【文章內(nèi)容簡介】 定電壓為10KV，允許電壓損失為U%=5%， 沿導(dǎo)線流過的電流過大時，由于導(dǎo)線溫升過高，會對其絕緣、接頭、端子或?qū)w周圍的物質(zhì)造成損害。溫升過高或線路短路時，還可能引起著火，因此電氣線路必須設(shè)置過載和短路保護(hù)。為了在線路短路或過負(fù)荷時，保護(hù)設(shè)備能對導(dǎo)線起保護(hù)作用，兩者之間必須有適當(dāng)?shù)呐浜稀?熱穩(wěn)定校驗(yàn)由于電纜結(jié)構(gòu)緊湊、散熱條件差，為使其在短路電流通過時不至由于導(dǎo)線溫升超過允許值而損壞，必須校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性。選擇的導(dǎo)線、電纜截面必須同時滿足上述各項(xiàng)要求，先按允許載流量選擇，然后再按其他條件校驗(yàn)，若不能滿足要求，應(yīng)加大截面。1. 低壓中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的中性線N（PEN）截面的選擇（1）負(fù)荷接近平衡的供電線路，N（PEN）線的截面積取相線截面積的1/2。當(dāng)負(fù)荷大部分為單相負(fù)荷時，如照明供電回路，N（PEN）線的截面積應(yīng)與相線截面積相同。（2）采用晶閘管調(diào)光的配電回路，或大面積采用電子整流器的熒光燈供電線路，由于三次和諧波大量增加，則N線的截面積應(yīng)為相線截面積的2倍，否則中性線會過熱，引起供電回路的故障增多[8]。2. PE線截面的選擇（1）在TN系統(tǒng)中PE線是通過短路電流的，為使保護(hù)裝置有足夠的靈敏度，應(yīng)減小N線阻抗，所以PE線截面不宜過小，在一般情況下，其支、干線的截面積應(yīng)與相應(yīng)的N線截面積相等。（2）若采用單芯導(dǎo)線作固定裝置的PE干線時，其截面為銅芯時應(yīng)不小于10mm2，為鋁芯時應(yīng)不小于16mm2；當(dāng)用多股電纜的芯線并聯(lián)作PE線時，則其最小截面積可為4mm2。PE線所用的材質(zhì)與相線相同時， 按熱穩(wěn)定要求，截面不應(yīng)小于規(guī)定值4 變壓器選擇變壓器是車間變電所的重要關(guān)鍵設(shè)備之一，變壓器的正確選擇對車間變電所的可靠運(yùn)行以及節(jié)約建設(shè)資金都具有十分重要的意義，因此正確選擇變壓器是建設(shè)車間變電所必不可少的一個重要環(huán)節(jié)。變壓器一般分為電力變壓器和特種變壓器。電力變壓器按用途又可分為升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器和廠用變壓器等幾種；它還可以分為按線圈數(shù)、相數(shù)、冷卻方式和調(diào)壓方式等分類，如單相變壓器、三相變壓器、油浸式變壓器干式變壓器雙線圈變壓器、三線圈變壓器、鋁線圈變壓器等。車間變電所一般采用降壓式、配電用電力變壓器，并根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境及負(fù)荷情況等確定其線圈的材質(zhì)及冷卻方式等。 變壓器的過負(fù)荷能力電力變壓器的額定容量，是指在設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)境溫度下，和使用年限內(nèi)，所能輸出的最大視在功率。但在實(shí)際運(yùn)行中，由于負(fù)荷是在不斷變化，且我國絕大多數(shù)地區(qū)的環(huán)境溫度低于設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的環(huán)境溫度，因而變壓器具有過負(fù)荷的潛力，在選擇變壓器時應(yīng)從分利用這種潛力[9]。