电气工程与自动化毕业设计硫酸厂6kv高压配电所设计

1、浙江大学远程教育学院本科生毕业（设计）论文题 目 硫酸厂6KV高压配电所设计 专 业 电气工程与自动化学习中心 安徽铜陵奥鹏学习中心 姓 名 王少波 学 号 L20960620005指导教师 郑蓉二0一一年五月三 日摘要华兴公司现有两套200kt/a硫铁矿制酸生产线，为增强硫酸行业市场竞争力，生产更高品质的硫酸产品，集团公司拟计划新增一套200kt/a硫铁矿制酸生产装置。此次设计即为该新生产装置供配电的配电所，要求根据负荷在现有场地就近新建一6KV高压配电所，编号为304#配电所。关键词：6KV，高压配电所，功率补偿，继电保护，综保设计目录一、设计说明4（一）拟建6KV配电所概况4（二）304

2、配电所负荷情况4（三）设计内容4二、设计原则及依据5（一）高压配电所设计的一般原则5（二）设计依据5三、304高压配电所地址选取6（一）选址原则6（二）地址选择6四、负荷计算分析6（一）负荷计算的内容和目的6（二）负荷计算的方法7（三）负荷计算过程7五、主接线方案设计7（一）主接线类型7（二）电气主接线设计原则7（三）本配电所主接线选择7六、配电设备选取7（一） 高压设备选择7（二）配电所高压开关柜的选择8（三）设计与结构8（四）低压配电所低压开关柜的选择9七、继电保护定值计算及二次保护回路9（一）继电保护计算9（二）变压器保护10（三）高压电机保护10（四）电源进线BZT11（五）电容器组保

3、护定值整定11（六）二次回路操作电源11八、高压配电所的进出线电缆选择13（一）发热条件13（二）电压损耗条件13（三）经济电流密度14（四）机械强度14九、防雷与接地14（一）防雷设备14（二）防雷措施14（三）接地15十、结论16十一、主要参考文献17一、设计说明（一）拟建6kv配电所概况 新建6KV配电所名称为华兴公司304#高压配电所，是公司三套200kt/a硫铁矿制酸生产线主要高压配电所，主要为三期200kt/a硫铁矿制酸生产线供电。本配电所的负荷类型为：类负荷30%，类负荷50%，类负荷20%。大部分用电类型为动力用电。本配电所位置位于靠近负荷中心的地方。（二）304高压配电所负荷

4、情况304高压配电所负荷情况如附表一（三） 设计内容304高压配电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合分公司供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、配电所地址选取依据使用单位用电实际情况和相关规范规定合理选择配电所地址。2、负荷计算及功率补偿设计高压配电所的负荷计算，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，从而求出高压配电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。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

5、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。3、主接线方案设计配电所的主接线应根据配电所所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。4、高、低压设备的设计及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

6、成果。5、继电保护计算高压配电所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。然后根据短路电流计算出BZT、变压器、电动机继电保护。6、二次回路操作电源设计为了监视，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接线系统，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

7、计成果。7、综保设计配电所是电力系统组成的一个重要环节，是电力网中线路的重要连接部分，其作用是变换电压、汇集和分配电能。配电所能否正常运行关系到电力系统的稳定和安全，因此对配电所进行监控和保护具有十分重要的意义。配电所计算机监控技术是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合，将配电网在正常及事故情况下的监测、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起。改进供电质量，力求供电最为安全、可靠、方便、灵活，经济性好，配电所管理更为有效，从而改善供电质量，提高服务水平，减少运行费用。8、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

8、产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本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，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。二、设计原则及依据（一）高压配电所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，进行高压配电所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

9、，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。3、 近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正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要。（二）设计依据1、10kV及以下变电所设计规范（GB5005394）2、华兴公司提供的可行性研究报告3、相关法律法规及规范标准三、304

10、#配电所地址选取（一）高压配电所选址原则1、接近负荷中心；2、进出线方便；3、接近电源侧；4、设备运输方便；5、不应设在有剧烈振动或高温的场所；6、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧；7、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；8、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定；9、不应设在地势低洼和可能积水的场所。（二）304#高压配电所地址选择根据高压配电所选址原则304高压配电所地址

