某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)書

1 某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)書 始資料 設(shè)計題目 某學校生活區(qū)配電系統(tǒng)的設(shè)計 計目的 (1)通過該校生活區(qū)配電系統(tǒng)設(shè)計培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎(chǔ)理論知識、基本技能和專業(yè)知識進行分析和解決實際問題的能力。 (2)培養(yǎng)學生獨立獲取新知識、新技術(shù)和新消息的能力 ,使學生初步掌握科學研究的基本方法和思路。 (3)掌握供配電系統(tǒng)設(shè)計計算和運行維護所必須的基本理論和基本技能。 (4)掌握供配電設(shè)計的基本原則和方法 ,深刻理解“安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟”的設(shè)計要求，為今后從事 工廠供配電技術(shù)工作奠定一定的基礎(chǔ)。 計要求 (1)要求根據(jù)本校所能取得的電源及本校用電負荷的實際情況，并適當考慮到學校的發(fā)展，按照學好全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置與型式， (2)確定變電所主變壓器的臺數(shù)與容量、類型。 （ 3）選擇變電所主結(jié)線方案及高低設(shè)備和進出線。 （ 4）確定二次回路方案。 （ 5）選擇整定繼電保護裝置。 （ 6）確定防雷和接地裝置。 （ 7）最后按要求寫出設(shè)計說明書，繪出設(shè)計圖樣。 設(shè)計依據(jù) 2 1） 學校生活區(qū)平面圖 2）學校宿舍樓標準層建筑平面圖。 建筑平面圖如圖所示 3) 電源的南側(cè) 1000m 處 , 有一座 10配電所 , 其出口斷路器是 ,此斷路器配電備有定時限過電流保護和電流速斷保護 , 為滿足學校二級負荷的要求 , 可采用高壓聯(lián)絡(luò)線由鄰近的單位取得電源。 3 4） 學校生活區(qū)負荷表 , 編號 名稱 30P/ 30Q/ 學校食堂 308 210 2 鍋爐 100 100 3 教師樓 270 120 4 校醫(yī)室 130 9 5 戶外照明 25 20 6 本所用電 10 0 7 學生宿舍 由學生設(shè)計計算 5）氣象資料 本所在地區(qū)的年最高溫度為 年平均氣溫為 25C ,年最熱月平均最高氣溫為 年最熱月平均氣 溫為 年最熱月地下 平均溫度為 25C 。 6）地質(zhì)水文資料 本校所在地區(qū)平均海拔 1000m, 地層一砂粘土為主 , 地下水位為 2m。 7）其他 在高壓側(cè)計量電能，設(shè)專用計量柜，按兩部電費制交納電費。發(fā)電廠最大負荷時的功率因數(shù)不得低于 計任務(wù) 1) 負荷計算和無功功率補償 . 2) 變電所位置和型式的選擇 . 3) 變電所主變壓器的臺數(shù)與容量 ,類型的選擇 . 4) 學生宿舍樓配電系統(tǒng)的確定 . 5) 變電所主結(jié)線方案的設(shè)計 . 6) 短路電流的計算 . 7) 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 . 8) 變電所進出線的選擇與校驗 . 9) 變電所二次回路方案的選擇及繼電保護的整定 . 10) 防雷保護和接地裝置的設(shè)計 . 完成的技術(shù)資料 4 1 開題報告（ 2000 字左右） 2 畢業(yè)設(shè)計說明書（ 10000 字左右） 3 技術(shù)資料 （ 1）變電所主接線圖一張 。 （ 2）學校用電接線圖一張。 （ 3）學校變電所平面圖、剖面圖各一張， （ 4）若時間允許，繪制高低壓開關(guān)柜配置圖、接地及照明圖各一張。 第二章 負荷分析計算和無功補償 負荷計算的目的及方法 5 的 負荷計算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件，如導線、電纜、變壓器、開關(guān)等。負荷計算過小，則依此選用的設(shè)備和載流部分有過熱危險，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設(shè)備的浪費和投資的增大。為此，正確進行負荷計算是供 電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 法 目前，我國設(shè)計部門在進行企業(yè)供電設(shè)計時 , 經(jīng)常采用的電力負荷計算方法有 :需要系數(shù)法、二項式系數(shù)法、利用系數(shù)法、單位電耗法和單位面積功率法等 對于任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用 , 且計算結(jié)果 上符合實際 , 因此 , 這種計算方法采用最廣泛 . 