【文章內容簡介】 有電流，所以電力線路上會消耗電能（電線都有電阻），對供電的電源變壓器來說更是一種負擔，因為變壓器的容量（它能提供的功率）是有限的，無功功率會占用變壓器的容量，使正常供電受到限止。同樣，把一只電感器接入交流電路，也會產(chǎn)生無功功率。不過電容器使電流相位超前，而電感器使電流相位滯后，它們的作用正好相反，可以相互抵消。一般的用電設備都是電感性的，如工廠里的電動機，它會產(chǎn)生感性無功功率，不但使電力線白白消耗電能，增加電力線路的負擔，更是白白占用電源變壓器的容量，是非常有害的。這時在電動機上并聯(lián)電容器，使感性負載與容性負載的作用相互抵消，這對電力線路和變壓器來說就沒有無功功率的影響了。無功補償裝置說白了就是配套的電容器（由許多只電容器并聯(lián)而成），它由自動控制設備自動接入電路，既不會補償不足，也不會補償過頭。 考慮同期系數(shù)計算有功功率時?。鹤畲筘摵蓵r的同時利用系數(shù)則 （51）計算無功功率時取 （52）所以總視在功率負荷 （53） （54）所以，需要進行補償功率因素。取。（55）取:=，則補償后變電所高壓側壓側的視在計算負荷為： （56）變壓器的功率損耗為： （57） （58）變電所高壓側的計算負荷為： （59） （510） （511）補償后的功率因數(shù)為：滿足（）的要求。6 變壓器容量、接線組別的確定 變壓器的選擇箱變用變壓器為降壓變壓器，一般將10KV降至380V/220V變壓器容量一般為160～1 600KVA，最常用的容量為315～630KVA。其器身為三相三柱或三相五柱結構、Dyn11或Yyn0聯(lián)結，熔斷器連接在“△”外部。三相五柱式Dyn11變壓器的優(yōu)點是帶三相不對稱負荷能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質量可得到保證，這種變壓器具有很好的耐雷特性。對于Dyn11聯(lián)結變壓器來說，其3n次（n為整數(shù)）諧波勵磁電流在其三角形結構的一次繞組內形成環(huán)流，不注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這較之一次繞組接成星型接線的Yyn0聯(lián)結變壓器更利于抑制高次諧波電流；Dyn11聯(lián)結變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結變壓器的小得多，從而更有利于低壓單相接地短路故障的保護和切除；當接用單相不平負荷時，由于Yyn0聯(lián)結變壓器要求中性線電流不超過二次繞組額定電流的25%，因而嚴重影響了接用單相負荷的容量，影響設備能力的發(fā)揮。因此國家規(guī)定在TT和TN系統(tǒng)中，推廣Dyn11聯(lián)結變壓器。但是Yyn0聯(lián)結變壓器一次繞組的絕緣要求稍低于Dyn11，從而制造成本稍低于Dyn11聯(lián)結的變壓器。變壓器聯(lián)結方式如圖61。圖61 變壓器的Yyn0聯(lián)結和Dyn11聯(lián)結 Yyn0 transformer connection and link Dyn11綜合考慮我選擇4臺額定電壓為1000kv的10kV箱式變電站變壓器，其型號為BS71000/10，因為三相五拄Dyn11連接變壓器帶三相不對稱負載能力強，不會因三相負載不對稱造成中性點電壓偏移，負載電壓質量可得到保證；此外，這種變壓器還具有很好的耐雷特性。因此變壓器的連接組別為三相五柱Dyn11，阻抗電壓為 =%，采用油浸式變壓器。由于三相五拄Dyn11聯(lián)結，如果熔斷器一相熔斷后，會造成低壓側兩相電壓不正常，為額定電壓的1/2，會使負載欠壓運行。因此將熔斷器連接在“△”內部。因為這樣如果熔斷器一相熔斷后不會造成低壓側兩相電壓不正常，熔斷器所對應的低壓側相電壓幾乎為零，其它兩相電壓正常。4個箱式變電站將全部從溫醫(yī)60號桿進線，走地下電纜。下面4個表格分別明示了4個箱式變電站所的供電范圍表61 各變電箱供電范圍 Supply area of the transformer box箱式變電站1視在功率/KVA機械個數(shù)A17A20A21A22A23148A24換熱站2445臺溫泉水泵2臺供熱水泵2臺路燈70個消防水泵611個箱式變電站2視在功率/KVA機械個數(shù)A4135A9A12180A13A16A8108溫泉水泵2臺供熱水泵2臺路燈70個消防水泵611個箱式變電站3視在功率/KVA機械個數(shù)續(xù)上表61:幼兒園54A190A2A3A6108A7A15144溫泉水泵1臺供熱水泵1臺路燈65消防水泵1222臺箱式變電站4視在功率/KVA機械個數(shù)A5A10135A11A14A18A19135溫泉水泵1臺供水泵1臺路燈70消防水泵1222臺 箱式變電站總體布置10kV箱式變電站高壓室額定電壓10kV 。主變壓器額定容量為1000kVA，接在10kV母線上。采用電纜或架空進、出線。在結構設計上具有防壓、防雨和防小動物等措施及占地面積小、操作方便，安全可靠、可以移動等特點。箱式變電站主要包括4部分，分別為框架、高壓室、低壓室、變壓器室。1）框架：基本結構是由槽鋼、角鋼和鋼板焊接而成，外部用新材料色彩鋼板制作。2）高壓室：裝備真空斷路器。包括三工位負荷開關、熔斷器、互感器、避雷器等。3）低壓室：裝備全國統(tǒng)一設計的GGD型固定式低壓配電屏、包括主開關柜、計量柜、多路出線柜、耦合電容器。4）變壓器室：配備1000kVA油浸式變壓器。室頂裝有溫度監(jiān)控儀啟動的軸流風扇。7 短路計算 短路電流的定義電力系統(tǒng)在運行中 ，相與相之間或相與地（或中性線）之間發(fā)生非正常連接（即短路）時流過的電流。其值可遠遠大于額定電流 ，并取決于短 路點距電源的電氣距離。 例如，在發(fā)電機端發(fā)生短路時，流過發(fā)電機的短路電流最大瞬時值可達額定電流的10～15倍。