机修厂的供配电系统的设计.doc

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1、摘 要本次课题设计的是一个机修厂的供配电系统的设计，该机修厂由多个车间组成，每个车间又有动力和照明用电，其中又有二级负荷，所以设计中涉及到方面较多。设计的内容包括：分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择变电所位址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算，选择变电所高低压电气设备，绘制变电所平面。按照国家标准GB50052-95供配电系统设计规范、GB50053-9410KV及以下变电所设计规范及GB50054-95低压配电设计规范等规范，并根据本厂的实际情况进行工厂供电设

2、计。根据“安全、可靠、优质、经济”的基本要求，做到“安全可靠、技术先进、经济合理”的设计目标。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系，以便适应今后发展的需要，同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。关键词：变电所；配电系统；安全；经济；目 录1课题描述11.1设计要求：11.2设计依据：12 设计过程32.1计算负荷32.2无功补偿92.3变电所的位置和型式的选择102.4主变压器台数和容量的选择112.5主接线方案的选择132.6短路电流计算162.7变电所一次设备的选择192.8变配电所的防雷措施192.9变压器的继电保护19总 结20参考文献211.课题描述1.1 设计要求：要求根据本

3、厂所能取得的电源及本厂用电负荷情况，并适当考虑到工厂生产的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的基本原则，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量，选择变电所主接线方案及高低压设备与进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求提交设计计算书及说明书，绘出设计图纸。1.2设计依据：1、 工厂总平面见下图。图1.1 工厂总平面图2、 工厂负荷情况：本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单

4、相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如表1所示。表1.1 负荷统计资料表厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw需要系数功率因数2铸造车间动力202-4020.30.40.650.70照明7120.70.91.03锻压车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.04金工车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.05工具车间动力2024020.20.30.600.65照明7120.70.91.06电镀车间动力1523020.40.60.700.80照明7120.70.91.07热处理车间动力1022020.40.60.700.

5、80照明7120.70.91.08装配车间动力1022020.30.40.650.75照明7120.70.91.09机修车间动力1022020.20.30.600.70照明4-70.70.91.010锅炉房动力1022020.40.60.600.70照明3-40.70.91.01仓库动力521020.20.30.600.70照明3-40.70.91.0宿舍区照明2024020.60.81.03、供电电源情况：按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-185,导线为等边三角形排列，线距为1

6、.2m；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MV.A，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5S。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。 4、气象资料：本厂所在地区（泰山区）的年最高气温为40，年平均气温为20年，年最低气温为-22.7，年最热月平均最高气温为31.5，年最热月平均气温为26.3，年最热月地下0.8米处平均温度28.7。年主导风向为东风，年雷暴日数31.3。 5、地质水文资料：本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m.6、电费制度：本厂与

7、当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。一部分为基本电费，按所装用的主变压器容量来计费。另一部分为电度电费，按每月时机耗用的电能计费。工厂最大负荷时的高压侧功率因数不低于0.9。232.设计过程2.1计算负荷123按需要系数法计算负荷，以下为计算公式有功功率P30KdPe无功功率Q30P30tan视在功率S30计算电流I301) 仓库 动力：设备容量70kW，需要系数Kd=0.25， tan=1.33, 功率因数cos=0.6P30KdPe 700.2517.5 kwQ30P30tan17.51.3323.3 kvarS3029.2kVAI30=4

8、4.4 A照明：设备容量3kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 30.82.4 kwQ30P30tan0kvarS302.4 kVAI3011A2) 铸造车间 动力：设备容量300kW，需要系数Kd=0.35， tan=1.17, 功率因数cos=0.65P30KdPe 3000.35105 kwQ30P30tan1051.17123 kvarS30162kVAI30=246.1 A照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 kVAI30

9、36.4A3) 锻压车间 动力：设备容量300kW，需要系数Kd=0.25， tan=1.33 功率因数cos=0.6P30KdPe 3000.2575 kwQ30P30tan751.33100 kvarS30125kVAI30=190A照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 kVAI3036.4A4) 金工车间 动力：设备容量300kW，需要系数Kd=0.25， tan=1.33, 功率因数cos=0.6P30KdPe 3000.2575kwQ30P30tan751.33=100

10、kvarS30125kVAI30=190A照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 kVAI3036.4A5) 工具车间 动力：设备容量300kW，需要系数Kd=0.25， tan=1.33, 功率因数cos=0.6P30KdPe 3000.2575kwQ30P30tan751.33=100 kvarS30125kVAI30=190A照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 k

