工厂供电设计要点概论

工厂供电设计要点

力诺太阳能电力工程有限公司

夏征勇

1.1电缆选择电缆主要结构1.1电缆选择电缆型号、规格组成型号由7部分组成：1用途；2绝缘层；3导体代号(铜或铝)；4保护层；5特征；6铠装层；7外护层。例如：ZR-YJLV22，表示用途是阻燃、绝缘层是交联聚乙烯、导体是铝材、保护层是聚录乙烯、特征省略、铠装层是双钢带、外护层是聚乙烯。规格由3部分组成：1耐压(相电压/线电压)；2芯数；3截面。例如：ZR-YJLV22-0.6/13×150＋1×70，表示绝缘1KV的线电压、4芯、其中3芯是截面150㎜²，1芯截面是70㎜²。1.1电缆选择常用电缆(电线)VV—铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆VV22--铜芯聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套双钢带铠装层聚氯乙烯外护层电缆ZRA-YJV22—铜芯交联聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套电缆YJY22--铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套电缆KVV--聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套控制电缆ZRC-KVVP22-0.45/0.7510×1.5BV—铜芯聚氯乙烯绝缘电线（俗称独股塑料硬铜线）BVR--铜芯聚氯乙烯绝缘电线（俗称多股塑料软铜线）注：阻燃电缆分A、B、C，A类阻燃性能最优。1.1电缆选择电缆的温升曲线1是导体通电流温度上升，3倍Τ稳定曲线2是导体停止通电流温度下降。稳定温升τ是根据电缆绝缘材质而定，普通电缆一般65℃，交联电缆一般90℃1.1电缆选择电缆的允许载流量根据电流在该一种导体中产生的功率损耗P＝I²R，此损耗使该导体发热，如果周围环境温度低于该导体发热温度，该导体就向周围散热。根据该导体能承受的最大电流，使该导体通过的电流固定在这个最大电流值，此时发热和散热处于平衡，这个最大电流就是该导体的允许载流量。见下式：

Ks—散热系数0.015∽0.03，50㎜²为界，大截面(或室内)取小数，小截面(或室外)取大数。1.1电缆选择d—导线直径㎜(d≈导线截面×5÷4再开方)ρ—导体在允许温度时的电阻率(铜90℃-0.0226，铜65℃-0.0209)t1—导体承受最大电流时的稳定温度(交联90℃，普通65℃）t0—周围环境温度(一般从15℃∽40℃，间隔5℃)I允许—单芯电缆在计算公式各条件满足时的载流量例如：185交联电缆在室内40℃空气中的载流量I=√[0.015*3.14²*15.2³*（90-40）]÷（4*0.0226）=√0.148*3512*50÷0.0904=536A例如：16普通电缆在室外35℃空气中的载流量I=√[0.03*3.14²*4.47³*（65-35）]÷（4*0.0209）=√0.296*89*30÷0.0836=97A

1.1电缆选择结论：1）以上经过公式推导说明电缆通过的额定电流(允许最大电流)与导线材质、导线粗细、导线散热系数、环境温度、以及导线最大允许温度密切相关。2）以上计算公式只是单根电缆通过的额定电流，由于大部分电缆都是3∽5芯，因此多芯电缆实际通过的电流比公式计算结果小，三芯电缆载流量一般是单芯电缆的0.7倍左右。3）设计选择电缆载流量要按照：I设计≤I电缆允许

1.2低压断路器选择低压断路器又称塑壳断路器、框架断路器、空气断路器、自动开关、微断，无论哪种，结构大体如右图：短路时过流脱扣动作，短路电流动作大小调整吸力弹簧过载时热脱扣动作，过载倍数调整热金属片整定螺钉电源电压降低或消失时失压脱扣动作，电压降低百分数调整失压弹簧远方跳闸分励脱扣动作

1.2低压断路器选择过流脱扣器的调整长延时脱扣，保护线路一般有1、1.3、2、3倍额定电流，保护电动机有6倍额定电流，还可有更长时间倍数的，脱扣时间与电流倍数曲线如下图：

