負荷計算及功率補償

摘要當(dāng)今，現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展非常快，經(jīng)濟的崛起速度也很快，所以人民對于供電系統(tǒng)的要求也越來越高，所以我們現(xiàn)在的供電設(shè)備及其系統(tǒng)一定得設(shè)計的非常全面，隨著電力的消耗也快速飛增。對于電能的質(zhì)量要求也是要提高的，我們必須保證電能在給社會供電時的可靠性，所以這對電源的結(jié)構(gòu)也提出了新的要求和更高的標(biāo)準。供電系統(tǒng)的設(shè)計合不合理，會直接作用到一些有色金屬的使用，以及運維的成本，當(dāng)然，這當(dāng)中還體現(xiàn)了供電系統(tǒng)的可用性和安全性能，并且它還對企業(yè)和人們自身的安全直接負責(zé)。在電力系統(tǒng)里面，變電站是非常重要的，起到一個非常重要的作用，它可以維護電網(wǎng)和經(jīng)濟的安全運營。在當(dāng)前現(xiàn)代的電力管理模式下，如果只靠傳統(tǒng)的人工操作來運行，將會變得越來越吃力。并且，現(xiàn)在計算機的飛速發(fā)展，我們完全可以用到微型計算機的處理能力，去控制變電站的功能，這樣不但可以節(jié)省成本，而且可以使變電站的工作效率更高。新中國建立至今，我們國家的電力事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)展到非常熟練的程度，可以對社會提供非?？煽康碾娔芄?yīng)。但是隨著人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需要，我們的生活對于電能的質(zhì)量的要求提高了很多，所以讓電網(wǎng)變得自動化就顯得非常重要。不過近年來我們國家的自動化電力事業(yè)也發(fā)展迅速，所以這就為電網(wǎng)的發(fā)展提供的基礎(chǔ)。現(xiàn)在的高科技發(fā)展迅速，電力方面的技術(shù)也變得尤為復(fù)雜，變電站等電力系統(tǒng)在電力領(lǐng)域不停的發(fā)展，不斷的使用新的技術(shù)。作為電力環(huán)節(jié)的重要組成部分，變電站隨著新技術(shù)的發(fā)展也得到了極大的發(fā)展。關(guān)鍵詞：變電站負荷計算設(shè)備選型補償裝置1緒論1.1概況在電力系統(tǒng)里面，變電站是非常重要的，起到一個非常重要的作用，它可以維護電網(wǎng)和經(jīng)濟的安全運營。在當(dāng)前現(xiàn)代的電力管理模式下，如果只靠傳統(tǒng)的人工操作來運行，將會變得越來越吃力。并且，現(xiàn)在計算機的飛速發(fā)展，我們完全可以用到微型計算機的處理能力，去控制變電站的功能，這樣不但可以節(jié)省成本，而且可以使變電站的工作效率更高。新中國建立至今，我們國家的電力事業(yè)的發(fā)展已經(jīng)發(fā)展到非常熟練的程度，可以對社會提供非?？煽康碾娔芄?yīng)。但是隨著人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需要，我們的生活對于電能的質(zhì)量的要求提高了很多，所以讓電網(wǎng)變得自動化就顯得非常重要。不過近年來我們國家的自動化電力事業(yè)也發(fā)展迅速，所以這就為電網(wǎng)的發(fā)展提供的基礎(chǔ)。另外，變電站在電網(wǎng)里面的作用十分重要，而且它的自動化也是電網(wǎng)自動化管理的重要基層，它不僅負責(zé)電能之間的轉(zhuǎn)換還要自行分配一些電能，我們需要在滿足供電的同時還保證供電的安全性能。所謂變電站的自動化，主要是使用了計算機技術(shù)再結(jié)合現(xiàn)在的通信技術(shù)，讓它的結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，再通過功能結(jié)合之后，把二次設(shè)備：比如說控制裝置、自動裝置還有那些測量裝置等等結(jié)合起來，對電網(wǎng)進行一個實時的監(jiān)控和調(diào)控，這就大概是現(xiàn)代的變電站的自動化技術(shù)。它其實是一個計算機技術(shù)領(lǐng)域的延伸，它可以收集很多數(shù)據(jù)和信息，然后將其進行特殊處理，進行一個智能化的操控。而且，變電站的自動化具有功能的綜合化優(yōu)勢，結(jié)構(gòu)也具有分層式的分布設(shè)計，通過光纜進行一個智能化運輸和管理。變電站的自動化技術(shù)也為一些小型的變電站提供了智能、安全等可靠性，是實現(xiàn)變電站現(xiàn)代化自動化的優(yōu)良基礎(chǔ)。1.2研發(fā)背景及意義在現(xiàn)代的一些工廠方面，他們最需要的就是電能，沒有電能，工廠就運行不起來;并且在現(xiàn)代社會中，人們的生活也不能缺少電能，試想如果我們的生活沒有電，那么將會是多么的黑暗，另一方面如果電能的供應(yīng)不安全的話，對我們的生活也會造成及其強大的威脅，我們甚至不能好好生活，電能的發(fā)展也促進了社會的發(fā)展，在整個社會乃至整個國家里面都體現(xiàn)了一個非常重要的角色。