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文檔簡介
1、 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 某廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計 姓 名 學(xué) 號 專 業(yè) 班 級 指 導(dǎo) 教 師 日 期 摘要 眾所周知,電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。供電系統(tǒng)就像工廠的心臟,對工廠的運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。 根據(jù)變電所配電回路,負(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)荷綜合主變壓器臺數(shù),確定變電所高、低接線方式。一般10kv及以下高壓線路及低壓動力線路,通常先按發(fā)熱條件來選擇截面,再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。 此外還需要注意防雷接地等安全措施,保證供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。關(guān)鍵詞:變電所,變電所接線,防雷接地,繼電保護(hù) abstrabstr we all know, electricit
2、y is the main energy of modern industrial produce and power。power supply system is the heart of the factory, the factory operation plays a vital role in. according to the number of substation power distribution circuit, the load level of reliability required and the number of integrated computing lo
3、ad terminals its basic requirements, which have to be flexible to secure the economic, easy to install and easy maintenance. 10kv and under high line and low voltage power lines, often press the hot conditions to select the section, then check the voltage loss and mechanical strength. in addition to
4、 the attention of lightning protection grounding safety measures, to ensure the normal operation of power supply systems. key word: substation substation connection lightning protection grounding relay protect目 錄 第一章負(fù)荷計算和無功功率償 1 1.1負(fù)荷計算 1 1.1.1負(fù)荷計算的目的及方法 1 1.1.2各車間的負(fù)荷計算 1 1.2無功功率補(bǔ)償及其計算 10 第2章 供電方案的設(shè)
5、計 12 2.1變電所位置和型式的選擇 12 2.1.1變配電所位置選擇的要求 12 2.1.2高壓線路的接線方式 12 2.2變電所主接線的選擇 12 2.2.1 對工廠變電所主接線的要求 12 2.2.2 工廠總降壓變電所常見的主接線方案 13 2.2.3 變電所主接線的選擇 15 第3章 變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇 16 3.1變壓器選擇的原則 16 3.1.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇原則 16 3.1.2 變電所主變壓器容量的選擇 16 3.2 電力變壓器的選擇 17 3.2.1 35kv主變壓器的選擇 17 3.2.2 6kv車間變壓器的選擇 17 第4章 短路電流及其計算 1
6、8 4.1 短路計算的目的及其計算方法 18 4.1.1 短路計算的目的 18 4.1.2 短路的危害 19 4.1.3 短路電流計算方法 20 4.2 短路電流計算 21 第5章 導(dǎo)線及截面積的選擇 21 5.1 導(dǎo)線和電纜截面積得選擇與校驗(yàn) 22 5.2 工廠電力線路的選擇與校驗(yàn) 22 5.2.1 35kv架空線的選擇 23 5.2.2 6kv母線的選擇 24 5.2.3 6kv配電線路的選擇 25 第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 26 6.1 電氣設(shè)備的校驗(yàn)項(xiàng)目及方法 27 6.1.1 電氣設(shè)備選擇及檢驗(yàn)的一般原則 28 6.1.2 高壓設(shè)備的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和條件 29 6.2 工廠35kv
7、高壓電氣設(shè)備的選擇 30 6.2.1 高壓開關(guān)柜的選擇 31 6.2.2 斷路器的選擇與校驗(yàn) 32 6.2.3 隔離開關(guān)的選擇校驗(yàn) 33 6.2.4 熔斷器的選擇與校驗(yàn) 34 6.2.5 電流互感器的選擇與校驗(yàn) 35 6.2.6 電壓互感器的選擇與校驗(yàn) 36 6.2.7 過電壓與防雷37 6.3 6kv高壓電氣設(shè)備的選擇 37 6.3.1 高壓開關(guān)柜的選擇 37 6.3.2 斷路器的選擇與校驗(yàn) 38 6.3.3 隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn) 38 6.3.4 熔斷器的選擇39 6.3.5 電流互感器的選擇 39 6.3.6 電壓互感器的選擇 40 6.3.7 避雷措施及避雷器的選擇 41 第7章 總降
