全厂供配电结线系统设计(connection system design of electrical power supply and distribution for whole plant)

从取得电源到将电能分送到各车间用户的高低压主要结线系统的设计。主要内容包括：对供配电系统的要求、供配电系统结线选择、电压等级的确定、电抗器的采用、总变电所位置及主变压器台数确定、改善电能质量防止公害。

对供配电系统的要求     供配电系统要保证供电可靠，电能质量良好，结线简单实用，操作安全，运行灵活，节省投资和维护费用低廉。供配电系统的设置应考虑正常生产时的负荷合理分配，也要考虑检修和事故时的负荷分配。同时，还应考虑能适应各车间的投产顺序和分期建设的需要。

供配电系统结线选择      供配电系统的结线，必须经过多方案的技术经济比较，选定合理的方案。电源系统的结线要根据负荷等级、用电负荷大小以及地区供电条件等，与有关电力部门进行协商，共同确定。高压供电电源线路要尽可能深入负荷中心。

全厂总变电所一般为终端式，一次侧为内桥、外桥或单母线分段，二次侧为单母线分段或双母线，有自备电站的较大企业的供电系统多采用双电源双干线系统。

工厂内的配电方式，有放射式、树干式和环形等多种。35kV以上一般多采用放射式配电系统，树干式或环形配电系统则较少采用，6～10kV一般采用放射式和树干式相结合的配电系统。6～10kV树干式配电系统，一条干线上连接的用户不宜太多，电缆干线不应超过3个，而架空干线不应超过5个。对于大容量的用电设备(如大型炼钢电弧炉、大型轧钢电动机等)为避开运行过程中引起车间母线电压波动超过允许值，一般直接由总降压变电所供电，或由专用变压器供电。

一级配电系统多为双电源放射式或双电源双树干系统。二级配电系统多为双线路变压器组、线路变压器电动机组或线路电动机组系统。

图1、2、3、4、5分别为双电源双干线系统、热轧带钢厂供电系统、有电炉的单母线分段系统、线路变压器电动机组和线路电动机组系统、双电源双树干系统。

各变电所之间联系用的线路，有电缆线路、架空线路和母干线三种，它们对供电可靠性、电压质量，尤其是对投资影响很大，因此在选择线路方案时要特别慎重。

电压等级的确定      工厂受电电压一般为220、110或35kV，负荷大用较高电压，负荷小用较低电压。配电电压一般为110、35、10、6、O．38kV等，当大型冶金工厂一级配电电压采用110kV或35kV时，二级配电电压宜分别采用10kV或6kV。应尽量从受电电源电压直接降为所需配电电压，避免多级降压。大型用电设备的电压等级的选定与系统结线有直接关系。一般电动机容量在1600kW及以上时可采用10kV电压(较小电动机采用10kV时则需与制造厂商定)，容量在200～1600kW时可采用6kV或3kV电压。炼钢电弧炉变压器在9000kV•A及以下时一般采用10kV或6kV电压，容量在9000kV•A及以上时宜采用35kV及以上电压。整流变压器容量在8300kV•A及以上时，一般采用35～110kV电压，容量在8300kv•A以下时宜选用车间变电所母线电压，一般为10kV或6kV电压。

电抗器的采用      35kV以上的供配电系统均不采用电抗器来限制短路电流，而选用适合系统短路容量断路器来满足要求。只有在10kV或6kV电压等级，当断路器断路容量不能满足要求或不经济或技术上需要(如维持母线上的电压)时，才采用电抗器。一般冶金工厂配电系统采用的电抗器有线路电抗器和分裂电抗器两种。很少采用变压器二次串联电抗器方式。母线分段电抗器只有自备电站采用。线路电抗器也可以几回线路共用一个。

总变电所位置及主变压器台数确定      工厂总变电所的位置应靠近全厂主要负荷中心，主变压器的台数需根据用电负荷的大小、负荷等级、工艺特点及预留发展等因素确定，可有1～4台，但一般多为初期2台预留发展1台。这样结线简单，当容量增加时，既可以考虑将原有变压器更换为较大容量的变压器，又可以考虑增加第三台变压器，比较灵活实用。

改善电能质量防止公害      冶金工厂用电负荷中，无功负荷需要量很大，其功率因数均在0.8左右，不能满足电力部门的要求。因此，需进行功率因数补偿，补偿的方法一般有两种，一种是安装静电电容器，另一种是利用同步电动机和自备电站的发电机。

有冲击负荷的工厂，其无功冲击负荷量很大，出现次数也很频繁，由于无功变化引起系统各点电压波动。设公共连接点无功变动量为△Q(MV•A)，短路容量为S(MV•A)，则该点的电压波动约为△V=△Q/S，％。当该点电压波动超过规定值(10kV及以下为2．5％，35～110kV为2％，220kV及以上为1．6％)时，则需要在工厂内设置动态无功补偿装置，以达到或小于规定值。企业的有功冲击负荷则由电力系统发电机承担，若经试验，系统不能承担此有功冲击负荷时，则需采取特殊措施，如建设耐冲击电厂等。电力系统能否承受工厂的有功冲击负荷，可进行粗略估计：若系统联网很紧，电网装机容量为有功冲击负荷的30倍左右，则系统能承受此有功冲击负荷，若系统联网不紧，装机容量需为有功冲击负荷的60倍左右。

设计供配电系统时，还要考虑到非线性负荷(如晶闸管变流装置、炼钢电弧炉等)以及动态无功补偿装置产生的谐波电流对电气设备的影响，必要时需设滤波器(与补偿装置一起考虑)将谐波电流滤除，以达到在规范允许范围之内。