10kV 變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

《10kV 變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《10kV 變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（48頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 I 摘要 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進(jìn)步，社會(huì)生產(chǎn) 和生活對(duì)電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來(lái)越高的要求。學(xué)校供電系統(tǒng)的核心部分是 變電所。因此，設(shè)計(jì)和建造一個(gè)安全、經(jīng)濟(jì)的變電所，是極為重要的。此學(xué)校供電設(shè) 計(jì)包括：負(fù)荷的計(jì)算及無(wú)功功率的補(bǔ)償；變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、型式的確定； 變電所主接線方案的選擇；短路計(jì)算和開關(guān)設(shè)備的選擇；防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)； 還有電路圖的繪制。 本變電所設(shè)計(jì)首先對(duì)負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)計(jì)算，無(wú)功功率的補(bǔ)償；根據(jù)負(fù)荷的性質(zhì)和 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行了變壓器的選擇；結(jié)合各種接線方式的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍，本 次電氣主接線采用單母線分段的電氣主接線形式

2、；短路電流計(jì)算部分包括短路的危害、 短路點(diǎn)的選擇、短路計(jì)算的方法及其具體數(shù)值計(jì)算；電氣設(shè)備選擇部分包括電氣設(shè)備 選擇的原則以及斷路器、電流互感器等的選擇與校驗(yàn)；配電裝置采用的是成套配電裝 置；防雷保護(hù)采用避雷帶防直擊雷保護(hù)。 關(guān)鍵詞：變電所；變壓器；電氣主接線；短路計(jì)算；設(shè)備選擇；接地裝置 II Abstract Electricity is the major energy and power of modern industrial production. The social production and life put forward high requirements on the

3、 quality and management of the supply of the electrical power with the progress of modern civilization. The key part of the supply system of power of school is the substation. Therefore, it is very important to design and build a safe and economical substation. The design of power supply of the scho

4、ol including: load calculation and reactive power compensation; the numbers, volume and type of main transformer of substation; the choice of the wiring schemes of the substation; the choice of short circuit calculation and the switch equipment; the design of lightning- protection and grounding devi

5、ce and the drawing of circuit diagram. The design of the substation calculates the load firstly and makes up the reactive power. The substation chooses the right transformer according to the nature and statistical calculation of load. The main electrical wiring adopts the form of segmentation of sin

6、gle bus combining with the characteristics of various kinds of connection lines and the scope of application. The current calculation of short circuit includes the harm of short circuit, the choice of points of short, the method of the calculation of short and the calculation of specific numerical v

7、alue. The selective part of electrical equipment contains the selective principle of electrical equipment and the choice and calibration of circuit breaker and current transformer. Power distribution equipment adopts complete equipment. Lightning-protection adopts the protection of lightning-protect

8、ion with anti-lightning directly. Key word: Substation; Transformer; The main electrical wiring; Short circuit calculation; Equipment selection; The design with the earth device III 目錄 1 緒論 .1 1.1 變電所的發(fā)展?fàn)顩r .1 1.2 變電所設(shè)計(jì)的原則 .1 1.3 變電所設(shè)計(jì)的要求 .2 1.4 變電所設(shè)計(jì)的步驟 .2 1.5 原始資料 .3 2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及變壓器的 選擇 .4 2.1 負(fù)荷計(jì)算 .4 2

9、.2 無(wú)功功率補(bǔ)償 .6 2.3 變壓器的選擇 .8 2.3.1 變壓器的類型 .9 2.3.2 變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型式的選擇 .9 2.3.3 主變壓器的選擇 .10 3 變電所主接線的設(shè)計(jì) .12 3.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 .12 3.2 主接線的選擇原則 .13 3.3 主接線的選擇 .13 4 短路電流計(jì)算 .17 4.1 短路的原因及類型 .17 4.2 短路的危害 .17 4.3 短路計(jì)算的目的及方法 .18 4.4 短路計(jì)算 .21 5 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) .23 5.1 電氣設(shè)備選擇的原則 .23 5.2 配電裝置 .24 5.2.1 高壓開關(guān)柜的選擇 .25 5.2.2

10、 低壓配電屏的選擇 .25 5.3 開關(guān)設(shè)備 的選擇 .26 5.4 互感器的 選擇 .29 5.5 母線的選 擇 .31 IV 6 變電所所址的選擇與總體布置 .33 6.1 變電所所址選擇的一般原則 .33 6.2 變電所總體布置的要求 .33 7 變電所的防雷 .36 7.1 變電所直擊雷過(guò)電壓保護(hù) .36 7.2 雷電入侵波過(guò)電壓保護(hù) .37 總結(jié) .39 致謝 .40 參考文獻(xiàn) .41 1 1 緒論 隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，電能變得越來(lái)越重要，它是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng) 力，也是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡囊徊糠?。人們?duì)電力供應(yīng)的要求也越來(lái)越高，特 別是供電的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。變電

11、所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其供電設(shè) 計(jì)的好壞不僅影響電能的質(zhì)量，還會(huì)影響到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，要對(duì)變電所 進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。 1.1 變電所的發(fā)展?fàn)顩r 近年來(lái)電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備 趨于無(wú)油化，采用 SF6 氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國(guó)產(chǎn) GIS 向高電壓、大 容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、 用戶工程都考慮采用 GIS 配電裝置。變電所設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置 也從傳統(tǒng)的形式走向無(wú)油化、真空開關(guān)、SF 6 開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。 隨著經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的發(fā)展，市區(qū)的用電負(fù)

12、荷增長(zhǎng)迅速，而城市土地十分寶貴， 地價(jià)越來(lái)越昂貴。新建的城市變電所必須符合城市的形象及環(huán)保等要求，追求綜合經(jīng) 濟(jì)、社會(huì)效益，所以建設(shè)形式多采用地面全戶內(nèi)型或地下等布置形式，占地面積有效 減少。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明全戶內(nèi)型一般用地僅為同類型、同規(guī)模戶外型的 25%左右。 1.2 變電所設(shè)計(jì)的原則 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范 、GB50053-94 10kv 及以下設(shè) 計(jì)規(guī)范 、GB50054-95低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行學(xué)校供電設(shè)計(jì)必須遵循以 下原則： （1）遵守規(guī)程、執(zhí)行政策 必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié) 約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)

13、政策。 （2）安全可靠、先進(jìn)合理 應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理， 采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 （3）近期為主、考慮發(fā)展 2 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到 遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 （4）全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧 按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。 1.3 變電所設(shè)計(jì)的要求 為了切實(shí)保證學(xué)校生活和教學(xué)用電的需要，并做好節(jié)能工作，該變電所設(shè)計(jì)必須 達(dá)到以下基本要求： （1）安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，避免發(fā)生人身事故和設(shè)備事故； （2）可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠

14、性的要求； （3）優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求； （4）經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色 金屬的消耗量。 1.4 變電所設(shè)計(jì)的步驟 （1）負(fù)荷計(jì)算及變壓器的選擇 為一個(gè)企業(yè)或用戶供電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的 變壓器等問(wèn)題。因此，首先要進(jìn)行負(fù)荷的計(jì)算，選擇無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。然后，參考 電源進(jìn)線方向，綜合考慮有關(guān)因素，結(jié)合計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓 器的臺(tái)數(shù)和容量。 （2）變電所主接線設(shè)計(jì) 根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)，綜合變壓器臺(tái)數(shù)， 從各種接線形式中選擇出合理的高、低壓接線方式，

