第三章厂用电接线及设计解析
工厂供电教案
工厂供电教案第一章工厂供电概论本章主要内容：工厂供电的基本知识供电系统、发电厂、电力系统及自备电源电压、电能质量中性点运行方式低压配电系统的接地型式第一节工厂供电的意义、要求及课程任务一、意义1、工厂供电(plant power supply)：是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
2、重要性：工业生产实现电气化以后可以增加产量、提高产品质量和劳动生产率，供电突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。
二、基本要求安全、可靠、优质、经济三、本课程的主要任务讲述中小型工厂电能供应和分配、电气照明问题，使学生具有对中小型工厂的供电系统及电气照明进行操作、维护、设计、计算的能力。
第二节工厂供电系统、发电厂、电力系统及自备电源一、工厂供电系统概况1、中型工厂供电系统简图：一根线表示三相线路2、中型工厂供电系统的平面布线示意图3、大型工厂总降压变电所4、高压深入负荷中心的供电系统5、只设一个降压变电所的供电系统二、发电厂和电力系统1、发电厂（发电站）：，是将自然界蕴藏的各种一次能源转换为电能(二次能源)的工厂。
有：水力发电厂、火力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂。
2、电力系统(power system)：由各级电压的电力线路将一些发电厂、变电所和电力用户联系起来的一个发电、输电、变电、配电和用电的整体，称为电力系统。
电网：电力系统中各级电压的电力线路及其联系的变电所，称为电网第三节电力系统的电压与电能质量一、电压和频率的质量参数。
规定：频率偏差正负0.2Hz电压偏差正负5%二、三相交流电网和电力设备的额定电压1、电网（线路）的额定电压2、用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。
3、发电机的额定电压：高于同级电网电压5%4、电力变压器的额定电压的规定第四节电力系统中性点运行方式一、中性点运行方式：中性点不接地系统、中性点经阻抗接地系统、中性点直接接地系统正常运行及单相接地时的不同点。
第三章 配电系统的接线方式
第三章配电系统的接线方式第一节放射式接线一、放射式接线1.定义：从电源点用专用开关及专用线路直接送到用户或设备的受电端，沿线没有其他负荷分支的接线称为放射式接线，也称专用线供电。
2．使用场合：用电设备容量大、负荷性质重要、潮湿及腐蚀性环境的场所供电。
3．分类：单电源单回路放射式、双回路放射式接线，二、单电源单回路放射式1．接线如图3-1所示，该接线的电源由总降压变电所的6～10kV母线上引出一回线路直接向负荷点或用电设备供电，沿线没有其他负荷，受电端之间无电的联系。
1-低压配电屏 2-主配电箱 3-分配电箱图3-1 单电源单回路放射式2．特点（1）当出线线路发生故障，线路之间互不影响，供电可靠性高；（2）线路简单易于操作维护，保护装置简单，易于实现自动化；（3）开关设备数量较多，线路有色金属消耗量大，初次投资较大；（4）当电源或母线出现故障或检修时，将导致所有出线停电；（5）当某条出线发生故障、变压器故障及开关设备停电检修时，该线路负荷停电。
3．适用范围此接线方式适用于可靠性要求不高的二级、三级负荷。
三、单电源双回路放射式1．接线如图3-2所示，同单电源单回路放射式接线相比，该接线采用了对一个负荷点或用电设备使用两条专用线路供电的方式，即线路备用方式。
图3-2 单电源双回路放射式2．特点（1）由于每个负荷点或用电设备采用两条线路供电，当一条线路故障或开关检修时，另一条备用线路可以投入运行；（2）由于采用备用方式，要求在选择这两条线路及其开关设备应相同，增大了投资量；（3）当电源或母线出现故障或检修时，仍会导致所有负荷停电；（4）同单电源单回路放射式相比提高了线路供电可靠性。
3．适用范围此接线方式适用于二级、三级负荷。
四、双电源双回路放射式（双电源双回路交叉放射式）1．接线两条放射式线路连接在不同电源的母线上，其实质是两个单电源单回路放射的交叉组合。
图3-3 双电源双回路的放射式2．特点（1）采用此接线最大的好处是每个负荷点或用电设备有两个独立的一次电源供电；（2）当正常电源故障时，经过手动或自动的电源切换装置，可以简单迅速地切换到备用电源上，保证不停电；（3）这种配电形式一次侧为双路电源，要求电源的两组开关设备应有可靠的联（互）锁装置，以免误操作；（4）当一线路故障时，全部负载应当由另一线路供电，所以要求每一线路应有足够的容量能够负担全部负载；（5）由于双电源、双线路和双开关设备，供电可靠性较高，但初次投资也较高，开关操作复杂，维护比较困难。
《工厂供电》课程标准
《工厂供电》课程标准(2008级、三年制)专业教研室主任:唐跃系主任:李鹏辉教务处处长签印:批准日期:机电工程系二0一0年六月《工厂供电》课程标准一、教学对象本课程标准适用于:电气自动化专业三年制高职学生。
二、学分与学时学分:18 学时:70三、课程模块类别及课程属性课程模块:专业课。
课程属性:限定选修课。
四、课程性质、任务与目得性质:《工厂供电》课程就是自动化类、电力类专业较为重要得一门专业课,就是工程技术人员处理工矿企业供电问题必备得基本知识。
任务:使学生了解电力系统概况,初步掌握中小型工厂供电系统运行维护与简单设计所必需得基本理论与基本知识。
目得:通过本课程得学习,使学生初步掌握中小型工厂供电系统运行维护与简单设计所必需得基本理论与基本知识,为今后从事工厂供电工作或其她相关工作奠定一定基础。
五、主要先修与后续课程本课程以《高等数学》、《电工基础》、《电机及控制》为先修课程。
