【正文】 第1章 概論 工廠供電的意義、要求及原則工廠供電（plant power supply），就是工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。電能作為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，即易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來，又易于轉(zhuǎn)化為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送和分配即簡單經(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。 工廠供電要能很好地為工業(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)能和環(huán)保工作，這就必須達到以下的基本要求： (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 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，減少有色金屬的消耗量。 按照國家標(biāo)準GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB 5005992《35～110kV變電所設(shè)計規(guī)范》、GB5005394 《10kv及以下設(shè)計規(guī)范》、GB5005495 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：(1)工廠供電設(shè)計必須遵守國家的有關(guān)法令、標(biāo)準和設(shè)計規(guī)范，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬和保護環(huán)境等技術(shù)經(jīng)濟政策。(2)工廠供電設(shè)計應(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)先進和經(jīng)濟合理，設(shè)計中應(yīng)采用符合國家標(biāo)準的效率高、能耗低、性能先進及與用戶投資能力相適應(yīng)的電氣產(chǎn)品。(3)工廠供電設(shè)計必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計方案。(4)工廠供電設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴建的可能性。 工廠供電設(shè)計的主要內(nèi)容及步驟工廠供電設(shè)計主要包括工廠變配電所的設(shè)計，總變及各車間變電所高低壓線路的設(shè)計，二次保護線路設(shè)計，防雷、接地及照明布置的設(shè)計等。其基本內(nèi)容主要是：負荷計算及工廠配電方案的確定負荷計算采用由低到高逐級計算的方法，從車間算起，由各車間的計算負荷確定配電方案，在車變及總變內(nèi)需要進行無功功率補償，注意計算過程中還要加入變壓器損耗，計算采用需要系數(shù)法。變電所主變壓器的選擇 根據(jù)計算負荷選擇合適的變壓器，一般采用油浸式的，考慮變壓器的互備形式。變電所主接線方案的設(shè)計根據(jù)負荷類別及對供電可靠性的要求進行負荷計算，繪制一次系統(tǒng)圖，確定變電所高、低壓側(cè)的接線方式。要求安全可靠又靈活經(jīng)濟，安裝容易，維修方便。短路電流的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，皆可按無限大容量系統(tǒng)供電進行短路計算，求出各短路點的三相短路電流及相關(guān)參數(shù)。變電所主要一次設(shè)備的選擇與校驗，進出線的校驗依據(jù)各回路計算負荷及短路電流數(shù)據(jù)，選擇高、低壓配電設(shè)備及進出變電所的母線、電纜等；為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，需要根據(jù)各自要求進行熱穩(wěn)定及動穩(wěn)定校驗，導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。變電所二次回路方案的設(shè)計及選擇為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運行，各用電設(shè)備，均需設(shè)置相應(yīng)的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置，并對保護裝置進行整定計算，繪二次原理圖。防雷、接地、照明設(shè)計變電所屬于二級防雷建筑物，落成之后需要參考本地區(qū)氣象及地質(zhì)資料進行必要的防雷及接地保護，為了滿足生活及工作需要還需要進行變配電所的所內(nèi)照明方案的設(shè)計。 工廠供電系統(tǒng)概況對于35kV及以上進線電壓的大中型工廠，通常經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進廠之后，先經(jīng)總降壓變電所（head stepdown substation，HSS），其中裝有較大容量的變壓器，將35kV及以上的電源電壓降為610kV的配電電壓，然后通過610kV的高壓配電線將電能送到各車間變電所，也有的經(jīng)過高壓配電所再送到車間變電所，車間變電所裝有配電變壓器，又將610kV降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220V/380V）第二章 負荷計算 概述 負荷計算的目的和意義供配電系統(tǒng)的設(shè)計，首先要根據(jù)用戶的基本原始資料即用電設(shè)備的容量，對系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)的電力負荷進行統(tǒng)計計算，其目的是確定供配電系統(tǒng)方案，并選擇其中的各個元器件（如電力變壓器、開關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線及電纜等），以使其滿足正常運行時負荷電流熱效應(yīng)的要求。另外，負荷計算也是合理地進行無功功率補償?shù)闹匾罁?jù)。用戶的用電設(shè)備種類繁多、數(shù)量大、工作情況復(fù)雜，實際用電負荷或所需電量并不是用電設(shè)備容量的簡單相加。如何根據(jù)用電設(shè)備的資料正確估計計算負荷，直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜的選擇是否合理。如果計算負荷確定過大，那么將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費，如果計算負荷確定過小，那么又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜處于過負荷下運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至燒毀，同樣會造成損失。由此可見，正確確定計算負荷意義重大。但是影響計算負荷的因素很多，雖然各類負荷的變化有一定規(guī)律可循，但仍難準確確定計算負荷的大小。實際上，負荷也不是一成不變的，它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的組織形式、生產(chǎn)者的技能及能源供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)，因此負荷計算只能力求接近實際。 