1.2低压断路器选择保护线路长延延时脱扣器动动作电流特性性实际电流/整定电流100A以下断路器100A以上断路器1.0不动作不动作1.3小于1小时小于1小时2.0小于4分钟小于10分钟3.0瞬动，1或3秒返回瞬动，3或8秒返回短延时脱扣，，延时时间有有3档，0.1秒、0.2秒、0.4秒。2500A及以上的断路路器，设置电电流倍数一般般在3∽10倍，无反时限限。瞬时脱扣器，，动作时间极极短，不会超超过0.1秒，短路电流流倍数有6倍、10倍，发生大的的短路电流瞬瞬间跳闸。注：长延时、、短延时、瞬瞬时构成三段段式脱扣器，，见下图。1.2低压断路器选择三段式脱扣曲曲线图第一段，长延延时，最短1秒，电流倍数数3倍之内，脱扣时间与电电流形成反时时限。第二段，短延延时，在3∽6倍电流区间，，开关按照人人为调整时间0.1、0.2、0.4秒跳闸。第三段，瞬时时，大于6倍额定电流开关立立即跳闸，动动作时间不会会大于0.1秒。1.3低压负荷开关选择将低压断路器器的电磁脱扣扣、热脱扣、、失压脱扣、、分励脱扣全全部去掉，仅仅保留主触头头灭弧，就成成为负荷开关关，如下图：：负荷开关仅能能闭合/切除工作中的的负荷电流，不不能切除短路路电流。负荷开关可以以与熔断器配配合构成与断路器相同同的作用且价价格相对比断路器便宜，，但不如断路路器灵活方便。1.4低压刀开关选择刀开关没有灭灭弧装置，只只能切断电压压回路，不能能切断电流回回路，其作用用主要是给人人一个明显可可见的断开点点，在心理上上有安全感。。刀开关一般般安装在断路路器或熔断器器的上部电源源侧，刀开关绝不能带负荷拉拉合闸，刀开关又称隔隔离开关。1.5熔断器选择熔断器的结构构，见右图，，主要有熔管、熔丝二二部分组成，，为熄灭电弧，熔管内可可装石英砂等等。在此结构基础上还有有安装熔断器器的底座。熔丝金属有二二种：一种是是高导电率金金属，如铜或或银制成，截截面较小，称称为小热容量量熔断器；另另一种是电阻阻率较大金属属，如铅、铅铅锡合金、锌锌制成，截面面较大，称为为大热容量熔熔断器。国产熔熔断器器型号号主要要有：：瓷插插入式式----RC1A，最大大200A；螺旋旋式----RL1，一般般不超超过60A；密封封管式式----RM10，最大大可到到600A，断流流能力力高，，性能能好；；填充充料式式----RTO，最大大可到到1000A，断流流能力力高，，性能能很好好。1.5熔断器选择熔断器器的安安-秒特性性Is-熔断器器的界界限电电流Ie-熔断器器的额额定电电流由于熔熔断器器的安安-秒特性性不稳定定(图中两两条曲曲线)，因此Is/Ie≥1，一般般情况10A以内Is/Ie＝1.5；10A∽25A，Is/Ie＝1.4；35A以上，，Is/Ie＝1.31.5熔断器选择熔断器器的选选择熔断器器的额额定电电流Ie≥≥线路计计算电电流Ijs。如果是是电动动机，，还要要考虑虑躲开开最大大启动动电流流，Ie≥≥Iqd/α，(α取2∽4)。上下级级熔丝丝电流流配合合，如如果上上级是是干线线，下下级是是支线线，一一般情情况是是上级级是下下级最最大支支线的的2∽3倍。。例例如如：：有有一一条条干干线线下下面面有有三三条条支支线线，，熔熔丝丝分分别别是是50A、80A、120A，求求干干线线熔熔丝丝。。解解：：三三条条支支线线总总电电流流是是50+80+120=250A，250A/120A=2.1倍，，干干线线就就取取250A熔丝丝，，既既满满足足三三条条支支线线电电流流保保护护，，又又满满足足120A支线线短短路路不不越越级级熔熔断断干干线线熔熔丝丝。。又又如如：：16路汇流箱箱，每路路电流5.15A，16*5.15=82.4A，汇流箱箱总熔断断丝取100A，10个汇流箱箱再接到到逆变器器，在逆逆变器用用熔断器器保护，，82.4*10=824A，选择RTO-1000,熔丝900A。