供配电课程设计讲解
供配电课程设计
专业：电气工程及其自动化设计题目：供配电课程设计
班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
分院院长：许建平
教研室主任：高纯斌
目录
电气工程学院
目录
第一章绪论 (2)
第二章变配电所供电操作 (3)
2.1 变配电所的类型与组成 (3)
2.2负荷中心的确定 (4)
2.3 变配电所供电操作 (5)
2.4 变配电安全操作规程 (6)
第三章配电箱安装及接线 (6)
3.1配电箱结构和用途 (6)
3.2配电箱安装及接线 (7)
3.3配电箱常见故障分析 (8)
第四章实际情况 (9)
第五章总结 (9)
参考文献 (10)
附录 (11)
第一章绪论
第一章绪论
电能是现代工业产生的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供应用。电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。
在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源，支援国家经济建设，也具有重大的作用。
工厂供电工作要很好地工业生产服务，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，并尽可能的节约电能和减少有色金属的消耗量。
此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。
设计内容包括 1 供配电系统；2 负荷计算及无功功率补偿；3 短路电流计算、电气设备选择及继电保护；4 变、配电所二次接线；5 变、配电所布置；6 电气传动；7 电线、电缆的选择及敷设；8 电气布置；9 防雷与接地；设计过程中需要绘图的部分使用AutoCAD绘图，最后将整个设计过程整理、总结设计文档报告。
变、配电所主要指小区或大楼等的变配电间，变电所带变压器，配电所应不带变压器。配电箱如照明、动力配电箱等，配电最后几级。配电
箱switch box；distribution box 按电气接线要求将开关设备、测量仪表、保护电器和辅助设备组装在封闭或半封闭金属柜中或屏幅上，构成低压配电装
第二章变配电所供电操作
置。正常运行时可借助手动或自动开关接通或分断电路。故障或不正常运行时借助保护电器切断电路或报警。借测量仪表可显示运行中的各种参数，还可对某些电气参数进行调整，对偏离正常工作状态进行提示或发出信号。常用于各发、配、变电所中。
第二章变配电所供电操作
2.1 变配电所的类型与组成
变电所是接受电能、变换电压、分配电能的环节，是供配电系统的重要组成部分。变电所按其在供配电系统中的地位和作用分为总降压变电所、独立变电所、车间变电所、杆上变电所、建筑物及高层建筑物变电所。
1. 总降压变电所 35～110/6～10kV
用户是否要设置总降压变电所，是由地区供电电源的电压等级和企业负荷大小及分布情况定。对大中型用户，由于负荷较大，往往采用35KV（或以上）供电，再降压至10kV或6 kV，向各车间变电所和高压用电设备配电，这种降压变电所称为总降压变电所。
2. 独立变电所 6～10/0.4/0.23kV
设置独立变电所主要是因为相邻几个车间负荷较大，将变电所建到某一车间不适宜；或由于车间环境的限制，如制药车间、化工车间之间由于管道较多或有腐蚀性气体、易燃易爆气体等环境限制，必须建立独立变电所；或中小型用户负荷不太大，建立一个用户独立变电所，向负荷供电。
3. 车间变电所6～10/0.4/0.23kV
①附设变电所
附设变电所是利用车间的一面或两面墙壁，而其变压器室的大门朝外开。
车间附设变电所又分内附式和外附式。
②车间内变电所
车间内变电所位于车间内的单独房间内。
4. 建筑物及高层建筑物变电所
建筑物及高层建筑物变电所是民用建筑中经常采用的变电所形式。
楼内建筑物变电所
高层建筑物多采用楼内建筑物变电所，置于高层建筑物的地下室或中间某层；地下室和高层；地下室、中间某层和高层。变压器一律采用干式变压器。
变电所所址应选择接近负荷中心，考虑进出线方便，接近电源侧，设备吊装、运输方便。不应设在有剧烈振动的场所；不宜设在多尘、水雾（如大型冷却塔）或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污源的下风侧；不应设在厕所、
浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻；不应设在爆炸危险场所以内，不宜设
