工厂供电说明书徐伟

1、南京工程学院工厂供电课程设计·飞腾公司kv变电所设计成绩 南京工程学院 课程设计说明书(论文)题 目 飞腾公司35KV变电所设计 课 程 名 称 供用电技术 院（系、部、中心） 经济管理学院 专 业 电力市场营销 班 级 电力营销111 学 生 姓 名 徐伟 学 号 209110324 指 导 教 师 俞 平 设计起止时间：201年6月9日至201年6月13日 目 录1. 原始资料1.1 机械厂的条件11.2 负荷情况12. 负荷计算2.1 电力负荷32.2 负荷计算、负荷计算表32.3 本章小结53. 无功补偿方案的确定和变压器的选择3.1 概述63.2 无功功率补偿的方案计算63

2、.3 变压器容量的选择73.4 本章小结84. 10kV配电主接线方案图4.1 概述84.2 主接线设计的基本要求84.3 电气主接线设计依据84.4 本次设计，10KV高压配电所主接线的选择94.5 本章小结105. 短路电流计算5.1 短路的原因和后果105.2 短路的物理过程和物理量105.3 短路电流（最大、最小运行方式）的计算105.4 本章小结126. 线路、一次设备的选择与校验6.1 概述126.2 电气设备选择的条件与原则136.3 电气设备的选择与校验计算146.4 本章小结207. 继电保护7.1 概述207.2继电保护方案的设计217.3继电保护方案整定计算227.4本章

3、小结268. 防雷措施269. 设计结论、心得和致谢2721原始资料1. 负荷情况厂房编号厂房名称负荷类型设备容量kw需要系数功率因数1加工车间动力20000.350.7 照明200.812检验车间动力16000.250.65 照明160.813辅助车间动力18000.250.65 照明160.814检修车间动力13000.60.6 照明100.815泵站动力6000.50.8 照明50.816生活动力3000.30.7 照明50.812. 供电电源情况本厂由西北向公里处一KVKV降压变电所公共干线取得工作电源，所内两台主变压器互为备用，高压侧有电器联系的架空线总长为，电缆总长为。降压变电所本

4、出线系统阻抗：最大运行方式下为，最小运行方式下为。3.本公司供配电为降压型变电所，无高压负荷。4. 气象资料本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为23，年最热平均气温为26，年最热地下0.8m处平均气温为25，年雷暴日数为20次左右。5. 地质水文条件 本厂所在地区平均海拔500m，地质为粘沙土为主，地下水位为2m。6. 电费制度本厂与供电部门达成一致，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制度缴纳电费，每月基本电费按变压器容量为18元/KVA,动力电费为0.8元/kw.h,照明（含家电）电费为0.5元/kw.h。工厂最大负荷时 功率因数不低于0.9。此外，电力用户需要按新

5、装变压器容量计算一次性地向供电部门缴纳供电贴费。10kv为800元/KVA 。（此数据用于变压器台数的选择） 第一章 负荷计算1.1.1 电力负荷（一）电力负荷又称电力负载，其有两种含义：（1）指耗用电能的用电设备或用电单位，如重要负荷等；（2）指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如轻负载等。（二）电力负荷的分级按GB50052-1995供配电系统设计规范规定，根据其供电可靠性的要求以及中断供电造成的损失或影响分为三级： （1）一级负荷 中断供电将造成人身伤亡；或者中断供电将在政治、经济上造成重大损失者，如重大设备的损坏等。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，

6、以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。 （2）二级负荷二级负荷为中断供电将在政治、经济上造成较大损失者，如主要设备的损坏等。 （3）三级负荷三级负荷为一般电力负荷，指所有不属于上述一、二级的负荷。（3） 各级电力负荷对供电电源的要求 （1）一级负荷对供电电源的要求由于一级负荷属于重要负荷，如中断供电造成的后果十分严重，因此要求由两个电源供电，当其中一个电源发生故障时，另一个电源应不至于同时受到损坏。一级负荷中特别重要的负荷，除上述两个电源外，还必须增设应急电源，为保证对特别重要负荷的供电，严禁将其他负荷接入应急供电系统。（2）二级负荷对供电电源的要求二级负荷也属于重要负

