化纖廠電力配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南

課程設(shè)計(jì)題目：化纖廠變電所配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1設(shè)計(jì)根據(jù)

(I)全廠各車間變電所負(fù)荷表：

變電所1

序號(hào)車間設(shè)備容量(KW)Kxcos中唔①計(jì)算負(fù)荷

1制條車間3400.80.80.75

2紡紗車間3400.80.80.75

3軟水站86.10.650.80.75

-4鍛工車間36.1)0.30.651.17

5機(jī)修車間296.20.30.51.73

6托兒所12.80.60.61.33

7倉(cāng)庫(kù)37.960.30.51.17

變電所2

1織造車間5250.80.80.75

2染整車間4900.80.80.75

3浴室1.880.81—

4食堂20.630.750.S0.75

獨(dú)身宿舍200.81—

變電所3

1鍋爐房1510.750.80.75

2水泵房1180.750.80.75

3化驗(yàn)室500.750.80.75

4卸油泵房280.750.80.75

與電業(yè)部門供電協(xié)議：

1)從電業(yè)部門某35/10KV變電所，用10KV雙回架空線路向本廠配電，變電所在廠南側(cè)0.5

公里；

2)該變電所10KV配出線路定期限過(guò)電流裝置的整定明間為1.5S,規(guī)定配電所不不小于L0S

3）在總配電所10KV側(cè)計(jì)量

4）功率因數(shù)在0.9以上

5）配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)

運(yùn)行方式電源10KV母線短路容量闡明

系統(tǒng)最大運(yùn)行方式

系統(tǒng)為無(wú)限大容量

系統(tǒng)最小運(yùn)行方式S以=107MW

2.本廠負(fù)荷性質(zhì)：

多數(shù)車間為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制.整年306個(gè)工作口，年最大負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)數(shù)為

6000小時(shí).屬于二級(jí)負(fù)荷.

3,設(shè)計(jì)范圍：

（1）高壓供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)資料,選擇本廠最優(yōu)供電電壓等級(jí)

（2）總降變電站設(shè)計(jì)

1）主接線設(shè)計(jì)

2）短路電流計(jì)算

3）重要電氣設(shè)備選擇

4）重要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

5）配電裝置設(shè)計(jì)

6）防雷、接地設(shè)計(jì)

（3）車間變電所設(shè)計(jì)

根據(jù)車間負(fù)荷狀況，選擇車間變壓器H勺臺(tái)數(shù)、容量，以及變電所位置口勺原則考慮

4.設(shè)計(jì)成果:

設(shè)計(jì)闡明書(shū)

包括對(duì)多種設(shè)計(jì)方案分析比較的扼要論述，并附有必要H勺計(jì)算及表格

目錄

摘要......................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第1章工廠電氣設(shè)計(jì)總則....................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

1.1工廠供電的意義和規(guī)定.................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

1.2研究大型工廠供電系統(tǒng)背景............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

1.3工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則..............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第2章工廠供電設(shè)計(jì)蹴8定..................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2.1負(fù)荷類型.............................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及環(huán)節(jié)......................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

2.4電源狀況.............................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第三章負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)賠償.............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

3.1電力負(fù)荷定義及分級(jí)...................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

3.2計(jì)算負(fù)荷定義及有關(guān)計(jì)算..............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

3.3功率因數(shù)賠償計(jì)算....................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

3.4變壓器日勺選擇........................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第4章短路電流概念及計(jì)算..................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

4.1短路電流的有關(guān)概念..................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

4.2短路電流的計(jì)算......................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第5章總配電所主接線方案的設(shè)計(jì)............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

5.1概述.................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

5.2總配電所主結(jié)線的設(shè)計(jì)................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第6章工廠電力線路的設(shè)計(jì)..................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

6.1架空線路的設(shè)計(jì)......................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

6.2導(dǎo)線截面的選擇......................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第7章重要電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)............................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

7.1概述................................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

7.2按短路狀況校驗(yàn)電器的穩(wěn)定性..........................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

7.3電氣設(shè)備日勺選用......................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第8章供電系統(tǒng)的保護(hù)....................................錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

8.1概述錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

8.2變壓器保護(hù)錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

第9章防雷與接地錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

9.1概述錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

9.2防雷錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

9.3接地錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

道謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

參照文獻(xiàn),錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。

摘要

電力行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)H勺基礎(chǔ)工業(yè)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)H勺興衰

成敗，它為現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)技術(shù)和國(guó)防提供必不可少的動(dòng)力。以發(fā)電廠電