11、选择如附图一四、负荷计算分析（一）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，

12、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。（二）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几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd无功功率: Q30 = P30 ·tg视在功率: S3O = P30/Cos计算电流: I30 = S30/3UN （三）负荷计算过程取Kp = 0.9; Kq = 0.95根据表一可算出：P30i = 5970kW; Q30i = 4485kvar则 P30 = KPP30i = 0.9×6520kW = 5373kWQ30 = KqQ30i = 0.9

13、5×5463kvar = 4261kvarS30 = (P302+Q302)1/2 6857KV·AI30 = S30/3UN 628ACOS = P30/Q30 = 5373/6857 0.78其厂房负荷计算结果如附表二五、主接线方案设计（一）电气主接线的类型常见的电气主接线类型有：单母线接线，单母线分段接线，双母线接线，单母线带旁路接线，双母线带旁路接线等。（二）工厂配电所主接线设计原则1、配电所的主接线应根据配电所所在电力网中的地位、出线回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。并应满足供电可靠、运行灵活、操作检修方便、节约投资和便于扩建等要求。当能满足运行要求时，配电所

14、高压侧宜采用断路器较少或不用断路器接线。2、10kv及以下配电所母线绝大部分为单母线或者单母线分段。因一般配电所出线回路较少，母线和设备检修或清扫可趁全厂停电检修时进行。此外由于母线较短，事故很少，因此，对一般工业企业的配电所采用单母线或者单母线分段的接线方式已经满足供电要求。（三）本配电所主接线选择综合考虑本配电所在工厂供电电网中的地位，负荷性质，负荷对供电可靠性的要求，运行的灵活性，操作的方便性，投资的经济性及以后的扩建等要求，本配电所的主接线选择单母线分段。主接线如附图二。六、配电设备的设计及选择（一）高压设备的选择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

15、求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。高压开关柜的选择应满足变电所一次电路图的要求，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TMY型硬母线（二）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6KV电源进线，电动机和变压器回路较多，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，这里

16、选择ABBZS1型。（三）设 计 与 结构ZS1 开关柜 的 设 计 ， 应 使 得 正 常 运 行 、 监 视 和 维 护 工 作 能 安 全 方 便 地 进 行 。 维 护 工 作 包 括 ： 通 常 的 相 序 检 测 ， 元 件 的 维 修 、 电 缆 故 障 的 寻 找 和 电 缆 的 接 地 ， 耐 压 试 验 等 。 对 于 额 定 参 数 和 结 构 相 同 而 需 要 替 代 的 元 件 应 能 互 换 (含 可 移 开 部 件 )。 1、一般结构要求（1） ZS1 开关柜以固定的柜体和可抽出部件（简 称 手 车）两大部分组成。根据柜内电气设备的功能，柜体用隔板分成四个不同的

17、功能单元：母线室、断路器室 、电缆室和低压室。柜体的外壳和各功能单元之间的隔板均采用敷铝锌钢板弯折后拴接而成.（2）ZS1开关柜可抽出部件可配置 VD4 型真空断路器，HA 型SF6 断路器，电流互感器，电压互感器，隔离装置等.（3） 为提高相间及相地间绝缘强度，缩小体积，主回路导体采取复合绝缘以及均匀电场等必要措施。(4)柜门采用高强度钢板制作,每个柜门采用坚实可靠的铰链及三个高强度的门锁锁紧，且用较为理想的密封条将其严密地封闭， 在 不 使 用 工 具 时 ， 柜 门 无 法 打 开 、 拆 下 或 移 动。 门上的观察窗一律采用10mm双层胶粘的防爆玻璃制成，以确保操作人员及开关设备的安

