電力企業(yè)供配電系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)分析

徐宗愷

摘 要：電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力；電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化；電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)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(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。

關(guān)鍵詞：配電所；電力負(fù)荷；功率補(bǔ)償；短路電流

工廠企業(yè)供配電的電路設(shè)計(jì)要聯(lián)系到各個(gè)方面，負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償，變壓器的型號(hào)、容量和數(shù)量的分配；短路的計(jì)算、設(shè)備的選擇、線路的分配和設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，把最好的供配電設(shè)計(jì)應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中來(lái)，為經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出最好的服務(wù)。

一、工廠供電概述

1. 工廠供電的意義和要求

電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。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，就必須達(dá)到以下基本要求：

安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故；

可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求；

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

2.設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟

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)荷的要求，以及負(fù)荷布局，接合國(guó)家供電情況，解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問(wèn)題，以電子廠為例，其基本內(nèi)容有以下幾方面。

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(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。

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，接合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。

工廠總降壓變電所主接線設(shè)計(jì)

根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)、安裝容易、維修方便。

二、 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償

1.負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容

計(jì)算負(fù)荷

計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。

平均負(fù)荷

平均負(fù)荷指一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)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(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。。

2. 負(fù)荷計(jì)算的方法

負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)由于設(shè)備臺(tái)數(shù)比較多，而單臺(tái)設(shè)備容量相差不大所以采用需要系數(shù)法確定。

主要計(jì)算公式有：

有功功率：P30 = Pe·Kd

無(wú)功功率： Q30 = P30·tgφ

視在功率： S30 = P30/Cosφ

計(jì)算電流： I30 = S30/UN

3.功率補(bǔ)償

工廠中由于有大量的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐及氣體放電燈等

感性負(fù)荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數(shù)降低。

三、 變配電所選型及總體布置

1.變配電所位置的選擇

變配電所所址選擇的一般原則：

盡量靠近負(fù)荷中心；

盡量靠近電源側(cè)；

進(jìn)出線方便；

2.變電所總體布置要求

便于運(yùn)行維護(hù)和檢修

有人值班的的變配電所，一般應(yīng)設(shè)置值班室。值班室應(yīng)靠近高低壓配電室，而且有門直通。如值班室靠近高壓配電室有困難時(shí)，則值班室可經(jīng)走廊與高壓配電室相通。

保證運(yùn)行安全

值班室內(nèi)不得有高壓設(shè)備，值班室的門應(yīng)朝外開。高壓低壓配電室的電容室的門應(yīng)朝值班室開或朝外開。

變壓器室的大門應(yīng)朝馬路開，但應(yīng)避免朝向露天倉(cāng)庫(kù)。在炎熱地區(qū)應(yīng)避免朝西開門。

變電所宜單層布置。當(dāng)采用雙層布置時(shí)，變壓器應(yīng)設(shè)在底層。

四、變壓器、主接線方案的選擇

1. 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇

主變壓器臺(tái)數(shù)選擇的要求：

選擇一臺(tái)：供電計(jì)算負(fù)荷不大于1250KVA的三級(jí)負(fù)荷變電所；變電所另有低壓聯(lián)絡(luò)線，或有其它備用電源，而總計(jì)算負(fù)荷不大于1250KVA的含有部分一、二級(jí)負(fù)荷的變電所。

2.變電所主變壓器型式、主接線的選擇

變電所主變壓器型式的選擇

油浸式：一般正常環(huán)境的變電所；

干式：用于防火要求較高或環(huán)境潮濕，多塵的場(chǎng)所；

密閉式：用于具有化學(xué)腐蝕性氣體、蒸汽或具有導(dǎo)電、可燃粉塵、纖維會(huì)嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行場(chǎng)所；

防雷式：用于多雷區(qū)及土壤電阻率較高的山區(qū)；

有載調(diào)壓式：用于電力系統(tǒng)供電電壓偏低或電壓波動(dòng)嚴(yán)重且用電設(shè)備對(duì)電壓質(zhì)量又要求較高的場(chǎng)所。

3. 主接線方案選擇

對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。

4、電力線路接線及敷設(shè)方式

1.電力線路的接線方式

工廠的高低壓電路的線路基本接線方式有放射式、樹干式和環(huán)形等基本接線方式。以高壓為例。

放射式：

高壓放射式接線是指工廠變配電所高壓母線上引出的一回路，直接向一個(gè)車間變電所或高壓用電設(shè)備供電，這種接線方式簡(jiǎn)捷，操作維護(hù)方便，保護(hù)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

樹干式

高壓樹干式接線是指由工廠變配電所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線分接了幾個(gè)車間變電所或負(fù)荷點(diǎn)的接線方式，這種接線從變配電所引出的線路少，高壓開關(guān)設(shè)備相應(yīng)用的少。

2.線路敷設(shè)

2.1 架空線路的敷設(shè)

工廠架空線路長(zhǎng)期漏天運(yùn)行，受環(huán)境和氣候影響會(huì)發(fā)生斷線、污染等故障。為確保線路長(zhǎng)期2.2 電纜線路的敷設(shè)

電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點(diǎn)，但是它具有運(yùn)行可靠、不易受外界影響、不需架設(shè)電桿、不占地面、不礙觀瞻等優(yōu)點(diǎn)，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場(chǎng)所，不宜架設(shè)架空線路時(shí)，只有敷設(shè)電纜線路。

六、 短路計(jì)算

6.1 短路電流計(jì)算的目的及方法

短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。

七、 主要電氣設(shè)備選擇

1.電氣設(shè)備選擇的條件

為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，選擇導(dǎo)線和電纜截面計(jì)算時(shí)必須滿足下列條件。

發(fā)熱條件

導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。

電壓損耗條件

導(dǎo)線和電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于工廠內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。

2. 高壓設(shè)備的選擇要求

高壓設(shè)備選擇的要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。

結(jié)語(yǔ)

在論文的寫作過(guò)程中學(xué)到了做任何事情所要有的態(tài)度和心態(tài)，首先做學(xué)問(wèn)要一絲不茍，對(duì)于發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的任何問(wèn)題和偏差都不要輕視，要通過(guò)正確的途徑去解決，在做事情的過(guò)程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就達(dá)退堂鼓，只要堅(jiān)持下去就可以找到思路去解。這不僅是理論與實(shí)踐的接合，還讓我明白了做學(xué)問(wèn)必須一絲不茍，嚴(yán)禁細(xì)致，也得注重團(tuán)隊(duì)合作。這將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)工作有很大的啟迪?？傊?，在此次論文的寫作過(guò)程中，我收獲很多。此次論文的完成既為大學(xué)四年劃上了一個(gè)完美的句號(hào)，也為將來(lái)的人生之路作了一個(gè)很好的開端和鋪墊。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉介才，工廠供電簡(jiǎn)明設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.2004.

[2] 李宗綱，工廠供電設(shè)計(jì).吉林科技出版.1985.

[3] 蘇文成，工廠供電.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1981.