【正文】 摘要工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個(gè)廠房或車(chē)間中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車(chē)間變電所，低壓配電線路及用電設(shè)備組成。工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(chē)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，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分配電能問(wèn)題。其基本內(nèi)容有以下幾方面：進(jìn)線電壓的選擇, 變配電所位置的電氣設(shè)計(jì), 短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù), 電氣設(shè)備的選擇,車(chē)間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇, 防雷接地裝置設(shè)計(jì)等.本設(shè)計(jì)在對(duì)化纖廠進(jìn)行供配電調(diào)研、論證的基礎(chǔ)上，完成了化纖廠的負(fù)荷計(jì)算、10KV變配電所主接線設(shè)計(jì)；還進(jìn)行了短路計(jì)算、電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)以及繼電保護(hù)的選擇與整定。在設(shè)計(jì)的最后對(duì)化纖廠的供電系統(tǒng)進(jìn)行了防雷保護(hù)。此次設(shè)計(jì)還專(zhuān)門(mén)針對(duì)化纖廠的機(jī)修車(chē)間進(jìn)行了具體的供電線路的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：變電所、負(fù)荷、短路、電力設(shè)備緒論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，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。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)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(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(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)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大意義，工廠供電系統(tǒng)就是將電力系統(tǒng)的電能降壓再分配電能到各個(gè)廠房或車(chē)間中去，它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車(chē)間變電所，低壓配電線路及用電設(shè)備組成。工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(chē)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，經(jīng)濟(jì)技術(shù)的分配電能問(wèn)題其基本內(nèi)容有以下幾方面：進(jìn)線電壓的選擇，變配電所位置的電氣設(shè)計(jì)，短路電流的計(jì)算及繼電保護(hù)，電氣設(shè)備的選擇，車(chē)間變電所位置和變壓器數(shù)量、容量的選擇，防雷接地裝置設(shè)的作用。一、工廠電氣設(shè)計(jì)總則（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)和分配，亦稱(chēng)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(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。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)的主要能源和動(dòng)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(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。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)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(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(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)約能源、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，就必須達(dá)到以下基本要求：（1） 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。（2） 可靠 應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求。（3） 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿(mǎn)足電能用戶(hù)對(duì)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(yùn)行費(fèi)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(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。 （二）工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB500522009 《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005394 《10kv及以下設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB5005495 《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)必須遵循以下原則：（1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)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(diǎn)、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(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)中的重要組成部分。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的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。（三）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(chē)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，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門(mén)的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問(wèn)題。其基本內(nèi)容有以下幾方面。根據(jù)全場(chǎng)用電負(fù)荷性質(zhì)，確定全廠用電負(fù)荷等級(jí)。負(fù)荷計(jì)算全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車(chē)間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。考慮車(chē)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，防火距離要求，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(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結(jié)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)荷數(shù)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，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，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)布置方案，計(jì)算出導(dǎo)線截面及電壓損失，由不同方案的可靠性，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)作線路結(jié)構(gòu)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)要求和架空線路桿位明細(xì)表以及工程預(yù)算書(shū)表達(dá)設(shè)計(jì)成果。