18、全。2、压力释放装置(1)开关柜的顶部，在断路器室、母线室和电缆室的上方均设有压力释放装置，当发生内部故障电弧，开关柜内部气压升高 时 ，顶部装设的压力释放金属板将被自动打开，释放压力和排泄气体。 装 设 在 门 上 的 特 殊 密 封 圈 把 柜 前 面 封 闭 起 来，以 确 保 操 作 人 员 和 开 关 柜 的 安 全。(2)在每组柜体的两侧面均加保护端板，在柜与柜的拼接处，存有一定的间隙，以减少故障电弧对邻柜之影响。3、联锁(1)只有当断路器 处在分闸状态 时，才能够将断路器手车从试验位置推入工作位置，或从工作位置抽出到试验位置；(2) 只有当断路器手车在工作位置或试验位置且完全到位

19、时，才能对断路器进行分合闸操作；(3) 只有当断路器 手车处于试验或抽出位置时，才可以对接地开关进行分合闸操作；(4) 当断路器处于工作位置时，其二次插接被锁定，只有当断路器手车处于试验位置时，二次插接才可以拔出或插上；（5) 当接地开关处于分闸状态时，断路器 手车才能够从试验位置向工作位置移动；（6) 当 选 用 带 接 地 开 关 的 负 荷 开 关 时 ， 其 本 身 的 联 锁 机 构 应 保 证 负 荷 开 关 和 接 地 开 关 不 能 同 时 合 闸 ； （7) 当 选 用 SF6 断 路 器 时 ， 断 路 器 具 有 内 部 气 压 降 低 闭 锁 操 作 的 功 能 ； h

20、) 只 有 当 隔 室 的 元 件 不 带 电 并 且 接 地 的 情 况 ， 隔 室 的 门 和 盖 板 才 能 开 启 。 4、接 地 装 置 （1) ZS1开 关 柜 主 接 地 母 线 应 符 合 GB 3906 的 6.8接 地 的 规 定 ， 是 以 截 面 积 为 240 mm2 的 铜 排 预 制 而 成 ， 开 关 柜 安 装 定 位 后 再 用 同 样 截 面 积 铜 排 将 各 柜 的 主 接 地 母 线 联 接 。 接 地 处 应 有 明 显 的 接 地 符 号 。 （2) 接 地 开 关 EK6 系 户 内 交 流 高 压 接 地 开 关 ， 应 满 足 标 准 GB

21、 1985 的 要 求 。5、ZS1开关柜技术参数技术参数如附表三（四）低压配电所低压开关柜的选择硫酸厂低压配电室特点就是电动机类负载较多，且电机从几KW到几百KW都有，停送电操作较为频繁，而硫酸厂布置特点故配电室要求占地不能太大，所以考虑占地省，又安全我们采用了用ABB的MNS抽屉柜。七、继电保护定值计算及二次保护回路（一）继电保护计算概述按GB5006292电力装置的继电保护和自动装置设计规范规定：对于高压侧为610KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护；如过电流保护动作时间大于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4

22、00KV·A及以上的车间内油浸式变压器，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。在本设计中以1600KVA变压器为例，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。本系统采用标么值计算，取基准容量Sj=100MVA，基准电压为Uj=6.3KV。电源到12配高压母线的总电抗标么值X*；系统为最大运行方

23、式时X*=0.39；系统最小运行方式时X*=0.49312配变压器额定阻抗电压800KVA-1600KVA均为Ud%=4.5 630KVA为Ud%=4 见系统图图（1）示：（二）变压器保护定值计算1、 容量为1600KVA变压器保护定值计算、d1点短路电流和d2点穿越短路电流计算当d1点短路时：Id1（3）=I*d1Ij1=1/X*Sj/Uj1=1/ X100/6.3Id1·min（3）= 1/ 0.493100/(6.3)=2.039.16=18.58(KA)当d2点短路时: Id2=I*d1Ij2=1/X*(2)Sj/Uj2其穿越短路电流即是将Id2折算到高压侧,用Id2= Id

24、2/KT= Id2Uj2/Uj1 =1/X*(2)Sj/Uj2Uj2/Uj1=1/X*(2)Sj/Uj1此处X*(2)= X*+X*b= X*+Ud%/Se= X*+4.5/1.6= X*+2.813系统最小运行方式时两相短路穿越电流: I(2)d2.min=/2I(3)d2.min=/21/( 0.493+2.813)Sj/Uj1=2405(A)、过电流保护的整定计算过电流保护的起动电流计算：变压器一次侧额定电流Ieb=146.6A，两相式接线（Kj=1），Ki=200/5；并取Mgh=3（此时不考虑Kk和Kf），继电器起动电流为：Idz·j= Kj/kIMghIeb=1/2003