氣部分、高電壓技術(shù)、繼電保護(hù)等專業(yè)知識(shí)為理論根據(jù)，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的

重要能源和動(dòng)力.伴隨現(xiàn)代文明口勺發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn)和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)

量和管理提出了越來(lái)越高H勺規(guī)定。工廠供電系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是變電所。因此，設(shè)

計(jì)和建造一種安全、經(jīng)濟(jì)日勺變電所，是極為重要日勺。

第1章工廠電氣設(shè)計(jì)總則

1.1工廠供電的意義和規(guī)定

工廠供電，就是指工廠所需電能口勺供應(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)日勺重要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式

的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分派既

簡(jiǎn)樸經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)整和測(cè)量，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。因此，電能

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)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)日勺重要能源和動(dòng)力，不過(guò)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(shí)現(xiàn)電氣化后來(lái)可

以大大增長(zhǎng)產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)成本，減輕工人的

勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。從另首先來(lái)說(shuō)，

假如工廠的電能供應(yīng)忽然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)也許導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。因此，做好

工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要日勺意義。

由于能源節(jié)省是工廠供電工作的一種重要方面，而能源節(jié)省對(duì)于國(guó)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(duì)于節(jié)省能源、支援國(guó)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(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需

要，并做好節(jié)能工作，就必須到達(dá)如下基本規(guī)定：

(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)滿足電能顧客對(duì)供電可靠性的規(guī)定。

(3)優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能顧客對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的規(guī)定

(4)經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡量地節(jié)省電能和減少

有色金屬『、J消耗量。

此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、目前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要

照顧局部的目前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。

1.2研究大型工廠供電系統(tǒng)背景

我國(guó)的電力工業(yè)已居世界前列，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還是有一定的差距，我們

人均電量水平還很低，電力工業(yè)分布也不均勻，還不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

電力市場(chǎng)尚未完善，管理水平、技術(shù)水平均有待提高。

為了使我國(guó)電力工業(yè)趕上世界電力技術(shù)的發(fā)展水平，叢二十一世紀(jì)一開(kāi)始，

我國(guó)就深入加強(qiáng)在電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、電力系統(tǒng)的自動(dòng)化調(diào)度與管理、

電力通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、繼電保護(hù)等領(lǐng)域開(kāi)展研究，尤其注意完善電力市場(chǎng)，研究

電力市場(chǎng)的技術(shù)支持系統(tǒng)，增進(jìn)我們H勺電力_L業(yè)不停前進(jìn)。

工廠供電就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分派。我們懂得，電能是現(xiàn)代工業(yè)生

產(chǎn)口勺重要能源和動(dòng)力，工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用電能和實(shí)現(xiàn)電氣化后來(lái)，能大大增長(zhǎng)產(chǎn)量，

提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減少生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng),改善工人的

勞動(dòng)條件,有助于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。不過(guò),工廠的電能供應(yīng)假如忽然中斷,則

將對(duì)工業(yè)生產(chǎn)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果,甚至也許發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事

故；由此可見(jiàn)，搞好工廠供電工作對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，

具有十分重大日勺意義。

工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需電能，一般是由外部電力系統(tǒng)供應(yīng)，經(jīng)企業(yè)內(nèi)各級(jí)變電所

變電壓后，分派到各用電設(shè)備。工業(yè)企業(yè)變電所是企業(yè)電力供應(yīng)口勺紐約，所處地

位十分重要，因此對(duì)的計(jì)算選擇各級(jí)變電站H勺變壓器容量及其他設(shè)備是實(shí)現(xiàn)安全

可靠供電時(shí)前提。進(jìn)行企業(yè)電力負(fù)荷計(jì)算日勺目日勺就是為對(duì)日勺選擇企業(yè)各級(jí)變電站

的變壓器容量，多種電氣設(shè)備的型號(hào)，規(guī)格以及供電網(wǎng)絡(luò)所用導(dǎo)線型號(hào)等提供科

學(xué)H勺根據(jù)。

1.3工廠供電設(shè)計(jì)口勺一般原則

按照國(guó)標(biāo)GB50052-95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50053-94《10kv及如

下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB50054-95《低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范》等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)

計(jì)必須遵照如下原則：

（1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；

必須遵守國(guó)家H勺有關(guān)規(guī)定及原則，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)省能源，節(jié)

省有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。

（2）安全可靠、先送合理

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)日勺電氣產(chǎn)品。

（3）近期為主、考慮發(fā)展

應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，對(duì)的處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到

