工厂供电系统设计

工厂供电系统设计（精选12篇）

工厂供电系统设计 第1篇

工厂供电, 就是指工厂所需电能的供应和分配, 亦称工厂配电。

在工厂里, 电能虽然是工业生产的主要能源和动力, 但是它在产品成本中所占的比重一般很小 (除电化工业外) 。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。

因此, 做好工厂供电工作对于发展工业生产, 实现工业现代化, 具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面, 而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义, 因此做好工厂供电工作, 对于节约能源、支援国家经济建设, 也具有重大的作用。

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, 并做好节能工作, 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。

此外, 在供电工作中, 应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系, 既要照顾局部的当前的利益, 又要有全局观点, 能顾全大局, 适应发展。

2 工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定, 进行工厂供电设计必须遵循以下原则:

2.1 遵守规程、执行政策

必须遵守国家的有关规定及标准, 执行国家的有关方针政策, 包括节约能源, 节约有色金属等技术经济政策。

2.2 安全可靠、先进合理

应做到保障人身和设备的安全, 供电可靠, 电能质量合格, 技术先进和经济合理, 采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

2.3 近期为主、考虑发展

应根据工作特点、规模和发展规划, 正确处理近期建设与远期发展的关系, 做到远近结合, 适当考虑扩建的可能性。

2.4 全局出发、统筹兼顾

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。

3 设计内容及步骤

全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, 经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。

3.1 负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算, 是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗, 从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

3.2 工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向, 综合考虑设置总降压变电所的有关因素, 结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要, 确定变压器的台数和容量。

3.3 工厂总降压变电所主结线设计

根据变电所配电回路数, 负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数, 确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求, 即要安全可靠有要灵活经济, 安装容易维修方便。

3.4 厂区高压配电系统设计

根据厂内负荷情况, 从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置, 比较几种可行的高压配电网布置放案, 计算出导线截面及电压损失, 由不同放案的可靠性, 电压损失, 基建投资, 年运行费用, 有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值, 择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图, 敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

3.5 工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电, 通常为国家电网的末端负荷, 其容量运行小于电网容量, 皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数, 求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

3.6 改善功率因数装置设计

按负荷计算求出总降压变电所的功率因数, 通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量, 并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率, 改善功率因数。

3.7 变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值, 选择变电所高、低压侧电器设备, 如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图, 设备材料表和投资概算表达设计成果。

3.8 继电保护及二次结线设计

为了监视, 控制和保证安全可靠运行, 变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器, 皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表, 控制和信号装置, 操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统, 用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。

3.9 变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料, 设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算, 避免产生反击现象的空间距离计算, 按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号, 并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压, 频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。

4 负荷计算及功率补偿

4.1 负荷计算的内容和目的

4.1.1 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。

计算负荷是一个假想的持续性的负荷, 其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中, 通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

4.1.2 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。

一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时, 还应考虑启动电流的非周期分量。

4.1.3 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。

常选用最大负荷班 (即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班) 的平均负荷, 有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

摘要：众所周知, 电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来, 又易于转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济, 又便于控制、调节和测量, 有利于实现生产过程自动化。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。

关键词：现代工业,能源,供电设计

参考文献

工厂供电设计 第2篇

工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，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：电力系统、继电保护、电气设计、防雷、电气设备、电力

目录

1：绪论

1.1、工厂供电的意义和要求……..………………………………….1 1.2、工厂供电设计的一般原则………………………………….…..2

2、负荷计算及功率补偿

2.1、负荷计算的内容和目的.……………………………………….3 2.2、负荷计算的方法………………………………………..………..4 2.3、各用电车间负荷计算结果如下表.……………………….…….4

3、变压器的选择

3.1、主变压器台数的选择.……………………………………5 3.2、变电所主变压器容量的选择……………………...………5

4、主结线方案选择………….…………......………6

5、导线、电缆的选择……………………..………7

6、高、低压设备及开关柜的选择..…….……..8

7、变压器的继电保护

7.1、概述………….………………………………………………………8 7.2、保护方法…………………………………………………11

8、防雷与接地

8.1、防雷………….…………………………………………12 8.2、接地….…………………………………………………15

结论…………………………………………………………18

主要参考文献…………………………………………….………18

1：绪论

1.1工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。工厂配电系统是电力系统的主要组成部分，它是电能的主要用户。

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。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。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也

具有重大的作用。

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，并做好节能工作，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。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.2、工厂供电设计的一般原则

按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：

（1）遵守规程、执行政策；

必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。

（2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

（3）近期为主、考虑发展；

应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。

（4）全局出发、统筹兼顾。

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、负荷计算及功率补偿

2.1、负荷计算的内容和目的

（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常 6

采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。

（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

2.2、负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。

主要计算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd 无功功率: Q30 = P30 ·tgφ 视在功率: S3O = P30/Cosφ 计算电流: I30 = S30/√3UN

2.3、各用电车间负荷计算结果如下表：（2-1）

3、变压器的选择

3.1、主变压器台数的选择

由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。

3.2、变电所主变压器容量的选择

装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： ① 任一台单独运行时，ST≥（0.6-0.7）S′30（1）② 任一台单独运行时，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）

由于S′30（1）= 7932 KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。③ ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）因此选5700 KV·A的变压器二台

4、主结线方案的选择

变配电所主结线的选择原则

1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。

2当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。

5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。

6.6～10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。

7.采用6～10 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。

9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。

10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。

5、导线、电缆的选择

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:（1）发热条件

导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。

(2)、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。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。

（3）、经济电流密度

35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经 10

济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。

6、高、低压设备及开关柜的选择

（1）、高、低压设备的选择

高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。

高压刀开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。工厂变电所高压开关柜母线宜采用LMY型硬母线

（2）、配电所高压开关柜的选择

高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式（移可式）两大类型。

由于本设计是10KV电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里选择GG1A-10Q（F）型。

7、变压器的继电保护

7.1、概述

按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：

（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；（2）绕组的匝间短路；

（3）外部相间短路引过的过电流；

（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5）过负荷；（6）油面降低；

（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。

对于高压侧为6～10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于0.5～0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又称气体继电保护）。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装 12

设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称“重瓦斯”），一般均动作于跳闸。对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。

在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧： 1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧

2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。

3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。

4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。

5）、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路大量瓦斯时，一般 13

动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。

6）、对某些稀有的故障类型（例如110KV及其以上电力网的三相短路）允许保护装置无选择性动作。

7.2保护方法（1）差动保护

变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件 应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流 应躲过变压器的励磁涌流

在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作 变压器的过电流保护满足保护灵敏度的要求

（3）、变压器的瓦斯保护

瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%～4%的倾斜度。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而 14

使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。

如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。变压器瓦斯保护动作后的故障分析

变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表：

8、防雷与接地

8.1、防雷

1.防雷设备

防雷的设备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。

2、防雷措施

1）.架空线路的防雷措施

（1）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。

（2）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 16

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。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 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。

（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起的。在断路器跳闸后，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。

（5）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

（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。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。

（2）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。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表。

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。

（3）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。

在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。

8.2接地

1.接地与接地装置

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。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。

接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。

2.确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢

（1）确定接地电阻

按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： RE ≤ 250V/IE RE ≤ 10Ω

式中IE的计算为

IE = IC = 60×(60＋35×4)A/350 = 34.3A 故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω

综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω（2）接地装置初步方案

现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接。（3）计算单根钢管接地电阻 查相关资料得土质的ρ = 100Ω·m

则单根钢管接地电阻RE(1)≈ 100Ω·m/2.5m = 40Ω（4）确定接地钢管数和最后的接地方案

根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得ηE ≈ 0.66。因此可得

n = RE(1)/(ηERE)= 40Ω/(0.66×4)Ω ≈ 15

考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作

地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。选择双针等高避雷

结论

我做的是某电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统的设计.通过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一起进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习能力在不断提高，一个月的时间就这样匆匆的过去了，再指导老师我经过多少个白天，黑夜，我们刻苦研究。

这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到现在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，对秦绪平老师的关心，指导大家有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书编辑，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的能力。不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们非常重视。我们发扬团队合作的精神，互相配合 21

主要参考文献

化工厂供电系统常见问题与改进措施 第3篇

摘 要：化工企业供电系统运行的好坏会直接影响到化工企业的正常运作，该文主要针对化工企业供电系统中常见的问题进行分析，并根据存在的问题提出几点可行性的意见和建议，以期进一步提高化工厂供电系统的稳定性，确保化工厂的稳定安全运行。