7、荷，要求由两回路供电，供电变压器也应有两台。其中一台变压器发生常见故障时，二级负荷应不致中断供电，或中断后能迅速恢复供电。（3）三级负荷对供电电源的要求三级负荷属于不重要的一般负荷，对供电负荷没有特殊要求。1.1.2 负荷计算（一）目的：其中各个元件（包括电力变压器、开关设备及导线、电缆等）都必须选择得当，除了满足工作电压和频率的要求外，最重要的就是要满足负荷电流的要求。因次，有必要对供电系统中各个环节的电力负荷进行统计计算。（二）意义：计算负荷是供电设计计算的基本依据，保证供电系统要能安全可靠地正常运行。计算负荷确定的是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如果计算负荷确定

8、的过大，将使电器和导线电缆选的过大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷确定的过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。1.1.3负荷计算方法以及负荷统计表我国普遍采用的确定用电设备组计算负荷的方法，主要是需要系数法和二项式法。需要系数法是国际通用的确定计算负荷的方法，最为简便实用。本次设计，负荷计算的方法采用需要系数法：（一）单组用电设备计算负荷的计算公式（1）有功计算负荷（单位为KW） = ， 为系数（2）无功计算负荷（单位为kvar） = tan（3）视在计算负荷（单位为

9、kvA） （4） 计算电流（单位为A） （二）多组用电设备计算负荷的计算公式（1）有功计算负荷（单位为KW） =是所有设备组有功计算负荷之和；是有功负荷同时系数，可取0.850.95（2） 无功计算负荷（单位为kvar） = 是所有设备无功之和； 是无功负荷同时系数，可取0.90.97（3） 视在计算负荷（单位为kvA）=（4）计算电流（单位为A） 根据计算书，得出负荷计算表：（三） 负荷计算表 编号名称 类别设备容量 Pe需要costan计算负荷kwkvar KVA1加工车间动力20000.350.71.02700714.14照明200.81.00160小计20207167141011.16

10、2检验车间 动力16000.250.651.17400467.7 照明160.81.0012.80 小计1616412.8468426.043辅助车间 动力18000.250.651.17450526.5 照明160.81.0012.80 小计1816462.8526.5700.94检修车间 动力13000.60.61.337801037.4 照明100.81.0080 小41302.745泵站 动力6000.50.80.75300225 照明50.81.0040 小计605304225378.216生活 动力3000.30.71.029091.8 照明50.81.0

11、04.80 小计30594.891.82131.96由于两台主变压器所带设备容量应当均匀分配，因此负荷表按分组后统计汇总。分组如下：（1） 变压器1、2号：1、5车间，设备容量为1389kw（2）变压器3、4号：2、3车间，设备容量为1424kw（3）变压器5、6号：4、6车间，设备容量为1325kw变压器编号总的计算符合计算负荷Pe/kw原始值计入 P30 Q30S30I30P30Q30S301（2）1389510469.5 484.5 455.4 664.9 3（4）1424441.4564.6 419.3547.7689.8 4（5）1325437.8497.25415.9482.363

12、6.91.1.4 小结本章介绍了电力系统中负荷的含义以及负荷的分类，并介绍了各类负荷对电力系统供电可靠性的要求，并通过各车间的原始数据，进行变压器分组，对各车间负荷及分组后的配电所进行了负荷计算。1.2 无功补偿 1.2.1 无功补偿的主要作用无功补偿的主要作用：提高功率因数以减少设备容量和功率耗损、稳定电压和提高供电质量，提高发供电设备运行效率，减少用户电费支出。在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的有功和无功功率。无功功率补偿装置：一般用并联电容器的方法来进行功率补偿，它可限制无功补偿在电网中传输，减小线路的电压损耗，提高配电网电压质量。无功补偿应根据分级就地和便于调