所以我們現(xiàn)在研究電能的可靠性，也就是變電站的自動化管理和運行對實現(xiàn)以后的工業(yè)現(xiàn)代化具有跨時代的意義，象征著我們國家的工業(yè)化水平會上一個更進一步的層次。1.3工廠供配電系統(tǒng)在現(xiàn)代的工廠里面，他們的配電系統(tǒng)一般由以下部分組成：變壓耦合器、變電所以及工廠供配電系統(tǒng)由總降壓變電所、高壓電路以及負載端組成。其中變電所發(fā)揮的作用就是把100千伏左右的電壓降低，然后將電壓提供給一些需要低電壓的用電設(shè)備，在通過車間的變電器將電壓優(yōu)化為220V左右的居民用電，提供給社會各界的基本用電?；蛘咴谲囬g的低壓線路中，給車間里面的負載端供電。2負荷計算及功率補償2.1負荷計算這里我們先來了解以下負荷計算的概念，到底什么是負荷計算呢？可以這么理解，我們將計算負載的過程稱之為負荷計算。根據(jù)工廠的電氣設(shè)備的負載容量來計算出最大的虛負荷。這種計算方式與電源線里面的橫截面積以及變壓器的容量有關(guān)，其中的開關(guān)電器和變壓器就是額定參數(shù)。電負載其實也就是用電器所用的電量，它的意思就是用電器所消耗的電氣或者電力，或者理解為單位時間內(nèi)所消耗的功率。我們先從供電的可靠性要求方面來劃分一下電力負荷的幾個不同層次：第一級負荷：如果電源突然中斷的話，這種結(jié)果可能會導(dǎo)致人員受到傷害，嚴重還可能會讓人有生命危險，從另一方面說，電源的突然中斷還可能對政治和經(jīng)濟帶來重大的損失，比如說貴重設(shè)備以及產(chǎn)品的損壞報廢等等方面。在這一級的負荷當(dāng)中，其中還可能會導(dǎo)致中毒事件的發(fā)生，尤其是火災(zāi)問題，在特別重要的地方應(yīng)該設(shè)置電源危險標(biāo)志，并且設(shè)置備用電源，以防萬一電源突然中斷帶來重大損失。第二級負荷：如果第二級負荷突然中斷的話，則可能會對社會的政治和經(jīng)濟帶來巨大的傷害和損失，比如說會造成大量的產(chǎn)品會報廢，再嚴重點就可能對社會的電力部門造成嚴重的影響，甚至電力癱瘓。第三級負荷：這里所說的第三級負荷也就是一般情況下的電源負載，通俗一點的說就是各種用電設(shè)備，所有這些都不屬于上面所提到的第一級負載和第二級負載。因為負荷計算是設(shè)計電源的基礎(chǔ)由于計算負荷是電源設(shè)計的基礎(chǔ)，所以它是否合理可能會直接影響到各大工廠的電源質(zhì)量和經(jīng)濟情況。一方面，如果負荷計算的值太大，這樣會增加供電器的容量，進一步得就會導(dǎo)致電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)更加得復(fù)雜，而且還會使用到更多的有色金屬，這必將會增加很多不必要的經(jīng)濟負擔(dān)；而且，國家電力的主要使用者也是大型工廠和各類的企業(yè)這種，如果工廠的電力需求太大，不符合用電安全的話這就勢必會給人民乃至整個國家?guī)硪欢ǖ膿p傷。另一方面，如果負荷計算的值太小的話，就有可能會導(dǎo)致用電器長期處于過載的情況下的話，電纜線就會處于長期發(fā)熱的狀態(tài)，者就會增加電能的損耗，或者導(dǎo)致絕緣電線的燒毀，進一步就會縮短用電器的壽命。所以我們可以由此看出，負荷計算的值對電源的設(shè)計是非常重要的，它對于供電設(shè)備的安全性具有重大意義。但是，因為負載的不同復(fù)雜性和其他許多因素，導(dǎo)致負荷計算值非常難確定，而且這個值的變化也具有自身一定的規(guī)律，這種規(guī)律與設(shè)備的性能和生產(chǎn)方式往往是相關(guān)的。所以負荷計算只能是一種估算出來的值。 在我國，負荷的計算一般采取這兩種方案：需求系數(shù)法和二項法。其中的需求系數(shù)法是常用的計算負荷的方案；而二項法受到其他很多因素的限制，所以計算起來比較麻煩。所以，我們一般計算負荷值的時候往往都是采取需求系數(shù)法。負荷計算公式如下：有功計算負荷:P30=KdPe（2.1）式中:Pe—用電設(shè)備組總?cè)萘?不含用電設(shè)備容量,單位:Kw)Kd—用電設(shè)備組的需要系數(shù)無功計算負荷為:Q30=P30tan（2.2）式中:tanф—對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cosф的正切值視在計算負荷為:S30=P30/cosф（2.3）計算電流為:（2.4）式中:Un—用電設(shè)備組的額定電壓(單位:kV)功率因數(shù):（2.5）根據(jù)需要系數(shù)計算法和變電所的設(shè)計依據(jù),通過計算可以得出此變電所的計算負荷.