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一、工厂供电设计题

在工厂供电设计中，将35kV的电力通过一台35kV高压柜引入35/10kV总降压变电所的变压器进线端。该变压器将35kV的电压转换为10kV，为后续的电力分配提供基础。

在10kV总降压变电所中，设置有5个10kV柜子。这5个柜子的大小根据10/0.38kV车间变电所的变压器容量进行设计，以满足不同车间的电力需求。同时，为了提高供电的可靠性，预留了一个备用柜，以应对可能的突发情况。此外，还设置了一个GP柜，用于特殊电气需求。

为了确保电力分配的高效与安全，将6台柜子的上端用铜排联接起来，形成一个完整的电气网络。这样做的目的是为了便于电力的分配和控制，同时也方便了维护工作。

下端的出口线分别连接到各自的柜子，确保每个车间都能获得稳定的电力供应。另一端则连接到10/0.38kV车间变电所变压器的进线端，形成一个完整的电力供应系统。

二、工业电气设计中各配电房如何布置?

1.配电房是电力系统的重要组成部分，通常包括变配电所、配电室等。其中，35KV变配电所主要包括35/10(6)kV和35/0.38kV两种类型。10(6)kV配电所，又称开闭所，常见于用户单位，并伴有10(6)kV变电所；10(6)kV变电所，即高压侧电压为10(6)kV的变电所，在工业区内也称为车间变电所，主要由变压器、高压室、低压室等组成。

2.变配电所的选址需考虑多方面因素：

-接近负荷中心，减少电能损耗；

-方便进出线；

-接近电源侧，如工厂的总降压变电所和高压配电所；

-设备运输便利；

-避免振动、高温、多尘、腐蚀性气体和火灾危险环境的场所；

-不宜在地势低洼和可能积水的场所设置；

-一般为独立式建筑物，或与负荷较大的厂房或建筑物附设。

3.变配电所的布置要求：

-紧凑合理，便于操作、搬运、检修、试验和巡视；

-利用自然采光和通风，避免西晒，控制室朝南；

-地面高出室外地面150~300mm，附设于车间内可与车间地面平齐；

-宜单层布置，双层布置时变压器室设底层，配电室留有吊装设施；

-高、低压配电装置和非油浸全封闭变压器可设在同一房间内；

-门向外开，相邻房间有门时需双向开启或向低压室侧开启；

-油浸变压器等设于专用房间内，必要时可设置在高层建筑内，但需符合安全标准。

4.各配电室的布置：

-高压室：带油的高压配电装置宜单独设室，10(6)kV高压开关柜数量少于6台时，可与低压配电屏设同一房间；

-低压室：长度超过7m的配电室应设两个出口，低压配电屏超过6m时屏后应设两个出口；

-变压器室：变压器外壳与墙壁和门的最小净距，多台干式变压器布置时，变压器防护外壳间的净距需符合规定；

-高低压母线桥架：用于开关柜中间断开或母联时，注意高度和安装固定，确保稳定。

电气设计人员必知的低压配电设计知识，不收藏，实在是太可惜了

低压配电系统主电路的设计中有几个要点问题：

第一个问题：负荷分级和配电分级；

第二个问题：负荷容量的计算；

第三个问题：各配电设备主电路的设计、连接电缆的设计。

这些问题非常繁杂，又很重要。因此在国家标准和规范中，对这些问题有很详尽的操作规范和规程。这些国家标准中，最具有代表性的就是GB50054-2011《低压配电设计规范》。小编在论及低压配电规范时将以这部标准为准。以下小编按顺序来阐述这些问题。

（1）负荷分级和配电系统分级

1）电力负荷

电力负荷通常有两种含义：一是指电气设备和导线中流过的功率或电流大小；二是指耗用电能的设备或用户。负荷分级与配电网中某负荷的重要性有关，例如电梯的重要性比热水器要高得多，前者中断供电可能会出现人身伤害事故，后者几乎不会产生什么重大影响。

根据国标GB50052-2009《供配电系统设计规范》的规定，工厂的电力负荷，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级。负荷分级的数字越低，则负荷的重要性就越高。例如一类负荷比三类负荷更重要。

