畢業(yè)設(shè)計(jì)工廠10KV高壓配電所設(shè)計(jì).doc

工廠10KV高壓配電所設(shè)計(jì)10KV High Voltage Power distribution design of factory專業(yè)名稱： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 作者姓名： 唐方燦 指導(dǎo)老師： 肖 洪 流 2011年12月7日摘 要 工廠10KV配電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護(hù)等功能，然后將電能安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場(chǎng)所。配電所涉及方面很多，需要考慮的問題多，分析配電所擔(dān)負(fù)的任務(wù)及用戶負(fù)荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，確定用戶無功功率補(bǔ)償裝置。同時(shí)進(jìn)行各種變壓器的選擇，從而確定配電所的接線方式，再進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇送配電網(wǎng)絡(luò)及導(dǎo)線，進(jìn)行短路電流計(jì)算，選擇配電所高低壓電氣設(shè)備。本配電所的初步設(shè)計(jì)包括了：（1）功率補(bǔ)償（2）變壓器確定 （3）系統(tǒng)接線方案選擇 （4）短路電流的計(jì)算 （5）繼電保護(hù)的選擇與整定（6）防雷與接地保護(hù)等內(nèi)容關(guān)鍵詞：配電所；主接線；繼電保護(hù)Abstract 10KV substation power plant is an important part of the system, the electrical equipment and wiring distribution network according to a certain way of composition, he obtained power from the power system, through its transformation, distribution, transportation and protection functions, then energy safe, reliable, economical transportation to each place setting to switch electrical equipment. Distribution involves many aspects, many problems need to be considered, analysis of distribution of the tasks and user load, etc., select the site, the use of user data for load calculation to determine the reactive power compensation device users. While the choice of a variety of transformers in order to determine the distribution of the wiring, then short-circuit current calculation, select the electric Transmission and Distribution network and conductors, the short-circuit current calculation, select the high and low voltage electrical distribution equipment. The distribution of the preliminary design include: (1) power compensation (2) to determine the transformer (3) system wiring scheme selection (4) short-circuit current calculation (5) relay selection and tuning (6), lightning protection and grounding protection, etc. Keywords: distribution of; main wiring; relay目錄第一章緒論61.1工廠變配電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想61.2原始負(fù)荷6第二章 配電所負(fù)荷確定及功率補(bǔ)償62.1負(fù)荷等級(jí)劃分62.2無功補(bǔ)償計(jì)算7第三章 配電所變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定83.1變壓器的分類8 3.2變壓器的構(gòu)造及常用連接組別83.3電力變壓器的型號(hào)93.4主變壓器選型應(yīng)考慮的因素93. 5 配電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇93. 