【正文】 （ 3）采用標(biāo)幺制法進(jìn)。單相短路雖然機(jī)會(huì)多短路電流也大，但 可以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大 可能值不超過(guò)三相短路電流的最大值。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)， 最常見(jiàn)的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的 60% ，兩相短路約占 15% ，兩相接地短路約占 20% ，三相短路約占 5% 。 （ 2） 類(lèi)型 三相系統(tǒng)中短路的基本類(lèi)型有：三相短路、兩相短路、單相短路 （ 單相接地短路 ）和兩相 接地短路。采用標(biāo)幺值法計(jì)算高壓電路的短路電流十分方便，因?yàn)闊o(wú)論計(jì)算哪個(gè)短路點(diǎn)，電抗標(biāo)幺值都不需要折算。在最大運(yùn)行方式下，通過(guò)故障元件的短路電流值最大，作為選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備的依據(jù)及繼電保護(hù)整定計(jì)算的依據(jù)；在最小運(yùn)行方式下 ，通過(guò)保護(hù)安裝處的短路電流值最小，可作為繼電保護(hù)校驗(yàn)靈敏度的依據(jù)。但是只要正確選擇電氣設(shè)備，滿(mǎn)足短路電流的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定要求，采取限制短路電流的措施就可以完全消除或減輕短路電流的危害。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 4 高壓電氣設(shè)備的選擇及二次回路設(shè)計(jì) 短路計(jì)算 短路計(jì)算的意義和類(lèi)型 （ 1） 意義 工廠供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不僅要考慮正常運(yùn)行狀態(tài)，還要考慮可能發(fā)生故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)。 （ 6） 在 10kV母線(xiàn)側(cè)，工作電源與備用電源之間設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置，當(dāng)工作電源因故障而斷開(kāi)時(shí)，備用電源會(huì)立即投入。 （ 4） 備用電源只為二級(jí)負(fù)荷供電，所以所有二級(jí)負(fù)荷車(chē)間接在 連接備用電源的分段母線(xiàn)上 。 （ 2） 總降壓變電所的 10kV側(cè)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，用 10kV少油斷路器將母線(xiàn)分成兩段。該 主 接 線(xiàn)的主要特點(diǎn)如下： （ 1） 總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為 2500kVA 的 35/10kV 降壓變壓器，變壓器與 35kV架空線(xiàn)路接成線(xiàn)路變壓器組。年基本電費(fèi)用下 式計(jì)算 JF =12? 基本電價(jià) ? 總降壓變電所主變壓器總?cè)萘?? 410? 萬(wàn)元 /年 （ ） 整個(gè)供電系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi) F 為 Z W JF F F F? ? ? （ ） 總降壓變電所電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) 由以上分析可知，方案三的綜合投資及年運(yùn)行費(fèi)均低于方案一，可節(jié)省大約 萬(wàn) 元，從供電可靠性來(lái)講，兩個(gè)方案接近，因此決定采用方案三，即正常運(yùn)行時(shí)以 35kV 單 回路供電，另加 10kV備用線(xiàn)路。一部分叫基本電費(fèi)，是按所裝用的主變壓器容量來(lái)計(jì)費(fèi)的，規(guī)定每月按 kVA 容量要交多少錢(qián)，容量越大，交的基本電費(fèi)就多，容量減小了，交的基本電費(fèi)就少了。設(shè)備維修管理所需的設(shè)備及交通工具等所 需的費(fèi)用統(tǒng)稱(chēng)為設(shè)備的維修管理費(fèi)，一般也按設(shè)備投資的百分?jǐn)?shù)計(jì)算，這個(gè)百分比稱(chēng)為維修管理費(fèi)率 2C 。這個(gè)百分比稱(chēng)為折舊率 1C 。 表 方案一和方案三的年運(yùn)行費(fèi)比較 比較項(xiàng)目 方案一 方案三 線(xiàn)路折舊費(fèi) 按線(xiàn)路綜合投資費(fèi)的 4% 計(jì)算，則費(fèi)用為20 4% ??