毕业设计(论文)某机械修造厂全厂总降压变电所的设计

1、摘要本课题实现了某机械修造厂全厂总降压变电所的设计。首先确定总体放案， 并通过全厂负荷情况确定主变压器及容量，并对功率补偿进行计算，确定合适 的电容器，再确定变压器的接线方式。第三章对短路电流进行计算，以确定电 器设备，然后进行校验，用以确定高压开关柜的型号，高压侧采用 JYN1-35 型， 低压侧选用 JYN2-10 型，且均能满足要求，性能较为优良。在第五章中，对主变压器，线路进行气体、过电流、过负荷、电流速段保 护、差动保护，并对保护进行了整定计算，做出保护设计图。同时，在考虑到 地形、环境、经济、节约土地及方案的要求，确定了总降压变电站的平面布置 图，最后对接地防雷进行了设计。设计还对

2、功率补偿方式进行了专题设计，采用无功功率补偿方式，是目前 较为先进的补偿方式，用来降低由于被补偿电容的不合理造成的功率因数不稳 定和电网的波动。关键词 负荷计算， 功率补偿， 短路电流计算， 电器选择校验 ， 设备 保护，接地防雷AbstractThis topic has realized some mechanical repair shop entire factory always voltage dropping resistor transformer substation design. First determined the overall puts the document

3、, and through the entire factory load situation determination main transformer and the capacity, and carries on the computation to the power compensation, determined the appropriate capacitor, determines the transformer again the wiring way. Third chapter carries on the computation to the short-circ

4、uit current, by the definite electric appliance equipment, then carries on the verification, with by determined the high-pressured switch cabinet the model, the high-tension side uses JYN1-35, the low pressure side selects JYN2-10, also can satisfy the request, the performance is fine.In the fifth c

5、hapter, to the main transformer, the line carries on the gas, the electric current, the load, the electricity speed of flow section protection, the differential motion protection, and to protected has carried on the installation computation, made the protection design drawing. At the same time, was

6、considering the terrain, the environment, the economical, the frugal land and the plan request, had determined always the voltage dropping resistor transformer substation floor-plan, finally docked anti-radar has carried on the design.The design has also carried on the special design to the power co

7、mpensation way, selects the reactive power compensation method, is the present more advanced compensation way, uses for to reduce because is compensated the power factor which the electric capacity creates not reasonably unstable and the electrical network undulation.Keyword work-load computation ，

8、power compensation ， short-circuit current， electric equipment verification ， Protection equipment docked anti-radar目 录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document 摘要 I HYPERLINK l bookmark2 o Current Document Abstract II HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 引言 1 HYPERLINK l bookmark8

9、 o Current Document 第一章负荷计算 2 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 负荷计算 3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 功率损耗的计算及无功功率 4变压器的功率损耗计算 4无功功率补偿 5线路损耗 6144无功补偿后对变压器进行校验 6 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第二章主接线方案的设计 7 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 变压器台数的确定 7变压器台数的确定 7 H

10、YPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2变压器容量的确定 9 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 2.3总降压变电所的主接设计 9 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第三章短路电流计算 12 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第四章 主要电器设备选择 15 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 第五章 继电保护的选择与整定 22 HYPERLINK l b

11、ookmark30 o Current Document 继电保护概述 22 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 主变压器保护 22气体保护 22变压器的过电流保护 23电流速段保护 24变压器的过负荷保护 25变压器的差动保护 26 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 备用电源自动投入装置 27 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 第六章配电装置设计 29 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 6.1变电

12、所的布置方案 29 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 6.2对变电所总体布置的要求 29 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 6.3变电所的结构 30 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 第七章防雷接地设计 34 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 7.1防雷设计 34过电压的种类 34防雷设备 35建筑物防雷接装置的选择与布置 37避雷针的保护范围 38避雷针的接地装置 38避雷针保护范围的计算 38

13、 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 接地保护设计 43接地和接地装置 43工作接地、保护接地、和重复接地 43接地装置的装设 44 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 第八章专题低压动态柔性无功功率补偿装置 46弓I言 46 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 可控并联电容柔性补偿（TCPC技术 46 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 电压、电流相量的关系 47 HYPERLINK l bookmar

14、k58 o Current Document 实时测量控制电路 47 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 结束语 48 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 参考文献 49 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 设计感想与体会 50 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 致谢 51引言在现代工农业生产和人民生活的各个方面电能都起着至关重要的作用。电能相比较其它能源来说有很多优点：（1）它可以方便的转变成另外一种

