工厂供配电系统的保护
工厂供配电技术pdf
工厂供配电技术pdf工厂供配电技术是指在工业生产过程中，对电力的供应和分配进行有效管理和控制的技术。
下面是对工厂供配电技术的全面回答，希望能够满足你的需求。
工厂供配电技术涉及到工业企业的电力供应和分配系统。
这个系统包括了电力的输送、变压、配电、保护等多个环节，旨在为工厂提供稳定、可靠、安全的电力供应。
下面从多个角度来介绍工厂供配电技术。
首先，工厂供配电技术的目标是确保工厂的电力供应稳定可靠。
为了达到这个目标，工厂供配电系统通常会采用多条电源线路和备用电源，以确保在某一条电源线路出现故障时，能够快速切换到备用电源，从而避免生产中断。
此外，还会采用自动化控制系统对电力供应进行实时监测和管理，及时发现并解决潜在问题，提高供电可靠性。
其次，工厂供配电技术需要考虑电力的负荷需求和功率因数。
工厂的电力需求通常是动态变化的，因此供配电系统需要根据负荷情况进行合理的调整和优化。
同时，为了提高电力的利用效率，减少能源浪费，工厂供配电系统还需要考虑功率因数的问题。
通过合理设计和配置电容器等补偿设备，可以改善功率因数，提高电力的利用效率。
此外，工厂供配电技术还需要考虑电力的安全和保护。
工厂供配电系统中的电源设备、配电设备等都需要进行适当的保护，以防止电力故障引发火灾、电击等安全问题。
为此，工厂供配电系统通常会采用过载保护、短路保护、接地保护等多种保护装置，及时切断故障电路，确保人员和设备的安全。
另外，工厂供配电技术还需要考虑电力的节能和环保。
随着能源紧张和环境污染的加剧，工厂供配电系统需要采取措施来降低能源消耗和减少对环境的影响。
例如，可以通过优化供配电系统的结构和参数，减少电力损耗；采用高效节能的电气设备和照明设备，降低能源消耗；并合理利用可再生能源，如太阳能、风能等，减少对传统能源的依赖。
综上所述，工厂供配电技术是为了确保工厂电力供应稳定可靠、满足负荷需求、保证安全和保护、实现节能环保等目标而进行的技术管理和控制。
工厂供配电技术-工厂电力线路的敷设与维护
ʌ项目介绍ɔ某新建机械厂，初步设计其供配电系统电气部分，设计内容包括：选择高压配电所位置㊁配变电所的负荷计算及无功功率的补偿计算，车间变压器台数和容量㊁形式的确定，变配电所主接线方式的选择，高压配电线路接线方式的选择，高低压配电线路及导线截面积选择，短路计算和开关设备的选择，继电保护的整定计算，防雷保护与接地装置设计等㊂主要基础资料如下：1.负荷情况该机械厂主要生产长尾夹㊁牛头夹㊁圆形弹簧夹㊁山形弹簧夹㊁磁力夹㊁板夹㊁各式塑料夹㊁回形针㊁起钉器㊁书圈㊁磁力钩㊁书立等系列产品，设有模具车间㊁冲件车间㊁热处理车间㊁电泳车间㊁喷涂车间㊁发黑车间㊁电镀车间和包装车间㊂该厂大部分车间为三班制，年最大有功负荷利用小时数为5000h㊂车间负荷情况见表6-1㊂表6-1㊀车间负荷情况编号厂房名称设备容量/kW需要系数功率因数1模具车间4400.350.652冲件车间5500.500.703热处理车间6800.550.754电泳车间2800.400.755喷涂车间3200.500.756发黑车间2500.550.757电镀车间2400.500.708包装车间1100.750.809综合楼1600.750.902.供电电源情况按照该厂与当地电业部门签订的供用电协议规定，可从某35V/10kV地区变电站取得工作电源㊂该35V/10kV地区变距离本厂约为1km，10kV母线短路数据：S（3）k.max=340MVA㊁S（3）k.min=180MVA㊂要求该厂：①过电流保护整定时间不大于1.0s；②在工厂10kV电源侧进行电能计量；③功率因数应不低于0.92㊂3.工厂自然条件年最高气温为39ħ，年平均气温为23ħ，年最低气温为-5ħ，年最热月平均最高气温㊃261㊃为33ħ，年最热月平均气温为26ħ，年最热月地下0.8m处平均温度为25ħ㊂主导风向为南风，年雷暴日数为52㊂平均海拔为22m，地层以砂黏土为主㊂4.电费制度按两部电价制交纳电费，基本电价为20元/（kVA㊃月），电度电价为0.5元/kWh㊂ʌ项目目标ɔ专业能力目标掌握高压配电网的接线方式及接线特点方法能力目标理解工业企业供配电线路的结构形式并根据负荷等级选择电气主接线社会能力目标能根据企业实际情况设计电气主接线ʌ主要任务ɔ任务工作内容计划时间完成情况1工厂电力线路及接线方式的选择2工厂电力线路结构及敷设3导线和电缆的选择及计算4工厂电力线路电气安装图的绘制5工厂电力线路的运行与维护任务1 工厂电力线路及接线方式的选择ʌ任务导读ɔ工厂各配电系统，包括总降压变电所㊁配电所㊁车间变电所和高压用电设备以及主接线方式㊂当然，有的供配电系统的组成不一定全部包括以上几个，是否需要总降压变电所，是否建配电所，取决于工厂和电源间的距离㊁工厂的总负荷及其在各车间的分布，以及变电所间的相对位置，厂区内的配电方式和本地区电网的供电条件等㊂如果上述组成都是需要的，在工厂内部的供电系统也可能有各种组合方案，组合方案的变化必然会影响到投资费用和运行费用的变化㊂因此，进行不同的方案设计，选择合适的主接线方式，进行经济技术比较，得出可靠㊁合理㊁经济的方案㊂ʌ任务目标ɔ1.掌握工厂配电系统的接线方式及其特点㊂2.