現(xiàn)場(chǎng)變電站內(nèi)裝有電力變壓器，將6-10kV的高壓電降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓，然后由低壓配電線路將電能分配給各用電設(shè)備使用。今天我們來(lái)談?wù)劰�廠供配電系統(tǒng)的構(gòu)成和配置以及負(fù)載計(jì)算方法的例子。

工廠供配電系統(tǒng)的負(fù)荷等級(jí)劃分

一級(jí)負(fù)荷：若對(duì)此負(fù)荷停電，將會(huì)造成人的生命危險(xiǎn)及設(shè)備損壞，打亂復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程，造成重大設(shè)備損壞且難以修復(fù)，或給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)極大損失。因此要求一級(jí)負(fù)荷由兩個(gè)獨(dú)立的電源供電，而對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電源點(diǎn)供電。

二級(jí)負(fù)荷:停電該負(fù)荷，工廠生產(chǎn)機(jī)械部分停止運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)流程混亂，難以恢復(fù)，產(chǎn)品大量減產(chǎn)，工廠內(nèi)交通停止，造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，城市居民的正常生活受到影響。二級(jí)負(fù)荷在工礦企業(yè)中所占的比例最大，應(yīng)由兩個(gè)電路供電，也可由一次專用架空線路供電。

三級(jí)負(fù)荷:不屬于一級(jí)、二級(jí)負(fù)荷的其他負(fù)荷都屬于三級(jí)負(fù)荷。通常，三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電沒(méi)有特殊要求，即使長(zhǎng)時(shí)間停電也不會(huì)直接造成用戶的經(jīng)濟(jì)損失，因此三級(jí)負(fù)荷可以通過(guò)單一電路供電。

工廠配電系統(tǒng)設(shè)備構(gòu)成

配電系統(tǒng)一般由電力變壓器、配電裝置、繼電保護(hù)裝置、操作機(jī)構(gòu)、自動(dòng)裝置等附屬設(shè)備構(gòu)成。

(1)電力變壓器

電力變壓器在配電系統(tǒng)中的作用是將一種電壓的電力轉(zhuǎn)換為另一種或幾種電壓的電力供給用戶。變電站和配電室的電力變壓器通常將高壓電能轉(zhuǎn)換為低壓電能，并將電力送給電氣設(shè)備。

(2)配電裝置

配電裝置是發(fā)電站和變電站的重要組成部分，足發(fā)電站和變電站電氣主接線的具體實(shí)現(xiàn)。配電裝置是根據(jù)電氣主線的連接方式，由開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、測(cè)量設(shè)備、母線和必要的輔助設(shè)備構(gòu)成。

配電裝置的功能是在正常運(yùn)行時(shí)用于接收和分配電能，發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)或手動(dòng)操作，迅速切除故障部分，恢復(fù)正常運(yùn)行。配電裝置可以說(shuō)是具體實(shí)現(xiàn)電氣主接線功能的重要裝置。

電壓為0.38~10kV的配電裝置建在室內(nèi)，稱為室內(nèi)配電裝置。電壓為35~220kV的配電裝置一般建在室外，稱為室外配電裝置。

(3)繼電保護(hù)裝置

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中的電力部件(發(fā)電機(jī)、線路等)和電力系統(tǒng)本身發(fā)生故障危及電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行時(shí)，可以立即向運(yùn)行值班人員發(fā)出警告信號(hào)，或者向控制的斷路器發(fā)出跳閘命令

繼電保護(hù)主要是利用電力系統(tǒng)中部件短路或異常時(shí)的電量(電流、電壓、電力、頻率等)的變化構(gòu)成繼電保護(hù)動(dòng)作的原理，變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的大量氣體和油流速度的增加和油壓強(qiáng)度的增加等物理量。

(4)操作機(jī)構(gòu)

手動(dòng)操作是人工提供動(dòng)力完成動(dòng)作的機(jī)構(gòu)百，電動(dòng)自動(dòng)或人按下啟動(dòng)停止按鈕，控制電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)操作機(jī)構(gòu)。

