电力企业供配电系统电气设计分析

徐宗恺

摘 要：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；电能在工业生产中的重要性，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。

关键词：配电所；电力负荷；功率补偿；短路电流

工厂企业供配电的电路设计要联系到各个方面，负荷计算及无功补偿，变压器的型号、容量和数量的分配；短路的计算、设备的选择、线路的分配和设计等方面进行设计分析，把最好的供配电设计应用到现实生产中来，为经济的发展做出最好的服务。

一、工厂供电概述

1. 工厂供电的意义和要求

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；电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。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：

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；

可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求；

优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求；

2.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，接合国家供电情况，解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题，以电子厂为例，其基本内容有以下几方面。

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。

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，接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。

工厂总降压变电所主接线设计

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，即要安全可靠又要灵活经济、安装容易、维修方便。

二、 负荷计算及功率补偿

1.负荷计算的内容

计算负荷

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。

平均负荷

平均负荷指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。。

2. 负荷计算的方法

负荷计算的方法有需要系数法、二项式等几种。本设计由于设备台数比较多，而单台设备容量相差不大所以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： S30 = P30/Cosφ

计算电流： I30 = S30/UN

3.功率补偿

工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等

感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。

三、 变配电所选型及总体布置

1.变配电所位置的选择

变配电所所址选择的一般原则：

尽量靠近负荷中心；

尽量靠近电源侧；

进出线方便；

2.变电所总体布置要求

便于运行维护和检修

有人值班的的变配电所，一般应设置值班室。值班室应靠近高低压配电室，而且有门直通。如值班室靠近高压配电室有困难时，则值班室可经走廊与高压配电室相通。

保证运行安全

值班室内不得有高压设备，值班室的门应朝外开。高压低压配电室的电容室的门应朝值班室开或朝外开。

变压器室的大门应朝马路开，但应避免朝向露天仓库。在炎热地区应避免朝西开门。

变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。

四、变压器、主接线方案的选择

1. 主变压器台数的选择

主变压器台数选择的要求：

选择一台：供电计算负荷不大于1250KVA的三级负荷变电所；变电所另有低压联络线，或有其它备用电源，而总计算负荷不大于1250KVA的含有部分一、二级负荷的变电所。

2.变电所主变压器型式、主接线的选择

变电所主变压器型式的选择

油浸式：一般正常环境的变电所；

干式：用于防火要求较高或环境潮湿，多尘的场所；

密閉式：用于具有化学腐蚀性气体、蒸汽或具有导电、可燃粉尘、纤维会严重影响变压器安全运行场所；

防雷式：用于多雷区及土壤电阻率较高的山区；

有载调压式：用于电力系统供电电压偏低或电压波动严重且用电设备对电压质量又要求较高的场所。

3. 主接线方案选择

对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。

4、电力线路接线及敷设方式

1.电力线路的接线方式

工厂的高低压电路的线路基本接线方式有放射式、树干式和环形等基本接线方式。以高压为例。

放射式：

高壓放射式接线是指工厂变配电所高压母线上引出的一回路，直接向一个车间变电所或高压用电设备供电，这种接线方式简捷，操作维护方便，保护简单，便于实现自动化。

树干式

高压树干式接线是指由工厂变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上，沿线分接了几个车间变电所或负荷点的接线方式，这种接线从变配电所引出的线路少，高压开关设备相应用的少。

2.线路敷设

2.1 架空线路的敷设

工厂架空线路长期漏天运行，受环境和气候影响会发生断线、污染等故障。为确保线路长期2.2 电缆线路的敷设

电缆线路与架空线路相比，具有成本高，投资大，维修不便等缺点，但是它具有运行可靠、不易受外界影响、不需架设电杆、不占地面、不碍观瞻等优点，特别是在有腐蚀性气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线路时，只有敷设电缆线路。

六、 短路计算

6.1 短路电流计算的目的及方法

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。

七、 主要电气设备选择

1.电气设备选择的条件

为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面计算时必须满足下列条件。

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。

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。

2. 高压设备的选择要求

高压设备选择的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。

结语

在论文的写作过程中学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先做学问要一丝不苟，对于发展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视，要通过正确的途径去解决，在做事情的过程中要有耐心和毅力，不要一遇到困难就达退堂鼓，只要坚持下去就可以找到思路去解。这不仅是理论与实践的接合，还让我明白了做学问必须一丝不苟，严禁细致，也得注重团队合作。这将对我以后的学习工作有很大的启迪。总之，在此次论文的写作过程中，我收获很多。此次论文的完成既为大学四年划上了一个完美的句号，也为将来的人生之路作了一个很好的开端和铺垫。

参考文献：

[1] 刘介才，工厂供电简明设计手册.机械工业出版社.2004.

[2] 李宗纲，工厂供电设计.吉林科技出版.1985.

[3] 苏文成，工厂供电.中国建筑工业出版社.1981.