供配电所的设计论文

二：短路计算
P30 tan tan
短路电流计算的目的是为了正确选择qc和P校30验电气设备，以及进行
继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。
在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并
将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进
行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。
变 配 电 所 的 设 计
目录
前言
❖ 一：负荷计算及无功功率补偿 ❖ 二：短路计算 ❖ 三：继电器的整定计算 ❖ 四：主接线方案的选择 ❖ 五：总配电所位置及车间变压器台数和容量选择 ❖ 六：接地极防雷保护 ❖ 七：变配电所的电气照明 ❖ 总结
前言 供配电设计应根据上级批文的内容，依据建设单位的具体设计要求和工
A,相间短路保护
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带时限的过电流保护；电流速断保护（过电流保护的时限不大于 0.5～ 0.7s，按 GB50062-92 规定，可不装S设P 电 1流.5速断保护）。相间短路保护应动 作于断路器跳闸切除短路故障部分。
B,单相接地保护 绝缘监视装置，装设在变配电所的高压母线上，动作于信号。有选择性 的单相接地保护（零序电流保护），亦动作于信号，但当危及人身和设备安 全时，则应动作于跳闸。 3.电力变压器继电保护
艺设计所提出的具体条件进行。它必须贯彻国家有关工程建设飞政策，符 合现行国家标准和设计规范，注意设计的先进性和能源节约，正确处理近
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期设计和远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，并适当考虑扩建 的可能性。
供配电设计的内容一般包括变配电所、供配电线路、防雷及接地、 电气二次回路及自动控制等项目。本论文主要讲的是变配电所的设计，文 是某中小型纺织企业供电系统的设计说明。设计的目的是通过对该电力用 户所处的地理环境、地区供电条件、生产工艺和公用工程等用电负荷资料 的分析，为该工厂寻找完善的供配电系统设计方案。电能是工业生产的主 要能源，对整个工厂的正常生产起着举足轻重的作用，因此如何进行合理 用电、安全用电、节约用电、高质量用电已经成为工厂建设和运行的主要 问题之一。工厂的安全正常生产、节电节能、提高劳动生产率，都必须有 一个安全、可靠、经济、合理供配电能和使用电能的系统作保障，才能实 现企业利润的最大化。
其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺
制法（又称相对单位制法），下面我介绍一下标幺制法。
标么值计算法计算短路电流的步骤如下：
1. 选择基准电压和基准容量
基准电压 UB 可以选择短路点所在的电网额定电压。 基准容量 SB 可以选择 100MVA 或系统短路容量 SD 。 2.求元件的电抗标么值
2、 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所 主电路图(下图)，这种主结线，其一次侧的高压断路器 QF10 也跨接在两路 电源进线之间，但处在线路断路器 QF11 和 QF12 的外侧，靠近电源方向，
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因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样 较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。 如果某台变压器例如 T1 停电检修或发生故障时，则断开 QF11 ，投入 QF10 （其两侧 QS 先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式 适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的 总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线， 使环行电网的穿越功率不通过进线断路器 QF11 、QF12 ，这对改善线路 断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。
1.继电保护工作原理
(1) 电流增大。 短路时故障点与电源之间的电气设备和输电线路上的
电流将由负荷电流增大至大大超过负荷电流。
(2) 电压降低。当发生相间短路和接地短路故障时，系统各点的相间
电压或相电压值下降，且越靠近短路点，电压越低。
(3) 电流与电压之间的相位角改变。正常运行时电流与电压间的相位
3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图 这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高 压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总 降压变电所 4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线 较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也 大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工 厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修 造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需 要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的 总降压变电所主结线（即全桥式结线）。
（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之 比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）
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的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能 消耗量。
1.2 负荷计算的方法
A：需要系数法
用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷，方法比较简
I I B,变q压b 器的气体保护(瓦k斯.m保ax护) Ki
L.m ax
1NT
保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。气体保
护的主要元件是气体继电器，装在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。
为了使油箱内产生的气能够顺畅地通过气体继电器排往油枕，变压器安装
应取 1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有 2%～
抗，故障后测量阻抗显著减小，而阻抗角增大.不对称短路时，出现相序分
量，如两相及单相接地短路时，出现负序电流和负序电压分量；单相接地
时，出现负序和零序电流和电压分量。这些分量在正常运行时是不出现的。
2.电力线路的继电保护
按 GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定：对
3～66kV 电力线路，应装设相间短路保护、单相接地保护和过负荷保护。
便，应用广泛用电设P3备0 台 数bP较e 多，cP各x 台设备容量相差不悬殊时，宜采用需
要系数法，一般用于干线，配变电所的负荷计算 。
（1）单台用电设备分支线计算负荷 P30
PN
分支线的电流为 I 30I N
PN 3U Ncoa
(2)单组用电设备组计算负荷
单组计算负荷除了计算有功计算负荷外，还要计算无功计算负荷
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用电设备组的平均功率
X 台容量最大设备的影响
2：无功功率补偿
功率因数达不到要求，需人工补偿，补偿方法：并联电容器
P30
补偿容量计算：
Q 30
S S 3c0Px30 Q30
bPe
QC
提高功率因数好处，变电所主变压Q器C的容量Q可30选得Q小一30些，降低初投
资，减少工厂的电费开支，系统的电能损耗P和30电t压an损耗降低P。30 tan
系统高压输电线出U口断2 路器的
X S*
XS B
Sd
U
2 B
SB Sd
SB
５
UK
0 0
UC2
则电力变压器的电抗标幺值为: XT
XT Xd
100 SN UC2
UK %Sd 100S N
Sd
4.电力线路的电抗标幺值： XWL
X wl Xd
x0l UC2
X 0l
Sd UC2
Sd
三：继电器的整定计算
角是负荷的功率因数角，一般约为 20°，三相短路时，电流与电压之间的
相位角是由线路的阻抗角决定的，一般为 60°～85°，而在保护反方向三
相短路时，电流与电压之间的相位角则是 180°+(60°～85°)。 (4) 测
量阻抗发生变化。测量阻抗即测量点(保护安装处)电压与电流之比值。正
常运行时，测量阻抗为负荷阻抗；金属性短路时，测量阻抗转变为线路阻
接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要
元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主
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要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工
厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也
比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出
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4%的倾斜度。
四：主接线方案的选择
1）变配电所主结线的选择原则 1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。 2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单 母线接线。 3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路 变压器组结线。 4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所， 应采用变压器分列运行。 5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器， 可与电压互感器合用一组隔离开关。6.6～10KV 固定式配电装置的出线侧， 在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。 7.采用 6～10 KV 熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装 设隔离开关。 8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电 压、电流互感器（一般都安装计量柜）。 9.变压器低压侧为 0.4KV 的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当 有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采 用低压断路器。 10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低 压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或 隔离触头。
1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主 电路图如下这种主结线，其一次侧的 QF10 跨接在两路电源线之间，犹如一 座桥梁，而处在线路断路器 QF11 和 QF12 的内侧，靠近变压器，因此称为 内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、 二级负荷工厂。如果某路电源例如 WL1 线路停电检修或发生故障时，则断 开 QF11 ，投入 QF10 （其两侧 QS 先合），即可由 WL2 恢复对变压器 T1 的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的 机会较多、并且变电所的变压器不需要经 常切换的总降压变电所。