1、工厂供电论文工厂供电论文一工厂的计算负荷及年耗电量的计算一. 工厂计算负荷的确定【1】工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括主变压器的基本依据，也是计算工厂功率因数和无功补偿容量的基本依据。确定工厂计算负荷的方法很多，可按具体情况选用。(一) 按需要系数法确定工厂计算负荷将全厂用电设备的总容量 Pe（不计备用设备容量）乘上一个需要系数Kd，即得全厂的有功计算负荷，即 (二) 按年产量估算工厂计算负荷将工厂年产量 A 乘上单位产品耗电量 ，就可得到aWA工厂全年耗电量各类工厂的单位产品耗电量可由有关设计手册或根据实测资料确定，亦可查有关设计手册。在求得工厂的年耗电量 W 后，除以工厂的
2、年最大负荷利用小时Tmax，就可求出工厂的有功计算负荷30maxPT(三) 按逐级计算法确定工厂计算负荷如图 2-8 所示，工厂的计算负荷（这里举有功负荷为例） P30(1)，应该是高压母线上所有高压配电线路计算负荷之和，再乘上一个同时系数。高压配电线路的计算负荷 P30(2)，应该是该线路所供车间变电所低压侧的计算负荷P30(3) ，加上变压器的功率损耗 PT 和高压配电线路的功率损耗 PWL ，如此逐级计算即可求得供电系统中所有元件的计算负荷。但对一般供电系统来说，由于高低压配电线路一般不很长，因此在确定计算负荷时其线路损耗往往略去不计。在负荷计算中，新型低损耗电力变压器如 S9、SC9
3、等的功率损耗可按下列简化公式近似计算文献 9(四) 工厂的功率因数、无功补偿及补偿后工厂的计算负荷1. 工厂的功率因数(1) 瞬时功率因数 可由相位表（功率因数表）直接测出，或由功率表、电压表和电流表的读数通过下式有功损耗 30.1TPS(2-37)(2-38)无功损耗 30.5TQ求得（间接测量）：瞬时功率因数可用来了解和分析工厂或设备在生产过程中某一时间的功率因数值，借以了解当时的无功功率变化情况，研究是否需要和如何进行无功补偿的问题。(2) 平均功率因数 亦称加权平均功率因数，按下式计算： 式中 Wp 为某一段时间（通常取一月）内消耗的有功电能，由有功电能表读取； 为某一段时间（通常取一
4、月）内消耗的无功电能，由无功电能表读取。我国供电企业每月向用户计取电费，就规定电费要按月平均功率因数的高低进行调整。如果平均功率因数高于规定值，可减收电费；而低于规定值，则要加收电费，以鼓励用户积极设法提高功率因数，降低电能损耗。 供电营业规则规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上。其他电力用户和大、中型电力排灌站、趸购转售企业，功率因数为0.85以上。 ”并规定，凡功率因数未达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负荷时功率因数。2. 无功功率补偿工厂中由
5、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，从而使工厂二短路电流一. 短路的原因【2】供电系统中最常见的故障就是短路（short circuit） 。短路就是指不同电位的导电部分包括导电部分对地之间的低阻性短接。造成短路的原因主要有：(1) 电气设备绝缘损坏 这可能是由于设备长期运行、绝缘自然老化造成的；也可能是设备本身质量低劣、绝缘强度不够而被正常电压击穿；或者设备质量合格、绝缘合乎要求而被过电压（包括雷电过电压）击穿，或者是设备绝缘受到外力损伤而造成短路。(2) 有关人员误操作 大多是操作人员违反安全操作规程而发生的，例如带负荷拉闸（即带负荷断开隔离
6、开关） ，或者误将低电压设备接入较高电压的电路中而造成击穿短路。(3) 鸟兽为害事故 鸟兽（包括蛇、鼠等）跨越在裸露的带电导体之间或带电导体与接地物体之间，或者咬坏设备和导线电缆的绝缘，从而导致短路。cos3PUI(2-39)221cospqqpW(2-40)二. 短路的后果短路后，系统中出现的短路电流（short-circuit current）比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的短路电流可对供电系统造成极大的危害：(1) 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电路中的其他元件受到损害和破坏，甚至引发火灾事故。(2) 短路时电路的电
7、压骤然下降，严重影响电气设备的正常运行。(3) 短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。(4) 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。(5) 不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交流电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证它在发生可能有的最大短路电流
8、时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。三. 短路的形式在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路等，如图 3-1 所示。其中两相接地短路，实质是两相短路。按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式短路均为不对称短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别是远离电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路电流最大，因此它造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电气
