工厂供电系统毕业论文.doc

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1、工厂供电系统摘 要工厂供电系统关系到能否正常、安全、可靠、经济的进行生产，所以工矿企业对工厂供电系统均十分重视。它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择, 变配电所位置的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择, 防雷接地装置设计等.关键词： 供电系统、电压、变电所SummaryThe factory po

2、wer supply system related to whether the normal, safe, reliable and economic production, so the industrial and mining enterprises attach great importance to the factory power supply system. It consists of a factory step-down substations, high voltage distribution lines, plant substation, low voltage

3、 distribution lines and electrical equipment. The factory step-down substation and distribution system design, production process according to the number and nature of each workshop load on the load and load layout, combined with the national power supply situation. The safety of the various departm

4、ents and reliable, economic and technological distribution of electric energy problem. The basic content of the following aspects: the choice of the line voltage, the electrical design of the substation location, the choice of the calculation of short circuit current and the relay, electrical equipm

5、ent, plant substation location and number of transformers, capacity choice, lightning protection and grounding device design.Keywords: power system, voltage substation目 录1 、前言.(1)2 、电压的选择.(2)2.1供电电压的选择.(2)2.2配电电压的选择.3、 变配电所位置的设计.(7) 3.1变配电所所址选择的一般原则.(7) 3.2总降压变电所的设置数量.3.3车间变电所的设置和所中变压器的选择.(7)4 、变电所的

6、接线方式.(8) 4.1 变电所的电气主结线.(8) 4.2变电所的二次接线. (11)5 、高低压配电网的结构. 5.1架空线路的结构及敷设.5.2电缆的线路结构与敷设.(12) 5.3导线和电缆截面的选择原则.6 、供电系统的防雷与接地.(14) 6.1供电系统的防雷. (14) 6.1.1防雷设备 6.1.2防雷措施 6.2供电系统的接地. (14)总结.致谢.参考文献.1、 引言电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大

7、增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全： 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠： 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质： 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济： 供电系统的

8、投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。2、 电压的选择 2.1 电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。即设计线路时，高压配电线路的电压损耗一般不超过线路额定电压的5%。对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按工厂设计的基础资料来选择或校验。电压

9、损耗：电压损耗UAC%= P(Rol)+Q(Xol)10UN2 式中，UAC%线路实际的电压损耗； P、Q干线上总的有功负荷和无功负荷；l线路的长度；Ro、Xo线路单位长度的电阻和电抗；UN线路的额定电压。对于架空线路可取Xo=0.4/km.提高送电电压能够减少电能损失，提高电压质量，节约有色金属，但是增加相应线路及设备投资，所以对应一个电压等级有一个较为合理的输送容量与输送距离。常用如下表1所示。 常用各级电压的经济输送容量与输送距离额定电压/kV传输方式输送功率/kW输送距离/km0.22架空线小于500.150.22电缆小于1000.20.38架空线1000.250.38电缆1750.3

10、53架空线1001000316架空线20001036电缆3000小于810架空线300015510电缆5000小于1035架空线200010000502060架空线35003000010030110架空线100005000015050 （表1）2.1供电电压的选择 对于一般无高压用电设备的小型工厂，设备容量在100KW以下，输送距离在600m以内的，可选用380/220V电压供电。 对于中小型工厂，设备容量在1002000KW，输送距离在4 20Km以内的，可以采用6 10KV电压供电。 对于大中型工厂，设备容量在2000 50000KW，输送距离在20 150Km以内的，可采用35 110K

11、V电压供电。 2.2配电电压的选择 工厂高压配电电压一般选用6 10KV；工厂低压配电电压，除因为安全因素所规定的特殊电压外，一般采用380/220V。380V为三相配电电压，供电给三相用电设备及380V单相用电设备。220V作为单相配电电压，供电给一般照明灯具及220V单相用电设备。对采矿等少数为部门，因为负荷中心距离变电所较远等原因，为了减少线路电压损耗和电能损耗，提高负荷端的电压水平，也有采用660V配电电压的。2.3工厂供配电系统图纸 工厂供配电系统的设计、施工、运行、维护、管理依据有关的图纸、资料，在工厂供电系统设计中应当提供以下图纸： （1）工厂总降压变电所、车间变电所、配电所的设

