工厂供电技术培训 高低压配电装置的运行与检修 2

技能目标：1．能根据工厂的负荷对高低压配电装置进行选择与校验2．能对固定式和手车式高压开关柜进行操作与维护知识目标：1．掌握负荷计算和和短路计算2．掌握高压隔离开关、高压负荷开关、高压熔断器和高压断路器的选择条件3．掌握电流、电压互感器的接线方式及使用注意事项4．了解电弧的危害，掌握灭弧方法5．掌握变电所主变压器的选择6．掌握低压设备的选择与校验的条件学习情景2高低压配电装置的运行与检修【任务描述】高压配电装置是工厂供醒配电系统的重要电气设备，作为电气工作人员，必须能对该设备进行操作与维护。本次任务就是要通过对工厂6～10KV系统负荷的计算和短路计算，掌握高压配电装置的选择与校验。任务2.2高压配电装置选择与校验任务2.2高压配电装置选择与校验•【任务目标】•技能目标：•1．能根据工厂的负荷对高低压配电装置进行选择与校验•2．能对固定式和手车式高压开关柜进行操作与维护•3．能对工厂电气设备进行负荷计算和短路计算。•知识目标：•1．了解负荷曲线的绘制及负荷计算的方法•2．掌握三相短路电流的计算方法；•3．掌握高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器的一般选择原则；；•4．掌握高压电流互感器和电压互感器选择原则。•5．了解如何确定变压器的台数和容量。2.2.1负荷计算一、负荷的分级工厂的电力负荷，按GB50052-95规定，根据其对供电可靠性的要求及中断供电造成的损失或影响的程度分为三级：一级负荷、二级负荷、三级负荷。任务2.2高压配电装置选择与校验•（1）一级负荷如果供电中断，将造成人身伤亡或对政治、经济造成重大损失。因此，要求有两个独立电源供电。•（2）二级负荷如果供电中断，将对政治、经济造成较大损失。如主要设备的损坏，大量产品的报废，连续性生产过程被破坏等。二级负荷是较重要的负荷，要求的两回路供电，供电变压器通常也采用两台。•（3）三级负荷三级负荷属一般性电力负荷，对供电无特殊要求。任务2.2高压配电装置选择与校验•二、负荷曲线•负荷曲线是反映电力负荷随时间变化情况的曲线。•（1）日有功负荷曲线任务2.2高压配电装置选择与校验•（2）年负荷曲线任务2.2高压配电装置选择与校验•（3）与负荷曲线有关的参数•1）年最大负荷•2）年最大负荷利用小时•3）平均负荷和年平均负荷•4）负荷系数任务2.2高压配电装置选择与校验•三、用电设备的工作制与设备容量•1．用电设备的工作制•工厂的用电设备按照工作制可以分为三类：•(1)长期工作制设备能长期连续运行，每次连续工作时间超过8小时，而且运行时负荷比较稳定，如通风机、水泵、空压机、电热设备、照明设备、电镀设备、运输机等。•(2)短时工作制设备工作时间较短，而间歇时间相对较长，如有些机床上的辅助电动机。•(3)断续周期工作制设备任务2.2高压配电装置选择与校验•2．用电设备容量的确定•（1）长期工作制和短时工作制的设备容量就是设备的铭牌额定功率，•（2）断续周期工作制的设备容量是将某负荷持续率下的铭牌额定功率换算到统一的负荷持续率下的功率。•（3）电炉变压器组•设备容量是指在额定功率下的有功功率•（4）照明设备任务2.2高压配电装置选择与校验•四、计算负荷的确定•计算负荷可以认为就是半小时最大负荷，即用半小时最大负荷来表示有功计算负荷，用、和分别表示无功计算负荷、视在计算负荷和计算电流。•1．单个用电设备的负荷计算•2．三相用电设备组的负荷计算任务2.2高压配电装置选择与校验•（1）需要系数法：•1）单组用电设备组的计算负荷为：•任务2.2高压配电装置选择与校验edPKP30tan3030PQcos/3030PS)3/(3030NUSI•（1）需要系数法：•2）多组用电设备组的计算负荷任务2.2高压配电装置选择与校验niipPKP1.3030niiqQKQ1.303023023030QPS)3/(3030NUSI•（2）二项式系数法•用二项式系数法进行负荷计算时，既考虑用电设备组的设备总容量，又考虑几台最大用电设备引起的大于平均负荷的附加负荷。