【文章內(nèi)容簡介】 裝置。由 11 于并聯(lián)電容器具有安裝簡單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點(diǎn)，因此本設(shè)計(jì)選用并聯(lián)電容進(jìn)行無功補(bǔ)償。按照原始資料的要求，本廠的功率因數(shù)應(yīng)該達(dá)到 以上。 無功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算公式： )ta n( ta n 2130 ?? ?? PQ bc 式中： 30P 為有功計(jì)算功率， ?1tan 為補(bǔ)償之前的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值， ?2tan 為補(bǔ)償之后的功率因數(shù)對(duì)應(yīng)的正切值 ??3 ∴ 總計(jì)： kwPkP ip 9 63030 ???? kQkQ iQ ???? % s30301 ?? SP? 則 1 ?? 考慮到安裝方便，決定再 10kV 側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償。由該廠的負(fù)荷計(jì)算表可知 ,所有負(fù)荷歸算到 10kV 側(cè)的視在有功負(fù)荷為 ，無功計(jì)算負(fù)荷為 。則功率因數(shù)為 。按規(guī)定，變電所高壓側(cè) 的功率因數(shù)應(yīng)高于 考慮到變壓器本身的無功功率損耗Δ QT 遠(yuǎn)大于其有功功率損耗Δ PT，因此在進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，補(bǔ)償后的功率因素應(yīng)略高于 ，這里取 2 ?? 。 2 ?? 則 2 ?? kVAPQ C )()tan(tan 2130 ?????? ?? 取 kVAQc 255? 則補(bǔ)償后的視在功率為： k V APS C 6 2)( 230230 ???? 本文采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償，且補(bǔ)償在 10kV 側(cè)，即在 10kV 母線上裝設(shè) 20 個(gè)型號(hào)為(額定容量為 120kVar)的并聯(lián)電容補(bǔ)償器。 (35) 12 10kV 變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷和經(jīng)濟(jì)性的要求進(jìn)行選擇。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺(tái)以上主變壓器。 （高壓電動(dòng)機(jī)或電弧爐） ，晝夜負(fù)荷或季節(jié)負(fù)荷變化比較大 ，為節(jié)省投資，分期投入，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的效果 ??9,5 本 機(jī)械 廠最大視在功率達(dá)到 800kVA，且 部分 屬于 2級(jí)負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè) 2 臺(tái)變壓器。 由于本廠有 1回 10kV進(jìn)線，即有 一 個(gè)進(jìn)線電源，如果采用 2 臺(tái)變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。若為節(jié)省投資而僅裝設(shè) 1臺(tái)變壓器，一旦出現(xiàn) 1 臺(tái)主變故障，將會(huì)造成全廠失壓從而造成巨大的損失。為避免這種情 況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，選擇安裝 2 臺(tái)主變。 根據(jù)負(fù)荷計(jì)算書可知，補(bǔ)償后全廠總負(fù)荷為 ，所以應(yīng)選擇兩臺(tái)容量為1000kVA 的變壓器即 S96300/35,參數(shù)如下 : 表 33 10kV 1000kVA S9 系列雙繞組壓變壓器技術(shù)參數(shù) ]1[ 項(xiàng)目 容量 (kVA) 電壓組合 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 空載電流 (%) 短路阻抗 (%) 空載損耗(kW) 負(fù)載損耗 (kW) 高壓 (kV) 高壓分接范圍 (%) 低壓 (kV) 1000 10 177。 5% Yyn0 第 4 章主接線的選擇 主接線設(shè)計(jì)的要求 電氣主接線圖即主電路圖，是表示電力系統(tǒng)中電能輸送和分配方式的電路圖。