工厂供电毕业设计的论文

工厂供电毕业设计的精品论文课题：某铜冶炼厂降压变电所的电气设计学院：信息科学与工程学院班级：学号：0901051309姓名：指导老师：二零零八年八月目录前言 ……………..3第一章负荷计算和无功功率计算及补偿 4负荷计算和无功功率计算 4全厂负荷计算 5无功功率补偿 6第二章变电所主变压器的选择 9变压器型号的选择 9变压器容量的选择 9第三章变电所的位置选择 11变电所位置选择的原则 11负荷中心的确定 11第四章变电所主接线方案的设计 14主接线的要求和常用主接线 14主接线方案选择 15第五章高低压电力网导线的选择 16导线和电缆的选择原则 16高低压母线的选择 16高低压进出线的选择 17第六章 短路电流计算 20第七章 变电所一次设备的选择与校验 23一次设备选择的一般原则 23变电所高压一次设备的选择 237.3变电所低压一次设备的选择 25第八章变电所二次回路方案选择及继电保护整定 308.1二次回路方案选择 30继电保护整定 31第九章防雷和接地装置的确定 37防雷措施 37接地装置 39结束语 ……………40参考文献 41附图 ……………41前言《工厂供电课程设计》是继《工厂供电》课程后的一个重要性的实践性教学环节，也是整个教学过程中不可缺少的重要组成部分。通过该课程设计可以巩固本课程理论知识，了解变电所设计的基本方法和变电所电能分配的各种实际问题，从而培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算绘图、编号、设计说明书等方面得到训练，为今后的学习、工作奠定良好的基础。本次课程设计是对某铜冶炼厂降压变电所进行电气设计，在设计中根据该厂所能取得的电源及用电负荷的实际情况，并考虑工厂以后的发展，按照可靠、技术先进、经济合理的要求完成了以下七部分内容：该厂负荷计算和无功功率计算及补偿方案的选定；变电所主变压器台数和容量的选择；变电所位置和形式的选择；主接线方案的选择；高低压电力网导线的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；后有此次课程设计的心得体会和参考文献，并附图纸2张（以附图形式给出），分别是：附图一《变电所平面图》，附图二《变电所电气主接线图》。电气设计有很强的实践性，作者初次接触这方面的设计，而且知识掌握的深度和广度有限，设计中难免存在不完善的地方，敬请老师和读者批评斧正！作者2008年8月第一章负荷计算和无功功率计算及补偿负荷计算的目的是确定供电系统的最大负荷，它是按发热条件选择供电变压器，导线以及开关等电气设备的依据，所以非常重要。在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，主要涉及的计算公式如下：有功功率计算：无功功率计算:视在功率计算:计算电流:动力照明计算各车间的动力和照明计算负荷如表1-1所示。表1-1各车间参数和计算负荷编号名称类别设备容量（KW）需要系数功率因数(V)计算负荷（KW）(Kvar)（KVA）(A)1铸造车间动力3400.70380136照明70.70022002锻压车间动力3600.6538010812照明70022003金工车间动力33073809912照明70022004动力车间动力33003809916250.3照明70022004.95工具车间动力2700.80380811照明70022006热处理车间动力1700.6838085101照明70022007装配车间动力1800380541照明70022008机修车间动力1500.65380456照明70022009锅炉车间动力7011380494910照明700220010仓库车间动力4000.7538012915照明0022001.111生活区照明400022032035用需要系数法计算全厂负荷。取同时系数=0.9。根据表1-1可以计算出：全厂有功功率：=(136+108+99+99+81+85+54+45+49+12+1.1+320+4.9*9)=1KW全厂无功功率：=()=Kvar全厂视在功率：=KVA低压侧功率因数：=1显然满足不了高压侧在最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85的要求，因此要进行无功功率补偿。无功功率补偿的作用是提高电网功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。无功补偿装置主要有三种：并联电容补偿、同步补偿机和静止无功补偿器。三种无功补偿装置的性能见表1-2。表1-2三种无功补偿装置的比较并联电容器同步补偿机静止无功补偿器设备情况静止电器，设备简单旋转机械，要附属系统、设备复杂静止电器，设备复杂运行特性1.通过开关投切，属于静态无功补偿，2.主要用于稳态电压调整和功率因数校正3.运行中本身损耗小1.通过控制系统实现双向平滑调节2.属于动态无功补偿3.运行中本身损耗大1.通过控制系统实现双向平滑调节2.属于快速动态无功补偿，响应速度快3.主要用于调相、调压使用范围1.容量和设置点灵活2.用于电力系统及负荷变电站1.容量和设置点受限制2.主要用于电力系统枢纽变电站、换流站2.用于电力系统枢纽变电站、换流站运行要求和费用1.