某塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计

第1章绪论工厂供电，即指工厂所需电能的供给和分配，亦称工厂配电。电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。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以供给用；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中应用极为广泛。在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品本钱中所占的比重一般很小〔除电化工业外〕。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品本钱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，降低生产本钱，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，如果工厂的电能供给突然中断，那么对工业生产可能造成严重的后果。可见，做好工厂供电工作对于开展工业自动化生产，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。工厂供电工作要很好地为工业生产效劳，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并确实做好节能环保工作，就必须到达以下根本要求：1．平安：在电能的供给、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要求。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，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，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的开展。为了保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。第2章负荷计算和无功补偿2.1负荷分析根据负荷允许停电程度的不同，可以将负荷分为三个等级，即一级负荷、二级负荷、三级负荷。等级不同，对电力系统供电可靠性与稳定性的要求也不同。如果停电，一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造成经济上的巨大损失，如重要的大型的设备损坏，重要产品或用重要原料生产的产品大量报废，还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较大的经济损失，如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产；还可能引起社会秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损失。由此可知，供电的稳定性直接影响经济的开展，负荷等级不同，对供电的要求也不相同：对于一级负荷，必须有二个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源点供电。对于二级负荷，一般要有两个独立电源供电，且任何一个电源失去后，能保证全部或大局部二级负荷供电。对于三级负荷，一般只需一个电源供电。该厂最大负荷利用小时为5000h，日最大负荷持续时间为24h。该厂所有负荷均是三级负荷。该厂电源可由临近的一座66/10KV变电站取得。为能确保对各车间可靠的供电，保证该厂各项工作的顺利进行，不得因中断供电或电能质量的问题给企业正常生产造成影响，需进行负荷计算。2.2计算负荷的意义工厂进行电力设计的根本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量，但是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷——称为计算负荷，从而根据计算负荷按照允许发热条件选择供电系统的导线截面，确定变压器容量，制订提高功率因数的措施，选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等，是一件复杂的事。电力装备设计部门对机械设备进行电气配套设计时，总有一定的裕度，即使电动机功率完全符合机械计算的配套要求，在工厂中使用的情况不同，也会影响到电力负荷的大小，如不同的生产阶段，不同的材料，不同的熟练程度，不同的时期，电气负荷都是有差异的，它的变化与很多的随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真地确定，因为它的准确程度直接影响整个工厂供电设计的质量。如计算过高，将增加供电设备的容量，浪费有色金属，增加投资。计算过低那么可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损耗，影响供电系统的正常运行。还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者，由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂计算负荷为根底的国家电力系统的建设，将给国民经济带来很大的浪费和危害。