六、教学目得要求与主要内容第一章工厂供电概论【目得要求】1、掌握中性点运行方式;接地形式;电力负荷概念。
2、熟悉电力系统得电能质量得相关指标。
3、了解工厂供电得意义、要求;电力系统概况。
【主要内容】1、工厂电力负荷得基本知识。
2、电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式。
【讲授内容】1、工厂供电得意义、要求。
2、工厂供电系统及其电源与负荷得基本知识。
3、电力系统中性点运行方式及低压配电系统接地形式。
4、电力系统得电压与电能质量。
第二章工厂变配电所及其一次系统【目得要求】1、掌握电力变压器、互感器、高低压一次设备得结构、型号与基本工作原理。
2、熟悉工厂变电所得主接线。
3、了解工厂变电所得任务与类型。
4、自学工厂变电所得所址、布置、结构及安装图。
【主要内容】1、电力变压器与互感器得作用、结构、型号、原理、使用注意事项。
2、高低压一次设备得作用、结构、型号、原理。
3、工厂变电所得主接线型式。
【讲授内容】1、工厂变电所得任务与类型。
水轮发电机组值班(上册)--复习题答案
水轮发电机组值班(上)第一篇水电厂辅助设备及厂用电系统第一章水力发电概论复习题一、填空题:1、河段水能数值的大小取决于水的落下高度和水量的大小。
(也就是落差和水量两个要素。
)2、从天然水能到生产电能的过程中,各种损失有蒸发、渗漏损失、水头损失、功率损失。
3、水电厂的开发方式有抬水式开发、引水式开发、混合式开发、潮汐式水电厂、抽水蓄能电厂、梯级水电厂。
4、水电厂的水工建筑物有拦水建筑物—坝、泄水建筑物、闸门、用水建筑物—水电厂进水建筑物和厂房。
5、闸门从其结构来看,其类型有平板闸门和弧形闸门。
6、水库的特征水位有死水位、正常蓄水位、防洪限制水位、防洪高水位、设计洪水位、校核洪水位。
7、水电厂在系统中的运行原则是8、泄水建筑物的作用是宣泻洪水。
9、泄水建筑物按泄流方式可分为溢洪道和深水泄水道。
10、水电厂的装机容量从设计角度包括最大工作容量、备用容量、重复容量。
二、选择题1、水电站的出力公式为:( b )(a)P=9.81QH;(b)P=9.81ηQH;(c)P=KQH;(d)E=0.00272WH2、抽水蓄能电厂在电力系统中的主要作用是( d )(a)抽水;(b)发电;(c)蓄能;(d)削峰填谷。
3、按坝的受力情况和结构特点分为( c、d )(a)溢流坝;(b)混凝土坝;(c)拱坝;(d)重力坝。
4、多年调节水电厂在系统中一般( b、d )(a)担任基荷;(b)担任峰荷;(c)侒保证出力工作;(d)可担任备用任务。
5、防洪限制水位是指( c )(a)水库削落的最低水位;(b)允许充蓄并能保持的高水位;(c)汛期防洪要求限制水库兴利允许蓄水的上限水位;(d)水库承担下游防洪任务,在调节下游防护对象的防洪标准洪水时,坝前达到的最高水位。
三、判断题1、水轮机效率(ηr )和发电机效率(ηc)之积就是水电厂效率。
(√)2、潮汐式水电厂只有在落潮时才能发电。
(×)3、抽水蓄能电厂因为抽水用的电比放水时发出的电要多,所以抽水蓄能电厂在电力系统中没有什么作用。
厂用电接线的设计原则和接线形式
注：125MW及以下机组一般可在厂用分支上
按额定电流装设断路器，对于200MW及以上 的机组，可不装断路器，厂用分支都采用分 相封闭母线。
2、备用电源及其引接方式
① 作用：作为工作电源的事故备用。 ② 引接要求：具有独立性和足够的用电容量。 ③ 引接方式：
3、启动电源
定义：指机组在启动或停运过程中，工作电源不可能供电 的工况下为该机组的厂用负荷供电。
4、事故保安电源
可靠的外部独立电源 快速柴油发电机组 蓄电池组 逆变器（直变交）
六、厂用电接线形式
通常采用单母线分段接线形式。 采用“按锅炉分段”原则
定义：将高压厂用母线按锅炉台数分成若干独立 段
特点：①便于运行和检修②使事故影响范围局限 在一机一炉③短路电流较小
② 中性点直接接地方式：供电可靠性较低，发生单 相接地故障时，动作于跳作电源
﹜ ➢ 备用电源
➢ 启动电源
启动／备用电源
➢ 事故保安电源
1、工作电源及其接线方式
① 作用：是保证正常运行的基本电源
② 引接要求：供电可靠，容量满足符合要求，不应少 于两个。
③ 引接方式
高压厂用工作电源：从发电机回路的引 接方式与主接线形式有密切联系。当主接线 具有发电机电压母线时，应从母线上引接;当 为单元接线时，应从主变压器的低压侧引接。
主要内容
一、对厂用电接线的要求 二、厂用电接线的设计原则 三、厂用电的电压等级 四、厂用电系统中性点接地方式 五、厂用电源及其引接 六、厂用电接线形式
一、对厂用电接线的要求
• 供电可靠，运行灵活。 • 各机组的厂用电系统应是独立的。 • 全场性公用负荷应分散接入不同机组的厂用母线或公
毕业设计--水电厂电气部分初步设计
毕业设计--水电厂电气部分初步设计毕业设计任务书设计题目：#6水电厂电气部分初步设计专业：电气工程及其自动化班级学号：200814014姓名：指导教师：设计期限：2010年03月22日开始2010年06月07 日结束院、系：电力学院2010年03 月22 日摘要本设计为水电厂电气一次部分设计，它是将本专业所学知识进行一次综合运用的过程。
从理论上来说它涉及到电力系统课程的多方面内容。
根据具体设计而言，其主要内容为:通过本设计原始资料来选择发电厂发电机、主变压器型号；根据电压等级、出线回数、负荷情况设计本电厂的电气主接线，选出两个比较满意的电气主接线方案，然后进行技术分析以及经济综合比较，确定一个较佳方案；根据主接线画出等值电路图，合理选择短路点，对等值电路图进行网络化简，按三相短路情况进行短路电流计算；依据正常工作状态选择所需的母线与电气设备，并在三相短路情况下，按短路状态对所选母线与电气设备进行校验。