15、形式的能。（2）电能经过高压输电线可输送很长的距离给远方供电。（3）便于实现自动化， 提高产品质量和经济效益。电能从生产、输送到分配、使用要经过一个复杂的过程。电能在输送的过 程中不可避免的要产生损耗，为了减小损耗采用高压输电是有效的方法之一。 但是高压电不能被用户直接使用，必须经过把高压变换为用户所需要的电压等 级的过程，因此说变电所是电力系统输电的一个重要环节。电能一般要经过变 电所升压，经过高压输电线送出，再经过变电所降压才能供给用户使用，因此 变电所的设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、 质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着 决

16、定性的作用。设计是工程建设的灵魂。对变配电所的设计是一门涉及多种学科的综合性的应用技术科学。设计又 是先进技术转化为生产力的纽带。通过毕业设计，将我们在课本上的理论与实 践有机的结合起来。本次设计课题为某机械修造厂35千伏总降压变配电所的设计，设计任务以 一次系统为主，从负荷计算、变压器的选择、短路电流计算、电力变压器及配 电设备的保护、平面布置图、接地防雷等几个方面作了详细的计算和选择，保 证降压变电所经济效益、安全可靠的运行，况且对每种设备特别是变压器的选 择作了详细的比较。选出了最优方案，经济合理。在设计过程中，由于经验和专业水平的某个方面有限，满面会出现一些不 足和错误，敬请老师和同学

17、们批评指正，我将不断的学习改进，不断充实自己， 谢谢指导。2006 6 4第一章负荷计算 第一章负荷计算供电设计是工厂设计的重要组成部分，工厂供电设计的质量直接影响到工厂 的生产及发展。因此，工厂供电的设计要按照一定的原则，结合具体的需要进 行。按照国家标准 GB50050-95共配电系统设计规范，GB50053-9410千伏 一下变电设计规范、GB50054-95高压配电设计规范等的规定，进行工厂设 计必须准旬一下一般原则。（1）遵守规范，执行政策。必须遵循国家的有关规程的规定，执行国家的有 关规定和政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠，现进合理。应做到保护人身和设

18、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，能耗低和性能较先进的电器产品。（3）近期为主，考虑发展。应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期 建设和远期发展的关系，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。必须按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区条 件等，合理、正确设计方案。本设计了题为工厂总降压变电所设计。变电所设计内容：变电所负荷计算 和武功功率补偿；变电所的选址；变电所变压器的台数和容量、形式的确定； 便配电所主接线方案的选择，导线的选择，短路电流的计算机开关设备的选择； 二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定；防雷保护与接地保护的设计

19、， 变电所照明的设计等。本厂总降压变电所吉佩点系统设计是根据各个车间的负荷数量和性质，生产 工艺对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合国家电网的供电情况，解决对全 厂各部门安全、可靠、经济、合理的分配电能问题。负荷计算计算负荷有成需要负荷或计算负荷。负荷计算的方法有需求系数法、利用系数法、单位面积法等几种方法。本设计采用需求系数法。根据设计依据中提供的数据及供用电协议，按需求系数法，pc = kd pe,Qc=pctg和Sc PC / cos将全厂与各车间的负荷情况及计算负荷列入表 11中单位名称设备容量(kw)电压等级(kv)需要系数costg 计算负荷Pc(kw)Qc(kvar)Sc(kvA

20、)No1变电所铸钢车间20000.380.40.651.178009361231.3No2变电所铸铁车间10000.380.40.71.02400408571.37砂库1100.380.70.61.3377102.41128.128No3变电所柳焊车间12000.380.30.451.98360712.8798.5511#水泵房280.380.750.80.7522.416.828No4变电所空压站2*3900.380.850.750.88663583.44883.16机修车间1500.380.250.651.1737.543.87557.717锻造车间4400.380.30.551.5213

21、2200.64240.168木型车间185.850.380.350.61.3365.08486.513108.39制造厂200.380.280.61.335.67.4489.318综合楼200.380.91018018No5变电所锅炉房3000.380.750.80.75225168.75281.252#水泵房280.380.750.80.752115.7526.25仓库88.120.380.30.651.1726.43630.93040.688污水提升站140.380.650.80.759.16.82511.375高压负荷电弧焊4*125060.90.870.57450025655179.5

22、94工频焊4*30060.80.90.48960460.81064.865空压机4*25060.850.850.628505271000.114合计9172.0846872.98111461.457注：No1、No2车间变电所设置两台变压器，其余设置一台变压器第一章负荷计算 功率损耗的计算及无功功率因变压器具有电阻和电抗，所以其功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。有功功率损耗变压器的有功功率损耗分为铁耗 PFe和铜耗 Pcu两部分。有功功率损耗 Pt为：Pt = PFe + PcuP0 + Pk* B2=13.68+59.9*( Sc /Sn )2=64.04kw式中：Sn为变压器的

