畢業(yè)設計供電網的設計

1、<p>　　第一章 所設計的供電網絡的負荷的統(tǒng)和計算</p><p>　　1.1計算負荷的概念</p><p>　　計算負荷也稱需要負荷或最大負荷。計算負荷是一個假想的持續(xù)負荷，其熱效應與某一段時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均作為按民熱條件選擇電器工導體的依據(jù)。</p><p>　　計算負荷概念的引出：&l

2、t;/p><p>　　負荷不是恒定值，是隨時間而變化的變動值。因為用電設備并不同時運行，即使用時，也并不是都能達到額定容量。另外，各用電設備的工作制也不一樣，有長期、短時、重復短時之分。在設計時，如果簡單地把各用電設備的容量加起來作為選擇導線、電纜截面和電氣設備容量的依據(jù)，那么，過大會使設備欠載，造成投資和有色金屬的浪費；過小則又會出現(xiàn)過載運行。其結果不是不經濟，就是出現(xiàn)過熱絕緣損壞、線損增加，影響導線、電纜或電氣設

3、備的安全運行，嚴重時，會造成火災事故。因此負荷計算也只能力求接近實際。 </p><p>　　為避免這種情況的發(fā)生，設計時，用的總負荷應是一個假定負荷，即計算負荷。 </p><p>　　計算負荷，是通過統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供配電系統(tǒng)中各元件的負荷值。由于導體通過電流達到穩(wěn)定溫升的時間大約為(3～4)t，t為發(fā)熱時間常數(shù)，而截面在16mm以上的導體的t均在l0min以上，也就

4、是載流導體大約經30min后可達到穩(wěn)定的溫升值，因此通常取半小時平均最大負荷作為“計算負荷”。 負荷計算方法：</p><p>　　我國目前普遍采用的確定計算負荷的方法有需要系數(shù)法和二項式法。需要系數(shù)法的優(yōu)點是簡便，適用于全廠和車間變電所負荷的計算，二項式法適用于機加工車間，有較大容量設備影響的干線和分支干線的負荷計算。但在確定設備臺數(shù)較少而設備容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時，采用二項式法較之采用需要系數(shù)法合

5、理，且計算也較簡便。 負荷計算公式</p><p>　　主要計算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd 無功功率: Q30 = P30 ·tanφ </p><p>　　視在功率: S3O = P30/Cosφ </p><p>　　計算電流: I30 = S30/√3UN </p><p>　　其中：Kd為需要

6、系數(shù)，即用電設備組的需要系數(shù)，為用電設備組的半小時最大負荷與其設備容量的比值。 </p><p>　　cosφ為用電設備組的平均功率因數(shù) ，Un為用電設備組的額定電壓，Pe為設備容量。</p><p>　　需要系數(shù)法確定計算負荷</p><p>　?。?）用電設備組的計算負荷及計算電流：</p><p>　　有功功率 kW（5-2-5）

7、</p><p>　　無功功率, kvar（5-2-6）</p><p>　　視在功率 kVA（5-2-7）</p><p>　　計算電流, A （5-2-8）</p><p>　?。?）配電干線或車間變電所的計算負荷：</p><p>　　有功功率 kW（5-2-9）</p>

8、<p>　　無功功率, kvar（5-2-10）</p><p>　　視在功率 kVA（5-2-11）</p><p><b>　　以上式中</b></p><p>　　——用電設備組的設備功率，kW；</p><p>　　——需要系數(shù)；見表5-2-1、表5-2-2及表5-2-3；<

9、/p><p>　　——用電設備功率因數(shù)角的正切值，見表5-2-1、表5-2-3、表5-2-4及表5-2-5；</p><p>　　、——有功功率、無功功率同時系數(shù)，分別取0.8~0.9和0.93~0.97；</p><p>　　——用電設備額定電壓（線電壓），kV。</p><p>　　表5-2-1 用電設備的、及</p><

10、;p>　?、冱c焊機的需要系數(shù)0.2僅用于電子行業(yè)。</p><p>　　表5-2-2 照明用電設備需要系數(shù)</p><p>　　表5-2-3 旅游旅館用電設備的、及</p><p>　　表5-2-4 照明用電設備的及</p><p>　　表5-2-5 與、</p><p>　?。?）配電所或總壓變電所的計

11、算負荷，為各車間變電所計算負荷之和再乘以同時系數(shù)和。對配電所的和分別取0.85~1和0.95~1，對總降壓變電所的和分別取0.8~0.9和0.93~0.97。</p><p>　　當簡化計算時，同時系數(shù)和都取值。</p><p>　　結論：電力負荷統(tǒng)計的計算一般采用需要系數(shù)法</p><p>　　第二章 電氣主接線的設計</p><p>&l

12、t;b>　　2.1概念</b></p><p>　　中文名稱：電氣主接線 </p><p>　　英文名稱：main electrical connection scheme </p><p>　　定義：根據(jù)電能輸送和分配的要求，表示主要電氣設備相互之間的連接關系，以及本變電站(或發(fā)電廠)與電力系統(tǒng)的電氣連接關系，通常以單線圖表示。電氣主接線中有時還

13、包括發(fā)電廠或變電站的自用電部分，常稱作自用電接線。</p><p>　　一.電氣主接線的基本要求：1.可靠性</p><p><b>　　2.靈活性</b></p><p><b>　　3.經濟性</b></p><p><b>　　1.可靠性</b></p>&