萬(wàn)元 按線(xiàn)路綜合投資費(fèi)的 4% 計(jì)算，則費(fèi)用為 4% ?? 萬(wàn)元 線(xiàn)路維修管理費(fèi) 按線(xiàn)路綜合投資費(fèi)的 5% 計(jì)算，則費(fèi)用為20 5% 1??萬(wàn)元 按線(xiàn)路綜合投資費(fèi)的 5% 計(jì)算，則費(fèi)用為 5% ?? 萬(wàn)元 變壓器折舊費(fèi) 按變壓器綜合投資的 6% 計(jì)算，則費(fèi)用為 6% ??萬(wàn)元 按變壓器綜合投資的 6% 計(jì)算，則費(fèi)用為 6% ??萬(wàn)元 變壓器維修費(fèi) 按變壓器綜合投資的 6% 計(jì)算，則費(fèi)用為 6% ??萬(wàn)元 按變壓器綜合投資的 6% 計(jì)算，則費(fèi)用為 6% ??萬(wàn)元 基本電價(jià)費(fèi)用 按每月 18 元 /kVA 計(jì)算，則費(fèi)用為2 2 0 0 0 0 .0 0 1 8 1 2 8 6 .4? ? ? ?萬(wàn)元 按每月 18 元 /kVA 計(jì)算，則費(fèi)用為2500 12 54? ? ?萬(wàn)元 合計(jì) 萬(wàn)元 萬(wàn)元 年運(yùn)行費(fèi)是指設(shè)備投入運(yùn)行后為維持正常運(yùn)行每年所付出的費(fèi)用，一般包括以下三項(xiàng)： ① 設(shè)備的折舊費(fèi)用 ZF 供電系統(tǒng)的各種設(shè)備在運(yùn)行期間將逐年陳舊、老化，因此，每一個(gè)設(shè)備過(guò)了一定的使用年限，就需要更換新的設(shè)備，更新設(shè)備的費(fèi)用，要靠工廠在原設(shè)備使用年限內(nèi)逐年積累。由式 表示為 TLZ Z Z?? （ ） 式中， TZ 為變電所綜合投資，包括變壓器、開(kāi)關(guān)設(shè)備、配電裝置等綜合投資， LZ 為線(xiàn)路綜合投資。 （ 1）基 建投資 Z 基建投資一般采用供配電系統(tǒng)中各主要設(shè)備從訂貨到安裝完成所需的全部工程費(fèi)用的綜合投資指標(biāo)表示。因此將方案一與方案三再作進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較，如表 和表 所示。方案三介于上述兩個(gè)方案之間，正常運(yùn)行時(shí)，電壓損失不大，能 滿(mǎn)足要求。 表 三個(gè)方案變壓器功率損耗計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 有功功率損耗 TP? （ kW） 0 無(wú)功功率損耗 TQ? （ kvar） 0 表 三個(gè) 方案高壓線(xiàn)路電壓損耗率 項(xiàng)目 方案一 方案二 方案三 高壓線(xiàn)路電壓損耗率 % % % 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 由上述計(jì)算比較 可知，方案一供電可靠，運(yùn)行靈活，電壓損失和能量損失都較低，但因裝設(shè)兩臺(tái)變壓器和三臺(tái) 35kV 高壓斷路器致使投資增大很多。 10kV備用線(xiàn)路僅考慮供二級(jí)負(fù)荷用， 則 由式（ ）及（ ）得 計(jì)算負(fù)荷 和線(xiàn)路電流為 30 2 1 4 .3 6 4 7 .5 2 6 2 .5 1 9 2 .5 1 3 1 6 .8 ( k V A )S ? ? ? ? ? 3 0 3 0 N3 1 3 1 6 . 8 ( 3 1 0 ) 7 6 ( A )I S U? ? ? ? 按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn) LJ25 ，設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為 135A，滿(mǎn)足條件。 2 2 23 0 3 0 ( 1 ) 3 0 ( 1 ) 1 8 2 1 . 2 7 1 7 9 8 . 5 1 2 5 5 9 . 5 9 ( k V A )S P Q? ? ? ? ? 39。 39。3 0 ( 1 ) 3 0 TP 1 7 9 6 . 8 2 5 . 4 7 1 8 2 2 . 2 7 ( k W )PP ? ? ? ? ? ?39。 ③ 方案三： 正常運(yùn)行時(shí)以 35kV 單回路供電，另設(shè)一條 10kV線(xiàn)路作為備用電源，根據(jù)計(jì)算負(fù)荷 情況，廠內(nèi)總降壓變電所設(shè)一臺(tái)容量為 2500kVA 的變壓器，型號(hào)為 SL72500/35 ，其主 要技術(shù)數(shù)據(jù)為： 0 4kWP?? ， d 23kWP?? ， 0 % ? ， d% ? 