發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì)畢業(yè)論文

1、 本科生(業(yè)余)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì) 辦學(xué)學(xué)院 校外學(xué)習(xí)中心 專(zhuān) 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 年 級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 2012 年 1 月 17 日目錄摘 要11 負(fù)荷計(jì)算21.1 負(fù)荷概述31.2 負(fù)荷計(jì)算42 無(wú)功功率補(bǔ)償82.1 并聯(lián)電容器補(bǔ)償82.2 無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算83 主變壓器的選擇103.1 變壓器的容量選擇103.2 主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)103.3 主變壓器結(jié)構(gòu)113.4 主變壓器特點(diǎn)114 變電所主接線(xiàn)134.1 主接線(xiàn)的基本要求134.2 主接線(xiàn)的原則134.3 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)程序144.4 主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)155 短路電流計(jì)算185.1 概述185.2 短

2、路原因185.3 短路危害185.4 短路電流計(jì)算196 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)226.1 電氣設(shè)備及其分類(lèi)226.2 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)226.3 高壓斷路器的選擇236.4 高壓斷路器的校驗(yàn)236.5 隔離開(kāi)關(guān)的選擇246.6 互感器的選擇247結(jié)論26參考文獻(xiàn)27電廠(chǎng)電氣設(shè)計(jì) 摘 要本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：10/0.4kv變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；負(fù)荷計(jì)算；無(wú)功功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備選擇等。根據(jù)電氣主線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求，本變電所電氣主接線(xiàn)的高壓側(cè)采用單母線(xiàn)接線(xiàn)，低壓側(cè)采用單母線(xiàn)分段的電氣主接線(xiàn)形式；對(duì)低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算采用需要系數(shù)法；為減少無(wú)

3、功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計(jì)進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9；短路電流的計(jì)算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計(jì)算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)的方法。關(guān) 鍵 詞：發(fā)電廠(chǎng)；電網(wǎng)；電氣；設(shè)計(jì)electricity plant design abstractthe design of the main contents include： 10/0.4kv choice of main transformer substation; substation main electrical wiring design; short-circuit

4、 current calculation; load calculation; reactive power compensation; electrical equipment selection. according to the main line should be designed to meet the electrical reliability, flexibility, economy requirements, the substation high voltage side of main power line connection using a single bus,

5、 single bus low-voltage side of the main electrical connection in the form section; on the low side of the load statistics calculated using the required coefficient; in order to reduce reactive loss and improve energy utilization, the design of reactive power compensation design, the power factor fr

6、om 0.69 to 0.9; short circuit short circuit current calculation, including the choice of specific numerical calculation; and electrical equipment to choose from a selection at rated current, according to the results of short-circuit current calculation method of verification.key words：；plant；power g

7、rid；electricity；design1 負(fù)荷計(jì)算1.1 負(fù)荷概述設(shè)計(jì)某工學(xué)院的變電所為綜合樓提供可靠的電源，負(fù)荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線(xiàn)路，并為無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開(kāi)關(guān)電器等元件。電力負(fù)荷及其大小是供電設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的根本依據(jù)，正確合理地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，對(duì)于投資的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和維護(hù)等關(guān)系重大，在本設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)，兩臺(tái)主變壓器分別供有不同的負(fù)荷，在此設(shè)計(jì)中忽略了部分負(fù)荷，根據(jù)工程技術(shù)的要求選取以下負(fù)荷。1.2 負(fù)荷計(jì)算（1）1#變壓器負(fù)荷計(jì)算照明部分：1=295kw =206.5kw2