23、额定容量，Sc为变压器的计算负荷，B为变 压器的负荷率。无功功率损耗变压器的无功功率损耗也有两部分组成。、 Q。,是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。和绕组电压有关，与负荷无关。其值与励磁电流成正比，即：Q0 lo%/100*Sn式中，Io%为变压器空载电流占额定电流的百分比，可以从变压器技术数据表中查得。2、A Q，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上产生的无功功率 损耗，其值也与电流的平方成正比。因变压器绕组的电抗远大于电 阻，固可认为其在额定电流时的值与阻抗电压成正比，即：Qn U K %/100 Sn式中Uk%为变压器的阻抗电压百分值。因此，变压器的无功功率损耗为： Qt

24、 = Qo + Q = Qo + Qn (Sc /Sn )2SN(Io%/1OO+UK %/100 B 2 =965.74kw以上各式中， P0、 PK、Io%、uk%均可由变压器产品技 术数据中查出。1.2.2无功功率补偿a求得的各车间低压侧有功功率及无功功率加上变电所变压器的无功功率 损耗和无功功率损耗，即为总降压变电所高压侧的计算负荷。有表可知FC =9172.084kwQc =6872.981kvarPC =9172.084+64.04=9236.124kwQc / =6872.981+965.74仁7838.721kvarSC=12114.105kvAcos =9172.084/12

25、114.105=0.757b、 电力部规定，不带负荷调整的电压设备的工厂，cos必须在0.9以上。 而实际功率因数为0.757因此需安装无功功率补偿设备，以改善功率因数。c、无功功率的人工补偿可分为：并联电容其人工补偿、同步电机补偿、 动 态无功功率补偿。本厂补偿方式采用动态无功补偿方式，自动切除电容其以保 证功率因数的稳定性，补偿选择在高压侧，运行维护方便。具体补偿装置见后 面的专题柔性无功功率补偿装置。d、补偿容量的确定由 cos =0.757可知， =40.8o,因此，tg =0.836取补偿后功率因数为0.925 (补偿容量过高会造成电网不稳定)，则得容量 为:QC1=P ( tg -

26、 tg O)=4145.782kvar因线路存在电阻和电抗，通过电流时将产生有功功率损耗和无功功率损耗, 但对于本设计来说，线路在工厂内，长度较小，与变压器损耗相比可忽略不计选BUF10.5-120-1W型电容起36个，每相12个补偿后的容量为：Qcx =6872.981-4320=2550.981kvarPc =9172.084kw Sc / =9520.950kvar因此，变压器考虑余量选用 SZ9-12500/35负荷要求，再次计算变压器的功率损耗，校验功率因数是否满足要求。变压器的功率损耗为： Pt =46.37kw Qt =705.15kvarPc，=9520.950+46.37=9

27、567.32kw Qc =3256.13kvarSc，=10106.235kvA cos =0.947因此补偿后满足功率因数的要求第二章主接线方案的设计2.1变压器台数的确定本厂为高压用电，电网电压相对波动较大，为改善电能质量，选用有载 调压电力变压器对于变压器器台数的确定，应依据负荷容量，对供电可靠性的要求、设备 价格、综合投资指标及工厂发展等因素综合考虑。设计初选三种方案，因为计算符合为 9172.084KVA因此，考虑其工厂以后 的发展和扩建，选用变压器容量大约为 12500KVA左右，因此要考虑是选择一台 变压器单独运行，一台作为备用；还是两台变压器并列运行，一台变压器作为 备用电源；

28、还是两台变压器并列运行，另外两台变压器作为备用电源。下面对 每一种方案的优缺点从几个方面做一下简单的分析：从年功率损耗上看，因为变压器的损耗公式为：A=P0Pk 2因为为工厂用电，年用电比较均衡，设工厂用电为八小时，晚上站用电为五小 时，且工厂用电变压器的负荷率为 80%站用电为10%且年用电时间为300天。 因此，使用12500KVAt力变压器年运行损耗量为：A1=（ RPk 2）T1 +（ p0pk ；）T2=64.04kw 2400h+36.38kw 1500h=153696+54570=208266kwh如果选用两台6300KVA变压器，变压器的负荷也为80%如果考虑晚上也是两台 供电

29、，贝U变压器年运行电能总消耗量为:A2=( PoPk 2) Ti +( Popk ；)T2=39.591kw 2 2400h+39.591 2 1500h=190036.8kw+118773kw=308809.8kwh从两种方案的变压器年损耗电量比较看，相差100543.8KWH。由此看来，采用一台12500KVA变压器单独运行，将比二台 6300KVA变压器运行年节电 10543.8KWH。如果折合成电费，按该变电所平均售电单价0.45元计算，每年可 节约45244.71元。如果工厂晚上站用电采用一台变压器工电，将减少损耗，其 年损耗量为：A2=( RPk 2)T1 +( p0pk 12)T