掌握车间低压放射式网络的接线方式㊂ʌ任务分析ɔ工厂电力线路按电压高低分为高压配电网络和低压配电网络㊂高压配电网络的作用是从总降压变电所向各车间变电所或高压用电设备供配电，低压配电网的作用是从车间变电所向各用电设备供配电，直观地表示了变配电所的结构特点㊁运行性能㊁使用电气设备的多少及前后安排等，对变配电所安全运行㊁电气设备选择㊁配电装置布置和电能质量都起着决定性的作用㊂ʌ知识准备ɔ工业企业供电网络包括厂区高压配电网络与车间低压配电网络两部分㊂高压配电网络指㊃361㊃从总降压变电所至各车间变电所或高压用电设备之间的6 10kV 高压配电系统；低压配电网络指从车间变电所至各低压用电设备的380V /220V 低压配电系统㊂选择接线方式主要考虑以下因素：1）供电的可靠性㊂2）有色金属消耗量㊂3）基建投资㊂4）线路的电能损失和电压损失㊂5）是否便于运行㊂6）是否有利于将来发展等㊂一㊁工厂配电系统接线方式工厂配电系统的基本接线方式有三种：放射式㊁树干式和环式㊂各工厂供电系统采用哪种接线方式，要根据负荷对供电可靠性的要求㊁投资大小㊁运行维护方便及长远规划等原则分析确定㊂1.放射式线路放射式线路又分为单回路放射式线路㊁双回路放射式线路和具有公共备用线路的放射式线路㊂单回路放射式线路是由工厂总变配电所6 10kV 母线上每一条回路直接向车间变配电所或高压设备供电，沿线不再接其他负荷㊂它的优点是线路敷设㊁保护装置简单，操作维护方便，易于实现自动化；缺点是从总变配电所出线较多，高压设备多，投资较大㊂特别是在任一线路上发生故障或检修时，该线路就要停电，因而供电可靠性不高，一般用于三级负荷图6-1㊀单回路放射式线路和部分次要的二级负荷供电，如图6-1所示㊂双回路放射式线路是对任一变配电所采用双回路线路供电的方式㊂其中，图6-2a 是单电源供电，图6-2b 是双电源供电㊂在双回路放射式线路中，当其中一条回路发生故障或检修时，可由另一条回路给全部负荷继续供电，提高了供电的可靠性，可用于二级负荷供电㊂但所需高压设备较多，投资也较大㊂图6-2㊀双回路放射式线路a）单电源供电㊀b）双电源供电㊃461㊃当采用如图6-3所示的具有公共备用线路的放射式线路供电时，如果任一回路线路发生故障时，只需经过短时的 倒闸操作 后，可由备用干线继续供电㊂这种线路供电可靠性较高，可适用于各级负荷供电㊂图6-3㊀具有公共备用线路的放射式线路图6-4㊀直接连接树干式线路2.树干式线路树干式线路是指线路分布像树干一样，既有主干，也有分支㊂它可分为直接连接树干式和串联型树干式两种形式㊂直接连接树干式线路如图6-4所示㊂从总变配电所引出的每路高压干线在厂区内沿车间厂房或道路敷设，每个车间变配电所或高压设备直接从干线上接出分支供电㊂这种线路的优点是配电设备少㊁投资小；缺点是干线发生故障或检修时会造成大面积停电；因而分支数目限制在5个以内，其供电可靠性差，只适用于三级负荷㊂3.高压环式接线高压环式接线实际上是两端供电的树干式接线，如图6-5所示㊂两路树干式接线尾端连接起来就构成了环式接线㊂这种接线方式运行灵活，供电可靠性高，线路检修时可切换电源，故障时可切除故障线段，缩短停电时间，可供二㊁三级负荷，在现代化城市电网中应用较广泛㊂由于闭环运行时继电保护整定较复杂，同时也为避免环式线路上发生故障时影响整个电网，因此，为了限制系统短路容量，简化继电保护，大多数环式线路采用 开环 运行方式，即环式线路中有一处开关是断开的㊂通常采用以负荷开关为主开关的高压环网柜作为配电设备㊂实际供配电系统的高压接线往往是几种接线方式的组合㊂究竟采用什么接线方式，应根据具体情况，考虑对供电可靠性的要求，经技术经济综合比较后才能确定㊂一般来说，对大中型工厂，高压配电系统宜优先考虑采用放射式接线，因为放射式接线的供电可靠性较高，便于运行管理，但放射式的投资较大㊂对于供电可靠性要求不高的辅助生产区和生活住宅㊃561㊃图6-5㊀高压环式接线区，可考虑采用树干式或环式配电㊂二㊁车间低压供电网络的接线方式1.低压放射式供电线路低压放射式供电线路如图6-6所示，其中图6-6a 为带集中负荷的一级放射式线路，图6-6b 为带分区集中负荷的两级放射式线路㊂放射式供电线路适用于车间负荷比较集中且负荷分布在车间不同方向㊁用电设备容量较大的条件下，如果车间有多台电动机传动的设备，虽然容量较小，亦可采用㊂它的特点是操作方便㊁灵活，任一干线故障时，不影响其他干线，但投资较大，施工复杂㊂图6-6㊀低压放射式供电线路a）一级放射式㊀b）两级放射式2.低压树干式供电线路低压树干式供电线路如图6-7所示㊂运行经验表明，只要施工质量符合要求，干线上分支点不超过5个时，这种供电方式是可靠的，且故障后容易恢复㊂它与放射式相比，可节省低压配电设备，缩短线路总长度，且施工简单㊂图6-8表示树干式供电线路的演变形式㊂图6-8a 为变压器 干线供电线路，广泛用于机械加工车间㊂当采用插接式母线时，它可以随工艺过程的改变任意移动用电设备而无需另外安装配电盘㊂图6-8b 为链环式供电线路，每条线路以串接3个配电箱为限；如果串接同一生产系统中的小容量电动机（不重要的用电设备），则以不超过5个为宜㊂3.