【導(dǎo)讀】某塑料制品廠車間變電所和配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是對工廠供電具有針對性的設(shè)計(jì)。置設(shè)計(jì)，防雷和接地設(shè)計(jì)等。本設(shè)計(jì)考慮了所有用電設(shè)備并對這些負(fù)荷進(jìn)行了計(jì)算。通過計(jì)算出的有功、無功和視。算電容器補(bǔ)償裝置的容量，從而得出所需電容器的大小。根據(jù)與供電部門的協(xié)議，決定總配變電所及配電系統(tǒng)的主接線圖。設(shè)備的選擇，配電所的布置，運(yùn)行的可靠性和靈活性，操作和檢修的安全以及今后的擴(kuò)建，對電力工程建設(shè)和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)節(jié)約等，都由很大的影響。設(shè)備的保護(hù)配置提出了要求，明確了保護(hù)定值計(jì)算方法。

　　

【正文】 性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。 2．靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面要求； 1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。 2)檢修要求。可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。 3)擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改建量最小。 3．經(jīng)濟(jì)性 經(jīng)濟(jì)性主要是投資省 、占地面積小、能量損失小。 電氣主接線的原則 1．考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 2．考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù) 5—10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接 電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。 3．考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回?cái)?shù)多少對主接線的影響 對一級負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷 17 不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 4．考慮主變臺數(shù)對主接線的影響 變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠 性、靈活性要求低。 5．考慮備用容量的有無和大小對主接線的影響 發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不問。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式 電氣主接線的設(shè)計(jì)程序 電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。 在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。 (1)對原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下： 1)本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運(yùn)行方式等。 2)電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 (5—10 年 )；變電所在電力系統(tǒng)中的位置 (地理位置和容量位置 )和作用；本期工程和遠(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點(diǎn)接地方式等。 3)負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4)環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)子以重視。對重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。 5)設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供 貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。 (2)擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個(gè)主接線方案。因?yàn)閷﹄娫春统鼍€回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案 (近期和遠(yuǎn)期 )。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 2—3 個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 (3)主接線經(jīng)濟(jì)比較。 (4)短路電流計(jì)算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 18 (5)電器設(shè)備的選擇。 (6)繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。 (7)工程概算。包括：主要設(shè)備器材費(fèi)；安裝工程費(fèi)；其他費(fèi)用。 主接線設(shè)計(jì) 主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。 變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源 (變壓器 )、母線和出線 (饋線 )。各個(gè)變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí) (一般超過 4回 )，為便于 電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。以單母線接線為例。 單母線接線 圖 41 單母線接線 如圖 41 所示，單母線接線的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。 供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源 l 或 2 獲得電能。每條引出線回路 19 中部裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān) QS2 稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的 QS3 稱為線路隔離開關(guān) (在實(shí)際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘 )。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置．其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開電路，保證 與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時(shí)，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但如果費(fèi)用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序： 如對饋線送電時(shí)，須先合上隔離開關(guān) QS2 和 QS3，再投入斷路器 QF2；如欲停止對其供電，須先斷開 QF2，然后再斷開 QS3 和 QS2。