【正文】 配電的設計，使其滿足現(xiàn)有的 基本要求，顯然是不夠的。隨著微電子技術、計算機技術和通信技術的發(fā)展，變電站綜合自動化技術也得到了迅速發(fā)展。所以，將變配電站的綜合自動化技術應用到電壓等級低一級的供配電室，從而進行工 廠供配電室的綜合自動化設計是十分必要的。 四、通過工廠供配電系統(tǒng)的可行性分析，設計出符合本廠供配電的綜合自動化系統(tǒng)。計算負荷是一個假想的持續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效應相等。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量。 視在計算負荷 (單位為 kVA) 3030 cosPS ?= () 式中： 30S — 視在計算負荷 (單位為 kVA)； ?cos — 用電設備組的功率因數(shù)。 無功計算負荷 (單位為 kvar) 3 30z q iQ K QΣ= ∑ () 式中： zQ3 — 多組用電設備無功 計算負荷 (單位為 kvar)； 6 30iQ∑ — 所有設備組無功計算負荷 30Q 之和； qKΣ — 無功負荷同時系數(shù)，可取 ～ 。具體負荷的統(tǒng)計計算見附錄三。 變配電所采用的設備和元件，應符合國家或行業(yè)的產(chǎn)品技術標準，并優(yōu)先選用技術先進，經(jīng)濟適用和節(jié)能的成套設備及定型產(chǎn)品。 中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失時。在一級負荷中，當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷 ，應視為特別重要的負荷。例如 :交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場等較多人員集中的重要的公共場所秩序混亂。 安全 應符合有關國家標準和技術規(guī)范的要求，能充分保證人身和設備的安全。 二、常見主接線方案 只裝有一臺主變壓器的變電所主接線方案 只裝有一臺主變壓器的變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線，根據(jù)高壓側(cè)采用的開關電器不同，有三種比較典型的主接線方案： （ 1）高壓側(cè)采用隔離開關 熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案； （ 2）高壓側(cè)采用負荷開關 熔斷器或負荷型跌開式熔斷器的主接線方案； （ 3）高壓側(cè)采用隔離開關 斷路器的主接線方案。 方案確定 根據(jù)前面章節(jié)的計算，若主變采用一臺 S11 型變壓器時，總進線為兩路。 11 圖 采用一臺主變時的系統(tǒng)圖 圖 采用兩臺主變時的系統(tǒng)圖 12 表 上表 ，從上表可以看出，按技術指標，裝設兩臺主變的主接線方案優(yōu)于裝設一臺主變的方案。 二、高壓開關柜的結(jié)構(gòu)應有足夠的機械強度，以保證在操作一次設備 比較項目 裝設一臺主變的方案 裝設兩臺主變的方案 技術指標 供電安全性 滿足要求 滿足要求 供電可靠性 基本滿足要求 滿足要求 供電質(zhì)量 由于一臺主變，電壓損耗略大 由于兩臺主變并列，電壓損耗略小 靈活方便性 只有一臺主變，靈活性不好 由于有兩臺主變，靈活性較好 擴建適應性 差一些 更好 經(jīng)濟指標 電力變壓器的 綜合投資額 按單臺 ，綜合投資 為 2 = 萬元 按單臺 ，綜合投資 為 4 = 萬元 高壓開關柜（含計量柜）的綜合投資額 按每臺 萬元計 ,綜合投資約為 5 = 萬元 6 臺 GG1A（ F）型柜綜合投資約 為 6 = 電力變壓器和高壓開關柜的年運行費 主變和高壓開關柜的折舊和維修 管理費約 7 萬元 主變和高壓開關柜的折舊和維修 管理費約 10 萬元 交供電部門的一次性供電貼費 按 800 元 /kVA 計， 貼費為 1600 萬元 =128萬元 貼費為 2 1000 =160萬元 13 時，二次設備不會產(chǎn)生永久性變形和影響性能的彈性變形。 六、“五防”聯(lián)鎖要求 : ●斷路器手車只能在試驗或工作位置時，斷路器才能進行合、分闡操作。 ●只有當接地開關合上，電纜室門才能打開檢修電纜。 十、高壓開關柜的結(jié)構(gòu)必須是中置式開關柜，斷路器室下部必須是一個獨立小室，中間加隔板完全分開。