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1、 第一章 某人行地下通道电气设计第一节 绪 论随着社会与经济的发展，已经很少出现手推磨、驴拉磨、水磨等 ，个别落后的地方还是有的。社会经济的发展，对电能的依赖性愈来愈强。电能能够方便而经济地从其他形式的能量转换而得，并且容易而经济地进行传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如机械能 、光能、热能、化学能、声音等）。社会发展越完善，社会承受停电 扰动的能力就越脆弱，即使是几分钟甚至是几秒钟的停电也是不能容忍的。因此，供电企业满足社会需要和保证电力供应的压力也越来越大。世界各国都在为电烦恼，为 电努力，为电改革。我国也开始采用110千伏或220千伏电压直接对工业企业或远距离送电，这可以减少电能在传
2、输过程中的电能损耗和电压损耗。1.1 工厂供电的目的、要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配。电力工业是国民经济的一个重要部门,它为工业、农业、商业交通运输和社会生活提供能源。在今天，电能的利用已远远超出作为机械动力的使命。由于电能能够方便而经济地从其他形式的能量中转换而得，并且容易而经济地进行传输，以及简便地转换成其他形式的能量（如将电能变为机械能、光能、热能、化学能等），电能已广泛应用到社会生产的各个领域和社会生活的各个方面。国民经济的现代化没有电力工业的大发展是不可能的，电力工业已成为国民经济现代化的基础。并公认按人口平均的用电量，是反映一个国家现代化程度的主要指标之一。在企业中，
3、电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。一般的工厂在供电设备上的投资，也仅占总投资的5%左右。所以电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而且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。从另一方面来说，如果工厂供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人名带来经济上甚至政治上的重
4、大损失。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：（1） 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。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属消耗量。除次之外，在供电工作中，应合理地处理局部、当前和长远等关系，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。1.2 工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95 供配电系统设计规、GB5
5、0053-94 10kv及以下设计规、GB50054-95 低压配电设计规等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。（2）工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。（3）工厂供电设计必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。（4） 按企业要求和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成
6、部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。关于负荷性质，按GB5005295供配电系统设计规规定，根据电力负荷对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成的损失或影响程度，电力负荷分为以下三级:(1)一级负荷中断供电将造成人身伤亡者;中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负
7、荷，应视为特别重要的负荷。(2)二级负荷中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏、大量产品报废、连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复、重点企业大量减产等;中断供电将影响重要用电单位的正常工作者，例如交通枢纽、通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷以及中断供电将造成大型影剧院、大型商场等较多人员集巾的公共场所秩序混乱者。(3)三级负荷不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。对一级负荷，应由两个电源供电。当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏口一级负荷中特别重要的负荷，除应由两个电源供电外，尚应增设应急电源，并严禁将其它负荷接入应急供电系统。对二级负荷，宜由两回线路供电。在负荷较
8、小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6kV及以上专用的架空线路或电缆供电。当采用架空线时，可为一回架空线供电。当采用电缆线路时。应采用两根电缆组成的线路供电，其每根电缆应能承受100%的二级负荷。1.3 设计的主要容、步骤泉厂总配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，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本容有以下几方面。（1）负荷计算全厂总配变电所的负荷计算，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，从而求出全厂总配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。（2）工
9、厂总变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总配变电所的有关因素，结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。（3）工厂总配变电所主结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数综合变压器台数，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。（4）厂区高压配电系统设计根据厂负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总配变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按
10、选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。（5）工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。（6）改善功率因数装置设计按负荷计算求出总配变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用合适的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功功率，改善功率因数。（7）变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的
11、额定值，选择变配电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总配变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。（8）变电所的防雷措施设计装设避雷针或避雷带(网)变配电所及其屋外配电装置，应装设避雷针以防护直击雷。如无屋外配电装置，可于变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带(网)。如果变配电所及其屋外配电装置处在相邻的建(构)筑物防雷保护围以时，可不再装设避雷针或避雷带(网)。独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其下频接地电阻RE10。当有困难时、可将接地装置与主接地网连接，但避雷针与主接地网的地
12、下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之问，沿接地线的长度不得小于15m.第二节 负荷计算与无功补偿2.1电力负荷的分级及要求电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户耗用的功率或电流大小，如说轻负荷、重负荷、空负荷、满负荷等。工厂的电力负荷，按GB500521995供配电系统设计规规定，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：（1） 一级负荷 由两路电源供电，除此外还必须增设应急电源。（2） 二级负荷 由两回路供电，当采用电缆线路时，必须采用两根电缆并列供电，每根电缆
13、应能承受全部二级负荷。（3） 三级负荷 对电源无需求2.2负荷计算的容和目的（1）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分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3）平均负荷为一段时间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电能消耗量最多的一
14、个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.3负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法中的多组用电设备计算负荷的方法。确定拥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。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体设备的最大负荷不同时出现的因素。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应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Kp和Kq：对车间干线，取Kp=0.850.95Kq=0.900.97对低压母线，分两种情况（1） 由用电设备组计算
15、负荷直接相加来计算时，取Kp=0.800.90Kq=0.850.95（2） 由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取Kp=0.900.95Kq=0.850.95总的有功计算负荷为P30=KpP30i总的无功计算负荷为Q30=KqQ30i以上两式中的P30i和Q30i分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负为总的计算电流为2.4各车间的计算负荷各车间的负荷资料如下表：编号名称负荷类别设备容量/KW需要系数Kd功率因数costan1锻压车间动力4000.30.651.17照明50.7102电镀车间动力3000.50.80.75照明4.50.8103热处理车间动力2500.80.80.75照明40.6104装配车间动力2000.30.71.02照明50.8105金工车间动力3600.20.80.75照明50.8106机修车间动力2400.80.8