25、5146.6=10.99(A) 取Idz·j=11(A) 过电流保护动作时限整定取0.7S校验灵敏度: 按变压器二次侧d2点在系统最小运行方式时两相穿越短路电流I(2)d2.min来校验. 因为Idz·1 =Ki Idz·j/Kj =200/511/1=440（A）所以KL（2）= I(2)d2.min /Idz·1=2405/440=5.46>1.52、 同理容量为1250KVA变压器保护定值计算 过电流保护的起动电流计算为：Idz·j= Kj/kIMghIeb=1/20035114.6=8.59(A) 取Idz·j=9(A)

26、校验灵敏度: Idz·1 =Ki Idz·j/Kj =200/59/1=360（A）所以KL（2）= I(2)d2.min /Idz·1=2405/360=5.68>1.53、 容量为1000KVA变压器保护定值计算 过电流保护的起动电流计算为：Idz·j= Kj/kIMghIeb=1/2003591.6=6.87(A) 取Idz·j=7(A)校验灵敏度: Idz·1 =Ki Idz·j/Kj =200/57/1=280（A）所以KL（2）= I(2)d2.min /Idz·1=2405/280=8.5>

27、;1.54、容量为630KVA变压器保护定值计算 过电流保护的起动电流计算为：Idz·j= Kj/kIMghIeb=1/2003557.7=4.3(A) 取Idz·j=5(A)校验灵敏度: Idz·1 =Ki Idz·j/Kj =200/55/1=200（A）所以KL（2）= I(2)d2.min /Idz·1=2405/200=12>1.5（三）250KW高压电机保护定值计算 电动机过电流整定：Idz·j=KkKjIed/KfKi=1.2124/0.8530=1.13(A)电动机速断保护整定:Idz·j=KkKjIq

28、·max/Ki=1.21248/30=7.7(A)校验灵敏度: KL（2）= Klx(2)×(I(3)d2.min /Idz·1)=0.85×2405/(3.7×30)=181.5 （四）电源进线BZT根据运行经验，工作电源的释放电压一般为网络额定电压的25%，即满足要求。因此工作电源电压跳：25V 低电压保护启动时间取：t=1S备用电源电压一般为网络额定电压的70%，备用电源电压：70V 电压回路断线闭锁BZT（五）电容器组保护定值整定电容器组参数：容量1500KVAR，Ue=6KV，Ie=192A CT=150/5定时限过电流：动作电流Id

29、z=(Kk×Kjx×Ie)/ni=(1.2×1×192)/30=7.68A定时限过电流保护动作整定值为8A，动作时限0.4S灵敏系统校验:Klm=(3/2)×Idmin/Idz1.21.5 =(0.866×42.985)/8=4.6531.21.5 满足灵敏度要求。单相接地保护:300mA动作于跳闸，动作时限1S低电压保护整定计算：Udz=（Kmin/ny）×Uhm=(0.5/60) ×6.3=0.55KV=55V低电压保护整定值为55V，动作时限0S过电压保护整定计算：U=Kv（1-A）/ ny ×Ue

30、m=110V过电压保护整定值为110V，动作是时限4S。（六）二次回路操作电源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。直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镍蓄电池两种；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。采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行情

31、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，使用寿命长，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，可使二次回路大大简化，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。故12高压配电室采用直流操作。经过直流负荷统计及计算选择容量为65AH直流屏。每套直流屏系统由1面微机高频开关电源屏(含2个10A模块)、1面电池屏及1组65AH型阀控式密封铅酸蓄电池蓄电池(18只/组，装于蓄电池屏内)组成，系统装设WZCK-11型微机直流系统监控装置、ZTY13型自动调压装置、江都华宇生产的HDM-1000型