1.6电流互感器的选择电流互感感器（CT、TA）原理根据右手手螺旋定定则，一一次电流流从电流流互感器器初级流入入，二次次电流从从次级流流出，流流入和流流出端称为为“同名名端”，，用黑圆圆圈表示示，如右右图所示。。无论是电电流表还还是电度度表，接接线时应应注意电电流互感器器的极性性(同名端)。电流互感感器一次次电流有有5A、10A、15A、20A、30A、40A、50A、75A、100A、150A、200A、300A、400A、500A、600A、800A、1000A、1250A、1600A、2000A、2500A、3000A、3150A电流互感器器二次电流流有5A、1A1.6电流互感器的选择电流互感器器准确度等等级（测量量误差）：：0.1/试验室、0.2/电度表、0.5/电流表、1/电流表、3/保护、TP(暂态保护用用)、P（稳态保护护用）常用用有5PXX、10PXX，前者为误误差±5%，后者为±10%，P--保护，后面面XX为准确限值值系数。例如：某线线路电流互互感器300/5，已知该线线路某点短短路电流4800A，如选用5P10电流互感器器是否满足足保护要求求？解：300A*10=3000A，不满足，，如果用5P20,300A*20=6000A，满足要求求。电流互感器器与电能表表精度匹配配一般有：：有功电度度表0.2S或0.5S配0.2互感器；有有功电度表表1级配0.5互感器。1.6电流互感器的选择电流互感器器结构形式式有：母线线式，贯穿穿式，穿墙墙式，支柱柱式等型号代表及及意义：例例如，LZZBJ9-10，第一个字字母L电流互感器器；第二个个字母Z支柱；第三三个字母Z浇注绝缘；；第四个字字母B带有保护级级；第五个个字母J加强型；9设计序号；；10电压等级1.7电压互感器的选择电压互感器器（PT、TV）原理(下图以三相相五柱式为为例)为隔离高压压电，电压互感器器一般都用于10KV及以上，大部分分以左图为多。A、B、C接高压。a、b、c接测量或保护设备备，电压一一般为100V、100/√√3V、100/3V。a0、x0接保护用继继电器，正正常时三相相电压对称称，电压之之和为零，，线路单相相接地故障障时输出100V，继电器吸吸合，报警警或跳闸。。1.7电压互感器的选择准确度等级级（测量误误差）：0.5/电度表、1/测量、3/保护型号代表及及意义：例例如，JSZW3-10，第一个字字母J电压互感器器；第二个个字母S三相；第三三个字母Z浇注式；第第四个字母母W五铁心柱；；3设计序号；；10电压等级。。1.8电能表的接线三相三线电电能表接线线由矢量相加加可知，Ia＋Ic＝-Ib，经推导完全全满足测量量三相电能量的的要求。此接线方式式可节省一一只电流互感器。。1.8电能表的接线三相四线电电能表接线线适合于三相相不平衡负负荷供电线路，，例如照明明负荷。1.8电能表的接线10KV及以上高压压系统电能能表接线，，该接线电电流互感器器安装在一一次高压回回路，电能能表的电流流线圈接在在对应相序序的电流互互感器二次次侧，电能能表的电压压线圈接在在对应相序序的电压互互感器二次次侧，构成成三相四线线制电能表表接线方式式。1.9变压器的接线及调压变压器的接接线组别变压器的接接线组别组组有：一次次为Y或Δ，二次为Y或Δ，可组合成若若干方式，太太阳能发电升升压变压器一一次接成Δ，可以使三次谐谐波电流在一一次绕组流通通，其线电流中无无三次谐波，，进而二次侧侧的三次谐波磁磁动势被抵消消，一、二次次侧线电动势均均无三次谐波波分量，使逆逆变电压质量得得到提高。右右图是经常用用到的太阳能逆逆变升压变压压器接线方式式，接线组别为：：DYn11。