例如：由于计算结果的偏大，我国不少工厂企业投产后的三~五年内，在已经到达其正常产量的条件下，变压器的负荷率仍缺乏50﹪，这就意味着变压器安装容量被积压了50﹪—60﹪以外，还使有色金属消耗量增加75﹪—100﹪，浪费了大量开关设备和电缆、导线，积压了物资和资金，而且使电力系统的建设和运行质量受到影响，给国民经济带来很大损失。所以，进行负荷计算是为了最大限度的节约资源。2.3负荷计算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：1.单组计算公式有功功率：无功功率:视在功率:计算电流:。式中：---用电设备组的总设备容量〔不包括备用容量〕---用电设备组的需用系数---对应与用电设备组功率因数的正切值---用电设备组的额定电压〔单位为KV〕2.多组计算公式有功功率：无功功率：视在功率：式中：---所有设备组有功功率计算负荷P30之和---所有设备组无功功率计算负荷Q30之和有功、无功负荷同时系数2各车间负荷情况表2-1工厂各车间380V负荷序号车间名称设备容量iKdcosφ计算负荷车间变电所代号变压器台数及容量kVAP30Q30S30kwkwkvarKva1薄膜车间140084011201400N0-11×1600原料库301315生活间1018010成品库〔一〕251315成品库〔二〕24包装材料库200.5612小计〔K∑〕83213882单丝车0-21×1250水泵房2013小计〔K∑〕80212303注塑车间189N0-32×315管材车间880308513.3小计〔K∑〕364485.94备料车间138N0-41×500生活间101808浴室51404锻工车间309原料车间15112012仓库159机修模具车间1002529.2热处理车间15090128.6铆焊车间18060120小计〔K∑〕0.632575锅炉房200140200N0-52×200实验室1250.2531.3辅助材料库1102244油泵房159.7513加油站120.65办公楼、食堂、招待所50304050小计〔K∑〕217各变电所负荷计算NO.=1\*Arabic1832.39kW1110.36kvar1387.7kVA801.8kW923.28kvar1223kVA364.33kW485.9kvar607kVA257kW335.7kvar423kVA216.7kW253.9kvar333.8kVA工厂总负荷3974.5kVA2.4无功功率补偿由于本设计中上级要求≥0.9,而由上面计算可知均小于，因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器分别进行高压补偿。《并联电容器装置设计技术规程》第条规定：“电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计，调相调压计算及技术经济比拟确定，对35～110KV变电站中的电容器的总容量，按无功功率就地平衡的原那么，可按主变压器的10%～30%考虑。”一般主变压器的容量的15%，分在6～10KV两段母线上安装，110KV变电站可按照主变容量的10%选择。可选用型的电容器，其额定电容为。各变电所需的无功补偿量〔为各车间总功率因数〕NO.=1\*Arabic1＝707kvar取：750kvar＝553kvar取：600kvarNO.3＝274kvar取：300kvarNO.4＝203kvar取：250kvarNO.5＝170kvar取：200kvar其中电容器个数n为：1512654因为每组补偿电容器为三个，所以所选个数为三的倍数。车间4、5所选补偿电容器个数为6、3个，即补偿容量均为300kvar、150kvar。无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：907kVANO.2868kVANO.3409kVA281kVANO.5241kVA变压器的功率损耗：主要公式：式中：---空载电流--阻抗电压----额定容量----实际容量----空载损耗----短路损耗T1．=86.9kvar

=17kWT2．=84kvar=15.8kWT3．=16.7kvar=3.9kWT4．var=7.1kWT5．=1.04kvar=3.4kW变电所高压侧计算负荷为：T1．849.39kW447kvar959kVAT2．817.6kW416kvar916kVAT3．368kW201.7kvar419kVAT4．264kW61.7kvar271kVAT5．220.12kW104kvar243kVA无功率补偿后，工厂各变电所的功率因数为：NO.1NO.2NO.3NO.5经补偿后所有车间功率因数均在左右，因此符合本设计的要求。并且由此可知，采用无功功率补偿来提高功率因数，能使工厂取得可观的经济效果。第3章变电所位置和型式的选择3.1变电所站址选择原那么《变电站设计标准》变电站站址的选择，根据以下要求综合考虑确定：1.接近负荷中心。2.进出线方便。3.便于设备运输。4.根据需要适当考虑开展。5.尽量设在污染源的上风。6.尽量避开多尘、震动、高温、潮湿有爆炸、火灾等场所。7.不应设在厕所、浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面。3.2变电所的形式的选择1.配电所：一般为独立式建筑物，也可以附于负荷较大的厂房，有时还带有变电所。2.车间内附式变电所：设于车间与车间共用外墙，能保持车间外观整齐，但占车间面积。3.车间外附式变电所：附设在车间外，不占车间面积但占厂区面积。4.车间外附式露天变电所：与车间外附式相似，但变压器装于室外，结构简单但使用维护条件较差。5.车间内变电所：设于车间内部，不与车间外墙相连，适用于负荷大的多跨厂房，能深入负荷中心，但对防火要求较严。6.独立式变电所：它是独立式建筑物，一般用于供给分配的负荷及有爆炸和火灾危险场所。7.独立式露天变电所：变压器和配电装置均装在室外，结构简单。8.杆上变电所：变压器设于室外杆塔上，用于小容量分散负荷，如工人村等。根据本厂情况变电所形式选用配电所：即独立式露天变电所。

