某冶金机械修造厂全厂总压降变电所及配电系统设计

毕业设计〔论文〕某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计系别：机电信息学院专业名称：电气工程及其自动化学生姓名：呼晓雄学号：0901120315指导教师姓名、职称：马莉讲师完成日期2012年12月15日论文题目：某冶金机械修造厂全厂总降压变电所及配电系统设计专业：电气工程及其自动化本科生：呼晓雄 (签名)＿＿＿＿指导教师：马莉 (签名)＿＿＿＿摘要电能是工业生产的主要动力能源。随着工业电气自动化技术的开展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量、供电可靠性以及技术经济指标等要求也日益提高。供电设计是否完善，不仅影响工厂的根本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电可靠性和工厂的平安生产上，它与企业的经济效益，设备和人身平安等是密切相关的。本论文设计的任务是保障电能从地区供电部门的出线处平安、可靠、经济、优质地送到工厂各部门。在设计中要遵循国家有关规程和规定，在保证供电可靠性和电能质量的前提下，尽可能做到节省投资，减少有色金属消耗量，降低运行费用，尽量采用供电新技术和新产品。关键词:供电设计，电能质量，可靠，经济Subject:ametallurgicalmachineryplantsthetotalstep-downtransformersubstationandpowerdistributionsystemdesignSpecicalty:ElectricEngineeringandAutomationName:huxiaoxiong(Signature)Instructor:mali(Signature)ABSTRACTTheelectricityisthemainindustrialproductionpowerenergy.Alongwiththedevelopmentofthetechnologyindustrylectricalautomation,factorypowerconsumptionofrapidgrowth,totheelectricpowerquality,powersupplyreliabilityandtechnicalandeconomicindexalsodemandsisincreasingdaybyday.Powerdesignisperfect,notonlyaffectsthefactoryinvestmentofcapitalconstructionandoperationcostandnon-ferrousmetalconsumption,butalsoreflecttothefactorypowersupplyreliabilityandsafetyproductionfactory,itandtheeconomicbenefitofenterprise,equipmentandsafety,etcarecloselyrelated.Thispaperdesigntaskistosafeguardpowerfromthepowersupplydepartmentsintheirplaceissafe,reliable,economic,highqualitytothefactoryeachdepartment.Inthedesignprincipleofrelevantstateregulationsandprovisions,inordertoensurepowersupplyreliabilityandpowerquality,underthepremiseofdosaveasfaraspossibleinvestment,reducenon-ferrousmetalconsumption,loweroperatingcosts,asfaraspossiblethepowersupplynewtechnologyandnewproducts.Keywords：powersupplydesign,powerquality,reliable,economic目录TOC\o"1-3"\h\u246281绪论 1137631.1工厂供电的意义和要求 1205511.1.1工厂供电的意义 1171101.1.2工厂供电的要求 1106921.2工厂供电的开展现状 1272271.3工厂供电设计应遵循的一般原那么及根本内容 2299251.3.1工厂供电设计应遵循的一般原那么 3110191.3.2工厂供电设计的根本内容 359512负荷计算及无功补偿 4140472.1电气设备额定容量确实定 4150312.2用电设备组计算负荷确实定 463242.2.1单组用电设备计算负荷的计算公式 5197392.2.2多组用电设备计算负荷的计算公式 5255962.3车间用电设备计算负荷确实定 6259922.3.1380V车间负荷计算 699942.3.26kV车间计算负荷 715412.3.3变压器损耗计算 8237442.3.4总降压变电所二次侧计算负荷 989572.4无功功率补偿及其计算 9165492.4.1无功补偿方法 9264952.4.2无功功率补偿容量的计算 9165562.5全厂计算负荷 1093153变配电所及主变压器的选择 11251413.1变电所形式、位置、数量确实定 1125103.1.1工厂总降压变电所 11235633.2变压器容量和台数的选择 1214513.2.1工厂总降压变电所主变压器的台数和容量选择 13300663.2.2车间变电所变压器台数和容量的选择 13140994变电所主接线方案的设计 15313624.1变配电所主接线方案的设计原那么与要求 1596514.2变配电所常用电气主接线 15226144.3总降压变电所主接线方式的选择 1896564.4高压配电系统主接线方式的选择 19184075短路电流计算 20214485.1短路类型及其发生的原因和危害 20257375.2短路电流计算目的及方法 20128136电气设备及其选择 26131426.1导体和电气设备选择的一般原那么 26303126.2设备的选择及校验 2928456.2.135kV高压设备的选择与校验 29233476.2.26kV设备的选择与校验 3021786.2.3380V设备的选择与校验 3139166.3母线和各电压等级出线的选择 32226516.3.135kV进线的选择 3218506.3.235kV母线的选择 33131306.3.36kV高压母线的选择 34165506.3.4各车间变电所到6kV母线联络线的选择 35298537工厂供配电系统的继电保护 39211267.1继电保护的根本知识 39249737.2变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 39142477.2.135kV变压器的保护 40295667.2.26kV变压器的保护 42282797.2.36kV母线的保护 45305268防雷保护与接地装置的设计 4782608.1变配电所和电力线路的防雷保护 4725118.1.1变配电所的防雷措施 47213218.1.2电力线路的防雷措施 4722358.1.3防雷设备的选择 4815948.2接地装置的选择 48312128.2.1接地的概述 48187448.2.2接地方案确实定 5020314致谢 5118255参考文献 5219726附录 521绪论1.1工厂供电的意义和要求1.1.1工厂供电的意工厂供电，就是指工厂所需电能的供给和分配，也称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来也易于转换为其他形式的能量以供给用。