工廠供電的設(shè)計(jì)

1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于工廠供電與用電系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 （部） 電氣工程系 專 業(yè) 機(jī)電一體化 班 級(jí) 機(jī)電 3105 姓 名 程 猛 學(xué) 號(hào) 1302103256 指導(dǎo)教師 劉蘇英 2012 2013 學(xué)年第 1 學(xué)期摘 要本畢業(yè)設(shè)計(jì)為工廠變電所設(shè)計(jì)，對(duì)在工廠變電所設(shè)計(jì)中的若干問題：負(fù)荷計(jì)算，三相短路分析，短路電流計(jì)算，高低壓設(shè)備的選擇與校驗(yàn)，變壓器的繼電保護(hù)，變電所二次回路及自動(dòng)裝置，防雷與接地，變電所的過電壓保護(hù)，計(jì)量，無功補(bǔ)償?shù)葞追矫娴脑O(shè)計(jì)進(jìn)行了陳述，并對(duì)供電主接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。該工廠變電所采用10kV單電源進(jìn)線，采用一臺(tái)1600kVA的主變壓器，最大設(shè)備容量1636k

2、W，采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，對(duì)變壓器進(jìn)行過電流，電流速斷，瓦斯保護(hù)，按三類防雷建筑物設(shè)防，采用強(qiáng)弱電聯(lián)合接地系統(tǒng)對(duì)建筑物進(jìn)行保護(hù)。在對(duì)供電系統(tǒng)短路計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電力電纜和電氣設(shè)備的選擇設(shè)計(jì)，同時(shí)也對(duì)戶外平面布置進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞 ： 工廠供配電，繼電保護(hù)，防雷與接地，負(fù)荷計(jì)算 目 錄摘 要2第一章 緒論51.1課題設(shè)計(jì)背景51.2工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則51.3工廠供電設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟6第二章 負(fù)荷計(jì)算和功率補(bǔ)償82.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的82.2負(fù)荷計(jì)算的方法8第三章 變壓器容量和數(shù)量的選擇9第四章 主接線方案的選擇104.1對(duì)變電所主結(jié)線的一般要求104.2變電所主結(jié)線10第

3、五章 短路電流的計(jì)算145.1短路電流計(jì)算的目的及方法145.2三相短路電流計(jì)算14第六章 導(dǎo)線、電纜的選擇176.1 導(dǎo)線電纜的使用條件176.2 導(dǎo)線電纜的選擇17第七章 電氣設(shè)備的選擇197.1電氣設(shè)備選擇的一般原則197.2高壓開關(guān)電器的選擇197.3配電所高壓開關(guān)柜的選擇21第八章 變壓器的繼電保護(hù)228.1概述228.2變壓器電流保護(hù)的接線方式238.3繼電保護(hù)配置23第九章 二次回路操作電源和中央信號(hào)回路279.1二次回路的操作電源279.2中央信號(hào)回路27第十章 測(cè)量和絕緣監(jiān)視回路2910.1測(cè)量?jī)x表的配置2910.2絕緣監(jiān)視裝置29第十一章 防雷和接地3111.1過電壓及雷電

4、概述3111.2防雷3111.3電氣裝置的接地32結(jié)論35參考文獻(xiàn)36第一章 緒論1.1課題設(shè)計(jì)背景工廠供電，就是指工廠所需電能的供應(yīng)和分配，亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供應(yīng)用；電能的輸送的分配既簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。 在工廠里，電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增

5、加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工人的勞動(dòng)條件，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果。 因此，做好工廠供電工作對(duì)于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面，而能源節(jié)約對(duì)于國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義，因此做好工廠供電工作，對(duì)于節(jié)約能源、支援國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù)，切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達(dá)到以下基本要求： 1.安全 在電能的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身

6、事故和設(shè)備事故。 2.可靠 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。 3.優(yōu)質(zhì) 應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求 4.經(jīng)濟(jì) 供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。 此外，在供電工作中，應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等關(guān)系，既要照顧局部的當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。1.2工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50053-94 10kV及以下設(shè)計(jì)規(guī)范、GB50054-95 低壓配電設(shè)計(jì)規(guī)范等的規(guī)定，進(jìn)行工廠供電設(shè)計(jì)必須遵循以下原則： 1.遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)

7、家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。2.安全可靠、先進(jìn)合理；應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。 3.近期為主、考慮發(fā)展； 應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。 4.全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計(jì)方案。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)中的重要組成部分。工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響到工廠的生產(chǎn)及發(fā)展。作為從事工廠供電工作的人員，有必要了解和掌握工廠供電設(shè)計(jì)的有關(guān)知

8、識(shí)，以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。1.3工廠供電設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟 工廠變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，是根據(jù)各個(gè)車間的負(fù)荷數(shù)量和性質(zhì)，生產(chǎn)工藝對(duì)負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國(guó)家供電情況。解決對(duì)各部門的安全可靠，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其基本內(nèi)容有以下幾方面： 1. 負(fù)荷計(jì)算 工廠變電所的負(fù)荷計(jì)算，是在車間負(fù)荷計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的?？紤]車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出工廠變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計(jì)算表、表達(dá)計(jì)算成果。 2.工廠變電所變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇 參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置工廠變電所的有關(guān)因素，結(jié)合全廠計(jì)算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺(tái)數(shù)和容量。 3.工廠變電所主接線設(shè)計(jì)