第4章变电所主变压器选择4.1变压器台数和容量的选择1.主变容量选择一般应按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期几年开展，对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。2.根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量，对有重要负荷的变电站应考虑一台主变压器停运时，其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷；对一般性变电站，当一台主变停运时，其余主变压器应能保证全部负荷的60％正常运行。3.同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。4.具有三种电压等级的变电站中，如果通过主变压器各侧绕组的功率均到达主变压器容量的15%时，主变电压器宜采用三绕组变压器。〔1〕装一台变压器，主变压器容量应不小于总计算负荷即＞〔2〕装设两台变压器，每台变压器容量SNT不应小于总的计算负荷的60%，最好为总计算的70%左右。4.2变压器类型的选择变压器联结组别的选择原那么：1.三相负荷根本平衡，其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流25%，且供电系统中谐波干扰不甚严重时，三相配电变压器的联结组可选型。2.当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时，或供电系统中存在较大的“谐波源”，高次谐波电流比拟突出时，三相配电变压器的联结组亦选根据以上选择原那么并查《电气设备及运行维护附录-10》表可知应当采用的联结组别。变压器型号及参数见表4-1表4-1变压器型号选择型号额定容量〔kVA〕空载损耗〔W〕短路损耗〔W〕空载电流〔%〕阻抗电压〔%〕绕组链接组N0.1SZ-1600/101600265016500均为Y,yn0接线N0.2SZ-1250/101250220013800N0.3SZ-400/1040092058002.14N0.4SZ-500/10500108069004N0.5SZ-200/1020054034004根据变压器选择原那么校验：N0.3364kva取400kvaN0.5200kva取200kva

第5章电气主接线的选择5.1设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的根本要求为：1.供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。2.适应性和灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电所的扩建。3.经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。4.简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网开展必然趋势，简化主接线为这一技术全面实施，创造更为有利的条件。5.设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式，可使主接线标准化、标准化，有利于系统运行和设备检修。5.2主接线设计随着电力系统的开展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用，变电所电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、1个半断路器接线、桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看，主接线的开展过程是由简单到复杂，再由复杂到简单的过程。在70年代，由于当时受电气设备制造技术、通信技术和控制技术等条件的制约，为了提高系统供电可靠性，产生了从简单到复杂的主接线演变过程。在当今的技术环境中，随着新技术、高质量电气产品广泛应用，在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更平安，变电所主接线日趋简化。因此，变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及技术环境统一性来决定。《35～110KV变电所设计标准》第条：35～110KV线路为两回及以下时，宜采用桥形线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形单母线或分段单母线的接线，35～63KV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线，110KV线路为6回及以上时，宜采用双母线接线。第条：在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可以设置旁路设施。当有旁路母线时，首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接线，当110KV线路为6回及以上，35～63KV线路为8回及以上时，可装设专用的旁路断路器，主变压器35～110KV回路中的断路器，有条件时，亦可接入旁路母线，采用断路器的主接线不宜设旁路设施。