13、整电压的原则进行配置。1.2.2 无功补偿方案计算 按全国供用电规则规定：配电所最高侧的负荷功率因素，考虑到变压器的无功功率损耗远大于有功功率的损耗，一般，因此在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于高压侧补偿后的功率因数0.90，这里取在本次设计中，我们采用的是低压就地补偿的方式。低压就地补偿，又称分散就地补偿，是将并联电容的组装设在需进行无功补偿的各个用电设备旁边。这种补偿方式能够补偿安装部位以前的所有高低压线路和电力变压器的无功功率，因此其补偿范围最大，补偿效果最好。但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的用电设备停止工作时，它也将一并被切除。 无功功率补偿的

14、公式：要使功率因数由提高到，则无功补偿装置容量为： 或 式中，称为无功补偿率，或补偿容量。计算过程：（1）补偿前低压侧的功率因素（2）无功补偿容量取Qc=n kvar（3） 补偿后：低压侧视在计算负荷 变压器损耗 高压侧视在计算负荷 此时的功率因素，符合要求根据计算书得出下表。 无功补偿后工厂10V侧和380KV侧的负荷计算变压器编号1（2）3（4）5（6）补偿前S30(低）（KV·A）664.9636.9689.8cos0.73 0.65 0.61补偿容量QC/kvar247.2309.1366.1补偿后S30'(低）（KV·A）527.3450.5457有功损耗

15、PT（kw）5.274.514.57无功损耗QT(kw)26.37 22.5322.85S30'(高）(KV·A)543.1463.7470.6Cos'0.90 0.90 0.911.3 变压器容量的选择 1.3.1总降压变电所变压器容量选择 每台容量3150KV·A 1.3.2 车间变压器容量选择 考虑到变压器在厂房建筑物内，故选用低损耗的S9系列10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用有有载调压方式，分接头5%，联接组别Dyn11,带风机冷却并配置温控仪自动控制。计算过程所需公式：高压侧视在计算负荷：考虑五年发展 ，得出的范围，继而选择变压器

16、容量根据计算书得出容量选择汇总表：补偿后的变压器容量选择汇总表变压器编号补偿后高压侧视在计算负荷S30（KV·A）考虑5年发展后的S'30（KV·A）选择变压器容量1（2）543.1693.110003（4）463.7591.810005（6）470.6600.610001.3.3 本章小结 本章介绍了无功补偿方案的选择、配电所变压器的选择原则，包括台数的确定原则和容量的确定原则，通过低压就地无功补偿方案确定了四个配电所的四个变压器的型号，并校验功率因素是否符合要求。第二章 短路电流计算短路电流计算是工厂供电系统运行分析的基础，也是设备元件、线路选择的基础。2.1

17、短路的原因、后果（一）原因：电气设备绝缘损坏；有关人员误操作；鸟兽为害事故（二）后果：短路时会产生很大的电动力、很高温度、元器件损坏；电压骤停、影响电气设备正常运行；停电、电力系统运行的稳定性遭到破坏；不平衡电流、不平衡逆变磁场、电磁干扰等出现。2.2 短路的物理过程及物理量 电路中存在电感，发生短路后，电流不能突变，有一个过渡过程即短路暂态过程。短路电流非周期分量衰减完毕的短路电流称为稳态电流，有效值是（1） 短路电流周期分量ip是因短路后电路阻抗突然减小很多倍，而按欧姆定律突然增大很多倍的电流 ；为短路次暂态电流有效值，即短路后第一个周期的短路电流周期分量ip的有效值。 （2） 短路电流非

