SMC第四工廠4號樓供配電系統(tǒng)工程

1、PAGE 25摘 要現(xiàn)代化工廠中供配電系統(tǒng)設(shè)置的是否合理，不僅關(guān)系到生產(chǎn)系統(tǒng)能否安全、平穩(wěn)、高效的運(yùn)行，同時也呢過為企業(yè)節(jié)約客觀的經(jīng)濟(jì)效益。本文針對SMC第四工廠4號樓的供配電的相關(guān)情況展開了探究。工廠引入10kV的高壓電源經(jīng)過工廠變及照明系統(tǒng)。對其供配電情況進(jìn)行了詳細(xì)介紹，并對主要設(shè)備的電力復(fù)合進(jìn)行了計算。本文還對變壓器的選擇和導(dǎo)線、電纜的選取方法進(jìn)行了分析。最后給出工廠低壓配電的常用方式。通過對這些內(nèi)容的研究，深刻的總結(jié)了工廠供配電的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)，希望為其他類似研究提供一定參考。 關(guān)鍵詞：SMC工廠；工廠供配電；計算負(fù)荷；低壓配電線路 AbstractSupply and distr

2、ibution system in the modern factory settings are reasonable, not only to the production system can secure, stable and efficient operation, but it also had the objective of economic efficiency savings for the enterprise. In this paper, the relevant circumstances SMC Building 4 of the fourth plant fo

3、r distribution launched a probe. 10kV high voltage power plant after the introduction of plant transformation and lighting systems. Its supply and distribution situation described in detail, and the power complex of major equipment were calculated. This paper also select and wire, cable transformer

4、selection methods were analyzed. Finally, a common way to plant low-voltage distribution. By studying the content of these profound summarizes the characteristics of the plant for distribution and major technical indicators, hoping to provide a reference for other similar studies.XKey Words：SMC plan

5、t; plant supply and distribution; computational load; low-voltage distribution lines 目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3874449691緒論 PAGEREF _Toc387444969 h 2HYPERLINK l _Toc3874449701.1 引言 PAGEREF _Toc387444970 h 2HYPERLINK l _Toc3874449711.2供配電系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc387444971 h 3HYPERLINK l _Toc3874449

6、721.2.1電力系統(tǒng) PAGEREF _Toc387444972 h 3HYPERLINK l _Toc3874449731.2.2 供配電系統(tǒng) PAGEREF _Toc387444973 h 4HYPERLINK l _Toc3874449741.2.2.1一次變壓供配電系統(tǒng) PAGEREF _Toc387444974 h 4HYPERLINK l _Toc3874449751.2.2.2二次變壓供配電系統(tǒng) PAGEREF _Toc387444975 h 5HYPERLINK l _Toc3874449761.2.3 供配電要求 PAGEREF _Toc387444976 h 6HYPER

7、LINK l _Toc3874449771.3系統(tǒng)的電壓 PAGEREF _Toc387444977 h 6HYPERLINK l _Toc3874449782 SMC第四工廠4號樓電力負(fù)荷及計算 PAGEREF _Toc387444978 h 8HYPERLINK l _Toc3874449792.1計算負(fù)荷的目的 PAGEREF _Toc387444979 h 8HYPERLINK l _Toc3874449802.2電力負(fù)荷的供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范等級劃分 PAGEREF _Toc387444980 h 8HYPERLINK l _Toc3874449812.3 SMC第四工廠4號樓計算負(fù)荷

8、的確定 PAGEREF _Toc387444981 h 8HYPERLINK l _Toc3874449822.3.1 計算負(fù)荷的概念 PAGEREF _Toc387444982 h 8HYPERLINK l _Toc3874449832.3.2 計算負(fù)荷的方法 PAGEREF _Toc387444983 h 9HYPERLINK l _Toc3874449842.3.3 需要系數(shù)法計算負(fù)荷過程 PAGEREF _Toc387444984 h 10HYPERLINK l _Toc3874449852.3.3.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷 PAGEREF _Toc387444985 h 10HYPE

9、RLINK l _Toc3874449862.3.3.2 多組用電設(shè)備和車間低壓母線的計算負(fù)荷 PAGEREF _Toc387444986 h 10HYPERLINK l _Toc3874449872.3.4 SMC第四工廠4號樓負(fù)荷計算 PAGEREF _Toc387444987 h 11HYPERLINK l _Toc3874449882.3.4.1 負(fù)荷情況簡介 PAGEREF _Toc387444988 h 11HYPERLINK l _Toc3874449892.3.4.2 各車間負(fù)荷計算 PAGEREF _Toc387444989 h 12HYPERLINK l _Toc38744