8、壓變電所繼電保護(hù)設(shè)計42 7.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求42 7.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù) 43 7.1.2 繼電保護(hù)的基本要求 43 7.2 工廠高壓線路的繼電保護(hù) 43 7.2.1 高壓線路的繼電保護(hù) 44 7.2.2動作電流及動作時限的整定 44 7.3 電力變壓器的繼電保護(hù)44 7.3.1 過電流保護(hù) 45 7.3.2 電流速斷保護(hù)45 7.3.3 瓦斯保護(hù) 45 第8章 總降壓變電所接地與防雷設(shè)計 46 8.1防雷設(shè)計 46 8.2變電所的防雷措施 46 8.2.1裝設(shè)避雷針46 8.2.2高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 47 8.2.3低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 47 8.3接地設(shè)計 48 8.3.1接地的類
9、型48 8.3.2 電力設(shè)備接地基本要求 48 結(jié)論 49 第1章負(fù)荷計算和無功功率補(bǔ)償 1.1負(fù)荷計算 1.1.1負(fù)荷計算的目的及方法 負(fù)荷計算是供電系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ),其主要目的是確定“計算負(fù)荷”?!坝嬎阖?fù)荷”是按照發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個假象持續(xù)負(fù)荷,“計算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí)際變動負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。它是選擇供電系統(tǒng)變壓器,導(dǎo)線以及開關(guān)等電氣設(shè)備的依據(jù)。 計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù),也是整定繼電保護(hù)的重要數(shù)據(jù)。企業(yè)進(jìn)行電力設(shè)計的原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備的安裝容量,這些用電設(shè)備品種多,數(shù)量大,工作情況復(fù)雜。估算的準(zhǔn)確程度,影響
10、工廠的電力設(shè)計質(zhì)量,估算過高,會增加供電設(shè)備的容量,使工廠電網(wǎng)復(fù)雜,浪費(fèi)有色金屬,增加初投資和運(yùn)行管理工作量。工廠電力需用量是國家電力系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ),如果使用不合理將給國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)帶來很大的危害。如估算過低,又會使工廠投入生產(chǎn)后,供電系統(tǒng)的線路及電氣設(shè)備由于承擔(dān)不了實(shí)際電流而過熱,如加速絕緣老化的速度,降低使用壽命,增大電能損耗:甚至燒毀,以致安全事故,影響供電系統(tǒng)的正確可靠運(yùn)行,給國家造成損失。 確定全廠的計算負(fù)荷的方法很多,目前最常用是的需要系數(shù)法,即先從用電端求逐級起往電源方向計算,首先按照需要系數(shù)法求得各車間低壓側(cè)有功及無功計算負(fù)荷,加上本車間變電所的變壓器有功及無功功率損耗,即得車間
11、變電所高壓側(cè)的計算負(fù)荷。需求常數(shù)法比較簡便。 其次是二項(xiàng)式法,二項(xiàng)式法也比較簡便,它考慮了事數(shù)臺大功率設(shè)備工作時對負(fù)荷影響的附加功率。但計算結(jié)果往往偏大,一般用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計算。1.1.2各車間的負(fù)荷計算 (1) no.1車變 1)380v低壓側(cè)計算負(fù)荷 鑄鋼車間: 2)變壓器的功率損3)高壓側(cè)(6kv)計算負(fù)荷(2) no.2車變 1)380v低壓側(cè)計算負(fù)荷 鑄鐵車間:砂庫:所以 2)變壓器的功率損耗 3)高壓側(cè)(6kv)計算負(fù)(3)no.3車變 1)380v低壓側(cè)計算負(fù)荷 鉚焊車間: 1#水泵房: 2)變壓器的功率損耗3)高壓側(cè)(6kv)計算負(fù)荷(4) no.4車變 1)
12、380v低壓側(cè)計算負(fù)荷 空壓站: 機(jī)修車間: 鍛造車間: 木型車間: 制材廠: 綜合場: 2)變壓器的功率損耗 3)高壓側(cè)(6kv)計算負(fù)荷 (5)no.5車變 1)380v低壓側(cè)計算負(fù)荷 鍋爐房: 2#水泵房: 倉庫(1,2): 污水提升站: 2)變壓器的功率損耗 3)高壓側(cè)(6kv)計算負(fù)荷 (6)高壓設(shè)備計算負(fù)荷 電弧爐: 工頻爐: 空壓機(jī): 所以 (7)全廠總的計算負(fù)荷 取920.kp=,950.kq=,則35/6kv低壓母線的計算負(fù)荷為: 1.2無功功率補(bǔ)償及其計算 按我國原電力工業(yè)部1996年頒布實(shí)施的供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定: “用戶應(yīng)在提高用電自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上,按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計和安裝
