工厂供配电系统构成布置及配电负荷计算方法.docx

工厂供配电系统构成布置及配电负荷计算方法
工厂供配电系统一般包括中型工厂的电源进线电压是6-10kV。电能先经高压配电所集中，再由高压配电线路将电能分送到各车间变电所，或由高压配电线路直接供给高压用电设备。
车间变电所内装有电力变压器，将6-10kV的高压电降为一般低压用电设备所需的电压，然后由低压配电线路将电能分送给各用电设备使用。今天讲讲工厂供配电系统的构成及布置以及负荷计算方法实例。
工厂供配电系统的负荷等级划分
一级负荷：若对此负荷停电，将会造成人的生命危险及设备损坏，打乱复杂的生产过程，造成重大设备损坏且难以修复，或给国民经济带来极大损失。因此要求一级负荷由两个独立的电源供电，而对特别重要的一级负荷，应由两个独立的电源点供电。
二级负荷：若对此种负荷停电，将会造成工厂生产机器部分停止运转，或生产流程紊乱且难以恢复，致使产品大量减产，工厂内部交通停顿，造成一定的经济损失，或使城市居民的正常生活受到影响。二级负荷在工矿企业中占有的比例最大，应由两个回路供电，也可以由一回专用架空线路供电。
三级负荷：所有不属于一、二级负荷的其他负荷均属于三级负荷。通常三级负荷对供电无特殊要求，较长时间停电也不会直接造成用户的经济损失，因此，三级负荷可采用间单回路供电。
工厂供配电系统设备组成
供配电系统一般由：电力变压器、配电装置、继电保护装置、操作机构、自动装置、等附属设备构成。
（1）电力变压器
电力变压器在供配电系统中的作用是将一种电压的电能转变为另一种或几种电压的电能供给用户。变电所或配电房中的电力变压器，通常是将高压电能转变为低压电能，馈电给用电设备。
（2）配电装置
配电装置是发电厂与变电所的重要组成部分，足发电厂与变电所电气主接线的具体实现。配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关设备、保护设备、测量设备、母线以及必要的辅助设备组成。
配电装置的功能是正常运行时用来接受和分配电能，发生故障时通过自动或手动操作，迅速切除故障部分，恢复正常运行。可以说，配电装置是具体实现电气主接线功能的重要装置。
电压为0.38～10kV的配电装置建在屋内，称为屋内配电装置。电压为35～220kV的配电装置一般建于屋外，称为屋外配电装置。
（3）继电保护装置
继电保护装置是当电力系统中的电力元件（如发电机、线路等）或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施的设备。
继电保护主要是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量（电流、电压、功率、频率等）的变化构成继电保护动作的原理，还有其他的物理量，如变压器油箱内故障时伴随产生的大量瓦斯和油流速度的增大或油压强度的增高。
（4）操作机构
手动操作就是靠人工提供动力来执行完成动作的机构百，电动就是自动或者由人按下启动停止按钮，控制电度机驱动操作机构。
主要例子就是高压柜，高压开关断路器。它问们的手动机构就是答指柜子上的用摇把给柜子储能弹簧“上劲‘’装置，机械操作把手，推上去合闸，版拉下来分闸的装置。电动装置就是上面的两个按钮，按下开就权合闸，按下关就分闸
（5）电力系统安全自动装置
防止电力系统失去稳定性、防止事故扩大、防止电网崩溃、恢复电力系统正常运行的各种自动装置总称。一般是根据电力系统的电压、频率、负荷大小的变化，如引起电力网的不稳定运行，即通过这些安稳装置切除部分负荷，保证大电网迅速回到正常运行状态。
电力系统安全自动装置就是装在两个同步电网的联络线上，当两网不能保持同步时，执行自动解列的装置。还有自动切机功能，就是当电厂出口发生设备故障，导致输送能力低于电厂实际功率时，切除发电机组。
电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于发电机送给系统供负荷消耗的功率，当电力系统受到扰动，使上述功率平衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行状态，或者凭借控制设备的作用过度到新的功率平衡状态运行。
工厂供配电系统的布置
（1）户内配电室的组成
户内式变配电所主要由三部分组成：高压配电室、变压器室、低压配电室。此外，有的还设有高压电容器室和值班室。
与户内变配电室相边的户外电气设备安装在屋外，一般用于35KV及以上电压级
