某通用機器廠供配電系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 供一、二級負荷。 高壓采用單母線、低壓單母線分段的變電所主接線、低壓側采用單母分段的變電所主接線圖（） 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生故障是，通過切換操作，即可迅速恢復對整個變電所的供電。但是高壓母線或電源進線進線檢修或發生故障時，整個變電所仍要停電。這時只能供電給三級負荷。如果有與其他變電所相連的高壓或低壓聯絡線時，則可供一、二級負荷。（） 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線停電檢修或發生故障時，通過切換操作，均可迅速恢復整個變電所的供電。因此，其供電可靠性相當高，可供一、二級負荷。 高低壓側均為單母線分段的變電所主接線圖 本工廠為三級負荷，供電可靠性要求不高，因此選擇高壓側采用隔離開關斷路器的變電所主接線圖，主接線圖見附錄A河南城建學院本科畢業設計（論文） 短路電流的計算河南城建學院本科畢業設計（論文） 總結河南城建學院本科畢業設計（論文） 短路電流的計算4 短路電流的計算、后果及其形式系統中最常見的故障就是短路，短路就是指不同電位的導電部分對地之間的低阻性短接。產生短路的原因有：① 電氣設備絕緣被損壞絕緣損壞多由于未及時發現和消除設備的缺陷，以及設計、安裝和運行維護不良所致。例如，過電壓、設備遭雷擊、絕緣材料陳舊、機械損傷等等。② 有關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程而發生的，例如帶負荷拉閘，或者誤將低電壓設備接入較高電壓的電路中而造成擊穿短路。③ 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，或者咬壞設備和導線電纜的絕緣，從而導致短路。短路后，系統中出現的短路電流比正常負荷電流大得多。在大電力系統中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。短路電流對系統產生較大的危害：① 短路時要產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，甚至引發火災事故。② 短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行。③ 短路時保護裝置動作，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。④ 嚴重的短路要影響電力系統運行的穩定性，可使并列運行的發電機組失去同步，造成系統結列。⑤ 不對稱短路包括單相和兩相短路，其短路電流將產生較強的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設備等產生電磁干擾，影響其正常運行，甚至使之發生誤動作。由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確地選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩定性和熱穩定性，以保證在發生可能有的最大短路電流時不致損壞。為了選擇切除短路故障的開關電器、整定短路保護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。在三相系統中，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，實質是兩相短路。按短路電路的對稱性來分，三相短路屬于對稱性短路，其他形式短路均不為對稱短路。電力系統中，發生單相短路的可能性最大，而發生三相短路的可能性最小。但一般情況下，特別是遠離電源的工廠供電系統中，三相短路的短路電流最大，因此造成的危害也最為嚴重。為了使電力系統中的電氣設備在最嚴重的短路狀態下也能可靠的工作，因此作為選擇和校驗電氣設備用的短路計算中，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。無限大容量電力系統，是指供電容量先對于用戶供電系統容量大的多的電力系統。其特點是：當用戶供電系統的負荷變動甚至發生短路時，電力系統變電所饋電母線上的電壓能基本維持不變。如果電力系統的電源總阻抗不超過短路總阻抗的5%10%，或者電力系統容量超過用戶供電系統容量的50倍時，可將電力系統視為無限大容量系統。對一般工廠供電系統來說，由于工廠供電系統的容量遠比電力系統總容量小，而阻抗又較電力系統大得多，因此工廠供電系統內發生短路時，電力系統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視為無限大容量的電源。進行短路電流計算，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都表示出來，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行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。① 電力系統的阻抗計算電力系統的電阻相對于電抗來說很小，一般不予考慮。電力系統的電抗，可由電力系統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（）式中，為電力系統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。② 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（）式中，為短路點短路計算電壓；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（）式中，為變壓器的短路電壓百分值。③ 電力線路的阻抗計算1）線路的電阻 可由導線電纜的單位長度電阻乘以線路長度求得，即 式（）式中，為導線電纜單位長度電阻，為線路長度。2）線路的電抗 可由導線電纜的單位長度電抗乘以線路長度求得，即 式（） 電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結構線路電壓35kV及以上610kV220V/380V架空線路電纜線路在計算短路電路的阻抗時，假如電路內含有電力變壓器時，電路內各元件的阻抗都應該統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。畫出短路計算電路圖，： 短路計算電路圖畫出短路等效電路圖，： 短路等效電路圖① 求短路點K1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。