13、無功補(bǔ)償設(shè)備,并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時的投入或切除,防止無功電力倒送。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)荷時的功率因數(shù),應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定:100kv及以上的高壓供電用戶,功率因數(shù)為0.9以上。其他電力用戶和大、中型電力排灌站,功率因數(shù)為8.5以上?!币虼斯S的功率因數(shù)達(dá)不到上述要求時,必須增設(shè)無功功率的人工補(bǔ)償裝置。 根據(jù)該工廠的實(shí)際設(shè)計要求,工廠采用高壓集中補(bǔ)償為主。該廠6kv側(cè)最大負(fù)荷是的功率因數(shù)只有0.76。而供電部門要求該廠35kv進(jìn)線側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)不應(yīng)低于0.9??紤]到主變電器的無功損耗遠(yuǎn)大于有功損耗,因此6kv側(cè)最大負(fù)荷時功率因數(shù)應(yīng)稍大于0.9,暫
14、取0.93來計算6kv側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量: 補(bǔ)償后35/6kv變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷為: 主變壓器損耗: 補(bǔ)償后35/6kv高壓側(cè)計算負(fù)荷: 因?yàn)椴捎貌⒙?lián)電容器進(jìn)行高壓集中補(bǔ)償。選用bwf6.3-100-1w型的電容器,其額定電容為2.89uf, ,qc=2522.32kvar。取qc=2522kvar,因此其電容器的個數(shù)為 而由于電容器是單相的,所以應(yīng)為3的倍數(shù),即選取27個并聯(lián)電容器。第2章 供電方案的設(shè)計 2.1變電所位置和型式的選擇 2.1.1變配電所位置選擇的要求(1)進(jìn)出線方便,特別是便于架空線進(jìn)出。 (2)接近電源側(cè),特別是工廠的總降壓變電所和高壓配電所。 (3)設(shè)備運(yùn)輸方便
15、,特別是要考慮電力變壓器和高壓成套配電裝置的運(yùn)輸。 (4)不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的場所,無法避開時,應(yīng)有防震和隔熱的措施。 (5)盡量接近負(fù)荷中心,以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 (6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所。當(dāng)無法遠(yuǎn)離,不設(shè)在污染源的下風(fēng)側(cè)。 (7)不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。2.1.2高壓線路的接線方式工廠的高壓線路有放射式、樹干式和環(huán)形式等基本接線方式,由于放射式線路之間互不影響,因此供電可靠性高,便于自動裝置,但是高壓開關(guān)設(shè)備用得較多,每臺高壓斷路器必須裝設(shè)一個高壓開關(guān)柜,使投資增加,而且這種放射式線路發(fā)生故障或檢修時,該線路所供電的負(fù)荷都要停電
16、。 其他兩種接線方式都各有優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)該廠實(shí)際情況需要,這里的高壓部分選擇放射式較為合適,低壓部分也選用放射式接線方式,這樣總的主接線圖確定為放射式。2.2變電所主接線的選擇 2.2.1 對工廠變電所主接線的要求(1) 安全 主接線的設(shè)計應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求,能充分保證人身和設(shè)備的安全。(2) 可靠滿足用電設(shè)備對供電可靠性的要求。 (3) 靈活適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式,操作檢修方便。 (4) 經(jīng)濟(jì)滿足以上要求的前提下,主接線設(shè)計應(yīng)簡單、投資少、運(yùn)行管理費(fèi)用低,一般情況下,應(yīng)考慮節(jié)約電能和有色金屬消耗量。2.2.2 工廠總降壓變電所常見的主接線方案電源進(jìn)線電壓為35kv及以上的大中型工
17、廠,電源先經(jīng)工廠總降壓變電所降為6kv的高壓配電電壓,再經(jīng)車間變電所,降為一般低壓設(shè)備所需的電壓,其中一部分直接送高壓用電設(shè)備??偨祲鹤冸娝鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑,由各種電力設(shè)備(變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等)及其連接線組成,通常用單線表示。 工廠總降壓變電所常用的幾種主接線: (1)一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線 二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖2.1所示,其中一次側(cè)的qf10跨接在兩路電源線之間,形似一座橋梁,而處在線路斷路器qf11和qf12的內(nèi)側(cè),靠近變壓器,稱為內(nèi)橋式接線。這種主結(jié)線運(yùn)行靈活性較好,供電可靠性較高,適用于一、二級負(fù)荷工廠。當(dāng)某路電源例如
18、wl1線路停電檢修或發(fā)生故障時,斷開qf11 ,投入qf10 (其兩側(cè)qs先合),即可由wl2恢復(fù)對變壓器t1的供電,這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的可能較多、但變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。(2)一次側(cè)采用外橋式接線 二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖2.2所示,一次側(cè)的高壓斷路器qf10也跨接在兩路電源進(jìn)線之間,但是處在線路斷路器qf11 和qf12的外側(cè),靠近電源方向,稱為外橋式接線。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、二級負(fù)荷的工廠。與內(nèi)橋式結(jié)線適用的場合有所不同,當(dāng)某臺變壓器例如t1停電檢修或發(fā)生故障時,斷開qf11