。 由式 （ ）及（ ）得計(jì)算負(fù)荷和線(xiàn)路電流為 30 2 4 1 5 .4 7 (k V A )S ? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 39。3 0 3 0 N3 2 6 0 0 . 5 9 ( 3 3 5 ) 4 2 . 9 0 (A )I S U? ? ? ? 據(jù)規(guī)定， 35kV 及以上鋁及鋁合金架空裸導(dǎo)線(xiàn)的最小截面為 235mm ，按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線(xiàn) LGJ35 ，由設(shè)備選擇手冊(cè)查得其允許載流量為 170A，大于 ，滿(mǎn)足要求 。 2 39。3 0 ( 1 ) 3 0 T 1 6 1 4 . 3 2 2 4 5 . 2 1 8 5 9 . 5 2 ( k v a r )Q Q Q? ? ? ? ? ? 由式（ ）及（ ）得計(jì)算負(fù)荷和線(xiàn)路電流為 39。 35kV 線(xiàn)路功率等于計(jì)算負(fù)荷與變壓器損耗之和 39。 ② 線(xiàn)路的電壓 損耗計(jì)算 0 i i 0 i i2N1% ( q ) %10u r p L x LU? ? ? （ ） 式中， 0r 和 0x 為線(xiàn)路 單位長(zhǎng)度的電阻和電抗 ； ip 和 iq 為 線(xiàn)路各負(fù)荷點(diǎn)的有功負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷 ； iL 為各負(fù)荷點(diǎn)至電源的長(zhǎng)度和各段干線(xiàn)的長(zhǎng)度。 方案三：工作電源是 35kV ，備用電源為 10kV 這個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)介于上述兩個(gè)方案之間。 （ 3） 要設(shè)總配電所。 缺點(diǎn) （ 1） 供電電壓低，會(huì)增加線(xiàn)路的功率損耗和電能損耗， 線(xiàn)路的電壓損失也大。 方案二：工作電源及備用電源均為 10kV 優(yōu)點(diǎn) （ 1） 工廠內(nèi)不裝主變壓器，可簡(jiǎn)化結(jié)線(xiàn) ，降低投資及運(yùn)行費(fèi)用。 缺點(diǎn) （ 1） 廠內(nèi)要設(shè)總降壓變電所，需占一定的土地面積。 （ 4） 要建總降壓變電所，對(duì)供電設(shè)備便于集中管理，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 （ 2） 電壓損失小，調(diào)壓?jiǎn)栴}易解決。 （ 3） 方案三：工廠電源采用 35kV ，用架空線(xiàn)路引入，廠內(nèi)總降壓變電所中裝設(shè)一臺(tái)主變壓器，由于主變壓器容量大于 1000kVA ，所以變壓器高壓側(cè)必須裝設(shè)高壓斷路器，備用電 源為 10kV，接在總降壓變電所內(nèi) 10kV母線(xiàn)的一個(gè)分段上。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較可知，二者初投資差不多，只是內(nèi)橋型接線(xiàn)要多投資一個(gè)高壓斷路器，但顯然在靈活性上橋型接 線(xiàn) 優(yōu)于單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，因此采用內(nèi)橋型接線(xiàn)作為本方案的接 線(xiàn)方式 ，總降壓變電所內(nèi)裝兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)電源進(jìn)線(xiàn)來(lái)自?xún)蓚€(gè)不同獨(dú)立電源，而變壓器低壓側(cè)的單母線(xiàn)分段接 線(xiàn)中設(shè)有備用電源自動(dòng)投入裝置時(shí)，這種接 線(xiàn)完全可以滿(mǎn)足任何類(lèi)型用戶(hù)的要求 [45]? 。 為了進(jìn)一步提高這種高壓采用橋式接線(xiàn)、低壓采用單母線(xiàn)分段接 線(xiàn)的變電所的供電可靠性和靈活性，通常在高壓側(cè)和低壓側(cè)都裝設(shè)備用電源自動(dòng)投入裝置。這種運(yùn)行方式適用于高壓兩回電源進(jìn)線(xiàn)來(lái)自不同地區(qū)變電所，其中有一電源進(jìn)線(xiàn)是正常工作電源，而另一電源進(jìn)線(xiàn)在正常情況 下則是備用電源。這適用于兩個(gè)未經(jīng)同期的獨(dú)立電源，它的運(yùn)行性能相當(dāng)于兩個(gè)互為備用的線(xiàn)路一變壓器組。這種運(yùn)行方式可以限制短路電流，宜用于來(lái)自同一電源的雙回進(jìn)線(xiàn)。