摘要

　工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，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換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)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)濟生活中應用極為廣泛,做進一步研究。

　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�電化工業(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)品質量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，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，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。

　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。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設，也具有重大的作用。

　0

　前言

　工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，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，就必須達到以下基本要求：

�。�1）

　安全

　在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。

�。�2）

　可靠

　應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。

�。�3）

　優(yōu)質

　應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 （4）

　經(jīng)濟

　供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。

　此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。

　<b>二、工廠供電設計的一般原則 按照國家標準 GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv 及以下設計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：

　（1）

　遵守規(guī)程、執(zhí)行政策； 必須遵守國家的有關規(guī)定及標準，執(zhí)行國家的有關方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)

　約有色金屬等技術經(jīng)濟政策。

�。�2）

　安全可靠、先進合理； 應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。

　（3）

　近期為主、考慮發(fā)展； 應根據(jù)工作特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。

　（4）

　全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。

　按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質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，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。

　1 工廠供電

　 就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。

　1.1

　工廠配電 全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設計，是根據(jù)各個車間的負荷數(shù)量和性質，生產(chǎn)工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經(jīng)濟的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。

　1.1.1、負荷計算

　全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的�？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計算負荷及總功率因

　數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。

　1.1.2、工廠總降壓變電所的位臵和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇

　參考電源進線方向，綜合考慮設臵總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。

　1.1.3、工廠總降壓變電所主結線設計

　根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(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，安裝容易維修方便。

　根據(jù)廠內(nèi)負荷情況，從技術和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位臵，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布臵放案，計算出導線截面及電壓損失，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經(jīng)濟條件列表比值，擇優(yōu)選用。按選定配電系統(tǒng)作線路結構與敷設方式設計。用廠區(qū)高壓線路平面布臵圖，敷設要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表達設計成果。

　1.1.4、工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算

　工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，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。

　1.1.5、改善功率因數(shù)裝臵設計

　按負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到供電部門要求數(shù)值所需補償?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，并選用合適的電容器柜或放電裝臵。如工廠有大型同步電動機還可以采用

　控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。

　1.1.6、變電所高、低壓側設備選擇

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

　1.1.7、繼電保護及二次結線 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、母線分段斷路器及聯(lián)絡線斷路器，皆需要設臵相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝臵。并對保護裝臵做出整定計算和檢驗其靈敏系數(shù)。

　設計包括繼電器保護裝臵、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝臵，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結線系統(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設計成果。35kv 及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布臵圖。

　1.1.8、變電所防雷裝臵設計

　參考本地區(qū)氣象地質材料，設計防雷裝臵。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(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、總降壓變電所變、配電裝臵總體布臵設計綜合前述設計計算結果，參照國家有關規(guī)程規(guī)定，進行內(nèi)外的變、配電裝臵的總體布臵和施工設計。

　負荷計算及功率補償</b>

　1.2

　 負荷計算的內(nèi)容和目的 1.21 負荷計算

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

　1.2.2 尖峰電流

　尖峰電流指單臺或多臺用電設備持續(xù)1秒左右的最大負荷電流。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元件等的依據(jù)。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。

　1.2.3 平均負荷

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

　2、負荷計算的方法 負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。

　本設計采用需要系數(shù)法確定。

　主要計算公式有：

　有功功率：

　P30 = Pe•Kd

　無功功率:

　 Q30 = P30 •tgφ

　視在功率:

　 S3O = P30/Cosφ

　計算電流:

　 I30 = S30/√3UN

　3、各用電車間負荷計算結果如下：四、全廠負荷計算 取 K∑p = 0.92; K∑q = 0.95 根據(jù)上表可算出：∑P30i = 6520kW;

　∑Q30i = 5463kvar 則

　P30 = K∑P∑P30i = 0.9×6520kW = 5999kW Q30 = K∑q∑Q30i = 0.95×5463kvar = 5190kvar S30 = (P302+Q302)1/2 ≈7932KV•A I30 = S30/√3UN

　≈ 94.5A COSф = P30/Q30 = 5999/7932≈ 0.75 4、功率補償</b> 由于本設計中上級要求 COSφ≥0.9,而由上面計算可知 COSф=0.75<0.9，因此需要進行無功補償。

　綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償。

　可選用 BWF6.3-100-1W 型的電容器，其額定電容為2.89µF Qc = 5999×（tanarc cos0.75－tanarc cos0.92）Kvar

　=2724Kvar 取 Qc=2800 Kvar 因此，其電容器的個數(shù)為：

　n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應為3的倍數(shù)，取28個 正好

　無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為：

　 S30（2）′= [59992+(5463-2800) 2] 1/2 =6564KV•A 變壓器的功率損耗為：

　△QT

　= 0.06

　S30′= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar

　 △PT

　= 0.015

　S30 ′= 0.015 * 6564= 98.5 Kw

　變電所高壓側計算負荷為：

　 P30′= 5999+ 98.5 = 6098 Kw

　 Q30′= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar

　 S30′ = (P302 + Q302) 1/2

　= 6821 KV .A

　 無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為：

　cosφ′= P30′/ S30′= 6098 / 6821= 0.9 則工廠的功率因數(shù)為：

　cosφ′= P30′/S30′= 0.9≥0.9

　因此，符合本設計的要求

　1.3變壓器的選擇

　（1）

　主變壓器臺數(shù)的選擇

　由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。

　（2）

　變電所主變壓器容量的選擇

　 裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量 ST 應同時滿足以下兩個條件：

　① 任一臺單獨運行時，ST≥（0.6-0.7）S′30（1）

　② 任一臺單獨運行時，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）

　由于 S′30（1）= 7932 KV•A，因為該廠都是上二級負荷所以按條件2 選變壓器。

　③ ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV•A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）