5. 1主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇93. 6 變壓器臺(tái)數(shù)的選擇10第四章 配電所的主接線方案114.1主接線的定義及基本要求114.2供電系統(tǒng)的接線方式124.3 配電所的主接線方式124. 3. 1線路變壓器接線124. 3. 2橋式接線134. 3. 3單母線分段式接線144. 3. 4雙母線接線144.4 配電所接線方案的一般要求144.5 配電所高壓側(cè)主接線的選擇15第五章 短路的計(jì)算165.1短路電流的基本概念165. 1. 1短路原因165. 1. 2短路的種類165. 1. 3短路的危害175. 1. 4研究短路的目的175. 1. 5進(jìn)行短路計(jì)算的基本假設(shè)185.2 短路計(jì)算的方法步驟與作用公式185. 2. 1短路計(jì)算的方法與步驟185. 2. 2短路計(jì)算的常用公式195.3 本設(shè)計(jì)短路計(jì)算19第六章 電氣設(shè)備選擇226.1 電氣設(shè)備選擇原則226.1.1按正常工作條件選擇額定電壓與額定電流226.2 開關(guān)設(shè)備的原則236. 2. 1高壓斷路器的選擇及校驗(yàn)236. 2. 2高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇246. 2. 3隔離開關(guān)的選擇246. 2. 4高壓熔斷器的選擇256. 2. 5高壓開關(guān)柜的選擇266.3 本配電所10KV的主要設(shè)備選擇校驗(yàn)266.4 母線選擇276. 4. 1材料及形狀的選擇276. 4. 2母線截面積的選擇276. 4. 3 10KV 高壓母線的選擇276.5儀用互感器的選擇296. 5. 1電流互感器選擇296. 5. 2電壓互感器選擇296.6架空線的選擇296.5電纜進(jìn)線的選擇30第七章 二次回路設(shè)計(jì)及繼電保護(hù)的正定計(jì)算307.1概述 307.2二次接線的基本要求307.3二次接線的主要元件317.4配電所二次回路設(shè)備的選擇317. 4. 1配電所二次回路的類別及其功能317. 4. 2繼電保護(hù)裝置選擇的一般要求327. 4. 3自動(dòng)裝置選擇的一般要求337. 4. 4絕緣監(jiān)察裝置與測(cè)量?jī)x表選擇的一般要求337. 4. 5斷路器控制和信號(hào)回路選擇的一般要求347. 4. 6操作電源選擇的一般要求357.5繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置357. 5. 1過電流保護(hù)裝置357. 5. 2繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算35第八章 配電所的防雷和接地378.1 概述378.2 雷電的形式及危害性378.3 10KV配電所的防雷保護(hù)388. 3. 1概述388. 3. 2 10KV配電所的防雷保護(hù)388. 3. 3 10KV配電線路防雷措施398. 3. 4 10KV配電所設(shè)備防雷措施408.4 配電所的接地網(wǎng)41附表42總結(jié)43第1章 緒論1.1 工廠配電所設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想工廠的供配電系統(tǒng)是是電力系統(tǒng)的終端網(wǎng)絡(luò)，它的供電環(huán)節(jié)多少不是固定不變的，它是工廠總負(fù)荷量的大小、工廠與供電電源之間的距離以及地區(qū)電網(wǎng)的供電條件等綜合因素決定的。因此本次設(shè)計(jì)主要考慮到以下問題：(1)設(shè)備安全和人身安全。要滿足這一點(diǎn)，必須按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和范圍規(guī)定，正確選擇電器設(shè)備及正常情況下的監(jiān)視系統(tǒng)和正常情況下的保護(hù)系統(tǒng)，考慮到各種人身安全的技術(shù)措施。(2)供電的可靠性。接線應(yīng)滿足不同負(fù)荷的不中短供電要求。(3)供電的靈活性。由于負(fù)荷的分散性以及工廠擴(kuò)建的可能性和利用最小的切換，能適應(yīng)不同的運(yùn)行方式。例如：負(fù)荷不均衡時(shí)，能自動(dòng)的切除不許要的變壓器，而在最大負(fù)荷時(shí)，有能方便的投入，以利于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。檢修時(shí)操作簡(jiǎn)單，不至于斷電。(4)工廠的經(jīng)濟(jì)性。在滿足以上的情況下，保障設(shè)計(jì)投資少，但不要以投資最少為最佳方案，因?yàn)橥顿Y的限額可能會(huì)影響到靈活性和經(jīng)濟(jì)性，以至工廠停電，造成工廠的更大經(jīng)濟(jì)塤失。接線的方式還應(yīng)考慮到滿足現(xiàn)在和將來的發(fā)展需要。 由此，在總體規(guī)劃中要實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、和環(huán)境效益的綜合優(yōu)化，達(dá)到布局合理，功能齊全，投資經(jīng)濟(jì)，節(jié)能節(jié)地，既能分期實(shí)施，又能相對(duì)完整，同時(shí)考慮遠(yuǎn)期的發(fā)展，按照動(dòng)態(tài)體系進(jìn)行規(guī)劃。