石岩综合楼变电所电气设计毕业论文（设计）

1、社会生产力的基础是能源。随着社会口新月异的变化，生产力获得空前绝 后的发展黄金期。能够通过科技手段转为人类自身所用的能源不仅在数量上超 过以往，而ii在品种上、结构上也是前人所不及。在这些新发现的能源之中， 煤炭、石油、天然气等未经过人为加工过的能源，我们把它们叫做一次能源； 我们在日常生活生产中广泛使用的电能属于二次能源。电能是一次能源转换而 来，我们一般把一次能源转换成二次能源过程中的相关产业称为电力工业。电 力工业是国民经济的重要命脉，它不仅为第一产业、第二产业等各个领域所需 要，同时也深深地影响着广大人民群众的tl常生活与生产。电力是工业的先行 者，只有电力工业发展起来了，整个工业体系

2、才能建立，国民经济才能得到长 远的发展。目前，我国的电力工业发展速度很快，似是与发达国家相较还是有很大的 差距，由于我w人口总量非常大，所以我们在人均电量水平等方面还处于落后 水平，而且，电力工业分布也不十分均匀，还未能完全满足国民经济发展需要。 电力市场还比较混乱，管理能力、技术条件等都需要改善。为了让我国电力工业赶上世界发达国家电力技术的发展水平，自21世纪开 始，我国就进一步加强在电网安全、稳定、网络技术、经济运行、电力系统自 动化调度与管理、电力通信和继电保护等领域展开深入研究，尤其注重完善电 力市场，钻研电力市场技术支持系统，促进我们电力工业一直前进。工厂供电是整个电力系统运行的重耍

3、环节之一。它供给、配备工厂正常运 作所急需的电能。妇孺皆知，在现代的工业生产当中，电能毫无疑问承担着能源、 动力的角色。电能被运用到工业生产、电气化最终被实现之后，能大幅度提高产 品的产量，提高产品的质量,激发人的生产积极性，节省了生产的成本，减轻工人 劳动强度，改善工人劳动条件，对完成生产过程自动化大有好处。然而，工厂电能 供应如果在某一时间出现了问题，将对工业生产造成严重恶劣的后果，甚至出现 重大器材被损害的事故、或者人身遭到伤亡的事故，由此可见，做好工厂供电工 作对于工业生产正常进行以及实现工业现代化，具有十分重大的战略意义。维持工业企业正常经营耗用的电能，一般外包给了外部电力系统，由企

4、业 内的大小变电所改变电压后，才分配到各个用电器材。工业企业变电所则是企 业电力供应的重要纽带，发挥着不容忽视的作用，因此无差计算、选用各个等 级变电站的变压器容量和其他器材就可以保证安全放心的提供电能。进行企业 电力负荷的计算s的是为合理选择企业各级变电站变压器容量，各种电气设备 型号、规格和供电网络所用导线型号等等提供科学依据。第1章负荷分析与计算1.1负荷、负荷计算的目的负荷的构成：一般地，把用户用电设备所耗用的功率统称之为“负荷”（以往又称之为 负载）。因此，电力系统总的用电负荷就是系统中的所有用电设备所消耗掉的 功率总和。它们大概可以分为整流设备、信息技术设备、家电设备、电热电炉、

5、电力电子设备、照明设备等许多类别。在不同的用电部门和工业企业中，以上 各类负荷所占据的比重也是不一样的。另外，把用户所使用的总用电负荷与消耗在电力网线路和变压器当屮的功 率相加即架构屮各大发电厂发出的功率，称其为系统供电负荷。供电负荷与发 电厂本身所用去的的功率（发电厂自用电）相加即系统中各大发电厂所应该发 出的总功率。负荷的分类：1. 按物理性能分类.分为无功负荷、冇功负荷。无功负荷由普通电路中的 储能元件（比如电容、电感等）所引起，在晶闸管所控制的电力电子电 路中，由触发角引发的电流畸变形成了在逆变和整流过程中所耗用的无 功功率，在整个系统的规划设计中，不仅要考虑无功平衡，还需进行有 功负

6、荷的电力平衡。并对无功功率进行分析。对此，以下章节还会谈及 至ij。有功负荷由有功电源供给，把电能通过一定的技术手段变为热能、 机械能等以另外形式存在的能量，是一般的用电设备所消耗的实际功 率。2. 按销售过程和电力生产分类。就如同刚刚所提出的那样，包括用电、供 电、发电负荷。3. 按供电突然之间中断给用户带来的损失来分类。通常包括一类、二类、 三类用户。一类负荷就是指不再供电给这类用户，会引发交通通信损坏、 设备混乱、人身伤害等，因而在人民生活秩序上、经济上、政治上引起 重大损失的负荷。二类负荷是指停电导致的减产、甚至让都市公用事业 和人民生产生活受到极大影响的负荷。三类负荷是指短时间停电不

