某電機修造廠總降壓變電所與高壓配電系統(tǒng)的設計說明

1、. . . . 1 / 40某電機修造廠總降壓變電所與高壓配電系統(tǒng)設計某電機修造廠總降壓變電所與高壓配電系統(tǒng)設計摘摘 要要本論文主要依照工廠供電設計必須遵循的一般原則、基本容和設計流程，對某電機修造廠變電所進行了設計說明，本文按照設計要求，在查閱大量參考資料、手冊后，對負荷計算與無功功率補償計算，變配電所所址和型式的選擇，變電所主變壓器臺數(shù)、容量與類型的選擇，變配電所主結線方案的設計，短路電流的計算，變配電所一次設備的選擇，變配電所二次回路方案的選擇與繼電保護裝置的選擇與整定，變配電所防雷保護與接地裝置的設計等進行了詳細的設計說明。并附有相應的圖表、公式和計算結果。這次設計的變配電所完全滿足設

2、計要求。本設計通過對計算負荷，選出變壓器；通過計算三相短路電流，選出其他保護器件；通過三相短路電流，選擇過電流保護設備；然后選擇二次回路的設備，對一次側設備進行控制、檢測；最后注意安全、接地和防雷的設置。關鍵字：關鍵字：有功功率，電力變壓器，三相短路電流，過電流，接地. . . . 2 / 40目 錄第一章緒論第一章緒論 1 11.1 課題背景、目的與意義 11.1.1 課題的背景 11.1.2 課題的目的與意義 11.2 設計的主要容、設計圖樣 11.2.1 設計的主要包括 11.2.2 設計圖樣 2第二章設計依據(jù)第二章設計依據(jù) 3 32.1 電機修造廠 3第三章設計說明第三章設計說明 5

3、53.1 負荷計算與功率補償 53.1.1 負荷計算的容和目的 53.1.2 負荷計算的方法 63.1.3 各用電車間負荷情況與各車間變電所容量。63.1.4 全廠負荷計算。73.1.5 功率補償 73.2 變電所、配電所位置和型式的選擇 83.2.1 電機修造廠總變電所位置和型式的選擇 83.3 電機修造廠總降壓變電所主變壓器和主結線方案的選擇 93.3.1 變壓器容量與臺數(shù)的選擇。93.3.2 變配電所主結線的選擇原則 103.3.3 主結線方案選擇 103.3.4 配電所的主接線選擇 143.5 短路電流的計算 153.5.1 繪制計算電路 153.5.2 求 k -1，k-2 點的三相

4、短路電流和短路容量 163.5.3 求1 k點的三相短路電流和短路容量 183.6 變電所一次設備的選擇校驗 183.6.1 35kV 側一次設備的選擇校驗 183.6.2 10kV 側一次設備的選擇校驗 193.6.3 變電所高壓母線的選擇 203.7 變電所進出線選擇。213.7.1 35kV 高壓進線的選擇校驗 213.7.2 10kV 高壓出線的選擇 21. . . . 3 / 403.7.3 作為備用電源的高壓線的選擇校驗。243.8 變電所二次方案的選擇與繼電保護 253.8.1 高壓斷路器的操動機構控制與信號回路 253.8.2 變電所的電能計量回路 263.8.3 變電所的測量

5、和絕緣監(jiān)察回路 263.8.4 變電所的保護裝置 263.9 變電所的防雷保護與接地裝置的設計 343.9.1 變電所的防雷保護 343.9.2 變電所公共接地裝置的設計 35第四章結論第四章結論 3737. . . . 4 / 40第一章第一章 緒緒 論論1.11.1課題背景、目的與意義課題背景、目的與意義.1 課題的背景課題的背景本課題是根據(jù)介才主編的工廠供電設計指導上兩個題目為原型，根據(jù)指導老師的要求設計。變電所是電力系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié),它的運行情況直接影響到電力系統(tǒng)的可靠、經(jīng)濟運行。在 35KV10KV 配電變電所設計研究方面，最近幾十年發(fā)展更是迅猛。尤其是對變電站綜