這是指在正常運(yùn)行時，在維持變壓器規(guī)定的使用年限內(nèi)，所部考慮的變壓器允許的過負(fù)荷能力，（1）由于晝夜負(fù)荷不均而允許的過負(fù)荷倍數(shù)，可根據(jù)典型日負(fù)荷曲線的填充系數(shù)和最大負(fù)荷持續(xù)時間（2）如果夏季變壓器欠負(fù)荷，冬季則可以考慮變壓器的過負(fù)荷運(yùn)行。如果在夏季，平均日負(fù)荷曲線中最大負(fù)荷，每低于變壓器的額定容量1%，但此項(xiàng)增加的冬季負(fù)荷最大不超過15%。上述兩種負(fù)荷可以同時考慮，但而者后的總過負(fù)荷，對于戶外變壓器不得超過30%額定負(fù)荷，戶內(nèi)變壓器不得超過20%額定負(fù)荷。工廠供電系統(tǒng)發(fā)送故障時，首先應(yīng)設(shè)法保證不間斷供電，即在較短時間內(nèi)，讓變壓器多帶一些負(fù)荷以做事故時供電之用，故稱事故過負(fù)荷。事故過負(fù)荷其過負(fù)荷大，引起絕緣老化比正常工作條件下要快得多，但是可以按照下表所列條件短期過負(fù)荷[10]。變壓器臺數(shù)主要根據(jù)負(fù)荷大小，負(fù)荷對供電可靠性和帶哪能質(zhì)量要求來決定，并兼顧節(jié)約電能，降低造價，運(yùn)行方便。 按負(fù)荷等級大小需選擇變壓器（1）對于帶有一、二級負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級負(fù)荷較多時，應(yīng)設(shè)兩臺以上變壓器；當(dāng)只有少量一、二級負(fù)荷，并能從鄰近變電所取得低壓備用電源時，可采用一臺變壓器；（2）對于帶有三級負(fù)荷的變電所，當(dāng)負(fù)荷較少時采用一臺變壓器；當(dāng)負(fù)荷較大，一臺變壓器不能滿足需要時，采用兩臺及以上變壓器；當(dāng)晝夜負(fù)荷或季節(jié)性負(fù)荷變化大，選用一臺變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時宜選用兩臺變壓器。（3）如果單相負(fù)荷使變壓器三相負(fù)荷的不平衡超過25%時，宜設(shè)單相變壓器。電力和照明一般由共同的變壓器供電，但若共用變壓器嚴(yán)重影響照明質(zhì)量及燈泡的壽命時，可考慮設(shè)置照明專用的變壓器。（4）如果沖擊性的負(fù)荷較大，嚴(yán)重影響電能質(zhì)量時，應(yīng)設(shè)專門變壓器對沖擊性負(fù)荷供電。變壓器容量應(yīng)根據(jù)計算負(fù)荷選擇， 對于平衡供電的單臺變壓器，負(fù)荷率一般在85%左右；對于晝夜或季節(jié)性波動較大的負(fù)一個供電的變壓器，其容量與臺數(shù)應(yīng)考慮運(yùn)行合理，并可以在高峰時適當(dāng)過載運(yùn)行；對丟按時負(fù)荷供電的變壓器要充分利用其過載能力。（1）兩臺或兩臺以上的變壓器，當(dāng)其中一臺停電后，其余變壓器應(yīng)保證全部一級負(fù)荷及大部分二級負(fù)荷的用電。（2）變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電動機(jī)的起動電流或其他負(fù)荷沖擊的條件進(jìn)行驗(yàn)算。選擇變壓器容量應(yīng)考慮低壓電器的短路工作條件，單臺變壓器容量不宜大于1000KVA，若負(fù)荷較大而集中，低壓電器元件允許，運(yùn)行也合理時，也可選用更大容量的變壓器[10]。根據(jù)本設(shè)計的要求，可以選擇兩臺630KVA的變壓器，一臺工作，一臺備用，以滿足該工廠供電可靠性的要求。，也可選擇兩臺1200KVA以上的變壓器，現(xiàn)在對這兩種方案進(jìn)行論證。變壓器運(yùn)行特性的比較：經(jīng)負(fù)荷調(diào)查，變壓器低壓主進(jìn)開關(guān)處電流為550—650A，選用1250KVA變壓器的實(shí)際負(fù)載率為 負(fù)荷曲線圖 變壓器效率與原邊功率因數(shù)對負(fù)載率的變化曲線可見，變壓器長期輕載運(yùn)行，其效率與原邊功率因數(shù)均偏低。 