電力企業供配電系統電氣設計分析

徐宗愷

摘 要：電能是現代工業生產的主要能源和動力；電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化；電能在工業生產中的重要性，在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加產量，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，有利于實現生產過程自動化。

關鍵詞：配電所；電力負荷；功率補償；短路電流

工廠企業供配電的電路設計要聯系到各個方面，負荷計算及無功補償，變壓器的型號、容量和數量的分配；短路的計算、設備的選擇、線路的分配和設計等方面進行設計分析，把最好的供配電設計應用到現實生產中來，為經濟的發展做出最好的服務。

一、工廠供電概述

1. 工廠供電的意義和要求

電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送和分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。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，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求：

安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故；

可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求；

優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求；

2.設計內容及步驟

全廠總降壓變電所及配電系統設計，是根據各個車間的負荷數量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，接合國家供電情況，解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題，以電子廠為例，其基本內容有以下幾方面。

負荷計算

全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數。列出負荷計算表、表達計算成果。

工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數及容量選擇

參考電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，接合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數和容量。

工廠總降壓變電所主接線設計

根據變電所配電回路數，負荷要求的可靠性級別和計算負荷綜合主變壓器臺數，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠又要靈活經濟、安裝容易、維修方便。

二、 負荷計算及功率補償

1.負荷計算的內容

計算負荷

計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。

平均負荷

平均負荷指一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。。

2. 負荷計算的方法

負荷計算的方法有需要系數法、二項式等幾種。本設計由于設備臺數比較多，而單臺設備容量相差不大所以采用需要系數法確定。

主要計算公式有：

有功功率：P30 = Pe·Kd

無功功率： Q30 = P30·tgφ

視在功率： S30 = P30/Cosφ

計算電流： I30 = S30/UN

3.功率補償

工廠中由于有大量的感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等

感性負荷，還有感性的電力變壓器，從而使功率因數降低。

三、 變配電所選型及總體布置

1.變配電所位置的選擇

變配電所所址選擇的一般原則：

盡量靠近負荷中心；

盡量靠近電源側；

進出線方便；

2.變電所總體布置要求

便于運行維護和檢修

有人值班的的變配電所，一般應設置值班室。值班室應靠近高低壓配電室，而且有門直通。如值班室靠近高壓配電室有困難時，則值班室可經走廊與高壓配電室相通。

保證運行安全

值班室內不得有高壓設備，值班室的門應朝外開。高壓低壓配電室的電容室的門應朝值班室開或朝外開。

變壓器室的大門應朝馬路開，但應避免朝向露天倉庫。在炎熱地區應避免朝西開門。

變電所宜單層布置。當采用雙層布置時，變壓器應設在底層。

四、變壓器、主接線方案的選擇

1. 主變壓器臺數的選擇

主變壓器臺數選擇的要求：

選擇一臺：供電計算負荷不大于1250KVA的三級負荷變電所；變電所另有低壓聯絡線，或有其它備用電源，而總計算負荷不大于1250KVA的含有部分一、二級負荷的變電所。

2.變電所主變壓器型式、主接線的選擇

變電所主變壓器型式的選擇

油浸式：一般正常環境的變電所；

干式：用于防火要求較高或環境潮濕，多塵的場所；

密閉式：用于具有化學腐蝕性氣體、蒸汽或具有導電、可燃粉塵、纖維會嚴重影響變壓器安全運行場所；

防雷式：用于多雷區及土壤電阻率較高的山區；

有載調壓式：用于電力系統供電電壓偏低或電壓波動嚴重且用電設備對電壓質量又要求較高的場所。

3. 主接線方案選擇

對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經工廠總降壓變電所降為6—10KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。

4、電力線路接線及敷設方式

1.電力線路的接線方式

工廠的高低壓電路的線路基本接線方式有放射式、樹干式和環形等基本接線方式。以高壓為例。

放射式：

高壓放射式接線是指工廠變配電所高壓母線上引出的一回路，直接向一個車間變電所或高壓用電設備供電，這種接線方式簡捷，操作維護方便，保護簡單，便于實現自動化。

樹干式

高壓樹干式接線是指由工廠變配電所高壓母線上引出的每路高壓配電干線上，沿線分接了幾個車間變電所或負荷點的接線方式，這種接線從變配電所引出的線路少，高壓開關設備相應用的少。

2.線路敷設

2.1 架空線路的敷設

工廠架空線路長期漏天運行，受環境和氣候影響會發生斷線、污染等故障。為確保線路長期2.2 電纜線路的敷設

電纜線路與架空線路相比，具有成本高，投資大，維修不便等缺點，但是它具有運行可靠、不易受外界影響、不需架設電桿、不占地面、不礙觀瞻等優點，特別是在有腐蝕性氣體和易燃、易爆場所，不宜架設架空線路時，只有敷設電纜線路。

六、 短路計算

6.1 短路電流計算的目的及方法

短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。

七、 主要電氣設備選擇

1.電氣設備選擇的條件

為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，選擇導線和電纜截面計算時必須滿足下列條件。

發熱條件

導線和電纜（包括母線）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。

電壓損耗條件

導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。

2. 高壓設備的選擇要求

高壓設備選擇的要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經濟合理。

結語

在論文的寫作過程中學到了做任何事情所要有的態度和心態，首先做學問要一絲不茍，對于發展過程中出現的任何問題和偏差都不要輕視，要通過正確的途徑去解決，在做事情的過程中要有耐心和毅力，不要一遇到困難就達退堂鼓，只要堅持下去就可以找到思路去解。這不僅是理論與實踐的接合，還讓我明白了做學問必須一絲不茍，嚴禁細致，也得注重團隊合作。這將對我以后的學習工作有很大的啟迪。總之，在此次論文的寫作過程中，我收獲很多。此次論文的完成既為大學四年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路作了一個很好的開端和鋪墊。

參考文獻：

[1] 劉介才，工廠供電簡明設計手冊.機械工業出版社.2004.

[2] 李宗綱，工廠供電設計.吉林科技出版.1985.

[3] 蘇文成，工廠供電.中國建筑工業出版社.1981.