某工廠kV供配電系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計

1、摘要本論文主要是對小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進(jìn)行設(shè)計。工廠由戶外引入10kV的高壓電源，經(jīng)過工廠變電所降為220/380V的低壓電，直接供給工廠車間的動力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。在選擇電氣設(shè)備之前，先對工廠負(fù)荷進(jìn)行計算，確定工廠總的負(fù)荷容量，同時在低壓母線側(cè)進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，以提高功率因數(shù)。根據(jù)補(bǔ)償后的負(fù)荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺數(shù)，然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。高壓一次設(shè)備、低壓一次設(shè)備和導(dǎo)線截面積選擇時，都必須滿足電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求。電氣設(shè)備不僅要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時的動穩(wěn)態(tài)

2、度和熱穩(wěn)態(tài)度進(jìn)行校驗，以判斷設(shè)備是否滿足工作要求。電路發(fā)生三相短路時的短路電流電流最大，計算三相短路電流，以進(jìn)行設(shè)備的校驗。最后，進(jìn)行繼電保護(hù)和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。關(guān)鍵詞：負(fù)荷計算，三相短路，主接線，繼電保護(hù)，設(shè)備選擇目錄摘要IAbstractII目錄III1 緒論12 電力負(fù)荷及其計算22.1 負(fù)荷分級及供電電源措施22.1.1 工廠電力負(fù)荷的分級22.1.2 各級負(fù)荷的供電措施22.2工廠計算負(fù)荷的確定3負(fù)荷計算的目的和意義3負(fù)荷計算的方法3需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷4二項式法確定計算負(fù)荷6工廠負(fù)荷的計算62.3無功功率補(bǔ)償9功率因數(shù)9無功補(bǔ)償?shù)倪x擇10無功補(bǔ)償?shù)挠嬎?13

3、變壓器的選擇及其電氣主接線133.1變壓器的選擇13電力變壓器及其分類13電力變壓器的連接組別13變壓器臺數(shù)和容量的選擇14電力變壓器的校驗153.2工廠變配電所的主接線圖15電氣主接線的概況15車間和小型工廠變電所的主接線圖16本工廠變電所主接線的確定214 短路電流的計算224.1短路的原因、后果及其形式22短路的原因22短路的后果22短路的形式234.2無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計算23無限大容量電力系統(tǒng)23短路電流的計算方法23工廠三相短路電流的計算25第5章 金工車間的配電285.1低壓配電線路接線方式285.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式29第6章 設(shè)備選擇與校驗336.1導(dǎo)線的選擇與

4、校驗33車間導(dǎo)線截面及配電箱的選擇33車間導(dǎo)線的校驗386.2高壓一次設(shè)備的選擇與校驗40一次設(shè)備及其分類40一次設(shè)備的選擇41一次設(shè)備的校驗436.3低壓補(bǔ)償柜選擇45第7章 繼電保護(hù)與防雷接地467.1工廠的繼電保護(hù)46繼電保護(hù)的選擇46繼電保護(hù)的整定及計算467.2工廠的防雷與接地47總結(jié)49參考文獻(xiàn)50致謝51附錄A1 緒論電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。一般中小型工廠的電壓進(jìn)線電

5、壓為6-10kV。電能先經(jīng)高壓配電所集中，在由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或者高壓配電線路供給給高壓用電設(shè)備。車間變電所內(nèi)裝設(shè)有電力變壓器，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。對于大型工廠及其某些電源進(jìn)線電壓為35 kV及以上的中型工廠，一般經(jīng)過兩次降壓，也就是電源進(jìn)廠后，先經(jīng)總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將35kV及以上的電源電壓降為6-10kV的配電電壓，再通過高壓配電線路或高壓配電所將電能送到各個車間變電所，最后經(jīng)變壓器降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓。有的35kV進(jìn)線的工廠，只經(jīng)一次降壓，及35k

6、V線路直接引入靠近負(fù)荷中心的車間變電所，經(jīng)車間變電所的配電變壓器直接降為低壓用電設(shè)備所需電壓。這種配電方式稱為高壓深入負(fù)荷中心的直配方式。這樣可以省去一級中間變壓，從而簡化了供電系統(tǒng)，節(jié)約有色金屬，降低電能損耗和電壓損耗，提高供電質(zhì)量。然而這要根據(jù)廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足35kV架空線路深入負(fù)荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。對于總供電容量不超過1000kV的小型工廠，通常只設(shè)一個降壓變電所，將6-10kV電壓降為低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V）。如果工廠所需容量不大于160kVA時，一般采用低壓電源進(jìn)線，工廠只需設(shè)一個低壓配電間。本廠屬于中小型工廠，采用10k

7、V供電電源，在金工車間東側(cè)1020m處有一座10kV配電室，先用1km的架空線路，后改為電纜線路至本廠變電所，將6-10kV的高壓降為一般低壓用電設(shè)備所需的電壓（220/380V），然后由低壓配電線路將電能分送給各用電設(shè)備。2 電力負(fù)荷及其計算2.1 負(fù)荷分級及供電電源措施 工廠電力負(fù)荷的分級工廠的電力負(fù)荷，按GB 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，根據(jù)對供電可靠性及中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上造成的損失或影響的程度進(jìn)行分級，負(fù)荷可以分為一級負(fù)荷、二級負(fù)荷、三級負(fù)荷。 一級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為一級負(fù)荷 1）中斷供電，將造成人身傷亡的負(fù)荷； 2）中斷供電，將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失

