供配電技術(shù)課程設(shè)計

1、供配電課程設(shè)計報告第一章 緒論隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的電能用戶。電能可以方便的轉(zhuǎn)化為其他形式的能源，例如：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。供配電系統(tǒng)是電力系統(tǒng)的重要組成部分，供配電系統(tǒng)的任務(wù)就是向用戶和用電設(shè)備供應(yīng)和分配電能。用戶所需的電能，絕大多數(shù)是由公共電力系統(tǒng)供給的，所以供配電

2、至關(guān)重要，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求：1. 安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2. 可靠 應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。3. 優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求.4. 經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用，電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然

3、是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小，除電化工業(yè)外。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量是提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本、減輕工人的勞動強(qiáng)度、改善工人的勞動條件、有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義。因此做好工廠供電工作對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)也

4、具有重大的作用。第二章 供配電的要求2.1 供配電系統(tǒng)設(shè)計的一般規(guī)定（1）配電電壓應(yīng)采用220/380V。（2）配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、設(shè)備布置、負(fù)荷容量及性質(zhì)等綜合考確定。（3）配電系統(tǒng)應(yīng)滿足生產(chǎn)和使用所需的供電可靠性和電壓質(zhì)量；接線簡單，并具有一定的靈活性；操作安全，檢修方便；另外，還要考慮節(jié)省有色金屬消耗、減少電能損耗。（4）自變壓器二次側(cè)至用電設(shè)備之間的低壓配電級數(shù)不宜超過三級，但對非重要負(fù)荷供電時，可超過三級。(5)由公用電網(wǎng)引入建筑物內(nèi)的電源線路，應(yīng)在屋內(nèi)靠近進(jìn)線點便于操作維護(hù)的地方裝設(shè)電源開關(guān)和保護(hù)電器。若由本單位配變電所引入建筑物內(nèi)的專用電源線路，可裝設(shè)不帶保護(hù)的隔離電器。

5、(6)當(dāng)用電設(shè)備容量大，或負(fù)荷性質(zhì)重要，或在很潮濕、有腐蝕性環(huán)境的車間及建筑物內(nèi)，宜采用放射式配電。(7)各級低壓配電屏(箱)，應(yīng)根據(jù)發(fā)展的可能性留有適當(dāng)?shù)膫溆没芈贰?.2 多層建筑的低壓配電的一般原則（1）應(yīng)滿足計量、維護(hù)管理、供電安全、可靠的要求，應(yīng)將照明與電力負(fù)荷分成不同配電系統(tǒng)。（2）確定多層住宅低壓配電系統(tǒng)及計量方式時，應(yīng)與當(dāng)?shù)毓╇姴块T協(xié)商，一般可采用以下幾種方式： 單元總配電箱設(shè)于首層，內(nèi)設(shè)總計量表，各層配電箱內(nèi)設(shè)分戶表，由總配電箱至各層配電箱宜采用樹干式配電，各層配電箱至各用戶采用放射式配電； 單元不設(shè)總計量表，只在分層配電箱內(nèi)設(shè)分戶表，其配電干線、支線的配電方式同上項； 分戶計

6、量表全部集中于首層(或中間層)電表間內(nèi)，配電支線以放射式配電至各戶。（3）多層住宅照明計量應(yīng)一戶一表。（4）除多層住宅外的其他多層建筑，對于較大的集中負(fù)荷或較重要的負(fù)荷，應(yīng)從配電室以放射式配電；對于向各層配電間或配電箱的配電，宜采用樹干式和分區(qū)樹干式的方式。2.3 高層建筑的低壓配電的一般規(guī)則（1）選擇變壓器時，一般選用SCL型環(huán)氧樹脂干式變壓器。（2）將照明與電力負(fù)荷分成不同的配電系統(tǒng)；消防及其他防災(zāi)用電設(shè)施的配電宜自成體系。（3）對于容量較大的集中負(fù)荷或重要負(fù)荷從配電室以放射式配電；對各層配電間的配電宜采用下列方式： 工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源也采用分區(qū)樹干式或首層到頂層垂直干線的方

