工廠供電系統畢業(yè)論文

《工廠供電系統畢業(yè)論文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《工廠供電系統畢業(yè)論文（16頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、工廠供電系統 摘 要 工廠供電系統關系到能否正常、安全、可靠、經濟的進行生產，所以工礦企業(yè)對工廠供電系統均十分重視。它由工廠降壓變電所，高壓配電線路，車間變電所，低壓配電線路及用電設備組成。工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，結合國家供電情況.解決對各部門的安全可靠，經濟技術的分配電能問題。其基本內容有以下幾方面：進線電壓的選擇, 變配電所位置的電氣設計, 短路電流的計算及繼電保護, 電氣設備的選擇,車間變電所位置和變壓器數量、容量的選擇, 防雷接地裝置設計等. 關鍵詞： 供電系統、電壓、變電所

2、 Summary The factory power 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

3、substations, high voltage distribution lines, plant substation, low voltage 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

4、with the national power supply situation. The safety of the various departments 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 o

5、f the calculation of short circuit current and the relay, electrical equipment, plant substation location and number of transformers, capacity choice, lightning protection and grounding device design. Keywords: power system, voltage substation 目 錄 1

6、 、前言...................................(1) 2 、電壓的選擇...........................(2) 2.1供電電壓的選擇....................................(2) 2.2配電電壓的選擇................................ 3、 變配電所位置的設計..................(7) 3.1變配電所所址選擇的一般原則.........................(7) 3.2總降壓變電所的設置數量..................

7、................. 3.3車間變電所的設置和所中變壓器的選擇.............................(7) 4 、變電所的接線方式................(8) 4.1 變電所的電氣主結線.....................................(8) 4.2變電所的二次接線.......................... (11) 5 、高低壓配電網的結構................................... 5.1架空線路的結構及敷設......................

8、............. 5.2電纜的線路結構與敷設..........................(12) 5.3導線和電纜截面的選擇原則................................... 6 、供電系統的防雷與接地.....................................(14) 6.1供電系統的防雷....................................... (14) 6.1.1防雷設備 6.1.2防雷措施 6.2供電系統的接地............................

9、.......... (14) 總結................................... 致謝................................... 參考文獻................................... 1、 引言 電能是現代工業(yè)生產的主要能源和核心動力。因此，電能在現代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。電能在工業(yè)生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)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

10、，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。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業(yè)生產可能造成嚴重的后果。 可見，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)自動化生產，實現工業(yè)現代化，具有十分重要的意義。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并確實做好節(jié)能環(huán)保工作，就必須達到以下基本要求： （1） 安全： 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設備事故。 （2） 可靠： 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 （3） 優(yōu)質： 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求 （4） 經濟： 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節(jié)

11、約電能和減少有色金屬的消耗量。 按負荷性質、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設計的有關知識，以便適應設計工作的需要。  2、 電壓的選擇 2.1 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。即設計線路時，高壓配電線路的電壓損耗一般不超過線路額定電壓的5%。 對于輸電距離較長或負荷電流

12、較大的線路，必須按工廠設計的基礎資料來選擇或校驗。 電壓損耗： 電壓損耗△UAC%= P(Rol)+Q(Xol)／10UN2 式中，△UAC%——線路實際的電壓損耗； P、Q——干線上總的有功負荷和無功負荷； l——線路的長度； Ro、Xo——線路單位長度的電阻和電抗； UN——線路的額定電壓。 對于架空線路可取Xo=0.4Ω/km. 提高送電電壓能夠減少電能損失，提高電壓質量，節(jié)約有色金屬，但是增加相應線路及設備投資，所以對應一個電壓等級有一個較為合理的輸送容量與輸送距離。常用如下表1所示。

