工厂供电与设备维修毕业论文

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1、 云南广播电视大学 云南国防工业职业技术学院电子工程学院毕业论文（设计）课 题 工厂供电与设备维修 教 研 室 专 业 电气自动化技术 班 级 10电气2班 学生姓名 学号 37 导师姓名 职称 2010年10月 7 日目 录摘要序言第1章 工厂的电力负荷及计算第1节 工厂的电力负荷和负荷曲线第2节 三相用电设备组计算负荷的确定第3节 单项设备组计算负荷的确定第4节 工厂供电系统的功率损耗和电能损耗第5节 工厂的计算负荷和年电能消耗量第二章 变电所及主变压器的选择第1节 变配电所所址的选择第2节 变配电所型式的选择第3节 变电所主变压器台数和容量的选择第4节 变电所主变压器型式和联结组别的选择

2、第三章工厂电力线路第1节 工厂电力线路及其结线方式第2节 工厂电力线路的结构和敷设第3节 导线和电缆截面的选择计算第4节 工厂电力线路的运行维护第四章电气安全，接地与防雷第1节 电气装置的接地第2节 过电压与防雷第五章工厂的电气照明第1节 工厂常用的电光源和灯具第2节 照明供电系统及其选择第六章工厂的电能节约第1节 电能节约的意义第2节 工厂电能节约的一般措施参考文献致谢摘 要工业产品生产成本构成很多,其中用电成本是绝对是不可忽视的,随着国家节能减排力度的不断加大,产业结构的不断调整,大家对工厂自用电越来越重视,怎样减少设备投资,怎样降低企业用电成本成为大家共同关注的脚垫。本文主要从厂用电节能

3、设计、节能设备应用、厂用电管理等方面进行阐述,目的是降低厂用电量,希望对实际工作有所帮助。电能是一种很重要的二次能源。由于电能与其它形式的能量相互转换容易，输送、分配和控制简单经济，因此电能的应用非常广泛，特别是工业生产中。能源是发展国民经济地重要物质基础，也是包括电力供应紧张。由于电力供应不足，致使我国的工业生产能力得不到应有的发挥。因此我国将能源建设（包括电力建设）作为国民经济建设的战略重点之一，同时提出在加强能源开发的同时，必须最大限度地提高能源利用的经济效果，大力降低能源消耗。从我国电能消耗的情况来看，70%以上消耗在工业部门，所以工厂的电能节约特别值得重视。节约电能，不只是减少工厂的

4、电费开支，降低工业产品的生产成本，可以为工厂积累更多的资金，更重要的是，由于电能能创造比它本身价值高几十倍甚至上百倍的工业产值，因此多节约的电能，就能为国家多创造若干财富，有力地促进国民经济地发展。因此可见，节约电能具有十分重要的意义。关键词: 技能 工厂供电系统 序 言 电能消耗是企业生产成本的重要组成部分，因此如何降低生产成本，使得企业利益最大化是企业生存与长远发展的关键所在。在工厂供电系统中，由于绝大部分用电设备都具有电感特性，因此就会从电力系统中吸收无功功率，造成电力能源的浪费，故而开展对工厂供电系统节能方法的研究就势在必行。节约能源、降低损耗是企业实现可持续发展的前提和关键所在，同时

5、也是企业不可推卸的社会责任和使命。本文从工厂供电系统电能损耗的几个方面进行了分析，就如何降低电能损耗，提高工厂供电系统的利用率，并结合本单位的具体情况进行了阐述，事实证明本文提出的方法是可行的。 第一章 工厂的电力负荷及计算第1节 工厂的电力负荷和负荷曲线 一 、 工厂电力负荷的分级及其对供电的要求（一）电力负荷的概念 电力负荷又称电力负载。它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备单位，如说重要负荷，不重要负荷，动力负荷，照明负荷。另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负载，重负载，空载，满载等。 （二）工厂电力负荷的分级 工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据其对

6、供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：一级负荷，二级负荷和三级负荷。 1. 一级负荷 中断供电将造成人身伤亡者；中断供电将在政治，经济上造成重大损失者，例如重要交通枢纽，重要通信枢纽，重要宾馆，大型体育馆，经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒，爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 2. 二级负荷 中断供电将在政治，经济上造成较大损失者，例如主要设备损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需较长时间才能恢复，重点企业大量减产等；中断供电将影响重要用电单位的正常的工

7、作者，例如交通枢纽，通信枢纽等用电单位中的重要电力负荷以及中断供电将造成大型影剧院，大型商场等较多人员集中的公共场所秩序混乱者。 3. 三级负荷 不属于一级负荷和二级负荷的电力负荷。 （三）常用应急电源 常用应急电源可使用下列几种电源： 1) 独立于正常电源的发电机组。 2）供电网络中独立于正常电源的专门馈电线路。 3）蓄电池。 4）干电池。 二、工厂用电设备的工作制 工厂的用电设备，按其工作制分以下三类： 1.连续工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行，且运行时间长到足以使之达到平衡状态。1. 短时工作制这类工作制的设备在恒定负荷下运行的时间短（短于达到热平衡所需时间），而停歇时间长（长到足