8、的負(fù)荷； 3）中斷供電，將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作的負(fù)荷。在一級負(fù)荷中，當(dāng)中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場所不允許中斷的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。 二級負(fù)荷 符合下列條件之一的，為二級負(fù)荷 1）中斷供電，將在政治上、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失的負(fù)荷； 2）中斷供電，將影響重要用電單位的正常工作的負(fù)荷。 三級負(fù)荷 不屬于一、二級負(fù)荷者為三級負(fù)荷。 各級負(fù)荷的供電措施 一級負(fù)荷的供電措施 一 級負(fù)荷應(yīng)有兩個獨立電源供電，當(dāng)一個電源發(fā)生故障時，另一個電源應(yīng)不至于同時受到損壞，以維持供電；而且當(dāng)一個電源中斷供電時，另一個電源應(yīng)能承擔(dān)本用戶的全部一級負(fù)荷設(shè)備的供電。一

9、級負(fù)荷用戶的變配電室內(nèi)的高低壓配電系統(tǒng)，應(yīng)采用單母線分段的主結(jié)線形式，分列運行并互為備用。一級負(fù)荷設(shè)備應(yīng)采用雙電源供電，并在最末一級配電盤（箱）處設(shè)置自動切換裝置。一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。 二級負(fù)荷的供電措施 二級負(fù)荷應(yīng)有兩個電源供電，即應(yīng)有兩回路供電。當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時不至于中斷供電（或中斷后能立即回復(fù)）。 三級負(fù)荷的供電措施 三級負(fù)荷對供電無特殊要求，可采用單回路市電供電。但應(yīng)使配電系統(tǒng)簡潔可靠，盡量減少配電級數(shù)，低壓配電級數(shù)一般不超過四級，并且應(yīng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動。2.2工廠計算負(fù)荷的確定負(fù)荷計算的

10、目的和意義計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的熱效應(yīng)相等。在供配電系統(tǒng)中，以30min的最大計算負(fù)荷作為選擇電氣設(shè)備的依據(jù)，并認(rèn)為只要電氣設(shè)備能承受該負(fù)荷的長期作用，即可在正常情況下長期運行。一般將這個最大計算負(fù)荷簡稱計算負(fù)荷Pc。負(fù)荷計算的目的是： 計算變配電所內(nèi)變壓器的負(fù)荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據(jù)。 計算流過各主要電氣設(shè)備(斷路器、隔離開關(guān)、母線、熔斷器等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些設(shè)備的依據(jù)。 計算流過各條線路(電源進(jìn)線、高低壓配電線路等)的負(fù)荷電流，作為選擇這些線路電纜或?qū)Ь€截面的依據(jù)。 計算尖峰負(fù)荷，用于保護(hù)電器的整定計算和校驗電動機(jī)的啟

11、動條件。 為電氣設(shè)計提供技術(shù)依據(jù)。計算負(fù)荷是工程設(shè)計中按照發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電氣設(shè)備的依據(jù)。計算負(fù)荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電保護(hù)的重要依據(jù)。計算負(fù)荷確定的是否正確，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。正確進(jìn)行負(fù)荷計算是供電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運行的必要手段。如果計算負(fù)荷確定的過大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過大，造成投資和有色金屬的浪費，而變壓器負(fù)荷率較低運行時，也將造成長期低效率運行。如果計算負(fù)荷確定的過小，又將使電器和導(dǎo)線處于過負(fù)荷運行，增加電能損耗，產(chǎn)生過熱，導(dǎo)致絕緣過早老化甚至產(chǎn)生火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，

12、正確確定計算負(fù)荷具有很大的意義。負(fù)荷計算的方法在已知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計算有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法；在未知用電設(shè)備的情況下，負(fù)荷計算有負(fù)荷密度法、單位指標(biāo)法和住宅用電量指標(biāo)法。 需要系數(shù)法用設(shè)備功率乘以需要系數(shù)，直接求出計算負(fù)荷。這種方法比較簡便，應(yīng)用廣泛，尤其適用于配變電所的負(fù)荷計算。 利用系數(shù)法采用利用系數(shù)求出最大負(fù)荷班的平均負(fù)荷，再考慮設(shè)備臺屬和功率差異的影響，乘以與有效臺數(shù)有關(guān)的最大系數(shù)的計算負(fù)荷。這種方法的理論根據(jù)是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因而計算結(jié)果比較接近實際，但因利用系數(shù)的實測與統(tǒng)計較困難，在電氣設(shè)計中一般不用。 二項式法在設(shè)備組容量之和的基礎(chǔ)上，考慮若干容量最大設(shè)備的

13、影響，采用經(jīng)驗系數(shù)進(jìn)行加權(quán)求和法計算負(fù)荷。 負(fù)荷密度法當(dāng)已知某建筑面積負(fù)荷密度時，某建筑的平均負(fù)荷可按下式計算 Pav =·A（kW）式中:負(fù)荷密度（kW/m2） A某建筑面積（m2）在建筑方案設(shè)計階段，可采用建筑面積負(fù)荷密度法進(jìn)行負(fù)荷估算。在建筑施工階段設(shè)計時，可采用需要系數(shù)法進(jìn)行復(fù)核。需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷 基本公式需要系數(shù)法確定用電設(shè)備組的有功計算負(fù)荷的基本公式為： 式（2.1）無功計算負(fù)荷為： 式（2.2）視在計算負(fù)荷為： 式（2.3）計算電流為： 式（2.4）-需要系數(shù)-有功計算負(fù)荷，單位為kW-無功計算負(fù)荷，單位為kvar-視在計算負(fù)荷，單位為kVA-用電設(shè)備組的平均功率