•1）单组用电设备组的计算负荷任务2.2高压配电装置选择与校验xecPbPP30•（2）二项式系数法•2）多组用电设备组的计算负荷任务2.2高压配电装置选择与校验max30)()(xiecPbPPmaxmax30tan)()tan(xiecPbPQ•3．单相用电设备计算负荷的确定•（1）单相设备接于相电压上•（2）单相用电设备接于线电压上•单相用电设备接于某两线电压上，要将负荷（有功和无功）分别归算到相应的相电压上。任务2.2高压配电装置选择与校验exedPP3•4．变压器功率损耗及变压器高压侧负荷计算•电力变压器的功率损耗可按下式估算（SL7、S7、S9等型低损耗变压器）。任务2.2高压配电装置选择与校验303006.0015.0SQSPTT变压器高压侧的计算负荷为)2(302)1(302)1(30)2(30))1(30)2(30)1.30QPSQQQPPPTT（•5．全厂总配电所的负荷计算•（1）按逐级计算法确定全厂计算负荷•（2）按需要系数法确定全厂的计算负荷•（3）按年产量估算工厂计算负荷任务2.2高压配电装置选择与校验•五、功率因数和无功补偿•1．工厂的功率因数•（1）瞬时功率因数•（2）平均功率因数任务2.2高压配电装置选择与校验UIP3cos22cosqPPav•2．无功功率补偿•若功率因数达不到0.85，就需进行人工补偿。提高功率因数的方法可采用同步补偿机或装设补偿电容器。任务2.2高压配电装置选择与校验)tan(tan303030PQQQC3．无功补偿后的工厂计算负荷补偿前后有功计算负荷不变，即补偿后的无功计算负荷补偿后的视在计算负荷补偿后的计算电流任务2.2高压配电装置选择与校验3030PPCQQQ303023023030)(CQQPSNUSI33030六、尖峰电流尖峰电流是指持续1～2秒的短时最大负荷电流。尖峰电流是选择熔断器、自动开关，整定继电保护装置的重要依据。电动机、电焊机的起动电流即为尖峰电流。•1．单台用电设备尖峰电流的计算•对于单台用电设备的尖峰电流就是起动电流任务2.2高压配电装置选择与校验NtsstpkIKII2．多台用电设备尖峰电流的计算或任务2.2高压配电装置选择与校验(max)11tsniiNpkIIKImax30)(NtspkIIII2.2.2短路电流计算•一、短路的原因、后果及形式•1.短路的原因•（1）电气设备带电部分绝缘的损坏。•（2）误操作。•（3）鸟兽等动物跨越裸露的带电部分任务2.2高压配电装置选择与校验•2.短路的后果•短路电流通过导体时，使导体大量发热，温度上升得很快，就可能使绝缘损坏甚至起火燃烧。•导体还会受到很大的电动力作用，发生变形或机械破坏。•短路还会引起电网电压的明显下降。•还可能使并列运行的发电机组失去同步，造成系统列解，影响了电力系统运行的稳定性。•单相接地故障还会影响通讯信号的正常工作等等。•短路可造成停电。任务2.2高压配电装置选择与校验•3.短路的形式•在三相电力系统中,短路的基本形式有：•三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。任务2.2高压配电装置选择与校验二、无限大容量电力系统三相短路电流分析•1.无限大容量电力系统的概念•所谓无限大容量电力系统，是指其容量相对于用户供电系统容量大得多的电力系统，在用户供电系统发生短路时，变电所馈电母线上的电压能维持基本不变。任务2.2高压配电装置选择与校验2.无限大容量电力系统三相短路的物理过程任务2.2高压配电装置选择与校验（1）短路稳态电流：短路稳态电流的有效值等于短路电流周期分量的有效值。（2）短路冲击电流：短路后经过0.01s（半个周期）后,,短路电流的瞬时值最大，这个最大瞬时电流称为冲击短路电流。