简单，运行维护要求低维护技术水平要高由上表可见，采用并联电容器进行无功补偿是一种投资少、施工简单、见效快的补偿方式，它可以很方便的就地控制电容投切，以减少线损，消除无功馈乏给系统带来的负面影响。所以我们选用并联电容器来补偿。并联电容器的装设方式有高压集中补偿，低压集中补偿和单独就地补偿三种。其中高压集中补偿补偿范围小，只能补偿总降压变电所的10KV母线之前的供配电系统中由无功功率产生的影响，而对对无功功率在企业内部的供配电系统中引起的损耗无法补偿，因此不选用。低压集中补偿补偿范围较大，能使变压器的视在功率减小，从而使变压器的容量可选得较小，因此比较经济。单独就地补偿投资较大，电容器的利用效率较低。综上考虑，我们选择B0-3型电容器进行低压集中补偿如图1-1所示：图1-1B0-3型电容器B0-3型电容器符合和IEC60831-1996标准，使用条件如下：环境温度-25℃～+50℃，湿度≤85%，海拔2000米额定电压400VAC，耐电压极间2.15倍额定电压5秒钟，极壳间6KVAC可10秒钟，最高允许过电压1.10倍额定电压；额定容量60Kvar，容量允许-5～+10%；损耗角正切值，在工频额定电压下，20℃时tanδ≤0.1%绝缘性，极壳间500DVC，1分钟，R≥1000MQ；最高允许过电流为1.30倍额定电流；自放电特性，电容器断电后3分钟，剩余电压从2Un降至75V或更低。主要特点如下：体积小，重量轻由于采用金属化聚丙烯膜新材料作为介质，体积小、重量仅为老产品的1/4和1/5；损耗低实际值低于0.1%，自身的能耗低、发热少、温升低、工作寿命长、节能效果佳；优良的自愈性能过电压所造成介质局部击穿能迅速自愈，恢复正常工作，使可靠性大为提高；安全性内装自放电电阻和保险装置，使用安全可靠；不漏油采用微晶蜡作为浸渍剂，常温呈固态，熔点高于70℃，使用时不漏油要求在高压侧的功率因数4。低压侧补偿后的有功功率不变，为：KW需要补偿的无功功率：=0.492=5Kvar补偿后的无功功率：-5=Kvar补偿后的视在容量：=1KVA补偿后的计算电流：=A变压器损耗：假设变压器容量等于低压侧视在容量=1KWKvar高压侧补偿后的有功功率：=1+1=1KW补偿后的无功功率：=Kvar补偿后的视在容量：=KVA补偿后的计算电流：=A补偿后的功率因数：=125满足要求。取=540Kvar，补偿电容器的个数为=540/30=17。即无功功率补偿需要17个BWF0.4-30-3的电容器。第二章变电所主变压器的选择我国变压器的发展历经了几个阶段，上世纪80年代中期，我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器在全国范围内淘汰正在电网运行的JB1300-73和JB500-64标准的高能耗变压器。1998年开始，又用S9系列配电变压器取代S7系列，同时还出现了非晶合金变压器、卷铁心变压器和全密封变压器等。目前市场上已经出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等。其中非晶合金变压器是当今世界上最节能的配电变压器，优点很多但价格相对较高。一般来讲，供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷电力变压器（S9，S10—M，S11，S11-M等）。S11系列全密封电力变压器是一种在电力系统中有着广泛应用前景的节能产品，它与S9系列相比，具有负载损耗下降15%，空载损耗下降30%~45%，空载电流降低80%，噪音降低7-10dB，高次谐波含量更少等优点，是一种节能型的绿色环保产品。因此我们选用性价比较高的S11系列电力变压器。S11系列变压器的特点：空载损耗小、负载损耗小、空载电流小；高可靠性、温升低、噪声低；体积小、重要低、设计合理美观；采用高品质、晶粒取向高导磁冷轧硅钢片；全密封取消了储油柜，油的体积变化由波纹片弹性调节。选择总降压变电所的数量和容量时，应考虑以下条件：用电负荷的分类及不能供电中断的程度；电源可供进线的条件；工厂负荷的均衡性；工厂中有无大型冲击负荷；运输及建筑物高度等。总降压变电所的变压器对投资的影响很大，变压器台数多消耗材料多，并使系统接线复杂，增加维护管理工作。但该厂铸造车间、电镀车间和锅炉车间是二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对二级负荷继续供电。两台变压器的备用方式有明备用和暗备用两种。明备用：两台变压器均按100%的负荷选择（即一台工作，一台备用）。暗备用：每台变压器都按最大负荷的70%选择，正常情况下各承担50%最大负荷，负荷率为50%/70%70%，完全满足经济工作的要求。在故障情况下，由于70%100%，承担全部负荷。这种备用方式既能满足正常工作时经济运行的要求，又能在故障情况下承担全部负荷，是比较合理的备用方式。综上考虑，选择两台变压器暗备用的形式。变压器容量按最大负荷的70%选择，1=KVA，结合2.1节对变压器的型号分析，我们选择10KV级S11-M-800/10电力变压器，技术参数如表2-1所示：表2-110KV级S11-M-800/10电力变压器技术参数型号额定容量KVA额定电压（KV）阻抗电压%连接组损耗/W空载电流%高压低压空载负载S11-M-800/10800104.59807500表2-1（续表）型号重量/Kg外形尺寸长宽高(mm)轨距(mm)参考价格(元)油重器身重总重S11-M-800/105351730284014609951740820100000S11-M-800/10电力变压器如图2-1所示，其使用条件为：环境温度-30~+40，海拔高度1000m。