工廠配電對(duì)主接線的基本要求，概括的說包括安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性 ? ?11,10 。 安全性：主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)按照國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身及設(shè)備的安全。 可靠性：可靠性是指在保護(hù)范圍以內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置應(yīng)能可靠的動(dòng)作，以切除故障，在保護(hù)范圍之外的故障不或者系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)不誤動(dòng)。電氣主接線必須保證用戶供電的可靠性。 13 經(jīng)濟(jì)性：在設(shè)計(jì)過程中，主要矛盾發(fā)生在經(jīng)濟(jì)性與可靠性之間。通常在保證可靠性的同時(shí)盡量減小投資。經(jīng)濟(jì)性主要包括：最少的投資、最低的年運(yùn)行費(fèi)和最小的電能損耗。 靈活性：電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并可以在各種運(yùn)行方式之間靈活切換。主要要求包括重要操作方便、調(diào)度方便和擴(kuò)建方便 ]4[ 。 主接線的基本形式 主接線按照其匯流母線分可分為有匯流母線型和無匯流母線型。其中，有匯流母線的包括單母線接線、單母線分段、單母線分段帶旁路母線接線、雙母線接線、雙母分段接線、雙母線帶旁路母線接線、 3/2 斷路器接線、 3/4 臺(tái)斷路器接線等。無母線類型，如橋式、角形、單元接線等 ??12 。 單母線接線：具有接線簡單清晰、設(shè)備少、投資相對(duì)小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，隔離開關(guān)僅在檢修電氣設(shè)備是作隔離作用，不做倒閘操作，從而減少了誤操作事故。但可靠性和靈活性較差，電源只能并列運(yùn)行，母線或隔離開關(guān)檢修時(shí)所有回路都停電，且發(fā)生短路時(shí)，回路中短路電流較大，適用于出線負(fù)荷少、沒有重要負(fù)荷的場合 ??14 。 單母線分段接線：具有單母線的所有優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)電源數(shù)目和功率，母線可分為 2～ 3段，段分的越多停電范圍隨之降低，但使用的斷路器及隔離開關(guān)的數(shù) 目也隨之增多，加大了投資，其配電裝置和運(yùn)行方式也相對(duì)復(fù)雜，所以段不宜分的過高。相對(duì)比與單母線接線，此接線方式可靠性和靈活性相對(duì)有所提高。適用于小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)配電裝置，且每段母線的出線不多于 5 回； ??15 。 單母線帶旁路母線接線：在單母線分段的基礎(chǔ)上又增加了旁路母線、專用斷路器和兩個(gè)旁路回路隔離開關(guān)。各出線回路與旁路母線相連接。從而在檢修任意斷路器時(shí)可以不中斷該回路的供電，可靠性大大的提高，同時(shí)投資也相對(duì)加大，經(jīng)濟(jì)性降低 ??13 。 雙母線接線：雙母線接線是指工作線、電源線和負(fù)荷出線通過斷路器隔離開關(guān)連接到兩條母線上，兩組母線都是工作線，互為備用。與單母線相比，雙母線接線供電可靠、檢修方便。當(dāng)一組母線故障時(shí)，只要將故障母線上的回路倒換到另一組母線，即可迅速恢復(fù)供電，減小停電范圍。調(diào)度靈活，便于擴(kuò)建。但使用設(shè)備多，配電裝置復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)性差。操作復(fù)雜，容易發(fā)生誤操作，增大故障概率，不便實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化； 雙母線帶旁路接線：雙母線帶旁路接線就是在雙母線接線的基礎(chǔ)上，增設(shè)旁路母線，當(dāng)母線或斷 路器檢修時(shí)，仍能繼續(xù)供電；但旁路的倒閘操作比較復(fù)雜，增加了誤操作機(jī) 14 會(huì)，也使保護(hù)及自動(dòng)化系統(tǒng)復(fù)雜，投資費(fèi)用較大。 雙母線分段帶旁路母線接線：雙母線分段帶旁路接線就是在雙母線帶旁路接線的基礎(chǔ)上，在母線上增設(shè)分段斷路器。它具有雙母線帶旁路的優(yōu)點(diǎn)，但投資較大，設(shè)備占地間隔較多。