【文章內(nèi)容簡介】 裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。為了簡化結(jié)線和減少配電裝置的投資，對(duì)雙電源進(jìn)線和兩臺(tái)變壓器的總降壓變電所，也可以在變壓器高壓側(cè)不設(shè)斷路器只設(shè)隔離開關(guān)。當(dāng)電源進(jìn)線來自兩個(gè)不同獨(dú)立電源，而變壓器低壓側(cè)的單母線分段接線中設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置時(shí)，這種接線完全可以滿足任何類型用戶的要求。 供電電源及總降壓變電所主接線方案根據(jù)電力系統(tǒng)電源提供的情況，供電電壓等級(jí)以及總降壓變電所主接線有三個(gè)方案可供選擇：（1）方案一：工作電源與備用電源均用電壓，在這個(gè)方案中，工廠總降壓變電所的高壓側(cè)接線方式可用的有兩種，即單母線分段接線和內(nèi)橋型接線。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知，二者初投資差不多，只是內(nèi)橋型接線要多投資一個(gè)高壓斷路器，但顯然在靈活性上橋型接線優(yōu)于單母線分段接線，因此采用內(nèi)橋型接線作為本方案的接線方式，總降壓變電所內(nèi)裝兩臺(tái)主變壓器。（2）方案二：工作電源和備用電源均采用電壓，因此不用設(shè)總降壓變電所，只需設(shè)一個(gè)高壓配電所，配電所的母線采用單母線分段接線方式，電源進(jìn)線均用斷路器控制。（3）方案三：工廠電源采用，用架空線路引入，廠內(nèi)總降壓變電所中裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，由于主變壓器容量大于，所以變壓器高壓側(cè)必須裝設(shè)高壓斷路器，備用電源為，接在總降壓變電所內(nèi)母線的一個(gè)分段上。 經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定總降壓變電所主接線方案 三個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)分析方案一：工作電源與備用電源均為優(yōu)點(diǎn)（1）供電電壓高，線路功率損耗及電能損耗少。（2）電壓損失小，調(diào)壓問題易解決。（3）要求的值低，補(bǔ)償容量小，可減少補(bǔ)償設(shè)備及其投資。（4）要建總降壓變電所，對(duì)供電設(shè)備便于集中管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（5）根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，的架空線路的故障率比的架空線路的故障率低一半，因而供電可靠性高。缺點(diǎn)（1）廠內(nèi)要設(shè)總降壓變電所，需占一定的土地面積。（2）要裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，投資及運(yùn)行費(fèi)用均增加。方案二：工作電源及備用電源均為優(yōu)點(diǎn)（1）工廠內(nèi)不裝主變壓器，可簡化結(jié)線，降低投資及運(yùn)行費(fèi)用。（2）廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，可減少土地面積，減少管理人員及維護(hù)工作量。缺點(diǎn)（1）供電電壓低，會(huì)增加線路的功率損耗和電能損耗，線路的電壓損失也大。（2）要求的值高，要增加補(bǔ)償容量及投資。（3）要設(shè)總配電所。（4）線路的故障率要比的高，所以供電可靠性不如。方案三：工作電源是，備用電源為這個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于上述兩個(gè)方案之間。 三個(gè)方案35kV高壓線路的選擇及電壓損耗計(jì)算（1）變壓器功率損耗及線路功率損耗計(jì)算公式① 變壓器電壓損耗計(jì)算公式 （） （）式中，為變壓器的計(jì)算負(fù)荷；為變壓器的額定容量；為變壓器空載有功損耗；為變壓器短路有功損耗；為變壓器空載電流百分?jǐn)?shù)；為變壓器短路電壓百分?jǐn)?shù)；為變壓器臺(tái)數(shù)。② 線路的電壓損耗計(jì)算 （）式中，和為線路單位長度的電阻和電抗；和為線路各負(fù)荷點(diǎn)的有功負(fù)荷和無功負(fù)荷；為各負(fù)荷點(diǎn)至電源的長度和各段干線的長度。（2）三個(gè)方案高壓進(jìn)線線路的選擇及損耗計(jì)算① 方案一：根據(jù)全廠計(jì)算負(fù)荷為，考慮一臺(tái)變壓器故障，另一臺(tái)變壓器可以過負(fù)荷運(yùn)行，本方案選用兩臺(tái)容量為變壓器，查設(shè)備手冊(cè)可選型號(hào)為的兩臺(tái)變壓器，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：，。線路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和由式（）及（）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為據(jù)規(guī)定，及以上鋁及鋁合金架空裸導(dǎo)線的最小截面為，按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，由設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于，滿足要求。