大容量電力系統(tǒng)中，短路電流可達數(shù)萬 安。這會對電力系統(tǒng)的正常運行造成嚴重影響和后果。 三相系統(tǒng)中發(fā)生的短路有 4 種基本類型：三相短路，兩相短路，單相對地短路和兩相對地短路。其中，除三相短路時，三相回路依舊對稱，因而又稱對稱短路外，其余三類均屬不對稱短路。在 中性點接地的電力網(wǎng)絡中，以一相對地的短路故障最多，約占全部故障的90％。在中性點非直接接地的電力網(wǎng)絡中，短路故障主要是各種相間短路。發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)從正常的穩(wěn)定狀態(tài)過渡到短路的穩(wěn)定狀態(tài)，一般需3～5秒。在這一暫態(tài)過程 中，短路電流的變化很復雜。它有多種分量，其計算需采用電子計算機。在短路后約半個周波（）時將出現(xiàn)短路電流的最大瞬時值，稱為沖擊電流。它會 產(chǎn)生很大的電動力，其大小可用來校驗電工設備在發(fā)生短路時機械應力的動穩(wěn)定性。短路電流的分析、計算是電力系統(tǒng)分析的重要內容之一。它為電力系統(tǒng)的規(guī)劃設 計和運行中選擇電工設備、整定繼電保護、分析事故提供了有效手段。 供電網(wǎng)絡中發(fā)生短路時,很大的短路電流會使電器設備過熱或受電動力作用而遭到損壞,同時使網(wǎng)絡內的電壓大大降低,就需要計算短路電流,以正確地選擇電器設備、設計繼電保護和選用限制短路電流的元件. 短路電流的計算條件 ,. 具體規(guī)定: 對于3~35KV級電網(wǎng)中短路電流的計算,. ,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻。對于架空線和電纜,只有當其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻. 3. 短路電流計算公式或計算圖表,一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流. 短路電流的計算 標么制法進行短路電流計算圖71 短路電流等效電路圖 equivalent circuit of short circuit current本校區(qū)變電所的供電系統(tǒng)采用兩路電源供線，一路為距校區(qū)5km的饋電變電站經(jīng)架空線（系統(tǒng)按∞電源計），該干線首段所裝高壓斷路器的斷流容量為；一路為鄰校高壓聯(lián)絡線。下面采用標么制法進行短路電流計算。取基準容量,基準電壓， 所以： （71） （72） 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）： （73）：查手冊得，因此： （74） ：由所選的變壓器的技術參數(shù)得，因此： （75） 高壓側K點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量： （76）： （77）： （78） （79） (高壓系統(tǒng)) （710）： （711） 低壓側K39。點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量： （712）： （713）： （714） （715） (高壓系統(tǒng)) （716）： （717） 8 設備選型 電氣設備選擇條件電器設備選擇的一般條件如下：電器設備按正常條件選擇，就要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征；電器要求是指電器裝置對設備的電壓、電流、頻率（一般為50HZ）等方面的要求；對一些斷路電器如開關、熔斷器等，還應考慮起斷流能力。1）考慮所選設備的工作環(huán)境。如戶內、戶外、防腐、防暴、防塵、放火等要求，以及沿?；驖駸岬赜虻奶攸c。2）所選設備的額定電壓應不低于安裝地點電網(wǎng)電壓 即 （81）一般電器設備的電壓設計值滿足 。3）電器的額定電流是指 在額定周圍環(huán)境溫度θ0下，電器的長期允許電流應不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)的工作電流，即 （82）本設計所選擇的變壓器BS71000/10其額定電流： （83）由式可以推算，當電器的環(huán)境溫度θ高于40℃（但不高于60℃）時，環(huán)境溫度每升高1℃，%；當使用環(huán)境低于 40℃時，每降低1℃，%。 1）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定（電動力穩(wěn)定）是指導體和電器承受短路電流機械效力的能力。滿足穩(wěn)定的條件 （84）或 （85）式中、—設備安裝地點短路沖擊電流的峰值及其有效值（kA） 、設備允許通過電流的峰值及其有效值（kA）對于下列情況可不校驗動穩(wěn)定或熱穩(wěn)定。a 用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故不校驗熱穩(wěn)定。b電壓互感器及其所在回路的裸導體和電器可不校驗動、熱穩(wěn)定，因為短路電流很小。c電纜一般均有足夠的機械強度，可不校驗動穩(wěn)定。 2）熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時，電器各部件溫度不應超過短時發(fā)熱最高允許值，即 （86） 式中— 設備安裝地點穩(wěn)態(tài)三相短路電流；—短路電流假想時間； — t秒內允許通過的短路電流值或稱t秒熱穩(wěn)定電流（kA）；t—廠家給出的熱穩(wěn)定計算時間，一般為4s、5s、1s等。 高低壓電器設備選擇的要求1）高壓一次設備的選型高壓一次設備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求