1、論工廠電力線路及低壓系統(tǒng)1.工廠電力負荷的計算及意義1.1負荷計算的目的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)所需要的電能，除大型廠礦企業(yè)建有自備發(fā)電廠可供應部分外，通常均由電力系統(tǒng)共給。工業(yè)企業(yè)所使用的電能都是通過企業(yè)的各級變電站經(jīng)過變換電壓后，分配到各用電設備。因此，工業(yè)企業(yè)變電站可以說是企業(yè)電力供應的樞紐，所處地位十分重要。如何正確地計算選擇各級變電站的變壓器容量及其它主要電氣設備，這是保證企業(yè)安全可靠供電的重要前提。進行企業(yè)電力負荷計算的主要目的就是為了正確選擇企業(yè)各級變電站的變壓器容量，各種電氣設備的型號、規(guī)格以及供電網(wǎng)絡所用導線牌號等提供科學的依據(jù)。1.2 負荷計算的方法一般常用于企業(yè)電力負荷計算的方法有需

2、用系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位面積功率法、單位指標法和單位產(chǎn)品耗電量法。1.3 按需要系數(shù)法確定負荷計算1A. 確定用電設備組或用電單位計算負荷的公式:a. 有功計算負荷 (KW) =；式中，為用電設備組或用電單位的需要系數(shù)；為用電設備組或用電單位的總設備容量；b. 無功計算負荷 Kvar 式中，為設備銘牌給定功率因數(shù)角用電設備組或用電單位功率因數(shù)角的正切值；c. 視在計算負荷(KV·A) ；d. 計算電流(A) 式中為用電設備組或用電單位供電電壓額定值(KV)。B. 確定多組用電設備組或多個用電單位總計算負荷的公式:a. 有功計算負荷 (KW) = 式中，為各組的計算負荷(KW)；為有

3、功負荷同時系數(shù)，由設備組計算車間配電干線負荷時可取=0.850.95，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取=0.80.9；b. 無功計算負荷 Kvar 式中，為各組無功計算負荷(Kvar)；為無功負荷同時系數(shù),由設備組計算車間配電干線負荷時可取=0.90.97，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取=0.850.95 ；c. 視在計算負荷(KV·A) ；d. 計算電流(A) 式中為用電設備電壓額定值(KV)； e. 無功補償公式 補償前 =0.85, =0.62 補償后=0.95, =0.33。1.4 尖峰電流尖峰電流是指持續(xù)時間只12s左右的短時最大負荷電流，它對導線和電

4、器設備有很大的損害作用，一般用來作為選擇校驗熔斷器、自動開關、斷路器等設備的依據(jù)。2.短路電流的形成，危害，計算方法及應用2.1 短路的概述 “短路”是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的一種故障。所謂短路是指電網(wǎng)某一相導體未通過任何負荷而直接與另一相導體或地接觸。電器設備載流部分絕緣損壞是形成短路的主要原因，它帶來的危害也是相當嚴重的。后果：（1）損壞電氣設備：短路電路要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，可使故障設備造成嚴重的損壞，并可能損壞電路其它設備。（2）造成停電事故：由于電路中裝設有短路保護裝置，因此在電路短路時，將使得短路電路斷開，從而造成停電。短路點越靠近電源，短路引起停電的范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的

5、損失越大。（3）引起電壓驟降：短路時電壓要驟降，從而嚴重影響電氣設備的運行。電壓的嚴重下降，還可能破壞各發(fā)電廠并列運行的穩(wěn)定性，使得并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。（4）造成電磁干擾：不對稱短路電流產(chǎn)生的不平衡磁場，對附近的通信線路、信號系統(tǒng)及電子設備等產(chǎn)生嚴重的干擾，影響其正常運行，甚至可能造成誤動作。進行短路電流計算的目的是為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設計選擇電器設備時都要用可能流經(jīng)該設備的最大短路電流進行熱穩(wěn)定校驗和動穩(wěn)定校驗，以保證該設備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路故障引起的發(fā)熱效應和電動理效應的巨大沖擊。同時，為了盡快切斷電源對短路點的供電，采用了各種繼電保護和自動裝置，這些