在有火灾危险场所的正上方或正下方，如必须布置在爆炸危险场所范围以内，布
置在与火灾危险场所的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环
境电力装置设计规范》的规定。变配电所主要由高压配电室、低压配电室、变压
器室、电容器室、值班室等组成的。
变电所总体布置方案应满足下列要求:
(1)35kV户内变电所宜采用双层布置，6~10kV变电所宜采用单层布置。采用
双层布置时，变压器应设在底层；采用单层布置时，变压器宜露天或半露天安装。
(2)变电所各室的布置应当紧凑合理，便于进出线设备的连接，便于设备的
操作、搬运、检修、试验和巡视，还要考虑发展的可能性。
(3)高低压配电室的位置应便于进出线，变压器室的位置应便于运输、安装
和维护。低压配电室应靠近变压器室，电容器室宜与变压器室及相应电压等级的
配电室相连。变压器室和电容器室应尽量避免西晒，并尽可能利用自然采光和自
然通风。
(4)当有两台变压器时，每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单
独的变压器室内。干式变压器和不带可燃油的高低压配电装置，可设在同一房间
内。
(5)从安全角度考虑，配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻配
电室之间有门时，该门应双向开启或向低压室方向开启。但变电所的门窗不宜直
接通向相邻的酸、碱、蒸汽、粉尘和噪声严重的场所。
(6)控制室、值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通，控制室、值班
室的大门应朝外开。控制室、值班室和辅助房间的位置应便于运行人员工作和管
理。有些工厂变电所的控制室、值班室是合在一起的，为了值班人员的方便，应
设置厕所和上、下水设施。
(7)配电室、控制室、值班室等的地面，宜高出室外地面150～300mm。当附设于车间内时，则可与车间的地面相平。
2.2．负荷中心的确定
（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，
负荷中心应偏向负荷集中的一侧。由车间的计算负荷得负荷圆的半径r为
式中K为负荷圆的比例（kW/mm2）,Pc为计算负荷。
（2）按负荷功率矩法确定负荷中心设有负荷P1、P2、P3，如图示。
图2-1负荷功率矩法
它们在任选的直角坐标系中的坐标分别为P1（x1，y1）、P2（x2，y2）、P3（x3，y3）。
现假设总负荷的负荷中心位于坐标P（x，y）处。负荷中心的坐标为：
按负荷功率矩法确定负荷中心，只考虑了各负荷的功率和位置，而未考虑各负荷的工作时间，因而负荷中心被认为是固定不变的。
事实上，各负荷的工作时间不同，因而负荷中心不可能是固定不变的，负荷中心不只是与各负荷的功率有关，而且与各负荷的工作时间有关，因而提出了负荷电能矩来确定负荷中心的方法。
类似负荷功率矩法的公式，按负荷电能矩法确定负荷中心的公式为
式中，Pi为各负荷的有功计算负荷；Ai为各负荷的年有功电能消耗量 ti 为各负荷在同一时间内的实际工作时间，应采用各负荷的年最大负荷利用小时。需要指出由于负荷中心原则并不是确定变电所位置的惟一因素，且负荷中心也是会随机变动的，大多数工厂变电所的位置都是靠近负荷中心偏向电源侧。
2.3 变配电所供电操作
变配电所供电实践操作，主要有以下要求：
1．供电方式：系统采用一、二号进线，即双电源供电方式。
2．采用一号母线供电，为全部负荷供电，一、二号变压器全部投入运行。
3．读出供电系统全部有功、无功，并且要求功率因数达到0.9以上。
4．将一号母线退出运行，进行检修，并投入二号母线运行。
5．假设一号变压器出现短路，改由二号变压器提供单电源供电。
2.4 变配电安全操作规程
1、高压隔离开关操作顺序
（1）断电操作顺序：
a．断开低压各分路空气开关，隔离开关。
b．断开低压总开关。
c．断开高压总开关。
d．断开高压隔离开关。
（2）送电操作顺序和断电顺序相反。
2、低压开关操作顺序
（1）断电操作顺序：
a．断开低压各分路空气开关、隔离开关。
b．断开低压总开关。
（2）送电顺序与断电相反。
3、道闸操作规程
（1）高压双电源用户，做倒闸操作，必须事先与供电局联系，取得同意或接到供电局通知后，按规定时间进行，不得私自随意道闸。
（2）倒闸操作必须先送合空闲的一路，再停止原来的一路，以免用户受影响。
（3）发生故障未查明原因，不得进行道闸操作。