低压混合式供电线路根据工业企业中的车间低压负荷分布特点，很少采用单一的放射式或树干式供电系统，一般多为混合式供电系统，如图6-9所示，车间内动力线路和照明线路应分开，以免相互影响㊂正常运行时，事故照明和工作照明同时投入以交流供电㊂当交流电发生故障时，则自动地将事故照明切换到蓄电池组或其他独立电源供电㊂对重要的用电设备，可以从两台分别运行的变压器低压母线分别引出线路交叉供电，或者在低压母线上装设自动投入装置，以保证㊃661㊃图6-7㊀低压树干式供电系统图6-8㊀低压树干式供电线路网络演变形式a）变压器干线式㊀b）链环式供电线路供电的可靠性㊂图6-9㊀低压混合式供电系统ʌ任务实施ɔ讨论ʌ项目介绍ɔ中某新建机械厂配电系统接线方式㊂姓名专业班级学号任务内容及名称1.任务实施目的2.任务完成时间：1学时3.任务实施内容及方法步骤4.分析结论指导教师评语（成绩）年㊀月㊀日㊃761㊃ʌ任务总结ɔ通过本任务的学习，让学生掌握放射式㊁树干式和环式三种工厂配电系统的基本接线方式的结构和特点，掌握低压放射式供电线路㊁低压树干式供电线路㊁低压混合式供电线路三种车间低压供电网络的接线方式的结构和特点㊂任务2 工厂电力线路结构及敷设ʌ任务导读ɔ工业企业电力线路有架空线路㊁电缆线路和车间线路㊂架空线路结构简单㊁成本低㊁易于检修及维护，因此被广泛采用，但采用架空线路时线路纵横交错，占地较大，影响厂区美化㊂电缆线路虽然具有成本高㊁投资大㊁维修不便等缺点，但是它具有运行可靠㊁可避免雷电危害和机械损伤㊁不卡地面㊁环境影响小㊁利于美化等优点，在现代化企业中应用越来越广泛㊂ʌ任务目标ɔ1.掌握工厂配电系统的接线方式及其特点㊂2.掌握车间低压放射式网络的接线方式㊂ʌ任务分析ɔ工业企业供配电线路经常采用的结构形式有三种：厂区架空线路㊁厂区电缆线路和车间户内配电线路㊂工厂企业内部电力线路按电压高低分为高压配电网络和低压配电网络㊂高压配电网络的作用是从总降压变电所向各车间变电所或高压用电设备供配电，低压配电网的作用是从车间变电所向各用电设备供配电，直观地表示了变配电所的结构特点㊁运行性能㊁使用电气设备的多少及前后安排等，对变配电所安全运行㊁电气设备选择㊁配电装置布置和电能质量都起着决定性作用㊂ʌ知识准备ɔ在工业企业中电能的输送和分配，是通过供配电线路实现的㊂工业企业内部供配电网络尽管供电半径小，但负荷类型多，操作频繁，厂房环境复杂（高温㊁多粉尘以及与管道㊁轨道交错等），配电线路总长通常超过企业受电线路，且具有不同于区域电力网的特点㊂工业企业供配电线路经常采用的结构形式有三种：厂区架空线路㊁厂区电缆线路和车间户内配电线路㊂一㊁厂区架空线路架空线路的优点是成本低㊁投资少㊁施工快㊁维护检修方便，易于发现和排除故障等；它的缺点是易受外界条件（雷雨㊁风雪及工业粉尘㊁气体等）影响，受厂区建筑布局限制，不能普遍采用㊂但由于架空线路比电缆线路节省1/2 4/5的投资，因此在工业企业中凡有可能都优先采用架空线㊂架空线路由导线㊁杆塔（包括横担）㊁绝缘子和金具构成㊂1.导线架空线路所采用的主要导电材料是铜绞线㊁铝绞线和钢芯铝绞线㊂铜绞线是较好的导电㊃861㊃材料，它具有较好的电导率[γ=53mS/m（1mS/m=1m/Ω㊃mm2）]，机械强度高，抗拉强度大（σ=380MPa）㊂铝绞线的电导率较小（γ=32mS/m），抗拉强度也低（σ=160MPa）㊂但铝的资源比铜丰富，因此应尽量采用铝绞线㊂为了弥补铝绞线机械强度低的不足，在高压大档距的架空线路上，可以采用钢芯铝绞线㊂各电压级的电力网输送容量与距离都有一定的范围，例如，0.38kV电压级的输送功率为100kW以下，输送距离不超过0.6km；10kV电压级的输送功率为200 2000kW，输送距离为6 22km；35kV电压级的输送功率为2000 10000kW，输送距离为20 50km㊂导线敷设应保持相互足够距离，在风吹摇摆下仍能可靠绝缘㊂线间距离与线路电压㊁线路档距有关，并考虑所在地区的气候区类别，具体可查阅有关资料㊂架空线的档距指相邻两电杆的距离㊂不同电压架空线路的档距是不同的，如35kV一般为150m以上，6 10kV为80 120m，380V为50 60m㊂架空线对地面㊁水面以及其他跨越物均应保持足够安全距离，并应按最大弧垂（导线下垂距离）校验㊂此外，架空线对房屋建筑物以及与其他线路交叉时的最小距离也有要求，具体可查规程㊂2.杆塔及绝缘子架空线杆塔按材质划分，有木杆㊁水泥杆㊁铁塔三种，工业企业中常用水泥杆㊂杆塔从作用上可划分为六种形式，见表6-2，其应用示例如图6-10所示㊂表6-2㊀各种类型电杆的区别杆型用㊀途杆顶结构有无拉线直线杆㊀支持导线㊁绝缘子㊁金具等重量，承受侧面的风力；占全部电杆数的80%以上㊀单杆㊁针式绝缘子或悬式绝缘子或陶瓷担㊀无拉线有拉线的直线杆㊀除一般直线杆用途外，尚有用于防止大范围歪杆和不太重要的交叉跨越处㊀同直线杆，悬式绝缘子用固定式线夹㊀有侧面拉线或顺档拉线轻乘杆㊀能承受部分导线断线的拉力，用在跨越和交叉处（10kV及以下线路，不考虑断线）㊀负担要加强，采用双绝缘子或双陶瓷担固定㊀有拉线转角杆㊀用在线路转角处，承受两侧导线的合力㊀转角在30ʎ，可采用双担双针式绝缘子；45ʎ以上的采用悬式绝缘子㊁耐张线夹，6kV以下可采用蝶式绝缘子㊀有与导线反向拉线机反合力方向的拉线耐张杆㊀能承受一侧导线的拉力，用于限制断线事故影响范围和架线时紧张终端杆㊀承受全部导线的拉力，用于线路的首段或终端㊀双担悬式绝缘子㊁耐张线夹或蝶式绝缘子㊀有四面拉线㊀有与导线反向的拉线分支杆㊀用于10kV及以下由干线外分支线处，向一侧分支的为丁字形；向两侧分支的为十字形㊀上㊁下层分别由两种杆型构成，如丁字形上层不限，下层为终端等㊀根据需要加拉线㊃961㊃图6-10㊀各种杆塔应用地点及其用途各种电杆上的横担，目前多用70mmˑ70mmˑ6mm角钢制成，并根据线路电压以及杆线类型决定其长度㊂如10kV线路直线杆横担长为2.3 