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工厂供电系统毕业论文
工厂供电系统
摘要
工厂供电系统关系到可否正常、安全、靠得住、经济的进行生产，因此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，是依照各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，和负荷布局，结合国家供电情形.解决对各部门的安全靠得住，经济技术的分派电能问题。
其大体内容有以下几方面：
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爱惜,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
Summary
Thefactorypowersupplysystemrelatedtowhetherthenormal,safe,reliableandeconomicproduction,sotheindustrialandminingenterprisesattachgreatimportancetothefactorypowersupplysystem.Itconsistsofafactorystep-downsubstations,highvoltagedistributionlines,plantsubstation,lowvoltagedistributionlinesandelectricalequipment.Thefactorystep-downsubstationanddistributionsystemdesign,productionprocessaccordingtothenumberandnatureofeachworkshoploadontheloadandloadlayout,combinedwiththenationalpowersupplysituation.Thesafetyofthevariousdepartmentsandreliable,economicandtechnologicaldistributionofelectricenergyproblem.Thebasiccontentofthefollowingaspects:
thechoiceofthelinevoltage,theelectricaldesignofthesubstationlocation,thechoiceofthecalculationofshortcircuitcurrentandtherelay,electricalequipment,plantsubstationlocationandnumberoftransformers,capacitychoice,lightningprotectionandgroundingdevicedesign.
Keywords:
powersystem,voltagesubstation
1、前言...................................
（1）
2、电压的选择...........................
（2）
供电电压的选择....................................
（2）
配电电压的选择................................
3、变配电所位置的设计..................（7）
变配电所所址选择的一般原则.........................（7）
总降压变电所的设置数量...................................
车间变电所的设置和所中变压器的选择.............................（7）
4、变电所的接线方式................（8）
变电所的电气主结线.....................................（8）
变电所的二次接线..........................（11）
5、高低压配电网的结构...................................
架空线路的结构及敷设...................................
电缆的线路结构与敷设..........................（12）
导线和电缆截面的选择原则...................................
6、供电系统的防雷与接地.....................................（14）
供电系统的防雷.......................................（14）
防雷设备
防雷方法
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要紧能源和核心动力。
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普遍。
电能在工业生产中的重要性，并非在于它在产品本钱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能够大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产本钱，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产进程自动化。
从另一方面来讲，若是工厂的电能供给突然中断，则对工业生产可能造成严峻的后果。
可见，做好工厂供电工作关于进展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。
工厂供电工作要专门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，就必需达到以下大体要求：
（1）安全：
在电能的供给、分派和利用中，不该发生人身事故和设备事故。
（2）靠得住：
应知足电能用户对供电靠得住性的要求。
（3）优质：
应知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、工程特点和地域供电条件等，合理确信设计方案。
工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部份。
工厂供电设计的质量直接阻碍到工厂的生产及进展。
作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和把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
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，不该超过其正常运行时许诺的电压损耗。
即设计线路时，高压配电线路的电压损耗一样不超过线路额定电压的5%。
关于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必需按工厂设计的基础资料来选择或校验。
电压损耗：
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。
关于架空线路可取Xo=Ω/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，可是增加相应线路及设备投资，因此对应一个电压品级有一个较为合理的输送容量与输送距离。
经常使用如下表1所示。
经常使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/km
架空线
小于50
电缆
小于100
架空线
100
电缆
175
3
架空线
100～1000
3～1
6
架空线
2000
10～3
6
电缆
3000
小于8
10
架空线
3000
15～5
10
电缆
5000
小于10
35