② 方案二： 用電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)主變壓器，無變壓器損耗。由式（）及（）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于，滿足要求。③ 方案三：正常運(yùn)行時(shí)以單回路供電，另設(shè)一條線路作為備用電源，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷情況，廠內(nèi)總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為的變壓器，型號(hào)為，其主要技術(shù)數(shù)據(jù)為：，。線路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和由式（）及（）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，由設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，大于，滿足要求。備用線路僅考慮供二級(jí)負(fù)荷用，則由式（）及（）得計(jì)算負(fù)荷和線路電流為按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線，設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為，滿足條件。由式（）~（）。 三個(gè)方案變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目方案一方案二方案三有功功率損耗（kW）0無功功率損耗（kvar）0 三個(gè)方案高壓線路電壓損耗率項(xiàng)目方案一方案二方案三高壓線路電壓損耗率%%% 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析由上述計(jì)算比較可知，方案一供電可靠，運(yùn)行靈活，電壓損失和能量損失都較低，但因裝設(shè)兩臺(tái)變壓器和三臺(tái)高壓斷路器致使投資增大很多。方案二投資雖少，但電壓損失嚴(yán)重，無法滿足負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求，因此不予考慮。方案三介于上述兩個(gè)方案之間，正常運(yùn)行時(shí)，電壓損失不大，能滿足要求。線路故障時(shí)，備用線路運(yùn)行期間，電壓降較大，但這種情況較少且時(shí)間不長；從設(shè)備投資來看，方案三比方案一少一臺(tái)主變壓器和兩臺(tái)斷路器，投資將降低，至于備用線路的電壓損失問題，可以采用適當(dāng)提高線路導(dǎo)線截面的辦法來降低電壓損失。因此將方案一與方案三再作進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較。經(jīng)濟(jì)計(jì)算包括基本建設(shè)投資和年運(yùn)行費(fèi)用兩大項(xiàng)。（1）基建投資基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設(shè)備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費(fèi)用的綜合投資指標(biāo)表示。所謂綜合投資，包括設(shè)備本體價(jià)值、輔助設(shè)備及配件、材料費(fèi)、設(shè)備的試驗(yàn)調(diào)整費(fèi)用，土建及安裝費(fèi)用，也包括設(shè)備的運(yùn)輸費(fèi)。 （）式中，為變電所綜合投資，包括變壓器、開關(guān)設(shè)備、配電裝置等綜合投資，為線路綜合投資。 方案一和方案三的投資費(fèi)比較比較項(xiàng)目方案一方案三線路綜合投資單價(jià)為萬元/千米，需要千米，則費(fèi)用為萬元單價(jià)為萬元/千米，需要千米，單價(jià)為萬元/千米，需要千米，則費(fèi)用為萬元電力變壓器綜合投資單價(jià)為萬元，需要兩臺(tái)，由于變壓器的綜合投資為其單價(jià)的兩倍，則費(fèi)用為萬元單價(jià)為萬元，需要一臺(tái)，由于變壓器的綜合投資為其單價(jià)的兩倍，則費(fèi)用為萬元斷路器單價(jià)為萬元，需要三臺(tái)，則費(fèi)用為萬元單價(jià)為萬元，需要一臺(tái)，則費(fèi)用為萬元供電貼費(fèi)按元/計(jì)，貼費(fèi)為萬元按元/計(jì)，貼費(fèi)為萬元合計(jì)萬元萬元（2）年運(yùn)行費(fèi)由式（）~（）。 方案一和方案三的年運(yùn)行費(fèi)比較比較項(xiàng)目方案一方案三線路折舊費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元線路維修管理費(fèi)按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按線路綜合投資費(fèi)的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元變壓器折舊費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元變壓器維修費(fèi)按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按變壓器綜合投資的計(jì)算，則費(fèi)用為萬元基本電價(jià)費(fèi)用按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為萬元按每月元/計(jì)算，則費(fèi)用為萬元合計(jì)萬元萬元年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后為維持正常運(yùn)行每年所付出的費(fèi)用，一般包括以下三項(xiàng)：① 設(shè)備的折舊費(fèi)用供電系統(tǒng)的各種設(shè)備在運(yùn)行期間將逐年陳舊、老化，因此，每一個(gè)設(shè)備過了一定的使用年限，就需要更換新的設(shè)備，更新設(shè)備的費(fèi)用，要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。