尤其對各用電設(shè)備容量相差較小 , 且用電設(shè)備數(shù)量較多的用電設(shè)備組 , 這種計算最適宜 . 二項式系數(shù)法則主要適用于各種設(shè)備容量相差大的場所 , 如機械加工企業(yè)、煤礦綜合采工作面等。利用系數(shù)法 是平均負荷作為計算依據(jù) ,利用概率論分析出最大負荷與平均負荷的關(guān)系。這種計算方法雖理論依據(jù)較充分 , 但由于目前積累的實用數(shù)據(jù)不多 , 且計算步驟較繁瑣 , 精確度也并不比前兩種方法強多少 , 所以 , 目前以逐漸不被采用 . 最后兩種方法常用于方案估算。 生宿舍的負荷分析和計算 整個生活區(qū)的計算負荷表如下 編號 名稱 計 算 負 荷 30P/ 30Q/1 學校食堂 308 210 2 鍋爐 100 100 3 教師樓 270 120 4 校醫(yī)室 130 9 5 戶外照明 25 20 6 本所用電 10 0 7 學生宿舍 380 280 按需要系數(shù)法確定計算負荷 6 6 S 根據(jù)本工程的設(shè)計要求及給定的供電電源的分配，并對學校生活區(qū)的 負荷情況如表 1 采用需要系數(shù)法比較簡便，適用于用電設(shè)備臺數(shù)比較多，而單臺設(shè)備容量相差不大的情況，因而廣泛使用，應(yīng)用此法計算時，首先要正確判明用電設(shè)備的類別和工作狀態(tài)。當用電設(shè)備臺數(shù)少而功率相差懸殊時，需要系數(shù)法計算結(jié)果往往偏小，故不適用于低壓配電線路的計算，而適用于計算變、配電所的負荷。 確定擁有變電所低壓母線上的計算負荷，應(yīng)結(jié)合學校生活區(qū)情況其有功負荷和無功負荷分別計入一個同時系數(shù)（又稱參差系數(shù)或綜合系數(shù)）。于低壓母線用電設(shè)備組計算負荷直接相加來計算時?。?供電系統(tǒng)中取用的半個小時最大負荷30P，用電設(shè)備組的設(shè)備容量指用電設(shè)備組所有設(shè)備（不含備用的設(shè)備）的額定容量P 。有功計算負荷30，無功計算負荷 Q ，視在計算負荷， 計算電流為 總的有功計算負荷為3030 ， 總的無功計算負荷為3030 ，總的視在計算負荷為 23023030 , 總的計算電流為 ，則本工程的總計算負荷為 ： )( )7(30)6(30)5(30)4(30)3(30)2(30)1(3030 p )3801025130270100308( )( )7(30)6(30)5(30)4(30)3(30)2(30)1(3030 q )2 8 002091 2 01 0 02 1 0( v a 功率因數(shù)： 二項式法確定計算負荷 二項式法德基本公式是 030 N 3030 8 2223023030 0 33030 7 xe 30式中，中算方法同需要系數(shù)法；x 臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負荷，其中x 臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘浚?b 、 c 二項式系數(shù)。 如果用電設(shè)備組只有 1 2 臺設(shè)備時，則可認為30。對于單臺電動機， 則30,這里 為其額定效率。在設(shè)備臺數(shù)較少時， 本工程計算為 ： e v a 8t a 6 8 6 2t a o s 3030 功功率補償 于受感性負荷的影響使功率因數(shù)降低，負荷電流也減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，既節(jié)約了電能，有提高了電 壓質(zhì)量，而且可選較小容量的供電設(shè)備和導線電纜，因此提高功率因數(shù)對供電系統(tǒng)大有好處。則需考慮增設(shè)無功功率補償裝置，其容量為 )30 PQ 30式中， / 為無功補償率或比補償容量。這無功補償率，是表示使 有功功率由 高到 /所需要的無功補償容量 。 在負荷計算中， 有功損耗 無功損耗 Q T 配電所裝設(shè)了無功補償裝置以后，則在確定補償?shù)攸c以前的總計算負荷時，應(yīng)扣除無功補償容量，即總的無功計算負荷 30/30補償后總的視在計算負荷 230230/30 )( 1）無功補償容量 按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的 ，而目前只有 此，需進行無功功率的補償。 8 8! )1(30 裝人工補償裝置的方法既簡單又快，因此，這里采用在低壓母線裝設(shè)電容屏的方法來提高功率因數(shù)?？紤]到變壓器無功功率補償損耗遠大于有功功率損耗。一般Q )54( ,因此在低壓補償時，低壓側(cè)補 償?shù)墓β事愿哂?。