二0一四年六月
工廠供電系統電氣部分設計
田文傑(供電12833)
摘要 工廠供電（electric power supply for indusrial plants），就是指工廠所需電能的**和分配問題，眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易於由其他形式能量轉換而來，又易於轉換為其他形式的能量已**用；它的輸送與分配既簡單經濟，又便於控制、調節和測量，有利於實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。
在工廠裡，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在生產成本中所佔的比重一般很小。例如在機械工業中，電能開支佔產品成本的5%左右。從投資額來看，有些機械工廠在供電裝置上的投資也僅佔總投資的5%左右。
所以電能在工業生產中的重要性，並不在與它在產品成本中或投資總額中所佔的比重多少，而在於工業生產實現電氣化以後，可以大大增加產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利於實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能**突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重後果。例如某些對供電可靠性要求很高的電廠，即使是極短時間的停電，也會引起重大裝置的損壞，或引起大量產品報廢，甚至可能發生重大的人生事故，給國家和人民帶來經濟甚至政治上的重大損失。
因此，搞好工廠供電工作對於發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義，而能源節約對於國家經濟建設是一項具有戰略意義工作，也是工廠供電工作的一項重要任務。
工廠供電工作要很好地圍攻業生產服務，切實保證工廠生活和生活用電的需要，並搞好能源節約，就必須達到以下基本要求
1．安全——在電能的**、分配和使用中，不應發生人身事故或裝置事故。
2．可靠——應滿足電能使用者對供電可靠性的要求
3．優質——應滿足電能使用者對電壓量和頻率等方面的要求
4．經濟——供電系統的投資要少，執行費用要低，並盡可能地節約電能和減少有色金屬消耗量。
此外，在供電工作中，應合理地處理區域性、當前和長遠等關係，既要照顧區域性和當前利益，又要有全域性觀點，能顧全大局，適應發展。
關鍵詞：負荷計算，三相短路，主接線，繼電保護，裝置選擇
電力變壓器是變電所中最關鍵的一次裝置，其主要功能是將電力系統的電能電壓公升高或降低，以利於電能的合理輸送、分配和使用。
常用變壓器的種類，在中低壓供配電系統中，常用的電力變壓器有如下幾種分類方式：
①按相數分類：有三相電力變壓器和單相電力變壓器。大多數場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負載較多的場合，也使用單相變壓器。
②按繞組導電材料分類：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般採用銅繞組變壓器。
③按絕緣介質分類：有油浸式變壓器和乾式變壓器兩大類。
④按繞組聯結組別分類：有yyn0和dyn11兩種。
電力變壓器的聯結組別，是指變壓器
一、二次繞組因採取不同的聯結方式而形成變壓器
一、二次側對應的線電壓之間不同相位關係。
中壓配電變壓器有yyn0,和dyn11兩種常見的聯結組，配電變壓器用dyn11聯結。較之採用yyn0聯結有一下優點：
①對dyn11聯結變壓器來說，其3n次諧波電流在其三角形接線的一次繞組內形成環流，從而不致注入公共的高壓電網中去，這交之一次繞組接成星形接線的yyn0聯結變壓器更有利於抑制高次諧波電流。
②dyn11聯結變壓器的零序阻抗較之yyn0聯結變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利於低壓單相接地故障保護的動作和故障的切除。
③當低壓側接用單相不平衡負荷時，由於yyn0聯結變壓器要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴重限制了其接用單相負荷的容量，影響了變壓器裝置能力的發揮。
gb50052-1995《供配電系統設計規範》規定，低壓為tn及tt系統時，宜與選用dyn11聯結變壓器。dyn11聯結變壓器的低壓側中性線電流允許達到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負荷的能力遠比yyn0聯結變壓器大。
因此，機器廠的電力變壓器選擇dyn11聯結形式。
1、選擇主變壓器台數應考慮下列原則:
1)**負荷一般設一台變壓器，但考慮現有開關裝置開斷容量的限制，所選單臺變壓器的容量一般不大於1250kva；當用電負荷所需的變壓器容量大於1250kva時，通常應採用兩台或更多台變壓器。
2)當季節性或晝夜性的負荷較多時，可將這些負荷採用單獨的變壓器供電，以便這些負荷不投入使用時，切除相應的供電變壓器，減少空載損耗。
3)當有較大的衝擊性負荷時，為避免對其他負荷供電質量的影響，可單獨設變壓器對其供電。
4)當有大量
一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應設兩台或多台變壓器。以起到相互備用的作用。
