【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定電壓為10KV，允許電壓損失為U%=5%， 沿導(dǎo)線(xiàn)流過(guò)的電流過(guò)大時(shí)，由于導(dǎo)線(xiàn)溫升過(guò)高，會(huì)對(duì)其絕緣、接頭、端子或?qū)w周?chē)奈镔|(zhì)造成損害。溫升過(guò)高或線(xiàn)路短路時(shí)，還可能引起著火，因此電氣線(xiàn)路必須設(shè)置過(guò)載和短路保護(hù)。為了在線(xiàn)路短路或過(guò)負(fù)荷時(shí)，保護(hù)設(shè)備能對(duì)導(dǎo)線(xiàn)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(guò)時(shí)不至由于導(dǎo)線(xiàn)溫升超過(guò)允許值而損壞，必須校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性。選擇的導(dǎo)線(xiàn)、電纜截面必須同時(shí)滿(mǎn)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(mǎn)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(xiàn)N（PEN）截面的選擇（1）負(fù)荷接近平衡的供電線(xiàn)路，N（PEN）線(xiàn)的截面積取相線(xiàn)截面積的1/2。當(dāng)負(fù)荷大部分為單相負(fù)荷時(shí)，如照明供電回路，N（PEN）線(xiàn)的截面積應(yīng)與相線(xiàn)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(xiàn)路，由于三次和諧波大量增加，則N線(xiàn)的截面積應(yīng)為相線(xiàn)截面積的2倍，否則中性線(xiàn)會(huì)過(guò)熱，引起供電回路的故障增多[8]。2. PE線(xiàn)截面的選擇（1）在TN系統(tǒng)中PE線(xiàn)是通過(guò)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(xiàn)阻抗，所以PE線(xiàn)截面不宜過(guò)小，在一般情況下，其支、干線(xiàn)的截面積應(yīng)與相應(yīng)的N線(xiàn)截面積相等。（2）若采用單芯導(dǎo)線(xiàn)作固定裝置的PE干線(xiàn)時(shí)，其截面為銅芯時(shí)應(yīng)不小于10mm2，為鋁芯時(shí)應(yīng)不小于16mm2；當(dāng)用多股電纜的芯線(xiàn)并聯(lián)作PE線(xiàn)時(shí)，則其最小截面積可為4mm2。PE線(xiàn)所用的材質(zhì)與相線(xiàn)相同時(shí)， 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(chē)間變電所的重要關(guān)鍵設(shè)備之一，變壓器的正確選擇對(duì)車(chē)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(chē)間變電所必不可少的一個(gè)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(chǎng)用變壓器等幾種；它還可以分為按線(xiàn)圈數(shù)、相數(shù)、冷卻方式和調(diào)壓方式等分類(lèi)，如單相變壓器、三相變壓器、油浸式變壓器干式變壓器雙線(xiàn)圈變壓器、三線(xiàn)圈變壓器、鋁線(xiàn)圈變壓器等。車(chē)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(xiàn)圈的材質(zhì)及冷卻方式等。 變壓器的過(guò)負(fù)荷能力電力變壓器的額定容量，是指在設(shè)計(jì)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(guó)絕大多數(shù)地區(qū)的環(huán)境溫度低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的環(huán)境溫度，因而變壓器具有過(guò)負(fù)荷的潛力，在選擇變壓器時(shí)應(yīng)從分利用這種潛力[9]。這是指在正常運(yùn)行時(shí)，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(guò)負(fù)荷能力，（1）由于晝夜負(fù)荷不均而允許的過(guò)負(fù)荷倍數(shù)，可根據(jù)典型日負(fù)荷曲線(xiàn)的填充系數(shù)和最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)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(guò)負(fù)荷運(yùn)行。如果在夏季，平均日負(fù)荷曲線(xiàn)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(guò)15%。上述兩種負(fù)荷可以同時(shí)考慮，但而者后的總過(guò)負(fù)荷，對(duì)于戶(hù)外變壓器不得超過(guò)30%額定負(fù)荷，戶(hù)內(nèi)變壓器不得超過(guò)20%額定負(fù)荷。工廠(chǎng)供電系統(tǒng)發(fā)送故障時(shí)，首先應(yīng)設(shè)法保證不間斷供電，即在較短時(shí)間內(nèi)，讓變壓器多帶一些負(fù)荷以做事故時(shí)供電之用，故稱(chēng)事故過(guò)負(fù)荷。事故過(guò)負(fù)荷其過(guò)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(guò)負(fù)荷[10]。變壓器臺(tái)數(shù)主要根據(jù)負(fù)荷大小，負(fù)荷對(duì)供電可靠性和帶哪能質(zhì)量要求來(lái)決定，并兼顧節(jié)約電能，降低造價(jià)，運(yùn)行方便。 