本设计所选电气设备包括：断路器、隔离开关、母线、电压互感器以及避雷器；然后对本发电厂进行合理的高压配电装置以及防雷保护设计。
本设计的重点研究问题是电气主接线图的选择、短路电流的计算以及各电气设备的选择与校验。
关键词：水电厂；电气主接线；短路电流；电气设备AbstractThis is the electrical once part design of a hydroelectric power plant. It is a process to put the knowledge we studied in our major into use comprehensively. Theoritically speaking it involves to various content of electrical power system curriculum. According to the concrete design, its primary coverage is: choose the main transformer model and main generator model of the power plant, through this firsthand information of the design. According to the voltage class, the number of line that connect to the bus, the load situation design this substation the electrical main wiring, selects two quite satisfied electrical main wiring plan, then carries on the technical analysis as well as the economical synthesis comparison, determines a better plan; Draw the equivalent circuit diagram according to the main wiring, chooses the short-circuit dot reasonably, simplify the equivalent circuit diagram , carries on the short-circuit current calculation according to the three-phase short circuit situation; Choose the bus bar and electrical equipment needed according to the normal work condition, and verify them in three-phase short circuit situation.To chooses according to the short circuit condition. The electrical equipment selected in this design including: Circuit breakers, isolator, bus bar, voltage transformer, and lighting arrester; Then carrie on the reasonable high voltage power distribution equipment plan design as well as the lighting protecting. This design's key research question is the choice of the main electrical line, the calculation of the short-circuit current as well as various electrical equipment's choice and the verification.Key words: Hydropower plant;Electrical main wiring;Short-circuit current; Electrical equipment摘要 (1)Abstract (2)前言 (4)第一篇设计说明书 (5)第一章概述 (5)第二章电气主接线的论证与确定 (7)第一节基本资料 (7)第二节发电机电压接线方式的选择 (7)第三节升高电压接线方式的初步选择 (9)第四节发电厂主变压器的选择 (14)第五节主变压器和发电机中性点接地方式 (16)第三章厂用电的设计 (18)第一节厂用电的特点及厂用电的引接 (18)第二节厂用变压器的选择 (20)第四章短路电流的计算 (21)第一节短路的类型及短路计算 (21)第五章导体与电气设备的选择 (23)第一节电气设备选择的一般条件 (23)第二节发电机引出裸导体的选择 (24)第二节支柱绝缘子的选择 (25)第三节断路器的选择 (26)第四节隔离开关的选择 (28)第五节电压互感器的选择及结果 (29)第六节电流互感器的选择及结果 (31)第七节保护熔断器的选择 (33)第八节避雷器的选择及结果 (35)第九节消弧线圈的选择 (36)第六章电气设备布置及二次回路初步规划 (39)第一节电气设备布置 (39)第二节二次回路的初步规划 (40)第一章短路电流计算 (41)第二章主要电气设备的选择 (47)第一节发电机引出裸导体的选择 (47)第二节支柱绝缘子的选择 (50)第四节隔离开关的选择 (53)第五节电压互感器的选择 (57)第六节电流互感器的选择 (58)第七节保护熔断器的选择 (62)第八节消弧线圈的选择 (63)结束语 (65)参考文献 (66)附录一外文原文 (67)附录二外文译文 (72)前言毕业设计是学生毕业前的最后一个理论与实践相结合的重要环节，是让学习的知识深化和提高的重要过程。
