【正文】 二次容量剩余電壓熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓短路器***負(fù)荷開關(guān)***隔離開關(guān)**熔斷器*電流互感器***電壓互感器*母線***電纜*** 說(shuō)明：—需要選擇的項(xiàng)目 *—需要校驗(yàn)的項(xiàng)目校驗(yàn)的基本原則：1）：UNeUN； 2)，I30；3)設(shè)備的額定開斷電流Iamp。UC1=, UC2=,取基準(zhǔn)值Sd=100MVA ,SOC=1000MVA Id1= == KA , Id2=== KA電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：X1*==架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，X0= X2*= X0L=17=用標(biāo)么值的方法按上計(jì)算方法可得k1和k2點(diǎn)的短路電流。尚須指出，在電路的計(jì)算中，各量基準(zhǔn)值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說(shuō)在三相電路中，電流、電壓、阻抗、和功率這四個(gè)物理量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)滿足下列關(guān)系：表51標(biāo)么值換算公式序號(hào)元件名稱標(biāo)幺值有名值（Ω）短路功率（MVA）備注1發(fā)電機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）=SNG、－發(fā)電機(jī)的額定容量，MAV及其次暫態(tài)電抗SNT、UK%－變壓器的額定容量MAV及其短路電壓的 百分值UNR、INR、XR%－電抗器的額定電壓、額定電流及電抗百分值Uav－電抗器或線所在網(wǎng)路的平均額定電壓PT－變壓器短路損耗kW2變壓器RT=XT=3電抗器4線路表52電力線路每相的單位長(zhǎng)度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35KV以上6~10KV220∕380V架空線路電纜線路 圖51短路等效電路圖。首先要選定基準(zhǔn)值。標(biāo)么值一般又稱為相對(duì)值，是一個(gè)無(wú)單位的值，通常采用帶有*號(hào)的下標(biāo)以示區(qū)別，標(biāo)么值乘以100，即可得到用同一基準(zhǔn)值表示的百分值。各元件阻抗的計(jì)算通常采用有名值和標(biāo)么值兩種計(jì)算方法。既然發(fā)生短路時(shí)流通很大的短路電流（超過(guò)額定電流許多倍），這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設(shè)備的載流導(dǎo)體，必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個(gè)系統(tǒng)。短路電流越大，通過(guò)的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)故障元件破壞的程度也越大。動(dòng)物或飛禽跨接載流導(dǎo)體也會(huì)造成短路事故。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和未及時(shí)消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)所，例如：過(guò)電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不好、機(jī)械損壞等，運(yùn)行人員的錯(cuò)誤操作，如帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷元件中，由于電流過(guò)大，載流導(dǎo)體的溫度升高到不能容許的程度，使絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時(shí)或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓升高倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強(qiáng)絕緣，經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修或者采取其他特殊防護(hù)措施等，都很容易造成短路。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流（幾千甚至幾十萬(wàn)安），電源的電壓完全降落在短路回路中。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的故障一般最常見的是各種短路。第五章 短路電流計(jì)算電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時(shí)通過(guò)的電流為短路電流。(5) 一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主接線采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大提高，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在企業(yè)中少用，主要用于電力系統(tǒng)中。(4) 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線這種主接線兼有上述內(nèi)橋式和外橋式兩種接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，投資較大。(3) 一次側(cè)為外橋式接線的總降變電所主接線這種主接線也適用于一、二級(jí)負(fù)荷。(2) 一次側(cè)為內(nèi)橋式接線的總降變電所主接線這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷。一次側(cè)采用斷路器為主開關(guān)。本次設(shè)計(jì)工廠35KV總降變電所，地位較為重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變電所，從經(jīng)濟(jì)性來(lái)考慮主接線不宜復(fù)雜。此主接線還應(yīng)具有足夠的靈活性，能適應(yīng)各種運(yùn)行方式的變化，且在檢修、事故等特殊狀態(tài)下操作方便、調(diào)度靈活、檢修安全、擴(kuò)建發(fā)展方便。