图2-1S11-M-800/10电力变压器第三章变电所的位置和型式的选择变电所的位置选择应根据选择原则，经技术、经济比较后确定。变电所的位置选择应遵守以下基本原则：尽可能接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量；考虑电源的进线方向，偏向电源侧；进出线方便；不应妨碍企业的发展，考虑扩建的可能性；设备运输方便；尽量避开有腐蚀气体和污秽的地段；变电所屋外配电装置与其他建筑物之间的防火间距符合规定；变电所建筑物、变压器及屋外配电装置应与附近的冷却塔或喷水池之间的距离负荷规定。用负荷功率矩法确定负荷中心。如图3-1所示为铜冶炼厂平面图选直角坐标系如图所示，假设各车间负荷分布均匀，则各车间的负荷中心即为车间平面几何中心，在所选直角坐标系中确定各车间负荷中心坐标，计算总厂负荷中心。图3-1某冶炼厂总平面负荷中心计算图各车间总的有功功率如表3-1所示：表3-1各车间总的有功功率车间序号有功功率320各车间负荷中心坐标如表3-2所示：表3-2各车间负荷中心坐标车间序号123456坐标（x,y）（1.9，7.7）（1.9，5.5）（1.9，3.0）（5.0，9.2）（5.0，7.7）（5.0，5.5）车间序号7891011（生活区）坐标(x,y)（5.0，3.0）（8.8，6.3）（8.8，4.7）（8.4，2.4）（13.0，10.0）则负荷中心坐标为：==本厂有二级重要负荷，考虑到对电源可靠性的要求，采用两路进线，一路经10KV公共市电架空进线；另一路引自邻厂高压联络线。另外，考虑进出线方便及工厂的发展，在坐标为（6.5，6.0）的地方设立变电所。变电所位置和电源进线方向如图3-1所示。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况决定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053-1994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。内部布置形式参见附图一《变电所平面图》。第四章变电所主接线方案的设计变电所主接线的要求变电所主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，对其主要有以下几个基本要求：安全主接线的设计应符合国家有关技术规范要求，能充分保证人身和设备安全；可靠应满足用电单位可靠性的要求；灵活能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；经济设计简单，投资少，运行管理费用低，考虑节约电能和有色金属消耗量。变电所常用主接线供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路—变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。①线路—变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路—变压器组接线。有接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资的优点。但该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。适用于小容量三级负荷、小型企业等。②单母线接线单母线接线又分为单母线不分段和单母线分段两种。当只有一路电源进线时，常采用单母线不分段接线，接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。但可靠性和灵活性差。适用于对供电连续性要求不高的三级负荷或有备用电源的二级负荷。当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，采用断路器分段。供电可靠性高，操作灵活，但母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。可用于一、二级负荷供电。③桥式接线桥式接线简单，高压侧无母线，没有多余设备；投资少，可靠性高检修安全，操作灵活。适用于35KV以及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时。综合4.1描述，结合此厂双电源进线和有部分二级负荷的实际情况，为满足供电可靠性要求，我们选择一、二次侧均采用单母线分段主接线，进线开关和母线分段开关均采用断路器控制，操作十分灵活，供电可靠性较高。根据所选的接线方式，画出总降压变电所主接线图示意图如图4-1所示，详细主接线图参见附图二《变电所电气主接线图》。图4-1总降压变电所主接线示意图 第五章高低压电力网导线的选择导线和电缆的选择是供配电设计中的重要内容之一。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与线路投资，以及电力网的安全经济运行。选择导线和电缆以前应贯彻以铝代铜的技术政策，尽量采用铝心导线，目前提倡采用铜导线，以减少损耗，节约电能。