6、合自動化的研究，已經(jīng)進行了多年,并取得了令人矚目的進展。變電站綜合自動化目前在國外已得到了較普遍的應用。例如美國、德國、法國、意大利等國家,在他們所屬的某些電力公司里,大多數(shù)的變電站都實現(xiàn)了綜合自動化與無人值班方式。在我國，現(xiàn)在變電所的基本也是向著變電站綜合自動化這個方向發(fā)展的，但是根據(jù)我國的國情，現(xiàn)在大多數(shù)變電站還是沒有完全實現(xiàn)保護和控制綜合自動化。傳統(tǒng)的變電站的設計發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)十分的成熟了。根據(jù)供電的設計容和流程，可以十分的方便的按照步驟設計。.2 課題的目的與意義課題的目的與意義本題目主要目的是設計某電機修造廠的變電所總降壓配電設計。與原來的課程設計比較，本題不僅設計量

7、大了許多，而且在更個方面的要求也有所加強。雖然變電所的設計在現(xiàn)在已經(jīng)不是高新的技術，但是作為自動化專業(yè)的學生，本題目還是很全面的包含了一大部分專業(yè)課程學習的容，而且各個方面都有所深入。尤其是繼電保護的問題，有了更加深入的學習。雖然本題沒有對變電站綜合自動化有所研究，但是對日后向這個方面的學習和發(fā)展打下了堅實的基礎。通過這次設計不僅進一步加強專業(yè)知識的學習，拓寬知識面，提高理論知識水平。而且擴寬了就業(yè)面，提高就業(yè)能力，提高了獨立思考和分析問題的能力。1.21.2設計的主要容、設計圖樣設計的主要容、設計圖樣.1 設計的主要包括設計的主要包括（1）設計的基本依據(jù)和資料。. . . .

8、 5 / 40（2）區(qū)域變電所和車間變電所負荷計算。 （3）無功功率補償計算與補償電容器選擇。（4）短路電流的計算和動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的計算機。（5）變壓器容量與臺數(shù)的選擇。（6）變電所進出線的選擇。（7）變電所的電纜，電線，高壓開關柜，低壓配電電屏，動力配電箱，電流互感器，避雷器，母線等主要設備的選擇。（8）區(qū)域變電所進線側線路的繼電保護， （采用定時限過電流保護） 。主變壓器的差動保護，瓦斯繼電器保護，工廠變電所進線側單相接地保護。（9）防雷裝置與保護接地裝置的設計。（10） 、域變電所的主接線圖、工廠變電所主接線圖、各種保護裝置接線原理圖。（11）畫出工廠變電所的平面圖。

9、.2 設計圖樣設計圖樣（1）變電所主結線電路圖電機修造廠總降壓變電所主結線電路圖（3）各種保護裝置接線原理圖變電所進線側線路的繼電保護原理電路圖， （采用定時限過電流保護） 。主變壓器的差動保護原理電路圖，瓦斯繼電器保護原理電路圖，工廠變電所進線側單相接地保護原理電路圖（4）變電所平、剖面圖電機修造廠總降壓變電所平、剖面圖. . . . 6 / 40第二章 設計依據(jù)2.12.1 電機修造廠電機修造廠（1） 電機修造廠總平面圖（圖 2-1）圖 2-1 某電機修造廠總平面布置圖（2） 工廠生產(chǎn)任務、規(guī)模與產(chǎn)品規(guī)格本廠承擔某大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各附屬廠的電機、變壓器修理和制造任務。年生產(chǎn)規(guī)模為修理電機

10、7500 臺，總容量為 45 萬 KW；制造電機總容量為 6 萬 KW，制造單機最大容量為 5520KW；修理變壓器 500 臺；生產(chǎn)電氣備件為 60 萬件。是大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)重要組成部分。（3）工廠各車間負荷計算表表 2-1 工廠各車間負荷計算表計算負荷序號車間名稱設備容量（千瓦）P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）變壓器臺數(shù)與容量車間變電所代號1電機修造車間250560950078811000No 1 車變2加工車間8861632583051400No 2 車變3新制車間6342223364031500No 3 車變4原料車間5143101833601400No 4 車變. . .