對(duì)每一設(shè)備每年所必須提存的資金稱為折舊費(fèi)，折舊費(fèi)一般按設(shè)備投資的一個(gè)百分?jǐn)?shù)提取。這個(gè)百分比稱為折舊率。折舊費(fèi)按下式計(jì)算 萬元/年 （）② 設(shè)備維護(hù)管理費(fèi)為使供電系統(tǒng)保持良好的性能和正常運(yùn)行，必須對(duì)各種設(shè)備經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢查和管理，為此需配備各種維修管理人員。設(shè)備維修管理所需的設(shè)備及交通工具等所需的費(fèi)用統(tǒng)稱為設(shè)備的維修管理費(fèi)，一般也按設(shè)備投資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，這個(gè)百分比稱為維修管理費(fèi)率。維修管理費(fèi)按下式計(jì)算 萬元/年 （）③ 年基本電價(jià)費(fèi)工廠大多數(shù)皆按大宗工業(yè)用電計(jì)算電費(fèi)，為二部電價(jià)制 。一部分叫基本電費(fèi)，是按所裝用的主變壓器容量來計(jì)費(fèi)的，規(guī)定每月按容量要交多少錢，容量越大，交的基本電費(fèi)就多，容量減小了，交的基本電費(fèi)就少了。另一部分電費(fèi)叫電度電費(fèi)，是按每月實(shí)際耗用的電能數(shù)來計(jì)算電費(fèi)，并且根據(jù)月平均功率因數(shù)的高低乘上一個(gè)調(diào)整系數(shù)。年基本電費(fèi)用下式計(jì)算 =基本電價(jià)總降壓變電所主變壓器總?cè)萘咳f元/年 （）整個(gè)供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)為 （） 總降壓變電所電氣主接線的設(shè)計(jì)由以上分析可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于方案一，可節(jié)省大約萬元，從供電可靠性來講，兩個(gè)方案接近，因此決定采用方案三，即正常運(yùn)行時(shí)以單回路供電，另加備用線路。根據(jù)所確定的供電方案，可設(shè)計(jì)出總降壓變電所的主接線如附圖。該主接線的主要特點(diǎn)如下：（1）總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為的降壓變壓器，變壓器與架空線路接成線路變壓器組。在變壓器高壓側(cè)設(shè)置少油斷路器，這便于變電所的控制、運(yùn)行和維修。（2）總降壓變電所的側(cè)采用單母線分段接線，用少油斷路器將母線分成兩段。（3）主變壓器低壓側(cè)經(jīng)少油斷路器接在母線的一個(gè)分段上，而備用線路也經(jīng)少油斷路器接在另一段上。（4）備用電源只為二級(jí)負(fù)荷供電，所以所有二級(jí)負(fù)荷車間接在連接備用電源的分段母線上。（5）根據(jù)規(guī)定，備用電源只有在主電源停止運(yùn)行及主變壓器故障或檢修時(shí)才能投入，因此備用電源進(jìn)線開關(guān)在正常時(shí)是斷開的，而母線的分段斷路器在正常時(shí)則是閉合的。（6）在母線側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)工作電源因故障而斷開時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。（7）當(dāng)主電源發(fā)生故障時(shí)，變電所的操作電源來自備用電源斷路器前的所用變壓器。4 高壓電氣設(shè)備的選擇及二次回路設(shè)計(jì) 短路計(jì)算 短路計(jì)算的意義和類型（1）意義工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不僅要考慮正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)。其中短路故障危害最大，短路的電流引起的電氣設(shè)備熱效應(yīng)和力效應(yīng)使設(shè)備損壞，電壓降落嚴(yán)重影響非故障元件的正常運(yùn)行。但是只要正確選擇電氣設(shè)備，滿足短路電流的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或減輕短路電流的危害。進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)要考慮供電系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。在最大運(yùn)行方式下，通過故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)及繼電保護(hù)整定計(jì)算的依據(jù)；在最小運(yùn)行方式下，通過保護(hù)安裝處的短路電流值最小，可作為繼電保護(hù)校驗(yàn)靈敏度的依據(jù)。短路電流計(jì)算高壓（及以上）宜采用標(biāo)幺值法（相對(duì)單位制），低壓宜采用歐姆法（有名單位制）。