30、2=39.591kw 2 2400h+39.591kw 1500h=190036.8kwh+59386.5kwh=249423.3kwh由此也可以看出，年消耗量也大于一台运行，而且给操作带来很大的麻烦。而 且损耗过大会造成功率因数无法提高，造成补偿电容的增大，功率因数较低， 造成较大浪费。因此，选用12500KVA变压器经济效果更加。从投资上看，一台12500KVA勺变压器价格在60万左右。而每台6300KVA 的变压器价格在35万左右。可节省大约十几万元。加之省去一次构架、二次构 架、熔断器、隔离开关、主二次开关等约 20万元，两种方案的总投资相差30 万元。如果用这笔差价资金是完全可以解决

31、12500KVA变压器的主一次开关保护和二次保护及互感器、开关的更换问题。这样，采用第一种方案不仅降低了 主变压器无故的电能损耗，也大大提高了变压器的保护水平，而且还节省了大 量的投资，可谓一举多得。从安全运行方面来看，一台变压器运行管理比两台变压器容易得多，假设 故障率相同，以台变压器比两台变压器的故障率低，能保证供电的可靠性，且 变压器占地面积较小，更有利于以后的发展。从系统发展和负荷增长的角度看，变电所变压器的容量在不断增大，容量 较小的变压器在以后的发展过程中将无法与大容量变压器并联运行，如果工厂的容量进一步增大，小容量的变压器将不能使用，造成巨大浪费。因此，小容 量的变压器将逐步被淘

32、汰。在节约土地方面，采用一台变压器不仅可以节约建筑面积，节省费用，而 且在以后的发展过程中，可以为以后的扩建留有更多的安装变压器的空间，为 以后的用电增大时多他其变压器并列运行创造了条件。在备用电源的问题上，从以上几个角度考虑，以同样选用一台12500KVA的变压器，更加经济，更加合理，且维护运行方便。因此经过损耗，、投资、维护、功率因数等方面的计算，选用一台变压器单 独运行更加合理。因此最终方案确定为一台变压器单独运行，一台变压器作为 备用。本厂用电等级为三级，采用此方案完全可以保证工厂用电可靠性的要求。2.2变压器容量的确定变压器容量的选择要求为：a、装单台变压器时，其额定容量应满足全部用

33、电设备的计算负荷，考虑今后发 展应留有一定的裕度，并考虑变压器经济运行，即：Sn (1.151.4)S当装两台变压器时，其中一台主变压器容量应同时满足以下两个条件：任一台运行时，应满足总计算负荷底 60%-70%的要求；任一台运行时，应满足全部一、二级负荷的需要。变压器的容量也跟主接线方式的选择有关。跟主接线方案一起确定，因此， 选择变压器容量时，考虑主接线方式。2.3总降压变电所的主接设计将电源进线为35千伏的电压先经过工厂总降压变电所为 6千伏的高压配电 电压，然后经过车间变电所，降为一般用电设备需要的低压电源。（1）高压侧接线方式：单母线分段方式对大型企业来说，为使重要负荷得到可靠的供电

34、，应采用两台变压器，有 两个独立电源供电，采用单母线分段接线方式。（2）低压侧接线方式：单母线分段接线方式总降压变电所通常采用单母线接线分段方式。单母线的可靠性及灵活性不 高，适用于三级负荷或另有低压备用电源的一、二级负荷。对于两台或者多台变压器的变电所，一般采用单母线分段方式以台变压器 出现故障时，另外一台变压器自动接入，保证了供电的可靠性。综上所述，主 接线确定方案为：两路电源供电及两台变压器两个电源分列运行，两台变压器 非并列运行：高压侧低压侧均采用单母线分段接线方式。主接线如下图所示。圭亘日亘卫彳曰畤宀ST_丰4rrJ基u Qij r 电二壬辛手F爭 牛舉*0.a蔚S喊laNE出斗二高

35、爭*第三章短路电流计算等值电路如下图所示:各元件电抗用标么值计算输电线路为LGJ-185型，查表得：心=0.33 xo =0.334,设基准容量 Sj=100MVA基准点压udi=37kv，ldud2=6.3kv 系统电抗为xt *，地区变电所220伏母线n短路容量Sd未知，本设计忽略，认为 人=0。35千伏供电线路的电抗： *= X)L* Sj / ud1 2=0.317*8*100/37*37=0.185总降压变电所的主变压器电抗：xb=ud%/100*Sd/ sn=0.64由此可知，供电系统短路技术数据，即在最大、最小运行方式下的短路容量求 得的系统电抗标么值为：最大运行方式下：xt1