18、周期分量inp是因短路电路存在电感，而按楞次定律在电路中感生的用以维持短路初瞬间电路电流不致突变的一个反向抵消且按指数函数规律衰减的电流（3） 短路全电流 （4） 短路冲击电流 ：短路全电流的最大瞬时值（短路后经过半个周期0.01s，ik最大）；短路冲击电流有效值：短路后第一个周期的短路电流有效值； 高压三相短路： 低压三相短路： 短路计算主要用于后面的电气设备选择（运用最大运行方式条件下的短路电流）、继电保护的设计与整定 2.3 短路电流计算本次设计运用的是标幺值法。步骤如下： 1、确定基准值，取，求 2、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 （1）电力系统的电抗标幺值 （2）电缆的电抗标幺

19、值 （3）电力变压器的电抗标幺值3.计算短路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)利用等效电路图进行电路简化，求出总电抗标幺值 (2)三相短路电流周期分量有效值 (3)三相短路电流 短路冲击电流：（高压侧）或（低压侧） 短路全电流最大有效值（高压侧）或（低压侧）(4)三相短路容量 根据计算表可得如下表： 最小运放形式下的短路电流计算表短路计算点 三相短路容量/MVA k-12.042.042.045.23.08130.7k-22.182.182.185.563.2939.68最大运放形式下的短路电流计算表短路计算点单位：KA 三相短路容量/MVA k-11.881.881.88

20、4.792.84120.48k-22.132.132.135.443.2238.762.4 本章小结本章主要是讨论和计算此配电所在短路故障情况下，10KV及0.4KV侧产生的电流，介绍了短路的原因、后果及其形式，简单分析了无限大容量电力系统发生三相短路的物理过程及物理量，重点进行了最大运行方式和最小运行方式下的短路电流计算。第三章 电气设备的型号规格的选择与校验6.1 概述一次设备可以分为：1)变换设备：其主要功能是按系统要求来改变电压或电流等，如变压器、电流互感器、电压互感器等；2)控制设备：其主要功能是按系统要求来控制电路通断，如断路器、隔离开关等；3)保护设备：其主要功能是用来对电力系统

21、进行过电流、电压保护，如避雷器等；4)补偿装置：其主要功能为补偿系统的无功功率，如电容器；5)成套装置：其主要功能为将一、二次设备组合成一体，如高压开关柜等。本次设计主要进行：10KV进线侧断路器、隔离开关、电流互感器 变压器高压侧断路器、隔离开关、电流互感器 变压器低压侧断路器、隔离开关、电流互感器的选择和校验。高压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压（KV) 电流（A）断流能力（KA或MVA） 动稳定度 imax 热稳定度It*t电缆 母线高压断路器高压隔离开关电流互感器电压互感器 低压一次设备的选择校验项目电气设备名称电压（V）电流（A）断流能力（KA）动稳定度 imax 热稳定度 I

22、t*t低压断路器 可不校验 可不校验低压刀开关 可不校验 可不校验低压负荷开关 可不校验 可不校验6.2 各电气设备选择的原则和条件要求（一）选择原则：1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求； 2）按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流进行选择； 按短路条件，包括动、热稳定度进行校验； 3）考虑电气设备运行的环境条件，如气温、湿度、海拔等； 4）与整个工程的建设标准协调一致，选用的产品均应具有可靠的试 验数据，并经正式签订合格，同类设备应尽量减少品种。（二）按正常工作条件选择与按短路条件校验的要求（1）按正常工作条件选择 1.按工作电压选择：设备的额定电压不应小于所在线路的

23、额定电压 2.按工作电流选择:设备的额定电流不应小于所在电路的计算电流 3.按断流能力选择：设备的额定开断电流或断流容量不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量，即 或者（2） 按短路条件检验 1. 动稳定度校验 电力动稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力，称动稳定。短路的动稳定条件必须满足下式，即： 或 式中，分别为电器的动稳定电流峰值和有效值，查有关手册或产品样本 2.热稳定度校验 短路的热稳定条件必须满足下式，即： 为电器的热稳定电流有效值；t为电器的热稳定试验时间；其中，为短路发热的假象时间（由于通过导体的短路电流不一定是,因此假定一个时 间，在此时间内，导体通过所产生的热