6、裝置的整定計算也需要準確的短路電流數(shù)據(jù)。為了校驗各種電器設備，必須找出可能出現(xiàn)的最嚴重的短路電流。經(jīng)分析，發(fā)現(xiàn)在空載線路上且恰好當某一相電壓過零時刻發(fā)生三相短路，在該相中就會出現(xiàn)最為嚴重的短路電流。2.2短路電流的計算22.2.1 短路計算的相關公式（表2.1） 有名值與標幺值換算公式參數(shù)名稱有名值標幺值說明功率S一般取Sd=100MVA電壓U一般取Ud=Uev電流I電抗X=是以Sd為基準容量的標幺值變壓器電抗線路電抗為線路每公里電抗值電抗器電抗%為電抗器銘牌上的數(shù)值系統(tǒng)等值電抗（MVA）（KA）為某點短路容量，為該點的三相短路電流電動機電抗為啟動電流倍數(shù)根據(jù)經(jīng)驗值，一般6KV 電壓級的基準數(shù)

7、據(jù)如下示：=100MVA；=；基準電壓為6.3KV；基準電抗為0.397；基準電流為9.16KA高壓網(wǎng)絡中對于無窮大電源系統(tǒng)三相短路標幺值法計算公式： 為系統(tǒng)電源到短路點間的總阻抗；（KA） 為短路點處的平均電壓，為次暫態(tài)短路電流； =（MVA）；（KA） 為沖擊電流，為短路電流沖擊系數(shù)；低壓配電網(wǎng)絡中短路電流的計算（1） 高壓側系統(tǒng)的的等值電抗配電變壓器容量較小，阻抗值較大，一般可認為短路時其高壓側母線電壓保持不變，即為無窮大電源系統(tǒng)。可據(jù)下式算出系統(tǒng)的等值阻抗（折算到400V 側）： 配電變壓側短路容量，KVA（2） 變壓器的阻抗式中，的單位為KW；的單位為V；的單位為KVA（3）低壓電網(wǎng)

8、內(nèi)電阻值較大，不能略去。用來代替計算中的電抗X。（4）一般采用標幺值法或有名值計算比較簡便。采用有名值計算時電壓單位用V，電流用KA，容量用KVA，阻抗用。有關計算公式式中， 為短路回路每相的總阻抗，；、分別為短路回路每相的總電阻、總電抗，；為平均額定線電壓，V。3.工廠電力線路接線方式，結構和敷設方式，導線電纜的選取及校驗條件3.1工廠電力線路連接方式（1）高壓線路的接線方式放射式(radio type)、樹干式(trunt type)、環(huán)形(ringlike type)等基本接線方式。A放射式接線：優(yōu)點：線路之間互不影響，供電可靠性較高，便于裝設自動裝置，保護裝置也很簡單。 缺點：高壓開關

9、設備用的較多，每臺高壓斷路器須裝設一個高壓開關柜，使投資增加。B樹干式接線 優(yōu)點：減少線路的有色金屬消耗量；采用高壓開關數(shù)少，投資少。 缺點：供電可靠性較低。C環(huán)行接線 實際上是兩端供電的樹干式接線。（2）低壓線路的接線方式A放射式接線 優(yōu)點：線路發(fā)生故障時互不影響，因此供電可靠性較高。 缺點：有色金屬消耗量較多，采用開關設備較多。適用于設備容量較大或對供電可靠性要求較高的設備配電。B樹干式接線優(yōu)點：有色金屬消耗量少，采用的開關設備較少。缺點：供電可靠性較差。適用于供電容量較小、分布較均勻的用電設備。3.2工廠電力線路的結構和敷設（1）架空線路的結構和敷設 優(yōu)點：架空線路與電纜線路相比，成本低

10、，投資少，安裝容易、維護和檢修方便，易于發(fā)現(xiàn)和排除故障等。 缺點：易受雷擊和污垢空氣的危害，占用一定的地面和空間，有礙交通和觀瞻。A架空線路的導線 導線是線路的主體，擔負著輸送電能的功能。要求：必須有良好的導電性，要具有一定的機械強度和耐腐蝕性，盡可能的質輕而價廉。 導線的材質有：銅、鋁、鋼。銅的導電性最好，機械強度也相當高，但是貴重金屬，價格高，應盡量少用。鋁的機械強度較差，導電性能較好，且質輕價廉，因此，用的較多。鋼的機械強度大，但導電性能差功耗大，一般只作避雷線使用。 架空線一般采用裸導線。分類：單股線、多股絞線：銅絞線、鋁絞線和鋼芯鋁絞線。 鋼芯鋁絞線：芯線是鋼線，增加導線的抗拉強度；

