【正文】 S??或 () .dtI —斷路器實(shí)際開(kāi)斷時(shí)間 t 秒的短路電流周期分量 。 設(shè)備選擇 斷路器的選擇 斷路器形式的選擇，除需滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)考慮便于安裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。 3)考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件如溫度、濕度、 海拔 高度以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。 表 200MVA 短路計(jì)算表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 表 175MVA 短路計(jì)算表 短路計(jì)算點(diǎn) 三相短路電流 /kA Ik(3) I”(3) I∞(3) Ish(3) d—1 d—2 d—3 d—3’ 20 15 5 電氣 設(shè)備選擇 電氣 設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件與項(xiàng)目 為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn) [2]： 1)按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開(kāi)斷電流等選擇 。 所有短路點(diǎn)的計(jì)算過(guò)程在附錄 A 的設(shè)計(jì)計(jì)算書中。 14 繪制計(jì)算電路 如圖 所示： 圖 系統(tǒng)等值電路 根據(jù)原始資料，我們應(yīng)該分別計(jì)算系統(tǒng)最大運(yùn)行方式即 200kMAXS MVA? 和最小運(yùn)行方式 min 175kS MVA? 時(shí)的短路電流。 ? 元件的計(jì)算數(shù)均取其額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍。 ? 短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 短路計(jì)算 短路電流實(shí)用計(jì)算中，采用以下假設(shè)條件和原則 [5]： ? 正常工作時(shí)，三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行。 ? 進(jìn)行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算，研究短路對(duì)用戶工作的影響等，也包含有一部分短路計(jì)算的內(nèi)容。有 時(shí) 還 要 知道系統(tǒng)中某些節(jié)點(diǎn)的電壓值。 ? 為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置并正確整定其參數(shù)，必須對(duì)電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計(jì)算與分析。在電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，短路計(jì)算是解決一系列技術(shù)問(wèn)題所不可缺少的基本計(jì)算，這些問(wèn)題主要是： ? 選擇有足夠 動(dòng) 穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備，例如斷路器、互感器、母線、電纜等，必須以短路計(jì)算作為依據(jù)。 圖 主接線圖 2PT 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 饋 線 線 線 線 線 線 線 線 線 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 主變 2 主變 1PT 6kVⅠ段母線 6kV Ⅱ段母線 1 線路 PT 2 線路 PT 35kV進(jìn)線 1 35kV進(jìn)線 2 13 4 短路電流計(jì)算 短路計(jì)算的意義 短路時(shí)電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障。 6kV 母線 上的電壓互感器可選擇 GG1A(F)54。 35kV 主變壓器低壓側(cè)的 6kV 出線端電流互感器可選擇 JYN210。 高低壓配電柜選擇 本次設(shè)計(jì)的高低壓配電柜分別選擇為： 35kV 線路上的電壓互感器可選擇 JYN35,112。 總降壓變電所電氣主接線設(shè)計(jì) 總降壓變電所 35kV 側(cè)（高壓側(cè)）采用外橋接線方式， 2 臺(tái)主變，一臺(tái)運(yùn)行另一臺(tái)熱備用（定期切換，互為備用，不并列運(yùn)行）； 6kV 側(cè)（低壓側(cè)）由運(yùn)行的主變供電，采用單母（開(kāi)關(guān)）分段的 接線方式，經(jīng)開(kāi)關(guān)供 9 路 出 線負(fù)荷，其中 6 路通過(guò)變壓器將 6kV降到 380V。選擇這種變壓的供配電方式既可以節(jié)省投資，又能夠降低損耗。 