第条：当变电站装有两台主变时，6～10KV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。因此次设计的工厂供电采用的是简单的辐射式网络，考虑到供电的可靠性，所以主接线形式选取单母的接线方式。5高压侧〔10KV〕abc表5-1线路—变压器组结线1—进线为隔离开关；2—进线为跌落式保险；3—进线为断路器根据上述全厂负荷以及无功功率补偿的计算，并且塑料制品厂负荷为三级负荷，所以总体方案为：由66/10kV总降压变电所10kV分段母线提供电源，从公共10kV高压母线采用电缆进线到厂区车间总变电所。为防止电网的故障或停电检修，故在低压从邻近380V架空线路引入车间作为备用电源，以满足不时之需。同时为了节省变电所建造的本钱和简化总体的布线，所以在设计中我们首先考虑了线路—变压器组结线方式。线路—变压器组结线方式的优点是结线简单，使用设备少，基建投资省。缺点是供电可靠性低，当主结线中任一设备〔包括供电线路〕发生故障或检修时，全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路—变压器组结线方式已经可以到达设计的要求。线路—变压器组结线方式也按元件的不同组合分为：1进线为隔离开关；2进线为跌落式保险；3进线为断路器。由于设计为工厂车间降压变电站，负荷较大，选用3方式。5低压侧〔400V〕图5-2低压侧接线10KV电压级，综合考虑主接线的根本要求，合理考虑工厂电力负荷的根本情况以及工厂的经济状况，通过比拟，最后选择第Ⅰ方案，即采用单母线形式。这种主接线形式能够满足工厂电力负荷的用电要求，考虑了今后随着经济的开展，还有扩建和扩展的可能，另外，由于进出线回路数比拟多，因此，选择了单母线形式。综上分析可以得出：变电站的电气主接线形式为，10KV电压级采用线路—变压器组结线方式的主接线形式，380V电压级采用单母线形式。变电站电气主接线图详见附录。

第6章短路电流计算在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中，以便都以最严重的短路形式为依据。因此，本文的短路电流计算都以三相短路为例。6.1短路电流的计算目的6短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。6计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备，防止在短路电流作用下损坏电气设备，如果短路电流太大，必须采用限流措施，以及进行继电保护装置的整定计算。为了到达上述目的，须计算出以下各短路参数：I″—次暂态短路电流，用来作为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流容量。应采用〔电力系统在最大运行方式下〕继电保护安装处发生短路时的次暂态短路电流来计算保护装置的整定值。—短路冲击电流，用来检验电器和母线的动稳定。I—短路电流有效值，用来检验电器和母线的热稳定。S″—次暂态短路容量，用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否超过规定值，作为选择限流电抗器的依据。6.2短路电流的计算6短路电流计算的一般规定为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统开展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。短路电流计算应包括以下规定：1．验算导体的稳定性和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10开展规划〔一般应按本工程的建成之后的5-10年〕。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。2．选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反应作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3．选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kv出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后4．导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。假设发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，那么应按严重情况计算。6.3各元件电抗6确定基准取=100MVA==kV=kV而：100/kA100/×0.4=kA6计算短路电路中各主要元件的电抗绘制等效电路如图:图6-1计算短路电流的等效电路图由于系统中电阻R远小于电抗X，所以等效图可以简化为图6-2。图6-2计算短路电流的等效电路图1.线路电抗=0.4×2=0.8变压器变比换算到低压测0.0012低压侧标幺值：2.变压器电抗变压器低压侧阻抗=5.5×0.4×0.4/100×1.6=0.0055=5.5×0.4×0.4/100×1.25=0.00704=4×0.4×0.4/100×0.4=0.016=4×0.4×0.4/100×0.5=0.0128=4×0.4×0.4/100×0.2=0.032标幺值：0.016÷0.0016=100.0128÷0.0016=80.032÷0.0016=20表6-1变压器阻抗变压器阻抗12345〔〕〔标幺值〕108203.系统电抗换算到低压侧：标吆值：短路计算低压侧短路点选在线路首段，分别为k1、k2、k3、k4、k5，见图6-2所示。