架空线
2000～10000
50～20
60
架空线
3500～30000
100～30
110
架空线
10000～50000
150～50
（表1）
供电电压的选择
关于一样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之内的，可选用380/220V电压供电。
对于中小型工厂，设备容量在100～2000KW，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35～110KV电压供电。
配电电压的选择
工厂高压配电电压一样选用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，一样采纳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，供电给一样照明灯具及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缘故，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，也有采纳660V配电电压的。
工厂供配电系统图纸
工厂供配电系统的设计、施工、运行、保护、治理依据有关的图纸、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
变配电所所址选择的一样原则
变配电所所址的选择，应依照下列要求并经技术经济分析比较后确信。
①尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。
②进出线方便，专门是要便于架空进出线。
③接近电源侧，专门是工厂的总降压变电所和高压配电所。
④设备运输方便，专门是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。
⑤尽可能躲开污染源或选择在污染源的上风侧。
⑥尽可能不设在有猛烈震动的场所周围。
⑦尽可能不设在低洼积水场所及其下方。
⑧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维持必然的防火距离。
⑨选定变电所的位置不该妨碍工厂或车间的进展，应留有扩建的余地，适当考虑变电所本身扩建的可能。
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，若是生产车间和厂房的布局比较集中，应尽可能只设一个总降压变电所，投资少又便于治理。
若是企业规模较大，用电负荷容量大，又分散，有俩个以上集结区，彼其间距又较远时，能够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，能够不设总降压变电所，也能够几个企业公用一个总降压变电所。
车间变电所的设置和所中变压器的选择
目前车间变电所要紧有一下几种类型：
1 独立变电所：
整个变电所设在与车间建筑物有必然距离的单独建筑物内，一样用于供给负荷小而分散的多个车间。
2 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。
3 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，专门适用与跨度较大、设备配置稳固及一样环境的车间。
4 地下变电所：
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。
5 杆上式或高台式变电所：
一样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保护条件差，一样容量不大于,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大体上是一致的。
在保证靠得住性的前提下，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，指的是变电所中各类开关设备、电力变压器、母线、电流互感器和电压互感器等要紧电气设备，按必然顺序用导线连接而成的，用于同意和分派电能的电路。
对主结线的大体要求为：
安全性、靠得住性、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形下，常经常使用线路-变压器组接线。
其要紧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，即变压器高压侧可依照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、二级负荷靠得住供电，总降压变电所普遍采纳由两回路电源供电，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：
总降压变电所高压侧引入、引出线较多时，采纳母线制。
母线是主电路中的一个电气结点，起汇总和分派电能，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，采纳单母线，单母线L的每条引入和引出线都装有隔离开关和断路器。
其适用与对供电持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。
对供电靠得住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，若是单母线分段不能知足供电靠得住性要求时，可采纳双母线接线方式。
双母线主结线如图所示。
变电所的二次接线
变电所的二次接线要紧指操作电源回路、测量回路、断路器操纵回路和信号回中央信号回路、继电爱惜和自动装置回路。
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多见的即是架空线和电缆。
架空线造价较低，架设施工容易，巡视检修方便，易于发觉和排除故障，因此被普遍采纳。
电缆可幸免雷电危害和机械损伤，不阻碍厂区地面设施，整齐美观，但造价高，保护检修不便，通常在不适用于采纳架空线时采纳。
架空线路的结构及敷设
架空线路要紧由导线、杆塔、绝缘子和线路金具等大体原件组成。
（1）导线：
架空线路一样采纳裸导线，架设在杆塔上，要求导线具有优良的导电性能、机械强度和专门好的耐侵蚀能力。
导线通常制成绞线，按材料分有铜绞线（TJ）、铝绞线（LJ）、钢芯铝绞线（LGJ）、钢绞线（GJ）。
①铝绞线（LJ）。
户外架空线路采纳的铝绞线导电性能好，重量轻，对风雨作用的抗击力强，但对化学侵蚀作用的抗击力较差，多用在10KV及以下线路上，其杆距不超过100～125m。
②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，电流事实上只从铝线通过，因此钢芯铝绞线的截面积面积是指铝线部份的面积。
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。
③铜绞线（TJ）。
铜绞线导电性能好，对风雨及化学侵蚀作用的抗击力强，但造价高，且密度过大，选用要依如实际需要而定。
（2）杆塔：
是支撑导线的支柱，它是架空线路的重要组成部份。
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；确信档距、弧垂和杆高；导线在杆上的布置方式正确。
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、铅包和爱惜层几个部份组成。
电缆的敷设：
1 直埋土壤敷设：
这种敷设方式散热性专门好，载流量大，敷设方便，没有专门设施，预备期短，比较经济，但保护、改换电缆麻烦，对外来机械损伤的抵御能力差，易受土壤侵蚀物质损害。
一样大型工厂车间与变电站之间的较长干线宜采纳。
2 电缆沟：
电缆敷设在预先修建好的水泥沟内，上面用盖板覆盖，这种方式占地少，走向灵活，敷设、检修、改换均较方便，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利用。