11、 . 7 / 405備件車間5621991582541315No 5 車變6鍛造車間1053658681100No 6 車變7鍋爐房2691971722621315No 7 車變8空壓站3221811592411315No 8 車變9汽車庫543302740180No 9 車變10大線圈車間3351871182211250No 10 車變11半成品試驗站3652874641500No 11 車變12成品試驗站229064048080011000No 12 車變13加壓站256163139214125014設備處倉庫（轉供負荷）338288444150015成品試驗站大型集中負荷36002880

12、23003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。（4） 供用電協(xié)議 當?shù)毓╇姴块T可提供兩個供電電源，供設計部門選定： 從某 220/60kV 區(qū)域變電所提供電源，此站距廠南側 4.5 公里。 為滿足二級負荷的需求，從某 60/10.5kV變電所，提供 10kV 備用電源，此所距廠南側 4 公里。 電力系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)，如表 2-2 所示。其供電系統(tǒng)圖，如圖 2-2 所示。表 2-2 區(qū)域變電站 60kV 母線短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)運行方式系統(tǒng)短路數(shù)據(jù)系統(tǒng)最大運行方式1338MVA)3(max. kS系統(tǒng)最小運行方式310MVA)3(min. kSkVkVkm圖 2-2 供電系統(tǒng)圖

13、供電部門對工廠提出的技術要求： 區(qū)域變電所 60kV 饋電線的過電流保護整定時間 1.8s，要求工廠總降壓變電所的過電流保護整定時間不大于 1.3s。 在企業(yè)t總降壓變電所 60kV 側進行電能計量。 該廠的總平均功率因數(shù)值應在 0.9 以上。（5） 工廠負荷性質. . . . 8 / 40本廠大部分車間為一班制，少數(shù)車間為兩班或三班制，年最大有功負荷利用小時數(shù)為 2200h。鍋爐房供生產(chǎn)用高壓蒸汽，停電會使鍋爐發(fā)生危險。又由于該廠距離市區(qū)較遠，消防用水需廠方自備。因此，要求供電具有一定的可靠性。（6） 本廠自然條件 氣象資料 最熱月平均最高溫度 35 攝氏度，土壤中 0.7-1 米深處一年中

14、最熱月平均溫度為 20 攝氏度，土壤凍結深度為 1.10 米，夏季主導風向為南風，最高氣溫+40度，最低-40 度，導線復冰時氣溫-5 度，最大風速時氣溫-5 度，最大風速 25 米/秒，導線復冰時風速 10 米/秒，最高最低氣溫時風速 0 米/秒，復冰厚度 10 毫米，年雷暴日數(shù) 31.5 日。 地質水文資料 該廠區(qū)地層以砂粘土為主，地質條件較好，地下水位 2.8-5.3m，地耐壓力為 15 噸/平方米。第三章 設計說明3.13.1 負荷計算與功率補償負荷計算與功率補償.1 負荷計算的容和目的負荷計算的容和目的（1）計算負荷是根據(jù)已知的工廠的用電設備安裝容量求取確定的、預期不

15、變的最大假想負荷。也就是通過負荷的統(tǒng)計計算求出的、用來按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負荷值。在配電設計中，通常采用半小時的最大平均負荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或導體的依據(jù)。（2）計算負荷是用戶供電系統(tǒng)結構設計、供電線路截面選擇、變壓器數(shù)量和容量選擇、電氣設備額定參數(shù)選擇等的依據(jù)，合理地確定用戶各級用電系統(tǒng)的計算負荷非常重要。.2 負荷計算的方法負荷計算的方法有功計算負荷為 (3-1)edPKP30. . . . 9 / 40式中，為設備容量。eP無功計算負荷為 (3-2)tan3030PQ式中，為對應于用電設備組的正切值。tancos視在計算負荷為 (3-3)23023030Q

16、PS總的計算電流為 (3-4)NUSI33030式中，為額定電壓 380V。NU.3 各用電車間負荷情況與各車間變電所容量。各用電車間負荷情況與各車間變電所容量。表 3-1計算負荷序號車間名稱設備容量（千瓦）P30（千瓦）Q30（千乏）S30（千伏安）變壓器臺數(shù)與容量車間變電所代號1電機修造車間250560950078811000No 1 車變2加工車間8861632583051400No 2 車變3新制車間6342223364031500No 3 車變4原料車間5143101833601400No 4 車變5備件車間5621991582541315No 5 車變6鍛造車間10

17、53658681100No 6 車變7鍋爐房2691971722621315No 7 車變8空壓站3221811592411315No 8 車變9汽車庫543302740180No 9 車變10大線圈車間3351871182211250No 10 車變11半成品試驗站3652874641500No 11 車變12成品試驗站229064048080011000No 12 車變13加壓站256163139214125014設備處倉庫（轉供負荷）3382884441500. . . . 10 / 4015成品試驗站大型集中負荷3600288023003686主要為高壓整流裝置，要求專線供電。3.1.