10、49903 SMC第四工廠4號樓電壓器選擇 PAGEREF _Toc387444990 h 13HYPERLINK l _Toc3874449913.1電壓器的概述 PAGEREF _Toc387444991 h 13HYPERLINK l _Toc3874449923.2 合理選擇電壓器容量 PAGEREF _Toc387444992 h 13HYPERLINK l _Toc3874449933.2.1 電壓器的分類及特點(diǎn) PAGEREF _Toc387444993 h 13HYPERLINK l _Toc3874449943.2.2 電壓器的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc387444994

11、 h 14HYPERLINK l _Toc3874449953.3 電壓器的選擇及有關(guān)計算 PAGEREF _Toc387444995 h 14HYPERLINK l _Toc3874449963.4 電壓器的繼電保護(hù) PAGEREF _Toc387444996 h 14HYPERLINK l _Toc3874449974 導(dǎo)線和電纜的選取 PAGEREF _Toc387444997 h 15HYPERLINK l _Toc3874449984.1導(dǎo)電、電纜選擇條件 PAGEREF _Toc387444998 h 15HYPERLINK l _Toc3874449994.2 電纜工作的載流量

12、PAGEREF _Toc387444999 h 15HYPERLINK l _Toc3874450004.2.1 電纜概述 PAGEREF _Toc387445000 h 15HYPERLINK l _Toc3874450014.2.2 電纜載流量的因數(shù) PAGEREF _Toc387445001 h 16HYPERLINK l _Toc3874450024.3 電纜選擇的相關(guān)計算 PAGEREF _Toc387445002 h 16HYPERLINK l _Toc3874450035 車間低壓配電方式 PAGEREF _Toc387445003 h 18HYPERLINK l _Toc387

13、4450045.1 車間低壓配電方式 PAGEREF _Toc387445004 h 18HYPERLINK l _Toc3874450055.2 SMC第四工廠4號樓低壓配電系統(tǒng)的地線 PAGEREF _Toc387445005 h 19HYPERLINK l _Toc387445006結(jié) 語 PAGEREF _Toc387445006 h 21HYPERLINK l _Toc387445007參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc387445007 h 21HYPERLINK l _Toc387445008謝 辭 PAGEREF _Toc387445008 h 23 TOC o 1-3 h z

14、 u 1緒論1.1 引言無法想象現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)沒有了電將會是什么樣，電能因其節(jié)能、環(huán)保、便利等優(yōu)勢從被使用開始，便得到了大量而廣泛的使用。電能與其他形式能源之間的容易轉(zhuǎn)換性更是促使其成為人類歷史上絕無僅有的能量源泉。電能的另外一項優(yōu)點(diǎn)便是其輸送過程和配送過程都相當(dāng)簡便經(jīng)濟(jì)，又利于實現(xiàn)自動化生成，這些優(yōu)勢都是其能在眾多能源種類中傲視群雄的原因。通常來說，中小型工廠用電電壓在6kv至10kv之間。電能在配送給各車間之前需要經(jīng)過變電處理，以滿足車間對電壓、電流使用的要求。變電所是進(jìn)行變壓處理的部門，車間變電所內(nèi)的電力變壓器能夠?qū)㈦妷簭?0kv降至車間需求的220V或者380V，再經(jīng)低壓電線分送給各用電

15、設(shè)備即可。有些輸電電壓可能要達(dá)到35KV或者更高大型工廠和中型工廠車間，需要二次變壓，這時變電系統(tǒng)要分成工廠總降壓和各車間分降壓變電所兩部分。總降壓部門一般能將35KV或者更高的電壓降低至6kv至10kv之間的可配電電壓，再由相關(guān)高壓配電系統(tǒng)配送給各車間使用，各車間在經(jīng)過一次上文中提到的變電過程即可得到生產(chǎn)設(shè)備所需的電壓。也有些工廠采取一次變電過程便將35千伏以上的電壓將為設(shè)備使用電壓，這種變壓方式被稱為高壓深入負(fù)荷中心直接配電。這種配電方式有許多優(yōu)點(diǎn)，如簡化配電系統(tǒng)、節(jié)約配電輸送用的鋁銅等較貴的金屬，降低輸送過程的熱損耗，并能提高供電的穩(wěn)定性。但是由于電壓過高，需要建立保證安全的“安全走廊”

16、。當(dāng)工廠供電總?cè)萘坎蛔?000千伏時，只設(shè)一座變電所將10千伏以下的電壓降至設(shè)備用電壓。而總?cè)萘啃∮诘扔?60千伏時，使用低壓進(jìn)線即可，工廠也只要設(shè)置一個低壓配電所室。SMC第四工廠供配電系統(tǒng)屬于中型系統(tǒng)，使用10KV電源，10千伏配電室位于4號樓的西北側(cè)，配電室至本工廠采用架空輸送方式，然后使用電纜將工廠配電所的低壓用電設(shè)備所需的電壓220/380V配送至SMC第四工廠4號樓。如圖1.1所示為SMC四工廠電氣布局圖。圖1.1 SMC四工廠電氣布局圖1.2供配電系統(tǒng)概述供配電系統(tǒng)包括供電系統(tǒng)和配電系統(tǒng)兩部分。幾乎所有的工廠、企業(yè)、民用電力均是由公共電力體系供應(yīng)的。因此，有必要首先介紹一下電力供