电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现代社会的信息技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的根底之上的。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。随着工业电气自动化技术的开展，工厂用电量的迅速增长，对电能的质量、供电可靠性以及技术经济指标等要求也日益提高。一方面来说，工业生产实现电气化后，可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产力，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，如果供电突然中断，那么对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时间的停电，也会引起重大的设备损坏，或引起大量产品的报废，甚至可能造成人身伤亡事故，给国家和人民带来经济上甚至生态环境上或政治上的重大损失。因此，供电设计是否完善，不仅影响工厂的根本建设投资、运行费用和有色金属消耗量，而且也反映到工厂供电可靠性和工厂的平安生产上，它与企业的经济效益，设备和人身平安等是密切相关的。做好工厂供电工作对于开展工业生产，实现工业现代化具有十分重要的意义。1.1.2工厂供电的要求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，并做好节能和环保工作，就必须到达以下根本要求：1〕平安2〕可靠3〕优质4〕经济。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，既要照顾局部和当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应开展。1.2工厂供电的开展现状变电站是电力系统中的—个重要环节，它的运行情况直接影响到电力系统的可靠、经济运行。而—个变电站运行情况的优劣，在很大程度上取决于其二次设备的工作性能。要提高变电站运行的可靠性及经济性，一个最根本的方法就是提高变电站运行管理的自动化水平，实现变电站综合自动化，所谓变电站综合自动化，就是广泛采用微机保护和微机远动技术，分别采集变电站的模拟量、脉冲量、开关状态量及一些非电量信号，经过功能的重新组合，按照预定的程序和要求实现变电站监视、测量、协调和控制自动化的集合体和全过程，从而实现数据共享和资源共享，使变电站设计简捷、布局紧凑，使变电站的运行更加平安可靠。

变电站自动化系统的根本功能包括：数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等。目前应用较广泛的变电站自动化系统的结构形式主要有三种类型。集中式分散与集中相结合〔3〕全分散式变电站自动化的开展，使供电可靠性有了很大的提高，但是，要进一步缩短故障停电时间，很大一局部取决于馈线自动化的开展。必须在馈电线路上装设电动开关，配置馈线终端设备FTU，对一些分支线路，还应装设故障指示器，并利用通信系统，向系统提供馈线运行数据和状态，执行系统下达的馈线开关遥控操作命令。非线性负载、电动机直接起动、不平衡负载、焊接设备以及家用电器设备增多，降低了电压质量。电压质量对现代电子设备及计算机系统影响极大。为此，提出系统应对电压进行连续测量和质量分析，噪声越限告警。同时，要根据实际需要选择不同的无功补偿方式。集成化、智能化和综合化是一开展趋势。早期配电自动化的实施采用开展独立的、单项自动化系统来解决问题，如直接的负荷控制、大用户的远程抄表等，由于配电自动化的功能之间存在着不同程度的关联，其中大局部要求很难满足，且还无法克服在扩大应用规模时确认所需投资的合理性所遇到的困难。这种按"功能定向"的方法，已造成综合化水平非常低并带来假设干反面影响，如功能重叠、数据的重复、灵活性很差和维修费用高等。另外，配电自动化系统作为一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含众多的设备和子系统，各功能、子系统之间存在着不同程度的关联，其本身及其所用技术又处于不断开展之中，对任一家制造商而言，根本不可能包揽一切。在馈线自动化方面，现有馈线终端设备不仅具有常规的遥测、遥信和遥控功能，且还集成了自动重合闸、馈线故障检测和电能质量的一些参数的检测功能，甚至集成了断路器的监视功能，且有进一步与断路器、开关相结合，机电一体化，开展成为智能化开关的趋势。显著地降低了建设、运行和维护的综合本钱，为提高供电可靠性，创造了有利的条件。1.3工厂供电设计应遵循的一般原那么及根本内容1.3.1工厂供电设计应遵循的一般原那么工厂供电设计必须遵守国家有关法令、法规、标准和标准，执行国家的有关方针、政策，如节约有色金属，以铝代铜，采用低能耗设备以节约能源等。必须从全局出发，按照负荷的等级。用电容量、工程特点和地区供电规划统筹规划，合理确定整体设计方案。工厂供电设计应做到供电可靠、保证人身平安和设备平安。要求供电电能质量合格、优质、技术先进和经济合理。设计应符合国家现行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。应根据整个工程的特点、规模和开展规划，正确处理工程的近、远期的建设开展关系，以近期为主，远、近结合，适当考虑扩建的可能性。1.3.2工厂供电设计的根本内容在设计工厂供配电所系统时，须遵照以下程序进行。1.负荷调查2.电力负荷计算3.确定供电电源4.各级变电所主接线选择设计5.短路电流计算6.导线及电气设备选择7.工厂内部配电系统设计8.继电保护和二次接线设计9.防雷保护和接地装置选择计算10.绘制变配电所主接线图、平面图综合前述设计结果。参照国家有关规定规程，进行变配电装置的总体布置。2负荷计算及无功补偿工厂供电系统负荷计算的目的是确定工厂最大负荷，作为按允许发热条件选择供电变压器、输电线路导线及开关电器等电气设备的依据。电力负荷计算的方法主有很多。需要系数法计算简单对任何工业企业都适用，特别适用长期工作制用点设备占主要负荷的车间，计算结果根本符合实际。计算负荷是用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。由于载流导体一般通电半小时〔30min〕后即可到达稳定的温升值，因此通常取“半小时最大负荷”作为按发热条件选择电气元件的计算负荷。有功计算负荷表示为，无功计算负荷表示为，视在计算负荷表示为，而计算电流表示为。用电设备组计算负荷确实定，此处采用的是需要系数法。2.1电气设备额定容量确实定1.长期工作制电动机的设备容量等于其铭牌上的额定功率2.反复短时间工作制电动机：1〕起重机电动机组应统一换算为时的额定容量；〔2-1〕2〕电焊机组应统一换算为，；〔2-2〕3)电炉变压器的额定容量是指额定功率因数下的有功功率，。〔2-3〕4〕照明用电设备的额定容量等于灯具上标出的额定功率，即以上式中〔单位为KW〕和〔单位为KVA〕为对应于铭牌负荷持续率的铭牌〔额定〕容量，为额定功率因数。2.2用电设备组计算负荷确实定2.2.1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〕的计算公式〔2-4〕式中——用电设备总的设备容量〔不含备用设备容量〕。——用电设备组需要系数。