某校10kv配電房設計

1、第1章 緒論 供配電技術，就是研究電力的供應及分配的問題。電力，是現代工業(yè)生產、民用住宅、及企事業(yè)單位的主要能源和動力，是現代文明的物質技術基礎。沒有電力，就沒有國民經濟的現代化?，F代社會的信息化和網絡化，都是建立在電氣化的基礎之上的。因此，電力供應如果突然中斷，則將對這些用電部門造成嚴重的和深遠的影響。故，作好供配電工作，對于保證正常的工作、學習、生活將有十分重要的意義。供配電工作要很好的為用電部門及整個國民經濟服務，必須達到以下的基本要求：（1） 安全在電力的供應、分配及使用中，不發(fā)生人身事故和設備事故。（2） 可靠應滿足電力用戶對供電可靠性和連續(xù)性的要求。（3） 優(yōu)質應滿足電力用戶對電壓

2、質量和頻率質量的要求。（4） 經濟應使供配電系統(tǒng)投資少，運行費用低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。 另外，在供配電工作中，還應合理的處理局部和全局，當前與長遠的關系，即要照顧局部和當前利益，又要有全局觀點，能照顧大局，適應發(fā)展。我們這次的畢業(yè)設計的論文題目是：某高校供配電工程總體規(guī)劃方案設計；作為高校，隨著本科教育工作的推進和未來幾年的繼續(xù)擴招，對學校的基礎設施建設特別是電力設施將提出相當大的挑戰(zhàn)。因此，我們做供配電設計工作，要作到未雨綢繆。為未來發(fā)展提供足夠的空間：這主要表現在電力變壓器及一些相當重要的配電線路上，應力求在滿足現有需求的基礎上從大選擇，以避免一臺變壓器或一組變壓器剛

3、服役不到幾年又因為容量問題而臺而光榮下崗的情況的發(fā)生?？傊痪湓挘憾ㄎ滑F實，著眼未來；以發(fā)展的眼光來設計此課題。 供配電系統(tǒng)設計的規(guī)范要點供配電系統(tǒng)設計應貫徹執(zhí)行國家的經濟技術指標，做到保障人身安全，供電可靠，技術先進和經濟合理。在設計中，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負荷性質、用電容量、工程特點，以及地區(qū)供電特點，合理確定設計方案。還應注意近遠期結合，以近期為主。設計中盡量采用符合國家現行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產品。第2章 變電所負荷計算和無功補償的計算2.1變電站的負荷計算2.1 負荷統(tǒng)計我們做負荷統(tǒng)計是以計算負荷為基礎的。計算負荷，是假想的負荷，是據之按允許發(fā)熱條件選擇供

4、配電系統(tǒng)的導線截面，確定變壓器容量，制訂提高功率因數的措施，選擇及整定保護設備以及校驗供電電壓質量等的依據。序號區(qū)塊名稱額定負荷功率因數序號區(qū)塊名稱額定負荷功率因數1大禮堂1000.9611食堂1300.972文化藝術中心200.9112圖書館1230.923醫(yī)教區(qū)1000.9313后勤樓750.944學生宿舍4008614車隊230.915行政樓850.8915東配樓東部教學照明940.906東配樓西部教學照明1100.9016東配樓東部教學動力2500.817西配樓西部教學動力1700.8317西配樓西部實驗樓動力3500.858西配樓東部實驗照明620.9018西配樓西部實驗樓照明750

5、.929西配樓東部實驗動力2700.8019西配樓中部實驗照明800.9310西配樓中部實驗動力2400.81Pjs=K p（KxPe） Qjs=Kq（KxPetg） Sjs=（Pjs2+ Qjs2 上述三個公式中： Kx：需要用系數為0.5；:功率因數。Kx為需用系數 Kp為有功功率同時系數，取值范圍0.8-0.9，KqKp 有功為為0.9 無功為0.95 先計算每個負荷的無功功率大禮堂：負荷電流 I=P/U=100/380*0.96=0.27A無功負荷 QC1=PC1=100*0.292=29.2kvar文化藝術中 心 車隊：負荷電流 I=P/U=20/380*0.91=0.058A負荷電