11、VAI3036.4A6) 电镀车间 动力：设备容量270kW，需要系数Kd=0.5， tan=1.02, 功率因数cos=0.7P30KdPe 2700.5135kwQ30P30tan1351.02=138kvarS30193kVAI30=293A 照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 kVAI3036.4A7) 热处理车间 动力：设备容量150kW，需要系数Kd=0.5， tan=1.02, 功率因数cos=0.7P30KdPe 1500.575kwQ30P30tan751.02

12、=76.5kvarS30107kVAI30=230.2A 照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan0kvarS308 kVAI3036.4A8) 装配车间 动力：设备容量150kW，需要系数Kd=0.35， tan=1.02, 功率因数cos=0.7P30KdPe 1500.3552.5wQ30P30tan52.51.02=53.5kvarS3075kVAI30=114A 照明：设备容量10kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 100.88 kwQ30P30tan

13、0kvarS308 kVAI3036.4A9) 机修车间 动力：设备容量150kW，需要系数Kd=0.25， tan=1.33, 功率因数cos=0.6P30KdPe 1500.2537.5wQ30P30tan37.51.33=50kvarS3062.5kVAI30=95A 照明：设备容量6kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 60.84.8 kwQ30P30tan0kvarS30 4.8 kVAI3021.8A10) 锅炉房 动力：设备容量150kW，需要系数Kd=0.5， tan=1.33, 功率因数cos=0.6P30KdPe 1500.575wQ

14、30P30tan751.33=100kvarS30125kVAI30=109.6A 照明：设备容量3kW，需要系数Kd=0.8， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 30.82.4 kwQ30P30tan0kvarS302.4 kVAI3011A11) 宿舍区 照明：设备容量300kW，需要系数Kd=0.7， tan=0, 功率因数cos=1P30KdPe 3000.7210 kwQ30P30tan0kvarS30210 kVAI30955A最后计算总的负荷：（取Kp=0.85，Kq=0.9）计算得：P301174.230.85998.1 kwQ30960.30.9864.31kv

15、arS30=1320kVA依以上计算公式和计算方法计算所有用电设备组的计算负荷可得如下计算负荷表表2.1 电力负荷计算表（按需要系数法）厂房编号用电设备组名称负荷性质设备容量/kw 需要系数Kd功率因数costan计算负荷P30kwQ30kvarS30kVAI30A1仓库动力700.250.61.3317.523.329.2 44.4照明30.8102.40.02.4 112铸造车间动力3000.350.651.17105123162 246.1照明100.81080.08 36.43锻压车间动力3000.250.61.3375125100 190照明100.81080.08 36.44金工车

16、间动力3000.250.61.3375100125 190照明100.810808 36.45工具车间动力3000.250.61.3375100125 190照明100.81080.0836.46电镀车间动力2700.50.71.02135138193 293照明100.81080.08 36.47热处理车间动力1500.50.71.027576.5107162.5照明100.81080.08 36.48装配车间动力1500.350.71.0252.553.575114照明100.81080.08 36.49机修车间动力1500.250.61.3337.55062.595照明60.8104.8

17、0.04.821.810锅炉房动力1500.50.61.3375100125109.6照明30.8102.40.02.4 11宿舍区照明3000.7102100.0210955车间总计1174.235960.3Kp=0.85Kq=0.9998.1864.3113202.2无功补偿最大负荷时功率因数指在最大负荷即计算负荷时的功率因数，按下式计算：cosP30/S30供电营业规则中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因数就达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因数为0.90以上，其他电力用户和大、中型电力排灌、趸购转售电企业，功率因数为0.85以上。”并规定，凡功率因数

18、未能达到上述规定的，应增添无功补偿装置，通常采用并联电容器进行补偿。这里所指功率因数，即为最大负荷时功率因数。（1） 补偿前的变压器容量和功率因数变压器低压侧的视在计算负荷为S30(2)= kVA=1320 kVA主变压器容量选择条件为SN.TS30(2)，因此未进行无功补偿时，主变压器容量应选为1600 KVA（参看课本附录表5）。这时变电所低压侧的功率因数为cos（2）=0.756（2） 无功补偿容量按规定，变电所高压侧的cos0.9，考虑到变压器本身的无功功率损耗QT远大于其有功功率损耗PT一般QT=（45）PT，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.9，这