8、以使设备温度冷却到周围介质的温度）。2. 断续周期工作制这类工作制的设备周期性地时而工作，时而停歇，如此反复运行，而工作周期一般不超过10min,无论工作或停歇，均不足以使设备达到热平衡，如电焊机或吊车电动机等。 三、工厂的负荷曲线负荷曲线时表征电力负荷随时间变动情况的一种图形。它绘在直角坐标纸上，纵坐标表示 负荷（有功功率或无功功率）值，横坐标表示对应的时间（一般以小时为单位）。负荷曲线按负荷对象分，有工厂的，车间的或某类设备的负荷曲线。按负荷的功率性质分，有有功功率和无功功率负荷曲线。按所表示的负荷变动的时间分，有年，月的日的或工作班的负荷曲线。四 、与负荷曲线和负荷计算有关的物理量（1）

9、 年最大负荷和年最大负荷利用小时1. 年最大负荷Pmax，就是全年中负荷最大的工作班内（这一工作班的最大负荷不是偶然出现的，而是全年至少出现23次）消耗电能最大的半小时的平均功率，因此年最大负荷也称为半小时最大负荷P30. 2.年最大负荷利用小时年最大负荷利用小时又称为年最大负荷使用时间Tmax ,它是一个假设时间，在此时间内电力负荷按年最大负荷Pmax持续运行所消耗的电能，恰好等于该电力负荷全年实际消耗的电能。（2） 平均负荷和负荷系数 1.平均负荷 平均负荷Pav,就是电力负荷在一定时间t内平均消耗的功率，也就是电力负荷在该时间t内消耗的电能Wt除以时间t的值，即 2. 负荷系数负荷系数又

10、称负荷率，它是用电负荷的平均负荷与其最大负荷的比值，即 第二节 三相用电设备组计算负荷的确定 一 、概述 供电系统要能够在正常条件下可靠运行，则其中各个原件（包括电力变压器，开关设备及导线，电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因此有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。 我国目前普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，有需要系数和二项式法。需要系数法师世界各国均普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便。二项式法的应用局限性大，但在确定设备台数较少而容量差别悬殊的分支干线的计算负荷时，较之需要系数法合理，且计算也方便。 二、按需要

11、系数法确定计算负荷（1） 基本公式 用电设备组的计算负荷，是指用电设备组从供电系统中取用的半小时最大负荷P30，用电设备组的设备容量Pe,是指用电设备组所有设备（不含备用设备 ）的额定容量PN之和,即N 用电设备组的有功负荷计算公式为P30=KKL/eWL .Pe K为设备组的同时系数，即设备组在最大负荷时运行的设备容量与全部设备容量之比； KL为设备组的负荷系数，即设备组在最大负荷时输出功率与运行设备容量之比； e为设备组的平均效率，即设备组在最大负荷时输出功率与取用功率之比； WL为配电线路的平均效率，即配电线路在最大负荷时的末端功率（亦即设备组的取用功率）与首端功率（即计算负荷）之比。按

12、需要系数法确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为P30=KdPe 实际上，须要系数Kd不仅与用电设备组的工作性质，设备台数，设备效率和线路损耗等因素有关，而且与操作人员的技能和生产组织等多种因素有关，因此应尽量可能地通过实测分析确定，使之尽量接近实际。 无功计算负荷为 Q30=P30tan视在计算负荷为 S30=P30/COS 计算电流为 I30=S30/(UN) 式中，UN为用电设备组的额定电压。 如果为一台三相电动机，则其计算电流就取为其额定电流，即 I30=IN=PN/(UNCOS) 三、按二项式法确定计算负荷 （一）基本公式二项式法的基本公式是P30=bPe+cPx式中，bPe为表

13、示用电设备组的平均功率，其中Pe是用电设备组的设备总容量，其计算方法如其按需要系数法中所述；cPx为表示用电设备组中x台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中Px是x台最大容量的设备总容量；b、c为二项式系数。其余的计算负荷Q30、S30I、30的计算与前述需要系数法的计算相同。注意：按二项式法确定计算负荷时，如果设备总台数n少于规定的最大容量设备台数x的2倍（n2x)时，其最大容量台数x宜适当取小，建议取x=n/2,且按“四舍五入”修约规则取整数。（二) 多组用电设备技术负荷的确定 采用二项式法确定多组用电设备总的计算负荷时，亦应考虑各组用电设备的最大负荷不同时出现的因素。但不计入一个

14、同时系数，而是在各组用电设备中取其中一组最大的附加负荷cPx，再加上各组的平均负荷bPe,由此求得其总的有功计算负荷，即总的有功计算负荷为P30=(bPe)i+(cPx)max (2-22) 总的无功计算负荷为Q30=(bPetan)i+(cPx)maxtanmax 式中，tanmax为最大附加负荷(cPx)max的设备组的平均功率因数角的正切值。 第三节 单项设备组计算负荷的确定 一、 概述 在工厂里，出了 广泛应用的三项设备外，还应用诸如电焊机、电炉、电灯等各种单相设备。单相设备接在三相线路中，尽可能的均衡分配，使三相负荷就可能的平衡。如果三相线路中单相设备的总容量不超过三相设备总容量15

15、%，则不论单相设备如何分配，单相设备科与三相设备综合按三相负荷平衡计算。如果单相设备容量超过三相设备容量15%时，则应将单相设备容量换算为等效三相设备容量，再与三相设备容量想加。 由于确定计算负荷的目的，主要是为了选择线路上的设备和导线（包括电缆），时线路上的设备和导线在计算电流通过时不至于过热或损坏，因此在接有较多单相设备的三相线路中，不论单相设备接于相电压还是线电压，只要三相负荷不平衡，就应以最大负荷相有功负荷的3倍作为等效三相有功负荷，以满足安全运行的要求。 二、 单相设备组等效三相负荷的计算 （一）单相设备接于相电压时的负荷计算 等效三相设备容量Pe应按最大负荷相所接的单相设备容量Pe