　因此選5700 KV•A 的變壓器二臺

　1.4 主結線方案的選擇 一、變配電所主結線的選擇原則 1.當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。

　2.當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段的單母線接線。

　3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結線。

　4.為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應采用變壓器分列運行。

　5.接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關。

　6.6～10KV 固定式配電裝臵的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關。

　7.采用6～10 KV 熔斷器負荷開關固定式配電裝臵時，應在電源側裝設隔離開關。

　8.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。

　9.變壓器低壓側為0.4KV 的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。

　10.當?shù)蛪耗妇�為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。

　1.5 防雷與接地

　 1.5.1.防雷設備 防雷的設備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。

　避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現(xiàn)危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥�，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。

　1.5.2.防雷措施 1. 架空線路的防雷措施 （1）架設避雷線

　這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV 及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV 的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV 及以下的線路上一般不裝設避雷線。

　（2）提高線路本身的絕緣水平

　在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV 及以下架空線路防雷的基本措施。

　（3）利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線

　由于3～10KV 的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。

　（4）裝設自動重合閘裝臵

　線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次 ARD，使斷路器經(jīng)0.5s 或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。

�。�5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器&nbs p; 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。

　2.變配電所的防雷措施 （1）裝設避雷針

　室外配電裝臵應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。

　（2）高壓側裝設避雷器

　這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10KV 主變壓器的最大電氣。

　避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。

　（3）低壓側裝設避雷器

　這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時（如 IT 系統(tǒng)），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。

　在本設計中，配電所屋頂及邊緣敷設避雷帶，其直徑為8mm 的鍍鋅圓鋼，主筋

　直徑應大于或等于10mm 的鍍鋅圓鋼。

　二、接地 1.接地與接地裝臵 電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為自然接地體。連接接地體與設備、裝臵接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝臵正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。

　接地線與接地體合稱為接地裝臵。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。

　<b>2.確定此配電所公共接地裝臵的垂直接地鋼管和連接扁鋼 （1）確定接地電阻 按相關資料可確定此配電所公共接地裝臵的接地電阻應滿足以下兩個條件：

　 RE

　≤ 250V/IE RE ≤ 10Ω 式中 IE 的計算為

　 IE = IC = 60×(60＋35×4)A/350 = 34.3A 故

　RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω 綜上可知，此配電所總的接地電阻應為 RE≤10Ω （2）接地裝臵初步方案

　現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地體，每隔5m 打入一根，管間用40×4mm2的扁鋼焊接。

�。�3）計算單根鋼管接地電阻 查相關資料得土質的ρ = 100Ω•m 則單根鋼管接地電阻 RE(1) ≈ 100Ω•m/2.5m = 40Ω （4）確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案 根據(jù) RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考慮到管間的屏蔽效應，初選15根直徑50mm、長2.5m 的鋼管作接地體。以 n = 15和 a/l = 2再查有關資料可得ηE ≈ 0.66。

　因此可得 n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.66×4)Ω ≈ 15 考慮到接地體的均勻對稱布臵，選16mm 根直徑50mm、長2.5m 的鋼管作

　 地體，用40×4mm2的扁鋼連接，環(huán)形布臵。

　選擇雙針等高避雷 6 結論

　通過這次畢業(yè)設計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設計所要經(jīng)歷的步驟，象總降壓的設計，我與其他同學一起進行課題分析、查資料，進行設計，整理說明書到最后完成整個設計。作為大學階段一次重要的學習經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學習能力在不斷提高，一個月的時間就這樣匆匆的過去了，再指導老師我經(jīng)過多少個白天，黑夜，我們刻苦研究。

　這次設計使我對工廠供電有了新的認識，對總降壓變電所的設計由一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，對指導老師的關心，指導大家有

　感于心，事實上這次設計對我們的鍛煉是多方面的，除了對設計過程熟悉外，我們還進一步提高了作圖，說明書編輯，各種信息的分析，對 WORD 文檔的使用等多方面的能力。

　不久我們將走上工作崗位，這樣的學習機會對我們來說已經(jīng)不多了，我們非常重視。我們發(fā)揚團隊合作的精神，互相配合。

　致謝

　 本設計在導師悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調(diào)試，無不凝聚著導師的心血和汗水，在這幾年的學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向導師表示深深的感謝和崇高的敬意。

　本設計的完成也凝聚了基礎教研室老師的辛勤汗水，是他無私的幫助和支持，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成，在此向老師表示由衷的謝意。在論文的完

　成過程當中表示深深地感謝!

　參考文獻 [1] 趙承狄，姚和芳，電機與電氣控制技術，-2 版 高等教育出版 [2] 翟剛，煤礦電工學，第一版 煤炭工業(yè)出版

　[3] 張海根，機電傳動控制，北京，高等教育出版社

　[4] 魏炳貴，電力拖動基礎，北京 ，機械工業(yè)出版社

　[5] 李寧，劉啟新，電機自動控制系統(tǒng)，北京，機械工程出版

　…………

相關熱詞搜索：工廠 設計 配電室