2.4m，低压横担长为1.5 1.7m㊂10kV大档距耐张杆，如果用双杆组成的Ⅱ型杆，则应用两根4m长的铁横担，夹固于两根电杆上㊂高压线路上常用的横担形式及支撑种类如图6-11和图6-12所示㊂图6-11㊀高压线路中常用的横担形式a）丁字形㊀b）叉股形㊀c）之字形㊀d）弓箭形图6-12㊀支撑种类a）扁形支撑㊀b）圆铁支撑㊀c）三角铁元宝支撑敷设导线用的瓷绝缘子，常用以下几种：1）1kV以下的线路，用PD-1㊁PD1-1型低压针式瓷绝缘子㊂㊃071㊃2）6 10kV线路，用P-6㊁P-10M型高压针式瓷绝缘子㊂3）10 35kV线路，用P-15M㊁P-35M型针式瓷绝缘子㊂4）35kV以上的线路，用X-4.5悬式瓷绝缘子串㊂各种瓷绝缘子外形如图6-13所示㊂图6-13㊀各种瓷绝缘子的外形图a）低压针式㊀b）高压针式㊀c）悬式3.架空线路设计架空线路设计内容包括确定路径㊁选定杆位㊁选择导线㊁确定杆型㊁绘制图样㊁开列清单和做出预算等项工作㊂路径的选择应力求线路最短，并尽可能避免交叉跨越，避开污秽环境㊂选定杆位时，首先确定首端㊁末端电杆及转角杆位置，并在它们之间按适当档距确定中间位置㊂若线路跨越范围内有遮挡物时，应保证足够的对地距离㊂总之，应设法使线路与跨越物保持尽可能大的距离㊂确定杆高，以规程要求的导线对地距离为基础，加上最高温度时的弧垂，得到横担对地高度，再加横担至杆顶的距离，便得到电杆在地面上部分的长度㊂电杆埋深约占电杆总高长度的1/6，按此比例求得电杆总长㊂目前常用的离心式钢筋混凝土圆杆有下列几种规格，可根据需要选用㊂1）拔梢整杆：梢径ϕ150mm，杆长分7m㊁8m㊁9m㊁10m等几种；梢径ϕ190mm，杆长分10m㊁11m㊁12m㊁15m等几种㊂2）分段梢杆：上段梢径ϕ190mm，段长分6m㊁9m等几种；下段梢径ϕ310mm，段长分6m㊁9m等几种㊂3）等径杆：上段直径ϕ300mm，段长分6m㊁9m等几种；下段直径：ϕ300mm，段长分6m㊁9m等几种㊂二㊁厂区电缆线路电缆线路虽然成本高㊁投资大，但它不受外界影响，运行可靠，在有腐蚀性气体和易燃㊁易爆的场所应用，尤为适宜㊂㊃171㊃1.电缆的选用工业企业常用电缆，依其绝缘材料的不同，大致可分为油浸纸绝缘和塑料绝缘两大类㊂油浸纸绝缘电力电缆耐压高㊁载流大㊁寿命长，目前应用广泛㊂但不能用于高低差距大的场合，以防浸渍的油下流㊂塑料绝缘电力电缆，以聚氯乙烯或交联聚乙烯为绝缘，并以聚氯乙烯制护套，能够节省大量铝或铅，而且重量轻㊁抗腐蚀，敷设时高低差距不受限制㊂但它耐压较低（聚氯乙烯绝缘可在6kV，利用交联聚乙烯作绝缘的电缆已有35kV产品），寿命稍短㊂此外，尚有橡胶绝缘电缆，与塑料绝缘电缆类似㊂电缆从防护外界损伤的角度，可分为铠装与无铠装两类㊂铠装能保护电缆免受机械外力损伤，其中钢带铠装能承受机械外力，但不能承受拉力；细钢丝铠装除能承受机械外力外，还可承受相当拉力，而粗钢丝铠装则可承受更大拉力㊂油浸纸绝缘电力电缆的最外层常以浸有沥青的黄麻保护，称为 外被层 ㊂在电缆埋地敷设时，它能抗腐蚀，起保护电缆作用㊂但因其易燃，室内敷设时应选用无外被层的 裸 电缆，以防火灾㊂此外，电缆外护层尚可加有聚乙烯塑料护套（如防腐型电缆）㊂在电缆型号中以不同的数字组合表示外护层的特点：若型号中有 0 表示无防护层； 1 表示麻被护层； 2 表示具有双钢带铠装； 3 表示细钢丝铠装； 5 表示粗钢丝铠装㊂例如，ZLL-30即纸绝缘铝芯护套裸细圆钢丝铠装电缆㊂根据上述电缆本身所具有的结构特点，选择电缆型号的主要原则是：1）电缆的额定电压应大于或等于所在网络的额定电压，电缆的最高工作电压不得超过其额定电压的1.15%㊂2）电力电缆应尽量采用铝芯，只有需要移动时或在振动剧烈的场所才用铜芯电缆㊂3）敷设在电缆构筑物内的电缆宜用裸铠装电缆㊁裸铝（铅）包电缆或塑料护套电缆㊂4）直接埋地敷设的电缆应选用有外被层的铠装电缆，在无机械损伤可能的场所，也可采用聚氯乙烯护套或（铅）包麻被电缆㊂5）周围有腐蚀性介质的场所，应视介质情况，分别采用不同的电缆护套㊂在有腐蚀性的土壤中，一般不采用电缆直埋，否则应采用有特殊防腐层的防腐型电缆㊂6）垂直敷设及高低差距较大时，应选用不滴流电缆或全塑电缆㊂7）移动式机械应选用重型橡套电缆（如YHC型）；用于连接变压器气体继电器㊁温度表的线路，应选用船用橡胶绝缘耐油橡套电缆（CHY型）等有耐油能力的电缆㊂2.