16、.m的3倍计算，即Pe=3Pe.m 等效三相计算负荷则按前述需要系数法计算。 （二）单相设备接于线电压时的负荷计算 1.接于同一线电压时由于容量为Pe.的单相设备接在线电压上产生的电流I=Pe./(UCOS),这一电流应与其等效三项设备容量Pe产生的电流）相等，因此其等效三相设备容量Pe=2. 接于不同线电压时 接于不同线电压的等效三相设备容量 Pe=P1+(3-)P2Qe=P1tan1+(3-)P2tan2(3） 单相设备分别接于线电压和相电压时的负荷计算 首先应将接于线电压的单相设备容量换算为接于相电压的设备容量，然后分相计算各相的设备容量和计算负荷。而总的等效三相有功计算负荷为其最大有功

17、负荷相的有功计算负荷P30.m的3倍，即P30=3P30.m总的等效三相无功计算负荷为最大有功负荷相的无功计算负荷Q30.m的3倍，即Q30=3Q30.m第4节 变电所主变压器型式和联结组别的选择1、 工厂供电系统的功率损耗 （一）线路功率损耗的计算线路功率损耗包括有功和无功两大部分。1. 有功功率损耗 有功功率损耗是 电流通过线路电阻所产生的，按下式计算式中，为线路的计算电流；为线路每相的电阻。 电阻=，这里为线路长度，为线路单位长度的电阻值。2. 无功功率损耗 无功功率损耗时电流通过线路电抗所产生的，按下式计算。式中，为线路的计算电流；为线路每相的电抗。 电抗=，这里的为线路长度,为线路单

18、位长度的电抗值。（2） 变压器功率损耗的计算 变压器功率损耗也包括有功和无功两大部分。1. 变压器的有功功率损耗变压器的有功功率损耗有两部分组成：(1) 铁芯中的有功功率损耗，即。铁损在变压器一次绕组的外施电压和频率不变的条件下，是固定不变的，与负荷无关。铁损可由变压器空载试验测定。变压器的空载损耗可认为就是铁损，因为变压器的空载电流很小，在一次绕组中产生的有功损耗可略去不计。(2) 有负荷时一、二次绕组中的有功功率损耗，即铜损。铜损与负荷电流（或功率）的平方成正比。铜损可由变压器短路实验测定。变压器的短路损耗可认为就是铜损，因为变压器短路时一次侧短路电压很小，在铁芯中产生的有功功率损耗可略去

19、不计。因此，变压器的有功功率损耗为式中为变压器的额定容量；为变压器的计算负荷；为变压器的负荷率， 2. 变压器的无功功率损耗也由两部分组成：（1） 用来产生主磁通即产生励磁电流的一部分无功功率，用表示。它只与绕组电压有关，与负荷无关它与励磁电流（或近似地与空载电流）成正比，即 式中，为变压器空载电流占额定电流的百分值。（2） 消耗在变压器一、二次绕组电抗上的无功功率。额定负荷下的着部分无功损耗用表示。由于变压器绕组的电抗远大于电阻，因此近似与短路电压（即阻抗电压）成正比，即 式中，为变压器的短路电压占额定电压的百分值。变压器的无功功率损耗为或 在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压

20、器的功率损耗可按下列简化公式近似计算。有功损耗 无功损耗 2、 工厂供电系统的电能损耗（1） 线路的电能损耗 线路上全年的电能损耗可按下式计算 式中，为通过线路的计算电流；为线路每相的电阻；为年最大负荷损耗小时。（2） 变压器的电能损耗 变压器的电能损耗包括两部分：（1）变压器铁损引起的电能损耗。只要外施电压和频率不变。它就是固定不变的，它近似于空载损耗, 因此其全年电能损耗为 (2) 变压器铜损引起的电能损耗，它与负荷电流（或功率)的平方成正比，即与变压器负荷率的平方成正比，它近似于短路损耗,因此其全年电能损耗为式中，为变压器的年最大负荷损耗小时。第5节 工厂的计算负荷和年电能消耗量1、 工

21、厂计算负荷的确定工厂计算负荷是选择工厂电源进线一、二次设备（包括导线、电缆）的基本依据，也是计算工厂的功率因数和工厂需电容量的基本依据。（1） 按逐级计算法确定工厂计算负荷工厂的计算负荷，应该是高压母线上所有高压配线计算负荷之和，再乘上一个同时系数。 工厂及变电所低压侧总的计算负荷、 、 和的计算公式，分别是：总的有功计算负荷为 总的无功计算负荷为 总的视在计算负荷为 总的计算电流为 其，。（三） 按年产量估算工厂计算负荷 在工厂年产量A乘上单位产品消耗电量a,就得到工厂全年的需电量 在求出年需电量后，除以工厂的年最大负荷利用小时，就可求出工厂的有功计算负荷 （4） 工厂的功率因数 无功补偿及