14、因數(shù)-用電設(shè)備組平均功率因數(shù)的正切值 多組用電設(shè)備計算負(fù)荷的確定在確定擁有多組用電設(shè)備的干線上或車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷時，應(yīng)考慮各組用電設(shè)備的最大負(fù)荷不同時出現(xiàn)的因素。因此在確定多組用電設(shè)備的計算負(fù)荷時，應(yīng)結(jié)合具體情況對其用功負(fù)荷和無功負(fù)荷分別計入一個同時系數(shù)和。對車間干線，取對低壓母線，分兩種情況：1）由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加來計算時，取2）由車間干線計算負(fù)荷直接相加來計算時，取總的有功計算負(fù)荷為： 式（2.5）總的無功計算負(fù)荷為： 式（2.6）以上兩式中的和分別為各組設(shè)備的有功和無功計算負(fù)荷之和?？偟囊曉谟嬎阖?fù)荷為： 式（2.7）總的計算電流為： 式（2.8）由于各組設(shè)備的功率

15、因數(shù)不一定相同，因此總的視在計算負(fù)荷和計算電流一般不能用各組的視在計算負(fù)荷或計算電流之和來計算。二項式法確定計算負(fù)荷 二項式法的基本公式是 式（2.9）式中，表示用電設(shè)備組的平均功率，其中是用電設(shè)備組的總?cè)萘?，其計算方法如前需要系?shù)法所述；表示用電設(shè)備組中x臺容量最大的設(shè)備投入運行時增加的附加負(fù)荷，其中是x臺最大容量的設(shè)備總?cè)萘浚琤.c為二項式系數(shù)。由于二項式法不僅考慮了用電設(shè)備組最大負(fù)荷時的平均負(fù)荷，而且考慮了少數(shù)容量最大設(shè)備投入運行時對總計算負(fù)荷的額外影響，所以二項式法比較適合確定設(shè)備臺數(shù)較少而容量差別較大的低壓干線和分支線的計算負(fù)荷。工廠負(fù)荷的計算基礎(chǔ)資料： 工廠各車間負(fù)荷情況，如表2.

16、1所示表2.1 各車間負(fù)荷表車間/kW/kvar最大電動機(jī)/kW冷作10011030裝配809022倉庫20207.5戶外照明2015金工車間設(shè)備負(fù)荷如表2.2所示 表2.2 金工車間負(fù)荷表序號設(shè)備名稱設(shè)備容量/kW臺數(shù)/臺13 1316 232536 3234車床7+0.125144銑床10+2.815 21 35搖臂鉆4.5+1.7+0.6+0.12536 7 41 42銑床7+2.848 9銑床7+1.7210砂輪機(jī)3.2111 12砂輪機(jī)1217 18磨床7+1.7+0.5219磨床10+2.8+1.5120 38磨床10+2.8+0.5222 37車床10+0.125226 27磨床

17、14+1+0.6+0.15228 29立床55+7+1137+1.7130車床20+0.15131搖臂鉆10+0.5139 40龍門刨75+4.5+1.7+1.7+1+1+0.5243 44 45銑床7+1.7346鏜床6.5+2.8147銑床7+2.8148橋式起重機(jī)（=25%）11+5+5+2.2149 50橋式起重機(jī)（=25%）16+5+5+3.52全廠照明密度為：12W/ 根據(jù)基礎(chǔ)資料提供的各廠房電力負(fù)荷清單，全廠都是三級負(fù)荷。按需要系數(shù)法分別計算出各個廠房及全廠的計算負(fù)荷。1）金工車間負(fù)荷計算a.金屬切削機(jī)床設(shè)備容量： 對于大批生產(chǎn)的金屬冷加工機(jī)床電動機(jī)，其需要系數(shù)：，有功計算負(fù)荷：

18、無功計算負(fù)荷：b.橋式起重機(jī)容量；對于鍋爐房和機(jī)加、機(jī)修、裝配等類車間的吊車，其需要系數(shù): ，有功計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷：C金工車間照明： 車間面積： 設(shè)備容量： 對于生產(chǎn)廠房及辦公室、閱覽室、實驗室照明，其需要系數(shù)： ，有功計算負(fù)荷： 無功計算負(fù)荷： 2）全廠總負(fù)荷取有功同時系數(shù)，無功同時系數(shù)有功計算負(fù)荷： 無功計算負(fù)荷： 視在計算負(fù)荷： 功率因數(shù)： 按逐級法計算法確定工廠的計算負(fù)荷工廠的計算負(fù)荷，應(yīng)該是高壓母線上所以高壓配電線路計算負(fù)荷之和，在乘以一個同事系數(shù)。高壓配電線路的計算負(fù)荷，應(yīng)該是該線路所供車間變電所低壓側(cè)的計算負(fù)荷加上變壓器的功率損耗和高壓配電線路的功率損耗，如此逐級計算即可求

19、得供電系統(tǒng)所有元件的計算負(fù)荷。但對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于高低壓配電線路一般不長，其損耗較小，因此在確定計算負(fù)荷時往往不記線路損耗。在符合計算中，新型低損耗電力變壓器的功率損耗可按下列簡化公式計算：有功損耗： 無功損耗： 為變壓器二次側(cè)的視在計算負(fù)荷機(jī)器廠變壓器高壓側(cè)的有功計算負(fù)荷：機(jī)器廠變壓器高壓側(cè)的無功計算負(fù)荷： 機(jī)器廠變壓器高壓側(cè)的視在計算負(fù)荷： 功率因數(shù)： 2.3無功功率補(bǔ)償工業(yè)與民用用電設(shè)備中，有大量設(shè)備的工作需要通過向系統(tǒng)吸收感性的無功功率來建立交變的磁場，這使系統(tǒng)輸送的電能容量中無功功率的成分增加，在系統(tǒng)變配電設(shè)備及輸送線路規(guī)格一定的情況下，直接影響到有功功率的輸送。電網(wǎng)中的電