工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 目前，此類降壓變電所的低壓側(cè)常用電壓等級(jí)一般為： 10kV 和 6kV 兩個(gè)，但考慮到本廠低壓側(cè)有 6kV 的負(fù)荷，如采用 10kV 的電壓 等級(jí)，還需進(jìn)行二次降壓，這樣會(huì)增加一套降壓設(shè)備，投資增大，不符合經(jīng)濟(jì)原則。具有單母線隔離開(kāi)關(guān)分段接線的所有優(yōu)點(diǎn)，而且可帶負(fù)荷切合開(kāi)關(guān)，便于日后的運(yùn)行操作，可靠性和靈活性較高。具有接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、投資相對(duì)小、運(yùn)行操作方便，易于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)，但可靠性和靈活性較差，故不采用； B、單母線隔離開(kāi)關(guān)分段。 通過(guò)上述接線方式比較，選擇 C 即外橋的接線方式 [4]。該接線方式的特點(diǎn)是需用斷路器和其它設(shè)備少，占地面積和所需投資相對(duì)較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機(jī)率相對(duì)較低，而 變壓器又需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越功率流經(jīng)就較為適宜。根據(jù)本廠特點(diǎn)輸電線路僅 8km，出現(xiàn)故障的機(jī)率相對(duì)較低，因此該接線方式不太合適。故此沒(méi)有必要選擇單母線分段這種投資相對(duì)較大的接線方式； 內(nèi)橋。該接線方式的特點(diǎn)是結(jié)線簡(jiǎn)單清晰、運(yùn)行操作方便、便于日后擴(kuò)建、可靠性相對(duì)較高，但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。參數(shù)見(jiàn) 上面 圖表 [1]： 工廠主接線方案的比較 工廠總降壓變電所高壓側(cè)主 接 線方式比較 從原始資料可知工廠的高壓側(cè)僅有 2 回 35kV 進(jìn)線，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個(gè)電源不并列運(yùn)行，且線路長(zhǎng)度較短，只有 8km。 4=，可以選擇 1 個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 4 的配電房； S30NO。 2=，可以選擇 1 個(gè) S9800/10(6)變壓器裝進(jìn)車間 2 的配電房； S30NO。2 Yd11 2500 3150 35 4000 5000 6300 11 8000 YNd11 10000 12500 表 S9 系列銅線配電變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù) 項(xiàng)目 容量 (kVA) 電壓組合 聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào) 空載 電流 (%) 短路 阻抗 (%) 空載 損耗 (W) 負(fù)載 損耗 (W) 高壓 (kV) 低壓 (kV) 400 10 6 Dyn11 3 4 870 4200 500 3 1030 4950 630 3 5 1300 4950 800 1400 7500 1000 1700 9200 6kV/380V 變壓器的選擇 通過(guò)上面負(fù)荷計(jì)算，我們可以得到 380V 那 5 個(gè)車間的最大視在功率： S30NO。 本廠的最大視在功率： 22 5 3 2 5 . 3M A XM A X M A X k V AQS P? ? ? 考慮到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、將來(lái)擴(kuò)建、可靠性等 因素，所以本方案選擇安裝 2 臺(tái)型號(hào)為S96300/35 的 主變壓器，即使其中一臺(tái)變壓器檢修另外一臺(tái)主變也可供全廠負(fù)荷。為避免前述情況的出現(xiàn)，充分利用雙電源的作用，所以選擇安裝 2 臺(tái)主變。 由于本廠有 2 回 35kV 進(jìn)線，即有兩個(gè)進(jìn)線電源，根 據(jù)前面所選擇的主結(jié)線方案，如果采用 2 臺(tái)變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。 ? 有大量一級(jí)或二級(jí)負(fù)荷 ? 季節(jié)性符合變化較大，適于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式。 35kV/6kV 變壓器的選擇 主變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求進(jìn)行選擇。 多層或高 層建筑內(nèi)的變電所，宜選用 SC9 等系列環(huán)氧樹(shù)脂注干式變壓器或 SF6 充氣型變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴(yán)重影響變壓器安全運(yùn)行的場(chǎng)所，應(yīng)選用 S9M、 S11M。