《论文_工厂供电的设计研究(定稿)》

1、济南观业学院毕业设计（论文）题目：工厂供电的设计系 部：电子工程系专 业：电气自动化专业学 号：201008011208学生姓名：徐光志指导教师：二o二年二月二十日摘要4第一章绪论51. 1工厂供电的意义和要求61.2 1厂供电设计的一般原则7第二章设计内容及步骤72. 1负荷计算72. 2工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择72. 3工厂总降压变电所主结线设计72. 4厂区高压配电系统设计.72.5 1厂供、配电系统短路电流计算82. 6改善功率因数装置设计82. 7变电所高、低压侧设备选择.82. 8继电保护及二次结线设计.92. 9变电所防雷装置设计.82. 10专题设计.9

2、第三章负荷计算及功率补偿93. 1负荷计算的内容和h的.93. 2负荷计算的方法 103. 3全厂负荷计算 103. 4功率补偿11.第四章变压器的选择.114. 1主变压器台数的选择11.4.2变电所主变压器容量的选择12第五章 主结线方案的选择.125. 1变配电所主结线的选择原则135. 2主结线方案选择.14第六章短路计算.166. 1短路电流计算的冃的及方法 166. 2本设计采用标幺制法进行短路计算 17第七章 导线、电缆的选择.207. 1 概述.207. 2.经济电流密度.207. 3机械强度.21第八章 高、低压设备的选择.218. 1高、低压设备的选择的原则218. 2配电

3、所髙压开关柜的选择 21第九章 变压器的继屯保护.219. 1概述229. 2差动保护.24第十章 二次回路操作电源和中央信号.24装置二次回路的操作电源.2710. 1 概述.2810. 2屮央信号装置.28第十一章 电测量仪表与绝缘监视装置 2811. 1电测量仪表29112绝缘监视装置30第十二章 防雷与接地 3012. 1防雷设备3112.2防雷抬施.3112.3 接地 33第十三章结论.35第十四章主耍参考文献36摘要工厂供电的意义和要求工厂供电设计的一般原则负荷计算及功率补偿变压器的选择短路计算开关柜的选择高、低压设备的选择变压器的继电保护二次回路操作电源和中央信号装置二次回路的操

4、作电源防雷与接地主耍参考文献总结：工厂供电设计是一项复杂的任务，要求精确，做好工厂供电工 作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于 能源节约是工厂供电工作的一个重耍方面，而能源节约对于国家经济 建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能 源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地 为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能第一章绪论1.1工厂供电的意义和要求工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其 它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量

5、以供应用；电 能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现 生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活屮 应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成 本屮所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产屮的重 要性，并不在于它在产品成木中或投资总额中所占的比重多少，而在 于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高 劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动 条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电 能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。因此，做好工厂供电工作对于发

6、展工业生产，实现工业现代化，具有 十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而 能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂 供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 工厂供电工作耍很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用 电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：(1) 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设 备事故。(2) 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的耍求。(3) 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求(4) 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约 电能和减少有色金属的消耗量。此外

7、，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系, 既要照顾局部的当前的利益，乂要有全局观点，能顾全大局，适应发 展。1.2工厂供电设计的一般原则按照国家标准gb50052-95供配电系统设计规范、gb50053-9410kv及以下设计规范、gb50054-95低压配电设计规范等的 规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：(1) 遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节 约能源，节约有色金属等技术经济政策。(2) 安全可靠、先进合理；应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进 和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

8、(3) 近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，止确处理近期建设与远期发展的 关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。(4) 全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计 方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设 计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人 员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作 的需耍。第二章设计内容及步骤2.1负荷计算全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。 考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压 侧计算负荷及总功率因数。列

9、出负荷计算表、表达计算成果。2.2工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全 厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。2.3工厂总降压变电所主结线设计根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主 变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安 全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。2.4厂区高压配电系统设计根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负 荷布局及总降压变电所位置，比较儿种可行的高压配电网布置放案， 计算岀导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，

10、基建 投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值， 择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压 线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表 达设计成果。2.5工厂供、配电系统短路电流计算工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量， 皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短 路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。2.6改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到 供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需 移相 电容器的规格和数量，并选用合适的

11、电容器柜或放电装置。如 工厂有大型同步电动机还可以采用控制电机励磁电流方式提供无功 功率，改善功率因数。2.7变电所高、低压侧设备选择参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变 电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘 子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳 定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计 成果。2.8继电保护及二次结线设计为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电 容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相 应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计