而補償前低壓側(cè)的功率因數(shù)只有 此可得低壓側(cè)電容屏的容量為： )a n ( a r c c o s)t a n ( a r c c 8)t a n( t a n !30 8 = 2202) 補償后變壓器容量和功率因數(shù)： 補償后變電所低壓側(cè)的視在計算負荷： 230230)2(/30 )( 主變壓器的功率損耗： 變壓器高壓側(cè)的計算負荷 ： 有功計算負荷 ： 無功計算負荷 ： 視在計算負荷 ： 補償后的 功率因數(shù)為 : 這一功率因數(shù)滿足規(guī)定（ 求 。 由此例可以看出，采用無功補償來提高功率因數(shù)能使本工程取得可觀的經(jīng)濟效果。 第三章 變電所及主變壓器的選擇 電所所址選擇的一般原則 2 2(30!30 v a 6 2(30!30 0 4c o s ! )1(30! )1(30! 0 2! )1(30 8! )1(30 Q 9 選擇生活區(qū)變、配電所的所址，應(yīng)根據(jù)下列要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后確定： （ 1） 接近負荷中心。 （ 2） 進出線方便。 （ 3） 接近電源側(cè)。 （ 4） 設(shè)備運輸方便。 （ 5） 不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。 （ 6） 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所，當無法遠離時，不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風向的下風側(cè)。 （ 7） 不 應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相鄰。 （ 8） 不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險的正上方和正下方，且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方，當與有爆炸或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行國家 標準 92爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。 （ 9） 不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。 變電所擔負著從電力系統(tǒng)受電，經(jīng)過變壓，然后配電的任務(wù)。顯然，變配電所是整個學校生活區(qū)供電系統(tǒng)的樞紐，在學校生活區(qū)占有特殊而重要的地位。 在本設(shè)計中，考慮到學校生活區(qū)對電 能需要的重要性，聯(lián)系本學校生活區(qū)的實際地理位置情況，將本變電所設(shè)計為獨立式變電所，位置設(shè)在教室樓旁（見圖 3 10 圖 3在教師樓旁的空地上另建一幢建筑，用于放置變壓器，隔離開關(guān)等設(shè)備。 變壓器臺數(shù)的確定 一般學校變電所宜采用一臺變壓器。但是負荷集中且容量相當大的變電所，雖為三級負荷，也可采用兩臺或多臺變壓器。對于只采用一臺變壓器，必須在低壓側(cè)敷設(shè)與其他變電所相聯(lián)的聯(lián)絡(luò)線作為備用電源，或另有自備電源。在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當考慮負荷的 發(fā)展，留有一定的余地 根據(jù)以本校負荷情況得知，本校大部分負荷為三級負荷，要求供電性能的可靠，根據(jù)上述原則至少應(yīng)設(shè)一臺或一臺以上變壓器，考慮到節(jié)約投資，本校選用一臺變壓器作為主變壓器。 變壓器容量的確定 因為本所只裝一臺變壓器，所以主變壓器的容量 滿足全部用電設(shè)備總計算負荷 0S 適當考慮負荷的發(fā)展，應(yīng)適當考慮今后 5 10 年電力負荷的增長，留有一定的余地。變壓器的過負荷能力較小，更宜留有較大的裕量。 由于 本校選用了一臺主變壓器，根據(jù)上述原則，即： 6 330 考慮今后 5 10年的負荷發(fā)展，留 20%裕量，得： 395%)201163(1163 根據(jù)以上計算結(jié)果，本所選用容量為 1600 電所主變壓器和主結(jié)線方案的選擇 電所主變壓器的選擇 根據(jù)生活區(qū)的負荷和電源情況，生活區(qū)的主變壓器可有下列兩種方案： 11 （ 1）裝設(shè)一臺主變壓器變電所，型式采用 變壓器容量不小于總計算負荷30S， 而容量根據(jù)所得出來的數(shù)據(jù)，選160030S=1163即選一臺0 型的低損耗配電變壓器。至于生活區(qū)的二次負荷的備用電源，由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。（注：由于二次負荷達到 380V 側(cè)電流達到 509A，距離又較長，因此不能采用低壓聯(lián)絡(luò)線作備用電源。） （ 2）裝設(shè)兩臺主變壓器、型號采用 每臺容量的選擇， 即 K T )163) 同時每臺主變壓器容量應(yīng)小于全部一、二負荷之和 即 0( )I 因此選兩抬 0 型的低損耗配電變壓器。