9、根據(jù)變電所配電回路數(shù)，負(fù)荷要求的可靠性級(jí)別和計(jì)算負(fù)荷數(shù)綜合主變壓器臺(tái)數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對(duì)它的基本要求，即要安全可靠有要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。4.工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計(jì)算 工廠用電，通常為國(guó)家電網(wǎng)的末端負(fù)荷，其容量運(yùn)行小于電網(wǎng)容量，皆可按無限容量系統(tǒng)供電進(jìn)行短路計(jì)算。由系統(tǒng)不同運(yùn)行方式下的短路參數(shù)，求出不同運(yùn)行方式下各點(diǎn)的三相及兩相短路電流。 5.改善功率因數(shù)裝置設(shè)計(jì) 按負(fù)荷計(jì)算求出總降壓變電所的功率因數(shù)，通過查表或計(jì)算求出達(dá)到供電部門要求數(shù)值所需補(bǔ)償?shù)臒o功率。由手冊(cè)或廠品樣本選用所需移相電容器的規(guī)格和數(shù)量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動(dòng)機(jī)還可以采用控

10、制電機(jī)勵(lì)磁電流方式提供無功功率，改善功率因數(shù)。6.變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計(jì)算數(shù)據(jù)和各回路計(jì)算負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)的額定值，選擇變電所高、低壓側(cè)電器設(shè)備，如隔離開關(guān)、斷路器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關(guān)柜等設(shè)備。并根據(jù)需要進(jìn)行熱穩(wěn)定和力穩(wěn)定檢驗(yàn)。用總降壓變電所主結(jié)線圖，設(shè)備材料表和投資概算表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 7.繼電保護(hù)及二次結(jié)線設(shè)計(jì) 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運(yùn)行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動(dòng)機(jī)、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相應(yīng)的控制、信號(hào)、檢測(cè)和繼電器保護(hù)裝置。并對(duì)保護(hù)裝置做出整定計(jì)算和檢驗(yàn)其靈敏系數(shù)。設(shè)計(jì)包括繼電器保護(hù)裝置、監(jiān)視及測(cè)量?jī)x表，控制和信

11、號(hào)裝置，操作電源和控制電纜組成的變電所二次結(jié)線系統(tǒng)，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達(dá)設(shè)計(jì)成果。 8.變電所防雷裝置設(shè)計(jì) 參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料，設(shè)計(jì)防雷裝置。進(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計(jì)算，避免產(chǎn)生反擊現(xiàn)象的空間距離計(jì)算，按避雷器的基本參數(shù)選擇防雷電沖擊波。的避雷器的規(guī)格型號(hào)，并確定其接線部位。進(jìn)行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗(yàn)以及沖擊接地電阻計(jì)算。 9.工廠變電所變、配電裝置總體布置設(shè)計(jì)綜合前述設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果，參照國(guó)家有關(guān)規(guī)程規(guī)定，進(jìn)行內(nèi)外的變、配電裝置的總體布置和施工設(shè)計(jì)。第二章 負(fù)荷計(jì)算和功率補(bǔ)償2.1負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。

12、計(jì)算負(fù)荷是指導(dǎo)體中通過一個(gè)等效負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)體的最高溫升正好和通過實(shí)際的變動(dòng)負(fù)荷時(shí)產(chǎn)生的最高溫升相等，該等效負(fù)荷就稱為計(jì)算負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷的確定是否合理，將直接影響到電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。在配電設(shè)計(jì)中，通常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。 尖峰電流指單臺(tái)或多臺(tái)用電設(shè)備持續(xù)12秒左右的最大負(fù)荷電流。它是由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，電壓波動(dòng)等原因引起的，它與計(jì)算電流不同，計(jì)算電流是指半小時(shí)最大電流，尖峰電流比計(jì)算電流大的多，一般取啟動(dòng)電流上午周期分量作為計(jì)算電壓損失、電壓波動(dòng)和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。在校驗(yàn)瞬動(dòng)元件時(shí)，還

13、應(yīng)考慮啟動(dòng)電流的非周期分量。平均負(fù)荷就是指電力負(fù)荷在一定時(shí)間內(nèi)消耗的功率的平均值。 常選用最大負(fù)荷班（即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班）的平均負(fù)荷，有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。2.2負(fù)荷計(jì)算的方法 負(fù)荷計(jì)算的方法有估算法、需要系數(shù)法、單相負(fù)荷計(jì)算及二項(xiàng)式法等幾種。 本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有： 有功功率： (2-1)無功功率: (2-2)視在功率: (2-3)計(jì)算電流: (2-4)第三章 變壓器容量和數(shù)量的選擇變壓器臺(tái)數(shù)確定原則：1.應(yīng)滿足用電負(fù)荷對(duì)可靠性的要求。在一二級(jí)負(fù)荷的變電所中，選擇兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)在技術(shù)，經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，也可以

14、多于兩臺(tái)。2.對(duì)季節(jié)性負(fù)荷變化較大的宜采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式的變電所，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理時(shí)可選擇兩臺(tái)主變壓器。3.三級(jí)負(fù)荷一般選擇一臺(tái)主變壓器，負(fù)荷較大時(shí)，也可選擇兩臺(tái)主變。 裝單臺(tái)變壓器時(shí)，其額定容量Sn應(yīng)能滿足全部用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷Sc，考慮負(fù)荷發(fā)展應(yīng)留有一定的容量裕度，并考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，即Sn（）Sc (3-1) 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器的變電所，每臺(tái)變壓器的容量Sn應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件： (1) 任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)Sn=（）Sc (3-2) (2) 任一臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)SnSc（+） (3-3)在本設(shè)計(jì)中，工廠負(fù)荷屬于三級(jí)負(fù)荷，因此選擇單臺(tái)變壓器運(yùn)行，根據(jù)以上算結(jié)果可得，如下：= 163