12、 算和检验其灵敏系数。设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作 电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图 或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚 需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。2.9变电所防雷装置设计参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护 范围计算，避免产牛反击现象的空间距离计算，按避雷器的基木参数 选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避 雷灭弧电压，频放电电压和最人允许安装距离检验以及冲击接地 电 阻计算。2.10专题设计总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算

13、结果，参 照国家有关规程规立，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设 计。第三章负荷计算及功率补偿3.1负荷计算的内容和目的（1）计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持 续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效 应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发 热条件选择电器或导体的依据。（2）尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电 流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电 压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应 考虑启动电流的非周期分量。（3）平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该

14、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）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。3.2负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等儿种。本设计采用需要系数法确定。主耍计算公式有：有功功率：p30 = pe kd无功功率:q30 = p30 tg4）视在功率：s3o = p30/cos e计算电流:130 = s30/ v 3un3.3全厂负荷计算取 kep = 0.92; k£q = 0.95根据上表可算出：sp30i = 6520kw; sq30i = 5463kvar则 p30 = ksps

15、p30i = 0.9x6520kw = 5999kwq30 = ksqs q30i = 0.95 x 5463kvar = 5190kvars30 = (p302+q302)l/2 7932kv ai30 = s30/v3un 94.5acos(t)= p30/q30 = 5999/7932 0.753.4功率补偿由于本设计中上级要求cos ©$0.9,而由上面计算可知cos 4)=0.75<0.9,因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器进行高压集中补偿。可选用bwf6.3-100-1w型的电容器，其额定电容为2.89 pfqc = 5999x (tanarc co

16、s0.75tanarc cos0.92) kvar=2724kvar 取 qc=2800 kvar因此，其电容器的个数为：n = qc/qc = 2800/100 =28而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个正好无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：s30 (2) ' = 59992+(5463-2800) 2 1/2 二6564kv a 变压器的功率损耗为：aqt = 0.06 s30' = 0.06 * 6564 = 393.8 kvarapt = 0.015 s30 / =0.015 *6564= 98.5 kw变电所高压侧计算负荷为：p30' = 59

17、99+ 98.5 = 6098 kwq30' = (5463-2800 )+ 393.8= 3057 kvars30,= (p302 + q302) 1/2=6821 kv .a无功率补偿后，工厂的功率因数为：cos©' =p30 /s30, =6098/6821=0.9则工厂的功率因数为：cos 4)7 =p30 /s30,二 0.920.9因此，符合本设计的要求第四章变压器的选择4.1主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性耍求较高，宜采 用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修吋，另一台变压器 能对、二级负荷继续供电，故选两台变压器。

18、4.2变电所主变压器容量的选择装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量st应同时满足以下 两个条件：%1 任一台单独运行时，st2 (0.6-0.7) s' 30 (1)%1 任一台单独运行时，st2s' 30 ( i+ii)由于s' 30 (1) = 7932 kv - a,因为该厂都是上二级负荷所以按条 件2选变压器。%1 st2 (0.6-0.7) x7932= (4759.25552.4) kva2st$s 30(i+ii)因此选5700 kv a的变压器二台第五章主结线方案的选择5.1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，

19、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) 当供电电源只有一冋线路，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，应采用变斥器分列运行。(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) .610kv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610 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) .ftl地区电网供电的变配电所电源出线

20、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 采用低压断路器吋，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。5.2主结线方案选择对于电源进线电压为35kv及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总 降压变电所降为610kv的高压配电电压，然后经车间变电所，降 为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力 设备

21、(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等)及其连接线 组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护 和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。(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

22、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。（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，因此称为外桥式结线。这利|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

23、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 电网采用环行结线吋，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。（3）、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图（见下 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

24、，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）。第六章短路计算6.1短路电流计算的目的及方法触路电流计算的冃的是为了止确选择和校验电气设备，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

25、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。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，rtr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，求出其等效总阻抗。故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)。6.2本设计采用标幺制法进行短路计算6.2.1.在最小运行方式下：(1)

26、确定基准值取 sd= 100mv a,uc1 = 60kv,uc2 = 10.5kv而 idl =sd/v3uc1 = 100mv a/( v3 x60kv) = 0.96kaid2 = sd/v 3uc2 = 100mv a/(j 3 x 10.5kv) = 505ka(2) 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值1) 电力系统(soc = 310mv a)xi* 二 1ookva/310=0322) 架空线路(xo = 0.4q/km)x2* = 0.4x4x100/ 10.52= 1.523) 电力变压器(uk% = 75)x3* = uk%sd/100sn = 7.5x100x103/(

