24、18 18.36 ─ ─ 照明 400 0.7 0.90 0.48 280 134.4 ─ ─ 小計(jì) 460 ─ ─ ─ 298 152.76 334.87 509.39 3# 住 宅 樓 動(dòng)力 60 0.3 0.70 1.02 18 18.36 ─ ─ 照明 500 0.7 0.90 0.48 350.0 168.0 ─ ─ 小計(jì) 560 ─ ─ ─ 368 186.36 412.33 627.22 4# 住 宅 樓 動(dòng)力 60 0.3 0.70 1.02 18 18

25、.36 ─ ─ 照明 500 0.7 0.90 0.48 350.0 168.0 ─ ─ 小計(jì) 560 ─ ─ ─ 368 186.36 412.33 627.22 鍋 爐 房 動(dòng)力 100 0.6 0.70 1.02 60.0 61.2 ─ ─ 照明 2 0.8 0.95 0.33 1.6 0.5 ─ ─ 小計(jì) 102 ─ ─ ─ 61.6 61.7 87.19 132.63 路 燈 系 統(tǒng) 動(dòng)力 0 0 0 0 0 0 ─ ─ 照明 50 0.6 0.90

26、 0.48 30.0 14.4 ─ ─ 小計(jì) 50 ─ ─ ─ 30.0 14.4 33.28 50.56 總 計(jì)<380>側(cè) 動(dòng)力 340 ─ ─ ─ 1423.6 754.34 ─ ─ 照明 1852 計(jì)入 0.84 ─ 1138.88 641.189 1306.9 1988.1 2.3 無(wú)功功率補(bǔ)償 2.3.1 提高功率因數(shù)的意義 在一般的電力用戶中,絕大多數(shù)用電設(shè)備都呈現(xiàn)電感性,需要從電力系統(tǒng)中吸取無(wú)功功率。如果用電設(shè)備功率因數(shù)太低,在有功功率不變的情況下

27、,無(wú)功功率便增加這將帶來(lái)以下的不良后果: 〔1〕系統(tǒng)中輸送的總電流增大,使得供電系統(tǒng)中的電器元件,如變壓器、電氣設(shè)備、線等容量增大,從而使小區(qū)部的啟動(dòng)控制設(shè)備的尺寸增大,因而增大了初期投資費(fèi)用。 〔2〕由于無(wú)功功率的增大而引起的總電流增大,使得設(shè)備及供電線路的有功功率損耗 相應(yīng)地增大。 〔3〕由于供電系統(tǒng)中的電壓損失正比于系統(tǒng)中流過(guò)的電流,因此總電流增大,就使得供電系統(tǒng)中的電壓損失增大,使得調(diào)壓困難。 〔4〕對(duì)電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備來(lái)說(shuō),無(wú)功電流的增大,對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的去磁效應(yīng)增加,電壓降低,過(guò)度增大勵(lì)磁電流,則使轉(zhuǎn)子繞組的溫升超過(guò)允許圍,為了保證轉(zhuǎn)子繞組的正常工作,發(fā)電機(jī)就不能達(dá)到預(yù)定的

28、出力。 無(wú)功功率對(duì)電力系統(tǒng)和小區(qū)部的供電系統(tǒng)都有不良的影響。因此,供電單位和 小區(qū)部都有降低無(wú)功功率需要量的要求,無(wú)功功率的減少就相應(yīng)地提高了功率因數(shù)。目前供電部門實(shí)行按功率因數(shù)征收電費(fèi),因此功率因數(shù)的高低也是供電系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 供電的功率因數(shù), 是衡量對(duì)電能的利用程度及電氣設(shè)備使用狀況的一個(gè)具有代表性的重要指標(biāo)。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3458—83《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》規(guī)定, 企業(yè)供電的功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到0.9 以上。又據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052—95《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)》規(guī)定, "當(dāng)采用提高自然功率因數(shù)措施后, 仍達(dá)不到電網(wǎng)合理運(yùn)行要求時(shí), 應(yīng)采用并聯(lián)電力電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置。

29、" 在工業(yè)企業(yè)電力用戶中,絕大多數(shù)用電設(shè)備都呈現(xiàn)電感性,需要從電力系統(tǒng)吸取無(wú)功功率,除白熾燈、電阻電熱器等設(shè)備負(fù)荷的功率因素接近于1以外,其他設(shè)備〔如三相交流異步電機(jī)、三相變壓器、電抗器等〕的功率因數(shù)均小于1,特別是在輕載情況下,功率因數(shù)將更低。用電設(shè)備功率因數(shù)降低之后,在有功功率保持不變的情況下,無(wú)功功率便增加,這將帶來(lái)以下許多不良后果。 〔1〕增加電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗 若設(shè)備的功率因數(shù)降低,在保證輸送同樣的有功功率時(shí),無(wú)功功率就要增加〔因?yàn)镼=Ptan〕,這樣勢(shì)必就要在輸電線路中傳輸更大的電流,因此使輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗增大。 〔2〕使電力系統(tǒng)的