全廠各車間變電所負荷計算如下表序號車間或用電單位名稱設(shè)備容量(KW)KxCosTan計算負荷變壓器臺數(shù)及容量P30(KW)Q30(KVar)S30(KVA)(1)№1變電所1熱處理車間740.90.60.71.02444.54453.43635.062工具車間470.30.651.1714.116.5021.693機修車間2520.250.651.176373.7196.924沖焊車間2330.30.51.7369.9120.93139.85共計6乘以同時系數(shù)（有功0.9，無功0.95）542.03631.34826.67兩臺800kV.A(2)№2變電所1機加一車間15500.30.651.17465544.05715.382機動二車間12200.30.651.17366428.22563.083裝備車間2910.30.651.1787.3102.14134.314共計5乘以同時系數(shù)（有功0.9，無功0.95）826.471020.691313.34兩臺1000kV.A(3)№3變電所1鑄造車間包括16120.40.71.02644.8657.70921.14清理制芯有色鑄造2共計3乘以同時系數(shù)（有功0.9，無功0.95）644.8657.70921.14一臺1000kV.A(4)№4變電所1熔化車間包括12810.60.71.02768.6783.971098砂理造型2共計3乘以同時系數(shù)（有功0.9，無功0.95）691.74744.771016.46兩臺800kV.A(5)№5變電所1鍋爐房700.750.80.7552.539.3865.632空壓站(低壓)200.850.80.751712.7521.253鍛工車間352.70.30.651.17105.81123.80162.784產(chǎn)品試驗室1500.60.80.759067.5112.55理化試驗室56.780.60.80.7534.0725.5542.596廠區(qū)照明201207木工車間53.10.350.61.3318.5924.7230.988備料庫50.120.30.651.1715.0417.5923.149中央計量器100.60.80.7564.57.510共計11乘以同時系數(shù)（有功0.9，無功0.95）317.71300436.97一臺500kV.A(6)№6變電所1空壓站（6kv）2600.850.750.88221194.48294.672共計一臺315kV.A(7)№7變電所1熔化車間電爐6500.60.71.02390397.8557.142共計一臺630kV.A2.2無功補償計算及設(shè)備選擇 現(xiàn)如今，變電站的無功補償對工廠或者企業(yè)的設(shè)計是非常之重要的。根據(jù)國家對電源的設(shè)計和消耗的制度來看，對于高壓電源使用的工業(yè)用戶來說，他們的功率用因數(shù)是不能少于0.9的。如果滿足不了這些條件的話，就應(yīng)該增加一些人工補償?shù)难b置進行其他功率的補償。 上述提到的功率因數(shù)這里有必要解釋一下，它其實是衡量供電系統(tǒng)功率利用水平和電氣設(shè)備使用狀況的代表參數(shù)。在一般的工廠供電系統(tǒng)中，很多的電器設(shè)備都有電感特性，這些裝置的作用一般是用來吸收電力系統(tǒng)的有功功率，然后還要產(chǎn)生一些交變磁場，以此來保證這些設(shè)備都能夠正常地進行他們的工作，然后就能進一步地降低設(shè)備的功率因數(shù)。如果向發(fā)揮設(shè)備的最大能力。想要讓他們滿負荷的運作起來，讓他們處于最大功率的工作狀態(tài)，我們就應(yīng)該提升它的自然功率因數(shù)，如果這里所提到的不符合工廠的功率因數(shù)的要求的話，就必須要使用人工裝置進行一定的補償了。 上述所說的人工補償，其實是在變壓器一側(cè)安裝一個無功功率的補償裝置，用這種方式就能降低設(shè)備所需要的無功功率，但是這必須要保證那一側(cè)的有功功率不能變。所以，要降低設(shè)備的總功率，減少變壓器的容量，然后再減低導(dǎo)體的截面積。這樣做有一定的好處，這樣不僅會有利于降低初始成本，還能進一步的降低電力成本。這里就有必要說一下補償裝置的問題，在當(dāng)今這個社會，一般我們常用的補償裝置有同步補償器和靜電電容器。同步補償器的最大優(yōu)點是可以調(diào)節(jié)電壓的等級，而且還是均勻調(diào)節(jié)，但是這里要強調(diào)的是，如果kvar的成本很高的話，這就會造成就算無功率補償器的容量即使很大，它也比另外一種靜態(tài)無功功率補償?shù)某杀疽喑龊芏?。再要說的是，它的損耗比較高，安裝過程也很麻煩，后期的維護成本也會很高。所以，我們這里只需要調(diào)節(jié)電網(wǎng)中心的電壓就能實現(xiàn)優(yōu)越性的進步，電壓的變電站其實也對補償電源中的無功功率起到一定的作用，這個設(shè)備一般都分為這三個部分：高壓集中補償，低壓集中補償以及低壓分散補償。 根據(jù)之前的車間所用到的負荷計算值為參考，我們都知道，工廠里面的計算量是非常大的，但功率因數(shù)一般情況下都是非常小的。從下面的表里面可以看出來，當(dāng)工廠的電壓是380V時，功率因數(shù)只有0.81。根據(jù)供電部門的規(guī)定，他們要求輸入測的功率因數(shù)不能低于0.90，然后我們考慮到變壓器的無功功率損耗過大，一般都超出了有功功率很多，所以我們需要在變壓器的低側(cè)端的功率因數(shù)應(yīng)高稍稍提高，設(shè)置為0.92。 