2〕无功计算负荷〔单位为Kvar〕的计算公式〔2-5〕式中——对应于用电设备组功率因数的正切值。3〕视在计算负荷〔单位为KVA〕的计算公式〔2-6〕4〕计算电流〔单位为A〕的计算公式为〔2-7〕式中——用电设备组的额定电压〔单位为KV〕2.2.2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〕的计算公式〔2-8〕式中——所有设备组有功计算负荷之和；——有功负荷同时系数，可取0.85～0.95，此处取0.9。2〕无功计算负荷〔单位为Kvar〕的计算公式〔2-9〕式中——所有设备无功计算负荷之和；——无功负荷同时系数，可取0.9～097，此处取0.9。3〕视在计算负荷〔单位为KVA〕的计算公式〔2-10〕4〕计算电流〔单位为A〕的计算公式为〔2-11〕式中——用电设备组的额定电压〔单位为KV〕2.3车间用电设备计算负荷确实定工厂计算负荷是选择工厂电源进线及主要电气设备包括变压器的根本依据，也是计算工厂功率因数及无功补偿容量的根本依据。2.3.1380V车间负荷计算1〕各380V车间有功功率计算负荷车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间:2〕各380V车间无功功率计算负荷车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：3〕各380V车间视在功率计算负荷车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：4〕各380V车间变电所计算电流车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：车间变电所：5)380V侧总负荷计算380V侧总有功功率:380V侧总无功功率:380V侧总视在功率：380V侧总计算电流：2.3.26kV车间计算负荷1〕有功功率计算负荷电弧炉：工频炉：空压机：2〕无功功率计算负荷电弧炉：工频炉：空压机：3〕视在功率计算负荷电弧炉：工频炉：空压机：4〕计算电流电弧炉：工频炉：空压机：5〕6kV侧总计算负荷6kV侧有功功率：6kV侧有功功率：6kV侧视在功率：6kV侧计算电流：2.3.3变压器损耗计算对于的低损耗变压器，估算式为〔2-12〕有功功率和无功功率损耗在选择了变压器的型号和额定容量之后，计算式为〔2-13〕〔2-14〕式中:—负荷系数，；—变压器空载损耗，kW；—变压器短路损耗，kW；—变压器空载电流百分值；—变压器短路电压百分值；—计算容量，kVA；—变压器额定容量，kVA。2.3.4总降压变电所二次侧计算负荷总降压变电所变压器二次侧的有功功率为无功功率为视在功率为计算电流为不满足供电部门对本厂的功率因数要求，需要进行无功补偿。2.4无功功率补偿及其计算2.4.1无功补偿方法在工厂中普遍采用并联电容器人工补偿，并联电容器补偿的方式有以下三种：1.高压集中补偿2.低压集中补偿3.低压分散补偿。2.4.2无功功率补偿容量的计算无功功率补偿容量的计算式〔2-15〕式中：—无功补偿率，可直接计算或查表求取，kVar/kW；—对应于原来的功率因数的正切值，一般为0.6～0.7；—需要补偿到的功率因数正切值，一般为0.90～0.95.考虑到主变压器的无功损耗远大于有功损耗，因此总降压变电所二次侧最大负荷是功率因数应稍大于0.9，暂取0.92来计算所需无功功率补偿容量：并联电容器台数确实定电容器实际容量Qc1与实际工作电压U1平方成正比，即〔2-16〕式中：—单只电容器的额定容量，kVar并联数为，对于单相电容器，应取3的整数倍，以便三相均衡分配。所以每相并联9个电容器，即2.5全厂计算负荷全厂负荷计算表项目计算负荷二次侧补偿前负荷0.76509044096734647.98二次侧无功补偿容量-3240二次侧补偿后负荷0.97509011695223502.58主变压器功率损耗78.35313.3835KV侧负荷总计0.965168.351482.385376.7488.703变配电所及主变压器的选择工厂供电的电源主要取自电力系统，其电压主要根据工厂负荷大小、电源至工厂距离以及地区电网可能提供的电压等级与有关电力部门协商确定。工厂与电业部门所签定的供用电协议主要内容如下：工厂电源从电业部门某220/35kV变压所，用35kV双回架空线引入本厂，两个电源并列运行，该变电所距厂东侧8公里。3.1变电所形式、位置、数量确实定3.1.1工厂总降压变电所1.工厂总降压变电所布置形式 工厂总降压变电所根据厂区范围大小，负荷分布情况，全厂可以设一个或几个，一般只设一个。工厂总降压变电所一般采用独立式，单独设在工厂某个地区。工厂总降压变电所35kV及以上高压配电装置一般采用屋外式配电装置，但在个别情况下如大型冶炼厂、水泥厂、化工厂等释放有害气体、烟尘危害严重或受场地限制采用屋外装置有困难时才采用屋内配电装置。工厂总降压变电所6～10kV配电装置一般采用屋内配电装置，无出线电抗器可采用单独布置，有出线电抗器可采用二层布置或三层布置。2.工厂总降压变电所位置确实定工厂总降压变电所的位置与供电可靠性、经济性及电压质量有关，因此其位置确定很重要，要满足变配电所所址选择的原那么。变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图下边和左侧，任作一直角坐标轴和轴，测出各车间和用电负荷点的坐标位置，例如、、等。而工厂的负荷中心设在，为，因此依照《力学》中计算重心的力矩方程，可以求得负荷中心的坐标：〔3-1〕〔3-2〕测得五个车间变电所坐标分别为〔1.6、7.7〕〔4.6、7.0〕〔3.7、8.9〕〔5.9、9.0〕〔0.5、2.8〕由于6kV变压负荷中，电弧炉和工频炉只给铸钢车间和铸铁车间供电，其坐标分别问〔2.4、6.3〕〔5.4、6.5〕；而空压机是装设在空压站内的，其坐标为〔5.2、9.0〕。求得负荷中心点坐标为〔4.3、8、8〕即负荷中心在空压站的西边，考虑到进出线方便，决定在空压站西侧紧靠厂房建造总降压变电所。3.2变压器容量和台数的选择工厂总降压变电所变压器一般采用三相双绕组变压器，当厂区配电电压同时有10kV和6kV时可采用三相三绕组变压器。选择变压器型号时要优先选择用容量系列，这是国家标准《电力变压器》所确定的容量系列，推广采用低损耗电力变压器如、、等型号。在电网波动大且不能满足用户对电压质量要求的，根据需要选用有载调压变压器如、等型号。一般正常环境的变电所可选用油浸式变压器〔、、系列〕；在有腐蚀性气体严重影响变压器平安运行场所，要选用防尘式或防腐蚀性变压器，如系列全密封式变压器，多层或高层主体建筑内变电所宜选用不燃或难燃型防火变压器，例如系列环氧树脂浇注干式变压器或型变压器。在多雷区及土壤电阻率高的山区，宜选用防雷变压器，例如等型变压器3.2.1工厂总降压变电所主变压器的台数和容量选择工厂总降压变电所主变压器的台数和容量的选择在很大程度上取决于负荷大小及其供电可靠性要求，同时应考虑工厂开展规划等要素与电气主接线的选择统筹安排。力求使变电所主接线简单、运行方便、供电可靠、节约电能及减少投资、变压器台数多那么可靠性高，但设备投资大，年运行费用也要增加。因此，在能够满足供电可靠性的条件下，选择变压器的台数越少越好。在本次设计中，工厂电源从电业部门某220/35kV变压所，用35kV双回架空线引入本厂，其中一个作为工作电源，一个作为备用电源。另外，本厂的负荷性质为二级负荷，所以装设两台主变压器。因此选用两台S9-6300/35型低损耗电力变压器。工厂总降压变电所电压等级为35kV，为中性点不接地电力系统，因此主变压器应选择联结组为的接线。3.2.2车间变电所变压器台数和容量的选择车间变电所变压器台数和容量的选择原那么与工厂总降压变电所的根本相同，即在保证电能质量的要求下，应尽量减少投资，运行费用和有色金属的消耗量。