1.2原始負(fù)荷(1)負(fù)荷指標(biāo)根據(jù)工廠變變所現(xiàn)有的工作系統(tǒng)的特點(diǎn)及今后發(fā)展的需要，本工程各主要車間的負(fù)荷指標(biāo)是7000千伏安。第2章配電所負(fù)荷確定及功率補(bǔ)償2.1 負(fù)荷等級(jí)劃分由于工廠用電設(shè)備多、負(fù)荷大，對(duì)供電的可靠性要求很高，因此應(yīng)準(zhǔn)確劃分負(fù)荷的等級(jí)，做到安全供電，節(jié)約投資。對(duì)負(fù)荷等級(jí)的劃分標(biāo)準(zhǔn)是：(1)一級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成人員傷亡者或重大設(shè)備損壞給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來重大損失。；(2)二級(jí)負(fù)荷：中斷供電將造成大量減產(chǎn)和廢品，以至損壞生產(chǎn)設(shè)備，在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失；(3)三級(jí)負(fù)荷：凡不屬一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者。而本設(shè)計(jì)作為變點(diǎn)所的變電所，它包含有一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)負(fù)荷。主要為二級(jí)負(fù)荷。2.2 無功補(bǔ)償計(jì)算無功補(bǔ)償計(jì)算就是把無功功率因數(shù)由cos1提高到cos2時(shí)需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率補(bǔ)償容量（kvar）由=0.82 （S=7000） 得=5740KW 由=7000kvA 得=4006kavr 無功補(bǔ)償計(jì)算按下式計(jì)算：380V側(cè)無功補(bǔ)償容量：QC=P30（tan1- tan2） （2-7） =5740（1.02-0.43） =57400.59 =3386.6kvar其中： cos1=0.7 cos2=0.92 tan1=1.02 tan2=0.43380V側(cè)補(bǔ)償后無功負(fù)荷：Q130=Q30-QC （2-8）=4006-3386.6=619.4kvar380V側(cè)補(bǔ)償后視在負(fù)荷： S130= =5906 KVA補(bǔ)償后功率因數(shù)達(dá)到：cos1=P30/S130=5740/5906=0.97主變壓器的功率損耗：P0.025S130=0.025906=118.12kWQ0.1S130=0.15906=590.6kvar10kV側(cè)的負(fù)荷 有功：P230=5740+118.12=5858.12kW 無功：Q230=619.4+590.6=1210kvar 視在：S230=5978補(bǔ)償后的功率因數(shù)：cos2=P230/S230=5858.12/6166.4=0.95第3章 配電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定3.1 變壓器的分類變壓器通常分為電力變壓器和特殊變壓器兩大類。工廠變電所常用的是電力變壓器。電力變壓器可按下列方法分類：(1) 按用途分類：有升壓變壓器、降壓變壓器、配電變壓器、聯(lián)絡(luò)變壓器（聯(lián)絡(luò)幾個(gè)不同電壓等級(jí)的電網(wǎng)用）和廠用變壓器（供發(fā)電廠自用電）等。(2)按相數(shù)分類：有三相變壓器、單相變壓器。(3) 按線圈數(shù)分類：有雙線圈變壓器、三線圈變壓器。(4) 按冷卻方式分類：有油浸自冷變壓器、油浸風(fēng)冷變壓器、油浸水冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷變壓器、干式空氣自冷變壓器、干式澆注絕緣變壓器等。3.2 變壓器的構(gòu)造及常用連接組別電力變壓器一般由器身（鐵心、線圈、絕緣、引線及分接開關(guān)等）、油箱（油箱以及放油閥門、活門、小車、接地螺絲、銘牌等附件）、冷卻裝置（散熱器或冷卻器）、保護(hù)裝置（油枕、油表、安全氣道、呼吸器、測(cè)溫元件、凈油器、氣體繼電器等）和出線裝置（高壓套管、低壓套管）等組成。變壓器接線組別是指變壓器各相線圈的連接方法，以及一次線電壓和二次線電壓之間的相位關(guān)系。國(guó)家規(guī)定單相電力變壓器連接組別有三種，即1/112、1/11212和01/11212；三相電力變壓器有五種，即Y/Y012、Y/11、Y0/11、Y0/Y12和Y/Y12。目前，三相電力變壓器常用的接線組標(biāo)號(hào)為Y/Y012、Y/11、Y0/11。在區(qū)別不同的連接組時(shí)，我國(guó)采用的是時(shí)鐘表示法。具體做法是把高壓和低壓側(cè)的線電壓向量作為時(shí)鐘面上的長(zhǎng)針和短針。當(dāng)長(zhǎng)針固定指向12點(diǎn)時(shí)，短針?biāo)傅溺婞c(diǎn)就是連接組的組別。