遠(yuǎn)近結(jié)合，合適考慮擴(kuò)建日勺也許性。

（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(diǎn)和地區(qū)供電條件

等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要構(gòu)成部分。工廠

供電設(shè)計(jì)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口勺人員，

有必要理解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)H勺有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。

第2章工廠供電設(shè)計(jì)的規(guī)定

2.1負(fù)荷類型

多數(shù)車間為三班制，少數(shù)車間為一班或兩班制。本廠絕大部分用電設(shè)備屬長(zhǎng)

期持續(xù)負(fù)荷，規(guī)定不間斷供電。整年為306個(gè)工作日，年最大負(fù)荷運(yùn)用小時(shí)為

6000小時(shí)。屬于二級(jí)負(fù)荷。

2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容及環(huán)節(jié)

全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生

產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷日勺規(guī)定，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電狀況。處理對(duì)各部門的安全

可靠，經(jīng)濟(jì)的分派電能問(wèn)題。其基本內(nèi)容有如下幾方面。

1、負(fù)荷計(jì)算

全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算日勺基礎(chǔ)上進(jìn)行的I?？紤]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(jì)算負(fù)荷及總功率因

數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、體現(xiàn)計(jì)算成果。

2、工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇

參照電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)原因，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷

以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器日勺臺(tái)數(shù)和容量。

3、工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計(jì)

根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷規(guī)定的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)

數(shù)，確定變電所高、低茂線方式。對(duì)它的基本規(guī)定，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，

安裝輕易維修以便。

4、廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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。參照負(fù)荷布局及總

降壓變電所位置，比較幾種可行H勺高壓配電網(wǎng)布置方案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓

損失，由不一樣方案時(shí)可靠性，電壓損失，基建投資，年運(yùn)行費(fèi)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)作線路構(gòu)造與敷

設(shè)方式設(shè)計(jì)。用廠區(qū)高壓線路平面布置圖，敷設(shè)規(guī)定和架空線路桿位明細(xì)表以及

工程預(yù)算書(shū)體現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。

5、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算

工廠用電，一般為國(guó)家電網(wǎng)日勺末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行不不小于電網(wǎng)容量，皆可按

無(wú)限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不一樣運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不

一樣運(yùn)行方式下各點(diǎn)日勺三相及兩相短路電流。

6、改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì)

按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所H勺功率因數(shù)，通過(guò)查表或計(jì)算求出到達(dá)供電部門規(guī)

定數(shù)值所需賠償H勺無(wú)功率。由手冊(cè)或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)

量，并選用合適日勺電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控

制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無(wú)功功率，改善功率因數(shù)。有諧波影響，還要考慮串聯(lián)

調(diào)諧電抗器。

7、變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇

參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)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(kāi)關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、自.感器、

開(kāi)關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢查。用總降壓變電所主結(jié)線圖,

設(shè)備材料表和投資概算體現(xiàn)設(shè)計(jì)成果。

8、繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì)

為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓

電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置對(duì)應(yīng)日勺控制、信號(hào)、檢測(cè)

和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢查其敏捷系數(shù)。

設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信號(hào)裝置，操作電源和控制

電纜構(gòu)成日勺變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開(kāi)圖以及

元件材料體現(xiàn)設(shè)計(jì)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(jì)

參照當(dāng)?shù)貐^(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊日勺避雷針保護(hù)范圍計(jì)算,

防止產(chǎn)生反擊現(xiàn)象時(shí)空間距離計(jì)算，按避雷器日勺基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波日勺避

雷器的規(guī)格型號(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大容

許安裝距離檢查以及沖擊接地電阻計(jì)算。

10、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計(jì)綜合前述設(shè)計(jì)計(jì)算成果，參照國(guó)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(jì)。

2.3供用電協(xié)議

本廠與電業(yè)部門所簽訂的供用電協(xié)議重要內(nèi)容如下：

(1)電業(yè)部門某35/10千伏變電所，用10千伏雙回架空線路向本廠供電，該

所在廠南側(cè)1.0公里；

(2)該變電所千伏配出線路定期限過(guò)流保護(hù)裝置的整定期間為1.5秒，規(guī)定

配電所不不小于L0秒；

(3)在總配變電所10千伏則計(jì)量；

(4)規(guī)定本廠的功率因數(shù)值在0.9以上.