30、電氣設(shè)備容量不能充分利用 因?yàn)榘l(fā)電機(jī)或變壓器都有一定的額定電壓和額定容量,在正常的情況下,運(yùn)行參數(shù)不容許超過(guò)這些額定值。根據(jù)關(guān)系式P=可知,如果功率因數(shù)降低,則有功出力也將隨之降低,使設(shè)備容量不能得充分利用。 〔3〕功率因數(shù)過(guò)低還將使線路的電壓損耗增大 由于,所以無(wú)功功率Q增加,電壓損耗也將增加,結(jié)果使負(fù)荷端的電壓下降,甚至?xí)陀谌菰S的偏移值,從而嚴(yán)重影響異步電動(dòng)機(jī)及其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。特別是在用電的高峰期,功率因數(shù)過(guò)低,會(huì)出現(xiàn)大面積地區(qū)的電壓偏低,這對(duì)生產(chǎn)造成很大的損失。 綜上所述,電力系統(tǒng)功率因數(shù)的高低是十分重要的問(wèn)題。因此必須設(shè)法提高電網(wǎng)中各有關(guān)部分的功率因數(shù),以充分利用電力

31、系統(tǒng)各發(fā)電設(shè)備和變電設(shè)備的容量,增加其輸電能力,減小供電線路導(dǎo)線的截面,節(jié)約有色金屬,減小電網(wǎng)中的功率損耗和電能損耗,并降低線路中的電壓損失與電壓波動(dòng),以達(dá)到節(jié)約電能和提高供電質(zhì)量的目的。 2.3.2 小區(qū)無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算 供電單位在小區(qū)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)是對(duì)功率因數(shù)提出一定的要求,因此小區(qū)需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置,對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行人工補(bǔ)償。補(bǔ)償容量的確定可按下式確定： 〔2-6〕 式中———補(bǔ)償前自然平均功率因數(shù)角對(duì)應(yīng)的正切值； ———補(bǔ)償后功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值； ———考慮到提高自然功率因數(shù)的可能,使補(bǔ)償裝置容量減少的系數(shù)。 由表可知,小區(qū)380V側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)只有0.84。而供

32、電部門要求小區(qū)10KV進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)不低于0.95。則380V側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量： 〔2-7〕 補(bǔ)償裝置選PGJ1型低壓自動(dòng)補(bǔ)償屏,并聯(lián)電容器為BW0.4-14-3型,采用方案：〔主屏〕1臺(tái)與〔輔屏〕4臺(tái)相組合,總共容量84Kvar*5=420Kvar。則無(wú)功補(bǔ)償后小區(qū)380V側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷計(jì)算表如表2-2所示。 表2-2 無(wú)功補(bǔ)償后小區(qū)的計(jì)算負(fù)荷 項(xiàng)目 計(jì)算負(fù)荷 〔Kvar〕 380V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷 0.84 1138.88 753.9 1390.4 2113 380V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量 ─ ─ -4

33、20 ─ ─ 380V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷 0.96 1138.88 221.19 1215.1 1846 主變壓器功率損耗 ─ 0.015 0.06 ─ ─ 10KV側(cè)負(fù)荷總計(jì) 0.95 1156.3 290.77 1192.3 68.9 第三章 變電所位置及主變壓器和主接線方案的設(shè)計(jì) 3.1變電所位置的選擇 正確選擇變電所所址,不僅影響變電所建設(shè)的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的合理性,而且也涉及到變電所安全可靠運(yùn)行。配變電所位置選擇,應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定： 〔1〕接近負(fù)荷中心。 〔2〕進(jìn)出線方便。 〔3〕接近電源側(cè)。 〔4〕設(shè)備吊裝、運(yùn)輸方便。

34、〔5〕不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動(dòng)的場(chǎng)所。 〔6〕不宜設(shè)在多塵、水霧<如大型冷卻塔>或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所,如無(wú)法遠(yuǎn)離時(shí),不應(yīng)設(shè)在污源的下風(fēng)側(cè)。 〔7〕不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方或貼鄰。 〔8〕不應(yīng)設(shè)在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所以和不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的正上方或正下方,如布置在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所圍以和布置在與火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物毗連時(shí),應(yīng)符合現(xiàn)行的《爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境電力裝置設(shè)計(jì)規(guī)》的規(guī)定。 〔9〕配變電所為獨(dú)立建筑物時(shí),不宜設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所。 〔10〕高層建筑地下層配變電所的位置,宜選擇在通風(fēng)、散熱條件較好的場(chǎng)所。 〔11〕配變電所位于高層建筑<或其他地下建筑>的地下室時(shí),不宜設(shè)