5.1导线和电缆的选择原则导线和电缆的选择，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，合理布局，维修方便。导线型号根据其使用环境、工作条件确定。架空线是通过铁塔、水泥杆塔架设在空气中的导线，一般为裸导线。架空线设备简单、造价低廉且维护方便，是目前主要线路形式；电缆是利用绝缘层将层线（一般为铜线或铝线）包裹起来，一般110KV以上为单相，以下为三相。造价极高，一般在城市使用。所以我们选用架空线给此厂区供电。导线截面的选择有以下五个选择原则：按允许载流量选择导线和电缆截面；按允许电压损失选择导线和电缆截面；按经济电流密度选择导线和电缆截面；按机械强度选择导线和电缆截面；满足短路稳定的条件（架空线因散热性较好，可不做短路稳定校验，母线要校验其热稳定，其截面不应小于短路热稳定最小截面）。在实际设计中，一般根据经验按其中一个原则选择，在校验其他原则。对于10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常按允许载流量选择截面，再校验电压损失和机械强度；对低压照明线路，因其对电压要求高，所以通常先按允许电压损失选择截面，再校验其他条件。选择导线截面时，要求在满足上述原则的基础上选择其中最大的截面。5.2高低压母线的选择5高压母线的选择母线都用支柱绝缘子固定在开关柜上，有矩形母线和管型母线，母线的材料有铜、铝。目前变电所的母线除大电流采用铜母线以外，一般尽量采用铝母线。变电所高压开关柜上的高压母线，通常选用硬铝矩形母线（LMY）。年平均负荷、传输容量较大时，母线截面宜按经济电流密度选择。对于铝母线，年最大负荷利用小时数为4800小时，查表得。3选择标准截面为60的单排矩形铝母线宽*厚=20*3。5低压侧母线的选择相母线：低压侧母线仍按经济电流密度选择硬铝矩形母线，计算电流==选择时，应选比偏小的截面，因为电能损耗费和年运行费在电流较大时变化较小，考虑负荷计算值偏大，以及其变化规律，理论计算的电能损耗亦将稍大于实际值，截面选择比计算稍小，节省初投资和有色金属消耗量。所以选标准截面为1200的单排矩形铝母线宽*厚=120*10。中性母线：一般三相四线制线路中的中性线截面应不小于相线截面的一半，即=600，所以选择单排矩形铝母线宽*厚=100*6。5.3高低压进出线的选择5.3.110KV高压进线的选择和校验对于降压变压器高压侧的导线，取变压器额定一次电流作为计算电流，所以：=A查选择标准截面25，即型号为LGJ-25的钢芯铝绞线。校验发热条件：查可知，LGJ-25在室外温度为25时的允许载流量为=135A，而在此厂区，实际环境温度即最热月平均最高气温为33，实际的允许载流量为==135=122.85A>=校验机械强度：查可知，10KV架空铝绞线的机械强度最小截面为=16<S=25，因此，所选的导线截面也满足机械强度的要求。5低压出线的选择和校验户外架空线380V电压等级一般采用绝缘导线，绝缘导线的线芯材料有铝心和铜心两种。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料绝缘和橡胶绝缘。塑料绝缘的绝缘性能良好，价格低，可节约橡胶和棉纱，在室内敷设可取代橡胶绝缘线。橡胶绝缘线现已不使用，塑料绝缘线不宜在户外使用，以免高温时软化，低温时变硬变脆。因低压出线为户外架空线，所以我们选择常用的BBX型橡皮绝缘导线。对每个车间分别选择变电所低压出线。其中动力负荷导线按允许载流量选择，标准载流量为导线在环境温度为25时的载流量，实际载流量是厂区实际环境温度下的载流量。满足=。由于照明负荷对视觉要求较高，允许电压损失小（2%3%），所以照明负荷导线单独按允许电压损失选择。下面以铸造车间为例说明选择导线截面的方法。动力线路：因=，选截面为120，标准载流量为385A的导线。校验：发热条件。实际载流量为==满足要求。照明线路：=，选截面为1，标准流量为20A的导线。校验：允许电压损失。由厂区总平面图选择负荷中心在第三章确定，图上量出铸造车间离变电所，==2.89，满足要求校验发热条件。实际载流量为==29A其他车间按此方法选择，选出线如表5-1所示。表5-1各车间低压出线选择和校验编号名称类别(A)导线截面（）标准载流量（A）实际载流量(A)导线类型1铸造车间动力120385BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线2锻压车间动力95325286BBX型铜芯橡皮线照明2.53329BBX型铜芯橡皮线3金工车间动力70265BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线4工具车间动力95325286BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线5电镀车间动力50215BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线6热处理车间动力50215BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线7装配车间动力25140BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线8机修车间动力25140BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线9锅炉车间动力25140BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线10仓库车间动力3329BBX型铜芯橡皮线照明3329BBX型铜芯橡皮线11生活区照明1852*5152*BBX型铜芯橡皮线选取导线时应尽量使导线截面统一，遵守维修与保护方便、经济的原则。