【正文】 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。 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(wèn)題。 (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。 (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。 (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(guò)長(zhǎng)就可能導(dǎo)致設(shè)備過(guò)熱損壞。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(duì)稱短路哦計(jì)算，都以對(duì)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。其余三種短路屬于不對(duì)稱短路。 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。 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(guò)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。 主機(jī)線圖 43。 (2)35—66kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4—8 回時(shí)。 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。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。 (2)3566kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò) 3 回。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。 1．單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)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。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)。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。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(duì)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(duì)其供電，須先斷開 QF2，然后再斷開 QS3 和 QS2。但如果費(fèi)用不大，為了防止過(guò)電壓的侵入。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。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(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。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。 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(guò)開關(guān)電器接到同一組母線上。有匯流母線的接線形式主要有：?jiǎn)文妇€接線和雙母線接線。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。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室膊灰粯印? 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(wú)匯流母線的接線形式。 (7)工程概算。 18 (5)電器設(shè)備的選擇。 (4)短路電流計(jì)算。應(yīng)依據(jù)對(duì)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。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。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)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。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。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(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。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(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展。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。 3)負(fù)荷情況。 2)電力系統(tǒng)情況。 (1)對(duì)原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下： 1)本工程情況。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。 5．考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)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。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)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(lái)確定主接線的形式以及所連接 電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。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?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。 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。 3)擴(kuò)建要求。 2)檢修要求。 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。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)變電所采用的主接線經(jīng)過(guò)優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。 電氣主接線的基本要求 1．可靠性 所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。 16 第四章 電氣主接線 電氣主接線是由高壓電器通過(guò)連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。