8、99.425kvar消防電梯：表1-1 某工學(xué)院綜合樓負(fù)荷一覽表1#號(hào)變壓器設(shè)備功率kwcostg數(shù)目2#號(hào)變壓器設(shè)備功率kwcostg數(shù)目照明設(shè)備150700801455照明設(shè)備5007008007511201302211401計(jì)算機(jī)2400800800752消防電梯440200501701消防電梯440200501701電力設(shè)備16007008007512001消防照明干線(xiàn)50070080075112021802進(jìn)風(fēng)機(jī)750700850621301正壓風(fēng)機(jī)140600800751進(jìn)風(fēng)機(jī)：計(jì)算機(jī)： 污水泵：消防照明干線(xiàn)：2#變壓器負(fù)荷計(jì)算電梯部分：正壓風(fēng)機(jī)：消防照明干線(xiàn)：電力專(zhuān)用：1#變壓器

9、最后計(jì)算負(fù)荷： 2#變壓器最后計(jì)算負(fù)荷：2 無(wú)功功率補(bǔ)償所謂無(wú)功功率補(bǔ)償是把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量在相互轉(zhuǎn)化，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。根據(jù)某工學(xué)院綜合樓的具體情況，及其無(wú)功補(bǔ)償方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較選用電力電容器補(bǔ)償中的并聯(lián)補(bǔ)償方法。并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)把電容器并接到被補(bǔ)償設(shè)備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱(chēng)為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，這種方法適用于用電單位。2.1 并聯(lián)電容器補(bǔ)償如圖2-1所示為并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償?shù)脑韴D。由圖可見(jiàn)電力電容器在圖中所示位置進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，線(xiàn)路wl1輸送無(wú)功功率仍為無(wú)功功率，即，而變壓器輸送的無(wú)功功率則

10、為，線(xiàn)路wl1輸送的無(wú)功功率則為，因此，電源只需向電力負(fù)荷提供的功率。圖2-1 并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償?shù)脑韴D通過(guò)以上可知并聯(lián)電力電容器降低了通過(guò)輸電線(xiàn)路及變壓器的功率，同時(shí)也減少了對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的需求量。2.2 無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求與實(shí)際需要變電所的功率因數(shù)達(dá)到0.9，所以對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。1#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償：功率因數(shù)：，現(xiàn)將其提高到0.90。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：2#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償：功率因數(shù)為：現(xiàn)欲將提高到0.90。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：。3 主變壓器的選擇在發(fā)電廠(chǎng)和變電站中，用來(lái)向電力系統(tǒng)或用戶(hù)輸送功率的變壓器，稱(chēng)為主變壓器。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應(yīng)原理，以相同的頻率

11、，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。3.1 變壓器的容量選擇變壓器空載運(yùn)行時(shí)需用較大的無(wú)功功率，這些無(wú)功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過(guò)大，不但增加投資，而且使變壓器長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，出現(xiàn)“大馬拉小車(chē)”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加。若容量選的小，會(huì)使變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載，易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負(fù)載率在40%-70%之間，負(fù)載過(guò)高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)載稍有增長(zhǎng)，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢(shì)必增加投資，且影響供電。總之選擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)，按照5-10年的發(fā)展計(jì)劃來(lái)確定，按照某工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)選

12、用的變壓器容量為1000kva。3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)（1）臺(tái)數(shù)變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，要由負(fù)荷大小，對(duì)供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來(lái)決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運(yùn)行造價(jià)、維護(hù)設(shè)備等因素，確定變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。按負(fù)荷的等級(jí)和大小來(lái)說(shuō)，對(duì)于帶一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級(jí)負(fù)荷較多時(shí)，應(yīng)選兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器，如只有少量的一、二級(jí)負(fù)荷并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺(tái)變壓器。對(duì)于像某工學(xué)院綜合樓來(lái)說(shuō)主要負(fù)荷是二、三類(lèi)負(fù)荷 ，二級(jí)負(fù)荷主要是消防電梯、應(yīng)急照明等負(fù)荷；而三級(jí)負(fù)荷主要是電力設(shè)備和普通照明，根據(jù)需要擬裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。（

13、2）型號(hào)主變壓器的型號(hào)選擇主要考慮以下因素：1）.變電所的所址選擇；2）.建筑物的防火等級(jí)；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；5）.當(dāng)?shù)毓╇姴块T(mén)對(duì)變電所的管理體制等。設(shè)置在一類(lèi)高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類(lèi)高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時(shí)，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合校的具體情況選型為scb9-1000/10kv變壓器。表3-1 scb9-1000/10