14、lt;p>　　含義：連續(xù)不中斷、安全和符合電能質量要求。</p><p>　?、虐l(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用。</p><p><b>　?、曝摵尚再|和類別。</b></p><p><b>　?、窃O備制造水平。</b></p><p>　?、乳L期實踐運行經驗。</p>

15、<p><b>　　2.靈活性</b></p><p>　　含義： 適應各種運行方式（正常、檢修、事故及處理、特殊、投切設備、增減負荷等）的變化。</p><p><b>　?、挪僮鞯姆奖阈?。</b></p><p>　　在滿足可靠性的條件下，結線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握。&l

16、t;/p><p><b>　?、普{度的方便性。</b></p><p>　　正常運行時，要能根據(jù)調度要求，方便地改變運行方式，并且在發(fā)生事故時，要能盡快地切除故障，使停電時間最短，影響范圍最小。</p><p><b>　?、菙U建的方便性。</b></p><p><b>　　3.經濟性<

17、;/b></p><p>　　在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經濟合理。</p><p><b>　?、殴?jié)省一次投資。</b></p><p>　　適當采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關電器數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器。</p><p><b>　　⑵占地面積少。</b></p>

18、<p>　　為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少。</p><p><b>　?、请娔軗p耗少。</b></p><p>　　應經濟合理地選擇變壓器的型式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。</p><p>　　二、電氣主接線設計的原則</p><p>　　電氣主接線設計的基本原則是

19、以設計的任務書為依據(jù)，以國家經濟建設的方針、政策、技術規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。</p><p>　　三、電氣主接線的設計程序</p><p><b>　　1.對原始資料分析</b>&l

20、t;/p><p>　?、殴こ糖闆r，包括發(fā)電廠類型，設計規(guī)劃容量，單機容量及臺數(shù)，最大負荷利用小時數(shù)及可能的運行方式等。</p><p>　?、齐娏ο到y(tǒng)情況，包括電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃，發(fā)電廠或變電站在電力系統(tǒng)中的位置和作用，本期工程和遠景與電力系統(tǒng)連接方式以及電壓中性點接方式等。</p><p>　?、秦摵汕闆r，包括負荷的性質及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及

21、輸送容量等。</p><p>　?、拳h(huán)境條件，包括當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔高度及地震等因素，對主接線中電氣設備的選擇和配電裝置的實施均有影響</p><p><b>　?、稍O備供貨情況。</b></p><p>　　2.主接線的方案擬定與選擇</p><p>　　根據(jù)設計任務書的要求，電源和出

22、線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結構等不同的考慮，擬定出若干個主接線方案。從技術上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2～3個技術上相當，又都滿足任務書要求的方案，再進行經濟比較。對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應進行可靠性分析計算比較，最終確定出在技術上合理、經濟上可靠的方案</p><p>　　三、電氣主接線的設計程序</p><p>　　3.短

23、路電流的計算和主要電器選擇</p><p>　　對選定的電氣主接線進行短路電流計算，并選擇合理的電氣設備。</p><p>　　4.繪制電氣主接線圖</p><p>　　對最終確定的主接線，按工程要求，應用AutoCAD等繪圖軟件繪制工程圖。</p><p><b>　　5.編制工程概算</b></p>&

24、lt;p>　　在可行性研究、初步設計、技術設計、施工設計等環(huán)節(jié)，概算都是必不可少的組成部分。包括：主要設備器材費、安裝工程費、其他費用。</p><p>　　2.2主接線的基本接線形式</p><p>　　電氣主接線基本接線形式和規(guī)律：</p><p>　　以電源和出線為主體。為便于電能的匯集和分配，在進出線數(shù)較多時，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單和清晰

25、，運行方便，有利于安裝和擴建。無匯流母線的接線使用電氣設備較少，配電裝置占地面積較小，通常用于進出回路少，不再擴建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站。</p><p><b>　　主接線的接線形式</b></p><p>　　1.匯流母線: 1.單母線接線 2.雙母線接線</p><p>　　2.無匯流母線 : 1.橋形接線 2.多角形接線 3.單元接

26、線</p><p>　　2.3所設計的供電電氣主接線方案</p><p><b>　　方案1單母線接線</b></p><p><b>　?、胖髂妇€的作用 :</b></p><p>　　匯集和分配電能的作用。</p><p><b>　　⑵開關電器的配置</

27、b></p><p>　　線路有反饋電可能或為架空配電線應裝設QS 。</p><p>　?、遣僮鞒绦颉跋韧ê髷唷痹瓌t</p><p>　　合：QS21→QS22→QF2 ；</p><p>　　分：QF2→QS22→QS21。 </p><p><b>　　單母線接線的特點：</b><

28、;/p><p><b>　?、艃?yōu)點：</b></p><p>　?、俳泳€簡單，操作方便、設備少、經濟性好。</p><p>　?、谀妇€便于向兩端延伸，擴建方便。 </p><p>　?、迫秉c： 不夠靈活可靠。 </p><p>　?、倏煽啃圆?。母線或母線隔離

29、開關檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就是要造成全廠或全站長期停電。</p><p>　?、谡{試不方便，電源只能并列運行，不能分裂運行，并且線路側發(fā)行短路故障時，有較大的短路電流。 </p><p>　　⒊適用范圍 ：出線 回路少，并且沒有重要負荷的電廠和變電所。</p><p>　?、判⌒凸歉伤娬荆磁_以下或非骨干水電站發(fā)電機電壓母線的接線；