根据任务书的要求，、车间变电所设置两台变压器外，其余设置一台变压器。1.在车间变电所，380V的计算负荷为1231kVA，选用两台变压器时，即有，因此选用两台型铜线配电变压器。2.在车间变电所，380V的计算负荷为698.6kVA，选用两台变压器时，即有，因此选用两台型铜线配电变压器。3.在车间变电所，380V的计算负荷为822.16kVA，选用一台变压器时，即有=〔1.15~1.4〕×822.16＝〔945.48~1151〕，因此选用型铜线配电变压器。4.在车间变电所，380V的计算负荷为757.98kVA，选用一台变压器时，即有=〔1.15~1.4〕×757.98=〔871.68~1061.17〕，因此选用型铜线配电变压器。5.在车间变电所，380V的计算负荷为358.7kVA，选用一台变压器时，即有=〔1.15~1.4〕×358.7=〔408.92~502.18〕，因此选用型铜线配电变压器。4变电所主接线方案的设计4.1变配电所主接线方案的设计原那么与要求变电所的电气主接线是变配电所电气局部的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成局部，它与电力系统供电电源情况、工厂负荷对供电可靠性的要求、配电装置的布置、继电保护自动装置和控制方式的拟定都有决定性关系。因此，电气主接线的合理设计，必须综合处理好各方面因素，经过技术论证比拟前方可确定。对电气主接线的根本要求是平安、可靠、灵活、经济性。4.2变配电所常用电气主接线1、单母线接线单母线接线是比拟简单的接线方式，单母线接线又分为单母线不分段接线、用隔离开关分段的单母线接线和用高压断路器分段的单母线接线三种形式，如下图单母线接线的每一回进线和出线，都是经过断路器和隔离开关接到母线上。图4.1单母线接线断路器的作用是用于切、合正常负荷电流和切断短路电流。所以断路器应具有足够的灭弧能力。隔离开关有两种，靠近母线侧的称为母线隔离开关，作为检修断路器时隔离母线电源之用；靠近线路侧的称为线路隔离开关，作为断路器检修时，隔离供电线路电源防止用户反向送电，以及架空线路遭受雷电过电压时用以保证检修人员平安。所以，仅在有可能出现危机人员平安的电压时，才装设线路隔离开关。1〕单母线不分段接线单母线不分段接线的优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比拟好。运行经验说明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生错误操作的可能性小，因而接线简单也是评价主接线的条件之一。单母线的缺点：可靠性和灵活性差。例如当母线或隔离开关发生故障或进行检修时，必须断开所有回路的电源，造成对全部用户供电中断。但当某一出线发生故障或检修出线断路器时，可只中断对该出线上用户的供电，而不影响其他用户，所以仍具有一定的可靠性。适用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。2〕单母线分段接线为了克服上述缺点，可用隔离开关或断路器将单母线分段，如下图，当用隔离开关分段时，如需检修母线或母线隔离开关，可将分段隔离开关断开后分段进行。当母线发生故障时，经过短时倒闸操作将故障切除，非故障段仍可继续运行，对1/2的用户仅短时中断供电。假设用断路器分段时，除仍具有可将分段检修母线的优点外还可在母线或母线隔离开关发生故障时，同时自动断开母线分段断路器和进线断路器，以保证非故障局部连续供电。但是，上述两种单母线分段接线存在共同缺点，即在母线检修或发生故障时，仍有50%左右的用户停电；出线断路器检修仍对该出线上的用户停电。为了进一步缩小停电范围，单母线可采用多分段〔如三分段〕接线方式，对重要用户可由两端母线同时供电，以提高供电可靠性。适用范围：在有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线较为优越。特别是备用电源自动重合闸装置的采用，更能提高单母线用断路器分段接线的供电可靠性。目前，单母线分段已广泛用于10kV及以下的变配电所。桥形接线图4.2桥形接线对于具有两回电源进线和两台变压器的降压变电所，可考虑采用桥形接线。它是由单母线分段演变而成的一种更简单、经济并具有相当可靠性的接线方式。桥形接线的接线特点是：用一组横向导线〔包括断路器、隔离开关〕将两回线路和两台变压器横向连接起来。横向导线谓之跨“桥”，并省掉线路侧〔或变压器侧〕的断路器。因而四个回路只需用三个断路器，如下图根据跨接“桥”连接位置和省掉断路器的回路之不同，又分内桥接线和外桥接线。1〕内桥接线此接线跨桥连接靠近变压器侧，省掉变压器回路的断路器，仅装隔离开关，其优点是：当检修任一回电源进线或线路断路器时，另一线路和两台变压器仍可继续供电，例如检修图中的1DL时，可将1DL断开，然后拉开G1、G2即可平安检修，而变压器1B、可由L2继续供电；当任一回线路故障时，仅断开该故障线路，而其他回路继续正常工作，如L1发生短路故障，1DL由继电保护动作跳闸，故障线路切除，L2、1B、2B仍继续，不中断供电。但当任一台变压器检修或发生故障时，那么需先断开一回线路，经倒闸操作后才能恢复供电，例如检修1B，应先断开1DL、3DL，之后拉开3G，再合入1DL、3DL，方能恢复对L1的正常工作.根据上述特点，内桥接线适用于具有以下条件的变电所：①供电线路较长，线路故障几率多；②负荷比拟平稳，主变压器不经常切换退出工作的；③没有穿越功率的终端降压变电所。外桥接线外桥接线的优点是：对变压器回路的操作非常方便，任一变压器检修或发生故障时还能保证三个回路正常运行。但任一线路发生故障时，那么只能维持两个回路正常运行，另一回路将短时停电，经倒闸操作后才能恢复供电。外桥接线适用于以下条件的降压变电所：①供电线路短，线路故障率少；②工厂负荷变化大，变压器操作频繁；③有穿越功率流经中间变电所。采用外桥接线，工厂降压变电所运行方式的变化不影响公共电力系统的功率潮流。线路—变压器组单元接线在工厂变电所中，当只有一回电源供电线路和一台〔两台〕变压器时，可采用线路—变压器组单元接线，如下图。这种接线根变压器据高压侧情况的不同，可装设不同的开关电器。当电源侧继电保护装置能保护变压器且灵敏度满足要求时，变压器高压侧可只装设隔离开关①；当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器短路容量，而又允许采用高压熔断器保护变压器时，变压器高压侧可装设跌落式熔断器②或负荷开关—熔断器③；一般情况下，在变压器高压侧装设隔离开关和断路器④。线路—变压器组单元接线的优点是接线简单、电气设备少、配电装置简单、节约建设投资和占地面积小。其缺点是：当该单元中任一个设备发生故障或检修时，全部设备停止工作。但由于变压器故障几率小，高压架空线的防雷保护比拟完善，所以仍具有一定的供电可靠性。图4.3线路-变压器组单元4.3总降压变电所主接线方式的选择对于电源进线电压为35kV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所将为6～10kV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压用电设备所需的电压如220V/380V。1.只装设一台主变压器的总降压变电所这种主接线的一次侧无母线、二次侧为单母线，其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适于三级负荷的工厂。2.