【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(dòng)力，即易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)化而來(lái)，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(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。 工廠供電要能很好地為工業(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)能和環(huán)保工作，這就必須達(dá)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(duì)供電可靠性的要求。 (3) 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 (4) 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，減少有色金屬的消耗量。 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5005295《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、GB 5005992《35～110kV變電所設(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)工廠供電設(shè)計(jì)必須遵守國(guó)家的有關(guān)法令、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源、節(jié)約有色金屬和保護(hù)環(huán)境等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。(2)工廠供電設(shè)計(jì)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，設(shè)計(jì)中應(yīng)采用符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)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(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。(4)工廠供電設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(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)、近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 工廠供電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟工廠供電設(shè)計(jì)主要包括工廠變配電所的設(shè)計(jì)，總變及各車間變電所高低壓線路的設(shè)計(jì)，二次保護(hù)線路設(shè)計(jì)，防雷、接地及照明布置的設(shè)計(jì)等。其基本內(nèi)容主要是：負(fù)荷計(jì)算及工廠配電方案的確定負(fù)荷計(jì)算采用由低到高逐級(jí)計(jì)算的方法，從車間算起，由各車間的計(jì)算負(fù)荷確定配電方案，在車變及總變內(nèi)需要進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，注意計(jì)算過(guò)程中還要加入變壓器損耗，計(jì)算采用需要系數(shù)法。變電所主變壓器的選擇 根據(jù)計(jì)算負(fù)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(jì)根據(jù)負(fù)荷類別及對(duì)供電可靠性的要求進(jìn)行負(fù)荷計(jì)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(jì)，安裝容易，維修方便。短路電流的計(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)限大容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算，求出各短路點(diǎn)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(yàn)，進(jìn)出線的校驗(yàn)依據(jù)各回路計(jì)算負(fù)荷及短路電流數(shù)據(jù)，選擇高、低壓配電設(shè)備及進(jìn)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(jì)地運(yùn)行，需要根據(jù)各自要求進(jìn)行熱穩(wěn)定及動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)，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。變電所二次回路方案的設(shè)計(jì)及選擇為了監(jiān)視、控制和保證安全可靠運(yùn)行，各用電設(shè)備，均需設(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)裝置進(jìn)行整定計(jì)算，繪二次原理圖。防雷、接地、照明設(shè)計(jì)變電所屬于二級(jí)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(jìn)行必要的防雷及接地保護(hù)，為了滿足生活及工作需要還需要進(jìn)行變配電所的所內(nèi)照明方案的設(shè)計(jì)。 工廠供電系統(tǒng)概況對(duì)于35kV及以上進(jìn)線電壓的大中型工廠，通常經(jīng)過(guò)兩次降壓，也就是電源進(jìn)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(guò)610kV的高壓配電線將電能送到各車間變電所，也有的經(jīng)過(guò)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(fù)荷計(jì)算 概述 負(fù)荷計(jì)算的目的和意義供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，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(duì)系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，其目的是確定供配電系統(tǒng)方案，并選擇其中的各個(gè)元器件（如電力變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、導(dǎo)線及電纜等），以使其滿足正常運(yùn)行時(shí)負(fù)荷電流熱效應(yīng)的要求。另外，負(fù)荷計(jì)算也是合理地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)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(shí)際用電負(fù)荷或所需電量并不是用電設(shè)備容量的簡(jiǎn)單相加。如何根據(jù)用電設(shè)備的資料正確估計(jì)計(jì)算負(fù)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(jì)算負(fù)荷確定過(guò)大，那么將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)，如果計(jì)算負(fù)荷確定過(guò)小，那么又將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線、電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燒毀，同樣會(huì)造成損失。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。但是影響計(jì)算負(fù)荷的因素很多，雖然各類負(fù)荷的變化有一定規(guī)律可循，但仍難準(zhǔn)確確定計(jì)算負(fù)荷的大小。實(shí)際上，負(fù)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(fù)荷計(jì)算只能力求接近實(shí)際。 