7、会导 致严重的后果，而且不属于以上两类用户的其他用户。随着社会发展、科技进步，我们甚至可以这样说，随着整个社会愈发重 视电力，供电可靠性的水准会不断提升。所以，上述三类用户的分类方法其 实在具体实践中就很难准确的予以界定，这也不是一点道理也没有的。对用户的分类当然也有其他的一些方法，比如按照用电特性来分类，按 照所属的行业來分类等。本节就不一一列举了。负荷的特性：负荷特性是指负荷的功率因为系统的频率发生改变或者负荷端电压出现变 化而响应的规律，又分为动态、静态特性。静态特性通常是系统进入稳态之后， 负荷功率和频率或者电压的关系；动态特性是指在频率和电压变化的过程中负 荷功率和频率、电压的关系。

8、而且，因为负荷的无功功率和有功功率发生变化 对于频率、电压的影响各不相同，因此负荷特性还可以这样划分：无功特性、 有功特性。上述负荷的频率特性和静态电压可用来分析无功功率和有功功率变化对于 频率和电压的影响，和分析调压调频措施有密切的关系。综合楼电气设计的第一个步骤，就是要进行负荷计算，以便为准确的设计 提供数据上的基础。负荷计算的h的有以下儿点：（1）求解计算负荷。按照发热条件合理地选择各级导线的截面，选定各种 电气设备，为精确确定变压器的容量提供和应的科学依据。计算负荷乂称为需 要负荷，也可以称为最大负荷。计算负荷是个不存在的持续性负荷，它的热效 应和一样的时间电荷实际变动引发的最大热效应

9、是相互等同的。在设计配电的 过程中，一般采用30分钟左右的最大平均负荷以之为依据发热情况选定设备或 者导体的凭据。（2）求解尖峰电流。用它来作为检验一些保护设备和电器的依据。尖峰电 流是指单台或者多台用电设备持续1秒左右时间的最大负荷电流。通常我们用 周期分量（启动电流）以为核实电压损耗、电压下降和选择电器、保护元件等 等的依据。在瞬动元件被检查的时候，我们还必须想到启动电流的非周期分量 因素。（3）求解平均负荷。以计算负荷率。平均负荷是在经过一定的时间之后用 电器材用去的电能和该段时间的比值。我们在一般的情况卜，往往选用最人负 荷的班（异常典型的一昼夜之内电能消耗量最大的一个班）的平均负荷，

10、当然, 有时候也能计算年平均负荷。通常的情况下，平均负荷通常用来计算最大负荷、 电能消耗量等等诸多数据信息。1.2负荷计算的方法负荷计算的方法不胜枚举，主要有需要系数法、单位产量耗电法、利用系 数法、单位而积用电量法和二项式等几种。其屮需要系数法计算比较简单，适用于用电设备比较多，各台设备容量差 别并不明显的用电场合，尤其适合于车间、工厂的计算负荷的计算。一般多用于初步设计、方案估算等，是当k最主流的方法。二项式法主要考虑用电设备尤其是人容量设备对计算负荷的影响，所得出的数据往往偏大，适用于用电设备台数较少，而冇些设备的容量相差悬殊的场 合。多使用于设备组的计算，施工计算的场所。利用系数法是以

11、数学中的概率论为基础来分析所冇用电设备在工作状态吋 的功率叠加来求解计算负荷的数值，所以得出的结果比需要系数法更接近实际, 但因为过程求解太过麻烦，而且利用系数也积累的不多，所以实际应用并不广 泛。已知产品的单位产量的耗电量或者单位产值的耗电量时，初步设计、方案 估算采用单位产量和单位产值耗电量法计算是最为简单容易的。单位面积用电 量法适用于住宅、办公大楼和只有均匀分布负荷的生产线等的负荷计算，多用 于照明设计中。本设计使用需要系数法。需要系数法求解计算负荷的步骤一般是从设备安装处往电源侧逐级向上推 算，也可以在一些己经知道的部门或企业的设备容量以及需要系数法时直接计 算。因为一个用电设备组中

12、的设备并不必然同时工作，工作设备也不会必然都 工作在额定状态下，而且考虑到线路损耗、用电设备本身损耗等相关因素，设 备和设备组的计算负荷等于用电设备组总容量乘一个小于1的系数，称为需要 系数，用kd表示，在工程实际中，很难由kd的表达式求得需要系数，通常都 是通过查表来求得它的经验值。1.3负荷计算和无功功率补偿基本计算公式有：有功功率p3q= pe kd(1. 1)无功功率q3。= p30 tg4)(1.2)视在功率 s3。= p30/cos d)(1.3)计算电流 l。= s30/ (v3 un)(1.4)上式中，p3q为有功计算负荷，单位为kw; q3。为无功计算负荷，单位为kvar;

13、s3。为视在计算功率，单位为kva; 13。为计算电流，单位为a;上式中运用到的需 要系数值如下：动力设备需要系数为0. 8-1. 0功率因数为0. 7-0. 8应急照明需要系数为1. 0功率因数为0. 8-0. 9一般照明需要系数为0. 8-1. 0功率因数为0. 8-1. 0综合楼变电所10/0. 4kv供电系统图，如图1-1、1-2所示。fi眯<>gjn-pm/iptodyi11i>0w 13®1cfhhi-m/itsiwljijc-xrtk»ife-huh30r«ik»6wwiim， h-wwc 1=(msbp_- - -ih