装有两台主变压器的总降压变电所1〕一次侧采用内桥式接线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主接线图如图4.4所示。这种主接线，其一次侧的高压断路器QF10跨接在两路电源进线之间，犹如一架桥梁，而且处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此成为“内桥式”接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷的工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，那么断开QF11，投入QF10〔其两侧QS先合〕，即可由WL2恢复对变压器T1的供电。这种内桥式接线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的时机较多、并且变压器不需要经常切换的总降压变电所。2)一次、二次侧全部采用单母线分段的总降压变电所的主接线图如图4.5所示。这种主接线兼有内桥和外桥两种桥式接线线运行灵活性的优点，但采用的高压开关设备较多。可供一、二级负荷，适于一、二次侧进出线较多的总降压变电所。图4.4一次侧采用内桥式接线、二次侧采用图4.5一次、二次侧全部采用单母线分段的单母线分段的总降压变电所主接线图总降压变电所的主接线图4.4高压配电系统主接线方式的选择工厂、企业的高压配电网络，是指厂区内有总变〔配〕电所到车间变电所1kV及以上的高压电力线路。通常，高压配电网络的电压采用10kV。当经济论证确有显著优越性时，才采用6kV。配电线路结构有架空线和电缆线，应视厂区具体环境而定。高压配电网接线的根本原那么如下。供电可靠，电能质量好，满足生产要求。一级负荷应有两个独立电源；二级负荷一般要有两个电源，可以手动切换，在条件困难时，允许只有一个电源。接线简单灵活，便于维护操作。经济。投资少，年运行费用低。应考虑到负荷增长，预留必要的开展余地和分期建设的余地。当有两回及以上电源进线时，假设其中任一进线停电，其余进线应能承当全部一级负荷及大部二级负荷用电，但一般不考虑当一电源进线发生故障或停电检修时，另一电源进线也同时发生故障的情况。5短路电流计算5.1短路类型及其发生的原因和危害平安可靠供电是电力系统正常运行的首要任务。而正常运行的破坏绝大多数是由短路故障引起的。电力系统根据中性点接地与否分为电力系统中性点不接地系统及中性点接地系统。电力系统正常运行时，相与相之间和在中性点接地系统中相与地之间都是通过负载连接的。所谓短路，是指相与相和相与地之间不通过负载而发生的直接连接故障。因此短路可分为三相短路、两相短路、两相接地短路〔两相短路后又与地相连〕和单相接地短路〔或简称单相短路〕。短路发生的主要原因是电力系统中电气设备载流局部绝缘损坏。引起绝缘损坏的原因有操作过电压、雷击过电压、暴风雨、绝缘材料老化、设备维护不周以及由于机械力引起的损伤等。电力系统发生短路故障时，系统的总阻抗减少，短路点及其附近各支路的电流较正常运行时增大；系统中各点的电压降低，离短路点越近电压降低越严重。三相短路时，短路点电压可能降到零。因此可招致以下严重危害。元件发热短路电流引起很大的机械应力3.破坏电气设备的正常运行4.破坏系统稳定5.干扰通信系统5.2短路电流计算目的及方法工厂供电系统的设计和运行不仅要考虑正常运行状态，还要考虑可能发生故障及非正常工作状态。其中短路故障危害最大，短路的电流引起的电气设备热效应和力效应使设备损坏，电压降落严重影响非故障元件的正常运行。但是只要正确选择电气设备，满足短路电流的动稳定、热稳定要求，采取限制短路电流的措施就可以完全消除或减轻短路电流的危害。进行短路电流计算时要考虑供电系统的最大运行方式和最小运行方式。在最大运行式下，通过故障元件的短路电流值最大，作为选择和校验电气设备的依据及继电保护整定计算的依据；在最小运行方式下，通过保护安装处的短路电流最小，可作为继电保护校验灵敏度的依据。绘制计算电路，如下图图5.1计算电路图2.确定短路计算基准值1〕设=100MVA，，即高压侧=37kV，中压侧=6.3kV，低压侧，那么2〕架空线路查资料第66页表5—1得，而线路全长为8km，故3〕电力变压器查手册可知型，，故对于6KV出线线路的电阻，由于距离太短可以忽略不计。变压器分为两种情况：当短路点发生在变压器S9-500/10(6)时，阻抗电压为4%，；当短路点发生在变压器S9-630/10(6)或S9-1000/10(6)或S9-1250/10(6)时，阻抗电压为5%或或3.当时，1〕计算K—1点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值：三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：2)计算K—2点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：3〕计算K—3点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：4〕计算K—4点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他短路电流：三相短路容量：5〕计算K—5点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：6〕计算K—6点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：7〕计算K—7点的短路电流总阻抗及三相短路电流的短路容量总阻抗标幺值三相短路电流周期分量有效值：其他短路电流：三相短路容量：最大运行方式下时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-12.142.142.145.463.23137k-26.896.896.8917.5717.5775.2k-343.3543.3543.3579.7647.2530k-427.3427.3427.3450.3129.8018.94k-522.8022.8022.8041.9524.8515.80k-622.8022.8022.8041.9524.8515.80k-715.4715.4715.4728.4616.8610.72最小运行方式下时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-11.951.951.954.972.94125k-26.546.546.5416.689.8871.43k-342.4542.4542.4578.1146.2729.41k-426.9826.9826.9849.6429.4118.69k-522.5522.5522.5541.4924.5815.63k-622.5522.5522.5541.4924.5815.63k-715.3615.3615.3628.2616.7410.646电气设备及其选择6.1导体和电气设备选择的一般原那么首先根据正常工作要求和环境条件以及技术先进性、合理性等要求，初步确定其型号规格，然后进一步进行各项校验，即按正常运行条件选择电气设备，按短路条件校验电气设备。一、按正常工作条件选择高压电气设备1、按工作电压〔电流〕选择所选电气设备的额定电压和额定电流不低于设备所在网络的最大电压和最大工作电流，即〔6-1〕2.断流能力短路电流通过开关电器时，要求开关电器的额定开断电流或额定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〔6-2〕二、按短路条件进行稳定性校验1.