供配电系统的设计说明.ppt

模块块七 供配电系统的设计 1 学习单习单 元一 电气主接线的设计 知识识目标标 掌握电气主接线的读取方法，学会根据原始资料对变配电所 进行主接线设计的方法 能力目标标 了解供配电系统设计技术规程，初步掌握工程设计的方法， 能够根据原始资料拟定合理的电气主接线方案，能够绘制方案 草图 2 学习单习单 元一 电气主接线的设计 一、供配电系统设计的基本知识 二、供配电系统的设计任务实施 3 一、供配电系统设计的基本知识 4 1. 供配电系统设计的基本原则 （1）严格遵循规范、规程 （2）供配电系统的设计要求从全局出发，统筹兼顾，结合负 荷的性质、用电容量、地区供电条件等情况，合理地确定设计方 案，从而满足供电的要求 （3）供配电系统设计要考虑工程的特点、规模以及发展规划 ，并以近期建设为主，近期建设和远期发展相结合，适当考虑扩 建的可能 （4）供配电系统设计要选用效率高、能耗低、性能先进的新 型产品，从而节约能源 学习单习单 元一 电气主接线的设计 5 2.供配电系统设计的基本内容 1）变配电所的设计 变配电所的设计包括变配电所所址的选取，负荷计算，无功 功率补偿，变电所主变压器台数和容量的选择、主接线方案的选 择、短路电流计算、开关设备的选择、二次回路方案的确定、继 电保护的选择、电气设备的接地与防雷设计等。

学习单习单 元一 电气主接线的设计 6 学习单习单 元一 2）供配电线路的设计 工厂范围的供配电线路设计内容包括供配电线路电压等级的确 定、线路路径、线路结构型式的确定、电力负荷的计算、导线及电 缆型号和截面的选择，配电设备的选择、架空线路电杆位置的确定 、架空线路其他配件的选择、电缆线的敷设方式、电缆线配件的选 择、防雷接地装置的设计及计算等 车间供配电线路的设计包括车间供配电线路布线方案的确定、 负荷的计算、线路导线的选择、配电设备的选择、保护设备的选择 、线路敷设方式等 电气主接线的设计 学习单习单 元一 7 3.工厂电气照明的设计 供配电系统设计包括室外照明设计、各车间照明设计、工厂内 各建筑物的照明设计、变配电所内的照明设计等 4.供配电系统设计的步骤及要求 1）扩大初步设计 扩大初步设计的主要任务是根据设计任务书的要求，进行负荷 的统计计算，确定工厂的用电容量，选择供配电系统的方案以及主 要设备，编制主要设备材料清单、工程预算，还需报上级主管部门 审批 2）施工设计 施工设计是在扩大初步设计经上级主管部门批准后，为了满足 安装施工要求进行的技术设计，重点绘制安装施工图 电气主接线的设计 学习单习单 元一 8 5.供配电系统设计的基础资料 电气主接线的设计 应向当地供电部门收集以下资料。

（1）工厂的可供电源容量以及备用电源容量 （2）供电电源的电压等级、供电方式、供电电源的回路数、导线和 电缆的型号、长度、进入工厂的方位 （3）工厂供电的电力系统在最大和最小运行方式下的短路数据或供 电电源线路首端的断路器断流容量 （4）供电电源首端的继电保护方式以及动作电流、动作时限的整定 值，向工厂供电的电力系统对工厂进线端继电保护方式以及动作时限配 合的要求 （5）供电部门对工厂电能计量方式及动作时限配合的要求 （6）对工厂功率因数的要求 （7）电源线路工厂外部设计和施工的工厂应负担的投资费用等 学习单习单 元一 9 二、供配电系统的设计任务实施 电气主接线的设计 供配电系统的设计任务包括原始基础资料、设计任务及设计过程等 1.原始基础资料 1）规模 2）供电电源 3）工厂的负荷情况 4）变电所选址 5）电价制度 学习单习单 元一 10 电气主接线的设计 2.设计任务 （1）编写设计说明书 （2）绘制设计图纸 设计图纸应包括变电所主接线图1张，变电所平面布置图1张和主 变压器继电保护原理图1张 3.设计过程 （1）分析原始资料，初步拟订多个技术可行的方案 （2）选择主变压器：台数、运行方式、容量、型式、参数。