采用標(biāo)幺值法計(jì)算高壓電路的短路電流十分方便，因?yàn)闊o論計(jì)算哪個(gè)短路點(diǎn)，電抗標(biāo)幺值都不需要折算。計(jì)算步驟同歐姆法，只是采用基準(zhǔn)電抗標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算。（2）類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路（單相接地短路）和兩相接地短路。除了上述各種短路以外，變壓器或電機(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的，兩相短路約占，兩相接地短路約占，三相短路約占。三相短路雖少，但不能不考慮，因?yàn)樗吘褂邪l(fā)生的可能，并且對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著十分不利的影響。單相短路雖然機(jī)會(huì)多短路電流也大，但可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設(shè)備可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇。（3）采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算標(biāo)幺制法，即相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺制而得名。按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取或?；鶞?zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取。選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后，基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算。 （）基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算。 （）下面分別講述供電系統(tǒng)中各主要元件的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算① 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 （）式中，為電力系統(tǒng)出口的短路容量。② 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值 （）式中，為變壓器的阻抗電壓百分值；為變壓器的額定容量。③ 電力線路的電抗標(biāo)幺值 （）式中，為電力線路每相的單位長度電抗平均值；為線路的長度；為電力線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓。無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值按下式計(jì)算。 （）三相短路電流次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流為 （）三相短路電流沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為 （） （）短路容量為 （） 短路計(jì)算。 短路電流計(jì)算電路。 基本等值電路（1）求各元件電抗，用標(biāo)幺值計(jì)算：設(shè)基準(zhǔn)容量,基準(zhǔn)電壓，已知地區(qū)變電所母線的短路容量。由式（）計(jì)算基準(zhǔn)電流分別為由式（）~（）可得① 電力系統(tǒng)電抗標(biāo)幺值 ② 地區(qū)變電所三繞組變壓器的高壓—中壓繞組之間的電抗 式中，地區(qū)變電所三繞組變壓器的阻抗電壓百分值，為該變壓器的額定容量。③ 供電線路的電抗 ④ 總降壓變電所的主變壓器電抗 式中，為總降壓變電所主變壓器的阻抗電壓百分值，為該變壓器的額定容量。（2）最大運(yùn)行方式下點(diǎn)與點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算： 系統(tǒng)最大運(yùn)行方式時(shí)的等值電路① 點(diǎn)三相短路電流的計(jì)算短路回路總電抗按無限大容量系統(tǒng)計(jì)算，由式（）~（）可得 點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值為三相短路電流次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流為三相短路電流沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為短路容量為② 點(diǎn)三相短路電流的計(jì)算短路回路總電抗按無限大容量系統(tǒng)計(jì)算，由式（）~（）可得點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值為三相短路電流次暫態(tài)電流和穩(wěn)定電流為三相短路電流沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值為短路容量為（3）最小運(yùn)行方式下點(diǎn)與點(diǎn)的三相短路電流計(jì)算： 系統(tǒng)最小運(yùn)行方式時(shí)的等值電路① 點(diǎn)三相短路電流的計(jì)算短路回路總電抗按無限大容量系統(tǒng)計(jì)算，由式（）~（）可得點(diǎn)三相短路電流周期分量有效值為 三相短路電流次暫態(tài)電流