工廠供電的方案設(shè)計書94746

1、濟南職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目工廠供電的設(shè)計系 部： 電子工程系專 業(yè)：電氣自動化專業(yè)學 號：201008011208學生姓名：徐光志指導教師：二O 一二年二月二十日目錄摘 要 4第一章緒 論 51.1 工廠供電的意義和要求 61.2 工廠供電設(shè)計的一般原則 7第二章 設(shè)計內(nèi)容及步驟 72.1 負荷計算 72.2 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 72.3工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計 72.4廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計 .72.5工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算82.6改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 82.7變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 .82.8繼電保護及二次結(jié)線設(shè)計 .92.9變電所防雷裝置設(shè)計

2、 .82.10專題設(shè)計 .9第三章負荷計算及功率補償93.1負荷計算的內(nèi)容和目的 .93.2負荷計算的方法 .103.3全廠負荷計算 .103.4功率補償 11.第四章變壓器的選擇 .114.1主變壓器臺數(shù)的選擇 .11.4.2變電所主變壓器容量的選擇 12第五章 主結(jié)線方案的選擇 .125.1變配電所主結(jié)線的選擇原則 135.2主結(jié)線方案選擇 .14第六章 短路計算 .166.1短路電流計算的目的及方法 .166.2本設(shè)計采用標幺制法進行短路計算 .17第七章導線、電纜的選擇 .207.1 概述 .207.2.經(jīng)濟電流密度 .207.3機械強度 .21第八章 高、低壓設(shè)備的選擇 .218.1

3、高、低壓設(shè)備的選擇的原則 .218.2配電所高壓開關(guān)柜的選擇 .21第九章變壓器的繼電保護 .219.1概述 229.2差動保護 .24第十章 二次回路操作電源和中央信號 .24裝置二次回路的操作電源 .2710.1 概述 .2810.2中央信號裝置 .28第十一章 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 .2811.1電測量儀表 2911.2絕緣監(jiān)視裝置 30第十二章防雷與接地 .3012.1防雷設(shè)備 3112.2防雷措施 .3112.3接地 .33第十三章 結(jié)論 .35第十四章 主要參考文獻 36摘要工廠供電的意義和要求 工廠供電設(shè)計的一般原則負荷計算及功率補償變壓器的選擇 短路計算開關(guān)柜的選擇高、低壓

4、設(shè)備的選擇 變壓器的繼電保護 二次回路操作電源和中央信號裝置二次回路的操作電源防雷與接地主要參考文獻總結(jié)：工廠供電設(shè)計是一項復雜的任務，要求精確，做好工廠供電工 作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面， 而能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟 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， 對于節(jié)約能 源、支援國家經(jīng)濟建設(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， 切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要， 并做好節(jié)能第一章 緒論1.1 工廠供電的意義和要求 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。 眾所周知， 電能是現(xiàn)

5、代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力。 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用； 電 能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實現(xiàn) 生產(chǎn)過程自動化。 因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個國民經(jīng)濟生活中 應用極為廣泛。在工廠里， 電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力， 但是它在產(chǎn)品成 本中所占的比重一般很?。ǔ娀I(yè)外） 。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)實現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量， 提高產(chǎn)品質(zhì)量， 提高 勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動 條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自

6、動化。從另一方面來說，如果工廠的電 能供應突然中斷，則對工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴重的后果。 因此，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(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重要方面， 而 能源節(jié)約對于國家經(jīng)濟建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義， 因此做好工廠 供電工作，對于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟建設(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， 切實保證工廠生產(chǎn)和生活用 電的需要，并做好節(jié)能工作，就必須達到以下基本要求：（ 1） 安全 在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設(shè) 備事故。（ 2） 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（ 3） 優(yōu)質(zhì) 應滿足電