19、 ,投入qf10 (其兩側(cè)qs先合),使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并列運(yùn)行。外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用變壓器需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(huán)行結(jié)線時,也宜于采用這種接線,使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率不通過進(jìn)線斷路器qf11 、qf12 ,對改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。(3)一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如圖2.3所示。這種主接線圖有上述兩種橋式接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn),但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多,可供一、二級負(fù)荷,適用一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。2.2.3 變電所主接線的選擇 根據(jù)
20、本廠的設(shè)計要求:工廠電源從供電部門某220/35kv變電站以雙回架空線路引入本廠,其中一路為工作電源,另一路作為備用電源,兩個電源不并列運(yùn)行,變電站距廠東側(cè)10km.選用一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線的總降壓變電所主接線。35kv電源進(jìn)線采用雙回路架空線,兩條進(jìn)線以斷路器聯(lián)絡(luò),以保證供電的可靠性。6kv側(cè)采用單母分段式接線,當(dāng)線路或變壓器因故障及檢修停止運(yùn)行時,能通過單母分段斷路器聯(lián)絡(luò),以保證供電可靠。第3章 變電所主變壓器臺數(shù)及容量的選擇 3.1變壓器選擇的原則3.1.1 變電所主變壓器臺數(shù)的選擇原則在選擇變壓器時,應(yīng)選用低損耗節(jié)能型變壓器,如s9系列或s10系列。變壓器臺數(shù)的選擇應(yīng)考慮下列原則: (
21、1)應(yīng)足用電負(fù)荷對可靠性的要求。對供有大量一、二級負(fù)荷的變電所,宜選擇兩臺主變壓器,以便當(dāng)一臺主變壓器發(fā)生故障或檢修時,另一臺主變壓器能對一、二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級負(fù)荷的變電所而無一級負(fù)荷的變電所,可以采用一臺變壓器,但必須在低壓側(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。 (2)對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動交大而宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所,也可考慮采用兩臺變壓器。 (3)除上述兩種情況外,一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但負(fù)荷集中且容量較大大的變電所,雖為三級負(fù)荷,也可采用兩臺或多臺變壓器。 (4)在選擇變電所主變壓器臺數(shù)時,適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展,留有一定的余地。3.1.
22、2 變電所主變壓器容量的選擇 (1)只裝一臺主變壓器的變電所 主變壓器的容量stn.(設(shè)計中,一般可概略地當(dāng)作額定容量ns),應(yīng)滿足全部用電設(shè)備的計算負(fù)荷s30的需要,即:(2)裝有兩臺變壓器容量的變電所 每臺變壓器容量st.n(一般可以概略地當(dāng)用ns),應(yīng)同時滿足下列兩個條件:任意一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時,滿足總計算負(fù)荷s30的大約60%70%的需要,即:1) 2) 任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時,滿足全部一、二級負(fù)荷的需要,即:(3)車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所中主變壓器的單臺變壓器容量不宜超過1000k(4)考慮負(fù)荷的發(fā)展 應(yīng)當(dāng)考慮電力負(fù)荷的增長,留有一定的余地,但同時又要顧及變壓器
23、的正常過負(fù)荷的能力。 3.2 電力變壓器的選擇 3.2.1 35kv主變壓器的選擇 根據(jù)本廠的設(shè)計要求及及第二章變電所主接線的設(shè)計, 該廠所有負(fù)荷均為二級負(fù)荷,選用兩臺35/6kv的主變壓器。 35/6kv變電所6kv側(cè)的計算負(fù)荷30s=6182.91kva。當(dāng)?shù)氐哪昶骄鶜鉁貫?3度。 變壓器實(shí)際容量(出力): 所以主變壓器的容量:根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用s96300/35型主變壓器。 3.2.2 6kv車間變壓器的選擇 (1)no.1車間變壓器的選擇 no.1車變?yōu)槎愗?fù)荷,屬于比較重要的負(fù)荷,所以要考慮裝設(shè)兩臺變壓器。 no.1車變所380v低壓側(cè)計算負(fù)荷: =1320kva變壓器實(shí)
24、際容量(出力): 所以主變壓器的容量:根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用s9-1000/10(6)。 (2)n0.2車間變壓器的選擇 no.2車變?yōu)槎愗?fù)荷,屬于比較重要的負(fù)荷,所以要考慮裝設(shè)兩臺變壓器。 no.2車變所380v低壓側(cè)計算負(fù)荷: s30=1061.33kva 變壓器實(shí)際容量(出力): 所以主變壓器的容量: 根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用s9-1000/10(6)。 (3)no.3車間變壓器的選擇 no.3車變?yōu)槎愗?fù)荷,屬于重要性一般的負(fù)荷,所以要考慮裝設(shè)一臺變壓器。 no.3車變所380v低壓側(cè)計算負(fù)荷: 變壓器實(shí)際容量(出力):所以主變壓器的容量:根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用