14、變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量（kva）額定電壓（kv）空載損耗（w）負(fù)載損耗（w）短路阻抗（%）空載電流（%）變壓器連接組高壓低壓scb9-1000/10100010.50.41660855061.03.3 主變壓器結(jié)構(gòu)為了確保供電安全，迫切需要即可深入負(fù)荷中心又無(wú)燃燒危險(xiǎn)的變壓器，而當(dāng)今，隨著社會(huì)進(jìn)步，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)干式變壓器定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不浸入液體中的變壓器。干式變壓器的結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器的差別不大，采用晶粒取向電工鋼片，軛和柱采用全斜接縫，心柱用鋼帶或自干型絕緣粘帶綁扎，也有用粘結(jié)劑將鐵心膠合，鐵心為防止因凝結(jié)而引起銹蝕，在鐵心表面涂有耐熱

15、的防銹覆蓋漆或樹(shù)脂，容量較大時(shí)，鐵芯中要有氣道，氣道尺寸為15-20mm，而干式變壓器的繞組材料是銅箔或鋁箔，有時(shí)也采用銅線(xiàn)繞制，而低壓線(xiàn)圈，用銅箔與預(yù)浸環(huán)氧樹(shù)脂的絕緣材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強(qiáng)樹(shù)脂包封，經(jīng)過(guò)工藝處理后，使高低壓線(xiàn)圈各自成為一個(gè)堅(jiān)固的整體，不但具有很強(qiáng)的承受短路能力，而且經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)試驗(yàn)，證明了線(xiàn)圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式變壓器的適用材料不同，其絕緣等級(jí)也不同，絕緣材料等級(jí)與絕緣材料最高允許溫度見(jiàn)表3-2。表3-2 絕緣等級(jí)與最高允許溫度絕緣等級(jí)yaebfhc絕緣材料最高允許溫度(）951051201301551802203.4 主變壓器特點(diǎn)（1）占地面

16、積小，不必單獨(dú)建設(shè)變壓器室，它可以和10kv的高壓柜，380/220v的低壓配電柜裝在一個(gè)室內(nèi)。（2）運(yùn)行、維修量小。（3）具有耐熱、防塵、耐潮的特點(diǎn)，適合于安裝負(fù)荷中心，對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電起到了一定作用。（4）損耗小、噪聲小。（5）絕緣性好，局部放電量小，耐雷電沖擊力強(qiáng)。（6）機(jī)械強(qiáng)度高,抗溫度變化，抗短路能力強(qiáng)。（7）價(jià)格昂貴。（8）壽命期后，不易回收，污染環(huán)境。4 變電所主接線(xiàn)電氣主接線(xiàn)是由高壓電器通過(guò)連接線(xiàn)，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱(chēng)為一次接線(xiàn)或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本

17、組成和連接關(guān)系的單線(xiàn)接線(xiàn)圖，稱(chēng)為主接線(xiàn)電路圖。電氣主接線(xiàn)是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對(duì)電氣主接線(xiàn)的基本要求概括地說(shuō)應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。4.1 主接線(xiàn)的基本要求（1）可靠性所謂可靠性是指主接線(xiàn)能可靠的工作，以保證對(duì)用戶(hù)不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)變電所采用的主接線(xiàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線(xiàn)的類(lèi)型并不多。主接線(xiàn)的可靠性不僅要考慮次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線(xiàn)對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)另一些變電所可能

18、是不可靠的。（2）靈活性 主接線(xiàn)的靈活性有以下幾方面要求； 1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線(xiàn)路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿(mǎn)足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。 2)檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線(xiàn)及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶(hù)的供電。 3)擴(kuò)建要求?？梢匀菀椎膹某跗谶^(guò)渡到終期接線(xiàn)，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改建量最小。（3）經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。4.2 主接線(xiàn)的原則（1）考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線(xiàn)的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、