15、6kW; P j = K= 0.7×1636kW =1145.2kWSj=Pj/ cos=1145.2/0.85=1347.3kVASn=1.19×Sj=1.19×1347.3=1603kVA所以，可選擇1600 kVA的變壓器一臺(tái)。負(fù)載率為84.1%。第四章 主接線方案的選擇4.1對(duì)變電所主結(jié)線的一般要求變電所主接線要求安全，可靠，靈活，經(jīng)濟(jì)。主要有以下一些原則：1.在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須安裝高壓隔離開關(guān)。2.在低壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè)，必須裝設(shè)低壓刀開關(guān)。3.在裝設(shè)高壓熔斷器-負(fù)荷開關(guān)的出線柜母線側(cè)，必須裝設(shè)高壓隔離開

16、關(guān)。4.變配電所高壓母線上及架空線末端，必須裝設(shè)避雷器，裝于母線上的避雷器宜與電壓互感器共用一組隔離開關(guān)，線路上避雷器前不必裝設(shè)隔離開關(guān)。5.變電所的主接線方案，必須與其負(fù)荷類型相適應(yīng)，對(duì)于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩個(gè)電源供電，對(duì)二級(jí)負(fù)荷，應(yīng)由兩回路或者一回專用架空線路供電。6.接于公共干線上的變配電所電源進(jìn)線首端，應(yīng)裝設(shè)帶有短路保護(hù)的開關(guān)設(shè)備。7.對(duì)一般的生產(chǎn)區(qū)的車間變電所，宜由工廠總變配電所采用放射式高壓配電，以確保供電可靠性，但對(duì)輔助生產(chǎn)區(qū)的變電所，可采用樹干式配電。8.變電所低壓側(cè)的總開關(guān)，宜采用低壓斷路器，當(dāng)有繼電保護(hù)或自動(dòng)切換電源要求時(shí)，低壓側(cè)總開關(guān)和低壓母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。9.

17、兩路電源進(jìn)線，裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所，當(dāng)兩路電源同時(shí)供電時(shí)，兩臺(tái)主變壓器一般分列運(yùn)行，當(dāng)只有一路電源供電，另一路電源備用時(shí)，則兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)運(yùn)行。 10.需帶負(fù)荷切換主變壓器的變電所，高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器或者高壓負(fù)荷開關(guān)。4.2變電所主結(jié)線對(duì)于電源進(jìn)線電壓為35kV及以上的大中型工廠，通常是先經(jīng)工廠總降壓變電所降為610kV的高壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓?？偨祲鹤冸娝闹鹘泳€是實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣接線，在變電所主接線圖中將導(dǎo)線或者電纜，電力變壓器，母線，各種開關(guān)，避雷器，電容器等電氣設(shè)備連接起來，只表示相對(duì)電氣連接關(guān)系而不表示實(shí)際位置。通常以單線表示

18、三相系統(tǒng)。主結(jié)線對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。單電源進(jìn)線的變電所主接線當(dāng)單電源進(jìn)線一臺(tái)變壓器時(shí)，主接線采用一次側(cè)線路-變壓器組，二次側(cè)單母線不分段接線，如圖4.1，這種主接線經(jīng)濟(jì)簡(jiǎn)單，可靠性不高，適用于負(fù)荷不大的三級(jí)負(fù)荷情況。也可采用一次側(cè)單母線不分段，二次側(cè)單母線分段主接線，如圖4.2，適用于三級(jí)負(fù)荷及部分二級(jí)負(fù)荷。圖4-1 單電源進(jìn)線接線圖 圖4-2 一側(cè)，二側(cè)單母線接線圖雙回電源進(jìn)線變電所主接線1.一，二次側(cè)均采用單母線分段主接線該主接線由于進(jìn)線開關(guān)和母線分段開關(guān)均采用了斷路器控制，操作十分靈活，供電可靠性較高，適用

19、于大中型企業(yè)的一，二級(jí)負(fù)荷供電。2.內(nèi)橋式主接線一次側(cè)采用內(nèi)橋式結(jié)線，二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖4-3，線路1WL，2WL來自兩個(gè)獨(dú)立電源，斷路器1QF，2QF分別接至變壓器1T，2T的高壓側(cè)，向變電所供電，變壓器回路僅裝設(shè)隔離開關(guān)3QF，6QF。當(dāng)線路1WL發(fā)生故障或檢修時(shí)，斷開1QF，1T由線路2WL經(jīng)橋接斷路器3QF繼續(xù)供電，同理，當(dāng)2WL發(fā)生故障或者檢修時(shí)，2T由線路1WL繼續(xù)供電。因此，這種主接線大大提高了供電的可靠性和靈活性，但當(dāng)變壓器檢修時(shí)，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)，這種接線適用于大中型企業(yè)的一，二級(jí)負(fù)荷供電。當(dāng)變壓器1T發(fā)生故障時(shí)，1QF和3QF因