18、43.1.4 全廠負荷計算。全廠負荷計算。取 Kp = 0.92; Kq = 0.95根據(jù)上表可算出：P30i = 6520kW; Q30i = 5463kvar則 P30 = KPP30i = 0.926520kW = 5999kWQ30 = KqQ30i = 0.955463kvar = 5190kvar 7932KVA23023030QPSI30 = S30/3UN 94.5ACOS = P30/S30 = 5999/7932 0.7.5 功率補償功率補償由于本設計中上級要求 COS0.9,而由上面計算可知 COS=0.75，滿足發(fā)熱條件。AIal23330I 動穩(wěn)定度

19、校驗 母線在三相短路時所受的最大電動力為272)3()3(103ANaliFshNANmm95.3681016. 09 . 01046.1932723 母線在作用時的彎曲力矩為)3(FmN2 .3310m9 . 095.36810)3(NlFM 母線的截面系數(shù)為37221012. 36003. 0025. 06mmmhbW 故母線在三相短路時所受到的計算應力為aacMPPmmNWM5310531012. 32 .33637而硬鋁母線（LMY）的允許應力為，由此可見該母線滿acaalMPMP5370足短路動穩(wěn)定度的要求。 熱穩(wěn)定度校驗計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面223)3(min5 .85/87

20、95. 01063. 7mmmmsAsACtimaIA. . . . 24 / 40式中變電所 60kV 側縱聯(lián)差動保護動作時間按 0.7s 整定，再加上斷路器tima斷路時間 0.2s，再加 0.05s。由于母線的實際截面為，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)min2275325AmmmmA定度要求。（2） 10.5kV 母線的選擇校驗采用硬鋁母線 LMY-3(606)505。 （其選擇和計算方法同前，從略）所以電機修造廠高壓母線選擇如表 3-8 所示表 3-8 電機修造廠高壓母線選擇母線名稱母線型號規(guī)格35kV 母線LMY-3(253)，即母線尺寸為 25mm3mm10kV 母線LMY-3(606)5

21、05，即母線尺寸為 60mm6mm，中性母線尺寸為 50mm5mm3.73.7 變電所進出線變電所進出線選擇。選擇。.1 60kV60kV 高壓進線的選擇校驗高壓進線的選擇校驗采用 LJ 型鋁絞線架空敷設，接往 60kV 公用干線。（1） 按發(fā)熱條件選擇 由與室外環(huán)境溫度 35，查資料，初選 LJ-35，其 35時AIINT104130，滿足發(fā)熱條件。AIal15130I（2） 校驗機械強度查表，最小允許截面，因此 LJ-35 滿足機械強度要求。2min35mmA由于此線路很短，不需校驗電壓損耗。.2 10.5kV10.5kV 高壓出線的選擇高壓出線的選擇（1）

22、 饋電給 1 號廠房（電機修造車間）的線路采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 按發(fā)熱條件選擇由與土壤溫度 20，查表，初選纜芯為的交聯(lián)電纜，其AI8 .3830225mm，滿足發(fā)熱條件。3090IAIal 校驗電壓損耗 由電機修造廠平面圖量得變電所至一號廠房距離約 100m，而表查得的鋁芯225mm電纜的（按纜芯工作溫度 80計） ，又 1 號廠房的kmR54. 10kmX120. 00. . . . 25 / 40，因此按式kWP7 .61830var9 .25830kQ （3-9）NUqXpRUV8 . 9kV101 . 012. 0var9 .2581

23、 . 054. 17 .618kkWU滿足允許電壓損耗 5的要00000000005098. 0100100008 . 9alUVVU求。 短路熱穩(wěn)定校驗計算滿足短路熱穩(wěn)定的最小截面22)3(min9 .293/7795. 024800mmmmsAsACtimaIA由于前面所選的纜芯截面小于，不滿足短路熱穩(wěn)定度要求，因此改選225mmminA纜芯的交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜，即 YJL22-10000-33001150 的四芯2300mm電纜（中性線芯按不小于相線芯一半選擇，下同） 。（2） 饋電給 2 號廠房（機械加工車間）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接