電力負(fù)荷分分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按GB 50052—1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，根據(jù)其對(duì)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(jí)： 一級(jí)負(fù)荷 一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡，或?qū)⒃谡巍⒔?jīng)濟(jì)上造成重大損失者，如重大設(shè)備破壞、重大產(chǎn)品報(bào)廢、用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢、國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。在一級(jí)負(fù)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(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。二級(jí)負(fù)荷 二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。三級(jí)負(fù)荷 三級(jí)負(fù)荷為一般負(fù)荷，所有不屬于一、二級(jí)負(fù)荷者均屬于三級(jí)負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)了解到，該建筑機(jī)械設(shè)備制造廠內(nèi)設(shè)備主要是二級(jí)負(fù)荷，結(jié)合上述負(fù)荷等級(jí)分類情況可確定該廠為二級(jí)負(fù)荷。 各級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如果中斷供電，其后果十分嚴(yán)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(shí)，另一路電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)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(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。常用的應(yīng)急電源有:①獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組；②供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專用的饋電線路；③蓄電池；④干電池。二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 二級(jí)負(fù)荷也屬于重要負(fù)荷，要求有兩回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)。在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，二級(jí)負(fù)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(fù)荷較小或者當(dāng)?shù)毓╇姉l件困難時(shí)二級(jí)負(fù)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(shí)，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(jí)負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求 由于三級(jí)負(fù)荷為不重要負(fù)荷，因此它對(duì)供電電源無(wú)特殊要求。 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算公式計(jì)算負(fù)荷是用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值。由于載流導(dǎo)體一般通電半小時(shí)（30分鐘）后即可達(dá)到穩(wěn)定的溫升值，因此通常采取“半小時(shí)最大負(fù)荷”作為按發(fā)熱條件選擇電氣元件的計(jì)算負(fù)荷。有功計(jì)算負(fù)荷表示為P30，無(wú)功計(jì)算負(fù)荷表示為Q30，視在計(jì)算負(fù)荷表示為Q30，而計(jì)算電流表示為I30。用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的確定，在工程中常用的有需要系數(shù)法和二項(xiàng)式法。需要系數(shù)法是世界各國(guó)普遍應(yīng)用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，而二項(xiàng)式法應(yīng)用的局限性較大，主要應(yīng)用于機(jī)械加工企業(yè)。當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，多臺(tái)設(shè)備容量相差不甚懸殊時(shí)，宜采用需要系數(shù)法來(lái)計(jì)算；當(dāng)用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多而容量相差懸殊時(shí)，則宜采用二項(xiàng)式法來(lái)計(jì)算。該機(jī)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(jì)算。需要系數(shù)法用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=KdPe無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30=P30tan162。視在計(jì)算負(fù)荷：S30=P30/cos162。計(jì)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?！獙?duì)應(yīng)于用電設(shè)備組的功率因數(shù)cos162。的正切值。 負(fù)荷計(jì)算表表21 各建筑動(dòng)力負(fù)荷計(jì)算表序 號(hào)建筑物名稱設(shè)備容量Pe（kW）Kdcos162。tan162。計(jì)算負(fù)荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1辦公樓892試驗(yàn)樓1183汽車庫(kù)354材料成品庫(kù)80325食堂7510600606熱處理車間3852312353307木工車間215888裝配車間4702211949機(jī)加工車間一42810714227110機(jī)加工車間二見(jiàn)表1211鑄工車間35014014320012鍛工車間34510413813空氣壓縮機(jī)站25821919314鍋爐房128967212015水泵站13516露天煤礦—17露天材料庫(kù)—18危險(xiǎn)品庫(kù)2219收發(fā)、傳達(dá)室—表22 機(jī)加工車間二動(dòng)力負(fù)荷計(jì)算表設(shè)備名稱電機(jī)容量總?cè)萘縆dcos248。tan248。計(jì)算負(fù)荷P30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)C615C3150C616C620Z35Z512Z535T616X62WX52M6025M7115B6050B1012G22811砂輪18排風(fēng)機(jī)111111電機(jī)吊車電阻爐24241018018電焊變壓器3535總計(jì)K∑P=K∑q=表23 照明計(jì)算負(fù)荷表序 號(hào)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(yàn)樓19501533汽車庫(kù)1827954材料與成品庫(kù)1869755食堂15241456熱處理車間18271397木工車間18271298裝配車間36661199機(jī)加工車間一423610910機(jī)加工車間二423810911鑄工車間362210912鍛工車間25279913空氣壓縮機(jī)站20157514鍋爐房14388515水泵站918105016露天煤礦10217露天材料庫(kù)10218危險(xiǎn)品庫(kù)38229419收發(fā)、傳達(dá)室(129)26320變電所、道路、廠區(qū)51332752016總計(jì)表24 各車間總計(jì)算負(fù)荷序號(hào)建筑物名稱計(jì)算負(fù)荷P30(kW)（動(dòng)力+照明）Q30(kvar)(動(dòng)力+照明)S30(kVA)I30(A)1辦公樓+=97+=2試驗(yàn)樓+=+=1173汽車庫(kù)+=+=4材料成品庫(kù)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(jī)加工車間一107+=142+= 29010機(jī)加工車間二+=+=11鑄工車間140+=143+