供電部門一般要求工廠的月平均功率因素達到 以上，當企業(yè)的自然總平均功率因數(shù)較低，單靠提高用電設備的自然功率達不到要求時，應采用必要的無功功率補償設備進一步提高工廠的功率因數(shù)。 并聯(lián)電容器量 ccQ 的確定如下公式所示 : )1/ (c os1)1/ (c os11)/ (c os1)1/ (c os1 31m a x21m a x ???????? ??? PQP cc （ ） 公式中： maxP 總平均最大功率 kW； 15 1cos? 最大使用時平均功率因數(shù)； 2cos? ， 3cos? 目標功率因數(shù)，取 ~。 補償容量 ccQ 計算如下公式所示 : cccavcc PqtgtgPtgtgPQ ?????? ????? )()( 2121 （ ） 21 ?? tgtgqc ?? 公式中： 1?tg 補償前企業(yè)自然平均功率角的正切值； 2?tg 補償后企業(yè)功率因數(shù)角的正切值； ? 年平均有功負荷系數(shù)，一般取 ~； cq 無功功率補償率， kvar/kW 。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定 短路計算點。對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。計算電路圖上應將短路計算中需計入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個元件依次編號。一般只計算電抗。 繪短路回路等效電路，并計算總阻抗。 (3) *dk II X?? () 在無限大容量系 統(tǒng)中，存在下列關系： )3*(I = )3(?I = )3(kI () 高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算： )3(shi = )3*(I () )3(shI = )3*(I () 低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計算： )3(shi = )3*(I () )3(shI = )3*(I () 計算短路容 量 18 (3) dk SS X??? (313) ~∞ 系 統(tǒng)5 0 0 M V AL G J 1 5 0 , 8 k mS 9 1 0 0 01 0 . 5 k V 0 . 4 k Vk 1k 2( 1 )( 2 )( 3 )( 4 ) 圖 并列運行時短路計算電路 二、兩臺變壓器并列運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略） 三、兩臺變壓器分裂運行計算（由以上公式進行計算，計算過程此處略） 四、短路電流計算結(jié)果 短路電流計算結(jié)果見表 、表 ： 表 并列運行時短路電流計算結(jié)果 短路計算點 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MVA (3)kI 39。電氣要求是指電氣設備對電壓，電流，頻率等方面的要求；對開關電器及保護用設備，如開關，熔斷器等，還應考慮其斷流能力。 在供配電系統(tǒng)中盡管各種電氣設備的作用不一樣，但選擇的要求和條件有諸多是相同的。 三、考慮電氣設備 運行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。 二、電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗 動穩(wěn)定校驗條件 (3)max shii? () 或 22 3 ( 3 )12 10es N shK I i??? () 式中： maxi —— 電流互感器的動穩(wěn)定電流（單位為 kA）； esK —— 電流互感器的動穩(wěn)定倍數(shù)（對 NI1 ）； NI1 —— 電流互感器的額定一次電流（單位為 A） 。 高壓側(cè)斷路器的選擇與校驗 對于高壓側(cè)斷路器，以前使用的是 II 型少油斷路器。 二、滅弧室開斷后介質(zhì)恢復快，不需要冷卻和更換，熄弧能力底，無損耗，觸頭壓力小。 對于高壓側(cè)斷路器的校驗，只需其開斷能力大于短路電流即可。他們實質(zhì)上是一種特殊的變壓器，可稱為儀用變壓器或測量互感器。 擴大儀表、繼電器等二次設備的應用范圍：由于互感器的二次側(cè)的電流或電壓額定值統(tǒng)一規(guī)定為 5A（ 1A）及 100V，通過改變互感器的變比，可以反映任意大小的主電路電壓和電流值，而且便于二次設備制造規(guī)格統(tǒng)一和批量生產(chǎn)。 （ 2）滿足工作電流要求應對一，二次側(cè)分別考慮。以高壓側(cè)任一電流互感器為例： 查出其動穩(wěn)定倍數(shù)為 215，熱穩(wěn)定倍數(shù)為 120 （ 1）動穩(wěn)定性校驗 由公式： shNes iIK ?? ?31 102 （ ） 計算： kAikAIk shNes 331 ???????? ?? 滿足動穩(wěn)定要求。 可知，電流互感器的選擇滿足要求。 本題中用在高壓側(cè)的電壓互感器，考慮以上條件，選擇型號均為JDZ1010/ KV的電壓互感器。電壓值正常后，避雷器又迅速恢復原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。碳化硅避雷器廣泛應用于交、直流系統(tǒng)，保護發(fā)電、變電設備的絕緣。也就是說在工作電壓下，氧化鋅閥片實際上相當一絕緣體。同時，因無間隙，故大大改善了陡波下的響應特性。雖然 10KA 雷電流下的殘壓值 ZnO避雷器與 SiC 相同，當后者只在串聯(lián)間隙放電后才一可將電流泄放，而前者在整個過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設備上的過電壓。由于無續(xù)流，故也可使用于直流輸電系統(tǒng)。 壓比是指氧化鋅避雷器通過大電流是的殘壓與通過一毫安直流電流時的電壓之比，例如 10kA 壓比是指通過沖擊電流 10kA 時的殘壓與 1 mA(直流 )時電壓之比，壓比越小，意味 著通過大電流時之殘壓越低，則 ZnO 的保護性能越好，目前，此值約為 —— 。目前已有額定電壓 750KV以下的系列產(chǎn)品，我國也己生產(chǎn) 10KV及以下電壓等 級的氧化鋅避雷器。埋 29 入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。m/ = 40Ω 30 確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案 根據(jù) RE(1)/RE = 40/4 = 10。 工廠供配電二次回路的設計 變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。一次設備及其連接的回路稱為一次回路。二次回路可劃分為下列幾部分； 電壓回路：由電壓互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。 二次回路包括交流回路和直流回路兩大部分。參照二次回路基本圖例，并結(jié)合系統(tǒng)實際情況，在最大程度的優(yōu)化設備控制及運行的情況下，研究設計出了能滿足本廠供配電系統(tǒng)安全可靠供電的二次回路。如差動保護測量回路將電信號傳遞給差 34 動保護二次回路，以實現(xiàn)保護功能。這 樣，保護裝置和監(jiān)測裝置動作后都要發(fā)出相應的信號提醒或提示運行人員，從而保障供電的安全性。配電網(wǎng)損耗理論上 由三部分組成，即發(fā)生在線路導線電阻上的電能損失，發(fā)生在配電變壓器高低壓繞組電阻上的電能損失和發(fā)生在配電變壓器鐵心上的電能損失。改造時應增大這些導線的截面，既保證供電容量，又降低線路電阻，達到降損節(jié)能的目的。我們對導線的接續(xù)采取了如下的措 施 : 導線接續(xù)盡量避免纏繞法，改為炮接、有張力時的鉗接和無張力時的設備線夾連接。同時，功率因素的提高，在輸送相同的有功功率時，也可降低配電變 壓器及配電線路的負荷電流。由于同步電動機為容性負荷，其功率是可以超前的。所以當更新或新增變壓器時，我們選擇 S7 、 S9 和 S10 等系列的低損耗變壓器，使用這些低損耗變壓器可大幅度降低空載損耗和短路損耗。 4 工廠變配電室綜合自動化設計 變配電室綜合自動化的可行性分析 傳統(tǒng)變配電室存在的問題 變配電室擔負著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務，對一個企業(yè)的安全和經(jīng)濟運行都起著舉 足輕重的作用。 三、占地面積大，從而影響整個工礦企業(yè)的長遠利益。 二、提高變配電室的安全、可靠運行水平，突出四遙裝置的特點。 由于變配電室所是變配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。新一代的微機綜合保護器，不僅涵蓋了傳統(tǒng)繼電保護和自動裝置的全部功能