【正文】 持續(xù)時間， 。 其中 I″為最小運行方式下電抗器出口處短路時的 次暫態(tài) 短路電流。39。如將并聯(lián)運行改為分類運行，提高總阻抗。 限流電抗器的選擇 短路電流的限制 當(dāng)電網(wǎng)中短路電流太大，造成所 選 電器容量過大，很不經(jīng)濟(jì)，有時甚至無法選擇合適的電 器。為計算簡單，本設(shè)計將采用相對值法 ， 即標(biāo)幺值法。第一種稱為對稱短路，后三種通稱為不對稱短路。 經(jīng)計算，架空線的機(jī)械強度和電纜的最小熱穩(wěn)定截面均符合要求。 鍋爐電機(jī) 選用 銅 芯電纜 2m i n 6 0 . 21 6 8 7 2 . 4 7 7 . 5 897jtS I m mC?? ? ? ? mm250 mm2 不符合要求。在 無限 大容量系統(tǒng)中，取短路電流持續(xù)時間。 按長時允許電流驗算各段導(dǎo)線截面 查《 配電 供電》表 510 可知：， 3240mm2 的銅芯電纜長時允許電流為 3285A=855A， 給水泵 電機(jī) 電纜的負(fù)荷電流570A。 按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面 為了供電的經(jīng)濟(jì)性，導(dǎo)線截面應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度進(jìn)行初選， （ 41） 1) 給水泵 I1=570A 2)鍋爐電動機(jī) I2=387A 3） 鍋爐風(fēng)機(jī) I3=165A 根據(jù)年利用小時為 3000~5000h 查表得鋁絞線的經(jīng)濟(jì)電流密度為 Jj=；銅芯電纜 Jj=。本設(shè)計確定七個短路點，如圖 41 所示。 4）根據(jù)故障的實際情況，進(jìn)行分析，找出故障原因。 為了限制短路時所造成的危害和故障范圍的擴(kuò)大，需要進(jìn)行短路電流的計算及采取相應(yīng)的措施，以保證系統(tǒng)在正常或故障情況下都可做到安全可靠。產(chǎn)生短路的主要原因是由于電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞，操作人員的 誤 操作或自然現(xiàn)象也能引起短路。 由于開發(fā)區(qū)熱源廠變電所離上級電源僅兩千米，供電可靠性高，故可不經(jīng)常倒換電源，所以， 10 千伏側(cè)結(jié)線形式選為單電源進(jìn)線。適應(yīng)于線路進(jìn)線長，故障多，變壓器倒換少的變電所。 設(shè)備多，投資大，占地面積大。 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所高壓及低壓供電系統(tǒng)的配電方式基本采用放射式系統(tǒng)。 雙母線式是變電所每回進(jìn)、出線通過隔離開關(guān)可以接在任何一段母線上，兩母線之間用斷路器聯(lián)絡(luò)。 單母線分段式，多應(yīng)用于有穿越負(fù)荷的兩回電源進(jìn)線的中間變電所的受配電母線以及橋式結(jié)線變電所主變壓器二次的配電母線。 當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，采用線路 — 變壓器組結(jié)線比較適宜。 如能滿足上述要求時，變電所高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少的或不用斷路器的 結(jié) 線，如線路變壓器組或橋型 結(jié) 線等。變電所的主 結(jié) 線應(yīng)該根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點及負(fù)荷性質(zhì)的等條件確定，并應(yīng)滿足下列要求： 1. 安全 包括設(shè)備安全和人身安全。變壓器離供給無功功率的電源越遠(yuǎn)，則 Kw 越大。其臨界負(fù)荷容量 S1 按下式確定： 001 ( 1 ) w bd w dP K QS n n SP K Q? ? ??? ? ?? ? ?? （ 219） S ( k v a r )Δ P o2 Δ P o0Δ P b( k w )S 1 圖 23 變壓器損 耗曲線 Fig . 23 Transformer’s loss curve 其中： 1?n —— 投入運行的 變壓器的臺數(shù) ，本設(shè)計中 n=1，即 n+1=2； Sb —— 變壓器的額定容量； Kw —— 無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量； 0039。 由于所選兩臺變壓器的參數(shù)相同，其單臺工作時的損耗曲線重疊，因此 ，圖中單臺工作的變壓器損耗曲線只畫一條。 cosΦ =Pmax/Smax= ?? ，滿足要求。 為保證在變壓器檢修或故障時全廠各環(huán)節(jié)生產(chǎn)的連續(xù)性， 本設(shè)計 中 sbK 取 1。 為保證其技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理，其 運行采用經(jīng)濟(jì)運行方式。如圖 21 所示。