某學校供配電設(shè)計

某學校供配電設(shè)計

第1章緒論

供配電技術(shù)，就是研究電力的供應及分配的問題。電力，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、民

用住宅、及企事業(yè)單位的主要能源和動力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。沒有電

力，就沒有國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，都是建立在電氣化的

基礎(chǔ)之上的。因此，電力供應如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴重的和深

遠的影響。故，作好供配電工作，對于保證正常的工作、學習、生活將有十分重要

的意義。

供配電工作要很好的為用電部門及整個國民經(jīng)濟服務(wù)，必須達到以下的基本要

求：

(1)安全一一在電力的供應、分配及使用中，不發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。

(2)可靠一一應滿足電力用戶對供電可靠性和連續(xù)性的要求。

(3)優(yōu)質(zhì)——應滿足電力用戶對電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量的要求。

(4)經(jīng)濟一一應使供配電系統(tǒng)投資少，運行費用低，并盡可能的節(jié)約電能和

減少有色金屬消耗量。

另外，在供配電工作中，還應合理的處理局部和全局，當前與長遠的關(guān)系，即

要照顧局部和當前利益，又要有全局觀點，能照顧大局，適應發(fā)展。

我們這次的畢業(yè)設(shè)計的論文題目是：某高校供配電工程總體規(guī)劃方案設(shè)計；作

為高校，隨著本科教育工作的推進和未來幾年的繼續(xù)擴招，對學校的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

特別是電力設(shè)施將提出相當大的挑戰(zhàn)。因此，我們做供配電設(shè)計工作，要作到未雨

綢繆。為未來發(fā)展提供足夠的空間：這主要表現(xiàn)在電力變壓器及一些相當重要的配

電線路上，應力求在滿足現(xiàn)有需求的基礎(chǔ)上從大選擇，以避免一臺變壓器或一組變

壓器剛服役不到幾年又因為容量問題而臺而光榮下崗的情況的發(fā)生。

總之一句話：定位現(xiàn)實，著眼未來；以發(fā)展的眼光來設(shè)計此課題。

第2章供配電系統(tǒng)設(shè)計的規(guī)范要點

供配電系統(tǒng)設(shè)計應貫徹執(zhí)行國家的經(jīng)濟技術(shù)指標，做到保障人身安全，供電可

靠，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。在設(shè)計中，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負荷性質(zhì)、

用電容量、工程特點，以及地區(qū)供電特點，合理確定設(shè)計方案。還應注意近遠期結(jié)

合，以近期為主。設(shè)計中盡量采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能

先進的電氣產(chǎn)品。

2.1負荷分級及供電要求

電力負荷應根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失

及影響的程度分為一級、二級、三級負荷。獨立于正常電源的發(fā)電機組，供電網(wǎng)絡(luò)

中獨立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應急電源。二級負荷的

供電系統(tǒng)，應由兩線路供電。必要時采用不間斷電源（UPS）o

2.1.1一級負荷

一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或?qū)⒃谡紊希?jīng)濟上造成重大損失

者；或中斷將影響有重大政治經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作者。

就學校供配電這一塊來講，我校現(xiàn)沒有一級用電負荷。

2.1.2二級負荷

二級負荷為中斷供電將在政治上，經(jīng)濟上產(chǎn)生較大損失的負荷，如主要設(shè)備損

壞，大量產(chǎn)品報廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負荷，如交通

樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負荷等。

在本次畢業(yè)設(shè)計中：我?，F(xiàn)有的二級負荷有：綜合樓（南）和綜合教學樓

（北）的消防電梯、消防水泵、應急照明，銀行用電設(shè)備，專家樓用電設(shè)備，醫(yī)院

急診室用電設(shè)備，保衛(wèi)處用電設(shè)備，學校大門照明與門禁系統(tǒng)，東西區(qū)水泵，五座

食堂廚房用電，教學樓照明。

2.1.3三級負荷

三級負荷為不屬于前兩級負荷者。對供電無特殊要求。

我校除了前面羅列的二級負荷外，全為三級負荷。

2.2電源及供電系統(tǒng)

供配電系統(tǒng)的設(shè)計，除一級負荷中特別重要的負荷外，不應按一個電源系統(tǒng)檢

修或者故障的同時另外一個電源又發(fā)生故障的情況進行設(shè)計。需要兩回電源線路的

用電單位，應采用同級電壓供電；但根據(jù)各級負荷的不同需要及地區(qū)供電的條件，

也可以采用不同的電壓供電。供電系統(tǒng)應簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級

數(shù)不應多于兩級。高壓配電系統(tǒng)應采用放射式。根據(jù)負荷的容量和分布，配變電所

應靠近負荷中心。

我們知道現(xiàn)學校采用10KV雙回路電源進線，其中一回為大專線，另一回為雙

港線，已經(jīng)滿足了學校所有負荷的用電需求。按道理講，我校由于沒有一級負荷，

不需再增設(shè)第三電源；但考慮到我校的歷史原因，現(xiàn)有庫存柴油發(fā)電機，雖然比較

陳舊些，但是畢竟還能使用，有點“雞肋”的感覺一一食之無味，棄之可惜。故擬

在高壓配電房旁邊設(shè)置一柴油發(fā)電機房。相信這樣的設(shè)置更能超額滿足學校的用電

要求了，并且能很好的推動學校各項工作的向前發(fā)展。

2.3電壓選擇和電能質(zhì)量

用電單位的供電電壓應根據(jù)用電容量，用電設(shè)備的特性，供電距離，供電線路

的回路數(shù)，當?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)濟技術(shù)比較確定。

供配電系統(tǒng)的設(shè)計時，應正確選擇變壓器的變比及電壓分接頭，降低系統(tǒng)阻

抗，并應采取無功功率補償?shù)拇胧?，還應使三相負荷平衡，以減少電壓的偏差。

單相用電設(shè)備接入三相系統(tǒng)，使三相保持平衡。220V照明負荷，當線路大于

30A時，應采用三相系統(tǒng)，并應采用三相五線制。這樣，可以降低三相低壓配電系

統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全。

我校附近可供選擇的卻只有10KV雙港線和大專線。

當單相用電設(shè)備接入電網(wǎng)時，求其計算負荷是以其三相中最大的一相負荷乘以

三所得。那么我們在設(shè)計中盡量或者注意使其三相平衡分布，這樣單相接入的負荷

就可以以其全部負荷相加即為其計算負荷。后面的負荷列表中將引用這一用電思

想。

2.4無功補償

供配電設(shè)計中正確選擇電動機、變壓器的容量，降低線路的感抗。當工藝條件

適當時，應采取同步電機或選用帶空載切除的間歇工作制設(shè)備等，提高用電單位自

然功率因數(shù)措施后，仍達不到電網(wǎng)合理運行要求時，還可以采用并聯(lián)電力電容器作

為無功補償裝置；合理時，還可采用同步電動機。當采用電力電容器作為無功補償

裝置時，應就地平衡補償。低壓部分的無功功率應由低壓電容器補償；高壓部分的

無功功率應由高壓電容器補償。容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)常使用的用電設(shè)備的無功