接線原則為：當(dāng)設(shè)備連接的進(jìn)出線總數(shù)為 12～ 16 回時(shí)，在一組母線上設(shè)置分段斷路器；當(dāng)設(shè)備進(jìn)出線總數(shù)為 17 回時(shí)及以上時(shí)，在兩組母線上設(shè)置分段斷路器 ??13 。 內(nèi)橋接線：內(nèi)橋接線的橋斷路器裝設(shè)在兩回路進(jìn)線斷路器內(nèi)側(cè)，像橋一樣將兩條回路鏈接在一起。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對(duì)較少，運(yùn)行靈活性相對(duì)較好，供電可靠性高?？捎糜谝欢?jí)負(fù)荷的工廠，同時(shí)適用于輸電線路較長，故障機(jī)率較高，而變壓器又不需經(jīng)常切換時(shí)采用。 外橋接線：內(nèi)橋接線的橋斷路器裝設(shè)在兩回路進(jìn)線斷路器外側(cè)。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對(duì)較少，經(jīng)濟(jì)性比較好。運(yùn)行的靈活性和供電的可靠性也較好。但內(nèi)橋式的使用范圍不同。適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率 相對(duì)較低，而變壓器又需經(jīng)常切換的情況 ]5[ 。 主接線的選擇 從原始資料可知工廠的高壓側(cè)進(jìn)線為 35kV 等級(jí) 2 回，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，且線路只有 8km。因此將可供選擇的方案有外橋接線和單母線接線，下面以表格的方式進(jìn)行比較，綜合選擇。 表 41 主總降壓變電所高壓側(cè)主接線的比較 ]5[ 接線方式 單母線接線 外橋接線 可靠性 可靠性相對(duì)較低 可靠性高 靈活性 調(diào)度靈活，方便擴(kuò)建 操作簡單、不方便擴(kuò)建 經(jīng)濟(jì)性 占地面積大、增加了一條母線的投資 占地面積少、增加一臺(tái)斷路器和兩臺(tái)隔離開關(guān)的投資的投資 說明 根據(jù)本廠的實(shí)際情況進(jìn)線僅有 1 回，擴(kuò)建可能性很小，本廠特點(diǎn)輸電線路僅 10km，出現(xiàn)故障的機(jī)率相對(duì)較低，綜合考慮三方面的因素，選擇可靠性高而經(jīng)濟(jì)性稍差的外橋的接線方式。 由于本廠低壓側(cè)的負(fù)荷共 回，負(fù)荷 部分 為二類負(fù)荷。以及便于日后饋線的擴(kuò)建， 15 決定選擇有匯流母線的接線方式。因此將可供選擇的方案有單母線分段接線和單母線分段帶旁路母線的接線，下面以表格的方式進(jìn)行比較，綜合選擇。具體方案論證如下： 表 42 總降壓變電所低壓側(cè)主接線的比較 ]5[ 接線方式 單母線分段接線 單母線帶旁路母線的接線 可靠性 母線故障和檢修時(shí)縮小了停電范圍 檢修任意斷路器時(shí)可以不中斷該回路的供電，可靠性大大的提高 靈活性 調(diào)度靈活，方便擴(kuò)建，重要負(fù)荷可從兩端分別受電，有利于電源間的相互備用和負(fù)荷的合理分配 與單母線分段相比，倒閘復(fù)雜，容易誤操作，增加故障概率 經(jīng)濟(jì)性 與帶旁母的單母分段相比，所用設(shè)備較少占地面積小 單母線分段的基礎(chǔ)上增加了旁路母線、專用斷路器和兩個(gè)旁路回路隔離開關(guān)，且增加了占地面積 說明 根據(jù)本廠的實(shí)際情況，本廠低壓側(cè)的負(fù)荷共 回，負(fù)荷 部分 為二類負(fù)荷，綜合考慮三方面的因素，選擇可靠性稍低但是經(jīng)濟(jì)性和靈活性都較好的單母線分段接線。同時(shí)從其他車間變電所的低壓母線上拉取備用電源，提高供電的可靠性。 通過以上各步驟的設(shè)計(jì)，可以得出完整的變配電所主接線圖，主接線圖見附錄。 第 5 章 短路電流的計(jì)算 短路電流計(jì)算的目的 供電系統(tǒng)要求對(duì)負(fù)荷可靠的地不間斷地進(jìn)行供電，以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。因此，在設(shè)計(jì)中不僅要考慮正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生的故障以及非正常運(yùn)行狀態(tài)。短路是系統(tǒng)中最長出現(xiàn)的故障，同時(shí)也是危害最大的故障。短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括導(dǎo)電部分對(duì)地之間的低阻性短接 ??15 。 短路后，系統(tǒng)中的短路電流比正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。