15、即要安全可靠，靈活經(jīng)濟(jì)，又要 安裝容易，維修方便。 （3）短路電流的計(jì)算 為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，合理選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，確 定限流措施，確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式等，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中 必須進(jìn)行短路電流計(jì)算。 （4）電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低 壓側(cè)電氣設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、 、互感器等設(shè)備，并根據(jù)需要對(duì)相 3 關(guān)設(shè)備進(jìn)行熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)。 （5）變電所所址的選擇與總體布置 根據(jù)氣象，環(huán)境等條件選擇變電所的所址，所址確定后，進(jìn)行總體布置，總體布 置要滿足便于運(yùn)行維護(hù)和檢修、保證

16、運(yùn)行安全、便于進(jìn)出線、節(jié)約土地和建筑費(fèi)用、 考慮高低壓電容器的裝設(shè)要求、適應(yīng)發(fā)展要求等。 （6）防雷和接地設(shè)計(jì) 自然界的雷擊，會(huì)使電器設(shè)備遭受過(guò)電壓以及絕緣損壞等故障，因此，必須對(duì)設(shè) 備采取防雷措施。通常將雷擊過(guò)電壓分為直擊雷過(guò)電壓及感應(yīng)雷過(guò)電壓兩種，直擊雷 過(guò)電壓是由于流經(jīng)被擊物的很大雷擊電流所造成的。感應(yīng)雷過(guò)電壓是由于電磁場(chǎng)的劇 烈改變而產(chǎn)生的。對(duì)于所設(shè)計(jì)的變電所，其電壓等級(jí)是 10kV，因此必須對(duì)雷擊過(guò)電壓 采取相應(yīng)措施來(lái)保護(hù)設(shè)備的安全。 1.5 原始資料 在本次變電所設(shè)計(jì)中，變電所是從相距大約 1km 的建 58 電源專線和相距大約 1km 的迎賓路電源專線兩個(gè)電源受電的，電壓等級(jí)為

17、10kV，該地區(qū)年最高氣溫為 40， 年平均氣溫為 15.1-16，年最低氣溫為-10.2, 年最熱月平均最高氣溫為 35，年最 熱月平均氣溫為 26，年平均雷暴日數(shù)為 26.4。 在本次設(shè)計(jì)中，主要考慮對(duì)學(xué)校配電房附近建筑供電，主要負(fù)荷有學(xué)生宿舍、餐 廳、鍋爐房、學(xué)苑超市、校醫(yī)院、大學(xué)生活動(dòng)中心、浴室等等。 4 2 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)及變壓器的選擇 2.1 負(fù)荷計(jì)算 負(fù)荷計(jì)算是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的 依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。負(fù)荷計(jì)算是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的 選擇是否合理。如負(fù)荷計(jì)算過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過(guò)大，造成投資和有色金 屬的浪費(fèi)；如果

18、負(fù)荷計(jì)算過(guò)小，又將使電器和導(dǎo)線運(yùn)行時(shí)增加電能消耗，并產(chǎn)生過(guò)熱 危險(xiǎn)，引起絕緣過(guò)早老化，甚至燒毀，一致發(fā)生事故，同樣給國(guó)家造成損失。為此， 正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供配電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手 段。 負(fù)荷計(jì)算常用的方法有需用系數(shù)法和二項(xiàng)式法： （1）需用系數(shù)法：需用系數(shù)法與用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)有極大的關(guān)系，因此 在計(jì)算時(shí)首先要正確判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)，否則將造成錯(cuò)誤。需用系數(shù)法 就是利用需用系數(shù)來(lái)確定用電戶或用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法。其實(shí)質(zhì)是用一個(gè)小于 1 的需用系數(shù) Kd 對(duì)用電設(shè)備組的總額定容量 Pe 打一定的折扣，使確定出來(lái)的計(jì)算負(fù)荷 Pca 比較接近該組

19、設(shè)備從電網(wǎng)中取用的最大半小時(shí)平均負(fù)荷 Pmax。 在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個(gè)用電設(shè)備組同時(shí)工作，而各個(gè) 用電設(shè)備組的最大負(fù)荷也非同時(shí)出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計(jì) 算負(fù)荷時(shí)，應(yīng)再計(jì)入一個(gè)同時(shí)系數(shù) Ksi。 這種計(jì)算方法比較簡(jiǎn)單，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配、變電所的負(fù)荷計(jì)算。 （2）二項(xiàng)式法：將負(fù)荷分為基本部分和附加部分，后者考慮一定數(shù)量大容量設(shè)備 影響，與需用系數(shù)法相比較，由于二項(xiàng)系數(shù)法不僅考慮了用電設(shè)備組的平均最大負(fù)荷， 而且還考慮了容量最大的少數(shù)用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)對(duì)總計(jì)算負(fù)荷的額外影響，所以，這種 計(jì)算方法比較適合于確定用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較少，而其容量差別又較大的用電設(shè)

20、備組的負(fù) 荷計(jì)算。但是，二項(xiàng)式計(jì)算系數(shù)的值缺乏足夠的理論依據(jù)，歷史上積累的數(shù)據(jù)也較少， 因而應(yīng)用受到一定的局限。 這兩種方法在國(guó)內(nèi)各設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍，此外還有一些尚未推廣的方法， 如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法、ABC 法等。 根據(jù)分析，本次負(fù)荷計(jì)算采用需用系數(shù)法。其負(fù)荷具體如下表所示： 5 建筑名稱 用電負(fù)荷 （ kW） 需要系數(shù) 計(jì)算負(fù)荷（ kW） costg無(wú)功功率 （ kvar） 視在功率 （ KVA） 計(jì)算電流 （ A） 學(xué)生宿舍一 135 0.6 81 0.75 0.88 71.28 108 155.88 學(xué)生宿舍二 135 0.6 81 0.75 0.88 7

21、1.28 108 155.88 學(xué)生宿舍三 135 0.6 81 0.75 0.88 71.28 108 155.88 學(xué)生宿舍四 135 0.6 81 0.75 0.88 71.28 108 155.88 學(xué)生宿舍五 180 0.6 108 0.75 0.88 95.04 144 207.85 學(xué)生宿舍六 180 0.6 108 0.75 0.88 95.04 144 207.85 學(xué)生宿舍七 180 0.6 108 0.75 0.88 95.04 144 207.85 學(xué)生宿舍八 225 0.6 135 0.75 0.88 118.8 180 259.81 學(xué)生宿舍九 225 0.6 13

22、5 0.75 0.88 118.8 180 259.81 學(xué)生宿舍十 225 0.6 135 0.75 0.88 118.8 180 259.81 一號(hào)餐廳 120 0.9 108 0.7 1.02 110.16 154.29 222.70 二號(hào)餐廳 120 0.9 108 0.7 1.02 110.16 154.29 222.70 鍋爐房 50 0.8 40 0.8 0.75 30 50 72.17 學(xué)苑超市 120 0.8 96 0.7 1.02 97.92 137.14 197.74 校醫(yī)院 180 0.6 108 0.75 0.88 95.04 144 207.85 大學(xué)生活動(dòng)中心 1