功率應就地補償、集中補償。在環(huán)境正常的車間內(nèi)，低壓電容器應分散補償。

無功補償容量應按照無功功率曲線或無功補償計算確定。當補償?shù)蛪夯緹o功

功率的電容器組，常年穩(wěn)定的無功功率，經(jīng)常投入運行的變壓器或配變電所內(nèi)投切

次數(shù)較少的高壓電動機及高壓電容器組時，應采用手動投切的無功補償裝置。當為

避免過補償時，裝設(shè)無功自動補償裝置，在經(jīng)濟合理時只有裝設(shè)無功自動補償裝置

才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許時，應裝設(shè)無功自動補償裝置。

當采用高低壓自動補償裝置效果相同時，應采用低壓自動補償裝置。

為基本滿足上述要求，我們在設(shè)計時把無功補償裝置統(tǒng)一裝設(shè)在變壓器的低壓

母線側(cè)。這樣的補償，可以選擇相對較小容量的變壓器，節(jié)約初期投資。對于容量

較大，并且功率因數(shù)很低的用電負荷采用單獨集中補償。

2.5低壓配電

在正常環(huán)境的車間或建筑物內(nèi)，當大部分用電設(shè)備為中小容量，并且無特殊要

求的時候，應采用樹干式配電。當用電設(shè)備為大容量時，或負荷性質(zhì)重要，或在有

特殊要求的建筑物內(nèi)，應采用放射式配電。還有一種為混合式，它兼具前兩者的優(yōu)

點，在現(xiàn)代建筑中應用最為廣泛。

在本次設(shè)計中對于同一區(qū)變管轄范圍內(nèi)用電設(shè)備性質(zhì)相同的采用放射式配電。

而在極少區(qū)域內(nèi)采用樹干式配電：如學生區(qū)變的活動中心和風雨球場.

第3章全校負荷調(diào)查及相關(guān)設(shè)備選型

第4章3.1變電所現(xiàn)有分區(qū)

我?，F(xiàn)有變電所共記有七處，每一處管轄范圍不等的一個供電區(qū)域。

這七大區(qū)域為：

(1)主教學區(qū)變：含南區(qū)綜合辦公樓，機械工程學院，外語學院，印刷廠，醫(yī)

院，后勤管理處；

(2)學生區(qū)變：含(1—15棟)學生公寓，3個學生食堂，大學生活動中心，

學生浴室，鍋爐房，風雨球場，游泳池，體育館，東區(qū)水泵房；

(3)給排水區(qū)變：含基礎(chǔ)科學學院，體育學院，圖書館，信息工程學院，土木

建筑學院，電氣與電子工程學院，給排水實驗室；

(4)生活區(qū)變1：含(12—41棟)教工住宅，俱樂部，教工活動中心，保衛(wèi)

處，西區(qū)水泵房，子弟學校，南大門，地下道，銀行，新七棟教工住宅(42棟到

48棟)，立通大廈，幼兒園；

(5)生活區(qū)變2：含(1—11棟)教工住宅，孔目湖賓館，第二食堂;

(6)實習工廠區(qū)變：含金工車間，生產(chǎn)車間，電焊車間，D區(qū)學生公寓(16一

20棟)，鍛造車間，鑄造車間；

(7)北區(qū)變：北區(qū)綜合教學大樓，8棟學生宿舍，食堂一座，教工樓2棟，辦

公樓一棟，教學樓3棟(教16,17,18)；

3.2負荷統(tǒng)計

我們做負荷統(tǒng)計是以計算負荷為基礎(chǔ)的。計算負荷，是假想的負荷，是據(jù)之按

允許發(fā)

熱條件選擇供配電系統(tǒng)的導線截面，確定變壓器容量，制訂提高功率因數(shù)的措

施，選擇及

整定保護設(shè)備以及校驗供電電壓質(zhì)量等的依據(jù)。

對用電設(shè)備我們按工作制分為：連續(xù)運行工作制，短時運行工作制，反復短時

工作制。

a：對于連續(xù)運行的設(shè)備容量即等于其額定功率；b：短時工作制通常不考慮；

c:對于反復短時的是考慮在暫載率下的功率：電動機P,2PJC,電焊機

P,JC.S.cos,od:eNNeNNN

,3,3照明：P,(1.ri.2)P.10P,P.10,氣體放電燈：；同時照明亦可用：eNeN

s,,P,(KW),,(s:面積；，：單位容量)。elOOO

房間名稱單位容量(，，)房間名稱單位容量O

辦公樓8實驗室10

教學樓8金工車間6

住宅4焊接車間8

食堂4鑄鐵車間8

浴室3銀行10

鍋爐房4水泵房8

商店10體育館10

(注：上表中未列出而又在后面的負荷統(tǒng)計中出現(xiàn)的房間取與上有相似或相近

功能的

房間的單位容量值)

4

3.3主教學區(qū)負荷統(tǒng)計及相關(guān)設(shè)備的選擇

設(shè)備照明空調(diào)電梯水泵電腦多媒體電視臺其它總計Kd樓宇(KW)

綜合樓8,12K2.5K,10011K,2HK,2,6002K,2415K5K0.45

292.05300

5.5K2,

機械樓814K2.5K50---------3007002K50——200K0.50

353.50,,,,

后勤處8,6002.5K,10---------300,10---------5K0.6022.68

印刷廠8,4002.5K,10------------------------30K0.5029.10醫(yī)院

8,1K2.5K,30------------------------5K0.6052.80

,0.70=525.09(KW)750.13525.09/0.9=583.43(KVA)0.70PSKCC,

3.3.1下面將進行變壓器的選取

變壓器的選取原則：

(1)變壓器臺數(shù)的選?。弘娏ψ儔浩髋_數(shù)的選取應根據(jù)用電負荷的特點、經(jīng)濟

運行、

節(jié)能和降低工程造價等因素綜合確定。如果周圍環(huán)境因素惡劣，選用具有防

塵、防腐性能

的全密閉電力變壓器BSL1型；對于高層建筑，地下建筑，機場等消防要求高

的場所，宜

選用干式電力變壓器SLL、SG、SGZ、SCB型；如電網(wǎng)電壓波動較大而不能滿足

用電負荷的

要求時，則應選用有載調(diào)壓電力變壓器，以改善供電電壓的質(zhì)量。

對于一般車間、居民住宅、機關(guān)學校等，如果一臺變壓器能滿足用電負荷需要

時，宜

選用一臺變壓器，其容量大小由計算負荷確定，但總的負荷通常在1000KV以

下，且用電負荷變化不大。對于有大量一、二級用電負荷或用電負荷季節(jié)性(或晝

夜)變化較大，或

集中用電負荷較大的單位，應設(shè)置兩臺及以上的電力變壓器。如有大型沖擊負

荷，為減少

對照明或其它用電負荷的影響，應增設(shè)獨立變壓器。對供電可靠性要求高，又

無條件采用

低壓聯(lián)絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不經(jīng)濟時，也應設(shè)置兩臺電力變壓器。選用兩臺