(5)配電系統(tǒng)技術(shù)數(shù)據(jù)：

變電所10千伏母線短路數(shù)據(jù)如表2-1。

表2-1變電所10千伏母線的數(shù)據(jù)

運(yùn)行方式電源10千伏母線短路容量說(shuō)明

系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)S⑶小二187兆伏安

系統(tǒng)為無(wú)限大容量

系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)S⑶.產(chǎn)107兆伏安

2.4電源狀況

本廠擬從電業(yè)部門某35/10千伏變電所，用1OKV雙回路架空線路向本廠配

電，該變電所在廠南側(cè)0.5公里。其中一回為備用電源。系統(tǒng)規(guī)定，只有在工作

電源停電時(shí)，才容許冬用電源供電。詳見(jiàn)供電系統(tǒng)圖2-1。

圖2-1供電系統(tǒng)圖

第三章負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)賠償

3.1電力負(fù)荷定義及分級(jí)

在電力系統(tǒng)中，電氣設(shè)備所需用的電功率稱為負(fù)荷或電力（W或KW）。由于

電功率分為視在功率、有功功率和無(wú)功功率，一般用電流表達(dá)的負(fù)荷，實(shí)際上

是對(duì)應(yīng)視在功率而言。目前供電部門所分派日勺負(fù)荷指標(biāo)，重要是指小時(shí)平均日勺有

功負(fù)荷指標(biāo)，而不是視在功率和無(wú)功功率。

電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電

單位，如說(shuō)重要負(fù)荷、不重要負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷、照明負(fù)荷等。另一種是指用電設(shè)

備或用電單位所耗用日勺電功率或電流大小，如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載）、重負(fù)荷（重載）、

空負(fù)荷（空載）、滿負(fù)荷（滿載）等。

電力負(fù)荷的分級(jí)按顧客電力負(fù)荷的重要性及規(guī)定對(duì)其供電持續(xù)性和可靠性

程度的不一樣，一般將電力負(fù)荷分三等級(jí):

（1）一級(jí)負(fù)荷重要的電力負(fù)荷。對(duì)該類負(fù)荷供電日勺中斷，將招致人的生命

危險(xiǎn)、設(shè)備損壞、重要的產(chǎn)品報(bào)廢，使生產(chǎn)過(guò)程長(zhǎng)期紊亂，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大

損失或超成社會(huì)秩序混亂。屬于此類負(fù)荷的有冶金、電爐煉鋼企業(yè)、重要的國(guó)防

工業(yè)和科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院手術(shù)室、鐵路與交通H勺電力牽引和鐵路鐵路樞紐、行車信

號(hào)與集中閉塞負(fù)荷等。對(duì)一級(jí)負(fù)荷一律應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源供電。

（2）二級(jí)負(fù)荷較重要日勺電力負(fù)荷供電的中斷，將超成工農(nóng)業(yè)大量減產(chǎn)、工

礦交通運(yùn)送停止、生產(chǎn)率下降以及市人民正常生活和業(yè)務(wù)活動(dòng)遭受重大影響等。

一般大型工廠企業(yè)、科研院校等都屬于二級(jí)負(fù)荷。

（3）三級(jí)負(fù)荷不屬十一、二級(jí)啊其他電力負(fù)荷，如附屬企業(yè)、附屬車可和

某些非生產(chǎn)性場(chǎng)所中不重要的電力負(fù)荷等。

各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電電源日勺規(guī)定：

（1）一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源口勺規(guī)定

規(guī)定應(yīng)有兩個(gè)供電電源，當(dāng)一種電源發(fā)生故障時(shí)，另一種電源不致同步受到

損壞。對(duì)一級(jí)負(fù)荷尤其重要日勺負(fù)荷，除規(guī)定有上述兩個(gè)電源外，還規(guī)定增設(shè)應(yīng)急

電源。

常用H勺應(yīng)急電源有：

1）獨(dú)產(chǎn)于正常電源的發(fā)電機(jī)組

2）干電池

3）蓄電池

4）供電系統(tǒng)中有效地獨(dú)立于正常電源的專門供電線路。

（2）二級(jí)負(fù)荷對(duì)電源日勺規(guī)定

規(guī)定做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障時(shí)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供

電。一般規(guī)定兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)。

（3）三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源H勺規(guī)定

由于三級(jí)負(fù)荷為不重要的I一般負(fù)荷，因此它對(duì)電源無(wú)特殊規(guī)定。

3.2計(jì)算負(fù)荷定義及有關(guān)計(jì)算

計(jì)算負(fù)荷，是通過(guò)記錄計(jì)算求出H勺，用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中H勺各元

件日勺負(fù)荷值計(jì)兌負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本根據(jù)。一般取半小時(shí)平均最大負(fù)荷Pa