关键词：化工厂 供电系统 问题 应急措施 改进

中图分类号：TM711 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）06（c）-0015-02

在化工厂的正常运作过程中，供电系统的可靠性稳定性是极其关键的，很多的化工工艺流程设备一旦断电停机，就会造成易燃易爆物质外泄，严重时直接引起爆炸，这样不仅会给整个化工厂带来巨大的经济损失，更重要的是工作人员的生命安全也会受到极大威胁，因此我国对化工厂的供电问题非常关注，而怎样更好地提高化工厂供电的稳定性，确保其生产能够稳定安全进行也就成为了当前我国化工厂供电系统研究的重点问题。如果说能够在化工厂的生产自动化程度上入手的话，设计一个高质量的供电系统，这样就可以很好地解决化工厂供电问题，从而提升化工厂的稳定发展，而且还能够有效降低生产成本，增加化工厂的经济效益，最重要的是能够有效地减轻设备的损坏以及人员的伤亡。

1 做好DCS供电

随着我国工业自动化程度的不断加深，DCS系统在化工企业逐渐得到了应用和发展，这是一种由过程控制级和过程监控级，以通信网络为纽带的多级化计算机系统，这一计算机系统可以实现分散控制、集中操作及分级管理等工作。如果说化工企业按照人体来说的话，那么DCS系统就是整个化工企业的大脑，一旦这一系统出现故障，不仅会造成工艺波动，影响产品的最终质量，而且严重时还会造成化工厂全线停产，导致安全事故。

而对于稳定要求较高的化工企业来说，确保供电系统的稳定安全是极其重要的，一般情况下都是要求供电系统所配备的电源都是不间断的，这里所说的不间断电源主要是由整流模块、蓄电池等部件组成。但是需要注意的是，单路的供电系统还是有很多的隐患存在的，供电系统一旦出现问题就会造成聚合系统出现紧急停车的现象。虽说从表面上来看，并没有什么大的安全事故出现，但是停车给化工企业带来的经济损失却是不容忽视的，因此一定要在事故出现之前，本着安全第一的原则对化工企业内部的所有供电系统进行改造和修复，化工厂研究人员可以将原来的单路供电改为双路供电，这样在化工供电系统本身出现故障的情况下切换接触器线圈失电释放，通过由接触常闭点控制的另一路市电继续为DCS系统供电。

2 做好应急发电系统

在化工厂供电中，很多的关键设备其实都是不能停机的，比如说风机停止运转的话就会造成人员伤亡，这是绝对不容忽视的，为了有效地防止此类事故的发生，在化工厂供电电网出现故障的时候，一定要为上述不可停电的设备准备备用电源，比如说在供电系统内安装应急发电机组。应急发电机组的特点有以下几点。

（1）启动快。已经发电机组的启动速度是非常快的，而且还能够做到自动启动，不需要人为操控，在电源恢复的时候还能够自动退出运行，当电源中断供电的时候，发电机组可以在15 s之内进行自动启动并向重要负荷设备进行供电，这样就很好解决了化工厂供电系统的电源问题。（2）存储运输便捷。柴油发电机组所采用的燃料为柴油，所以在存储和运输上都会非常便捷，柴油发电机要比以煤为燃料的汽轮发电机组的性能优越很多，而且柴油发电机的效率高、体积小、运输方便，在维修方面也要比汽轮机组简单得多。

3 防晃电技术的有效应用

电源晃电主要有以下几种情况。

（1）电压在短时间内骤降、骤升，所持续时间为0.5个周期至1 min，电压上升至标称电压的110%～180%或者电压下降到标称电压的10%～90%。这是电源晃电比较明显的一个标志。（2）电压出现闪边。电压的波形包络线呈规则的变化或者电压的幅值出现随机变化，一般比较明显的变化表现为人眼对电压波动所引起的照明异常而产生的一种视觉感受。这也是电压闪边的一个重要特征，一般只要是出现了这一特征，那么电源一定会出现晃电现象。（3）电源晃电还有一个主要的现象就是短时间内断电，一般这种现象的持续时间为0.5～3 s，为了解决电源晃电导致的停车问题，研究人员也做过很多的尝试，比如说使用节能接触器、增加锁扣线圈等等，但是最终呈现出来的效果却不是特别理想，而所使用的节能型交流接触器一般要在较低的电压中运行。采用这种低释放电压水平的交流接触器，可以很好地防止大部分电压出现骤降，从而降低了因电压骤降出现晃电而造成的影响。但是对于电源短时间内的终断现象，低电压释放交流接触器却是没有什么办法的。因此在化工厂的供电系统中，并没有采用节能型交流接触器作为防晃电的手段。而研究人员所设计的永磁式交流接触器是以永磁式驱动机构来取代了传统的电磁铁驱动机构，但是如果永磁式接触器在电机的正常运行中出现了故障的话，此时只能通过断开断路器来为电机断电。而这样的一种操作不仅会违反电气运行的相关规程，而且还非常容易出现运行事故。因此永磁式接触器目前只是在化工领域的小范围内使用。最后研究人员选择对化工厂供电系统中的重要设备进行改造处理，将接触器自锁点改为延时辅助触点，使其延时1 s断开，这样做就可以很好地躲过电网瞬时波动，不会出现停车现象。

4 结语

化工厂的供电系统是整个化工厂生产的关键组成部分，供电系统的好坏会直接影响到化工厂的正常运行，因此有必要对化工厂供电系统进行完善和改造，不断剖析已经出现的问题，寻求不同的解决措施，除此之外，还要不断研制全新的化工制造设备，有效避免供电问题的发生，从根本上解决化工厂供电系统问题，更好地提升化工厂的生产效率。

参考文献

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[2]程昕.UPS如何在精密医疗设备的使用中发挥更大的作用[C]//浙江省科学技术协会.2011.

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[5]张忠会，辛玉刚，张伟成.采用TMS320F2812控制并基于三相半桥逆变器的UPS驱动电路的研究[C]//第二十七届中国控制会议.2008.

[6]许成山，邓世建.UPS蓄电池的测试、使用与维护[C]//中国煤炭学会自动化专业委员会.2006.

工厂供电工程设计方法分析 第4篇

工厂供电是指供应工厂内所需的电能并进行有效的分配。电能在工厂中虽占企业成本或投资额的比重较小, 但通过电能实现电气自动化后可增加工厂的产量、提高生产效率、减轻工人的劳动、降低企业成本, 提高工厂的经济效益。做好工厂供电工程设计工作, 对于国家能源节约方面作用和意义十分重大。因此, 在设计过程中应正确处理好当前与长远、局部与全局的利益关系, 顾全大局, 适应发展的需要。

1 工厂供电工程设计的环节

工厂供电工程设计一般情况下分为三个环节:初步设计、技术设计以及施工图设计, 也可以分为方案设计、初步设计和施工图设计三个阶段。若工程规模相对较小或技术复杂程度较低, 可将初步设计和技术设计合并成扩大初步设计。

扩大初步设计环节的主要任务是根据设计任务书的要求, 计算工厂的负荷以及需要的电容量, 确定工厂供电系统的主要设备和初步方案, 列出设备清单, 预算工程费用, 报上级部门审批, 办理用电申请手续, 签订供电协议。完成协议的签署后, 工程设计才可进入施工图设计环节。

施工图设计是在完成扩大初步设计方案后, 工厂供电工程预算已由相关部门批准后, 为了保证工程可顺利施工而需要完成的设计, 主要工作是在初步设计方案的基础上对工程进行全面的技术经济分析, 完善方案, 绘制施工图样。施工图设计环节中除了要完成施工图样以及必要的说明书之外, 还需要细化工程的预算, 并报相关部门审批。

2 供电工程设计的内容

2.1 工厂变配电所与主变压器选择

在选择工厂变配电所地址时需要接近负荷中心, 选择进出线方便, 接近电源以及交通运输方便之处;在其周应尽量避免有高温、多尘、有剧烈振动的场地以及腐蚀气体的场地, 更不应建设在周边有积水或爆炸、火灾隐患之处。选址时要充分考虑工厂内有使用高压用电设备的厂房, 尽量靠近或合并建厂。

交配电所内的主变压器选择时要根据工厂实际负荷特点与经济运行情况具体选择, 若工厂的实际负荷量较大, 可适量增加变压器的数量。

2.2 变配电所主结线方案的设计

变配电所主结线的设计一定要满足可靠性、安全性、灵活性和经济性四方面的要求。第一, 可靠性。变配电所的主结线设计首先要使得其承载能力与负荷级别相适应。而且对于工厂的一般生产区的车间变电所应由工厂总变配电所来采用放射式高压配电。第二, 安全性。在低压断路器的的电源必须安装设低压刀开关, 而对应的高压断路器的电源必须安装设高压隔离开关等等, 来确保变配电所的安全。第三, 灵活性。其主结线方案应与主变压器经济运行的要求相匹配, 同时必须考虑以后的可扩展性。第四, 经济性。主结线方案在满足工厂运行要求的前提下, 应该力求简单, 同时对于中小型工厂的变电所来说, 一般应采用高压少油断路器。而且在电源进线上应安装专用的计量柜。

