【導(dǎo)讀】本論文主要是對小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計。工廠由戶外引入10kV. 壓母線側(cè)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變。電所變壓器的容量和臺數(shù)，然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。短路故障條件下工作的要求。電路發(fā)生三相短路時的短路電流電流最大，計算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校。最后，進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。

　　

【正文】 G 架空 線l=1kmSN1010II電纜線l= m110km 380 vk1 k2S9 6302 2 2cc3 3 ( ) ( )3NNK N T T TSSP I R R RUU? ? ? ? 故 2()cTkNURPS?? 式（ ） 式中， cU 為短路點短路計算電壓； NS 為變壓器的額定容量； KP? 為變壓器的短路損耗。 2）變壓器的電抗 TX 可由變壓器的短路電壓 k%U 近似地計算。 因 k 2cc3% 1 0 0 1 0 0N T N TI X S XU UU? ? ? ? 故 2ck %100T NUUX S?? 式（ ） 式中， k%U 為變壓器的短路電壓百分值。 ③ 電力線路的阻抗計算 1）線路的電阻 WLR 可由導(dǎo)線電纜的單位長度電阻 0R 乘以線路長度求得，即 0lWLRR? 式（ ） 式中， 0R 為導(dǎo)線電纜單位長度電阻， l 為線路長度。 2）線路的電抗 WLX 可由導(dǎo)線電纜的單位長度電抗 0X 乘以線路長度求得，即 0lWLXX? 式（ ） 表 電力線路每相的單位長度電抗平均值 線路結(jié)構(gòu) 線路電壓 35kV 及以上 610kV 220V/380V 架空線路 電纜線路 在計算短路電路的阻抗時，假如電路內(nèi)含有電力變壓器時，電路內(nèi)各元件的阻抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。 工廠三相短路電流的計算 畫出短路計算電路圖，如圖 所示： 四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 27 k1k2 圖 短路計算電路圖 畫出短路等效電路圖，如圖 所示： 圖 短路等效電路圖 ① 求短路點 K1 處短路電流和短路容量（ c1U ? ）。 1) 計算短路電路中各元件的電流和總阻抗。 ： 2 2c11 oc (1 0 . 5 ) 0 . 2 2 1500U kVX S M V A? ? ? ? 查表得 SN1010Ⅱ型斷路器的斷流容量 oc 500S MVA? b架空線路的電抗： 20 l 1 ? ? ? ? ? c電纜線路的電抗： 3 01 1l 6XX? ? ? ? ?（ ） 計算總電抗： k 1 1 2 3 X X X? ? ? ? ? ?（ ） 2) 計算 K1 點的三相短路電流和短路容量。 三相短路電流周期分量有效值 : 23 c1( k 1 ) ( k 1 ) ( 1 0 . 5 ) 1 0 . 5 83 3 0 . 5 7 3U kVI k AX ?? ? ???（ ） 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 : ( 3 ) ( 3 ) 3( k 1 ) ( k 1 ) I I k A??? ? ? ?（ ） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 : 四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 28 ( 3 ) ( 3 )( 1 ) k 12 .5 5 2 .5 5 1 0 .5 8 2 6 .9 7 9s h ki I k V A? ??? ? ? ?（ ） ( 3 ) ( 3 )( 1 ) k 11 .5 1 1 .5 1 1 0 .5 8 1 5 .9 7 6s h kI I k V A? ??? ? ? ?（ ） 三相短路容量 : ( 3 ) ( 3 )( 1 ) 1 ( 1 )3 3 1 0 .5 1 0 .5 8 1 9 2 .4 1 4k c kS U I M V A??? ? ? ? ? ②求 K2點 三相短路電流和短路容量（ c2U ? ） 1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗 a電力系統(tǒng)的電抗： 2 2 4c21 oc 0 .4 3 .2 1 0500UX S? ? ? ? ? ? b架空線路的電抗 : 2 2 4c220c10 . 4l 0 . 3 5 5 . 0 8 1 01 0 . 5UXX U? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） c電纜線路的電抗 : 2 2 6c23 0 1 1c10 . 4l 0 . 0 0 1 6 2 . 3 2 1 01 0 . 5UXX U? ? ? ? ? ? ?（ ） （ ） （ ） d電力變壓器的電抗：查表 00k 5U ? 則 2 20 0 c2k4 5 0 . 4 0 . 