14、4lrvt-ih(>(k dt< mb 6-( >abw)6w05u1p?)ulpj 31刺職wm!d计跡r»n2wajw?7n iftutlh峽沾|帅hntmc1料*，uv-m义 igow>mr抓办s鎗龜孴kmr1ilomruiq7，br»：n识的7tu眇11 w*-k _k,-1rfm w*k) cvj>-ww5u3*® <&kw5.muo .,$f士二52tfw1-sv5 h=1測 l?.u 04s 3z ：-ril>-：rmriftas*r-ft：:«ur«-oa. wia»

15、*ie» iwjp w w)/fly>4- 4-( >6-iol« bmaiijrtw o>汍p】(to)側cdo»i»ihwmanvi2jba加319<eo5叫3r kml*-嫩w挪a*-1*n"晒"，»卿!t«wztisvnu*7 ?r ?图1-2 (1tm) 1o/o. 4kv低压供电系统木工程负荷统计及其计算在木工程负荷计算当中，会有某些需要投入使用的用电器材，当火灾发生的时 候才需要投入使用的消防用电器材，负荷的计算依据平时投入使用的器材与火 灾发生时投入使用的器材来考虑。照明的负

16、荷依据负荷的性质来分组，1到9 层公井照明归于一组，1、2、3、4到9组照明归于一组，动力负荷归于一组。 负荷统计及其相关的计算如表1-1所示。设备名称 pe/kw kd cos<t) tan 4) p30/kw q/kvar s/kvai30/a1-9层照明10.50.80.90.488.44.08.412.8地下室照明360.80.90.4828.813.828.843.8层照明1970.80.90.48157.675.6157.6239.42层照明1760.80.90.48140.867.6140.8213.93层照明1500.80.90.4812057.6120182.34-9层

17、照明11220.80.90.48897.6430.8997.31515.3客梯2710.80.752720.33451.7无障碍电梯9.510.80.759.57.111.918.1观光电梯2410.80.7524183045.6换气扇2.2810.71.022.282.333.35入口潜污泵310.80.7532.253.85.8潜污泵310.80.7532.253.85.8无负压1510.80.751511.318.836.2轴流风机0.1310.71.020.130.130.20,3壁式排风机0.1210.71.020.120.120.20.3-1f应急照明61106069.11-3f应

18、急照明1.511.001.501.52.34-9f应急照明0.511.000.500.50.8消防电梯1510.80.751511.2518.836.2消火栓泵3710.80.753727.7546.370.3喷淋泵4510.80.754533.7556.385.5排烟机18.510.71.0218.518.8726.440.1屋面排烟机610.71.0266.128.613.1屋面送风机27.510.71.0227.528. 0539.359.7地库喷淋泵4510.80.754533.7556.385.5地库消火泵3710.80.753727.7546.370.3地库排烟机4410.71.0

19、24444.8862.995.6地库送风机3710.71.023737.7452.980.4表1-1综合楼负荷统汁及其汁算总计算负荷，取无功负荷系数kd=0.85, cos 4) =0.8则总的有功计算负荷p3。 =1204. 8kw, q30 =349. 4kvar, s30 =1368. 7kva, i30 =2079. 5a(5)无功功率补偿及其计算：综合楼由于有大量感应电弧炉、电动机、气体放电灯等等感性负荷，还有 感性电力变压器，因而使功率因数降低。即使在很好地发挥设备潸力、提高器 材运行性能、改善其自然功率因数的情况下，尚且达不到规定的综合楼功率因 数条件时，那么需考虑增设无功功率补

20、偿设置，如阁1-3所示：p30图1-3功率因数提高与无功功率和视在功率变化的关系 如果功率因数由eqs0提高到eqsp',这个时候在用户需用有功功率不发生改变的情况下，无功功率会由减小至，视在功率会由减小至 。与此同时，负荷电流、也会减小，这会让系统的电能损耗、电压损耗和应地减小，既可以少耗电能，乂很好地改善了电压的质量，还可选小容量供 电设备以及导线电缆，因而提高功率因数对于供电系统也有不可小觑的好处。由上图可知，要让功率因数由egsp提高到egs0'，我们必须增设无功补偿 装置(也就是并联电容器)，它的容量为：(1.5)(1.6)q( = 2.30 - 2.30 = p3(

21、)(tan - tan qc = p.30qc在总补偿容量的数值被我们计算得出之后，就可由选定的并联电容器单个 容量&以得知电容器是多少个，即：因为在木设计中必须满足cos 4)0. 9,而通过上面的公式可得到 cosd>=0.8<0.9,因而需进行无功补偿。综合起来考虑，使用并联电容器来进行 高压集中补偿。qc = 1204. 8x (tanarccoso. 8 tanarccoso. 9) kvar=319. 99kvar取 qc=320 kvaro1) 无功补偿已完成，变电所电压比较低的那一侧计算负荷是：s.30 (2) ' =7 1204. 82+(349

22、. 4-320) 2 =1205kv a2) 变压器功率损耗为：qt = 0.06 s3。' = 0. 06 x 1205= 72. 3kvar apt = 0. 015 s3。' = 0.015 x 1205= 18 kw3) 变电所高压侧的计算负荷为：p30, =1204. 8+18=1222. 8kwq30，= (349. 4-320)+72. 3= 101.7 kvar s3。' = 7 1222. 8 2 +101. 72 =1227kv a4) 无功功率补偿后，工厂功率因数为：cos4)'二 p30' / s30' =1222. 8/