20、故障跳閘，此時(shí)，打開3QS后再合上1QF和3QF，即可恢復(fù)1WL線路的工作。這種內(nèi)橋式結(jié)線多用于電源線路較長(zhǎng)因而發(fā)生故障和停電檢修的機(jī)會(huì)較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。適用于以下條件的總降壓變電所：(1) 供電線路長(zhǎng)，線路故障幾率大；(2) 負(fù)荷比較平穩(wěn)，主變壓器不需要頻繁切換操作；(3)沒有穿越功率的終端總降壓變電所。 圖4-3 變電所內(nèi)橋式接線圖 圖4-4 變電所外橋式接線圖3.外橋式主接線一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖4-4，其特點(diǎn)是變壓器回路裝設(shè)斷路器，線路1WL，2WL僅裝線路隔離開關(guān)，任一變壓器檢修或發(fā)生故障時(shí)，如變壓器1T

21、發(fā)生故障，斷開1QF，打開其兩端隔離開關(guān)，然后合上3QF兩側(cè)隔離開關(guān)，在合上3QF，使兩路電源進(jìn)線又恢復(fù)并聯(lián)運(yùn)行。但當(dāng)線路檢修或發(fā)生故障時(shí)，須進(jìn)行倒閘操作，操作較復(fù)雜且時(shí)間較長(zhǎng)，外橋式的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)變壓器回路的操作非常方便，靈活，供電可靠性高，適用于有一，二級(jí)負(fù)荷的用戶和企業(yè)。適用于以下條件的總降壓變電所：(1)供電線路短，線路故障幾率?。?2)用戶負(fù)荷變化大，變壓器操作頻繁；(3)有穿越功率流經(jīng)的中間變電所，因?yàn)椴捎猛鈽蚴街鹘泳€，總降壓變電所運(yùn)行方式的變化將不影響公共電力系統(tǒng)的潮流。4.一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線如圖4-5。這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，

22、但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。 5.一、二次側(cè)均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖采用雙母線結(jié)線較之采用單母線結(jié)線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結(jié)線在工廠電力系統(tǒng)在工廠變電所中很少運(yùn)用,主要用與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計(jì)的礦廠供電屬于三級(jí)負(fù)荷。負(fù)荷變動(dòng)較小，電源進(jìn)線較短（8km）,主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到工廠對(duì)于一次投資的要求。固采用單電源進(jìn)線的降壓變電所主接線。10kV進(jìn)線高壓供電系統(tǒng)圖詳見附件A，低壓供電系統(tǒng)圖詳見附件B。圖4-5 一二側(cè)均采用單母線分段接線圖第五章

23、 短路電流的計(jì)算5.1短路電流計(jì)算的目的及方法 短路電流計(jì)算的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。 進(jìn)行短路電流計(jì)算，首先要繪制計(jì)算電路圖。在計(jì)算電路圖上，將短路計(jì)算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號(hào)，然后確定短路計(jì)算點(diǎn)。短路計(jì)算點(diǎn)要選擇得使需要進(jìn)行短路校驗(yàn)的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計(jì)算點(diǎn)繪出等效電路圖，并計(jì)算電路中各主要元件的阻抗。在等效電路圖上，只需將被計(jì)算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號(hào)和阻抗值，然后將等效電路化簡(jiǎn)。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較

24、簡(jiǎn)單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路化簡(jiǎn)，求出其等效總阻抗。最后計(jì)算短路電流和短路容量。 短路電流計(jì)算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標(biāo)幺制法（又稱相對(duì)單位制法）。5.2三相短路電流計(jì)算本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺值進(jìn)行短路電流計(jì)算1.確定基準(zhǔn)值：取Sd=100MVA，Ud=Uav，兩個(gè)電壓等級(jí)的基準(zhǔn)電壓分別為Ud1=10.5kV Ud2=0.4kV2.元件的電抗標(biāo)幺值 (1)電力系統(tǒng)（Soc=1000MVA） (2)架空線路（XO=0.4/km 4km） =X0L1Sd/Ud2=0.4×4×100/（10.5×10.5）=1.5 (3)電力變壓器（U

25、k=4.5 Sn=1600kVA）= Uk×Sd/（100×Sn）=4.5×100/（100×1.6）=2.8繪制等效電路圖如圖5-1，圖上標(biāo)出各元件的序號(hào)和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計(jì)算點(diǎn)。圖5-1 短路電流計(jì)算等效電路圖3.K1短路時(shí)的短路電流與容量計(jì)算 (1)計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值 (2)計(jì)算K1點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流 (3)計(jì)算 K1點(diǎn)短路電流各值 (4)三相短路容量 4.K2點(diǎn)三相短路電流與容量計(jì)算 (1)計(jì)算短路回路總阻抗標(biāo)幺值 (2)計(jì)算K2點(diǎn)所在電壓級(jí)的基準(zhǔn)電流 (3)計(jì)算K2點(diǎn)短路電流各值 (4)三相短路容量 5.路電流計(jì)算結(jié)果如下表5-

26、1表5-1 短路電流計(jì)算結(jié)果三相短路電流（kA）短路容量（MVA）K1點(diǎn)3.43753.43758.76565.22562.5K2點(diǎn)32.7632.7660.2735.722.7第六章 導(dǎo)線、電纜的選擇6.1 導(dǎo)線電纜的使用條件導(dǎo)線和電纜的選擇必須滿足安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的條件。所以，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面選擇時(shí)必須按照下列選擇原則：1.按允許載流量選擇導(dǎo)線和電纜截面 導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。以防止導(dǎo)線因過熱而引起絕緣損壞或老化。這就要求通過導(dǎo)線或電纜的最大負(fù)荷電流不應(yīng)大于其允許載流量。2.按允許電壓損失選擇導(dǎo)線和

