王進玲

摘要：本文對某重型機器廠供電系統(tǒng)的供配電情況進行相關(guān)的研究和設(shè)計，其負(fù)荷中既有一級負(fù)荷，也存在二、三級負(fù)荷，針對不同的負(fù)荷，供電系統(tǒng)需要有不同的供電方式，設(shè)計按要求對其全場負(fù)荷進行了計算并合理的選擇了主變壓器，采用了單母線、橋式接線等多種主接線方式，綜合各方面的要求，按照電氣設(shè)備的一般選擇原則和主要電氣設(shè)備的具體選擇和校驗方法，對電氣設(shè)備以及導(dǎo)線、電纜的選擇進行了深層次的討論，較好的完成了預(yù)定的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)變壓器負(fù)荷照明設(shè)計

1. 設(shè)計原始資料

該廠為大型國有企業(yè)，下屬九個車間、兩個站，各車間、站用電設(shè)備安裝容量見表1-1，其中水壓機、鑄鋼車間、煤氣、氧氣站為一級負(fù)荷，其他為二、三級負(fù)荷。供電電源取自12KM 處一110/35KV變電所 35KV 的兩段母線，母線最大運行方式、最小運行方式短路容量分別為Skmax=215MVA 和Skmin=150MVA，35KV 架空進線繼電保護時間為1.5S，35KV電氣設(shè)備及主變壓器采用戶外布置，6KV為成套高壓開關(guān)柜采用戶內(nèi)布置，廠變電所35KV采用內(nèi)橋接線，6KV采用單母線分段接線，一級負(fù)荷分別從6KV兩段母線配出兩回線路，其余為單回路供電。該地區(qū)年最高氣溫38℃。

2. 設(shè)計任務(wù)及要求：

（1）負(fù)荷的計算及無功功率的補償；

（2）變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定；

（3）變電所主接線方案的選擇、進出線的選擇；

（4）短路計算和開關(guān)設(shè)備的選擇；

（5）車間配電線路布線方案的確定；

（6）線路導(dǎo)線及其配電設(shè)備和保護設(shè)備的選擇及工廠電氣照明。

按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、GB50053-94 《10kv及以下設(shè)計規(guī)范》、GB50054-95 《低壓配電設(shè)計規(guī)范》等的規(guī)定，進行工廠的供電設(shè)計要求根據(jù)本廠所能取得的電源及本廠用電負(fù)荷的實際情況，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定供電設(shè)備的型式，選擇主接線方案及高低壓設(shè)備和進出線。

3. 變電所中電氣主接線的作用

1.電氣主接線是電氣運行人員進行各種操作和事故處理的重要依據(jù)，因此電氣運行人員必須熟悉變電所中電氣主接線，了解電路中各種設(shè)備的用途、性能及維護檢查項目和運行操作步驟等。

2.電氣主接線表明了變壓器、斷路器和線路等電氣設(shè)備的數(shù)量、規(guī)格、連接方式及可能的運行方式。電氣主接線直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定。是變電所電器部分投資大小的決定性因素。

3.由于電能生產(chǎn)的特點是：發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以主接線的好壞直接關(guān)系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行，也直接影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。所以電氣主接線擬訂是一個綜合性問題，必須在國家有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進，經(jīng)濟合理，安全可靠。

4. 短路電流計算的目的與基本假設(shè)

1.短路電流計算的目的

為確保電氣設(shè)備在短路情況下不致?lián)p壞，減輕短路危害和防止故障擴大，必須事先對短路電流進行計算。計算短路電流的目的是：

（1）選擇和校驗電氣設(shè)備。

（2）進行繼電保護裝置的選型與整定計算。

（3）分析電力系統(tǒng)的故障及穩(wěn)定性能，選擇限制短路電流的措施。

（4）確定電力線路對通信線路的影響等。

2.短路電流計算的基本假設(shè)