由上表看出，校验满足，符合要求。短路电流计算供电系统应该正常地不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。短路就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电流。短路电流通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的点动力，使设备的载流部分变形或损坏，因此选择设备时要考虑它们对短路电流的稳定性，所以我们以最严重的短路——三相短路为例，计算短路电流。本厂的供电系统简图如图6-1所示。采用两路电源供电，一路为距本厂8Km的公用电源线，该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压10KV母线上k-1点和低压380V母线上k-2点发生三相短路的短路电流和短路容量。图6-1本厂供电系统简图下面采用标么值法进行计算：⑴确定基准值取取则==5.50KA取则=⑵计算短路电路中各主要元件的电抗标么值电力系统的电抗标么值（=500MVA）=00架空线路的电抗标么值（）=02电力变压器的电抗标么值（）=可绘得短路等效电路图如图6-2所示。图6-2电力系统短路等效电路图⑶求k-1点高压侧的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量总电抗标么值三相短路电流周期分量有效值=其他三相短路电流三相短路容量=⑷求k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量总电抗标么值三相短路电流周期分量有效值=其他三相短路电流三相短路容量==综上，短路计算结果如表6-1所示。表6-1短路计算结果短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVAk-1k-2变电所一次设备的选择与校验供配电系统中的一次设备是在一定的电压、电流、频率和工作环境条件下工作的，一次设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并能适应所处的位置、环境温度、海拔高度。以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。一次设备的选择应遵循以下3个原则。按工作环境及正常工作条件选择电气设备；按短路条件校验电气设备的动稳定和热稳定；开关电器断流能力校验。7.2变电所高压一次设备的选择⑴高压断路器高压侧计算电流=，户内变电所，故选择户内少油型断路器——SN10-10I/630型，其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-1中，从中可以看出断路器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选断路器合格。表7-1高压断路器选择校验表序号SN10-10I/630选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2630A合格316KA合格440KA合格5合格⑵高压熔断器熔断器没有触头，而且分断短路电流后熔体熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验其断流能力。高压侧需要保护电力变压器和保护电压互感器的熔断器。保护电力变压器的熔断器选择考虑到变压器的正常过负荷能力（20%左右）、变压器低压侧尖峰电流及变压器空载合闸时的励磁涌流，熔断器熔体额定电流应满足==所以可取100A，又熔断器额定电流应不小于熔体的额定电流，所以选RN1-10-100/100型高压熔断器。校验：最大断开电流=12KA保护电压互感器的熔断器选择因为电压互感器二次侧电流很小，故选择RN2-10/。其熔体额定电流为，可作为电流互感器的短路和过负荷保护设备使用。校验：最大断开电流=85KA⑶高压隔离开关由于隔离开关主要是用于电气隔离而不能分断正常负荷电流和短路电流，因此，只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。查附表选择型高压隔离开关。其有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-2中，从中可以看出高压隔离开关的参数均大于装设地点的电气条件，故所选高压隔离开关合格。表7-2高压隔离开关选择校验表序号选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2200合格3合格4合格⑷电流互感器根据安装地点和工作要求选择LQJ-10-150/5型电流互感器。=160。有关技术参数及装设地点的电气条件和计算结果列于表7-3中，从中可以看出电流互感器的参数均大于装设地点的电气条件，故所选电流互感器合格。