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。
供電設計是否完善，不僅影響工廠的基本建設投資，執行費用和有色金屬的消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產上，他與企業的經濟效益，裝置和人身安全等是密切相關的。
供電設計的任務是從廠區以外的電網取得電源，並通過廠內的變配電中心分配到下廠的各個供電點。它是工程建設施下的依抓，也是日後進行驗收及執行維修的依據。供電設計首先要確定供電系統並進行用電負荷計算，然後將設計的供電系統圖及用電容量向供電部門申請。
申請用電容量的大小應滿足生產需要，也要考慮到節省投資和節約能源，這就要求設計者對對工藝專業和公用專業用電負荷係數有足夠的把握。在設計計算中除了查詢資料外，還必須借助於設計者在實踐中長期積累的經驗資料。由於機械工廠車間組成型別多，產品、工藝日新月異，對供電要求各不相同，非專業設計院或個體設計者一不了解機械生產工藝和生產規律，要作出好的設計，相對來說要困難些。
比如機加工車間，從裝置明細表中看出用電電量頗大，大小裝置用電量相差較大，用電特點是短時下作制的裝置多，機加工裝置輔助傳動電機一般僅工作幾秒鐘，而停歇時間卻達幾分鐘、甚至幾小時。在作負荷計算時對裝置下作時間要了解,並把不同的用電裝置按組劃分確定其計算功率。
工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，並做好節能工作，就必須達到下列基本要求：
①安全在電能的**，分配和使用中，不應發生人身事故和裝置事故
②可靠應滿足電能使用者對供電可靠性即連續供電的要求
③優質應滿足電能使用者對電壓和頻率等質量的要求
④經濟供電系統的投資要省，執行費用要低，並盡可能節約電能和減少有色金屬的消耗量
此外，在供電工作中，應合理的處理區域性和全域性，當前和長遠等關係，既要照顧全域性和當前的利益，又要有全域性觀點，能顧全大局，適當發展。
機械工廠供電設計是機械行業工程設計的重要組成部分，它的設計質量已引起有關部門的關注。對設計單位的選擇應參照國際貫例，採取招、投標的方式。對設計單位的專業技術水平以及聲譽和資歷等都應成為能否承擔設計任務的重要條件。
設計部門的專業技術水平以及設計的標準化、規範化和發展規劃都與機械下程專案的成功、合理、安全、經濟密切相關。
1.1.2本工廠負荷性質
本廠除空壓站，煤氣站部分裝置為二級負荷外，其餘均為**負荷。關於負荷性質，按gb50052-5《供配電系統設計規範》規定，根據電力負荷對供電可靠性的要求及中斷供電在政治經濟上所造成的損失或影響程度，電力負荷分為以下**：
一級負荷中斷供電將造**身**者；中斷供電將在政治上，經濟上造成重大損失，例如重要的交通樞紐，重要通訊樞紐，重要賓館，大型的體育場，經常用與國際活動的大量人員集中的公共場合等用電單位中重要的電力負荷。在一級負荷中，當中斷將發生中毒，**和火災等情況的負荷，以及特別重要的場所的不允許中斷供電的負荷，應重視為特別重要的負荷。
二級負荷中斷供電將在政治，經濟上造成較大損失者，例如主要裝置損壞，大量產品報廢，連續生產過程被打亂需較長時間才能恢復，重點企業大量減產等；中斷供電將影響重要用電單位的正常工作者，例如交通樞紐，用電樞紐，通訊樞紐等用電單位中重要的電力負荷以及中斷供電造成大型影劇院，大型商場等較多人員集中的公共場所秩序混亂者。
**負荷不屬於一級負荷和二級負荷的電力負荷。
本機械廠為機械製造工廠，所以要求用兩迴路供電，供電變壓器也應有兩太（這兩台變壓器不一定在同一變壓所）。在其中一回路或一台變壓器發生故障時，不至於斷電。
1.1.3工廠供電系統總述
工廠供電系統是由工廠總降壓變電所（高壓變電所），高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電裝置組成。一般中型工廠的電源是6~10kv。電能先經高壓配電所，有高壓配電線路將電能分送至各個車間變電所。
車間變電所內裝設有電力變壓器，將6~10kv的高壓降為一般低壓用電裝置所需的電壓，通常降為220/380v（220v為三相電路相電壓，380v為其線電壓）。如果工廠有6~10kv的高壓用電裝置，則由高壓配電所直接對其配電。
圖是乙個比較典型的中型工廠供電的簡圖。該簡圖只用一根線來表示三相線路，即繪成單線圖的形式，而且該圖除母線分段開關和低壓聯絡線上裝設的開關外未繪出其他開關電器。
從上圖可看出，該廠是典型的「單母線分段制」。在任一電源進線發生故障或進行檢修而被切除後，可以利用閉合母線分段開關，由另一條電源進線對整個配電所（特別是其中的重要負荷）進行配電，從而提高了供電的可靠性。這類接線的配電所通常的執行方式是；母線分段開關閉合，整個配電所由一條電源進線作為備用。
工作電源通常來自公共電網（電力系統）。而備用電源通常通過聯絡線來自鄰近單位的變，配電所。
上圖所示高壓配電所有四條高壓配電出線，供電給三個車間變電所，其中1車間變電所和3號車間變電所各裝有一台配電變壓器，而2號車間變電所裝有兩台，並分別有兩段母線供電，其低壓側有採用單母線分段制，因此對重要的低壓用電裝置可由兩段母線交叉供電，各車間變電所的低壓側，均設有低壓聯絡線相互連線，以提高供電系統執行的可靠性和靈活性。此外，該高壓配電所還有一條高壓配電線，直接供給一組高壓電動機；另有一條高壓線，直接與一組高壓併聯電容器相連。3號車間變電所低壓母線上也連線一組低壓併聯電容器。