例如：當(dāng)長(zhǎng)針指向12點(diǎn)而短針也指向12點(diǎn)，而針重合時(shí)，則接線組別為12，即表示高低壓兩側(cè)線電壓同相；若長(zhǎng)針指12點(diǎn)，而短針指在11，則接線組別為11，即表示高低壓兩側(cè)線電壓相差330O。3.3 電力變壓器的型號(hào)國(guó)內(nèi)變壓器的型號(hào)用字母和數(shù)字表示，它分兩部分，前一部分有漢語拼音字母和一位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，分別表示變壓器的類別、結(jié)構(gòu)、特征、用途及設(shè)計(jì)序號(hào)等。后一部分有兩位數(shù)字和兩個(gè)字母組成，分別表示變壓器容量、高壓線圈電壓及防護(hù)代號(hào)等。而電力變壓器的型號(hào)有SL7型、S7型和S9型等。舉例說明：SL7125/6表示三相、油浸自冷式、鋁導(dǎo)線線圈、額定容量為125KVA、高壓線圈電壓6KV、第七次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器。SJL1100/10 表示三相、油浸自冷式、鋁導(dǎo)線線圈、額定容量為100KVA、第一次系列設(shè)計(jì)的電力變壓器。3.4 主變壓器選型應(yīng)考慮的因素(1)變電所所在的具體位置；(2)主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；(3)當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)變電所的管理體制；(4)當(dāng)?shù)貧夂驐l件。3.5 配電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇3.5.1 主變壓器臺(tái)數(shù)的選擇當(dāng)SNS30時(shí)，選一臺(tái)變壓器；當(dāng)SN0.7S30，SN TS30（+0時(shí)，選用兩臺(tái)變壓器。其中SN T為單臺(tái)主變壓器容量，S30為變電所總的計(jì)算負(fù)荷。S30（+）為變電所一、二級(jí)負(fù)荷的計(jì)算負(fù)荷。擁有兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器的變電所，各臺(tái)變壓器通常采取分別運(yùn)行。如果采取并列運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：變壓比相同、聯(lián)接組別相同、短路電壓相同等，容量差別不宜過大?？偨祲鹤冸娝儔浩鲾?shù)量及容量選擇是根據(jù)變壓器過負(fù)荷能力投資，可靠性綜合考慮結(jié)果，總降壓變電所中設(shè)置2臺(tái)變壓器是好處的。2臺(tái)變壓器的備用方式有2種：(1)明備用：即1臺(tái)工作，1臺(tái)備用。2臺(tái)變壓器均按100%計(jì)算負(fù)荷選擇。(2)暗備用：每臺(tái)變壓器都按計(jì)算負(fù)荷的70%選擇。正常運(yùn)行時(shí)2臺(tái)變壓器承擔(dān)50%的最大負(fù)荷。則完全滿足經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求；而在故障時(shí)，由于0.75，可以過負(fù)荷1.4倍，一臺(tái)變壓器可承擔(dān)全部最大負(fù)荷。這種備用方式既滿足正常工作時(shí)經(jīng)濟(jì)要求，又能在故障情況下承擔(dān)全部負(fù)荷，是較合理的備用方式，因此應(yīng)用較廣泛。電力變壓器容量的最后決定還應(yīng)綜合考慮發(fā)展負(fù)荷及變電所主接方案的選擇，做出幾個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較后再作最后的決定。3.6變壓器容量的選擇 變壓器的容量SNT首先應(yīng)保證在計(jì)算負(fù)荷SC下變壓器能長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。 對(duì)有兩臺(tái)變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺(tái)容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： 滿足總計(jì)算負(fù)荷70%的需要，即SNT(0.6-0.7） S =（42004900） 滿足全部一、二級(jí)負(fù)荷SC(I+II)的需要，即SNTSC(I+II) 條件是考慮到兩臺(tái)變壓器運(yùn)行時(shí)，每臺(tái)變壓器各承受總計(jì)算負(fù)荷的50%，負(fù)載率約為0.7，此時(shí)變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺(tái)變壓器承受總計(jì)算負(fù)荷時(shí)，只過載40%，可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間。在此時(shí)間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級(jí)負(fù)荷。