22、补偿后的计算负荷 1. 工厂的功率因数 （1）瞬时功率因数 瞬时功率因数可由功率因数表（相位表）直接测量，亦可由功率表 电流表和电压表的读数按下式求出（间接测量） 式中，P 为功率表测出的三相功率读数（KW)；I为电流表测出的线电流读数（A)；U 为电压表测出的线电压读数（KV)。（2） 平均功率因数 平均功率因数亦称为加权平均功率因数，按下式计算式中，为某一时间内消耗的有功电能，由有功电度表读出；为某一时间内消耗的无功电能，由无功电度表读出。（3） 最大负荷时的功率因数 最大负荷时的功率因数指在年最大负荷（即计算负荷）时的功率因数，按下式计算2. 无功功率补偿工厂中由于有大量的感应电动机，电

23、弧机，电弧炉即气体放电灯等感性负荷，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力，改善设备运行性能，提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑人工补偿。再确定了总的补偿容量后即可根据所选并联电容器的容量来确定电容器的个数，即由上式计算所得的电容器个数n,，对于单相电容器（电容器全型号后面标“1”者）来说，应取3的倍数，以便三相均衡分配。3. 工厂(或车间）装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿装置装设地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿的容量，即总的无功计算负荷补偿后总的视在计算负荷二、 工厂年电量消耗量的计算工厂年电量消耗量可用工厂的年产量级单位产品耗电量进行估算。

24、工厂年电能消耗量的较精确计算，可用工厂的有功和无功计算负荷和，即年有功电能消耗量年无功电能消耗量式中，为年平均有功负荷系数，一般取0.70.75；为年平均无功负荷系数，一般取0.760.82；为年实际工作小时数，一班制可取2300，两班制可取4600，三班值可取6900。 第二章 变电所及主变压器的选择 第一节 变配电所所址的选择1、 变配电所所址选择的一般原则 选择工厂变、配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定：1) 接近负荷中心。2) 进出线方便。3) 接近电源侧。4) 设备运输方便。5) 不应设在有剧烈震动或高温的场所。6) 不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，当无法远离时，不应

25、设在污染盛行风向的下风侧。7) 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。8) 不应设在有爆炸危险的正上方或正下方，有火灾危险环境亦是一样的。9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。10) 高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房和建在一起。GB50053-9410kv及以下变电所设计规范规定：1) 装有可燃性油浸电力变压所的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在而级耐火等级的建筑物内时，建筑物应采取局部防火措施。2) 多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变、配电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴

26、邻和疏散出口的两旁。3) 高层建筑中，装有可燃性油的电气设备的变、配电所。当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁，并按现行国家标准GB50045-95高层民用建筑设计防火规范有关规定，采取相应的防火措施。4) 露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所;有腐蚀性气体地场所。挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物旁。附近有棉、粮即其它易燃、易爆物品集中地露天堆放场。容易沉淀可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。二、负荷中心的确定法利用以符合圆表示的负荷指示图在工厂总平面图上，按适当的比例K（）作出

27、各车间（建筑）及宿舍的负荷圆。负荷圆的圆心一般选在车间或宿舍区地中央。圆半径（单位为）为式中，车间或宿舍区的计算负荷（单位为KW)。利用以负荷圆表示的负荷指示图，可以大致地判明负荷中心的位置。第2节 变配电所型式的选择 变配电所有屋内式和屋外式两大型式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内（室内）变电所或组合式成套变电站。负荷小而分散的工厂车间即生活区，或许远离有易燃易爆危险及有腐蚀性车间时，宜设独立变电所。如户外环境正常

28、，亦可设露天式变电所。工厂的生活区，当变压器容量在315KVA及以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。第3节 变电所主变压器台数和容量的选择 一、变电所主变压器台数的选择 主变压器台数应根据负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：1） 有大量一级负荷或二级负荷。2） 季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。3） 集中负荷较大，例如大于1250VA。其它情况下宜装设一台变压器。2、 变电所主变压器容量的选择 1.装有一台主变压器的变电所 主变压器容量应不小于总的计算负荷，即2. 装有两台主变压器的变电所 每台变压器容量不应小于总的计算负荷的60%，最好为

29、总计算负荷的70%，即同时每台主变压器容量不应小于全部以、二级负荷之和，即3. 主变压器单台容量上限 单台配电变压器（低压为0.4KV）的容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用较大容量（例如）的配电变压器。第四节 变电所主变压器型式和联结组别的选择1、 变电所主变压器型式的选择一般正常环境的变电所，可选用油浸式变压器，且应优先选用SL7、S7、S9等系列低损耗电力变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或者防腐型变压器，例如SL14等系列全密封式变压器，具有防震、防腐、防尘的性能，并可与爆炸性气体相隔离。多层或高层主体建

30、筑内变电所，宜选用不燃或难燃型变压器，例如SCL系列环氧树脂浇注干式变压器或型变压器。多雷地区及土壤电阻率较高的山区，宜选用防雷型变压器。例如SCL等型变压器，其二次绕组采用曲折形（Z形)联结。供电电压偏低或电压波动严重而用电设备对电压质量又要求较高的场所，可选用有载调压型变压器，例如SZL7、SZ9等。2、 变电所主变压器联结组别的选择三相负荷基本平衡，其低压中性电流不致超过低压绕组额定电流25%，且供电系统中诸波干扰不甚严重时，三相配电变压器的联结组可选Yyn0。当有单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时，或供电系统中存在较大的“谐波源”、高次谐波电流比较突出时，