（4）两个道闸开关，在每次操作后均应立即上锁，同时挂警告白牌。
（5）道闸操作需两人进行（一人操作、一人监护）。
第三章配电箱安装及接线
3.1配电箱结构和用途
配电箱和配电柜、配电盘、配电屏、电器柜等，是集中安装开关、仪表等设备的成套装置。
常用的配电箱有木制和金属制两种，因为金属配电箱防护等级要高一些，所以还是金属的用的比较多。
配电箱的用途：合理的分配电能，方便对电路的开合操作。有较高的安全防护等级，能直观的显示电路的导通状态。便于管理，当发生电路故障时有利于检修。
配电箱按结构特征和用途分类：
（1）固定面板式开关柜，常称开关板或配电屏。它是一种有面板遮拦的开启式开关柜，正面有防护作用，背面和侧面仍能触及带电部分，防护等级低，只能用于对供电连续性和可靠性要求较低的工矿企业，作变电室集中供电用。
（2）防护式（即封闭式）开关柜，指除安装面外，其它所有侧面都被封闭起来的一种低压开关柜。这种柜子的开关、保护和监测控制等电气元件，均安装在一个用钢或绝缘材料制成的封闭外壳内，可靠墙或离墙安装。柜内每条回路之间可以不加隔离措施，也可以采用接地的金属板或绝缘板进行隔离。通常门与主开关操作有机械联锁。另外还有防护式台型开关柜（即控制台），面板上装有控制、测量、信号等电器。防护式开关柜主要用作工艺现场的配电装置。
（3）抽屉式开关柜。这类开关柜采用钢板制成封闭外壳，进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能单元。功能单元与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能单元和电缆三个区域。每个功能单元之间也有隔离措施。抽屉式开关柜有较高的可靠性、安全性和互换性，是比较先进的开关柜，开关柜多数是指抽屉式开关柜。它们适用于要求供电可靠性较高的工矿企业、高层建筑，作为集中控制的配电中心。
（4）动力、照明配电控制箱。多为封闭式垂直安装。因使用场合不同，外壳防护等级也不同。它们主要作为工矿企业生产现场的配电装置。
3.2配电箱安装及接线
配电箱安装接线的规范主要有以下内容：
1、前提：所有元器件应按制造厂规定的安装条件进行安装。
2、组装前首先看明图纸及技术要求。
3、检查产品型号、元器件型号、规格、数量等与图纸是否相符。
4、检查元器件有无损坏。
5、必须按图安装（如果有图）。
6、元器件组装顺序应从板前视：由左至右，由上至下。
7、同一型号产品应保证组装一致性。
8、面板门板上的元件中心线的高度应符合规定。
组装产品应符合以下条件：
1、操作方便。元器件在操作时，不应受到空间的妨碍，不应有触及带电体的可能。
2、维修容易。能够较方便的更换元器件及维修连线。
3、各种电器元件和装置的电器间隙、爬电距离应符合规定。
4、保证一、二次线的安装距离。
5、对于螺栓的紧固应选择适当的工具，不得破坏紧固件的防护层，并注意相应的扭距。
我们本次课设主要任务是将配电箱里的各个元器件先拆卸下来，再安装上去，有些步骤可能用不到，但在工作中的安装接线必须按照严格规定来进行安装。
3.3配电箱常见故障分析
配电箱在日常使用的工程中也会出现一些故障，那么接下来我们来了解一下有些常见故障产生的原因。
1、环境温度对低压电器影响引起的故障
配电箱中的低压电器，由熔断器、交流接触器、剩余电流动作保护器、电容器及计量表等组成。这些低压电器均按GB1497《低压电器基本标准》进行设计和制造，并对它们的正常工作条件作了相应规定：周围空气温度的上限不超过40℃；周围空气温度24h的平均值不超过35℃；周围空气温度的下限不低于-5℃或-25℃。
农网改造的配电箱在室外运行，它不但受到阳光的直接照射产生高温，同时运行中自身也会产生热量，所以在盛夏高温季节，箱体内的温度将会达到60℃以上，这时的温度大大超过了这些电器规定的环境温度，因而会发生因配电箱内电器元件过热引起的故障。
2、产品质量引起的故障
在农网改造中当时由于需求的配电箱数量大、施工期短，配电箱厂需要有关低压电器的供货时间急且数量多，因而产生了对产品质量的要求不严格的现象，造成了一些产品投入运行后不久就发生故障。如有些型号交流接触器在配电箱投运后不久，就因接触器合闸线圈烧坏，而无法运行。
3、配电箱内电器选择不当引起的故障
由于在制造时对交流接触器容量选择不很恰当，对不同出线回路安装同容量的交流接触器，且未考虑到三相负荷的不平衡情况，而未能将部分出线接触器电流等级在正常选择型号基础上，提高一个电流等级选择，因而导致夏季高温季节运行时出现交流接触器烧坏的情况。
针对于这些故障可以采用保护电路，防止配电箱供电的外部电路故障的发生。改进原配电箱的低压电容器组的接线方式，将其安装位置由交流接触器上桩