條件是考慮在事故情況下，一臺(tái)變壓器仍能保證一、二級(jí)負(fù)荷的供電。根據(jù)無功補(bǔ)償后的計(jì)算負(fù)荷，S=7000kVA 即SNT0.6*7000=4200kVA 取變壓器容量為5000kVA表3.1 主變壓器的選擇因此，選擇為S95000/10型電力變壓器。額定容量SN /kVA聯(lián)結(jié)組別空載損耗PO /kW短路損耗PK /kW空載電流I O %阻抗電壓U K %5000Yd116390.95.5第4章 配電所主接線方案4.1 主接線定義及基本要求變電所的（電氣）主結(jié)線也稱一次（系統(tǒng)）結(jié)線。它的含義是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜及電抗器、避雷器、電容器等電氣設(shè)備以一定次序連接起來的接受和分配電能的電路。而主接線圖是指該種電路的接線方式。主接線對(duì)變配電所電氣設(shè)備選擇、配電裝置、運(yùn)行的可靠性，均有重要影響。對(duì)主接線要求做到：可靠性、靈活性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。其中，安全可靠的技術(shù)是首要的，決不允許在運(yùn)行或檢修時(shí)由于設(shè)計(jì)不合理而發(fā)生人身事故和重大設(shè)備事故。經(jīng)濟(jì)節(jié)約是一貫的原則，仍應(yīng)重視，但必須是考慮投資與運(yùn)行費(fèi)用的總效果最為經(jīng)濟(jì)。（1） 供電可靠應(yīng)根據(jù)負(fù)荷等級(jí)的不同采取相應(yīng)的接線方式來保證其不同的可靠性要求。不可片面強(qiáng)調(diào)供電可靠性而造成不必要的浪費(fèi)。在設(shè)計(jì)時(shí)，不考慮雙重事故。（2） 操作方便，運(yùn)行靈活供電系統(tǒng)的接線應(yīng)保證工作人員在正常運(yùn)行和發(fā)生事故時(shí)，便于操作和檢修，以及運(yùn)行靈活，倒閘方便。為此，應(yīng)簡(jiǎn)化接線，減少供電層次和操作程序。（3）經(jīng)濟(jì)合理接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應(yīng)力求簡(jiǎn)單，以減少設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用。提高經(jīng)濟(jì)性的有效措施之一就是高壓線路盡量深入負(fù)荷中心。（4） 便于發(fā)展接線方式應(yīng)保證便于將來發(fā)展，同時(shí)應(yīng)能滿足分期建設(shè)的需要。4.2 供電系統(tǒng)的接線方式供電系統(tǒng)的接線方式按網(wǎng)絡(luò)接線布置方式可分為放射式、干線式、環(huán)式及兩端供電式等接線系統(tǒng)；按其網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式可分為開式和閉式網(wǎng)絡(luò)接線系統(tǒng)；按對(duì)負(fù)荷供電可靠性的要求可分為無備用和有備用接線系統(tǒng)。在有備用接線系統(tǒng)中，其中一回路發(fā)生故障時(shí)，其余回路能保證全部供電的稱為完全備用系統(tǒng)；如果只能保證對(duì)重要用戶供電的則稱為不完全備用系統(tǒng)。備用系統(tǒng)的投入方式，可分為手動(dòng)投入、自動(dòng)投入和經(jīng)常投入等幾種。4.3 配電所的主接線方式變電所的主接線是由各種電氣設(shè)備及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負(fù)荷的大小、級(jí)別以及變壓器的臺(tái)數(shù)、容量等因素有關(guān)，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對(duì)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的配置及運(yùn)行的可靠性等都有密切的關(guān)系，是變電所設(shè)計(jì)的重要任務(wù)之一。4.3.1線路變壓器接線當(dāng)供電電源只有一回路，變電所裝設(shè)單臺(tái)變壓器時(shí)，宜采用線路變壓器組接線。如圖41所示。變電所的變壓器的高壓側(cè)可以裝設(shè)隔離開關(guān)QS、高壓跌落式熔斷器FU或高壓斷路器QF受電，裝設(shè)哪種設(shè)備合適視具體情況而定。線路變壓器組接線方式的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單，使用的設(shè)備少，基建投資省。缺點(diǎn)是供電可靠性低。當(dāng)主接線中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)，全部負(fù)荷都將停電。所以，這種接線方式多用于僅有二、三級(jí)負(fù)荷的變電所，如大型企業(yè)的車間變電所和小型用電單位的10KV變電所等。4.3.2 橋式接線為了保證對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用有兩回路電源受電和裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的橋式主接線。