电缆的敷设电缆的敷设方式如图6-14所示㊂其中电缆隧道敷设方式（见图6-14a）虽然对电缆的敷设㊁维护都很方便，但投资高，除电缆并行根数很多以外一般很少采用；电缆排管敷设方法（见图6-14f）因为施工㊁检修困难，且散热差，除非在狭窄地段或与道路交叉处，一般也很少采用；悬挂在电缆吊架顶棚的电缆明敷（见图6-14d）主要用在车间内部，而当楼板下电缆很多时，可设电缆夹层敷设㊂通常在工业企业中广泛采用的电缆敷设方式，主要是直接埋地（见图6-14g）与电缆沟两种㊂电缆沟敷设，具有投资省㊁占地少㊁走向灵活且能容纳很多电缆的特点，但检修维护不甚方便㊂电缆沟又可分为户内电缆沟（见图6-14b）㊁户外电缆沟（见图6-14c）和厂区电缆沟（见图6-14e）三种㊂电缆均沿沟壁支架敷设㊂电缆直埋地下敷设施工简单，电缆散热好，但检修十分困难㊂由于它节省投资，除了并行根数太多或土壤中含酸碱物等场合外，厂区电缆经常是直埋敷设的㊂电缆敷设还应注意以下几点：1）油浸纸绝缘电缆的弯曲半径不得小于其外径的15倍，以免绝缘被撕裂㊂2）直埋电缆埋深不应小于0.7m，四周应以细沙或软土埋设；电缆与建筑物最小距离不应小于0.6m㊂3）高压电缆与各种管道净距离应不小于0.5m，否则应穿管保护；与热力管的净距应不小于2m，否则应加隔热层，与各种管道交叉或与铁路㊁公路交叉处，应穿管保护㊂4）电缆排管或电缆保护管的内径不应小于电缆外径的1.5倍㊂5）电缆金属外皮及金属电缆支架均应可靠接地㊂图6-14㊀电缆各种敷设方式构筑物的结构图a）电缆隧道㊀b）户内电缆暗沟㊀c）户外电缆暗沟d）电缆吊架㊀e）厂区电缆暗沟㊀f）电缆排管㊀g）电缆直埋壕沟三㊁车间低压线路车间低压线路有多种敷设方式，典型位置如图6-15所示㊂如果环境条件允许，以采用裸导线或绝缘线沿屋架㊁楼板㊁梁架㊁柱子或墙壁明敷设较为简便经济㊂可以用瓷夹或瓷绝缘子固定，也可用钢索悬吊㊂如果周围含有腐蚀导线或破坏绝缘的气体或粉尘（如潮气㊁酸硼蒸气㊁多尘环境），导线应尽可能装在建筑物外墙上，而车间内的导线则应避免与对导线绝缘有影响的墙壁或天花板接触，可以采用支架㊁挂钩或钢索悬挂等明敷设或穿管敷设㊂如果周围环境既有腐蚀性介质又有发生火灾或爆炸的危险，则应采用导线穿管暗敷设的线路㊂穿管暗敷设既能防止外界机械损伤，又比较美观㊂。
水泥厂供配电系统设计及继电保护设计
摘要电能是工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。
工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需求，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并能做好节能。
本设计根据某水泥厂所能取得的供电电源和该厂用电的实际负荷，并适当的考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各个车间进行了负荷的计算和无功功率的补偿；确定出了各个变电所的位置及各个变电所变压器的台数、容量和型式；计算的短路电流；选择了各线路的导线截面和变电所高低压设备；配置了继电保护装置；绘出了设计图样，完成了水泥厂供配电系统的设计。
关键词：计算负荷，无功补偿，变压器，短路电流目录第一章绪论 (1)1.1 工厂供配电系统设计的意义 (1)1.2 工厂供电设计的一般原则 (1)1.3 该设计的具体内容 (2)1.3.1 该设计的主要目的 (2)1.3.2 设计的主要内容 (2)第二章水泥厂供配电的具体参数及概况 (3)2.1 该水泥厂的供电具体参数 (3)2.1.1 水泥厂总平面图 (3)2.1.2 工厂负荷情况 (3)2.1.3 供电电源情况 (3)2.1.4 供电局要求的功率因数 (3)2.1.5 电源短路容量 (3)2.1.6 电费制度 (4)2.1.7 气象资料 (4)2.1.8 地质水文 (4)2.2 目前工厂供电的概况 (4)第三章负荷计算 (5)3.1 负荷计算的意义 (5)3.2 水泥厂各个车间负荷计算 (5)3.2.1 生料车间计算 (5)3.2.2 煤磨车间计算 (6)3.2.3 烧成车间计算 (7)3.2.4 水泥车间计算 (8)3.2.5 生活区计算 (9)3.2.6 锅炉房计算 (9)3.2.7 水泥厂总负荷统计 (9)第四章电气主接线的选择 (12)4.1 各车间变电所的设计及无功功率补偿 (12)4.1.1 变配电所选择的一般原则 (12)4.1.2 各个车间变电所的位置及全厂供电平面草图 (12)4.1.3 各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿 (17)4.2 工厂变电所的电气设计 (27)4.2.1 电气主接线的意义和重要性 (27)4.2.2 工厂变电所主接线的设计说明 (28)4.2.3 工厂变电所的主接线选择 (28)4.3 供电线路的导线选择 (29)4.3.1 工厂常用架空线路裸导线型号及选择 (29)4.3.2 供电10KV 线路的导线选择 (29)第五章短路电流计算 (37)第六章设备选型 (41)第七章继电保护的设计和整定 (42)第八章总结与展望 (43)致谢 (44)附录 (45)第一章绪论1.1工厂供配电系统设计的意义众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。
工厂供电——第六章 工厂供电系统的过电流保护2
高压线路 继电保护
工厂供电
第六章
2010/2 2010/2 10
工厂供电系统的过电流保护
任务和要求
6.1 6.2 6.3
过电流保护的任务和要求 常用的保护继电器 工厂高压线路的继电保护