（亦即年最大負(fù)荷）作為計(jì)算負(fù)荷。不過(guò)由于負(fù)荷狀況復(fù)雜，影響計(jì)算負(fù)荷口勺原

因諸多，實(shí)際上，負(fù)荷也不也許是一成不變的，它與設(shè)備H勺性能，生產(chǎn)的組織以

及能源供應(yīng)的狀況等多種原因有關(guān)，因而負(fù)荷計(jì)算也只能力爭(zhēng)實(shí)際。

電力負(fù)荷確實(shí)定，為選擇變壓器容量、電氣主接線、電氣設(shè)備以及供電網(wǎng)絡(luò)

接線和導(dǎo)線型號(hào)等提供根據(jù)。負(fù)荷確定得與否對(duì)的合理.，直接影響到電氣設(shè)備和

導(dǎo)線的選擇與否經(jīng)濟(jì)合理.若負(fù)荷確定得過(guò)大，將使電器和導(dǎo)筏過(guò)大，導(dǎo)致投資

增大和有色金屬的I揮霍；若負(fù)荷確定得過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)增長(zhǎng)電能

損耗，并產(chǎn)生過(guò)熱，加速電氣設(shè)備的絕緣老化，減少設(shè)備的使用壽命，影響供電

系統(tǒng)的安全性、可靠性。因而必須對(duì)日勺進(jìn)行電力負(fù)荷H勺計(jì)算。

其計(jì)算措施有：需要系數(shù)法、二項(xiàng)式系數(shù)法、單耗法

（1）需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷

需要系數(shù)法是將電力設(shè)備H勺額定容量加起來(lái)，再乘以需要系數(shù)，就得到計(jì)算

負(fù)荷。由于需要系數(shù)法的需要系數(shù)值是根據(jù)設(shè)備臺(tái)數(shù)較多、容量差異不是很大日勺

一般狀況來(lái)確定的，未考慮設(shè)備容量相差懸殊時(shí)少數(shù)大容量設(shè)備對(duì)計(jì)算機(jī)負(fù)荷日勺

影響，因此此法較合用于設(shè)備臺(tái)數(shù)較多的I車間及全廠范圍額日勺計(jì)算負(fù)荷確實(shí)定。

有關(guān)計(jì)算:

變電所1

制條車間查表得

傲⑴=KF=0.8x340=272Rv

。30（1）=^3o（i）tan獷=272x0.75=204Avar

_^3o（i）_272_

邑c。⑴二西二而"340"”

/=-^=———=517A

限41.732x0.38

紡紗車間6。⑵=K、Pe=0.8x340=272kw

（?3（）（21=Ao⑴tan^=272x0.75=204kvar

AO<2）272“A..

-----=----=340"A

cosy/0.8

5340

30==517A

cos?1.732x0.38

飲水站Ao⑶=KxP,=0.65x86.1=56kw

Qio⑶=AO（3）tan〃=56x0.75=42kvar

Ao⑶56

$3（X3）=70"4

cos-港

§30（3）70

=106A

1.732x0.38

鍛工車間△。（4）=&P?=0.3x36.9=\\.07kw

Q303）二%）"btan^/=11.07x1.17=12.95%var

p

「30⑸也=17"A

cosy/0.65

S3017

=25.83A

30(4)匹1.732x0.38

機(jī)修車間&⑸=KxPe—0.3x296.2=88.86A:w

蠹⑹=6o(5)tani//=88.86x1.73=153,13kvar

P

「30⑴竺強(qiáng)=177.72"A

cosi/0.5

_S3(,_177.72_

30⑸一版「1.732x().38

托兒所兒(61=Kx人P?4=0.6x12.8=7.68A:vv

°3o(6)=6o?tan〃=7.68x1.33=10.21Avar

p

乃0(6)7AX

S^=12.8E，A

0.6

Q12.8

030=19.45A

-73x0.38

倉(cāng)庫(kù)4)⑺=Kx=0.3x37.96=11.388?

Q30⑺=&⑺tan^/=11.388x1.17=13.32A:var

c巴。⑺11.388

=1.732^38=3464

30(7)

變電所2

織造車間&⑴=KxP=0.8x525=420A:vv

03oa)=^3o(i)tan獷=420x0.75=3152var

P

Qow

§30(1)=—=525kvA

COSII/0.8

S%525_A

----------=797.7A

,3”1.732X0.38

染整車間6O(2)=KXP,=0.8x525=420攵卬

。3()(2)=々。⑶tany/=392x0.75=294攵var

「P39?

