4Ω/km）X2*=0.4×4×100/10.52=1.52

3）電力變壓器（UK%=7.5）

X3*=UK%Sd/100SN=7.5×100×103/(100×5700)=1.32

繪制等效電路如圖，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點。

(3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值

X*Σ(K-1)=X1*＋X2*=0.32+1.52=1.84三相短路電流周期分量有效值

IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)=0.96/1.84=0.523)其他三相短路電流

I\∞(3)=Ik-1(3)=0.52KAish(3)=2.55×0.52KA=1.33KAIsh(3)=1.51×0.52KA=0.79KA4)三相短路容量

Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/1.84=54.3

(4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值

X*Σ(K-2)=X1*＋X2*＋X3*//X4*=0.32+1.52+1.32/2=2.52)三相短路電流周期分量有效值

IK-2(3)=Id2/X*Σ(K-2)=505KA/2.5=202KA3)其他三相短路電流

I\∞(3)=Ik-23)=202KAish(3)=1.84×202KA=372KA

Ish(3)=1.09×202KA=220KA4)三相短路容量

Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/2.5=40MV?A在最大運行方式下：（1）確定基準(zhǔn)值

取Sd=1000MV?A,UC1=60KV,UC2=10.5KV而Id1=Sd/√3UC1=1000MV?A/(√3×60KV)=9.6Id2=Sd/√3UC2=1000MV?A/(√3×10.5KV)=55KA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)（SOC=1338MV?A）X1*=1000/1338=0.75

2）架空線路（XO=0.4Ω/km）X2*=0.4×4×1000/602=0.453）電力變壓器（UK%=4.5）

X3*=X4*=UK%Sd/100SN=7.5×1000×103/(100×5700)=13.2

繪制等效電路如圖，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點。

(3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值

X*Σ(K-1)=X1*＋X2*=0.75+0.45=1.22)三相短路電流周期分量有效值

IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)=9.6KA/1.2=8KA3)其他三相短路電流

I\∞(3)=Ik-1(3)=8KAish(3)=2.55×8KA=20.4KAIsh(3)=1.51×X*Σ(K-1)8KA=12.1KA4)三相短路容量

Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=1000/1.2=833MVA

(4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量K1)總電抗標(biāo)幺值

X*Σ(K-2)=X1*＋X2*＋X3*∥X4*=0.75＋0.45＋13.2/2=7.82)三相短路電流周期分量有效值

IK-2(3)=Id2/X*Σ(K-2)=55KA/7.8=7.05KA3)其他三相短路電流

I\∞(3)=Ik-2（3）=7.05KAish(3)=2.55×7.05KA=17.98KAIsh(3)=1.51×7.05KA=10.65KA4)三相短路容量

Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-2)=1000/7.05=141.8MV?A三.短路電流計算結(jié)果：1.最大運行方式2.最小運行方式

第六章導(dǎo)線、電纜的選擇概述

為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)