某机械加工车间低压配电系统及车间变电所设计论文(6)

广东技术师范学院本科毕业论文（设计）

3.2.2 主接线方案的选择

变电所主结线方案的选择：根据车间供电电源条件，本车间变电所是从本厂35／10kV总降压变电所用架空线路引进10kV电源，按上面考虑的两种主变压器的方案和主接线基本要求的选择可设计下列两种主接线方案：

（1）装设一台主变压器的主接线方案（如图3-1）所示：

（图3-1 装设一台主变压器的主接线方案）

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（2）装设两台主变压器的主接线方案（如图3-2）所示：

（图3-2 装设两台主变压器的主接线方案）

两种主接线方案的技术经济比较为（如表3-1）所示:

（表3-1 两种主结线方案的比较）

比较项目 供电安全性 技 供电可靠性 术 供电质量 指 灵活方便性 标 扩建适应性 稍差一些 更好一些 只一台主变，灵活性稍差 由于有两台主变，灵活性较好 由于一台主变，电压损耗略大 由于两台主变并列，电压损耗略小 基本满足要求 满足要求 装设一台主变的方案 满足要求 装设两台主变的方案 满足要求 21

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经 电力变压器的 济 综合投资额 指 标 高压开关柜（含计量柜）的综合投资额 查得S9-800的单价为7.47万元，查得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资为2×7.47万元＝14.94万元 查表4-10得KGN-10型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为5×1.5×3.5万元＝26.25万元 主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年约为3.706万元（其余略） 查得S9-400的单价为5.31万元，因此两台综合投资为4×5.31万元＝21.24万元，比一台主变方案多投资6.3万元 本方案采用6台KGN-10柜，其综合投资约为6×1.5×3.5万元＝36.75万元，比一台主变方案多投资10.5万元 主变和高压开关柜的折旧和维修管理费每年为7.752万元，比一台主变方案多耗4.046万元 贴费为2×400×0.08万元＝64万元 电力变压器和高压开关柜的年运行费 交供电部门的一次性 按800元/kVA计，贴费为800供电贴费 ×0.08万元＝64万元 从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案略优于装设一台主变的主结线方案，但按经济指标，则装设一台主变的方案远优于装设两台主变的方案，因此决定采用装设一台S9-800/10型低损耗配电主变压器的方案。（说明：如果工厂负荷近期有较大增长的话，则宜采用装设两台主变的方案。）

3.3 本章小结

本章主要介绍了供配电系统主变压器台数和容量的确定，重点讨论了车间变电所主接线不同方案的比较，从而选择最优方案。

① 根据本机械加工车间的负荷性质，确定两种主变压器台数和容量确定的方案，从而由主变压器的台数和容量确定主接线的方案，最后通过方案的比较，选择最优的主接线方案；使本次设计更为严谨。

② 电气主接线是变电所电气部分的主体，是保证连续供电和电能质量的关键环节。它的基本要求是安全、可靠、灵活、经济。变电所常用的主接线形式有线路—变压器组、单母线、桥式接线等。根据负荷性质、电源进线和变压器台数，确定变电所的主接线。

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4. 短路计算

4.1 短路的基本概念

1. 短路的原因

短路发生的主要原因是电力系统中电气设备载流导体的绝缘损坏。造成绝缘损坏的原因主要有设备长期运行，绝缘自然老化，操作过电压，雷电过电压，绝缘受到机械损伤等。

运行人员不遵守操作规程发生的误操作，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸等，或者鸟兽跨越在裸露导体上也是引起短路的原因。

2. 短路的种类

在三相供电系统中，短路种类主要有4种：三相短路、两相短路、单项短路和两相接地短路。

（1）三相短路，是指供电系统中三相导线间的短路。 （2）两相短路，是指三相供电系统中任意两相间发生的短路。

（3）单相短路，是指三相供电系统中任一相经大地与电源中性点发生短路。 （4）两相接地短路，两相接地短路是指中性点不接地的电力系统中两部同相的单相接地所形成的相间短路。

在电力系统中，发生单相短路的可能性最大，发生三相短路的可能性最小，但是通常三相短路的短路电流最大，危害也最严重，所以在本次设计中，对短路电流计算的重点是对三相短路电流的计算。

3. 短路的危害

由于短路后电路的阻抗比正常运行时电路的阻抗小得多，所以短路电流比正常电流一般要大几十倍甚至几百倍。所以短路的后果往往都是破坏性的，其主要危害大致有如下几方面：

（1）短路时会产生很大的电动力和很高的温度，使故障元件和短路电路中的其他元器件损坏。

（2）短路时电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。

（3）短路时会造成停电事故，而且短路越靠近电源，引起停电的范围越大，给国民经济造成的损失也越大。

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（4）严重的短路会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。

（5）单相对地短路时，电流将产生较强的不平衡磁场，对附近的通信线路、信号系统及电子设备等产生干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。

由此可见，短路产生的后果极为严重，会导致本加工工厂的重大经济损失；所以在本次机械加工车间的供配电系统中需要对本车间采取有效措施，设法消除可能引起短路的一切因素，使系统安全可靠地运行。同时为了减轻短路对车间产生的严重后果，损坏生产设备和防止故障扩大，需要计算本车间的短路电流，以便正确地选择和校验各种电气设备，对车间用电设备进行继电保护装置的选型和整定计算。

4.2 无限大容量供电系统三相短路的分析

三相短路是电力系统最严重的短路故障，三相短路的分析计算又是其他短路分析计算的基础。短路时，发电机中发生的电磁暂态变化过程很复杂；为了简化分析，假设三相短路发生在一个无限大的系统。

无限大容量供电系统，指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，当用户供配电系统的负荷变动甚至发生短路时，电力系统变电所中母线上的电压能基本维持不变。如果电力系统的电能总阻抗不超过短路回路总阻抗的5%~10%，或电力系统的容量超过用户供电系统容量50倍时，可将电力系统看作无限大容量供电系统。

对于该机械加工车间的电源来自大型电力系统，可以将该电力系统视为无限大容量的系统，无限大容量系统的基本特点是将电源变电站的母线电压视为总是维持不变，因此，可使短路电流计算简化，只需要采用阻抗串、并联的方法就可以将电路化简，求出其等效总阻抗，计算出短路电流和短路容量。

4.3 无限大容量供电系统短路电流的计算

4.3.1 短路电流计算的步骤

短路电流的计算方法有欧姆法、标幺制法和短路容量法。本车间设计对短路计算采用标幺制法，具体的计算步骤如下：

（1）首先应根据短路计算要求画出短路电流计算系统图，该系统图包含所有与短路

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