【導讀】某塑料制品廠車間變電所和配電系統(tǒng)設計是對工廠供電具有針對性的設計。置設計，防雷和接地設計等。本設計考慮了所有用電設備并對這些負荷進行了計算。通過計算出的有功、無功和視。算電容器補償裝置的容量，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。設備的選擇，配電所的布置，運行的可靠性和靈活性，操作和檢修的安全以及今后的擴建，對電力工程建設和運行的經濟節(jié)約等，都由很大的影響。設備的保護配置提出了要求，明確了保護定值計算方法。

　　

【正文】 性的影響。同時，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)調度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。 2)檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設備，進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。 3)擴建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改建量最小。 3．經濟性 經濟性主要是投資省 、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、經濟性的要求也不同。 2．考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模 變電所主接線設計應根據(jù) 5—10 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接 電源數(shù)和出線回數(shù)。 3．考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響 對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷 17 不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。 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、適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不問。例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式 電氣主接線的設計程序 電氣主接線的設計伴隨著變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計階段等四個階段。 在各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟相同。 (1)對原始資料進行分析，具體內容如下： 1)本工程情況。主要包括：變電所類型；設計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運行方式等。 2)電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠景發(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；本期工程和遠景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 3)負荷情況。負荷的性質及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時 應該認真地辯證地分析。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產時實際負荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4)環(huán)境條件。當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應子以重視。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。 5)設備制造情況。為使所設計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、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可行性。 (2)擬定主接線方案。根據(jù)設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案 (近期和遠期 )。應依據(jù)對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留 2—3 個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得技術合理、經濟可行的主接線方案。 (3)主接線經濟比較。 (4)短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 18 (5)電器設備的選擇。 (6)繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。 (7)工程概算。包括：主要設備器材費；安裝工程費；其他費用。 主接線設計 主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種形式，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室膊灰粯印Ｔ谶M出線數(shù)較多時 (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，運行方便有利于安裝和擴建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設備增多。無匯流母線的接線使用開關電器較少，占地面積小，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(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，單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經過開關電器接到同一組母線上。 供電電源是變壓器或高壓進線回路。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，靠近母線側的隔離開關 QS2 稱作母線隔離開關，靠近線路側的 QS3 稱為線路隔離開關 (在實際變電所中，通常把靠近電源側的隔離開關稱為甲刀閘，把靠近負荷側的隔離開關稱為乙刀閘 )。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。隔離開關沒有滅弧裝置．其開合電流能力極低，只能于設備停運后退出工作時斷開電路，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)電源的一側或兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設線路隔離開關。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設。同一回路中串接的隔離開關和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守下列操作順序： 如對饋線送電時，須先合上隔離開關 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，除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外。還應在隔離開 關和相應的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖。接地開關 (又稱接地刀間 )QS4 是在檢修電路和設備時合上，取代安全接地線的作用。當電壓在110kV 及以上時，斷路器兩側的隔離開關扣線路隔離開關的線路側均應配置接地開關。對35kV 及以上的母線，在每段母線上亦應設置 1—2 組接地開關或接地器，以保證電器和母線檢修時的安全。 1．單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關故障或檢修時，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，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一個分段斷路器和兩個隔離開關。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 優(yōu)點： 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回路，有兩個電源供電； ② 當一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。 缺點： ① 當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內停電； ② 當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； ③ 擴建時需向兩個方向均衡擴建。 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。 (2)35—66kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4—8 回時。 20 圖 42 單母 線分段接線 由本設計原始資料知：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，一次進線長 1km，年最大負荷利用小時數(shù)為 5000h，且工廠屬于三級負荷，所以只進行總配電在進行車間 10/ 變電，母線聯(lián)絡線采用單母線不分段接線方式。 主機線圖 43。 圖 43 主接線示意圖 10KV進線 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方面： (1)電氣絕緣損壞 電氣設備載流部分的絕緣損壞是產生短路的主要原因，而造成設備絕緣損壞的原因主要有絕緣材料的自然老化、機械損傷和各種形式的過電壓等 (2）運行人員誤操作 運行人員不按正確的操作規(guī)程操作，如帶負荷拉合隔離開關，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體上，氣象條件惡化，如大風、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)的運行經驗表明，在各種類型的短路中，單相接地短路占大多數(shù)，三相短路的機會最少。但是由于三相短路電流最大，危害最嚴重；并且從計算方法看，一切不對稱短路哦計算，都以對稱短路計算為基礎 短路的危害 發(fā)生短路時，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)將產生極大的危害。 (1)短路電流的 熱效應使設備急劇發(fā)熱，持續(xù)時間過長就可能導致設備過熱損壞。 (2)短路電流產生很大的電動力，可能使設備永久變形或嚴重損壞。 (3)短路電流系統(tǒng)電壓大幅度下降，嚴重影響用戶的正常工作。尤其是電力系統(tǒng)的主要負荷異步電動機，由于它的電磁轉矩和端電壓的平方成正比，電壓下降時，點此轉矩減小，轉速下降，甚至可能停轉，造成產品報廢、設備損壞等嚴重后果。 (4)短路情況嚴重時，可能使電力系統(tǒng)的運行失去穩(wěn)定，造成電力系統(tǒng)解列，甚至崩潰，引起大面積停電。 (5)不對稱短路產生的不平衡磁場，會對附近的 通訊系統(tǒng)及弱點設備產生電磁干擾，影響其正常工作。 22 短路計算的目的 短路電流計算是供配電系統(tǒng)設計與運行的基礎 ，主要用于解決以下問題。 （ 1）選擇和校驗各種電氣設備，例如斷路器、互感器、電抗器、母線等； （ 2）合和評價理配置繼電保護和自動裝置； （ 3) 作為選擇和評價電氣主接線方案的依據(jù)。 短路電流的計算 圖 51 短路計算電路 圖 51 為變電所主接線的短路示意 圖。工程設計中通常 Sd=100MVA,UC1=, UC2= KAkVAMVUSIddd .100311???? KAkVAMVUSIddd .100322???? 計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：