36、*= Sd / Sdmax =0.5最小运仃万式下：Xt2 *= Sd / Sd min =0.57、di、d2点三相短路电流计算A、最大运行方式下：r*l =r0*8* Sd / ud1 =0.107x* =xt1 *+ xbt *+ xl *=1.3250.107 1s时，导体发热主要有在今周期分量短路电流决定，非周期分量忽略不计。查表得：tep =1.36千伏侧高压开关柜选择原则余 35千伏侧相似，也需要动稳定、热稳定及可 断流能力的校验。根据选择原则，考虑到经济效益及购买方便和设备性能先进性等因素，低电 压侧初选JYN2-10型交流金属封闭型移开式开关柜，具有五防功能。高压开关 柜的一

37、次接线方式如下：JYN2-10-03 JYN2-10-20 JYN2-10-32JYN2-10-26 JYN2-10-34 JYN2-10-37其接线方式所需设备名称及数量如下表所示：、号设备032026323437111CD-10型操动机构111SN10-10型短路器333JDZJ6-10型电压互3感器RN2-10型熔断器3RN3-10型熔断器3FZ2型避雷器3DZ10-100/300 型自动开关3JN-10型接地开关1尺寸8401500 2200以下为短路器及电流互感器的选择校验表:高压断路器选择校验表序号SN10-10型短路器选择要求装设地点电气条件项目数据项目数据结论1Un10KVUn

38、10KV满足21 N1200AIc840.57KA满足31 oc31.5KAI (3)Id6.919KA满足41 max80KAI (3)I sh17.644KA满足5I *t21984.5 KA2SI * t1ep62.234K A2 S满足低压熔断器的选择校验有以下三个方面：1额定电压不应小于保护线路的额定电压2熔断器的额定电流不应小于线路的计算电流，使熔体在工作时不致于熔断3对熔断器断流能力进行校验经计算，所选熔断器符合要求，可以满足系统需要。电流互感器选择校验表序号LZZJB-6-10型电流互感器选择要求装设地点电气条件项目数据项目数据结论1Un10KVUn10KV满足2额定变比120

39、0/5I oc840.57A满足3I Id6.919KA满足41 max110KAII sh17. 644KA满足5I *t3721 KA2SI *t1Lep62.234 KA2S满足注：其中tep及计算与35千伏侧时相同。经校验可知，所选的高压电气设备都能满足要求，能保证正常可靠的运行，各 种开关柜均能满足要求。导线和电缆的选择是供配电设计的重要内容之一。导线和电缆是分配电能的 主要器件，选择的合理与否，直接影响到有色金属的消耗量量与线路的投资， 以及电力网的安全运行。导线和电缆的选择，必须满足用电设备对供电安全可靠和电能质量的要求， 尽量节省投资，降低年运行费，布局合理，维修方便。导线和电

40、缆的选择包括两方面内容：型号选择和截面选择。a、导线和电缆型号的选择原则导线和电缆的选择应根据其使用环境、工作条件等因素来确定。本厂户外架空线选用LGJ型，解决了机械强度差的问题，而交流电具有趋肤 效应，所以导体中通过电流时，电流实际只从铝线经过，这样确定钢心铝绞线 的界面时只需考虑铝线部分的面积。本厂内电缆由于额定电流较大，因此选用 YJV型b、导线和电缆的界面选择原则导线和电缆的选择不须满足安全、可靠和经济原则，可按以下几种方式选择:按允许载流量选择按机械强度选择、按允许电压损失选择按经济电流密度选择、满足短路稳定条件由于本厂属于高压供电，因此选用经济电流选择导线方式lc = Sc/1.7

41、32* un=157.1Ajec =0.9（钢心铝线）sec=157.1/0.9=174.5A m2选用LGJ-150型导线。发热条件校验25度时515157.1机械强度smin =35m2 185m2均符合要求。站内电缆选用YJV22-240型，其电流可以满足要求。且有一定余量。第五章 继电保护的选择与整定继电保护概述供电系统在正常运行中，可能由于种种原因会发生各种故障或不正常运行状态。 最严重的是发生短路故障并导致严重后果，如烧毁损坏电器设备造成大面积停 电，甚至破坏电力系统的稳定性，引起系统振荡或解列。因此，必须采取各种 有效的措施消除或减少故障。一旦系统发生故障，应迅速切出故障设备，恢