同步補償機(jī)是無功功 率發(fā)電機(jī)，它的最大優(yōu)點是可以均勻的調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓水平，但與靜電電容器相比，其單位 kvar 的造價高，功率損失大；容量組成不靈活；安裝條件較高；運行維護(hù)也復(fù)雜，適宜在大電網(wǎng)中樞調(diào)壓或總降壓變電所中應(yīng)用。 我國有關(guān)電力設(shè)計規(guī)定的“功率因數(shù)不能低于 ”，就是指的最大負(fù)荷時的功率因數(shù)，因此，供電設(shè)計時考慮無功功率補償時，就應(yīng)按最大負(fù)荷時的功率因數(shù)來計算。無功 補償后的效果常用補償前后的功率因數(shù)來體現(xiàn)，所以，功率因數(shù)是供用電系統(tǒng)的一項重要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 線路電壓損失增大，影響負(fù)荷端的電壓質(zhì)量。 由于 總負(fù)荷大于 1000kw， 查《供配電設(shè)計手冊》用電設(shè)備的需用系數(shù)及功率因數(shù) 表241，取需要系數(shù)得 ： Ktmax=。等于全部燈泡上標(biāo)出 的額定功率 (KW) 即： Pc =∑ Pe ∑ Pe用電設(shè)備組之和 例： 廠區(qū)照明 PC =10KW 熒光燈因有鎮(zhèn)流器損失，對稱接入三相電路的熒燈，其設(shè)備容量 Pe 為全部燈管額定功率的 倍（ KW） 即： Pc =∑ Pe ∑ Pe用電設(shè)備組之和 例： PC =* = 75KW 采用鎮(zhèn)流器的高壓銀熒光燈和金屬鹵化物燈等也要計及整流器損失，對稱接入三相電路時，其設(shè)備容量 Pe為全部燈泡額定 功率的 倍（ KW） 即： Pc =∑ Pe 4 例： 車間照明 Pc =* =15KW 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所負(fù)荷統(tǒng)計 全供熱變電所負(fù)荷統(tǒng)計是在現(xiàn)場采集的基礎(chǔ)上經(jīng)指導(dǎo)老師同意后調(diào)整，利用給水泵電機(jī)負(fù)荷的計算方法分別計算得出的，統(tǒng)計結(jié)果 詳見表 21。需要系數(shù)即是實際負(fù)荷與額定總?cè)萘康谋戎?。?fù)荷計算是根據(jù)已知的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。60 KV 側(cè)主接線為 全 橋 式 ， 6 KV 側(cè) 主接 線為單母線分段 式 。企業(yè)自 2020 年 5月開始建設(shè)， 2020 年 11 月 1 日正式生產(chǎn)供熱，現(xiàn)已完成 120 萬平方米供熱面積的 80%的管網(wǎng)覆蓋及供熱所需設(shè)備，已實現(xiàn)供熱面積 萬平方米。 煤礦供電系統(tǒng) 都要考慮安全問題，努力提高安全系數(shù)。 本設(shè)計是根據(jù)《 10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》 GB500539《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》GB500529《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》 GB500629《工業(yè)與民用10KV以下變電所設(shè)計規(guī)范》 GBJ5383及建設(shè)單位提供有關(guān)資料而設(shè)計。主變壓器是變電所最重要的設(shè)備，它的性能與配置直接影響到變電所的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。它是能變換電壓的電工裝置，是聯(lián)系發(fā)電廠和電能用戶的中間環(huán)節(jié)，同時通過變壓器 還可以 將各電壓等 級的電力網(wǎng)聯(lián)系起來。電力系統(tǒng)的出現(xiàn)，使電能得到廣泛應(yīng)用，推動了社會生產(chǎn)各個領(lǐng)域的變化，開創(chuàng)了電力時代，出現(xiàn)了近代史上的第二次技術(shù)革命。大規(guī)模的電能從生產(chǎn)到使用要經(jīng)過發(fā)電、輸電、配電和用電四個環(huán)節(jié)，電力系統(tǒng)就是由分布在遼闊地域的發(fā)電廠、變電站、輸配電線路、用電設(shè)備等組成的大型互聯(lián)系統(tǒng)，也是最大的人造能量傳送系統(tǒng)。 變電所 是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所 。主接線是變電所的最重要組成部分，它決定著變電所的 功能、建設(shè)投資、運行質(zhì)量、維護(hù)條件和供電可靠性。變電所的控制方式一般分為直接控制和選控兩大類。 煤礦供電系統(tǒng)是煤礦的重要組成部分，在煤炭業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，人們不僅注意出煤的質(zhì)量，更加關(guān)心的是 礦井 的安全問題，這對煤礦的供電系統(tǒng)提出了更高的要求，但也相應(yīng)的促進(jìn)其發(fā)展。 該公司屬民營股份制企業(yè)，主要承擔(dān)阜開發(fā)區(qū)范圍之內(nèi)的居民、企事業(yè)單位冬季供熱及工業(yè)生產(chǎn)所需蒸汽供應(yīng)。 