27、電纜截面導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗，以保證電壓質(zhì)量。3.按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線和電纜截面 經(jīng)濟(jì)電流密度是指使線路的年運(yùn)行費(fèi)用支出最小的電流密度。按這種原則選擇的導(dǎo)線和電纜截面稱為經(jīng)濟(jì)截面。對(duì)于35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長(zhǎng)，電流大的線路，宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，對(duì)10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。 4.按機(jī)械強(qiáng)度選擇導(dǎo)線和電纜截面 導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對(duì)于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作

28、電壓的要求。6.2 導(dǎo)線電纜的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)長(zhǎng)距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗(yàn)其它條件。一般10kV及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按允許載流量選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對(duì)電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。選擇導(dǎo)線截面時(shí)，要求在滿足上述4個(gè)原則的基礎(chǔ)上選擇其中最大的截面。在本設(shè)計(jì)中，以低壓側(cè)大球磨車間為列，按允許載流量計(jì)算電力電纜截面：選取時(shí)，應(yīng)注意：1.允許載流量與環(huán)境溫度有關(guān)。若實(shí)際環(huán)境溫度與規(guī)定的環(huán)境溫度不一致時(shí)，允許載流量乘上溫度修正系數(shù)，以求出實(shí)際的允許載流量

29、。 （6-1）式中， （6-2）為導(dǎo)線額定負(fù)荷時(shí)的最高允許溫度；為導(dǎo)線允許載流量所采用的環(huán)境溫度；為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)實(shí)際的環(huán)境溫度。2.電纜多根并列時(shí)，其散熱條件較單根時(shí)差，故允許載流量降低，要用電纜并列校正系數(shù)Kp進(jìn)行校正。已知一臺(tái)245kW的大球磨機(jī)，功率因數(shù)為0.9，效率為0.89，當(dāng)?shù)刈顭崞骄罡邭鉁貫?50C。a.線路中電流的計(jì)算 （6-3） （6-4）b.相線截面的選擇因?yàn)槭侨嗨木€制線路，所以查表得4根單芯線敷設(shè)的每相芯線截面為240mm2的VLV型導(dǎo)線，在環(huán)境溫度為250C時(shí)的允許載流量為420A，即。溫度校正系數(shù)為 （6-5）導(dǎo)線的實(shí)際允許載流量為 （6-6）c.保護(hù)線的選擇按要

30、求，選擇。第七章 電氣設(shè)備的選擇7.1電氣設(shè)備選擇的一般原則供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓，電流，頻率和工作環(huán)境條件下工作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在正常工作時(shí)能安全可靠運(yùn)行之外，還應(yīng)滿足在短路故障時(shí)不至損壞的條件，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并適應(yīng)所處位置，環(huán)境溫度，海拔高度，以及防塵，防腐，防火，防爆等環(huán)境條件。電氣設(shè)備選擇應(yīng)遵循以下三個(gè)原則：1.按工作環(huán)境及正常工作條件選擇電氣設(shè)備；2.按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定； 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 或 （7-1） 式中，為電氣設(shè)備的極限通過電流峰值; 為電氣設(shè)備的極限通過電流有效值。 熱穩(wěn)定校驗(yàn) （7-2） 式中，為電氣設(shè)備的熱穩(wěn)

31、定電流;t為熱穩(wěn)定時(shí)間。3.開關(guān)電器斷流能力校驗(yàn)。高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的工作要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。高壓刀開關(guān)柜的選擇應(yīng)滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經(jīng)濟(jì)比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號(hào)及一次結(jié)線方案編號(hào)，同時(shí)確定其中所有一次設(shè)備的型號(hào)規(guī)格。工廠變電所高壓開關(guān)柜母線宜采用LMY型硬母線7.2高壓開關(guān)電器的選擇高壓斷路器的選擇 本設(shè)計(jì)中，為戶內(nèi)變電所，故選擇戶內(nèi)少油斷路器，以選擇變壓器二次側(cè)高壓斷路器為例，由設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)可知，變壓器10/0.4kV，1600kVA，三相最大短路電流為32.76kA，沖擊短路電流為60.27kA，三相

32、短路容量為22.7MVA。根據(jù)變壓器二次側(cè)的額定電流來選擇斷路器的額定電流。 （7-3）查表得 ，選擇SN10-10III/3000型少油斷路器，比較其計(jì)算參數(shù)和裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件后得知，所選斷路器合格。 高壓隔離開關(guān)的選擇 由于隔離開關(guān)主要是用于隔離而不是分?jǐn)嗾Ｘ?fù)荷電流和短路電流，因此，只需要選擇其額定電壓和額定電流，校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。由以上計(jì)算數(shù)據(jù)可選擇GN6-10T/600高壓隔離開關(guān)。選擇計(jì)算結(jié)果列于表7-1中。表7-1 高壓隔離開關(guān)選擇校驗(yàn)表序號(hào)GN6-10T/600選擇要求裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)110kV10kV合格2600A465A合格352kA32.76A合格4