6、流 I=P/U=23/380*0.91=0.067無功負荷 QC1=PC1=43*0.456=19.57kvar醫(yī)教區(qū) 西配樓中部實驗照明：負荷電流 I=P/U=100/380*0.93=0.283A I=P/U=80/380*0.93=0.86A無功負荷 QC1=PC1=180*0.395=33.77kvar學生宿舍負荷電流 I=P/U=40/380*0.86=0.122A無功負荷 QC1=PC1=40*0.593=23.73kvar行政樓負荷電流 I=P/U=85/380*0.89=0.241A無功負荷 QC1=PC1=85*0.512=43.52kvar東配樓西部教學照明 西配樓東部實驗

7、照明 東配樓東部教學照明負荷電流 I=P/U=110/380*0.90=0.322A I=P/U=62/380*0.90=0.181A I=P/U=94/380*0.90= 0.275A無功負荷 QC1=PC1=266*0.484=128.76kvar東配樓西部教學動力負荷電流 I=P/U=170/380*0.83=0.539A無功負荷 QC1=PC1=170*0.672=110.02kvar西配樓東部實驗動力負荷電流I=P/U=270/380*0.80=0.889A無功負荷 QC1=PC1=270*0.75=202.5kvar西配樓中部實驗動力 東配樓東部教學動力負荷電流 I=P/U=240

8、/380*0.81=0.78A I=P/U=250/380*0.81=0.812A無功負荷 QC1=PC1=490*0.724=354.76kvar食堂負荷電流 I=P/U=130/380*0.97=0.353A無功負荷 QC1=PC1=130*0.251=32.63kvar圖書館 西配樓西部實驗樓照明負荷電流 I=P/U=123/380*0.92=0.352A I=P/U=75/380*0.92=0.215A無功負荷 QC1=PC1=198*0.426=84.35kvar后勤樓負荷電流 I=P/U=75/380*0.94=0.21A無功負荷 QC1=PC1=75*0.363=27.23kva

9、r西配樓西部實驗樓動力 負荷電流 I=P/U=350/380*0.85=1.08A無功負荷 QC1=PC1=350*0.62=217kvar按需要系數法計算負荷總的有功：Pjs=Kp（KxPe）=0.5*0.9*2397.51=1078.88kw總的無功：Qjs=Kq（KxPetg）0.5*0.95*1348.48=640.53kvar總的視在： Sjs=（Pjs2+ Qjs2）=1254.69KVA 序號區(qū)塊名稱額定負荷無功功率負荷電流功率因數序號區(qū)塊名稱額定負荷無功功率負荷電流功率因數1大禮堂10029.20.270.9611食堂13032.630.3530.972文化藝術中心209.12

10、0.0580.9112圖書館12352.3980.3520.923醫(yī)教區(qū)10039.50.2830.9313后勤樓7527.230.210.944學生宿舍4023.730.12208614車隊2310.490.670.915行政樓8543.520.2410.8915東配樓東部教學照明9445.50.2750.906東配樓西部教學照明11053.240.3220.9016東配樓東部教學動力2501810.8120.817西配樓西部教學動力170110.0205390.8317西配樓西部實驗樓動力3502171.080.858西配樓東部實驗照明62300.1810.9018西配樓西部實驗樓照明75

11、31.950.2510.929西配樓東部實驗動力270202.508890.8019西配樓中部實驗照明8031.60.860.9310西配樓中部實驗動力240173.760.780.81第三章 功率因數補償 無功補償供配電設計中正確選擇電動機、變壓器的容量，降低線路的感抗。當工藝條件適當時，應采取同步電機或選用帶空載切除的間歇工作制設備等，提高用電單位自然功率因數措施后，仍達不到電網合理運行要求時，還可以采用并聯電力電容器作為無功補償裝置；合理時，還可采用同步電動機。當采用電力電容器作為無功補償裝置時，應就地平衡補償。低壓部分的無功功率應由低壓電容器補償；高壓部分的無功功率應由高壓電容器補償。

12、容量較大，負荷平穩(wěn)且經常使用的用電設備的無功功率應就地補償、集中補償。在環(huán)境正常的車間內，低壓電容器應分散補償。無功補償容量應按照無功功率曲線或無功補償計算確定。當補償低壓基本無功功率的電容器組，常年穩(wěn)定的無功功率，經常投入運行的變壓器或配變電所內投切次數較少的高壓電動機及高壓電容器組時，應采用手動投切的無功補償裝置。當為避免過補償時，裝設無功自動補償裝置，在經濟合理時只有裝設無功自動補償裝置才能滿足在各種運行負荷的情況下的電壓偏差允許時，應裝設無功自動補償裝置。當采用高低壓自動補償裝置效果相同時，應采用低壓自動補償裝置。為基本滿足上述要求，我們在設計時把無功補償裝置統(tǒng)一裝設在變壓器的低壓母線