12、计说明书，设备材料清单及工程概预算，主电路图、平剖面图、二次回路图及其安装施工图与设计说明书。 （2）工厂厂区配电线路设计说明书、设备材料清单、工程概预算，厂区配电线路系统图和平面图、电杆总装图及其安装施工图与施工说明书。 （3）车间配电线路设计说明书、设备材料清单及工程概预算，车间配电线路系统图和平面图及其安装施工图与施工说明书。 （4）厂区室外照明和车间（建筑）内照明的设计说明书、设备材料清单及工程概预算，照明系统图和平面图及其他安装施工图与说明书。第二章 变配电所位置的设计3.1变配电所所址选择的一般原则变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定。尽量接近负荷中心，以降

13、低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。进出线方便，特别是要便于架空进出线。 接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。尽量避开污染源或选择在污染源的上风侧。尽量不设在有剧烈震动的场所周围。尽量不设在低洼积水场所及其下方。应远离有易燃易爆物等危险场所，变电所与其他工业建筑之间应保持一定的防火距离。选定变电所的位置不应妨碍工厂或车间的发展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。 3.2总降压变电所的设置数量 总降压变电所的数量应尽可能少，大型工矿企业，如果生产车间和厂房的布局比较集中，应尽量只设一个总降压变

14、电所，投资少又便于管理。如果企业规模较大，用电负荷容量大，又分散，有俩个以上集结区，彼此间距又较远时，可以设俩个或多个总降压变电所，并可分期建设。小型企业负荷容量不大，可以不设总降压变电所，也可以几个企业公用一个总降压变电所。3.3车间变电所的设置和所中变压器的选择 目前车间变电所主要有一下几种类型： 独立变电所：整个变电所设在与车间建筑物有一定距离的单独建筑物内，一般用于供给负荷小而分散的多个车间。 附设变电所：利用车间一面或俩面墙壁，分为内附式、外附式和外附露天式。 车间内变电所：设置在车间总部，可使供电最大限度地接近负荷中心，特别适用与跨度较大、设备配置稳定及一般环境的车间。 地下变电所

15、：设置与建筑物的地下室内以节约用地。由于通风不良，防火要求高，投资较大，用于防空等场合。 杆上式或高台式变电所：一般置于室外杆塔上或专门的变压器台墩上，这种类型的变电所其运行维护条件差，一般容量不大于315kV.A,多用于生活区。 选择车间变电所变压器的数量与容量的原则与选择总降压变电所变压器的原则基本上是一致的。在保证可靠性的前提下，应考虑投资、运行费用及有色金属消耗量最少。第四章 变电所的接线方式 变电所的主结线又称为主线路，指的是变电所中各种开关设备、电力变压器、母线、电流互感器以及电压互感器等主要电气设备，按一定顺序用导线连接而成的，用于接受和分配电能的电路。 对主结线的基本要求为：安

16、全性、可靠性、灵活性、经济性。 总降压变电所的主结线：1. 线路-变压器组接线：变电所只有一条电源进线，只设一台变压器且变电所没有高压负荷和转送负荷的情况下，常常用线路-变压器组接线。其主要特点是变压器高压侧没有母线，低压侧通过开关接成单母线结线供电。在变电所高压侧，即变压器高压侧可根据进线距离和系统短路容量的大小装设隔离开关QS，高压熔断器FU或高压断路器QF2 如图所示。 2.桥式接线：为保证对一、二级负荷可靠供电，总降压变电所广泛采用由两回路电源供电，装设两台变压器的桥式接线。桥式主接线可分为内桥和外桥两种。图所示为常见内桥主结线图，图所示为常见外桥主结线图。 3. 单母线和母线分段：总