33、20013.5合格電流互感器的選擇一般情況下，計(jì)量用的電流互感器變比的選擇應(yīng)使其一次額定電流不小于線路中電流互感器用于計(jì)量和保護(hù)。計(jì)算電流。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) （7-4）熱穩(wěn)定校驗(yàn) （7-5）以小球磨車間為例，額定電壓為0.4kV，額定電流為465A，選變比為400/5A的LQJ-10型電流互感器，=160，=75，t=1s，0.5級(jí)二次繞組的=0.4。1.準(zhǔn)確度校驗(yàn) = =滿足準(zhǔn)確度要求。2.動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。3.熱穩(wěn)定校驗(yàn)滿足熱穩(wěn)定要求。所以選擇LQJ-10 400/5A型電流互感器滿足要求。 7.3配電所高壓開關(guān)柜的選擇高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成

34、套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。由于本設(shè)計(jì)是10kV電源進(jìn)線，則可選用較為經(jīng)濟(jì)的固定式高壓開關(guān)柜，這里選擇KYN28A-12(Z)型.低壓開關(guān)柜選擇GGD3型。第八章 變壓器的繼電保護(hù)8.1概述供配電系統(tǒng)的電力變壓器有總降壓變壓器和車間變電所或建筑物變電所的配電變壓器，其常見的故障分短路故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)兩種。按GB5006292電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：對(duì)電力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置： 1.繞組及

35、其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路； 2.繞組的匝間短路； 3.外部相間短路引過的過電流； 4.中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點(diǎn)過電壓； 5.過負(fù)荷； 6.油面降低； 7.變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。 對(duì)于高壓側(cè)為610kV的車間變電所及小型工廠變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)；如過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間不大于0.5s時(shí)，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，還需裝設(shè)氣體繼電保護(hù)（又稱瓦斯保護(hù)）。如兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器容量（單臺(tái)）在400kVA及以上，以及雖為單

36、臺(tái)運(yùn)行但又作為備用電源用的變壓器有可能過負(fù)荷時(shí)，還需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在輕微故障時(shí)（通稱“輕瓦斯”），動(dòng)作于信號(hào)，而其它保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時(shí)（通稱“重瓦斯”），一般均動(dòng)作于跳閘。 對(duì)于高壓側(cè)為35kV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，一般也裝設(shè)過電流保護(hù)，電流速斷保護(hù)和氣體繼電保護(hù)。在有可能過負(fù)荷時(shí)，也裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。但如果單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量在10000kVA及以上，兩臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器容量（單臺(tái)）在6300kVA及以上時(shí)，則要求裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)來取代電流速斷保護(hù)。8.2變壓器電流保護(hù)的接線方式兩相兩繼電器式接線適用于相間短路保護(hù)，對(duì)Yyno連接的變壓器，二次側(cè)發(fā)生

37、單相短路時(shí)，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的1/3（設(shè)變壓器變比為1），保護(hù)靈敏度只有相間保護(hù)的1/3。對(duì)Yd11連接的變壓器二次側(cè)a,b，兩相短路，流經(jīng)保護(hù)裝置的穿越電流僅為二次側(cè)的。保護(hù)靈敏度也將降低。兩相一繼電器式接線的保護(hù)靈敏度隨保護(hù)種類而異，但Yyno連接的變壓器二次側(cè)發(fā)生單相短路和Yd11連接的變壓器二次動(dòng)作，因此，該連接方式不能用于Yyno連接和Yd11連接的變壓器的電流保護(hù)側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)，保護(hù)裝置不。8.3繼電保護(hù)配置在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、氣體繼電保護(hù)。變壓器的過電流保護(hù) 1.對(duì)于由外部相間短路引起的過電流，保護(hù)應(yīng)裝于下列各側(cè)： (1)對(duì)于雙線

38、圈變壓器，裝于主電源側(cè) (2)對(duì)三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以較小的時(shí)限斷開未裝保護(hù)的斷路器。當(dāng)以上方式滿足靈敏性要求時(shí)，則允許在各側(cè)裝設(shè)保護(hù)。各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。 (3)對(duì)于供電給分開運(yùn)行的母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護(hù)外，還應(yīng)在每個(gè)供電支路上裝設(shè)保護(hù)。 (4)除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護(hù)只要求作為相鄰元件的后備保護(hù)，而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。 (5)保護(hù)裝置對(duì)各側(cè)母線的各類短路應(yīng)具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠(yuǎn)后備時(shí)，一般要求對(duì)線路不對(duì)稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時(shí)，一般動(dòng)作于斷開的各側(cè)斷路器。如變壓器高采用遠(yuǎn)后備

39、時(shí)，不作具體規(guī)定。 (6)對(duì)某些稀有的故障類型（例如110kV及其以上電力網(wǎng)的三相短路）允許保護(hù)裝置無選擇性動(dòng)作。2.定時(shí)限過電流保護(hù)的接線方式和工作原理當(dāng)變壓器發(fā)生短路時(shí)，通過線路的電流使流經(jīng)繼電器的電流大于繼電器的動(dòng)作電流，電流繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器KT線圈得電，其觸點(diǎn)經(jīng)一定延時(shí)后閉合，使中間繼電器KM和信號(hào)繼電器KS動(dòng)作。KM的常開觸點(diǎn)閉合，接通斷路器跳閘線圈YR回路，斷路器QF跳閘，切除短路故障線路。KS動(dòng)作，其指示牌掉下，同時(shí)其常開觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)信號(hào)回路，發(fā)出燈光和音響信號(hào)。接線圖如圖8.1。3.保護(hù)整定計(jì)算變壓器過電流保護(hù)繼電器的動(dòng)作電流為 （8-1）式中，