17、應(yīng)系統(tǒng)。1.2.1電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)通常包括各種發(fā)電廠、電力網(wǎng)和各行各業(yè)的用戶，其功能涵蓋了發(fā)電、送電、降壓、配電等。值得注意的是，配送電和使用電兩個過程實際上是同時進(jìn)行的，某一時刻工廠發(fā)電量大致與社會上所用用電量和損耗之和。發(fā)電、送電、降壓、配電和使用電能的各種發(fā)電、輸電、變電、用電設(shè)備組成的復(fù)雜系統(tǒng)就是電力系統(tǒng)。如圖1.1所示。 圖1.1 電力系統(tǒng)簡圖這里還要提到其他兩個與電力系統(tǒng)關(guān)系重大的電力網(wǎng)絡(luò)及動力系統(tǒng)。電力網(wǎng)絡(luò)就是通常所說的電網(wǎng)，電網(wǎng)主要指發(fā)電廠和用戶之間用于電能傳送和變壓的部分，包括輸各種高、低壓輸電線路、各種變電所、配電室等；而動力系統(tǒng)是一個比電力系統(tǒng)更大的概念，它包括了電力系統(tǒng)

18、的全部和工廠發(fā)電用的動力部分（如水輪機(jī)、鍋爐、汽輪機(jī)、熱力網(wǎng)、核電反應(yīng)堆等等）。由此可看出動力系統(tǒng)包含有電力系統(tǒng)，而電力系統(tǒng)有包括了電網(wǎng)，三者關(guān)系可從圖1.1中了解。1.2.2 供配電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的構(gòu)成元素通常包括總降壓變電機(jī)構(gòu)、高壓配電路、工廠變電所、車間變電室、低壓配電線路、用電設(shè)備等。每一部分都發(fā)揮著各自的作用，共同組成一個有機(jī)的整體。接下來著重介紹一下不同類型的配電系統(tǒng)。1.2.2.1一次變壓供配電系統(tǒng)一次變壓供配電系統(tǒng)在電能配送、使用過程中只經(jīng)歷了一次變壓處理。具體還包括僅含有一個變電所、包含高壓配電所和高壓深入負(fù)荷中心的三種類型一次變壓供配電系統(tǒng)。首先，僅含一個變電所的一次變壓供

19、配電系統(tǒng)適用于用電設(shè)備少的小工程及居民區(qū)。此種一次變壓配電系統(tǒng)只設(shè)置一個變電所，處理6千伏至10千伏的電壓降為380伏或者220伏的電壓。最常見的如車間變電所，如圖1.2所示。圖1.2 含一個變電所的一次變壓供配電系對于高壓配電一次變壓供配電系統(tǒng)也適應(yīng)于中小型用電單位。此種系統(tǒng)在工廠內(nèi)含有6至10kV高壓輸電線路，需要高壓配電所將高壓電能分配給各車間，在有各車間變電所將電壓將為220或者380伏，供使用，而高壓用設(shè)備可直接接入高壓配電所的6至10kV高壓母線。對于一些需要直接使用35千伏高壓電的中小型企業(yè)，如果條件允許可直接將35千伏輸電線路直接引入工廠靠近負(fù)荷的車間變電所位置，然后由變電所通

20、過變電處理為各車間分配380伏、220伏以及35千伏等電壓。此種供電體系能夠有效的節(jié)約輸電成本、電能損耗，并使車間供電更加穩(wěn)定可靠。如圖1.3所示為高壓深入負(fù)荷中心的供配電方式。圖1.3 高壓深入負(fù)荷中心供配電系統(tǒng)1.2.2.2二次變壓供配電系統(tǒng)上一節(jié)中講到的一次變壓供配電系統(tǒng)主要用于中小型工廠，而對于大型工廠以及規(guī)模比較大的中型工廠，一次變壓供配電系統(tǒng)一般達(dá)不到供配電要求，需采用總降壓變電加工廠分降壓變電的二次變壓供配電系統(tǒng)。此種供配電系統(tǒng)進(jìn)線電壓可達(dá)35千伏至110千伏，需要在工廠總降壓變電站進(jìn)行35kV-110 kV的電壓降到6 kV -10 kV，將此電壓再配送給各個車間變電所進(jìn)行使用