本所二級負荷的備用電源亦由與鄰近單位相聯(lián)的高壓聯(lián)絡(luò)線來承擔。 所主變壓器其他指標的確定 1 相數(shù)、繞組數(shù)和連接組別 由于供電電壓為 10用三相供電，并且本變電所只有兩 個電壓等級，故本變電所主變壓器應(yīng)當選擇三相雙繞組變壓器，連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行， 10形連接， 400 形連接。 2 調(diào)壓方式 普通型的變壓器調(diào)壓范圍小，僅為 %5 ，而且當調(diào)壓要求的變化趨勢與實際相反（如逆調(diào)壓）時，僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外，普通變壓器的調(diào)整很不方便，而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問題。它的調(diào)壓范圍較大，一般在 15%以上，而且要向系統(tǒng)傳輸功率，又可能從系統(tǒng)反送功率，要求母線電壓恒定，保證供電質(zhì)量情況下，有載調(diào)壓變壓器可以實現(xiàn)，特別 是在潮流方向不固定，而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時，有載調(diào)壓可解決。因此本所選用有載調(diào)壓變壓器。 3 冷卻方式 變壓器一般采用的冷卻方式有：自然風冷、強迫油循環(huán)風冷、強迫油循環(huán)水冷、強迫導向油循環(huán)冷卻?？紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性、要求及維護工作量， 12 本所選擇自然風冷冷卻方式。 生宿舍樓配電系統(tǒng)的確定 13 第四章 配電系統(tǒng)的確定 由于學校變電所僅能提供 10壓等級供電，所以本工程擬定了兩套供電方案，并經(jīng)過 各項指標的對比，選擇其中較為合適的一套作為本工程的供電方案。 一、 采用 400V 電壓供電 1、 400（ 1） 400 1）不需投資建設(shè)工廠總降壓變電所，并且少占土地面積； 14 2）工廠內(nèi)不裝設(shè)主變壓器，可簡化接線，便于運行操作； 3）減輕了維護工作量，較少了管理人員； 4）線路的故障率比 10供電可靠性不如 10 2、電壓損耗計算 全廠計算負荷 有功功率： 830 無功功率： va 30 視在功率： 6 8 6 230 功率因素： S 負荷電流： 3030 方案一采用 400V 電壓供電，廠內(nèi)不設(shè)總降壓變電所，即不裝設(shè)主變壓器，故無變壓器損耗問題。 考慮到本校負荷增長是逐漸的，為了節(jié)約有色金屬消耗量，按允許發(fā)熱條件選擇導線截面。查看有關(guān)手冊或產(chǎn)品樣本，選擇鋼芯鋁絞線允許載流量為 179A 足要求。該導線單位長度電阻 ，單位長度電抗為 。 二、采用 10電及變壓器的選擇 1、 101）對功率因素要求較低，可用減少提高功率因數(shù)補償設(shè)備的投資； 2）電壓損失小，調(diào)壓問題容易解決； 3）需要建設(shè)總降壓變電所，工廠供電設(shè)備便于集中控制管理，但要多占一定的土地面積； 4）根據(jù)運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)， 1000V 架空線路的故障率低一半，因而供電可靠性高； 15 2、根據(jù)本所主變壓器容量、類型的確定，可知其主要技術(shù)參數(shù)如下 ： 型 號 額 定 容 量壓組合（ 連接組標號 空載損耗載損耗載電流（ %） 短路阻抗（ %） 重量（ 高壓 分接（ %） 低壓 油重 器身重 總重 0 1600 11 825 1827 3618 3、 本所主變壓器容量確定后的計算負荷及電壓損失計算 （ 1）變壓器損耗計算： 有功損耗： 無功損耗： （ 2） 10計算負荷： 功率因素： 5 6 5 2 3 6 . 9c o s 0 . 9 26 1 7 1 . 3 6 （符合要求） 負荷電流：30301 6 1 7 1 . 3 6 1 0 1 . 83 3 3 5 4、輸電線路電壓損耗計算 為使兩個方案比較在同一基礎(chǔ)上進行，也按允許發(fā)熱條件選擇導線截面。查看有關(guān)手冊 或產(chǎn)品樣本，選擇 允許載流量為 179 122302 )1 6 0 03 4 1()2( 220 30100 %100 %2 )2(20v a 00 5100 6002 )1600 K)()( 3030 2230 T )22 16 足要求。該導線單位長度電阻 ，單位長度電抗為 。 本章小結(jié)：經(jīng)過綜合對比，方案二比方案一適合于本校配電系統(tǒng)要求，而且方案一以 400V 電壓供電，電壓損失到達了極為嚴重的程度，無法滿足類負荷長期正常運行的要求。因此，選用方案二，即采用10壓供電，建設(shè)校內(nèi)總降壓變電所，不論從經(jīng)濟性上還是從技術(shù)性上來看，都是合理的。 