1、論工廠電力線路及低壓系統1. 工廠電力負荷的計算及意義1.1負荷計算的目的工業企業生產所需要的電能，除大型廠礦企業建有自備發電廠可供應部分外，通常均由電力系統共給。工業企業所使用的電能都是通過企業的各級變電站經過變換電壓后，分配到各用電設備。因此，工業企業變電站可以說是企業電力供應的樞紐，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，這是保證企業安全可靠供電的重要前提。進行企業電力負荷計算的主要目的就是為了正確選擇企業各級變電站的變壓 器容量，各種電氣設備的型號、規格以及供電網絡所用導線牌號等提供科學的依據。1.2負荷計算的方法一般常用于企業電力負荷計算的方法

2、有需用系數法、利用系數法、單位面積功率法、單位指標法和單位產品耗電量法。1.3按需要系數法確定負荷計算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）P3o=Kx?Pe ;式中，Kx為用電設備組或用電單位的需要系數；Pe為用電設備組或用電單位的總設備容量；b. 無功計算負荷 KvarQ30P30 ?tan式中,tan為設備銘牌給定功率因數角用電設備組或用電單位功率因數角的正切值;c.視在計算負荷（KV A） S30P30cos ，d.計算電流（A） 130Un 式中Un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

3、.有功計算負荷（KW）P30 = K PP30 i式中，P30i為各組的計算負荷（KW） ; KP為有功負荷同時系數，由設備組計算車間配電干線負荷時可取 K P=0.850.95，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取K P=0.8 0.9 ;b.無功計算負荷KvarQ30 K q Q30i式中，Q30i為各組無功計算負荷(Kvar) ； K q為無功負荷同時系數,由設備組計算車間配電干線負荷時可取K q =0.90.97，由設備組直接計算變電所低壓母線總負荷時可取K q =0.85 0.952 2 2c.視在計算負荷(KV A) S30P30Q30 ；d.計算電流(A)丨30式中Un為用

4、電設備電壓額定值e.無功補償公式QcP30 ?(tan 1 tan 2)(KV);補償前 cos 1 =0.85, tan 4=0.62補償后 cos 2=0.95, tan 2=0.33。1.4尖峰電流尖峰電流是指持續時間只12s左右的短時最大負荷電流，它對導線和電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。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”是電力系統中常發生的一種故障。所謂短路是指電網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)

5、 損壞電氣設備：短路電路要產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，短路引起停電的圍越大，給國民經濟造成 的損失越大。(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，還可能破壞各發電廠并列運行的穩定性，使得并列運行的發電機組失去同步，造成系統解列。(4 )造成電磁干擾：不對稱短路電流產生的不平衡磁場，對附近的通信線路、信號系 統及電子設備等產生嚴重的干擾，影響其正常運行，甚至可能造成誤動作。進行

6、短路電流計算的目的是為了保證電力系統安全運行，在設計選擇電器設備時都要以保證該設備在運行中能用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩定校驗和動穩定校驗，夠經受住突發短路故障引起的發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，這些裝置的整定計算也需要準確的短路電流數據。為了校驗各種電器設備，必須找出可能出現的最嚴重的短路電流。經分析，發現在空載線路上且恰好當某一相電壓過零時刻發生三相短路，在該相中就會出現最為嚴重的短路電 流。22短路電流的計算2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名稱有名值標幺值說明功率Ss空Sd一般取 S

7、d=100MVA電壓Uu uUd一般取 Ud=Uev電流IIIIdISd1 dv'3Ud電抗Xw x XSdx=2Xd u2X 是以Sd為基準容量的標幺值變壓器電抗7 Uk%uNX TIOOSn、，Uk%SdX T100Sn線路電抗Xl X丄vXiLSdX L2u2xi為線路每公里電抗值電抗器電抗、，Xr%Un ,x r廠1n100 時 3XX R % U N SdR 100 亦 InU：Xr%為電抗器銘牌上的數值系統等值電抗X U Xs SkvSdSdX S_JSkV3IkU SK （MVA）Ik （KA）Sk為某點短路容量，Ik 為該點的三相短路電流電動機電抗v“ Uk%U X m

8、100 SN"SdXm K sK STSNKst為啟動電流倍數根據經驗值，一般 6KV電壓級的基準數據如下示:Sd=100MVA ; Ud=Uav ；基準電壓為6.3KV ;基準電抗為0.397;基準電流為9.16KA高壓網絡中對于無窮大電源系統三相短路標幺值法計算公式：i" I it 1XX 為系統電源到短路點間的總阻抗；I Id （ KA） Ud為短路點處的平均電壓，I為次暫態短路電流;x V3UdsK = 3 I U N （ MVA）；ish2kshI''（ KA） ish為沖擊電流，ksh為短路電流沖擊系數；低壓配電網絡中短路電流的計算（1）高壓側系