30、 </p><p>　?、疲丁?0kV出線（含聯(lián)絡線）回路≯５回； </p><p>　　⑶35kV出線（含聯(lián)絡線）回路≯３回； </p><p>　?、?10kV出線（含聯(lián)絡線）回路≯２回。</p><p>　　方案2單母線分段接線</p><

31、p>　　單母線分斷接線的特點 ：</p><p>　　⑴優(yōu)點 </p><p>　?、倏晒╇娊o一級負荷，可靠性大為提高； </p><p>　?、谀妇€、隔離開關檢修僅停一半，提高了靈活性。 </p><p>　?、迫秉c

32、 </p><p>　　①主母線、母隔故障或檢修，停電一半； </p><p>　　②任一回路斷路器檢修，該回路停電。 </p><p>　　適用范圍：單母線不分段接線不滿足時采用。</p><p>　　結論：比較后，確定方案2來設計供電線路的電氣主接線<

33、;/p><p>　　第三章 供電網短路電流的計算</p><p><b>　　3.1短路的概念</b></p><p>　　在物理學中，電流不通過電器直接接通叫做短路。發(fā)生短路時，因電流過大往往引起機器損壞或火災。此外，在古代方言中，短路還有攔路搶劫的意思。</p><p>　　3.1.1短路的定義與分類</p>

34、<p>　　電路短路分電源短路和用電器短路 </p><p>　　電源短路:就是把電源的兩端用導線直接或間接相連,中間沒有通過任何用電器。如果在復雜電路中,找出一條路可以直接從電源的正極走向負極中間不通過任何用電器,那就視為短路,因為電流總是走最短路線的,電源短路是很危險的,容易造成電源燒毀甚至火災。 </p><p>　　用電器短路:簡單的可以說成拿一根導線把用電器兩端連接

35、起來，電流通過導線，沒有電流通過用電器,用電器不工作,視為短路。</p><p><b>　　3.2短路的危害</b></p><p>　　<<隱藏 1、 短路電流產生的電動和熱效應會造成設備變形，絕 緣損壞，甚至釀成火災。 2、造成電壓遽然下降，影響設備正常運行。 3、造成停電事故。 4、產生電磁干擾。單相接地短路，短路電流會產生交變 磁場，對通信線路和

36、電子設備產生干擾，影響支持工作。 5、影響電力系統(tǒng)的支持運行，當發(fā)生嚴重短路，會使并 列運行的發(fā)電機失去同步造成電力系統(tǒng)解列，破壞電力系統(tǒng)的 穩(wěn)定運行。</p><p>　　3.3進行短路電流計算的目的</p><p>　　在選擇線纜、斷路器等設備的時候需要用到。</p><p>　　一方面要保證設備（如電纜）在短路狀況下不至于發(fā)生不可逆損壞，</p>

37、<p>　　另一方面需要在短路狀況發(fā)生時保護好下一級設備，比如配斷路器或熔斷器。</p><p>　　1,短路電流決定了配電成套設備的短時耐受能力</p><p>　　2,短路電流決定了元件的分斷能力</p><p><b>　　兩種目的：</b></p><p>　　1、選擇電器元器件及設備提供依據(jù)<

38、/p><p>　　2、為保護整定提供依據(jù)。</p><p>　　短路很粗略地說就是電流走捷徑。如某人要從A地去C地，正常情況下途中得先去B地報到一下，再由B——C。如此正常途徑是A——B——C，且A——B路很不好走，A——C是平坦大道。某天某人偷懶，直接由A——C。如此就短路了。</p><p>　　計算短路電流有以下幾個目的 </p><p>

39、<b>　　1、電氣主接線比選</b></p><p><b>　　2、選擇導體和電器</b></p><p>　　3、確定中性點接地方式</p><p>　　4、計算軟導線的短路搖擺</p><p>　　5、確定分裂導線間隔棒的距離</p><p>　　6、驗算接地裝置的接

40、觸電壓和跨步電壓</p><p>　　7、選擇繼電保護裝置和進行整定計算</p><p>　　3.4短路電流計算的條件</p><p>　　1.假設系統(tǒng)有無限大的容量.用戶處短路后,系統(tǒng)母線電壓能維持不變.即計算阻抗比系統(tǒng)阻抗要大得多.具體規(guī)定:對于3~35KV級電網中短路電流的計算,可以認為110KV及以上的系統(tǒng)的容量為無限大.只要計算35KV及以下網絡元件的

41、阻抗.2.在計算高壓電器中的短路電流時,只需考慮發(fā)電機、變壓器、電抗器的電抗,而忽略其電阻;對于架空線和電纜,只有當其電阻大于電抗1/3時才需計入電阻,一般也只計電抗而忽略電阻.3.短路電流計算公式或計算圖表,都以三相短路為計算條件.因為單相短路或二相短路時的短路電流都小于三相短路電流.能夠分斷三相短路電流的電器,一定能夠分斷單相短路電流或二相短路電流.</p><p><b>　　3.5標幺值

42、</b></p><p>　　計算時選定一個基準容量(Sjz)和基準電壓(Ujz).將短路計算中各個參數(shù)都轉化為和該參數(shù)的基準量的比值(相對于基準量的比值),稱為標么值(這是短路電流計算最特別的地方,目的是要簡化計算).</p><p>　　基準基準容量Sjz =100 MVA基準電壓UJZ規(guī)定為8級. 230, 115, 37, 10.5, 6.3, 3.15 ,0.