35、在最底層。當(dāng)?shù)叵聝H有一層時(shí),應(yīng)采取適當(dāng)抬高該所地面等防水措施。并應(yīng)避免洪水或積水從其他渠道淹漬配變電所的可能性。 小區(qū)的平面圖及變電所位置如圖3-1所示。 圖3-1 小區(qū)的平面圖及變電所位置 3.2 變電所主變壓器的選擇 3.2.1 變壓器選型的原則 變壓器是利用互感原理來(lái)改變同頻率交流電壓高低的一種電氣設(shè)備,在電力系統(tǒng)輸配電中占有很重要的地位。且極為廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,其中l(wèi)0kV配電變壓器在交流輸配電系統(tǒng)中作為分配電能、變換電壓之用,廣泛地采用在住宅小區(qū)供電系統(tǒng)中。因此能否選擇好l0kV配電變壓器就成為供配電設(shè)計(jì)一個(gè)重要環(huán)節(jié)。 l0kV配電變壓器種類較多,一般有

36、礦油變壓器、硅油變壓器、六氟化硫變壓器、干式變壓器及環(huán)氧樹酯澆鑄變壓器等。因此變壓器的選型就應(yīng)綜合考慮下列因素： 〔1〕變電所所在的具體位置； 〔2〕建筑物的防火等級(jí)； 〔3〕建筑物的使用功能； 〔4〕主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求； 〔5〕當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變電所的管理體制。 配電變壓器設(shè)在地下室時(shí),根據(jù)消防要求,一般不宜選用礦油油浸變壓器。地下室一般比較潮濕,通風(fēng)條件不好,不適宜選用空氣絕緣干式變壓器,宜采用硅油型、環(huán)氧樹酯澆鑄或六氟化硫型變壓器。雖然礦油變壓器各項(xiàng)性能指標(biāo)有一定的缺陷,但由于其價(jià)格低,在國(guó)被廣泛地采用,但應(yīng)優(yōu)先選用低損耗變壓器。目前廣泛生產(chǎn)的SL7、s7、s9等配電變壓

37、器都是低損耗變壓器。 其中SL7型變壓器線圈用鋁線繞制,導(dǎo)電性和可焊性稍差S7、S9等系列變壓器線圈用銅芯線繞制,故損耗小于SL7系列。 變壓器是小區(qū)供電系統(tǒng)中的核心部件,其臺(tái)數(shù)及容量的選擇直接關(guān)系到小區(qū)供電系統(tǒng)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)小區(qū)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求,對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所, 應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器以保證重要負(fù)荷連續(xù)供電的要求。對(duì)于季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大的變電所, 也應(yīng)采用兩臺(tái)變壓器,以滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的要求。任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)應(yīng)該滿足總計(jì)算負(fù)荷S30的大約70%的需要,同時(shí)還應(yīng)滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷S<ⅠⅡ>的需要。在選擇確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)及容量時(shí),還應(yīng)考慮

38、到今后負(fù)荷的發(fā)展。 選擇變壓器數(shù)量和容量時(shí),一般考慮以下原則： 〔1〕用電負(fù)荷的分類和不能供電的中斷程度； 〔2〕電源可進(jìn)線的條件； 〔3〕負(fù)荷的均衡性,為減少電能損耗,有時(shí)需要選擇兩臺(tái)變壓器； 〔4〕負(fù)荷中有無(wú)大型沖擊負(fù)荷,如大型電動(dòng)機(jī)、大型電爐等； 〔5〕運(yùn)輸及建筑物高度等。 在此配電設(shè)計(jì)中總負(fù)荷S30=1192.3KVA從經(jīng)濟(jì)角度考慮選擇一臺(tái)變壓器就可以承擔(dān)其負(fù)荷,和高效率的運(yùn)行,但是從安全角度和用電負(fù)荷不能中斷的程度,所以要在安全可靠的前提下再考慮經(jīng)濟(jì),需選擇兩個(gè)變壓器。兩臺(tái)變壓器的備用方式有以下兩種： 〔1〕明備用：兩臺(tái)變壓器均按100%的負(fù)荷選擇〔即一臺(tái)工作,另一臺(tái)