21、電壓的轉(zhuǎn)化，最終將電壓降至220/330V，對于高壓用設(shè)備可直接接入總降壓變電站的6至10kV高壓母線。此外對于不需要使用高壓用電設(shè)備的小型工廠，可直接以220/380V的進(jìn)線電壓進(jìn)線，此種情況工廠只需設(shè)置一個變電室即可，變電室將220/380V的電直接配送給各車間。1.2.3 供配電要求供配電需同時滿足安全使用、節(jié)能環(huán)保等要求，具體包括安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)等。1.3系統(tǒng)的電壓國家相關(guān)法律對于電網(wǎng)、用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)、變壓器等電力系統(tǒng)中的元素的額定電壓均有有規(guī)定，各行業(yè)依據(jù)國家規(guī)定來確定各用電設(shè)備的額定電壓。用電設(shè)備的電壓一般按照同級電網(wǎng)的額定電壓來定，如圖1.4所示；電力傳輸過程中一般要損耗

22、5%左右，因此會在輸送電力的源頭增加5%的電壓以使線路的首、末端電壓相同，發(fā)電機(jī)位于首段，其額定電壓也相應(yīng)的要高于同級電網(wǎng)5%才能補(bǔ)償輸電線路上的電壓損耗，如圖1.4所示。圖1.4 用電設(shè)備及發(fā)電機(jī)額定電壓電力變壓器的額定電壓的確定相對復(fù)雜，分為一次繞組額定電壓和二次電阻額定電壓，一次繞組要考慮變壓器在電網(wǎng)的位置，而二次繞組要考慮二次側(cè)供電線路的長短。當(dāng)一次繞組與發(fā)電機(jī)相連，其額定電壓需與發(fā)電機(jī)相同，高于同級電網(wǎng)5%，圖5.1中的T1；其未與發(fā)電機(jī)相連時，如圖1.5所示，變壓器接于線路中的T2處，則可將其看做用電設(shè)備，額定電壓與同級線路相同。對于二次繞組，當(dāng)線路較長時，會由于電阻熱損失產(chǎn)生壓降

23、，同時位于首端的二次繞組還要考慮高于同級網(wǎng)5%的電壓，因此最終確定變壓器二次繞組的額定電壓應(yīng)高于線路額定電壓10%，如圖1.5所示圖1.5 變壓器一、二次繞組額定電壓2 SMC第四工廠4號樓電力負(fù)荷及計算2.1計算負(fù)荷的目的計算負(fù)荷是某一大小的假設(shè)持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)對應(yīng)于某一實際發(fā)生的負(fù)荷。通常，在選擇電氣設(shè)備時，首先將30分鐘最大計算負(fù)荷（計算負(fù)荷Pc）作用于待選設(shè)備并持續(xù)一段時間，如果設(shè)備能夠長時間承受此負(fù)荷，那么設(shè)備是符合正常情況長期運(yùn)行條件的。負(fù)荷計算通常有以下幾項作用：（1）通過計算變壓器負(fù)荷電流及視在功率，為變壓器容量確定的依據(jù)；（2）通過計算線路中母線及各種電路保護(hù)器負(fù)荷電流，從

24、而為這些電氣設(shè)備的選擇提供依據(jù)；（3）通過負(fù)荷電流的計算，來選取合適類型、導(dǎo)線截面積的電纜；（4）計算電路保護(hù)設(shè)備的整定計算、電動機(jī)啟動校驗；（5）電氣設(shè)計時會參考負(fù)荷電流，因為電氣工程設(shè)計主要是依據(jù)發(fā)熱條件來選擇各種導(dǎo)線和設(shè)備的。計算負(fù)荷的確定是否準(zhǔn)確能夠直接影響電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選取是否經(jīng)濟(jì)、合適。負(fù)荷計算也供配電設(shè)計的前提，是供配電系統(tǒng)投入運(yùn)行后安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要過程。計算負(fù)荷過大，電氣設(shè)備和導(dǎo)線規(guī)格選取會偏大，不利于節(jié)約資源，并會導(dǎo)致變電器長期處于低效率的運(yùn)行狀態(tài)；而計算負(fù)荷過小不僅是設(shè)備和導(dǎo)線壽命變短，嚴(yán)重的可能會出現(xiàn)重大安全事故，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。因此，應(yīng)給予負(fù)荷計算足夠的重

25、視。2.2電力負(fù)荷的供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范等級劃分根據(jù)國家供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范的規(guī)定，可將電力負(fù)荷按照供配電的可靠性和給國家政治、經(jīng)濟(jì)造成損失輕重程度分為文一、二、三級三個級別的電力負(fù)荷。一級負(fù)荷指中斷斷電會造成以下后果的電力級別：人員傷亡，政治、經(jīng)濟(jì)上的重大損失，其中如果斷電將會發(fā)生爆炸、火災(zāi)、中毒及不被允許發(fā)生斷電的場所等事故被看做一級負(fù)荷中的重要負(fù)荷。二負(fù)荷指中斷斷電會造成以下后果的電力級別：政治、經(jīng)濟(jì)上的較大損失，重要單位不能正常運(yùn)行。三負(fù)荷指除了一、二級電力負(fù)荷以外的情況。2.3 SMC第四工廠4號樓計算負(fù)荷的確定2.3.1 計算負(fù)荷的概念計算負(fù)荷是在導(dǎo)體中通以一個恒定的負(fù)荷，一段時間后，