保护继电器
高压线路 继电保护
工厂供电
6.1 过电流保护的任务和要求
2010/2 2010/2 10
电磁系统的速断电流: 电磁系统的速断电流:指当通入继电器线圈的电流大到整 定值的某个倍数时,未等感应系统动作, 定值的某个倍数时,未等感应系统动作,衔铁右端瞬时被吸 接点立即闭合. 下,接点立即闭合.
Iop.K
Rm = NK
F Rm em = K NK
F + Ffr sp K
调整继电器动作电流的方法有: 调整继电器动作电流的方法有: 改变继电器线圈匝数N 级进调节); 改变继电器线圈匝数 K(级进调节); 调节反作用弹簧的松紧,即调节 平滑调节); 调节反作用弹簧的松紧,即调节Fsp(平滑调节); 调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度,即调节 调整衔铁与电磁铁之间的气隙长度,即调节Rm.
灵敏性: 灵敏性:指保护装置对其保护范围内的故障或不正常运 行状态的反映能力. 行状态的反映能力. 保护装置的灵敏性,通常用灵敏系数Ks来衡量. 保护装置的灵敏性,通常用灵敏系数 来衡量. 对于反应故障时参数量增加的保护(如过电流保护): 对于反应故障时参数量增加的保护(如过电流保护):
Ks = 保护区内故障时反应量 的最小值 保护动作的整定值
可靠性:指保护装置该动时不能拒动;不该动时不能 可靠性:指保护装置该动时不能拒动;不该动时不能误 动.
6.2 常用的保护继电器
供配电系统安全管理保障制度
供配电系统安全管理保障制度
是指为了保障供配电系统的安全运行，确保人员和财产安全的一系列制度和措施。
下面是一些常见的供配电系统安全管理保障制度：
1. 安全制度管理：建立供配电系统安全管理制度，包括安全管理规章制度、操作规程、安全考核等，明确各级责任人和员工的安全工作职责和权限。
2. 安全培训与教育：定期进行供配电系统安全培训与教育，提升员工的安全意识和安全专业知识，确保员工具备应急处理能力和安全操作技能。
3. 安全检查与巡视：定期进行供配电系统的安全检查与巡视，发现安全隐患及时整改，确保系统的正常运行。
4. 安全设备与防护措施：确保供配电系统的安全设备完好无损，并配备必要的防护措施，如绝缘手套、防护眼镜等，确保人员在操作过程中的安全。
5. 应急预案与演练：制定供配电系统的应急预案，并进行定期演练，提升应急处理能力，确保在突发情况下能够有效应对。
6. 系统信息管理：建立供配电系统的信息管理平台，对系统运行情况、隐患排查、事故分析等信息进行管理和分析，为安全决策提供依据。
7. 故障录入与分析：对供配电系统的故障进行录入和分析，及时排除故障隐患，提升系统的可靠性和安全性。
8. 安全监控与报警：建立供配电系统的安全监控系统，对系统运行情况进行实时监控，发现异常情况及时报警，确保安全问题得到及时处理和解决。
以上是一些常见的供配电系统安全管理保障制度，具体的制度和措施可根据实际情况进行相应的调整和完善。
供配电系统的运行维护和管理
⑩变压器室的门、窗、照明应完好，房屋不漏水，通风良好，周
围无影响其安全运行的异物（如易燃、易爆和腐蚀性物体）。
（2）特殊巡视 当系统发生短路故障或天气突变时需巡视： ①系统发生短路故障时，应立即检查变压器系统有无爆裂、断脱、 移位、变形、焦味、烧损、闪络、烟火和喷油等现象。
§11.1 变配电所的运行维护 保护异常： 1）轻瓦斯的动作 处理：可取瓦斯气体分析，如不可燃，放气后继续运行，并分析原因，
查出故障。如可燃，则停运，查明情况，消除故障。
2）重瓦斯动作 处理：不允许强送，需进行内部检查，直至试验正常，才投入运行 外表异常： 原因及处理：
①渗油漏油，可能是连接部位的胶垫老化开裂，或螺钉松动。
进行白天或夜间的特殊巡视。
§11.1 变配电所的运行维护 （4）户外多尘或含腐蚀性气体等不良环境中的设备，巡视次数要适当增加。
无人值班的，每周巡视不应少于两次，并应作夜间巡视。
（5）投运或出现异常的变配电设备，要及时进行特殊巡视检查，密切监视 变化。
4．变配电所的巡视检查方法
（1） 看 看外形 看仪表
送电可采用旁路断路器代替。 ③拒绝跳闸，可能是机械方面的原因（如跳闸铁芯卡位，操作能源
压力不足）；也可能是操作回路的原因 处理：拉开该回路的母线侧隔离开关，使拒分的断路器脱离电源。 ④如果油断路器出现爆裂、放电声，SF6断路器、真空断路器发生
严重漏气，则立即将故障断路器停电。 2．隔离开关和负荷开关
对供配电系统的运行进行维护是一项严密的工作，必须遵守一些规定。
1． 变配电所的值班制度 工厂变配电所的值班方式有:轮班制、在家值班制和无人值班制。 如果变配电所的自动化程度高、信号监测系统完善就可以采用在家 值班制或无人值班制。
工厂供配电管理制度
工厂供配电管理制度第一章总则第一条为了规范工厂供配电管理工作，保障员工生命安全和设备运行稳定，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于工厂供配电系统的设计、施工、运行、维护和检修等各个环节。
第三条工厂供配电管理应遵循“安全第一、预防为主、科学管理、依法合规”的原则，全面提升工厂供配电系统运行水平。