43、4, 0.23 KV有了以上兩項,各級電壓的基準電流即可計算出,例: UJZ (KV)37，10.5，6.3，0.4因為S=1.73*U*I所以IJZ (KA)1.56，5.5，9.16144(2)標么值計算容量標么值S* =S/SJZ.例如:當10KV母線上短路容量為200 MVA時,其標么值容量S* = 200/100=2.電壓標么值U*= U/UJZ ;電流標么值I* =I/IJZ3無限大容量系統(tǒng)三相短

44、路電流計算公式短路電流標么值: I*d = 1/x* (總電抗標么值的倒數(shù)).短路電流有效值: Id= IJZ* I*d=IJZ/ x*(KA)沖擊電流有效值: IC = Id *√1+2 (KC-1)2 (KA)其中KC沖擊系數(shù),取1.8所以IC =1.52Id沖擊電流峰值: ic =1.41* Id*KC=2.55 Id (KA)當1000KVA及以下變壓器二次側短路時,沖擊系數(shù)KC ,取1</p>

45、;<p>　　3,.6所設計的供電網的三相短路電流的計算</p><p>　　無限大功率電源供電的系統(tǒng)三相短路電流分析</p><p>　　圖7-2所示的簡單三相電路中發(fā)生突然對稱短路的暫態(tài)過程。在此電路中假設電源電壓幅值和頻率均為恒定，這種電源稱為無限大功率電源，這個名稱從概念上是不難理解的：</p><p>　　1）無限大電源可以看作是由多個有限功

46、率電源并聯(lián)而成，因而其內阻抗為零，電源電壓保持恒定；</p><p>　　2）電源功率為無限大時，外電路發(fā)生短路（一種擾動）引起的功率改變對電源來說是微不足道的，因而電源的電壓和頻率（對應于同步機的轉速）保持恒定。</p><p>　　實際上，真正的無限大功率電源是沒有的，而只能是一個相對的概念，往往是以供電電源的內阻抗與短路回路總阻抗的相對大小來判斷電源能否作為無限大功率電源。若供電電源

47、的內阻抗小于短路回路總阻抗的10%時，則可認為供電電源為無限大功率電源。在這種情況下，外電路發(fā)生短路對電源影響很小，可近似地認為電源電壓幅值和頻率保持恒定。</p><p>　　一、 短路后的暫態(tài)過程分析</p><p>　　對于圖7-2所示的三相電路，短路發(fā)生前，電路處于穩(wěn)態(tài)，其a相的電流表達式為：</p><p><b>　?。?-1）</b&g

48、t;</p><p>　　式中 </p><p>　　當在點突然發(fā)生三相短路時，這個電路即被分成兩個獨立的回路。左邊的回路仍與電源連接，而右邊的回路則變?yōu)闆]有電源的回路。在右邊回路中，電流將從短路發(fā)生瞬間的值不斷地衰減，一直衰減到磁場中儲存的能量全部變?yōu)殡娮柚兴牡臒崮?，電流即衰減為零。在與電源相連的左邊回路中，每相阻抗由原來的減小為，其穩(wěn)態(tài)電流值必將增大。短路暫

49、態(tài)過程的分析與計算就是針對這一回路的。</p><p>　　假定短路在t=0秒時發(fā)生，由于電路仍為對稱，可以只研究其中的一相，例如a相，其電流的瞬時值應滿足如下微分方程：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　這是一個一階常系數(shù)、線性非齊次的常微分方程，它的特解即為穩(wěn)態(tài)短路電流，又稱交流分量或周期分量為：</

50、p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中，Z為短路回路每相阻抗（）的模值；為穩(wěn)態(tài)短路電流和電源電壓間的相角（）；為穩(wěn)態(tài)短路電流的幅值。</p><p>　　短路電流的自由分量衰減時間常數(shù)為微分方程式（7-2）的特征根的負倒數(shù)，即：</p><p><b>　?。?-4）</b>

51、;</p><p>　　短路電流的自由分量電流為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　又稱為直流分量或非周期分量，它是不斷衰減的直流電流，其衰減的速度與電路中值有關。式中C為積分常數(shù)，其值即為直流分量的起始值。</p><p><b>　　短路的全電流為：</b>&

52、lt;/p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　式中的積分常數(shù)C可由初始條件決定。在含有電感的電路中，根據(jù)楞次定律，通過電感的電流是不能突變的，即短路前一瞬間的電流值（用下標表明）必須與短路發(fā)生后一瞬間的電流值（用下標0表示）相等，即：</p><p><b>　　所以：</b></p>

53、<p><b>　?。?-7）</b></p><p>　　將式（7-7）代入式（7-6）中便得：</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　由于三相電路對稱，只要用和代替式（7-8）中的就可分別得到b相和c相電流表達式?，F(xiàn)將三相短路電流表達式綜合如下：</p><p