30(2)—=490kvA

cos/0.8

)

$30(2_490_nAA.

3o(2)一—F——744.5A

V3L;v1.732x0.38

浴室%⑶=KxPe=0.8x1.88=1.504攵卬

。3。（3）=居o?）tanw

p

「30(3)

$30(3)=^^=1.504八A

cos”I

=率”=—"里—=2.28A

⑶y/3UN1.732x0.38

食堂80s)=KxC=0.75X20.63=15.474卬

Qo(4)=^3o(4)tan”=15.47x0.75=11.6/:var

S==HfZ.=19.34人八A

加⑼cos//0.8

30(4)=4^-=——=29.38A

瓜N1732x0.38

獨(dú)身宿舍%=KxPe=0.8X20=16ZW

230(5)=八。⑸tan”

—=\6kvA

cos/1

S30⑸16

=24.31A

30⑸一&「6x0.38

變電所3

鍋爐房60⑴=Kx。=0.75x151=113.25A:iv

源⑴=^0(1)tan^=113.25x0.75=84.9375kvar

rP11325

30(l)^=-=141.56)tvA

COS"0.8

S3c141.56=215.084

3UN1.732X0.38

水泵房Go⑵=KxP.=0.75x118=88.54卬

230(2)=6o(2)tan收=88.5x0.75=66.3752var

jS3W2)110.625

勤⑵二畫(huà)二瓦面=I68O8A

化驗(yàn)室6o(3)=KxPc=0.75x50=37.5kw

。30(3)=^3o(3)tany/=37.5x0.75=28.125Z:var

p

「30(3)375

—=46.875A:vM

cos/0.8

獸L=46.87524

⑶瓜N1732x0.38

卸油泵房%)(4)=KxP?=0.75x28=2\kw

勰⑷=%)⑷tan”=21x0.75=15.75^var

p

「30(箝包=26.25"A

COS"0.8

…裝二版J.88A

變電所設(shè)定K>=0.95仁=0.95

變電所1

勺=0.95x(272+2724-56+11.07+88.86+7.68+11.388)=683.(M8攵卬

。30=0.95x(204+204+42+12.95+153.73+10.21+13.32)=640.2Uvar

So=J4：+QJ=V683.0482+640.212=936.17kv.A

盒廠建焉X5L28A

變電所2

Eo=0.95x(420+392+1.504+15.47+16)=802.73%卬

Qw=0.95x(315+294+11.6)=589.574var

5?30=7^O2+QM)2=V802.732+589.572=995.97切.A

S30995.97

30K=1437.64

1.732x0.4

變電所3

Ao=0.95x(113.25+88.5+37.5+21)=247.344w

230=0.95x(84.9375+66.375+28.125+15.75)=185.43%var

S30==J247.342+185.432=309.13k“A

S_309.13

,3030=446.2A

&N-1.732x0.4

表3-1各車間和車間變電所負(fù)荷計(jì)算表

各車間和車間變電所負(fù)荷計(jì)算表(380V)

需用功率因功率因計(jì)算容量

序車間(單位)名設(shè)備容

號(hào)系數(shù)數(shù)cos數(shù)角正P30/KQM/KVS30/KV車變所代號(hào)

稱量KWho/A

Kd0切tanIWarA

(1)No.l變電所

制條車間3400.80.80.75272204340517

紡紗車間3400.80.80.75272204340517

軟水站86.10.650.80.75564270106

鍛工車間36..9().30.651.1711.0712..951725.83

1機(jī)修車間296..20.30.51.7388.86153.73177.72270

NO.1

托二所12.80.60.61.337.6810.2112.8019.45

倉(cāng)庫(kù)37..960.30.51.1711.38813.3222.77634.6

小計(jì)719640

同期系數(shù)68304

936.171351.28

Kv=0.958640.21

(2)No.2變電所

織造車間525().80.80.75420315525797.7

染整車間4900.80.80.75392294490744.5

浴室1.880.81.01.5U1.5042.28

食堂20.630.750.80.7515.4711.619.3429.38

2NO.2

獨(dú)身宿舍200.81.016.016.024.31

小計(jì)829620.6

同期系數(shù)