19、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。（2）考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線(xiàn)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來(lái)確定主接線(xiàn)的形式以及所連接電源數(shù)和出線(xiàn)回?cái)?shù)。（3）考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線(xiàn)回?cái)?shù)多少對(duì)主接線(xiàn)的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。（4）考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主

20、接線(xiàn)的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線(xiàn)的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性要求低。（5）考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線(xiàn)的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不問(wèn)。例如，當(dāng)斷路器或母線(xiàn)檢修時(shí)，是否允許線(xiàn)路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線(xiàn)路故障時(shí)允許切除線(xiàn)路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線(xiàn)的形式。4.3 主接線(xiàn)設(shè)計(jì)程序（1）電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)程序電氣主接線(xiàn)的

21、設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。 1)對(duì)原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：1.本工程情況。主要包括：變電所類(lèi)型；設(shè)計(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái)數(shù)；運(yùn)行方式等。2.電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃；變電所在電力系統(tǒng)中的位置(地理位置和容量位置)和作用；本期工程和遠(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。3.負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線(xiàn)回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但

22、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增長(zhǎng)速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展。4.環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁亍穸取⒏脖?、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對(duì)主接線(xiàn)中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)子以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。5.;設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線(xiàn)具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。(2)擬定主接線(xiàn)方案

23、。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個(gè)主接線(xiàn)方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線(xiàn)回路數(shù)、電壓等級(jí)、變壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線(xiàn)結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線(xiàn)方案(近期和遠(yuǎn)期)。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線(xiàn)的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿(mǎn)足任務(wù)書(shū)要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線(xiàn)方案。 (3)主接線(xiàn)經(jīng)濟(jì)比較。 (4)短路電流計(jì)算。對(duì)擬定的電氣主接線(xiàn)，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)算。 (5)電器設(shè)備的選擇。(6)繪制電氣主接線(xiàn)圖及其他必要的圖紙。(7)工程概算。包括：主要設(shè)備器材費(fèi)；安裝工

24、程費(fèi)；其他費(fèi)用。4.4 主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)主接線(xiàn)的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類(lèi)：有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式、無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式。變電所電氣主接線(xiàn)的基本環(huán)節(jié)是電源、母線(xiàn)和出線(xiàn)。各個(gè)變電所的出線(xiàn)回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線(xiàn)所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?。在進(jìn)出線(xiàn)數(shù)較多時(shí)，為便于電能的匯集和分配，采用母線(xiàn)作為中間環(huán)節(jié)，可使接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線(xiàn)后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無(wú)匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)使用開(kāi)關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線(xiàn)回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線(xiàn)的接線(xiàn)形式主要有：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。設(shè)計(jì)中僅以單母線(xiàn)接線(xiàn)為例。(1)單

25、母線(xiàn)接線(xiàn)圖 4-1 單母線(xiàn)接線(xiàn)如圖 4-1 所示，單母線(xiàn)接線(xiàn)的特點(diǎn)是整個(gè)配電裝置只有一組母線(xiàn)，每個(gè)電源線(xiàn)和引出線(xiàn)都經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電器接到同一組母線(xiàn)上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線(xiàn)回路。母線(xiàn)既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線(xiàn)回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線(xiàn)回路中部裝有斷路器和隔離開(kāi)關(guān)，靠近母線(xiàn)側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)qs2稱(chēng)作母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)，靠近線(xiàn)路側(cè)的qs3稱(chēng)為線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)(在實(shí)際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)稱(chēng)為乙刀閘)。由于斷路器具有開(kāi)合電路的專(zhuān)用滅弧裝置，可以開(kāi)斷或閉合負(fù)荷電流和開(kāi)斷短路電流，故用來(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置其開(kāi)合