主要例子是高壓盤、高壓開(kāi)關(guān)斷路器。他們的手動(dòng)機(jī)構(gòu)是指用搖把在櫥柜里儲(chǔ)藏彈簧的力量裝置，機(jī)械操作手柄，推上接通，版本拉下接通的裝置。電動(dòng)裝置是上面的兩個(gè)按鈕，按下按鈕有權(quán)接通，按下按鈕有權(quán)接通

(5)電力系統(tǒng)安全自動(dòng)裝置

電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，事故擴(kuò)大，電網(wǎng)崩潰，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行一般根據(jù)電力系統(tǒng)的電壓、頻率、負(fù)荷大小的變化，如電力網(wǎng)的不穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，即通過(guò)這些穩(wěn)定裝置切除部分負(fù)荷，保證大電網(wǎng)迅速恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

電力系統(tǒng)的安全自動(dòng)裝置是安裝在兩個(gè)同步電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線上，當(dāng)兩個(gè)網(wǎng)不能同步時(shí)，實(shí)施自動(dòng)解列的裝置。自動(dòng)切割機(jī)的功能是，發(fā)電站出口發(fā)生設(shè)備故障，輸送能力低于發(fā)電站的實(shí)際功率時(shí)，切除發(fā)電機(jī)組。

當(dāng)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，原動(dòng)機(jī)供應(yīng)發(fā)電機(jī)的功率始終等于發(fā)電機(jī)供應(yīng)系統(tǒng)的負(fù)荷消耗的功率，當(dāng)電力系統(tǒng)受到干擾，破壞上述功率平衡關(guān)系時(shí)，電力系統(tǒng)應(yīng)能自動(dòng)恢復(fù)原來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，或者通過(guò)控制設(shè)備的作用過(guò)度到新的功率平衡狀態(tài)運(yùn)行。

工廠供配電系統(tǒng)的配置

(1)室內(nèi)配電室的構(gòu)成

室內(nèi)式變配電所主要由高壓配電室、變壓器室、低壓配電室三部分構(gòu)成。另外，也有設(shè)置高壓電容室和值班室的。

與室內(nèi)變配電室相鄰的室外電氣設(shè)備設(shè)置在室外，一般用于35KV以上的電壓水平。

(2)戶外配電裝置

戶外配電裝置根據(jù)電氣設(shè)備和導(dǎo)體的配置高度和重疊情況，分為中型、半高型和高型幾種配置型。

戶外配電裝置的特點(diǎn):

①土建工作量和費(fèi)用少，建設(shè)周期短

②擴(kuò)建方便

③鄰近設(shè)備之間距離大，帶電作業(yè)方便

④占地面積大

⑤受外部環(huán)境影響，設(shè)備運(yùn)行條件差，需要加強(qiáng)絕緣

⑥不良?xì)夂蛴绊懺O(shè)備的維護(hù)和操作。

(3)配電配置的總體要求

①易于運(yùn)行維護(hù)和檢查:值班室一般應(yīng)盡可能接近高低壓配電室，特別是接近高壓配電室，有直通門和走廊。

②運(yùn)行安全:變壓器室的大門向外開(kāi)放，避開(kāi)露天倉(cāng)庫(kù)，有助于緊急情況下人員進(jìn)出處理事故。門最好朝北開(kāi)，不要朝西開(kāi)，以免西曬。

③進(jìn)出線方便:架空線進(jìn)出線時(shí)，高壓配電室應(yīng)位于進(jìn)出線側(cè)。戶內(nèi)供配電的變壓器一般宜靠近低壓配電室。

④ 節(jié)約占地面積和建筑費(fèi)用：當(dāng)供配電場(chǎng)所有低壓配電室時(shí)，值班室可與其合并。但此時(shí)，低壓電屏的正面或側(cè)面離墻不得小于3m.