39、備用〕； 〔2〕暗備用：每臺(tái)變壓器都按照最大負(fù)荷的70%選擇,正常情況下,兩臺(tái)變壓器都參加工作,這時(shí),每臺(tái)變壓器可以承擔(dān)約50%的負(fù)荷,變壓器在正常情況下的負(fù)荷為50%/70%=0.71%,完全滿足經(jīng)濟(jì)需要。在故障情況下,由于三班制,所以可以過(guò)負(fù)荷1.4倍1.6h,連續(xù)5天,即1.470%100%,承擔(dān)全部最大負(fù)荷。 暗備用的方式即能滿足正常工作時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求,又能在故障情況下承擔(dān)全部負(fù)荷,是比較合理的備用方式,與明備用不同的地方是,在達(dá)到規(guī)定的過(guò)負(fù)荷允許時(shí)間以后,必須根據(jù)負(fù)荷的平穩(wěn)均衡情況,切除部分直到30%的負(fù)荷,而明備用則不需要。由于變壓器在故障情況下,可以切除部分負(fù)荷,從時(shí)間上和

40、負(fù)荷調(diào)整上都做的到,因此暗備用的方案是我們的選擇。 3.2.2 變壓器出力計(jì)算 通過(guò)上面的論證我們可以得到：選擇變壓器暗備用方式,每個(gè)變壓器在正常情況下承擔(dān)占總負(fù)荷約50%的負(fù)荷,每臺(tái)變壓器都按最大負(fù)荷的70%選擇。那么變壓器的效率就等于0.71%,小區(qū)總負(fù)荷為1254.3KVA,那么我們要選變壓器的理論值就等于： 〔3-1〕 但是在實(shí)際中,變壓器的出力是當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件有聯(lián)系的,尤其是溫度。設(shè)變壓器安裝地點(diǎn)的年平均氣溫,則每升高,變壓器出力應(yīng)減少1%,因此變壓器的實(shí)際出力為： 〔3-2〕 考慮到我們的變電所為室型,戶變壓器由于散熱條件較戶外型差,一般變壓器室出風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口之

41、間有大約的溫差,從而使變壓器中間的變壓器環(huán)境溫度較之戶外大約高出,因此變壓器的實(shí)際出力要比同地的戶外變壓器又減少8%,即變壓器的實(shí)際出力為： 〔3-3〕 為戶變壓器的溫度校正系數(shù)。 在我們的設(shè)計(jì)中,已知該地區(qū)年最熱月：七月平均溫度22.7℃,則： 〔3-4〕 考慮選擇的變壓器,由于油式的變壓器的過(guò)負(fù)荷能力相對(duì)于干式較強(qiáng),所以選擇S9-1000/10型變壓器兩臺(tái)。 3.3 變電所主變壓器和主接線方案的選擇 3.3.1 變配電所主接線的選擇原則與一般要求 所謂主接線圖是表示變配電所的電能輸送和分配路線的電路圖,稱為主電路或一次電路圖,也稱主接線圖。另一種是用來(lái)控制,指示,測(cè)量和保護(hù)

42、主電路及設(shè)備運(yùn)行的電路圖,稱為二次電路圖或二次回路圖。一般二次回路是通過(guò)電流互感器和電壓互感器與主電路相聯(lián)系的。 變配電所的主接線方案原則與一般要求： 〔1〕安全性 應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)技術(shù)規(guī)的要求,能充分保證人身和設(shè)備的安全。因此接線方案中必須遵從以下原則： 1〕在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。 2〕在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。 3〕在裝設(shè)高壓熔斷器負(fù)荷開關(guān)的出現(xiàn)柜母線側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。 4〕35KV以上的線路末端,應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)連鎖的接地刀閘。 5〕變配電所高壓母線上及架空線路末端,必須裝設(shè)避雷

43、器。 〔2〕可靠性 應(yīng)滿足各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求,也就是變配電所的主接線方案,應(yīng)與其電力負(fù)荷的級(jí)別相適應(yīng)。 1〕變配電所的主接線方案,必須與其負(fù)荷級(jí)別相適應(yīng)。 2〕接于公共干線上的變配電所電源線首端,應(yīng)裝設(shè)帶有斷路保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。 3〕對(duì)于一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所,宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電,以確保供電可靠性。 4〕變電所低壓側(cè)的總開關(guān),宜采用低壓熔斷器。 〔3〕靈活性 應(yīng)能適應(yīng)供電系統(tǒng)所需要的各種運(yùn)行方式,便于操作維護(hù),并能適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展,有擴(kuò)充改建的可能性。 1〕變配電所的高低壓母線,一般宜采用單母線或單母線分段。 2〕兩路電源進(jìn)線,裝有兩臺(tái)主變壓器的變