13、側。這樣的補償，可以選擇相對較小容量的變壓器，節(jié)約初期投資。對于容量較大，并且功率因數很低的用電負荷采用單獨集中補償。在本次設計中對于同一區(qū)變管轄范圍內用電設備性質相同的采用放射式配電。而在極少區(qū)域內采用樹干式配電：如學生區(qū)變的活動中心和風雨球場.3.1無功補償的目的和方案由于用戶的大量負荷如感應電動機、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數不低于0.9，按照實際情況本次設計要求功率因數為0.92以上，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數。目前提高功率因數的常用的辦法是裝設無功自動補償并聯電容器裝置。根據現場的實際

14、情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。3.2無功補償的計算及設備選擇我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數不得低于0.95，如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數。當功率因數提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關設備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金

15、屬。因此，提高功率因數對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量QN·C應為：QN·C=PC（-） 按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自動補償控制器，針對預先設定的功率因數目標值，根據負荷的變化相應投切電容器組數，使瞬時功率因數滿足要求。提高功率因數的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設備。前者主要有同步補償機和并聯電容器。動態(tài)無功功率補償設備用于急劇變動的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造

16、安裝，根據負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容量后，就可根據選定的單相并聯電容器容量qN·C來確定電容器組數： 在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償 補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側的無功功率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率因數的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。(2)低壓集中補償 補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應用相當普遍。(3)低壓分散補償 補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這

17、種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償的設備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用率較低。本次設計采用低壓集中補償方式。PC QC SC 取自低壓母線側的計算負荷，提高至0.95=0.86QN·C=PC（-）=1078.88*tan(arccos0.86)-tan(arccos0.95)=284.8kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯電容器，qN·C=20kvar =284.8kvar/20kvar=14.24 取16補償后的視在計算負荷SC=1136.01kV·A= =0.95 第4章 變電所變壓器臺數和容量的選擇4.1變壓器的選擇原則電力變壓

18、器是供電系統(tǒng)中的關鍵設備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經濟性有著重要影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數和容量，是對接下來主接線設計的一個主要前題。選擇時必須遵照有關國家規(guī)范標準，因地制宜，結合實際情況，合理選擇，并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產品，并優(yōu)先選用技術先進的產品。4.2變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數、調壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯結組別等。，變壓器按相數分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調壓方式分，有無載調壓和有載調壓兩種。10kV配電變壓器一

19、般采用無載調壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯結組。由于Dyn11聯結組變壓器具有低壓側單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單相不平衡負荷的負載能力強和高壓側三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網等優(yōu)點，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網中得到越來越廣泛的應用。4.3變壓器臺數的選擇變壓器的臺數一般根據負荷等級、用電容量和經濟運行等條件綜合考慮確定。10kV及以下變電所設計規(guī)范GB5005394中規(guī)定

20、，當符合以下條件之一時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器： 有大量一級或二級負荷； 季節(jié)性負荷變化較大； 集中負荷容量較大。變電所中單臺變壓器（低壓為0.4kV）的容量不宜大于1250kV·A。當用電設備容量較大、負荷集中且運行合理時，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器。當屬下列情況之一時，可設專用變壓器：一、當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質量及燈泡壽命時，可設照明專用變壓器；二、單臺單相負荷較大時，宜設單相變壓器；三、沖擊性負荷較大，嚴重影響電能質量時，可設沖擊負荷專用變壓器。四、在電源系統(tǒng)不接地或經阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系

21、統(tǒng)（IT 系統(tǒng)）的低壓電網中，照明負荷應設專用變壓器。由于本單位的用電設備負荷有二級負荷和三級負荷。根據設計規(guī)范GB5005394的要求，宜裝設兩臺變壓器，選擇臺數為兩臺。4.4變壓器容量的選擇 變壓器的容量SN·T首先應保證在計算負荷SC下變壓器能長期可靠運行。 對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應同時滿足以下兩個條件： 滿足總計算負荷70%的需要，即SN·T0.7 SC； 滿足全部一、二級負荷SC(I+II)的需要，即SN·TSC(I+II) 條件是考慮到兩臺變壓器運行時，每臺變壓器各承受總計算負荷的50%，負載率約為0.7，此時變壓器效