7、式； 工作電源和備用電源都采用由首層到頂層垂直干線的方式； 工作電源采用分區(qū)樹干式，備用電源取自應(yīng)急照明等電源干線。（4）對經(jīng)常處于備用狀態(tài)的消防泵、噴淋泵、事故排煙風(fēng)機(jī)等設(shè)備，不作為計算負(fù)荷的一部分來選擇變壓器容量。（5）高層建筑的配電箱設(shè)置和配電回路劃分，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)和密度、防火分區(qū)、維護(hù)管理等條件綜合確定。（6）自各層配電箱至用電負(fù)荷的分支回路。（7）高層住宅的照明計量表應(yīng)采用一戶一表，公用樓梯、公用走道的照明及公用電力計量宜單獨(dú)設(shè)表。 第三章 電力系統(tǒng)接地的介紹3.1 高壓系統(tǒng)的接地介紹1、按接地方式分類1）直接接地制式，即將變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點直接或通過小電阻與接地裝置相連。這

8、種接地制式的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時，接地電流很大，所以又叫大電流接地制式。2）不接地制式，即將變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點不與接地裝置相連或通過保護(hù)、測量、信號儀表、消弧線圈以及具有大電阻等接地設(shè)備與接地裝置相連。這種接地制式的系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生單相接地短路時，接地電流很小，所以又叫小電流接地制式。2、按接地設(shè)備分類1）不經(jīng)接地設(shè)備的接地制式，變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點不經(jīng)任何接地設(shè)備直接接地或不接地。2）經(jīng)電抗或消弧線圈的接地制式，變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點通過消弧線圈與接地裝置相連。3）經(jīng)電阻的接地制式，變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點通過電阻器與接地裝置相連。電阻器為高阻值者稱為高電阻接地制式，電阻器為低阻值者稱

9、為低電阻接地制式。4）經(jīng)電抗補(bǔ)償、電阻并聯(lián)的接地制式，變壓器或發(fā)電機(jī)的中性點通過電抗器與電阻器并聯(lián)接地，其中電抗器宜采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的消弧線圈。3.2 低壓系統(tǒng)接地介紹 3.2.1 IT接地系統(tǒng) IT系統(tǒng)與大地間不直接連接，電氣裝置的外露可導(dǎo)電部分通過保護(hù)接地線與接地極連接。在lT系統(tǒng)內(nèi):(1)電氣裝置帶電導(dǎo)體與地絕緣，或電源的中性點經(jīng)高阻抗接地;(2)所有的外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分經(jīng)電氣裝置的接地極接地。由于該系統(tǒng)出現(xiàn)第一次故障時故障電流小，電氣設(shè)備金屬外殼不會產(chǎn)生危險性的接觸電壓，因此可以不切斷電源，使電氣設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，并可通過報警裝置及檢查消除故障。IT系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生第二次故障時應(yīng)自動切斷電

10、源：當(dāng)在另一相線或中性線上發(fā)生第二次故障時，必須快速切除故障。IT系統(tǒng)特點（不引出中性線）發(fā)生第一次接地故障時，接地故障電流僅為非故障相對地的電容電流，其值很小，外露導(dǎo)電部分對地電壓不超過50V，不需要立即切斷故障回路，保證供電的連續(xù)性；發(fā)生接地故障時，對地電壓升高1.73倍；220V負(fù)載需配降壓變壓器，或由系統(tǒng)外電源專供；安裝絕緣監(jiān)察器。使用場所：供電連續(xù)性要求較高，如應(yīng)急電源、醫(yī)院手術(shù)室等。 IT 方式供電系統(tǒng) I 表示電源側(cè)沒有工作接地，或經(jīng)過高阻抗接地。第二個字母 T 表示負(fù)載側(cè)電氣設(shè)備進(jìn)行接地保護(hù)。 IT 方式供電系統(tǒng)在供電距離不是很長時，供電的可靠性高、安全性好。一般用于

11、不允許停電的場所，或者是要求嚴(yán)格地連續(xù)供電的地方，例如電力煉鋼、大醫(yī)院的手術(shù)室、地下礦井等處。地下礦井內(nèi)供電條件比較差，電纜易受潮。運(yùn)用 IT 方式供電系統(tǒng)，即使電源中性點不接地，一旦設(shè)備漏電，單相對地漏電流仍小，不會破壞電源電壓的平衡，所以比電源中性點接地的系統(tǒng)還安全。 但是，如果用在供電距離很長時，供電線路對大地的分布電容就不能忽視了。在負(fù)載發(fā)生短路故障或漏電使設(shè)備外殼帶電時，漏電電流經(jīng)大地形成架路，保護(hù)設(shè)備不一定動作，這是危險的。只有在供電距離不太長時才比較安全。這種供電方式在工地上很少見。 圖3-2-1-1 IT接地系統(tǒng)圖3.2.2 TT接地系統(tǒng)TT 方式供電系統(tǒng)是指將電氣設(shè)備的金屬外