20、力負(fù)荷如電動機(jī)、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運行過程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性負(fù)載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償。2.3.1功率因數(shù) 功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響功率因數(shù)低是無功功率大的表現(xiàn)，無功功率大會對系統(tǒng)造成如下影響：1）使配電設(shè)備的容量增加：在三相交流系統(tǒng)中，電流和有功功率的關(guān)系式是： 式（2.10）其中有功功率是系統(tǒng)向用電設(shè)備提供的，要轉(zhuǎn)化為其他形式能量的功率，這部分功率是不能減

21、少的。因此在電壓一定時，功率因數(shù)越小，即無功分量越大，則電流越大。若要承受較大的電流，系統(tǒng)電氣設(shè)備的容量必然要加大，這就會增加系統(tǒng)成本，使電氣設(shè)備利用率降低。2）使供電系統(tǒng)的損耗增加：從供配電系統(tǒng)功率損耗計算式中不難看出，通過系統(tǒng)的電流增加，系統(tǒng)上的功率損耗也會增加。3）使電壓損失增加：線路電流越大，電壓損失也就越大。4）使發(fā)電機(jī)效率降低：系統(tǒng)中負(fù)荷對無功功率需求量增大時，發(fā)電機(jī)必須增發(fā)相應(yīng)的無功功率去平衡，這樣就降低了效率。 提高功率因數(shù)的意義在用電設(shè)備中絕大部分為感性負(fù)荷，使用電單位功率因數(shù)小于1。為了保證供電質(zhì)量和節(jié)能，充分利用電力系統(tǒng)中發(fā)配電設(shè)備的容量，減小供電線路的截面，減小電網(wǎng)的功

22、率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數(shù)。對用戶的補(bǔ)償容量在全國供電規(guī)則中已有規(guī)定：“無功電力應(yīng)就地平衡，用戶應(yīng)在提高用電自然功率應(yīng)屬的基礎(chǔ)上，設(shè)計和裝置無功補(bǔ)償設(shè)備，并做到隨其負(fù)荷和電壓變動及時投入和切除，防止無功電力倒送，用戶在當(dāng)?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰時的功率因數(shù)，應(yīng)達(dá)到下列規(guī)定：高壓供電的用戶和高壓供電裝有負(fù)荷調(diào)整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為0.9以上；其他100kVA（kW）及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為0.85以上。因此，在供配電系統(tǒng)中，必須改變無功功率大小，即提高功率因數(shù)，以便提高系統(tǒng)中設(shè)備的有效利用率。無功補(bǔ)償?shù)倪x擇要使供配電系統(tǒng)的功率因

23、數(shù)提高，一般可從兩個方面采取措施。一是提高用電設(shè)備的自然功率因數(shù)，自然功率因數(shù)是指不用任何補(bǔ)償裝置時的功率因數(shù)；一是采取人工補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ故箍偣β室驍?shù)得以提高，總功率因數(shù)是指采用了補(bǔ)償裝置后得到的功率因數(shù)。 提高自然功率因數(shù)的方法：電動機(jī)類電氣設(shè)備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在0.85以上，可是當(dāng)它們在非額定狀態(tài)下（如輕載）工作時，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低，對此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)：1）合理選擇電動機(jī)的型號和規(guī)格。2）合理選擇變壓器的型號和規(guī)格，避免因長期輕載運行而造成的功率因數(shù)降低。 采用人工補(bǔ)償提高功率因數(shù)的方法：人工補(bǔ)償方法有發(fā)電機(jī)補(bǔ)償、電容器補(bǔ)償、調(diào)相機(jī)補(bǔ)償和靜止補(bǔ)償

24、器補(bǔ)償，主要有兩種，一是采用同步電動機(jī)補(bǔ)償，一是采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償。1）在供配電系統(tǒng)中一般只有在能使負(fù)荷使用要求得以滿足的情況下，才采用同步電動機(jī)代替異步電動機(jī)工作，且同步電動機(jī)兼作無功補(bǔ)償設(shè)備，此時無功補(bǔ)償?shù)恼{(diào)節(jié)可以做到平滑的自動調(diào)節(jié)；專為無功補(bǔ)償而設(shè)的同步電動機(jī)稱為同步調(diào)相機(jī)，由于投資和損耗較大，又不便于維護(hù)、檢修，供配電系統(tǒng)中很少采用這種補(bǔ)償方式。2) 采用并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采用的一種無功補(bǔ)償方法，也叫移相電容器靜止無功補(bǔ)償。它具有功損耗小、運行維護(hù)方便、補(bǔ)償容量增減方便、個別電容器的損壞不影響整體使用等特點，但不能實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)。無功補(bǔ)償?shù)挠嬎阋构β室驍?shù)由提高到，必須

25、裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置，其容量為： 式（2.11），稱為無功補(bǔ)償率 工廠無功功率的補(bǔ)償： 取為 補(bǔ)償后變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后變壓器器低壓側(cè)的視在計算負(fù)荷： 變壓器低壓側(cè)的計算電流：主變壓器的功率損耗：變壓器高壓側(cè)的計算負(fù)荷：有功計算負(fù)荷：無功計算負(fù)荷：視在計算負(fù)荷：計算電流：功率因數(shù)：補(bǔ)償后功率因數(shù)滿足要求。3 變壓器的選擇及其電氣主接線3.1變壓器的選擇電力變壓器及其分類電力變壓器是變電所中最關(guān)鍵的一次設(shè)備，其主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。常用變壓器的種類，在中低壓供配電系統(tǒng)中，常用的電力變壓器有如下幾種分類方式： 按相數(shù)分類：有三相電力變壓器和