23、00 0.6 60 0.6 1.33 79.8 100 144.34 浴室 50 0.8 40 0.6 1.33 53.2 66.67 96.23 6 表 2-1 負(fù)荷總表 總計(jì) 1613 1502.92 7 上表中，計(jì)算負(fù)荷： 無(wú)功功率：cadepkcaQPtg 視在功率： 計(jì)算電流:/osSP3SIU 取同時(shí)系數(shù) =0.8iK 總有功計(jì)算負(fù)荷： =0.81613=1290.4kW30iPK總 總無(wú)功計(jì)算負(fù)荷： =0.81502.92=1202.34kvar30iQ總 總視在功率計(jì)算負(fù)荷： = =1763.73kVA23030Sp2219.40.3 2.2 無(wú)功功率補(bǔ)償 功率因數(shù)是用電戶的一

24、項(xiàng)重要電氣指標(biāo)。提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以使發(fā)、變電設(shè) 備和輸電線路的供電能力得到充分的發(fā)揮，并能降低各級(jí)線路和供電變壓器的功率損 失和電壓損失，因而具有重要的意義。 國(guó)家與電力部門對(duì)用戶的功率因數(shù)有明確的規(guī)定，要求高壓供電（6kV 及以上） 的工業(yè)及裝有帶負(fù)荷調(diào)整電壓設(shè)備的用戶功率因數(shù)應(yīng)為 0.9 以上，要求其他電力用戶的 功率因數(shù)應(yīng)為 0.85 以上，農(nóng)業(yè)用戶要求為 0.8 以上。供電部門將根據(jù)用戶執(zhí)行的情況， 在收取電費(fèi)時(shí)分別作出獎(jiǎng)、懲處理。 提高功率因數(shù)的關(guān)鍵是盡量減少電力系統(tǒng)中各個(gè)設(shè)備所需用的無(wú)功功率，特別是 減少負(fù)荷從電網(wǎng)中取用的無(wú)功功率，使電網(wǎng)在輸送用功功率時(shí)，少輸送或不輸送無(wú)功 功

25、率。 提高功率因數(shù)，首先要正確選擇電氣設(shè)備，比如電動(dòng)機(jī)、變壓器的容量選擇要合 適，盡量避免輕載運(yùn)行等；其次要使電氣設(shè)備合理運(yùn)行，比如合理安排生產(chǎn)工藝流程， 限制電氣設(shè)備空載運(yùn)行等；還可以用人工補(bǔ)償?shù)姆绞教岣吖β室驍?shù)。 人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的做法是采用供應(yīng)無(wú)功功率的設(shè)備來(lái)就地補(bǔ)償用電設(shè)備所 需要的無(wú)功功率，以減少線路中的無(wú)功輸送。當(dāng)用戶在采用了各種“自身提高”措施 后仍達(dá)不到規(guī)定的要求時(shí)，就要考慮增設(shè)人工補(bǔ)償裝置。人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)一般 有 4 種方法。 1.并聯(lián)電力電容器組 利用電容器產(chǎn)生的無(wú)功功率與電感負(fù)載產(chǎn)生無(wú)功功率進(jìn)行交換，從而減少了負(fù)載 8 向電網(wǎng)吸取無(wú)功功率。并聯(lián)電容器補(bǔ)償法具有投

26、資省、有功功率損耗小、運(yùn)行維護(hù)方 便、故障范圍小、無(wú)振動(dòng)與噪聲、安裝地點(diǎn)較為靈活。電容補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)是只有有級(jí)調(diào) 節(jié)而不能隨負(fù)載無(wú)功功率需要量的變化進(jìn)行連續(xù)平滑的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 2.采用同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)實(shí)際上就是一個(gè)大容量的空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)，其功率大都在 5000kW 以上，再過(guò)勵(lì)磁時(shí)，它相當(dāng)于一個(gè)無(wú)功發(fā)電機(jī)。其顯著的優(yōu)點(diǎn)是可以無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) 無(wú)功功率，但也有造價(jià)高，有功損耗大，需要專人進(jìn)行維護(hù)等缺點(diǎn)。因而主要用于電 力系統(tǒng)的大型樞紐變電所，來(lái)調(diào)整區(qū)域電網(wǎng)的功率因數(shù)。 3.采用可控硅靜止無(wú)功補(bǔ)償器 這是一種性能比較優(yōu)越的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，由移相電容器、飽和電抗器、可控 硅勵(lì)磁調(diào)節(jié)器及濾波器等組成。

27、其特點(diǎn)是將可控的飽和電抗器與移相電容器并聯(lián)作用， 電容器可補(bǔ)償設(shè)備產(chǎn)生的沖擊無(wú)功功率的全部或大部分。當(dāng)無(wú)沖擊無(wú)功功率時(shí)，則利 用由飽和電抗器所構(gòu)成的可調(diào)感性負(fù)荷將電容器的過(guò)剩無(wú)功吸收，從而使功率因數(shù)保 持在要求的水平上。濾波器可以吸收沖擊負(fù)荷產(chǎn)生的高次諧波，保證電壓質(zhì)量。這種 補(bǔ)償方式優(yōu)點(diǎn)為動(dòng)態(tài)補(bǔ)償反應(yīng)速度、損耗小、特別適合對(duì)功率因數(shù)變化劇烈的大型負(fù) 荷進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，如用于礦山提升機(jī)的大功率可控硅整流裝置供電的直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng) 機(jī)組等。其缺點(diǎn)是投資較大、設(shè)備體積大、因而占地面積也較大。 4.采用進(jìn)相機(jī)改善功率因數(shù) 進(jìn)相機(jī)也叫轉(zhuǎn)子自勵(lì)相位補(bǔ)償機(jī)，是一種新型的感性無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，只適用 于對(duì)繞線式

28、異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)償，電動(dòng)機(jī)容量一般為 951000kW。其應(yīng)用范圍受 到一定的限制。 本設(shè)計(jì)中，低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷： P30=1290.4kW Q30=1202.34kvar S30=1763.73kVA = P30/ S30=1290.4/1763.73=0.73cos 由于低壓側(cè)要求的功率因數(shù)不得低于 0.85，但目前功率因數(shù)只有 0.73，因此需進(jìn) 行無(wú)功功率的人工補(bǔ)償，若在低壓側(cè)裝設(shè)并聯(lián)電容器，考慮加上變壓器與線路的功率 損耗后，仍能保證在高壓側(cè)測(cè)得的功率因數(shù)在 0.9 以上，在這里使低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率 因數(shù) =0.92,而補(bǔ)償前低壓側(cè)的功率因數(shù)只有 0.73。由此可得低壓側(cè)并聯(lián)電容

29、器的cos 容量為： 9 Qc=P30（ - ）=1290.4 （tgcos -10.73- tg cos-10.92）tg =1290.4（0.94- 0.43） =1290.40.51 =658.10kvar 補(bǔ)償電容器組的接線方式： 在無(wú)功補(bǔ)償中，10kV 及以下線路的補(bǔ)償電容器組常按三角形接線，主要原因如下： （1）三角形接線可以防止電容器容量不對(duì)稱（如個(gè)別電容器的熔斷器熔斷）而出 現(xiàn)的過(guò)電壓，電容器對(duì)過(guò)電壓是比較敏感的，若為星形接線，則由于中性點(diǎn)位移，使 部分相欠電壓而部分相過(guò)電壓。更嚴(yán)重的是當(dāng)發(fā)生單相接地時(shí)其余兩相將升為線電壓 （中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)） ，電容器很容易損壞。 （2）三角