802.73589.7995.971437.6

K-=0.95

(3)No.3變電所

鍋爐房1510.750.80.75113.2584.94141.56215.08

水泵房1180.750.80.7588.566.38110.63168.09

化驗(yàn)室500.750.80.7537.528.1346.8825.65

卸油泵房280.750.80.752115.7526.2539.88

3NO.3

小計(jì)344258193.51322..5

同期系數(shù)309.6247.34185.43309.13446.2

Kv=0.95

變壓器1的損耗△分=().015邑0=936.17x0.015=14.04^

O=0.06x936.17=56.1702Z:var

△27.=.O6S3O

2

△ST=y]PT+Q「=Jl4.042+56.1702?=57.84hv

△-Q趣/83.494

變壓器2的損耗△鳥(niǎo)=0.015S30=995.97x0.015=14.臾U卬

△=0.06S30=0.06x995.97=59.76攵var

22=Jl4.942+59.76?=61.602卬

△ST=yjPT+QT

A,ST61.60ooni.

△Zr=」=---------=88.91A

6UN1.732X0.4

變壓器3時(shí)損耗△4=0.015S3c=0.015x309.13=4.64kw

△QT=0.06S30=0.06x309.13=18.55/:var

△S產(chǎn)4Pj2+Q；=V4.642+18.552=19.12"4

A,ST19.12cr/A

△/r=—(=—=----------=27.6A

同'1.732X0.4

3.3功率因數(shù)賠償計(jì)算

在工廠供電系統(tǒng)中，絕大多數(shù)用電設(shè)備都具有電感日勺特性。這些設(shè)備不僅需

要從電力系統(tǒng)吸取有功功率，還要吸取無(wú)功功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必需

的交變磁場(chǎng)。然而在輸送有功功率一定日勺狀況下，無(wú)功功率增大，就會(huì)減少供電

系統(tǒng)的功率因數(shù)。因此，功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能運(yùn)用程度及電器設(shè)備

使用狀況的一種具有代表性的重要指標(biāo)。

功率因數(shù)日勺減少產(chǎn)生日勺不良影響：（1）系統(tǒng)中輸送的總電流增長(zhǎng)，使得供電

系統(tǒng)中的電氣元件，如變壓器、電器設(shè)備、導(dǎo)線等容量增大，從而使工廠內(nèi)部的

啟動(dòng)控制設(shè)備、測(cè)量?jī)x表等規(guī)格尺寸增大，因而漕大了初投資費(fèi)用；（2）由于無(wú)

功功率的增大而引起日勺總電流日勺增長(zhǎng)，使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗對(duì)應(yīng)

地增大；（3）由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過(guò)的電流，因此總電流

增大，就使的供電系統(tǒng)中日勺電壓損失增長(zhǎng)，使得調(diào)壓困難；（4）對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)

電設(shè)備來(lái)說(shuō)，無(wú)功電流日勺增大，使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增長(zhǎng)，電壓減少，過(guò)度

增大激磁電流，從而使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過(guò)容許范圍，為了保證轉(zhuǎn)子繞組的正常

工作，發(fā)電機(jī)就不能到達(dá)預(yù)定日勺出力。

無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)及工廠內(nèi)部日勺供電系統(tǒng)均有不良的影響。因此，供電單

位和工廠內(nèi)部均有減少無(wú)功功率需要量的規(guī)定，無(wú)功功率的減少就對(duì)應(yīng)地提高了

功率因數(shù)。

供電單位在工廠法行初步設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)功率因數(shù)都要提出一定的規(guī)定，它是根據(jù)

工廠電源進(jìn)線、電力系統(tǒng)發(fā)電廠日勺相對(duì)位置以及工廠負(fù)荷的容量決定的。根據(jù)《全

國(guó)供用電規(guī)則》的I規(guī)定，本設(shè)計(jì)規(guī)定顧客日勺功率因數(shù)cos中20.9。

供電單位對(duì)工廠功率因數(shù)這樣高的I規(guī)定，僅僅依托提高自然功率因數(shù)的措

施，一般不能滿足規(guī)定。因此，工廠便需要裝設(shè)無(wú)功賠償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行

人工賠償。

按有關(guān)規(guī)定，賠償后變電所高壓側(cè)的功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9,即cos①N0.9。

考慮到變壓器日勺無(wú)功損耗遠(yuǎn)不小于有功功率損耗，因此低壓側(cè)賠償后的功率因數(shù)

應(yīng)略不小于0.9,取0.95。

賠償容量可按下式確定：=々，儂。①1-tan①2

式中，tan必一一賠償前自然平均功率因數(shù)cos必對(duì)應(yīng)的正切值；

tan次一一賠償后自然平均功率因數(shù)cos。?對(duì)應(yīng)口勺正切值;