26、單相電力變壓器。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負(fù)載較多的場合，也使用單相變壓器。 按繞組導(dǎo)電材料分類：有銅繞組變壓器和鋁繞組變壓器，目前一般采用銅繞組變壓器。 按絕緣介質(zhì)分類：有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類。 按繞組聯(lián)結(jié)組別分類：有Yyn0和Dyn11兩種。電力變壓器的連接組別電力變壓器的聯(lián)結(jié)組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結(jié)方式而形成變壓器一、二次側(cè)對應(yīng)的線電壓之間不同相位關(guān)系。中壓配電變壓器有Yyn0,和Dyn11兩種常見的聯(lián)結(jié)組，配電變壓器用Dyn11聯(lián)結(jié)較之采用Yyn0聯(lián)結(jié)有一下優(yōu)點： 對Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器來說，其3n次諧波電流在其三角形接線的一次繞組內(nèi)形成

27、環(huán)流，從而不致注入公共的高壓電網(wǎng)中去，這交之一次繞組接成星形接線的Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器更有利于抑制高次諧波電流。 Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗較之Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利于低壓單相接地故障保護(hù)的動作和故障的切除。 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)接用單相不平衡負(fù)荷時，由于Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器要求低壓中性線電流不超過低壓繞組額定電流的25%，因而嚴(yán)重限制了其接用單相負(fù)荷的容量，影響了變壓器設(shè)備能力的發(fā)揮。GB 50052-1995供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，低壓為TN及TT系統(tǒng)時，宜與選用Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器。Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器的低壓側(cè)中性線電流允許達(dá)到低壓繞組額定電流的75%以上，其承受單相不平衡負(fù)

28、荷的能力遠(yuǎn)比Yyn0聯(lián)結(jié)變壓器大。因此，機(jī)器廠的電力變壓器選擇Dyn11聯(lián)結(jié)形式。變壓器臺數(shù)和容量的選擇 選擇主變壓器臺數(shù)應(yīng)考慮下列原則:1) 三級負(fù)荷一般設(shè)一臺變壓器，但考慮現(xiàn)有開關(guān)設(shè)備開斷容量的限制，所選單臺變壓器的容量一般不大于1250kVA；當(dāng)用電負(fù)荷所需的變壓器容量大于1250kVA時，通常應(yīng)采用兩臺或更多臺變壓器。2) 當(dāng)季節(jié)性或晝夜性的負(fù)荷較多時，可將這些負(fù)荷采用單獨的變壓器供電，以便這些負(fù)荷不投入使用時，切除相應(yīng)的供電變壓器，減少空載損耗。3) 當(dāng)有較大的沖擊性負(fù)荷時，為避免對其他負(fù)荷供電質(zhì)量的影響，可單獨設(shè)變壓器對其供電。4) 當(dāng)有大量一、二級負(fù)荷時，為保證供電可靠性，應(yīng)設(shè)兩

29、臺或多臺變壓器。以起到相互備用的作用。5) 在確定變電所住變壓器臺數(shù)時，應(yīng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余量。 變壓器容量的選擇1）只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量SN.T應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷S30的需求，即 式（3.1）2) 裝有兩臺主變壓器的變電所 每臺變壓器的容量SN.T應(yīng)該同時滿足以下兩個條件： a.任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足總的計算負(fù)荷S30的大約60%-70%的需要，即 式（3.2） b.任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足全部一、二級負(fù)荷的要求。即 式（3.3） 車間變電所主變壓器的單臺容量上限車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于1000kVA。這一方面是受以往低壓開

30、關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制，另一方面也是考慮到可以使變壓器更接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。 適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展應(yīng)適當(dāng)考慮今后510年電力負(fù)荷的增長，留有一定的余地。本工廠的負(fù)荷屬于三級負(fù)荷，并且補(bǔ)償后可選500kVA的變壓器，考慮到今后發(fā)展的要求，選擇S9-630/10型變壓器一臺。電力變壓器的校驗電力變壓器的額定容量SN.T是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。如果安住地點的年平均氣溫時，則年平均氣溫每升高1°C，變壓器容量相應(yīng)地減少1%，戶外電力變壓器的實際容量為 式（3.4）對于戶內(nèi)變壓器，由于散熱條件差，一般變壓器室的出

31、風(fēng)口與進(jìn)風(fēng)口間有約15°C的溫差，從而使處于室內(nèi)中間的變壓器環(huán)境溫度比戶外變壓器環(huán)境溫度要高出大約8°C，因此戶內(nèi)變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要小8%。對于S9-630/10型變壓器，考慮本地年平均氣溫為23.2°C，即年平均氣溫不等于20°C，對于室內(nèi)變壓器，其實際容量為 因此，選擇的變壓器滿足要求。3.2工廠變配電所的主接線圖電氣主接線的概況電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。它的設(shè)計，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)

32、濟(jì)運行。電氣主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面： 可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，電氣主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，做出切合實際的決定。 靈活性：電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換。靈活性包括以下幾個方面：1）操作的方便性 電氣主接線應(yīng)該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步