24、量，与实际短路电流ik或Ik在实际短路时间tk内产生的热量相等） 对于无限大容量系统中发生短路，发热假象时间可由下式进行计算： ,当时，可认为 校验短路热稳定所用的计算时间按下式计算，即： 为短路保护装置实际最长的动作电流；为断路器（开关）的断路时间。对于一般高压断路器，可取=0.2s6.3 电气设备的选择与校验计算为保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择时应满足 （1）发热条件：导线和电缆在通过正常最大负荷电流即I30时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度； （2）电压损耗条件：导线和电缆在通过正常最大负荷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； （3

25、）经济电流密度：使线路的年运行费用支出最小； （4）机械强度：导线截面不应小于其最小允许截面。6.3.1架空线的选择（一）条件：在考虑材质时，按“节约用铜、以铝代铜”原则选择铝芯材料。（二）电缆的选择与校验计算（以A线为例）（1） 按发热条件初步选择 考虑温度校验系数，使允许载流量=(）不小于通过相线的计算电流，即：（：额定负荷最高允许温度；：敷设地点的实际环境温度；：导线允许载流量所采取的的环境温度） （2） 校验热稳定度 利用公式： （：满足热稳定度的最小允许截面）（3） 校验电压损耗1） 产生原因：由于线路中存在着阻抗，所以线路通过负荷电流时要产生电压损耗，一般线路允许的电压损耗不超过5

26、%2） 公式为： 其中R,X均由附录表6得根据计算书可得：35KV进线架空线的选择校验表序号装设地点的条件LJL35铝绞线项目数据项目数据结论135KV35KV合格224.37A允许载流量135A合格3热稳定度35mm导线截面A35mm合格 6.3.2 10KV侧母线的选择(一)选择条件：一般情况下，采用铝母线；在持续工作电流较大，且位置特别狭窄的发电机、变压器出口处，以及污秽对铝有严重而对铜腐蚀较轻的场所，采用铜母线。在35kV及以下、持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线；35kV及以上的屋外配电装置，可采用钢芯铝绞线。本设计采用LMY矩形铝母线。(二)母线选择和

27、校验的计算（以A线为例）（1）动稳定校验（应力校验） 按下列公式校验为母线材料的最大允许应力，为母线通过时所受到的最大计算应力； M为母线通过时所受到的弯曲力矩，当母线档数为12时， 当母线档数大于2时， ；当母线水平放时， b为母线截面水平宽度，h为母线截面的垂直高度。 注：需考虑短路点附近交流电机反馈冲击电流，若额定电流>0.01，需计入感应电动机反馈电流=CKsh·MIN·MC为电动机反馈冲击倍数，感应电动机取6.5；Ksh.m为电动机的短路电流冲击系数，对310KV电动机取1.41.7（2） 热稳定校验利用公式：Amin=I(3) tima/C10KV侧母线的

28、选择校验表序号装设地点的电缆条件LMY-（40*4）mm项目数据项目数据结论110KV10KV合格285.30A允许载流量480A合格3动稳定度（应力校验）0.675MPa铝母线可承受 的应力70MPa合格4热稳定度74.17mmA40*4=160mm合格6.3.3 断路器的选择断路器是性能最完善的高压开关，它能在各种情况下迅速而可靠地熄灭电弧，它的最繁重的任务就是开断短路电流。为此，它有不同结构的灭弧装置，它的触头被灭弧室包围，一般看不到断口，所以也称“遮断器”。高压分类有：少油断路器、真空断路器、SF6断路器等；低压断路器：万能式和塑料外壳式。（一）选择的基本要求1)在合闸运行时应为良导体