40、 I1N為變壓器一次側(cè)額定電流；Krel可靠系數(shù)；KW接線系數(shù)；Kre返回系數(shù)；Ki 為電流互感器的變比。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)，一般取。靈敏度按下式校驗(yàn) （8-2）式中，為變壓器二次側(cè)在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下，發(fā)生兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流。變壓器的電流速斷保護(hù)1.電流速斷保護(hù)的接線和工作原理電流速斷保護(hù)是一種不帶時(shí)限的過電流保護(hù)，實(shí)際中常與過電流保護(hù)配合使用。接線圖如圖8-1。當(dāng)線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，接通信號(hào)繼電器2KS和中間繼電器KM回路，KM動(dòng)作是斷路器跳閘，2KS動(dòng)作表示電流速

41、斷保護(hù)動(dòng)作，并起動(dòng)信號(hào)回路發(fā)出燈光和音響信號(hào)。2.整定計(jì)算由于電流速斷保護(hù)動(dòng)作不帶時(shí)限，為了保護(hù)速斷保護(hù)動(dòng)作的選擇性，在下一級(jí)線路首端發(fā)生最大短路電流時(shí)，電流速斷保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作，既速斷保護(hù)動(dòng)作電流，從而，速斷好漢繼電器的動(dòng)作電流整定值為 （8-3）式中，為線路末端最大三相短路電流；為可靠系數(shù)；DL型繼電器取1.3，GL型繼電器取1.5；為接線系數(shù)；電流互感器變比。靈敏度校驗(yàn)只能用線路首端最小兩相短路電流校驗(yàn)，即 （8-4）過電流保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限實(shí)現(xiàn)選擇性，電流速斷保護(hù)由保護(hù)的動(dòng)作電流實(shí)現(xiàn)選擇性。 圖8-1 變壓器的定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖氣體繼電保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)，是保護(hù)油浸式

42、電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按GB5006292規(guī)定，800kVA及以上的一般油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。氣體保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上。為了使變壓器內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，要求變壓器安裝應(yīng)取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時(shí)，聯(lián)通管對(duì)油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集在氣體繼電器容器上部，使繼電器內(nèi)油面下降，上開口油杯露出油面，上開口油杯因其產(chǎn)生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)

43、警信號(hào)，稱為輕瓦斯動(dòng)作。 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過連通管沖向油枕，在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開口油杯下降上，下干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出跳閘信號(hào)，使斷路器跳閘，稱為重瓦斯動(dòng)作。如果變壓器油箱漏油，使得氣體繼電器內(nèi)的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，接著繼電器內(nèi)的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，運(yùn)行人員應(yīng)立即對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，查明原因，可由蓄積于氣體繼電器內(nèi)的氣體性質(zhì)來分析和判斷故障的原因幾處理要求，如下表8-1：表8-1 氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求氣體性質(zhì)故障原因處理要求

44、無色，無臭，不可然變壓器含有空氣允許繼續(xù)運(yùn)行灰白色，有劇臭，可燃紙質(zhì)絕緣物燒毀應(yīng)立即停電檢修黃色，難燃木質(zhì)絕緣部分燒毀應(yīng)停電檢修深灰色或黑色，易燃油內(nèi)閃絡(luò)，油質(zhì)炭化分析油樣，必要時(shí)停電檢修第九章 二次回路操作電源和中央信號(hào)回路9.1二次回路的操作電源 二次回路操作電源是供高壓斷路器跳、合閘回路和繼電保護(hù)裝置、信號(hào)回路、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源。因此對(duì)操作電源的可靠性要求很高，容量要求足夠大，盡可能不受供電系統(tǒng)運(yùn)行的影響。 二次回路的操作電源主要有直流操作電源和交流操作電源兩類。直流操作電源有蓄電池和硅整流直流電源兩種。交流操作電源有電壓互感器，電流互感器和所用電變壓器。其中，蓄電池主要

45、有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種；整流電源主要有硅整流電容儲(chǔ)能式和復(fù)式整流兩種。 采用鎘鎳蓄電池組作操作電源，除不受供電系統(tǒng)運(yùn)行情況的影響、工作可靠外，還有大電流放電性能好，比功率大，強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，腐蝕性小，無需專門的蓄電池室等優(yōu)點(diǎn)，從而大大降低了投資。因此在工廠供電系統(tǒng)這應(yīng)用普遍。 采用交流操作電源，接線簡(jiǎn)單，投資低廉，工作可靠，維護(hù)方便，但是交流繼電器性能沒有直流繼電器完善，不能構(gòu)成復(fù)雜的保護(hù)，不適于比較復(fù)雜的電路。因此，在小型變配電所中應(yīng)用較廣。9.2中央信號(hào)回路概述中央信號(hào)裝置是指裝設(shè)在變配電所值班室或控制室的信號(hào)裝置。中央信號(hào)回路包括事故信號(hào)回路和預(yù)告信號(hào)回路兩種。中央信號(hào)有：事故信號(hào)