30、形接線若發(fā)生一相斷線，只是使各相的補(bǔ)償容量有所減少，不致于嚴(yán)重 不平衡。而星形接線若發(fā)生一相斷線，就使該相失補(bǔ)償，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量。 （3）采用三角形接線可以充分發(fā)揮電容器的補(bǔ)償能力，電容器的補(bǔ)償容量與加在 其兩端的電壓有關(guān)，即 22/cCQUIXw 電容器采用三角形接法時(shí)，每相電容承受線電壓，而采用星形接法時(shí)，每相電容承受 相電壓，所以有 22. .(/3)/3/CY CAwQ 具有相同電容量的三個(gè)單相電容器組，采用三角形接法時(shí)的補(bǔ)償容量是采用星形接法 的三倍。因此，在電壓相符的情況下，應(yīng)盡量采用三角形接法。 在此選取電容器型號(hào)為：BWF0.4-25-1, 額定容量 Qr 為 25kvar。

31、 按三角形接線，需裝設(shè)的電容器總數(shù)為： N=Qc/Qr=658.10/2527（個(gè)） 每相電容器數(shù)為： n=N/3=27/3=9（個(gè)） 若采用單母線分段接線方式，每段線路上每相需裝設(shè)的電容器數(shù)目為 5 個(gè)。 2.3 變壓器的選擇 在變電所設(shè)計(jì)過(guò)程中，最主要的設(shè)備就是變壓器，變壓器選擇的是否合理，將會(huì) 影響整個(gè)變電所的運(yùn)行狀況，因此要合理的選擇變壓器。 10 2.3.1 變壓器的類型 變壓器主要有以下類型： (1)按冷卻方式分類：有自然冷式、風(fēng)冷式、水冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)（水）冷方式、 及水內(nèi)冷式等。 (2)按防潮方式分類：開放式變壓器、灌封式變壓器、密封式變壓器。 (3)按鐵芯或線圈結(jié)構(gòu)分類：芯

32、式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、 殼式變壓器（插片鐵芯、C 型鐵芯、鐵氧體鐵芯）、環(huán)型變壓器、金屬箔變壓器、輻射 式變壓器等。 (4)按電源相數(shù)分類：?jiǎn)蜗嘧儔浩?、三相變壓器、多相變壓器?(5)按用途分類：有電力變壓器、特種變壓器（電爐變、整流變、工頻試驗(yàn)變壓器、 調(diào)壓器、礦用變、音頻變壓器、中頻變壓器、高頻變壓器、沖擊變壓器、儀用變壓器、 電子變壓器、電抗器、互感器等）。 (6)按冷卻介質(zhì)分類：有干式變壓器、液（油）浸變壓器及充氣變壓器等。 (7)按線圈數(shù)量分類：有自耦變壓器、雙繞組、三繞組、多繞組變壓器等。 (8)按導(dǎo)電材質(zhì)分類：有銅線變壓器、鋁線變壓器及半銅半鋁、超導(dǎo)等變壓

33、器。 (9)按調(diào)壓方式分類：可分為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器、有載調(diào)壓變壓器。 (10)按中性點(diǎn)絕緣水平分類：有全絕緣變壓器、半絕緣（分級(jí)絕緣）變壓器。 2.3.2 變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型式的選擇 （1）變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之 一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)以上變壓器。 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷。 季節(jié)性負(fù)荷變化較大。 集中負(fù)荷較大。 （2）裝有兩臺(tái)及以上變壓器的變電所，當(dāng)其中任一臺(tái)變壓器斷開時(shí)，其余變壓器 的容量應(yīng)滿足一級(jí)負(fù)荷及二級(jí)負(fù)荷的用電。 （3）變電所中單臺(tái)變壓器的容量不宜大于 1250KVA。當(dāng)用電設(shè)備容量較大、負(fù)荷 集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。 （4）低

34、壓為 0.4kV 的變電所中單臺(tái)變壓器的容量不宜大于 1000KVA，當(dāng)用電設(shè)備容 量較大、負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，可選用較大容量的變壓器。設(shè)置在樓層二層以上的 11 三相變壓器，應(yīng)考慮垂直與水平運(yùn)輸對(duì)通道及樓板荷載的影響，如采用干式變壓器時(shí)， 其容量不宜大于 630KVA。 （5）居住小區(qū)變電所內(nèi)單臺(tái)變壓器的容量不宜大于 630KVA。 （6）一般情況下，動(dòng)力和照明宜共用變壓器。當(dāng)屬下列情況之一時(shí)，可設(shè)專用變 壓器： 當(dāng)照明負(fù)荷較大或動(dòng)力和照明采用公用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡壽命時(shí)， 可設(shè)照明專用變壓器。 當(dāng)季節(jié)性的負(fù)荷容量較大時(shí)（如大型居民用建筑中的空調(diào)冷凍機(jī)等負(fù)荷） ，可設(shè) 專用變壓器

35、。 出于功能需要的某些特殊設(shè)備宜設(shè)專用變壓器。 沖擊性負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時(shí)，可設(shè)沖擊負(fù)荷專用變壓器。 在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣設(shè)備外漏導(dǎo)體就地接地系統(tǒng)的低壓電網(wǎng) 中，照明負(fù)荷應(yīng)設(shè)專用變壓器。 （7）單臺(tái)單相負(fù)荷較大時(shí)，宜設(shè)單相變壓器。 電力變壓器空載運(yùn)行時(shí)，需用較大的無(wú)功功率，這些無(wú)功功率要由供電系統(tǒng)供給。 變壓器的容量若選得過(guò)大，不但增加初投資，而且使變壓器長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，出現(xiàn) “大馬拉小車”的現(xiàn)象，使空載損耗的比重增大，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加；變 壓器的容量若選得過(guò)小，會(huì)使變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載，易損壞設(shè)備。因此，必須合理地選 用變壓器的額定容量，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 1）變

36、壓器容量一般按變電所建成后 510 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 1020 年的負(fù)荷發(fā)展。對(duì)于城郊變電所，變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。 2）額定容量應(yīng)能滿足全部用電負(fù)載的需要，即滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)載的需 要。就是說(shuō)，不能使變壓器長(zhǎng)期處于過(guò)負(fù)載狀態(tài)下運(yùn)行。 3）對(duì)于具有兩臺(tái)及以上變壓器的有重要負(fù)荷的變、配電所，應(yīng)考慮其中任何一臺(tái) 變壓器故障時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)能滿足、類全部負(fù)荷的需要；對(duì)一般性變電 所，當(dāng)一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余變壓器的容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%80%。 2.3.3 主變壓器的選擇 本設(shè)計(jì)中，總的計(jì)算負(fù)荷為： P30=1290.4kW Q30=1202.34kvar 1