1.9变压器的接线及调压1MW太阳能发电逆逆变器与升压压变压器的典典型连接1.9变压器的接线及调压1MW太阳能发电逆逆变器与升压压变压器的图图形符号的表表示变压器采用油油浸式双分裂裂，也可采用干式变变压器。接至电网的电电压一般为10KV∽35KV，电网电压如如果是110KV，必须进行二级级升压。110KV第二级升压变变压器的接线线方式一般为Ynd11。1.9变压器的接线及调压变压器分接头头调压原理分接头在0档，变比Ko＝10.5/0.27＝38.89分接头在第二二档﹢2.5%，变比K2＝[10.5××(1＋0.05)]/0.27＝40.83分接头在第二二档﹣2.5%，变比K4＝[10.5××(1－0,05)]/0.27＝36.941.9变压器的接线及调压假设分接头在在Ko位置，由于高高压侧原因，，导致电压下下降至10KV，10KV/Ko＝10/38.89＝0.257KV，由于电网原原因导致逆变变电压为较低低，此时可将将分接头调至至第二档﹣2.5%，已知变比K4＝36.94，已已知知目目前前电电压压为为10KV，则则10KV/36.94＝0.27KV，使使逆逆变变电电压压回回升升到到额额定定值值。。假设设分分接接头头在在Ko位置置，，由由于于高高压压侧侧原原因因，，导导致致电电压压上上升升至至11KV，11KV/Ko＝11/38.89＝0.283KV，此时为为了不损损伤逆变变器，可可将分接接头调至至第二档档﹢2.5%，已知知变比比K2＝40.83，已知知目前前电压压为11KV，则11KV/40.83＝0.27KV，使逆逆变电电压降降回到到额定定值。。结论：：不管管什么么原因因，只只要低低压侧侧电压压低，，就将将分接接头往往低档档调；；低压压侧电电压高高，就就将分分接头头往高高档调调；即即：高往高高档调调，低低往低低档调调。由于逆逆变功功率远远远小小于电电网，，上述述方式式无法法改变变电网网电压压。1.9变压器的接线及调压调整变变压器器分接接头的的作用用35KV经过变压器器B1降至10.5KV，经过传输导导线L，到达变压器器B2降至9.5KV，此时可调整B2的分接头(低往低调)，使B2低压侧电压压输出0.4KV，满足低压压配电要求求。例如B2分接头为：：10±2××2.5%/0.4KV，在第二档档﹣2.5%，变比K4＝[10×(1－0.05)]/0.4＝23.75，如将一次次电压在9.5KV时仍能使二二次电压维维持在0.4KV，可可调调分分接接头头为为﹣2××2.5%，9.5KV/23.75＝0.4KV。1.10变压器容量选择由计计算算负负荷荷确确定定变变压压器器容容量量1.10变压器容量选择由上上图图可可以以看看出出，，设设备备装装机机容容量量1012KW，有有功功计计算算负负荷荷Pjs＝661KW，无无功功计算算负负荷荷Qjs＝552Kvar，由由功功率率三三角角形形算算得得Sjs＝861KVA，因因此此变变压压器器选选择择可可采采用用一一台台1000KVA或二二台台500KVA。断路路器器K仍然然以以变变压压器器容容量量计计算算出出总总电电流流来来选选择择，，如如：：1000KVA/0.4KV××1.732＝1443A，选选额额定定电电流流1500A断路路器器。。1.11转换开关接点通断图形示意当转转换换开开关关在在T位置置：：10-11通，，9-12通。。当转转换换开开关关在在T2位置置：：10-11通，，9-12通，，6-7通。。当转转换换开开关关在在T1位置置：：10-11通。。当转转换换开开关关在在H1位置置：：6-7通。当转换开关在在H2位置：5-8通，16-13通。当转换开关在在H位置：9-12通，16-13通。