工厂供电技术供电系统PPT课件
（2）负荷中心的确定 负荷指示图 负荷指示图将负荷按一定比例用负荷图标明在厂区平面图上，负荷图的圆心与 车间的负荷的“重心”大致相符。
（2）外桥式接线 结构 断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源 侧，称为外桥式接线。 特点 它适用于进线线路较短、负荷变化较大， 变压器需要经常切换的场合。 适用范围 一、二级负荷的变电所
3、单母线和母线分段 母线的概念
母线（也叫汇流排）实质上是主接线电路中接受和分配电能的一个电气联结点， 形式上它将一个电气联结点延展成一条线，以便于多个进出线回路的联结。 设置母线制的意义 设置母线可以方便地把电源进线和多路引出线通过开关电器连接在一起，以保 证供电的可靠性和灵活性。 母线制的种类 单母线制、单母线分段制和双母线制。
三、总降压变电所的设置数量
1、总降变电所的设置 总降压变电所数量应尽可能的少，尽可能的只设一个变电所，这样投资少又便于 管理。 2、总降变电所变压器的设置 • 对于企业中一级、二级负荷所占比重大，或虽为三级负荷，但负荷容量大
而集中的变电所，应装设两台变压器。 • 对于三级负荷供电的总降压变电所，或者有少量一、二级负荷，可只装设
1960
封 闭
式 低压配电(变压器)室
母 线 桥
变压器 1
进线 补偿 补偿 出线 出线 出线 低压开关柜
3600
2760
工具室 值班室
0.38kV出线
第四节 变电所的电气主接线
发电厂电气部分第三章总结
第三章【一】、对电气主接线的基本要求一.可靠性二. 灵活性1.调度灵活2.检修安全方便3.扩建方便三. 经济性1.节约投资2.占地面积少3.年运行费用少【二】电气主接线的基本接线形式根据是否有母线，主接线的接线形式可以分为有汇流母线的电气主接线无汇流母线的电气主接线两大类。
一、有母线的基本接线形式主要体现为四种形式：1）单母线接线2）双母线接线3）一台半断路器接线4）变压器—母线组接线基本知识一：1、断路器：现场将其称为“开关”，具有灭弧作用，正常运行时可接入或断开电路，故障情况下，受继电器的作用，能将电路自动切断。
2、隔离开关：可辅助切换操作，或用以与带电部分可靠地隔离。
3、母线：起汇集和分配电能的作用。
4、操作时：1）先合上隔离开关，后合上断路器；2）先拉开断路器，后拉开隔离开关；3）对于断路器两端的隔离开关：①先合上电源侧的隔离开关，后合上负荷侧的隔离开关；②先拉开负荷侧的隔离开关，后拉开电源侧的隔离开关基本知识二1、同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。
2、若馈线的用户侧无电源时，断路器通往用户的那一侧，可以不装设线路隔离开关。
若费用不大，为阻止过电压的侵入，也可装设。
3、若电源是发电机，则发电机与其出口断路器之间可不装隔离开关。
但为了便于对发电机单独进行调整和试验，也可装设隔离开关或设置可拆连接点。
图3-1、3-2、3-3、3-4、3-6、3-7、3-8、3-9、3-12、3-16、3-17、3-18及原理旁路母线和旁路断路器的作用：检修任一进出线断路器时，代替其工作，不中断对该回路的供电。
绝不是（母线检修时代替其工作）一台半断路器接线的线路配置原则：同名回路尽量不要布置在同一串上；当只有两串时一般采用交叉连接形式，以提高可靠性。
一台半断路器接线的应用：大机组，超高压。
二、无母线【三】发电机出口也有装设断路器的其理由是：（1）发电机组解、并列时，可减少主变压器高压侧断路器操作次数，特别是500kV或220kV为一台半断路器接线时，能始终保持一串内的完整性。
发电厂电气部分(第五版)ppt课件
kW（台山核电站）；最大的火力发电厂装机容量为540万kW（内蒙古托克托电厂，
8×60万+2×30万kW），最大的水力发电厂装机容量为2250万kW（三峡电厂，32×70
万+2×5万kW），最大的核电发电厂装机容量为380万kW（大亚湾——岭澳核电站，
2×90万+2×100万kW），最大的抽水蓄能厂装机容量为240万kW（广东抽水蓄能电厂
1.节能减排，世纪之约 2.做好电力规划，加强电网建设
3.电力工业现代化
4.联合电力系统
5.电力市场
6.IT技术
7.洁净煤发电技术
8.绿色能源的开发和利用
.十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
第二节 发电厂类型
一、电能与发电厂
电能是由一次能源经加工转换而成的能源，称为二次能源。 电能与其他形式的能源相比，其特点有： （1）电能可以大规模生产和远距离输送
（2）电能方便转换和易于控制 （3）损耗小 （4）效率高 （5）电能在使用时没有污染，噪声小
总之，随着科学技术的发展，电能的应用不仅影响到社会物质生产的各个侧面， 也越来越广泛地渗透到人类生活的每个层次。电气化在某种程度上成为现代化的同义 语，电气化程度已成为衡量社会物质文明发展水平的重要标志。
.十一五”国家级规划教材
，8×30万kW）。
.十一五”国家级规划教材
发电厂电气部分
二、电力系统发展前景
为国民经济各部门和人民生活供给充足、可靠、优质、廉价的电能，是电力系统 的基本任务。节能减排，“一特四大”，实现高度自动化，西电东送，南北互供，发 展联合电力系统，是我国电力工业的发展方向，也是一项全局性的庞大系统工程。为 了实现这一目标，还有很多事要做，且依赖于各方面相关技术的全面进步。如下为相 关的技术与目标。