22、率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計算負荷時，只過載40%，可繼續(xù)運行一段時間。在此時間內，完全有可能調整生產，可切除三級負荷。條件是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二級負荷的供電。根據無功補償后的計算負荷，SC=1173.00kV·A 即SN·T0.7*1173.00=821.1kV·A SN·TSC(I+II) 即SN·T1078.88取變壓器容量為1250kV·A因此，選擇SZ9-1250/10 Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調壓、雙繞組變壓器。表3.1 主變壓器的選擇額定容量SN /kV·A聯結

23、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 %1250Dyn112.011.21.24.5 第5章 主接線方案的確定負荷分級及供電要求電力負荷應根據對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經濟上所造成的損失及影響的程度分為一級、二級、三級負荷。獨立于正常電源的發(fā)電機組，供電網絡中獨立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應急電源。二級負荷的供電系統(tǒng)，應由兩線路供電。必要時采用不間斷電源（UPS）。一級負荷一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或將在政治上，經濟上造成重大損失者；或中斷將影響有重大政治經濟意義的用電單位的正常工作者。就學校供配電這一塊來講，我校

24、現沒有一級用電負荷。二級負荷二級負荷為中斷供電將在政治上，經濟上產生較大損失的負荷，如主要設備損壞，大量產品報廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負荷，如交通樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負荷等。在本次畢業(yè)設計中：我?，F有的二級負荷有：綜合樓（南）和綜合教學樓（北）的消防電梯、消防水泵、應急照明，銀行用電設備，專家樓用電設備，醫(yī)院急診室用電設備，保衛(wèi)處用電設備，學校大門照明與門禁系統(tǒng)，東西區(qū)水泵，五座食堂廚房用電，教學樓照明。三級負荷三級負荷為不屬于前兩級負荷者。對供電無特殊要求。我校除了前面羅列的二級負荷外，全為三級負荷。電源及供電系統(tǒng)供配電系統(tǒng)的設計，除一級負荷中特

25、別重要的負荷外，不應按一個電源系統(tǒng)檢修或者故障的同時另外一個電源又發(fā)生故障的情況進行設計。需要兩回電源線路的用電單位，應采用同級電壓供電；但根據各級負荷的不同需要及地區(qū)供電的條件，也可以采用不同的電壓供電。供電系統(tǒng)應簡單可靠，同一電壓供電系統(tǒng)的變配電級數不應多于兩級。高壓配電系統(tǒng)應采用放射式。根據負荷的容量和分布，配變電所應靠近負荷中心。我們知道現學校采用10KV雙回路電源進線，其中一回為大專線，另一回為雙港線，已經滿足了學校所有負荷的用電需求。按道理講，我校由于沒有一級負荷，不需再增設第三電源；但考慮到我校的歷史原因，現有庫存柴油發(fā)電機，雖然比較陳舊些，但是畢竟還能使用，有點“雞肋”的感覺食

26、之無味，棄之可惜。故擬在高壓配電房旁邊設置一柴油發(fā)電機房。相信這樣的設置更能超額滿足學校的用電要求了，并且能很好的推動學校各項工作的向前發(fā)展。電壓選擇和電能質量用電單位的供電電壓應根據用電容量，用電設備的特性，供電距離，供電線路的回路數，當地公共電網的現狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經濟技術比較確定。供配電系統(tǒng)的設計時，應正確選擇變壓器的變比及電壓分接頭，降低系統(tǒng)阻抗，并應采取無功功率補償的措施，還應使三相負荷平衡，以減少電壓的偏差。單相用電設備接入三相系統(tǒng)，使三相保持平衡。220V照明負荷，當線路大于30A時，應采用三相系統(tǒng)，并應采用三相五線制。這樣，可以降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全

27、。當單相用電設備接入電網時，求其計算負荷是以其三相中最大的一相負荷乘以三所得。那么我們在設計中盡量或者注意使其三相平衡分布，這樣單相接入的負荷就可以以其全部負荷相加即為其計算負荷。后面的負荷列表中將引用這一用電思想。5.1主接線的基本要求主接線是指由各種開關電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯電容器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路。它是電氣設備選擇及確定配電裝置安裝方式的依據，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經濟四個方面。5.1.1安全性安全包括設備安全及人身安全。一次接線應符合國家標準有關技術規(guī)范的