2.3 变配电所的总体布置

变配电所的总体布置方案应满足以下几点要求:第一, 值班室的门应向外开并且不能有高压设备;第二, 低压配电室应靠近变压器室且位于其抵押架空出线侧;第三, 一般设立单独的值班室, 并且应尽量靠近高低压配电室, 同时要有通道直接到达配电室。第四, 高低压配电所应尽可能与邻近的车间变电所合力建造, 以节约土地和建筑费用。第五, 应统筹规划, 整体设计, 充分考虑变配电所以后的发展, 使得其具有良好的可扩展性。一方面要为变配电所留有扩建的余地, 另一方面, 还要考虑到不会阻碍工厂或者其他车间以后的扩建与发展。

2.4 一次设备的选择与校验

为了确保一次设备安全稳定的运行, 在选择时不仅要考虑电压、频率、电流、开断电流等正常工作条件下和因素, 还得考虑电气设备运行时周围的环境条件, 如温度、防腐、防火等要求。根据设备的不同特性和工厂的要求选择符合工厂供电系统实际需求的设备, 通过热稳定和动稳定两种短路条件对设备进行校验。

2.5 继电保护及二次回路的选择

工厂内的继保护装置要符合可靠性、选择性、灵敏性以及速度性等基本要求。继电装置应在能够满足工厂供电系统需求的条件采用简单的保护, 尽量少用元件和接点, 简化接线回路, 方便运作维护;当出现故障时先通过故障设备或线路的保护切除故障影响, 无保护措施不可行后, 再由相邻设备或线路的保护消除故障, 保护装置间应具有相关的、必要的灵敏系数;通过继电保护装置可提高供电系统的稳定性, 减少设备和线路的损坏, 缩小停电的范围。

对于二次回线的设计在按照设计图施工, 正确接线, 导线与电气元件的操作应牢固可靠, 在电缆芯线及与之相配的导线上需注明回路的编号, 便于后期维护。

2.6 供配电线路的设计

在工厂变配电所进出线的方式通常为高压进线、高压出线、低压出线的方式。在厂区内架空线路设计时要依据现有工厂内交能条件、路径长度、施工条件等环境因素, 尽量避免与厂区内其他设施的交叉或跨建筑物建设, 电线杆的铺设应沿厂区内的干道平行架设, 尽可能减少在重机械频繁活动的区域或仓库周边架设。

厂区内的电线路径设计应按照厂内建筑设计图以及工厂内具体情况分析, 选择出最佳路线, 做到满足安全设计、施工的条件下使得电线使用距离最短, 在设计时应考虑路线周边的电缆是否有可能会遭受有外力作用、过热或腐蚀的等危害的可能性, 设计时充分考虑敷设和后期维护的便捷性。

笔者对工厂供电工程设计环节进行了总结, 以及通过对工厂供电工程内容的研究, 提出了优良的设计改进方法, 虽然也存在不足之处, 但是希望在一定程度上提高变电所设计的科学性与合理性。

参考文献

[1]鱼献珍.变配电所设计中普遍存在的问题综述[J].建筑设计管理, 2011 (9) .

[2]窦锋.变电所接地设计问题分析[J].黑龙江科技信息, 2012 (9) .

工厂供电二次系统设计开题报告 第5篇

1、课题名称：工厂供电二次系统设计

2、项目研究背景：

众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。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。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。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，并做好节能工作，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。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

3、设计内容及步骤

全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，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。(1)负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。(3)工厂总降压变电所主结线设计

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。(4)厂区高压配电系统设计

根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

(5)工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。(6)改善功率因数装置设计

按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。(7)变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。(8)继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。(9)变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地 电阻计算。(10)专题设计 3.项目研究意义： 电力系统中，继电保护是为建筑物提供安全可靠、经久耐用、节约电能、满足电力系统功能的一个重要组成部分，它与电力系统的设计材料、施工的工业化水平密切相关，对发展新技术、新材料，提高机械化、自动化水平有着重要的促进作用。

由于电力系统计算牵扯的数学公式较多，并且所涉及的规范和标准很零碎。并且计算量非常之大，近年来，随着经济进一步发展，城市人口集中、用地紧张以及商业竞争的激烈化，更加剧了电力系统设计的复杂性，许多工厂不断的被建造。这些工厂的电力系统无论从时间上还是从劳动量上，都客观的需要计算机程序的辅助设计。这样，电力设计软件开发就显得尤为重要。

面向对象编程

使创建Windows程序较为容易的关键技术是面向对象编程。5.设计主要内容(1)总论

（2）负荷计算及功率补偿

2.1 负荷计算的内容和目的2.2 负荷计算的方法

2.3 金工车间负荷计算

2.4 全厂计算负荷

2.5 功率补偿

（3）工厂供配电方案.3.1 变压器的选择及变电所的位置

3.2 主接线方案的选择

3.3 短路计算

3.4 导线、电缆的选择 3.5 一次设备的选择与校验

3.6 二次回路方案的选择及继电保护的整定.（4）防雷与接地

4.1 防雷

4.2 接地

（5）结论

6主要参考书目 1．《供电技术》（第3版），西安理工大学 余建明、同向前、苏文成编 机械工业出版社2003 2．《常用供配电设备选型手册 》

3．10KV及以上供配电工程设计与施工实用手册 4.《工厂供电》第四版

机械工业出版社

刘介才编 5.《实用供配电技术手册》 中国水利水电出版社 刘介才编 6.《供配电系统设计规范》 北京 中国计划出版社 1996 7．《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 北京 中国计划出版社 1992 8．《电气制图》北京 中国标准出版社

9.《实用供配电技术手册》水利水电部西北设计院编 10.《建筑电气照明与施工》王建华…高等教育出版社 11.《电气工程师手册》（第二版）机械工业出版社 12.《工厂供电技术》陈小虎…高等教育出版社 13.《建筑装饰工程照明》杨博…安徽科技出版社 14.《工业企业供电》丁昱…吉林电气化专科学校 15.《工厂配电设计手册》航空部第四院编

16.《电力工程设计手册》 能源部西北电力设计院编 17.《工厂供电设计手册》 航空部第四院编

18.《工厂供电设计与实验》王荣潘…天津大学出版社 7进度计划

毕业实习，参观工程，收集资料。需求分析：系统分析 模块设计：负荷 模块设计：短路计算

工厂供配电系统的无功补偿 第6篇

【关键词】工厂；供配电系统；无功补偿；补偿装置

一、前言

工厂中含有大量的感应电动机、变压器等感性设备工作时不仅要从电网中吸收有功功率用于做功，而且还要吸收无功功率建立磁场，这不仅会使工厂配电变压器和输电线路产生额外的附加电能损耗，降低自然功率因數，而且无功功率是影响电压质量的主要因素。因此，加强对感性设备的运行管理，提高功率因数，进行无功补偿是必要的。

二、无功补偿概述

2.1 无功功率与功率因数

电网输出的功率分为有功功率和无功功率。有功功率是用电设备把电能转变为其他形式的能并利用这些能对外作功；无功功率是指交流电路中存在的感性或容性设备为保证自身正常工作需建立交变磁场或电场而需要的电功率，它不对外做功。

功率因数是有功功率P与视在功率S的比值，而视在功率S与有功功率P和无功功率Q的关系为S=。

2.2 无功补偿原理

在交流电路同一电压作用下，电感电流和电容电流方向相反，相位角相差180°，也就是说感性无功功率与容性无功功率可以互补。由于工厂电力负荷如电动机、变压器等大部分属于感性负荷，若在供配电系统中并联安装电容器等无功补偿设后，可以向感性设备提供一定的无功功率，减少感性设备对电网的无功功率的需求，这就是无功补偿。

2.3 无功补偿的目的及意义

无功补偿的主要目的就是提升供配电系统的功率因数，提高功率因数对工厂有如下益处：

1、减少工厂电费支出

供电公司发出来的电是以视在功率来计算，但却根据用户消耗的有功功率来收费。若工厂从公共电网中吸收过多的无功功率，即功率因数过低，会造成供电公司成本加大。因此供电公司每月向用户计收电费时，若工厂平均功率因数低于规定标准时，要增加一定比例的电费。

2、改善电压质量

系统的电压损失会随无功功率需求的增加而增加，通过进行无功补偿后，提高功率因数，可改善系统的电压质量，使负载电压更稳定。

3、降低选择变压器的额定容量

变压器的额定容量是由其二次侧的视在功率决定，对变压器二次侧进行无功补偿后视在功率降低，因此可以选择较小额定容量的变压器，节省投资。

4、减少电能损失

线路的功率损耗和功率因数的平方成反比。例如，当功率因数由0.6提高到0.9时，线路上的功率损耗可降低55.56%。且无功补偿后，流过变压器绕组中的电流减小，故变压器的损耗也相应减少。