37、2 S30=1763.73kVA 所帶負(fù)荷均為三級(jí)負(fù)荷，但負(fù)荷比較集中，容量比較大，所供電的建筑物比較多， 如果只選擇一臺(tái)變壓器，當(dāng)此變壓器故障時(shí)，將造成長(zhǎng)期停電，并且停電面積比較大， 為了提高供電的可靠性，在此選擇兩臺(tái)變壓器，每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷 的 70%80%。即 SN.T0.7S30 0.7S30=0.71763.73=1234.61KVA SN.T1234.61KVA 選擇兩臺(tái) S11-1250/10 型號(hào)的電力變壓器，其技術(shù)參數(shù)如下表所示： 表 2-2 所選變壓器參數(shù) 電壓組合 型號(hào) 額定容量 （KVA ） 高壓 （kV） 低壓 (kV) 聯(lián)結(jié) 組標(biāo) 號(hào) 空載損 耗 （

38、 W） 負(fù)載損 耗 （ W） 空載電 流 （%） 阻抗電 壓 （%） S11- 1250/10 1250 10 0.4 Yyn0 1365 12000 0.5 4.5 13 3 變電所主接線的設(shè)計(jì) 3.1 主接線設(shè)計(jì)的基本要求 （1）配電所、變電所的高壓及低壓母線宜采用單母線或分段單母線接線，當(dāng)供電 連續(xù)性要求很高時(shí)，高壓母線可采用分段單母線帶旁路母線或雙母線的接線。 （2）配電所專用電源線的進(jìn)線開關(guān)宜采用斷路器或帶熔斷器的負(fù)荷開關(guān)，當(dāng)無(wú)繼 電保護(hù)和自動(dòng)裝置要求，且出線回路少無(wú)需帶負(fù)荷操作時(shí)，可采用隔離開關(guān)或隔離觸 頭。 （3）從總配電所以放射式向分配電所供電時(shí)，該分配電所的電源進(jìn)線開關(guān)宜采用

39、 隔離開關(guān)或隔離觸頭；當(dāng)分配電所需要帶負(fù)荷操作或繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置有要求時(shí)， 應(yīng)采用斷路器。 （4）配電所的 10kV 或 6kV 非專用電源線的進(jìn)線側(cè),應(yīng)裝設(shè)帶保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。 （5）10kV 或 6kV 母線的分段處宜裝設(shè)斷路器,當(dāng)不需帶負(fù)荷操作且無(wú)繼電保護(hù)和自 動(dòng)裝置要求時(shí),可裝設(shè)隔離開關(guān)或隔離觸頭。 （6）兩配電所之間的聯(lián)絡(luò)線,應(yīng)在供電側(cè)的配電所裝設(shè)斷路器,另側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān) 或負(fù)荷開關(guān),當(dāng)兩側(cè)的供電可能性相同時(shí),應(yīng)在兩側(cè)均裝設(shè)斷路器。 （7）配電所的引出線宜裝設(shè)斷路器,當(dāng)滿足繼電保護(hù)和操作要求時(shí),可裝設(shè)帶熔斷 器的負(fù)荷開關(guān)。 （8）向頻繁操作的高壓用電設(shè)備供電的出線開關(guān)兼做操作開關(guān)時(shí),

40、應(yīng)采用具有頻繁 操作性能的斷路器。 （9）10kV 或 6kV 固定式配電裝置的出線側(cè),在架空出線回路或有反饋可能的電纜出 線回路中,應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。 （10）采用 10kV 或 6kV 熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時(shí),應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開 關(guān)。 (11)接在母線上的避雷器和電壓互感器，宜合用一組隔離開關(guān)，配電所、變電所架 空進(jìn)、出線上的避雷器回路中，可不裝設(shè)隔離開關(guān)。 (12)由地區(qū)電網(wǎng)供電的配電所電源進(jìn)線處，宜裝設(shè)供計(jì)費(fèi)用的專用電壓，電流互感 器。 (13)變壓器一次側(cè)開關(guān)的裝設(shè)，應(yīng)符合下列規(guī)定： 以樹干式供電時(shí)，應(yīng)裝設(shè)帶保護(hù)的開關(guān)設(shè)備或跌落式熔斷器； 14 以放射式供電時(shí)，宜裝設(shè)隔離

41、開關(guān)或負(fù)荷開關(guān)，當(dāng)變壓器在本配電所內(nèi)時(shí)，可 不裝設(shè)開關(guān)；變壓器二次側(cè)電壓為 10kV 或 6kV 的總開關(guān)，可采用隔離開關(guān)或隔離觸頭,當(dāng) 屬下列情況之一時(shí),應(yīng)采用斷路器： 出線回路較多 有并列運(yùn)行要求 有繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置要求。 變壓器低壓側(cè)電壓的總開關(guān),宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān);當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng) 切換電源要求時(shí),低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。 (14)當(dāng)?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時(shí),在 總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè),宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。 3.2 主接線的選擇原則 變配電所主接線的選擇原則應(yīng)滿足： （1）安全性 要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

42、和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。例如， 在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的負(fù)荷側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)；對(duì)低壓斷 路器也有類似的要求；架空線路末端及配電所高壓母線上，必須裝設(shè)避雷器以防護(hù)過(guò) 電壓等。 （2）可靠性 要滿足各級(jí)電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。因事故被迫中斷供電的機(jī)會(huì)越少、停 電時(shí)間越短、影響范圍越小，主接線的可靠性就越高。因此，變配電所的主接線方案， 必須與其負(fù)荷級(jí)別相適應(yīng)。 （3）靈活性 能適應(yīng)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) 充和改建的可能性。 （4）經(jīng)濟(jì)性 在滿足以上要求的前提下，盡量使主接線簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電

43、 能和有色金屬。例如選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品等。 3.3 主接線的選擇 由原始資料可知，本次設(shè)計(jì)的10kV變電所，為一般變電所，它的修建目的主要是 15 為學(xué)校提供可靠?jī)?yōu)質(zhì)電能，依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，可供我們選擇的基本主接線方 式主要有： （1）單母線接線 這種主接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，所有電源和出線都接在同一組 母線上。如下圖所示： 圖 3-1 單母線接線 單母線接線的優(yōu)點(diǎn)是：接線簡(jiǎn)單，操作方便，設(shè)備少、經(jīng)濟(jì)性好，并且母線便于 向兩端延伸，擴(kuò)建方便。而缺點(diǎn)是:可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)， 所有回路都要停止運(yùn)行，造成全廠長(zhǎng)期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運(yùn)

44、行，不 能分列運(yùn)行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時(shí)，有較大的短路電流。 這種接線適用于下述配電裝置中： 6-10kV 配電裝置出線不超過(guò) 5 回時(shí)； 35-60kV 配電裝置的出線回?cái)?shù)不超過(guò) 3 回時(shí)； 110-220kV 配電裝置出線回?cái)?shù)不超過(guò) 2 回時(shí)。 （2）單母線分段接線 當(dāng)出線回路增多時(shí)，單母線供電不夠可靠，需用斷路器將母線分段，形成單母線 分段接線。如下圖所示： 16 圖 3-2 單母線分段接線 其適用于下述配電裝置中： 6-10kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)； 35-60kV 配電裝置的出線回?cái)?shù)為 4-8 回時(shí)； 110-220kV 配電裝置出線回?cái)?shù)為 4 回時(shí)。 （3）雙母