24、埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（3） 饋電給 3 號廠房（新品試制車間）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（4） 饋電給 4 號廠房（原料車間）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（5） 饋電給 5 號廠房（備件車間）的線路

25、 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（6） 饋電給 6 號廠房（鍛造車間）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm. . . . 26 / 4010000-33001150 的四芯電纜。（7） 饋電給 7 號廠房（鍋爐房）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-10000

26、-2300mm33001150 的四芯電纜。（8） 饋電給 8 號廠房（空壓站）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-10000-2300mm33001150 的四芯電纜。（9） 饋電給 9 號廠房（汽車庫）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-10000-2300mm33001150 的四芯電纜。（10）饋電給 10 號廠房（大線圈車間）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設

27、。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（11） 饋電給 11 號廠房（半成品試驗站）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即2300mmYJL22-10000-33001150 的四芯電纜。（12） 饋電給 12 號廠房（成品試驗站）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（13） 饋電給 13 號廠房（加壓站）的線

28、路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（14） 饋電給 14 號廠房（設備處倉庫）的線路 亦采用 YJL22-10000 型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，即 YJL22-2300mm10000-33001150 的四芯電纜。（15） 饋電給 15 號廠房（成品試驗站大型集中負荷）的線路 亦采用 YJL22-10000型交聯(lián)聚乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 （方法同上，從略）纜芯截面選，2300mm即 YJL22-1

29的四芯電纜。. . . . 27 / 40.3 作為備用電源的高壓線的選擇校驗。作為備用電源的高壓線的選擇校驗。采用 LJ 型鋁絞線架空敷設，與相距約 4km 的某 60/10.5kV 變電所的 10.5kV 母線相聯(lián)。（1） 按發(fā)熱條件選擇工廠二級負荷容量共 503kVA，與室外環(huán)境溫度A7 .27kV5 .103/50330kVAI為 35，查表，初選 LJ-16，其 35時的，滿足發(fā)熱條件。305 .93IAIal（2） 校驗電壓損耗由表查得纜芯為的鋁絞線的，（按線間幾何216mmkmR07. 20kmX38. 00均距 0.8m 計） 。又，

30、線路長度kWkWP1 .384)1841 .200(30kvar4 .150var8 .866 .6330kQ按 4km 計，因此按式(3-9)，得V9 .340kV10438. 0var4 .150407. 21 .384kkWU滿足允許電壓損耗 5的要000000000054 . 3100100009 .340alUVVU求。（3） 短路熱穩(wěn)定度校驗因為鄰近某 60/10.5kV 變電所電源 10.5kV 側的短路數(shù)據(jù)不知，因此該聯(lián)絡線的短路熱穩(wěn)定度校驗計算無法進行，只有暫缺。綜合以上所選電機修造廠變電所進出線和聯(lián)絡線的導線和電纜型號規(guī)格如表 3-9所示表 3-9 電機修造廠變電所進出線和

31、聯(lián)絡線的型號規(guī)格線路名稱導線或電纜的型號規(guī)格35kV 電源進線LJ-35 鋁絞線(三相三線架空)至 1 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 2 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 3 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 4 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 5 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 6 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 7 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)

32、至 8 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 9 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 10 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)10kV高壓出線至 11 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋). . . . 28 / 40至 12 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 13 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 14 號廠房YJL22-10000-33001150 四芯電纜(直埋)至 15 號廠房YJL22-10000-

33、33001150 四芯電纜(直埋)10kV高壓出線至塑料制品廠3LJ-501LJ-35(三相四線架空)與鄰近 35/10kV 變電所 10kV 聯(lián)絡線LJ-16 鋁絞線(三相三線架空)3.83.8 變電所二次方案的選擇與繼電保護變電所二次方案的選擇與繼電保護.1 高壓斷路器的操動機構控制與信號回路高壓斷路器的操動機構控制與信號回路斷路器采用手力操動機構，其控制與信號回路如圖 3-9 所示。圖 3-10 手動操作的斷路器控制和信號回路WC控制小母線 WS信號小母線 GN綠色指示燈 RD紅色指示燈 R限流電阻 YR跳閘線圈(脫扣器) KM繼電保護出口接觸器 QF16斷路器 QF 的