9、統的的等值電抗400V 側）:4002ZS瓦m ； Rs 0.1Xs；Xs 0.995ZSm ；Sk配電變壓側短路容量，KVA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, 為無窮大電源系統。可據下式算出系統的等值阻抗（折算到變壓器的阻抗RtPkUNm ；sNZt100Sn；XtZT RTm式中，Pk的單位為KW ； U 的單位為V ； S的單位為KVA（3）低壓電網電阻值較大，不能略去。用Z R2 X2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m有關計算公式iK3)Uav3

10、Z0.866I,式中，Z 為短路回路每相的總阻抗,m ； R 、 X分別為短路回路每相的總電阻、總電抗，m ； Uav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)、環形(ringlike type) 等基本接線方式。A放射式接線：優點：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樹干式接線優點：減少線路的有色金屬消耗量；采用高壓開關

11、數少，投資少。缺點：供電可靠性較低。C環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放射式接線優點：線路發生故障時互不影響，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點：架空線路與電纜線路相比，成本低，投資少，安裝容易、維護和檢修方便，易于發現和排除故障等。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

12、。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； 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，經久耐用

13、，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、不良地質條區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

14、保持一定距離。 應與工廠和城鎮的總體規劃協調配合，并適當考慮今后的發展。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、不需要架設電桿、不礙觀瞻等優點。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，

15、只有敷設電纜線路。（3）車間線路的結構和敷設車間線路，包括室配電線路和室外配電線路。室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：為保證供電系統安全、可靠、優質經濟地運行，選擇導線和電纜截面時必須滿足下列 條件：（1 ）發熱條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產生的發熱溫度不 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電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時的電壓損耗。（3）經濟電流密

16、度（4 ）機械強度根據設計經驗，一般 20KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發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，再校驗其發熱條件和機械強度。A按發熱條件來選擇導線和電纜的截面（一）三相系統相線截面的選擇導線和電纜在通過正常最大負荷電流即計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最咼允許溫度。按發熱條件選擇三相系統中的相線截面時，應使其允許載流量不小于通過相線的計算電流即I al1 30導線的允許載流量，在規定的環境溫度下，導線能夠連續承受而不致使其穩定溫度超過允許值的最大電流。如果環境溫度偏差較大時，考慮溫度校

17、正系數:al 0al 0（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%A0 0.5A（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。A0 A（ 3 ）三次諧波電流突出的三相四線線路的中性線截面A0 A2 、保護線 （PE 線）截面的選擇 保護線要考慮三相系統發生單相短路故障時單相短路電流通過時的短路熱穩定度, 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P

18、E 線和 N 線的要求，取其中的最大截面。4. 低壓配電系統接地形式，特點及應用4.1 接地制式按照配電系統和電氣設備的不同接地組合分類。按照 IEC60364 規定，接地 系統一般由兩個字母組成，必要時可加后續字母。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，或通過阻抗與相連 第二個字母:表示電氣設備外殼與的關系T:獨立于電源接地點的直接接地N :表示直接與電源系統接地點或與該點引出的導體相連 后續字母: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C S :表示在電源側為 PEN線，從某

19、一點分開為中性線 N和保護線PE低壓配電系統有三 種形式: TN 系統； TT 系統； IT 系統。4.2 不同接地系統的組成及特點:5TN 系統的組成及特點在TN系統中，所有電氣設備的外殼接到保護線（ PE ）上，與配電系統的中性點相連（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

20、現絕緣故障時，需要短路電流保護裝置瞬時斷開電路。國際標準IEC60364 規定，根據中性線與保護線是否合并的情況，TN系統分為如下三種：TN C; TN S; TN C S。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：抽屜層高的模數為160mm,單元回路額定電流 400A及一下每臺MCC

21、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電流的大小采用不同片數的同規格片式結構的接插件抽屜單元設有機械聯鎖裝置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:抽屜層高的模數為200mm抽屜單元設有機械聯鎖裝置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

22、 E=25mm 為模數安裝孔的鋼板彎制而成抽出式MCC柜分為三個隔室，其隔室分為功能單元室（柜前左邊）、母線室（柜后部）、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：抽屜層高的模數為200mm抽屜單元設有機械聯鎖裝置5.2 GGD 型低壓配電柜GGD型低壓配電屏運用于變電站、發電廠、廠礦企業等電力用戶，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保護和用電設備保護，當電網或用電設備發生短路故障或過載時，可自動切斷電路，避免電器設備損