配电系统分级则与距离电源的远近有关。距离电源越近，低压配电系统的能量就越大，短路容量也越大。

用于在各配电分级之间连接电缆会大幅度地削减短路容量，因此配电系统分级也可以用配电电缆来分界。配电分级的数字越小，则配电分级的级别就越高。例如一级配电系统的短路容量要大于三级配电系统。

对于低压配电系统来说，负荷分级和配电系统分级是两个重要的概念。我们来看看两者的定义和要点。

2）负荷分级

电力负荷应根据供电的可靠性要求及中断供电在人身伤害、政治、经济上所造成的影响进行分级：

①一类负荷

a.中断供电将造成人身伤亡；

b.中断供电将在政治和经济上造成重大损失。例如：重大设备损坏，重大产品报废、连续生产过程被打乱且需要长时间才能恢复。

c.中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位正常工作。例如：重要交通枢纽、重要通信枢纽、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中公共场所等用电单位。

供电要求：一类负荷应当由两路电源供电。当一路电源发生故障时，另一路电源不应同时受到损坏；一类负荷中特别重要的负荷，除了由两路电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其他负荷接入应急供电系统。

②二类负荷

a.中断供电将在政治、经济上造成较大损失；

b.中断供电将影响重要用电单位的正常工作。

供电要求：二类负荷建议由两路电源供电。

③三类负荷

不属于一类和二类负荷者均为三类负荷。

供电要求：一般要求。

对于具体的民用建筑来说，一般一类负荷就是可能产生人身伤害的设备，如电梯和消防设备等；二类负荷则包括常用的空调机组、水泵机组、扶梯、办公照明、居民生活用电等等；三类负荷一般是指广告照明及夜景照明等等。

3）配电系统分级配电系统分级是指处于相同的配电设备内，并且具有相同的短路分断容量的多组电器设备。从低压电网的进线侧开始，到最终用电负荷一般有三级配电设备。

①一级低压配电设备又被称为PCC低压配电柜。一级配电设备担任了电能的接受、电能的分配和电能的馈送任务，一般安装在总变配电所或总降压变电所内。这里的PCC是PowerControlCenter(电能控制中心)的缩写。

②二级配电设备是车间级或区间级的配电中心，一般由馈电中心PCC开关柜和电动机控制中心MCC开关柜组成。这里的MCC是MotorControlCenter(电动机控制中心)的缩写。

③三级配电设备是就地照明配电箱、动力配电箱或入户配电箱，其控制对象是最终用电设备。各级配电设备之间往往用电缆连接。

又叫作低压电网的系统图。整个低压电网中存在三级配电设备，而用电设备既包括电动机还包括照明设备。

设计民用建筑或工矿企业的低压电网时，其依据就是低压系统的负荷计算，以及负荷的工作制、使用参数、保护参数等。

4）低压系统配电负荷计算

负荷计算的内容包括：

①确定计算负荷，作为按发热条件选择配电变压器、导体及电器的依据，并用来计算电压损失和功率损耗。在工程上，常常把计算负荷作为电能消耗量以及无功功率补偿的计算依据。

②确定尖峰电流，用以检验电压波动和选择保护电器。

③确定一类和二类负荷，用以确定备用电源或者应急电源的容量参数。

④确定季节性负荷，从经济运行条件出发，来考虑电力变压器的容量及台数。

⑤根据负荷计算的结果，计算出各级配电系统的运行电流电压参数，计算出短路容量。

⑥设计和配置各级配电系统的元器件的型号规格及参数，确定连接电缆的截面及长度等参数。

可见负荷计算的重要性。

（2）负荷计算的几个原则和方法

1）负荷计算与工作制的关系

用电设备的工作制包括：

①连续运行工作制

指连续工作、在恒定负荷下长时间运行且足以使之达到热平衡状态的用电设备。如通风机水泵、空气压缩机、机床，电炉电解设备和照明装置等。

②短时运行工作制

指在恒定负荷下运行的时间短(短于达到热平衡状态所需的时间)，而停歇时间长(长到足以使设备温度冷却到周围介质的温度)的用电设备。如金属切削机床上的辅助电动机(如进给电动机，横梁升降电动机)、控制闸门的电动机等。