這些併聯電容器都是用來補償無功功率提高功率因數的。
對於大型工廠及某些進線電壓為35kv幾以上的中型工廠，通常經過兩次降壓，也就是電源進廠以後，先經總電壓變電所，其中裝有較大容量的電力變壓器，將35kv及以上的電源電壓降為6~10kv的配電電壓，然後通過6~10kv高壓配電線將電能送到各個車間變電所，也有的經高壓配電所在送到車間變電所，最後經車間變電所的配電變壓器降為一般低壓裝置所需的電壓。其系統簡圖如下圖所示。
有的35kv進線的工廠，隻經一次降壓，既35kv線路直接引入靠近負荷中心的車間變電所，經車間變電所的變壓器直接降為低壓用電裝置所需的電壓，如圖所示。這種供電方式，稱為高壓深入負荷中心的直配方式。這種直配方式，可省去一級中間變壓，從而簡化的供電系統，節約的有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質量。
然而這要根據廠區的環境條件是否滿足35kv架空線路深入負荷中心的「安全走廊」而定，否則不宜採用，以確保供電安全。
由以上分析可知，配電所的任務是接受電能和分配電能，不改變電壓，而變電所的任務是接受電能，變換電壓和分配電能。以上所講變，配電所中的母線，有稱匯流線，其任務是匯集電能和分配電能。以上所講的工廠供電系統，是指從電源進線進廠起到高低壓用電裝置進線端止的整個電路系統，包括廠內的變，配電所和所有高低壓配電線路。
1.1.4 計算機輔助設計(cad)在供電系統中的應用
計算機輔助設計(cad)已應用於供電系統，並取得一些可喜成果. 用cad技術進行系統分析，並應用於實踐，旨在推動cad技術在工業等各個領域中的應用.
1供電cad系統的分析
供電系統cad，目前主要用來進行各種引數計算，方案的比較確定，裝置、裝置的選擇，繪圖及資料處理等.因此，從使用者的角度來看，作為乙個滿意的供電的cad系統，一般應該有以下的效能品質.
1、靈活性即具有各種靈活的輸人方式和輸出方式，以滿足使用者的要求.
2、互動性即具有最方便的人機對話功能，對話簡單易行，使不同水平的使用者易於掌握應用.
3、可靠性即系統工作的不間斷性.
4、可擴充套件性即系統能較容易地進行功能的擴充和完善
5、可維護性即系統執行中維護方便，操作簡便等.
1.1.5工廠配電電壓的選擇
（一）工廠供電的選擇
工廠供電電壓的選擇，主要取決於當地電網的供電電壓等級，同時也要考慮工廠用電裝置的電壓，容量和供電距離等因素。由於同樣的配送功率和輸送距離條件下，配電電壓越高，線路電流越小，因而線路採用的導線或電纜截面越小，從而可以減少線路的初投資和有色金屬消耗量且可減少線路的電能損耗的電壓損耗。下表示出各級電壓線路合理的輸送功率和輸送距離，供參考。
表：各級電力線路合理的輸送功率和輸送距離
（二）工廠高壓配電電壓的選擇
工廠高壓配電電壓的選擇，主要取決於工廠高壓用電裝置的電壓及其容量，數量等因素。工廠採用的高壓配電電壓通常為10kv。如果工廠擁有相當數量的6kv用電裝置，或者供電電源電壓就是6kv，則可考慮採用6kv電壓作為工廠的高壓配電電壓。
如果不是上述情況，6kv用電裝置數量不多，則應選擇10kv作為工廠的高壓配電電壓，而6kv高壓裝置則可通過專用的10/6．3kv的變壓器單獨供電。
如果當地的電源電壓為35kv，而廠區環境條件又允許採用35kv架空線路和較經濟的35kv裝置時，則可考慮採用35kv作為高壓配電電壓深入工廠各車間負荷中心，並經車間變電所直接降為低壓用電裝置所需的電壓。這種高壓深入負荷中心的直配方式，可以省去一級中間變壓，大大簡化供電系統接線，節約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質量，因此有一定的推廣價值。但必須考慮廠區要有滿足35kv架空線路深入負荷中心的「安全走廊」，以確保安全。
（三）工廠低壓配電電壓的選擇
工廠的低壓配電電壓，一般採用220/380v，其中線電壓380v接三相動力裝置和380v的單相裝置，相電壓220v接一般照明燈具和其他220v的單相裝置。但某些場合宜採用660v甚至更高的1140v作為低壓配電電壓。例如礦井下，由於負荷中心往往離變電所較遠，因此為保證負荷端的電壓水平而採用比380v更高的電壓配電。
採用660v或1140v（只用於礦井下）電壓配電，較之採用380v配電，不僅可以減少線路的電壓損耗，提高負荷端的電壓水平，而且能減少線路的電能損耗，降低線路的有色金屬消耗量和初投資，增大配電範圍，提高供電能力，減少變電點，簡化供配電系統。因此提高低壓配電電壓有明顯的經濟效益，是節電的有效措施之一，這在世界各國已成為發展的趨勢。但是將380v公升高為660v，需電器製造部門全面配合。
我國現在採用660v電壓的工業，尚只限於採礦，石油和化工等少數部門。至於220v電壓，現在規定不作為低壓三相配電電壓，而只作為單相配電電壓和單相用電裝置的額定電壓。
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