25、s9-630/10(6)。 (4)no.4車間變壓器的選擇 no.4車變?yōu)槎愗?fù)荷,屬于比較重要的負(fù)荷,所以要考慮裝設(shè)兩臺變壓器。 no.4車變所380v低壓側(cè)計算負(fù)荷:變壓器實(shí)際容量(出力):所以主變壓器的容量:根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用s9-400/10(6)。(5)no.5車間變壓器的選擇 no.5車變?yōu)槎愗?fù)荷,屬于比較重要的負(fù)荷,所以要考慮裝設(shè)兩臺變壓器。 no.5車變所380v低壓側(cè)計算負(fù)荷:變壓器實(shí)際容量(出力): 所以主變壓器的容量:根據(jù)我國生產(chǎn)的變壓器的型號選用s9-250/10(6)。 根據(jù)上述計算,變電所的主變壓器及各車間的變壓器型號如表3.1所示。表3.1 各車間變
26、壓器型號列表第4章 短路電流及其計算 4.1 短路計算的目的及其計算方法 4.1.1 短路計算的目的 隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長和社會的不斷進(jìn)步,供電系統(tǒng)的安全性和可靠性問題成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。 在低壓電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中,有很多原因可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)生多種類型的故障,其中短路就是常見的一種,它對電力系統(tǒng)的危害巨大。系統(tǒng)一旦發(fā)生短路,相關(guān)電氣量會發(fā)生急劇的變化。準(zhǔn)確計算短路電流,掌握短路電流的大小及其變化規(guī)律,對于繼電保護(hù)的配置和電氣設(shè)備的選擇非常重要。 為了消除可能引起短路的一切因素,需要進(jìn)行短路電流計算,以便正確地選擇電氣設(shè)備,使電氣設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,保證在發(fā)生可能有的最大斷路電流時不
27、致?lián)p壞。選擇切除短路故障的無關(guān)電器,整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)和選擇限制短路電流的元件等也必須計算短路電流。 4.1.2 短路的危害 發(fā)生短路時,由于短路回路的阻抗很小,短路電流較正常電路大數(shù)十倍,在大電力系統(tǒng)中,短路電流可達(dá)幾萬甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大危害,具體表現(xiàn)為: (1)短路產(chǎn)生很大的熱量,導(dǎo)體溫度升高,使短路電路中的原件或周圍原件損壞。 (2)短路產(chǎn)生巨大的電動力,使電氣設(shè)備受到機(jī)械損傷壞。 (3)短路使系統(tǒng)電壓嚴(yán)重降低,電器設(shè)備正常工作受到破壞。 (4)短路造成停電,給國民經(jīng)濟(jì)帶來損失,給人民生活帶來不便。 (5)嚴(yán)重的短路將影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性,使并列的同
28、步發(fā)電機(jī)組失去同步,造成系統(tǒng)解列,甚至崩潰。 (6)單相短路產(chǎn)生的不平衡磁場,對附近的通信線路和弱點(diǎn)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾,影響其正常的工作,甚至使之發(fā)生誤動作。 由此可見短路的后果是非常嚴(yán)重的,因此必須設(shè)法消除可能引起短路的一切因素,同時需要進(jìn)行短路電流計算,以便正確地選擇電氣設(shè)備,使電氣設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞,為了選擇切除短路故障的有關(guān)電氣設(shè)備,整定短路保護(hù)的繼電器保護(hù)和選擇限制短路電流的元件等也必須計算短路電流。 在供配電系統(tǒng)的設(shè)計和運(yùn)行中應(yīng)采用有效措施,消除可能引起短路的一切原因。為了減輕短路的嚴(yán)重后果和防止故障擴(kuò)大,需要計算短路電
29、流,以便正常的選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備,計算和整定保護(hù)短路的繼電器保護(hù)裝置和選擇限制短路電流設(shè)備(如電抗器)等。 4.1.3 短路電流計算方法 短路電流計算的方法,有歐姆法(又稱有名單位制法)、標(biāo)幺制法(又稱相對單位制法)和短路容量法(又稱兆伏安法)。 要進(jìn)行短路電流計算,首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上,將短路計算所需考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來,并將各元件依次編號,確定短路計算點(diǎn)。短路計算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 然后,按所選擇的短路計算點(diǎn)繪出等效電路圖,計算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上,將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來