44、電所,當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí),兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行,當(dāng)只有一路電源供電,另一路電源備用時(shí),則兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行。若變壓器并列運(yùn)行時(shí)則必須滿足下面三個(gè)條件： ①各臺(tái)變壓器的電壓比<變比>應(yīng)相同； ②各臺(tái)變壓器的阻抗電壓應(yīng)相等； ③各臺(tái)變壓器的接線組別應(yīng)相同。 3〕主接線方案與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)。 〔4〕經(jīng)濟(jì)性 在滿足上述要求的前提下,應(yīng)盡量使主接線簡(jiǎn)單,投資少,運(yùn)行費(fèi)用低,并節(jié)約電能和有色金屬消耗量,應(yīng)盡量選用技術(shù)先進(jìn)有經(jīng)濟(jì)適用的技能產(chǎn)品,主接線方案力求簡(jiǎn)單。 3.3.2 主接線方案選擇 選用兩臺(tái)變壓器的變電所,可以采用兩變壓器最大運(yùn)行方式為并聯(lián)運(yùn)行和最大運(yùn)行方式為

45、分列式運(yùn)行,最大并聯(lián)式運(yùn)行兩臺(tái)變壓器共同承擔(dān)負(fù)荷,當(dāng)發(fā)生短路或發(fā)生故障時(shí),兩臺(tái)變壓器共同承擔(dān),這樣不是很合理,如果采用最大方式為分列式,低壓端采用母線分段,在正常情況下,各臺(tái)變壓器分別對(duì)母線1,2段進(jìn)行供電,低壓端在一般情況下互不影響,增加了可靠性。變電所的主接線圖3-2如下所示。 圖3-2 變壓器主接線 第四章 短路計(jì)算及變電所高低壓側(cè)電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn) 4.1短路電流的基本概念 短路故障是電氣設(shè)備最嚴(yán)重的故障,對(duì)電氣設(shè)備的危害性最大。所以我們要研究其種類、產(chǎn)生的原因。并采取相應(yīng)的措施來(lái)預(yù)防或減輕其危害程度。 〔1〕短路的種類及產(chǎn)生短路的原因 供電系統(tǒng)應(yīng)該正

46、常地、不間斷地對(duì)用電負(fù)荷供電,以保證生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行,但是供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行常常因?yàn)榘l(fā)生短路故障而遭到破壞。在小區(qū)的供電設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,不僅要考慮正常運(yùn)行的情況,而且要考慮發(fā)生故障的情況,最嚴(yán)重的是發(fā)生短路故障。 所謂短路,就是指供電系統(tǒng)中不等電位的導(dǎo)體在電氣上被短接,如相與相之間、相與地之間的短接等。其特征就是短接前后兩點(diǎn)的電位差會(huì)發(fā)生顯著變化。供電系統(tǒng)發(fā)生短路的原因主要是由于電氣設(shè)備的絕緣因舊老化而損壞,或電氣設(shè)備受機(jī)械損傷而使絕緣損壞,或因過(guò)電壓而使電氣設(shè)備的絕緣擊穿所造成；另外由于錯(cuò)誤操作〔如帶負(fù)荷斷開隔離開關(guān)、檢修后未拆除接地線而送電造成的短路〕、鳥獸在裸露的導(dǎo)體上跨越以及風(fēng)雪等

47、自然現(xiàn)象亦能引起短路。 短路的種類：在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路及單相接地短路。三相短路稱為不對(duì)稱短路。在供電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中發(fā)生單相接地短路的幾率最大,發(fā)生三相對(duì)稱短路的幾率最小。 最關(guān)鍵的兩個(gè)短路電流：最大短路電流---選擇設(shè)備、導(dǎo)線,最小短路電流---繼電保護(hù)裝置校驗(yàn)短路的電壓與電流的相位差較正常時(shí)增大,接近于90度。單相短路只發(fā)生在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中。其他：層間、層間短路。主要指電動(dòng)機(jī)、變壓器和線圈等。 〔2〕短路的危害 發(fā)生短路故障時(shí),由于短路回路中的阻抗大大減小,短路電流與正常工作電流相比增加很大〔通常是正常工作電

48、流的十幾倍到幾十倍〕。強(qiáng)大的短路電流在其回路中所產(chǎn)生的熱及電動(dòng)機(jī)效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞；短路點(diǎn)的電弧有可能燒毀設(shè)備；短路點(diǎn)附近的電壓會(huì)顯著降低,除了影響其他設(shè)備的正常工作外,還可能使供電被迫中斷；不對(duì)稱接地短路所產(chǎn)生的零序電流,會(huì)在較近的通信線路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),從而干擾通信,嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及人身和設(shè)備的安全。 〔3〕計(jì)算短路電流的目的和任務(wù) 計(jì)算短路電流的目的是為了限制短路的危害和縮小故障的影響圍。在變電所和供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中,基于如下用途必須進(jìn)行短路計(jì)算： 1>選擇導(dǎo)線和設(shè)備。 2>選擇和整定繼電保護(hù)裝置。 3>確定接線和運(yùn)行方式。 4>選擇限流電抗器。 4.2 短路電流計(jì)算