表7-3电流互感器选择校验表序号LQJ-10-150/5选择要求装设地点电气条件结论项目数据项目数据110KV10KV合格2150合格3合格4合格⑸电压互感器电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。按装设地点环境及工作要求选择JSJW-10型电压互感器。⑹高压开关柜高压开关柜是成套设备柜内有断路器、隔离开关、互感器设备等。高压开关柜主要选择开关柜的型号和回路方案号。因厂区有二级负荷，选择KYN-10型移开式开关柜。其额定电压、额定电流等均满足要求。⑺变压器型号在第二章已选，型号为S11-M-800/10。⑻避雷器型号由高压开关柜决定，避雷器型号为FCD3-10。变电所低压一次设备的选择⑴低压熔断器低压熔断器通常接在被保护的设备前或接在电源引出线上。当被保护区出线短路故障或过电流时，熔断器熔体熔断，使设备与电源隔离，免受过电流损坏。以铸造车间为例选择动力和照明干线的低压熔断器。动力线路选择RT0-400/350型低压熔断器。校验：额定工作电压380V线路电压380V；额定工作电流350A线路计算电流；最大分段电流50KA。照明线路选择RM10-15/15型低压熔断器。校验：额定工作电压380V线路电压220V；额定工作电流15A线路计算电流；最大分段电流1.2KA。各车间选择原则同上，低压熔断器型号见表7-4。表7-4各车间低压熔断器型号编号名称类别(A)额定电流（A）低压熔断器型号熔断器熔体1铸造车间动力400350RT0-400/350照明1515RM10-15/152锻压车间动力400300RT0-400/300照明1515RM10-15/153金工车间动力400300RT0-400/300照明1515RM10-15/154工具车间动力400300RT0-400/300照明1515RM10-15/155电镀车间动力200200RT0-200/200照明1515RM10-15/156热处理车间动力200200RT0-200/200照明1515RM10-15/157装配车间动力200150RT0-200/150照明1515RM10-15/158机修车间动力200150RT0-200/150照明1515RM10-15/159锅炉车间动力200150RT0-200/150照明1515RM10-15/1510仓库车间动力10040RT0-100/40照明1515RM10-15/1511生活区照明600600RM10-600/600⑵低压断路器①低压断路器选择的一般原则：低压断路器的型号及操作机构形式应符合工作环境、保护性能等方面的要求；低压断路器的额定电压应不低于装设地点线路的额定电压；低压断路器的额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流。②下面以铸造车间为例选择动力和照明干线的低压断路器。动力线路选择DZ20-400/350Y型低压断路器。校验：额定工作电压380V线路电压380V；脱扣器额定电流电流350A线路计算电流；低压断路器额定电流400A脱扣器额定电流350A额定运行断路分断能力23KA。照明线路选择DZ20-100/20Y型低压断路器。校验：额定工作电压380V线路电压220V；脱扣器额定电流电流20A线路计算电流；低压断路器额定电流100A脱扣器额定电流20A额定运行断路分断能力14KA。各车间选择原则同上，低压断路器型号见表7-5。表7-5各车间低压断路器的型号编号名称类别(A)额定电流（A）低压熔断器型号断路器脱扣器1铸造车间动力400315DZ20-400/315Y照明10020DZ20-100/20Y2锻压车间动力400315DZ20-400/315Y照明10020DZ20-100/20Y3金工车间动力400315DZ20-400/315Y照明10020DZ20-100/20Y4工具车间动力400315DZ20-400/315Y照明10020DZ20-100/20Y5电镀车间动力200200DZ20-200/200Y照明10020DZ20-100/20Y6热处理车间动力200200DZ20-200/200Y照明10020DZ20-100/20Y7装配车间动力200160DZ20-200/160Y照明10020DZ20-100/20Y8机修车间动力200160DZ20-200/160Y照明10020DZ20-100/20Y9锅炉车间动力200160DZ20-200/160Y照明10020DZ20-100/20Y10仓库车间动力10040DZ20-100/40Y照明10020DZ20-100/20Y11生活区照明630630DZ20-630/630Y⑶低压刀开关刀开关主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不经常启动及制动、容量小于7.5kw的异步电动机。刀开关选择时，应使其额定电压等于或大于电路的额定电压，电流应等于或大于电路的额定电流。经查询HD11-200/38型低压刀开关可在额定电压交流至380V，直流至220V，额定电流至1500A的成套配电装置中，作为不频繁地接通和分断交、直流电路或作隔离开关用。所以我们可以在所有的车间干线上安装此种型号的低压刀开关。⑷电流互感器根据安装地点和工作要求所有线路都可选择型电流互感器，只是不同线路上电流互感器的额定变比系数不同。