23、1227= 0. 99那么综合楼的功率因数为：cos * ' = p3。' / s3。' = 0.99彡0.9因而，基本 上符合本设计基本要求。第2章主接线和主变压器的合理选择2.1主接线方案的设计原则及基本要求2.1.1主接线概述及其设计的基本要求电气主接线，我们乂把它称之为一次接线，它是电力网、发电厂、变电所 中传输电能的通路主接线是发电厂和变电所电气部分的主要部分，其中有以下 主要设备：电抗器、互感器、断路器、变压器、发电机等等。我们确定好主接 线，对于整个电力系统和发电厂、变电所本身运行的经济性、灵活性、可靠性 有重耍作用，而且对于继电保护和控制方式的确定、配电

24、装置的相关部署、电 气器材选择有重耍作用。所以，我们一定要合理地处理好各方面的关系，全面 的分析有关的影响因素，通过技术以及经济指标的反复比较，合理确定主接线 方案。主接线的主要形式，就是几种主要电气设备常用的连接方式。我们大致可 以把它划分为两大接线形式：一种是有汇流母线的接线形式，而另外一种则是 无汇流母线的接线形式。变电所、发电厂电气主接线的核心环节是电源(发电机或者变压器)、母线、 出线(馈线)。各大发电厂、变电所的出线回路数与电源数不一样，而且每路馈 线所运输的功率也不同。在进出线数较多的时候，为了方便电能的汇集、分配, 使用母线來作为屮间的环节。在这里，母线发挥着汇总电能和分配电能

25、的重大 作用，可以让接线简单明了、运行便利、方便布置、日后的扩大规模。然而， 在有母线之后，配电装置占地面积扩人，使用断路器等器材变多。无汇流母线 的接线使用开关器材很少，占地面积很小，然而仅仅适合于进出线路冋路比较 少，不需扩建、发展的发电厂、变电所。对主接线的基本要求：主接线的选择应该符合可靠性，灵活性和经济性三个基木的要求。(1) 可靠性供电可靠性是电力分配和生产的先决条件，主接线的选择首先 应该符合这个要求。衡量可靠性的指标，通常是依据主接线型式和主要设备操 作的可能方式，按一定的规律得出“不允许”事件发生的规律、停运的持续时 间期望值等指标，对集中主接线型式中择优。最主要的基础是根据

26、断路器的可 靠性，将这些和关数据进行综合性的分析，在设计时要遵守和关的一系列复杂 的规定。(2) 灵活性主接线的选择应该符合在调度、检修、扩建时候的灵活性。发 电机、变压器、断路器的操作要可靠方便、调度灵活。同时在布置上要考虑初期接线转变为最终接线的方便。（3）经济性在符合上述要求的前提k （符合可靠性、灵活性条件），通过 优化比选，工程设计应该尽量做到使主接线简单，投资省，占地面积小，运行 费用低，电能损耗少，并节约电能以及冇色金属消耗量。要能够限制短路电流、 以便于我们去选择便宜的电气器材或轻型设备。在系统规划和设计当中，我们必须尽量不去建立繁复的操作枢纽，为了让 主接线更为简单，发电厂及

27、苏变电所接入电力系统的电压等级通常都不超过两 种。另外，电气主接线在设计的时候应该留有发展余地，不仅需要顾及最终接 线的顺利完成，而且我们还要考虑到分期过渡接线的可能性以及施工的方便性。 2.1.2主接线设计的一般原则（1）一般设计原则：1）遵守规定、执行方针一定遵守国家有关的一系列规定和标准，执行国家 有关的一系列方针、政策，其中包括节约有色金属、节省能源等等技术经济的 相关政策。2）值得信赖、先进合理保证人身以及器材的绝对安全，供电比较可靠，电 能质量基木达标，技术较为先进、经济比较合理，使用效率比较高、能耗比较 低、性能较为先进的电气设备。3）近期为主、考虑发展必须根据工程的特点、规模、

28、发展规划，正确地处 理好近期发展和远期建设的相互关系，做到远、近结合，以近期为主要考虑方 面，还必须要适量考虑扩建的可能性。4）全局出发、统筹兼顾应从全局的高度来进行考虑，双管齐下，依据负荷 性质、用电容量、工程特色以及地区供电耍求等等，综合地、合理地确定设计 方案。（2）基本原则:1）变配电所电气主接线，必须按照电源实情、生产条件、负荷特性、用电 容量以及运行特点等等要求来予以确定，并且符合运行安全可靠、简单灵活、 经济实用等要求。2）在迎合这些条件的时候，变电所较高电压的那一侧必须尽可能少地使用 断路器或者用不着断路器接线，例如线路-变压器组或者桥形接线等等。当能符 合电力系统继电保护的时