26、這個負(fù)荷有一個最高溫升，在實際導(dǎo)體中一定的負(fù)荷也會產(chǎn)生這個溫升，那么就將這個恒定的負(fù)荷稱為實際導(dǎo)體的計算負(fù)荷。一般情況下導(dǎo)體內(nèi)電流溫升趨于穩(wěn)定大約需要（34）T（T為發(fā)熱常量，不同材料略有不同）。對于橫截面積小于35mm2的導(dǎo)體，T值約為10min，因此其電流從通電達(dá)到穩(wěn)定溫升的時間約為30min。不難看出，如果繪制導(dǎo)體的發(fā)熱曲線圖，那么可將曲線上30min的最大負(fù)荷P30視為導(dǎo)線的計算負(fù)荷。因此計算負(fù)荷即是0min的最大負(fù)荷，本文中用P30代表有功計算負(fù)荷，Q30代表無功計算負(fù)荷、S30代表視在計算負(fù)荷、I30代表計算電流等。計算負(fù)荷過大，電氣設(shè)備和導(dǎo)線規(guī)格選取會偏大，不利于節(jié)約資源，并會導(dǎo)

27、致變電器長期處于低效率的運(yùn)行狀態(tài)；而計算負(fù)荷過小不僅是設(shè)備和導(dǎo)線壽命變短，嚴(yán)重的可能會出現(xiàn)重大安全事故。而負(fù)荷的計算也受到多種因素的影響，雖然電力負(fù)荷的計算有一定的規(guī)律，但想要十分精確的計算還是比較困難，實際計算的計算負(fù)荷為比較接近實際值的近似值。2.3.2 計算負(fù)荷的方法對于已知用電設(shè)備的線路，計算負(fù)荷常用的有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式法三種；而對于未知用電設(shè)備的線路，計算負(fù)荷常用的有負(fù)荷密度、單位指標(biāo)及住宅用電量指標(biāo)法三種方法。下面進(jìn)行簡要介紹。（1）需要系數(shù)法計算負(fù)荷是用設(shè)備的功率乘以需要系數(shù)，計算過程直接、簡便、易于理解，目前應(yīng)用的也非常廣泛。這種負(fù)荷計算方法特別適用于配變電所的計

28、算。（2）利用系數(shù)法的理論基礎(chǔ)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計。它首先使用利用系數(shù)求解最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再綜合設(shè)備臺數(shù)和功率差異等因素，乘上與有效臺數(shù)相關(guān)的最大系數(shù)，從而計算出計算負(fù)荷。雖然具有更接近設(shè)計結(jié)果的優(yōu)點(diǎn)，但是利用系數(shù)的測得較為困難，因此目前其使用受到一定限制。（3）二項式法：同時考慮各設(shè)備組容量和及主要幾個大容量設(shè)備，利用經(jīng)驗系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和從而得到計算負(fù)荷。（4）負(fù)荷密度法是指利用給定的建筑單位面積的負(fù)荷，計算其平均負(fù)荷，具體公式如下：Pav =其中：是負(fù)荷密度，單位為kW/m A代表建筑面積，單位為m2負(fù)荷密度法和需要系數(shù)法可搭配使用，在前期方案設(shè)計階段可運(yùn)用負(fù)荷密度法進(jìn)行估算，而到了施

29、工階段可使用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核檢察。2.3.3 需要系數(shù)法計算負(fù)荷過程2.3.3.1 單組用電設(shè)備計算負(fù)荷需要系數(shù)法計算負(fù)荷包括有功計算負(fù)荷、無功計算負(fù)荷、視在計算負(fù)荷和計算電流等四種計算負(fù)荷的計算，具體計算公式如下：（1）有功計算負(fù)荷：P30=其中：P30代表有功計算負(fù)荷；Kd代表需要系數(shù)；（2）無功計算負(fù)荷：Q30其中：Q30為無功計算機(jī)負(fù)荷；tan為設(shè)備組平均功率（3）視在計算負(fù)荷：S30其中：S30為視在計算負(fù)荷；cos（4）計算電流：I30=其中：I30為計算電流；U2.3.3.2 多組用電設(shè)備和車間低壓母線的計算負(fù)荷對于多組用電設(shè)備和車間配電低壓母線的計算負(fù)荷的確定要充分考慮到不同