變壓器時，

其容量應能滿足一臺變壓器故障或檢修時，另一臺仍能對一級和部分二級負荷

供電。

(2)變壓器容量的選擇：先計算電力變壓器的二次側(cè)的總的計算負荷，并考慮

無功補

償容量，最大負荷同時系數(shù)，以及線路與變壓器的損耗，從而求得變壓器的一

次側(cè)計算負

荷，并作為選擇變壓器容量的重要依據(jù)。對于無特殊要求的用電部門，應考慮

近期發(fā)展，

單臺電力變壓器的額定容量按總視在計算負荷值再加大15%~25%來確定，以提

高變壓器的

運行效率，但單臺變壓器的容量應不超過1000KVA。在裝設(shè)兩臺及以上電力變

壓器的變電

所，當其中某一臺變壓器故障、檢修而停止運行時，其他變壓器應能保證一、

二級負荷的

用電，但每臺的容量應在1000KVA以內(nèi)。

在確定電力變壓器容量時，還應考慮變壓器的經(jīng)濟運行。由于變壓器的損耗與

負荷率有關(guān)，

負荷率對于變壓器的經(jīng)濟運行的影響較大，所以應力求使變壓器的平均負荷率

接近于最佳

負荷率B值。我們從以前學過的知識知道，變壓器的效率曲線不是單增的，

而是先增加

再下降，在其上有一個最大值：即：dn/d

**POII=O可求出產(chǎn)生最大功率的條件為：=22Pk即是說當不變損耗等于可變損

耗時，變壓器的效率達到最大值。

電力變壓器的選擇，應綜合供配電計算負荷、供電可靠性要求和用電單位的發(fā)

展規(guī)劃

等因素考慮，力求經(jīng)濟合理，滿足用電負荷的要求。但有一個不變的原則是：

在保證供電可靠性的前提下，電力變壓器的臺數(shù)應盡量的減少，盡可能的少。

5

(3)對主教學區(qū)變壓器的選擇：考慮SCB系列變壓器的最佳負荷率在50—60%

左右，也預留好以后的發(fā)展空間，宜選用SCB10-1000/10電力變壓器一臺。

3.3.2配電設(shè)備的選擇：

我們以綜合樓為突破口對電力電纜，低壓斷路器，刀開關(guān)，電流互感器等進行

選?。?/p>

(1)在進行電器設(shè)備的選擇時，應根據(jù)實際工程的特點，按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范的

規(guī)定，

在保證供配電安全可靠性的前提下，力爭做到技術(shù)先進，經(jīng)濟合理：

?按正常工作條件選擇額定電壓和額定電流：a、電氣設(shè)備的額定電壓應符合電

器UN.e

裝設(shè)點的電網(wǎng)額定電壓，并應大于或等于正常時最大工作電壓U即：？U。b、

UW.mW.mN.e

電氣設(shè)備的額定電流應大于或等于正常時最大的工作電流，即：?□

IIIIN.eW.mN.eW.m

?按短路情況來校驗電氣設(shè)備的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性：1、如斷路器、負荷開

關(guān)、隔

22離開關(guān)等的動穩(wěn)定性滿足Im?Ish,而其熱穩(wěn)定性滿足timall?且It?Iao

t.ta.timat

(3)?按照裝置地點的三相短路容量來校驗開關(guān)電器的斷流能力，即：H?,且

kN.off

SS?0N.offk

?按照裝置地點、工作環(huán)境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當型

式。

（2）低壓刀開關(guān)：滿足額定電壓大于或等于工作電壓，額定電流大于或等于正

常時最

大工作電流即可，對其他沒有特殊要求。

（3）低壓斷路器：按滅弧介質(zhì)分有油浸式、真空式、空氣式，應用最多的是空

氣式斷

路器。按結(jié)構(gòu)分有萬能式和塑殼式。萬能式斷路器即框架式斷路器，所有器件

均裝于框架

內(nèi)，其部件大部分設(shè)計成可拆卸的，便于制造安裝和檢修。另外，這種斷路器

的容量較大，

額定電流可達4000A,可裝設(shè)較多具有不同保護功能的脫扣器。選擇配電用斷

路器多為萬

能式，且特別適用于低壓配電系統(tǒng)的主保護，即常用做低壓進線柜的主開關(guān)。

塑殼式的容

量較小，通常用于配電線路中，對線路起過載保護和短路保護的作用。

低壓斷路器（即自動空氣開關(guān)）的選擇原則：注意開關(guān)主觸頭額定電流

I,電磁脫扣N

器（即瞬時或短延時脫扣器）額定電流n和熱（長延時）脫扣器的額定電流

之間要N.ERN.TR

滿足下式關(guān)系：

IIII???NN.ERCN.TR

開關(guān)動作時間小于0.02秒（如DZ系列）時，其開關(guān)分斷能力用下式校驗：

II?off.QAsh

開關(guān)動作時間大于0.02秒（如DW系列）時,其開關(guān)分斷能力用下式校驗：

II?off.QAk

I----自動空氣開關(guān)的分斷電流(KA);off.QA

I一一裝設(shè)開關(guān)處沖擊短路電流的有效值(KA);sh

6

——裝設(shè)開關(guān)處短路電流周期分量的有效值(KA).Ik

自動空氣開關(guān)脫扣器電流整定:為使自動空氣開關(guān)各脫扣器更好的發(fā)揮保護功

能,需要結(jié)合保護對象,進行電流的整定計算,然后正確確定:配電線路用自動空氣開

關(guān)，熱(或長

''延時)脫扣器整定電流K.I,可用下式計算：？，K——可靠系數(shù),熱脫扣

IlrelrelC,OP.TROP.TR

器取長延時脫扣器取1.1;被控線路的計算電流(A).IC,

(4)電力電纜截面的選擇：

?按允許載流量選擇導線和電纜截面:金屬導線或電纜中流通電流時，由于導體

電阻的存在，電流使導體產(chǎn)生熱效應，使導體溫度升高，同時向?qū)w周圍介質(zhì)發(fā)散熱

量.導體或電纜的絕緣介質(zhì)，所能允許承受的最高溫度t必須大于載流導體表面的最

高溫度t,即：dm>.才能使絕緣介質(zhì)不燃燒,不加速老化.按發(fā)熱條件選擇導線截面

積，即是按照允許載ttdm

流量來選擇，是比較常用的方法.對于我們設(shè)計中將涉及到的配電電纜,是長期

工作制負荷的電流載體,我們按：I=KI,I來決定導線或電纜的允許載流量,選取導

線或電纜截Naic

面.