△qe---賠償率kvar/kw

時(shí)——設(shè)計(jì)時(shí)求得的平均負(fù)荷，單位為kw；

qe——單個(gè)電容器H勺容量Zvar

n——并聯(lián)電容器H勺個(gè)數(shù)

賠償計(jì)算:

變壓器總1^o(3)=683.048+14.04=697.088KVV

QO(3)=64O.21+56.17O2=696.38fcvar

=V697.0882+696J82=985.33QA

二S3o(3)=985.33

=1422.24A

-6UN-L732X0.4

無(wú)功賠償

QC2=%|(tan%-tank)

=/^(tanarccosO.7-tanarccos().95)

=482Zvar

取整乙90

⑵;J6972-(696-490)2x727"A

賠償后選800八?A

△耳=0.015S；o(2)=0.015X727=\0.9kw

△Q.=0.06S，.八=0.06x727?43.6kvar

P；)a)=P3O(2)+△分=697+10.9x708AH

Q；o⑴=696-490+43.6=25Uvar

22

S；0(l)=V700+251=75\kv-A

cosy/=70%51x0.94>0.9

變壓器2%⑶=802.73+14.94=817.67"

。3。⑶=589.57+61.60=651.172var

=V817.672+651.172=1045.28出門A

/==I。”?=150878A

⑶6UN1.732X0.4

=878

無(wú)功賠償c。鄧2%)45=°-

Qq=602(tan%—tan夕2)

=7^02(tanarccos0.78-tanarccos0.95)

=350kvar

22

S^2)=818+(651-350)?S72kv-A

賠償后選10002亡A

△R<=0.0155*=0.015x872=13.08Jlw

△Qr=O.O6S；O(2)=0.06x872=5232kvar

噸⑴=818+13.08=813.08?813-w

Q；o⑴=651-350+52.32?317^var

22

S；0a廣V813+317bS73kv-A

cos/=81%73ko.93>o.9

變壓器3Wo⑶=247.34+4.64=25L5Uw

Q30⑶=185.43+18.55=203.98%var

S30⑶二,251.982+203.98?=324.19"A

-")⑶_324,1、_46794A

3°⑶一包一1.732乂0.4一46，94A

無(wú)功賠償cos%==0.78

Qg=Go,(tan%-tan%)

=%)(tanarccos0.78-tanarccos0.95)

=118&var

取整120&var

22

S；0(2)=7252+(204-120)?266"A

賠償后選300A

△與二0.015S；0(2)=0.015x266y4kw

△Qr=。例S[⑵=0.06x266=s16kvar

P；o(i)=252i4=256左w

Q；o⑴=204-120+16=100左var

S；0(1)=/256?+1(X)2=275"A

cos/=25%*0.93>0.9

賠償前各變電所功率因數(shù)如下表3-2所示：

表3-2賠償前各變電所H勺功率因數(shù)

序號(hào)NO.1NO.2NO.3

COS(D0.690.780.78

設(shè)計(jì)中考慮到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則采用低壓集中賠償方式，其特點(diǎn)是能賠償?shù)蛪?/p>

母線此前的無(wú)功功率，可使變壓器向無(wú)功功率得到賠償，從而有也許變化變壓器

容量，且運(yùn)行維護(hù)也較以便。合用于中小型工廠或車間變電所低壓側(cè)無(wú)功功率H勺

賠償。

并聯(lián)電容器采用我國(guó)生產(chǎn)的BW0.4-14-3系列靜電電容器，其單臺(tái)靜電電

容港發(fā)出歐I無(wú)功功率少，生=14Avar,輕易構(gòu)成所需的賠償容量，并且安裝拆

卸以便，對(duì)于放電電阻采用6只220V25W白熾燈泡星形連接，即可滿足規(guī)定,

但必須注意如下特點(diǎn)：（1）靜電電容器H勺周圍空氣極限溫度是-40℃—40C,因此

電容器室應(yīng)有良好的通風(fēng)，當(dāng)周圍空氣溫度到達(dá)35時(shí)，應(yīng)將電容器從電網(wǎng)中切

除；（2）電容器對(duì)電壓較敏感，運(yùn)行時(shí)要嚴(yán)格監(jiān)視其電壓；（3）電容港從電網(wǎng)上切

除時(shí)，電容器上有殘存電量，危及工作人員安全，必須加接放電電阻。

經(jīng)查表得A外,根據(jù)以上公式求得各變電所所需的電容器個(gè)數(shù)，列于下表：

表3-3各變電所所需"勺電容器個(gè)