30、組用電設(shè)備最大負(fù)荷出現(xiàn)時間不同的現(xiàn)象，為了使此時計算負(fù)荷更負(fù)荷實際情況，需要引入與實際相關(guān)的有功負(fù)荷同時系數(shù)KP和無功負(fù)荷同時系數(shù)Kq。其中對于主車間KP的取值范圍為0.850.95，Kq的取值在0.9（1）通過各設(shè)備組計算負(fù)荷相加之和求得時，KP的取值范圍為0.80.9，Kq的取值在0.850.9（2）通過車間干線計算負(fù)荷相加之和求得時，KP的取值范圍為0.90.95，Kq的取值在0.940.97，那么總有功計算負(fù)荷P30=KPQ30=Kq其中：P30i為各設(shè)備組有功計算負(fù)荷和，Q則視在計算負(fù)荷和總計算電流可有以上結(jié)果計算：S30=P30I30=S30此處需要注意，總視在計算負(fù)荷和宗電流不能

31、使用各組之和來計算。2.3.4 SMC第四工廠4號樓負(fù)荷計算2.3.4.1 負(fù)荷情況簡介本文根據(jù)需要系數(shù)法計算整棟樓的計算負(fù)荷，首先要搜集車間和具體設(shè)別的負(fù)荷情況。如表2.1、表2.2所示。表2.1 車間負(fù)荷清單車間無功計算負(fù)荷（kW）無功計算負(fù)荷（kvar）最大電動機(jī)（kW）冷作11012035裝配859525倉庫20207.5照明2015車間具體設(shè)備計算負(fù)荷：表2.2 設(shè)備負(fù)荷清單序號用電設(shè)備名稱用電設(shè)備容量（kW）臺數(shù)（臺）1-4,13-15,22-24 32-34,36車床7+0.12545銑床10+2.8121,35搖臂鉆4.5+1.69+0.6+0.124946,7,41,42砂輪

32、機(jī)6.99+2.838,9砂輪機(jī)7+1.69210磨床3.3111,12磨床1217,18銑床7+1.69+0.5219銑床10+2.8+1.5120,38磨床10+2.8+0.5222,37車床10+0.1249231磨床10+0.5139,40立床75+4.51+1.7+1.7+1+1+0.5243,44,45車床7+1.7346,鏜床6.52+2.8147銑床7+2.8148橋式起重機(jī)11+5+5+2.2149,50橋式起重機(jī)16+5+5+3.42全樓照明密度為12W/m2。2.3.4.2 各車間負(fù)荷計算可根據(jù)上述表格中的相關(guān)數(shù)據(jù)得知，SMC第四工廠4號樓的用電設(shè)備均屬于三級負(fù)荷，可通過

33、需求系數(shù)法各個車間的計算負(fù)荷。（1）對于金工車間負(fù)荷的計算機(jī)床設(shè)備容量：Pe=7.125大批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床的電動機(jī)需求系數(shù)一般可?。篕d 為0.180.25；cos=0.5；則機(jī)床的有功計算負(fù)荷為：P30=KdPe無功計算負(fù)荷為：Q30=P30(2)橋式起重機(jī)計算負(fù)荷：Pe=PN=SMC第四工廠各個車間的起重機(jī)需求系數(shù)Kd均可取為：0.10.5；tan則起重機(jī)的有功和無功計算負(fù)荷計算如下：P30=KdPeQ30=P30tan（3）車間照明計算負(fù)荷此項目要首先了解車間面積和各種照明設(shè)備容量，SMC四工廠4號口車間的總面積為ab=120140m2=16800m2行業(yè)上對于生產(chǎn)廠房、實驗室、辦

34、公室等照明設(shè)備，需求系數(shù)Kd均取0.8，cos=1，tan，Q30（4）總負(fù)荷本文取有功同時系數(shù)Kp=0.95，無功同時系數(shù)K總有功計算負(fù)荷：P30(2)=0.95P30=0.95(165.135+12.345+161.280) kW=321.882總無功計算負(fù)荷：Q30(2)=0.97Q30=0.97(285.684+21.357+120+95+20+15) kW = 540.32977視在計算負(fù)荷為：S30（2）功率因數(shù)為： cos（2）3 SMC第四工廠4號樓電壓器選擇3.1電壓器的概述電壓器又叫做電力變壓器，文字符號為T，根據(jù)國際電工委員會的相關(guān)規(guī)定，電壓器主要指的是三相變壓器在5 k