?按允許電壓損失選擇導線或電纜的截面:輸電線路的電壓損失,是指輸電線路

始端與末端電壓的代數(shù)值,而不是電壓的向量差值，即不考慮兩電壓的相角差別.由

于輸電線路有電阻及電抗的存在，電能沿輸電線路傳輸時,必然產(chǎn)生電能損耗和電壓

損失.為使電壓損失能保持在國家允許的范圍之中,我們必須恰當?shù)剡x擇導線截面.

電壓損失可分解為有功

分量電壓損失和無功分量電壓損失：

nl,0.08,,U%,（PR,QX）,,UQ工U%.X,10KV電纜線路可以先

2,liiiiarOKMIOUlNi,1

，假定電抗,IB,X,0.35（平均值）計算出電抗電壓損失再按允許電壓損

失,U%,OrKM

nlOOSPL得有功損失和無功損失。選取原則公式為：按此式選擇與之相近

的,,ii/2rUU,%iNa,11

標稱導線截面S,根據(jù)線路布置狀況計算出電抗XX值，如與所選值差別不大，

證明所選00正確。反之，則按計算所得,U%X,U%重算，再計算，重選截面。aOr

?按經(jīng)濟電流密度選擇電纜截面：為兼顧有色金屬耗量投資與降低導線能耗費

用之間

I的矛盾，提出了經(jīng)濟電流密度的概念，所選的截面對兩者而言是經(jīng)濟的。

cS,,S經(jīng)，ec

A濟截面，I,導線負荷計算電流，一經(jīng)濟電流密度（）.cec2mm

（5）電流互感器的選擇：

?電流互感器的原線圈之額定電壓大于或等于線路之工作電壓。

?電流互感器原線圈的額定電流應大于線路的最大工作電流，一般取線路工作

電流

7

的L2~L5倍，并要求在短路故障時，對測量儀表的沖擊電流較小，即要求磁

路

能迅速飽和，以限制二次側(cè)電流成比例增長。？電流互感器的動穩(wěn)定性，熱

穩(wěn)定性應滿足線路短路時的要求。(6)下面進行各樓宇電氣設(shè)備的選擇：

?綜合樓：=0.81(*注)，=547.81(A)Icos,C

取VV—1000型電力電纜，查表有最大允許載流量為340A.故把綜合樓電流分成

根并起來承擔：VV—1000—3(3120+170),,

斷路器：DZ20—630/3脫扣器整定值：630

電流互感器：LMZJ1-0.5-800/5

?機械樓：整個主教學區(qū)的變電房設(shè)置在機械樓內(nèi)，為避免重復建設(shè)，浪費資

源和金

錢，擬把機械樓的低壓配電房與變電房的配電合成而建。我們知道機械樓為六

層建筑，其

最大的用電負荷集中在第一層(因為其中有大量的實驗設(shè)備)，取整個用電量

的50%,其余

每層平分剩下的50%。

〃/111=0.83,=647.09(A)；=323.55(A);=64.71(A)cos,CCC

斷路器：一層:DZ20-400/3,脫扣器整定值：400

其余:DZ20-100/3,脫扣器整定值:80

電流互感器：取總：LMZJ1-0.5-800/5

電力電纜：(在空氣中敷設(shè))第一層：VV—1000—3,,240+1120

其余層：VV—1000—3,25+1,10

?后勤處：1=0.83,=41.52(A)cos,C

VV—1000-3,,10+16

斷路器：DZ20-100/3脫扣器整定值：50

電流互感器：LMZ1-0.5-50/5

?印刷廠:1=0.78,=56.68(A)cos,C

VV—1000—3,,16+110

斷路器：DZ20-100/3脫扣器整定值：80

互感器：LMZ1-0.5-75/5

?醫(yī)院:1=0.82,=97.83(A)cos,C

VV—1000—3,,35+116

斷路器：DZ20—200/3脫扣器整定值：125

電流互感器：LMZ1-0.5-150/5

1000(7)低壓母排的選擇：采用單母線不分段：I,,1519.34(A)C3,0.38

母排選擇為：TMY-4(100,8)

斷路器：DW15-1600/3脫扣器整定值：1600

刀開關(guān)：HD13-1500/30

電流互感器：LMZJ1-0.5-1500/3

(8)無功補償：公式有：Q,,P(tg,,tg,)CC12

8

首先求出補償前的功率因數(shù)：總的思想是把所有負荷的有功功率和視在功率分

別相加

求比值。按前面的方法有查補償率表有：。cos,,0.82tg,,tg,,0.22112

有：=0.7525.090.22=80.86(KVar)Q,,P(tg,,tg,),,CC12

取BWO.4-16-3并聯(lián)電容器作無功功率補償需：5個

(9)低壓配電柜的選擇：GGD2型低壓固定式配電柜。

具體布置詳見主教學區(qū)系統(tǒng)圖。

其余各區(qū)負荷統(tǒng)計與高壓總配現(xiàn)狀詳見正文后附表和各自系統(tǒng)圖。

9

第4章對現(xiàn)有系統(tǒng)的評價

現(xiàn)代社會的發(fā)展，包括企事業(yè)的飛速發(fā)展，已經(jīng)越來越緊密地與點聯(lián)系在一

起?？梢?/p>

說：沒有電，就沒有現(xiàn)代文明的進步。經(jīng)濟合理安全可靠的供電質(zhì)量對現(xiàn)代文

明的發(fā)展更

是快馬加鞭，促成飛躍。我們學校也一樣，正因為有了這樣的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，

學校的發(fā)展

才如此的迅速，如此的突飛猛進?？偟膩碚f，我校現(xiàn)有的供配電系統(tǒng)有如下優(yōu)

占-

八'、?