17、降压变电所高压侧引入、引出线较多时，采用母线制。母线是主电路中的一个电气结点，起汇总和分配电能，以便于接线的作用。母线制分单母线、单母线分段和双母线接线三种。有一回路电源进线，两条及两条以上引出线时，采用单母线，单母线L的每条引入和引出线都装有隔离开关和断路器。其适用与对供电连续性要求不高的负荷。4. 双母线：单母线和单母线分段有一个缺点是母线本身发生故障或需检修时，将使该母线中断供电。对供电可靠性要求很进线回路多的大型工厂总降压变电所的35-110kV母线和有重要负荷或有自备电厂的6-10kV母线，如果单母线分段不能满足供电可靠性要求时，可采用双母线接线方式。双母线主结线如图所示。 4.2变

18、电所的二次接线 变电所的二次接线主要指操作电源回路、测量回路、断路器控制回路和信号回中央信号回路、继电保护和自动装置回路。第五章 高低压配电网的结构 工业企业的户外配电网络结构最常见的便是架空线和电缆。架空线造价较低，架设施工容易，巡视检修方便，易于发现和排除故障，因此被广泛采用。电缆可避免雷电危害和机械损伤，不影响厂区地面设施，整齐美观，但造价高，维护检修不便，通常在不适用于采用架空线时采用。 5.1架空线路的结构及敷设 架空线路主要由导线、杆塔、绝缘子和线路金具等基本原件组成。 （1）导线：架空线路一般采用裸导线，架设在杆塔上，要求导线具有优良的导电性能、机械强度和很好的耐腐蚀能力。导线通

19、常制成绞线，按材料分有铜绞线（TJ）、铝绞线（LJ）、钢芯铝绞线（LGJ）、钢绞线（GJ）。 铝绞线（LJ）。户外架空线路采用的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抵抗力强，但对化学腐蚀作用的抵抗力较差，多用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100125m。 钢芯铝绞线（LGJ）。此种导线的外围用铝线，中间线芯用钢线，解决了铝绞线机械强度差的缺点。由于交流点的趋肤效应，电流实际上只从铝线通过，所以钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部分的面积。在机械强度要求较高的场所和35KV及以上的架空线路上多被选用。 铜绞线（TJ）。铜绞线导电性能好，对风雨及化学腐蚀作用的抵抗力强，但造价高，且密度过大，选

20、用要根据实际需要而定。（2）杆塔：是支撑导线的支柱，它是架空线路的重要组成部分。杆塔应具有足够的机械强度，经久耐用，便于搬运和敷设等。（3）绝缘子和线路金具 架空线的敷设：选定架空线线路；确定档距、弧垂和杆高；导线在杆上的布置方式正确。5.2电缆的线路结构与敷设 电缆是一种特殊的导线，由导电芯、绝缘层、铅包和保护层几个部分组成。电缆的敷设： 直埋土壤敷设：这种敷设方法散热性很好，载流量大，敷设方便，没有专门设施，准备期短，比较经济，但维护、更换电缆麻烦，对外来机械损伤的抵御能力差，易受土壤腐蚀物质损害。一般大型工厂车间与变电站之间的较长干线宜采用。 电缆沟：电缆敷设在预先修建好的水泥沟内，上面

21、用盖板覆盖，这种方式占地少，走向灵活，敷设、检修、更换均较方便，但投资较直埋敷设大，载流量较直埋敷设小，在容易积水的场所 不宜使用。 电缆隧道：电缆隧道对于敷设、检修、更换和增设电缆十分方便，缺点是投资很大，防火要求很高，一般用于大型工厂变电所、发电厂引出区部分的区段。 电缆桥架：利用车间、墙、柱等，用支架固定电缆，排列整齐、结构简单、维护检修方便，缺点是积灰严重，易受热力管道影响，不够美观。 5.3导线和电缆截面的选择原则 满足正常发热条件 保证电压质量，电压损失应低于允许值。 满足机械强度要求。 满足经济要求。第六章 供电系统的防雷与接地 6.1供电系统的防雷 6.1.1防雷设备防雷的设备