热稳定性校验短路电流通过电气设备时所产生的热效应不应超过电气设备技术参数中所规定的允许热效应，那么短路热稳定性校验条件为〔6-3〕式中，、—制造厂给出的秒的热稳定电流和热稳定时间；、——短路电流稳定值及等值时间。短路电流等值时间在无限大容量电源供电系统中计算式为〔6-4〕当时，。2.动稳定性校验短路电流通过电气设备时所产生的电动力不应超过设备铭牌上给出的允许电动力，那么动稳定性校验条件为〔6-5〕式中，、——设备铭牌给出的极限通过电流峰值和有效值，KA3.熔断器的选择与校验熔断器的形式可以根据安装地点、使用要求选择。高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下，当在本段保护范围内发生短路时，应能在最短时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。电压：〔6-6〕限流式高压熔断器应与所在电路的额定电压相适应，即等于该系统的最高电压，电流：〔6-7〕——熔断器额定电流；——熔体的额定电流断流能力：〔6-8〕——熔断器的额定开断电流；——三相短路冲击电流的有效值〔次暂态短路电流〕4.电压互感器的校验1〕电压互感器的选择和配置应按照以下条件：6——20kV的屋内配电装置，一般采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器35——110kV配电装置，一般采用油浸绝缘结构的电压互感器220kV及以上的配电装置，当容量和准确度等级满足要求时，一般采用容式电压互感器在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器2〕一次电压〔6-9〕——电压互感器额定一次线电压，1.1和0.9是允许的一次电压波动范围。3〕准确等级：电压互感器应在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表和继电器以及自动装置等设备对准确等级的要求确定。5.电流互感器的短路稳定性校验动稳定性校验条件〔6-10〕式中，——电流互感器的动稳定电流，KA；——电流互感器的动稳定倍数——电流互感器的一次额定电流，KA热稳定性校验条件：电流互感器热稳定能力以1S允许通过一次额定电流的倍数来表示，因此其校验式为〔6-11〕式中，、——短路电流稳定值及等值时间6.母线的短路稳定性校验1〕热稳定性校验条件〔6-12〕式中，——满足短路热稳定的最小截面积，；——稳态三相短路电流周期分量有效值，KA；——母线材料热稳定系数，参看表6.1表6.1导体或电缆长期允许工作温度和短时允许最高温度及相应的短路为稳定系数导体种类导体材质长期允许工作温度/℃短时允许最高温度/℃短路热稳定系数C/母线铝7020087铜70300171聚氯乙烯绝缘电缆铝6516076铜651601152〕硬母线的动稳定性校验：〔6-13〕式中，——母线材料的最大允许应力，硬铜为140MPa，硬铝为70MPa；——母线通过时所受到的最大计算应力，单位为MPa。上述最大计算应力按下式计算：〔6-14〕式中，——母线的截面系数，单位为；当母线水平放置时，这里h为母线截面的垂直高度，单位为m：b为母线截面的水平宽度，单位为m。——母线通过时所受的弯曲力矩，单位；当母线的档数为1～2档时，；当档数多于2档时，；这里的，单位为N，其中为档距，单位为m，a为平行母线间轴线间距离，单位为m，为通过母线的三相短路冲击电流，单位为KA。7.电缆的热稳定性校验电缆不进行动稳定性校验，电缆的热稳定性校验用式计算。8.支柱绝缘子的短路动稳定性校验〔6-15〕式中，——三相短路冲击电流通过绝缘子所支持的导体时产生的作用力，单位为N；——绝缘子的最大允许载荷，单位为N，取为绝缘子抗弯破坏载荷的60%。6.2设备的选择及校验由于本厂所在地区的夏季温度较高，因此在设备选型时要对设备的防爆性能作充分考虑，配电装置宜采用屋内布置形式。6.2.135kV高压设备的选择与校验1.高压断路器选择断路器SN10-35Ⅰ电压：35kV<35kV；电流：88.70A<1000A；断流能力：2.14KA<16KA动稳定校验，，满足要求热稳定校验，，满足要求2.高压隔离开关装设地点高压隔离开关选择 GN2-35/400电压：35kV<35kV；电流：88.70A<400动稳定校验，，满足要求热稳定校验，，满足要求3.高压熔断器选择RN1-35/30、40电压：35kV=35kV；电流：由于高压熔断器是安装在电压互感器上，最大工作电流小，满足要求；断流能力：>3.23KA(2.14KA)4.电压互感器的变压器高压侧选择油浸式电压互感器JDJ-35电压：35kV，满足要求；准确等级：0.5级5.电流互感器装设地点电流互感器选LCZ-35电压：35kV<35kV；电流：88.80A<200A动稳定校验满足要求热稳定校验即，满足要求。6.2.26kV设备的选择与校验1.高压断路器选择断路器SN10-10Ⅰ电压：6kV<10kV；电流：502.58A<630A；断流能力：6.89KA<16KA动稳定校验，，满足要求热稳定校验，，满足要求2.高压隔离开关装设地点高压隔离开关选择 GN8-10T/400电压：6kV<10kV；电流：313.6A<400A动稳定校验，，满足要求热稳定校验，，满足要求3.高压熔断器选择RN1-6/2~20电压：6kV=6kV；电流：由于高压熔断器是安装在电压互感器上，最大工作电流小，满足要求；断流能力：>10.40KA(6.89KA)4.电压互感器的变压器低压侧选择电压互感器JDZ-6电压：6kV，满足要求；准确等级：0.5级5.电流互感器装设地点电流互感器选LA-10电压：6kV<10kV；电流：313.6A<500A动稳定校验满足要求热稳定校验即，满足要求。6.2.3380V设备的选择与校验1.低压断路器1〕车间变电所选择断路器DW15-2500电压：380V<380V；电流：1870<2000A；断流能力：43.35KA<60KA2〕车间变电所选择断路器DW15-1000电压：380V<380V；电流：995.6A<1000A；断流能力：27.34KA<40KA3〕车间变电所选择断路器DW15-1500电压：380V<380V；电流：1193.4A<1500A；断流能力：22.80KA<40KA4〕车间变电所选择断路器DW15-1500电压：380V<380V；电流：1079A<1500A；断流能力：22.80KA<40KA5〕车间变电所选择断路器DW15-600电压：380V<380V；电流：505.5A<600A；断流能力：15.47KA<30KA2.低压隔离开关1〕车间变电所选择隔离开关HR5-400电压：380V<380V；电流：1870A<3200A2〕车间变电所选择隔离开关HR5-100电压：380V<380V；电流：995.6A<1000A3〕车间变电所选择隔离开关HR5-200电压：380V<380V；电流：1193.4A<1600A4〕车间变电所选择隔离开关HR5-200电压：380V<380V；电流：1079A<1600A5〕车间变电所选择隔离开关HR3-600电压：380V<380V；电流：505.5A<600A3.电流互感器选择电流互感器LMZJ1-0.5电压：380V<380V；电流：1870A<1000～3000A6.3母线和各电压等级出线的选择根据设计经验，一般10kV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其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，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。