相關(guān)無功補償公式如下：取：=0.8，ADVANCE錯誤!未指定書簽。則:kWkvar根據(jù)公式，有:，則:因此在未進行無功補償時，低壓側(cè)的主變電容器應(yīng)選為5000kV·A低壓側(cè)功率因數(shù)，因為無功補償容量按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的，根據(jù)公式計算：有功損耗：無功損耗：，則高壓側(cè)補償前的:有功功率：，無功功率：高壓側(cè)補償前功率因數(shù)；假設(shè)補償后的功率因數(shù)提高到則補償容量，經(jīng)查表可選用GR-1C-08型，電壓為6Kv，容量的電容器，電容器個數(shù)取n=6；則實際補償容量為補償后低壓側(cè)功率因數(shù)計算：，補償后功率不變，則：補嘗后主變壓器損耗：補嘗后高壓側(cè)有功功率：補償后高壓側(cè)無功功率：則：=2613.96/2695.42=0.97>0.9,符合設(shè)計條件可以看出，在經(jīng)過人工的補償之后，電路電流明顯降低了，而且功率因數(shù)也稍有增加。這對比起使用補償之前，不僅功率損耗降低了，而且變電站的初期成本也降低了，更客觀的是減少了電力成本。所以，人工補償裝置是非常有利的。2.3交配電所地址及型式的選擇2.3.1交配電所所址選擇的一般原則當(dāng)我們要選擇工廠的變電站的地址，應(yīng)該要有一定的選擇要求，這里列出了一些參考的經(jīng)濟要求和設(shè)計要求規(guī)則：1、變電站應(yīng)該更加接近負荷的中心；2、進出線應(yīng)當(dāng)要更加地方便；3、更加接近到電源的一側(cè)；4、要安裝設(shè)備簡單和運輸過程更加方便；5、變電站的地理所處不應(yīng)該有劇烈的震動現(xiàn)象和過高的溫度；6、變電站更加不應(yīng)該處在地勢較低的地方，這樣就有可能會產(chǎn)生積水，對設(shè)備造成損害；7、變電器的位置不應(yīng)該處于廁所、浴室或其它經(jīng)常積水場所的正下方；8、變電器的位置也不應(yīng)該處在灰塵很多而且腐蝕性氣體充滿的場所。第三章變配電所主接線方案設(shè)計3.1設(shè)計原則及要求安全性高壓隔離開關(guān)必須安裝在高壓斷路器的電源側(cè)，另一側(cè)可能安裝反饋電源。(2)低壓刀開關(guān)必須安裝在低壓斷路器的電源側(cè)，并且可能安裝在可能的反饋電源的另一側(cè)。(3)高壓隔離開關(guān)必須安裝在帶有高壓熔斷器負載開關(guān)的插座柜的總線側(cè)。(4)避雷器必須安裝在高壓母線和架空線的末端。安裝在總線上的避雷器應(yīng)與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)。連接到變壓器引出線的避雷器不應(yīng)配備隔離開關(guān)。2.可靠性變電站的主要接線方案必須與其負載水平兼容。對于初級負載，它應(yīng)由兩個電源供電。對于二次負載，它應(yīng)由兩個回路或?qū)Ｓ眉芸站€或6kV以上的電纜供電。使用電纜電源時，應(yīng)并聯(lián)兩根電纜，每根電纜應(yīng)能承受100％的二次負載。斷路器或負荷開關(guān)-帶有短路保護的熔斷器應(yīng)安裝在變壓器和配電變電站的非專用電源的輸入側(cè)。對于一般生產(chǎn)區(qū)域的車間變電站，建議主變電站采用輻射高壓配電，以保證供電的可靠性，但對于輔助生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)的變電站，可采用干線分配。低壓熔斷器應(yīng)用于變電站低壓側(cè)的主開關(guān)。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)分為單總線段并且需要自動開關(guān)電源時，低壓保險絲應(yīng)用于低壓主開關(guān)和低壓總線段開關(guān)。主要布線方案的起草：分析了變電站的原始材料，全面考慮了主要電氣布線的可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的基本要求。在符合技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，要努力使其主要布線方案技術(shù)先進，供電可靠，經(jīng)濟合理。主要布線也應(yīng)足夠靈活，以適應(yīng)各種操作模式的變化。操作簡便，調(diào)度靈活，維修安全，在大修，事故等特殊情況下便于擴展和開發(fā)。