31、三相配电变压器的联结组宜选Dyn11. 第三章 工厂电力线路第1节 工厂电力线路及其结线方式1、 电力线路的任务和类别电力线路是电力系统的重要组成部分，担负着输送和分配电能的重要任务。电力线路按电压高低分，有高压线路即1KV以上线路和低压线路即1KV以下线路。电力线路按结构型式分，有架空线路、电缆线路和车间（室内）线路等。2、 高压线路的结线方式工厂的高压线路有放射式，树干式和环形等基本结线方式。（1） 放射式结线 放射式线路之间互不影响，供电可靠性较高，便于装设自动装置，高压开关设备用的较多，且每台高压断路器须装设一个高压开关柜，从而使投资增加。而且这种放射式线路发生故障或检修时，该线路所供

32、电的负荷都要停电。要进一步提高其供电可靠性，可在各车间变电所高压侧之间或低压侧之间敷设联络线。要进一步提高其供电可靠性，还可采用来自两个电源的两路高压进线，然后经分段母线，由两段母线用双回路对用户交叉供电。（2） 树干式结线优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量；采用的高压开关数量少，投资较省。缺点：供电可靠性低，当高压配电干线发生故障或检修时接于干线的所有变电所都要停电，且在实现自动化方面，适应性较差。 要提高供电可靠性，可采用双杆线供电或两端供电的结线方式。（3） 环形结线 环形结线，实质上是两端供电的树干式结线。为了便于实现线路的保护的选择性，因此大多数环形线路采取“开口”运行方式

33、，即环形线路中有一处开关是断开的。3、 低压线路的结线方式 工厂的低压配电线路也有放射式、树干式和环形等基本结线方式。（1） 放射式结线的特点是：其引出线发生故障是互不影响，供电可靠性较高，在一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多。该线路多用于设备容量大或对供电可靠性要求高的设备配电。（2） 树干式结线树干式结线的特点正好与放射式结线相反。树干式采用的开关设备较少，有色金属消耗量也较少，但发生故障时，影响范围大因此供电可靠性较低。（3） 环形结线环形结线，供电可靠性较高。任一段线路发生故障或检修时，都不造成供电中断，或只短时停电，一旦切换电源的操作完成，即能恢复供电。环形结线，

34、可使电能损耗和电压损耗的减少环形系统的保护装置及其整定配合比较复杂，如配合不当，发生误动作，反而扩大故障停电范围。实际上，低压换形线路多采用：开口“方式运行。第2节 工厂电力线路的结构和敷设1、 架空电路地结构和敷设由于架空线路与电缆线路相比有较多的优点，如成本低、投资少，安装容易，维护和检修方便,易于发现和排除故障等。架空线路由导线、电杆、绝缘子和线路金具等主要元件组成。为了防雷，在架空线路上架设避雷线（架空地线）。为了加强电杆的稳定性，有的还安装有拉线或板桩。（1） 架空线路的导线导线是线路的主体，担负着输送电能的功能。它架设在电杆上边，要经常承受自身重量和各种外力的作用，并要承受大气中各

35、种有害物质的侵蚀。因此导线必须具有良好的导电性，同时要具有一定的机械强度和耐腐蚀性，尽可能地质轻廉价。导线材质有铜、铝和钢。铜的导电性最好（电导率为53），机械强度也相当高（抗拉强度约为380），然而铜是贵重金属，应尽量节约。铝的机械强度较差（抗拉强度约为160），但其导电性较好（电导率为32），且质轻、廉价的优点。钢的机械强度很高,而且其导电性差，功率损耗大，并且容易锈蚀，因此钢线在工厂的架空线路上一般不用。架空线路一般采用裸导线，按其结构分为单股线和多股绞线。工厂供电一般采用多股绞线。架空线路一般采用铝绞线。在机械强度要求较高和35KV及以上的架空线路上，则多采用钢芯铝绞线。（二） 电杆、

36、横担和拉线电杆时支持导线的支柱，时架空线路的重要组成部分。对电杆的要求，主要是要有足够的机械强度，同时尽可能经久耐用，廉价，便于搬运和安装。电杆按其采用的材料分，有木杆、水泥杆和铁塔等三种。电杆按其在架空线路中的功能和地位分，有直线杆、分段杆、转角杆、终端杆、跨越杆和分支杆等型式。横担安装在电杆的上部，用来安装绝缘子以架设导线。常用用的横担有木横担、铁横担和瓷横担。现在工厂普遍采用的是铁横担和瓷横担。拉线是为了平衡电杆各方面的作用力，并抵抗风压以防止电杆倾倒用的，如终端杆、转角杆、分段杆等往往都装有拉线。（3） 线路绝缘子和金具 绝缘子又称瓷瓶。线路绝缘子用来将导线固定在电杆上，并使导线与电杆

37、绝缘。因此对绝缘子既要求具有足够的机械强度。线路绝缘子按电压高低分低压绝缘子和高压绝缘子两大类。线路金具是用来连接导线、安装横担和绝缘子等金属附件，包括安装真是绝缘子的穿芯螺钉，将横担或拉线松紧的花蓝螺钉，以及悬式绝缘子串的挂环、刮板、线夹等。（4） 架空线路的敷设1. 敷设的要求和路径的选择敷设架空线路时，要严格遵守有关技术规程的规定。在施工时，要注重安全施工，采取有效地安全措施，特别是立杆、组装和架线时，更要注意人身安防止事故发生。验收时，要确保工程质量。选择架空线路的路径时，应考虑以下原则：路径要短，转角要少；交通运输方便，便于施工架设和维护；尽量避开河洼和雨水冲刷地带及易撞、易爆、易燃

