某校10kv配電房設計

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(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)、民用住宅、及企事業(yè)單位的主要能源和動力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術基礎。沒有電力，就沒有國民經(jīng)濟的現(xiàn)代化。現(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)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(jīng)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(zhì)——應滿足電力用戶對電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量的要求。（4） 經(jīng)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(xiàn)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(xiàn)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。總之一句話：定位現(xiàn)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(jīng)濟技術指標，做到保障人身安全，供電可靠，技術先進和經(jīng)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(zhì)、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(xiàn)行有關標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。2.1變電站的負荷計算第2章變 2.1變電站的負荷計算負荷統(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(jù)之按允許發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)的導線截面，確定變壓器容量，制訂提高功率因數(shù)的措施，選擇及整定保護設備以及校驗供電電壓質(zhì)量等的依據(jù)。序號區(qū)塊名稱額定負荷功率因數(shù)序號區(qū)塊名稱額定負荷功率因數(shù)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400.8614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750.929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》pE(KxPe)Qjs=KsqE(KxPetg申)S=V(P2+Q2

js jsjs上述三個公式中：Kx需要用系數(shù)為0.5；cos甲：功率因數(shù)。K為需用系數(shù) K；為有功功率同時系數(shù)，取值范圍0.8-0.9,K功無功功x Ep Eq率同時系數(shù)，取值范圍0.93-0.97KEp 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二P/Ucos甲=100/380*0.96=0.27A無功負荷Q=Ptanm=100*0.292=29.2kvarC1C1文化藝術中心車隊：負荷電流I=P/Ucosm=20/380*0.91=0.058A負荷電流I=P/Ucosm=23/380*0.91=0.067無功負荷Q=Ptanm=43*0.456=19.57kvarC1C1

醫(yī)教區(qū)西配樓中部實驗照明：負荷電流I=P/Ucosq=100/380*0.93=0.283AI=P/Ucosq=80/380*0.93=0.86A無功負荷Q=Ptanq=180*0.395=33.77kvarC1C1學生宿舍負荷電流I=P/Ucosq=40/380*0.86=0.122A無功負荷Q=Ptanq=40*0.593=23.73kvarC1C1行政樓負荷電流I=P/Ucosq=85/380*0.89=0.241A無功負荷Q=Ptanq=85*0.512=43.52kvarC1C1東配樓西部教學照明西配樓東部實驗照明東配樓東部教學照明負荷電流I=P/Ucosq=110/380*0.90=0.322AI=P/Ucosq=62/380*0.90=0.181AI=P/Ucosq=94/380*0.90=0.275A無功負荷Q=Ptanq=266*0.484=128.76kvarC1C1東配樓西部教學動力負荷電流I=P/Ucos甲=170/380*0.83=0.539A無功負荷Q=Ptan①=170*0.672=110.02kvarC1C1西配樓東部實驗動力負荷電流I=P/Ucosq=270/380*0.80=0.889A無功負荷Q=Ptan①=270*0.75=202.5kvarC1C1西配樓中部實驗動力東配樓東部教學動力負荷電流I二P/Ucos甲=240/380*0.81=0.78AI=P/Ucos甲=250/380*0.81=0.812A無功負荷Q=Ptan①=490*0.724=354.76kvarC1C1食堂負荷電流I=P/Ucosq=130/380*0.97=0.353A無功負荷Q=Ptan①=130*0.251=32.63kvarC1C1圖書館西配樓西部實驗樓照明負荷電流I=P/Ucosq=123/380*0.92=0.352AI=P/Ucosq=75/380*0.92=0.215A無功負荷Q=Ptanq=198*0.426=84.35kvarC1C1后勤樓負荷電流I=P/Ucosq=75/380*0.94=0.21A無功負荷Q=Ptanq=75*0.363=27.23kvarC1C1西配樓西部實驗樓動力負荷電流I=P/Ucosq=350/380*0.85=1.08A無功負荷Q=Ptanq=350*0.62=217kvarC1C1按需要系數(shù)法計算負荷總的有功：Pjs=KYpY(KxPe)=0.5*0.9*2397.51=1078.88kw