選擇和校驗電氣設(shè)備時，一般只需近似計算在系統(tǒng)最大運行方式下可能通過設(shè)備的最大三相短路電流值。設(shè)計繼電保護和分析電力系統(tǒng)故障時，應(yīng)計算各種短路情況下的短路電流和各母線接點的電壓。要準(zhǔn)確計算短路電流是相當(dāng)復(fù)雜的，在工程上多采用近似計算法。這種方法建立在一系列假設(shè)的基礎(chǔ)上，計算結(jié)果稍偏大?；炯僭O(shè)有：

（1）忽略磁路的飽和與磁滯現(xiàn)象，認(rèn)為系統(tǒng)中各元件參數(shù)恒定。

（2）忽略各元件的電阻。高壓電網(wǎng)中各種電氣元件的電阻一般都比電抗小得多，各阻抗元件均可用一等值電抗表示。但短路回路的總電阻大于總電抗的1/3 時，應(yīng)計入電氣元件的電阻。此外，在計算暫態(tài)過程的時間常數(shù)時，各元件的電阻不能忽略。

（3）忽略短路點的過渡電阻。過渡電阻是指相與相或者相與地之間短接所經(jīng)過的電阻。一般情況下，都以金屬性短路對待，只是在某些繼電保護的計算中才考慮過渡電阻。

（4）除不對稱故障處出現(xiàn)局部不對稱外，實際的電力系統(tǒng)通常都可以看作三相對稱的。

5.無限大容量電源系統(tǒng)

電力系統(tǒng)的容量即為其各發(fā)電廠運轉(zhuǎn)發(fā)電機的容量之和。實際電力系統(tǒng)的容量和阻抗都有一定的數(shù)值。系統(tǒng)容量越大，則系統(tǒng)內(nèi)阻抗就越小。無限大容量電源系統(tǒng)，指其容量相對于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)，當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)的負(fù)荷變動甚至發(fā)生短路時，電力系統(tǒng)變電所中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回路總阻抗的5%～10%，或電力系統(tǒng)的容量超過用戶供電系統(tǒng)容量 50倍時，可將電力系統(tǒng)看作無限大容量電源系統(tǒng)。對一般用戶供配電系統(tǒng)來說，由于用戶供配電系統(tǒng)的容量遠(yuǎn)比電力系統(tǒng)的總?cè)萘啃?，而阻抗又較電力系統(tǒng)大得多。因此，用戶供配電系統(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)看作無限大容量電源系統(tǒng)。在等值電路圖中表示為S=∞和X=0。按無限大容量電源系統(tǒng)計算所得的短路電流是裝置通過的最大短路電流。因此，在估算裝置的最大短路電流時，就可以認(rèn)為短路回路所接電源是無限大容量電源系統(tǒng)。

6.35KV供電線路導(dǎo)線和電纜截面的選擇

為了保證用戶供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，選擇導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件。

（1）發(fā)熱條件

導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時要產(chǎn)生熱量，其發(fā)熱溫度不應(yīng)超過其正常運行的最高允許溫度。

（2）電壓損耗條件

導(dǎo)線和電纜在通過正常最大的負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生電壓損耗，其電壓損耗不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損耗。對于較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。

（3）經(jīng)濟電流密度

35kV及以上的高壓線路以及35kV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小而又適當(dāng)考慮有色金屬的節(jié)約，所選截面稱為“經(jīng)濟截面”。用戶10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。

（4）機械強度

導(dǎo)線短路時沖擊電流將使相鄰導(dǎo)體之間產(chǎn)生很大的電動力，從而使得載流部分遭受嚴(yán)重破壞，其截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度。

7. 35KV架空線的選擇

實際工程設(shè)計中，對于35KV的較長線路，一般按經(jīng)濟電流密度選擇導(dǎo)線截面，再校驗允許載流量、允許電壓損失和機械長度。導(dǎo)線的截面越大，電能損耗就越小，而線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗卻要增加。因此，從經(jīng)濟方面考慮，導(dǎo)線選擇一個比較合理的截面，既使電能損耗小，又不致過分增加線路投資、維修管理費用和有色金屬消耗量。endprint