9、设备用的短路计算中，以三相短路计算为主。实际上，不对称短路也可以按对称分量法将不对称的短路电流分解为对称的正序、负序和零序分量，然后按对称量来分析和计算。所以，对称的三相短路分析计算也是不对称短路分析计算的基础。三 高压电力线路的结线方案21 高压树干式结线由变配电所高压母线上引出的每路高压配电干线上沿线均连接了数个负荷点的结线方式。（1）单回路树干式结线1）如图 5-2a 所示2） 特点 较之单回路放射式结线，出线大大减少，高压开关柜数量也相应减少，同时可节约有色金属的消耗量 因多个用户采用一条公用干线供电，各用户之间互相影响，当某条干线发生故障或需检修时，将引起干线上的全部用户停电，所以供
10、电可靠性差。且不容易实现自动化控制。3）应用 一般用于对三级负荷配电，而且干线上连接的变压器不得超过 5 台，总容量不应大于 2300kVA。这种结线在城镇街道应用较多。高压电力线路的结线方案（4）两端供电的双回路树干式结线1）如图 5-2d 所示2）特点 供电可靠性比单侧供电的双回路树干式有所提高，而且其投资不比单侧供电的双回路树干式增加很多，关键是要有双电源供电的条件。3）应用 主要用于二级负荷，当供电电源足够可靠时，亦可用于一级负荷。3.高压环形结线高压环形结线实际上是两端供电的树干式结线。（1）如图 5-3 所示（2）特点 运行灵活，线路检修时可切 换电源；故障时可切除故障线段，缩短停
11、电 时间，供电可靠性高。（3）应用 可供二、三级负荷，在现代化城市电网中应用较广泛。（4） “开环”运行理由 由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环形线路上发生故障时影响整个电网，所以为了简化继电保护，限制系统短路容量，大多数环形线路采用“开环”运行方式，即环形线路中有一处开关是断开的。高压环形电网中通常采用以负荷开关为主开关的高压环网柜. 1.低压放射式结线由变配电所低压母线将电能分配出去经各个配电干线（配电屏）供电给配电箱或低压用电设备的结线方式。（2）特点 这种结线方式的各低压配电出线互不影响，供电可靠性较高。 所用配电设备及导线材料较多，且运行不够灵活。（3）应用 多用于用电
12、设备容量大、负荷集中或性质重要的负荷，以及需要集中连锁起动、停车的用电设备和有爆炸危险的场所。对于特别重要的负荷，可采用由不同母线段或不同电源供电的双回路放射式结线。2）特点 省去了变电所低压侧的整套低压配电装置，简化了变电所的结构，大大减少了投资。3）应用 为了提高母干线的供电可靠性，一般接出的分支回路数不宜超过 10 条，而且不适用于需频繁起动、容量较大的冲击性负荷和对电压质量要求高的设备。2）应用 适用于用电设备彼此距离近、容量都较小的情况。链式连接的用电设备台数不能超过 5台、配电箱不超过 3 台，且总容量不宜超过10KW。 四 低压一次设备一. 低压熔断器低压熔断器的类型很多，如插入
13、式（RC 型） 、螺旋式（RL 型） 、无填料密封管式（RM 型） 、有填料密封管式（RT 型）以及引进技术生产的有填料管式 gF、aM 系列、高分断能力的 NT 型等。国产低压熔断器全型号的表示和含义如下：下面主要介绍低压配电系统中应用较多的密封管式(RM10)和有填料管式(RT0)两种低压熔断器。此外简介一种自复式(RZ1 型)熔断器。(一) RM10 型低压密封管式熔断器RM10 型熔断器由纤维熔管、变截面锌熔片和触头底座等部分组成。其熔管结构如图 4-50a 所示，其变截面锌熔片如图 4-50b 所示。锌熔片之所以冲制成宽窄不一的变截面，目的在于改善熔断器的保护性能。短路时，短路电流首
14、先使熔片窄部（阻值较大）加热熔断，使熔管内形成几段串联短弧，而且熔片中段熔断后跌落，迅速拉长电弧，使电弧迅速熄灭。而在过负荷电流通过时，由于电流加热时间较长，熔片窄部散热较好，因此往往不在窄部熔断，而在宽窄之间的斜部熔断。根据熔片熔断的部位，即可大致判断熔断器熔断的故障电流性质。二. 低压刀开关和负荷开关(一) 低压刀开关低压刀开关（low-voltage knife-switch，文字符号为 QK）的类型很多。按其操作方式分，有单投和双投。按其极数分，有单极、双极和三极。按其灭弧结构分，有不带灭弧罩和带灭弧罩的两种。不带灭弧罩的刀开关，一般只能在无负荷或小负荷下操作，作隔离开关使用。带有灭弧
15、罩的刀开关（如图 4-53 所示） ，则能通断一定的负荷电流。三. 低压断路器低压断路器（low-voltage circuit-breaker，文字符号为 QF） ，又称低压自动开关，它既能带负荷通断电路，又能在短路、过负荷和低电压（失压）下自动跳闸，其功能与高压断路器类似，其原理结构和接线如图 4-55 所示。当线路上出现短路故障时，其过流脱扣器动作，使开关跳闸。如果出现过负荷时，其串联在一次电路上的加热电阻丝加热，使双金属片弯曲，也使开关跳闸。当线路电压严重下降或失压时，其失压脱扣器动作，同样使开关跳闸。如果按下脱扣按钮（图中 6 或 7） ，则可使开关远距离跳闸。五 低压配电屏和配电箱
16、(一) 低压配电屏低压配电屏（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低压成套配电装置，在低压配电系统中作动力和照明之用。低压配电屏的结构型式，有固定式、抽屉式和组合式三大类型。不过抽屉式和组合式价昂，一般中小工厂多用固定式。我国广泛应用的固定式低压配电屏主要有 PGL、GGL、GGD 等型。PGL 型是开启式结构，采用的开关电器容量较小，而 GGL、GGD 型为封闭式结构，采用的开关电器技术更先进，断流能力更大。 图 4-63 是过去应用广泛的 PGL 型低压配电屏的外形图。图 4-64 是现在应用广泛的 GGD 型低压配电柜的外形及安装示意图。【1】 工厂供电，刘介才【2】 工厂供电戴绍基