為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外。還應(yīng)在隔離開 關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖。接地開關(guān) (又稱接地刀間 )QS4 是在檢修電路和設(shè)備時(shí)合上，取代安全接地線的作用。當(dāng)電壓在110kV 及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)扣線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應(yīng)配置接地開關(guān)。對35kV 及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置 1—2 組接地開關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時(shí)的安全。 1．單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開它所連接的電源，與之相連 的所有電力裝置在整個(gè)檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。 2．單母線接線的適用范圍 一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況： (1)610kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回。 (2)3566kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回。 單母線分段接線 為了克服一般單母線接線存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線，如圖 42 所示。 1．單母線分段接線的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： ① 用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電； ② 當(dāng)一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。 缺點(diǎn)： ① 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電； ② 當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； ③ 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 2．適用范圍 (1)6 一 10kV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時(shí)。 (2)35—66kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4—8 回時(shí)。 20 圖 42 單母 線分段接線 由本設(shè)計(jì)原始資料知：電力系統(tǒng)某 60/10KV 變電站用一條 10KV 的架空線路向本廠供電，一次進(jìn)線長 1km，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為 5000h，且工廠屬于三級負(fù)荷，所以只進(jìn)行總配電在進(jìn)行車間 10/ 變電，母線聯(lián)絡(luò)線采用單母線不分段接線方式。 主機(jī)線圖 43。 圖 43 主接線示意圖 10KV進(jìn)線 1車變 2車變 4車變 3車變 5車變 21 第五章 短路電流的計(jì)算 概述 短路的原因 所謂短路是指電力系統(tǒng)中一切不正常的相與相之間或相與地之間（對于中性點(diǎn)接地系統(tǒng)）發(fā)生通路的情況。 引起短路的原因主要有以下三個(gè)方面： (1)電氣絕緣損壞 電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞是產(chǎn)生短路的主要原因，而造成設(shè)備絕緣損壞的原因主要有絕緣材料的自然老化、機(jī)械損傷和各種形式的過電壓等 (2）運(yùn)行人員誤操作 運(yùn)行人員不按正確的操作規(guī)程操作，如帶負(fù)荷拉合隔離開關(guān)，檢修后未拆除地線就送電等，也是引起短路的主要原因。 (3)其他因素 鳥獸跨接在裸露的載流導(dǎo)體上，氣象條件惡化，如大風(fēng)、雨雪、冰雹等，以及施工挖傷電纜也是造成短路的主要因素。 短路的類型 在三相交流系統(tǒng)中，短路的基本類型有三相短路、兩相 短路、兩相接地短路和單相接地短路。其中三相短路也稱為對稱短路，發(fā)生該種故障后系統(tǒng)與正常運(yùn)行一樣仍然保持三相對稱。其余三種短路屬于不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在各種類型的短路中，單相接地短路占大多數(shù)，三相短路的機(jī)會最少。但是由于三相短路電流最大，危害最嚴(yán)重；并且從計(jì)算方法看，一切不對稱短路哦計(jì)算，都以對稱短路計(jì)算為基礎(chǔ) 短路的危害 發(fā)生短路時(shí)，短路回路的總阻抗很小，因此短路電流很大，其數(shù)值通常是正常電流的幾倍，甚至數(shù)十倍。如此大的短路電流對電力系統(tǒng)將產(chǎn)生極大的危害。 (1)短路電流的 熱效應(yīng)使設(shè)備急劇發(fā)熱，持續(xù)時(shí)間過長就可能導(dǎo)致設(shè)備過熱損壞。 (2)短路電流產(chǎn)生很大的電動力，可能使設(shè)備永久變形或嚴(yán)重?fù)p壞。 (3)短路電流系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴(yán)重影響用戶的正常工作。尤其是電力系統(tǒng)的主要負(fù)荷異步電動機(jī)，由于它的電磁轉(zhuǎn)矩和端電壓的平方成正比，電壓下降時(shí)，點(diǎn)此轉(zhuǎn)矩減小，轉(zhuǎn)速下降，甚至可能停轉(zhuǎn)，造成產(chǎn)品報(bào)廢、設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。 (4)短路情況嚴(yán)重時(shí)，可能使電力系統(tǒng)的運(yùn)行失去穩(wěn)定，造成電力系統(tǒng)解列，甚至崩潰，引起大面積停電。 (5)不對稱短路產(chǎn)生的不平衡磁場，會對附近的 通訊系統(tǒng)及弱點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常工作。 22 短路計(jì)算的目的 短路電流計(jì)算是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的基礎(chǔ) ，主要用于解決以下問題。 （ 1）選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、電抗器、母線等； （ 2）合和評價(jià)理配置繼電保護(hù)和自動裝置； （ 3) 作為選擇和評價(jià)電氣主接線方案的依據(jù)。 短路電流的計(jì)算 圖 51 短路計(jì)算電路 圖 51 為變電所主接線的短路示意 圖。工程設(shè)計(jì)中通常 Sd=100MVA,UC1=, UC2= KAkVAMVUSIddd .100311???? KAkVAMVUSIddd .100322???? 計(jì)算短路電路中各元件的電抗和總電抗 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 ,由提供資料知系統(tǒng)容量 ocS =200 MVA , 因此 ?????? AMV AMVSSXocd 架空線路的電抗標(biāo)幺值 ,由原始資料知架空線路的單位阻抗 X0 =(?/km) , 因此 222 ??????cldO U SlXX 各車間變電所變壓器阻抗 200MVA k1 k2 /km,1km ~~ 23 1車間變電所： 1000100 %3*1 ?? ???? N dKT S SUX 2車間變電所：