38、等危险场所；不应引起机耕、交通和人行困难；应与建筑物保持一定的安全距离；应与工厂和城镇的建设规划协调配合，并适当考虑今后的发展。2. 导线在电杆上的排列方式三相四线制低压架空线路的导线，一般都采用水平排列，由于中性线的电位再三相对称是为零，而且其截面积也较小，机械强度较差，所以中性线一般架设在靠近电杆的位置。三相三线制架空线路的导线，可三角形排列，也可水平排列。多回路导线同杆架设时，可三角，水平混合排列。3. 架空线路的档距、弧垂及其它距离 架空线路的档距（又称跨距），是同一线路上相邻电杆之间的水平距离。导线的弧锤（又称弛垂），是架空线路一个档距内导线最低点与两端电杆上导线悬挂点间的垂直距离。

39、倒显得弧垂是由于导线存在着荷重所形成的。架空线路的线路距离、导线对地面和水面的最小距离、架空线路与各种设施接近和交叉的最小距离等，在有关技术规程中均有规定，设计和安装必须遵守。二、电缆线路的结构和敷设电缆线路与架空线路相比，具有成本高，投资大、维修不便等缺点，但它具有运行可靠、不易受外界影响、不需要架空电杆、不占地面、不碍观瞻等优点，特别是在有腐蚀性气体和易燃、易爆场所，不宜架设架空线路时，只有敷设电缆线路。（1) 电缆和电缆头电缆的类型很多。供电系统中常用的电力电缆，按其缆芯材质分铜芯和铝芯两大类。按其采用的绝缘介质分油浸纸绝缘的和塑料绝缘的两大类。油浸纸绝缘电缆具有耐压强度高、耐热性能好和

40、使用年限较长等优点，因此应用相当普遍。目前我国生产的塑料电缆有两种：一种是聚氯乙烯绝缘及护套电缆，一生产至10KV电压等级。另一种是交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆，其电气性能更优越，现已生产至110KV电压等级。电缆头包括电缆中间接头和电缆终端头。环氧树脂浇注的电缆头具有绝缘和密封性能好、体积小、重量轻、成本低等优点，曾广泛用于10KV及以下的系统中。(2) 电缆的敷设1. 电缆的敷设方式工厂中常见的电缆敷设方式有直接埋地敷设、利用电缆沟和电缆桥架等几种，而电缆隧道和电缆排管等敷设方式较少采用。2. 电缆敷设路径的选择选择敷设路径时，应考虑以下原则：避免电缆遭受机械性外力、过热、腐蚀等危害；在满

41、足安全要求条件下应使用电缆较短；便于敷设、维护；应避开将要挖掘施工的地方。3. 电缆敷设的一般要求 1）电缆长度宜按实际线路长度考虑的裕量，以作为安装、检修时的备用。只埋电缆应作波浪形埋设。 2）下列场合的非铠装电缆应采取穿管保护：电缆引入或引出建筑物或构筑物；电缆穿过楼板及主要墙壁处；从电缆沟道引出至电杆，或沿墙敷设的电缆距地面2m高度及埋入地下小于0.3深度的一段；电缆与道路、铁路交叉的一段。所用保护管的内径不得小于电缆外径或多根电缆包络外径的1.5倍。3） 多根电缆敷设在同一通道中位于同侧的多层支架上时，应按下列要求进行配置：应按电压等级由高到低的电力电缆、强电至弱电的控制和信号电缆、通

42、信电缆的顺序排列；支架层数通道空间限制时，35KV及以下的相邻电压等级电力电缆，可排列与同一支架，1KV及以下电力电缆也可与强电控制和信号电缆配置在同一支架；同一重要回路的工作与备用电缆实行耐火分隔时，宜适当配置在不同层次的支架上。4） 明敷的电缆不宜平行敷设于热力管道。5） 电缆远离爆炸性气体释放源。6） 电缆沿输送易燃气体的管道敷设时，应配置在危险程度较低的一侧，且应符合下列规定： 易燃气体密度比空气大时，电缆宜在管道上方；易燃气体密度比空气小时，电缆宜在管道下方7） 电缆沟的结构应考虑到防火和防水。8） 直接敷设于非冻土地区的电缆，其外皮至地下构筑物基础的距离不得小于0.3；至地面的距离

43、不得小于0.7；当位于车行道或耕地的下方时应适当加深，且不得小于1。电缆直埋于冻土地区时，宜埋入冻土层以下。9） 电缆的金属外皮、金属电缆头及保护钢管和支架等均应可靠接地。第3节 导线和电缆截面的选择计算1、 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择导线和电缆截面时必须满足下列条件： 1.发热条件导线和电缆（包括母线）在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。 2.电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应超过正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。 3.经济电流密度3

44、5KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称之为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按原则选择。 4.机械强度 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。2、 按发热条件选择导线和电缆的截面 （三）三相系统相线截面的选择电流通过导线（或电缆，包括母线，下同）时，要产生能耗，使导线发热。裸导线的温度过高时，会使接头处地氧化加剧，增大接触电阻，使之进一步氧化，如此恶性循环，最后可发展到断线。 按发热条件选择三相系统中的相截面时，应使其允许