45、線接線 這種接線，每一回路都通過(guò)一臺(tái)斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩組母線上。兩組 母線都是工作母線。如下圖所示： 圖 3-3 雙母線接線 17 與單母線分段主接線相比，雙母線具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以輪流檢修母線而不致中斷 供電。只需將要檢修的那一組母線上的所有元件倒閘操作到另一組母線上。檢修任 一回路隔離開關(guān)時(shí)，只停該回路，母線故障后，可迅速恢復(fù)供電。調(diào)度靈活，各電 源和各負(fù)荷回路可以任意分配到某一組母線上。有利于擴(kuò)建和便于試驗(yàn)。 我國(guó)的各級(jí)電壓配電裝置采用雙母線的具體條件如下： 出線帶電抗器的 6-10kV 配電裝置； 35-60kV 配電裝置當(dāng)出線回?cái)?shù)超過(guò) 8 回時(shí)，或連接電源較多、負(fù)荷較大時(shí)，可

46、采 用雙母線。 110-220kV 配電裝置當(dāng)出線回?cái)?shù)超過(guò) 5 回時(shí)，一般采用雙母線。 主接線的確定： 本次設(shè)計(jì)中，若選用單母線接線，供電可靠性較差，母線或母線隔離開關(guān)檢修或 故障時(shí)，所有回路都要停止運(yùn)行，造成長(zhǎng)期停電，不能滿足供電可靠性的要求；若選 用雙母線接線，供電可靠性雖然大大提高，但是增加了一條母線，投資增大，經(jīng)濟(jì)性 較差，不能滿足供電經(jīng)濟(jì)性的要求；選用單母線分段接線，供電可靠性較單母線接線 大大增加，能滿足其所帶負(fù)荷供電可靠性的要求，它只是在單母線接線的基礎(chǔ)上增加 了一個(gè)聯(lián)絡(luò)斷路器，又比較經(jīng)濟(jì)。因此，本次設(shè)計(jì)采用單母線分段接線方式。具體接 線圖如下： 18 圖 3-4 主接線圖 19

47、 4 短路電流計(jì)算 4.1 短路的原因及類型 國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的正常生產(chǎn)及人民的正常生活要求供電系統(tǒng)保匠持續(xù)、安全、可 靠地運(yùn)行。但是由于各種原因，系統(tǒng)會(huì)經(jīng)常地出現(xiàn)故障，使正常運(yùn)行狀態(tài)遭到破壞。 短路是系統(tǒng)常見的嚴(yán)重故障。所謂短路，就是系統(tǒng)中各種類型不正常的相與相之 間或相與地之間的短接。系統(tǒng)發(fā)生短路的原因很多，主要有： (1)電氣設(shè)備、元件的損壞。如：設(shè)備絕緣部分自然老化或設(shè)備本身有缺陷，正常 運(yùn)行時(shí)被擊穿短路；以及設(shè)計(jì)、安裝、維護(hù)不當(dāng)所造成的設(shè)備缺陷最終發(fā)展成短路等。 (2)自然的原因。如：氣候惡劣，由于大風(fēng)、低溫導(dǎo)線覆冰引起架空線倒桿斷線； 因遭受直擊雷或雷電感應(yīng)，設(shè)備過(guò)電壓，絕緣被擊穿等

48、。 (3)人為事故。如：工作人員違反操作規(guī)程帶負(fù)荷拉閘，造成相間弧光短路；違反 電業(yè)安全工作規(guī)程帶接地刀閘合閘，造成金屑性短路，人為疏忽接錯(cuò)線造成短路或運(yùn) 行管理不善造成小動(dòng)物進(jìn)入帶電設(shè)備內(nèi)形成短路事故等等。 短路的主要類型有三相短路 ，兩相短路 ，單相短路 和兩相接地短路。在(3)k(2)k(1)k 供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相短路故障的幾率最大，但由于三相短路所產(chǎn)生的短路電流最大， 危害最嚴(yán)重，因而短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流的計(jì)算。 4.2 短路的危害 短路電流往往會(huì)有電弧產(chǎn)生，它不僅能燒壞故障元件本身，也可能燒壞周圍設(shè)備 和傷害周圍人員。巨大的短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，一方面會(huì)使導(dǎo)體大量發(fā)熱，造

49、成導(dǎo)體 過(guò)熱甚至熔化，以及絕緣損壞；另一方面巨大的短路電流還將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力作用 于導(dǎo)體，使導(dǎo)體變形或損壞。短路也同時(shí)引起系統(tǒng)電壓大幅度降低，特別是靠近短路 點(diǎn)處的電壓降低得更多，從而可能導(dǎo)致部分用戶或全部用戶的供電遭到破壞。網(wǎng)絡(luò)電 壓的降低，使供電設(shè)備的正常工作受到損壞，也可能導(dǎo)致工廠的產(chǎn)品報(bào)廢或設(shè)備損壞， 如電動(dòng)機(jī)過(guò)熱受損等。電力系統(tǒng)中出現(xiàn)短路故障時(shí)，系統(tǒng)功率分布的突然變化和電壓 的嚴(yán)重下降，可能破壞各發(fā)電廠并聯(lián)運(yùn)行的穩(wěn)定性，使整個(gè)系統(tǒng)解列，這時(shí)某些發(fā)電 機(jī)可能過(guò)負(fù)荷，因此，必須切除部分用戶。短路時(shí)電壓下降的愈大，持續(xù)時(shí)間愈長(zhǎng)， 破壞整個(gè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的可能性愈大。 20 4.3 短路

50、計(jì)算的目的及方法 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范圍。在變電所和 供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，基于如下用途必須進(jìn)行短路電流的計(jì)算： （1）選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 （2）選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確的切除短路故障。 （3）確定限流措施，當(dāng)短路電流過(guò)大造成設(shè)備選擇困難或不過(guò)經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限 制短路電流的措施。 （4）確定合理的主接線方案、運(yùn)行方式等。 短路電流計(jì)算的方法： 計(jì)算短路電流時(shí)，各電氣量如電流、電壓、功率和電抗等的數(shù)值，可用有名值表 示，也可用標(biāo)幺值表示。因此，短路電流的計(jì)算方法主要采用有名值法和標(biāo)幺值法。 （1）有名值

51、法 在供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，如短路回路的阻抗為 Rk、X k，則三相短路電流周 期分量的有效值為： (4-1)(3)2kavkUIR 式中 Uav短路點(diǎn)所在線路的平均額定電壓， kV; Rk、X k短路點(diǎn)以前的總電阻和總電抗，均已歸算到短路點(diǎn)所在處電壓等 級(jí)，。 對(duì)于高壓供電系統(tǒng)，因回路中各元件的電抗占主要成分，短路回路的電阻可忽略 不計(jì)，則式（4-1）變?yōu)椋?(4-2)(3)avkkUIX 系統(tǒng)電源電抗 sX 無(wú)限大電源容量供電系統(tǒng)的內(nèi)電抗分為兩種情況：一種是當(dāng)不知道系統(tǒng)電源的短 路容量時(shí)認(rèn)為系統(tǒng)電抗等于零；另一種情況是知道系統(tǒng)電源在母線上的短路容量或供 電系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量。則系