第五章 變電所主接線方案的設(shè)計 對電氣主接線的基 本要求 變配電所的電氣主接線，是按照一定的工作順序和規(guī)程要求連接變電所一次設(shè)備的一種電路形式。主電路圖又稱一次接線圖、主接線圖、一次接線圖。由于電力系統(tǒng)為三相對稱系統(tǒng)，所以電器主接線圖通常以單線圖來表示，使其簡單清晰。它直觀地表示了變配電所結(jié)構(gòu)特點、運行性能、使用電氣設(shè)備的多少及前后安排等，對邊配電所的安全運行電氣設(shè)備的選擇配電裝置布置和電能質(zhì)量等都起著決定性作 17 用。 變配電所主接線方案的確定必須綜合考慮安全性、可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等多方面的要求。 （ 1） 安全性：符合國家標準和有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人生 和設(shè)備的安全。 （ 2） 可靠性：應(yīng)根據(jù)負荷的等級，滿足符合在各種運行方式下對負荷供電可靠性的要求。 （ 3）靈活性和方便性：能適應(yīng)系統(tǒng)所需的各種運行方式，操作維護簡便。在系統(tǒng)故障和設(shè)備檢修時，應(yīng)保證非故障和非檢修回路繼續(xù)供電。能適應(yīng)符合發(fā)展，要求考慮最終接線的實現(xiàn)以及在場地和施工等方面的可靠性。 （ 4）經(jīng)濟性：在滿足以上要求的前提下盡量使主接線簡單，投資少，運行費用低。 此外，對主接線的選擇，還應(yīng)考慮受電容量地點短路容量的大小、用電負荷的重要程度、對電能計量（如高壓側(cè)還是低壓側(cè)計量動力及照明分別計量 等）及運行操作技術(shù)的需要等因數(shù)。如需要高壓側(cè)計量電能的，則應(yīng)配置高壓側(cè)電壓互感器和電流互感器（或計量柜）；受用電大小和用電負荷得重要得或?qū)\行操作快速的用戶，則應(yīng)配置自動開關(guān)及相應(yīng)的電氣操作系統(tǒng)裝置；手電容量雖小，但受電地點短路容量大的，則應(yīng)考慮保護設(shè)備開斷短路電流的能力，如采用真空斷路器等；一般容量小且不重要的用電負荷，可以配置跌落式熔斷器控制和保護。 本次變電所設(shè)計的主接線方案 方案：單母線主接線 原理圖如下 : 18 從性質(zhì)和負荷等級來看，屬于二級負荷。不 屬于對供電可靠性要求較高的用戶。本設(shè)計中為了節(jié)省經(jīng)濟開支，故采用單母線主接線。 第六章 短路電流計算及設(shè)備的選擇 路故障的原因、種類、及危害 短路是指不同相之間，相對中性線或地線之間的直接金屬性連接和經(jīng)小阻抗連接。短路時不同電位的導電體之間通過電弧和其他小阻抗非正常連接在一起。 19 一、短路的原因 造成短路的主要原因，是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞。 1 工作人員由于沒有遵守操作規(guī)程而發(fā)生的誤操作，如帶負荷拉、合隔離開關(guān)，檢修后忘拆地線合閘，也可能造成短路。 2 電力線路發(fā)生短線和倒 干事故導致短路，或者誤將高壓設(shè)備接入較高電壓。 3 鳥獸跨越在裸露的相線之間或相線與接地物體之間或者咬壞設(shè)備的絕緣也時導致短路的一個原因。 二、短路的種類 在兩相短路中，可能發(fā)生的短路類型有兩相接地短路和單相短路。 三相交流系統(tǒng)的短路主要有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路幾種。三相短路是指供配電系統(tǒng)三相導體間的短路，用 3k 表示。如圖 a 所示；兩相短路是指三相供配電系統(tǒng)中任意兩相導體間的短路，用 (2)k 表示。如圖 b 所示；單相短路是指供配電系統(tǒng)中任意一相經(jīng)大地與中性點或與中性線發(fā)生的短路，用 (1)k 表示，如圖 c 所示 ；兩相接地短路是指中性點不接地系統(tǒng)中任意兩相發(fā)生了單相接地而產(chǎn)生的短路，用 (1.1)k 表示，如圖 d 所示。 上述各種短路中，三相短路屬于對稱短路，短路回路的三相阻抗相等，所以三相短路的電流和電壓也是對稱的，只是電流值比正常值增大，電壓比額定電壓降低。其他短路屬于不對稱短路。因此，三相短路可以用對稱三相電路分析，不對稱短路可以采用對稱分量法分析，即把一組不對稱的三相量分解成三組對稱的正序、負序 20 和零序分量來分析研究。在電力系統(tǒng)中發(fā)生單相短路的可能性最大，發(fā)生概率約在10%右。發(fā)生三 相斷路可能性佷小，只有 5%左右。但通常三相短路的短路電流最大，危害最嚴重，所以短路電流的計算重點三相短路電流的計算。 三、短路危害 發(fā)生短路時，由于短路回路的阻抗很小，產(chǎn)生的短路電流較正常電流大數(shù)十倍，可能高達數(shù)萬甚至數(shù)十萬安。