電力負荷分分級工廠的電力負荷，按GB 50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)其對供電可靠性的要求及中斷供電所造成的損失或影響的程度分為以下三級： 一級負荷 一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡，或?qū)⒃谡巍⒔?jīng)濟上造成重大損失者，如重大設(shè)備破壞、重大產(chǎn)品報廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、國民經(jīng)濟中重點企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需長時間才能恢復(fù)等。在一級負荷中，當(dāng)中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷，以及特別重要場所不允許中斷供電的負荷，應(yīng)視為特別重要的負荷。二級負荷 二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。三級負荷 三級負荷為一般負荷，所有不屬于一、二級負荷者均屬于三級負荷。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書了解到，該建筑機械設(shè)備制造廠內(nèi)設(shè)備主要是二級負荷，結(jié)合上述負荷等級分類情況可確定該廠為二級負荷。 各級負荷對供電電源的要求一級負荷對供電電源的要求 由于一級負荷屬重要負荷，如果中斷供電，其后果十分嚴重，因此要求有兩路電源供電，當(dāng)其中一路電源發(fā)生故障時，另一路電源應(yīng)不致同時受到損壞。一級負荷中特別重要的負荷，除具有上述兩路電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對特別重要負荷的供電，嚴禁將其他負荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。常用的應(yīng)急電源有:①獨立于正常電源的發(fā)電機組；②供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常電源的專用的饋電線路；③蓄電池；④干電池。二級負荷對供電電源的要求 二級負荷也屬于重要負荷，要求有兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺。在其中一回路或一臺變壓器發(fā)生故障時，二級負荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。只有當(dāng)負荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時二級負荷可由一回6KV及以上的專用架空線路供電。當(dāng)采用電纜線路時，必須采用兩根電纜并列供電，每根電纜應(yīng)能承受全部二級負荷。三級負荷對供電電源的要求 由于三級負荷為不重要負荷，因此它對供電電源無特殊要求。 負荷計算 負荷計算公式計算負荷是用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。由于載流導(dǎo)體一般通電半小時（30分鐘）后即可達到穩(wěn)定的溫升值，因此通常采取“半小時最大負荷”作為按發(fā)熱條件選擇電氣元件的計算負荷。有功計算負荷表示為P30，無功計算負荷表示為Q30，視在計算負荷表示為Q30，而計算電流表示為I30。用電設(shè)備組計算負荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法是世界各國普遍應(yīng)用的確定計算負荷的基本方法，而二項式法應(yīng)用的局限性較大，主要應(yīng)用于機械加工企業(yè)。當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多，多臺設(shè)備容量相差不甚懸殊時，宜采用需要系數(shù)法來計算；當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較多而容量相差懸殊時，則宜采用二項式法來計算。該機械制造廠各車間用電設(shè)備組容量相差不太大，故采用需要系數(shù)法計算。需要系數(shù)法用電設(shè)備計算負荷的計算公式：有功計算負荷：P30=KdPe無功計算負荷：Q30=P30tan162。視在計算負荷：S30=P30/cos162。計算電流：I30=S30/UN式中Pe——用電設(shè)備組的設(shè)備容量，單位kW。Kd——用電設(shè)備組的需要系數(shù)。UN——用電設(shè)備組的額定電壓（單位為kV）。 cos162?！秒娫O(shè)備組的功率因數(shù)。tan162。——對應(yīng)于用電設(shè)備組的功率因數(shù)cos162。的正切值。 負荷計算表表21 各建筑動力負荷計算表序 號建筑物名稱設(shè)備容量Pe（kW）Kdcos162。tan162。計算負荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1辦公樓892試驗樓1183汽車庫354材料成品庫80325食堂7510600606熱處理車間3852312353307木工車間215888裝配車間4702211949機加工車間一42810714227110機加工車間二見表1211鑄工車間35014014320012鍛工車間34510413813空氣壓縮機站25821919314鍋爐房128967212015水泵站13516露天煤礦—17露天材料庫—18危險品庫2219收發(fā)、傳達室—表22 機加工車間二動力負荷計算表設(shè)備名稱電機容量總?cè)萘縆dcos248。tan248。計算負荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)C615C3150C616C620Z35Z512Z535T616X62WX52M6025M7115B6050B1012G22811砂輪18排風(fēng)機111111電機吊車電阻爐24241018018電焊變壓器3535總計K∑P=K∑q=表23 照明計算負荷表序 號建筑物名稱廠房面積（平方米）單位容量（W∕㎡）高度(m)cos248。tan 248。P30（kW）Q30（kvar）1辦公樓15801532試驗樓19501533汽車庫1827954材料與成品庫1869755食堂15241456熱處理車間18271397木工車間18271298裝配車間36661199機加工車間一423610910機加工車間二423810911鑄工車間362210912鍛工車間25279913空氣壓縮機站20157514鍋爐房14388515水泵站918105016露天煤礦10217露天材料庫10218危險品庫38229419收發(fā)、傳達室(129)26320變電所、道路、廠區(qū)51332752016總計表24 各車間總計算負荷序號建筑物名稱計算負荷P30(kW)（動力+照明）Q30(kvar)(動力+照明)S30(kVA)I30(A)1辦公樓+=97+=2試驗樓+=+=1173汽車庫+=+=4材料成品庫32+=+=5食堂60+=0+=986熱處理車間231+=235+=7木工車間+=88+=1848裝配車間221+=194+=9機加工車間一107+=142+= 29010機加工車間二+=+=11鑄工車間140+=143+