42、复 正常运行；当发生不正常运行状态时，应及时处理，一面引起设备故障。机电 保护装置就是反映供配电系统中电器设备发生故障或不正常运行状态，并能使 短路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一种自动装置。继电保护的任务是：（1）自动地、迅速地、有选择地将故障设备从供电系统中切除，是其他 非故障部分迅速恢复正常供电；（2）正确反映电器设备的不正常运行状态，发出预告信号，以便操作人 员采取措施，恢复电器设备的正常运行；（3）与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置、备用电源自动投入 装置）配合，提高供电系统的宫殿可靠性。根据继电保护的任务，继电保护应满足选择性、可靠性、速动性和灵敏 性的要求。主变压器保护

43、气体保护是油浸式电力变压器的一种主要保护装置。GB50062-92规定,800KVA以上的油浸式变压器应装设气体保护。油浸式变压器内部发生故障时，短路电流和电弧的作用使绝缘物和变压器油分解而产生了大量气体引起又流的变化，它使装载变压器油箱和油枕管道上 的瓦斯继电器动作，构成气体保护。目前，我国采用的气体继电器主要有浮筒式和开口杯挡板式两种型号。下图是气体保护的原理接线图。当变压器内部发生轻微故障时，气体继电器KG动作，上触点闭合，发出轻瓦斯动作预告信号。当变压器内部发生严重事故时， 气体继电器KG下触点闭合，启动中间继电器KM是短路器跳闸线圈YR动作，短 路起跳闸，同时信号继点器 KS发出中瓦

44、斯跳闸信号。为了避免中瓦斯动作时， 气体继电器因油气混合物冲击引起下触点“抖动”，利用中间继点器进行“自保 持”，以保证短路器可靠跳闸。当通过电力变压器的电流大于继电器的动作电流时，保护装置起动并用时 限保证动作的选择性，这种继电保护装置成为过电流保护。过电流保护的整定有：动作电流整定，动作时限整定和保护灵敏性校验三 项内容。a、过电流保护的动作电流必须满足以下两个条件：正常运行时，保护装置不动作，即保护装置一次侧的动作电流应大于二次侧可能出现的最大负荷电流。b、保护装置在外部故障切除后，可靠返回原始装置变压器过电流保护的继电器动作电流为：OP.KA = KrelKw/Kre*Ki(1.53)

45、In=7.855A式中，ki krel为可靠系数，kw为接线系数，一般情况下为1， kre为返回系数，ki为电流户干器的变流比。整定动作时限：按级差原则整定，变压器过电流动作时限应比二次出线过电流保护的最大动作达一个t，一般为0.5 0.7S因变电所6千伏出现过电流保护动作时间取1秒 TOC o 1-5 h z I1033ks2.15 1.511t2t=1.0+0.5=1.5sIop1486灵敏度校验：按照变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路式的一次侧的穿越电流几 f 73 黑=1033A因此，ks 1隘 1033 2.15 1.5Iop1 486过电流保护满足要求 TOC o 1-5

46、 h z 电流速段保护用于防御变压器线圈和引出线俄多相短路，动作于跳闸。当 过电流保护的动作时限过长，而且短路电流越大，危害也就越大，这是过电 流的不足，。因此，GB50062-92规定，当过电流保护动作时限超过 0.50.7s时，应装设瞬懂的电流速段保护。动作电流整定应躲过变压器二次侧母线三相短路时的最大穿越电流:lax Id32 (6/35) =2.227 6/35=390.34A7.807 Akrelkw | op.ka1 k maxkiksl(2)1 k.max2.006KAop1480A3.745 2满足条件运行中可能出现过负荷的变压器应装设过负荷保护，由于过负荷电流对称, 过负荷保

47、护采用单相式接线，并和电流速段保护公用电流互感器，所以，过电 流保护、电流速段保护、过负荷保护的原理及接线方式如下图：动作电流整定要躲过变压器的额定电流:k IIop.kA 上=3.142Ak动作时间一般整定为10-15S电流速段保护虽然动作迅速，但它有保护的“死区”，不能保护整个变压器。过电流保护虽然灵敏，但它也只能保护变压器的箱内故障，GB50062-92规定，10000KVA以上的变压器需装设差动保护。1、差动保护的工作原理变压器的差动保护原理接线图如下图所示:在变压器两侧安装电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA并联在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流互感器的二次绕组电流

48、之差， 即：Ika 11 l；lab，lab为变压器一、二侧的不平衡电流。当变压器正常运行或差动保护的保护区外短路时，流入差动继电器的不平衡电流小于继电器的动 作电流，保护不动作，在保护区内短路时，对单端电源宫殿的变压器12=0,lka I；,远大于动作电流，KA瞬时动作，通过中间继电器 KM，使两侧短路起 跳闸，切除故障。2、变压器差动保护动作电流的整定差动保护一次侧动作电流应满足以下两个条件：a、躲过变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时的励磁涌流即: lop1 krel I1N=1.3 157.1=204.23A式中，krel为可靠系数取1.3。Iin为变压器二次侧的额定电流。b、躲过