同時，系數(shù)電壓降低，離短路點越近電壓降低越大，三相短路時，短路點的電壓可能降低到零，短路將造成嚴重危害。因此，在配電系統(tǒng)設(shè)計和運行中應(yīng)采取有效措施設(shè)法消去可能引起短路的一切原因，使系統(tǒng)安全可靠運行。 路電流計算的目的 ： 在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個 重要環(huán)節(jié)。其目的是： （ 1）在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等。 （ 2）在選擇載流導體及電器元件時，為了保證設(shè)備在正常運行和短路情況下都能安全，可靠地工作，同時又力為節(jié)約資金，這就需對有關(guān)短路電流值進行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和開斷能力的檢驗。 （ 3）為選擇繼電保護方式和進行整定計算提供依據(jù)。 （ 4）接地裝置的設(shè)計，也需用短路電流。 路電流計算的一般規(guī)定 ： 按照 高壓配電裝置設(shè)計技術(shù)規(guī)程 和 導體和電器選擇設(shè)計技術(shù)規(guī)定 的 有關(guān)條文，對于驗算導體和電器時所用短路電流，一般有以下規(guī)定。 （ 1）計算的基本情況： a、電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行； b、所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）； 21 c、短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間； d、所有電源的電勢相位角相同； e、應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才予以考慮。 （ 2）接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能 用僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。 路計算的基本概念 一、無限大容量供電系統(tǒng)三相短路電流的計算。 三相短路電流的計算常用的計算方法有歐姆法和標幺值法兩種。歐姆法是短路電流計算的基本方法，適用于兩個及兩個以下的電壓等級的供電系統(tǒng)；而標幺值適用于多個電壓等級的供電系統(tǒng)。 1 歐姆法 。 短路計算中阻抗都采用“歐姆”為單位。對無限大系統(tǒng)，三相短路電流周期分量有效值按下式計算： 式中，路點的計算電壓，一般取37； Z 、 R 、 X 分別是短路的總阻抗、總電阻和總電抗值。 在高壓電路的短路計算中通?？傠娮璞柔t(yī)電阻大，所以一般只記電抗，不記電阻；在低壓電路的短路計算中，也只有當短路電路的 /3時，才考慮電阻。若不記電阻，三相周期分量有效值為 三相短路容量為 2 標幺值法 標幺值用上表 *表示，基準值用下表 d 表示。 容量、電壓、電流、阻抗的標幺值分別為 )M V A 物 理 量 的 有 名 值 （ 、 標 幺 值 物 理 量 的 基 準 值 （ 、 ）( 3 )223 | | 3 ( 3 ) 3 | |I Z( 3 ) ( 3 )3k c I 22 * 基準容量準電壓準電流d I 和電壓方程 3d d I 。因此，四個基準值中有兩個基準值是獨立的，通常選額定的基準容量和基準電壓按下式求出基準電流和基準阻抗： 3dd 準值的選取是任意的，但為了計算方便，通常取 100基準容量，取線路平均額定電壓為基準電壓。線路的額定電壓和基準電壓對照下表 線路的額定電壓和基準電壓 額定電壓/ 10 35 110 220 500 基準電壓/7 115 230 550 用基準容量和元件所在電壓等級的基準電壓計算的阻抗標幺值，和將元件的阻抗換算到短路點所在的電壓等級，在用基準容量和短路點所在電壓等級的基準電壓計算的阻抗標幺值相同，即變壓器的變化比標幺值等于 1，從而避免了多幾點呀系統(tǒng)中阻抗的換算。從而，短路回路總店抗的標幺值可直接由各個元件的電抗標幺值相加而得。這也是采用標幺值計算短路電流具有的計算簡單、結(jié)果清晰的優(yōu)點。 3 短路回路元件的標幺值阻 抗： 短路電流計算時，需要計算短路回路中各個電器元件的阻抗及短路回路阻抗。 電力系統(tǒng)的電抗標幺值： * 電力變壓器電阻抗標幺值： * %100 電力線路電抗標幺值： * 2 23 電抗器電抗標幺值： *25%100 3R N 短路電路中各個元件的電阻抗標幺值求出以后，即可以利用其等效電路圖進行電路簡化，計算其總店主抗標幺值。 4 三相短路電流計算 無限大容量系統(tǒng)三相短路電流周期分量有效值的標幺值可按下式計算 ( 3 )( 3 ) *13k c dk d 由此可求得三點短路電流周期分量有效值及三相短路容量的計算公式 ( 3 ) * ( 3 ) * *dk k d I X ( 3 ) ( 3 )*33 c d dk c 利用前面的公式可以求出其他短路電流 校變電所的短路電流計算 一、三相短路電流的計算 1、 1k 點短路 1） 查工廠供電附錄表 8得 10 10 型斷路器的斷流容量為 750 ，因此 2211 2） 架空線路的電阻：查工廠供電表 3 1得0 0 . 