火力发电厂电气部分初步设计
火力发电厂电气部分初步设计第一章 选择本厂主变压器和厂用变压器的容量、台数、型号及参数1.1厂用变压器的选择1.1.1负荷计算方法负荷计算一般采用换算系数法，换算系数法的算式为S =∑（KP ） （2.1）式中S ——计算负荷(KVA)K ——换算系数P ——电动机的计算功率（KW ）由于发电机额定功率已经给出，f S =353MVA ，则主变选择应按 B S ≥1.1⨯(1-p K )⨯f S 计算 式中BS ――主变的最小容量（MV A ）pK ――厂用电量所占总发电量的比例（%） 1.1.2容量选择原则(1)高压厂用工作变压器容量应按高压电动机计算负荷的110%，与低压厂用电计算负荷之和选择。
(2)高压厂用备用变压器或起动/备用变压器应与最大一台高压厂用工作变压器的容量相同；当起动/备用变压器带有公用负荷时，其容量还应满足最大一台高压厂用工作变压器的要求，并考虑该起动/备用变压器检修的条件。
1.1.3容量计算公式高压厂用工作变压器: d g B S S 1.1S +≥ （2.2） B S ——厂用变压器高压绕组额定容量（KVA ）g S ——高压电动机计算负荷之和d S ——低压厂用计算负荷之和 由电力工程电气设备手册及所给原始资料，本厂选用SFPF P Z -40000/20的变压器，其额定容量为40000/25000-25000（KVA ），高压额定电压为20±8×1.25%，低压额定电压为6.3-6.3，周波为50HZ ，相数为3，卷数为3，结线组别为N Y 、11d -11d ，阻抗为14，空载电流0.31%，空载损耗41.1KW ，负载损耗178.9KW ，冷却方式为ONAN/ONAF 。
1.2主变压器的选择1.2.1容量和台数选择发电机与主变压器为单元接线时，主变压器的容量按发电机的量大连续输出容量扣除本机组的厂用负荷来选择。
1.2.2 相数的选择主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素。
第3章 工厂供配电系统的一次接线
S N S C (1 2)
一般而言，变压器容量和台数的确定与变电所主 接线方案一起确定，在设计主接线时需要考虑到 用电单位对变压器台数和容量的选择。
第三节 变电所变压器的选择
（二）车间变电所变压器台数及容量选择原则 1．车间变电所变压器台数选择：
第三节 变电所变压器的选择
2．车间变电所变压器容量的选择 车间变电所变压器容量的确定方法与总降压变电 所变压器容量的选择相同；另注意：
单台变压器容量小于1000KVA。主要考虑：低压开关 设备的断流能力及短路稳定性要求；使变压器接近负 荷中心，减小线损； 对于装设在二层楼上的干式变压器，容量不宜大于 630KVA；
第三节 变电所变压器的选择
三、变压器台数及容量的选择
第三节 变电所变压器的选择
（一）总降压变电所主变压器台数和容量的确定
考虑因素：供电条件、负荷性质、用电容量、运行方 式等。
1．变压器台数的确定： （1）满足用电负荷对供电可靠性的要求：
在有一、二级负荷的变电所中，选择两台甚至多于两 台主变；
第三节 变电所变压器的选择
一般在下列情况下设置一台主变： 只有一路电源进线； 变电所可以通过附近的低压电网（6kv—10kv）获取 备用电源； 工厂所带负荷绝大多数为三级负荷，且少量的一、二 次负荷满足备用电源获取的条件；
第三节 变电所变压器的选择
2．变压器容量的确定
（1）装单台变压器时：其额定容量 S N 应能够满足全 部用电设备的视在计算负荷 S C ，考虑到冗余性，以及 变压器的经济运行，容量满足：
第三节 变电所变压器的选择
5.杆上变电所
机械工厂供配电系统电气设计设计
机械工厂供配电系统电气设计设计毕业设计(论文)题目名称：机械工厂供配电系统电气设计题目类别：毕业设计学生姓名：吴友为学院(系)：电子信息学院专业班级：电气11103班指导教师：常秀莲老师时间：2015.3.23—2015.6.6目录长江大学毕业设计(论文)任务书 (I)毕业设计开题报告 (III)长江大学毕业论文(设计)指导教师评审意见 (IX)长江大学毕业论文(设计)评阅教师评语 (X)长江大学毕业论文(设计)答辩记录及成绩评定 (XI)摘要 (XII)abstract (XIII)前言 (1)第一章机械工厂主接线方案的选择 (2)1.1电气主接线的概况 (2)1.1.1车间和小型工厂变电所的主接线图 (3)1.2选择工厂主接线方案 (8)第二章工厂的电力负荷及其计算 (8)2.1负荷分级及供电电源措施 (8)2.1.1工厂电力负荷的分级 (8)2.1.2各级负荷的供电措施 (9)2.2工厂计算负荷的确定 (9)2.2.1负荷计算的目的和意义 (9)2.2.2负荷计算的方法 (10)2.2.3各车间负荷计算如下 (11)2.2.4机械工厂的负荷统计与计算 (12)2.3功率因数的补偿计算 (14)2.3.1功率因数对供电系统的影响 (14)2.3.2功率因数的补偿 (14)第三章厂用主电源供电电压等级的确定 (15)第四章主变压器及三个和用变压器的确定 (16)4.1变电所主变压器台数的选择 (16)4.2变电所主变压器容量选择 (16)第五章短路电流计算 (17)5.1短路的基本概念 (17)5.1.1短路的原因 (17)5.1.2短路的后果 (17)5.1.3短路的形成 (18)5.2三相短路电流计算的目的 (18)5.3短路电流的计算 (18)5.3.1绘制短路电流计算图 (19)第六章机械工厂车间的配电 (20)6.1低压配电线路的接线方式 (20)6.2方案比较 (21)第七章主要电气设备的选择与校验 (22)7.1 电气设备选择的一般规定 (22)7.1.1 一般原则 (22)7.1.2 有关的几项规定 (22)7.3 高压电气设备选择 (23)7.3.1 断路器的选择与校验 (23)7.3.2 隔离开关的选择及校验 (26)7.3.3电流互感器的选择及校验 (27)7.3.4 电压互感器的选择及校验 (31)7.3.5 母线与电缆的选择及校验 (32)7.3.6 熔断器的选择 (34)7.3.7避雷器的选择 (35)第八章变电所进出线与邻近单位联络线的选择 (35)8.1 10KV高压进线和引入电缆的选择 (35)8.1.1.10KV高压进线的选择校验 (35)8.1.2由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验 (35)8.2 380V低压出线的选择 (36)8.2.1金工一车间 (36)8.2.2装配车间 (36)8.2.3金工二车间 (37)8.2.4冷作车间 (37)8.2.5工具机修车间 (37)8.2.6仓库 (37)8.2.7.户外照明 (37)8.2.8器件选择总栏表 (37)第九章变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 (39)9.1二次回路方案选择 (39)9.1.1二次回路电源选择 (39)9.1.2高压断路器的控制和信号回路. 409.1.3电测量仪表与绝缘监视装置 (40)9.1.4电测量仪表与绝缘监视装置 (40)9.2继电保护的选择 (40)9.2.1变压器继电保护 (41)参考文献 (44)致谢 (45)附录：机械工厂供电系统电气设计原始资料： (46)附录：总电路图 (47)长江大学毕业设计(论文)任务书学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师1.毕业设计(论文)题目：机械工厂供配电系统电气设计2.毕业设计（论文）起止时间：2015年3月23日～2015年6月6 日3．毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）机械工厂供电系统电气设计原始资料《电力工程电气设计手册》电气一次部分、电气二次部分、《工厂供电》、《电力工程电气设备手册》上册、下册及相关资料和参考书籍4．毕业设计(论文)应完成的主要内容(1) 设计厂用电电气主接线方案(2) 机械厂供电系统负荷的计算(3) 厂用主电源供电电压等级的确定(4) 主变压器及厂用变压器的确定(5) 短路电流计算(6) 主要电气设备的选择与校验(7) 厂用变电所主要保护设计5．毕业设计(论文)的目标及具体要求说明书：厂用电电气主接线方案的拟定；厂用主电源供电电压等级的确定全厂继电保护的配置计算书：机械厂供电系统负荷的计算；短路电流计算；电气设备的选择及校验图纸：电气主接线图1张6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求一台计算机, windowsXP系统，Auto CAD绘图软件，上机150机时任务书批准日期 2015 年 3 月 10 日教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 2015 年 3 月 15 日指导教师(签字) 完成任务日期年月日学生（签名）长江大学毕业设计开题报告题目名称：机械工厂供配电系统电气设计院（系）：电子信息学院专业班级：吴友为学生姓名：电子信息学院指导老师：常秀莲老师辅导老师：常秀莲老师开题报告日期： 2015.3.28机械工厂供配电系统电气设计学院（系）电信学院专业电气工程班级电气11103班学生姓名吴友为指导教师/职称常秀莲讲师一、题目来源毕业设计二、设计目的和意义在工厂里生产的连续性强，生产机械集中，对供电质量的要求很高，某些对供电系统可靠性要求很高的工厂即使在极短时间内停电，也会引起重大设备损坏，或引起大量产品报废，则可能对工业生产造成严重的后果。
发电厂电气部分电气主接线及设计
（2）降压变电站主接线常用接线形式
✓ 变电站主接线的高压侧： 1）应尽可能采用断路器数目少的接线，以节省投资，减 少占地面积；
2）随出线数的不同，可采用桥形、单母线、双母线及角 形等接线形式；
3)如果电压较高又是极为重要的枢纽变电站，宜采用带旁 路的双母线分段或一台半断路器接线。
✓ 变电站的低压侧： 常采用单母线分段或双母线接线。
用于本厂（站）用电的变压器，也称自用变。
二、主变压器容量和台数的确定
原则：尽量减少变压器台数，提高单台容量。
1、发电厂主变压器容量和台数的选择
（1）单元接线的主变压器
A、容量选择
应按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后，留有10%的裕度选择
S N 1 .1 P N ( 1 G K P )/co Gs(M )VA
2）水力发电厂的升高电压侧的接线：
✓ 当出线数不多时，应优先考虑采用多角形接线等类型 的无汇流母线的接线；
✓ 当出线数较多时，可根据其重要程度采用单母线分段、 双母线或一台半断路器接线等。
某中型水电厂主接线
1）该电厂有4 台发电机 G1~G4，每两台机与一台 双绕组变压器接成扩大单 元接线；
2）110kV侧只有2回出线， 与两台主变压器接成4角 形接线。
e1
N1
d dt
e2
N2
d dt
i1
U1
i2 u1
只要一、二
u1
e1e2Biblioteka u 2ZL次绕组的匝数不 同，就能达到改
u2 变压的目的。
U2
第三节 主变压器的选择
一、有关的几个概念
1、主变压器
发电厂、变电站中向系统、用户输送功率的变压器。
2、联络变压器