3 电缆隧道：
电缆隧道关于敷设、检修、改换和增设电缆十分方便，缺点是投资专门大，防火要求很高，一样用于大型工厂变电所、发电厂引出区部份的区段。
4 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、保护检修方便，缺点是积灰严峻，易受热力管道阻碍，不够美观。
导线和电缆截面的选择原则
1 知足正常发烧条件
2 保证电压质量，电压损失应低于许诺值。
3 知足机械强度要求。
4 知足经济要求。
第六章供电系统的防雷与接地
供电系统的防雷
防雷设备
防雷的设备要紧有接闪器和避雷器。
其中，接闪器确实是专门用来同意直接雷击（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。
避雷器是用来避免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，以避免危及被爱惜设备的绝缘。
避雷器应与被爱惜设备并联，装在被爱惜设备的电源侧。
当线路上显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，或由高阻变成低阻，使过电压对大地放电，从而爱惜了设备的绝缘。
避雷器的型式，要紧有阀式和排气式等。
防雷方法
（1）架空线路的防雷方法
1 架设避雷线这是防雷的有效方法，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。
35KV的架空线路上，一样只在进出变配电所的一段线路上装设。
而10KV及以下的线路上一样不装设避雷线。
2 提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采纳木横担、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大体方法。
3 利用三角形排列的顶线兼作防雷爱惜线由于3～10KV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爱惜间隙。
在显现雷电过电压时，顶线绝缘子上的爱惜间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而爱惜了下面两根导线，也可不能引发线路断路器跳闸。
4 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发的。
在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。
若是采纳一次ARD，使断路器经或稍长一点时刻后自动重合闸，电弧通常可不能复燃，从而能恢复供电，这对一样用户可不能有什么阻碍。
5 个别绝缘薄弱地址加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地址，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆和木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或爱惜间隙。
（2）变配电所的防雷方法
1 装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。
若是变配电所处在周围高建（构）筑物上防雷设施爱惜范围之内或变配电所本身为室内型时，没必要再考虑直击雷的爱惜。
2 高压侧装设避雷器这要紧用来爱惜主变压器，以避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。
为此要求避雷器应尽可能靠近主变压器安装。
阀式避雷器至3～10KV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
1
2
3
>=4
避雷器至主变压器的最大电气距离/m
15
23
27
30
3 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路。
在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。
若是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。
4 低压侧装设避雷器这要紧用在多雷区用来避免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爱惜间隙。
供电系统的接地
电气设备的某部份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
工作接地是依照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份进行接地，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。
各类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排除接地址的断续电弧，幸免系统显现过电压；而防雷设备的接地是为了对地释放电流，以达到防雷爱惜的目的。
（2）爱惜接地
爱惜接地时为保证人身安全、避免触电事故，将电气设备的外露可导电部份（指正常不带电而在故障时可带电且易被触及的部份，如金属外壳和构架等）与地作良好的连接。
在低压配电系统中爱惜接地可分为三类，即TN系统、TT系统、IT系统。
如下：
1 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、爱惜线（PE），或将中性线和爱惜线和成爱惜中性线（PEN），该系统中中心电气的外露可导电部份与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，示用意如下：
TN-C-S系统
2 TT系统TT系统电源的中性点直接接地，系统中电气设备的外露可导电部份均经各自的PE线别离直接接地。
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，如有设备绝缘不良或损坏而使其外露部份可导电部份带点时，由于其漏电电流较小，往往不足以使线路上的过电流爱惜装置动作，从而增加了触电的危险。
因此，为保证人身的安全，这种系统必需装设灵敏的漏电爱惜装置
TT系统示用意
3 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份经各自的PE线别离直接接地，如下图所示此系统中各电气设备之间也可不能产生电磁干扰，而且当发生一相接地故障时，所有三相用电设备都可临时继续运行，但需要装设绝缘监视装置或单相接地爱惜发出报警信号。
IT系统示用意
（3）重复接地
在TN系统中，为了幸免PE线或PEN线断开时系统失去爱惜作用，处在电源中性点必需采纳工作接地外，PE线或PEN线还应在下列地址重复接地：
架空线路结尾及沿线每隔1km处，电缆和架空线路引入车间或其他大型建筑物处。
重复接地示用意如下：
重复接地
结论
十年来，随着我国国民经济的快速增加，用电也成为制约我国经济进展的重要因素，各地都在兴修一系列的用配电装置。
专门使工厂供电的设计，要尤其时工厂供电设计应该尤其重视。
工厂供电设计要紧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。
工厂供电设计应该依照电源及本厂用电负荷的实际情形，并适当考虑到工厂生产的进展、依照安全靠得住技术先进、经济合理的要求，确信变电所的形式台数、容量及主接线方案和二次接线方案，选择整定继电爱惜装置等。
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，1998
2.孙丽华.电力工程基础.北京：
机械工业出版社，2000
3.苏文成.工厂供电.北京：
机械工业
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