54、><b>　　（7-9）</b></p><p>　　由上可見，短路至穩(wěn)態(tài)時，三相中的穩(wěn)態(tài)短路電流為三個幅值相等、相角相差的交流電流，其幅值大小取決于電源電壓幅值和短路回路的總阻抗。從短路發(fā)生到穩(wěn)態(tài)之間的暫態(tài)過程中，每相電流還包含有逐漸衰減的直流電流，它們出現(xiàn)的物理原因是電感中電流在突然短路瞬時的前后不能突變。很明顯，三相的直流電流是不相等的。</p><p>

55、　　圖7-3示出三相電流變化的情況（在某一初始相角為時）。由圖可見，短路前三相電流和短路后三相的交流分量均為幅值相等、相角相差的三個正弦電流，直流分量電流使t=0時短路電流值與短路前瞬間的電流值相等。由于有了直流分量，短路電流曲線的對稱軸不再是時間軸，而直流分量曲線本身就是短路電流曲線的對稱軸。因此，當已知一短路電流曲線時，可以應用這個性質把直流分量從短路電流曲線中分離出來，即將短路電流曲線的兩根包絡線間的垂直線等分，如圖7-3中所示，

56、得到的等分線就是直流分量曲線。</p><p>　　由圖7-3還可以看出，直流分量起始值越大，短路電流瞬時值越大。在電源電壓幅值和短路回路阻抗恒定的情況下，由式（7-9）和（7-7）可知，直流分量的起始值與電源電壓的初始相角（相應于時刻發(fā)生短路）、短路前回路中的電流值有關。由式（7-7）可見，由于短路后的電流幅值比短路前的電流幅值大很多，直流分量起始值的最大值（絕對值）出現(xiàn)在|| 的值最小、||的值最大時，即，時

57、。在高壓電網中，感抗值要比電阻值大得多，即，故，此時，或。</p><p>　　三相中直流電流起始值不可能同時最大或同時為零。在任意一個初相角下，總有一相的直流電流起始值較大，而有一相較小。由于短路瞬時是任意的，因此必須考慮有一相的直流分量起始值為最大值。</p><p>　　根據(jù)前面的分析可以得出這樣的結論：當短路發(fā)生在電感電路中、短路前為空載的情況下直流分量電流最大，若初始相角滿足，則

58、一相（a相）短路電流的直流分量起始值的絕對值達到最大值，即等于穩(wěn)態(tài)短路電流的幅值。</p><p><b>　　二、 短路沖擊電流</b></p><p>　　短路電流在前述最惡劣短路情況下的最大瞬時值，稱為短路沖擊電流。</p><p>　　根據(jù)以上分析，當短路發(fā)生在電感電路中，且短路前空載、其中一相電源電壓過零點時，該相處于最嚴重的情況。以

59、a相為例，將、、代入式（7-9）得a相全電流的算式如下：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　電流波形示于圖7-4。從圖中可見，短路電流的最大瞬時值，即短路沖擊電流，將在短路發(fā)生經過約半個周期后出現(xiàn)。當f為50Hz時，此時間約為0.01s。由此可得沖擊電流值為：</p><p>　?。?-11） &

60、lt;/p><p>　　式中稱為沖擊系數(shù)，即沖擊電流值對于交流電流幅值的倍數(shù)。很明顯，值為1～2。在使用計算中，一般取為1.8～1.9。</p><p>　　沖擊電流主要用于檢驗電氣設備和載流導體的動穩(wěn)定度。</p><p><b>　　三、最大有效值電流</b></p><p>　　在短路暫態(tài)過程中，任一時刻t的短路電流有

61、效值，是以時刻t為中心的一個周期內瞬時電流的均方根值，即：</p><p><b>　?。?-12）</b></p><p>　　式中假設在t前后一周內不變。</p><p>　　由圖7-4可知，最大有效值電流也是發(fā)生在短路后半個周期時</p><p><b>　　（7-13）</b></p&

62、gt;<p>　　當時， ； 當時， </p><p><b>　　四、短路功率</b></p><p>　　在選擇電器設備時，為了校驗開關的斷開容量，要用到短路功率的概念。短路功率即某支路的短路電流與額定電壓構成的三相功率，其數(shù)值表示式為：</p><p><b>　?。?-14）</b></p&g

63、t;<p>　　式中 --短路處正常時的額定電壓；</p><p>　　--短路處的短路電流有效值，在實用計算中，；</p><p>　　在標幺值計算中，取基準功率、基準電壓，則有</p><p><b>　?。?-15）</b></p><p>　　也即短路功率的標幺值與短路電流的標幺值相等。利用這一關系

64、短路功率就很容易由短路電流求得。</p><p>　　第四章供電網主要電氣設備的選擇</p><p>　　4.1主變壓器的選擇</p><p><b>　　主變壓器：</b></p><p>　　用來向系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器。</p><p><b>　　聯(lián)絡變壓器：</b&g

65、t;</p><p>　　用于兩種電壓等級之間交換功率的變壓器。</p><p><b>　　廠（站）用變壓器：</b></p><p>　　只供本廠（站）用電的變壓器。</p><p>　　一、變壓器容量和臺數(shù)的確定原則</p><p>　　1. 單元接線的主變壓器</p><

66、;p>　　單元接線的主變壓器容量應按發(fā)電機的額定容量扣除本機組的廠用負荷后，留有10%的裕度來確定，即STN>(SGN-SC)/0.9</p><p>　　一般，主變容量與發(fā)電機容量配套，如</p><p>　　PGN=200MW，SGN=235MVA，STN=240MVA；</p><p>　　PGN=300MW，SGN=353MVA，STN=360M