總的無功：Qjs=KSqE(KxPetg申)0.5*0.95*1348.48=640.53kvar總的視在：S=V(P2+Q2)=1254.69KVAjs jsjs序號區(qū)塊名稱額定負荷無功功率負荷電流功率因數(shù)序號區(qū)塊名稱額定負荷無功功率負荷電流功率因數(shù)1大禮堂10029.20.270.9611食堂13032.630.3530.972文化藝術中心209.120.0580.9112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4023.730.1220.8614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170110.020.5390.8317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7531.950.2510.929西配樓東部實驗動270202.50.8890.8019西配樓中部實驗照8031.60.860.93力明10西配樓中部實驗動力240173.760.780.81第三章功率因數(shù)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(shù)措施后，仍達不到電網(wǎng)合理運行要求時，還可以采用并聯(lián)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。容量較大，負荷平穩(wěn)且經(jīng)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(nèi)，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?shù)蛪夯緹o功功率的電容器組，常年穩(wěn)定的無功功率，經(jīng)常投入運行的變壓器或配變電所內(nèi)投切次數(shù)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(jīng)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(shù)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(nèi)用電設備性質(zhì)相同的采用放射式配電。而在極少區(qū)域內(nèi)采用樹干式配電：如學生區(qū)變的活動中心和風雨球場.無功補償?shù)哪康暮头桨赣捎谟脩舻拇罅控摵扇绺袘妱訖C、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求用戶的功率因數(shù)不低于0.9，按照實際情況本次設計要求功率因數(shù)為0.92以上，因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設

無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償3.2無功補償?shù)挠嬎慵霸O備選擇我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kV?及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數(shù)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(shù)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(shù)。當功率因數(shù)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)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數(shù)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Q應為：N?CQ二Q-Q'=P(tan甲—tanp')N?CC CC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(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)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(lián)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安裝，根據(jù)負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數(shù)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(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量q量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量q來確定電容器組數(shù)：N?CN.C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：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(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。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。低壓分散補償補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償?shù)脑O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。PCQCSC取自低壓母線側的計算負荷，cosp提高至0.95=0.86P=1078.88=0.86S1254.69CQ=P(tanp-tanp')N?CC=1078.88*[tan(arccos0.86)-tan(arccos0.95)]=284.8kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，q=20kvarN?CNCN.C=284.8kvar/20kvar=14.24取16補償后的視在計算負荷S=、.'p2+(Q-Q)2=1136.01kV?c\C CN?Ccosp=Pcosp=C=0.95SC第4章變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇變壓器的選擇原則電力變壓器是供電系統(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(jīng)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(shù)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(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術先進的產(chǎn)品。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(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯(lián)結組別等。，變壓器按相數(shù)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(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。lOkv配電變壓器一般采用無載調(diào)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YynO和Dynll兩種常見聯(lián)結組。由于Dynll聯(lián)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(wǎng)等優(yōu)點，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應用。變壓器臺數(shù)的選擇變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負荷等級、用電容量和經(jīng)濟運行等條件綜合考慮確定。《10kV及以下變電所設計規(guī)范GB50053—94》中規(guī)定，當符合以下條件之一時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器：⑴有大量一級或二級負荷；⑵季節(jié)性負荷變化較大；⑶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?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(zhì)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(zhì)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(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）的低壓電網(wǎng)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(jù)設計規(guī)范GB50053－94的要求，宜裝設兩臺變壓器，選擇臺數(shù)為兩臺。變壓器容量的選擇變壓器的容量S首先應保證在計算負荷S下變壓器能長期可靠運行。N?T C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S~0.7S；N?T C滿足全部一、二級負荷S 的需要，即C(I+II)S三SN?TC(I+II)條件①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(nèi)，完全有可能調(diào)整生產(chǎn)，可切除三級負荷。條件②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(jù)無功補償后的計算負荷，S=1173.00kV?AC即S±0.7*1173.00=821.1kV?AN?TS±SN?TC(I+II)即S±1078.88N?T取變壓器容量為1250kV?A因此，選擇SZ9-1250/10Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調(diào)壓、雙繞組變壓器。表3.1主變壓器的選擇額定容量S/kV?AN込宀空載損耗短路損耗空載電流阻抗電壓聯(lián)結組別△P/kW△P/kWI% U%OKOK1250Dyn112.011.21.24.5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(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)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(wǎng)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?qū)⒃谡紊希?jīng)濟上造成重大損失者；或中斷將影響有重大政治經(jīng)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?，F(xiàn)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(jīng)濟上產(chǎn)生較大損失的負荷，如主要設備損壞，大量產(chǎn)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(xiàn)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(jù)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(shù)不應多于兩級。高壓配電系統(tǒng)應采用放射式。根據(jù)負荷的容量和分布，配變電所應靠近負荷中心。我們知道現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)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(zhì)量用電單位的供電電壓應根據(jù)用電容量，用電設備的特性，供電距離，供電線路的回路數(shù)，當?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)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?shù)拇胧?，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。當單相用電設備接入電網(wǎng)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。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(lián)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(jù)，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟四個方面。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?？煽啃圆粌H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。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。經(jīng)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(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品?？傊?，變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內(nèi)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。主接線的方案與分析主接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(shù)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(xiàn)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(xiàn)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。電氣主接線的確定電源進線為兩路，變壓器臺數(shù)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章短路電流的計算短路電流及其計算供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)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，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是5.1)該量的實際值（任意單位）、5.1)某里的標幺值該量的標準值與實際值同單位）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。高壓電網(wǎng)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。求10kV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S=250MV?Ak⑴．確定基準值：取S=100MV?AU=10.5kVU=0.4kVdc1c2S —I= —=100MV?A/G/3*10.5kV)=5.50kAd1v3Ucl