29、候，线路分支接线也能够被采纳。3）当可以满足电力系统安全运行、继电保护的条件时，终端、分支变电所 的35 kv侧必须使用熔断器。4）连接在母线之上的阀型避雷器、电压互感器，通常合用一组隔离开关。但是，连接在变压器之上的阀型避雷器，通常不用隔离开关。5) 在610 kv配电装置之中，通常采用单母线或者单母分段接线。2.1.3选择和确定主接线一般地，对于电源进线电压是35kv以及以上的大中型的综合楼，一般是首 先经过综合楼降压变电所降为6kv到10kv的高压配电电压，之后再经过综合楼 变电所，降低为一般低压设备所需电压。变电所的主接线图通常表示综合楼接受、分配电能的路径，包括各种电力 设备(各种变

30、压器、断路器等)及其连接线，一般用单线表示。主接线对于变电所设备选择、布置，运行的安全性和经济性，继电保护、 控制方式都冇极其重要的关系，为供电设计中十分关键的环节。(a) 次侧使用内桥式接线方式，二次侧使用单母线分段的变电所，此内 桥式接线方式一般情况下用作电源线路很长因而产生故障、停电检修的次数较 多、变电所变压器没必要经常切换的变电所。(b) 次侧使用外桥式接线方式、二次侧使用单母线的分段变电所，此种 主接线运行容易调试，供电可靠性一样不低，适合一、二级负荷的综合楼。然 而与内桥式接线适用的场合有差异，此种外桥式适合电源线路短同时变电所负 荷变动比较大、适用于经济运行要不断切换的变电所。

31、当一次电源电网使用环 行接线之时，也宜于使用这种接线。(c) 一、二次侧都使用单母线分段的变电所，此种主接线方式兼有以上两 种桥式接线的灵活性的优点，然而所用高压开关设备比较多，可供一、二级负 荷，还适合一、二次侧进出线比较多的变电所。综合楼的主接线一、二次侧都采用单母线分段方式的主接线，如图2-1所 示：r-rf30f40f商场空调闭刪公用1tw21u3tmhv1hy-2hv-3xxr 1gvj1 1igf、20f备用图2-110/0.4kv主接线示意图2.2主变压器的选择2. 2.1主变压器台数的选择原则当综合楼的负荷属于三级负荷的时候，或者仅仅有极为微量的一二级负荷, 并且能够从就近的其

32、他的供电点获取6到10kv独立的备用电源的时候，可以考 虑装设一台主变压器。如综合楼的一二级负荷所片比重很大，这个时候应该装设两台变压器，另 外在设计主接线的时候，应该考虑两台变压器之间可以互为备用，并且在选择 容量的时候，应该考虑至少符合一台出现故障或者检修的时候，另外的一台可 以符合全部的一二级负荷的需要。不过，假如有两个独立的供电电源，它的电 压恰好为主变压器的受电电压和馈电电压，这种情况可以装设一台主变压器， 但是在容量、主接线的选择上要同以上情况一样考虑。在这里，我们选择两台：含大量一、二级负荷的变电所；总的计算负荷大 于1250kva的三级负荷变电所；季节性负荷变化比较大，从技术和

33、经济的角度 来考虑运行有利的三级负荷变电所。因为该综合楼的负荷属于一级负荷，对于电源供电可靠性要求较高，适合 使用两台变压器，以使当一台变压器出现问题需要维修吋，另一台变压器可以 对一、二级负荷继续提供电能，所以选两台变压器。2. 2.2主变压器容量的选择原则 主变压器的容量选择原则一般为：(1) 可以符合各种正常或者非正常运行之k负荷的可靠性要求；(2) 可以符合正常或者允许的冲击负荷作用k电压水平的要求；(3) 所选变压器的技术指标以及经济指标要好；(4) 对综合楼以后的扩建发展要做适当的考虑。选两台变压器，应该依据技术经济比较的方法来确定主变压器的容量。技 术经济比较的步骤如下：(1)

34、按照满足技术条件(也就是在满足可靠性的前提下正常运行、故障 运行的时候对于容量的要求)选用几种变压器容量的方案。(2) 计算每一方案的综合投资、年运行费。(3) 作技术经济上的比较，最后选择出技术上和经济上都比较好的方案。 拥有两台主变压器的变电所，一台变压器容量st必须符合以下要求：任一台单独运行时，sto. 7 s' 30=0. 7x 1205kva =843. 5kva所以，选择两台s9-1000/10型低损耗、低噪音配电变压器。第3章短路电流计算3.1短路电流的概述供电系统需要正常不间断可靠供电，保障人民群众可以一如往常地生产生 活。然而供电系统的日常运行往往会由于出现某些短路

35、问题而受到一定破坏。所谓短路，是指电力系统中正常情况以外的一切和与相之间或者相与地所 之间发生通路的情况，并产生超过规定值的大电流。短路主要的原因是电气器材载流部分绝缘损坏、外力破坏、运行人员失误 操作、设备机械损伤、雷击或过电压击穿以及其他因素。因为人为误操作产生 的故障约占全部短路故障的70%。短路电流数值往往是正常电流的十儿倍乃至儿 十倍。当它经过电气器材的时候，器材温度会快速地上升，过热会让绝缘加速 老化、损坏，同一时间产生不小的电动力，使器材载流部分变形、损坏，选用 设备必须考虑它们在短路电流作用下的稳定性。短路电流在线路上产生不小的 压降，母线离短路点越近，电压下降就越快，因此影响