三、无功补偿方式及其比较

按照无功补偿装置的的安装地点，无功补偿分为集中补偿和分散就地补偿。

3.1 集中补偿

集中补偿分为高压集中补偿和低压集中补偿。

1、高压集中补偿：是将补偿装置安装在工厂变配电所的高压母线上。这种补偿方式只能补偿高压母线以前所有线路上的无功功率，无法降低选择变压器的额定容量及电能损耗。其优点是初投资较少，便于集中维护，能对工厂高压侧的无功功率进行补偿，提高工厂总的功率因数。这种补偿方式在一些大中型工厂中比较常见。

2、低压集中补偿：是将低压无功补偿设备集中安装在工厂变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线之前所有设备及线路的无功功率，便于维护，能降低选择变压器的额定容量及电能损耗。此方式在工厂中相当普遍。

3.2 分散就地补偿

分散补偿装置是将补偿装置安装在需要进行无功补偿的个别容量较大且负荷较平稳的用电设备旁边。补偿装置一般与用电设备同事投入运行和断开。该补偿方式能够补偿安装部位以前所有的高低压线路及变压器的无功功率，能最恰当地降低系统的损耗和维持系统的电压水平，因此补偿效果最好。但是这种补偿方式投资较大，补偿设备利用率较低。

综上所述，每种补偿方式各有优点，在工厂企业中，多采用集中补偿和分散就地补偿相混合的方式。

四、无功补偿装置的选择

4.1 常规补偿装置的选择

目前工厂企业中常用的无功补偿装置是由电容器组、电容器支路保护、投切开关和自动补偿控制器等组成的电容器分组自动投切无功补偿装置。为了使各组电容器和开关的运行平衡化，应避免个别电容器组频繁开合而造成该电容器组过早损坏，各电容器组之间宜采用轮换循环投切使用的原则，即先投入先切除。

4.2 串联电抗器

由于现在工厂中多有波动性、冲击性负荷，这些设备运行时会产生大量谐波，引起电网电压波动、闪变及三相不平衡，影响用电设备的安全运行。虽然电容器本身具备一定的抗谐波能力，但同时也有放大谐波的副作用。谐波含量过大时，会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏，由于电容器对谐波的放大作用，将使系统的谐波干扰更严重；因而在有较大谐波干扰时，需要补偿无功功率的地点考虑增加滤波装置。

在电容器回路中串联电抗器是解决此问题的有效方法，除此之外，串联电抗器还可限制电容器的合闸涌流，降低电容器在投入瞬间产生的涌流对电网和开关器件的冲击。

五、结束语

总之，在工厂企业中进行无功补偿，提高功率因数是一项节能降耗、提高经济的有效措施。在实际应用中，要根据企业的自身具体情况，从经济和技术上择优选择无功补偿方式及设备的选型。

参考文献

[1]余健明,同向前,苏文成.供电技术[M].4版.北京:机械工业出版社,2009.

[2]刘介才.工厂供电[M].2版.北京:机械工业出版社,2009.

[3]平孝香,刘菁.无功补偿装置中串联电抗器的作用[J].电力电容器与无功补偿.2009（4）.

[4]李玲.工厂供电系统无功补偿问题研究[J].现代企业教育.2011（11）.

浅谈工厂电力系统设计 第7篇

该工厂有5个生产车间和4个附属建筑物,其中水解车间、净化车间和成品车间为二级负荷,其余均为三级负荷。全年工作小时数为7 200 h,最大负荷利用小时数6 400 h。工厂东侧有一座市政变电所,允许用35 k V或10 k V电压向工厂供电。

2负荷计算

计算负荷如表1所示。

取全厂的同时系数为:KΣp=0.90,KΣq=0.95,可得全厂的计算负荷为:

3无功功率补偿

由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为:S30=5 511 k V·A,这时低压侧的功率因数为:

为使高压侧的功率因数≥0.90,则低压侧补偿后的功率因数应高于0.95。要使低压侧的功率因数由0.91提高到0.95,经计算可得低压侧需装设的并联电容器容量为:

QC=685.2 k Var

则并联电容器的容量QC=690 k Var,补偿后的功率因数为:

满足供电的要求。

4年耗电量的估算

年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到:

年有功电能消耗量:Wp·α=αP30Tα

年无功电能耗电量:Wq·α=βQ30Tα

结合该厂的情况,年负荷利用小时数为7 200 h,取年平均有功负荷系数α=0.72,年平均无功负荷系数β=0.78。由此可得该厂:

年有功耗电量:Wp·α=0.72×5 038 k W×7 200 h=26.12×106k W·h

年无功耗电量:Wq·α=0.78×2 232 k Var×7 200 h=12.54×106k W·h

5供电方案论证

根据该厂用电的实际情况,并适当考虑用电负荷增加,按照安全可靠,技术先进,经济合理的要求,综合上述资料进行考虑分析两方案如下。

方案一:采用35 k V电压供电的特点:供电电压较高,线路的功率损耗及电能损耗小,年运行费用低,供电的可靠性高;需建设总降压变电所,工厂供电设备便于集中控制管理,但要多占一定的土地面积;日常维护工作量大,需管理人员较多。

方案二:采用10 k V电压供电的特点:不需要投资建设工厂总降压变电所,并少占土地面积;减轻维护工作量,减少管理人员;供电电压较低,会增加线路的功率损耗和电能损耗,线路的电压损失也会增大;设备初期投资比35 k V较低。

由上述分析计算可知,采用35 k V供电方案比采用10 k V供电方案的初期投资费用及年运行费用多。而以10 k V电压供电,电压损耗比较严重。从减少工厂供电系统初期投资和日常系统经济运行角度考虑,设计决定选用10 k V电压供电,在厂内不设总降压变电所,由地区变电所直接引入场内的车间变电所。

根据厂区的车间分布情况及车间负荷的中心位置,负荷性质,负荷大小等确定车间变电所的位置,变压器的数量和容量。设立4个车间变电所,每个变电所装设一台变压器,变压器容量及供电范围见表2。

6电气主接线方案

在对工厂的供电网络进行设计时,应注意下面几个基本要求:供电的可靠性、操作简单方便、运行安全灵活、运行经济。

1)单母线接线。单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线,每个电源线和引出线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路,母线既可以保证电源并列工作,又能使任一条出线路都可以从两源得电能。单母线接线的优点:接线简单清晰、设备少、投资较少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点:灵活性和可靠性差,当母线或母线隔离开关故障或检修时,必须断开它所连接的电源,在出线断路器维修期间,必须停止该回路的工作。

2)单母线分段接线。把单母线分成几段,在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均接有电源和出线回路,便成为单母线分段接线。单母线分段接线的优点:(1)用断路器把母线分段后,对重要用户可以从不同段引出两个回路,有两个电源供电。(2)当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点:(1)当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间内停电。(2)投资较多。

结合该工厂的条件,为确保工厂供电系统可靠性和经济性,本设计电气主接线决定采用双回路单母线分段接线方式。

3)低压配电系统接线方式的选择。低压配电系统供电方式在保证足够的供电容量、供电可靠性和电能质量的同时,还要考虑投资、运行损耗等问题。经以上分析,本设计决定采用放射式的供电方式向不同负荷进行供电。具体配电方案为:对于工厂中的成品车间、水解车间和净化车间为二类负荷,对供电可靠性要求较高,所以采用双回路放射式供电。对于加氢车间、制氢车间等其他三类负荷采用单回路放射式供电,以节约投资。

摘要：对某工厂供电系统进行了设计。根据各个车间负荷情况、生产工艺需求以及负荷布局,结合电源情况,解决各车间的电能分配问题。在满足供电安全、可靠、优质、经济的前提下,对车间进行了负荷计算,确定该工厂供电方案。

关键词：供电系统,负荷计算,主接线

参考文献

新建厂房工厂供电设计的一般知识 第8篇

1 一般设计原则

按照国家标准《工业与民用供配电系统设计规范》、《10KV及以下变电所设计规范》及《低压配电设计规范》等的规定,进行工厂供电设计必须遵循以下原则:

1.1必须遵循有关国家标准,认真执行国家的技术经济政策,并应作到保障人身和设备安全,供电可靠,电能质量合格,技术先进和合理。

1.2应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期和远期发展的关系,作到远、进期结合,以近期为主,适当考虑扩建的可能。