一次侧电流按计算电流选择，二次侧电流为5A。电压互感器出线选变流比为1500/5，其它车间的选择如表7-6所示。表7-6各车间电流互感器的型号编号名称类别(A)一次侧额定电流（A）电流互感器型号1铸造车间动力400照明202锻压车间动力400照明203金工车间动力400照明204工具车间动力400照明205电镀车间动力200照明206热处理车间动力200照明207装配车间动力200照明208机修车间动力200照明209锅炉车间动力200照明2010仓库车间动力50照明2011生活区照明600⑸电压互感器电压互感器的一、二次侧均有熔断器保护，所以不需要校验短路动稳定和热稳定。按装设地点环境及工作要求选择J型电压互感器。第八章变电所二次回路方案选择及继电保护整定二次回路方案选择变电所的二次回路是保障一次回路正确、安全、可靠运行的系统。包括用来控制、指示、监测和保护一次电路运行的回路，以及操作电源回路。二次回路按功能可分为断路器控制回路、信号回路、监测回路和自动化回路、操作电源回路等。二次回路操作电源选择操作电源向断路器控制回路、继电保护装置、信号回路、监测系统等二次回路提供所需的电源。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。主要有直流操作电源和交流操作电源两类。直流操作电源有蓄电池和硅整流直流电源两种。采用镉镍蓄电池组作操作电源除不受供电系统运行情况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性好，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。在工厂供电系统中应用比较普遍。整流操作电源安全性高，当外电路故障时，电压降低，可利用电容器储能使断路器跳闸，但是经济性差。交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减小，接线简单，工作可靠，维修方便，适于用在小型变电所中采用手动合闸配以交流操作的保护。综上所述，这里采用BGZN-20型镉镍蓄电池组作操作电源。高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源的选择，采用电磁操作机构的断路器控制和信号回路。电测量仪表与绝缘监视装置①这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表。10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只；变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置；电力变压器高压侧：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；380V的电源进线和变压器低压侧：各相应装一只电流表；低压动力线路：装设电流表一只；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。②绝缘监视装置在变电所电源母线上装接一个三相五芯式电压互感器，其二次侧的星形接法绕组接有三个电压表，以测量各相对地电压，另一个二次绕组接成开口三角形，接入电压继电器，用来反应线路单相接地时出现的零序电压。中央信号装置中央信号是监视变电站电气设备运行的一种信号装置，根据电气设备的故障特点发出音响和灯光信号，告知运行人员迅速查找，作出正确判断和处理，保证设备的安全运行。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），应能手动或自动恢复。中央预告信号装置亦有直流操作和交流操作两种，同样有不能重复动作和能重复动作的两种。本次设计采用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。8.1.5电力系统的运行经验证明：架空线路上的故障大多数是瞬时性短路，这些虽然引起断路器跳闸，但短路故障后，故障点的绝缘一般能自行恢复。此时若断路器再合闸，便可恢复供电，从而提高了供电的可靠性。所以我们在二次回路中安装自动合闸装置（ARD电气一次重合式）。本次设计采用两路电源进线，一为主电源，一为备用电源。备用电源自动投入装置（APD）就是当主电源线路中发生故障而断电时，能自动而且迅速将备用电源投入运行，以确保供电的可靠性。继电保护的作用是防止因短路故障或不正常运行状态造成电气设备或供配电系统的破坏，提高供电可靠性。继电保护装置就是能反映供配电系统中电气设备发生故障或不正常运行状态，并能使断路器跳闸或启动信号装置发出预告信号的一种自动装置。继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性和灵敏性。供电网络的保护⑴过电流保护当流过被保护元件中的电流超过预先整定的某个数值时，就使断路器跳闸或发出报警信号的装置即为过流保护装置，它有定时限和反时限两种。定时限过流保护动作时间准确，容易整定，误差小，但所用继电器数目较多，接线复杂，触点容量小。反时限所用继电器数量少，接线简单，可作带时限和速断电流保护，但动作时间整定和配合较麻烦，误差大。此次设计我们选择反时限过电流保护装置。