3 5 / 20 0 . 3 5 / 1 0 . 3 5l k m k 3） 繪出短路等效圖，計算其總阻抗 ( 計算三相短路電流和短路 容量 1）三相短路電流周期分量有效值 1(13 1 2) 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 ( 3 ) ( 3 ) ( 3 )1 1 2 . 1k I 24 3） 三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值 ( 3 ) ( 3 )( 3 ) ( 3 )2 . 5 5 2 . 5 5 1 2 . 1 3 0 . 8 61 . 5 1 1 . 5 1 1 2 . 1 1 8 . 2 7 k k 4） 短路容量 ( 3 ) ( 3 )1113 3 1 0 . 5 1 2 . 1 2 2 0 . 1k V k A M V 2、 2k 點短路（2 ） 1） 電力系統(tǒng)的電抗 2421( 0 . 4 ) 2 . 1 3 1 0750 2）架空線路的電抗 2 2 322010 . 40 . 3 5 1 0 . 5 1 1 01 0 . 5 3）變壓器的電抗：由工廠供電附錄表 5可查得 %62 2 323% 6 ( 0 . 4 ) 9 . 6 1 01 0 0 1 0 0 1 0 0 0 4）繪制短路等效電路圖 1 / 0 . 0 0 0 3 2 2 / 0 . 0 0 0 5 1 3 / 0 . 0 0 9 6K - 2總阻抗值為 4 3 3 3( 2 ) 1 2 3 2 . 1 3 1 0 0 . 5 1 1 0 9 . 6 1 0 1 0 . 3 2 1 0 X X 計算三相短路電流 和短路容量 1）三相短路電流周期分量有效值 ( 3 )22 3( 2 )0 . 4 2 2 . 3 53 3 1 0 . 3 2 1 0 2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 ( 3 ) ( 3 ) ( 3 )2 2 2 . 3 5k I 3）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流 有效值 25 ( 3 ) ( 3 )( 3 ) ( 3 )1 . 8 4 1 . 8 4 2 2 . 3 5 4 1 . 11 . 0 9 1 . 0 9 2 2 . 3 5 2 4 . 3 6 k k 4）三相短路容量 ( 3 ) ( 3 )2223 3 0 . 4 2 2 . 3 5 1 5 . 4 8k V k A M V 短路計算結(jié)果 短路計算點 三相短路電流 /相短路容量 / (3)(3)I (3)I (3)(3)(3)4. 36 15. 48 二、兩相短路電流的計算 實際中出了需要計算三相短路電 流，還需要計算不對稱短路電流。用于繼電保護靈敏度的校驗。不對稱短路電流計算一般采用對稱分量法。 22( 2 ) ( 3 )11( 2 ) ( 2 )3 0 . 8 6 6 1 2 . 1 1 0 . 4 823 0 . 8 6 6 2 2 . 3 5 1 9 . 3 62 k k A 26 第七章 變電所二次回路方案的選擇和繼電保護選擇 壓斷路器的操作機構(gòu)控制與信號回路 高壓斷路器的操作機構(gòu)控制與信號回路 ，斷路器采用手力操作機構(gòu)，其控制與信號回路如圖 5示。 電所的電能計量回路 變電所的電能計量回路，變電所高壓側(cè)裝設(shè)專用計量柜，裝設(shè)三相有功 電度表和無功電度表，分別計量整個生活區(qū)消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月生活區(qū)的平均功率因數(shù)。計量柜由上級 供電部門加封和管理。 電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 ，變電所高壓側(cè)裝有電壓互感器、避雷器柜，其中電壓互感器為 3 個 ，組成 Y。 /Y。 / （開口三角）的結(jié)線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察如其結(jié)線圖。 27 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電流表，結(jié)線見圖，高壓進線上，亦裝有電流表。 低壓側(cè)的 動力出線上，均裝有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上裝有三相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器組線路上，裝有無功電度表 。每一回路均裝有電度表低壓母線裝有電 28 壓表。儀器的準確度等級按規(guī)范要求。 