(1)選址位置基本位于負荷中心，減少了電纜長度(即有色金屬的耗量)節(jié)約

了成本。

供電距離都不是很長，電壓損失較小，供電質(zhì)量高。

(2)變電所區(qū)域管轄范圍比較合理，通常1、2臺變壓器管理一個區(qū)域，這樣

相對來講監(jiān)管和維護比較容易。

(3)由于這是學校單位，每年都有寒暑兩季假期，在這一期間，學生宿舍，教

學樓等

平時用電負荷很大的場所，這時候用電量都大幅度的萎縮，減小。故，現(xiàn)有系

統(tǒng)的低壓聯(lián)

絡(luò)線設(shè)置得是很合理的，在假期中節(jié)約了大量的能源。

(4)考慮到占地面積，以及土建特點，學校配電室的母線橋接是很合理的，使

得土建

設(shè)施緊湊，而又使得配電室陳設(shè)均勻，并預留有空間，充分考慮到了未來發(fā)展

的可能性及

可行性。

相對欠缺的是：

(1)二食堂處變壓器房的設(shè)置地方不是很合理，因為鄰近水泵房，并且在房間

中還有

水管穿過，工作環(huán)境比較惡劣，建議遷址重建。

(2)有幾處變配房的土建設(shè)置的不是很合理，導致除了能容納下基本的配電箱

以外，

就沒有電容補償柜的位置了，這相對來講是一個弊病。建議擴大配電房或者在

高壓處加一

個補償柜。

10

第5章總體規(guī)劃設(shè)計方案

在做方案設(shè)計之前先簡單介紹一下校園內(nèi)總體的符合情況：

南區(qū)前面已經(jīng)有負荷列表，在此不再做論述；

下面談?wù)劚眳^(qū)，北區(qū)在新近兼并了一所學校和獲得了三塊新征用地后，面積是

大副度

的擴大了，但里面的很多東西也相對雜亂，迫切需要對基礎(chǔ)設(shè)施進行整合。我

們根據(jù)南區(qū)

統(tǒng)計的經(jīng)驗知道，在北區(qū)大概需要用電容量為7000KVA。根據(jù)《華東交通大學

修建性詳細規(guī)劃》一一東南大學城市規(guī)劃設(shè)計研究院編制，2004年，用地規(guī)劃，

大概把北區(qū)分為四大區(qū)域（不含現(xiàn)有北區(qū)變）分別是：

北區(qū)核心區(qū)變：1000KVA

北區(qū)一變：2X630KVA

北區(qū)二變：2X630KVA

專家及留學生宿舍區(qū)變：2X630KVA

南北兩校區(qū)容量總共約1.6兆伏安。

5.1規(guī)劃設(shè)計方案

5.1.1規(guī)劃方案1

現(xiàn)狀中，南區(qū)高壓配電房可以容納13面配電柜，剛好能滿足設(shè)計中的13塊變

電區(qū)域

的需求。那么，方案1的設(shè)計理念就是充分尊重現(xiàn)實，利用現(xiàn)狀，完美地處理

好現(xiàn)有資源；

南北校區(qū)整合供配電設(shè)施，實現(xiàn)集中的管理，統(tǒng)一調(diào)度。

我校現(xiàn)有的兩路高壓進線前已介紹。我們把這兩回架空線都引進南區(qū)高壓配電

房。但

在此方案中不用常規(guī)的一回線路運行，另一回線路完全備用的形式，而是采用

雙回線路同

時運行的方式：主要的考慮為1）兩回線路的供電質(zhì)量都很高，都能分別滿足

用戶用電的

需求。2）整個校區(qū)容量較大，假如只是單回線路運行的話，勢必會在線路造

成很大的損

失，浪費能源。

在中間設(shè)立一個聯(lián)絡(luò)柜。

具體的管轄范圍可以是大專線管南區(qū)，雙港線管北區(qū)；或者交換。

配電方式全采用高壓放射式。配電柜中設(shè)計見系統(tǒng)圖

11

5.1.2規(guī)劃方案2

前面在地理位置的時候，相信大家已經(jīng)有了這樣的一個概念：南北校區(qū)面積相

當，在

以后的發(fā)展中將和南區(qū)處于同一重要的位置。在這一概念的基礎(chǔ)上，規(guī)劃方案

2擬考慮南北分治，即在現(xiàn)有配電設(shè)施的基礎(chǔ)上，在北區(qū)另外單建一個高壓配電

房，南北相互獨立，

互不牽制，毫無關(guān)聯(lián)。

其中，把現(xiàn)有的北區(qū)變電房也移交給規(guī)劃中的北區(qū)高壓配電房。

同樣如方案1中說講，為減少線路損失，采用兩回電源同時運行的方式，也在

南區(qū)高

壓總配設(shè)置母線斷路器聯(lián)絡(luò)，斷路器平時是斷開的，僅在雙回電源中，某一回

受損后，才

開啟使用，即由另一條母線獨立的向所有的負荷供電。

12

5.1.3規(guī)劃方案3

在方案2的基礎(chǔ)上做一些適當?shù)恼{(diào)整，改進?？傮w的思維依然是南北分治，但

是把南

北兩區(qū)用一根高壓聯(lián)絡(luò)電纜連接起來，目的是使北區(qū)的供電可靠性得到增強。

就目前的現(xiàn)實情況來看，我校的重點仍然在南區(qū)，不管是教學還是人員等；但

是幾年

之后，隨著北區(qū)各項工程的相繼竣工，可以用一個不的很恰當?shù)脑~來形容就

是，南北校區(qū)

將形成“分庭抗禮”的局面。

南北校區(qū)的聯(lián)絡(luò)線如果設(shè)置的合理的話，那么對北區(qū)的供電來說將形成高壓環(huán)

式接

線，對北區(qū)來講，供電的可靠性將大大的增強。

5.1.4規(guī)劃方案4

只在南區(qū)建一個高壓總配，但從南區(qū)引出一根（能承擔北區(qū)全部負荷的）大容

量的配

電線路到北區(qū)，進入北區(qū)的配電子站。平面示意圖和系統(tǒng)示意圖如下所示：

這也是一個高壓放射式接線。

14

5.2各方案比較

5.2.1采用架空線、電纜線及各自的費用和必要性

大專線在四個方案中相同，即都是采用架空線在學校.入口處接入，費用一

樣，在此不

再贅述。

方案1:只需要一個高壓通道引出至南區(qū)總配即可；需從雙港線上引一段架空

線（或

者是10KV高壓電纜線）到高壓總配電房，距離約在400米。

方案2：由于南北分治，需要從雙港線上引兩路分別到兩個配電所，相應的線

路費用

增加。

方案3：方案3基本同方案2,只是多了一條從南到北的一段電力電纜線，約

450米。

方案4：綜合方案1和方案3,一段從雙港線上引300米，另一段從南到北約

450米。5.2.2電壓絕緣等級花費

由于兩回線路采用的都是10KV電壓，絕緣設(shè)備花費幾個方案相同。、5.2.3

土建費用

方案1：僅需要現(xiàn)有的高壓配電房即可，對土建沒有其它的要求。

方案2：需在現(xiàn)有的高壓配電房的基礎(chǔ)上再在北區(qū)建一個高壓配電房（或者是

高壓子

配電房）花費較方案1大；并且這樣的話，將增加管理人員的數(shù)量，監(jiān)管費用

增加。

其它方案同方案2。

5.2.4施工費用

方案L增設(shè)了5根電纜到北區(qū)，在線路鋪設(shè)的時候比較費時費力。并且高壓

線纜在

即使是埋地走線的情況下，也需要一定量值的空間，怎樣協(xié)調(diào)，合理布置走線

有待研究。

其它方案中，由于走的都是獨立的電力電纜，比較好處理，施工簡單。5.2.5

效益

幾個方案在經(jīng)濟效益方面相當，只是在方案2和方案3中需要三面進線柜、三

面計量

柜，設(shè)備較多，初期投資較高，相比較而言，產(chǎn)出投入比不是很劃算；并且在

設(shè)備增多的

情況下，相應的出現(xiàn)故障的幾率也增大了。

在社會效益方面，方案1更可觀些，因為采用的是高壓放射式配電方式，各配

出線之

間沒有聯(lián)系，當某條線路發(fā)生故障時，不會牽連到其它的線路，因故而造成的

停電范圍也

會比較小。

方案2中，在北區(qū)僅有雙港線一回線路供電，假如雙港線發(fā)生故障，勢必造成

北區(qū)全

面停電，影響面較廣。并且也沒有能很好的滿足北區(qū)綜合教學樓的消防電梯和

其它消防設(shè)