标幺值有名值31.7kA26kA23.3kA15.9kA12.8kA《电力系统分析》中提到当系统的阻抗标吆值大于3.45时短路电流、次暂态电流、稳态电流相等，即：31.7kA26kA12.8kA15.9kA6.8kA冲击电流81kA64kA33kA41kA17kA计算结果见表6-2表6-2短路电流计算N0.2N0.3N0.4N0.5〔kA〕26〔kA〕26〔kA〕26〔kA〕8164334117高压侧4.57kA4.57kA5kA6各变压器出线电流计算各变压器经无功补偿后的出线电流计算公式：N0.12.02kA0.012kAN0.21.845kA0.023kAN0.30.74kA0.184kAN0.40.19kA0.056kAN0.50.27kA0.09kA计算结果见表6-3所示表6-3变压器出线计算电流(kA)2.02(kA)高压侧进线电流229A第7章电气设备的选择与校验7.1电气设备选择的原那么7断路器选择《电力工程设计手册》高压断路器选择规定：断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比拟后确定选择断路器。《电力工程电气设计手册》〔电气一次局部〕第6—2节规定：35KV及以下，可选用少油、真空、多油断路器等，应注意经济性。35KV—220KV可选用少油、SF6、空气断路器等7电流互感器《导体和电器选择设计技术规定》第条：3～20KV屋内配电装置的电流互感器，应根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV及以上配电装置的电流互感器，宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，应采用套管式电流互感器。《电力工程电气设计手册》〔电气一次局部〕第2—8节：a.凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。b.发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。c.对直接接地系统，按三相配置；对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。7电压互感器《电力工程设计手册》规定：1.电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关，并应满足测量、保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。2.6～220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器，旁路上是否需要装设压互，应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。3.当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设压互。根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86：第条：电压互感器应按以下技术条件选择和校验1．一次回路电压2．二次电压3．二次负荷4．准确度等级5．继电保护及测量的要求第条：电压互感器的型式应按以下使用条件选择：1.3～20KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。2.35KV配电装置宜采用电磁式电压互感器。110KV及以上配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，宜采用电容式电压互感器。第条：用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。根据以上原那么，可选择电压互感器。7绝缘子和穿墙套管《导体和电器选择设计技术规定》第条：屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子,屋外支柱绝缘子需倒装时,采用悬挂式支柱绝缘子。《导体和电器选择设计技术规定》第条:屋内配电装置宜采用铝导体穿墙套管,对于母线型穿墙套管应校核窗口允许穿过的母线尺寸。7.2设备的选择和校验7.2.110kV侧设备选择和校验表7-110KV侧设备的选择校验选择校验工程电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UN〔KV〕I30〔A〕IK〔KA〕ishI∞tima数据10224A11KA2×2一次设备型号规格额定参数UNI30IocimaxIt2t六氟化硫断路器LW3-121040016162×2=512高压隔离开GN-610T/600106003052202×5电压互感器JDZ-10————电流互感器LAJ-10/D10—180×〔100×0.1〕2×1避雷器YH5WZ-17/45×2

10————由以上计算可以得出表7-1所选设备均满足要求。