7、能用戶對電壓和頻率等質(zhì)量的要求（4） 經(jīng)濟 供電系統(tǒng)的投資要少，運行費用要低，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， 應合理地處理局部和全局、 當前和長遠等關(guān)系， 既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā) 展。1.2 工廠供電設(shè)計的一般原則按照國家標準 GB50052-95 供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范 、 GB50053-94 10kv 及以下設(shè)計規(guī)范、 GB50054-95 低壓配電設(shè)計規(guī)范等的 規(guī)定，進行工廠供電設(shè)計必須遵循以下原則：（ 1） 遵守規(guī)程、執(zhí)行政策；必須遵守國家的有關(guān)規(guī)定及標準， 執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策， 包括節(jié) 約能源，節(jié)約有色金屬等技

8、術(shù)經(jīng)濟政策。（2）安全可靠、先進合理； 應做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)量合格，技術(shù)先進 和經(jīng)濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產(chǎn)品。（ 3） 近期為主、考慮發(fā)展；應根據(jù)工作特點、 規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃， 正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的 關(guān)系，做到遠近結(jié)合，適當考慮擴建的可能性。（ 4） 全局出發(fā)、統(tǒng)籌兼顧。 按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件等，合理確定設(shè)計 方案。工廠供電設(shè)計是整個工廠設(shè)計中的重要組成部分。 工廠供電設(shè) 計的質(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)計的有關(guān)知識， 以便適應設(shè)計工作 的需要。第二章 設(shè)計內(nèi)

9、容及步驟2.1 負荷計算 全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎(chǔ)上進行的。 考慮車間變電所變壓器的功率損耗， 從而求出全廠總降壓變電所高壓 側(cè)計算負荷及總功率因數(shù)。列出負荷計算表、表達計算成果。2.2 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數(shù)及容量選擇 參考電源進線方向， 綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素， 結(jié)合全 廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。2.3 工廠總降壓變電所主結(jié)線設(shè)計根據(jù)變電所配電回路數(shù)， 負荷要求的可靠性級別和計算負荷數(shù)綜合主 變壓器臺數(shù)，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安 全可靠有要靈活經(jīng)濟，安裝容易維修方便。2.4 廠區(qū)高壓

10、配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負荷情況， 從技術(shù)和經(jīng)濟合理性確定廠區(qū)配電電壓。 參考負 荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網(wǎng)布置放案， 計算出導線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建 投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術(shù)經(jīng)濟條件列表比值， 擇優(yōu)選用。 按選定配電系統(tǒng)作線路結(jié)構(gòu)與敷設(shè)方式設(shè)計。 用廠區(qū)高壓 線路平面布置圖， 敷設(shè)要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表 達設(shè)計成果。2.5 工廠供、配電系統(tǒng)短路電流計算 工廠用電，通常為國家電網(wǎng)的末端負荷，其容量運行小于電網(wǎng)容量， 皆可按無限容量系統(tǒng)供電進行短路計算。 由系統(tǒng)不同運行方式下的短 路參數(shù)，求出不同運行方式下各點

11、的三相及兩相短路電流。2.6 改善功率因數(shù)裝置設(shè)計 按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數(shù)， 通過查表或計算求出達到 供電部門要求數(shù)值所需補償?shù)臒o功率。由手冊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機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功 功率，改善功率因數(shù)。2.7 變電所高、低壓側(cè)設(shè)備選擇 參照短路電流計算數(shù)據(jù)和各回路計算負荷以及對應的額定值， 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)需要進行熱穩(wěn)定和力穩(wěn) 定檢驗。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設(shè)

12、計 成果。2.8 繼電保護及二次結(jié)線設(shè)計 為了監(jiān)視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電 容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯(lián)絡(luò)線斷路器，皆需要設(shè)置相 應的控制、信號、 檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計 算和檢驗其靈敏系數(shù)。設(shè)計包括繼電器保護裝置、監(jiān)視及測量儀表，控制和信號裝置，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設(shè)計成果。 35kv 及以上系統(tǒng)尚 需給出二次回路的保護屏和控制屏屏面布置圖。2.9 變電所防雷裝置設(shè)計參考本地區(qū)氣象地質(zhì)材料， 設(shè)計防雷裝置。 進行防直擊的避雷針保護 范圍計算， 避免產(chǎn)生反