26、電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開(kāi)電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開(kāi)關(guān)，以便檢修斷路器時(shí)隔離電源。若饋線(xiàn)的用戶(hù)側(cè)沒(méi)有電源時(shí)，斷路器通往用戶(hù)則可以不裝設(shè)線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)。但如果費(fèi)用不大，為了防止過(guò)電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開(kāi)關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對(duì)饋線(xiàn)送電時(shí)，須先合上隔離開(kāi)關(guān)qs2和qs3，再投入斷路器qf2；如欲停止對(duì)其供電，須先斷開(kāi)qf2，然后再斷開(kāi)qs3和qs2。為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)行操作票制度外。還應(yīng)在隔離開(kāi)關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、

27、機(jī)械閉鎖。接地開(kāi)關(guān)(又稱(chēng)接地刀間)qs4是在檢修電路和設(shè)備時(shí)合上，取代安全接地線(xiàn)的作用。當(dāng)電壓在110kv及以上時(shí)，斷路器兩側(cè)的隔離開(kāi)關(guān)扣線(xiàn)路隔離開(kāi)關(guān)的線(xiàn)路側(cè)均應(yīng)配置接地開(kāi)關(guān)。對(duì)35kv及以上的母線(xiàn)，在每段母線(xiàn)上亦應(yīng)設(shè)置12組接地開(kāi)關(guān)或接地器，以保證電器和母線(xiàn)檢修時(shí)的安全。(1)單母線(xiàn)接線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接線(xiàn)簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，必須斷開(kāi)它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個(gè)檢修期間均而停止工作。此外，在出線(xiàn)斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。(2)單母線(xiàn)接線(xiàn)的適用范圍：一般適用于一臺(tái)主變壓器的以

28、下兩種情況：1)6-10kv配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)5回。2)35-66kv配電裝置的出線(xiàn)回路數(shù)不超過(guò)3回。（2）單母線(xiàn)分段接線(xiàn)為了克服一般單母線(xiàn)接線(xiàn)存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線(xiàn)分成幾段，在每段母線(xiàn)之間裝設(shè)一個(gè)分段斷路器和兩個(gè)隔離開(kāi)關(guān)。每段母線(xiàn)上均接有電源和出線(xiàn)回路，便成為單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，如圖4-2所示。1單母線(xiàn)分段接線(xiàn)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線(xiàn)分段后，對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一證正常段母線(xiàn)不間斷供電和不致使大面積停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)故障或檢修時(shí)，該段母線(xiàn)的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當(dāng)出線(xiàn)為雙回路時(shí)，常使架空線(xiàn)路出現(xiàn)交叉

29、跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 2.適用范圍 (1)6一10kv配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為6回及以上時(shí)。(2)3566kv配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為48回時(shí)。圖4-2 單母線(xiàn)分段接線(xiàn)現(xiàn)階段最常用的接線(xiàn)形式有兩種：?jiǎn)文妇€(xiàn)接線(xiàn)和單母線(xiàn)分段接線(xiàn)，依據(jù)某工學(xué)院變電所中實(shí)際情況的了解，以及對(duì)單母線(xiàn)接線(xiàn)和單母線(xiàn)分段的比較，并且從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性三個(gè)方面的對(duì)比，選擇單母線(xiàn)接線(xiàn)方式。某工學(xué)院變電所為終端變電所高壓為10kv低壓為0.4kv。這在主接線(xiàn)的選擇上確定了范圍，根據(jù)5-10年的發(fā)展計(jì)劃設(shè)計(jì)，并依據(jù)某工學(xué)院的供電情況，擬裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。1.10kv主接線(xiàn)根據(jù)設(shè)計(jì)要求及綜合考慮，10kv側(cè)兩條銅電纜，一條