36、了与母线连接的电动机、 其它器材的日常运行。短路电流主要的计算目的主要有以k两点：(1) 计算电力系统之屮各点的最大短路电流作为选择、校验各种电器器材的凭据；(2) 计算电力系统中有关点的最大短路电流作为继电保护整定计算和校验的凭据。在短路电流的计算当中，各电气量数值，能用奋名值表示，也能用标幺值 来进行表示。通常，我们在lkv以下的低压系统中使用有名值，高压系统之中 有多个电压等级，会出现电抗换算等麻烦，所以我们一般使用标幺值。短路的基木类型分为三相短路、两相短路、单相接地短路、两相接地短路。 无论是哪一种短路都可能引起严重的后果，所以在设计供电系统之时，我们必 须进行短路电流的计算。短路计

37、算点的最大短路电流是指系统中有可能会出现的最大运行方式下短 路计算点发生三和短路的时候所求得的短路电流。在校验电气设备的时候，假 如是单侧电源那么就要取电气设备负荷侧的最大计算值，假如是双侧电源就应 该取电气设备两侧的短路电流的最大计算值进行比较，之后按照可能通过设备 的最大值对设备进行相关检验。短路计算点的最小短路电流是指系统可能出现的最小运行方式下短路计算 点出现两相短路的时候所求得的短路电流，对于某些单相接地保护还必须计算 单相接地的时候最小短路电流作为校验继电保护灵敏度的计算凭据。其中，三相短路也称为对称短路，其它称之为不对称短路。工业企业的高 压供电系统为了中性点不接地、经息的弧线圈

38、接地小的电流接地系统，单相接 地电流较小。为确定、检查电气器材、整定供电系统继电保护装置，必须计算三相短路 电流;在校验继电保护装置灵敏度时还要计算不对称短路电流值；校验电气设备 和载流导体的力稳定、热稳定，就需用到短路冲击电流和稳态短路电流以及短 路容量；然而对于瞬时动作低压断路器，则要用冲击电流有效值进行动稳定校 验。各种短路示意如图3-1所示ka图3-1短路类型原理图a）三相短路 b）两相短路 c）单项接地短路 d）两项接地短路3. 2三相短路电流的计算标幺制的概念：某一物理量标么值a*，等于它的实际值a和所选定基准 值ad的比值即a*=a/ad（3. 1）进行短路电流的相关计算，首先要

39、会绘制计算电路阁。在计算电路阁之上,将短路计算所需要各元件额定参数表示出来，并将各个元件依次编号，然后确 定短路计算的点。短路计算点要选择让有必要进行短路校验电气元件有最大可 能短路电流通过。接着，按所选择短路计算点绘制出等效电路图，并计算电路 屮各个主要元件阻抗。在等效电路图之上，只要将被计算的短路电流所流经的 一些主要元件表示出来，并标明其序号、阻抗值，然后把等效电路化简。对于 综合楼供电系统来说，因为将电力系统当作无限人的容量电源，且短路电路也 并不复杂，所以通常只用使用阻抗串、并联方法可将电路化简，求出等效总阻抗。最后才计算短路电流、短路容量。依照标么制法来进行短路计算之时，通常情况k

40、,是事先选定基准电压ud、基准容量是sd。基准容量，工程设计中一般取sd=100mv*a。基准电压，一般取元件处于的 位置的短路计算电压，即取ud=uc。选定基准容量sd以及基准电压ud后，基准 电流id按照下式计算：_d _(3.2)抽厂抽基准电抗xd依下式计算:(3.3)供电系统中各个主要元件电抗标么值计算(取sd=100mv a, ud=uc)o (1)电力系统电抗标幺值x =x/ xv： ivsoc(3.4)(2)电力变压器电抗标幺值x; = xt/xuk%s100 ssd 100s(3.5)(3)电力线路电抗标幺值x：vl = xwllxd = x(3.6)短路电路中各个主要元件的电

41、抗标幺值求出之后，即可以利用它的等效电 路阁来进行相关电路的化简，计算总电抗标么值xz*。因为各元件电抗都采用 相对值，与短路计算点电压没有关系，所以没必要进行电压换算，这也是标幺 值法比之欧姆法优越之处。三相短路电流的周期分量有效值 _ ,(3)(3.7)其他三相短路电流，" _ r(3) _ r (3)1_ 7oo - 1 k= 2.55/， u)二 1.51广(3.8)(3.9) (3. 10)3. 3限制短路电流的措施在大容量发电厂中，在发电机于发电机电压母线并列运行时，短路电流有时候可以达到几十千安、甚至突破几百千安。为了让电器能抵制住短路电流的冲击，常常有必要选择加大容量

42、的电器（也就是重型电器），这样做的后果很严重。它可能将多支出成本，有时会由于开断电流无法满足而得不到满足条件的高压电器。为正确地选择轻型电器、小截而导体，当设计主接线时，需想出限制短路电流的措施。一选择合适的主接线运行方式为丫降低短路电流，我们可以选择大阻抗的接线以及运行方式。如对大容 量发电机能使用单元接线，尽量不把母线使用在发电机电压级；在降压变电所 中，变压器低压侧分列运行方式可被使用；对拥有双回线路的电路，在负荷不 出问题的时候能使用单回线路运行；对环形供电网络，能够穿越功率最小处开 环运行在环网中等等。上述接线形式、运行方式，主要是为了增大系统阻抗， 从而降低短路电流。然而这样的做法