這時(shí)兩回電源進(jìn)線(xiàn)和兩臺(tái)變壓器作并聯(lián)運(yùn)行，可靠性 高，但短路電流大，繼電保護(hù)裝置復(fù)雜。車(chē)間重要負(fù)荷可用雙回路供電，二回線(xiàn)路分別接在兩段上，可保證重要負(fù)荷的不間斷供電。 W L 1T 2T 1Q F 1 1Q F 1 2W L 2Q F 1 0Q F 2 1 Q F 2 2Q S 1 1 1 Q S 1 2 1Q S 1 1 2Q S 1 2 2Q S 1 0 1 Q S 1 0 2Q S 1 1 3Q S 1 2 3Q S 2 1 1 Q S 2 2 1Q F 2 0 35kV電源進(jìn)線(xiàn)WL1T2T1QF1QF12WL2F0QF21 QF2QS1 QS1QS12QS12QS10 0S3QS123QS21 QS21QF20 圖 內(nèi)橋接線(xiàn) 圖 外橋接線(xiàn) 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 由于裝設(shè)兩臺(tái)變壓器，因此變壓器低壓側(cè)可以采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)方式，一般分兩段。 （ 2） 具有兩回電源進(jìn)線(xiàn)和兩臺(tái)變壓器的變電所主電路接線(xiàn) 為使重要負(fù)荷得到可靠的供電，大型企業(yè)變電所通常有兩回電源進(jìn)線(xiàn) 并且設(shè)置兩臺(tái)主變壓器， 在這種情況下，變電所高壓側(cè)多采用橋式結(jié)線(xiàn)。當(dāng)線(xiàn)路一變壓器組中的任一元件或低壓母線(xiàn)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí)，全所都要停電。由于利用隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行變壓器的空載分閘和合閘，這種結(jié)線(xiàn)在變壓器容量上有一定限制：對(duì)于 35kV 電壓，變壓器容量限制在 1000kVA 以下；對(duì)于 110kV電壓，變壓器容量限制在 3200kVA 以下。圖 為變壓器高壓側(cè)只設(shè)隔離開(kāi)關(guān)的結(jié)線(xiàn)圖。 饋電線(xiàn)路可用斷路器或負(fù)荷開(kāi)關(guān)控制，或者簡(jiǎn)單地采用隔離開(kāi)關(guān)及熔斷器控制方式，視負(fù)荷的大小及重要程度而定。圖 為變壓器高壓側(cè)裝有 斷路器的線(xiàn)路 — 變壓器組結(jié)線(xiàn)，這種接線(xiàn)由于變壓器高壓側(cè)裝 有斷路器， 正常運(yùn)行時(shí)變壓器的投切操作及發(fā)生故障時(shí)故障線(xiàn) 路的切除均可利用斷路器進(jìn)行，所以運(yùn)行操作比較方便。 2 2 23 0 a 3 0 a1 2 7 8 .0 6c o s 0 .9 0( ) ( ) 1 2 7 8 .0 6 6 3 1 .0 4PTP T Q T?? ??? ? ??? 滿(mǎn)足要求。3 0 a39。3 0 3 0 T 1 7 9 6 . 8 2 9 1 8 2 5 . 8 (k W )P P P? ? ? ? ? ? 39。T 3 0 ( 2 )0 . 0 1 5 0 . 0 1 5 1 9 3 3 . 5 8 2 9 (k W )PS? ? ? ? ? 39。 補(bǔ)償后 10kV 側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為 39。C 3 0 3 0 3 011( ta n ta n )1 7 9 6 . 8 [ ta n ( c o s 0 . 7 2 c o s 0 . 9 ) ] 5 8 7 . 5 6 ( k v a r )Q Q Q P ????? ? ? ?? ? ? 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 因此，若選 BWF113001W，由式 （ ） 知 該電容器的實(shí)際容量為 221C 1 C NN10( ) 3 0 0 ( ) 2 4 7 . 9 3 ( k v a r )11U U? ? ? ? 由式（ ）得 并聯(lián)電容器的臺(tái)數(shù)為 C C1 52 9. 85 24 7. 93 2n Q Q? ? ? 由于 BWF113001W是單相電容器，所以應(yīng)取 3 的倍數(shù)以便三相均衡分配， 因此，可選三臺(tái) BWF113001W并聯(lián)電容器。 由式（ ）得 無(wú)功補(bǔ)償容量 為 39。 無(wú)功功率的人工補(bǔ)償裝置主要有同步補(bǔ)償機(jī)和并聯(lián)電容器兩種， 由于并聯(lián)電容器具有安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、有功損