34、輔助觸點 QM手動操作機構輔助觸點.2 變電所的電能計量回路變電所的電能計量回路變電所 35kV 進線側裝設專用計量柜，裝設三相有功電度表和無功電度表，分別計量全廠消耗的有功電能和無功電能，并據(jù)以計算每月工廠的平均功率因數(shù)。計量柜由上級供電部門加封和管理。.3 變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路變電所的測量和絕緣監(jiān)察回路 變電所 35kV 側母線裝有電壓互感器避雷器柜，其中電壓互感器為 3 個 JDJJ2-35. . . . 29 / 40型，組成（開口三角）的結線，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。/00YY作為備用電源的高壓聯(lián)絡線上，裝有三相有功電度表、三相無功電度表和電

35、流表。高壓進線上，亦裝有電流表。10kV 側的出線上，均裝有有功電度表和無功電度表。10kV 側母線裝有電壓互感器避雷器柜，其中電壓互感器為 2 個 JDJ-10 型，用以實現(xiàn)電壓測量和絕緣監(jiān)察。儀表的準確度等級按規(guī)要求。.4 變電所的保護裝置變電所的保護裝置（1） 進線側線路的繼電保護裝設定時限過電流保護。采用 GL15 型感應式過電流繼電器，三相三繼電器式結線。（見圖 3-10） 。其工作原理為：當一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器 KA 瞬時動作，閉合其觸點，使時間繼電器 KT 動作。KT 經(jīng)過整定的時限后，其延時觸點閉合，使串聯(lián)的信號繼電器（電流型）KS 和中間繼電器

36、KM 動作。KS 動作后，其指示牌掉下，同時接通信號回路，給出燈光信號和音響信號。KM 動作后，接通跳閘線圈 YR 回路，使斷路器 QF 跳閘，切除短路故障。QF 跳閘后，其輔助觸點 QF1-2 隨之切斷跳閘回路。在短路故障被切除后，繼電保護裝置除 KS 外的其他所有繼電器均自動返回起始狀態(tài)，而 KS可手動復位。圖 3-10 變電所進行側線路定時限過電流保護的原理電路圖 過電流保護動作電流的整定利用式（3-10）. . . . 30 / 40 （3-10）maxLirewrelopIKKKKI其中，AAkVkVAIITNL20810423536300221max，因此動作電流為：2 . 1re

37、lK1wK8 . 0reK405200iKA8 . 7208408 . 012 . 1AIop整定為 8A。 （只能為整數(shù)，且不能大于 10A）opI 過電流保護動作時間的整定定時限過電流保護其動作時限，利用時間繼電器（DS 型）來整定。因為題目知區(qū)域變電站 220/35kV 饋電線的過電流保護整定時間，所以電機修造廠變電sstop22 . 0所進線側線路的定時限過電流保護時間 t，由于不知區(qū)域變電站饋電線采用ttop的是定時限過電流保護，還是反時限過電流保護。我在這里假設為反時限過電流保護，所以 t2s0.7s1.3s 所以時間整定為 1.3s。 過電流保護靈敏系數(shù)的檢驗利用式（3-11）（

38、3-11）5 . 1)2(minopikwpIKIKS其中，1wKkAkVkVkAKIITkk8 . 210353 .11866. 0)2(2min，因此其保護靈敏系數(shù)為：AAKKIIwiopop3601/40911.58 . 7360/2800AASp滿足靈敏系數(shù) 1.5 的要求。（2） 主變壓器的繼電保護裝置 裝設瓦斯保護（其接線圖見圖 3-11）其保護原理如下：當變壓器部發(fā)生輕微故障（輕瓦斯）時，瓦斯繼電器 KG 的上觸點 KG1-2 閉合，動作于報警信號。當變壓器部發(fā)生嚴重故障（重瓦斯）時，KG 的下觸點 KG3-4 閉合，通常是經(jīng)中間繼電器 KM 動作于斷路器 QF 的跳閘機構 YR