43、其副作用在于，它会减弱主接线的供电可 靠性、工作灵活性。二利用电抗器限制短路电流限制短路电流的用意，就是让发电机ie）路和用户的一侧可以使用轻型断路 器。所谓轻型，是指断路器额定开断电流和所影响电路的短路电流相适应，让 断路器和相应的电器趋近合理。反之，短路电流太大就必须选择开断电流不小 的断路器（也就是重型断路器），让与它相关的电器电器选择无法实现经济合理。三使用低压分裂绕组变压器200mw和在他之上机组电厂中的高压厂用变压器，一般使用低压绕组分裂的 变压器，而且会让两个分列绕组接到厂用电的两个分段上。它在闩常工作、低 压侧短路的时候，电抗值是不一样的。分裂绕组变压器的这一点，使得它获得 了

44、大型发电厂的一致认同。四增大变压器零序阻抗在110kv还有它上面的电压等级的电网中，变压器中性点一般使用直接接 地的运行方式。如果中性点皆通过直接接地方式运行，一定会引起系统的正序 电抗大于零序电抗，因而让三相短路电流小于单相短路电流。出于限制单相短 路电流的目的，我们能够增大零序阻抗。具体措施为：1.部分变压器中性点不接地。在发电厂、变电所有很多变压器并联运行的时候，使部分变压器中性点不接地。变压器中性点接地、接地台数，需接受统 一的调度。2.变压器中性点通过小电抗接地。在单相短路电流不小的电路中，能够使 用在部分变压器中性点接入小电抗的方式，限制单相短路电流。变压器通过小 电抗接地，不改变

45、变压器接地性质，还能发挥增大零序电抗的作用。五部门厂用变压器中性点通过电阻接地对于容量不小的发电机组，为增强厂用系统供电可靠性，让部分变压器中 性点通过电阻接地。如此，在系统出现单相短路接地吋，冋路中就没奋不小的 单相短路电流，只有很小的阻容性电流，所以，还可正常工作，利用这个时间 维修人员能够消除故障，所以供电可靠性不低。接在变压器中性点的电阻，依照阻值大小能够分为：中性点经大电阻接地、 屮性点经屮电阻接地、屮性点经小电阻接地变压器中性点通过70欧姆以上的电阻接地叫做高阻接地；通过10到70欧 姆的电阻接地叫做中阻接地。它的运行原理和中性点通过消弧线圈接地的工作 原理有异曲同工之妙，出现短路

46、的时候，三相可看作对称，没必要马上停止工 作，由维修人员处理问题。中性点通过10欧姆以下的电阻接地叫做低阻接地， 它出现单相短路的时候，继电保护动作，马上动作于断路器跳闸。第4章输电线路导线截面、型号的选择4.1导线选择的通常规定输电线路的异线截面对于整个电力网的技术性能、经济性能有着极大影响。 入选的导线截面首先需要符合基本要求，如不出现电晕、保证一定的机械强度、 满足热稳定性条件、电压损耗不超过容许值等。另外，还需考虑经济方面的问 题，例如对于截而的选择应该让功率损失尽可能的小，应该减小投资、降低有 色金属消耗量等。所以导线截而的选择并不能认为是一个孤立的问题，应该在 设计的时候综合考虑各

47、个方面，通过方案的相互比较来找出最佳方案。不面简 单的介绍一下架空输电线路导线截面选择的一般原则和实用方法，以方便对这 个问题有一个初步的了解。在建筑工程当屮，导线分布最广、用量最大。传递电能的通路就是导线， 所以，它们的选择会对整个建筑工程之安全、经济运行产生很大影响。（1）导线选择的通常原则1）要保证较强的机械强度，在一般工作条件下是不允许断线的；2）发热应该保持在允许范围之内，不因过热而引起导线绝缘部分损坏或者 老化加速；3）电压损失必须维持在允许范围内，来保证供电的质量不出问题。（2）导线选择内容为1）型号它是反映导线材料、绝缘方式的指标。如bv型导线就是聚氯乙烯 绝缘铜芯导线的简称。

48、2）截面它是反映导线、电缆选择的基木内容的指标，对工程的技术、经济 指标有重要影响，截面节位是mm2。例如bv3x2. 5，就表示有3根2. 5mm2 聚氯乙烯绝缘铜芯的导线。3）电压导线、电缆绝缘电压值应该大于、等于线路额定电压值。（3）架空线路导线之选择1）架空线路导线应该使用铝导线，但不能使用单股铝导线，通常是采用铝 合金例如钢芯铝导线。2）在对导线有腐蚀的使用地段，我们应该采用防腐型导线。3）越过树林、通道拥格场所的lkv及其以下线路，应该采用架空绝缘线。 依照规定，市区10kv及其以下架空电力线路遇到特别情况能够使用绝缘导线。4）架空导线连续允许载流量，必须依照周围空气温度的有关情况