13、擊現(xiàn)象的空間距離計算， 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， 并確定其接線部位。 進行避 雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電 阻計算。2.10 專題設(shè)計總降壓變電所變、 配電裝置總體布置設(shè)計綜合前述設(shè)計計算結(jié)果， 參 照國家有關(guān)規(guī)程規(guī)定， 進行內(nèi)外的變、 配電裝置的總體布置和施工設(shè) 計。第三章 負荷計算及功率補償3.1 負荷計算的內(nèi)容和目的（ 1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。 計算負荷是一個假想的持 續(xù)性的負荷，其熱效應與同一時間內(nèi)實際變動負荷所產(chǎn)生的最大熱效 應相等。在配電設(shè)計中，通常采用 30 分鐘的最大平均負荷作為按發(fā) 熱條件選擇電器或

14、導體的依據(jù)。（ 2） 尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù)1 秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、 電壓波動和電 壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據(jù)。 在校驗瞬動元件時， 還應 考慮啟動電流的非周期分量。（3）平均負荷為一段時間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時間之 比。常選用最大負荷班 （即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一 個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大 負荷和電能消耗量。3.2 負荷計算的方法 負荷計算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項式等幾種。 本設(shè)計采用需要系數(shù)法確定。主要計算公式有：有功功率：P30 = Pe Kd無功功率：

15、Q30 = P30 tg ©視在功率：S3O = P30/COS©計算電流：130 = S30/V3UN3.3 全廠負荷計算取 K刀 p = 0.92; K刀q = 0.95根據(jù)上表可算出：刀P30i = 6520kW;刀Q30i = 5463kvar則 P30 = KE PE P30i = 0.9X 6520kW = 5999kWQ30 = K E qE Q30i = 0.95X 5463kvar = 5190kvarS30 = (P302+Q302)1/2 7932KV AI30 = S30/V3UN 94.5ACOS巾=P30/Q30 = 5999/7932 0.75

16、3.4 功率補償COS巾由于本設(shè)計中上級要求COS© > 0.9,而由上面計算可知=0.75<0.9，因此需要進行無功補償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進行高壓集中補償?？蛇x用BWF6.3-100-1W型的電容器，其額定電容為 2.89卩FQc = 5999x( tanarc cos0.75- tanarc cos0.92 Kvar=2724Kvar 取 Qc=2800 Kvar因此，其電容器的個數(shù)為： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應為 3 的倍數(shù)，取 28 個 正好 無功補償后，變電所低壓側(cè)的計算負荷為：S30 (2)&#

17、39; = 59992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KV A 變壓器的功率損耗為：QT = 0.06 S30' = 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar PT = 0.015 S30 ' = 0.015 * 6564二 98.5 Kw變電所高壓側(cè)計算負荷為：P30= 5999+ 98.5 = 6098 KwQ30'= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 KvarS30= (P302 + Q302) 1/2= 6821 KV .A無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為：cos =P30 / S30 = 6098 / 6821= 0.9

18、則工廠的功率因數(shù)為：cos© ' = P30 /S30 = 0.9>0.9因此，符合本設(shè)計的要求第四章 變壓器的選擇4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負荷屬于二級負荷， 對電源的供電可靠性要求較高， 宜采 用兩臺變壓器， 以便當一臺變壓器發(fā)生故障后檢修時， 另一臺變壓器 能對一、二級負荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。4.2 變電所主變壓器容量的選擇 裝設(shè)兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量 ST 應同時滿足以下 兩個條件： 任一臺單獨運行時，ST>( ) S' 30 (1) 任一臺單獨運行時，ST>S' 30(I +n)由于S' 30