28、要求，正確選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各種安全技術措施。5.1.2可靠性不僅和一次接線的形式有關，還和電氣設備的技術性能、運行管理的自動化程度因素有關。5.1.3靈活性用最少的切換來適應各種不同的運行方式，適應負荷發(fā)展。5.1.4經濟性在滿足上述技術要求的前提下，主接線方案應力求接線簡化、投資省、占地少、運行費用低。采用的設備少，且應選用技術先進、經濟適用的節(jié)能產品?？傊?，變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內附屬設備，從而達到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。5.2主接線的方案與分析主接

29、線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。1單母線接線這種接線的優(yōu)點是接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置；缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：適應于容量較小、對供電可靠性要求不高的場合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。圖4.1 單母線不分段主接線2單母線分段主接線當出線回路數增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段

30、接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時，分段斷路器可接通也可斷開運行。兩路電源進線一用一備時，分段斷路器接同運行，此時，任一段母線出現故障，分段斷路器與故障段進線斷路器都會在繼電保護裝置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行，此時若任一電源出現故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給全部出線或重要負荷繼續(xù)供電。圖4.2 單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等

31、。5.3電氣主接線的確定電源進線為兩路，變壓器臺數為兩臺。二次側采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供全部負荷，采用一用一備運行方式，故變壓器一次側采用單母線接線，而二次側采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設置電能計量柜，且設置在電源進線主開關之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當工作電源停電且備用電源電壓正常時，先斷開工作電源進線斷路器，然后接通備用電源進線斷路器，由備用電源供所有負荷。備用電源的投入方式采用備用電源自動投入裝置APD。 第6章 短路電流的計算6.1短路電流及其計算供電系統(tǒng)應該正常的不間斷

32、地可靠供電，以保證生產和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產生超出規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運行。計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而是用其相對值表示，這種計算方法叫

33、做標幺值法。標幺值的概念是：某量的標幺值= （5.1）所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。6.2高壓電網三相短路計算電源取自距本變電所4.5km和5.0外的無線大系統(tǒng)，用10kV雙回電纜線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MV·A。圖5.1 高壓電網短路電流計算圖求10kV母線上K-1點短路和380V低壓母線上K-2點短路電流和短路容量。電源側短路容量定為Sk=250MV·A確定基準值：取 Sd=

34、100MV·A Uc1=10.5kV Uc2=0.4kVId1= =100MV·A/（*10.5kV）=5.50kAId1= =100M·VA/（*0.4kV）=144.34kA計算： 電纜線路1 X2*=X0LSd/Uc2=0.08/km*4.5km*=0.326 電纜線路2 X2*=X0LSd/Uc2=0.08/km*5km*=0.362 電力變壓器 X3*=Uk%Sd/100SNT=3.6當線路一供電時：求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量： 總電抗標幺值X*(k-1) =X1*=0.326 三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3) =

35、Id1/X*(k-1) =5.50kA/0.326=16.87kA 其他三相短路電流 Ik-1”(3) =Ik-1 (3) = Ik-1(3) =16.87kA ish (3) =2.55*16.87kA=43.02kA Ish(3) =1.51*16.87kA=25.47kA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MV·A/0.326=306.75 MV·A·當線路二供電時：求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量： 總電抗標幺值X*(k-1) =X1*=0.362 三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3) = Id1/

36、X*(k-1) =5.50kA/0.362=15.19kA 其他三相短路電流 Ik-1”(3) =Ik-1 (3) = Ik-1(3) =15.19kA ish (3) =2.55*15.19kA=38.74kA Ish(3) =1.51*15.19kA=22.94kA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MV·A/0.362=276.24 MV·A·當線路一 二 同時供電時：求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量： 總電抗標幺值X*(k-1) =X1* /X2*=0.326/0.362=0.172 三相短路電流周期分

37、量有效值Ik-1(3) = Id1/X*(k-1) =5.50kA/0.172=31.98kA 其他三相短路電流 Ik-1”(3) =Ik-1 (3) = Ik-1(3) =31.98kA ish (3) =2.55*31.98kA=81.54kA Ish(3) =1.51*31.98kA=48.29kA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MV·A/0.172=518.40 MV·A·求K-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺變壓器并列運行： 總電抗標幺值 X*(k-2) =X1* /X2+X3*/ X4*=0.3