橋式接線分為內(nèi)橋、外橋和全橋三種，其接線如圖42所示。圖中WL1和WL2為兩回電源線路，經(jīng)過斷路器QF1和QF2分別接至變壓器T1和T2的高壓側(cè)，向變電所送電。斷路器QF3猶如橋一樣將兩回線路聯(lián)在一起，由于斷路器QF3可能位于線路斷路器QF1、QF2的內(nèi)側(cè)或外側(cè)，故又分為內(nèi)橋和外橋接線。4.3.3 單母線分段式接線母線采用斷路器分段比用隔離開關(guān)操作方便，運(yùn)行靈活，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換以提高供電的可靠性。一般只在出線較少，供電可靠性要求不高時(shí)為了經(jīng)濟(jì)才采用隔離開關(guān)作為母線的聯(lián)絡(luò)開關(guān)。單母線分段比雙母線所用設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作安全。圖4.2 單母線分段主接線4.3.4 雙母線接線 變電所每回進(jìn)、出線通過隔離開關(guān)可以接在任何一段母線上，兩母線之間用斷路器聯(lián)絡(luò)。因此不論那一段與母線同時(shí)發(fā)生故障，都不影響對(duì)用戶的供電，故可靠性高，運(yùn)行靈活。缺點(diǎn)是設(shè)備投資多，結(jié)線復(fù)雜，操作安全性較差。這種結(jié)線主要用與負(fù)荷容量大，可靠性要求高，進(jìn)、出線回路多的重要變電所。4.4 配電所主接線方案的一般要求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)。在低壓斷路器（自動(dòng)開關(guān)）的電源側(cè)及可能反饋電能的另側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。在裝設(shè)高壓熔斷器負(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)。35KV及以上的線路末端，應(yīng)裝設(shè)與隔離開關(guān)聯(lián)鎖的接地刀閘。變配電所高壓母線上及架空線路末端，必須裝設(shè)避雷器。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)，線路上避雷器前不必裝隔離開關(guān)h。變電所的主結(jié)線方案，必須與負(fù)荷級(jí)別相適應(yīng)。對(duì)一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)電源供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回專用架空線路供電。接于公共干線上的變電所電源進(jìn)線首端，應(yīng)裝設(shè)帶有短路保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。對(duì)一般生產(chǎn)區(qū)的變電所，宜采用放射式高壓配電，以確保供電的可靠性，但對(duì)生活區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。變配電所的高低壓母線，一般宜采用單母線或單母線分段接線。兩路電源進(jìn)線，裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所，當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí)，兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行；當(dāng)只一路電源供電，另一路電源備用時(shí)，則兩臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行。需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或高壓負(fù)荷開關(guān)。主結(jié)線方案應(yīng)與主變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求相適應(yīng)。主結(jié)線方案要考慮到今后的擴(kuò)展。主結(jié)線方案應(yīng)力求簡(jiǎn)單，采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器少，而且應(yīng)選用技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)適用的節(jié)能產(chǎn)品。由于工廠變電所一般都選用安全可靠且經(jīng)濟(jì)美觀的成套配電裝置，因此變配電所主結(jié)線方案應(yīng)與選套配電裝置的主結(jié)線方案配合一致。柜型一般宜采用固定式；只在供電可靠性要求較高時(shí)，才采用手車式和抽屜式。中小型工廠變電所一般采用高壓少油斷路器；在需頻繁操作的場(chǎng)合，則應(yīng)采用真空斷路器或SF6斷路器。斷路器一般采用就地控制，操作多用手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)，但這只適用于三相短路電流不超過KA的電路中。