S _= —=100M?VA/(朽*0.4kV)=144.34kAd1V'3Uc2⑵．計算：電纜線路1100MV?AX*=XLS/U2=0.08Q/km*4.5km* =0.3262 0dc (10.5kV)2電纜線路2=0.362100MV?A=0.362X*=XLS/U2=0.08Q/km*5km*20dc (10.5kV)2電力變壓器X*=U%S/100S=3kd NTX*=U%S/100S=3kd NT4.5*100*103kV-A100*1250kV?A=3.6⑶.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* =X**=0.326E(k-1) 1三相短路電流周期分量有效值I(3)=I/X* =5.50kA/0.326=16.87kAk-1 d1E(k-1)其他三相短路電流I”(3)=I(3)=I(3)=16.87kAk-1 sk-1 k-1i(3)=2.55*16.87kA=43.02kAshI(3)=1.51*16.87kA=25.47kAsh三相短路容量S(3)=S/X* =100MV?A/0.326=306.75MV?A?k-1 dE(k-1)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* =X**=0.362E(k-1) 1三相短路電流周期分量有效值I(3)=I/X* =5.50kA/0.362=15.19kAk-1 d1E(k-1)其他三相短路電流I”(3)=I(3)=I(3)=15.19kAk-1 sk-1 k-1i(3)=2.55*15.19kA=38.74kAshI(3)=1.51*15.19kA=22.94kAsh三相短路容量S⑶=S/X* =100MV?A/0.362=276.24MV?A?k-1 dE(k-1)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* =X*//X*=0.326//0.362=0.172E(k-1) 1 2三相短路電流周期分量有效值I(3)=I/X* =5.50kA/0.172=31.98kAk-1 d1E(k-1)?其他三相短路電流I”(3)=I(3)=I(3)=31.98kAk-1 5-1 k-1i(3)=2.55*31.98kA=81.54kAshI(3)=1.51*31.98kA=48.29kAsh?三相短路容量S⑶二S/X* =100MV?A/0.172=518.40MV?A?k-1 dE(k-1)⑷．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* =X*//X+X*//X*=0.326//0.362+3.6//2=1.972E(k-2) 1 2 3 4三相短路電流周期分量有效值I(3)=I/X* =144.34kA/1.972=73.19kAk-2 d2E(k-2)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<(3)=2.26*73.19kA=165.41kAsh(3)=2.26*73.19kA=165.41kAshE3Ek=1.6，因此：shI”(3)=I(3)=I(3)=73.19kAk-2 5-2 k-2