46、，預(yù)告信號(hào)，位置信號(hào)，指揮信號(hào)，和聯(lián)系信號(hào)等。對(duì)中央信號(hào)回路的要求1.中央事故信號(hào)裝置應(yīng)保證在任一斷路器跳閘后，立即發(fā)出音響信號(hào)和燈光信號(hào)；2.中央預(yù)告信號(hào)裝置應(yīng)保證在任一電路發(fā)生故障后，能按要求準(zhǔn)確發(fā)出音響信號(hào)和燈光信號(hào)；3.中央事故音響信號(hào)和預(yù)告音響信號(hào)應(yīng)有區(qū)別；4.中央信號(hào)裝置在發(fā)出音響信號(hào)后，應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸音響，而燈光信號(hào)及其他信號(hào)應(yīng)保持到清除故障為止；5.接線簡(jiǎn)單，可靠，應(yīng)能監(jiān)視信號(hào)回路的完好性；6.應(yīng)能對(duì)事故信號(hào)，預(yù)告信號(hào)及其他光字牌是否完好進(jìn)行校驗(yàn)。中央事故信號(hào)回路 中央事故信號(hào)回路按操作電源分，有直流操作的交流操作的兩類。按復(fù)歸方法可分為就地復(fù)歸和中央復(fù)歸兩種；按其能否重復(fù)

47、動(dòng)作分為不重復(fù)動(dòng)作和重復(fù)動(dòng)作兩種。中央預(yù)告信號(hào)回路 中央預(yù)告信號(hào)是指在供電系統(tǒng)中，發(fā)生不正常工作狀態(tài)時(shí)發(fā)出的音響信號(hào)。常用電鈴發(fā)出聲響，并利用燈光和光字牌來顯示故障的性質(zhì)和地點(diǎn)。中央預(yù)告信號(hào)裝置有直流操作的和交流操作的兩種，也有不重復(fù)動(dòng)作（如圖9-1）的和重復(fù)動(dòng)作的兩種。圖9-1 中央復(fù)歸不重復(fù)動(dòng)作預(yù)告信號(hào)回路圖第十章 測(cè)量和絕緣監(jiān)視回路供電系統(tǒng)的測(cè)量和絕緣監(jiān)視回路是二次回路的重要組成部分，電氣測(cè)量?jī)x表的配置應(yīng)符合“電氣測(cè)量?jī)x表裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程GBJ63-90”的規(guī)定，以滿足電氣設(shè)備安全運(yùn)行的需要。10.1測(cè)量?jī)x表的配置 變配電裝置中測(cè)量?jī)x表的配置要求如下：1.在供配電系統(tǒng)每一條電源進(jìn)線上，必

48、須裝設(shè)計(jì)費(fèi)用的有功電度表和無功電度表及反映電流大小的電流表。通常采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量柜，計(jì)量柜內(nèi)有計(jì)算專用電流，電壓互感器。2.在變配電所的每一段母線上（3-10kV），必須裝設(shè)電壓表4只，其中一只測(cè)量線電壓，其他3只測(cè)量相電壓。3.35/6-10kV變壓器應(yīng)該在高壓側(cè)或低壓側(cè)裝設(shè)電流表，有功功率表，無功功率表，有功電度表和無功電度表各一只，6-10/0.4kV的配電變壓器，應(yīng)在高壓側(cè)或抵壓側(cè)裝設(shè)一只電流表和一只有功電度表，如為單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算的單位變壓器，還應(yīng)該裝設(shè)一只無功電度表。4.3-10kV配電線路，應(yīng)裝設(shè)電流表，有功電度表，無功電度表各一只，當(dāng)線路負(fù)荷大于5000kVA及以上時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)一只有功

49、功率表。5.低壓動(dòng)力線路上應(yīng)裝設(shè)一只電流表，照明和動(dòng)力混合供電的線路上，照明負(fù)荷占總負(fù)荷15%-20%以上時(shí)，應(yīng)在每相上裝一只電流表，如需電能計(jì)量，一般應(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電度表。6.并聯(lián)電容器總回路上，每相應(yīng)裝設(shè)一只電流表，并應(yīng)裝設(shè)一只無功電度表。10.2絕緣監(jiān)視裝置當(dāng)變電所出線回路較少或線路允許短時(shí)停電時(shí)，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置作為單相接地的保護(hù)裝置。如圖10.1是絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖。在變電所每段母線上，裝一只三相五柱電壓互感器或3只單相三繞組電壓互感器，在接成Y形的二次繞組上接3只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。圖10-1 絕緣監(jiān)視裝置原理接線圖系統(tǒng)

50、正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對(duì)稱，3只相電壓表讀數(shù)近似相等，開口三角形繞組兩端電壓近似為零，電壓繼電器不動(dòng)作。系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相對(duì)地電壓近似為零，該相電壓表度數(shù)近似為零，非故障相對(duì)地電壓升高倍，非故障相的兩只電壓度數(shù)升高，近似為線電壓。同時(shí)，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為100V，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出單相接地信號(hào)，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱零序電壓保護(hù)。 由指零電壓表的所在相即可得知該相發(fā)生了單相接地故障，但不能判明是哪一條線路發(fā)生了故障，因此這種絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的方法，判斷接地故障線路。因此，絕緣監(jiān)視裝置只適于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性

51、的單相接地保護(hù)的一種輔助裝置。第十一章 防雷和接地11.1過電壓及雷電概述過電壓是指在電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求并對(duì)其絕緣構(gòu)成威脅的電壓，分內(nèi)部過電壓和雷電過電壓。內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)正常操作，事故切換，發(fā)生故障或負(fù)荷突變時(shí)引起的過電壓，可分為操作過電壓，弧光接地過電壓及諧振過電壓。雷電過電壓是由電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。雷電可分為直擊雷，感應(yīng)雷，雷電侵入波3大類。11.2防雷防雷設(shè)備防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器，引下線和接地裝置。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃器的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線，主要用于保護(hù)輸電線路；接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)，主要用于保護(hù)建筑物。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及