13、 常用各級電壓的經濟輸送容量與輸送距離 額定電壓/kV 傳輸方式 輸送功率/kW 輸送距離/km 0.22 架空線 小于50 0.15 0.22 電纜 小于100 0.2 0.38 架空線 100 0.25 0.38 電纜 175 0.35 3 架空線 100～1000 3～1 6 架空線 2000 10～3 6 電纜 3000 小于8 10 架空線 3000 15～5 10 電纜 5000 小于10 35 架空線 2000～10000 50～20 60 架空線 3500～30000 1

14、00～30 110 架空線 10000～50000 150～50 （表1） 2.1供電電壓的選擇 對于一般無高壓用電設備的小型工廠，設備容量在100KW以下，輸送距離在600m以內的，可選用380/220V電壓供電。 對于中小型工廠，設備容量在100～2000KW，輸送距離在4 ～ 20Km以內的，可以采用6 ～ 10KV電壓供電。 對于大中型工廠，設備容量在2000 ～ 50000KW，輸送距離在20 ～ 150Km以內的，可采用35 ～ 110KV電壓供電。 2.2配電電壓的選擇

15、 工廠高壓配電電壓一般選用6 ～ 10KV；工廠低壓配電電壓，除因為安全因素所規(guī)定的特殊電壓外，一般采用380/220V。380V為三相配電電壓，供電給三相用電設備及380V單相用電設備。220V作為單相配電電壓，供電給一般照明燈具及220V單相用電設備。對采礦等少數為部門，因為負荷中心距離變電所較遠等原因，為了減少線路電壓損耗和電能損耗，提高負荷端的電壓水平，也有采用660V配電電壓的。 2.3工廠供配電系統圖紙 工廠供配電系統的設計、施工、運行、維護、管理依據有關的圖紙、資料，在工廠供電系統設計中應當提供以下圖紙： （1）工廠總降壓變電所、車間變電所、配電所的設計說明書

16、，設備材料清單及工程概預算，主電路圖、平剖面圖、二次回路圖及其安裝施工圖與設計說明書。 （2）工廠廠區(qū)配電線路設計說明書、設備材料清單、工程概預算，廠區(qū)配電線路系統圖和平面圖、電桿總裝圖及其安裝施工圖與施工說明書。 （3）車間配電線路設計說明書、設備材料清單及工程概預算，車間配電線路系統圖和平面圖及其安裝施工圖與施工說明書。 （4）廠區(qū)室外照明和車間（建筑）內照明的設計說明書、設備材料清單及工程概預算，照明系統圖和平面圖及其他安裝施工圖與說明書。 第2章 變配電所位置的設計 3.1變配電所所址選擇的一般原則 變配電所所址的選擇，應根據下列要求并經技術經濟分析比較后確

17、定。 ①盡量接近負荷中心，以降低配電系統的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 ②進出線方便，特別是要便于架空進出線。 ③接近電源側，特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。 ④設備運輸方便，特別是要考慮電力變壓器和高低壓成套配電裝置的運輸。 ⑤盡量避開污染源或選擇在污染源的上風側。 ⑥盡量不設在有劇烈震動的場所周圍。 ⑦盡量不設在低洼積水場所及其下方。 ⑧應遠離有易燃易爆物等危險場所，變電所與其他工業(yè)建筑之間應保持一定的防火距離。 ⑨選定變電所的位置不應妨礙工廠或車間的發(fā)展，應留有擴建的余地，適當考慮變電所本身擴建的可能。 3.2總降壓變電所的設置數量

18、 總降壓變電所的數量應盡可能少，大型工礦企業(yè)，如果生產車間和廠房的布局比較集中，應盡量只設一個總降壓變電所，投資少又便于管理。如果企業(yè)規(guī)模較大，用電負荷容量大，又分散，有倆個以上集結區(qū)，彼此間距又較遠時，可以設倆個或多個總降壓變電所，并可分期建設。小型企業(yè)負荷容量不大，可以不設總降壓變電所，也可以幾個企業(yè)公用一個總降壓變電所。 3.3車間變電所的設置和所中變壓器的選擇 目前車間變電所主要有一下幾種類型： 1　 獨立變電所：整個變電所設在與車間建筑物有一定距離的單獨建筑物內，一般用于供給負荷小而分散的多個車間。 2　 附設變電所：利用車間一面或倆面墻壁，分為內附式、外附式