19、 (1) = 7932 KV A，因為該廠都是上二級負荷所以按條件 2 選變壓器。 ST>( )x 7932= (4759.25552.4) KV A >ST> S' 30(I + n)因此選5700 KV A的變壓器二臺第五章 主結(jié)線方案的選擇5.1 變配電所主結(jié)線的選擇原則( 1) .當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。(2) .當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應采用斷路器分段 的單母線接線。(3) .當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用 線路變壓器組結(jié)線。(4) .為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電

20、所，應采用變壓器分列運行。( 5) .接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避 雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。(6) .610KV 固定式配電裝置的出線側(cè)， 在架空線路或有反饋可能 的電纜出線回路中，應裝設(shè)線路隔離開關(guān)。(7) .采用 610 KV 熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應在電源 側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8）.由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜） 。（9）.變壓器低壓側(cè)為 0.4KV 的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開 關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時， 低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段 開關(guān)均應采用低壓斷路器。（10）.

21、當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān) 采用低壓斷路器時， 在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段開關(guān)的兩側(cè)， 宜裝 設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。5.2 主結(jié)線方案選擇對于電源進線電壓為 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 6 10KV 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鹘Y(jié)線圖表示工廠接受和分配電能的路徑， 由各種電力 設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線 組成，通常用單線表示。主結(jié)線對變電所設(shè)備選擇和布置， 運行的可靠性和經(jīng)濟性， 繼電保護 和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。（ 1）、一

22、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 所主電路圖如下這種主結(jié)線，其一次側(cè)的 QF10 跨接在兩路電源線之 間，猶如一座橋梁，而處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的內(nèi)側(cè)，靠近 變壓器，因此稱為內(nèi)橋式結(jié)線。這種主結(jié)線的運行靈活性較好，供電 可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如 WL1 線 路停電檢修或發(fā)生故障時，則斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合），即可由 WL2 恢復對變壓器 T1 的供電，這種內(nèi)橋式結(jié)線多用 于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電檢修的機會較多、 并且變電所的 變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。（ 2）、 一次側(cè)采用外橋

23、式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的總降壓變 電所主電路圖 （下圖 ），這種主結(jié)線，其一次側(cè)的高壓斷路器 QF10 也 跨接在兩路電源進線之間， 但處在線路斷路器 QF11 和 QF12 的外側(cè)， 靠近電源方向， 因此稱為外橋式結(jié)線。 這種主結(jié)線的運行靈活性也較 好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內(nèi)橋式 結(jié)線適用的場合有所不同。如果某臺變壓器例如 T1 停電檢修或發(fā)生 故障時，則斷開 QF11 ，投入 QF10 （其兩側(cè) QS 先合），使兩路電 源進線又恢復并列運行。 這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負 荷變動較大、 適用經(jīng)濟運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。 當一次電源 電網(wǎng)采

24、用環(huán)行結(jié)線時， 也宜于采用這種結(jié)線， 使環(huán)行電網(wǎng)的穿越功率 不通過進線斷路器 QF11 、QF12 ，這對改善線路斷路器的工作及其 繼電保護的整定都極為有利。（3）、一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖（見下 圖） 這種主結(jié)線圖兼有上述兩種橋式結(jié)線的運行靈活性的優(yōu)點， 但所用高 壓開關(guān)設(shè)備較多，可供一、二級負荷，適用于一、二次側(cè)進出線較多 的總降壓變電所（4）、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用主要用

25、與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。 本次設(shè)計的電機修造廠是連續(xù)運行，負荷變動較小，電源進線較短(2.5km)，主變壓器不需要經(jīng)常切換，另外再考慮到今后的長遠發(fā)展。 采用一、二側(cè)單母線分段的總降壓變電所主結(jié)線(即全橋式結(jié)線) 。第六章 短路計算6.1 短路電流計算的目的及方法 短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備， 以及進行繼電 保護裝置的整定計算。進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短 路計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，然后確定短路計算點。 短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗 的電氣元件有最大可能的短路電流通過。接著，按所選擇的短路計算點繪