35、VA及以上的額定容量的電壓器，或者是輸變電在1 kVA及以上的單相的電壓器。作為整個配電系統(tǒng)中比較重要的設(shè)備，電壓器在公用電網(wǎng)和工業(yè)電網(wǎng)上用途比較多，它的作用是進(jìn)行不同的電壓值的電能的轉(zhuǎn)化，讓電能能夠很好的運(yùn)送和分配。3.2 合理選擇電壓器容量電壓器的容量在整個供電的設(shè)計中是很重要的，它主要是根據(jù)用電設(shè)備來進(jìn)行計算的。在我們的實際生活中，我們常常會發(fā)現(xiàn)計算出來的負(fù)荷是比實際的負(fù)荷高出很多。那么在選擇電壓器的時候，我們應(yīng)該選擇負(fù)荷率高的，也就是不能選擇那種容量偏大的變壓器，一旦變壓器的容量偏大，整個供電系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備、補(bǔ)償裝置和容量也會增大，這就造成了投資的浪費(fèi)。3.2.1 電壓器的分類及特點(diǎn)電

36、壓器的分類有很多種，不同的用途制造出來的電壓器是不一樣的。從用途來分，我們把電壓器分為電力電壓器、調(diào)壓電壓器、測量電壓器、試驗用的高壓電壓器、控制用變電壓器；從相數(shù)來看，我們把電壓器的相數(shù)分為單相和三相這兩大類，在供配電系統(tǒng)中主要使用三相電壓器，在小容量的單相設(shè)備中才使用單相電壓器；從電壓器使用的繞組導(dǎo)體的材質(zhì)，可以分為銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器；從電壓器的冷卻條件來看，可以分為油浸電壓器、干式電壓器、充氣式電壓器；從電壓的條件方式來看，可以分為無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器；從安裝地點(diǎn)來看，可以分為戶內(nèi)式電壓器和戶外式電壓器。3.2.2 電壓器的結(jié)構(gòu)按照電磁感應(yīng)原理來看，電壓器的結(jié)構(gòu)主要包括

37、電路和磁路。電壓器的電路指的是電壓器的繞組。一次繞組指的是降壓電壓器和系統(tǒng)的電路電源連接，二次繞組指的是電壓器和負(fù)載進(jìn)行連接；電壓器的磁路指的是電壓器的鐵心，它包括鐵軛和鐵心柱。在鐵心柱上用繞組套住是為了給電壓器的渦流和磁滯進(jìn)行減損。3.3 電壓器的選擇及有關(guān)計算在整個供電設(shè)備中，電壓器可以說是效率最高的設(shè)備了。電壓器經(jīng)常需要連續(xù)運(yùn)行，表面上看它的功率是比較小的，但是在運(yùn)行過程中，長期累積下來的電能損耗就很多，在選擇電壓器時我們主要選擇合適的電壓器的型式和容量，這樣讓電壓器在運(yùn)行中減少成本。首先我們要選擇合適的電壓器的型號，在選擇型號上一定要主要電壓器的負(fù)荷量，計算經(jīng)濟(jì)負(fù)荷及經(jīng)濟(jì)負(fù)荷率的時候主

38、要采用這個公式：（其中：P0指的是變壓器的空載有功損耗，Pk3.4 電壓器的繼電保護(hù)電壓器在工業(yè)和民用建筑供配電系統(tǒng)中都有使用，如果電壓器出現(xiàn)故障，將會直接造成工業(yè)與民用建筑供配電系統(tǒng)的癱瘓，那么我們在選擇電壓器時，一定要主要選擇合適容量的電壓器，這樣才能保護(hù)整個供電系統(tǒng)，要對電壓器的繼電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，在對繼電系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)時要有選擇性，主要繼電系統(tǒng)的可靠性和靈敏性。4 導(dǎo)線和電纜的選取4.1導(dǎo)電、電纜選擇條件供配電系統(tǒng)中導(dǎo)線、電纜等輸電材料的選取尤為重要，要同時考慮到安全、實用、經(jīng)濟(jì)、可靠性等因素，為此對于此類母線的選取需要滿足一些基本的條件。第一要滿足發(fā)熱量不能過高的條件，導(dǎo)線和電纜在正常使

39、用時由于電流熱效應(yīng)使導(dǎo)線和電纜的溫度升高，其最高溫度應(yīng)不高于導(dǎo)線或者電纜材料正常使用時能夠承受的溫度，也可通過評估電壓損耗來判斷其發(fā)熱指標(biāo)。第二是導(dǎo)線和電纜的選取要滿足經(jīng)濟(jì)電流密度的要求，35kV及以上的高壓線路使用的電纜和導(dǎo)線需要安裝國家規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度的要求選用，對于10kV以下的傳輸線路，除了長期運(yùn)行的如電解槽母線等特大低壓電流線路外，其他可不需滿足國家經(jīng)濟(jì)電流密度。第三，導(dǎo)線的選擇需要滿足強(qiáng)度要求，每一種線路都有對于最小導(dǎo)線截面的要求，所選用導(dǎo)線截面積應(yīng)不小于此界面，電纜的強(qiáng)度都較好，因此其強(qiáng)度可不校驗，只校驗其短路熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性即可。第四，電力傳輸線路中安裝有熔斷器、低壓保護(hù)設(shè)