19、里取cos=0.92。要使低压侧功率因数由0.756提高到0.92，低压侧需装设的并联电容器容量为QC=998.1（）Kvar=439 Kvar450 Kvar查工厂供电附录表4，选用BCMJ0.4-30-3的电容器，其参数为额定容量为30Kvar，额定电容为600uF。电容个数：（3） 补偿后的变压器容量和功率因数补偿后的变压器低压侧的视在计算负荷为S30(2)= KVA=1080.7 kVA因此主变压器容量可改选为1250KVA。比补偿前减少350 kVA。变压器的功率损耗为PT0.01 S30(2)=0.011080.7=10.8kWQT0.05 S30(2)=0.051080.7=54

20、kVA变电所高压侧的计算负荷为P30(1)=998.1kW+10.8kW=1008.9 kWQ30(1)=（864.3450）kvar+54kvar =468.3 kvarS30(1)= kVA112.3 kVA补偿后工厂的功率因数为cos0.907这一功率因数满足要求。2.3变电所的位置和型式的选择1、变配电所厂址的选择：变配电所位置选择的一般原则：1) 尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗量。2) 进出线方便，特别是架空进出线。3) 接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。4) 设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。5) 不

21、应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避免时，应有防振和隔热的措施。6) 不应设在多尘的或有腐蚀气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。7) 不应设在厕所、浴室和其他积水场所的正下方，且不宜与上述场所向贴邻。8) 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火险危险的正上方或者正下方。当与有爆炸或火灾危险的建筑物相毗连时，应符合现行国家标准GB50058-1992爆炸和危险环境电力装置设计规范的规定。9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。负荷中心的选定:以工厂平面图的左下角为原点建立坐标系，测量出每个车间中心的坐标，并结合各车间的设备容量，通过公式x= ，y=， ，计算出负荷中心

22、。负荷中心见工厂平面图中的A为负荷中心位置.图2.1 变配电所厂址选择的理由：综合考虑配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属损耗量，我们应在J、E、F车间附近做出选择，这3个地区附近的空间相对来说比其他车间附近要大，靠近电源侧，设备运输方便，并且易于敷设电缆；都相对靠近生活区负荷中心，另外从邻厂获得备用电源线路相对较短而且敷设方便，在一定程度上减少电能的损耗量。考虑到变配电所的防尘、防震动，所以尽量的避免接近生活区或者街道，总上考虑，我组选择A点标识作为变配电所的地址。2、型式的选择：室内型，有值班室，二台变压器2.4主变压器台数和容量的选择1、变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数时应考

23、虑以下原则： （1）应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级而无一级负荷的变电所，也可以采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。 （2）对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可以考虑两台变压器。 （3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或多台变压器。 （4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，并留有一定的余地

24、。2、变电所主变压器容量的选择 只装一台主变压器的变电所 主变压器容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，即 SN.T=S30 装有两台主变压器的变电所 每台变压器的容量SN.T应同时满足以下两个条件： 1)任一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的大约60%-70%的需要，即 SN.T= (0.6-0.7)S30 所以 SN.T=(0.60.7)S30=（648.42756.49）KVA2）任一台变压器单独运行时，应满足全部二级负荷的需要，即 SN.T=S30()所以 SN.T=498.4KV A车间变电所主变压器的单台容量，一般不宜于大于1000kVA。这一方面是受以往

25、低压开馆电器断流能力和短路稳定要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近于车间负荷中心，以减少低压配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。现在我国已能生产一些断流能力更大和短路稳定度更好的新型低压开关电器如DW15、ME等型低压断路器及其他电器，因此如车间负荷容量较大、负荷集中且运行合理时，也可以选用单台容量为12502000kVA的配电变压器，这样可减少主变压器台数及高压开关电器和电缆等。对居住小区变电所内的油浸式变压器单台容量，不宜大于630kVA。这是因为油浸式变压器容量大于630kVA时，按规定应装设瓦斯保护，而这些变压器电源侧的断路器往往不在变压器附近，因此瓦斯保护很难实

26、施，而且如果变压器容量增大，供电半径相应增大，往往造成配电线路末端的电压偏低，给居民生活带来不便，例如荧光灯启燃困难、电冰箱不能起动等。 应适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。干式变压器的过负荷能力较小，更宜留有较大的裕量。这里电力变压器的额定容量SN.T 是在一定温度条件下（例如户外安装，年平均气温为20）的持续最大输出容量（出力）。如果安装地点的年平均气温不等于20时，则年平均气温每升高1，变压器容量相应地减少1%。对于户内变压器，由于散热条件差，一般变压器室的出风口与进风口间有约15的温差，从而使处在室中间的变压器环境温度比户外变压器环境温度要高出大约8。因此户内变压器的