52、統(tǒng)電源電抗計(jì)算如下。 1、已知電源母線上的短路容量 和線路的額定平均電壓kSavU 系統(tǒng)電源電抗為 (4-3) 2avskUX 21 2、已知供電系統(tǒng)高壓出線斷路器的斷流容量 NbrS 將斷流容量看作系統(tǒng)短路容量，系統(tǒng)電源電抗為 (4-4) 2avskNbrUXS 變壓器的電抗 T 由變壓器的短路電壓百分?jǐn)?shù) 的定義可知%k (4-5). .231010%TNTNkISUZZU 式中， 變壓器的阻抗，；TZ 變壓器的額定容量，VA；.NS 變壓器的額定電壓，V；.T 變壓器的額定電流，A；.I 如果忽略變壓器電阻以及取 ，則變壓器電抗 ，有.TNavUTXZ (4-6) 2.%10kTNXS 線

53、路的電抗 LX 線路的電抗 可表示為 (4-7)0LXxl 式中， 導(dǎo)線長(zhǎng)度，km;l 線路單位長(zhǎng)度電抗值，/km。0 x 由式（4-8）式（4-11）可得短路沖擊電流峰值和有效值。 在高壓供電系統(tǒng)中為： (4-8)(3)(3)2.5shKiI (4-9)1I 在低壓供電系統(tǒng)中為： (4-10)(3)(3).84shKiI (4-11)109I 三相短路容量計(jì)算式為： (4-12)3kavkSUI （2）標(biāo)幺值法 計(jì)算具有多個(gè)電壓等級(jí)供電系統(tǒng)的短路電流時(shí)，若采用有名值法計(jì)算，必須將 22 所有元件的阻抗都?xì)w算到同一電壓下才能求出短路回路的總阻抗，從而計(jì)算出短路 電流，計(jì)算過(guò)程繁瑣并易出錯(cuò)，這種

54、情況采用標(biāo)幺值法較為簡(jiǎn)便。 用相對(duì)值表示元件的物理量，稱為標(biāo)幺制。標(biāo)幺值是指任意一個(gè)物理量的有名 值與基準(zhǔn)值的比值，即 標(biāo)幺值=物理量的有名值/物理量的基準(zhǔn)值 標(biāo)幺值是無(wú)名值，也就是說(shuō)它是一個(gè)相對(duì)值，若采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算時(shí)必須選 定各電氣量的基準(zhǔn)值，如果選定基準(zhǔn)阻抗、電流、電壓、功率分別為： Zd、I d、U d、 Sd,則它們之間的關(guān)系為： 3ddSIUdZ 從上式可知，若兩個(gè)基準(zhǔn)值已經(jīng)確定，則由上式就可以求出另外的基準(zhǔn)值。用 標(biāo)幺值計(jì)算時(shí)，關(guān)鍵是選擇合適的基準(zhǔn)值，才能簡(jiǎn)化計(jì)算。 在供電系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，若不計(jì)電阻，短路回路的總標(biāo)幺電抗為 ，*X總 則三相短路電流周期分量標(biāo)幺值為： (4

55、-13)*k1IX總 三相短路電流周期分量的有效值為： (4-14)*kdI 各元件的標(biāo)幺電抗 取 Ud=Uav，S d 為基準(zhǔn)容量 線路標(biāo)幺電抗為 (4-15)*02dlavSXxU 變壓器電抗標(biāo)幺值為 (4-16)*.%10kdTTNS 系統(tǒng)標(biāo)幺電抗為 或 (4-17)*dskSX*dsNbr 由式（4-8）式（4-11）可求得短路沖擊電流峰值，有效值及短路容量。 23 4.4 短路計(jì)算 在正常情況下，該變電所采用分列運(yùn)行方式，在變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)各選一個(gè) 短路點(diǎn)。 假設(shè)該電力系統(tǒng)為無(wú)限大容量系統(tǒng)，采用標(biāo)幺值法計(jì)算其短路電流，短路計(jì)算 電路圖如下： 圖 4-1 短路計(jì)算電路圖 (1)確定

56、基準(zhǔn)值 取 Sd=100MVA,Ud1=10.5kV,Ud2=0.4kV 而 Id1=Sd/( Ud1)=100/( 10.5)=5.50kA33 Id2=Sd/( Ud2)=100/( 0.4)=144kA (2)計(jì)算短路電路中主要元件的電抗標(biāo)幺值 電源的電抗（已知 SNbr=200MVA） X1*= Sd/SNbr=100/200=0.5 電纜線路 L1 的電抗（已知 L1=1km,X0=0.08 /km） X2*= X0L1Sd/ Ud1=0.081100/10.5=0.07 電力變壓器的電抗（U k%=4.5） XT*= Uk%/100Sd/ST.N=4.5/100100/1.25=3

57、.6 然后繪制短路電路的等效電路圖，如圖 4-2，在圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)以及電抗標(biāo) 幺值。 圖 4-2 短路等效電路圖 （1）求 K1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值以及三相短路電流和短路容量 24 總電抗標(biāo)幺值： Xk1*= X1*+ X2*=0.5+0.07=0.57 三相短路電流周期分量有效值： I k1(3)=Id1/ Xk1*=5.50/0.57=9.65kA 其它三相短路電流： ish1(3)=2.55 I k1(3)=2.559.65=24.61kA Ish1(3)=1.52 I k1(3)=1.529.65=14.67kA 三相短路容量： S k1(3)= Ud1I k1(3)= 10

58、.59.65=175.5MVA33 （2）求 K2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值以及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值： Xk2*= X1*+ X2*+ XT*=0.5+0.07+3.6=4.17 三相短路電流周期分量有效值： I k2(3)=Id2/ Xk2*=144/4.17=34.53kA 其它三相短路電流： ish2(3)=1.84 I k2(3)=1.8434.53=63.54kA Ish2(3)=1.09 I k2(3)=1.0934.53=37.64kA 三相短路容量： S k2(3)= Ud2I k2(3)= 0.434.53=23.92MVA33 將短路計(jì)算結(jié)果列表如下： 表 4

59、-1 短路計(jì)算表 三相短路電流（ kA） 三相短路容量（ MVA）短路計(jì)算點(diǎn) I k(3) I (3) ish(3) Ish(3) S k(3) K1 9.65 9.65 24.61 14.67 175.5 K2 34.53 34.53 63.54 37.64 23.92 25 5 電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) 電氣設(shè)備選擇是供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，選擇是否合理將直接影響整個(gè)供 電系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。 5.1 電氣設(shè)備選擇的原則 供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備的選擇，既要滿足在正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行，同 時(shí)還要滿足在發(fā)生短路故障時(shí)不至產(chǎn)生損壞，因此，電氣設(shè)備必須按正常工作條件 進(jìn)行選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)。

60、電氣設(shè)備選擇的一般原則主要有以下幾條： （1）按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備。 電氣設(shè)備在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類。戶外設(shè)備的工作條件較惡劣，各方 面要求較高，成本也高。戶內(nèi)設(shè)備不能用于戶外，戶外設(shè)備雖可用于戶內(nèi)，但不經(jīng) 濟(jì)。此外，選擇電氣設(shè)備時(shí)，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、 防爆以及高海拔地區(qū)或濕熱帶地區(qū)等方面的要求。 按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓。 電氣設(shè)備的額定電壓 UN 應(yīng)不低于其所在線路的額定電壓 UW。 即：U NUW。 例如在 10kV 的線路中，應(yīng)選擇額定電壓為 10kV 的電氣設(shè)備，380V 系統(tǒng)中應(yīng) 選擇額定電壓為 380V（0.4kV）或 5