如短路電流較大或有遠(yuǎn)控，自控要求時(shí)，則應(yīng)采用電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)或彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。工廠的電源進(jìn)線上應(yīng)裝設(shè)專用的計(jì)量柜，其互感器只供計(jì)費(fèi)的電度表用。應(yīng)考慮無功功率的人工補(bǔ)償，使最大負(fù)荷時(shí)功率因數(shù)達(dá)到規(guī)定的要求。4.5 配電所高壓側(cè)主接線的選擇屬于一級(jí)及二級(jí)負(fù)荷的工廠，一般多采用雙回路電源進(jìn)線和兩臺(tái)主變壓器組成的內(nèi)橋型結(jié)線。進(jìn)線可以是兩個(gè)獨(dú)立電源，或者是單電源的雙回路。少數(shù)用電量很大而主變壓器有三臺(tái)的工業(yè)企業(yè)，其總降壓變電所常采用擴(kuò)大橋型接線。對(duì)中小型總降壓變電所，如運(yùn)行方式?jīng)]有提出要求，為經(jīng)濟(jì)起見，也可以采用兩組隔離開關(guān)做成橋型接線的橋支路。屬于二級(jí)及三級(jí)負(fù)荷的用戶，通常只有一回高壓電源進(jìn)線，少量的重要負(fù)荷宜用610KV備用電源給以解決，這樣，工廠的總降壓變電所可以采用無母線制的線路變壓器組接線。若線路不長(zhǎng)，主變壓器高壓側(cè)可以不裝斷路器，而由電源側(cè)的出線斷路器承擔(dān)其任務(wù)，僅在變電所進(jìn)線處裝設(shè)帶接地刃的隔離開關(guān)，以策變電所檢修時(shí)之安全。這種接線之優(yōu)點(diǎn)是：簡(jiǎn)單、設(shè)備少、基建快、投資費(fèi)用低。根據(jù)具體情況及附近的電源，為了便于工廠的用電管理，提高供電的可靠性及靈活性，本規(guī)劃高壓側(cè)采用單母線接線，在負(fù)荷區(qū)內(nèi)設(shè)兩座10KV變電所，其中一變電所為備用變電所，一路電路故障時(shí)另一路電源可以繼續(xù)運(yùn)行。第5章 短路電流計(jì)算5.1 短路電流的基本概念為保障電力系統(tǒng)及工廠供配電系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行，在設(shè)計(jì)中不僅要考慮系統(tǒng)的正常運(yùn)行，而且要考慮到故障狀態(tài)下的運(yùn)行情況，尤其是短路故障情況。所謂短路是指供電系統(tǒng)中不相同的導(dǎo)線或相對(duì)地發(fā)生金屬性的連接或經(jīng)小電阻的連接。5.1.1 短路的原因產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓、機(jī)械損傷等造成。其他如操作人員帶負(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作。鳥獸在裸露的載流部分跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。5.1.2 短路的種類在三相供電系統(tǒng)中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種短路稱為對(duì)稱短路，后三種統(tǒng)稱為不對(duì)稱短路。一切不對(duì)稱短路的計(jì)算，在采用對(duì)稱分量法后，都可以歸納為對(duì)稱短路的計(jì)算。這幾種短路的簡(jiǎn)況如表51所示。就上述幾種短路故障而言，出現(xiàn)單相短路故障的機(jī)率最大，三相短路故障的機(jī)率最小。但在配電系統(tǒng)中，三相短路的后果最嚴(yán)重，因而以此驗(yàn)算電器設(shè)備的能力。5.1.3 短路的危害發(fā)生短路時(shí)，由于系統(tǒng)中總阻抗大大減小，因而短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備遭到破壞。短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備。短路點(diǎn)附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷。若在發(fā)電廠附近發(fā)生短路，還可能使全電力系統(tǒng)運(yùn)行接裂，引起嚴(yán)重后果。不對(duì)稱接地短路所造成的零序電流，會(huì)在鄰近的通訊線路內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，干擾通訊，亦可能危及人身和設(shè)備的安全。 表51短路的種類短路種類示意圖代表符號(hào)性質(zhì)三相短路K（3）三相同時(shí)在一點(diǎn)短接，屬于對(duì)稱短路兩相短路K（2）兩相同時(shí)在一點(diǎn)短接，屬于不對(duì)稱短路兩相接地短路K（1.1）在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，兩相在不同地點(diǎn)與的短接單相接地短路K（1）在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中，一相與地短接5.1.4 研究短路的目的為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問題：(1)選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。