27、实际容量较之上试缩所计算的容量还要减小8%。还要指出：由于变压器的负荷是变动的，大多数时间是欠负荷运行，因此必要时可以时当过负荷，并不影响其使用寿命。油浸式变压器，户外可正常过负荷30%，户内可正常过负荷20%。但干式变压器一般不考虑过负荷。因铸造车间、电镀车间、锅炉房属于二级负荷，其余属于三级负荷，对供有大量二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电。 根据容量计算，满足上述两个条件即可。所以综上所述变压器台数选两台，变压器容量选取800kVA查工厂供电附录表5，选用型号为S9-800/10(6)的变压器，选用的变压器的型号及参数如

28、下表表2.2 变压器型号及参数表变压器型号额定容量/KVA联结组标号空载电流 （%）阻抗电压（%）S9-800/10(6)800Dyn11 2.55S9-800/10(6) 800Dyn112.552.5主接线方案的选择1. 主接线的基本要求主接线图即主电路图，是表示供电系统中电能输送和分配路线的电路图，亦称一次电路图。主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方

29、面。l 安全性：应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。l 可靠性：应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。l 灵活性：应能满足必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适合负荷的发展。l 经济性：在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低，并且节约电能和有色金属消耗量。(1) 电源进线 该配电所有两路10KV电源进线，一路是架空线WL1，另一路是电缆线WL2。最常见的进线方案是一路电源来自发电厂或来自电力系统变电站，作为正常工作电源，而另一路电源则来自邻近单位的高压联络线，作为备用电源。

30、 供电营业规则规定：对10KV及以下电压供电的用户，应配置专用的电能计量柜（箱)；对35KV及以上电压供电的用户，应有专用的电流互感器二次线圈和专用的电压互感器二次连接线，并不得与保护、测量回路共用。根据以上规定，因此在两路电路进线的主开关（高压熔断器）柜之前（在其后亦可)各装设一台GG-1A-J型高压计量柜,其中的电流互感器和电压互感器只用来连接计费的电能表。 装设进线断路器的高压开关柜,因为需与计量柜相连，因此采用GG-1A(F)-11型。由于进线采用高压断路器控制，所以切换操作十分灵活方便，而且可配以继电保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。 考虑到进线断路器在检修时有可能两端来电，因此

31、为保证断路器检修时的人身安全，断路器两侧都必须装设高压隔离开关。(2) 母线 母线（busbar,文字符号为W或WB）又称汇流排，是配电装置中用来汇集和分配电能的导体。 高压配电所的母线，通常采用单母线制。如果是两路或以上电源进线时，则采用高压隔离开关或高压断路器（其两侧装隔离开关）分段的单母线制。母校采用隔离开关分段时，分段隔离开关可安装在墙上，也可采用专门的分段柜（亦称联络柜）如GG-1A(F)-119型。 附录图所示高压配电所通常采用一路电源工作、一路电源备用的运行方式，因此母桥分段开关通常是闭合的，高压并联电容器对整个配电所进行无功补偿。如果工作电源发生故障或进行检修时，在切除该进线后

32、，投入备用电源即可恢复对整个配电所的供电。如果装设备用电源自动投入装置(APD),则供电可靠性进一步提高，但这时进线断路器的操作机构必须是电磁式或弹簧式。 为了测量、监视、保护和控制主电路设备的需要，每段母线上都接有电压互感器，进线上和出线上都接有电流互感器。附录图的高压电流互感器均有两个二次绕组，其中一个节测量仪器，另一个节继电保护装置。为了防止雷电过电压侵入配电所时击毁其中的电气设备，各段母线上都装设了避雷器。避雷器和电压互感器同装设在一个高压柜内，且共用一组高压隔离开关。(3) 小型变电所主接线图1) 高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图（如下图）这种主接线由于采用了高压断路器，因

33、此变电所的停、送电操作十分方便，而且发生短路故障时，过电流保护装置动作，断路器会自动跳闸，如果短路故障已经消除，则可立即合闸恢复供电。如果配备自动重合闸装置，则供电可靠性更高。如果变电所只此一路电源进线时，一般只用于三级负荷；但如果变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷。图2.2 高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线图2) 高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线，这种主接线的供电可靠性较高，当任一主变压器或任一电源进线停电检修或发生故障时，该变电所通过闭合低压母线分段开关，即可恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器装设互为备用的备用电源自