0 1 2 71 0 0 1 0 0 6 3 0NUUX S? ? ? ? ? ? 總電抗 k 2 1 2 3 4 X X X X? ? ? ?? ? ? ? ? ?（ ） 3) 計算 K2點三相短路電流和短路容量。 三相短路電流周期分量有效值 : 23 c2( k 2 ) ( k 2 ) ( 0 . 4 ) 1 7 . 1 13 3 0 . 0 1 3 5U kVI k AX ?? ? ???（ ） 三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流 ( 3 ) ( 3 ) 3k 2 k 2 ( k 2 ) 1 7 .1 1I I I k A??? ? ? ?（ ）（ ） （ ） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值： ( 3 ) ( 3 )( 2 ) k 21 .8 4 1 .8 4 1 7 .1 1 3 1 .4 8s h ki I k V A? ??? ? ? ?（ ） ( 3 ) ( 3 )( 2 ) k 21 .8 4 1 .. 8 4 1 7 .1 1 1 8 .6 5s h kI I k V A? ??? ? ? ?（ ） 三相短路容量： 四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 29 1 2 5 6 7 8 4 3283949405048( 3 ) ( 3 )( 2 ) 2 ( 2 )3 3 0 .4 1 7 .1 1 1 1 .8 5k c kS U I M V A??? ? ? ? ? 5 金工車 間的配電 低壓配電線路接線方式 工廠的低電壓配電線路有放射式、樹干式和環(huán)形三種基本結(jié)線方式。放射式結(jié)線的特點是：其引出線發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高，而且便于裝設(shè)自動裝置。但有色金屬消耗較多，采用的開關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線方式多用于設(shè)備容量大或供電可靠性要求較高的設(shè)備供電。而樹干式結(jié)線的特點正好與放射式接線相反。很適于供電給容量較小而分布均勻的用電設(shè)備。環(huán)形結(jié)線供電可靠性較高，但其保護(hù)裝置及整定配合比較復(fù)雜。 因此，根據(jù)金工車間的具體情況，本系統(tǒng)采用放射式和樹干式組合的結(jié)線方式，能滿足生產(chǎn)要求 。 配電設(shè)計方案 1：如圖 所示： 配電設(shè)計方案 2：如圖 所示： 圖 金工車間配電方案 1 方案比較： ① 方案 1和方案 2對金工車間的供電是可行且都能達(dá)到目的。 ② 方案 1和方案 2中，方案 1 中得干線⑤⑥⑧③和方案 2 中的干線⑤⑥⑦③是同樣地。對功率較大的靠近變電所的設(shè)備采用放射性供電，放射式線路之間互不影響，因四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 30 1 2 5 6 10 7 4 3283949405048829 309 11此供電可靠性較高。 ③ 方案 1中得干線①跨過 20多米把設(shè)備 1 12 連接，電能損耗大，金屬損耗多，這樣既不經(jīng)濟(jì)的，供電可靠性不可靠。而方案 2 中，設(shè)備 1到 9由一干線樹干式供電，能減少線路的有色金屬消耗量，采用的高壓開關(guān)數(shù)量少，投資少，能彌補(bǔ)以上的缺點。 ④ 方案 1中的干線②供電的范圍中，包括功率較大的設(shè)備 30和 29。由于其他設(shè)備功率小，這樣起動電流大，供電不可靠。方案 2 中干線②只對 13到 2 31 這小功率的設(shè)備供電，功率平衡，供電可靠性相對較高。大功率設(shè)備 3029 直接采用放射式供電。 ⑤ 方案 1中，三只橋式起重機(jī)用同一干線⑦采用樹干式供電，若有一臺起重機(jī)出故障，則三臺起重機(jī)均不能使用，供電可靠性極差。而對于方案 2中，用干線⑩⑾對起重機(jī)設(shè)備 4 50 和 48 供電， 若一臺起重機(jī)出現(xiàn)故障，至少還有一臺起重機(jī)可工作。這樣，供電可靠性就提高了。 ⑥ 方案 2中得干線④把 22 到 2 32到 38 及 10 到 12 的設(shè)備采用樹干式供電，減少電能損耗，減短導(dǎo)線長度。從經(jīng)濟(jì)上看，節(jié)省開支，且不影響供電可靠性。 圖 金工車間配電方案 2 結(jié)論：經(jīng)以上比較，從經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性兩方面考慮，方案 2 比方案 1 好。因此采用方案 2對金工車間供電。 低壓配電系統(tǒng)的接地型式 我國 220/380V 低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線 (N)、保護(hù)線 (PE)或保護(hù)中性線（ PEN）。 中性線（ N線）的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 31 電源三相設(shè)備 單相負(fù)荷ABCPEN是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)的不平衡電流；三是減小負(fù)荷中性點的電位偏移。 