33、驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。2）調(diào)度的方便性 電氣主接線在正常運行時，要根據(jù)調(diào)度要求，方便的改變運行方式。并且發(fā)生事故時，要能盡快地切出故障，故停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3）擴(kuò)建的方便性 對將來要擴(kuò)建的發(fā)電廠和變電站，其主接線必須具有擴(kuò)建的方便性。 經(jīng)濟(jì)性：采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。車間和小型工廠變電所的主接線圖 車間變電所的主接線圖車間變電所的主接線分兩種情況：1） 有工廠總降壓變電所或高壓配電所的車間變電所其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，一般都安裝在高壓配電線路的首段，即總配電所的高壓配

34、電室內(nèi)，而車間變電所只設(shè)變壓器室和低壓配電室，其高壓側(cè)多數(shù)不安裝開關(guān)，或只安裝簡單的隔離開關(guān)、熔斷器、避雷器等，如圖3.1所示。圖3.1 車間變電所高壓側(cè)主接線方案a）高壓電纜進(jìn)線，無開關(guān) b）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān) c）高壓電纜進(jìn)線，裝隔離開關(guān)-熔斷器 d）高壓電纜進(jìn)線，裝負(fù)荷開關(guān)-熔斷器 e）高壓架空進(jìn)線，裝跌開式熔斷器和避雷器 f）高壓架空進(jìn)線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器g）高壓架空線，裝隔離開關(guān)-熔斷器和避雷器由圖可以看出，凡是高壓架空進(jìn)線，變電所高壓側(cè)必須裝設(shè)避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設(shè)備的絕緣。而采用高壓電纜進(jìn)線時，避雷器則裝設(shè)在電纜的首端，而且

35、避雷器的接地端要連同電纜的金屬外皮一起接地。此時變壓器高壓側(cè)一般可以不再裝設(shè)避雷器。如果變壓器高壓側(cè)為架空線又經(jīng)過一段電纜引入時，則變壓器高壓側(cè)仍應(yīng)裝設(shè)避雷器。 2）工廠無總變、配電所的車間變電所工廠內(nèi)無總降壓變電所和高壓配電所時，其車間變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側(cè)的開關(guān)電器、保護(hù)裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般要設(shè)置高壓配電室。在變壓器容量較小、供電可靠性要求不高的情況下，就可以不設(shè)高壓配電室，其高壓側(cè)的開關(guān)電器就裝在變壓器室的墻上或電桿上，而在低壓側(cè)計量電能，或者其高壓柜就裝在低壓配電室內(nèi)，在高壓側(cè)計量電能。小型工廠變電所的主接線圖1）只裝有一臺主變壓器的小型變電所主

36、接線圖只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側(cè)一般采用無母線的接線。根據(jù)其高壓側(cè)采用的開關(guān)電器不同，有以下三種比較經(jīng)典的主接線方案。a.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.2）這種主接線，受隔離開關(guān)和開式熔斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于500kVA及以下容量的變電所。圖3.2 高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器 圖3.3 高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或跌開式熔斷器的變電所主接線圖 或負(fù)荷跌開式熔斷器的變電所直接線圖這種變電所相當(dāng)簡單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠性不高，當(dāng)主變壓器或高于側(cè)停電檢修或發(fā)生故障時，整個變電所要停電。由于隔離開關(guān)和跌開式熔斷器不能帶負(fù)荷操作，因此變電

37、所送電和停電的操作程序比較復(fù)雜，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負(fù)荷拉閘的嚴(yán)重事故，而且在熔斷器熔斷后，更換熔體需一定時間，從而影響供電的可靠性。但是這種主接線簡單經(jīng)濟(jì)，對于三級負(fù)荷的小容量變電所是相當(dāng)適宜的。b.高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖3.3） 由于負(fù)荷開關(guān)和負(fù)荷跌開式熔斷器能帶負(fù)荷操作，從而使變電所停、送電的操作簡便靈活得多，也不存在著在帶負(fù)荷拉閘的危險。但在發(fā)生短路故障時，只能是熔斷器熔斷，因此這種主接線仍然存在著在排除短路故障時恢復(fù)供電的時間較長的缺點，供電可靠性仍然不高，一般也只用于三級負(fù)荷的變電所。圖3.4 高壓側(cè)采用隔離開關(guān) 圖3.5 高壓雙回路

38、進(jìn)線的一臺主 -斷路器的變電所主接線圖 變壓器變電所主接線圖c.高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的變電所主接線圖（圖3.4）這種主接線由于采用了高壓斷路器，因此變電所的停、送電操作十分靈活方便，而且在發(fā)生短路故障時，過電流保護(hù)裝置動作，斷路器會自動跳閘，如果短路故障已經(jīng)消除，則可立即合閘回復(fù)供電。如果配備自動重合閘裝置，則供電可靠性更高。但是如果變電所只此一路電源進(jìn)線時，一般也只用于三級負(fù)荷；但如果變電所低壓側(cè)有聯(lián)絡(luò)線與其他變電所相連時，或另有備用電源時，則可用于二級負(fù)荷。如果變電所有兩路電源進(jìn)線，如圖3.5所示，則供電可靠性相當(dāng)提高，可供二級負(fù)荷或少量一級負(fù)荷。圖3.6 高壓側(cè)無母線、低壓側(cè)單母分