主接線方案的擬定：對(duì)本變電所原始材料進(jìn)行分析，結(jié)合對(duì)電氣主接線的可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性等基本要求，綜合考慮。在變電站中最簡(jiǎn)單的限制短路電流的方法，是使變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行；若分列運(yùn)行仍不能滿足要求，則可裝設(shè)分列電抗器，一般盡可能不裝限流效果較小的母線電抗器。變電站的低壓側(cè)常采用單母分段接線或雙母線接線，以便于擴(kuò)建。通常變電站主接線的高壓側(cè)，應(yīng)盡可能采用短路器數(shù)目教少的接線，以節(jié)省投資，隨出線數(shù)目的不同，可采用橋形、單母線、雙母線及角形接線等。(3)工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜，其中的電流、電壓互感器只供計(jì)費(fèi)的電能表用。(1)變配電所的主接線在滿足運(yùn)行要求的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單。(2)35KV及以上電源進(jìn)線為雙回路時(shí)，宜采用橋式接線和線路變壓器。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)為單母線分段，且有自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)，均應(yīng)采用低壓熔斷器。(3)對(duì)一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變電所采用放射式的高壓配電，以確保供電可靠性，但對(duì)輔助生產(chǎn)區(qū)及生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。對(duì)二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或一回6KV以上專用架空線或電纜線供電；其中采用電纜供電時(shí)，應(yīng)采用兩根電纜并聯(lián)供電，且每根電纜應(yīng)能承受100%的二級(jí)負(fù)荷。(1)變配電所的主接線方案，必須與其負(fù)荷級(jí)別相適應(yīng)。裝于母線上的避雷器，宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。 (3)在裝設(shè)高壓熔斷器的負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。第四章 變配電所主接線方案設(shè)計(jì)(1)在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。車間2為一級(jí)負(fù)荷應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。表32 變壓器型號(hào)及容量數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量KV但SNT1250，不符合設(shè)計(jì)要求。A因此主變壓器選擇S92000/10型號(hào)△PT =S’30(2)= kW△QT =S’30(2) = KVARP’30(1) =1433+= kWQ’30(1) =－170+= KVARS’30(1)= KVSNT=100%S30==(++++)=1443 kW=(++++) = KVARSNT= = =1629 KV(2)季節(jié)性負(fù)荷變化大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。當(dāng)符合下列條件之一時(shí)，宜安裝兩臺(tái)以上的主變壓器。A=++=1049 KVA取兩臺(tái)主變壓器的容量為1250KVA并聯(lián)運(yùn)行時(shí)可以滿足要求。裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所每臺(tái)主變壓器的容量SNT不應(yīng)小于總負(fù)荷的60%~70%，SNT≈(~) S30 ，同時(shí)每臺(tái)主變壓器的容量SNT不應(yīng)小于全部一、二級(jí)負(fù)荷之和。在本課程設(shè)計(jì)中，采用并聯(lián)電容的方法進(jìn)行無(wú)功功率的補(bǔ)償。除電網(wǎng)有特殊要求的用戶外，用戶在當(dāng)?shù)毓╇娖髽I(yè)規(guī)定的電網(wǎng)高峰負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)到以下規(guī)定：100KVA及以上高壓供電的用戶。因此，變電所需裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行人工補(bǔ)償。正常情況下兩臺(tái)變壓器都參加工作，這時(shí)，每臺(tái)變壓器均承受50%最大負(fù)荷，這種備用及能滿足正常工作時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，又能在故障情況下承擔(dān)全部負(fù)荷，是比較合理的備用方式。通常一次變電所采用75%，二次變電所采用60%。這種裝設(shè)方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單臺(tái)容量以及安裝的總?cè)萘拷钥捎兴?jié)約，且可根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際增長(zhǎng)的進(jìn)程，分別逐臺(tái)裝設(shè)變壓器，而不致積壓資金。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器?？梢該駜?yōu)選擇一個(gè)坐標(biāo)做為負(fù)荷中心。以此圖建立x, y軸坐標(biāo)：以左下表格邊間為坐標(biāo)原點(diǎn)，可以得出各點(diǎn)坐標(biāo)大概數(shù)字如下：P1（1400，580）P2（380，1900）P3（1800，1600）P4（2600，1200）P5（50，1200）P1=； P2=； P3=； P4=； P5=； =所以負(fù)荷中心的坐標(biāo)為：P(，)代入數(shù)據(jù)得： P(1246，576)換算知：P在表中占得格子數(shù)為：X=,Y=。變配電所的所址，必須全面分析比較后擇優(yōu)選擇。這里必須指出：負(fù)荷中心雖然是選擇變電所位置的重要因素，但是不是唯一因素。