采用GL型感应式带有瞬动元件的电流继电器，两相两接线方式。过流保护动作电流的整定原则过流保护动作电流的整定要考虑以下两个条件：要躲过最大负荷电流，以免在最大负荷电流通过时保护装置动作；保护装置的返回电流要躲过线路的最大电流，以保证保护装置在外部故障被切除后，能可靠的返回原始位置，以免发生误动作。所以，继电器最小动作电流按以下公式整定：式中：——最大线路启动电流，3）；——保护装置的可靠系数，GL型为1.3；——返回系数，GL型为0.8；——电流互感器的接线系数，两相两接发为1；——电流互感器的变流比；——电流互感器的二次侧继电器的动作电流。过流保护动作时间的整定原则整定原则：按“阶梯型原则”整定，以保证前后级保护装置动作时间的选择性。即前一级的保护动作时间要比后一级的保护动作时间差一个时间级。则。反时限过流保护的动作时间，必须根据该继电器的动作曲线来整定，且对于反时限保护，取0.7s。③整定反时限过流保护的动作电流和动作时间本次设计因只能计算两个短路点（见第六章）的短路电流，只涉及到两级过流保护。系统图如下：图8-1反时限过流保护系统图由前面设计知：两段线路均采用两相两继电器接线，继电器的型号均为GL-15/10型。的电流比=1500A/5A=300，的电流比=150A/5A=30。线路1的计算电流为=,线路2的计算电流为。短路点的三相短路电流为。选1KA10倍动作电流的动作时间为1.4s。Ⅰ动作电流整定整定1KA的动作电流：==，取整数为9A。整定2KA的动作电流：==，即为7A。Ⅱ动作时间整定整定1KA的动作时间：1KA的动作电流倍数为利用=9.4和1KA的10倍动作电流时间为1.4s，查图5-3GL-10系列感应式电流继电器的电流时间特性曲线可得=1.5s。由此，整定2KA的动作时间=2.2s。⑵电流速断保护0.7s时，应装设电流速断保护。电流速断保护实际上是一种瞬时动作的过流保护。其动作时间为继电器本身固有的动作时间，它的选择性不是依靠时限，而是依靠选择适当的动作电流来解决。电流速断保护的动作电流应躲过它所保护线路末端的最大短路电流来整定。计算公式为：。在上述两处反时限过流保护都应设置电流速断保护。在1KA处整定动作电流：==A取整数为13A。在2KA处整定动作电流：==A取整数为10A。⑶小电流接地系统的单相接地保护本次设计中10KV线路采用中性点不接地运行方式，380V线路采用中性点接地运行方式。中性点不接地的电力系统当发生单相接地故障时，线间电压值不变，不接地的两相对地电压升高了倍，而单相接地电容电流为系统正常运行时每相对地电容电流的3倍。所以我们对高压母线设置绝缘监视装置来进行单相接地保护。具体措施为是在电源母线上装设一个的电压互感器，电压互感器的二次侧：形接法绕组接三个电压表来检测各相对地电压大小来判断是否出线了单相接地故障；开口三角形接法来检测单相接地故障时出现的零序电压，在系统运行正常时，三相电压对称，，当发生单相接地故障时，其它非故障两相对地电压升高了倍，0V，出现了零序电压，电压继电器KV动作，发出接地故障信号，提醒检修人员去排除。变压器保护电力变压器在供电系统中是最重要也是最贵重的元件，它的故障对整个供电将会造成严重的影响。电力变压器的故障分为内部故障和外部故障。按GB50062-92《电力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异常运行方式，应装设相应的保护装置：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；绕组的匝间短路；外部相间短路引起的过电流；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；过负荷；油面降低；变压器温度升高或邮箱压力升高或冷却系统故障。对于高压侧为60.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护。容量在400KVA及以上的变压器，当数台并联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。因此，本设计中，根据需求需装设过电流保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于双线圈变压器，装设于主电源侧。⑴变压器的过电流保护变压器的过电流保护装置一般都装设在变压器的电源侧，保护原理和线路保护相同。采用GL-15/10感应式继电器进行反时限保护。知=。动作电流整定：=A=5A动作时间整定：由于此变压器即为电力系统的终端变电所，可整定为最小值0.5s。⑵变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护是用来反应变压器正常运行时出现的过负荷情况，而且这种过负荷大多数都三相对称的，因此只需在一相上装设一个电流继电器。在过负荷时，电流继电器动作，动作时间到时，接通信号继电器发出报警信号。动作电流整定：=，取整数2A。动作时间整定：一般取，这里取12s。⑶变压器的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。为了使油箱内产生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。变压器瓦斯保护动作后，可由积蓄于气体继电器的气体性质来分析和判断故障的原因