27、100x5700) = 1.32绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短 路计算点。(3)求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 总电抗标幺值x*s(k-1)=x1*+x2*= 0.32+1.52= 1.84三相短路电流周期分量有效值ik-1(3) = idl/x*l(k-1)= 0.96/1.84 =0.523) 其他三相短路电流r(3) = 18(3) = ik-1 (3) = 0.52kaish(3) = 2.55xo.52ka = 1.33kaish(3) = 1.51x0.52 ka= 0.79ka4) 三相短路容量sk-1(3) = sd/x*

28、z(k-l) =100mva/l.84=54.3求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*(k2) = x1* + x2* + x3*x4* 二0.32+1.52+1.32/2二2.52) 三相短路电流周期分量有效值ik-2(3) = id2/x*z(k-2) = 505ka/2.5 = 202ka3) 其他三相短路电流in(3) = ioo(3) = ik-23) = 202kaish(3) = 1.84x202ka =372kaish(3) =1.09x202ka = 220ka4) 三相短路容量sk-2(3) = sd/x*l(k-l) = 100mv

29、a/2.5 = 40mva在最大运行方式下：(1) 确定基准值取 sd= 1000mv a,uc1 =60kv,uc2 = 10.5kv而 idl =sd/v3ucl = 1000mv a/( v3x60kv) =9.6id2 = sd/v3uc2 = 1000mv a/( v3x 10.5kv) = 55ka(2) 计算短路电路中各主耍元件的电抗标幺值1) 电力系统(soc = 1338mv - a)xi*二 1000/1338=0.752) 架空线路(xo = 0.4q/km)x2* = 0.4x4x1000/602 =0.453) 电力变压器(uk%二4.5)x3* = x4* = uk

30、%sd/100sn = 7.5x1000x103/(100x5700) = 13.2 绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短 路计算点。求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* 工(k-1) = xl*+x2* = 0.75+0.45= 1.22) 三相短路电流周期分量有效值ik-1(3) = idl/x*l(k-1)= 9.6ka/1.2 = 8 ka3) 其他三相短路电流r(3) = i(3) = ik-l(3) = 8kaish(3) = 2.55x8ka = 20.4kaish(3) = 1.51xx*s(k-l)8ka= 1

31、2.1ka4) 三相短路容量sk-1(3) = sd/x*l(k-l)= 1000/1.2 = 833mva(4) 求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 k1)总电抗标幺值x*(k2) = x1* + x2*+x3*x4* = 0.75+0.45 + 13.2/2 = 7.82) -:和短路电流周期分量有效值ik-2(3) = id2/x*s(k-2) = 55ka/7.8 = 7.05ka3) 其他三相短路电流in(3) = i°°(3) = ik-2 (3) =7.05kaish(3) = 2.55x7.05ka =17.98kaish(3) = 1

32、.51x7.05ka= 10.65ka4) 三相短路容量sk-2(3) = sd/x*l(k-2) = 1000/7.05= 141.8mva第七章导线、电缆的选择7.1概述为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆 截面时必须满足下列条件：发热条件导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产&的发热温度，不应超过其正常运行吋的最高允许温度。电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压 损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高 压线路，可不进行电压损耗校验。72经济电流密度35kv及以上的高压线路及电压在

33、35kv以下但距离长电流大的线 路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支 出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费 用支出最小”原则。工厂内的10kv及以下线路，通常不按此原则选 择。7.3机械强度导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电 缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验 短路吋的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。 根据设计经验，一般10kv及以下高压线路及低压动力线路，通常先 按发热条件来选择截面,再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路, 因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗

34、进行选择，再 校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35kv以上的高压线 路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。 架空进线的选择按发热条件选择导线截面补偿功率因素后的线路计算电流1）已知 130 = 76.33a由课本表5-3查得jec=1.65,因此aec=76.33/1.65=46.26mm2选择准截面45mm2 ,既选lgj45型铝绞线校验发热条件和机械强度都合格第八章高、低压设备的选择8.1高、低压设备的选择的原则高压设备选择的一般要求必须满足一次电路正常条件下和短路故障 条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济 合理。高压刀开关柜的选择应满足变电

35、所一次电路图的耍求，并各方案经济 比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次 设备的型号规格。工厂变电所高压开关柜母线宜采用lmy型硬母线8.2配电所高压开关柜的选择高压开关柜是按一定的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种 高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、 变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监 视仪表和母线、绝缘子等。高压开关柜有固定式和手车式(移可式)两大类型。由于本设计是10kv电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关 柜，这里选择gg1a-10q (f)型。第九章变压器的继电保护9.1概述按gb5006292电力