第四章实际情况
头，改成接在配电箱低压进线与计量表计之间。选用剩余电流动作保护器，选用节能型交流接触器产品等。
第四章实际情况
项目电源由德惠市米沙子镇10kV高压线地埋引入校区。采用新增的柴油发动机组作为备用电源，并由设置的10kV开闭所向各变压器放射式供电。
本项目拟在新建的配电室（设备用房内）新增1000kVA干式变压器12台，容量可满足本项目用电需要。
10kV电源经变压器降压后，经低压屏以放射式配电至各建筑总配电箱，并进一步以放射式供电至动力负荷及其他低压用电负荷。
变电所低压侧设自动电容补偿柜，集中进行无功补偿，补偿后全校功率因数达0.9以上，满足电业部门管理要求。
校园内动力用电及照明用电分别在低压侧集中计量，高压侧按电业部门要求设总计量。
变电所至各建筑物采用放射式馈电，线路沿校区区电缆沟敷设。
第五章总结
通过本次的供配电课程设计，感觉自己在很多方面都有了很大提高，比如专业知识的系统巩固、查阅相关书籍、资料的能力等，感觉真正的把理论知识和实际设计要求紧密联系起来了。
在这次课程设计过程中，主要注重的是理论知识的系统化能力训练。在课设刚开始的时候，因为不熟悉以前学过的知识，进行倒闸操作的时候，总会出现错误，不得不反复进行。慢慢的随着对以前知识的回忆加深，在接下来的操作中，顺利了不少。
总的来说，感觉供配电课设采用这种新的方式，真的是有很多优点，这样通过我们的亲自操作，印象非常深刻，特别是对各种元器件的认识，真的是受益匪浅，我想，这对我以后的学习和工作都是非常宝贵的财富。最后，还要感谢老师们对我们的细心指导，对于我们的错误和疑问耐心解答，正是他们让我们学会了这些，这些都将督促着我更加努力学习。
李希孟
2015-7-4
参考文献
参考文献
[1].《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)；
[2]．《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)；
[3]．《建筑物防雷设计规范》(GB50058-92)；
[4]．《住宅设计标准》(DGJ08-20-2001,J10090-2001);
[5]．《住宅设计规范》(GB50096-1999)；
[6]．《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)；
[7]．《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)。
附录
一、课程设计任务书
1、题目：住宅小区的电气设计
设计内容:
新校区的供配电系统、电气照明、综合布线系统、系统集成、电气安全、节能与环保。
设计要点:
1 校区的供配电系统；（1 供配电系统；
2 负荷计算及无功功率补偿；
3 短路电流计算、电气设备选择及继电保护；
4 变、配电所二次接线；
5 变、配电所布置；
6 电气传动；
7 电线、电缆的选择及敷设；
8 电气布置；
9 防雷与接地；...）
二、要求：
1、指导教师能够提供实际工程设计的指导工作，尽量使课程设计接近实际设计工作；发挥学生的主观能动性，引导学生按照国家标准、行业规范进行设计工作；灌输行业、企业文化。
2、学生需要自主完成电气施工图纸的绘制，完成负荷参数的计算，保护装置及电气设备的选择并完成课程设计论文。
三、设计提交材料：
1电气施工图纸一张（1号图纸）。
2课程设计论文一份。
3课程设计任务书一份。
四、设计依据
1．国家有关设计规范、标准：
《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045-95)；
《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-92)；
《建筑物防雷设计规范》(GB50058-92)；
《住宅设计标准》(DGJ08-20-2001,J10090-2001);
《住宅设计规范》(GB50096-1999)；
《汽车库建筑设计规范》(JGJ100-98)；
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB50067-97)。等等
五、设计进度（2014年6月15日至7月3日）
时间设计内容
15～17日布置设计任务、查阅资料
17～19日制定设计方案
19～24日数据计算
25～30日选择设备、绘制图纸
1～3日整理论文
六、答疑时间及地点
新实验楼电气机房，新实验楼321全天答疑