49、 4.2.1 繪制計(jì)算電路 圖4-1 短路電流計(jì)算 4.2.2 確定基準(zhǔn)值 設(shè),,即高壓側(cè),低壓側(cè),則 〔4-1〕〔4-2〕 4.2.3 計(jì)算短路電路中個(gè)元件的電抗標(biāo)幺值 〔1〕電力系統(tǒng) 〔4-3〕 〔2〕架空線路〔架空線的電抗,線路長(zhǎng)2km〕 〔4-4〕 〔3〕電力變壓器〔所用變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù)為4.5%〕 〔4-5〕 因此繪等效電路,如圖4-2所示。 圖4-2 短路電流等效電路 4.2.4 計(jì)算k-1點(diǎn)〔10.5kV側(cè)〕的短路電流總阻抗及三相短路電流和短路容量 〔1〕總電抗標(biāo)幺值 〔4-6〕 〔2〕三相短路電流周期分量有效值 〔4-7〕

50、〔3〕其它短路電流 〔4-8〕 〔4-9〕 〔4-10〕 〔4〕三相短路容量 〔4-11〕 4.2.5 計(jì)算k-2點(diǎn)〔0.4kV側(cè)〕的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 〔1〕總電抗標(biāo)幺值 〔4-12〕 〔2〕三相短路電流周期分量有效值 〔4-13〕 〔3〕其它短路電流 〔4-14〕 〔4-15〕 〔4-16〕 〔4〕三相短路容量 〔4-17〕 以上計(jì)算結(jié)果綜合如表4-1所示。 表4-1 短路電流計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流/kA 三相短路容量/MVA k-1 6.47 6.47 6.47 16.5

51、0 9.77 117.65 k-2 46.45 46.45 46.45 85.47 50.63 32.26 第五章 變電所電氣設(shè)備的選型和校驗(yàn) 供配電系統(tǒng)的一次設(shè)備主要有斷路器,隔離開關(guān),負(fù)荷開關(guān),熔斷器,互感器,母線等設(shè)備。它們對(duì)電能起著接收,分配,控制的作用。高壓電器選擇的主要任務(wù)是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器,以保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠,必須正確合理的選擇各種電氣設(shè)備,選擇企業(yè)供電系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備的一般原則,除按正常運(yùn)行下的額定電壓、額定電流等條件外,還應(yīng)按短路情況下進(jìn)行校驗(yàn)。 5.

52、1電氣設(shè)備選擇的一般條件 5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 〔1〕按工作環(huán)境選擇 根據(jù)工作環(huán)境的不同分為戶型,戶外型。此外,還應(yīng)考慮防腐蝕、防爆、防塵、防火等要求； 〔2〕額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化,有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓,故所選電氣設(shè)備允許通過(guò)的最高電壓不得低于所在電網(wǎng)的額定電壓。在選擇電氣設(shè)備時(shí),一般可按電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點(diǎn)的電網(wǎng)額定電壓的條件選擇,即 〔5-1〕 〔3〕額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下,電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種不同的運(yùn)行方式下的最大持續(xù)電流,即 〔5-2〕 5.1.2

53、 按短路狀態(tài)進(jìn)行校驗(yàn) 〔1〕短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí),電氣設(shè)備各部分溫度應(yīng)不超過(guò)允許值,要滿足條件為： 〔5-3〕 為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng),,t為電氣設(shè)備允許通過(guò)的熱穩(wěn)定電流和時(shí)間。 〔2〕電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn) 電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流效應(yīng)的能力,也成為動(dòng)穩(wěn)定。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條件為： 或〔5-4〕 式中：,為短路沖擊電流幅值和有效值； ,為電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值和有效值。 5.1.3 斷路器、隔離開關(guān)的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 〔1〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 〔5-5〕 或 〔5-6〕 式中、—開關(guān)的極限通過(guò)電流〔動(dòng)穩(wěn)定

54、電流〕峰值和有效值〔單位為KA〕 、—開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值〔單位為KA〕 〔2〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 〔5-7〕 式中—開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值〔單位為KA〕 —開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間〔單位為S〕 —開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流〔單位為KA〕 —短路發(fā)熱時(shí)間〔單位為S〕 5.1.4 熔斷器的校驗(yàn) 保護(hù)電壓互感器的熔體額定電流的選擇 一般取為0.5A,不必校驗(yàn)。 5.1.5 電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn) 〔1〕動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件 〔5-8〕 或 〔5-9〕 式中—電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流〔單位為KA〕 —電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)〔對(duì)〕