第四条工厂供配电管理制度的遵守将成为全体职工的责任，对于违反规定或存在安全隐患的行为将受到相应的纪律处罚。
第二章供电系统设计第五条工厂供配电系统的设计应符合国家有关标准和规范，具备适用的电容量和并有完备的安全保护措施。
第六条设计阶段应综合考虑用电负荷、设备参数、线路长度和布局等因素，制定合理的供电方案。
第七条设计方案应充分考虑工厂用电的实际需求，避免供电过载或过剩现象的出现。
第八条工厂供配电系统的设计需经过专业电气工程师的审核和确认，方可施工。
第九条设计方案应详细记录在设计文件中，以备未来施工、维护及改造等工作的参考。
第三章供电系统施工第十条供配电系统的施工应按照设计方案要求进行，安全第一，质量第一。
第十一条施工人员必须持有相应的电气施工资质证书，具备一定的电气知识和工作经验。
第十二条施工现场应指定专人负责，建立安全文明施工管理制度，确保施工过程中安全生产。
第十三条施工现场应设置明显的标识牌，严格控制施工环境，避免因其他原因影响供电系统施工。
第十四条施工结束后，应对供配电系统进行全面验收，确保设备安全运行。
第四章供电系统运行第十五条工厂供配电系统的运行人员应具备一定的电气知识和技能，并持有相应资格证书。
第十六条运行人员应熟悉供电系统的基本结构和工作原理，了解常见故障处理方法。
第十七条运行人员定期检查供电系统的各项参数，确保其正常运行，及时排除隐患。
第十八条运行人员应加强设备的日常维护保养工作，延长设备的使用寿命，减少故障发生率。
第十九条运行人员应定期进行系统检测和设备升级，根据实际情况合理调整供电系统参数，以达到节能降耗的目的。
浅谈工厂低压供配电设计中接地系统及接地故障保护
浅谈工厂低压供配电设计中接地系统及接地故障保护
许杰 神华宁夏煤 业集团烯烃 一分公 司
摘要 ： 随着我 国社会和 时代的逐步发展 ， 电力行业也取 得 了 迅 速的进步。在工厂的供 电设计 中， 低压供 配电设计中的接地 保护是极 为重要 的， 不仅防止 系 统 出现 故障， 还 能保 证电力供应 的安 全。 在 电力系统中， 接 地 系统是， Ｙ － ， ＇ Ｗ － － ＊ Ｙ 少的基础设施 ， 可 以保证低压 配电系统的顺利运行， 因此 ， 接地 系统 的安 全与否也直接 影响到 了用电系统的稳 定． １ 生 和 供电的可靠性 。 本文从接 地 系统 的设计方法 出发， 分析 了 在低 压供 配电设计 中， 各 种 接 地 系统 的运 行 原 理 ，为工厂低 压 供 配 电的 设 计提 供 合 理 的参 考。 关键 词 ： 电力工厂 低 压供 配电设计 接 地 系统 安 全保 护
第一种 方式 是 Ｔ Ｎ— Ｃ系统 ， 这种 系统主 要用在 电容量 较小 ，
接 地 要求 低的 供配 电设计 中。 这 种方 法 的优 点是导 线和 保 护 电器 加 大成 本 投 入。 因此 ， 在Ｔ Ｔ 系统 的故 障 保护 装 置 中一 般 采 用漏 的设 备 较 少， 因 此这 种 接 地 系统 的 成本 较 低 。 但 是， 由于 线路 中 电压 不平 衡， 当电路 中存 在谐 波 电流 时， 这种 接 地 方式 会产 生一 定 的 电磁干 扰 ， 对 于某 些电力 设备产生 一定 的影 响 。
电保 护器 装置 。
２ ． ｊ Ｉ Ｔ系统的故障保 护
这 类系统 的故 障保 护装置 较 为特殊 ， 当首次 发 生接 地故 障 时，
第二 种是 Ｔ Ｎ— Ｓ系 统 ， 这 种 系统 主 要 用在 安 全 性 要求 较 高 故 障 电流较 小 ， 故 障 电压一 般 也在 ５ ０ Ｖ 以下， 不需 要 特 别进行故
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2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
6.2 常用保护继电器的类型与结构
继电器是组成继电保护装置的基本元件。继电器的特征是，当输 入的物理量达到一定值时或某物理量一输入时就能自动动作。 ➢ 按反应的物理量分，有电流继电器、电压继电器、气体继电器等 ➢ 按工作原理分，有电磁式、感应式等。 ➢ 按其反应参量变化情况分，有过电流继电器、过电压继电器、欠电 压继电器等。
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
继电保护装置灵敏度
被保护的电气设备
继电保护装置类型 过电流保护
最低灵敏度Sp
5（如满足此要求将使保护复杂时， 灵敏度可降为1.25）
变压器、线路等所 有电气设备
电流速断保护 后备保护
2
1.2（如满足此要求将使保护过分复 杂或在技术上难以实现时，可仅 按常见的运行方式和故障类型校 验灵敏度）
工厂供配电系统的保护
模块六
保护装置的灵敏性
灵敏系数为：
Sp
I k.min I op.1
Ik.min 系统在最小运行方式（指电力系统处于短路阻抗为最大， 短路电流为最小的状态的一种运行方式）时保护区末端的 短路电流；
I op.1 保护装置一次侧动作电流。
两相短路电流与三相短路电流的关系为：
Ik(2) 23Ik(3) 0.86I6k(3)
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