39、，同時通過信號繼電器 KS 發(fā)出跳閘信號。但 KG3-4 閉合，也可以利用切換片 XB 切換，使 KS 線圈串接限流電阻 R，動作于報警信號。由于瓦斯繼電器下觸點 KG3-4 在重瓦斯故障時可能有“抖動” （接觸不穩(wěn)定）的情. . . . 31 / 40況，因此為了使跳閘回路穩(wěn)定地接通，斷路器能足夠可靠地跳閘，這里利用中間繼電器 KM 的上觸點 KM1-2 作“自保持”觸點。只要 KG3-4 因重瓦斯動作一閉合，就使 KM動作，并借其上觸點 KM1-2 的閉合而自保持動作狀態(tài)，同時其下觸點 KM3-4 也閉合，使斷路器 QF 跳閘。斷路器跳閘后，其輔助觸點 QF1-2 斷開跳閘回路，以減輕中間

40、繼電器觸點的工作，而其另一對輔助觸點 QF3-4 則切斷中間繼電器 KM 的自保持回路，使中間繼電器返回。圖 3-11 變壓器瓦斯保護的接線圖 裝設聯(lián)差動保護（其原理圖，接線圖見圖 3-12、3-13）其保護原理如下：在變壓器正常運行或差動保護的保護區(qū)外發(fā)生短路時，TA1，TA2，TA3 的二次電流與 TA4，TA5，TA6 的二次電流相等或近似相等，則流入繼電器 KD 的電流0，繼電器 KD 不動作。當差動保護的保護區(qū)發(fā)生短路時，對于單端KAI供電的變壓器來說，則 TA4，TA5，TA6 的二次電流等于 0，則等于 TA1，TA2，TA3KAI的二次電流，超過繼電器 KD 所整定的動作電流，

41、使 KD 瞬時動作，然后通過出口)(dopI繼電器 KM 使斷路器 QF 跳閘，切除短路故障，同時通過信號繼電器 KS 發(fā)出信號。由于. . . . 32 / 40變電所的主變壓器采用 Yd11 聯(lián)結組，這就造成變壓器兩側電流在 30的相位差。因此，雖然可通過恰當選擇變壓器兩側電流互感器的變流比，使互感器二次電流相等，但由于這兩個電流之間存在 30相位差，從而在差動回路中仍然有相當打的不平衡電流，為互感器二次電流。為了消除差動回路中的這一不平衡電流，因2268. 0IIdsp2IdspI此將裝設在變壓器星型聯(lián)結一側的電流互感器接成三角形聯(lián)結，而將裝設在變壓器三角形聯(lián)結一側的電流互感器接成星型聯(lián)

42、結，如此連接進行相位差的相互補償后，即可消除差動回路中因變壓器兩側電流相位不同而引起的不平衡電流。圖 3-12 變壓器縱聯(lián)差動保護的原理電路圖. . . . 33 / 40圖 3-13 Yd11 聯(lián)結變壓器的縱聯(lián)差動保護接線 差動保護配置裝設三個 BCH-2 型差動繼電器和高壓側三個變比為 200/5 的電流互感器，低壓側裝設三個 800/5 的電流互感器。 整定計算 算出變壓器各側額定電流，選出電流互感器和確定其二次回路額定電流。計算結果見表 3-10表 3-10 變壓器各側額定電流與互感器選擇各側數(shù)值序號數(shù)值名稱35kV 側10kV 側1變壓器各側額定電流(A)10435363003641

43、0363002電流互感器接線方式Y3選擇電流互感器一次電流的計算值(A流互感器變比200/5=40800/5=1605電流互感器二次回路額定電流(A)5 . 440104328. 2160364由表 3-10 中可看出，35kV 側電流互感器的二次回路額定電流大于 10kV 側，因此. . . . 34 / 4035kV 側為基本側（第側） 。 計算保護裝置 35kV 側的一次動作電流：按躲過最大不平衡電流條件maxktxrelopIfUfKKI 1.3（10.10.050.05）5240A136A其中為可靠系數(shù)，取 1.3；為電流互感器同型系數(shù)，型號一樣時取 0.5