29、，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性； 2)在跳闸状态下应具有良好的绝缘性； 3)应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间； 4)应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重量轻、安装维护方便。 （二）断路器选择的技术条件：（1）断路器的额定电压要不小于所在线路的额定电压 （2）断路器的额定电流要不小于最大电流 （3）断路器的分断电流要不小于三相短路电流周期分量； （4）动稳定度达到要求：断路器动稳定电流峰值要不小于短路冲击电流最大瞬时值； （5） 热稳定度达到要求：断路器在一定试验时间内通过的总热稳定电流要不小于假想 时间通过的短路实际电

30、流 6.3.4 隔离开关的选择 隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器。它是一种最简单的高压开关，类似低压闸刀开关，所以现场也有称闸刀的。它的主要用途是保证高压装置检修工作的安全。用隔离开关构成明显的断开点，将需要检修的高压设备与带点部分可靠地断开隔离。为了让检修人员能看到明显的断开点，从而产生安全感，所以隔离开关的触头必须全部敞露在空气中，不能装灭弧罩，因而不能用做操作电器来切断负荷电流，否则将造成严重的事故。因此，它一般只在电路已被断开的情况下，才能接通和断开。（一）选择的基本要求1)隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开； 2)隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离

31、，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全； 3)隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度； 4)隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压； 5)隔离开关的结构简单，动作要可靠； 6)带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。 （二）选择的技术条件 （1）隔离开关的额定电压要不小于所在线路的额定电压； （2）隔离开关的额定电流要不小于最大电流； （3）动稳定度达到要求：断路器动稳定电流峰值要不小于短路冲击电流最大瞬时值； （4） 热稳定度达到要求：隔离开关在一定试验时间内通过的总热稳

32、定电流要不小于假 想时间通过的短路实际电流 6.4 本章小结 本章以各种线路和电气设备的选择为主，给出了设备选择的一般原则以及各种电气设备的选择条件和动、热稳定的校验条件，包括10KV进线电缆、10KV侧母线、隔离开关、断路器、互感器等，并对它们进行了具体的选型和校验。§7 第六部分 继电保护7.1 概述在电力系统中，继电保护是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要的工具。电力系统运行中，由于天气的影响、设备的缺陷和绝缘的老化、运行维护不当和操作失误等原因，会使电力系统中各电气元件发生各种故障，造成严重危害。因此，任何电力系统在设计和运行时，必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工

33、作状态，并利用继电保护装置予以消除，以保证电力系统正常运行。（一）继电保护装置的任务1)当被保护的电气元件发生故障时，保护装置迅速动作，使断路器跳闸，将故障的电气元件从电力系统中切除，使其损坏程度最小，并保证无故障部分继续正常工作；2)当被保护的电气元件出现不正常工作状态时，保护装置发出信号，告诉运行人员予以处理。（二）对继电保护装置的要求1)选择性当供电系统发生故障时，只离故障点最近的保护装置动作，切出故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。保护装置满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。如果供电系统发生故障时，靠近故障点的保护装置不动作（拒动），而离故障点远的前一级保护装置动作（越级动作）

34、，就成为“失去选择性”。2)速动性为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快的动作，切出故障。3)灵敏性灵敏度或灵敏系数是表征保护装置对其保护区内故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时的反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。过电流保护的灵敏度或灵敏系数，用其保护区内在电力系统为最小运行方式时的最小短路电流与保护装置一次动作电流（即保护装置动作电流换算到一次电路的值）的比值来表示。 4)可靠性保护装置在应该动作时，就应该动作，不应该拒动；而不应该动作时，就不应该误动。保护装置的可靠程度，与保护装置

35、的元件质量、接线方案以及安装、整定和运行维护等多种因素有关。（三）电力变压器的继电保护电力变压器是电力系统的重要设备，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度，装设性能良好、动作可靠的保护装置。1) 瓦斯保护：对于油浸式变压器，用以反应变压器油箱内故障及油面降低；2)差动保护：用以反应变压器绕组、套管及引出线相间短路；3)电流速断保护：对于容量为10MVA以下的变压器，且当其过电流保护的动作时限大于0.5s，可装设电流速断保护，以代替丛差动保护；4)接地保护：对于大电流接地系统中中性点直接接地运行的变压器，应装设零序电流保护，用作外部接地短路及