（1）單母線不分段接線當(dāng)只有一條電源線時，經(jīng)常使用這種連接，每條線路上只安裝一個隔離開關(guān)和斷路器。優(yōu)點：簡單經(jīng)濟;布線簡單（設(shè)備少），清晰明確;布局和安裝簡單，配電設(shè)備建設(shè)成本低;易于在斷路器和隔離開關(guān)之間實現(xiàn)可靠的防錯誤阻斷;操作安全方便，總線故障概率低;易于擴展并采用完整的分配設(shè)備。缺點：不夠靈活可靠;主母線，母線故障或大修，全廠停電;任何斷路器大修，電路中的電源故障。適用范圍：小型骨干水電站發(fā)電機電壓母線與主干水電站的連接;6-10kV輸出線（包括連接線），帶5個環(huán)路;35kV輸出線（包括連接線），帶3個環(huán)路;當(dāng)有雙電源時，經(jīng)常使用單總線分段連接，目前主要使用斷路器。單總線段連接可以分段操作或同時并行操作。優(yōu)點：可以為主負載提供高可靠性，只需停止一半的母線和隔離維護，提高了靈活性。缺點：主母線和母線故障或維修，停電一半;維修任何斷路器，電路停電。適用范圍：當(dāng)不滿足單總線的非截面連接時，采用它。3.4主接線方案確定變電站的連接應(yīng)從安全性，可靠性，靈活性和經(jīng)濟性出發(fā)。設(shè)計工廠35kV總變電站，位置比較重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，而且由于是變電站的總量，從經(jīng)濟角度來看，主要的接線不應(yīng)該是復(fù)雜的。（1）只有一個主變壓器的變電站主接線通常，沒有總線的初級側(cè)和具有單個總線的次級側(cè)用作主要布線。斷路器用作初級側(cè)的主開關(guān)。其特點簡單經(jīng)濟，但電源可靠性不高，僅適用于三級負載。（2）主變電站與初級側(cè)內(nèi)橋連接的主要連接主接線具有良好的操作靈活性和高可靠性。它適用于初級和次級負載。這種內(nèi)橋連接主要用于整個降壓變電站，電源線較長，主變壓器不需要頻繁切換。（3）主變電站與初級側(cè)外橋連接的主要連接該主連接也適用于初級和次級負載。這種外部橋接連接主要用于整個降壓變電站，電源線不長，主變壓器需要頻繁切換，以適應(yīng)經(jīng)濟運行。（4）變電站的一次側(cè)和二次側(cè)通過整個降壓變電站的主接線與單總線段連接。這種主連接具有內(nèi)外橋操作靈活的優(yōu)點，但它使用了大量的高壓開關(guān)設(shè)備并投入了大量資金。它可用于主要和次要負載，適用于主要和次要側(cè)入站和出站線路較多的情況。（5）變電站的一，二側(cè)采用雙母線降壓變電站的主接線。與單總線連接相比，雙母線連接大大提高了供電可靠性和運行靈活性，但也增加了初期投資，因此雙母線連接在企業(yè)中使用較少，主要用于電力系統(tǒng)?；谏鲜鲋饕季€方案的比較，初級側(cè)采用線-變壓器組布線方式，即兩個變壓器串聯(lián)操作，次級側(cè)采用單總線和分段布線方式。小結(jié)：由于工廠有電源線，同時可以使用高壓連接線為相鄰設(shè)備做好準備。電源和兩個主變壓器，初級側(cè)采用內(nèi)橋連接和次級側(cè)單總線。分段主接線提高了電源的可靠性，并確保了部分二次負載的連續(xù)供電。第四章短路電流計算4.1短路電流的概述這里需要提到短路電流，當(dāng)一個電路發(fā)生短路的時候，一般的電力系統(tǒng)從正常狀態(tài)轉(zhuǎn)化到短路狀態(tài)，一般情況下都是需要3至5秒的時間。在這一個短暫階段中，電路中的電流的變化非常地復(fù)雜，因為其中包含很多的分量，如果想要計算它的分量值，就必須要使用到計算機來幫助。在發(fā)生短路時間后的0.01秒時內(nèi)將出現(xiàn)電路中的電流最大瞬時值，這種電流被定義為沖擊電流。這種電流會產(chǎn)生出一個很大的電動沖擊力，其值的大小可以用電工設(shè)備去檢測。在學(xué)術(shù)上的電力系統(tǒng)分析中，短路電流的分析和計算都是幾項非常重要的內(nèi)容。當(dāng)一般的供電網(wǎng)絡(luò)中如果發(fā)生了短路，短時間內(nèi)所產(chǎn)生的過大短路電流會讓用電設(shè)備受到巨大的電力作用而受到損害，而且這還會使網(wǎng)絡(luò)里面的電壓大大的降低，進一步的導(dǎo)致電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的用電設(shè)備的正常工作被破壞。所以，我們?yōu)榱朔乐惯@樣的破壞事件發(fā)生，就需要計算短路時的電流，有一種辦法就是正確的選擇用電設(shè)備，設(shè)置一些繼電保護器，并且選用限制電流短路的一些元件。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)一定的故障的時候，電路的功率和電壓的驟降可能就會對發(fā)電廠的穩(wěn)定性造成一定的破壞性，所以我們必須要除去一部分的用戶。4.2短路回路參數(shù)的計算在計算短路電流時，必須首先計算電路中每個元件的阻抗。每個元件的阻抗通常通過兩種方法計算：標(biāo)稱值和標(biāo)稱值。前一種計算方法主要適用于1KV以下的低壓供電系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。后一種計算方法主要用于企業(yè)高壓供電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。