34、动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断电（失压）而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动装置作用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一、二级负荷。图2.3 高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线图3. 主接线的方案与分析主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。(1) 单母线接线这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置；缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复

35、非故障段的供电。适用范围：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。(2) 单母线分段主接线当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路

36、器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部出线或重要负荷继续供电。单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。4. 电气主接线的确定方案一：采用单母线、高压侧采用隔离开关-断路器的变电所主接线。这种方案适用于一路电源进线，或两路电源进线一台变压器的供电线路，当变压器故障或检修时全厂都要停电，或变电所低压侧有联络线与其他变电所相连时，或另有备用电源时，则可用于二级负荷。方案二：采用单母线分段、高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线。这种方案适用两路电源进线，且有两台变压器的主接线电路中。

37、本工厂供电系统中电源进线为两路，变压器台数为两台，两变压器同时工作运行方式，当任一变压器故障或检修时，可通过倒闸操作给全部设备供电。故变压器一次侧采用无母线接线，而二次侧采用单母线分段接线。该方案中，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关之后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源供所有负荷。综上分析，高压无母线、低压单母线分段的变电所主接线。见附录图1：变电所平面图如下：图2.4 低压变配电室和值班室的变电所平面布置图

38、2.6短路电流计算工厂供电系统要求正常地不间断地对用电负荷供电，以保证工厂生产和生活的正常进行。然而由于各种原因，也难免会出现故障，而使系统的正常运行遭到破坏。系统中最觉的故障就是短路（short circuit），短路就是指不同电位的导电包括导电部分对地之间的低阻性短接。造成短路的主要原因有：l 电气设备绝缘损坏l 有关人员误操作l 鸟兽为害事故短路后，系统中出现的短路电流（short-circuit current）比正常负荷电流大得多。在大电力系统中，短路电流可达几十安甚至几十成安。如此大的短路电流可对供电系统产生极大的危害：l 短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障元件和短路电

39、路中其他元件受到兵贵神速和破坏，甚至引发火灾事故。l 短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。l 短路时保护装置动作，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。l 严重的短路要影响电力系统运行的稳定性，可使并列运行的发电机组失去同步，造成系统解列。不对称短路包括单相和两相短路，其短路电流将产生较强的不平衡交变电磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。由此可见短路后果是十分严重的，因此必须尽力设法去消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流的计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性

40、和热稳定性，以保证在发生可能在的最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。在三相系统中，短路的形式有三相短路、两相短路、单相短路、两相接地短路等。按短路电路的对称性来分，三相短路属于对称性短路，其他形式的短路均为不对称短路。电力系统中，发生单相短路的可能性最大，而发生三相短路的可能性最小。但一般情况下，特别是远离电源（发电机）的工厂供电系统中，三相短路的短路电流最大，因此它造成的危害也最为严重。为了使电力系统中的电气设备在最严重的短路状态下也能可靠地工作，因此作为选择和校验电气设备用的短路计算中

41、，以三相短路计算为主。此系统的三相短路计算如下：计算中取Soc=500MVA，X0=0.35km，L=6km，Sd=100 MVA，Uk%=4.5(1) 确定基准值取Sd=100 MVA，UC1=10.5kV，UC2=0.4kVId1=5.50KaId2=144.0kA(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1） 电力系统的电抗标幺值取Soc=500MVA。因此X1*0.22） 架空线路的电抗标幺值取X0=0.35km，因此X2*0.35km6 km1.93） 电力变压器的电抗标幺值取Uk%=5，因此X3*X4*5.0绘制等效电路图如下图所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明短路计

42、算点。图2.5电力系统等效电路图(3) 计算k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值X*(k-1)X1*X2*0.21.902.12）三相短路电流周期分量有效值I(3)k-12.62kA3）其他三相短路电流I(3)I(3)I(3)k-12.62kAi(3)sh2.552.626.68kAI(3)sh1.512.623.96kA4） 三相短路容量Sk(3)47.62 MVA(4) 计算k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值X*(k-2)X1*X2*X3*X4*4.62）三相短路电流周期分量有效值I(3)k-231.3kA3）其他三相短路电流I(3)I(3)I(3)k-131.3kAi(3)sh1.8431.357.6kAI(3)sh1.0931.334.12kA5） 三相短路容量Sk(3)21.74MVA表2.3 短路计算电流统计表短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAK-12.622.622.626.683.9647.