44、，KrelKtx型號不同時取 1.0；為電流互感器允許最大相對誤差，取 0.1；為變壓器調壓側fU調壓所引起的相對誤差，取調壓圍的一半；為由于繼電器實用匝數(shù)與計算匝數(shù)不等f 而引起的相對誤差，初選時先選中間值 0.05（最大值為 0.091） ；為最大外部短路max kI電流周期分量。按躲過勵磁涌流條件AIIrTop1351043 . 13 . 1其中為變壓器基本側額定一次電流rTI按躲過電流互感器二次回路斷線條件AIIfhop1621042 . 13 . 13 . 1max其中為正常運行時變壓器的最大負荷電流，取為（1.21.3）。maxfhITNI1因此，應該按躲過電流互感器二次回路斷線條

45、件，選用 35kV 側一次動作電流。AIop162 確定線圈接法與匝數(shù)：平衡線圈，分別接于 35kV 與 10kV 側。基本側（35kV）二次動作電流AnIKITAopjxKop05. 4401621 基本側（35kV）的計算匝數(shù)匝81.1405. 4600 KopcIAWW選擇基本側的實用匝數(shù)匝15 syW其中差動線圈實用匝數(shù)，平衡線圈實用匝數(shù)匝14sycW匝1 syphW. . . . 35 / 40在實用匝數(shù)下，35kV 側繼電器動作電流為AWAWIsyKop29. 414600 確定 10kV 側繼電器平衡線圈的匝數(shù)匝61.151428. 25 . 415 sycrrsycphWIIW

46、W確定繼電器平衡線圈實用匝數(shù)為匝。16syphW 計算由于實用匝數(shù)與計算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差 f 0132. 01461.151661.15syccphsyphcphWWWWf因為0.05 且相差很小，故不需核算動作電流。f 計算最小靈敏系數(shù)：變壓器 10kV 側兩相短路時變壓器 35kV 側流入繼電器的電流kAkVkVkAnIITAkKcd12. 0401035/3 .11866. 033其中為最小運行方式下 10kV 母線兩相短路，歸算到 35kV 側的短路電流。kI35kV 側繼電器動作電流AWWAWIsycsyphKop21416600計算最小靈敏系數(shù)2602120minKopKc

47、dsenIIK故最小靈敏系數(shù)滿足要求。（3） 作為備用電源的高壓聯(lián)絡線的繼電保護裝置 裝設反時限過電流保護采用 GL15 型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結線，去分流跳閘的操作方式。 過電流保護動作電流的整定利用式（3-10） . . . . 36 / 40 （3-10）maxLirewrelopIKKKKI其中，取，30max2IILAAI6 .924 .1546 . 0303 . 1relK1wK8 . 0reK，因此動作電流為：325160iKAAIop4 . 96 .922328 . 013 . 1整定為 9A。 過電流保護動作時間的整定。按終端保護考慮，動作時間整定為 0.5s。

48、 過電流保護靈敏系數(shù)。因無鄰近某 35/10kV 變電所 10kV 母線經(jīng)聯(lián)絡線至本廠變電所 10kV 母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏系數(shù)，只有從略。（4） 變電所 10kV 側的保護裝置10kV 側總開關和 10kV 出線均采用 SN10-10/1000 型高壓少油斷路器，其采用手力操動機構，其控制與信號回路如圖 3-10 所示。3.93.9 變電所的防雷保護與接地裝置的設計變電所的防雷保護與接地裝置的設計9.1 變電所的防雷保護變電所的防雷保護（1） 直擊雷防護在變電所屋頂裝設避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。由于變電所有露天配電裝置，應在變電所外面的適

49、當位置裝設獨立避雷針，其裝設高度應使其防雷保護圍包括整個變電所。按規(guī)定，獨立避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用 36 根長 2.5m、50mm 的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排10ER或多邊形排列，管間距離 5m，打入地下，管頂距地面 0.6m。接地管間用 40mm4mm 的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用 25mm4mm 的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連，并與裝避雷針的桿塔與其基礎的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用 20mm 的鍍鋅圓鋼，長 11.5m。獨立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應有 3m 以上距離。在 35kV 架空進行上，架設 12kM 的避雷線，以消除近區(qū)進線上的雷擊閃絡，避免其引起的雷電侵入波對變電所電氣裝置的危害。（2） 雷電侵入波的防護 在 35kV 電源進線的終端桿上裝設 FZ-35 型閥式避雷器