任务2.2高压配电装置选择与校验三、短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法(又称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)。1．三相短路电流的计算（1）用欧姆法计算三相短路电流1）电力系统的电抗2）电力变压器的电抗3）电力线路的电抗任务2.2高压配电装置选择与校验occsSUX/2NckTSUUX100%2lXXWL0•三相短路电流的计算：•必须注意:在计算短路电路的阻抗时,如果电路内含有电力变压器,则电路内各元件的阻抗都应统一换算到短路点的短路计算电压去。阻抗等效换算的条件是元件的功率损耗不变。•电抗换算的公式为：任务2.2高压配电装置选择与校验XUIcK3/)3(2'ccUUXX•（2）用标幺制法计算三相短路电流•标幺制法又称为相对制法。计算中的物理量采用标幺值（相对值）。•任一物理量的标幺值，等于该物理量的实际值与所选定的基准值的比值。任务2.2高压配电装置选择与校验ddAAA*计算步骤：•1）选基准一般选择基准容量（工程设计中），基准电压（短路点的计算电压）•2）计算基准电流•3）计算电抗标幺值•电力系统电抗标幺值：•电力变压器电抗标幺值：•电力线路电抗标幺值：•4）计算短路电流标幺值••5）计算三相短路电流任务2.2高压配电装置选择与校验MVASd100dddUSI3OCddSSSSXXX*NdKdTTSSUXXX100%*20*cddWLWLUSlXXXX*)3()*3(1XIIIdKK*)*3()3(XIIIIddKK2．两相短路电流的计算3．单相短路电流的计算任务2.2高压配电装置选择与校验)3()2(866.0kkII021)1(3ZZZUIPk在无限大容量系统中或远离发电机处发生短路时,两相短路电流和单相短路电流都比三相短路电流小。因此应采用三相短路电流选择电气设备和导体的短路稳定度校验。用两相短路电流校验相间短路保护的灵敏度。用单相短路电流校验单相短路保护的整定及单相短路热稳定度。任务2.2高压配电装置选择与校验四、短路电流的效应及稳定度校验•1.短路电流的电动效应及动稳定度校验•（1）短路电流的电动效应•三相短路时电动力：•（2）短路动稳定度的校验•一般电气：任务2.2高压配电装置选择与校验72)3()3(10)(3aliFsh)3(maxshii•2．短路电流的热效应及热稳定度校验•（1）短路电流的热效应任务2.2高压配电装置选择与校验•（2）短路热稳定度的校验•①一般电气设备热稳定度的校验的条件•②检验导体热稳定的条件•任务2.2高压配电装置选择与校验imattItI2)3(2)(05.0sttKimaOCOPktttCtIAimamin•2.2.3高压配电装置的选择与校验•1.选择电气设备的一般条件•（1）按正常工作条件选择电气设备•所谓正常工作条件是指电气设备的电压、电流、工作环境等。•1）电压电气设备的最高允许工作电压应大于或等于实际工作电压。•2)电流电气设备的额定电流要大于或等于通过电气设备的实际最大工作电流•3）工作环境在选择电器时还要考虑电器安装地点的环境条件，如当地温度、海拔高度、污秽程度等，此外还应考虑防腐、防爆、防火、防尘等要求。任务2.2高压配电装置选择与校验（2）按短路情况进行校验在选择有可能通过短路电流的电气设备时：必须校验短路电流的动稳定和热稳定，以保证系统发生短路时不致于损坏。在进行短路校验时,必须计算该电器所承受的最大可能短路冲击电流，所产生的电动力和可能通过的最大短路电流所产生的热量均不得超过允许值。任务2.2高压配电装置选择与校验2.高压断路器、高压隔离开关、高压负荷开关的选择与校验•（1）额定电压大于等于安装地点电网的额定电压；额定电流大于等于长期通过的最大负荷电流。•（2）动稳定电流大于等于最大三相短路冲击电流。•（3）工作场所是户内式或是户外式。•（4）允许的秒热稳定电流发热量,大于等于最大三相短路电流在短路时间的发热量。任务2.2高压配电装置选择与校