③反复短时运行工作制

指设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复循环运行，而工作周期一般不超过10min，无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡。如电焊机和吊车电动机等。

2）负荷计算的原则

负荷计算的原则是将不同工作制下的用电设备额定功率更换为统一的长期工作制下的设备功率。

在这个原则下，连续工作制下的用电设备的额定功率当然就等于额定功率，而断续或者短时工作制下的电动机设备功率，则采用需要系数法或者二项式法，统一换算到负载持续率为25%时的有功功率。

3）利用需要系数确定计算负荷的三个原则

计算负荷也称需要负荷或最大负荷。当我们按计算负荷选配低压电器及连接电缆后，用电设备及配电设备在实际运行中其最高温升不会超过其允许值。

我们知道，在长期工作制下，由于配电电器和电缆从通过电流起到达稳定温升的时间大约为3-4T，T为发热时间常数。由于电缆大约经过30min后可达到稳定的温升值，因此采用半小时的最大负荷作为计算负荷，可使按发热条件选择电气设备和导线更为合理。

确定用电设备组计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法更为简便，这也是需要系数法得到广泛应用的原因。

需要系数法确定计算负荷有四个原则。这四个原则分述如下：

第一个原则：设备分组。

根据用电设备的明细情况，将具有相近工作性质的用电设备分在同一组内。

第二个原则：确定用电设备的设备容量。

用电设备的工作制不尽相同，即有长期工作制的，也有短时工作制和反复短时工作制的。因此，这些设备铭牌上标定的额定功率首先要换算成统一规定工作制下的额定功率，然后才能相加。

原理：用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，如下图所示。考虑到实际情况下，用电设备组的所有设备不一定都同时运行，即设备组在最大负荷时运行的设备容量小于全部设备的总容量；运行的设备也不可能都处于满载运行，即设备组在最大负荷时的输出功率也要小于此时运行的设备容量。

同时还考虑到在传送功率的过程中不仅设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗。因此用电设备组的有功计算负荷则可表示为：

实际上，需要系数不仅与用电设备组的工作性质、设备台数、设备效率和线路损耗等因素有关，而且也与操作工人的技术熟练程度和生产组织等多种因素有关，因此应尽可能通过实际分析确定，使之尽量接近实际。

在与电力负荷计算的相关书籍上都给出了各种用电设备的需要系数。

有功计算负荷(kW)：P30=KdPe

无功计算负荷(kvar)：Q30=P30tanψ

视在计算负荷(kVA)：S30=P30/COSψ

计算电流(A)：

在利用需要系数法计算电力负荷时，要注意以下问题：

1）由于需要系数是按车间范围设备台数较多的情况来确定的，所以需要系数值一般较低，例如冷加工机床组的需要系数值平均0.2左右。因此，需要系数法较适合用于确定车间的计算负荷。如果采用需要系数法来计算干线或分支线上用电设备组的计算负荷，应适当将数值取大点。

2）需要系数的大小与用电设备的类别和工作状态有极大的关系，因此在计算时首先要正确判断用电设备的类别和工作状态，否则将造成错误。例如机修车间的金属切削机床电动机就属于小批生产的冷加工机床电动机，因为金属切削就是冷加工而机修不可能是大批生产。又如压塑机、拉丝机和锻锤等，应该属热加工机床。再如起重机、行车实际上都属于吊车类。

多组用电设备计算负荷的确定：

确定有多组用电设备的干线上或车间变电所低压母线上的计算负荷时，应该考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定低压母线或低压干线上的计算负荷时，应该结合具体情况对其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数K∑p（有功负荷同时系数）和K∑q（无功负荷的同时系统）。

1）车间干线

取K∑p=0.85～0.95，K∑q=0.9～0.97。

2）低压母线

当由用电设备组的计算负荷组直接相加来计算时，可取K∑p=0.85～0.9，K∑q=0.85～0.95；

当由车间干线计算负荷直接相加来计算时，可取K∑p=0.9～0.95，K∑q=0.93～0.97。

注意：由于各组设备的功率因数不一定相同，因此总的视在计算负荷和计算电流不能用各组的视在计算负荷或计算电流之和来计算，总的视在计算负荷也不能按用电设备组的视在计算负荷公式来进行计算。

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