11、外圍用鋁線，增加導電性能。（LGJ）。B電桿、橫擔和拉線 電桿是支持導線的支柱。要求：有足夠的機械強度，經(jīng)久耐用，價廉、便于搬運和安裝。 按其材料分：木桿、水泥桿、鐵塔。工廠用水泥桿最多。 按在架空線路中的地位和功能分：直線桿、分段桿、轉角桿、跨越桿、分支桿。橫擔：安裝在電桿上部，用來安裝絕緣子以架設導線。常用的有木橫擔、鐵橫擔、瓷橫擔。C線路絕緣子和金具絕緣子又稱瓷瓶。用來將導線固定在電桿上，并使導線與電桿絕緣。分低壓和高壓。線路金具是用來連接導線、安裝橫擔和絕緣子的金屬附件。D架空線路的敷設敷設的要求和路徑的選擇選擇架空線路的路徑時的原則：路徑要短，轉角盡量地少。盡量避開河洼和雨水沖刷地帶

12、、不良地質條區(qū)及易燃易爆等危險場所。不應引起機耕、交通和人行困難。不宜跨越房屋，應與建筑物保持一定距離。應與工廠和城鎮(zhèn)的總體規(guī)劃協(xié)調配合，并適當考慮今后的發(fā)展。架空線路的檔距、弧垂及其他距離： 架空線路的檔距（有稱跨距），是指同一線路上相鄰兩根電干之間的水平距離。 架空線路的弧垂（又稱弛垂），是指架空線路一個擋距內(nèi)導線最低點與兩端電桿上導線懸掛點之間的垂直距離，架空線路的線間距離、檔距、導線對地面和水面的最小距離、 架空線路與各種設施接近和交叉的最小距離等。（2）電纜線路的結構和敷設電纜線路與架空線路相比，具有成本高、投資大、維修不便等缺點，但是電纜電路具有運行可靠，不易受外界影響、不需要架設

13、電桿、不礙觀瞻等優(yōu)點。特別是在有腐蝕性氣體和易燃易爆場所，不宜架設架空線時，只有敷設電纜線路。（3）車間線路的結構和敷設車間線路，包括室內(nèi)配電線路和室外配電線路。室內(nèi)配電線路大多采用絕緣導線，但配電干線則采用裸導線（母線），室外配電線路指沿車間外墻或屋檐敷設的低壓配電線路，都采用絕緣導線。3.3導線電纜的選取及校驗條件3導線和電纜截面選擇計算的條件：為保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質經(jīng)濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列條件：（1）發(fā)熱條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不應超過其正常運行時的最高允許溫度。（2）電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流既計算

14、電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應超過其正常運行時的電壓損耗。（3）經(jīng)濟電流密度 （4）機械強度根據(jù)設計經(jīng)驗，一般20KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇導線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。低壓照明電路，通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。A按發(fā)熱條件來選擇導線和電纜的截面（一）三相系統(tǒng)相線截面的選擇4導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。 按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應使其允許載流量不小于通過相線的計算電流 即 導線的允許載流量，在規(guī)定的環(huán)境溫度下，導線能夠連續(xù)承受而不致使其穩(wěn)定溫

15、度超過允許值的最大電流。 如果環(huán)境溫度偏差較大時，考慮溫度校正系數(shù)： （二）中性線和保護線截面的選擇 1、中性線（N線）截面的選擇（1）一般三相四線制線路的中性線截面：應不小于相線截面的50% （2）兩相三線線路及單相線路的中性線截面：由于中性線電流與相線電流相等，因此其中性線截面應與相線截面相等。 （3）三次諧波電流突出的三相四線線路的中性線截面 2、保護線(PE線)截面的選擇保護線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單相短路故障時單相短路電流通過時的短路熱穩(wěn)定度,截面不同要求不同 。 3、保護中性線(PEN線)截面的選擇保護中性線兼有保護線和中性線的雙重功能，因此PEN線截面選擇應同時滿足上述PE線和N線的

16、要求，取其中的最大截面。 4.低壓配電系統(tǒng)接地形式，特點及應用4.1 接地制式按照配電系統(tǒng)和電氣設備的不同接地組合分類。按照IEC60364規(guī)定，接地系統(tǒng)一般由兩個字母組成，必要時可加后續(xù)字母。第一個字母：表示電源中性點對地的關系T：直接接地I：不接地，或通過阻抗與大地相連第二個字母：表示電氣設備外殼與大地的關系T：獨立于電源接地點的直接接地N：表示直接與電源系統(tǒng)接地點或與該點引出的導體相連后續(xù)字母：表示中性線與保護線之間的關系C：表示中性線N與保護線PE合二為一（PEN線）S：表示中性線N與保護線PE分開CS：表示在電源側為PEN線，從某一點分開為中性線N和保護線PE低壓配電系統(tǒng)有三種形式：