30、,標(biāo)明其序號和阻抗值,然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統(tǒng)來說,由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源,而且短路電路也比較簡單,因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡,求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。4.2 短路電流計算圖4.1 總降壓變電所供電系統(tǒng)圖(1) 最小運(yùn)行方式1) 確定基準(zhǔn)值 2) 計算短路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值: 架空線路的電抗標(biāo)幺值電力變壓器的電抗標(biāo)幺值繪制等效電路圖如圖4.2所示, 圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值,并標(biāo)明短路計算點(diǎn)。圖4.2 最小運(yùn)行方式下的等效短路電路圖3) 計算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量
31、 總的電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 4) 計算k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值 其他三相短路電流 三相短路容量 (2) 最大運(yùn)行方式下1)確定基準(zhǔn)值 取 sd=100mva,uc1=36.75kv,uc2=6.30kv 2)計算短路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 架空線路的電抗標(biāo)幺值 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值繪制等效電路圖如圖4.3所示,圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值,并表明短路計算點(diǎn)。圖4.3 最大運(yùn)行方式下的等效短路計算圖3 )計算k-1點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路
32、電流和短路容量總的電抗標(biāo)幺值 三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 5) 計算k-2點(diǎn)的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值其他三相短路電流 三相短路容量 表 4.1 短 路 計 算 表第5章 導(dǎo)線及截面積的選擇 5.1 導(dǎo)線和電纜截面積的選擇與校驗(yàn) 對于導(dǎo)線,為了保證供配電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行,選擇和校驗(yàn)導(dǎo)線截面時應(yīng)注意: (1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇; (2)按發(fā)熱條件校驗(yàn); (3)按線路電壓損失允許值校驗(yàn); (4)按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)。 對于電纜,不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度和短路動穩(wěn)定度,但需校驗(yàn)短路熱穩(wěn)定度,所以在選擇和校驗(yàn)
33、電纜時應(yīng)注意: (1)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇;(2)按長期發(fā)熱條件校驗(yàn); (3)按電壓損失校驗(yàn); (4)安短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 在工程設(shè)計中,一般對610kv及以下的高壓配電線路和低壓動力線路,先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面,再校驗(yàn)其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度;對35kv及以上的高壓輸電線路和610kv長距離、大電流線路,先按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面,再校驗(yàn)其發(fā)熱條件、電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度;對低壓照明線路,先按電壓損耗選擇導(dǎo)線截面,再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。通常按以上順序進(jìn)行截面的選擇,比較容易滿足要求,較少返工,從而減少計算的工作量。 5.2 工廠電力線路的選擇與校驗(yàn) 5.2.1 35kv架空線的選擇 (1)按經(jīng)濟(jì)
34、電流密度選擇 由第一章第一節(jié)負(fù)荷計算知35kv輸電線路的計算電流:查表可知:所以選擇導(dǎo)線截面120,即選lgj-120鋼芯鋁鉸線。(2)校驗(yàn)發(fā)熱條件 查表得環(huán)境溫度為30度時,lgj-95的允許載流量為380a 。 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù):所以因此滿足發(fā)熱條件。 (3)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 35kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為 因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 5.2.2 6kv母線的選擇 (1)按發(fā)熱條件選擇: 應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù): 6kv母線的計算電流 選擇lgj-240鋼芯鋁鉸線,環(huán)境溫度為30度時
