[摘要]：对于任何一个新建的企业，都设及到供电系统的设计，而此设计从电能的引入到布线，从保护到应用，都要经过精心设计，否则会造成电能的浪费，给企业带来不必要的经济损失。因此本文从新建企业电力系统的接线方案到设备的选择、保护都进行严密设计。
[关键词]：实习工厂 电力供电系统 接线方案负荷计算 电气设备选择 保护
自成都农业科技职业学院成立机电工程分院开始，学院就筹划着要建立一个由机电工程分院专用的学生实习工厂，此工厂包含普通机床车间、数控机床车间、锻压与铸造车间、焊接车间、钳工车间。由于实习工厂是新建，无任何电气设备原始设计资料，因此所有的供配电系统都须从头设计。现就此工厂供配电系统进行如下设计。
一、实习工厂电气主接线方案的确定
实习工厂电气主接线方案的确定对供电系统的可靠供电和经济运行有非常密切的关系，因此，选择主接线时应满足下列要求：
1.设计应符合国家标准和有关设计规范的要求，能充分保证在进行各种操作切换时工作人员的人身安全和设备安全，以及在安全条件下进行维护检修工作；
2.根据实习工厂用电负荷的要求，保证供电的可靠性和电能质量；
3.保证运行操作和维护人员及设备的安全，配电装置应紧凑合理，排列尽可能对称，便于运行值班人员记忆，便于巡视；
4.根据实习工厂的近期和长远规划，为将来发展留一定余地。
由于学生实习工厂对供电的可靠性和灵活性要求不是很高，属于三级用电负荷，在选择主接线时为了全面考虑上述电气主接线方案的要求，经过技术经济比较，权衡利弊，再考虑电网的可靠性与经济性这两个方面的矛盾之后决定，此线路应该采用单母线不分段主接线形式。此种接线形式具有线路简单、使用的设备少、一次性投资较低的优点。
二、实习工厂供电系统负荷计算
要使供电系统能够在正常条件下可靠地运行，则其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此应该先对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为计算负荷。它是电力供电系统设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，将直接影响到电器和导线的选择是否经济合理，如果计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的浪费，如果计算负荷确定过小，又将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，以致发生事故，同样给学院造成损失。由此可见，计算负荷的正确具有很大的意义。
三、实习工厂主电源供电电压等级确定
1.实习工厂供电系统既复杂又重要，具有供电半径小而范围广、负荷多而操作频繁、厂房环境复杂、低压配电线路长等特点。因此，选择供电方式时，应力求简单可靠按供电可靠性和经济性的要求而定，度应考虑线路运行的安全和方便、周围环境的特点及线路安装的可能性。运行经验表明：供电系统如果接线复杂，不仅会增大投资，使继电保护和自动装置困难、维护不方便，而且由于电路串联元件过多，因元件故障或误操作而产生的事故也随之增多，处理事故和恢复供电的操作也较复杂，有可能会延长停电时间，造成供电可靠性差。因此，根据电压等级，实习工厂拟定用10kv作为主电源供电。
四、计算负荷的确定
工厂企业变、配电所运行时的实际负荷不等于所有用电设备的额定负荷之和。这是因为所有的用电设备不可能全部同时运行，每台用电设备也不可能全部带满负荷，各种用电设备的功率因数也不可能完全相同。因此，在选择电气设备和导线之前，必须确定一个假设负荷，以便按此负荷满足发热条件来选择电气设备，此假设负荷称计算负荷。计算负荷产生的热效应和实际变动负荷产生的热效应是相等的。所以根据计算负荷选择的电气设备和导线，在实际运行中其最高温升就不会超过允许值。
(一) 普通机床车间计算负荷的确定
由于普通机床车间机床设备较多，且所有机床负荷大致平均，没有特大型用电设备，因此采用需要系数法求车间计算负荷。
1.由于同类型设备的需要系数值是很接近的，可以用一个典型值来表示，这就是需要系数。所以根据用电设备性质，将需要系数相近的用电设备归于一组，因此，普通机床车间可分为机床类、风机类和照明类三组。
2.求各组的设备容量
（1）机床类设备容量等于各机床铭牌上的额定容量之和：
Pe1=1.5×5+0.75×12+4.7+3.2+2.5+3.5+5.5+4.7+8.5+6.7+5.6=61.4 KW
（2）风机类的设备容量等于铭牌上的额定功率之和：Pe2=12 KW
（3）照明类的设备容量等于灯泡上标出的额定功率总和：Pe3=0.06×25=1.5 KW
该车间的照明属于单相设备，为该车间三相用电设备容量（61.4+12）KW的2%，未超过15%的规定值，在确定计算负荷时可不换算。