39、段的變電所主接線圖2）裝有兩臺主變壓器的小型變電所主接線圖a.高壓無母線、低壓單母線分段的變電所主接線圖（圖3.6） 這種主接線的供電可靠性較高，當(dāng)任一主變壓器或任一電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，該變電所通過閉合低壓母線分段開關(guān)，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。如果兩臺主變壓器高壓側(cè)斷路器裝設(shè)互為備用的備用電源自動投入裝置，則任一主變壓器高壓側(cè)斷路器因電影斷電而跳閘時，另一主變壓器高壓側(cè)的斷路器在備用電源自動投入裝置作用下自動合閘，恢復(fù)整個變電所的供電。這時變電所可供一、二級負(fù)荷。圖3.7 高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線b.高壓側(cè)采用單母線、低壓側(cè)采用單母分段的變電所主接線圖（圖

40、3.7） 這種主接線適用于裝有兩臺及以上主變壓器或具有多路高壓出線的變電所，其供電可靠性也較高。任一主變壓器檢修或發(fā)生故障是，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。但是高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)線檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍要停電。這時只能供電給三級負(fù)荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯(lián)絡(luò)線時，則可供一、二級負(fù)荷。c.高低壓側(cè)均采用單母線分段的變電所主接線圖（圖3.8） 這種主接線的兩段高壓母線，在正常時可以接通運行，也可以分段運行。任一臺主變壓器或任一路電源進(jìn)線停電檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復(fù)整個變電所的供電。因此，其供電可靠性相當(dāng)高，可供一、二級負(fù)荷。圖3.8 高低

41、壓側(cè)均為單母線分段的變電所主接線圖本工廠變電所主接線的確定 本工廠為三級負(fù)荷，供電可靠性要求不高，因此選擇高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的變電所主接線圖，主接線圖見附錄A4 短路電流的計算4.1短路的原因、后果及其形式短路的原因系統(tǒng)中最常見的故障就是短路，短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分對地之間的低阻性短接。產(chǎn)生短路的原因有： 電氣設(shè)備絕緣被損壞絕緣損壞多由于未及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計、安裝和運行維護(hù)不良所致。例如，過電壓、設(shè)備遭雷擊、絕緣材料陳舊、機(jī)械損傷等等。 有關(guān)人員誤操作這種情況大多是由于操作人員違反安全操作規(guī)程而發(fā)生的，例如帶負(fù)荷拉閘，或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中而造成擊

42、穿短路。 鳥獸為害事故鳥獸跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣，從而導(dǎo)致短路。短路的后果短路后，系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中，短路電流可達(dá)幾萬安甚至幾十萬安。短路電流對系統(tǒng)產(chǎn)生較大的危害： 短路時要產(chǎn)生很大的點動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。 短路時電路的電壓驟降，嚴(yán)重影響電氣設(shè)備的正常運行。 短路時保護(hù)裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。 嚴(yán)重的短路要影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機(jī)組失去同步，造成系統(tǒng)結(jié)

43、列。 不對稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。由此可見，短路的后果是十分嚴(yán)重的，因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進(jìn)行短路電流的計算，以便正確地選擇電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電裝置和選擇限制短路電流的元件（如電抗器）等，也必須計算短路電流。短路的形式在三相系統(tǒng)中，短路的形式有三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路等，其中兩相接地短路，實質(zhì)是兩相短路。按短路

44、電路的對稱性來分，三相短路屬于對稱性短路，其他形式短路均不為對稱短路。電力系統(tǒng)中，發(fā)生單相短路的可能性最大，而發(fā)生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特別是遠(yuǎn)離電源的工廠供電系統(tǒng)中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴(yán)重。為了使電力系統(tǒng)中的電氣設(shè)備在最嚴(yán)重的短路狀態(tài)下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗電氣設(shè)備用的短路計算中，以三相短路計算為主。實際上，不對稱短路也可以按對稱的短路電流分解為對稱的正序、負(fù)序、零序分量，然后按對稱量來分析和計算，所以對稱的三相短路分析計算也是不對稱短路分析計算的基礎(chǔ)。4.2無限大容量電力系統(tǒng)的三相短路計算無限大容量電力系統(tǒng)無限大容量電力系統(tǒng)，是指供電容量

45、先對于用戶供電系統(tǒng)容量大的多的電力系統(tǒng)。其特點是：當(dāng)用戶供電系統(tǒng)的負(fù)荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統(tǒng)的電源總阻抗不超過短路總阻抗的5%-10%，或者電力系統(tǒng)容量超過用戶供電系統(tǒng)容量的50倍時，可將電力系統(tǒng)視為無限大容量系統(tǒng)。對一般工廠供電系統(tǒng)來說，由于工廠供電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多，因此工廠供電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所饋電母線上的電壓幾乎維持不變，也就是說可將電力系統(tǒng)視為無限大容量的電源。短路電流的計算方法進(jìn)行短路電流計算，首先要繪出計算電路圖，在電路圖上，將短路計算所需要考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來

46、，并將個元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 電力系統(tǒng)的阻抗計算電力系統(tǒng)的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。電力系統(tǒng)的電抗，可由電力系統(tǒng)變電站饋電線出口斷路器的斷路容量來估算，電力系的電抗為 式（4.1）式中，為電力系統(tǒng)饋電線的短路計算電壓，但為了便于短路電路總阻抗的計算，免去阻抗換算的麻煩，此式中的可直接采用短路點的短路計算電壓；為系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量，如果只有斷路器的開斷電流，則其斷流容量，這里的為斷路器的額定電壓。 電力變壓器的阻抗計算1）變壓器的電阻 可由變壓器的短路損耗近似計算因故 式（4.2）式中，為短路