I(3)=1.31*73.19kA=95.88kAsh三相短路容量S⑶=S/X* =100MV?A/1.972=50.71MV?Ak-2 dE(k-2)表5.1高壓短路計算結果總電三相短

抗路三相短路電流/kA短路計算點標幺容量X*EI(3)kIX*EI(3)kI”(3)I(3)coi(3)shI(3)shS(3)kk-10.17231.9831.9831.9881.5448.29518.40變壓器并列運k-21.97273.1973.1973.19165.4195.8850.71值 /MV?A行第7章變電所高壓進線、一次設備和低壓出線的選擇用電單位總計算電流進線：I=1.05Sn/V3U=1.05*1136.10/17.32=63.87AFmax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：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。架空線的選擇①按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：長度為3km查表，C=87A?透?mm2, 取1.2（取值為繼電器動作時間）imaA三A=A三A=Imin*103.t00 *ima/C=4.07*103*/87=51.25mm2初選70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。②按發(fā)熱條件進行校驗：全廠總計算電流為：I=40.72Ac查表，70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25°C、30°C時的載流量為275A、259A，大于40.72A，故滿足條件。電纜進線的選擇①按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：查表，C=143A?vs?mm2， 取1.2imaA三A.=A三A.=I*103min0V；t.ima/C=4.07*103*.12/143=31.18mm2初選35mm2的YJY型交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜②按發(fā)熱條件進行校驗：全廠總計算電流為：I=32.45Ac查表，35mm2的YJY型三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜在25C的空氣中敷設時的載流量為172A，在20C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(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。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)格序號 設備名稱型號和規(guī)格10kV真空斷路1 VS1—12/630—16型斷路器器

隔離開關電流互感器隔離開關電流互感器電壓互感器熔斷器避雷器10kV開關柜7.3.1高壓斷路器的選擇GN19—10C/400型隔離開關LZZJ—10Q200/50.5/10P20LZZJ—10Q200/50.2/0.2LZZJ—10Q100/50.5/10P20JDZ10—10B10/0.10.2/0.2JDZ10—10B10/0.11.0/90V?XRNP3—10型熔斷器HY5WZ-12.7/45KYN28A—12型高壓固定式開關柜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(shù)：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°C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(zhì)有關；額定開斷容量：開斷能力常用斷流容量表示，S=?3UI；熱穩(wěn)定電流：熱穩(wěn)定電流是表示斷路器N.br NN.br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(chǎn)生的電動力的能力；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(nèi)，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(wǎng)的額定電壓，即： U>U；N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：I>I；N ar.m校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： l2t 2t；校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性：t 8imai>i;校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按S>Smaxsh N.oc0.2校驗；根據(jù)上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇VS1—12/630—16型斷路器;表6.2高壓斷路器的選擇校驗表序安裝地點的電氣條件VS1—12/630—16型斷路器號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1.UN10kVUN?QF12kV合格2.IC40?72AIN?QF630A合格3.I(3)k4?07kAIoc16kA合格4.i(3)sh10?38kAimax40kA合格5?I2t(6?15kA)2*(1.2)S=7.38kA??SI2t+(16kA)2*4S=1024kA2-S合格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(jù)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+4OoC，戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-1OoC,戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-3OoC；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+25oC時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)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(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使用環(huán)境為普通型，用于I級污穢區(qū)，防污型用于II級（中污型）III級（重污型）污穢區(qū)。根據(jù)設計條件，選擇戶內(nèi)型高壓隔離開關，根據(jù)上述條件和要求并查表有：10KV的高壓隔離開關選擇GN19—10C/400型表6.3高壓隔離開關的選擇校驗表序 安裝地點的電氣條件 GN19—10C/400型隔離開關號項結項目數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)目論合1.U10kVU10kVNN?QF格合2.I40.72AI400ACN?QF格3.I(3)I—koc—合4.i(3)10.38kAi50kAshmax格I合5.8(6?15kA)2*(1?2)S=45.4kA2?SI2t(12.5kA)2*4S=156?25kA2?S2tt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(wǎng)電壓、電源選擇型號外，還必須按S>S〃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N.br流，熔斷器額定電流按I>I>I選。N.FUN.FE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(jù)上述條件并查表有：10kV的高壓熔斷器選擇XRNP3—10型熔斷器。表6.4高壓熔斷器的選擇校驗表序號件器數(shù)項目數(shù)據(jù)項目結論據(jù)101.U10kVU合格NN.QFkV40.72202.II合格CAN.QF0A4.07k503.I(3)I合格kAockA4.i(3)i—shmax—5.I2tI2t—安裝地點的電氣條XRNP3—10型熔斷8ima t7.3.4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(shù)少（有的只有一匝，利用一次導體穿過其鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)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(lián)，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(wǎng)電壓：U>UINN（2） 原邊額定電壓大于或等于長時最大工作電流:I>（1.2~1.5）IIN ar.m