備的供電要求。

技術(shù)指標

5.2.6供電可靠性及靈活性

方案1、3運行比較靈活：可單回線路獨立供電，也可采用雙回線路同時供

電；可靠

性也較高，因為那樣的設(shè)置滿足了在全校區(qū)域內(nèi)都有兩回電源的供給，只有在

極端情況下

才可能產(chǎn)生停電的情況，那就是所有母線同時故障的時候。滿足了2級負荷的

全部要求。

其余兩個方案中，由于都有瓶頸，在電力供給比較緊張或者在天氣等自然條件

變化較

大的時候，極易出現(xiàn)故障，很難越過瓶頸。

5.2.7供電電能質(zhì)量

四個方案相當。

5.2.8運行管理、維護檢修條件

方案1中僅有一個高壓配電房，所需管理人員少，且實現(xiàn)了集中統(tǒng)一管理，較

易實現(xiàn)

15

全校的協(xié)調(diào)和統(tǒng)一調(diào)度管理。在具體的配電柜中，都采用了電流互感器，接地

刀開關(guān)，高

壓斷路器，避雷器，能完全保證正常的運行。在厲行的檢修或者是維護中只需

把高壓斷路

器斷開，然后把接地開關(guān)接地即可以安全的作業(yè)了。

其它方案中只是需要較多的管理人員，在維修監(jiān)管作業(yè)的條件與方案1一樣。

5.2.9交通運輸及施工條件

在交通運輸方面，由于學校內(nèi)部道路交通網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達，運輸較易。

施工條件：方案1、3、4中，均需在南北兩區(qū)作業(yè)，并且配電電纜所走的線路

比較長，相對施工比較麻煩些。而方案2就相對省工。

5.2.10分期建設(shè)的可能性及靈活性

方案1：比較靈活，由于有13面柜子的空間，現(xiàn)已經(jīng)上了7面，等以后北校

區(qū)、研究

生學院區(qū)、孔目湖校區(qū)相繼建成后，可分期上配電柜，即是說建成一個區(qū)位，

上一面柜子。

分期投資，分期建設(shè)，同時也可把分散風險是比較靈活的設(shè)計思想。

其他方案中，不管具體的這樣建設(shè)，北區(qū)配電房無論如何要一次性建設(shè)到位，

但選址

在何處，建成什么樣式的，以后是否能很好的融入主體建筑群，是很難說清楚

的（因為現(xiàn)

在北區(qū)有很多地方還有待開發(fā)，有待整合）。

各方案比較列表示下

項目電源供電建設(shè)運行維土建靈活交通運

質(zhì)量可靠性費用護費用施工量與否輸條件方案號

方案1高低省少是

相同相當方案2一般較高耗多一般方案3高高耗多是方案4一

般高耗多一般5.3方案定案

綜合比較以上各個方案,決定采用方案1,但需做些適當?shù)难a充和改進說明

5.3.1配電母線設(shè)置

高壓配電母線排采用單母線分段，一段管南區(qū)，另一段管北區(qū)和孔目湖校區(qū)。

中間用

斷路器連接，平時使用的是雙回路同時運行：利于減少電能在線路上的損失；

即使在線路發(fā)生故障的情況下，也能保證至少有一半的用電負荷不會停電，造成

的負面社會影響較??；

一回線路發(fā)生故障的時候，可以通過倒閘操作，閉合母連斷路器，實現(xiàn)繼續(xù)供

電。當控制

回路設(shè)計的合理時，還可以實現(xiàn)自動投切，停電后恢復期較短。大大的提高了

供電的可靠

性和持續(xù)性。

5.3.2低壓聯(lián)絡(luò)線

在鄰近的變區(qū)設(shè)置低壓母線聯(lián)絡(luò)線，形成準網(wǎng)式供電。

5.3.3二食堂變

考慮到二食堂處的生活區(qū)1變工作的環(huán)境比較惡劣一一旁邊有水泵房，并且在

配電所

中有水管穿過，擬遷址重建。最好能建成獨立式的變電所，具體位置建議設(shè)在

教工住宅3、4棟之間的馬鞍山腳下。這樣使得變電所更接近負荷中心，減少能耗

和有色金屬耗量，并

且可以把南大門，地下道的用電負荷點加入的此區(qū)。

5.3.4各變電所內(nèi)部設(shè)置

給排水區(qū)，生活2區(qū)，研究生院區(qū)設(shè)置無特殊要求，采用單母線即可。

主教學區(qū)，學生區(qū)，生活1區(qū)，北校區(qū)和孔目湖校區(qū)變有兩臺變壓器的變電所

宜設(shè)置

成單母線分段接線，通常情況下各變壓器僅向各自的母線段供電；在緊急情況

下，用單臺

16

變壓器向整條線路供電一一把母線聯(lián)絡(luò)斷路器連接即可。這樣做能保證至少全

部二級負荷

和部分三級負荷的用電需求。

實習工廠區(qū)，由于其中的符合性質(zhì)相差很大，故雖只有一臺變壓器，也宜設(shè)置

成單母

線分段形式，學生區(qū)在一段上，工廠區(qū)在另一段上。但僅在實習工廠母線段上

進行電容補

償，容量按全區(qū)負荷配制。

5.4整個系統(tǒng)的運行方式

根據(jù)前面的設(shè)計，在正常情況（或用電需求不是很緊迫的情況）下，各變電所

是相互

獨立的，互相之間沒有影響，互相也不會受到牽制，這也是放射式配電的優(yōu)

勢。通常由進

線到個配線柜通過10KV電力電纜送到各區(qū)域變電所，降壓為380/220V后再通

過低壓電力電纜送達各負荷點。完成整個的變配電過程。

5.4.1分時區(qū)別供電

在有明顯時間區(qū)段用電負荷的變電所，可通過調(diào)節(jié)變壓器投入的臺數(shù)來適時調(diào)