第8章变电所进出线的选择与校验8.1变电所导线选择原那么8导线选择原那么1．应满足各种运行、检修、短路、过电压情况下的要求，并考虑远景开展。2．应按当地环境条件〔如海拔、大气污染程度和环境温度等〕校核。3．应力求技术先进、平安适用、经济合理。4．应与整个工程建设标准协调一致。5．选择的导线品种不宜过多。6．选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。8变电所进出线选择准那么1.高压架空线一般采用铝绞线；当档距或交叉档距较长、电杆较高时，宜采用钢筋铝绞线；沿海地区及有腐蚀性介质的场所，宜采用铜绞线或防腐铝绞线。2.高压电缆线一般环境和场所，可采用铝芯电缆；但在有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆埋地敷设的电缆，应采用有外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能，宜优先选用。3.低压穿管塑料导线一般采用铝芯绝缘线。但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯绝缘线。4.低压电缆线一般采用铝芯电缆，但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。明敷电缆一般采用裸铠装电缆。电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆。TN系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。8.2变电所出线选择与校验架空进线的选择按发热条件选择导线截面补偿功率因数后的线路计算电流见表6-3，查的经济密度为=/。主要公式：以上各式中---短路电流稳态值，A；--肌肤效应系数，取1；---热稳定计算时间，s;C---热稳定系数，C取95；---经济密度，A/K---修正系数;﹑--分别为保护动作时间、断路器全开短时间。NO.1按发热条件选择：由=2.02kA、=12A得所需导线经济截面积为：由于地下最热月平均温度为，且为节省母线材料选取相邻较小的截面积，查《电力设备选型手册》LHBJ型导线参数表，初选4×500，25。检验满足发热条件。按热稳定条件校验：那么短路热稳定度的最小截面所选导线满足热稳定性要求。按发热条件选择：由=kA、=23A得所需导线经济截面积为：由于地下最热月平均温度为，且为节省母线材料选取相邻较小的截面积，查《电力设备选型手册》LHBJ型导线参数表，初选3×600，25。检验满足发热条件。按热稳定条件校验：那么短路热稳定度的最小截面所选导线满足热稳定性要求。按发热条件选择：由=740A、=184A得所需导线经济截面积为：由于地下最热月平均温度为，且为节省母线材料选取相邻较小的截面积，查《电力设备选型手册》LHBJ型导线参数表，初选2×400，185。检验满足发热条件。按热稳定条件校验：那么短路热稳定度的最小截面所选导线满足热稳定性要求。按发热条件选择：由=190A、=56A得所需导线经济截面积为：由于地下最热月平均温度为，且为节省母线材料选取相邻较小的截面积，查《电力设备选型手册》LHBJ型导线参数表，初选185，50。检验满足发热条件。按热稳定条件校验：那么短路热稳定度的最小截面所选导线满足热稳定性要求。按发热条件选择：由=270A、=90A得所需导线经济截面积为：由于地下最热月平均温度为，且为节省母线材料选取相邻较小的截面积，查《电力设备选型手册》LHBJ型导线参数表，初选240，70。检验满足发热条件。按热稳定条件校验：那么短路热稳定度的最小截面所选导线满足热稳定性要求。变电所出线选用LHBJ型导线，该导线材料为铝合金，导线参数见表9-1所示。表8-1各变电所出线参数截面积〔〕计算面积〔〕根数/直径〔mm〕外径〔mm〕时直流电阻质量()载流量〔A〕数量50049813766334256810316006033216687093256810314001099554218550434711855043471507/391361581240206524051701911931表中数据见《电力设备选型手册》。第9章变电所二次回路方案及继电保护整定变压器瓦斯保护由气体继电器KG、信号继电器2KS、KS、XB等组成。轻瓦斯触点仅作用于信号，重瓦斯触点那么瞬时作用于切断变压器各侧断路器。电力变压器故障及不正常运行状态电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一，它的平安运行对于保证电力系统的正常运行和对供电的可靠性，以及电能质量起着决定性的作用，同时大容量电力变压器的造价也是十分昂贵。因此本节针对电力变压器可能发生的故障和不正常的运行状态进行分析，然后重点研究应装设的继电保护装置，以及保护装置的整定计算。变压器的内部故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及经铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于变压器内充满了变压器油，故障时的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性气体〔瓦斯〕，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常和运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过砺磁等。变压器继电保护的配置为了保证电力变压器的平安运行，根据《继电保护与平安自动装置的运行条例》，针对变压器的上述故障和不正常运行状态，电力变压器应装设瓦斯保护。800KVA及以上的油浸式变压器的400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器轻瓦斯动作于发出信号。电力变压器的瓦斯保护在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生的任何一个故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比拟轻，它们就要从油箱里流向油枕的上部，当故障严重时，油会迅速膨胀并有大量的气体产生，此时，回游强烈的油流和气体冲向油枕的上部。