40、備等處要使導(dǎo)線和電纜盡量與保護(hù)電氣設(shè)備相配合，以使保護(hù)電路可靠的運(yùn)行。絕緣導(dǎo)線、電纜等還要考慮工作電壓的要求，通常要求其額定電壓要大于工作電壓。4.2 電纜工作的載流量4.2.1 電纜概述長期允許載流量是評價電纜性能的一項重要指標(biāo)，其是電纜工作達(dá)到熱穩(wěn)定后，電纜自身溫度剛好為長期正常工作溫度對應(yīng)的電流大小。電纜工作時，由于自身的電阻熱以及絕緣層、保護(hù)層等的熱損耗，都可能是電纜的溫度升高，當(dāng)其溫度超過一定值時，可能導(dǎo)致外絕緣破損，從而留下安全隱患，并可能擊穿絕緣皮，將此溫度值成為長期允許工作溫度。在選擇電纜時要依據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行長期允許工作溫度的計算。常見的線芯電纜長期允許工作溫度如表4.1所示。

41、表4-1常見線芯電纜長期允許工作溫度絕緣類型電壓等級（kV）長期允許工作溫度（）交聯(lián)聚乙烯90聚氯乙烯70橡皮65粘性浸漬紙3806651060203550充油電纜11033075不滴流油浸紙38067010702035654.2.2 電纜載流量的因數(shù)影響電力電纜長期工作載流量的因素很多，除了其本身材質(zhì)和結(jié)構(gòu)以外，電纜的架設(shè)方式以及周邊的天氣環(huán)境等都是要考慮的因素。因此，電纜長期工作允許載留量的決定因素可歸結(jié)為以下三點(diǎn)：（1）長期允許工作溫度；（2）散熱性；（3）電纜相關(guān)設(shè)備及周圍環(huán)境。4.3 電纜選擇的相關(guān)計算以SMC四工廠四號樓車間的地下直埋的動力電纜為例，計算型號為YJLV223.6/6

42、 kV的三芯電纜的截面積。電纜的長期允許載流量的計算公式如式（3.1）。 式（3.1）下面計算電纜的截面積：在電纜正常工作時，需要滿足通過電纜的最大持續(xù)電流小于指定條件下的長期允許載流量乘以一個修正系數(shù)，即：Imax其中：Imax代表電纜中通過的最大持續(xù)負(fù)載電流；IK=K其中：K1為溫度修正系數(shù)為了計算電纜的最大持續(xù)負(fù)載是否滿足要求，需要計算K。通過查閱相關(guān)資料知道SMC第四工廠所在地土壤的熱阻系數(shù)為120/W，土壤最高溫度35，土壤的熱阻系數(shù)為。由電力電纜使用技術(shù)可知K1=0.92；KK=K則可知IO的范圍：由IO的值查閱電力電纜使用技術(shù)可知，可選用YJLV223.6/6 kV截面積為3*2

43、6mm25 車間低壓配電方式5.1 車間低壓配電方式行業(yè)常用的工廠低壓配電線路的形式包括樹形、放射式，以及環(huán)狀三種。三種配線方式各有優(yōu)劣。其中放射式配線是一種比較保險的結(jié)線方式，此種方式當(dāng)某一分路發(fā)生故障時并不會影響到其他的線路正常運(yùn)作，配備自動裝置也十分方便。其缺點(diǎn)是消耗金屬材料較多，需要更多的開關(guān)設(shè)備和保護(hù)設(shè)備，且損耗也會自然增多。因此，此種配電方式主要用于設(shè)備容量較大且對供電穩(wěn)定性要求較高的的設(shè)備。樹形結(jié)線的特點(diǎn)與放射式結(jié)線恰恰相反，因此適合于較小型且分布均勻的電氣設(shè)備。環(huán)形結(jié)線因其保護(hù)裝置、整定等方面較為復(fù)雜使用不如前二者多。由以上分析結(jié)合SMC第四工廠四號樓車間的電氣設(shè)備和線路特點(diǎn)，4號樓車間采用放射式和樹形相結(jié)合的配線方式，能夠很好的保證生產(chǎn)的需要。兩種配電方案備選，如圖5.1和圖5.2分別為方案1和方案2 的配電電路圖。 圖5.1 車間配電方案1圖5.2 車間配電方案2通過圖可知雖然兩種方案均能達(dá)到供配電的目標(biāo)，但是各有優(yōu)劣。兩種方案中都做到了將靠近變電所的大功率設(shè)備采用放射性連接方式，此種設(shè)置提高了供電的可靠性，如方案一中 eq oac(,5)、 eq oac(,6)、 eq oac(,8)、 eq oac(,3)干線和方案二中的 eq oac(,5)、 eq oac(,6)、 eq oac(,7)、 eq oac(,3)干線。方案一中的 eq oa