(2)選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確地切除短路故障。(3) 確定限流措施，當(dāng)短路電流過大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限制短路電路的措施。(4) 確定合理的主結(jié)線方案和主要運(yùn)行方式等。5.1.5 進(jìn)行短路計(jì)算的基本假設(shè)供電系統(tǒng)短路的物理過程是很復(fù)雜的，影響因素很多。為了簡(jiǎn)化分析和計(jì)算，采取一些合理的假設(shè)以滿足工程計(jì)算的要求。通常采取以下基本假設(shè)：(1) 忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中的各元件參數(shù)為恒定。(2) 忽略各元件的電阻。高壓網(wǎng)的各種電氣元件，其電阻一般都比電抗小得多。在計(jì)算短路電流時(shí)，即使R=1/3X，略去電阻所求得的短路電流僅增大5%，這在工程上是允許的。但電纜線路或小截面架空線路當(dāng)R1/3X時(shí)，電阻不能忽略。此外，在計(jì)算暫態(tài)過程的時(shí)間常數(shù)時(shí)，電阻不能忽略。(3) 忽略短路點(diǎn)的過渡電阻。過渡電阻是指相與相之間短接所經(jīng)過的電阻，如被外來物體短接時(shí)，外來物的電阻，接地短路的接地電阻，電弧短路的電弧電阻等。(4) 除不對(duì)稱故障處出現(xiàn)局部不對(duì)稱外，實(shí)際的電力系統(tǒng)通常都可以當(dāng)作三相對(duì)稱。5.2 短路計(jì)算的方法、步驟與常用公式對(duì)于一般中小型變電所來說，電源方向的大型電力系統(tǒng)可看作是無限大容量的系統(tǒng)。無限大容量電力系統(tǒng)的基本特點(diǎn)是其母線電壓總維持不變。這里只介紹無限大容量電力系統(tǒng)中的短路計(jì)算。5.2.1 短路計(jì)算的方法與步驟歐姆法（又名單位制法）的計(jì)算步驟如下：(1) 計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗；(2) 繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)求等效阻抗的方法，化簡(jiǎn)電路，計(jì)算短路回路的總阻抗。(3) 計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其他短路電流和三相短路容量。(4)列出短路計(jì)算表標(biāo)幺值法（相對(duì)單位制法）的計(jì)算步驟如下： 設(shè)定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流Id。一般設(shè)Sd=100MVA，設(shè)Ud=U0（短路計(jì)算電壓U0較之同級(jí)電網(wǎng)額定電壓高5%），Id=Sd/Ud。 計(jì)算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值。 繪短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)回路求等效阻抗的方法，化簡(jiǎn)電路，計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)幺值。 計(jì)算三相短路電流周期分量有效值及其它短路電流和三相短路容量。 列出短路計(jì)算表。5.2.2 短路計(jì)算的常用公式電力系統(tǒng)阻抗： （5-1）線路阻抗： （5-2）變壓器阻抗： （5-3）三相短路電流：高壓側(cè)： （5-4） 低壓側(cè)： 三相短路容量： （5-5）5.3本設(shè)計(jì)短路計(jì)算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MVA。圖5.1 高壓電網(wǎng)短路電流計(jì)算圖求10kV母線上K-1點(diǎn)短路和380V低壓母線上K-2點(diǎn)短路電流和短路容量。電源側(cè)短路容量定為Sk=250MVA確定基準(zhǔn)值：取 Sd=100MVA Uc1=10.5kV Uc2=0.4kVId1= =100MVA/（*10.5kV）=5.50kAId1= =100MVA/（*0.4kV）=144.34kA計(jì)算： 電力系統(tǒng) X1*= Sd/Sk=100MVA/250MVA=0.4 架空線路 X2*=X0LSd/Uc2=0.35/km*3km*=0.95 電力變壓器 X3*=Uk%Sd/100SNT=1求K-1點(diǎn)的短路電路總阻抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量： 總電抗標(biāo)幺值X*(k-1) =X1*+X2*=0.4+0.95=1.35 三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3) = Id1/X*(k-1) =5.50kA/1.35=4