1.11转换开关接点通断图形示意用一个转换开开关和一只电电压表测量三三相电压原理。当转换开关在在AB位置，2-3通，7-6通，A相经过2-3和1到达电压表上上侧，B相经过7-6和6到达电压表下下侧，电压表表测量AB电压。当转换开关在在BC位置，4-1通，5-6通，B相经过4-1和1到达电压表上上侧，C相经过5-6到达电压表下下侧，电压表表测量BC电压。当转换开关在在CA位置，2-1通，5-8通，C相经过2-1到达电压表上上侧，A相经过2和5-8和6到达电压表下下侧，电压表表测量CA电压。2.1低压配电系统的接地形式共有五种：TN-C；TN-S；TN-C-S；IT；TT表示中性线N与保护线PE之间关系，C：N与PE合并；S：N与PE分开；；C-S：N与PE先合并并后分分开。。表示电电气设设备外外露可可导电电部分分与大大地关关系，，T：自身身形成成独立接地地系统统；N：与配配电系系统接接地共共用一一套接接地系系统。。表示电电源系系统对对地的的关系系，T：表示示直接接接地地；I：表示示不接接地或通过过阻抗抗接地地。2.1低压配电系统的接地形式TN-C系统当三相相负荷荷不平平衡时时，PEN线有电电流流流通，，产压降导导致设设备外外壳有有电。当某相相导线线接壳壳，会会产生较较大接接地电电流。。如果PEN线在电电源附附近断断线，，此时时某相相导线线接壳壳，设设备外外壳对对地将将带220V电压，危危及人身身安全。。TN-C较适合三三相负荷荷平衡系系统，或或由专业业人员维维护的工工业场所所。2.1低压配电系统的接地形式TN-S系统当三相负负荷不平平衡或用用于单相负负荷时，，PE不流通不平衡衡电流，，PE线无压降。当某相导导线与设设备外壳壳相连，接接地电流流仍会很很大。比较适合合单相负负荷集中中场所，，电子设设备应用用场所，，防火防防爆有要要求的场场所。2.1低压配电系统的接地形式TN-C-S系统当三相负负荷不平平衡或用用于单相负负荷时，，N线及前一部分PEN线有压降降。当某相导导线与设设备外壳壳相连，接接地电流流仍会很很大。前一部分分PEN断线，后后面设备如如果是单单相负荷荷，外壳会有有220V电压。较适合工工业与民民用建筑筑，电源源线路采采用TN-C，进入建建筑物PEN线重复接接地分成成PE和N线，线路路简单又又能保证证一定水水平的安安全。2.1低压配电系统的接地形式IT系统电力系统统带电部部分与大地无直直接连接接，我国10KV高压采用用。单相接地地电流很很小，但是非接接地相对对地电压升高为为线电压压。单相接地地短时间间还可以运行，，适用于于要求不不间断供供电场所所及防火火防爆和和很潮湿湿的场所所。2.1低压配电系统的接地形式TT系统当某相导导线与设设备外壳相连，，接地电电流较小。适用于对对电压干干扰要求较高的的电子设设备及防火防爆爆场所。。进入建筑筑物要进进行等电位连接接。2.1低压配电系统的接地形式TT系统当某相导导线与设设备外壳相连，，接地电电流较小。适用于对对电压干干扰要求较高的的电子设设备及防火防爆爆场所。。进入建筑筑物要进进行等电位连接接。2.2变电所主接线方式单母线(放射式)方式，多多用于数数MW级光伏发发电。此方式一般用用于二级升压压，逆变器发发出的电压0.27KV，经一级升压压至10KV母线汇总后，，再经二级升压至110KV。如果无110KV电压等级，逆逆变电压也可经经10KV母线汇总后直直接并入10KV电网。此接线方式灵灵活，当一组组逆变单元故故障后，由断断路器切除该组组逆变单元，，不影响其它它逆变发电单单元继续运行。。此接线方式10KV电缆和10KV开关柜用量较较多。2.2变电所主接线方式单母线分段方方式，多用于于供电要求较较高场所。一般用于两路路电源来自不不同供电点