電所的保護裝置 變壓器的繼電保護 裝設(shè)瓦斯保護。 當變壓器油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。 裝設(shè)反時限過過電流的保護。 采用 相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。 過電流保護動作電流的整定。 m a xr e l wo p Lr e 其中m a x 1 2 1 6 0 0 / ( 3 1 0 ) 2 9 2 . 3 8 1 8 4 . 7 6L N K V A K V A 1 1 6 0 / 5 3 2 1 . 3 1 1 8 4 . 7 6 9 . 40 . 8 3 2 整定為 10A。（注：0A）。 過電流保護動作時間的整定：因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（ 10倍動作電流動作時間）可整定為最短的 過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗： m 5其中 ( 3 )m i n 2 / 0 . 8 6 6 1 8 / (1 0 / 0 . 4 ) 0 . 6 2k k K K A K V K V K A 1 / 1 0 3 2 1 3 2 0o p o p i K K A A 0 . 6 2 1 . 9 4 1 . 5320 滿足靈敏系數(shù)的要求 裝設(shè)電流速斷保護。利用 速斷電流的整定： m a xr e l wq b 其中 ( 3 )m a x 2 1 8 , K A 1 1， 1 6 0 / 5 0 3 2， 1 0 / 0 5m a xr e l wq b 1 . 4 1 1 8 3 1 . 53 2 2 5 A 速斷電流倍數(shù)整定為 / 3 1 . 5 / 1 0 3 . 1 5q b q b o I A (注：是必須在 2 8之內(nèi) ) 電流速斷保護靈敏系數(shù)的檢驗： 29 m 5（或 2） 其中 ( 3 )m i n 1 0 . 8 6 6 1 . 0 6 0 . 9 2 K A K A ，1 / 3 1 . 5 3 2 / 1 1 0 0 8q b q b i K K A 因此其保護靈敏系數(shù)為： 0 . 9 2 / 1 0 0 8 0 . 9 1K A A 查表可知：按 定，電流保護含電流速斷保護這里裝設(shè)的電流速斷保護系數(shù)稍低一些。 為備用電源的高 壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 （ 1）裝設(shè)反時限過電流保護。亦采用 相兩繼電器式接線，去分流跳閘的操作方式。 過電流保護動作電流的整定 m a xr e l wo p Lr e 中02取30 0 . 6 7 7 . 7 4 6 . 6I A A ， ， 1， ，1 6 0 / 5 3 2 m a xr e l wo p Lr e 1 . 3 1 2 4 6 . 6 4 . 70 . 8 3 2 A 整定為 10A 過電流保護動作時間的整定。 按終端保護考慮，動作時間整定為 過電流保護靈敏系數(shù)。因無鄰近單位變電所 10法檢驗靈敏系數(shù)，只有從略 （ 2）裝設(shè)電流速短保護 亦采用 速斷裝置但因無經(jīng)鄰近單位變電所和聯(lián)絡(luò)線至本校變電所高壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法整定計算和檢驗靈敏 系數(shù)，只有從略 電所低壓側(cè)的保護裝置 （ 1）低壓總開關(guān)采用 型低壓斷路器，三相均裝過流脫扣器，既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷（利用其長延時脫扣器），而且可保護低壓側(cè)單相接地短路 動穩(wěn)定校驗 30 ( 3 )m a x 3 5 3 3 . 1 2 A i K A 熱 穩(wěn)定校驗 22 (3)tI t i 226 0 4 0 1 4 4 1 8 0 . 7 5 2 4 3K A K A 滿足要求 （ 1） 低壓側(cè)所有出線均采用 瞬時脫扣器可時限對線路短路故障的保護 31 第八章 變電所一次設(shè)備的選擇與校驗 一、 架空線的選擇與校驗 1、架空線的選擇 架空線路是指是為設(shè)架在電桿上用于輸送電能的線路。由于其要經(jīng)常承受自身重量和各種外力的作用，而且承受大氣中有害物質(zhì)的侵蝕，所以導電材質(zhì)必須有良好的導電性、耐腐蝕性和機械強度。然而，學校生活區(qū)的線路多采用架空線，這是應(yīng)為它具有投資費用低，施工容易，故障易查找，便于檢修等優(yōu)點。但它具有可靠性差，受外 界環(huán)境影響大，需要足夠的線路長廊，有礙觀瞻等缺點，時期使用范圍受到一定的限制。 導線有裸導線和絕緣導線兩種，架空線路一般采用裸導線，因為裸導線的散熱條件比絕緣導線的好，可以傳輸較大的電流。同時裸導線的造價比絕緣導線造價低卻得到了廣泛使用。導線的材料有鋁和