47、點短路計算電壓；為變壓器的額定容量；為變壓器的短路損耗。2）變壓器的電抗 可由變壓器的短路電壓近似地計算。因故 式（4.3）式中，為變壓器的短路電壓百分值。 電力線路的阻抗計算1）線路的電阻 可由導(dǎo)線電纜的單位長度電阻乘以線路長度求得，即 式（4.4）式中，為導(dǎo)線電纜單位長度電阻，為線路長度。2）線路的電抗 可由導(dǎo)線電纜的單位長度電抗乘以線路長度求得，即 式（4.5）表4.1 電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kV及以上6-10kV220V/380V架空線路電纜線路0.40.120.350.080.320.066在計算短路電路的阻抗時，假如電路內(nèi)含有電力變壓器時，電路內(nèi)各元件

48、的阻抗都應(yīng)該統(tǒng)一換算到短路點的短路計算電壓去，阻抗等效換算的條件是元件的功率損耗不變。工廠三相短路電流的計算畫出短路計算電路圖，如圖4.1所示：圖4.1 短路計算電路圖畫出短路等效電路圖，如圖4.2所示：圖4.2 短路等效電路圖 求短路點K-1處短路電流和短路容量（）。1) 計算短路電路中各元件的電流和總阻抗。a.電力系統(tǒng)的電抗：查表得SN10-10型斷路器的斷流容量b架空線路的電抗：c電纜線路的電抗：計算總電抗：2) 計算K-1點的三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量有效值:三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流:三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值:三相短路容量:求K-2點三相短路電

49、流和短路容量（）1)計算短路電路中各元件的電抗和總電抗a電力系統(tǒng)的電抗：b架空線路的電抗:c電纜線路的電抗:d電力變壓器的電抗：查表則總電抗3) 計算K-2點三相短路電流和短路容量。三相短路電流周期分量有效值:三相次暫態(tài)短路電流和短路穩(wěn)態(tài)電流三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值：三相短路容量：5 金工車間的配電5.1低壓配電線路接線方式工廠的低電壓配電線路有放射式、樹干式和環(huán)形三種基本結(jié)線方式。放射式結(jié)線的特點是：其引出線發(fā)生故障時互不影響，供電可靠性較高，而且便于裝設(shè)自動裝置。但有色金屬消耗較多，采用的開關(guān)設(shè)備也較多。放射式接線方式多用于設(shè)備容量大或供電可靠性要求較高的設(shè)備供電。而樹

50、干式結(jié)線的特點正好與放射式接線相反。很適于供電給容量較小而分布均勻的用電設(shè)備。環(huán)形結(jié)線供電可靠性較高，但其保護(hù)裝置及整定配合比較復(fù)雜。因此，根據(jù)金工車間的具體情況，本系統(tǒng)采用放射式和樹干式組合的結(jié)線方式，能滿足生產(chǎn)要求。配電設(shè)計方案1：如圖5.1所示：配電設(shè)計方案2：如圖5.2所示：圖5.1 金工車間配電方案1方案比較： 方案1和方案2對金工車間的供電是可行且都能達(dá)到目的。 方案1和方案2中，方案1中得干線和方案2中的干線是同樣地。對功率較大的靠近變電所的設(shè)備采用放射性供電，放射式線路之間互不影響，因此供電可靠性較高。 方案1中得干線跨過20多米把設(shè)備10、11、12連接，電能損耗大，金屬損耗

51、多，這樣既不經(jīng)濟(jì)的，供電可靠性不可靠。而方案2中，設(shè)備1到9由一干線樹干式供電，能減少線路的有色金屬消耗量，采用的高壓開關(guān)數(shù)量少，投資少，能彌補(bǔ)以上的缺點。 方案1中的干線供電的范圍中，包括功率較大的設(shè)備30和29。由于其他設(shè)備功率小，這樣起動電流大，供電不可靠。方案2中干線只對13到21、31這小功率的設(shè)備供電，功率平衡，供電可靠性相對較高。大功率設(shè)備3029直接采用放射式供電。 方案1中，三只橋式起重機(jī)用同一干線采用樹干式供電，若有一臺起重機(jī)出故障，則三臺起重機(jī)均不能使用，供電可靠性極差。而對于方案2中，用干線對起重機(jī)設(shè)備49、50和48供電，若一臺起重機(jī)出現(xiàn)故障，至少還有一臺起重機(jī)可工作

52、。這樣，供電可靠性就提高了。 方案2中得干線把22到27、 32到38及10到12的設(shè)備采用樹干式供電，減少電能損耗，減短導(dǎo)線長度。從經(jīng)濟(jì)上看，節(jié)省開支，且不影響供電可靠性。圖5.2 金工車間配電方案2結(jié)論：經(jīng)以上比較，從經(jīng)濟(jì)性、供電可靠性兩方面考慮，方案2比方案1好。因此采用方案2對金工車間供電。5.2低壓配電系統(tǒng)的接地型式我國220/380V低壓配電系統(tǒng)，廣泛采用中性點直接接地的運行方式，而且引出有中性線(N)、保護(hù)線(PE)或保護(hù)中性線（PEN）。中性線（N線）的功能：一是用來接用額定電壓為系統(tǒng)相電壓的單相用電設(shè)備；二是用來傳導(dǎo)三相系統(tǒng)的不平衡電流；三是減小負(fù)荷中性點的電位偏移。保護(hù)線（PE線）的功能：它是用來保障人身安全、防止發(fā)生觸電事故用的接地線。系統(tǒng)中所有設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分（指正常不帶電壓但故障情況下可帶電壓的易被觸及的導(dǎo)電部分，例如設(shè)備的金屬外殼、金屬構(gòu)架等）通過保護(hù)線接地，可在設(shè)備發(fā)生基地故障是減少觸電危險。保護(hù)中