67、VA。</p><p>　　采用擴大單元接線時，應盡可能采用分裂繞組變壓器，其容量按單元接線的計算原則計算出的兩臺機容量之和來確定。</p><p>　　2. 具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器</p><p>　　發(fā)電廠有機端負荷且有剩余功率向系統(tǒng)輸送，則主變壓器的容量應滿足：</p><p>　　機端負荷最小時，發(fā)電廠剩余功率能全部送出；<

68、;/p><p>　　最大一臺發(fā)電機檢修或故障時，倒送功率滿足最大機端負荷需求；</p><p>　　最大一臺主變壓器退出時，其他主變能輸送剩余功率的70%以上；</p><p>　　對水電比重較大的系統(tǒng)，火電廠的主變應能倒送機端基本負荷。</p><p>　　2. 具有發(fā)電機電壓母線的主變壓器</p><p><b&

69、gt;　　例：</b></p><p>　　F1=50MW，F(xiàn)2=25MW，機端最大負荷70MW（包括廠用電）</p><p>　　正常時，向系統(tǒng)輸送功率50+25-70=5（MW）</p><p>　　F1檢修時，最大倒送功率為70-25=45（MW）</p><p>　　主變容量取二者最大值。</p><p

70、>　　3. 連接兩種升高電壓母線的聯(lián)絡變壓器</p><p>　　聯(lián)絡變壓器的臺數(shù)一般只設置1臺，最多不超過2臺（考慮布置和引線的方便）。</p><p>　　聯(lián)絡變壓器的容量選擇應考慮以下兩點：</p><p>　　應能滿足兩種電壓網絡在各種不同運行方式下有功功率和無功功率交換。</p><p>　　不應小于接在兩種電壓母線上最大一臺

71、機組的容量，以保證最大一臺機組故障或檢修時，通過聯(lián)絡變壓器來滿足本側負荷的要求；同時，也可在線路檢修或故障時，通過聯(lián)絡變壓器將剩余功率送入另一系統(tǒng)。</p><p>　　4. 變電站的主變壓器</p><p>　　變電站主變容量，一般應按5~10年的規(guī)劃負荷來選擇。根據(jù)城市規(guī)劃、負荷性質、電網結構等綜合考慮確定其容量。</p><p>　　當一臺主變停運時，其余變壓

72、器在計及過負荷情況下，滿足Ⅰ、Ⅱ類負荷的供電（Ⅰ、Ⅱ類負荷一般為全部負荷的70~80%）。</p><p>　　若兩臺，則 每臺SN≥0.6SLm = 0.6PLm/cosφ</p><p>　　考慮1.3倍的過負荷，則SN>1.3*0.6SLm=0.78*SLm。</p><p>　　主變臺數(shù)與電壓等級、接線形式、傳輸容量以及和系統(tǒng)的聯(lián)系等有密切關系：<

73、;/p><p>　　與系統(tǒng)有強聯(lián)系的大、中型發(fā)電廠和樞紐變電站，在一種電壓等級下，主變應不少于2臺；</p><p>　　與系統(tǒng)只是弱聯(lián)系的中、小型發(fā)電廠和低壓側電壓為6~10kV的變電站或與系統(tǒng)聯(lián)系只是備用性質時，可只裝1臺主變；</p><p>　　對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型工業(yè)專用變電站，可改用3臺主變。</p><p>　　二、變壓器

74、型式和結構的選擇原則</p><p><b>　　1. 相數(shù)</b></p><p>　　盡量選用三相變壓器，而不用單相變壓器組(330kV及以下，選三相變壓器；500kV幾以上，視情況而定)。</p><p><b>　　2. 繞組數(shù)</b></p><p>　　優(yōu)先選用三繞組變壓器，而不是兩臺雙

75、繞組變壓器，除非一個繞組流過的潮流小于15%SN</p><p><b>　　3. 結構</b></p><p>　　若三個電壓等級中的兩個所處電網為大電流直接接地，應優(yōu)先選用自耦變壓器（自耦變壓器損耗小，體積小，效率高；高中壓用于聯(lián)絡，低壓繞組可兼作廠用備用電源或接調相機）。</p><p><b>　　4. 繞組接線組別</

76、b></p><p>　　變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相一致，應有一個繞組為三角形接法（消除三次諧波）。</p><p><b>　　5. 調壓方式</b></p><p>　　盡量選用普通分接頭的調壓變壓器，只有在功率潮流變化較大，變壓器副邊電壓不能滿足要求時，才選用有載調壓變壓器。</p><p>&

77、lt;b>　　6. 冷卻方式</b></p><p>　　根據(jù)自然條件、變壓器的形式和容量，選擇合適的冷卻方式。變壓器的冷卻方式一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻</p><p>　　4.2高壓斷路器及隔離開關的選擇</p><p>　　(一) 高壓斷路器型號和技術參數(shù)</p><

78、;p><b>　　1．種類</b></p><p>　　按滅弧介質和滅弧方式分</p><p>　　油斷路器：包括多油斷路器和少油斷路器</p><p><b>　　(壓縮)空氣斷路器</b></p><p><b>　　SF6斷路器</b></p><

79、;p><b>　　真空斷路器</b></p><p><b>　　按安裝地點分</b></p><p><b>　　戶內式</b></p><p><b>　　戶外式</b></p><p><b>　　3．技術參數(shù)</b>&l