26、出等效電路圖， 并計算電路中各主要 元件的阻抗。 在等效電路圖上， 只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一 些主要元件表示出來， 并標明其序號和阻抗值， 然后將等效電路化簡。 對于工廠供電系統(tǒng)來說， 由于將電力系統(tǒng)當作無限大容量電源， 而且 短路電路也比較簡單， 因此一般只需采用阻抗串、 并聯(lián)的方法即可將 電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。短路電流計算的方法，常用的有歐姆法(有稱有名單位制法)和標幺 制法(又稱相對單位制法) 。6.2 本設(shè)計采用標幺制法進行短路計算6.2.1. 在最小運行方式下：(1) 確定基準值取 Sd = 100MV A,UC1 = 60KV,UC2 =

27、10.5KV而 Id1 = Sd /V3UC1 = 100MV A/( V3X 60KV) = 0.96KAId2 = Sd /V3UC2 = 100MV A/( V3 X 10.5KV) = 505KA(2) 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1) 電力系統(tǒng)(SOC = 310MV A)X1* = 100KVA/310= 0.322) 架空線路(XO = 0.4 Q /km)X2* = 0.4 4X100/ 10.52= 1.523) 電力變壓器( UK% = 7.5)X3* = UK%Sd/100SN = 7.5 X100X103/(100 5X700) = 1.32繪制等效電路如圖，

28、圖上標出各元件的序號和電抗標幺值， 并標出短 路計算點。(3) 求 k-1 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值X* 藝(K-1)= X1* + X2*= 0.32+1.52= 1.84 三相短路電流周期分量有效值IK-1(3) = Id1/X* 習1(= 0.96/1.84 =0.523)其他三相短路電流I"(3) = I 乂(3) = Ik-1 (3) = 0.52KAish(3) = 2.55 0.52KA = 1.33KAIsh(3) = 1.51 0.52 KA= 0.79KA4) 三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X* 習1k=100MVA/

29、1.84=54.3(4)求 k-2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標幺值X* 藝(K-2) = X1* + X2* + X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.52) 三相短路電流周期分量有效值IK- 2(3) = Id2/X*習2(K= 505KA/2.5 = 202KA3) 其他三相短路電流I"(3) = I 乂 (3) = Ik-23) = 202KAish(3) = 1.84 202KA =372KAIsh(3) =1.09 202KA = 220KA4) 三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X* 習1k = 100MVA/2

30、.5 = 40MV A在最大運行方式下：( 1 )確定基準值取 Sd = 1000MV A,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV而 Id1 = Sd /V3UC1 = 1000MV A/( V3X 60KV) =9.6Id2 = Sd /V3UC2 = 1000MV A/(V3X 10.5KV) = 55KA(2) 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值1) 電力系統(tǒng)(SOC = 1338MV A)X1*= 1000/1338= 0.752) 架空線路(XO = 0.4 Q /km)X2* = 0.4 41000/602 =0.453) 電力變壓器( UK% = 4.5)X3* = X4

31、* = UK%Sd/100SN = 7.51000X103/(100 5700) = 13.2繪制等效電路如圖， 圖上標出各元件的序號和電抗標幺值， 并標出短 路計算點。(3) 求 k-1 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標幺值X* 藝(K-1) = X1* + X2* = 0.75+0.45= 1.22) 三相短路電流周期分量有效值IK-1(3) = Id1/ X* 3(K 9.6KA/1.2 = 8KA3) 其他三相短路電流I"(3) = I 乂(3) = lk-1(3) = 8KAish(3) = 2.55 8KXA= 20.4KAIsh(3) =