38、26/0.362+3.6/2=1.972 三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3) = Id2/X*(k-2) =144.34kA/1.972=73.19kA 其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側低壓母線發(fā)生三相短路時，R<<X，可取ksh=1.6，因此： Ik-2”(3) =Ik-2 (3) = Ik-2(3) =73.19kA ish (3) =2.26*73.19kA=165.41kA Ish(3) =1.31*73.19kA=95.88kA 三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) =100MV·A/1.972=50.71 MV·

39、A表5.1 高壓短路計算結果短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/ kA三相短路容量/MV·AX*Ik (3)I”(3)I(3)ish (3)Ish(3)Sk (3)k-10.17231.9831.9831.9881.5448.29518.40k-2變壓器并列運行1.97273.1973.1973.19165.4195.8850.71第7章 變電所高壓進線、一次設備和低壓出線的選擇7.1用電單位總計算電流進線：IFmax1.05Sn/3U=1.05*1136.10/17.32=63.87A 7.2高壓進線的選擇與校驗高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結構是架空線和電纜。架空線的主要優(yōu)點是：

40、設備簡單，造價低；有故障易于檢修和維護；利用空氣絕緣，建造比較容易。電力電纜的建設費用高于架空線路，具有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性高等特點。對于高壓開關柜，從柜下進線時一般需通過電纜引入，因此，采用架空線長距離傳輸，再由電纜線引入的接線方式。對給變壓器供電的高壓進線以及變電所用電電源線路，因短路容量較大而負荷電流較小，一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導體截面，然后再校驗發(fā)熱條件。7.2.1架空線的選擇 按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：長度為3km查表，C=87A··mm2，取1.2（取值為繼電器動作時間）AAmin=I*103/C=4.07*103*/87=51.25 mm2初

41、選70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。 按發(fā)熱條件進行校驗：全廠總計算電流為：Ic=40.72A查表，70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25、30時的載流量為275A、259A，大于40.72A，故滿足條件。7.2.2電纜進線的選擇 按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：查表，C=143A··mm2，取1.2AAmin=I*103/C=4.07*103*/143=31.18mm2初選35mm2的YJY型交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜 按發(fā)熱條件進行校驗：全廠總計算電流為：Ic=32.45A查表，35 mm2的YJY型三芯交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜在25的空氣中敷設時的載流量為172A，在20

42、直埋敷設時的載流量為166A，大于計算電流，故選擇35mm2的YJY型三芯交聯聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。7.3變電所一次設備的選擇表6.1 主要電氣設備表序號設備名稱型號和規(guī)格110kV真空斷路器VS112/63016型斷路器2隔離開關GN1910C/400型隔離開關3電流互感器LZZJ10Q 200/5 0.5/10P20LZZJ10Q 200/5 0.2/0.2LZZJ10Q 100/5 0.5/10P204電壓互感器JDZ1010B 10/0.1 0.2/0.2JDZ1010B 10/0.1 1.0/90V·A5熔斷器XRNP310型熔斷器6避雷器HY5WZ-12.7/45710

43、kV開關柜KYN28A12型高壓固定式開關柜7.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，主要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設備的安全運行。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。（1）高壓斷路器的主要參數：額定電壓：是指斷路器正常工作時的線電壓；額定電流：是指環(huán)境溫度在40時，斷路器允許長期通過的最大工作電流；額定斷開電流：它是斷路器開斷能力的標志，其大小與滅弧室的結構和介質有關；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器能隨短路電流熱效應的能力；動穩(wěn)定電流或極限通過電流：表示能承受短路電流所產生的電動力的能力

44、；斷路器的分、合閘時間：表示斷路器的動作速度。（2）選擇時，除按一般原則選擇外，由于斷路器還有切斷短路電流，因而必須校驗短路容量，熱穩(wěn)定性及動穩(wěn)定性等各項指標。按工作環(huán)境選擇：選擇戶外或戶內，若工作條件特殊，還需要選擇特殊型式；按額定電壓選擇：應該大于或等于所在電網的額定電壓，即： ；按額定電流選擇：應該等于或大于負載的長時最大工作電流，即： ；校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： It2tI2tima； 校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性： ；校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按校驗；根據上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇VS112/63016型斷路器；表6.2 高壓斷路器的選擇校驗表序