80、t;/p><p>　　額定電壓UN(kV)。斷路器正常工作時，系統(tǒng)的額定(線)電壓。這是斷路器的標稱電壓，斷路器應能保證在這一電壓的電力系統(tǒng)中使用。</p><p>　　額定電流IN(A)。斷路器可以長期通過的最大電流。當額定電流長期通過高壓斷路器時，其發(fā)熱溫度不應超過國家標準中規(guī)定的數(shù)值。 </p><p>　　額定開斷電流INbr(kA)。在規(guī)定條件下能保證正常開斷

81、的電流。 </p><p>　　額定峰值耐受電流ies(kA)。 在規(guī)定條件下，斷路器在合閘位置時所能經受電流的峰值。它反映設備經受短路電流引起的電動效應能力。</p><p>　　額定短時耐受電流It(kA)。在規(guī)定條件和時間下斷路器在合閘位置時所能經受電流的峰值。它反映設備經受短路電流引起的熱效應能力。 </p><p>　　額定短時關合電流iNcl(kA)。在

82、規(guī)定條件下斷路器保證正常關合的最大預期峰值電流。 </p><p>　　開斷時間(ms)。從斷路器分閘線圈通電起至三相電弧完全熄滅為止的時間。開斷時間由分閘時間和電弧燃燒時間或燃弧時間組成。</p><p>　　合閘時間(ms)。從斷路器開始接到合閘命令時起到三相均合閘為止的時間。 </p><p>　　分(合)閘不同期時間(ms)。指斷路器各相間或同相各斷口間分(

83、合)時間的最大差異。 </p><p>　　金屬短接時間(ms)。 指斷路器在合分操作時從動、靜觸頭剛接觸到剛分離時的一段時間。 </p><p>　　無電流間隔時間(ms)。 由斷路器各相中的電弧完全熄滅起到任意相再次通過電流止的時間。 </p><p>　　(二) 高壓斷路器的選擇</p><p>　　斷路器種類和型式的選擇</p

84、><p>　　依據(jù)各類斷路器的特點及使用環(huán)境、條件決定。</p><p>　　額定電壓和電流的選擇</p><p>　　UN≥UNs，IN≥Imax</p><p><b>　　開斷電流的選擇</b></p><p>　　INbr≥Ipt (簡化計算中， INbr≥I’’)</p>

85、<p><b>　　短路關合電流的選擇</b></p><p><b>　　iNcl≥ish</b></p><p>　　短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗</p><p>　　熱穩(wěn)定校驗：It2t≥Qk</p><p>　　動穩(wěn)定校驗：ies≥ish</p><p><

86、;b>　　四、隔離開關的選擇</b></p><p><b>　　1．隔離開關的作用</b></p><p><b>　　隔離電壓</b></p><p>　　在檢修電氣設備時，用隔離開關將被檢修的設備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。</p><p><b>　　倒閘操

87、作</b></p><p>　　投入備用母線或旁路母線以及改變運行方式時，常用隔離開關配合斷路器，協(xié)同操作來完成。</p><p><b>　　分、合小電流</b></p><p>　　分、合避雷器、電壓互感器和空載母線；</p><p>　　分、合勵磁電流不超過2A的空載變壓器；</p>&l

88、t;p>　　關合電容電流不超過5A的空載線路。</p><p><b>　　2．隔離開關的類型</b></p><p><b>　　按裝置地點分</b></p><p><b>　　戶內式</b></p><p><b>　　戶外式</b></

89、p><p>　　3．隔離開關的選擇和校驗項目</p><p><b>　　型式的選擇</b></p><p><b>　　額定電壓的選擇</b></p><p><b>　　額定電流的選擇</b></p><p><b>　　短路熱穩(wěn)定校驗<

90、/b></p><p><b>　　短路動穩(wěn)定校驗</b></p><p><b>　　電力電纜的選擇</b></p><p>　　1、電纜選擇的一般原則（1）電纜的額定電壓等于或大于所在網絡的額定電壓，電纜的最高工作電壓不得超過其額定電壓的15％。（2）除在要移動或振動劇烈的場所采用銅心電纜外，一般情況下采用鋁

91、心電纜。（3）敷設在電纜構筑物內的電纜宜采用裸鎧裝電纜或鋁包裸塑料護套電纜。（4）直埋電纜采用帶護層的鎧裝電纜或鋁包裸塑料護套電纜。（5）移動機械選用重型橡套電纜。（6）有腐蝕性的土壤一般不采用直埋，否則應采用特殊的防腐層電纜。在有腐蝕性介質的場所，應采相應的電纜護套。（7）垂直或高差較大處敷設電纜，應采用不滴流電纜。（8）環(huán)境溫度超過40℃時不宜采用橡皮絕緣電纜。2、電纜截面的選擇計算及校驗（1）按電壓選擇電纜：按照上

92、述的一般原則中的第一條進行選擇。（2）按經濟電流密度選擇電纜截面：計算方法與導線截面的計算方法一樣。（3）按照線路最大長期負載電流校驗電纜截面Iux≥Izmax式中：Iux——電纜的允許負載電流（A）；Izmax——電纜中長期通過的最大負載電流（A）。我們在平時的工作中最長用的就是這種選擇方法，通常是先求出線路的工作電流，再按照線路最大的工作電流不應該大于</p><p>　　二、并用電纜的選擇