32、电压绝缘监察装置各1台；接线方式为单母线。设闪光母线。1、 高频开关电源屏技术要求（1）、型号：PZ61-ZK-20/220 （含2个10A模块）。（2）、整流装置由数个高频开关电源模块组成N1冗余并联组合供电方式，充分保证各种状态下的输出电流、电压。电源模块可带电更换，个别模块故障不会影响系统的正常工作。（3）、充电屏具有对蓄电池的自动及手动充电、浮充电及均衡充电功能。具有按照阀控式密封铅酸蓄电池的特性自动充电的功能，并具有根据温度变化自动补偿浮充电电压的功能。（4）、充电屏能承受2In以上的短时冲击电流，并具有良好的软启动功能，可避免对电池及直流系统造成的冲击。（5）、高频开关电源屏交流输

33、入端装设防雷器，并结合整流模块内部的D级防雷器，具有高效快速等优点，可有效吸收雷击，将雷电对系统的危害降至最小。（6）、整流装置可实现本地和远方投切控制。（7）、充电屏可通过采用EMI滤波措施有效防止高频干扰进入交流系统。（8）、高频开关整流模块特点：整流模块采用高频开关脉宽调制控制技术，取消了工频变压器和电抗器，具有体积小，重量轻，效率高，技术指标高等优点。整流模块可通过内部CPU进行整流模块的比较、放大运算电路的PI控制运算和参数设定，实现整流模块的全数字化控制；同时可通过数字口与直流系统监控装置配合，实现与外部信息的交换及对内部故障信息的判断处理。整流模块工作方式分为自主和受控两种：通常

34、情况下，模块处于受控方式，其工作状态由微机直流系统监控装置控制；当监控装置因故障退出时，整流模块自动进入自主控制方式，按预先设定的正常浮充电压值运行，保证系统安全供电。整流模块的直流输出采用无级限流，可根据蓄电池充电电流及负荷电流的大小，手动或由系统监控装置自动选择限流值，保证电池不过充、不欠充，充电电流调整范围为20100%；并联模块间的均流采用先进的低差自主均流技术，具有很高的均流精度。整流模块具备完善的保护及告警功能：包括输入欠压、过压、缺相，输出欠压、过压、过流、功率器件过热等。整流模块内还设置了短路回收特性，既使模块长期处于短路状态也不会损坏。（9）、直流系统装设1台WZCK-11型

35、微机直流系统监控装置，具有以下特点和功能：硬件由以486为CPU的工控主板为核心组成。包括工控主板、液晶显示器、操作键盘、A/D模块、开入模块、开出模块等组成。可对直流系统中的高频开关整流模块、蓄电池监视装置、微机直流绝缘检测装置、直流隔离电压变送模块、蓄电池环境温度检测模块等下级监测控制设备实施数据采集并加以显示，并可根据系统的各种设置数据进行告警处理和历史数据管理，同时对这些处理结果加以判断，根据不同的情况实行电池智能管理、输出控制等操作；最后监控装置通过RS485串行口实现与上位机的通信，将数据上送或接受上位机的指令，实现直流系统的集中监控和“四遥”功能，即遥测功能： 遥信功能：遥控功能

36、：遥调功能： （10）、整流器屏技术参数：交流输入电压： 380V±15交流输入频率： 50HZ±10%直流输出额定电压：220V直流额定输出电流： 20A稳压精度： ±0.2稳流精度： ±0.5纹波系数： ±0.3%均流不平衡度： ±5噪声： 55dB（11）、主母线采用阻燃绝缘铜母线，直流屏能承受10KA的短路电流。（12）、馈线开关选用法国施耐德C32H-DC系列直流断路器。馈出线为5回合闸，5回控制。（13）、直流屏装设1套HDM-1000型电压和绝缘监察装置，可检测直流母线电压及母线的绝缘状况。（14）、系统装设1套由ZTY