19、和外附露天式。 3　 車間內變電所：設置在車間總部，可使供電最大限度地接近負荷中心，特別適用與跨度較大、設備配置穩(wěn)定及一般環(huán)境的車間。 4　 地下變電所：設置與建筑物的地下室內以節(jié)約用地。由于通風不良，防火要求高，投資較大，用于防空等場合。 5　 桿上式或高臺式變電所：一般置于室外桿塔上或專門的變壓器臺墩上，這種類型的變電所其運行維護條件差，一般容量不大于315kV.A,多用于生活區(qū)。 選擇車間變電所變壓器的數量與容量的原則與選擇總降壓變電所變壓器的原則基本上是一致的。在保證可靠性的前提下，應考慮投資、運行費用及有色金屬消耗量最少。 第4章 變電所的接線方式 變電所的

20、主結線又稱為主線路，指的是變電所中各種開關設備、電力變壓器、母線、電流互感器以及電壓互感器等主要電氣設備，按一定順序用導線連接而成的，用于接受和分配電能的電路。 對主結線的基本要求為：安全性、可靠性、靈活性、經濟性。 總降壓變電所的主結線： 1. 線路-變壓器組接線：變電所只有一條電源進線，只設一臺變壓器且變電所沒有高壓負荷和轉送負荷的情況下，常常用線路-變壓器組接線。其主要特點是變壓器高壓側沒有母線，低壓側通過開關接成單母線結線供電。在變電所高壓側，即變壓器高壓側可根據進線距離和系統短路容量的大小裝設隔離開關QS，高壓熔斷器FU或高壓斷路器QF2 如圖所示。

21、 2.橋式接線：為保證對一、二級負荷可靠供電，總降壓變電所廣泛采用由兩回路電源供電，裝設兩臺變壓器的橋式接線。橋式主接線可分為內橋和外橋兩種。圖 所示為常見內橋主結線圖，圖所示為常見外橋主結線圖。 3. 單母線和母線分段：總降壓變電所高壓側引入、引出線較多時，采用母線制。母線是主電路中的一個電氣結點，起匯總和分配電能，以便于接線的作用。母線制分單母線、單母線分段和雙母線接線三種。有一回路電源進線，兩條及兩條以上引出線時，采用單母線，單母線L的每條引入和引出線都裝有隔離開關和斷路器。其適用與對供電連續(xù)性要求不高的負荷。 4

22、. 雙母線：單母線和單母線分段有一個缺點是母線本身發(fā)生故障或需檢修時，將使該母線中斷供電。對供電可靠性要求很進線回路多的大型工廠總降壓變電所的35-110kV母線和有重要負荷或有自備電廠的6-10kV母線，如果單母線分段不能滿足供電可靠性要求時，可采用雙母線接線方式。雙母線主結線如圖所示。 4.2變電所的二次接線 變電所的二次接線主要指操作電源回路、測量回路、斷路器控制回路和信號回中央信號回路、繼電保護和自動裝置回路。 第5章 高低壓配電網的結構 工業(yè)企業(yè)的戶外配電網絡結構最常見的便是架空線和電纜。架空線造價較低，架設施工容易，巡視檢修方便，

23、易于發(fā)現和排除故障，因此被廣泛采用。電纜可避免雷電危害和機械損傷，不影響廠區(qū)地面設施，整齊美觀，但造價高，維護檢修不便，通常在不適用于采用架空線時采用。 5.1架空線路的結構及敷設 架空線路主要由導線、桿塔、絕緣子和線路金具等基本原件組成。 （1）導線：架空線路一般采用裸導線，架設在桿塔上，要求導線具有優(yōu)良的導電性能、機械強度和很好的耐腐蝕能力。導線通常制成絞線，按材料分有銅絞線（TJ）、鋁絞線（LJ）、鋼芯鋁絞線（LGJ）、鋼絞線（GJ）。 ①鋁絞線（LJ）。戶外架空線路采用的鋁絞線導電性能好，重量輕，對風雨作用的抵抗力強，但對化學腐蝕作用的抵抗力較差，多用