35、,其允許載流量。5.2.3 6kv配電線路的選擇 (1)no.1車變6kv進(jìn)線的選擇 1)按發(fā)熱條件選擇:應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù):6kv線路的計算電流為選擇lgj-35型鋼芯鋁線,環(huán)境溫度為30度時,允許載流量 3) 校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 310kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面,因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)要求。(3) no.2車變6kv進(jìn)線的選擇 1)按發(fā)熱條件選擇:應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù): 6kv線路的計算電流為 選擇lgj-25型鋼芯鋁線,環(huán)境溫度為3
36、0度時,其允許載流量 2)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 310kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為 因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。(3)no.3車變6kv進(jìn)線的選擇 1)按發(fā)熱條件選擇:應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù): 6kv線路的計算電流為選擇lgj-16型鋼芯鋁線,環(huán)境溫度為30度時,其允許載流量 2)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 310kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為 ,因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 (4)no.4車變6kv進(jìn)線的選擇 1)按發(fā)熱條件選擇:應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫
37、度校正系數(shù): 6kv線路的計算電流為選擇lgj-70型鋼芯鋁線,環(huán)境溫度為30度時,其允許載流量 2)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 310kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為 因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 (5)no.5車變6kv進(jìn)線的選擇 1)按發(fā)熱條件選擇:應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 假設(shè)環(huán)境溫度為30度,則溫度校正系數(shù): 6kv線路的計算電流為選擇lgj-16型鋼芯鋁線,環(huán)境溫度為30度時,其允許載流量 2)校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度 310kv架空鋼芯鋁線的機(jī)械強(qiáng)度最小截面為 因此所選的導(dǎo)線截面滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。 (6)電弧爐6kv進(jìn)線的選擇 選用blv型銅芯電纜。(環(huán)境溫度為
38、25度,按發(fā)熱條件選擇) 應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 6kv線路的計算電流為 選擇blv-70型銅芯電纜,環(huán)境溫度為25度時,其允許載流 (7)工頻爐6kv進(jìn)線的選擇 選用blv型銅芯電纜。(環(huán)境溫度為25度,按發(fā)熱條件選擇) 應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 6kv線路的計算電流為選擇blv-6型銅芯電纜,環(huán)境溫度為25度時,其允許載流量 (8)空壓機(jī)6kv進(jìn)線的選擇 選用blv型銅芯電纜。(環(huán)境溫度為25度,按發(fā)熱條件選擇) 應(yīng)使其允許載流量ial不小于通過線路的計算電流i30,即 6kv線路的計算電流為選擇blv-6型銅芯電纜,環(huán)境溫
39、度為25度時,其允許載流量 選擇blv-6型銅芯電纜,環(huán)境溫度為25度時,其允許載流量 選擇blv-6型銅芯電纜,環(huán)境溫度為25度時,其允許載流量 第6章 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 6.1 電氣設(shè)備的校驗(yàn)項(xiàng)目及方法6.1.1 電氣設(shè)備選擇及檢驗(yàn)的一般原則 (1)按工作環(huán)境要求選擇電氣設(shè)備的型號 如戶內(nèi)、戶外、海拔高度環(huán)境溫度、礦山(井)、防塵、防爆等。 (2)按工作電壓選擇電氣設(shè)備的額定電壓 一般電氣設(shè)備和導(dǎo)線的額定電壓nu應(yīng)不低于設(shè)備安裝地點(diǎn)電網(wǎng)的電壓(額定電壓)即 (3)按最大負(fù)荷電流選擇電氣設(shè)備的額定電流 導(dǎo)體和電氣設(shè)備的額定電流ni應(yīng)不小于通過設(shè)備的最大負(fù)荷電流(計算電流)i30, 即: (4) 對開關(guān)類電氣設(shè)備還應(yīng)考慮其斷流能力 設(shè)備的最大開斷電流(或容量)應(yīng)不小于安裝地點(diǎn)的最大三相短路電流(或短路容量),即 (5)按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度 1)熱穩(wěn)定度校驗(yàn) 通過短路電流時,導(dǎo)體和電器各部件的發(fā)熱溫度不應(yīng)超過短時發(fā)熱最高允許溫度, 即2)動穩(wěn)定度校驗(yàn) 動穩(wěn)定(電動力穩(wěn)定)是指導(dǎo)體和電器承受短路電流
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