22、主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。 6.1.2防雷措施（1）架空线路的防雷措施 架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以

23、上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。 提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。 利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。 装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器

24、跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。 个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。（2）变配电所的防雷措施 装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。 高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备

25、。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至310KV主变压器的最大电气距离如下表:雷雨季节经常运行的进线路数123=4避雷器至主变压器的最大电气距离/m15232730 避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。 低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。6

26、.2供电系统的接地 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。直接与大地接触的金属导体称为接地体，连接接地体与电气设备的金属导体为接地线。接地线和接地体之和为接地装置。（1）工作接地 工作接地是根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统中性点或电气设备的某一部分进行接地，例如发电机和变压器的中性点直接接地或经消弧线圈接地、防雷设备的接地等。各种工作接地都有各自的功能。电源中性点直接接地能在运行中维持三相系统的相线对地电压不变；电源中性点经消弧线圈接地能在单相接地时消除接地点的断续电弧，避免系统出现过电压；而防雷设备的接地是为了对地释放电流，以达到防雷保护的目的。（2）保护接地 保护接

27、地时为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备的外露可导电部分（指正常不带电而在故障时可带电且易被触及的部分，如金属外壳和构架等）与地作良好的连接。在低压配电系统中保护接地可分为三类，即TN系统、TT系统、IT系统。如下： TN系统的电源中性点直接接地，并从中性点引入中性线（N）线、保护线（PE），或将中性线和保护线和成保护中性线（PEN），该系统中中心电气的外露可导电部分与PE线或PEN线相连。TN系统又分为TN-C系统，TN-S系统，TN-C-S系统，因为TN-C-S系统的有点集和了其他两个的优越性，下面只详细介绍一下TN-C-S系统，示意图如下： TN-C-S系统 TT系统 TT系统电源的

28、中性点直接接地，系统中电气设备的外露可导电部分均经各自的PE线分别直接接地。彼此之间无电磁干扰，这种系统适用于对电磁干扰较高的场合。但这种系统中，若有设备绝缘不良或损坏而使其外露部分可导电部分带点时，由于其漏电电流较小，往往不足以使线路上的过电流保护装置动作，从而增加了触电的危险。因此，为保证人身的安全，这种系统必须装设灵敏的漏电保护装置 TT系统示意图 IT系统 IT系统的电源的中性点不接地或经高阻抗（约1000）接地，系统中电气设备的外露可导电部分经各自的PE线分别直接接地，如下图所示此系统中各电气设备之间也不会产生电磁干扰，而且当发生一相接地故障时，所有三相用电设备均可暂时继续运行，但需

29、要装设绝缘监视装置或单相接地保护发出报警信号。 IT系统示意图（3）重复接地 在TN系统中，为了避免PE线或PEN线断开时系统失去保护作用，处在电源中性点必须采用工作接地外，PE线或PEN线还应在下列地方重复接地：架空线路末端及沿线每隔1km处，电缆和架空线路引入车间或其他大型建筑物处。重复接地示意图如下：重复接地结 论十年来，随着我国国民经济的快速增长，用电也成为制约我国经济发展的重要因素，各地都在兴建一系列的用配电装置。特别使工厂供电的设计，要尤其时工厂供电设计应该尤其重视。工厂供电设计主要包括工厂变电所设计、工厂高压配电线路设计、车间低压配电线路设计等。工厂供电设计应该根据电源及本厂用电负荷的实际情况，并适当考虑到工厂生产的发展、按照安全可靠技术先进、经济合理的要求，确定变电所的形式台数、容量及主接线方案和二次接线方案，选择整定继电保护装置等。 参考文献：1.刘介才，工厂供电设计指导. 北京：机械工业出版社，19982.孙丽华.电力工程基础. 北京：机械工业出版社，20003.苏文成.工厂供电. 北京：机械工业出版社，2003 4.唐志平等，供配电技术M. 北京:电子工业出版社，2005