45、载流量不小于通过相线的计算电流，即所谓导线的允许载流量，就是在规定的环境温度条件下，导线能够连续承受而不致使其稳定温度超过允许值的最大电流。如果导线敷设地点的环境温度与导线允许载流量所采用的环境温度不同时，则导线的允许载流量应乘以温度校正系数式中，为导线额定负荷时的最高允许温度；为导线的允许载流量所采用的环境温度；为导线敷设地点实际的环境温度。 这里所说的“环境温度”，是按发热条件选择导线和电缆的特定温度。（2） 中性线和保护线截面的选择1. 中性线（N线）截面的选择三相四线制系统中的中性线，要通过系统的不平衡电流和零序电流，因此中性线的允许载流量，不应小于三相系统的最大不平衡电流，同时应考虑

46、谐波电流的影响。 一般三相四线制线路的中性线截面，应不小于相线截面的50%即而由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面应与相线截面相同，即=2. 保护线（PE线）截面的选择根据短路热稳定度地要求，保护线（PE线）的截面，按GB5005495低压配电设计规范规定：（1） 当16时(2) 当1635时0.53. 保护中性线（PE线）的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。第4节 工厂电力线路的运行维护1、 架空线路的经济运行维护（1） 一般要求对厂区架空线路，一般要求

47、每月进行一次巡视检查。如遇大风大雨及发生故障等特殊情况时的临时增加巡视次数（2） 巡视项目（1） 电杆有无倾斜、变形、腐朽、损坏及基础下沉等现象，如有，应设法修理。（2） 沿线路的地面是否堆放有易燃、易爆和强腐蚀性物体，如有，应立即设法挪开。（3） 沿线路周围，有无危险建筑物，应尽可能保证在雷雨季节和大风季节里，这些建筑物不致对线路造成损坏。（4） 线路上有无树枝、风筝等悬挂物，如有，应设法消除。（5） 拉线和板桩是否完好，绑扎线是否紧固可靠，如有缺陷，应设法修理或更换。（6） 导线的接头是否接触良好，有无过热发红、氧化、腐蚀或断脱现象，绝缘子有无破损和放电现象，如有，应设法修理或更换。（7）

48、 壁垒装置的接地是否良好，接地线有无锈断情况，在雷电季节带来之前，应重点检查，以确保防雷安全。（8） 其它危及线路安全运行的异常情况。 2、 电缆线路的运行维护（1） 一般要求电缆线路大多是敷设在地下的，要作好电缆的运行维护工作，就要全面了解电缆的敷设方式结构布置、线路走向及 电缆头位置等。对电缆线路，一般要求每季进行一次巡视检查，并应经常监视其符合大小和发热情况。如遇大雨、洪水及地震等特殊情况及发生故障时，得临时增加巡视次数。（2） 巡视项目（1） 电缆头及瓷套管有无破损和放电痕迹；对填充有电缆胶（油）的电缆头，还应检查有无漏油溢胶的现象。（2） 对明敷电缆，还须检查外皮有无锈蚀、损伤，沿线

49、支架或挂钩有无脱落，线路上及附近有无堆放易燃易爆及强腐蚀性物体。（3） 对暗敷电缆及埋地电缆，应检查沿线的盖板和其它保护物是否完好，有无挖掘痕迹，路线标桩是否完整无缺。（4） 电缆沟内有无积水或渗水现象，是否堆有杂物及易燃易爆危险物。（5） 线路上各种接地是否良好，有无松脱、断股和腐蚀现象。（6） 其它危及电缆安全运行的异常情况。第四章电气安全，接地与防雷第一节 电气装置的接地1、 接地的有关概念（一）接地和接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼做接地体用的直接与大地

50、接触的各种金属构件、金属管道及建筑物地钢筋混泥土基础等，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线，接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。（2） 接地电流和对地电压 当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流，称为接地电流，用表示。由于这半球形的球面，在距接地体越远的地方，散流电阻越小。（三）接触电压和跨步电压 1.接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现

51、的电位差。例如人站在发生接地故障的设备旁边，手触及设备的金属外壳，则人手与脚之间所呈现的电位差，即为接触电压。 2.跨步电压跨步电压是指在接地故障点附近行走，两脚之间所出现的电位差。在带电的断线落地点附近及雷击时防雷装置泄放雷电流的接地体附近行走时，同样也会出现跨步电压。跨步电压的大小与离接地点的远近及跨步的长短有关，越靠近接地点及跨步越长，跨步电压越大。通常离接地点达20时，跨步电压为零。（4） 工作接地、保护接地和重复接地1. 工作接地 工作接地是为保证电力系统和设备达到正常工作要求而进行的一种接地，例如电源中性点的接地、防雷装置的接地等。各种工作接地有各自的功能。例如电源中性点直接接地，

52、能在运行中维持三相系统中相线对地电压不变；而电源中性点经消弧线圈接地，能在单相接地时相处接地点的断弧电弧，防止系统出现过电压。至于防雷装置的接地，其功能更是显而易见的，不进行接地就无法对地泄放雷电流，从而无法实现防雷的要求。2.保护接地保护接地是为保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分接地。保护接地的型式有两种：设备的外露可导电部分经各自的接地线（PE线）直接接地，如在TT和IT系统中。设备的外露可导电部分经公开的PE线（在TN-S系统中）或经PEN线（TN-C系统中）接地这种接地型式我国习惯称为“保护接零”。必须注意：同一低压系统中，不能有的采取保护接地，有的又采取保护接零，否则