整供給

量，甚至當負荷相當?shù)偷臅r候通過高壓配電房中的斷路器來切斷整個區(qū)的供

電，而有鄰近

的低壓聯(lián)絡(luò)線供給電能一一主要時段是晚上11：30到早上6：00,和寒暑假期

間。5.4.2柴油發(fā)電機房

在整個系統(tǒng)中，兩回線路已經(jīng)足以能滿足我校的用電需求和國家的相關(guān)用電規(guī)

范。但

是由于我校的歷史原因，遺留下一些個柴油發(fā)電機，年代比較久遠，有點老態(tài)

龍鐘的感覺

——似雞肋，食之無味，棄之可惜。為了能很好的安置它們，讓它們“老”有

所用，擬在

高壓配電房旁邊設(shè)置柴油發(fā)電機室。那么現(xiàn)在就有三電源，進一步增強了我校

的供電可靠

性。在緊急情況下，還可以作為應急電源使用。

5.4.3UPS電源

對某些不允許停電的（哪怕是「2秒鐘）場所應設(shè)置UPS電源。這些地方主要

是在一一南區(qū)綜合樓中的中心計算機，學校重要的研究所，實驗室等等。UPS通常

由整流器和充電器，儲能裝置，逆變裝置，開關(guān)等組成。GB7260—87按輸出電流

的不同，給出了一張產(chǎn)

品系列表：從0.5~1500A的輸出范圍不等，把UPS分成27個等級，單相輸出

為220V,三相輸出為380V.穩(wěn)態(tài)運行時，額定輸出電壓偏差不超過額定值的2%o

工作原理和技術(shù)特性在此不做詳細介紹。

通常在學校來說，可以選用大于15分鐘的UPS。

5.5節(jié)能建議

5.5.1電容補償

前已述及的電容補償節(jié)能(及減少有色金屬耗量)在次不再贅述。5.5.2節(jié)

能設(shè)備

在整個片區(qū)內(nèi)建議全部選用節(jié)能型的設(shè)備，包括像節(jié)能電燈，節(jié)能冰箱，節(jié)能

空調(diào)等。

這樣由于這些設(shè)備通常技術(shù)先進，科技含量高，故初期投資雖高，但從長期運

行來看，將

節(jié)約大量的能源，也是一個節(jié)省電費的好方法。

下面僅以照明節(jié)能來說明這樣做的效果：

在照明設(shè)計中，應盡可能的滿足工作時的視覺要求，那么在選用光源，燈具的

時候就

要綜合考慮照明特性和長期運行的經(jīng)濟效益。目前，全國照明用電約占發(fā)電量

的

總用電量的10%,而且照明用電量的平均年增長率為14.5%,所以開展照明節(jié)

能對于民用建筑的經(jīng)濟效益有著重要的意義，常用的照明節(jié)能措施有：、

(1)采用高效光源

目前我國大量采用的幾種光源從節(jié)能效果的好壞來分為：高壓鈉燈，熒光燈，

金屬鹵

17

化物燈，汞燈，鹵鴇燈，白熾燈。近年來普遍采用的新型節(jié)能燈有：緊湊型高

效節(jié)能熒光

燈，細管型節(jié)能熒光燈，緊湊型定向照明鹵物燈，小功率高壓鈉燈，和金屬鹵

化物燈。任

何一所高校都是一個大宗電力用戶，以我校為例僅照明就記為1961.24KW,初

略的估計一年也能節(jié)約電費為12.88萬圓。這可不是一個小數(shù)目哦。

(2)采用高效燈具

在選擇燈具，一般不宜選用效率低于70%的燈具，采用熒光燈照明時應選用高

效熒光燈具

及低能耗的電子鎮(zhèn)流器。

?選用合理的照度方案

?采用合理的建筑藝術(shù)照明設(shè)計

?裝設(shè)必要的節(jié)能裝置：使用調(diào)光開關(guān)，屋頂墻面等用高反射率的材料粉刷，

并

且建立定期清掃制度。

5.5.3變配電裝置的節(jié)能

為了使變壓器經(jīng)濟運行，一般情況下，從以下幾個方面采取措施降低功率損

耗。

(1)及時切除輕載變壓器。前已述及。

(2)更換額定負載或輕載變壓器。當一臺變壓器長時間工作在輕載或過載，都

會使效

率下降，損耗增加。此時可更換一臺較大容量的變壓器，使其運行在高效節(jié)能

區(qū)。相反，

當長時間工作在輕載狀態(tài)下時(30%以下)的變壓器，應更換小容量的變壓

器，以減少電

能損耗。

(3)停用夜間或假日中多余的變壓器。前已有論述。

(4)采用節(jié)能型的變壓器。

5.6方案小結(jié)

5.6.1方案評價

(1)高壓總配位于外來架空線路高壓入校處，進線方便。

(2)各變電所基本位于負荷的中心，減少了線路上的能量損失。

(3)實現(xiàn)了自備應急電源的高壓聯(lián)絡(luò)，直接有生活區(qū)1變，升壓為10KV后通

過高壓配電線路送達各個變電所，設(shè)置集中，便于管理。

(4)各個變電所建立了就近低壓聯(lián)絡(luò)，從而解決了各站檢修或者故障時應急備

用的問

題，和在假期中合理調(diào)配變壓器的問題。

(5)配電房的設(shè)置，便于了集中統(tǒng)一的管理。

5.6.2存在的問題及建議

(1)從高壓配電房出來到到達北區(qū)之前，5根配電電力電纜有一段走線公共

區(qū)，特別

是在過雙港路的時候，施工比較麻煩。走地下直埋的話，由于地下道處是一個

低地，經(jīng)常

有水滲透，線纜易受到腐蝕；如果走架空線，又很影響城市美觀。建議具體設(shè)