93、   我們在實際工作中經常會遇到這種情況，由于負荷的增加，負載電流增大，原有電纜載流量不足，過流運行，為了增加容量，考慮到 原有電纜運行正常，要重新敷設電纜施工難度大而且不經濟，我們常采用雙并、甚至三并的做法。    在并用電纜的選擇上很多人認為只要在滿足載流量要求的前提下電纜截面越小越經濟，越合理，實際究竟是不是這樣呢。       

94、0;2006年1月3日1#變壓器至配電室主電纜爆，原185mm2的四心鋁心電纜2根爆了一根，工區(qū)為了及時恢復供電，將另一根好的電纜保留，并了兩根120mm2的四心鋁心電纜進行供電。在運行了10個月后2006年11月15日主電纜再次爆裂，經檢查發(fā)現(xiàn)，185mm2的電纜爆引發(fā)了此次事故。    為什么會發(fā)生此次事故呢，按照表一我們可以得出三根電纜并用得安全載流量是668A，使用鉗型電流表測得生活區(qū)得的最大負載電流只有5

95、00A，按照Iux≥Izmax的原則，這樣運行應該是安全可靠的。    但是，我們忽略了電纜是有電阻的，因為多并電纜連接時，連接處存在接觸電阻不同，而此接觸電阻又往往與電纜本身的電阻可比擬，其結果會造成多并電纜的電流分</p><p>　　我們可以計算出電纜的阻抗模，在不計并列電纜的接觸電阻的情況下，將并列電纜理解為兩阻抗并聯(lián)，計算出電流分配值。當然，兩條電纜平行敷設時，電纜的安全載流量會

96、發(fā)生變化，兩條并用時，其安全載流量應該為原載流量的0.92倍。    則此時120mm2銅心電纜的安全載流量為239A。25mm2的為86A, 35mm2的為109A,按照Iux≥Izmax的原則再并一根35mm2的電纜就可安全運行。為2＃生活并一35mm2的四心銅心電纜時：︱Z25︱＝0.534Ω負載電流為330A，則I120＝︱Z16︱/（︱Z16︱+︱Z120︱）*330得出 I120＝253.19

97、A；I16＝76.81A不難看出120mm2的電纜還是在過流運行。</p><p>　　第五章供電網繼電保護的配置</p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，完成這一功能的電力系統(tǒng)保護裝置稱為繼電保護裝置 </p><p>　　5.2

98、對機電保護的要求</p><p><b>　　一）選擇性</b></p><p>　　當電力系統(tǒng)中出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置發(fā)出跳閘命令,僅將故障設備切除，使得故障停電范圍盡可能的小，保證無故障部分繼續(xù)運行 </p><p><b>　　二）速動性</b></p><p>　　快速地切除故障以提高電力

99、系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下工作的時間，以及縮小故障元件的損壞程度 </p><p><b>　　三）靈敏性</b></p><p>　　在事先規(guī)定的保護范圍內部發(fā)生故障時，不論短路點的位置，短路的類型如何，以及短路點是否有過渡電阻，都能敏銳感覺，正確反應 </p><p><b>　　四）可靠性</b>

100、;</p><p>　　在保護裝置規(guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作 </p><p><b>　　5.3主變的保護</b></p><p><b>　　一）差動保護</b></p><p>　　基于比較變壓器各側的電流大

101、小和相位的原理構成</p><p>　　1、差動保護的不平衡電流</p><p>　　理論上當變壓器正常運行或是差動保護區(qū)外故障時，流入差動繼電器的電流應為零，但實際流過差動繼電器的電流為不平衡電流</p><p><b>　　二）瓦斯保護</b></p><p>　　非電量保護，測量元件為氣體繼電器，安裝于變壓器油箱和

102、油枕的通道上</p><p>　　與差動保護一起作為主保護，對變器內部故障全面保護</p><p><b>　　三）電流速斷保護</b></p><p>　　裝設于容量較小的變壓器的電源側，保護動作于跳開變壓器兩側斷路器 </p><p>　　電源側為直接接地系統(tǒng)時，保護采用完全星形接線，如為非直接接地系統(tǒng)，則采用兩相不

103、完全星形接線</p><p>　　5.4電力電纜線路的保護</p><p>　　一）無時限電流速斷保護（電流I段） </p><p>　　不帶時限（只有繼電器本身固有動作時間）的瞬動電流保護。</p><p>　　保護的動作電流按躲過被保護線路外部短路的最大短路電流來整定，以滿足選擇性。</p><p>　　二）帶時限

104、電流速斷保護（電流II段） </p><p>　　保護本線路并延伸至相鄰線路，但不超過相鄰線路無時限電流速斷或是帶時限電流速斷保護的保護范圍。以時限保證選擇性。</p><p>　　三）定時限過流保護（電流III段） </p><p>　　動作電流按躲過最大負荷電流來整定，并以時限來保證動作選擇性</p><p><b>　　參考資

105、料</b></p><p>　　1.高等學校《供配電系統(tǒng)及設備》</p><p>　　2.高等學?！峨娏ο到y(tǒng)分析》</p><p>　　3.《電氣工程設計手冊》</p><p>　　4.《中國電力百科全書》</p><p>　　5.《電力系統(tǒng)計算》</p><p>　　6.《電力系統(tǒng)