4.2.1標(biāo)么值法 通常，單位值也稱為相對值，它是無單位值。通常，帶*符號的下標(biāo)用于表示差異。當(dāng)單位值乘以100時，可以獲得由相同參考值表示的百分比。在計算標(biāo)準單位值時，第一步是選擇參考值。盡管可以任意選擇參考值，但在實際計算中通常會考慮計算的便利性和所獲得的標(biāo)準的清晰值，例如選擇基本功率為100MVA的網(wǎng)絡(luò)的平均額定電壓和短路。點位于參考電壓。還應(yīng)該指出的是，在電路計算中，每個量的參考值必須遵守電路的歐姆定律和功率方程。也就是說，在三相電路中，電流，電壓和阻抗的參考值應(yīng)滿足下表4-1：表4-1序號原件名稱標(biāo)幺值有明值（Ω）備注1電動機X``*d＝（x``d％/100）×（Sj/Sr）＝x``d×（Sj/Sr）X``d＝（x``d％/100）×（U2r/Sr）＝x``d×（U2r/Sr）Sr同步電機的額定容量，MVA；x``d同步電動機的超瞬態(tài)電抗相對值；x``d％同步電動機的超瞬態(tài)電抗百分值；Ur額定電壓（指線電壓），kV。2變壓器X*T=（uk%/100）×（Sj/Sr）XT＝（uk％/100）×（U2r/Sr）3電抗器X*k＝（xk％/100）×（Ur/√3Ir）×（Sj/U2j）＝（xk％/100）×（Ur/√3Ir）×（√3Ij/Uj）Xk＝（xk％/100）×（Ur/√3Ir）4.2.2短路電流計算圖4.1短路電流計算圖確定基準值：設(shè)Sd=100MVA，Ud1=6.3kV，Ud2=0.4kV（基準選取額定的1.05倍）。短路中各元件的電抗標(biāo)幺值架空線路：（查表X=0.38Ω/KM）而線長為400m電力系統(tǒng)電抗：電力變壓器：(查表：圖4.2短路計算等效圖以K-1點計算最大短路電流和短路電容（1）三相短路電流周期分量有效值： （2）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流有效值：（3）三相短路沖擊電流及其有效值： （4）三相短路容量：表4.2短路計算結(jié)果三相短路電流/kA短路容量IK(3)I"(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)SK(3)MVAK-1K-2K-3K-4K-5K-6K-75一次設(shè)備的選擇與校驗5.1一次設(shè)備選擇的一般要求這里的大部分電氣設(shè)備的功能都是不一樣的，但是他們會在同一個供電系統(tǒng)中一起工作，所以在我們選擇電器設(shè)備的時候，我們需要選擇具有相同類似工作條件的設(shè)備。在供電系統(tǒng)正常工作時，要保證他們的工作安全，他們的操作維護非常方便，而且投資也合理。在短路的時候，這些設(shè)備必須要滿足熱情況下的穩(wěn)定性。所以，我們從工作條件的選取中，可以從以下一些方面考慮：（1）制作基于環(huán)境的產(chǎn)品時，考慮到設(shè)備在戶外工作的環(huán)境可能會比較差，所以在室內(nèi)外的戶型時，我們應(yīng)當(dāng)注意選擇。（2）選擇電壓設(shè)備時，安裝現(xiàn)場電路的額定電壓應(yīng)小于或等于設(shè)備的額定電壓。（3）現(xiàn)在一些電力設(shè)備的名牌上面會標(biāo)注一個額定工作電流，它的意思是當(dāng)環(huán)境的溫度在一定范圍內(nèi)，這個電器設(shè)備能夠正常工作時最長時間的電流。5.2選擇各類電氣設(shè)備的特別的要求（1）斷路器是一種可以接通，加載和斷開正常電路電流的開關(guān)設(shè)備，可以在規(guī)定的時間內(nèi)接通，加載和斷開過載電流（包括短路電流）。高壓斷路器不僅用于高壓電路的正常閉合和斷開，還用于繼電保護裝置作用下的自動跳閘和保護電路。（2）隔離開關(guān)是一種電流開關(guān)設(shè)備，當(dāng)位置分開時，它具有所需的絕緣距離和觸點之間明顯的斷開標(biāo)記。在組合位置的指定時間內(nèi)，它可以在正常電路條件和異常條件（例如短路）下承載電流。高壓隔離開關(guān)主要用于隔離高壓電源，以確保其他設(shè)備的安全檢查。它沒有特殊的滅弧裝置，因此不允許在負載下運行。但可用于接通和斷開某些小電流，如勵磁電流不大于2A的空載變壓器，電容電流不大于5A的空載電路，變壓器和避雷器電路等高壓隔離開關(guān)一般采用手動操作機構(gòu)。當(dāng)有遙控操作要求時，還可以配備電動操作機構(gòu)。（3）另外一種電器設(shè)備就是處于高壓電網(wǎng)中的電流互感器，它是給測量儀表和中斷繼電保護裝置的電流線圈供電的。使用這種方法不僅可以隔斷高壓的電源，而且還方便使用人員的安全，另外還可以規(guī)范電力誰被的制造。另一方面，他的精度與阻抗有關(guān)。（4）電壓互感器用于測量高壓。其初級繞組與高壓電路并聯(lián)。其額定電壓與電路電壓相同。次級繞組的額定電壓為100v。其次級側(cè)不能短路運行。因此，應(yīng)在兩側(cè)安裝保險絲以消除內(nèi)部故障。（5）銅，鋁和鋼是常見的總線材料。目前，除了用于大電流的銅母線之外，通常盡可能使用鋁母線，而鋼母線有時用于支線或具有小電流的零線低壓系統(tǒng)。