表示變壓器效率與原邊功率因數(shù)對負(fù)載率的變化曲線當(dāng)=36%，副邊功率因數(shù)時效率=78%。如果選用額定容量為630KVA的變壓器，則負(fù)載率此時，=97%， ，恰好在變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)，效率與功率因數(shù)均較高。顯而易見，從運(yùn)行特性上看，變壓器容量選擇1250LVA是不合理的。從技術(shù)經(jīng)濟(jì)的角度進(jìn)行比較，如下表： 變壓器價格比較 變壓器比較項(xiàng)目方案1選1250LNA方案2選630KNA變壓器價格2*252902*17100有功損耗無功損耗年電能損耗 5969254533年折舊、維修費(fèi)2925290*%=58672*17100*%=3967由上表可知，選用1250KVA的變壓器比選用630KVA的變壓器購置費(fèi)多16380元，且年運(yùn)行費(fèi)也要多一些，綜合上述比較，變壓器選擇1250KVA的不合理，應(yīng)選用630KVA的變壓器。5 電氣主接線電氣主接線的設(shè)計原則是：根據(jù)工廠發(fā)展的需要和作用，滿足電力系統(tǒng)可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求，保證供需平衡，滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。電氣主接線的常用類型。有：單母線接線、單母線分段界限、單母線分段帶旁路、雙母線接線、一個半斷路器接線、三分之四斷路器接線、發(fā)電機(jī)—變壓器—線路單元接線、發(fā)電機(jī)變壓器組接線等[11]。 常用的工廠電氣接線圖的比較 蛋層輻射式接線圖單層輻射式接線，自廠用母線或輻射狀供廠用負(fù)荷，接線可靠性較高，任一回路不影響其它回路的工作，一般情況下供給距主配電屏較近的廠用負(fù)荷。 雙層輻射式接線圖雙層輻射式接線，由廠用母線或輻射狀供給分配電屏，再呈輻射狀供給廠用電夫負(fù)荷；供電可靠性略差；接線使用于距主配電屏較遠(yuǎn)，而又較集中的負(fù)荷。干式供電接線用一回線供給若干個用電負(fù)荷；供電可靠性差；該接線適用于補(bǔ)重要的用電負(fù)荷。 屏間互為備用式接線屏間互為備用接線方式，兩分配電屏分別由不同的母線供電，兩分配電屏用電纜連接，互為備用；供電可靠性較高；主要用于接一、二類電力負(fù)荷。兩段廠用母線各一回路經(jīng)雙刀開關(guān)供電至分配電屏；供電可靠性高；接線主要用于一類負(fù)荷[12]。低壓接線設(shè)計原則：，采用能滿足選擇性與靈活性要求的電氣設(shè)備。本設(shè)計為雙變壓器互為備用式，采用雙層輻射式的接線方案。6 短路計算，或遭受機(jī)械損傷，或因雷擊，過電壓引起絕緣損壞；，或因鳥獸跨接裸露導(dǎo)線等；，安全及維護(hù)不良所致的設(shè)備缺陷引發(fā)的短路；，如運(yùn)行人員帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)，線路或設(shè)備檢修后沒拆除接地線就加上電壓等[13]。電力系統(tǒng)發(fā)生短路造成的危害程度，一般與短路類型，地點(diǎn)和吹噓時間有關(guān)系三相短路較其他類型的短路引起的后果更為嚴(yán)重，在靠近電源側(cè)短路，短路時間持續(xù)最長，易燒毀設(shè)備及引起電力系統(tǒng)失去穩(wěn)定短路造成的后果會使設(shè)備遭到破壞、電壓嚴(yán)重降低、使電力系統(tǒng)穩(wěn)定遭到破壞。通過計算短路電流的大小與變化規(guī)律，選取適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備，配置合理的繼電保護(hù)裝置，以便在短路發(fā)生時使損失降低到最小范圍內(nèi)，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。