36、装置的继电保护和自动装置设计规范规定: 对电力变压器的下列故障及界常运行方式，应装设相应的保护装置：（1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地 短路；（2）绕组的匝间短路；（3）外部相间短路引过的过电流；（4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点 过电压；（5）过负荷；（6）油面降低；（7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。对于高压侧为6-10kv的车间变电所主变压器来说，通常装设有带 吋限的过电流保护；如过电流保护动作吋间大于0.50.7s时，还应 装设电流速断保护。容量在800kv - a及以上的油浸式变压器和 400kv -a及以上的车间内油

37、浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护（又 称气体继电保护）。容量在400kv - a及以上的变压器，当数台并列 运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的 情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时（通称“轻 瓦斯”），动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时（通称 “重瓦斯”），一般均动作于跳闸。对于高压侧为35kv及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应 装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也 需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000kv-a 及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kv a及以上时，则要 求装设纵联

38、差动保护来取代电流速断保护。在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保 护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列 各侧:1）、对于双线圈变压器，装于主电源侧2）、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小 的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允 许在各侧装设保护。各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。3）、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保 护外，还应在每个供电支路上装设保护。4）、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护， 而不要求作为变压器内部故障的后备保护。5）、保护装置对各侧

39、母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路 由变压器作远后备吋，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏 性。相邻线路大量瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器 高采用远后备时，不作具体规定。6）、对某些稀有的故障类型（例如110kv及其以上电力网的三相短 路）允许保护装置无选择性动作。9.2差动保护变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流应躲过变压器的励磁涌流在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应 动作变压器的过电流保护9.2.1过电流保护动作电流的整定il.max =2x5700/( v3x60)a = 109.7a

40、取 krel = 1.3, ki = 150/5 = 30 , kw = 1 , kre = 0.8因此lop = krel x kwx il. max/( krxe ki) = 1.3xlxlo9.7a/(o.8x3o) =5.94 a故动作电流整定为6ao922保护动作吋间t (=tl-at=2-0.5=1.5s9.2.3变压器过电流保护的灵敏度ik. max = 0.866x7.02xl000x 10/60= 1037a则：sp = kwxik.min/(kixiop) = 1x1037/(6x30) = 5.761>1.5满足保护灵敏度的要求924结线图9.3变压器的过负荷保护过

41、负荷保护动作电流的整定iop（ol） = 1.3i1n.t/ki = 1.3xl04/40a= 3a动作吋间取1015s9.4变压器的瓦斯保护瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的 一种基本的保护装置。按gb5006292规定，800kv - a及以上的 一般油浸式变压器和400kv - a及以上的车间内油浸式变压器，均 应装设瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之 间的联通管上。为了使油箱内产牛的气体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%4%的倾斜度。当变压器油

42、箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升 起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下 降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩 而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这 称z为“轻瓦斯动作”。当变压器油箱内部发牛严重故障时，由故障产工的气体很多，带动油 流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在 经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸 回路（通过中间继电器），同时发出音响和灯光信号（通过信号继电 器），这称之为“重瓦斯动作”。如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电 器

43、的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断 路器跳闸，同时发出跳闸信号。变压器瓦斯保护动作后的故障分析变压器瓦斯保护动作后，可市蓄积丁气体继电器内的气体性质来分析和判断故障的原因几处理要求，如下表：第十章 二次回路操作电源和中央信号装置二次回路的操作电源10概述二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信 号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可 靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。 二次回路操作电源，分直流和交流两大类。宜流操作电源又有由蓄电 池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用（站用）变压器供

44、电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镰蓄电池两种；整流电源主要有 硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和 电压源两种。采用镉镰蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情况的影响、工 作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿 命氏，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点, 因此在工厂供电系统这应用比较普遍。采用交流操作电源，可使二次冋路大大简化，投资大大减少，工作可 靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。10.2中央信号装置中央信号装置是指装设在变配电所值班室或控制室的信号装置。中央 信号装置包括事故信号和预告信