12、殼直接接地的保護(hù)系統(tǒng)，稱為保護(hù)接地系統(tǒng)，也稱 TT 系統(tǒng)。第一個符號 T 表示電力系統(tǒng)中性點直接接地；第二個符號 T 表示負(fù)載設(shè)備外露不與帶電體相接的金屬導(dǎo)電部分與大地直接接地，而與系統(tǒng)如何接地?zé)o關(guān)。TT系統(tǒng)的主要優(yōu)點是：（1）能擬制高壓線與低壓線搭連或配變高低壓繞組間絕緣擊穿時低壓電網(wǎng)出現(xiàn)的過電壓；（2）對低壓電網(wǎng)的雷擊過電壓有一定的泄漏能力；（3）與低壓電器外殼不接地相比，在電器發(fā)生碰殼事故時，可降低外殼的對地電壓，因而可減輕人身觸電危害程度；1 （4）由于單相接地時接地電流比較大，可使保護(hù)裝置（漏電保護(hù)器）可靠動作，及時切除故障。TT系統(tǒng)的主要缺點是：（1）低、高壓線路雷擊時，

13、配變可能發(fā)生正、逆變換過電壓；（2）低壓電器外殼接地的保護(hù)效果不及IT系統(tǒng)（3）當(dāng)電氣設(shè)備的金屬外殼帶電（相線碰殼或設(shè)備絕緣損壞而漏電）時，由于有接地保護(hù)，可以大大減少觸電的危險性。但是，低壓斷路器（自動開關(guān)）不一定能跳閘，造成漏電設(shè)備的外殼對地電壓高于安全電壓，屬于危險電壓。（4）當(dāng)漏電電流比較小時，即使有熔斷器也不一定能熔斷，所以還需要漏電保護(hù)器作保護(hù)，困此TT系統(tǒng)難以推廣。（5）TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，而且難以回收、費(fèi)工時、費(fèi)料。 圖3-2-2-1 TT接地系統(tǒng)圖3.2.3 TN接地系統(tǒng)TN系統(tǒng)中所有電氣設(shè)備的外露導(dǎo)電部分接到保護(hù)線上，與配電系統(tǒng)的中性點相連。保護(hù)線應(yīng)在每個變電所或變

14、電站附近接地。配電系統(tǒng)引入建筑物時，保護(hù)線在其入口處接地。將保護(hù)線與附近的有效接地極相連，必要時可增加接地點并均勻分布。中性線的檢測與相應(yīng)切斷導(dǎo)線的要求與TT系統(tǒng)相同。根據(jù)中性線N與保護(hù)線PE是否合并的情況，將TN接地系統(tǒng)分為TN-C、TN-S和TN-C-S。1）TN-C接地系統(tǒng)保護(hù)線和中性線合并為PEN線的系統(tǒng)，具有簡單、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點。接地短路故障時，故障電流大，采用一般的過電流保護(hù)器切斷電源。對于單相負(fù)荷或三相不平衡負(fù)荷以及有諧波電流負(fù)荷的線路中，PEN線有電流，其產(chǎn)生的壓降呈現(xiàn)在電氣設(shè)備的金屬外殼和線路金屬套管上，對敏感設(shè)備不利。此外，PEN線上的微弱電流在爆炸危險環(huán)境也可能引起爆炸，因此

15、在爆炸危險環(huán)境中不能采用這種系統(tǒng)。由于PEN線在同一建筑物內(nèi)相互有電氣連接，所以當(dāng)PEN線斷線或相線直接與大地短路時，都呈現(xiàn)相當(dāng)高的對地故障電壓，會擴(kuò)大事故范圍。 圖3-2-3-1 TN-C接地系統(tǒng)圖2）TN-S接地系統(tǒng)保護(hù)線和中性線分開的系統(tǒng)。正常情況下PE線不通過負(fù)荷電流，所以與PE線相連的電氣設(shè)備的金屬外殼在正常時不帶電，所以可用于精密設(shè)備以及有爆炸危險的環(huán)境中。但是TN-S系統(tǒng)仍存在相線對大地短路引起電壓升高和對地故障電壓的蔓延問題。 圖3-2-3-2 TN-S接地系統(tǒng)圖3）TN-C-S接地系統(tǒng)PEN線從某點開始分為保護(hù)線和中性線。分開后的N線對地絕緣。為了防止混淆PE和N線。國標(biāo)規(guī)定