即在 6kV 母線上 每相設(shè)計(jì) 3 個(gè) 型號(hào)為(額定容量為 100kVar)的并聯(lián)電容補(bǔ)償器。 1 4 6 4 . 6 5 1 6 . 6 1 9 8 1 . 1 8Q Q Q k V a r? ? ? ? ? ? 223 0 3 0 3 0 5 3 2 5 .2S P Q kV A? ? ? 高壓側(cè)平均功率因數(shù)為 ： 3 2 5 9 5 0c o s 1 ???? SPp? 滿足要求。 根據(jù)上面 2 個(gè)公式相加便得出無(wú)功功率損耗如下： 7 0 % ( % )1 0 0 1 0 0NNbdSSQ I U? ? ? () 0 6 3 0 0 6 3 0 0% ( % ) 0 . 7 7 . 5 5 1 6 . 51 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0NNbd SSQ I U k V a r? ? ? ? ? ? ? ? 補(bǔ)償后的 功率因素 總降壓變電所高壓母線計(jì)算負(fù)荷 3 0 3 0 3 039。 通過(guò)查閱文獻(xiàn) [3， 40—43]，可得功率損耗公式： 2b Fe CuP P P?? ? ? ? () FeP —鐵損耗 CuP —銅損耗 bP? —有功功率損耗 β—負(fù)載系數(shù) 負(fù)載系數(shù)可以通過(guò)系統(tǒng)最大工作電流與變壓器最大工作電流的比計(jì)算得出，通過(guò)查閱變壓器的數(shù)值可以得出： 225 1 2 6 .23 5 3 0 .8 163003 5 3NII??? ? ?? 7. 9 0. 81 34 .5 30 .5bP k W? ? ? ? ? 無(wú)功功率的計(jì)算： 一臺(tái)變壓器的空載無(wú)功功率的損耗計(jì)算公式為： 10% 100NSQI?? () 0%I —變壓 器空載電流 。變壓器的基本銅損耗是指電流流過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的直流電阻損耗。變壓器的損耗可以分為鐵損耗和銅損耗。 4 9 1 2 .4c o s 0 .9 5 839。 4 9 1 2 . 4 1 4 6 4 . 6 5 1 2 6 . 2S P Q k V A? ? ? ? ? 6 其中 Qc 為無(wú)功補(bǔ)償 。 39。 49 12 .4P P kW?? 無(wú)功功率變化為： 3 0 3 039。 根據(jù)上面的計(jì)算可以初步選出主變壓器： 可選變壓器 S96300/35 。 補(bǔ)償前功率因數(shù)： 1cos PS? ? () 1 4 9 1 2 .4c o s 0 .7 66 4 4 0 .1PS? ? ? ? ??tg 補(bǔ)償后功率因數(shù)： 根據(jù)系統(tǒng)要求，變壓器高壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)大于 。 表 各車間 6kV 負(fù)荷 結(jié)果 表 序號(hào) 車間（單位） 名稱 高壓設(shè)備名稱 設(shè)備容量 (kW) Kd cosφ tgφ 計(jì)算負(fù)荷 P30 (kW) Q30 (kVar) S30 (kVA) I30 (A) 1 鑄鋼車間 電弧爐 21250 2025 2 鑄鐵車間 工頻爐 2200 288 3 空壓站 空壓機(jī) 2250 小計(jì) 4 表 各車間 380V 負(fù)荷結(jié)果表 序號(hào) 車間（單位） 名稱 設(shè)備容量 (kW) Kd cosφ tgφ 計(jì)算負(fù)荷 車間變電所代號(hào) 變壓器臺(tái)數(shù)及容量（ kVA） P30 (kW) Q30 (kVar) S30 (kVA) I30 (A) 1 鑄鋼車間 20xx 720 1684 2____ 2 鑄鐵車間 1000 360 781 1____ 砂庫(kù) 110 175 小計(jì)（ K∑=） 955 3 鉚焊車間 1200 324 1091 1____ 1水泵房 28 小計(jì)（ K∑=） 1124 4 空壓站 390 604 機(jī)修車間 150 鍛造車間 220 108 木型車間 186 1____ 制材場(chǎng) 20 綜合樓 20 1 0 0 小計(jì)（ K∑=） 1019 5 鍋爐房 300 1____ 2水 泵房 28 28 倉(cāng)庫(kù)（ 2） 88 污水提升機(jī) 14 小計(jì)（ K∑=） 200 無(wú)功 補(bǔ)償計(jì)算 確定補(bǔ)償容量 根據(jù)本資料所給的條件：工廠最大負(fù)荷時(shí)的功率因數(shù)值在 以上，所以必需采 5 用并聯(lián)電容器來(lái)采取無(wú) 功補(bǔ)償。 根據(jù)以上的公式，我們可以算出各車間變電所的負(fù)荷，計(jì)算過(guò)程在附錄 A 設(shè)計(jì)計(jì)算書中。 4 號(hào)車間：空壓站、機(jī)修車間、鍛造車間、木型車間、制材場(chǎng)、綜合樓。 2 號(hào)車間：鑄鐵車間、砂庫(kù)。把所有結(jié)果歸納得出下面的表 。 視在計(jì)算負(fù)荷（單位為 kVA）的計(jì)算公式： 3 2230 30 30S P Q?? () 計(jì)算電流（單位為 A）的計(jì)算公式： 3030 3NSI U? ? () 6kV 負(fù)荷計(jì)算 6kV 車間包括鑄鋼車間、鑄鐵