第三章 变电所电气主接线
优点： 结线简单清晰，使用设备少，投资低，比较经济，发生误操作的
可能性较小。
③、单母线带旁路的结线 单母线带旁路结线方式如下图所示，增加了一条母线和一组联络用开关电器，增加了 多个线路侧隔离开关。 特点： 运行方式灵活，检修设备时可以利用旁路母线供电，可减少停电次数，提 高了供电的可靠性。
应用： 这种结线适用于配电线路较多、负载性质较重要的主变电所或高压配电所。
图a 电缆进线的非独立式 车间变电所高压侧主接线
图b 架空进线的非独立 式车间变电所高压侧主接线
（3）、独立式变电所的主结线方案 独立式变电所的主结线方案通常根据两种情 况来进行分类：只装设一台变压器的变电所和装 设两台变压器的变电所。 ①装设一台变压器的6～10kV独立式变电所 主结线。 当变电所只有一台变压器时，高压侧可不设 母线，这种结线就是上述的“线路一变压器组单 元”结线方式。根据高压侧采用的控制开关不同， 有下面几种主结线形式。 a、 高压侧采用隔离开关－熔断器或跌开式 熔断器的变电所主结线方案，如下图所示为高压 侧采用隔离开关－熔断器或跌开式熔断器的变电 所主接线图。 特点： 该结线结构简单，投资少， 但供电可靠性不高，且不宜频繁操作，这 种结线的低压侧应采用低压断路器以便带 负荷进行停、送电操作。 应用： 一般只用于500 kV· A及以下 容量变电所，对不重要的三级负荷供电。 采用隔离开关－熔断器或跌开式熔断器的变电所主接线图
2）、 双母线结线
双母线结线方式如图所示。
特点： 两段母线可互为备用，运行可靠性和灵活性都得到很大提高，但开关 设备的数量大大增加，从而其投资较大。 应用： 双母线结线在中、小型变配电所中很少采用，主要用于负荷大且重要 的枢纽变电站等场所。
双母线结线
3）． 桥式结线 桥式结线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥，有内桥式结线 和外桥式结线两种： ①、内桥式结线 断路器跨接在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式结线，如图a所示；
第三章供电系统常用的电气设备和主结线(输配电技术课件14级)
北方工业大学
研究生输配电技术课程
第三章 供电系统常用的电气设备和主结线
内容一：变配电所作用、类型和位置 情景一：电力负荷基本概念
变配电所的作用 工厂变配电所是工厂供配电系统的核心，在工厂中占有特别重要的地位。 工厂变配电所按其作用可分为工厂变电所和工厂配电所。 变电所的作用 从电力系统接受 电能，经过变压器降 压（一级变电通常降 为0.4kV），然后按 要求把电能分配到各 车间供给各类用电设 备。 配电所的作用： 接受电能，然后 按要求分配电能。两 者所不同的是，变电 所中有配电变压器， 而配电所中没有配电 变压器
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研究生输配电技术课程
第三章 供电系统常用的电气设备和主结线
内容一：变配电所作用、类型和位置
5. 柱上（或杆上）变电所 变电器安装在室外电杆上，适用于 315kVA及以下变压器，常用于居民区、 用电负荷小的用电单位。
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第三章 供电系统常用的电气设备和主结线
3．负荷中心确定 负荷中心可以用负荷指示图或负荷矩 的计算法近似确定。
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第三章 供电系统常用的电气设备和主结线
内容一：变配电所作用、类型和位置
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第三章 供电系统常用的电气设备和主结线
内容一：变配电所作用、类型和位置
（1）负荷指示图 负荷指示图是将电力负荷按一定比例 用负荷圆的形式标示在企业或车间的平面 图上。各车间的负荷圆的圆心位于车间的 负荷“重心”(负荷中心)。在负荷均匀分 布的车间，负荷中心就是车间的中心，在 负荷分布不均匀的车间内，负荷中心应偏 北方工业大学 向负荷集中的一侧。
厂用电的设计原则和接线形式
1
2
（4）备用电源的备用方式
五、厂用电源及其引接
从最低一级升高电压母线上引接高压厂用备用变压器(右)
3. 事故保安电源和交流不间断供电电源
⑴ 事故保安电源 对200MW及以上的发电机组，当厂用工作电源和备用电源都消失时，为保证事故状态下安全停机，事故消除后又能及时恢复机组运行，应设置事故保安电源。
厂用电的作用和意义是什么? 厂用电负荷分为哪几大类?
本节结束！
感谢观赏
(2) 热工仪表和自动装置等要求不间断供电的负荷，则由直流逆变器 (每台机组设置一段)供电，其电压为220V。
图5-2为某电厂200MW发电机组的事故保安电源接线示意图。 (1) 交流保安电源通常都采用380/220V电压，每台机组设置一段事故保安母线，采用单母线接线。每2台发电机组设置1台柴油发电机组作为事故保安电源。
（2）厂用电动机的容量
我国生产的电动机的电压与容量的关系如下表所示。
电动机电压/V
220
380
3000
6000
10000
生产容量范围 /kW
＜140
＜300
＞75
＞200
＞200
电动机的容量小于75kW时，只能选380/220V。
电动机的容量在75~200kW时，只能选380/220V、3kV。
图5-1
对于容量为125MW及以下的机组，厂用分支上一般装设高压断路器，当开断电流不能满足要求时，只用以进行正常操作，当断路器后发生短路时，应立即停机；对于容量为200MW及以上的机组，厂用分支都采用分相封闭母线，故障率很小，可不装设断路器，这时，在厂用变压器低压侧必须装设断路器。