二次側總容量應不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量：S>S2N TL內(nèi)部動穩(wěn)定按I：內(nèi)部動穩(wěn)定按I：1NKam外部動穩(wěn)定按：x/21 K>iINamsh電流互感器額定一次電流動穩(wěn)定倍數(shù)(KI)2t>I(2)2tthIN gima表6.5LZZJ—10Q100/50.5/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ—10Q100/50?5/10P20項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1.UN10kVUN?QF10kV合格2.IC40?72AIN?QF100A合格3.I(3)Ikoc4.i(3)sh10?38kAimax50kA合格5?I2t(6?15kA)2*1S=37.82kA??SI2t(t(20kA)2*1S=400kA2?S合格表6.6LZZJ—10Q100/50.2/0.2型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ—10Q100/50.2/0.2項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1?UN10kVUN.QF10kV合格2?IC40.72AIN.QF100A合格3?I(3)kIoc4?i(3)sh10.38kAimax50kA合格5.I2t(6.15kA)2*1S=37.82kA2?SI2tt(20kA)2*1S=400kA2?S合格表6.7LZZJ—10Q100/51.0/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ—10Q100/51.0/10P20項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結論1.UN10kVU 10kVN.QF合格2.IC40.72AI 100AN.QF合格TOC\o"1-5"\h\z3. I(3)—— I —— ——k oc4. i(3) 10.38kA i 50kA 合格sh max5?I2t (6?15kA)2*1S=37.82kA??S12t (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(lián)，一次側匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時，電壓互感器接近于空載運行。二次繞組的額定電壓一般為100V。電壓互感器的類型及接線按相數(shù)分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線圈數(shù)來分有雙線圈和三線圈；實際中廣泛應用三相三線五柱式(Y—Y).電壓互感器在使用中要注意以下幾點：一次、二次側必須加熔斷器保護，二次側不能短路，防止發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路正常運行；電壓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；二次側并接的電壓線圈不能太多，避免超過電壓互感器的額定容量，引起互感器繞組發(fā)熱，并降低互感器的準確度。電壓互感器的技術要求與說明：.電壓互感器能在1.1倍額定電壓下長期運行，并能在8小時內(nèi)無損傷的承受2倍額定電壓，當額定電壓在330kV以上時，互感器絕緣所能承受的耐壓強度為額定操作沖擊耐受電壓值和額定雷電沖擊耐受電壓值；當額定電壓在330kV以下時，互感器絕緣所能承受的耐壓強度為額定短時工頻耐受電壓值和額定雷電沖擊耐受電壓值。.額定電壓因數(shù)，即在規(guī)定時間內(nèi)仍然能滿足熱性能和準確級要求的最高一次電壓與額定一次電壓的比值，額定電壓因數(shù)與互感器初級繞組接線方式有關。.電壓互感器的誤差極限：在額定頻率、80%-100%額定電壓間任一電壓值，功率因數(shù)為0.8(滯后)、二次負荷為25%-100%額定負荷中任一值下，各準確等級的電壓互感器誤差不超過下表所列限值，對保護用電壓互感器，在額定頻率、5%額定電壓及額定電壓因數(shù)相對應的電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功率因數(shù)為0.8(滯后)時，電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項值；在2%額定電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功率因數(shù)為0.8（滯后）時，電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項限值的兩倍。對于中性點有效接地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為3P或6P,對于中性點非有效接地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為6P，如果有次級繞組，次級繞組帶有保護準確級，二次