置在征求了

水文地質(zhì)專家和南昌市城市規(guī)劃處的負責人后給出。

(2)柴油發(fā)電機房設(shè)置在高壓配電房處，由于這里是生活區(qū)，相應的噪聲污染

和油污

染會很大。建議既然設(shè)置了柴油發(fā)電機房，就要好好利用，把它設(shè)置好，配備

好，管理好。

最好能把這些老式柴油機處理掉，購買進新型節(jié)能，低耗，低污染的奔馳等。

18

第6章結(jié)論

通過3個多月的畢業(yè)設(shè)計，使我學習到了很多的東西，并且很多是在課堂上想

學卻沒

有機會學到的。

在整個的畢業(yè)設(shè)計過程中，我們把供配電工程又好好的復習了一遍，可以說從

頭到尾

的又在我們的腦海中消化了一遍。再一次的把理論知識和實踐好好的聯(lián)系了起

來，做到了

理論與實踐的結(jié)合。由于我們做的是實際工程，不可避免的要牽扯到很多現(xiàn)實

生活中的東

西。很多我們想象可以的東西，在現(xiàn)實操作中就不一定能實現(xiàn)。比如象在我們

這個題目中,

在選擇電纜的時候，我一開始不知道，就隨便選了油浸式的，但聽老師講解

后，才知道在

現(xiàn)實中一般不用這樣的電力電纜，而是用塑料電纜，油浸式的通常應用在環(huán)境

比較惡劣的

場所。所以要想進步，人是需要不斷學習的。

在整個設(shè)計的過程中，我也時刻本著不懂就問的原則，虛心的向?qū)W校的老高工

蔡工學

習請教。在它的講解下，我明白了設(shè)計的意義，與做設(shè)計的基本方法、基本步

驟。當然要

把這個設(shè)計用于現(xiàn)實施工中，可行性還是有一定欠缺的。畢竟其中還有些不太

完善的地方，

像5根高壓配線在同時穿越雙港路的時候，怎么一個走法，這樣布置，是我所

沒有能夠解

決的。

不管怎樣，設(shè)計效果基本達到了本實際工程的需求和老師的要求。電力用戶要

獲得高

質(zhì)量的電力，關(guān)鍵在電源本身的質(zhì)量。但如果電源質(zhì)量相同，那就要看在供配

電的設(shè)計中，

是不是合理了。合理的設(shè)計使用戶用的安心，用的順心，也用得放心。

總之本次設(shè)計，基本達到了鍛煉我們的目的。為我們將來走上工作崗位奠定了

一個堅

實的基礎(chǔ)。相信，它將使我們受益終身的。

19

參考文獻

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20

附錄附錄A外文翻譯一原文部分

AlternatingCurrent

Analternatingcurrentisonewhichvariesinthecircuitwithtime.

Thevalueofthecurrentat

anygiveninstantoftimeistheinstantaneousvalueofcurrent,

symbolizedby.Thei

instantaneousvalueofcurrentisdeemedpositiveforonedirection

offlowthoughthei

cross-sectionofaconductor,andnegativefortheopposite

direction.Thedirectionofcurrent

flowinwhichinstantaneousvaluesarepositiveiscalledpositive.

Acurrentisfullyspecified,if

oneknowsitsinstantaneousvalueasafunctionoftime,=F(t),and

itspositivedirection,i

Currentwhosevaluerecurforequalincrementsoftimearecalled

periodic,andtheleast

incrementoftimeforwhichthisrecurrenttakesplaceiscalledthe

period.ForaperiodicT

current二F(t)=F(t+T)i

Fig.4.1showsanexampleoftherelationship二F(t)foraperiodic

current.Thearrowinithediagramindicatesthepositivedirectionof

currentflow.Thedottedarrowsshowtheactual

directionofcurrentflowattheinstantsoftimewhen>0and<0.

Thesegmentsofthecurveiibetweenpointsaandbor0andccovera

completecycleofcurrentalternationsoveroneperiod.

Thenumberofcycleorperiodpersecondisthefrequencyofa

periodiccurrent.Itis

reciprocalofitsperiod.

f,1/T

Itisusuallytospecifythefrequencyofanyperiodicquantityin

cyclepersecond.Thusthe

frequencyofaperiodiccurrentwillbe1cyclepersecond,ifits

periodissecond,orIcycle/sec.A

directcurrentmayberegardedasaspecialcaseofaperiodic

currentwhoseperiodisinfinitely

longandthefrequencyisthuszero.

Thetermalternatingcurrentisoftenusedinthenarrowsenseofa

periodiccurrentwhose

21

constant(direction-current)componentiszero,or

T1idt,0,OT

Thefrequenciesofalternatingcurrentencounteredinpracticerange

overwidevalues.The

mainsfrequencyis50HzintheSovietUnionandEurope,and60Hzin

theUnitedStates.Some

9industrialprocessesusefrequenciesfrom10Hzto2.5,10Hz.In

radiopractice,frequenciesup

lOto3,10Hzareemployed.

Thedefinitionsforcurrentjustintroduced(and,indeed,thosethat

willbeintroducedshortly)

fullyapplytoperiodicvoltages,e.m.f.s,magneticfluxesandany

otherelectricalandmagnetic

quantities.Someadditionalremarksareonlyneededwithregardto

thesignofalternating

voltageande.m.f.s.

AnalternatingvoltagebetweentwopointAandB,determinedalonga

specifiedpath1,

periodicallychangessign,sothatifitisassumedtobepositive

inthedirectionfromAtoB.it

willbenegativeindirectionfromBtoAatthesameinstantof

time.Thisiswhyitisimportant

tolabelwhichofthetwodirectionsisassumedpositive.In

diagrams,suchadirectionislabeled

eitherbyarrowsorsubscriptsinthesymbolsforvoltageandis

regardedtobethepositive

referencedirectionofavoltage(orofane.m.f.s).

Electricalengineeringusesthesimplestandcommonesttypeof

alternatingcurrent,theone

whichvariessinusoidallywithtime;hencethetermaharmonicora

sinusoidalcurrent.The

preferenceforsinusoidalcurrentsisexplainedmodulatedbythe

signalinamplitude,frequency

orphase.Periodicnon-sinusoidalcurrentmaylikewisebetreatedas

composedofsinusoidal

currentatavarietyoffrequenciesoccurringsimultaneously.This

iswhythoroughof

sinusoidal-currentcircuitsisofprimaryimportance.

TheA.CGenerator

AnA.Cgeneratorconsistsofastationarypart,thestator,anda

revolvingpart,therotor.As

aruletherotorcarriesmagneticpoleswithcoilsaroundthem.

Thesearethefiledcoilsofthe

generator,becausetheyestablishamagneticfiledinthemachine.

Theyareenergizedwithdirect

currentthroughslipringsandbrushes.Theslotsofthestator

stakedupfromelectrical-sheetsteel

punchingsreceivethecoilsofthestatorwinding.Thestatorcoils

areconnectedinseries,as

shownbythefullyanddottedlinesinthedrawing.

Thee.m.f.inducedinastatorconductorisgivenby

E,Blvwhere—magneticinductionofthefieldmovingrelativetothe

conductor;B

1-activelengthoftheconductor;

v一speedwithwhichthemagneticfieldmovesrelativetothe

conductor.

Sincevlandareconstant,theinducede.m.f.willvaryexactlyas

varies.IftheB

inducede.m.fistobesinusoidal(whichisusuallysought),the

distributionofaroundtheB

circumferenceofthestatorshouldbeasclosetosinusoidalas

practicable.

Withpole-pairsontherotor,thee.m.f.willundergocyclesof

changeseverypp

revolution.Ifthespeedoftherotorisrevolutionsperminutes

(r/min),thisworksouttopn

22

cyclesperminute,andthefrequencyoftheinducede.m.f.is：

f,pn/