对长距离大电流线路和35kV及以上的高压线路，那么可先按经济密度确定经济截面，再校验其他条件。6.3.135kV进线的选择由导线和电缆选择的一般规定可知，对于架空线路一般采用铝绞线或钢芯铝绞线。对于本次设计的工厂供电，其计算负荷，最大有功负荷年利用小时数为6000小时，所以查资料得，，所以，因此选择LGJ-120/7型钢芯铝绞线。1.校验发热条件查表得LGJ-120/7型导线的允许载流量〔环境温度为30℃〕，因此满足发热条件2.校验机械强度查表得35kV架空钢芯铝绞线的最小截面，因此所选钢芯铝绞线也满足机械强度的要求。6.3.235kV母线的选择查资料得，，所以，因此选择1〕动稳定校验式中，——母线材料的最大允许应力，硬铜为140MPa，硬铝70MPa；——母线通过时所受到的最大计算应力，单位为MPa。上述最大计算应力按下式计算：式中，——母线的截面系数，单位为；当母线水平放置时，这里为母线截面的垂直高度，单位为m：为母线截面的水平宽度，单位为m。——母线通过时所受的弯曲力矩，单位；当母线的档数为1～2档时，；当档数多于2档时，；这里的，单位为N，其中为档距，单位为m，a为平行母线间轴线间距离，单位为m，为通过母线的三相短路冲击电流，单位为KA。满足要求2〕热稳定性校验满足要求式中，——满足短路热稳定的最小截面积，mm2；——稳态三相短路电流周期分量有效值，KA；——母线材料热稳定系数，参看表6.16.3.36kV高压母线的选择6kV母线的的最大负荷电流，所以选择型矩形硬铝母线。相间距离1〕动稳定校验满足要求2〕热稳定性校验满足要求式中，——满足短路热稳定的最小截面积，mm2；——稳态三相短路电流周期分量有效值，kA；——母线材料热稳定系数，参看表6.16.3.4各车间变电所到6kV母线联络线的选择电缆应按照以下条件来选择明敷设的电缆，一般采用裸钢带铠装或塑料外护层电缆，在易受腐蚀地区应选用塑料外护层电缆。在需要使用钢带铠装电缆时，宜选用二级外层防护；直埋敷设时，一般选用钢带铠装电缆，在潮湿或腐蚀性土壤的地区，应带有塑料外层防护，其他地区可以选用黄麻外护层；电力电缆除充油电缆外，一般采用三芯铝芯电缆。1.车间变电所到6kV母线的选择由负荷计算可知：，，工作电流:试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。根据所给的资料，当地年最热月土壤中0.7～1米深处平均温度为20，因此需要计算在25时的载流量校正系数。查表可知：满足发热要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。2.车间变电所到6kV母线的选择由负荷计算可知：，，工作电流:试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。3.车间变电所到6kV母线的选择由负荷计算可知：，，工作电流:试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。4.车间变电所到6kV母线的选择由负荷计算可知：，，工作电流:试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。5.车间变电所到6kV母线的选择由负荷计算可知：，，工作电流:试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。6.对铸钢车间的电弧炉和工频炉供电电缆的选择经过对工厂车间安装设备的了解可知，在铸钢车间中有一台电弧炉和一台工频炉。所以其负荷有：其工作电流：试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。7.对铸钢车间的电弧炉和工频炉供电电缆的选择在铸铁车间中有一台电弧炉和一台工频炉。所以其负荷有：试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。。8.对空压站的空压机供电电缆的选择空压机的计算负荷为：，，试选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。查表可知：满足要求热稳定校验>70满足要求选择铝芯型聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯绝缘护套电力电缆。7工厂供配电系统的继电保护7.1继电保护的根本知识一、继电保护的任务电力设备在运行中可能发生故障和不正常状态。最常见也是最危险的故障是各种形式的短路，各种短路会产生大于额定电流几倍到几十倍的短路电流，同时使系统的电压降低。其后果可能导致烧毁和损坏电气设备，破坏用户工作的连续性、稳定性或影响产品质量，严重者可能破坏电力系统并列运行的稳定性并引起系统振荡，甚至使系统瓦解。电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但并未发生短路故障，这种情况属于不正常运行状态。例如，设备过负荷、温度过高、小电流接地系统中的单相接地等。故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故。事故是指系统或其中一局部的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能允许的程度，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。在电力系统中应采取各种措施消除和减少故障。当一旦发生故障，必须迅速将故障设备切除，恢复正常运行；而当出现不正常运行状态时，要及时处理，以免引起设备故障。继电保护装置就是指能反映电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器或发出信号的一种自动装置，它的根本任务是：自动、迅速有选择地将故障设备从电力系统中切除，保证其他局部迅速恢复正常生产，使故障设备免于继续遭到破坏；反映电气设备的不正常运行状态，可动作于发出信号、减负荷或跳闸，此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的时限，以保证选择性。二、对继电保护的根本要求继电保护和自动装置的设计应以合理的运行方式和可能的故障类型为依据，并应满足选择性、速动性、灵敏性和可靠性四项根本要求。1.选择性2.速动性3.灵敏性4.可靠性上述的四个根本要求由统一的一面，又有互相矛盾的一面。在考虑保护方案时要统筹兼顾，尽力做到简单经济。7.2变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定高压断路器的操作机构控制与信号回路断路器采用弹簧储能操作机构，其控制和信号回路如下图，可实现一次重合闸。变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由有关供电部门加封和管理7.2.135kV变压器的保护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，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸2.装设反时限过电流保护1〕过电流保护动作电流的整定利用公式式中，——变压器的最大负荷电流，可取为，为变压器的额定一次电流；——可靠系数，对定时限取1.2，对反时限取1.3；——接线系数，对相电流接线取1，对相电流差接线取；——继电器返回系数，一般为0.8；——电流互感器的电流比。所以，因此，过电流保护动作电流整定为9A。