按負(fù)荷等級(jí)大小需選擇變壓器（1）對(duì)于帶有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級(jí)負(fù)荷較多時(shí)，應(yīng)設(shè)兩臺(tái)以上變壓器；當(dāng)只有少量一、二級(jí)負(fù)荷，并能從鄰近變電所取得低壓備用電源時(shí)，可采用一臺(tái)變壓器；（2）對(duì)于帶有三級(jí)負(fù)荷的變電所，當(dāng)負(fù)荷較少時(shí)采用一臺(tái)變壓器；當(dāng)負(fù)荷較大，一臺(tái)變壓器不能滿(mǎn)足需要時(shí)，采用兩臺(tái)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(tái)變壓器在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上不合理時(shí)宜選用兩臺(tái)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(guò)25%時(shí)，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(shí)，可考慮設(shè)置照明專(zhuān)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(shí)，應(yīng)設(shè)專(zhuān)門(mén)變壓器對(duì)沖擊性負(fù)荷供電。變壓器容量應(yīng)根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇， 對(duì)于平衡供電的單臺(tái)變壓器，負(fù)荷率一般在85%左右；對(duì)于晝夜或季節(jié)性波動(dòng)較大的負(fù)一個(gè)供電的變壓器，其容量與臺(tái)數(shù)應(yīng)考慮運(yùn)行合理，并可以在高峰時(shí)適當(dāng)過(guò)載運(yùn)行；對(duì)丟按時(shí)負(fù)荷供電的變壓器要充分利用其過(guò)載能力。（1）兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的變壓器，當(dāng)其中一臺(tái)停電后，其余變壓器應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷及大部分二級(jí)負(fù)荷的用電。（2）變壓器的容量應(yīng)根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)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(tái)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(shí)，也可選用更大容量的變壓器[10]。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，可以選擇兩臺(tái)630KVA的變壓器，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，以滿(mǎn)足該工廠(chǎng)供電可靠性的要求。，也可選擇兩臺(tái)1200KVA以上的變壓器，現(xiàn)在對(duì)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(kāi)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(xiàn)圖 變壓器效率與原邊功率因數(shù)對(duì)負(fù)載率的變化曲線(xiàn)可見(jiàn)，變壓器長(zhǎng)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(duì)負(fù)載率的變化曲線(xiàn)當(dāng)=36%，副邊功率因數(shù)時(shí)效率=78%。如果選用額定容量為630KVA的變壓器，則負(fù)載率此時(shí)，=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(jiàn)，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(jià)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(jià)格2*252902*17100有功損耗無(wú)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(gòu)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(xiàn)電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則是：根據(jù)工廠(chǎng)發(fā)展的需要和作用，滿(mǎn)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(mǎn)足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求。電氣主接線(xiàn)的常用類(lèi)型。有：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)、單母線(xiàn)分段界限、單母線(xiàn)分段帶旁路、雙母線(xiàn)接線(xiàn)、一個(gè)半斷路器接線(xiàn)、三分之四斷路器接線(xiàn)、發(fā)電機(jī)—變壓器—線(xiàn)路單元接線(xiàn)、發(fā)電機(jī)變壓器組接線(xiàn)等[11]。 常用的工廠(chǎng)電氣接線(xiàn)圖的比較 蛋層輻射式接線(xiàn)圖單層輻射式接線(xiàn)，自廠(chǎng)用母線(xiàn)或輻射狀供廠(chǎng)用負(fù)荷，接線(xiàn)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(chǎng)用負(fù)荷。 雙層輻射式接線(xiàn)圖雙層輻射式接線(xiàn)，由廠(chǎng)用母線(xiàn)或輻射狀供給分配電屏，再呈輻射狀供給廠(chǎng)用電夫負(fù)荷；供電可靠性略差；接線(xiàn)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(xiàn)用一回線(xiàn)供給若干個(gè)用電負(fù)荷；供電可靠性差；該接線(xiàn)適用于補(bǔ)重要的用電負(fù)荷。 