保護(hù)線（ PE線）的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電壓但故障情況下可帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等）通過保護(hù)線接地，可在設(shè)備發(fā)生基地故障是減少觸電危險。 保護(hù)中性線（ PEN 線）的功能：它兼有中性線和保護(hù)線的功能。這種ＰＥＮ線在我國通常稱為“零線”， 俗稱地線。 低壓配電系統(tǒng)接地型式，分為 TN 系統(tǒng)、 TT系統(tǒng)和 IT系統(tǒng)。 ① TN系統(tǒng) TN 系統(tǒng)的中性點直接接地，所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接公共的保護(hù)線（ PE）線或公共的保護(hù)中性線（ PEN 線）。這種公共 PE線或 PEN 線的方式，通稱為“接零”。TN 系統(tǒng)又分為 TNC系統(tǒng)、 TNS 系統(tǒng)和 TNCS系統(tǒng)。 1) TNC 系統(tǒng) (圖 ) 圖 TNC 系統(tǒng) 其中的 N線與 PE 線全部合為一根 PEN 線。 PEN 線中可有電流通過，因此對某些接PEN 線的設(shè)備將產(chǎn)生電磁干擾。如果 PEN 線斷線，還可造 成斷線點后邊的外露可導(dǎo)電部分帶電而造成人身觸電危險。該系統(tǒng)由于 PE 線與 N線合為一根 PEN 線，因而節(jié)約了有色金屬和投資。較為經(jīng)濟(jì)。該系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，線路的保護(hù)裝置應(yīng)該動作，切除故障線路。 TNC 系統(tǒng)過去在我國低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍，但不適用對人身安全和抗電磁干擾要求高的場所。 2) TNS 系統(tǒng) (圖 ) 其中的 N線與 PE 線全部分開，設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均接 PE線。由于 PE 線中無電流通過，因此設(shè)備之間不會產(chǎn)生電磁干擾。 PE先斷線時，正常情況下不會使斷線點后邊接 PE線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電；但 在斷線點后邊有設(shè)備發(fā)生一相接殼故障是，將使斷線點后邊其他所有接 PE 線的設(shè)備外露可導(dǎo)電部分帶電，而造成人身觸電危險。該系統(tǒng)在發(fā)生單相接地故障時，線路的保護(hù)裝置應(yīng)該動作，切除故障線路。該系統(tǒng)較之TNC系統(tǒng)在有色金屬消耗量和投資方面有所增加。 TNS系統(tǒng)限制廣泛應(yīng)用于對安全要四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 32 電源三相設(shè)備 單相負(fù)荷ABCPEN電源三相設(shè)備 單相負(fù)荷ABCPEN單相PEN求較高的場所（如浴室和居民住宅等）及對電磁干擾要求較高的數(shù)據(jù)處理和精密檢測等試驗場所，也越來越多地用于住宅供電系統(tǒng)。 圖 TNS系統(tǒng) 3) TNCS系統(tǒng)（圖 ） 該系統(tǒng)的前一部分全部為 TNC 系統(tǒng)，而后邊有一部 分為 TNC系統(tǒng)，有一部分則為TNS系統(tǒng)，其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分姐 PEN 線或 PE 線。該系統(tǒng)綜合了 TNC系統(tǒng)和TNS系統(tǒng)的特點，因此比較靈活，對安全要求和電磁要求高的場所，宜采用 TNS系統(tǒng)。而其他一般場所則采用 TNC系統(tǒng)。 圖 TNCS 系統(tǒng) ② TT系統(tǒng) TT系統(tǒng)的中性點直接接地，而其中設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分均各自經(jīng) PE線單獨接地，如圖 所示。 由于 TT 系統(tǒng)中各設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分的接地 PE 線是分不開的，互無電氣聯(lián)系，因此相互之間不會發(fā)生電磁干擾問題。該系統(tǒng)如發(fā)生單 相接地故障，則形成單相短路，線路的保護(hù)裝置動作于跳閘，切除故障線路。但是該系統(tǒng)在出現(xiàn)絕緣不良而引起漏電事，由于漏電電流較小可能不足以使線路的過電流保護(hù)動作，從而是漏電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分長期帶電，增加了觸電的危險，因此該系統(tǒng)必須裝設(shè)靈敏度較高的漏電保護(hù)裝置，以確保人身安全。該系統(tǒng)適用于安全要求較高的場所。這種配電系統(tǒng)在國外應(yīng)用較為普四川工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 33 電源