61、00V 的電氣設(shè)備。 按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流。 電氣設(shè)備的額定電流 IN 應(yīng)不小于實(shí)際通過(guò)它的最大負(fù)荷電流 Imax(或計(jì)算電流 Ic)。 即：I NImax 或 INIc （2）按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。 按正常選擇條件選擇的電氣設(shè)備，當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)應(yīng)保證各部分發(fā)熱溫度和 所受電動(dòng)力不超過(guò)允許值，因此必須按短路情況進(jìn)行校驗(yàn)。 為保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不至損壞，按最大可能的短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備 的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。動(dòng)穩(wěn)定：電氣設(shè)備在沖擊短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力作用下，電 氣設(shè)備不至損壞。熱穩(wěn)定：電氣設(shè)備載流導(dǎo)體在最大隱態(tài)短路電流作用下，其發(fā)熱 溫度不超過(guò)載流導(dǎo)體短時(shí)

62、的允許發(fā)熱溫度。 26 5.2 配電裝置 配電裝置是由用來(lái)接收和分配電能的電氣設(shè)備組合而成，主要設(shè)備有控制電器、 保護(hù)電器、測(cè)量電器、母線及載流導(dǎo)體等。 對(duì)配電裝置的一般技術(shù)要求如下： （1）配電裝置的布置和導(dǎo)體、電器、架構(gòu)的選擇，應(yīng)滿足在當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件下 正常安全運(yùn)行的要求，其布置和安裝還應(yīng)滿足短路及過(guò)電壓時(shí)的安全要求。 （2）配電裝置應(yīng)動(dòng)作靈活，工作可靠。 （3）配電裝置各回路的相序應(yīng)一致，并應(yīng)有相色標(biāo)志。 （4）屋內(nèi)配電裝置間隔內(nèi)的硬導(dǎo)體及接地線上，應(yīng)留有接觸面和連接端子。 （5）成套配電裝置應(yīng)具有“五防”功能。 （6）兩路及以上電源供電時(shí)，各電源進(jìn)線與聯(lián)絡(luò)開關(guān)之間應(yīng)設(shè)置連鎖裝置。 （7）

63、充油電氣設(shè)備的布置，應(yīng)滿足在帶電時(shí)觀察油位、油溫的安全和方便的 要求，并便于抽油取樣。 配電裝置按電器裝設(shè)地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置；按其組裝 方式，又可分為裝配式和成套式。在現(xiàn)場(chǎng)將電器組裝而成的稱為裝配配電裝置；在制 造廠按要求預(yù)先將開關(guān)電器、互感器等組成各種電路成套后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)安裝使用的稱為 成套配電裝置。 在發(fā)電廠和變電站中，35kV 及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，其中 310kV 的配電裝置大多采用成套配電裝置，110kV 及以上的配電裝置大多采用屋外配 電裝置。對(duì) 110220kV 配電裝置有特殊要求時(shí)，如建于城市中心或處于嚴(yán)重污穢地區(qū) （如沿海邊或化工廠區(qū)）也可

64、以采用屋內(nèi)配電裝置。本設(shè)計(jì)中采用成套配電裝置。 成套配電裝置可滿足各種主接線要求，并具有占地少，安裝、使用方便，適合 于大量生產(chǎn)等特點(diǎn)。成套配電裝置的組合，是根據(jù)電力系統(tǒng)供電狀況及使用場(chǎng)合與 控制對(duì)象的要求，并結(jié)合主要電氣元件的特點(diǎn)，確定一次接線方案的。單元接線方 案應(yīng)分別適用于電纜進(jìn)出線和架空線進(jìn)出線。成套配電裝置的組合，必須滿足運(yùn)行 安全可靠、檢修維護(hù)方便、經(jīng)濟(jì)合理、實(shí)用美觀等要求。 成套配電裝置分為低壓配電屏（或開關(guān)柜） 、高壓開關(guān)柜和 SF6 全封閉組合電器 3 類。按安裝地點(diǎn)不同，又分為屋內(nèi)和屋外型。低壓配電屏只做成屋內(nèi)型；高壓開關(guān)柜 有屋內(nèi)和屋外兩種，由于屋外有防水、銹蝕問(wèn)題，故目

65、前大量使用的是屋內(nèi)型；SF 6 全 封閉組合電器也因屋外氣候條件較差，大多布置在屋內(nèi)。 27 5.2.1 高壓開關(guān)柜的選擇 高壓開關(guān)柜屬于高壓成套配電裝置。它是由制造廠按一定的接線方式將同一回路 的開關(guān)電器、母線、計(jì)量表計(jì)、保護(hù)電器及操動(dòng)機(jī)構(gòu)等組裝在一個(gè)金屬柜中，成為一 套完整的配電裝置，成套供應(yīng)用戶。從而可以節(jié)約空間、方便安裝、可靠供電，在工 礦企業(yè) 635kV 供電系統(tǒng)中，得到了廣泛使用。 高壓開關(guān)柜按結(jié)構(gòu)形式可分為固定式、移開式。固定式開關(guān)柜中主要有 KGN 和 XGN 系列，移開式開關(guān)柜主要有 JYN 和 KYN 系列。移開式開關(guān)柜中沒(méi)有隔離開關(guān)， 因?yàn)閿嗦菲髟谝苿?dòng)后能形成斷開點(diǎn)，故不

66、需要隔離開關(guān)。 本次設(shè)計(jì)中選用 KYN 系列手車式開關(guān)柜。KYN 系列金屬鎧裝移開式開關(guān)柜是消 化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，根據(jù)國(guó)內(nèi)特點(diǎn)自行設(shè)計(jì)研制的新一代開關(guān)設(shè)備。KYN-10 型開關(guān) 柜由手車室、母線室、電纜室、繼電儀表室 4 部分組成。 當(dāng)設(shè)備損壞或檢修時(shí)可以隨時(shí)拉出手車，再推入同類型備用手車，即可恢復(fù)供電， 因此具有檢修方便、安全、供電可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 開關(guān)柜在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上具有“五防”措施。所謂“五防”即防止誤跳、合斷路器， 防止帶負(fù)荷拉、合隔離開關(guān)，防止帶電掛接地線，防止帶接地線合隔離開關(guān)，防止人 員誤入帶電間隔。 因?yàn)橛小拔宸馈边B鎖，故只有當(dāng)斷路器處于分閘位置時(shí)，手車才能抽出或插入。 手車在工作位置時(shí)，一次、二次回路都連通。手車在試驗(yàn)位置時(shí)，一次回路斷開，二 次回路仍然接通。手車在斷開位置時(shí)，一次、二次回路都斷開。斷路器與接地開關(guān)有 機(jī)械連鎖，只有斷路器處于跳閘位置時(shí)，手車抽出，接地開關(guān)才能合閘。當(dāng)接地開關(guān) 在合閘位置時(shí)，手車只能推到試驗(yàn)位置，有效防止帶接地線合閘。 5.2.2 低壓配電屏的選擇 低壓配電屏又叫開關(guān)屏或配電盤、配電柜，它是將低壓電路所需的開關(guān)設(shè)備、測(cè) 量?jī)x表、保護(hù)裝置