24、在10KV及以下線路上，其桿距不超過100～125m。 ②鋼芯鋁絞線（LGJ）。此種導線的外圍用鋁線，中間線芯用鋼線，解決了鋁絞線機械強度差的缺點。由于交流點的趨膚效應，電流實際上只從鋁線通過，所以鋼芯鋁絞線的截面積面積是指鋁線部分的面積。在機械強度要求較高的場所和35KV及以上的架空線路上多被選用。 ③銅絞線（TJ）。銅絞線導電性能好，對風雨及化學腐蝕作用的抵抗力強，但造價高，且密度過大，選用要根據實際需要而定。 （2）桿塔：是支撐導線的支柱，它是架空線路的重要組成部分。桿塔應具有足夠的機械強度，經久耐用，便于搬運和敷設等。 （3）絕緣子和線路金具 架空線的敷

25、設：選定架空線線路；確定檔距、弧垂和桿高；導線在桿上的布置方式正確。 5.2電纜的線路結構與敷設 電纜是一種特殊的導線，由導電芯、絕緣層、鉛包和保護層幾個部分組成。 電纜的敷設： 1　 直埋土壤敷設：這種敷設方法散熱性很好，載流量大，敷設方便，沒有專門設施，準備期短，比較經濟，但維護、更換電纜麻煩，對外來機械損傷的抵御能力差，易受土壤腐蝕物質損害。一般大型工廠車間與變電站之間的較長干線宜采用。 2　 電纜溝：電纜敷設在預先修建好的水泥溝內，上面用蓋板覆蓋，這種方式占地少，走向靈活，敷設、檢修、更換均較方便，但投資較直埋敷設大，載流量較直埋敷設小，在容易積水的場所 不宜使用

26、。 3　 電纜隧道：電纜隧道對于敷設、檢修、更換和增設電纜十分方便，缺點是投資很大，防火要求很高，一般用于大型工廠變電所、發(fā)電廠引出區(qū)部分的區(qū)段。 4　 電纜橋架：利用車間、墻、柱等，用支架固定電纜，排列整齊、結構簡單、維護檢修方便，缺點是積灰嚴重，易受熱力管道影響，不夠美觀。 5.3導線和電纜截面的選擇原則 1　 滿足正常發(fā)熱條件 2　 保證電壓質量，電壓損失應低于允許值。 3　 滿足機械強度要求。 4　 滿足經濟要求。 第6章 供電系統的防雷與接地 6.1供電系統的防雷 6.1.1防雷設備 防雷的設備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專

27、門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網稱為避雷網。 避雷器是用來防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保護設備并聯，裝在被保護設備的電源側。當線路上出現危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。 6.1.2防雷措施 （1）架空線路的防雷措施 1　 架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才

28、沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。 2　 提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。 3　 利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線 由于3～10KV的線路是中性點不接地系統，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。 4　 裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產生的短路是由電弧引起的

29、。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。 5　 個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。 （2）變配電所的防雷措施 1　 裝設避雷針 室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構）筑物上防雷設施保護范圍之內或變配電所本身為室內型時，不必再考慮直擊雷的保護。 2　 高壓側裝設避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高

30、壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至3～10KV主變壓器的最大電氣距離如下表: 雷雨季節(jié)經常運行的進線路數 1 2 3 >=4 避雷器至主變壓器的最大電氣距離/m 15 23 27 30 3　 避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯后接地。 4　 低壓側裝設避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓

31、器的絕緣。當變壓器低壓側中性點不接地時（如IT系統）， 其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。 6.2供電系統的接地 電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。直接與大地接觸的金屬導體稱為接地體，連接接地體與電氣設備的金屬導體為接地線。接地線和接地體之和為接地裝置。 （1）工作接地 工作接地是根據電力系統運行的需要，人為地將電力系統中性點或電氣設備的某一部分進行接地，例如發(fā)電機和變壓器的中性點直接接地或經消弧線圈接地、防雷設備的接地等。 各種工作接地都有各自的功能。電源中性點直接接地能在運行中維持三相系統的相線對地電壓不變；電源中性

32、點經消弧線圈接地能在單相接地時消除接地點的斷續(xù)電弧，避免系統出現過電壓；而防雷設備的接地是為了對地釋放電流，以達到防雷保護的目的。 （2）保護接地 保護接地時為保證人身安全、防止觸電事故，將電氣設備的外露可導電部分（指正常不帶電而在故障時可帶電且易被觸及的部分，如金屬外殼和構架等）與地作良好的連接。在低壓配電系統中保護接地可分為三類，即TN系統、TT系統、IT系統。如下： 1　 TN系統的電源中性點直接接地，并從中性點引入中性線（N）線、保護線（PE），或將中性線和保護線和成保護中性線（PEN），該系統中中心電氣的外露可導電部分與PE線或PEN線相連。TN系統又分為TN-C系統

33、，TN-S系統，TN-C-S系統，因為TN-C-S系統的有點集和了其他兩個的優(yōu)越性，下面只詳細介紹一下TN-C-S系統，示意圖如下： TN-C-S系統 2　 TT系統 TT系統電源的中性點直接接地，系統中電氣設備的外露可導電部分均經各自的PE線分別直接接地。彼此之間無電磁干擾，這種系統適用于對電磁干擾較高的場合。但這種系統中，若有設備絕緣不良或損壞而使其外露部分可導電部分帶點時，由于其漏電電流較小，往往不足以使線路上的過電流保護裝置動作，從而增加了觸電的危險。因此，為保證人身的安全，這種系統必須裝設靈敏的漏電保護裝置

34、 TT系統示意圖 3　 IT系統 IT系統的電源的中性點不接地或經高阻抗（約1000）接地，系統中電氣設備的外露可導電部分經各自的PE線分別直接接地，如下圖所示此系統中各電氣設備之間也不會產生電磁干擾，而且當發(fā)生一相接地故障時，所有三相用電設備均可暫時繼續(xù)運行，但需要裝設絕緣監(jiān)視裝置或單相接地保護發(fā)出報警信號。 IT系統示意圖 （3）重復接地 在TN系統中，為了避免PE線或PEN線斷開時系統失去保護作用，處在電源中性點必須采用工作接地外，PE線或PEN線還應在

35、下列地方重復接地：架空線路末端及沿線每隔1km處，電纜和架空線路引入車間或其他大型建筑物處。重復接地示意圖如下： 重復接地 結 論 十年來，隨著我國國民經濟的快速增長，用電也成為制約我國經濟發(fā)展的重要因素，各地都在興建一系列的用配電裝置。特別使工廠供電的設計，要尤其時工廠供電設計應該尤其重視。工廠供電設計主要包括工廠變電所設計、工廠高壓配電線路設計、車間低壓配電線路設計等。工廠供電設計應該根據電源及本廠用電負荷的實際情況，并適當考慮到工廠生產的發(fā)展、按照安全可靠技術先進、經濟合理的要求，確定變電所的形式臺數、容量及主接線方案和二次接線方案，選擇整定繼電保護裝置等。 參考文獻： 1.劉介才，工廠供電設計指導. 北京：機械工業(yè)出版社，1998 2.孫麗華.電力工程基礎. 北京：機械工業(yè)出版社，2000 3.蘇文成.工廠供電. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 4.唐志平等，供配電技術[M]. 北京:電子工業(yè)出版社，2005