2〕过电流保护动作时间的整定过电流保护动作时间的整定计算公式为为前后两级保护的时间差，这里取0.5S，为变压器低压侧保护在低压母线上发生三相短路时最长的一个动作时间，这里取1.5S，所以其过电流保护动作时间可整定为2S。3〕过电流保护灵敏系数的检验满足要求3.装设电流速断保护工厂供电系统变压器的电流速断保护，一般采用两相式接线。和线路电流速断保护一样，变压器的电流速断保护也不能保护变压器的全部，而只能保护元件中的一小局部，一般只能保护变压器的一次侧。利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1，电流互感器的电流比，，变压器的电压比，不满足4.所以，应装设纵连差动保护1〕选择电流互感器的变比，确定根本侧变压器额定电压35kV6kV变压器的额定电流电流互感器接线Y电流互感器计算变比电流互感器实际变比电流互感器的接线系数差动臂电流选择差动臂电流较大的一侧为根本侧，所以选择6kV为根本侧2〕动作的电流的整定躲过变压器外故障的最大不平衡电流躲过变压器励磁涌流躲过电流互感器二次断线影响3〕校验取上述动作电流的最大值作为整定值，即满足要求7.2.26kV变压器的保护在本次设计中，涉及到的6kV变压器有S9-1250/10(6)、S9-1000/10(6)、S9-630/10(6)、S9-500/10(6)。1.S9-1250/10(6)变压器的保护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，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸。2〕装设电流速断保护利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1，电流互感器的电流比，，变压器的电压比，2.装设纵连差动保护1〕选择电流互感器的变比，确定根本侧变压器额定电压6kV0.4kV变压器的额定电流电流互感器接线Y电流互感器计算变比电流互感器实际变比电流互感器的接线系数差动臂电流选择差动臂电流较大的一侧为根本侧，所以选择0.4KV为根本侧2〕动作的电流的整定躲过变压器外故障的最大不平衡电流躲过变压器励磁涌流躲过电流互感器二次断线影响3〕校验取上述动作电流的最大值作为整定值，即满足要求3.S9-1000/10(6)变压器的保护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，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸。2〕装设电流速断保护利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1,电流互感器的电流比，，变压器的电压比，满足要求4.S9-630/10(6)变压器的保护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，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸。2〕装设电流速断保护利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1，电流互感器的电流比，，变压器的电压比，满足要求5.S9-500/10(6)变压器的保护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，瞬时动作于信号；当因严重故障产生大量瓦斯时，那么动作于跳闸。2〕装设电流速断保护利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1，电流互感器的电流比，，变压器的电压比，满足要求7.2.36kV母线的保护1.装设过电流保护1〕过电流保护动作电流的整定利用公式式中，——线路最大负荷电流，可取为，为线路的计算电流；——可靠系数，对定时限取1.2，对反时限取1.3；——接线系数，对相电流接线取1，对相电流差接线取；——继电器返回系数，一般为0.8；——电流互感器的电流比。所以，因此，过电流保护动作电流整定为6A。2〕过电流保护动作时间的整定过电流保护动作时间的整定计算公式为为前后两级保护的时间差，这里取0.5S，为变压器低压侧保护在低压母线上发生三相短路时最长的一个动作时间，这里取1.5S，所以其过电流保护动作时间可整定为2S。3〕过电流保护灵敏系数的检验满足要求2.装设电流速断保护利用GL-15型继电器的电流速断装置来实现式中，，为可靠系数，取1.5，接线系数，取为1，电流互感器的电流比，，不满足所以，装设带时限电流速断保护满足8防雷保护与接地装置的设计8.1变配电所和电力线路的防雷保护8.1.1变配电所的防雷措施1.装设避雷针或避雷带〔网〕变配电所及屋外配电装置，应装设避雷针来防护直击雷。如无屋外配电装置，那么可在变配电所的屋顶装设避雷针或避雷带〔网〕。如果变配电所及屋外配电装置处在相邻建筑物防雷保护范围之内，可不再装设避雷针或避雷带〔网〕。2.独立避雷针宜设独立的接地装置。在非高土壤电阻率区，其工频接地电阻。当有困难时，可将其接地装置与变配电所的主接地网连接，但避雷针的接地引下线与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m。装设避雷线在35kV及以上的变配电所架空进线上，架设1～2km的避雷线，以消除近区进线上的雷击闪络引起的雷电侵入波对变配电所电气装置的危害进线保护段范围内的电杆工频接地电阻。进线保护段上的避雷线保护角不宜大于，最大不应大于。3.装设避雷器装设避雷器用以防止雷电侵入波对变配电所内电气装置特别是主变压器的危害。1〕高压架空线路的终端杆装设阀式或排气式避雷器。如果进线时具有一段引入电缆的架空线路，那么架空线路中断装设的避雷器应与电缆头处的金属外皮相连并一同接地；2〕每组高压母线上都应装设阀式避雷器。变电所内所有阀式避雷器应以最短的接地线与配电装置的主接地网相连。对于35kV主变压器来说，如果35kV进线为1km长，进线为1路，那么阀式避雷器与主变压器间最大电气距离为25m；如果进线为2路，那么此最大电气距离为40m。对3～10kV主变压器来说，进线为1路的最大电气距离为15m，2路为20m。3〕6～10KV配电变压器低压侧中性点不接地时，应在中性点装设击穿保险器。35/0.4kV配电变压器的低压侧，应与高压侧一样装设阀式避雷器保护。变压器两侧的避雷器均应与变压器中性点及其外壳一同接地〔中性点接地时〕。8.1.2电力线路的防雷措施1.架设避雷线这是防止架空线路遭受直接雷击的有效措施。全线架设避雷线一般只用于35kV及以上的架空线路。35kV架空线路只在进出变配电所的1～2km范围内架设避雷线。2.提高线路本身的耐雷水平可采用木横担、瓷横担、或采用高一电压的绝缘子。3.个别绝缘薄弱点加装避雷器对架空线路中的跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆及个别金属杆上，装设排气式避雷器或保护间隙。4.利用三角形排列的顶线兼做保护线。在顶线与顶线绝缘子的铁脚之间装设保护间隙。发生雷击时，保护间隙被击穿，对地泄放雷电流，从而保护了下边两根导线。在中性点不接地的3～10kV系统中，单相接地放电不致引起线路断路器跳闸。8.1.3防雷设备的选择一个完整的防雷设备由接闪器或避雷器、引下线和接地装置组成接闪器就是专门用来接收直接雷击的金属物体，接闪的金属称为避雷针，主要用于保护露天设备及建筑物。接闪器的金属线称为避雷线或架空地线，主要用于保护输电线路、接闪器的金属带、避雷网主要