5.2.1高壓熔斷器的選擇保險絲是一種電氣設(shè)備，當(dāng)電流超過特定值并且保險絲本身產(chǎn)生的熱量持續(xù)一段時間時，熔化熔化并關(guān)閉電路。交流高壓熔斷器主要用于交流高壓線路和高壓電氣設(shè)備的短路保護，部分還具有過載保護功能。除了要滿足一些共性的使用條件外，這種斷路器還必須滿足這樣一些條件：1）Scd（>SK;（Scd是截止容量，SK是短路容量）2）Icd（>IK;（Icd是斷路器的最大開斷電流，IK是最大三相短路電流）3）動態(tài)穩(wěn)定性檢查Idf（>Ich）（Idf是動態(tài)穩(wěn)定電流和Ich三相短路脈沖電流的峰值）根據(jù)上述條件，選用高壓熔斷器作為RN2-10室內(nèi)高壓限流熔斷器，用于保護變壓器。其截止容量為1000MVA。通過在短路期間將線電流限制到最小值來實現(xiàn)瞬時中斷，并且保險絲電流應(yīng)在1分鐘內(nèi)在0.6-1.8A內(nèi)。5.2.2高壓隔離開關(guān)的選擇高壓隔離開關(guān)介紹：第一個斷路器，它將線路與用戶分開;室內(nèi)型通常與高壓斷路器串聯(lián)，以確保停電的可靠性。此外，隔離開關(guān)通常用作電壓互感器，避雷器，配電變壓器和高壓成套設(shè)備中計量柜的高壓控制裝置。隔離開關(guān)的主要用途：（1）隔離電壓，在檢修電氣設(shè)備時，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（2）倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來完成。（3）分、合小電流。根據(jù)負荷計算結(jié)果，高壓隔離開關(guān)選定為上?？锸闲吞?-10/200額定電壓:10k（V）額定電流:400（A）峰值耐受電流:50k（A）產(chǎn)品認證:ISO90005.2.3電流互感器的選擇為了將一個大的電流通過轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一個小一點的電流，這里必須要使用電流互感器，這種設(shè)備主要是用來測量電流和保護電流。當(dāng)然，我們的所有儀表都不會接在值非常大的電線上面，所以我們就需要用電流互感器將電流大的轉(zhuǎn)換為電流小的，然后通過一定的比較來得出實際的值。在電流互感器工作的時候，副電路不能開路。如果開路的話，原路電流都會變成激勵電流，這樣做會導(dǎo)致電壓變得過大而對人類的生命安全造成危害。有兩種類型的高壓開關(guān)設(shè)備：固定開關(guān)設(shè)備和手車開關(guān)設(shè)備。由于這種設(shè)計是6kV電源線，我們可以選擇更經(jīng)濟的固定式高壓開關(guān)設(shè)備。這里我們選擇GG-1A（F）系列??固定式高壓開關(guān)設(shè)備。6kV側(cè)設(shè)備的選擇校驗選擇校驗項目電壓電流斷流能力動態(tài)定度熱穩(wěn)定度裝置地點條件參數(shù)數(shù)據(jù)6kV50A()9.18KA24.7kA一次設(shè)備型號規(guī)格額定參數(shù)高壓真空斷路器VS1-66kV630kA18kA40kA高壓隔離開關(guān)-6/2006kV200A-25.5kA高壓熔斷器RN2-66kV0.5A50kA--電壓互感器JDJ-66/0.1kV電壓互感器JDZJ-10電流互感器LQJ-66kV100/5A-=31.8kA=81避雷針FS4-66kV戶外隔離開關(guān)GW4-12/40012kV400A-5kA第六章二次接線設(shè)計及繼電保護的整定6.1二次回路的概述6.2二次回路操作電源選擇（1）二次回路的工作電源是按照一定的線路方案組裝的供電設(shè)備。這種設(shè)備可以廣泛應(yīng)用在變電系統(tǒng)中，他主要是起到一個保護發(fā)電機的作用，另外，他還可以用作非常大的開關(guān)型設(shè)備，用來保護其他設(shè)備，比如儀表和繼電器。（2）二次回路的工作電源可以分為直流和交流。有兩種直流工作電源，一種是電池供電，另一種是整流電源。有兩種交流運行電源，由用于儀表的變壓器和用于儀表的儀表變壓器供電。（3）采用交流工作電源，可大大簡化二次回路，降低投資，工作可靠，維護方便，但不適用于更復(fù)雜的電路。6.3配電線路的故障形式與保護設(shè)置一般來說，高壓用戶的高壓配電線路基本上是一個開放的單端配電網(wǎng)絡(luò)，線路不是很長，容量不是很大，所以其繼電保護裝置通常比較簡單。根據(jù)GB50062-1992“電力設(shè)備繼電保護及自動化裝置設(shè)計規(guī)范”，3-6kV電力線應(yīng)配備相間短路保護，單相接地保護和過載保護。作為輸電線路的相間短路保護，主要采用帶時限的過流保護和瞬時動作電流快速斷開保護。應(yīng)在斷路器的跳閘機構(gòu)上進行相間短路保護，使斷路器跳閘并排除短路故障部分。作為單相接地保護，有兩種方法：1）絕緣監(jiān)測裝置。安裝在變電站的高壓母線上，作用于信號。