：查表得SN1010Ⅱ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K1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:三相短路次暫態電流和穩態電流: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:②求K2點三相短路電流和短路容量（）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K2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:三相次暫態短路電流和短路穩態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：河南城建學院本科畢業設計（論文） 設備選擇與校驗5 金工車間的配電工廠的低電壓配電線路有放射式、樹干式和環形三種基本結線方式。放射式結線的特點是：其引出線發生故障時互不影響，供電可靠性較高，而且便于裝設自動裝置。但有色金屬消耗較多，采用的開關設備也較多。放射式接線方式多用于設備容量大或供電可靠性要求較高的設備供電。而樹干式結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備。環形結線供電可靠性較高，但其保護裝置及整定配合比較復雜。因此，根據金工車間的具體情況，本系統采用放射式和樹干式組合的結線方式，能滿足生產要求。配電設計方案1：：配電設計方案2：： 金工車間配電方案1方案比較：① 方案1和方案2對金工車間的供電是可行且都能達到目的。② 方案1和方案2中，方案1中得干線⑤⑥⑧③和方案2中的干線⑤⑥⑦③是同樣地。對功率較大的靠近變電所的設備采用放射性供電，放射式線路之間互不影響，因此供電可靠性較高。③ 方案1中得干線①跨過20多米把設備112連接，電能損耗大，金屬損耗多，這樣既不經濟的，供電可靠性不可靠。而方案2中，設備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，采用的高壓開關數量少，投資少，能彌補以上的缺點。④ 方案1中的干線②供電的范圍中，包括功率較大的設備30和29。由于其他設備功率小，這樣起動電流大，供電不可靠。方案2中干線②只對13到231這小功率的設備供電，功率平衡，供電可靠性相對較高。大功率設備3029直接采用放射式供電。⑤ 方案1中，三只橋式起重機用同一干線⑦采用樹干式供電，若有一臺起重機出故障，則三臺起重機均不能使用，供電可靠性極差。而對于方案2中，用干線⑩⑾對起重機設備450和48供電，若一臺起重機出現故障，至少還有一臺起重機可工作。這樣，供電可靠性就提高了。⑥ 方案2中得干線④把22到2 32到38及10到12的設備采用樹干式供電，減少電能損耗，減短導線長度。從經濟上看，節省開支，且不影響供電可靠性。 金工車間配電方案2結論：經以上比較，從經濟性、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。我國220/380V低壓配電系統，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)、保護線(PE)或保護中性線（PEN）。中性線（N線）的功能：一是用來接用額定電壓為系統相電壓的單相用電設備；二是用來傳導三相系統的不平衡電流；三是減小負荷中性點的電位偏移。保護線（PE線）的功能：它是用來保障人身安全、防止發生觸電事故用的接地線。系統中所有設備的外露可導電部分（指正常不帶電壓但故障情況下可帶電壓的易被觸及的導電部分，例如設備的金屬外殼、金屬構架等）通過保護線接地，可在設備發生基地故障是減少觸電危險。保護中性線（PEN線）的功能：它兼有中性線和保護線的功能。這種ＰＥＮ線在我國通常稱為“零線”，俗稱地線。低壓配電系統接地型式，分為TN系統、TT系統和IT系統。① TN系統TN系統的中性點直接接地，所有設備的外露可導電部分均接公共的保護線（PE）線或公共的保護中性線（PEN線）。這種公共PE線或PEN線的方式，通稱為“接零”。TN系統又分為TNC系統、TNS系統和TNCS系統。1) TNC系統() TNC 系統其中的N線與PE線全部合為一根PEN線。PEN線中可有電流通過，因此對某些接PEN線的設備將產生電磁干擾。如果PEN線斷線，還可造成斷線點后邊的外露可導電部分帶電而造成人身觸電危險。該系統由于PE線與N線合為一根PEN線，因而節約了有色金屬和投資。較為經濟。該系統在發生單相接地故障時，線路的保護裝置應該動作，切除故障線路。TNC系統過去在我國低壓配電系統中應用最為普遍，但不適用對人身安全和抗電磁干擾要求高的場所。2) TNS系統()其中的N線與PE線全部分開，設備的外露可導電部分均接PE線。由于PE線中無電流通過，因此設備之間不會產生電磁干擾。PE先斷線時，正常情況下不會使斷線點后邊接PE線的設備外露可導電部分帶電；但在斷線點后邊有設備發生一相接殼故障是，將使斷線點后邊其他所有接PE線的設備外露可導電部分帶電，而造成人身觸電危險。該系統在發生單相接地故障時，線路的保護裝置應該動作，切除故障線路。該系統較之TNC系統在有色金屬消耗量和投資方面有所增加。TNS系統限制廣泛應用于對安全要求較高的場所（如浴室和居民住宅等）及對電磁干擾要求較高的數據處理和精密檢測等試驗場所，也越來越多地用于住宅供電系統。 TNS系統3) TNCS系統（）該系統的前一部分全部為TNC系統，而后邊有一部分為TNC系統，有一部分則為TNS系統，其中設備的外露可導電部分姐PEN線或PE線。該系統綜合了TNC系統和TNS系統的特點，因此比較靈活，對安全要求和電磁要求高的場所，宜采用TNS系統。而其他一般場所則采用TNC系統。 TNCS 系統② TT系統TT系統的中性點直接接地，而其中設備的外露可導電部分均各自經PE線單獨接地。由于TT系統中各設備的外露可導電部分的接地PE線是分不開的，互無電氣聯系，因此相互之間不會發生電磁干擾問題。該系統如發生單相接地故障，則形成單相短路，線路的保護裝置動作于跳閘，切除故障線路。但是該系統在出現絕緣不良而引起漏電事，由于漏電電流較小可能不足以使線路的過電流保護動作，從而是漏電設備的外露可導電部分長期帶電，增加了觸電的危險，因此該系統必須裝設靈敏度較高的漏電保護裝置，以確保人身安全。該系統適用于安全要求較高的場所。這種配電系統在國外應用較為普遍，現在我國也開始推廣使用。GB 500961999《住宅設計規范》就規定：住宅供電系統“應采用TT、TNCS或TNS接地方式”。 低壓配電的TT系統③ IT系統IT系統的中性點不接地，或經高電阻（約1000歐）接地。該系統沒有N線，因此不適用于接額定電壓為系統相電壓的單相用電設備，只能接額定電壓為系統線電壓的單相設備和三相設備，該系統