45、号两种。中央信号装置的要求是：在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响 信号，并在控制屏上或配电装置有表示事故跳闸的具体断路器位置的 灯光指示信号。事故音响信号通常采用电笛（蜂鸣器），应能手动或 自动复归。中央事故信号装置按操作电源分，有直流操作的交流操作的两类。按 事故音响信号的动作特性分，有不能重复动作的和能重复动作的两 种。中央预告信号装置的要求是：当供电系统中发生故障和不正常工作状 态但不需立即跳闸的情况时，应及时发出咅响信号，并有显示故障性 质和地点的指示信号（灯光或光字牌指示）。预告音响信号通常釆用 电铃，应能手动或自动复归。中央预告信号装置亦有直流操作的和交流操作的两种，同样有不能

46、重 复动作的和能重复动作的两种。利用zc-23型冲击继电器的中央复归重复动作的事故音响信号装置 结线图第十一章电测量仪表与绝缘监视装置11.1电测量仪表这里的“电测量仪表”按gbj63-90电力装置的电测量仪表装置设 计规范的定义，“是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、 选择测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量 仪表的总称。”为了监视供电系统一次设备(电力装置)的运行状态和计量一次系统 消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行，工 厂供电系统的电力装置中必须装设一定数量的电测量仪表。电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是 对一次电

47、路的电力运行参数作经常测量、选择测量和记录用的仪表， 后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用 电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表。变配电装置中各部分仪表的配置供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下：(1) .在工厂的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，必须装 设计费的有供电度表和无功电度表，而且宜采用全国统一标准的电能 计量柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。(2) .变配电所的每段母线上，必须装设电压表测量电压。在中性点非 有效接地的(即小接地电流的)系统中，各段母线上还应装设绝缘监 视装置。如出线很少时，绝缘监视电压表可不装设。(3) . 35

48、110/610kv的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、 无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只，装在哪一侧视具体情 况而定。610/36kv的电力变压器，在其一侧装设电流表、有功 和无功电度表各一只。610/0.4kv的电力变压器，在高压侧装设电 流表和有功电度表各一只，如为单独经济核算单位的变压器，还应装 设一只无功电度表。(4) .310kv的配电线路，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。 如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功电度表。当线路负荷在 5000kv a及以上时，可再装设一只有功功率表。.380v的电源进线或变压器低压狈ij,各相应装一只电流表。如果变 压器高压侧未安

49、装设有功电度表一只。(6) 低压动力线路上，应安装一只电流表。低压照明线路及三相负荷 不平衡率大于15%的线路上，应装设三只电流表分别测量三相电流。 如需计量电能，一般应装设一只三相四线有功电度表。对负荷平衡的 动力线路，可只装设一只单相有功电度表，实际电能按其计度的3倍 计。(7) 并联电力电容器组的回路上，应装设三只电流表，分别测量三相 电流，并应装设一只无功电度表。11.2绝缘监视装置绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，以便及时发现单相接地故 障，设法处理，以免故障发展为两相接地短路，造成停电事故。635kv系统的绝缘监视装置，可采用三相双绕组电压互感器和三 只电压表，也可采用三个单相三

50、绕组电压互感器或者一个三相五芯柱 三绕组电压互感器。接成y0的二次绕组，其中三只电压表均接各和 的相电压。当一次电路其中一和发生接地故障吋，电压互感器二次侧 的对应相的电压表指零，其它两相的电压表读数则升高到线电压。由 指零电压表的所在相即可得知该相发生了单相接地故障，但不能判明 是哪一条线路发生了故障，因此这种绝缘监视装置是无选择性的，只 适于出线不多的系统及作为有选择性的单相接地保护的一种辅助装 置。第十二章防雷与接地12.1防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其屮，接闪器就是专门用来接受 直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属 线称为避雷线，或称架空地线。接闪的

51、金属带称为避雷带。接闪的金 属网称为避雷网。避雷器是用來防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它 建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联, 装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压 时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大 地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气 式等。12.2防雷措施12.2.1架空线路的防雷措施(1) 架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66kv 及以上的架空线路上才沿全线装设。35kv的架空线路上，一般只在 进出变配电所的一段线路上装设。而10kv及以下的线路上一般不装

52、 设避雷线。(2) 提高线路木身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横 担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10kv及以下架 空线路防雷的基本措施。(3) 利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于310kv的线路 是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间 隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其 接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下而两根导线，也不会引起 线路断路器跳闸。(4) 装设口动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧 引起的。在断路器跳闸后，电弧即门行熄灭。如果采用一次ard, 使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸

53、，电弧通常不会复燃, 从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。(5) 个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地 点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属 杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。12.2.2变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配屯装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果 变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围z内或变配电 所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波 沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要 求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至310kv主变压 器的最大电气如下表。避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。 在每路进线终端和每段母线上,均装有阀式避雷器。如果进线是具有 一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设