36、变压器内部接地短路的后备保护；5)过负荷保护：变压器过负荷时，应利用过负荷保护发出信号，在无人值班的变电所内也可将其作用于跳闸或自动减负荷；6)过励磁保护：对于大容量变压器，应装设过励磁保护，动作于信号或跳闸。7.2 继电保护方案设计 本次设计分为电力线路保护（分为前后两段线路，WL1：10KV电缆进线到10KV母线后KA2前；WL2：10KV母线侧KA2到车间终端出线）和变压器保护。 均采用：（1）定时限过电流保护，优点：动作时间比较精确，整定简便，且动作时间与短路电流大小无关，不会因短路电流小而使故障时间延长。缺点是：所需继电器多，接线复杂，且需直流操作电源，投资较大。缺点：越靠近电源处的

37、保护装置，其动作时间越长；（2）电流速断保护：一种瞬时动作的过电流保护。采用原因：过电流保护其动作时间越长，短路电流则靠近电源越大，危害也更严重。根据GB50062-1992规定，在过电流保护动作时间超过0.5-0.7s时，应装设瞬动的电流速断保护。根据本设计进行解释：（一）过电流保护：带时限过电流保护的动作电流，应躲过线路的最大负荷电流(包括正常过负荷电流和尖峰电流)，以免保护装置误动作；其返回电流，也应躲过线路的最大负荷电流，否则保护装置还可能发生误动作。本设计中：当k-1点发生故障时，靠近k-1的保护装置KA1开始动作，断开QF1，切除故障WL1，动作电流必须躲过该段线路最大负荷电流，且

38、返回电流也应躲过该段线路最大负荷电流。当k-2点发生故障时，靠近k-2的保护装置KA2开始动作，断开QF2，切除故障WL2，这时由于WL2被切除，保护装置KA1立即返回起始状态，不再断开QF1。但KA1作为WL2段线路的后备保护，当KA2因故障不能动作时，KA1经过相应时间开始动作，断开QF1，保护线路。（2） 速断保护：为保证前后两级瞬动的电流速断保护的选择性，电流速断保护的动作电流应躲过保护线路末端的最大三相短路电流，这样能避免在后一级速断保护所保护的线路首端发生三相短路时前一级速断保护误动作的可能性。 本设计中，前一段线路WL1末端k-1点的三相短路电流，由于距离很短，与下一段电路WL2

39、首端k-2点几乎相等，因此KA1的速断保护只有躲过k-1点的短路电流，才能躲过下一级保护的首端k-2短路电流，防止k-2点短路时KA1误动作。进行灵敏度校验时，应用线路首端在系统最小运行方式下的两项短路电流作为最小短路电流来校验。（注：WL1的首端短路电流没有数据，因此在本设计中假设它与末端几乎相等）7.3 继电保护方案整定计算7.3.1 线路保护的过电流、速断保护的整定计算（一）线路过电流保护（1）定时限的过电流保护动作电流Iop的整定原则是：动作电流Iop应躲过线路的最大负荷电力（包括正常过负荷电流和尖峰电流）IL.max，以免保护装置在线路正常运行时误动作，即 Iop.I>IL.m

40、ax，其中，Iop.I为过电流保护一次动作电流保护装置的返回电流Ire也应躲过IL.max，否则，保护装置还可能发生误动作。 ：线路的最大负荷电流，可取为（1.53）：保护装置的可靠系数，对定时限，取1.2，对反时限，取1.3；：保护装置的结线系数，对相电流结线取1，对相电流差结线取；：电流继电器的返回系数，一般取0.8； （2）动作时间的整定过电流保护的动作时间应按“阶梯原则”整定，以保证前后两级保护装置动作的选择性。在后一级保护装置所保护的线路首端发生三相短路时，前一级保护的动作时间t1应比后一级保护中最长的动作时间t2大一个时间级差t即 t1t2+ t （3）过电流保护的灵敏度：保护灵敏