37、13型自动调压装置，容量为20A/30V，该装置可根据输入电压的高低自动调整降压硅堆的数量，使控制母线电压始终保持在一定的范围内；当其中任一级降压硅堆开路时，ZTY13的控制装置自动闭锁与其并联的直流接触器，将开路的硅堆短接，保证控制母线供电不间断，并且发出报警信号。（15）、直流系统的工作状态、开关位置、参数等可实现自动控制、自动诊断、自动报警、自动存储、自动显示等处理，全面实现无人值守。2、 蓄电池（1）、蓄电池柜采用封闭式加强型柜式结构，防护等级不低于IP30。（2）、蓄电池柜前门为单门可方便地进行蓄电池的维护和保养。（3）、蓄电池柜装设1组阀控式密封蓄电池，65AH，每组18只，单只电

38、池电压为12V。八、 高压配电所的进出线电缆选择为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行电缆截面时必须满足下列条件:（一）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生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。（二）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。（三）经济电流密度35KV及以上的高压线路及电压在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

39、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。（四）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。母线也应校验短路时的稳定度。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。九、防雷与接地（一） 防

40、雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，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。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来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。（二）防雷措施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

41、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设避雷线。（1）、提高线路本身的绝缘水平 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。（2）、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，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（3）、装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产

42、生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。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，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。（4）、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。2、变配电所的防雷措施（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

43、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。表五 阀式避雷器至310KV主变压器的最大电气距离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（如IT系统），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。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带

44、，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。（三）接地1、接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干

45、线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。2、确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢（1）、确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE 250V/IERE 10式中IE的计算为IE = IC = 60×(6035×4)A/350 = 34.3A故 RE 350V/34.3A = 10.2综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE10（2）、接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所23m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊

46、接。（3）、计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的 = 100·m则单根钢管接地电阻RE(1) 100·m/2.5m = 40（4）、确定接地钢管数和最后的接地方案根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得E 0.66。 因此可得n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.66×4) 15考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作 地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。十、结论（一）数字化加强

47、了电力系统运行的稳定性，减少了漏洞。实施后，保护测控单元分散在各开关柜上，替代了原有的老式继电器和仪表；目前一根光缆就可以取代原有100多根控缆，大大减少了数据、信号的传输环节，避免了信号误报、不报现象的发生，确保了“遥信、遥控、遥测、遥调”的准确性和及时性。（二）电脑报警后台的建立，为管理决策部门提供了及时全面和可靠的信息。改造完成后，304高压配电所形成了一个6KV以上的电力信息网络，电力系统运行方式、数据报表、潮流图、报警信息等均能在电脑后台上体现，方便有权限的单位、部门随时快速查阅、全面了解系统运行情况，根据报警信息和潮流图来对电力系统进行经济运行分析和可靠性分析，为系统运行情况的及时

48、调整提供了依据。（三）实现资源共享，减少重复劳动，提高工作效率，为精益化生产、创办节能型企业提供了保证。过去，我们需要花大量的时间去巡检、抄表、算表、报表。实施后的304配电室实现了无人值班配电室，各种报表数据通过网络，按照我们规定的格式自动生成，减少了单一、重复的劳动。需要报表的各部门、单位也可以随时通过网络浏览，免去了1小时一报表的束缚。过去每年都需要校验大量的继电器、仪表，改为综保后也成为免维护，大大节约了人力，提高了工作效率；实时的准确性的数据为下一步的节能分析、运行方式调整、精益化生产提供了有力保证。十一、主要参考文献1、电力工程电气设计手册水利电力部西北电力设计院编，中国水电出版社,19902、电气设备实用手册（上、下册）周文俊主编，中国水电出版社,20013、变电所设计丁毓山主编，辽宁科学技术出版社,19934、供配电线路技术手册李兆华，李斌编，中国电力出版社，2008年11月5、电力系统分析何仰赞,温增银主编，华中科技大学出版社,20016、变电站综合自动化技 黄益庄主编，中国电力出版社,19997、供配电技术 唐志平 电子工业出版社 2009年6月8、变电站综合自动化原理及应用丁书文主编.中国电力出版,20029、发电厂及变电所的控制（二次部分）文锋主编.中国电力出版社,2001 10、电力系统过电压保护董振亚主编，中国电力出版社,199711、电力系统继电