電源及電壓 開發(fā)區(qū)熱源廠 變電所的上級電源為民主開閉所，供電距離為 2km，電源電壓為 60KV，2 條 LGJ120 供電線路 的 電源取自開閉所 的 不同母線，變電所入口處基準(zhǔn)容量為 100MVA，基準(zhǔn)電壓為平均電壓時，系統(tǒng)阻抗為：最大運行方式 X*max=，最小運行方式為 X*min=。 3 2 用電負(fù)荷計算及主變壓器的選擇 用電負(fù)荷的計算 求計算負(fù)荷的過程叫做負(fù)荷計算。本設(shè)計采用需 用 系數(shù)法。 其他用電設(shè)備計算 白熾燈和碘鎢燈對稱接入三相電路時的設(shè)備容量 Pe。即： 1 2 3 m a x()Z n tP P P P P K? ? ? ? ? ? （ 24） 其中 Ktmax表示最大負(fù)荷同時系數(shù)。 電流增大，使設(shè)備和線路的功率損耗和電能損耗急劇增加（參考表 2211）。從節(jié)約電能、改善配電設(shè)備利用情況和提高電能質(zhì)量等方面考慮，都必須設(shè)法減少負(fù)荷無功功率帶來的不利影響，為此需要安裝無功功率補償設(shè)備。 企業(yè)的自然功率因數(shù)值，通常小于電力部的規(guī)定，為此，應(yīng)設(shè)法提高到 以上。提高功率因數(shù)的裝置有同步補償機(jī)和靜電電容器。 所以本設(shè)計選用三角形接線方式。 8 主變壓器的選擇 由于 開發(fā)區(qū)熱源廠變電所為三級供電負(fù)荷較多，因此 對供電的可靠性要求較高， 為保證對供電可靠性的要求，變電所的 主變壓器的臺數(shù)確定為兩臺。cos? 表示考慮人工補償和變壓器損失后的功率因數(shù)。即以最大負(fù)荷時一臺變壓器工作的情況型號 額定電壓 額定電流 A 空載電流 I% 阻抗壓降 短路損耗 kw 空載損耗 kw 聯(lián)接 組別 高壓 低壓 高壓 低壓 S1110/ 10KV 1500 Y/Y—11 9 進(jìn) 行計算，此時，負(fù)荷率為： β =Smax/Sb=825/1000= （ 216） 有功損耗： △ Pb=△ P0+β 2. △ Pd=+*= （ 217） 無功損耗： △ Qb=(I0%/100+β 2/Ud%/100)Sd=(+*10/100)*1000= （ 218） 加入 變壓器損耗后，變電所總的容量為： Pmax=Pm+△ Pb=801+= Qmax=Qm+△ Qb=40+= Smax=√ +=931kvar bSS ?max ，滿足要求。 變壓器的損耗曲線見圖 22。 由圖可知，當(dāng) SS1 時，單臺變壓器 的 損耗 功率比并聯(lián)時損耗 ?。划?dāng) SS1 時，變壓器并聯(lián) 10 運行 的 損耗 功率比單臺運行時 小。 無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量， 是指供電系統(tǒng)中每增加 1kvar，無功損耗相當(dāng)于供電系統(tǒng)中有功損耗增加的千瓦數(shù)。而主 結(jié) 線圖是表示電能由電源分配至用戶的主要電路的 結(jié) 線圖。 4. 經(jīng)濟(jì) 在滿足以 上要求的條件下使設(shè)計投資最少。主要的形式有：線路 — 變壓器組結(jié)線，橋式結(jié)線，但母線分段式，和雙母線式。 橋式結(jié)線廣泛應(yīng)用于，有兩回電源線路受電和裝設(shè)兩臺變壓器的變電所中。但它相對于雙母線式有所用設(shè)備少，系統(tǒng) 簡單、經(jīng)濟(jì)，操作安全的優(yōu)點。這種結(jié)線主要用于大容量，符合要求可靠性高，進(jìn)出線回路多的重要變電所。 其優(yōu)缺點對比如下表 31 所示： 表 31 橋式結(jié)線對比表 名稱 優(yōu)點 缺點 全橋 適應(yīng)性強，操作方便，運行靈活，并已發(fā)展成單母線分段的中間變電所。 操作變壓器和擴(kuò)建成全橋不如外橋形式方便。適應(yīng)于母線短，倒換線路少的終端變電所。在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)次數(shù)比較多的嚴(yán)重故障是短路故障。短路點附近的電壓也相應(yīng)的顯著降低，使這些地方的供電質(zhì)量受到影響，甚至被迫中斷，引起嚴(yán)重后果。 3）確定選擇和校驗繼電保護(hù)裝置所需要的各項參數(shù)。 由于需要計算的短路電很多，為了計算簡單，在短路計中，短路計算點不宜選得過多，合理地選擇幾個典型的短路點進(jìn)行計算即可。 1）按經(jīng)濟(jì)電流密度初選導(dǎo)線截面 2）按電壓損失選擇導(dǎo)線截面 3）按長時允許電流選擇導(dǎo)線截面 4）架空線路按機(jī)械強度來選擇；電纜線路按最小熱穩(wěn) 定截面來選擇電纜截面。 S1=I1/Jj=570/=235mm2 S2=I2/Jj=387/=172mm2 S3=I3/Jj=165/= 1) 給水泵 I1=570A 選用截面 3*240+1*150mm2銅芯電纜 2) 鍋爐電動機(jī) I1=387A 選用截面 3*185+1*120mm2銅芯電纜 3) 鍋爐風(fēng)機(jī) I1=165A 選用截面 3*70+1*50mm2銅芯電纜 按電壓損失驗算電阻和電抗 電阻及電抗的標(biāo)幺值 取基準(zhǔn)容量