利用油箱内部的故障时的这一特点，可以构成反映气体变化的保护装置，称之为瓦斯保护。1、气体继电器的构成和动作原理瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中的气体继电器构成的，如图1-1所示。为了不阻碍气体的流动，在安装具有气体继电器的变压器时，变压器顶盖与水平面应具有1%~1.5%的坡度，通往气体继电器的连接管具有2%~4%的坡度，安装油枕一侧方向向上倾斜。这样，当变压器发生内部故障时，可使气流容易进入油枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。图9-1气体继电器的安装示意图1-气体继电器2-油枕在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板,两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板那么由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，气体上升至储油柜途中首先积存于瓦斯继电器的上部空间，使油面下降，浮筒随之下降而使水银接点闭合，接通延时信号，这就是所谓的“轻瓦斯”；当变压器内部发生严重故障时，那么产生强烈的瓦斯气体，油箱内压力瞬时突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击档板，档板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使水银触点闭合，接通跳闸回路，使断路器跳闸，这就是所谓的“重瓦斯”。重瓦斯动作，立即切断与变压器连接的所有电源，从而防止事故扩大，起到保护变压器的作用。瓦斯继电器有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。所谓瓦斯保护信号动作，即指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合，光字牌灯亮。QJ1—80型气体继电器分轻瓦斯和重瓦斯两局部。轻瓦斯局部主要是由开口杯、固定在开口杯上的永磁铁、干簧触点构成的。重瓦斯局部主要有挡板、固定在挡板的磁铁、重瓦斯干簧触点及流速整定螺杆构成。当变压器正常工作时，气体继电器内充满了油，开口杯内也充满了油，由于开口杯在游内重力所产生的力矩比平衡重锤产生的力矩小，因此开口杯处于向上翘起状态。与开口杯固定在一起的永磁铁处于远离轻瓦斯干簧位置，所以该干簧触点处于断开状态。当变压器内部发生轻微故障时，产生不少气体，逐渐集聚在气体继电器的上部，使继电器内的油面缓慢下降，当油面降到低于开口杯时，开口杯在空气中重力加上杯内油的重力所产生的力矩，大于平衡重锤所产生的力矩，于是开口杯落下来，使固定在开口杯上的永磁铁接近干簧触点。当气体积聚到一定容积时，干簧触点接通，发出轻瓦斯信号。可通过改变轻瓦斯触点动作的气体容积在250~300cm3的范围内调整。正常情况下，重瓦斯挡板在弹簧的作用下垂直位置，固定在挡板的永久磁铁远离重瓦斯干簧触点。当变压器油箱内发生严重事故时，油气流冲击挡板的力量大于弹簧的弹力时，挡板倾斜了一个角度，使固定在挡板上的永久磁铁靠近重瓦斯的干簧触点，干簧触点接通，发出跳闸脉冲。重瓦斯动作的油流速度可利用流速整定螺杆，在0.7~/s的范围内调整。值得注意是，变压器初次投入运行时，由于换油等工作，油中混入少量的气体，经过一断时间后，这些气体又从油中别离出来，逐渐集聚在气体继电器的上部，迫使开口杯下降，使轻瓦斯动作。此时，可以通过气体继电器顶部放气阀将气体放出。在故障发生后，为了便于分析故障原因及其性质，可以通过放气阀收集气体，以便化验分析瓦斯气体的成分。2、瓦斯保护的原理接线瓦斯保护的原理接线如图9—2所示。气体继电器的轻瓦斯触点KG1由开口杯控制，构成轻瓦斯保护，其动作后发出警报信号，重瓦斯触点KG2由挡板控制，构成重瓦斯保护，其动作或经信号发生器KS启动出口中间继电器KCO，KCO的两端触点分别使断路器1QF、2QF跳闸，从而切断故障电流。为了防止变压器内严重故障时因油速不稳定，造成重瓦斯触点时通时断的不可靠动作，必须选用带自保持电流线圈的出口中间继电器KCO。在保护动作后，借助于断路器的辅助触点1QF1和2QF1来接触出口回路的自保持。在变压器加油或换油后及气体继电器试验时，为了防止重瓦斯误动作，可以利用切片XB，使重瓦斯暂时改接到信号位置，只发信号。图9-2瓦斯保护的原理接线图瓦斯保护具有灵敏度高，动作迅速，接线简单等优点。但由于瓦斯保护不能单独作为变压器的主保护，所以通常是将瓦斯保护与纵联差动保护配合作为变压器的主保护。9.2二次回路方案的选择由于本次设计是为工厂供电，而工厂的负荷均为380V的低压负荷，所以采用QP型隔离开关熔断器组进行保护。设备型号和相关参数见表9-1所示。表9-1设备型号和相关参数型号QP-2500QP-2500QP-1000QP-315QP-315主极数3额定绝缘电压〔A〕AC1000工作电压〔V〕AC380约定发热电流〔A〕250025001000315315约定封闭发热电流〔A〕250025001000250250额定工作电流〔A〕2500250025001000315315额定短路电流〔kA〕————100100100最大熔体————1000250250额定断流接通能力〔kA〕130130603939机械寿命〔次〕30030010001500015000电寿命〔次〕15155010001000操作力矩〔〕707050辅助触头380VA-11〔A〕66444第10章防雷保护10.1防雷装置防雷装置是利用其高出被保护物的突出地位，把雷引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地。