1.3必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,合理确定设计方案,满足供电要求。

1.4 应注意执行节约能源、节约有色金属和“以铝代铜”等技术政策。

2 工厂供电设计的内容

工厂供电设计包括变配电所设计、配电线路设计和电气照明设计等。

2.1 变配电所设计

变配电所的设计内容应包括:变(配)电所负荷的计算及无功功率的补偿,变(配)电所所址的选择,变电所主变压器台数和容量、型式的确定,变(配)电所主接线方案的选择,进出线的选择,短路计算和开关设备的选择,二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定,防雷保护与接地装置的设计,以及变(配)电所电气照明的设计等。

2.2 配电线路设计

厂房配电线路设计的内容应包括:车间配电线路布线方案的确定,线路导线截面及其配电设备和保护设备的选择等。

2.3 电气照明设计

工厂电气照明设计包括厂区照明及车间照明系统设计。其内容应包括:照明光源和灯具的选择,灯具布置方案的确定和照度计算,照明线路导线的选择,保护与控制设备的选择等。

以上设计内容最后都需编制设计说明书、设备材料清单及工程概算,绘制施工图纸。

摘要：供电设计是工厂设计的重要组成部分,了解设计原则及内容是设计的前提。

薄带连铸示范工厂接地系统设计研究 第9篇

2001年以来,宝钢完成了中国第1条薄带连铸连轧简易试验生产线,并于2009年2月投入试生产,取得了一定的成果。为了更深入研究探索规模化工业生产中的问题,于2013年在宁波钢铁公司(以下简称宁钢)炼钢车间内新建1条具有50万t产能规模的薄带连铸工业化示范工厂[1]。

冶金电气工程中,接地设计是重要一环,其中防雷及防过电压接地、防静电接地、工作接地、屏蔽(隔离接地)是常见几类接地形式。本文通过分析薄带连铸生产线接地设计,得到一种较为合理的接地形式;通过接地电阻计算,得出合适的水平接地导体截面和垂直接地极数,并进一步通过计算跨步电压与接触电压,修正设计结果。该接地系统设计方法和接地电阻计算方法适用于对接地有严格要求的类似工程项目。

1 接地设计

示范工厂接地设计中,结合工艺设备情况,重点考虑三大类接地:一是结合厂房/建筑物防雷接地,统筹考虑燃气管道防静电接地;二是电气设备保护接地;三是屏蔽(隔离)接地,需要单独重点考虑。

1.1 防雷接地设计和管道防静电设计

示范工厂分为主线和维修区两部分。为方便获取炼钢厂钢水,主线建立在宁钢炼钢车间内,占用了原有炼钢维修区;需将炼钢维修区异地搬迁并同薄带连铸维修区共用新建厂房。将主线机组设备基础里的主钢筋做成不大于6 m2的接地网,将该接地网与炼钢车间厂房接地系统可靠电气联结,在各引出点的位置往上引一根接地镀锌扁钢,引出高度高出所在地坪+200 mm,作为主线设备的接地极,使整个厂房连成一个统一的接地网。整个厂房和设备基础形成联合接地,该联合接地体接地电阻应小于1Ω。工作接地、保护接地、防静电接地均接在该接地网上。

维修区厂房按第3类防雷建筑物考虑,其屋面为金属结构,防雷接地可利用钢结构金属屋面板作为接闪器,以厂房钢柱作引下线,基础内主钢筋和基础桩内钢筋作接地极。维修区厂房内设备保护接地网做法与主线相同。

对于钢结构厂房旁边建设的公辅小房、办公楼等混凝土建筑物,防雷接地是在屋顶女儿墙上设置扁钢避雷带,以结构柱内主钢筋作防雷接地引下线,以结构柱基础作接地极。利用每层室内预埋的接地端子板与结构柱内主钢筋联通,并与本层建筑内接地端子箱内的母排联接,用于室内的设备保护接地。

本项目氢气站房(其内氢气与氮气混合形成氮氢混合气,用作上下密闭室的保护气)属于可燃爆类气体空间,布置在新建维修区车间旁,站房设计采用独立的防雷接地,防止其他建筑物对燃气站房可能的影响,并设置若干接地软电线,这些电线一头联结在站房金属体上,另一头通过一个接地夹子夹持在天然气瓶和其金属转运箱上,且在站房建筑上采用开放通风来避免可燃气体积聚。

燃气场所及管道,包括薄带连铸主线上的燃气(如煤气)管道,需统筹考虑防静电接地。厂房外部布置的燃气管道,每隔20~25 m设置防静电接地:在若干管道支架处单独设接地极,角钢接地极接地电阻不大于10Ω,利用管道钢结构管架作为引下线,管架与管托之间及管托与钢管之间进行可靠电气联接,管道连接法兰两侧用金属导线可靠跨接。燃气管道进入厂房时,需在进入点最近的厂房钢柱处与厂房接地进行可靠电气联接(至少两处联接。如果进厂房处有法兰,可利用金属导线与钢柱联接;如果进厂房处无法兰,需用镀锌扁钢紧密环绕管道后再用金属导线与钢柱联接)。

1.2 电气设备保护接地

电气设备的接地,一般考虑工作接地、保护接地、防静电接地等。其中,工作接地(功能性接地)按照接地类型的表示方法分TN(中性点直接接地)系统(具体又分TN-S、TN-C-S、TN-C),TT(电气设备的金属外壳直接接地)系统,IT(中性点不接地)系统;保护接地(包括接零)针对IT、TT、TN系统的特点有所不同,有各自的优缺点。宝钢集团宝钢股份无缝钢管厂接地采用的是IT系统,1580热轧厂主线采用的是TT系统,而TN系统应用较为广泛。

当电气供货商对其电气设备的接地有特殊要求时,应统筹考虑。除有特殊要求外,应采用联合接地,将电气设备接地与建筑物防雷接地可靠联接,接地网与原厂房接地可靠联接,接地电阻不大于1Ω。

以示范工厂为例,短流程工艺使得铸机区和轧机、飞剪、卷取区布置在不到70 m的长度内,与传统钢铁生产流程相比大大缩短。相应的传统钢厂流程有近千米长,可分别设置变电所电气室,分区考虑接地,而示范工厂需统一考虑。以轧机区为例,结合传动和控制系统特点设计接地,车间接地引出3根接地干线:高压接地(H-E)、低压接地(M-E)、控制接地(C-E)。主、辅传动设备采用IT系统供电,动力负荷、吊车、照明、空调及移动设备采用TN系统供电;高压柜、主传动的主回路、外壳保护地均接入H-E,其内部弱电控制部分则接入C-E。

电气设备接地如图1所示。

1.3 屏蔽(隔离)接地

相对轧机区域,铸机区域设备种类较多,有各类高温操作机械手、加热炉、精密仪器等,其接地设计考虑的对象较为复杂,本文仅以感应加热装置接地为例对屏蔽(隔离)接地设计进行初探。

感应加热装置产生较大的感应磁场,靠近的导体在形成磁通环路的情况下,会形成环路电流,会对例如佩戴心脏起搏器的人员或类似电流敏感设备等造成伤害。这种场合下配合工艺设备,做好整个区域的屏蔽隔离接地设计至关重要,通过相关的磁场建模,结合工艺设备布置,确定需要采取屏蔽隔离措施的部位,并将区域分为安全区域和危险区域。危险区域内采取绝缘措施,隔断电流形成的通路;安全区域内做好等电位联接和接地,通过较小的接地电阻,使生成的微弱感应电流优先导入大地,避免对人体和设备造成损害。

2 接地电阻计算

通过计算接地电阻,可以合理选择接地干线导体截面积,并确定接地极的数量,以使性能设计和经济投入合理化。

2.1 水平接地导体截面计算

示范工厂采用联合接地,总接地网接地电阻要求为1Ω以下。以薄带连铸主电气室为例,根据IEEE Std 80的计算模型[2,3,4],采用电力系统参数计算变电所接地网水平接地导体截面A:

式中:If为故障电流;Tcap为热容量系数;tc为故障持续时间;αr为20℃电阻率温度系数;ρr为20℃相当电阻率折算值;K0为绝对零度补偿值;Tm为最大耐受温度;Ta为最大环境温度。

电力系统中高压10 000 V,3相,50 Hz,最大接地故障电流1 250 A/s;低压400 V,3相,50 Hz,最大接地故障电流80 k A/s。接地导体埋于地面1 m以下深度,土壤电阻率按17Ω·m[4]计算。在气温30℃的条件下,根据设计,接地极材质及型式为长度3.0 m、规格Φ0.019 m的铜棒或者50 mm×50 mm×5 mm的镀锌角钢,或者特定规格的圆钢或钢管。接地干线采用裸铜软线或者镀锌扁钢。If取75 k A(实际中不超过此值),Tcap取3.39,tc取1 s,αr取0.003 93,ρr取1.72,K0取273℃,Tm取1 083℃,Ta取38℃。将参数代入式(1)得到要求的接地导体最小截面A=209.56 mm2,因此薄带连铸主电气室水平接地导体可选用截面积为240 mm2的裸铜软线电缆。