17、TN系統(tǒng)；TT系統(tǒng)；IT系統(tǒng)。4.2不同接地系統(tǒng)的組成及特點：5TN系統(tǒng)的組成及特點在TN系統(tǒng)中，所有電氣設備的外殼接到保護線（PE）上，與配電系統(tǒng)的中性點相連（若無中性點，即變壓器二次側三角形連接或未引出中性點，可將變壓器二次側繞組的一相接地，但該接點不能用作PEN線）。保護線應在每個變電所附近接地，配電系統(tǒng)引入建筑物時，保護線在其入口處接地。為了保證故障時保護線的電位盡量接近地電位，盡可能將保護線與附近的有效接地體相連，如必要，可增加接地點，并使其均勻分布。其特點是故障電流較大，僅與電纜的阻抗大小有關。出現(xiàn)絕緣故障時，需要短路電流保護裝置瞬時斷開電路。國際標準IEC60364規(guī)定，根據(jù)中性

18、線與保護線是否合并的情況，TN系統(tǒng)分為如下三種：TNC；TNS；TNCS。5.低壓配電柜的種類及用途5.1分類GCS柜：（MCC） 主構架：主架構采用8MF型開口型鋼，型鋼側面分別有模數(shù)為20mm和100mm的直徑9.2mm的安裝孔 裝置的各功能室相互隔離，其隔室分為功能單元室、母線室、電纜室。各室的作用相互獨立水平主母線采用柜后平置式排列方式，以增強母線抗電動力的能力 電纜隔室的設計使電纜上下進出均十分方便功能單元：抽屜層高的模數(shù)為160mm,單元回路額定電流400A及一下 每臺MCC柜最多能安裝11個一單元的抽屜或22個二分之一單元的抽屜抽屜進出線根據(jù)電流的大小采用不同片數(shù)的同規(guī)格片式結構

19、的接插件 抽屜單元設有機械聯(lián)鎖裝置GCK柜：（MCC） 主架構：柜體基本結構是組合裝配式結構。螺栓緊固連接，20mm為模數(shù)安裝孔 裝置的個功能室相互隔離，GCK柜的基本特點就是母線在柜體上部，其隔室分為功能單元室(柜前)、母線室（柜頂部）、電纜室(柜后)。也可靠墻安裝，此時，柜體右邊加寬200mm作為電纜室，此時和MNS柜的頂部母線樣式差不多 功能單元：抽屜層高的模數(shù)為200mm 抽屜單元設有機械聯(lián)鎖裝置 MNS柜：（MCC） 主架構：柜體基本結構是由C型型材裝配組成。C型型材是以E=25mm為模數(shù)安裝孔的鋼板彎制而成 抽出式MCC柜內(nèi)分為三個隔室，其隔室分為功能單元室(柜前左邊)、母線室（柜

20、后部）、電纜室(柜前右邊)。由于水平母線隔室在后面，所以又可做成雙面柜。 為了減少開關柜排列寬帶而設計的后出線，開關柜的主母線水平安裝在開關柜的頂部，柜的后半部為電纜室，此時，此時和GCK柜的母線樣式差不多 功能單元：抽屜層高的模數(shù)為200mm 抽屜單元設有機械聯(lián)鎖裝置 5.2 GGD型低壓配電柜GGD型低壓配電屏運用于變電站、發(fā)電廠、廠礦企業(yè)等電力用戶，在50交流HZ，額定電壓380V，額定電流至3150A的配電系統(tǒng)中，作為動力、照明及配電設備的電能轉換和分配之用。6低壓一次回路設備的特點及應用6.1低壓熔斷器低壓配電系統(tǒng)中熔斷器是起安全保護作用的一種電器，熔斷器廣泛應用于電網(wǎng)保護和用電設備保護，當電網(wǎng)或用電設備發(fā)生短路故障或過載時，可自動切斷電路，避免電器設備損壞，防止事故蔓延。低壓熔斷器是按裝在電氣線路或電氣設備的電器回路上，用以防止短路和嚴重過負荷的保護裝置。6.2低壓斷路器低壓斷路器(曾稱自動開關)是一種不僅可以接通和分