45、號安裝地點的電氣條件VS112/63016型斷路器項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF12kV合格2.IC40.72AIN.QF630A合格3.Ik(3)4.07kAIoc16kA合格4.ish(3)10.38kAimax40kA合格5.I2tima(6.15kA)2*(1.2)S=7.38 kA2·SIt2t(16kA)2*4S=1024kA2·S合格6.3.2高壓隔離開關的選擇（1）高壓隔離開關的作用：高壓隔離開關是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設備。（2）形式結構：高壓隔離開關

46、一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構，單相或三相操動。高壓隔離開關主刀閘與接地刀閘間一般都設有機械連鎖裝置，確保兩者之間操作順序正確。各類高壓隔離開關、接地開關根據不同的安裝場所有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內產品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內產品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產品的覆冰厚度分為5

47、毫米和10毫米；戶內產品周圍空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經常性的劇烈震動。戶外產品的使用環(huán)境為普通型，用于級污穢區(qū)，防污型用于級（中污型）、級（重污型）污穢區(qū)。根據設計條件，選擇戶內型高壓隔離開關，根據上述條件和要求并查表有：10KV的高壓隔離開關選擇GN1910C/400型表6.3 高壓隔離開關的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件GN1910C/400型隔離開關項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF400A合格3.Ik(3)Ioc4.ish(3)10.38kAimax50kA合格5.I2tima(6.15kA)2*(1.

48、2)S=45.4kA2·SIt2t(12.5kA)2*4S=156.25kA2·S合格7.3.3高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當過載或短路時，熔件熔斷，達到切斷故障保護設備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（包括設備的起動）熔件不熔斷外，還應該符合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：除按環(huán)境、電網電壓、電源選擇型號外，還必須按校驗熔斷器的斷流容量；選擇的主要指標是選擇熔件合熔管的額定電流，熔斷器額定電流按 選。所選擇的熔件應在長時最大工作電流及設備起動電流的作用下不熔斷，在短路電流作用下開關熔斷；要求熔斷器

49、特性應與上級保護裝置的動作時限相配合（即動作要有選擇性）。 這里主要用做電壓互感器保護用。根據上述條件并查表有：10kV的高壓熔斷器選擇XRNP310型熔斷器。表6.4 高壓熔斷器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件XRNP310型熔斷器項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF200A合格3.Ik(3)4.07kAIoc50kA合格4.ish(3)imax5.I2timaIt2t7.3.4電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結構特點是：一次繞組匝數少（有的只有一

50、匝，利用一次導體穿過其鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器在使用中要注意以下幾點：電流互感器在工作時其二次側不得開路，二次側不允許串接熔斷器和開關；電流互感器二次側有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備的安全。電流互感器的選擇條件：（1）額定電壓大于或等于電網電壓： （2）原邊額定電壓大于或等于長時最大

51、工作電流: （3）二次側總容量應不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量: （4）校驗：內部動穩(wěn)定按：: 電流互感器額定一次電流；：動穩(wěn)定倍數外部動穩(wěn)定按: 表6.5 LZZJ10Q 100/5 0.5/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ10Q 100/5 0.5/10P20項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF100A合格3.Ik(3)Ioc4.ish(3)10.38kAimax50kA合格5.I2tima(6.15kA)2*1S=37.82 kA2·SIt2t（20kA)2*1S=400kA2·S合

52、格表6.6 LZZJ10Q 100/5 0.2/0.2型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ10Q 100/5 0.2/0.2項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF100A合格3.Ik(3)Ioc4.ish(3)10.38kAimax50kA合格5.I2tima(6.15kA)2*1S=37.82 kA2·SIt2t（20kA)2*1S=400kA2·S合格表6.7 LZZJ10Q 100/5 1.0/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ10Q 100/5 1.0/10P20項目數據項目數據結論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF100A合格3.Ik(3)Ioc4.ish(3)10.38kAimax50kA合格5.I2tima(6.15kA)2*1S=37.82 kA2·SIt2t（20kA)2*1S=400kA2·S合格7.3.5電壓互感器的選擇電壓互感器一次側是并接在主接線高壓側，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯，一次側匝數很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二