利用負(fù)荷功率距法確定負(fù)荷中心：在工廠平面圖的下方和左側(cè)，分別作為一直角坐標(biāo)的X軸和Y軸，然后測(cè)出個(gè)車間（建筑）和生活區(qū)負(fù)荷點(diǎn)的坐標(biāo)位置，例如P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3), P4(x4,y4)， P5(x5,y5)。選擇工廠變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求并且經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較后擇優(yōu)確定。（高壓電機(jī)）計(jì)算有功計(jì)算負(fù)荷：P30== kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30= P30tan== KVAR視在計(jì)算負(fù)荷：KV有功計(jì)算負(fù)荷：P30== kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30= P30tan==0 KVAR視在計(jì)算負(fù)荷：KV 型號(hào)：S9800/10變壓器的損耗：△PT =S’30(2)= kW△QT =S’30(2) = KVAR高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷：P’30(1) = P30+△PT =+= kWQ’30(1) = Q30－QC+△QT =－115+= KVARS’30(1) = = KVA因此變壓器的容量可以從選800 KV有功計(jì)算負(fù)荷：P30== kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30= P30tan== KVAR視在計(jì)算負(fù)荷：KV 型號(hào)：S9630/10 變壓器的損耗：△PT =S’30(2)= kW△QT =S’30(2) = KVAR高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷： P’30(1) = P30+△PT = kW Q’30(1) = Q30－QC+△QT =－350+= KVAR S’30(1) = = KVA因此變壓器的容量可以從選630 KV說(shuō)明了補(bǔ)償不夠，要加大補(bǔ)償容量。 根據(jù)車間一的步驟，計(jì)算車間二的數(shù)據(jù)如下：有功計(jì)算負(fù)荷：P30== kW無(wú)功計(jì)算負(fù)荷：Q30= P30tan== KVAR視在計(jì)算負(fù)荷：KV 型號(hào)：S9250/10 變壓器的損耗：△PT =S’30(2)= kW△QT =S’30(2) = KVAR高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷： P’30(1) = P30+△PT =+= kW Q’30(1) = Q30－QC+△QT =176－110+= KVAR S’30(1) = = KVA查《工廠供電》附錄表5得：因此變壓器的容量可以從選250 KVA計(jì)算電流： I30=== A按照規(guī)定，變電所高壓側(cè)的≥，考慮到變壓器本身的無(wú)功功率損耗△QT遠(yuǎn)大于其有功功率損耗△PT，一半△QT =(4～5) △PT ，因此在變壓器的低壓側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，這里取’=。tgφ 視在功率: S3O = P30/Cosφ 計(jì)算電流: I30 = S30/UN ： 表31 車間項(xiàng)目車間變電所1234生活區(qū)負(fù)荷（kW）360750380750145功率因數(shù)cos1負(fù)荷類型一一二二三二次側(cè)電壓38038010000380380最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)25003500350055001800按照原始數(shù)據(jù)資料，負(fù)荷數(shù)據(jù)如下一年按365天計(jì)算。主要計(jì)算公式有： 有功功率： P30 = Pe負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)1秒左右的最大負(fù)荷電流。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。第三章 負(fù)荷計(jì)算及功率補(bǔ)償全廠總降壓變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。無(wú)論是廠區(qū)室外照明設(shè)計(jì)還是車間內(nèi)照明設(shè)計(jì)，其內(nèi)容均應(yīng)包括：照明光源和燈具的選擇，燈具布置方案的確定和照度的計(jì)算，照明負(fù)荷計(jì)算及導(dǎo)線的選擇，保護(hù)與控制設(shè)備的選擇等。最后也需編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書、設(shè)備材料清單及工程概（預(yù)）算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖、平面及其它施工圖紙。其設(shè)計(jì)能容應(yīng)包括：配電線路路徑及線路結(jié)構(gòu)型式的確定，負(fù)荷的計(jì)算，導(dǎo)線或電纜及配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇，架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子、金具的選擇，防雷保護(hù)與接地和接零的設(shè)計(jì)、最后需編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書、設(shè)備材料清單及工程概（預(yù)）算，繪制廠區(qū)配電線路系統(tǒng)圖和平面圖、電桿總裝圖及其它施工圖紙。工廠配電線路設(shè)計(jì)分廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)和車間配電線路設(shè)計(jì)。變配電所的設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：變配電所復(fù)核的計(jì)算和無(wú)功功率的補(bǔ)償，變配電所所址的選擇，變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量、行式的確定，變配電所主結(jié)線方案的選擇，進(jìn)出線的選擇，短路計(jì)算及開關(guān)設(shè)備的選擇，二次回路方案的確定及繼電保護(hù)的選擇與整定，防雷保護(hù)