49、变压器外部短路式的最大不平衡电流labmax，即:op1krel1 abmax1 ab max(0%u%100Ik max所以， Iop1 1.3 0.18 2.227KA 532.82AC、躲过变压器正常运行时的最大负荷电流Ilmax，即:op1krel 11 n 1.3=265.499A灵敏度校验：满足灵敏度条件ks 丄J 3.358 2 s Iopk备用电源自动投入装置在供电可靠性要求较高的变配电所中，通常采用两路及两路以上的电源进 线，或互为备用，或一为主电源，另一为备用电源，各电源自动投入装置就是 当电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速地将被用电源投入运行，以 确保供电可靠，简

50、称APDa对备用电源自动投入装置的要求工作电源不论何种原因停止工作时，APD应动作;应保证在工作电源断开后备电源电压正常时，才投入备用电源;APD只允许动作一次电压互感器二次回路段线时，APD不应误动作b、双电源互为备用电源的 APD原理接线图如下：当1WL工作时，2WL为备用。1QF在合闸位置，1SA的5-8、6-7不通， 16-13通。1QF的辅助触点中常闭打开，常开闭合。2QF在跳闸位置，2SA的5-8、 6-7、13-16 均断开。当1WL电源恻隐故障而断电时，电压继电器 1KV,2KV常闭触头闭合，1KT 动作，其延时闭合触头延时闭合，使 1QF的跳闸线圈1YR通电，贝U 1QF跳闸

51、。 1QF(12)闭合，则 2QF 的合闸线圈 2Y0 经 1SA(16-13)1QF(1-2) 4KS 2KM常闭触点 2QF(7-8) WC(b)通电，将2QF合上，从而使备用电源2WL自动投 入，便配电所恢复供电。同样，当2WL为主电源时，发生上述现象后。1WL也能自动投入。在合闸 电路中，虚框内的触点为对方断路器保护回路的出口继电器触点，用于闭锁 APD，当1QF因故障跳闸时，2WL线路中的APD合闸回路便被断开。从而保 证便配电所内故障跳闸时，APD不投入使用。第六章配电装置设计6.1变电所的布置方案变电所的布置方式有户内、户外合混合式三种，户内式变电所将变压器， 配电装置安装于室内

52、，工作条件好运行管理方便，户外型变电所将变压器、配 电装置全部安装于室外；混合式则部分安装于式内，部分安装于室外。而变电 所一般采用户内式，户内式又分为单层布置和双层布置，视投资和土地情况而 定。35千伏宜采用双层布置，6-10千伏宜采用单层布置，不只主要有变压器室、 高压配电室、低压配电室、电容器室、控制室、值班室、休息室和工具间等组 成。集中变电所布置方案如图一：6.2对变电所总体布置的要求（1）室内布置应紧凑合理，便于值班人员操作、检修、试验、巡视和搬运。 配电装置安放位置应保证所要求的最小允许通道宽度，考虑今后发展和扩建的 可能。（2）合理布置变电所各室位置，高压电容器室与高压配电室、

53、低压配电室 与变压器室应相邻，高低压配电室的位置应便于进出线，控制室与值班室的位 置应便于运行人员工作和管理。（3）变压器室和高压电容器室，应避免日晒，控制室与值班室应尽量向南 方，尽可能利用自然采光和通风。（4）配电室的设置应符合安全和防火要求，对电气设备载流部分应采用金 属网板隔离。（5）高、低压配电室、变压器室、电容器室的门应向外开，相邻的配电室 的门应双向开启。（6）变压器内不允许采用可燃材料装修，不允许热力管道、可燃气管道等 各种管道从变电所内经过6.3变电所的结构（1）变压器室变压器室的结构设计要考虑变压器的安装方式（地平抬高方式或不抬高 方式）、变压器的推进方式（宽面推进或窄面推

54、进）、进线方式（架空进线或电 缆进线）、进线方向、高压侧进线开关、通风、防火和安全及变压器的容量和外 形尺寸。a变压器外轮廓与墙壁的净距油浸式变压器与与后壁和侧壁净距大于 0.8米，与门的净距应大于1米b、变压器的通风变压器室一般采用自然通风，只设通风窗。进风窗设在变压器前门的下 方处风窗设在变压器室的上方，并有防雨、雪及蛇、鼠虫等从门、窗及电 缆线沟进入室内的设施。c、储油池选用油浸式变压器时，应设置容量为 100%变压器容量的储油池，通常的做 法是在变压器油坑内设置厚度大于 250mm的卵石层，卵石层下设置储油池d、变压器的防火设置储油池或档油措施是防火措施之一，可燃油油浸式变压器室的耐火