P / 3039。30 ?? 功率因數(shù)： cos 39。30 QP ? = AUSIN 39。S = 39。P = 30P? = 3039。 變電所 變壓器 型號(hào) 額定容量（ KVA） 額定電壓（ V） 連接組標(biāo)號(hào) 損耗 阻抗電壓（ %） 空載電流（ %） 高壓 低壓 空載(KW) 負(fù)載(KW) 1 SFZ91000/10 1000 10K Yd11 2 SFZ91000/10 1000 10K Yd11 3 SFZ9800/10 800 10K Yd11 4 SFZ9500/10 500 10K Yd11 4 1 5 SFZ9400/10 400 10K Yd11 4 1 14 1） 負(fù)荷計(jì)算中，電力變壓器的功率損耗可按下列公式計(jì)算： 有功損耗： 20 )( NkT SSPPP ????? (31) 無(wú)功損耗： 20 )(100%100% NNkNT SSSUSIQ ??? (32) 2） 現(xiàn)計(jì)算個(gè)車間變電所變壓器損耗和算入損耗后的各負(fù)荷， 以計(jì)算 1變電所為例： 有功損耗： KWPT )1000 ( 2)1( ????? 無(wú)功損耗： va )1000 (100 2)1( KQ T ??????? 加入變壓器損耗后負(fù)荷計(jì)算 有功功率： 1TP =P30＋ )1(TP? =＋ = 無(wú)功 功率： 1TQ =Q30＋ )1(TQ? =＋ = 視在功率： 1TS = 222 121 ??? TT QP = 5變電所損耗計(jì)算省略，數(shù)據(jù)和結(jié)果見表 32： 表 32 變壓器損耗計(jì)算及加入損耗后負(fù)荷表 變電所號(hào) 變壓器有功損耗 TP? （ KW） 變壓 器無(wú)功損耗TQ? （ Kvar） 加損耗后有功功率 PT（ KW） 加損耗后無(wú)功功率 QT（ Kvar） 視在功率S30（ KVA） 1 2 3 4 5 366 15 所有變電所的負(fù)荷計(jì)算： 30P? = 30PK p??? =（ ++++） == 30Q? = 30QK q??? =（ ++++） == 30S? = 230230 QP ??? = 22 ? = 功率因數(shù) cosυ= 30P? / 30S? =＜ 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本廠功率因數(shù) cosυ要求在 以上 。 表 31 各車間變壓器匯總及技術(shù)數(shù)據(jù) 總變電所位置和型式的選擇 根據(jù)總變配電所位置選擇的原則： 變電所的位置應(yīng)盡量接近工廠 的負(fù)荷中心，但同時(shí)還要滿足大負(fù)荷變配電的方便，此外，總變配電所應(yīng)盡量不在生活區(qū)范圍內(nèi)，宗此要求，可以大致確認(rèn)本設(shè)計(jì)中，主變電所設(shè)置位置應(yīng)在薄膜車間和單絲車間中間附近，以此才能滿足要求。 4車間變電所安裝一臺(tái)變壓器，其容量按 SNT 因此選 用 1 臺(tái) SFZ9500/10 型變壓器，其聯(lián)結(jié)組別采用 Yd11。 2車間變電所選用 1 臺(tái)變壓器，其容量按 SNT 13 因此選用 1 臺(tái) SFZ91000/10 型變壓器，其聯(lián)結(jié)組別采用 Yd11。 主變壓器安裝在地下時(shí)，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器。 變壓器型號(hào) 主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下 因素： 1） .變電所的所址選擇； 2） .建筑物的防火等級(jí)； 3） .建筑物的使用功能； 4） .主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求； 5） .當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變電所的管理體制等。 3） 除上述情況外，一般車間變電所宜設(shè)置一臺(tái)變壓器。對(duì)供有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電所宜設(shè)置兩臺(tái)變壓器，以便當(dāng)一臺(tái)故障和檢修時(shí)，另一臺(tái)能對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷繼續(xù)供電。 2） 當(dāng)變電所中裝有兩臺(tái)及以上變壓器時(shí)，變壓器容量應(yīng)考慮當(dāng)其中一臺(tái) 變壓器斷開時(shí)其余變壓器的容量應(yīng)保證一、二級(jí)負(fù)荷的用電。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應(yīng)原理，以相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。 由于 1和 2車間容量很大，可以考慮在 1和 2低壓側(cè)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。但由于計(jì)算負(fù)荷本身偏大，所以設(shè)計(jì)中按計(jì)算負(fù)荷求得的 cosυ確定補(bǔ)償容量是允許的。其計(jì)算公式如下 22211c o s???????????PPPWWWWW? （ 210） 我國(guó)供電部門每月向供電用戶收取電費(fèi)，就規(guī)定電費(fèi)要按月平均功率因數(shù)的高低來(lái)調(diào)整。 根據(jù)功率因數(shù)表直接讀出；或根據(jù)同一時(shí)刻的功率表、電壓表、電流表的讀數(shù)求出的功率因數(shù)值，稱為瞬時(shí)功率因數(shù)。 本次設(shè)計(jì)中，電動(dòng)機(jī)的設(shè)備型號(hào)等均無(wú)法更改，主要通過(guò)合理選擇變壓器的容量以及并聯(lián)電容器來(lái)實(shí)現(xiàn)。提高自然功率因數(shù)的方法有：合理選擇電動(dòng)機(jī)的規(guī)格、型號(hào) ；防止電動(dòng)機(jī)空載運(yùn)行；保證電動(dòng)機(jī)的檢修質(zhì)量；合理選擇變壓器的容量；交流接觸器的節(jié)點(diǎn)運(yùn)行。國(guó)標(biāo) GB/T3485《評(píng)價(jià)企業(yè)合理用電技術(shù)導(dǎo)則》中規(guī)定： “在企業(yè)最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)應(yīng)不低于 ，凡功率因數(shù)未達(dá)到上述規(guī)定的，應(yīng)在負(fù)荷合理裝置集中與就地?zé)o功補(bǔ)償設(shè)備 ”。功率因數(shù)太低將會(huì)給供配電系統(tǒng)帶來(lái)電能損耗增加、電壓損失增大和供電設(shè)備利用率降低等不良影響。下以 1車間變電所為例， 薄膜車間： 7 )(1031400)(14001120840v a r )(1120) a n ( a r c c o s840)(3022303030AIk V ASkQkWP???????????? 原料庫(kù)： )(10315)(v a r )() a n ( a r c c o )(3022303030AIkVASkQkWP???????????? 生活間： )(4 103830)(830v a r )(030)(AIk V ASkQkWP???