16、，PE、PEN線涂黃綠相間色標(biāo)，N線涂淺蘭色色標(biāo)。PEN線分開后就不能再合并，否則將失去分開后形成的TN-C-S接地系統(tǒng)的特點。 圖 3-2-3-3 TN-C-S接地系統(tǒng)圖第四章 防雷接地系統(tǒng)4.1防雷與接地系統(tǒng)概述4.1.1建筑物的防雷等級 一級防雷的建筑物：（1）凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、人工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡者。（2）具有0區(qū)或10區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物。（3）具有1區(qū)爆炸危險環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會造成巨大坡壞和人身傷亡者。（4）超高建筑物，如40層及以上的住宅建筑，建筑高度超過100米的其他民用以及一般工業(yè)建

17、筑物。二級防雷的建筑物：（1）國家級重點文物保護(hù)的建筑物。（2）國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。（3）國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。（4）制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。（5）高層建筑物，如19層及以上的住宅和高度超過50米的其他民用和一般工業(yè)建筑物。三級防雷的建筑物：（1）省級重點文物保護(hù)的建筑物及省級檔案館。（2）10至18層的普通住宅。建筑物高度不超過50米的教學(xué)樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、

18、圖書館、檔案樓和省級以下的郵政樓等。（3）預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。根據(jù)以上分類可知本建筑屬三級防雷建筑物，下面就就討論一下三級防雷建4.1.2防雷系統(tǒng)的設(shè)計原則1、保護(hù)器不影響被保護(hù)設(shè)備的正常工作；2、雷擊產(chǎn)生沖擊波時，所采用的防護(hù)器件應(yīng)有低阻抗，將沖擊電流直接導(dǎo)入大地而不產(chǎn)生危險的沖擊對地電位差；3、 防護(hù)器件應(yīng)有較高的承受沖擊能量的能力，并有規(guī)范的接地系統(tǒng)。按照IEC1312-13規(guī)范，為保護(hù)你變頻器系統(tǒng)的設(shè)備，將需要保護(hù)的空間劃分為不同的防雷區(qū)（LPZ），根據(jù)各部分空間不同的LEMP（雷閃電磁脈沖）的嚴(yán)重程度和實際情

19、況確立相應(yīng)的防護(hù)等級，合理使用相應(yīng)的防雷器。4、電源系統(tǒng)：據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，感應(yīng)雷中有80%是經(jīng)由電源線侵入網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的，要保護(hù)好電子設(shè)備，需要在它們的電源輸入端之前設(shè)置電源防雷器，這樣可以將從沿市電電路襲來的雷電過電壓提前泄放到大地。4.1.3一般的防雷措施 （1）各類防雷建筑物應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵人的措施。（2）第一類防雷建筑物和一些所規(guī)定的第二類防雷建筑物尚應(yīng)采取防雷電感應(yīng)的措施。（3）裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其它設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無法隔離的情況下，應(yīng)采取等電位連接。筑物的保護(hù)措施。4.2建筑物的防雷設(shè)施4.2.1建筑物防雷（1）本工程防雷等級為三類。建筑物的防雷裝置應(yīng)滿

20、足防直擊雷、防雷電感應(yīng)及雷電波的侵入，并設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)。（2）接閃器：接閃器采用10鍍圓銅，凡突出屋面的所有金屬構(gòu)件、金屬通風(fēng)管、金屬屋架等均與避雷帶可靠焊接。（3）引下線：線間距不大于25M。引下線上端與避雷帶焊接，下端與接地極焊接；引下線在距地0.75M設(shè)接地測試連接板，-0.5M預(yù)埋連接板供補(bǔ)打接地極用；設(shè)連接板的引下線位置參見一層接地及房頂防雷平面圖。（4）接地裝置：利用結(jié)構(gòu)獨(dú)立基礎(chǔ)做接地極，并利用結(jié)構(gòu)地梁內(nèi)鋼筋或40×4扁（無地梁鋼筋處）將樁基礎(chǔ)接地極連接在一起。4.2.2接地及安全措施（1）本工程防雷接地、電氣設(shè)備的保護(hù)接地等的接地共用同一的接地極，要求接地電阻不大于1歐姆，實測不滿足要求時，不打人工接地體。（2）凡正常不帶電，而當(dāng)絕緣破壞有可能呈現(xiàn)電壓的一切電氣設(shè)備金屬外殼均應(yīng)可靠接地。（3）本工程采用總等電位聯(lián)結(jié)，總等電位板由紫銅板紙制成，應(yīng)將建筑物內(nèi)保護(hù)干線、設(shè)備進(jìn)線總管等進(jìn)行聯(lián)結(jié)