电压继电器
电压继电器与电流继电器的结构基本相同，只是电压 继电器的线圈为电压线圈，多做成欠电压继电器。正常工 作时，电压继电器的接点动作，当电压低于它的整定时， 继电器会恢复起始位置。低电压继电器的返回系数Kre大 于1，越接近1，越灵敏，一般取1.25。电压继电器的文字 符号为KV。
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
电磁式中间继电器
中间继电器触头数量多（一般有8 对），容量也大（5~10A）。当电压继 电器、电流继电器的触点容量不够时， 可以利用中间继电器作为功率放大，当 继电器的触点数量不够时，利用中间继 电器增加触点数量以控制多条回路。所 以说中间继电器的作用是增加触点的数 目或增大触点的容量。
工厂供配电技术
第6章
模块六 工厂供配电系统的保护
2021/3/7
内容提要
➢ 供配电系统保护装置的作用和要求 ➢ 常用保护继电器的类型与结构 ➢ 工厂高压线路继电保护 ➢ 电力变压器的保护 ➢ 工厂低压供电系统的保护 ➢ 电气设备的防雷与接地
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
6.1 供配电系统保护装置的作用
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
电流继电器
电流继电器常用的是DL-10系列， 铁芯上绕有两个相等的线圈，线圈可串 联或并联接线。当线圈中的电流超过继 电器的最小电流时，电流继电器的接点 动作，这个最小电流称继电器的动作电 流。当线圈的电流减小到一定值时，钢 舌片在弹簧作用下返回起始位置所需的 最大电流值，称继电器的返回电流，继 电器的返回电流与继电器的动作电流的 比值称返回系数，用Kre表示，过电流继 电器的返回系数总是小于1，越接近1继 电器越灵敏，一般取0.8。
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
过流保护装置的基本要求
➢ 选择性 当供电系统发生故障时，离故障点最近的保护装置应 先动作，切除故障，而供电系统的其它无故障部分继续运行，满 足这一要求的动作就叫有选择性。如果供电系统发生故障时，离 故障最近的保护装置不动作，而离故障点远的保护装置动作，这 叫失去选择性。
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
电磁式信号继电器
信号继电器在继电保护装置 中的作用是用来发出指示信号的。
分为电流型和电压型两种， 电流型信号继电器的线圈为电流 线圈，串联在回路中，电压型信 号继电器的线圈为电压线圈，并 联在回路中。
常用的是DX-11型电磁式信号 继电器
在供配电系统的运行过程中，往往由于电气设备的绝缘 损坏、操作维护不当以及外力破坏等原因，造成系统故障或 不正常的运行状态。在供配电系统中最常见的故障和不正常 运行状态为断线、短路、接地及过载。为了保证供电系统的 安全可靠运行，避免过载引起的过电流或短路产生的故障电 流对系统的影响，因此在供电系统中需装设不同类型的保护 装置。保护装置的作用是：在发生故障时自动检测出故障， 迅速而有选择地将故障区域从供电系统中切除，以免系统设 备继续遭到破坏。另一作用是及时发现系统中不正常运行， 如过载、欠电压等情况时，能发出报警信号，以便及时处理， 保证安全可靠地供电。
变压器
纵联差动保护
2
3～10kV电缆线路
中性点不直接接地电力 网中的零序电流保护
1.25
3～10kV架空线路
1.5
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
工厂常用保护装置的类型
➢ 继电保护 用各种不同类型的继电器按一定方式连接和组合， 构成继电保护装置。继电保护适用于要求供电可靠性较高的高压 供电系统中。 ➢ 熔断器保护 适用于高低压供电系统。由于装置简单经济， 在供电系统中广泛应用，但是它的断流能力较小、选择性差，熔 体熔断后更换不方便，不能迅速恢复供电，因此在要求供电可靠 性较高的场所不宜用。 ➢ 低压断路器保护 又称低压自动开关保护。由于低压断路器 带有多种脱扣器，能够进行过电流、过负载、失电压和欠电压保 护等，而且可作为控制开关进行操作，因此在对供电可靠性要求 较高且频繁操作的低压供电系统中广泛应用。
➢ 按其与一次电路的联系分，有一次式（继电器的线圈是与一次电 路直接相连的）和二次式（继电器的线圈连接在电流互感器或电压互
感器的二次侧）。继电保护中用的继电器都是二次式继电器 电磁型继电器和感应型继电器是工厂企业运用较广泛的一类继电
器。继电器的种类较多，有电流继电器、电压继电器、时间继电器、 中间继电器、信号继电器等。
➢ 快速性 保护装置应尽快动作，迅速切除故障。
➢ 可靠性 保护装置在其保护范围内发生故障时，必须可靠动作， 不应拒动作，在不该它动作的情况下就不应该误动作。
➢ 灵敏性 保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的 反应能力称为灵敏性
2021/3/7
工厂供配电系统的保护
模块六
保护装置选择性动作
2021/3/7