短路的類型有，三相短路、兩相短路、單相接地短路及兩相接地短路，三相短路時由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相電流和電壓仍是對稱的，又稱對稱短路，其余幾種類型的短路，因系統(tǒng)三相對稱的結(jié)構(gòu)遭到破壞，網(wǎng)絡(luò)中三相電壓電流不再對稱，稱為不對稱短路。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，電力系統(tǒng)各種短路故障中，單相短路占大多數(shù)，約為總短路故障中的65%，三相短路只占5%—10%。三相短路發(fā)生的幾率比較小，但故障產(chǎn)生的后果最為嚴(yán)重，必須引起足夠的重視。%，便可認(rèn)為在低壓側(cè)發(fā)生短路時高壓側(cè)母線電壓維持不變，即可作為無窮大電源來對待。，不可忽略，應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)中的電抗一起并入計算，否則會引起較大的誤差。，如斷路器及刀閘等均有接觸電阻，因?yàn)槠渲蹬c變壓器及電纜阻抗相比，數(shù)值很小，為了簡化計算，可忽略不計。，對低壓電器的短路電流校驗(yàn)，無論是開斷電流還是動熱穩(wěn)定，均采用短路電流周期分量的有效值[14]。 本系統(tǒng)的短路計算 短路計算用圖 如圖所示：查表得，變壓器阻抗： R= X= 電纜阻抗： R=*20= X=*20= R=*30= X=*30=ΩΩ短路電流值為：KA 單相短路電流計算變壓器的單相接地計算電抗：R=*= X=*= 電纜單相接地阻抗： R= X= 零線 R=*20= X=*20= R=*30= X=*30= KA在短路時特別是沖擊電流通過用電器或載流導(dǎo)體時，電動力可能達(dá)到最大的數(shù)值，以至損害電器，因此，電氣裝置中的電源或載流導(dǎo)體必須具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，能承受短路時的電動力作用，短路電流越大，相互作用里越大，兩相短路時，流到短路點(diǎn)的故障相電流其大小相等，方向相反[15]。電動力為：三相短路時，假定三根導(dǎo)體放在同一水平面上，由于短路沖擊電流只在一相中發(fā)生，中間一相受到最大電動力為： 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流流過時，雖然因繼電保護(hù)動作，將短路切除，流過電氣設(shè)備的短路電流時間很短，但因短路電流流過正常電流很多倍，溫度上升仍然很高。必須滿足，電氣設(shè)備在短路電流流過時最高溫度不能超過短時發(fā)熱允許溫度。短路電流發(fā)時間等于繼電保護(hù)動作時間加上斷路器切除故障時間。短路沖擊電流的計算：電力系統(tǒng)在短路時產(chǎn)生的沖擊電流大約在短路發(fā)生后，在半個周期的時候?qū)⒊霈F(xiàn)短路電流的瞬時值，當(dāng)頻率為50HZ時，沖擊電流將產(chǎn)生很大的電動力，計算沖擊電流大小時，由于周期分量比非周分量衰減慢得多， 沖擊電流計算式為：7 電氣設(shè)備的選擇選擇電氣設(shè)備應(yīng)考慮其裝設(shè)地點(diǎn)和屋外配電裝置的電器比屋內(nèi)配電裝置差得多，因此電氣設(shè)備有屋內(nèi)和屋外兩種，電氣設(shè)備又分為普通型、濕熱型、高海拔型、防污型和封閉型等多種。電氣設(shè)備運(yùn)行的最高工作電壓不小于設(shè)備所在回路的最高工作電壓。~，而回路的工作電壓在電網(wǎng)上下波動。、電氣設(shè)備的長期發(fā)熱允許電流應(yīng)不小于其所在處回路最大持續(xù)的工作電流。電氣設(shè)備的額定電流是指在基準(zhǔn)環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備所能允許長期通過的最大工作電流。此時電氣設(shè)備的長期發(fā)熱溫度升不超過其允許溫度。而在實(shí)際運(yùn)行過程中，周圍環(huán)境溫度直