55、等 级应为一级。非燃或难燃介质的变压器室的耐火等级不应低于二级。此外，变 压器市内的其他设施图通风窗等应使用非燃材料。（2）高压配电室的结构高压配电室的结构主要取决于高压开关柜的数量、布置方式、安装方式等 因素，为了操作维护方便安全，应留有足够的操作通道和维护通道，考虑以后 的发展，应留有一定的空间作为备用。高压配电室的门应向外开，相邻配电室之间有门时，应双向开启，长度超 过7m时，应设两个门。设不能开启的自然采光窗，防雨、雪及蛇鼠等小动物进 入，耐火登记不应低于二级。下图是几种布置方案。團64到总降压喪电站布萱圉的几种方案4J2 2 oolJ35-2室内也有趾注两台变压器6-3室内型两台吏压

56、器228_3L*aLId406-4室氏型 有值班室 两台吏压器开关柜的布置方式分为单列和双列。其布置如下图所示:开关柜布置方式i柜后维护通道柜前操作通道固定式柜手车式柜单列布置8001500单车长度+1200双列面对面布置8002000双车长度+900双列背对背布置10001500单车长度+1200靠墙布置柜后与墙净距应大于 50mm，侧面应大于200mm本厂采用双列布置节省建筑面积，两端各有一个门，向外开启、低压配电室开关柜采用双列布置，配电室高度最好为3.5m-4.5m。两端各有一门，一个向外开启，与控制室相连的双向开启。低压配电室的防火登记不应低于三级。高压电容器室本厂电容器采用双列布置

57、，两柜之间的距离应大于2米。电容器室设有通风窗采用自然通风，因为长度小于7米，因此只设有一个门。设有防雨、雪等小动物进入的设施。、控制室控制室通常与值班室合在一起，但本厂采用双层布置，值班室与控制室分 开，不但安全性提高，工作环境大为改善。控制屏、中央信号屏、继电器屏、 变电所用电屏都安装在控制室。控制室的位置的设置应朝南，且有良好的自然 采光，室内布置应满足控制操作人员进行出的方便，并应设有两个可向外开的 出口，门应向外开。值班室与高压配电室宜直通或经过通道相通。值班室内还应考虑通信、照明问题。(6)、在设计配电所时，还应考虑节约土地和建筑费用，本厂采用双层设计，在 建筑面积增大很小的情况下

58、，节约了土地面积，且工作环境大为改善，布线更 为方便，更为安全。具体布置图如下：_1L-_1L 昔UIS30COWQ0hr时，在避雷针上取高度h的一点代替避雷针的针尖作 圆心。余下的做法与避雷针高度hhr时相同。因此，本设计中变配电所当采用 一只避雷针时，由上式知，保护半径需 45米，有计算知，rx=21.5米。不能满 足其保护范围，单只避雷针不能满足要求。两只避雷针保护范围若单只避雷针不能满足要求时，采用两只避雷针进行保护，两只避雷针的保护范围如下图所示。在避雷针高度h hr的情况下，当两只避雷针之间的距离D 2 h(2hr h)时 应按单只避雷针保护范围计算，当 D 2 h(2hr h)时

59、应按上图的方法计算。a、每只避雷针保护范围外侧同单只避雷针一样计算b、两只被雷针之间C, E两点位于两针之间的垂直平分线上。在地面每侧的最bo2h(2hr h)在AOBtt线上，距中心线任一点距离x处，在保护范围上边线上的保护高度 hx该保护范围上边线是以中心线距地面hr的一点o为圆心,以半径所作的圆弧ABc、两针间AEBC内的保护范围。ACO BCO BEO AEC部分的保护范围确定方法相同，以ACO保护范围为例，在任意保护高度hx和c点所处的垂直平面上以hr作为遐想避雷针，按单只避雷针的方法计算。d、确立xx平面上保护范围。一单只避雷针的保护半径 rx为半径，以A，B为圆心作弧线与四边形相

60、交。同样以单只避雷针的（r0 rx）为半径，以E，C为圆心作弧线与上述弧线相接，即为保护范围。本设计若选用来那个只避雷针保护，根据避雷针装设条件确定其合理的安装位置。由此可以算出所需要的保护半径为 22米。若选用两只30米高的避雷 针，建筑物的高度g=9m hr =30m避雷针的有效高度为21米，两避雷针的保护边缘的最低高度为ho，D=53.8米，因此，ho=22.3m, b=17.5m.而 hx的规定。本总降压变电所采用环形接地网。最常用的垂直接地体为直径 50mm长2.5m 的钢管。如果采用的钢管直径大于 50mm刚才消耗增大，而流散电阻减小甚微， 很不合算；如果采用的钢管长度小于 2.5