53、当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，采取保护接零的设备外露可导电部分带上危险的电压。3. 重复接地在TN系统中，为确保公开PE线或PEN线安全可靠，除在中性点进行工作接地外，还应在PE线或PEN线的下列地方进行重复接线：在架空线路终端及沿线每1km处；电缆和架空线引入车间或大型建筑物处。如不重复接地，则在PE线或PEN线断线且有设备发生单相接地故障时，接在断线后面的所有设备外露可导电部分都将呈现接近于相电压的对地电压，即,这是很危险的。如进行了重复接地，则在发生同样故障时，断线后面的设备外露可导电部分的对地电压为，危险程度大大降低。3、 接地装置的装设（1） 自然接地体的利用在设计和装设接

54、地装置时，首先应充分利用自然接地体，以节约投资，节约钢材。可作为自然接地体的有：与大地有可靠连接的建筑物地钢结构和钢构、行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋地敷设的不少于两根的电缆金属外皮等。对于变电所来说，可利用其建筑物钢筋混泥土基础作为自然接地体。（2） 人工接地体的装设人工接地有垂直埋设和水平埋设两种基本结构型式。最常用的垂直接地体为直径50、长2.5的钢管。如果采用的钢管直径小于50，则因钢管的机械强度较小，易弯曲，不适于采用机械方法打入土中；如果直径大于50，钢材耗用增大，而流散电阻减小甚微，很不划算。如果采用的钢管长度小于2.5时，流散电阻增加很多；如果长度大于2.5时，既难

55、于打入土中，而流散电阻减小也不显著。（3） 防雷装置的接地要求避雷针宜设独立的接地装置。为了防止雷击时雷电流在接地装置上产生的高电位对被保护的建筑物和配电装置及其接地装置之间，应有一定的安全距离，此距离与建筑物的防雷等级有关，但空气中安全距离，地下的安全距离。为了降低跨步电压，保障人身安全，按GB50057-94规定，防止击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道的距离不应小于。当小于时，应采用下列措施之一：水平接地体局部深埋不应小于；水平接地体局部应包绝缘物，可采用厚的沥青层；采用沥青碎石地面或在结地体上面敷设厚的沥青层，其宽度应超过接地体。第2节 防雷1、 防雷设备（1） 接闪器 接闪器就是专

56、门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属杆称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。1. 避雷针避雷针一般采用镀锌圆钢（针长以下时内径不小于，针长时直径不小于）或镀锌钢管（针长以下时内径不小于，针长时内径不小于）制成。它通常安装在电杆（支柱）或构架、建筑物上。它的下端要经引下线与接地装置连接。避雷针的功能实质上是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场（着附加电场是由于雷云对避雷针产生静电感应引起的）使雷电畸变，从而将雷云放电的通道，由原来可能向被保护物体发展的方向，吸引到避雷针本身，然后经与避雷针相连的引下线和接地装置将雷电泄放到大

57、地去，使被保护物免受直接雷击。新颁国家标准GB5005794建筑物防雷设计规范规定采用IEC推荐的“滚球法”来确定避雷针和避雷线的保护范围。所谓“滚球法”，就是选择一个半径为（滚球半径）的球体，沿需要防护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针(线）或避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。单支避雷针的保护范围，按GB5005794规定，应按下列方法确定：（1） 当避雷针高度时1） 距地面处做一平行于地面的平行线。2） 以避雷针的针尖为圆心，为半径做弧线交与平行线的A、B两点。3） 以A、B为圆心，为半径做弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线

58、起到地面止的整个锥形空间，就是避雷针的保护范围。4)避雷针在倍保护物高度的平面上的保护半径，按其下式 式中，为滚球半径。表8-4 按建筑物防雷类别确定滚球半径和避雷网格尺寸 建筑物防雷级别 滚球半径 避雷网格尺寸/ 第一类防雷建筑物 30 或 第二类防雷建筑物 45 或 第三类防雷建筑物 60 或 5） 避雷针在地面上的保护半径，按下式计算（2） 当避雷针高度时在避雷针上取高度的一点代替单支避雷针的针尖作圆心。其余做法相同。关于两支及多支避雷针的保护范围，可参看GB5005794或有关设计手册，此处省略。2. 避雷线避雷线一般采用截面不小于的镀锌钢绞线架设在架空线路的上面，以保护架空线路或其它

59、物体（包括建筑物）免遭直接雷击。单根避雷线的保护范围，按GB 5005794规定：当避雷线的高度时，无保护范围，当避雷线的高度时，应按下列方法确定。注意：确定架空避雷线的高度时，应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间的档距小于时，其避雷线中点的弧垂宜采用，档距为时宜采用。1) 距地面处做一平行于地面的平行线。2) 以避雷线为圆心，为半径，做弧线相交或相切，并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围。3) 当时，保护范围最高点的高度按下式计算4) 避雷线在高度的平面上的保护宽度，按下式计算式中，为避雷线的高度；为被保护物地高度。关于两根避雷线的高度的保护范围，可参看GB5005794或有关设计手册，此处省略。3. 避雷带和避雷网避雷带和避雷网主要用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应