2) 当发电机与主变压器为单元接线或扩大单元接线时，则高压厂用工作电源从主变压器的低压侧引接，如图5-1b所示。
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0II类负荷：发电厂的继电保护装置和自动装置、 信号设备、控制设备以及汽轮机和给水泵的直流 润滑油泵、氢冷发电机的直流密封油泵等负荷， 是由直流系统提供的直流负荷。
供电方式：要求由独立的、稳定的、可靠的蓄电 池组或整流装置供电。
0III类负荷（事故保安负荷）：这类负荷指机组 停运及停机后的一段时间内必须保证供电，否则 会引起主设备损坏、危及人身安全等严重事故的 厂用负荷。
0I类负荷（不停电负荷）：随着机组容量的加大 及自动化水平的不断提高，有些负荷对电源可靠 性的要求越来越高，
如：机组的计算机控制系统就要求电源的停电时 间不得超过5ms、否则就会造成数据遗失或生产 设备失控，酿成严重后果。
供电方式：这一类负荷由一般的电源自动切换系 统已无法满足要求，所以专门采用由不停电电源 UPS供电。
供电方式：这一类负荷对电源可靠性的要求最高，通常设 两路电源，当工作电源故障时，备用电源自动投入。并且 设置双套设备，互为联动备用，分别接到两个的电源母线 上。
II类负荷：指允许短时停电（数分钟），而不致 造成设备损坏或影响生产，但不允许长时间停电 的负荷。
如：磨煤机、输煤设备、工业水泵、疏水泵及化 学水处理等负荷。
§3-4 厂用变压器或电抗器的选择
§3-5 厂用电动机自启动校验
一、 厂用负荷
1、按用途分类 2、按特征分类
重要性：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关 自起动与解自动负荷
二、站用电源的引接方式
明备用——正常运行时仅一台变压器投入 暗备用——正常运行时两台均投入
三、站用电的接线形式
单母线分段式（适用于暗备用） 用自动空气开关分段，正常运行时在分闸位置，以保证两独立 单母线不段式（适用于明备用）
I类负荷也被允许接在低一级的母线（MCC）上， 并在电源的切换上也采用了手动切换。
§3-2 厂用电接线的设计原则和接线形式
一、设计原则
同主接线的设计原则，包括： 保证可靠和连续供电，使主机安全运转； 接线灵活； 厂用电源的对应供电性； 适当注意经济性和发展的可能性。
厂用电供电电压等级
火电厂两级电压供电的原因
厂用电率：厂用电量占同一时期发电厂全部发电量的百分 数，称为厂用电率。
kp
AP A
100%
二、厂用电分类
按作用和突然供电中断时造成的危害程度，分为四类：
I类负荷：指短时停电（瞬时断电后由手动操作恢复供电 的时间间隔）会造成设备损坏、危及人身，主机停运或出 力下降的负荷。
如：发电厂的给水泵、凝结水泵、引风机、送风机等负荷。
厂用电动机容量相差很大，一级电压不能满足要求 从电动机看，高压电动机效率低； 从供电网络看，电压高导线截面小，节省投资；
电动机电 压（V）
生产容量 范围（kW）
220 小于140
380 小于300
3000 大于75
6000 大于200
10000 大于200
一般选择原则
发电厂和变电所中一般供电网络的电压：低压供电网络为0.4kV （0.38/0.22kV）；高压供电网络为3kV、6kV、10kV等。为了简 化厂用接线，电压等级不宜过多。 具体如下：
变电所： 0.4kV 一级电压供电
§3-3 不同类型发电厂的厂用电接线
1、中小型水电厂厂用电
1）中小型水电厂主接线的特点？ 2）指出厂用工作电源，厂用备用 电源？ 3）厂用备用电源采用明备用还是 暗备用？
1、大容量水电厂厂用电
1）中小型水电厂主接 线的特点？ 2）指出厂用工作电源， 厂用备用电源？ 3）厂用备用电源采用 明备用还是暗备用？
供电方式：这一类负荷一般由两段独立母线供电， 采用手动切换可满足要求。有些设备往往也设置 双套机械，互为备用。
III类负荷：指较长时间停电而不直接影响电能生 产的负荷。
如：实验室、修配车间、油处理设备等负荷。
供电方式：这类负荷对电源的可靠性要求略低一 些，允许只有一个电源，当然最好也设立备用电 源。这类负荷一般不设置备在专设的事故保安母线上，
正常情况下由厂用工作电源供电，
工作电源失去时迅速投入快速启动的柴油发电机组 或直流逆变设备供电，也可以通过专设的外部引 入的交流电源作为紧急备用。
随着科学的发展和设备制造技术的提高，对厂用 负荷的供电原则也发生了较大的变化。尤其是采 用了PC（动力中心）——MCC（电动机控制中心） 的接线方式后，可靠性跟高，接线清晰，代替原 来的低参数设备和复杂的接线。
第三章 厂用电接线及设计
教学要求
了解火电厂、水电站的厂用负荷的特点及分类； 学会对厂用负荷的分析统计并进行厂用变压器的
选择； 熟悉厂用电源的引接方式、厂用负荷的供电回路
及厂用电的接线方式； 掌握厂用电动机自启动校验。
§3-1 概述
一、基本概念
厂用电：为保证电厂或变电站的主体设备（如锅炉、汽轮 机、水轮机、发电机、主变压器）正常工作的辅助机械的 用电称为厂用电或自用电。
四、负荷供电回路 一级辐射式：直接从低压母线（主变）供电 二级辐射式：由主变→分 干线式或环网式 五、站用变压器的选择 台数——2台 容量——筛选→统计→计算 型式——三相干式T或三相油浸式
热电厂：发电机容量在60MW及以下、发电机电压为10.5kV时可采 用3kV厂用高压电压；容量在100～300MW时宜选用6kV作为厂用 高压电压；容量300MW以上，可采用3kV和10kV两段电压；低压采 用0.4kV。
水电厂：通常只设0.4kV 一种厂用电压等级，三相四线制；另设专用 坝区变压器以6kV或10kV供电。