工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(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)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。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的功率因數(shù)，通過(guò)查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門(mén)要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功率。由手冊(cè)或產(chǎn)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。采用過(guò)零可控硅切換裝置。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、互感器、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)定檢驗(yàn)。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(jì)成果。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)置相應(yīng)的控制、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)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(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(kāi)圖以及元件材料表達(dá)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。變電所防雷裝置設(shè)計(jì)參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)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(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地 電阻計(jì)算。1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)算結(jié)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)。二、負(fù)荷計(jì)算及功率因數(shù)補(bǔ)償計(jì)算（一）負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的意義負(fù)荷計(jì)算是根據(jù)已知工廠的用電設(shè)備安裝容量來(lái)確定預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是按發(fā)熱條件選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開(kāi)關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)，所以非常重要。如估算過(guò)高，將增加供電設(shè)備的容量，使工廠電網(wǎng)復(fù)雜，浪費(fèi)有色金屬，增加初投資和運(yùn)行管理工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國(guó)家電力的主要用戶(hù)，以不合理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國(guó)家電力系統(tǒng)的建設(shè)，將給整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來(lái)很大的危害。但是如果估算過(guò)低，又會(huì)使工廠投入生產(chǎn)后，供電系統(tǒng)的線路及電器設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際負(fù)荷電流而過(guò)熱，加速其絕緣老化的速度，降低使用壽命，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正?？煽窟\(yùn)行。因此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真確定。負(fù)荷計(jì)算的方法常用負(fù)荷計(jì)算的方法：(1)需要系數(shù)法(2)二項(xiàng)式系數(shù)法(3)形狀系數(shù)法。在此次選擇的設(shè)計(jì)中，設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，各臺(tái)設(shè)備容量相差不太懸殊，所以考慮采用需要系數(shù)法。需要系數(shù)法的主要步驟：(1)將用電設(shè)備分組，求出各組用電設(shè)備的總額定容量。(2)查出各組用電設(shè)備相應(yīng)需要系數(shù)及對(duì)應(yīng)的功率因數(shù)。(3)用需要系數(shù)法求車(chē)間或全廠的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，需要在各級(jí)配電點(diǎn)乘以同期系數(shù)K。需要系數(shù)法的計(jì)算過(guò)程：先從用電端起逐級(jí)往電源方向計(jì)算，即：首先按需要系數(shù)法求得各車(chē)間低壓側(cè)有功及無(wú)功計(jì)算負(fù)荷，加上本車(chē)間變電所的變壓器有功及無(wú)功功率損耗，即得車(chē)間變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；其次是將全廠各車(chē)間高壓則負(fù)荷相加同時(shí)加上廠區(qū)配電線路的功率損耗，再乘以同時(shí)系數(shù)。便得出工廠總降壓變電所低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷；然后再考慮無(wú)功功率的影響和總降壓變電所主變壓器的功率損耗，其總和就是全廠計(jì)算負(fù)荷。需要系數(shù)法的計(jì)算公式表21計(jì)算公式計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式適用條件有功（K w）已知三相用電設(shè)備組或用電單位（工廠、車(chē)間）的設(shè)備容量及功率因數(shù)，求其計(jì)算負(fù)荷。無(wú)功（Kvar）tanφ視在（KVA）φ電流（A）計(jì)算負(fù)荷計(jì)算公式適用條件有功（K w）`已求出各設(shè)備組或各單位的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷后，求總的計(jì)算負(fù)荷。無(wú)功（Kvar）視在（KVA）電流（A）—設(shè)備組或單位的設(shè)備容量，不記備用設(shè)備容量?！O(shè)備額定電壓。—需要系數(shù)—有功和無(wú)功符荷同時(shí)系數(shù)。—設(shè)備組的有功和無(wú)功計(jì)算負(fù)荷。（1）對(duì)反復(fù)短時(shí)工作制設(shè)備，其容量必須按規(guī)定的負(fù)荷持續(xù)率進(jìn)行換算（2）用電設(shè)備組、車(chē)間和工廠的需要系數(shù)參見(jiàn)有關(guān)表格。（3）由設(shè)備組計(jì)算車(chē)間配電干線時(shí)，可?。篕=—,K=—。 全廠各車(chē)間電氣設(shè)備及車(chē)間變電所負(fù)荷計(jì)算表表22負(fù)荷計(jì)算表序號(hào)用電或車(chē)間單位名稱(chēng)(千瓦)設(shè)備容量KXCOSΦTgΦ計(jì)算負(fù)荷備注K∑Pjs(千瓦) Qs(千乏)Sjs(千伏安)表23變電所車(chē)間1制條車(chē)間340272204340 2紡紗車(chē)間340272204340 3軟水站 4鍛工車(chē)間 5機(jī)修車(chē)間 6托兒所幼兒園 7倉(cāng) 庫(kù) 8小 計(jì)1035 表24變電所設(shè)備1織造車(chē)間525420315525 2染整車(chē)間490392294490 3浴 室理發(fā)室1 4食 堂 5獨(dú)身宿舍2011616 6小 計(jì) 表25變電所1鍋爐房1512水泵房11