2.2 主线区域接地极数量计算

以主线为例,总接地网接地电阻要求Rreq为1Ω以下。根据IEEE Std 80,总的接地极电阻R的计算公式为:

式中:ρ为土壤电阻率;l为接地极长度;d为接地极直径。

参数ρ取17Ω·m,l取2.6 m,d取0.03 m(此处以直径为0.03 m的圆钢为接地极,也可以用现场常用的角钢槽钢材料为接地极,但需做等效圆钢换算),将参数代入式(2)得R=5.767Ω。Rreq最大取1Ω,此时R/Rreq≈6,因此接地极最少应不小于6根。根据主电气室建筑结构形式,采用不少于7根结构桩柱作为接地极,因此系统接地电阻Rg=5.767/7=0.824(Ω),满足接地要求。在工程实际实施中,任意2个接地极之间距离需要大于单个接地极长度的2倍,并且应选用相应数量的设备基础钢筋网、建筑物结构柱内钢筋、厂房柱基础作为接地极,实测接地电阻大小,不足1Ω时再补打接地极。

3 跨步电压与接触电压计算

当电气设备发生碰壳故障(指相线与导电外壳接触使得外壳带电)、导线断裂落地或线路绝缘击穿而导致单相接地故障时,电流便经接地体或导线落地点呈半球形向大地流散,人触及故障设备外壳或进入散流区域会发生接触电压或跨步电压触电。

实践中发现接地电阻的大小与最大电击电流之间的关系较为复杂。即使采取措施达到很低的接地电阻,也有可能发生电击事故。相反,相对较高的接地电阻,如果采纳了合理设计,也可做到安全可靠。

触电伤害的结果与跨步电压和接触电压的大小有直接关系。针对目前工程建设中经常出现的接地电阻测量值满足要求而接触电压和跨步电压却严重超标的现象,以主线区域为例进行跨步电压和接触电压的计算核实。

人(假如体重70 kg)在主线区域内的跨步电压Estep按IEEE Std 80中的式(29)计算如下:

式中:Cs为表层系数;ρs为表层电阻率;ts为冲击电流持续时间。

人在主线区域内的接触电压Etouch按IEEE std 80中的式(32)计算如下:

要获得Estep、Etouch,必须先计算Cs。Cs按IEEE std 80中的式(27)计算如下:

式中:hs为混凝土厚度,hs=0.2 m。土壤电阻率ρ=17Ω·m;假如地面表层为20 cm厚砼,由IEEE std 80中的表7可知,干砼电阻率ρs为1×106Ω·m。将参数代入式(5)可得Cs=0.816。ts取1 s,将Cs计算结果代入式(3)、式(4),可得Estep=568 052 V、Etouch=142 100 V。

发生接地故障时,接地处电压升高量

式中:Ifault为接地故障电流。根据前述接地电阻计算方法,主线区域接地电阻Rg=0.824Ω,接地故障电流取75 k A(估算,大于实际值),由式(6)可得Efault=65 850 V。由于Efault<Etouch,因此查阅IEEE std 80(No.16.5.1)可知,接触电压大于计算电压升高量,则可判定前述接地设计满足要求。

4 结束语

接地设计必须做到有据可依,兼顾功能性、经济性、施工方便性以及接地装置可维护性。在接地系统实施过程中,施工单位需按照设计规范施工;在投入运行后,须定期维修并检测接地电阻阻值,确认其低于规定值,以使现有的接地系统维持设计的保护作用。

摘要：针对薄带连铸示范工厂特点,对厂房防雷、燃气管道防静电、设备保护接地、屏蔽(隔离)接地进行分析研究,得出一种合理的接地系统设计方法;依据IEEE Std 80规范进行接地电阻计算,确定接地导体截面;通过计算跨步电压与接触电压,校验、修正已有结果。该接地系统设计方法和接地电阻计算方法可在接地要求严格的类似工程项目中推广。

关键词：接地系统,跨步电压,接触电压,接地电阻,示范工厂

参考文献

[1]吴永中,冯茂芬.宝钢自主集成薄带连铸技术亮相[N].中国冶金报,2015-11-04(1).

[2]KISNER RA,WILGEN JB,EWING PD,et al.A technical basis for guidance on lightning protection for nuclear power plants[C]//Fourth American Nuclear Society International Topical Meeting on Nuclear Plant Instrumentation,Controls and Human-Machine Interface Technologies(NPIC&HMIT 2004).Columbus:[s.n.],2004:2.

[3]Zambia Bureau of Standard.IEEE Std 80-2000 IEEEGuide for Safety in AC Substation Grounding[S].Zambia:Zambia Bureau of Standard,2000.

工厂供电工程设计原则和方法分析 第10篇

电能是重要的能源资源, 在当今社会中发挥着至关重要的作用, 尤其是随着自动化、机械化水平的快速发展, 对电能的需求量不断的增加, 同时对供电的安全性、灵活性、经济性、可靠性以及电能质量提出了更高的要求。工厂供电工程指的是供应工厂内所需电能的工程, 虽然电能在工厂成本中占据的比重相对较小, 但是电能对实现生产自动化、提高生产效率、降低工人劳动强度、降低生产成本等方面具有非常重要的作用。因此, 文章针对工厂供电工程设计原则和方法的研究具有很大的现实意义。

二、工厂供电工程设计的一般原则分析

按照国家标准GB50054-95《低压配电设计规范》、GB50053-94《10k V及以下设计规范》、GB50052-95《供配电系统设计规范》等的规定, 工厂供电设计需要遵循的一般原则主要包括以下几个方面:

1新建或者改造工厂供电工程设计必须符合当地电网建设与改造工程的总体规划要求。

2工厂供电工程的设计文件和施工文件, 都应该一式两份, 递交给当地供电企业进行审核, 审核通过之后才能够进行施工。

3工厂供电工程设计、施工、试运行以及运行等都应该符合国家的相关规范和标准。

4工厂供电工程在施工过程中, 应该接受当地供电企业根据审核同意的设计以及相关施工标准进行的检查, 在检查过程中如果发现不符合规定的内容, 供电企业有义务和权利提出书面形式的修改意见, 工厂应该按照相关要求进行改正与完善。

5当工厂供电工程施工以及试运行完成之后, 必须向当地供电企业提交工程竣工申请, 供电企业应该及时的组织检查队伍对供电工程进行检验, 对于检查不合格的, 应该以书面形式一次性通知用户改正, 直至供电企业验证合格之后才允许装接电表并供电。

6工厂供电工程设计必须统筹全局, 按照地区供电条件、工程特点、用电容量、负荷性质等, 合理的设计供电工程设计方案。

7工厂供电工程设计不仅应该考虑近期, 还应该根据工程特点、规模以及发展规划等, 协调近期和远期发展关系, 既考虑到近期需求, 又考虑远期的扩建可行性。

8为了保证工厂供电工程运行以及人身安全, 应该采用先进的科学技术, 例如采用先进、高效、低耗的电气产品, 提高供电可靠性和安全性。

三、工厂供电工程设计的方法分析

1工厂变配电所选址。工厂变配电所选址应该尽可能的接近负荷中心, 选择交通运输方便, 进出线和接近电源之处;尽可能避免在由剧烈震动、强烈腐蚀气体、多尘、高温的场地, 更不能够在火灾隐患、爆炸或者积水等地;同时考虑工厂内是否使用高压用电设备的厂房, 尽量靠近或者合并建厂。

2工厂主变压器选择。工厂变配所的主变压器应该根据工厂的经济运行状况以及实际用电负荷特点进行选择, 如果工厂的实际用电负荷相对较大, 则应该选择大容量的变压器, 或者适当的增加变压器数量。

3工厂变电所主结线设计方案。工厂变电所主结线设计方案必须满足经济性、灵活性、安全性以及可靠性四个方面的要求。其一, 经济性, 主结线设计方案在满足工厂供电需求的基础上, 应该尽可能的简单, 以此降低建设成本;其二, 灵活性, 主结线设计方案应该和主变压器经济运行的要求相一致, 并同时考虑扩展的可行性;其三, 安全性, 在高压断路器的电源端必须安装高压隔离开关, 在低压断路器的电源端必须安装低压刀闸开关, 以此保证工厂变配电所的安全;其四, 可靠性, 工程变配电所主结线设计方案应该保证其承受能力和负荷级别相匹配。