2）選擇性單相接地保護。它也會對信號起作用，但當(dāng)它危及人員和設(shè)備的安全時，它應(yīng)該絆倒。但對于通過小電阻進行中性點接地的電力系統(tǒng)，應(yīng)采用選擇性單相接地保護來進行跳閘操作。對于可能經(jīng)常過載的電纜和電線，根據(jù)GB50062-1992，應(yīng)安裝過載保護以作用于信號。6.4繼電保護裝置電力系統(tǒng)組件短路或異常時電量（電流，電壓，功率，頻率）的變化。還有其他物理量，例如變壓器油箱出現(xiàn)故障時油氣流速或油壓強度的增加。在大多數(shù)情況下，無論何種物理量作出反應(yīng)，繼電保護裝置都包括測量部分（和值調(diào)節(jié)部分），邏輯部分和執(zhí)行部分。6.4.2對繼電保護的基本要求（1）可靠性當(dāng)保護裝置起作用時，應(yīng)采取行動，不應(yīng)拒絕采取行動。當(dāng)你不應(yīng)該做某事時，你不應(yīng)該誤做。保護裝置的可靠性與部件質(zhì)量，接線方案，安裝，設(shè)置，保護裝置的操作和維護以及其他因素有關(guān)。（2）為防止??故障擴大，減少故障危害，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，繼電保護裝置應(yīng)盡快排除系統(tǒng)故障時的故障。（3）敏感性這是表征保護裝置對其保護區(qū)域中的故障和異常工作條件的響應(yīng)性的參數(shù)。如果保護裝置能夠及時對其保護區(qū)域內(nèi)的極小故障作出反應(yīng)，則保護裝置的靈敏度很高。靈敏度通過靈敏度系數(shù)來衡量。6.4.4保護動作電流整定其中，可靠系數(shù)，接線系數(shù)，繼電器返回系數(shù)，電流互感器的電流比=100/5=20，因此動作電流為：因此過電流保護動作電流整定為20A。過電流保護靈敏度系數(shù)的檢驗其中，=0.86632.56A/(6kV/0.38kV)=1.9 ，因此其靈敏度系數(shù)為：S=1900/400=4.75>1.9, 滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。6.5常用保護裝置類型（1）保險絲保護。保險絲保護廣泛用于高壓和低壓斷路器保護。這種保護也稱為低壓自動開關(guān)保護。低壓斷路器廣泛應(yīng)用于低壓供電系統(tǒng)，具有高可靠性和頻繁操作，因為它們具有多個跳閘，可以保護過流，過載，電壓損失和欠壓，并且可以作為控制開關(guān)操作。因此不適合需要高可靠性電源的場合。（2）安裝電流快速保護裝置。還使用了GL15的快速斷開裝置。但是，由于附近變電站的連接線與變電站的低壓母線沒有短路數(shù)據(jù)，因此無法測試靈敏度系數(shù)，只能忽略。（3）變電站低壓側(cè)的保護。低壓主開關(guān)采用DW15-1500/3低壓短路，三相安裝過電流分離器以保護低壓側(cè)的短路和過載，以及低壓側(cè)的單相接地短路。解耦器的動作電流的設(shè)置可以參考參考文獻和其他相關(guān)手冊。第七章接地與防雷7.2防雷接地設(shè)計接地是指電氣設(shè)備的帶電或非帶電部件與地之間的連接。接地可分為故障接地，工作接地，保護接地和重復(fù)接地。（1）接地的一般要求在電源系統(tǒng)的某些部分，由于工作或安全的需要，與地面的直接連接稱為接地。1、在電力系統(tǒng)中，運行需要的接地，如中性點接地等，稱為工作接地。2、電氣設(shè)備的金屬外殼，鋼筋混凝土桿和金屬桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為了防止這種電壓危及人身安全而設(shè)的接地，稱為保護接地。保護接地是中性點不接地的低壓配電系統(tǒng)和電力高壓系統(tǒng)中，電氣設(shè)備和電氣線路最采用的一種保安措施。3、接地電壓保護裝置，如避雷針、避雷器和保間隙等，為了消除過電壓危險而設(shè)的接地，稱為過電壓保護接地。4、易燃油、天然氣貯罐和管道等，為了防止靜電危險影響而設(shè)的接地，稱為防靜電接地。接地的作用：1.防止電磁耦合干擾：如數(shù)字設(shè)備接地；射頻電纜布線屏蔽層接地等；2.防止強電和雷擊通信設(shè)備：如列架及一般通信設(shè)備機殼接地，防止設(shè)備、儀表、人身傷害；3.通信系統(tǒng)工作需要：如海纜中繼設(shè)備的遠供系統(tǒng)采用導(dǎo)線——大地制方式。（2）接地類型根據(jù)接地的目的，可分為工作接地，保護接地和防雷接地。工作接地是指人為地將供電系統(tǒng)的某些點（例如發(fā)電機和變壓器的中性點）連接到地面，以便電力系統(tǒng)正常運行。保護接地是指由于電氣設(shè)備的絕緣損壞可能危及人身安全，將電氣設(shè)備的非電氣化金屬外殼與地面連接。防雷接地是為了消除雷電流，并將防雷設(shè)備（如避雷針，避雷器等）連接到地面。按《工廠供電設(shè)計指導(dǎo)》表9-6。此邊點所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件：且