屏間互為備用式接線(xiàn)屏間互為備用接線(xiàn)方式，兩分配電屏分別由不同的母線(xiàn)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(lèi)電力負(fù)荷。兩段廠(chǎng)用母線(xiàn)各一回路經(jīng)雙刀開(kāi)關(guān)供電至分配電屏；供電可靠性高；接線(xiàn)主要用于一類(lèi)負(fù)荷[12]。低壓接線(xiàn)設(shè)計(jì)原則：，采用能滿(mǎn)足選擇性與靈活性要求的電氣設(shè)備。本設(shè)計(jì)為雙變壓器互為備用式，采用雙層輻射式的接線(xiàn)方案。6 短路計(jì)算，或遭受機(jī)械損傷，或因雷擊，過(guò)電壓引起絕緣損壞；，或因鳥(niǎo)獸跨接裸露導(dǎo)線(xiàn)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(kāi)隔離開(kāi)關(guān)，線(xiàn)路或設(shè)備檢修后沒(méi)拆除接地線(xiàn)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(lèi)型，地點(diǎn)和吹噓時(shí)間有關(guān)系三相短路較其他類(lèi)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(shí)間持續(xù)最長(zhǎng)，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(huì)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(guò)計(jì)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(shí)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(lèi)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(shí)由于被短路的三相阻抗相等，因此，三相電流和電壓仍是對(duì)稱(chēng)的，又稱(chēng)對(duì)稱(chēng)短路，其余幾種類(lèi)型的短路，因系統(tǒng)三相對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)遭到破壞，網(wǎng)絡(luò)中三相電壓電流不再對(duì)稱(chēng)，稱(chēng)為不對(duì)稱(chēng)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(shí)高壓側(cè)母線(xiàn)電壓維持不變，即可作為無(wú)窮大電源來(lái)對(duì)待。，不可忽略，應(yīng)與網(wǎng)絡(luò)中的電抗一起并入計(jì)算，否則會(huì)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(jiǎn)化計(jì)算，可忽略不計(jì)。，對(duì)低壓電器的短路電流校驗(yàn)，無(wú)論是開(kāi)斷電流還是動(dòng)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(jì)算 短路計(jì)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(jì)算變壓器的單相接地計(jì)算電抗：R=*= X=*= 電纜單相接地阻抗： R= X= 零線(xiàn) R=*20= X=*20= R=*30= X=*30= KA在短路時(shí)特別是沖擊電流通過(guò)用電器或載流導(dǎo)體時(shí)，電動(dòng)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(shí)的電動(dòng)力作用，短路電流越大，相互作用里越大，兩相短路時(shí)，流到短路點(diǎn)的故障相電流其大小相等，方向相反[15]。電動(dòng)力為：三相短路時(shí)，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(dòng)力為： 電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體在短路電流流過(guò)時(shí)，雖然因繼電保護(hù)動(dòng)作，將短路切除，流過(guò)電氣設(shè)備的短路電流時(shí)間很短，但因短路電流流過(guò)正常電流很多倍，溫度上升仍然很高。必須滿(mǎn)足，電氣設(shè)備在短路電流流過(guò)時(shí)最高溫度不能超過(guò)短時(shí)發(fā)熱允許溫度。短路電流發(fā)時(shí)間等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間加上斷路器切除故障時(shí)間。短路沖擊電流的計(jì)算：電力系統(tǒng)在短路時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流大約在短路發(fā)生后，在半個(gè)周期的時(shí)候?qū)⒊霈F(xiàn)短路電流的瞬時(shí)值，當(dāng)頻率為50HZ時(shí)，沖擊電流將產(chǎn)生很大的電動(dòng)力，計(jì)算沖擊電流大小時(shí)，由于周期分量比非周分量衰減慢得多， 沖擊電流計(jì)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(dòng)。、電氣設(shè)備的長(zhǎng)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(zhǎng)期通過(guò)的最大工作電流。此時(shí)電氣設(shè)備的長(zhǎng)期發(fā)熱溫度升不超過(guò)其允許溫度。而在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，周?chē)h(huán)境溫度直