4计算短路电流。当工程供电工程发生短路故障时, 短路电流非常大, 如果短路电流经过导体与电流, 一方面会产生非常大的电动力, 另一方面会产生非常高的温度, 两种短路效应会对工厂供电工程的运行埋下严重的安全隐患, 应该引起设计人员的重视。因此, 应该做好短路电流的计算工作, 首先, 绘制计算电路图, 将短路电流所需要考虑的电器元件及其额定参数都表示出来, 依此编号, 并确定短路计算点;其次, 按照确定的短路计算点绘制等效电路图;再者, 简化等效电路, 计算出短路电流的等效总阻抗;最后, 计算短路容量和短路电流。

5电气设备的选择以及校验。为了保证工厂供电工程能够安全、稳定的运行, 在选择电气设备时, 不仅应该考虑开断电流、电流、频率、电压等因素, 还应该考虑电气设备运行的环境条件, 例如防火、防腐、温度等, 根据工厂的实际需求以及设备的不同特性选择合适的电气设备, 并在短路条件下对各个电气设备进行校验。

6继电保护装置的选择以及整定。继电保护装置的选择要求包括速动性、灵敏性、选择性、可靠性、安全性等, 工厂主变压器的保护包括温度保护、过负荷保护、电流速断保护、过电压保护、纵联差动保护、瓦斯保护等;电线保护包括线路过负荷保护、单相接地故障保护、相间短路保护等。由于工厂供电工程运行环境复杂, 再加上各种人为因素的影响, 导致电气故障频有发生。因此, 继电保护作为工厂供电工程的主要保护装置, 应该根据工程的实际状况、环境因素、人为因素等选择合适的继电保护装置。

7电线路径设计。工厂供电工程采用的进出线方式包括低压出线、高压出线以及高压进线等, 在进行厂区内架空线路设计过程中, 必须根据工厂内施工条件、环境因素、路径长短等, 尽可能的避免和厂区内其他建筑或者设备交叉或者跨越。厂区内电线路径设计应该根据工厂内的具体状况以及建筑设计图纸, 选择最佳的电线路径。

结语

总而言之, 为了保证工厂供电工程设计的科学性与合理性, 应该严格的遵循工厂供电工程设计的一般原则, 并采取相应的设计方法进行, 并在实践中累积经验, 不断的提高设计水平。

摘要：工厂供电工程指的是供应工厂所需电能的工程, 在工厂生产中发挥着至关重要的作用, 基于此, 本文分析了工厂供电工程设计的一般原则, 探析了工厂供电工程设计的方法, 以供参考。

关键词：工场供电工程设计,一般原则,方法

参考文献

[1]曾春玲.工厂供电设计新手常见问题分析及设计新理念[J].科技创新与应用, 2012 (09) :24-25.

[2]刘金晟, 侯世英, 孙韬.工厂供电工程设计方法分析[J].重庆科技学院学报 (自然科学版) , 2011, 13 (02) :125-127.

简述工厂供电中的无功补偿 第11篇

【关键词】工厂供电；无功补偿

当前，企业供电系统中的变配电设备、用电设备多为感性负载，其功率因数较低，工作时产生较大无功功率，在线路中产生较大无功电流，对能源造成了巨大的浪费，而且也影响了低压电网安全可靠的运行。所以，应该对工厂供电系统进行无功补偿，从而改善功率因数，达到无功就地平衡，节能降耗，提高电压质量、增加电网输送能力和电气设备利用率的目的。

1.功率因数的定义和主要影响因素

1.1功率因数的定义

功率因数是供用电系统的一项重要的技术经济指标，通过它能够体现出用电设备所使用的有功功率与视在功率的比值。在相关的标准中规定：对于160千伏安以上的高压供电的工厂，最大负荷时的功率因数应该大于或者等于0.9：对于100千伏安及以上的其它工厂，功率应该大于或者等于0.85。

1.2功率因数的主要影响因素

（1）电感性设备和电力变压器是耗用无功功率的主要设备大量的电感性设备，如异步电动机、感应电炉、交流电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功消耗占了60%～70%；而在异步电动机空载时所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的60%～70%。所以要改善异步电动机的功率因数就要防止电动机的空载运行并尽可能提高负载率。电力变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10%～15%，它的空载无功功率约为满载时的1/3。因而，为了改善电力系统和企业的功率因数，变压器不应空载运行或长期处于低负载运行状态。

（2）供电电压超出规定范围也会对功率因数造成很大影响。当供电电压高于额定值的10%时，由于磁路饱和的影响，无功功率将增长得很快，据有关资料统计，当供电电压为额定值的110%时，一般无功将增加35%左右。当供电电压低于额定值时，无功功率也相应减少而使它们的功率因数有所提高。但供电电压降低会影响电气设备的正常工作。所以，应当采取措施使电力系统的供电电压尽可能保持稳定。

（3）电网频率的波动也会对异步电动机和变压器的磁化无功功率造成一定的影响。

2.工厂供电中的无功补偿

2.1提高功率因数的无功补偿方法（1）采取适合的容量，杜绝“大马拉小车”的问题的产生；（2）对于那些负荷非常低的电动机，可以选择三角形的线圈接法；（3）防止用电设备空载的现象出现；（4）应该保证变压器得到合理地利用； （5）应该优化电路布局。

2.2并联电容在感性负载上的补偿方法

在工厂供电中，可以使用电路电筒等，通常情况下，经常选择并联电容在感性负载上的补偿方法。在感性负载上并联电容器能够使感性负载的无功功率得到降低，对于降低甚至防止感性负载与原有电源间的能量交换是非常有利的。在包括纯电阻电路的交流电路中，负载中的电流和电压具有相同的相位。可以根据坐标系，在纯电感电路中，电压垂直于电流，并且电压是先于电流的，而在纯电容电路中，电压依然垂直于电流，但是电流却是先于电压的。电容平行于电感中的电流，并且具有相反的方向，因此能够将其抵消。电力系统的重要组成部分是感性负载，因此，电流相对于电压来说是落后一个角度的，通过并联电容在感性负载上这种方法，能够使总电流减小，从而使功率因数得到提高。

并联电容在感性负载上的补偿方法主要包括以下三种：

（1）个别补偿。这种方法将电容器组安装在感性负载的四周，保证电容器组与负载共同工作或者不工作。这种方法具有很好的补偿效果，但是对电容的利用率是非常低的，在低压网络中比较适用。

（2）分组补偿。这种方法在线路前端也就是在车间配电盘的母线上安装电容，具有很好的补偿效果，同时对电容利用率也是非常高的。

（3）集中补偿。这种方法将在一次或二次变电所输出线路的母线上安装电容，也就是在变电所的高低压母线上安装电容，根据无功负荷确定电容器组的大小。

3.工厂供电中的无功补偿的效益

在工厂供电系统中，连接着容量大小不等的多种感性设备，从而造成电网传输功率不仅包括有功功率，而且还包括无功功率。通常情况下，自然平均功率因数处于0.70～0.85之间的范围。工厂消耗的无功功率一般能够达到消耗有功功率的60%～90%，如果提高功率因数为大约0.95，那么，无功消耗仅仅能够达到有功消耗的30%。因为在工厂供电中通过无功补偿，无功功率的输入得到降低，因此，工厂会获得巨大的经济效益。

3.1节省工厂的电费开销

提高功率因数对工厂具有非常明显的直接经济效益，根据国家的电价制度，从有限电能的合理利用着手，规定了不同企业的功率因数应该达到的不同数值，如果比规定的数值低，就必须多收电费，如果比规定的数值高，那么就应该相应地少收电费。由此看来，通过工厂供电中的无功补偿来提高功率因数，为工厂节省了许多电费开销。

3.2使设备的利用率得到提高

（1）对于原有供电设备来说，在相同的有功功率的条件下，提高功率因数，就会减少负荷电流，从而向负荷传送功率所经过的一些供配电设备，例如，变压器、开关和导线等，都增加了一定的功率储备，从而使负荷增长的需要得到满足。

（2）对于仍然处于设计阶段的新建工厂来说，工厂供电中的无功补偿有利于使设备容量得到降低，使投资费用得到减少，改善后的功率因数能够降低所选择的变压器的容量。所以，通过工厂供电中的无功补偿来提高功率因数，不仅使初次投资的费用得到了大幅度的降低，而且也使运行后的基本电费得到降低。

3.3降低系统的能耗，改善电压质量

工厂供电中的无功补偿有利于降低系统的能耗，保证线路末端电压的稳定，对于大电动机的起动有重要的作用，能够使电压质量得到改善。但是如果安装电容器的目的仅仅是为了追求电压质量的改善是非常不经济的。工厂供电中的无功补偿主要就是为了使功率因数得到改善，使线损得到减少，电压质量的改善仅仅起到辅助性的作用。

4.结语

工厂供电中的无功补偿非常重要，搞好工厂供电中的无功补偿，有利于配电变压器的利用率的提高，在实际生产过程中，可使工厂降低运行费用，使供配电系统的无功功率得到最大限度的减少，从而降低整个供配电系统的能量损耗，减小输电导线截面，从而达到节能降耗的目的，使工厂的生产效率得到提高，获得巨大的经济效益。可以预见，工厂供电中的无功补偿这一具有重要的经济意义的方法具有很好的发展前景，希望通过本文的研究能够抛砖引玉，引起国内外更多专家学者对于该领域的关注。 [科]

【参考文献】

[1]蔡利忠，刘永平，贺荣强.低压电网无功补偿存在的问题及解决办法[J].内蒙古科技与经济，2007，（03）.