（3）拟订高压侧、低压侧的基本接线形式 （4）通过技术比较，选出2~3个较优的方案 （5）通过经济比较，确定最优方案 问题与思考 1.供配电系统设计的基本内容有哪些？ 2.工厂电气照明的设计包括哪些部分？ 学习单习单 元二 12 电力负荷的计算 知识目标 掌握确定用电设备计算负荷的两种计算方法，掌握用电设备的工 作制以及负荷曲线 能力目标 掌握工厂计算负荷的确定方法，了解无功补偿的措施，掌握照明 负荷的计算方法 三、单相用电设备计算负荷的确定 一、电力负荷和负荷曲线 学习单习单 元二电力负荷的计算 二、电力负荷的计算 四、工厂电气照明负荷的确定 六、工厂的功率因数及无功补偿 五、全厂计算负荷的确定 学习单习单 元二 14 电力负荷的计算 一、电力负荷和负荷曲线 1.电力负荷的工作制及用电设备的容量 “电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用 电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小 学习单习单 元二 15 工厂常用的用电设备按工作制可分为以下3类 1）长期连续工作制设备 这类用电设备的特点是能长期连续运行，每次连续工作时间超 过8 h，其负荷基本均匀稳定，如水泵、通风机、空气压缩机、电热 设备、电镀设备、照明设备、发电机组等。

2）短时工作制设备 这类用电设备的特点是工作时间很短，而停歇时间相对较长 ，如水闸用电动机、机床上的某些辅助电动机等 电力负荷的计算 学习单习单 元二 16 3）反复短时工作制设备 这类用电设备的特点是工作呈周期性，时而工作时而停歇，如此 反复，但工作周期一般不超过10 min，如起重机电动机和电焊变压器 等 通常用“暂载率”(又称“负荷持续率” )来描述此类设备的工作特征 暂载率是指一个周期内工作时间与工作周期的百分比值，用ε表示 ，即 电力负荷的计算 (7-1) 式中，T为工作周期；t为工作周期内的工作时间；t0为工作 周期内的停歇时间 学习单习单 元二 电力负荷的计算 同一设备在不同的暂载率下工作时，其输出功率是不同的在 计算其设备容量时，必须首先转换到一个统一的ε下经过换算至统 一规定工作制下的“额定功率”称为设备容量 学习单习单 元二 电力负荷的计算 对起重电动 机应统 一换算到ε=25%，换算公式为 式中，PN 为换 算前设备铭 牌额定功率；Pe 为换 算后的设备 容 量；εN为设备铭 牌暂载 率；ε25为值为 25%的暂载 率 （7-2） 对电焊 机设备 ，应统 一换算到ε=100%，换算公式为 式中，SN为设备铭牌额定容量；cos φN为设备铭牌功率因数。

（7-3） 18 【例7-1】 某小批量生产车间380 V线路上接有金属切削机床12台（ 其中12 kW的4台，10.5 kW的6台，5 kW的2台），车间有380 V电焊 机3台（每台容量20 kVA，εN=65%，cosφN=0.5），车间有吊车1台 （7.5 kW，εN=25%），试计算此车间的设备容量 解：（1）金属切削机床的设备容量 金属切削机床属于长期连续工作制设备，所以12台金属切削机 床的总容量为： Pe1=∑Pei=（4×12+6×10.5+2×5）kW=79 kW （2）电焊机的设备容量 电焊机属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ε=100%，所以3台电焊机的设备容量为： 学习单习单 元二 电力负荷的计算 1919 （3）吊车的设备容量 吊车属于反复短时工作制设备，它的设备容量应统一换算到 ε=25%，所以1台吊车的容量为： （4）车间的设备总容量为： 学习单习单 元二 电力负荷的计算 20 学习单习单 元二 电力负荷的计算 2.负荷曲线 1）负荷曲线的类型及绘制 负荷曲线是表示电力负荷随时间变动情况的曲线，反映了电力用户 用电的特点和规律 负荷曲线按负荷对象分为工厂的、车间的或某台设备的负荷曲线； 按负荷的功率性质分为有功、无功负荷曲线；按表示的时间分为年的、 月的、日的、工作班的负荷曲线；按绘制方式分为折线形负荷曲线、阶 梯形负荷曲线 。