55、 —電流互感器的額定一次電流〔單位為A〕 〔2〕熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件 〔5-10〕 或 〔5-11〕 式中—電流互感器的熱穩(wěn)定電流〔單位為KA〕 —電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間,一般取1s —電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)〔對(duì)〕 5.1.6電壓互感器的校驗(yàn) 由于電壓互感器兩側(cè)均裝有熔斷器,故并不需進(jìn)行短路的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 5.2 高壓母線以上電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 表5-1 高壓母線以上電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地 點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 72A

56、6.47kA 16.5 kA 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) 高壓少油斷路器 SN1010I/630 10kV 630A 16kA 40kA 高壓隔離開關(guān) 10kV 200A ─ 25.5kA 高壓熔斷器RN210 10kV 0.5A 50kA ─ ─ 電壓互感器JDJ10 10/0.5kV ─ ─ ─ ─ 電流互感器LQJ10 10kV 100/5A ─ 避雷器FS410 10kV ─ ─ ─ ─ 表5-1所選設(shè)備均滿足要求。 5.3 高壓母線到變壓器高壓側(cè)間電氣設(shè)備

57、的選擇與校驗(yàn) 表5-2 高壓母線到變壓器高壓側(cè)間電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 10kV 36A 3.24kA 8.25 kA 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) 高壓少油斷路器 SN1010I/630 10kV 630A 16kA 40kA 高壓隔離開關(guān) 10kV 200A ─ 25.5kA 高壓熔斷器RN210 10kV 0.5A 50kA ─ ─ 避雷器FS410 10kV ─ ─ ─

58、─ 電壓互感器JDJ10 10/0.5kV ─ ─ ─ ─ 電流互感器LQJ10 10kV 100/5A ─ 表5-2所選設(shè)備均滿足要求。 5.4 變壓器低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 表5-3 變壓器低壓側(cè)電氣次設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 選擇校驗(yàn)項(xiàng)目 電壓 電流 斷流能力 動(dòng)穩(wěn)定度 熱穩(wěn)定度 裝置地點(diǎn)條件 參數(shù) 數(shù)據(jù) 380V 1846A 46.47kA 85.47kA 一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格 額定參數(shù) 低壓斷路器 DW15-2500 380V 2500A 60kA ─ ─ 低壓刀開

59、關(guān) HD13-2000/30 380V 2000A ─ ─ ─ 電流互感器LMZJ10.5 500V 2000/5A ─ ─ ─ 表5-3所選設(shè)備均滿足要求。 第六章 變電站進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn) 6.1 高低壓母線的選擇與校驗(yàn) 通過(guò)資料查得,10kV母線選LMY-3<404>,即母線的尺寸為40mm4mm；380V母線選LMY-3<12010>+806,即母線尺寸為120mm10mm,中性母線尺寸為80mm 6mm。 6.2 變電站進(jìn)出線和與鄰近單位聯(lián)絡(luò)線的選擇 6.2.1 10kV高壓進(jìn)線和引入電纜的選擇 為了保證供電系

60、統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,選擇導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件： 〔1〕發(fā)熱條件：導(dǎo)線和電纜〔包括母線〕在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度,不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。 〔2〕電壓損耗條件： 導(dǎo)線和電纜在通過(guò)政策最大負(fù)荷即電路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗,不應(yīng)超過(guò)政策運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對(duì)于小區(qū)較短的高壓線路,可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。 〔3〕經(jīng)濟(jì)電流密度：35KV以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長(zhǎng)電流大的線路,其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇,以使線路的年費(fèi)用支出最小。所選截面,稱為"經(jīng)濟(jì)截面"。此種選擇原則,稱為"年費(fèi)用支出最小"原則。小區(qū)的10

61、KV及以下線路,通常不按次原則選擇。 〔4〕機(jī)械強(qiáng)度：導(dǎo)線〔包括裸線和絕緣導(dǎo)線〕截面不應(yīng)小于其最小允許截面,對(duì)于電纜,不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度,但需要校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。 對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜,還應(yīng)滿足工作電壓的要求。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),一般10KV以下高壓線路和低壓動(dòng)力線路通常先按發(fā)熱條件來(lái)選擇截面,再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路,因其對(duì)電壓水平要求較高,因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇,再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對(duì)長(zhǎng)距離大電流及35KV以上的高壓線路,則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面,再校驗(yàn)其他條件。 本設(shè)計(jì)采用分別架空線和電纜兩種進(jìn)線方式敷設(shè),接往10kV公用