5)在確定變電所住變壓器台數時，應考慮負荷的發展，留有一定的餘量。2、變壓器容量的選擇：
1）只裝一台主變壓器的變電所
主變壓器容量應滿足全部用電裝置總計算負荷s30的需求，即
sn.≥s30式（1.1）
2)裝有兩台主變壓器的變電所，每台變壓器的容量應該同時滿足以下兩個條件：
a.任一台變壓器單獨執行時，宜滿足總的計算負荷s30的大約60%--70%的需要，即
~0.7)s30式（1.2）
b.任一台變壓器單獨執行時，應滿足全部
一、二級負荷的要求。即
式（1.3）
3、車間變電所主變壓器的單台容量上限：
車間變電所主變壓器的單台容量，一般不宜大於1000kva。這一方面是受以往低壓開關電器斷流能力和短路穩定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近於車間負荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。
4、適當考慮負荷的發展
應適當考慮今後5—10年電力負荷的增長，留有一定的餘地。
電力變壓器的額定容量是在一定溫度條件下的持續最大輸出容量。如果安住地點的年平均氣溫 θ 時，則年平均氣溫每公升高1°c，變壓器容量相應地減少1%，戶外電力變壓器的實際容量為
st=（1-θ式（1.4）
對於戶內變壓器，由於散熱條件差，一般變壓器室的出風口與進風口間有約15°c的溫差，從而使處於室內中間的變壓器環境溫度比戶外變壓器環境溫度要高出大約8°c，因此戶內變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要小8%。
對於s9-630/10型變壓器，考慮本地年平均氣溫為23.2°c，即年平均氣溫不等於20°c，對於室內變壓器，其實際容量為
st=（0.92-θ
599.44kva＞425.16kva
因此，選擇的變壓器滿足要求。
電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。它的設計，直接關係著全廠電氣裝置的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關係著電力系統的安全、穩定、靈活和經濟執行。
電氣主接線應滿足可靠性、靈活性和經濟性三方面：
可靠性：為了向使用者**持續、優質的電力，電氣主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是執行實踐，要充分地做好調研工作，力求避免決策失誤，鑑於進行可靠的定量計算分析的基礎資料尚不完善的情況，充分做好調查研究工作顯的尤為重要。
為了提高主接線的可靠性，選用執行可靠性高的裝置是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經濟性兩方面，做出切合實際的決定。
靈活性：電氣主接線應能適應各種執行狀態，並能靈活地進行執行方式的轉換。靈活性包括以下幾個方面：
1）操作的方便性電氣主接線應該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便於執行人員掌握，不致在操作過程**差錯。
2）排程的方便性電氣主接線在正常執行時，要根據排程要求，方便的改變執行方式。並且發生事故時，要能盡快地切出故障，故停電時間最短，影響範圍最小，不致過多地影響對使用者的供電和破壞系統的穩定執行。
3）擴建的方便性對將來要擴建的發電廠和變電站，其主接線必須具有擴建的方便性。
經濟性：採用簡單的接線方式，少用裝置，節省裝置上的投資。
1、車間變電所的主接線圖車間變電所的主接線分兩種情況：
1）有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所
其高壓側的開關電器、保護裝置和測量儀表等，一般都安裝在高壓配電線路的首段，即總配電所的高壓配電室內，而車間變電所只設變壓器室和低壓配電室，其高壓側多數不安裝開關，或只安裝簡單的隔離開關、熔斷器、避雷器等，如圖1.1所示。
圖1.1車間變電所高壓側主接線方案
a）高壓電纜進線，無開關b）高壓電纜進線，裝隔離開關c）高壓電纜進線，裝隔離開關-熔斷器d）高壓電纜進線，裝負荷開關-熔斷器e）高壓架空進線，裝跌開式熔斷器和避雷器f）高壓架空進線，裝隔離開關-熔斷器和避雷器g）高壓架空線，裝隔離開關-熔斷器和避雷器
由圖可以看出，凡是高壓架空進線，變電所高壓側必須裝設避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他裝置的絕緣。而採用高壓電纜進線時，避雷器則裝設在電纜的首端，而且避雷器的接地端要連同電纜的金屬外皮一起接地。此時變壓器高壓側一般可以不再裝設避雷器。
如果變壓器高壓側為架空線又經過一段電纜引入時，則變壓器高壓側仍應裝設避雷器。
工廠供電系統設計
第一章緒論 1.1.1機械工廠供電的意義和特點 工廠是工業生產的主要動力能源。工廠供電設計的任務是從電力系統取得電源，經過合理的傳輸，變換，分配到工廠車間中的每乙個用電裝置上。隨著工業電氣自動化技術的發展，工廠用電量的迅速增長，對電能的質量，供電的可靠行以及技術經濟指標等的要求也日益提高。供電設計是...
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