常见的防雷装置有：避雷针、避雷网、避雷带、避雷线、避雷器等。根据保护的对象不同，接闪器可选用避雷针、避雷线、避雷网或避雷带。避雷针主要用于建筑物和构筑物的保护；避雷线主要作为电力线路的保护；避雷网和避雷带主要用于建筑物的保护；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。避雷器是防止雷电侵入波的一种保护装置。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。10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设避雷线。2.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根本措施。3.利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV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。4.装设自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。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。10变配电所的防雷1.直击雷防护在变电所屋顶装设避雷针或避雷带，并引出两根接地线与变电所公共接地装置相连。如变电所的主变压器在室外或有露天配电装置时，那么应在变电所外面的适当位置装设独立避雷针，其装设高度应使其防雷保护范围包括整个变电所。如果变电所处在其它建筑物的直击雷防护范围以内时，那么可不另设避雷针。按规定，独立避雷针的接地装置接地电阻。通常采用3～6根长、的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排或多排形排列，管间距离5m，打入地下，管顶距地面。接地管间用40mm×4m的镀锌扁钢焊接相连。引下线用25mm×4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔及其根底内的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。避雷针采用的镀锌圆钢，长1～。独立避雷针的接地装置与变电所公共接地装置应有3m以上距离。2.雷电侵入波的防护〔1〕在10KV电源进线的终端杆上装设FS4-10型阀式避雷针。引下线采用25mm×4mm的镀锌扁铜，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺栓连接。〔2〕在380V低压架空出线杆上，装设保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地，用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。10.2综合防雷措施现代防雷保护包括外部防雷保护(建筑物或设施的直击雷防护)和内部防雷保护(雷电电磁脉冲的防护)两部份，外部防雷系统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身平安事故，而内部防雷系统那么是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及系统操作过电压侵入设备造成的毁坏，这是外部防雷系统无法保证的。10.综合防雷措施防雷是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径，对各类可能产生雷击的因素进行排除，采用综合防治——接闪、均压、屏蔽、接地、分流〔保护〕，才能将雷害减少到最低限度。1．接闪接闪装置就是我们常说的避雷针、避雷带、避雷线或避雷网，接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道，而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。2．均压接闪装置在接闪雷电时，引下线立即产生高电位，会对防雷系统周围的尚处于地电位的导体产生旁侧闪络，并使其电位升高，进而对人员和设备构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的方法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。室内的金属设施、电气装置和电子设备，如果其与防雷系统的导体，特别是接闪装置的距离达不到规定的平安要求时，那么应该用较粗的导线把它们与防雷系统进行等电位连接。这样在闪电电流通过时，室内的所有设施立即形成一个“等电位岛”，保证导电部件之间不产生有害的电位差，不发生旁侧闪络放电。完善的等电位连接还可以防止闪电电流入地造成的地电位升高所产生的还击。为了彻底消除雷电引起的毁坏性的电位差，就特别需要实行等电位连接，电源线、信号线、金属管道等都要通过过压保护器进行等电位连接，各个内层保护区的界面处同样要依此进行局部等电位连接，并最后与等电位连接母排相连。3．屏蔽屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来，使雷电电磁脉冲波入侵的通道全部截断。所有的屏蔽套、壳等均需要接地。屏蔽是防止雷电电磁脉冲辐射对电子设备影响的最有效方法。4．接地接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，