30、運(yùn)行，一條備用兩條電纜的各種參數(shù)均相同，來(lái)自供電中心的高壓電經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)、調(diào)相機(jī)、電流互感器接到母線(xiàn)上，而后經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)、計(jì)量柜進(jìn)入母線(xiàn)接到兩臺(tái)變壓器上，其間由隔離開(kāi)關(guān)和斷路器分離。如附錄。2.0.4kv主接線(xiàn)所謂0.4kv是一種電壓等級(jí),按正常工作需用380kv，10kv高壓經(jīng)過(guò)變壓器降壓后為0.4kv等級(jí)，低壓經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、高壓斷路器接到母線(xiàn)上，而后經(jīng)過(guò)隔離開(kāi)關(guān)、儀表通過(guò)低壓母線(xiàn)接到降壓變壓器母線(xiàn)上，兩臺(tái)變壓器低壓分別帶有不同的負(fù)荷這是0.4kv。5 短路電流計(jì)算選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護(hù)、確定電氣主接線(xiàn)方案、考慮限制短路電流的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計(jì)算的最終目的。所謂短路是指不

31、同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線(xiàn)制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線(xiàn)）。5.1 概述電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種：正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)、短路故障。在電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時(shí)的情況，最嚴(yán)重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其相與相之間，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線(xiàn)與相線(xiàn)之間，都是通過(guò)負(fù)荷或阻抗連接的。5.2 短路原因電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞大多是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行不當(dāng)所致，如由于設(shè)備

32、長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被內(nèi)部人員違反操作規(guī)程和安全規(guī)程，造成誤操作而引發(fā)短路。電力系統(tǒng)的其他某些故障也可能導(dǎo)致短路，如輸電線(xiàn)路斷線(xiàn)和倒桿事故等。此外，飛禽及小動(dòng)物跨接裸導(dǎo)體，老鼠咬壞設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)的絕緣，都可能造成短路。5.3 短路危害1.電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí)，網(wǎng)絡(luò)總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能超過(guò)該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如610kv的大容量裝置，短路電流可達(dá)到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)安。2.選的各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度。3.短路電流通過(guò)導(dǎo)體時(shí)，同時(shí)也使導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)力作用、使導(dǎo)體發(fā)生變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所

33、選的各種電氣設(shè)備還應(yīng)有足夠的電動(dòng)(機(jī)械)穩(wěn)定度。4.短路必將造成局部停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大、給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。5.短路也同時(shí)引起系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電壓降低特別是靠近短路點(diǎn)處降低得更多，短路點(diǎn)的電壓為零，結(jié)果可能導(dǎo)致非故障范圍部分或全部用戶(hù)的供電破壞。當(dāng)電壓降低到額定值的80左右時(shí)，電磁開(kāi)關(guān)有可能斷開(kāi)，因而中斷供電；當(dāng)電壓下降到30一40。并持續(xù)達(dá)1s以上時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使工廠(chǎng)產(chǎn)品報(bào)廢，甚至造成人身傷亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電壓才能得以恢復(fù)。由此可見(jiàn)。短路的后果是十分嚴(yán)重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點(diǎn)、類(lèi)型及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。為了保證

34、電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減輕短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。5.4 短路電流計(jì)算根據(jù)實(shí)際情況及圖紙的要求分析某工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)，短路計(jì)算要恰到好處，確定短路點(diǎn)位高低壓側(cè)各一個(gè)，互相分析計(jì)算，如圖5-1所示。 圖5-1電力系統(tǒng)短路計(jì)算電路圖計(jì)算短路前給定電力系統(tǒng)饋線(xiàn)出口短路器2qf為2n12-10i型。計(jì)算方法采用比較簡(jiǎn)潔常用的標(biāo)幺值計(jì)算。確定基準(zhǔn)值取 ，而 計(jì)算短路回路

35、中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，則架空線(xiàn)路：由資料可知：，則電力變壓器：有資料得：，則做出等值電路圖并化簡(jiǎn)電路，求出點(diǎn)及其點(diǎn)短路回路阻抗標(biāo)幺值，根據(jù)計(jì)算電路圖及其回路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值做出等值電路圖。求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖所示5-2 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。圖6-2 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路5-2 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖5-3 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖6-3 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖5-3 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路在工程設(shè)計(jì)中，往往還要列短路計(jì)算表，如下表所示。表5-1短路計(jì)算