41、度。对于线路过电流保护，应取被保护线路末端在系统最小运行方式下的两项短路电流。而。因此按照规定过电流保护的灵敏度的条件为：当过电流保护灵敏度达不到上述要求时，可采用下属的低电压闭锁保护来提高灵敏度。（二）线路电流速断保护 （1）电流速断保护的动作电流（速断电流）的整定公式为：式中，为可靠系数，对DL型电流继电器取1.21.3，对GL型电流继电器取1.41.5，对过流脱扣器，取1.82； （2）电流速断保护的灵敏度：电流速断保护的灵敏度按其安装处（即线路首段）在系统最小运行方式下的两项短路电流作为最小短路电流来检验。必须满足的条件为： 7.3.2 变压器保护的过电流、速断保护 变压器保护的过电流

42、、速断保护计算(一）变压器过电流保护：（1）过电流保护动作电流的整定 （2）过电流保护灵敏系数校验(：变压器二次侧最小运放条件下的两相短路电流折算到一次侧）（二）变压器电流速断保护：1、 电流速断保护动作电流的整定计算公式 （：变压器二次侧最大运放条件下的三相短路电流折算到一次侧）2、 电流速断的保护灵敏度校验 在本设计中采用： （1）装设瓦斯保护。当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作与信号；当产生大量瓦斯时，应动作与高压侧断路器。 （2）装设定时限过电流保护：采用DL-10型电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式。根据计算书计算结果： Iop/ASp（过）Iqb

43、/AnqbSp（速）过电流保护8.443.39速断保护475.91.73经检验，均满足灵敏度要求7.4 本章小结 本章主要是介绍了继电保护，它广泛应用于高压供配电系统中，其保护功能很多，是实现供配电自动化的基础。本次设计为10kv配电网络设计了线路保护和变压器保护，采用定时限过电流保护的方式，采用DL-10电流型继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式，分别进行了过电流保护、速断保护及其灵敏度的计算，提供了一个良好的保护方案。§8 防雷措施8.1 概述 （一）雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷

44、电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，供电系统的危害极大。有关的防雷措施； （二）雷击基本形式：直接雷击、间接雷击、雷电波侵入； （三）雷电的形成：直击雷形成：当空中的雷云靠近大地时，雷云与大地之间形成一个很大的雷电场。由于静电感应作用，使地面出现雷云的电荷极性相反的电荷。当两者在某一方位的电场强度达到2530kVcm时，雷云就会开始向这一方位放电，形成一个导电的空气通道，称为雷电先导。先导相通道中的正、负电荷强烈吸引中和而产生强大的雷电流，并伴有强烈的雷鸣电闪。这就是直击雷的主放电阶段，时间一般约50100s。感应雷形成：当雷云出现在架空线路上方时，线路

45、上由于静电感应而积聚大量异性的束缚电荷，当雷云对地或其他雷云放电后，线路上的束缚电荷被释放而形成自由电荷，向线路两端泄放，形成电位很高的过电压波，对供电系统危害也很大。8.2 防雷设备（1） 闪接器：专门用来接受直接雷击的金属物体。有避雷针、避雷线、避雷网（2） 避雷器：防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其他建筑物内，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。主要是阀式避雷器、排气式避雷器、保护间隙、金属氧化物避雷器。（3） 防雷措施：（1）装设避雷针 室外配电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之内或变

46、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个最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。 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阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时，其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。8.3 本次设计的具体的防雷措施（1）为防直击雷，在每个配电所外装设避雷针， （2）为防止雷电过电压波沿线路侵入配电所，主要措施如下： 在10KV进线断路器的1KM前侧和10KV母线侧装设一组高压阀式避雷器，避雷器型号可以为FZ-10型； 在10KV高压配电室内装设有GG-1A(F)-54型开关