如此大的電流引起的非正常的熱效應(yīng)和力效應(yīng)會(huì)使線路中的器件受到損害。由于短路時(shí)系統(tǒng)的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運(yùn)行 ]4[ 。 由此可見，短路的危害是很大的，因此必須設(shè)法消除可能引起短路的一切因素。同時(shí)還需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，滿足短路電流的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，采取限制短路電流的措施，從而完全消除或減輕短路電流的危害。 進(jìn)行短路電流計(jì)算事必須考慮系統(tǒng)的最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式。最大運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的阻抗值最小，短路電流最大，作為選擇電氣設(shè)備型號(hào)的依據(jù)和繼電保護(hù)裝置 16 整定計(jì)算的依據(jù)。最小運(yùn)行方式下，系統(tǒng)的阻抗最大，短路電流最小，作為繼電保護(hù)中靈敏度校驗(yàn)的依據(jù) ]2[ 。 綜上所述，短路電流的目的是為電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的配置提供依據(jù)。 在三相運(yùn)行的系統(tǒng)中，短路的形式有：三相短路、兩相短路、單相短路以及兩相接地短路。三相短路時(shí)，回路短路阻抗相等，因此三條回路的 電流也相等，三相短路是對(duì)稱短路。而其他的故障類型中，電壓的幅值和相角都不相同，因此短路是非對(duì)稱的。在所有的短路形式中，三相短路電流最大，因此對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備的危害最大。在計(jì)算中，將以三相短路主要進(jìn)行計(jì)算 ]5[ 。 短路電流計(jì)算的方法和步驟 進(jìn)行短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺值法（又稱相對(duì)單位制法）。計(jì)算 1kV 以上高壓宜采用標(biāo)幺值法，低壓 400V 宜采用歐姆法。標(biāo)幺值法計(jì)算短路電流十分方便，無論計(jì)算哪個(gè)短路點(diǎn)電抗都 不需要折算。故本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值法計(jì)算 ]5[ 。 繪制計(jì)算電路圖、選擇短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所有電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個(gè)元件依次編號(hào)。短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)選擇得使需要進(jìn)行短路效驗(yàn)的電器元件有最大可能的短路電流通過。 設(shè)定基準(zhǔn)容量 Sd=100MVA 和基準(zhǔn)電壓 Ud=Uc（短路計(jì)算電壓，即 ），并計(jì)算基準(zhǔn)電流。 ddUS3Id ? （ 51） 計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值（一般只計(jì)算電抗標(biāo)幺值） （ 1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算： kkdS SM V A100SSX ??? （ 52） 式中， kS 為系統(tǒng)出口處斷 路器的短路容量，單位為 MVA。 （ 2）電力線路的電抗標(biāo)幺值 2Cd0*L USlXX ? （ 53） 17 式中， UC— 線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓，單位為 kV， UC=. （ 3）變壓器的電抗標(biāo)幺值的計(jì)算： Ndk*T S100 S%UX ? （ 54） 式中， Uk%為變壓器的阻抗電壓； SN 為變壓器的容量。 繪制短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。 分別對(duì)各短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算各短路電流 3Ik 、 3I 、 3I? 、 3shI 、短路容量 3kS 等。 在無窮大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系： 3I = 3I?