21 学习单习单 元二 电力负荷的计算 图7-1 日有功负荷曲线 （a）折线形负荷曲线 （b）阶梯形负荷曲线 年持续负荷曲线是根据一年中具有代表性的夏季日负荷曲线（ 见图7-2(a)）和冬季日负荷曲线（见图7-2(b)）绘制的通常用年持 续负荷曲线来表示年负荷曲线，如图7-2(c)所示图7-2(c)中，P1在 年负荷曲线上所占的时间为T1=200t1+165t2 学习单习单 元二 电力负荷的计算 图7-2 年负荷曲线及绘制方法 （a）夏季日负荷曲线 （b）冬季日负荷曲线 （c）年负荷曲线 (a) (b) (c) 23 2）与负荷曲线相关的参数 （1）年最大负荷和年最大负荷利用小时 年最大负荷Pmax是指全年中负荷最大的工作班30min平均功率 的最大值 年最大负荷利用小时Tmax是指负荷以最大负荷持续运行一段时 间，消耗的电能恰好等于该电力负荷全年消耗的电能Wa，这段时间称 为年最大负荷利用小时，即 学习单习单 元二 电力负荷的计算 （7-4） 24 学习单习单 元二 电力负荷的计算 图7-3 年最大负荷和年最大负荷利用小时图7-4 年平均负荷 学习单习单 元二 电力负荷的计算 25 （2）平均负荷、年平均负荷和负荷系数。

平均负荷Pav是指电力负荷在一定时间内消耗的功率的平均值，即 学习单习单 元二 电力负荷的计算 （7-5） 式中，Wt为t时间内消耗的电能（kW·h）；t为实际用电时间（h） （7-6） 年平均负荷是全年工厂负荷消耗的总功率除以全年总小时数 负荷系数又称为负荷率，用KL表示，年平均负荷Pav与年最大负荷Pmax 的比值，即 （7-7） 供配电系统运行时的实际负荷并不等于所有用电设备额定功 率之和这是因为用电设备不可能全部同时运行，每台设备也 不可能全部满负荷运行，各种用电设备的功率因数也不可能完 全相同因此，供配电系统在设计过程中，必须找出这些用电 设备的等效负荷 全年中负荷最大工作班内消耗电能最大的半小时的平均功率 ，称为半小时最大负荷P30通常用P30、Q30、S30、I30分别表示 负荷的有功计算负荷、无功计算负荷、视在计算负荷、计算电 流 学习单习单 元二 电力负荷的计算 二、电力负荷的计算 1.计算负荷的概念 2.按需要系数法确定计算负荷 一个车间有很多台用电设备，它们的负荷曲线也都不相 同 在进行负荷计算时，应当根据其工作特点进行分组，每 一组用电设备总的设备容量Pe是该组内各设备的设备容量的总 和。

同一用电设备组内包含有多台同类型设备，这些设备实 际上不一定都同时运行，运行的设备也不太可能都满负荷， 同时设备本身有功率损耗，配电线路也有功率损耗因此在 确定设备组的计算负荷时应考虑一个系数，即按需要系数法 确定用电设备组计算负荷的基本公式为 P30=KdPe (7-8) 学习单习单 元二 电力负荷的计算 (7-9) 式中，Kd为需要系数；Pe为设备容量，是用电设备组所 有设备容量之和；Pei为每组用电设备的设备容量 学习单习单 元二 电力负荷的计算 1）单台用电设备的计算负荷 对单台用电设备宜取Kd=1，因此，对单台电动机，其计算负荷公式为: P30=PN/ηN （7-10） 式中，PN为电动机的额定功率（kW）；ηN为电动机在额定负荷 下的效率 对单台电热设备、电炉变压器、白炽灯等设备来说，计算负荷等 于其额定容量，即 P30=PN （7-11） 对单台反复短时工作制的设备，计算负荷也等于其设备容量 学习单习单 元二 电力负荷的计算 2）用电设备组的计算负荷 可以直接采用需要系数法进行计算。

有功计算负荷为 （7-12） 无功计算负荷为 （7-13） 视。