62、干線。 〔1〕進(jìn)線選擇 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及室外環(huán)境溫度29.2℃,通過(guò)資料查得可初選LJ-16,其30℃時(shí)的,滿足發(fā)熱條件。 2〕機(jī)械強(qiáng)度 查資料得,母線最小允許截面,因此LJ-16不滿足機(jī)械強(qiáng)度要求,故改選LJ-35。 〔2〕電纜進(jìn)線選擇 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及土壤溫度21℃,通過(guò)資料查得可初選纜芯截面為的YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜,其,滿足發(fā)熱條件。 2〕校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定 由公式 〔6-1〕 計(jì)算可知的鋁芯電纜不符合要求,則改選截面為的YJL22-1

63、0000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 〔3〕由高壓配電所至主變的一段引入電纜的選擇校驗(yàn) 采用YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及最熱月地下0.8m處土壤平均溫度為21℃,可初選纜芯為的交聯(lián)電纜,其,滿足發(fā)熱條件。 2〕校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定 由公式 〔6-2〕 計(jì)算可知的鋁芯電纜不符合要求,則改選截面為的電纜,因此選擇YJL22-10000-3 50型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜。 6.2.2 鄰近單位高壓聯(lián)絡(luò)線的選擇 采用YJL22-10000型交聯(lián)乙烯絕緣的鋁芯電纜,直接埋地敷設(shè),與相距約2km的鄰近單位交變配電

64、所的10kV母線相聯(lián)。 〔1〕按發(fā)熱條件選擇 將小區(qū)的路燈系統(tǒng)和鍋爐房在本小區(qū)供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障是通過(guò)備用聯(lián)絡(luò)線由鄰近單位供電。二者的負(fù)荷容量為120.40kVA,則,最熱月地下0.8m處土壤平均溫度為21℃?？沙踹x纜芯截面為的交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁心電纜,其,滿足發(fā)熱條件。 〔2〕校驗(yàn)電壓損耗 纜芯為的鋁心電纜,二者負(fù)荷的,,因此 〔6-3〕 〔6-4〕 滿足允許電壓損耗5%的要求。 6.2.3 380V低壓出線的選擇 〔1〕饋給1#住宅樓的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m處土壤平均溫度21℃,可初選2組的

65、電纜線,其,滿足發(fā)熱條件。 2〕短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 根據(jù)公式 〔6-5〕 中變電所高側(cè)過(guò)壓電流動(dòng)作時(shí)間按0.5s整定〔終端變電所〕,再加上斷路器斷路時(shí)間0.2s,再加0.05s。 前邊所選大于,滿足熱穩(wěn)定要求,因此即選聚氯乙烯絕緣鋁心電纜,即2VLV22-1000-3150+175的四芯電纜〔中性線芯按不小于相線芯一般選擇,下同〕。 〔2〕饋給2#住宅樓的線路亦采用2VLV22-1000-3150+175聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設(shè)。 〔3〕饋給3#住宅樓的線路亦采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及地下0.8m處土壤平均溫度

66、21℃,可初選3組的電纜線,其,滿足發(fā)熱條件。 2〕短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 同上,計(jì)算得符合要求。則采用4VLV22-1000-3150+175聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設(shè)。 〔4〕饋給4#住宅樓的線路亦采用4VLV22-1000-3150+175聚氯乙烯絕緣鋁心電纜直埋敷設(shè)。 〔5〕饋給5#鍋爐房的線路 由于倉(cāng)庫(kù)就在變電所旁邊。而且共筑物,因此采用聚氯乙烯絕緣鋁心導(dǎo)線BLV-1000型5根<3根相線、1根中性線、1根保護(hù)線>穿硬塑料管埋地敷設(shè)。 1〕按發(fā)熱條件選擇 由及環(huán)境溫度<年最熱月平均氣溫>22.7℃,相線截面初選,其,滿足發(fā)熱條件。 按規(guī)定,中性線和保護(hù)線也選為,與相線截面相同,即選用BLV-1000 -1塑料導(dǎo)線5根穿徑25rnm的硬塑管。 2〕校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 最小允許截面,因此上面所選的相線滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 3〕校驗(yàn)電壓損耗 所選穿管線,估計(jì)長(zhǎng)度為10m,而電纜線,,又鍋爐房,,因此 〔6-6〕〔6-7〕滿足允許電壓損耗5%的要求 〔6〕路燈系統(tǒng)的線路采用VLV22-1000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜直接埋地敷設(shè)。 1〕按發(fā)熱條件選擇 由