⑤高壓電容器組裝在單獨(dú)的高壓電容器室內(nèi)，該室一般接近高壓配電室，在兩室之間建造防火墻。低壓電力電容柜安裝在低壓配電室內(nèi)。

⑥留有發(fā)展馀地，不妨礙工廠和工廠的發(fā)展。在確定供配電場(chǎng)所的整體配置方案時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r合理設(shè)計(jì)，通過(guò)一些方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，努力獲得最佳方案。

工廠配電負(fù)荷的計(jì)算方法和實(shí)例

設(shè)計(jì)時(shí)，使用的總負(fù)荷必須是假定負(fù)荷，即計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷也稱為需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中，通常以30分鐘的最大平均值為基礎(chǔ)，根據(jù)發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備和導(dǎo)體。

1.負(fù)荷計(jì)算分類

負(fù)荷計(jì)算的方法分為系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位指標(biāo)法等幾種。

(1)需要系數(shù)法。用設(shè)備功率乘以所需系數(shù)和同時(shí)系數(shù)，直接要求計(jì)算負(fù)荷。該方法比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，特別適用于配電、變電站的負(fù)荷計(jì)算。

(2)利用系數(shù)法。利用系數(shù)尋求最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，考慮設(shè)備臺(tái)數(shù)和電力差異的影響，乘以與有效臺(tái)數(shù)相關(guān)的最大系數(shù)來(lái)計(jì)算負(fù)荷。該方法的理論基于概率論和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果接近實(shí)際。適用于各種范圍的負(fù)載計(jì)算，但計(jì)算過(guò)程稍繁瑣。

(3)單位面積功率法、單位指標(biāo)法、單位產(chǎn)品功耗法。前兩者多用于民用建筑，后兩者用于某些工業(yè)建筑。當(dāng)電氣設(shè)備的功率和臺(tái)數(shù)無(wú)法確定時(shí)，或者在設(shè)計(jì)前期，這些方法是確定設(shè)備負(fù)荷的主要方法。

(4)除采用以上方法外，還有近年國(guó)內(nèi)出現(xiàn)的abc法、變值所需系數(shù)法等。這些方法有的已被其他方法代替，有的是利用系數(shù)法的簡(jiǎn)化，還有的實(shí)用數(shù)據(jù)不多，未能推廣。

單位面積功率法、單位指標(biāo)法和單位產(chǎn)品耗電量法多用于設(shè)計(jì)的前期計(jì)算，如可行性研究和方案設(shè)計(jì)階段；需要系數(shù)法、利用系數(shù)法多用于初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)。

2.設(shè)備功率確定

進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，必須將電氣設(shè)備根據(jù)其性質(zhì)分為不同的電氣設(shè)備組，確定設(shè)備功率。電氣設(shè)備的額定功率Pr或額定容量Sr是指銘牌上的數(shù)據(jù)。對(duì)于不同負(fù)荷持續(xù)率下的額定功率或額定容量，應(yīng)換算為統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率下的有功功率，即設(shè)備功率Pe。

(1)連續(xù)工作制馬達(dá)的設(shè)備功率等于額定功率。

(2)短時(shí)間或周期工作制馬達(dá)(起重機(jī)用馬達(dá)等)的設(shè)備功率是指將額定功率轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一負(fù)荷持續(xù)率下的有效功率。

采用系數(shù)法和兩種方法計(jì)算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)統(tǒng)一換算為負(fù)荷持續(xù)率在25%以下的有效功率。

上式中式Pr-電機(jī)額定功率、KW

上式中式中式中式中式中式中式中式電機(jī)額定功率-電機(jī)額定負(fù)載持續(xù)時(shí)電機(jī)額定功率。

(3)電焊機(jī)的設(shè)備功率是將額定容量換算成負(fù)荷持續(xù)率為100%時(shí)的有功功率

上式中斷Sr-電焊機(jī)的額定容量，KVA

cosφ-額定功率因數(shù)。