[2]杨惠.无功补偿技术对低压电网功率因数的影响[J].继电器，2007，（03）.

[3]郭国方.无功补偿装置在城市配网中的运用[J].科技咨询导报，2007，（06）.

工厂供电系统设计 第12篇

关键词：无功补偿,提高功率因数,节能技术

一、变电所动态无功补偿技术研究

(一) 变电所集中补偿的现状。目前, 该厂35/6 (10) KV变电所的补偿还是传统的固定式电容补偿装置, 由于固定式电容补偿装置的补偿容量是固定的, 当线路的无功量发生变化时, 会出现欠补偿或过补偿的现象, 使补偿的效果变差。补偿方式存在安全性能差、补偿精度低和劳动强度大等问题。目前解决上述问题的方法是:由人工根据负荷所需的无功量, 调整电容器的容量。做上述工作时需要在补偿电容器组停电的情况下进行操作, 其工作量较大, 尤其在雨雪天的时候, 使补偿设备停运的时间加长, 影响了补偿效果。

(二) 开展变电所动态无功补偿技术的研究。针对该厂变电所集中补偿的现状, 研究采用一种更加安全可靠、补偿精度更高、自动化水平更高的补偿装置就十分必要。由于配电电源及控制回路距离较长, 规划新建配电所1座, 在配电所内实施动态无功补偿技术的研究应用措施。针对空压机逐台投入运行的特点, 采用高压并联电容器自动补偿装置。

1.确定每组投切容量。空压机额定功率为1119k W, 功率因数为0.85, 按补偿后功率因数提高到0.96以上, 单屏电容器容量为50 kvar, 补偿容量为:Qc=Peqc=1119×0.329=368kvar, 单台空压机补偿投切容量为400 kvar。实施投切后, 功率因数可提高到0.967。

2.配电所总补偿容量的确定。Q=5×400=2000 kvar。

3.投切控制方式的确定。以电网电压、无功功率和功率因数为判断依据, 采用控制装置, 自动投入分级的补偿电容器组, 实现无功功率的自动调节。

4.确定动态无功补偿装置型式。装置由进线柜和补偿柜两部分组成, 进线控制柜安装于配电所高压开关室, 电容器组安装于户外。进线柜中安装有隔离开关、熔断器、指示仪表、避雷器、带电指示器、无功补偿控制器等;电容器组包括投切专用真空断路器、电抗器、电容器、保护控制单元、放电线圈、保护CT等。整套装置具有过压、过流、短路等保护功能, 保证了设备的安全运行。

(三) 经济效益分析。配电所动态无功补偿的单台投切容量为400kvar, 无功经济当量可取0.07 (k W/kvar) , 按年运行180天, 电价按0.5717元/k Wh计算。单台空压机年节电量12.1×104k Wh, 单台节约电费6.92万元。

(四) 结论及几点认识。第一, 由于进行分组自动投切, 因此, 动态无功补偿装置适用于大负荷6k V用电设备的投运和切除。第二, 由于采用自动投切控制, 因此, 动态无功补偿装置投切分组不宜过多, 且负荷不宜频繁起停。第三, 对于变电所有6k V线路和注水电机的配电负荷, 可采用静态和动态补偿相结合的补偿方式, 以常年运行的基础线路或注水电机负荷为基础, 进行静态补偿, 对临时或季节性调整的配电负荷进行动态投切补偿。

二、6k V线路经济运行方式及节能技术设计

(一) 6k V线路现状分析。目前, 该厂6k V线路有173条, 线路长1, 420km, 由于线路上安装的电容器安装较分散, 且损坏较多, 造成6k V线路功率因数较低 (0.6~0.8) , 线路损耗较大。因此, 提高线路功率因数、降低线路损耗、合理匹配线路电器设备、提高线路运行和供电的可靠性具有重要的意义。

(二) 应用组合节能技术, 提高线路功率因数。减少线路的无功消耗量、提高线路功率因数、提高用电设备的负载率, 可节约大量的电能。根据国家电网要求, 当6k V及以上供配电线路自然功率因数在0.9以下时, 应进行人工无功补偿。围绕提高线路的功率因数, 遵循:分级补偿, 就地平衡;集中补偿与分散补偿相结合, 以分散补偿为主;高压补偿与低压补偿相结合, 以低压补偿为主;调压与降损相结合, 以降损为主的原则, 在6k V线路上开展节能技术研究。

1.实施线路静态无功补偿。需要结合现场实际确定单井变台安装的高压电容器容量。安装高压侧无功补偿电容器, 安装容量为310kvar, 功率因数提高到0.93。功率因数若提高到1.0, 需安装容量为392.8kvar。因此, 若将所有高压侧都安装补偿装置, 补偿容量为790kvar, 将严重过补偿。在该厂高压侧累计安装6, 000kvar电容器, 预计年节电362.9×104k Wh, 年节约电费:207.5万元。

2.实施线路动态无功补偿。在该厂15条6k V线路上安装动态无功补偿装置15套, 累计安装容量1, 500kvar。通过高压侧安装静态补偿电容器, 线路功率因数为0.893, 线路运行电流120A, 有功负荷为915k W, 安装动态无功补偿装置100 kvar, 功率因数提高到0.93。预计年节电:90.7×104k Wh, 年节约电费:51.9万元。

3.实施变压器无功补偿。该厂实施更换高耗能变压器和应用节能变压器等节能措施。在更换和应用的新型节能变压器低压侧, 安装了补偿电容器, 对变压器无功损耗进行就地补偿, 减少经变压器传输的无功量, 降低变压器的运行电流和负载损耗。结合该厂产能建设、老区改造等工程, 共更换新建节能变压器214台, 累计安装容量为1.07×104k VA, 配备电容器0.22×104kvar, 预计年节电:135.9×104k Wh, 年节约电费:77.69万元。

4.实施变压器合理匹配, 提高变压器负载率。

(1) 一变多井变压器匹配的节能技术应用。新建基建配电中, 选用一台变压器为多个机组供电的合并原则, 实施一变多机节能技术。措施实施后, 合并、拆除、少建变台77座, 拆除、节省变压器77台。实施一变多机节能措施后, 降低配电容量4, 851k VA, 预计年节电103.23×104kwh。

(2) 节能变压器合理匹配节能技术应用。实施一变多机措施应用74台。依据选用变压器的容量应为实际运行电机额定功率的0.9~1.1倍的变压器与电机合理匹配原则。实施单机配电变压器合理匹配, 降低配电容量2, 776k VA, 预计年节电49.83×104kwh。以上二项节能措施累计降低配电容量7, 627 k VA, 预计年节电153.06×104kwh, 节约电费87.5万元。

(三) 经济效益分析。通过采取以上提高线路功率因数的节能措施, 预计累计可实现年节电742.56×104k Wh, 节约电费424.59万元。

(四) 结论及几点认识。第一, 由于该厂大部分6k V线路运行电流在70A以下, 特别是采用断开线路分断真空断路器, 进行线路两端供电、分段运行后, 有30%的线路电流在40A以下, 线路负荷较低, 实施变台高低压侧静态补偿即可达到在0.9以上的线路功率因数要求。第二, 对于轻载的6k V线路, 在变台上实施静态无功补偿时, 应酌情在变台上安装电容器, 以免出现过补偿现象。第三, 对于运行电流在100A以上的重负荷的线路, 可通过计算, 实施组合补偿技术。第四, 为更好地降低能耗损失, 应合理匹配电机和变压器, 使电机和变压器在经济运行区间内运行。第五, 由于电机的功率因数大多在0.4左右, 为减少能耗浪费, 应从耗能源头抓起, 提高电机的功率因数。第六, 由于6k V线路在新建、改造、节能项目中, 应用多种技术措施提高线路功率因数, 出现有的线路功率因数在0.9以上, 有的线路功率因数0.7以下, 因此, 建议在线路上实施节能技术时, 应做好基础工作, 以免造成部分线路过补偿、部分线路欠补严重的现象, 造成资金和资源的多重浪费。

参考文献

[1].周乐挺.工厂供配电技术[M].北京:高等教育出版社, 2007