3.根据工厂企业《各用电设备组的需要系数KX及功率因数表》查得各组KX、cosφ、tgφ后进行计算。机床类的计算负荷KX1风机类的计算负荷KX2照明类的计算负荷KX3。
4.确定普通机床车间总的计算负荷：
∑PJ= PJ1+PJ2+ PJ3=23.08 KW
∑QJ2=QJ1+QJ2=28.44 Kvar
■
（二）数控机床车间计算负荷的确定
由于数控机床车间中，机床设备容量差别较大，因为这些容量较大的少数设备在投入运行时对总计算负荷有额外影响，所以采用二项式系数法求车间计算负荷。
1.由于同类型设备的二项式系数值是相近的，也可以用一个典型值来表示。根据用电设备性质，将二项式系数相近的用电设备归于一组，同样，数控机床车间也可分为机床类、风机类和照明类三组。
2.求各组的设备容量
（1）机床类设备容量等于各机床铭牌上的额定容量之和：
Pe1=1.5×5+0.75×8+1.5×2+3.2+4.5+30.5×2+40×2=165.2 KW
（2）风机类的设备容量等于铭牌上的额定功率之和：Pe2=4 KW
（3）照明类的设备容量等于灯泡上标出的额定功率总和：Pe3=0.06×21=1.26 KW
3.根据工厂企业《用电设备组的需要系数、二项式系数及功率因数值》表查得各组设备二项式系数b、c，最大容量设备台数x、功率因数cosφ和tgφ后进行计算。
（1）机床类的计算负荷（b=0.14、c =0.5、x=5、cosφ1=0.5、tgφ1=1.73）：
PJ1= bPe1+ cPx1=0.14×165.2+0.5×(30.5×2+40×2+4.5)= 95.88KW
QJ1= PJ1×tgφ1=95.88×1.73=165.9 Kvar
（2）风机类的计算负荷（b=0.65、c =0.25、x=5、cosφ2=0.8、tgφ2=0.75）：
PJ2= bPe2+ cPx2=0.65×4+0.25×4= 3.6KW
QJ2= PJ2×tgφ2=3.6×0.75=2.7 Kvar
（3）照明类的计算负荷，由于照明灯是纯电阻性负载，而且功率不大，因此只需采用需要系数法确定其计算负荷即可（KX3=0.8、cosφ3=1）：
PJ3= KX3×Pe3=0.8×1.26= 1.0KW
4.确定数控机床车间总的计算负荷：
■ ■
■
（三）锻压与铸造车间计算负荷的确定
该车间所有设备都是热加工设备，总容量为57 KW。由于设备不多，而且种类较单一，所以，直接采用需要系数法进行计算。查工厂企业《各用电设备组的需要系数KX及功率因数表》得KX=0.3、cosφ=0.65、tgφ=1.17
■ ■
■
五、变压器选择
由上述可知，学生实习工厂所有车间设备计算容量为272.8KVA，考虑到实习车间以后还要发展、扩建，所以在选择变压器时，应留有一定的裕量。但是，为了减少一次性投入费用，从经济的角度出发，发展裕量又不能留得太大，由此可以选择容量为315KVA、额定电压为10KV/0.4KV的三相油浸自冷式有载调压铜绕组电力变压器，其型号为S9—10/0.4。此变压器由10KV电源线引进高压侧电源，经电压变换后，电压为0.4KV，除去5%的变压器次级损耗，0. 38 KV的电压接到低压侧配电母线上，同时为学生实习工厂的五个实习车间提供电能量。
六、高、低压开关设备（高压断路器）的选择与校验
1.一般原则
供配电系统中的电气设备总是在一定的电压、电流、频率的工作环境条件下工作的，所以电气设备的选择除了满足在正常工作条件下安全可靠运行外，还应满足在短路故障条件下不损坏，开关电器还必须具有足够的断流能力，并适应所处的位置、环境温度以及防尘、防腐、防火、防爆等环境条件。因此，电气设备的选择应按工作环境要求选择型号，按工作电压选择电气设备的额定电压，按最大负荷电流选择电气设备的额定电流。当设备选择以后，还要按短路条件校验电气设备的动稳定性和热稳定性，开关电器还必须校验断流能力。
2.高压断路器的选择
高压断路器是接在变压器的高、低压侧，对变压器的短路或过载现象进行保护的开关设备，因此应对其遮断容量的断流能力进行选择。根据变压器的容量及其高、低压的额定电压可知，变压器原边电流为I1=S/U1=315/10=31.5A，副边电流I2= S/U2=315/0.4=787.5A。因此，断路器参考数据表可知，变压器高压侧应选SN10-10型高压少油断路器，其额定电压为10KV，断流容量为500MVA，开断电流为31.5A，极限通过电流为80KA，热稳定电流为31.5A，热稳定时间为2S，固有分闸时间为0.06S，合闸时间为0.2S。变压器低压侧应选DW10-1000型低压断路器，其脱扣器额定电流为800A，脱扣器整定电流倍数为2倍。
按照这一精心设计，我们学院校办工厂的电力系统将会安全、可靠地运行，在运行过程中也会得到优质电能的供应，而且还不会造成电能的浪费。
参考文献：
陈小虎主编 《工厂供电技术》高等教育出版社
刘介才主编《企业供配电系统设计》机械工业出版社
推荐访问： 供电系统 校办 工厂 学院 设计