49、来进行效 正。周围空气温度必须采用当地10年、10年以上最热月的每日最高温度月平均值。5）从供电变电所二次侧的出门到线路末端变压器一次侧入门610kv架空 线路电压损失，不应该超过供电变电所二次侧额定电压5%。6）架空线路导线截面应大于等于所规定最小截面。4.2按经济电流密度来选择导线截面导线（或电缆，下同）截而越大，相应的电能损耗越小，然而线路投资、 维修管理费用、有色金属消耗量却会相应的增加。所以从经济方而来考虑，导 线必须选个合理的截面，既满足电能损耗比较小，又不会过多增加线路投资、 维修的管理费用、有色金属的消耗量。因为架空和电缆线路相比有很多的优点，比如成本低、投资少，安装容易, 维

50、护、检修方便，便于发现、排除故障等等，因而架空线路在多数工厂屮应用 非常广泛。因为本综合楼的地形简单，依照经济性、可操作性选择，所以高压 供电线路选为架空线。ec(4. 1)各国按照具体国情尤其是冇色金属资源的情况，规定导线、电缆的经济电 流密度。我国现在经济电流密度规定如下表4-1所示。表4-1导线、电缆的经济电流密度（a/mm2）线路类别导线材质年最大负荷利用小时3000h以下30005000h5000h以上架空线路铝1.651. 150.90铜3.002. 251. 75电缆线路铝1.921. 731. 54铜2. 502. 252.00依据经济电流密度jec来计算经济截面aec的公式为

51、:30參j ec式中，13。为线路计算电流。依据上式计算岀来aec后，需选最接近标准截面（可取较小标准截面），然 后看看其它的条件是否满足。4.3导线截面选择的实用方法以上全面的介绍y选择导线截面的技术和经济条件，然而在具体选择导线 的截面吋，需要针对不同电网的特点，依据具体问题具体分析的原则来灵活运 用上述的经济技术条件，只冇通过这样的方法选出的导线才在技术上、经济上 是合理的，现在分述如下。(1) 区域电力网。这种电网特点是电压高，线路长，输送容量大，最大负荷利用小时数大，第一步应该按照经济电流密度來选出导线截 面，第二步再按照电压等级的电晕条件来校验，第三步依照线路 最严重的运行方式来检

52、验热稳定条件另外，虽然区域电力网的线 路很长，电压损耗可能比较大，但是这个问题可以通过调压措施 来予以解决，电压损耗在这里不作为这类电网选择导线截面的控 制条件。(2) 地方电力网。就像前面所说的那样，这种电力网中的导线截面应该按照电压损耗来选择，也就是应该以电压损耗为首要条件，再检 验其他的条件。(3) 电压配电网。因为线路很短，电压损耗条件非控制条件，在这种电力网中导线截面的选择主要是依据允许发热所决定的载流能力。 因为电力网的分类无严格界限，他们的特点也非绝对，上面的分类选择条件，仅仅说明一般情况，某些时候为选出最佳方案，还有必要对各方 面的因素进行深入的分析与比较。总降压变电所高压侧导

53、线(35kv架空线)，依据经济电流密度这个方面来进 行选择。(1) 选择经济截面根据己知条件，查表得jec=1.75/mm2,所以 aec=i3o/jec=774. 5a/ (1. 75a/mm2) =442. 6mm2 选择标准截而400mm2,选择lgjq-400型钢芯铝绞线。(2) 校验发热的条件lgj-400型钢芯铝绞线允许负荷电流,=845a/3()=774. 5a，所以发热条件满 足要求。(3) 校验机械的强度35kv钢芯铝绞线最小允许截面是35mm2，所以所选lgjq-400型钢芯铝绞线 满足机械强度的要求第5章电气设备选择5.1电气设备选择的通常条件（1）依照正常运行条件来进行

54、相关的选择电气设备根据一般工作条件来进行选择，即需考虑装置地点环境条件、电 气要求。环境条件指电气装置所处位置的特点；电气要求则指对设备电压、电 流、频率（通常为50hz）等有关方面的诸多要求；对一些断路电器例如开关、 熔断器等等，还需把它的断流能力强弱考虑在内。1）把所选设备的工作环境考虑在内。如户外、户内、防腐蚀、防暴、防火 等等要求，还有沿海、湿热地域的特征。2）所选设备的额定电压f/p et应等于或高于安装地点电网额定电压fa, 即：un,etun,（5. 1）通常设备的电压设计数值符合1. 1un, et,所以可在1. 1un, et下可以安全工作。3）设备额定电流tn指在额定的周围环境温度下，设备长期允许的电流。tn 应大于等于流过设备的计算电流/3。，即：/30（5.2）4）设备最大开断电流应该大于等于它可能开断的最大电流，即：loc ik（5-3）（2）依照短路条件校验动稳定校验（电动力稳定）指导体、电器抵抗短路电流机械效应的能力。 符合稳定的条件是<5.4）式中，g一一设备安装地点短路冲击电流峰值和它的有效值；一一设备允许通过电流峰值和它的有效值。为使所选择的的电气设备具有充分的可靠性、合理性与经济性，并且在一 定时期内适应电力系统的发展需求，做校验所用的短路电流必须依据以下条件 来加以确定。（1）容量和接线。依据本次工程设计最终的容量计算，再顾及电力系统