（2）户外配电装置
户外配电装置根据电器设备和导体的布置高度及重叠情况，分为中型、半高型和高型几种布置型式。
户外配电装置的特点：
①土建工作量和费用较小，建设周期短；
②扩建比较方便；
③相邻设备之间距离较大，便于带电作业；
④占地面积大；
⑤受外界环境影响，设备运行条件较差，需加强绝缘；
⑥不良气候对设备维修和操作有影响。
（3）供配电布置的总体要求
①便于运行维护和检修：值班室一般应尽量靠近高低压配电室，特别是靠近高压配电室，且有直通门或与走廊相通。
②运行要安全：变压器室的大门应向外开并避开露天仓库，以利于在紧急情况下人员出入和处理事故。门最好朝北开，不要朝西开，以防“西晒”。
③进出线方便：如果是架空线进线，则高压配电室宜位于进线侧。户内供配电的变压器一般宜靠近低压配电室。
④节约占地面积和建筑费用：当供配电场所有低压配电室时，值班室可与其合并。但这时低压电屏的正面或侧面离墙不得小于3m.
⑤高压电力电容器组应装设在单独的高压电容器室内，该室一般临近高压配电室，两室之间砌防火墙。低压电力电容器柜装在低压配电室内。
⑥留有发展余地，且不妨碍车间和工厂的发展。在确定供配电场所的总体布置方案时应因地制宜，合理设计，通过几个方案的技术经济比较，力求获得最优方案。
工厂配电负荷计算方法及实例
设计时，用的总负荷应是一个假定负荷，即计算负荷。计算负荷也称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续负荷，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分钟的最大平均作为按发热条件选择电器或导体的依据。
1.负荷计算分类
负荷计算的方法分为需要系数法、利用系数法、单位指标法等几种。
（1）需要系数法。用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法比较简便，应用广泛，尤其适用于配、变电所的负荷计算。
（2）利用系数法。采用利用系数求出最大负荷班的平均负荷，再考虑设备台数和功率差异的影响，乘以与有效台数有关的最大系数得出计算负荷。这种方法的理论根据是概率论和数理统计，因而计算结果比较接近实际。适用于各种范围的负荷计算，但计算过程稍繁。
（3）单位面积功率法、单位指标法、单位产品耗电量法。前两者多用于民用建筑，后者用于某些工业建筑。在用电设备功率和台数无法确定时，或者设计前期，这些方法是确定设备负荷的主要方法。
（4）除采用以上的方法外，还有二项式法以及近年国内出现的abc法、变值需要系数法等。这些方法有的已被其他方法代替，有的是利用系数法的简化，还有的实用数据不多，未能推广。
单位面积功率法、单位指标法和单位产品耗电量法多用于设计的前期计算，如可行性研究和方案设计阶段；需要系数法、利用系数法多用于初步设计和施工图设计。
2.设备功率确定
进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率Pr或额定容量Sr是指铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。
（1）连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。
（2）短时或周期工作制电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。
当采用需要系数法和二项式法计算负荷时，应统一换算到负载持续率ε为25%下的有功功率。
上式中Pr——电动机额定功率，KW
εr——电动机额定负载持续率。
(3)电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率ε为100%时的有功功率
上式中Sr——电焊机的额定容量，KVA
cosφ——额定功率因数。

内容总结

（1）工厂供配电系统构成布置及配电负荷计算方法
工厂供配电系统一般包括中型工厂的电源进线电压是6-10kV
（2）电力系统正常运行时，原动机供给发电机的功率总是等于发电机送给系统供负荷消耗的功率，当电力系统受到扰动，使上述功率平衡关系受到破坏时，电力系统应能自动地恢复到原来的运行状态，或者凭借控制设备的作用过度到新的功率平衡状态运行
（3）上式中Pr——电动机额定功率，KW
εr——电动机额定负载持续率

9