36、表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（kv）三相短路容量（mva）點(diǎn)2.762.762.767.094.2250.25點(diǎn)32.0732.0732.0759.0134.9622.276 電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)在各級(jí)電壓等級(jí)的變電所中，使用各種電氣設(shè)備，諸如變壓器、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線(xiàn)、補(bǔ)償電容器等，這些設(shè)備的任務(wù)是保證變電所安全、可靠的供電，因?yàn)檫x擇電氣設(shè)備時(shí)，必須慮及電力系統(tǒng)在正常和故障時(shí)的工作情況。所謂電氣設(shè)備的選擇，則是根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中所處的地理位置和完成的任務(wù)來(lái)確定它們的型號(hào)和參數(shù)。電氣設(shè)備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當(dāng)留有裕度，力求在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行節(jié)約。6

37、.1 電氣設(shè)備及其分類(lèi)1.電氣設(shè)備電氣設(shè)備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變配電、用電設(shè)備的總稱(chēng)，它包括發(fā)電機(jī)、變壓器及各種高低壓開(kāi)關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、導(dǎo)線(xiàn)、電纜和用電設(shè)備等。2.電氣設(shè)備的分類(lèi)電氣設(shè)備通常分類(lèi)方法如下：（1）按電壓分 通常把1kv以上的設(shè)備稱(chēng)為高壓設(shè)備，1kv以下的稱(chēng)為低壓設(shè)備。（2）按電能質(zhì)量分 交流設(shè)備、直流設(shè)備、交直流兩用設(shè)備。（3）按設(shè)備所屬的電路性質(zhì)分 一次設(shè)備、二次設(shè)備。（4）按是否組合分 單元件設(shè)備、成套設(shè)備。（5）一次設(shè)備按其在一次電路中功能，又可分為發(fā)電設(shè)備、變換設(shè)備、控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、補(bǔ)償設(shè)備和用電設(shè)備。6.2 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

38、重要內(nèi)容之一。安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號(hào)，按短路情況下校驗(yàn)開(kāi)關(guān)的開(kāi)斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。在供配電系統(tǒng)中盡管各種電器設(shè)備的作用不一樣，但選擇的條件有諸多是相同的，在表6-1中列出了導(dǎo)體和電器選擇與校驗(yàn)的項(xiàng)目。從表中可以看出為保證設(shè)備可靠的運(yùn)行，各種設(shè)備均應(yīng)按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表6-1導(dǎo)體和電器的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備名稱(chēng)選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓（kv）額定電流（a）裝置類(lèi)（戶(hù)內(nèi)戶(hù)外）準(zhǔn)確度級(jí)短路電流開(kāi)斷能力（ka）熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器高壓負(fù)荷開(kāi)關(guān)高

39、壓隔離開(kāi)關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器母線(xiàn)電纜6.3 高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，接通或斷開(kāi)工作電路，其二是保護(hù)作用，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動(dòng)斷開(kāi)故障部分，以保證無(wú)故障部分的正常運(yùn)行。高壓斷路器的主要作用是：在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴(yán)重負(fù)荷時(shí)，借助繼電保護(hù)裝置用它自動(dòng)、迅速地切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此要求斷路器具有相當(dāng)完善的滅弧裝置和足夠強(qiáng)的滅弧能力。圖6-1高壓斷路器的qf的型號(hào)規(guī)格6.4 高壓斷路器的校驗(yàn)根據(jù)圖6-1高壓斷路器的qf的型號(hào)規(guī)格。在短路計(jì)算中我們得知10kv側(cè)母線(xiàn)上短路電流為5.3ka，控制qf的線(xiàn)路繼電保護(hù)裝置實(shí)際最大的動(dòng)作時(shí)間為1.0s變壓器高壓側(cè)實(shí)際最大工作電流按變壓器額定電流計(jì)算。 線(xiàn)路首端短路時(shí)，流過(guò)短路電流最大，而線(xiàn)路首端（）點(diǎn)短路和