32、1.51 X X-*1)8(KKA = 12.1KA4) 三相短路容量Sk-1(3) = Sd/X* 習1k= 1000/1.2 = 833MVA(4) 求 k-2 點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 K 1) 總電抗標幺值X* 藝(K-2) = X1* + X2* + X3* / X4* = 0.75 + 0.45+ 13.2/2 = 7.82) 三相短路電流周期分量有效值IK- 2(3) = Id2/X*習2(K= 55KA/7.8 = 7.05KA3) 其他三相短路電流I"(3) = I 乂二 Ik-2 (3)= 7.05KAish(3) = 2.55 7.05K

33、A =17.98KAIsh(3) = 1.51 7.05KA = 10.65KA4) 三相短路容量Sk-2(3) = Sd/X*習2k = 1000/7.05= 141.8MV A 第七章 導線、電纜的選擇7.1 概述為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟地運行，進行導線和電纜 截面時必須滿足下列條件 :發(fā)熱條件導線和電纜 （包括母線 ）在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時 產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。. 電壓損耗條件 導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓 損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。 對于工廠內(nèi)較短的高 壓線路，可不進行電壓損耗校

34、驗。7.2.經(jīng)濟電流密度 35KV 及以上的高壓線路及電壓在 35KV 以下但距離長電流大的線 路，其導線和電纜截面宜按經(jīng)濟電流密度選擇， 以使線路的年費用支 出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟截面” 。此種選擇原則，稱為“年費 用支出最小”原則。工廠內(nèi)的 10KV 及以下線路，通常不按此原則選 擇。7.3 機械強度 導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電 纜，不必校驗其機械強度， 但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應校驗 短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。 根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗， 一般 10KV 及以下高壓線路及低壓動力線路， 通常先 按發(fā)熱條件來選擇截面， 再

35、校驗電壓損耗和機械強度。 低壓照明線路， 因其對電壓水平要求較高， 因此通常先按允許電壓損耗進行選擇， 再 校驗發(fā)熱條件和機械強度。對長距離大電流及 35KV 以上的高壓線 路，則可先按經(jīng)濟電流密度確定經(jīng)濟截面，再校驗其它條件。 架空進線的選擇按發(fā)熱條件選擇導線截面 補償功率因素后的線路計算電流1）已知 I30 = 76.33A由課本表5-3查得jec=1.65，因此Aec=76.33/1.65=46.26mm2選擇準截面 45mm2 ，既選 LGJ 45 型鋁絞線 校驗發(fā)熱條件和機械強度都合格第八章 高、低壓設(shè)備的選擇8.1 高、低壓設(shè)備的選擇的原則 高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正

36、常條件下和短路故障 條件下的工作要求，同時設(shè)備應工作安全可靠，運行方便，投資經(jīng)濟 合理。高壓刀開關(guān)柜的選擇應滿足變電所一次電路圖的要求， 并各方案經(jīng)濟 比較優(yōu)選出開關(guān)柜型號及一次結(jié)線方案編號， 同時確定其中所有一次 設(shè)備的型號規(guī)格。工廠變電所高壓開關(guān)柜母線宜采用 LMY 型硬母線8.2 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 高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護發(fā)電機、 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)計是 10KV 電源進

37、線，則可選用較為經(jīng)濟的固定式高壓開關(guān) 柜，這里選擇GG1A-10Q (F)型。第九章 變壓器的繼電保護9.1 概述按 GB50062 92電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范規(guī)定： 對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應裝設(shè)相應的保護裝置：（1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側(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 過電壓；（5）過負荷；（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。對于高壓側(cè)為610KV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有帶 時限的過電流保護；如過電

38、流保護動作時間大于0.50.7s時，還應裝設(shè)電流速斷保護。容量在800KV A及以上的油浸式變壓器和400KV -A及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應裝設(shè)瓦斯保護（又 稱氣體繼電保護）。容量在400KV A及以上的變壓器，當數(shù)臺并列 運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時， 應根據(jù)可能過負荷的 情況裝設(shè)過負荷保護。 過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時 （通稱“輕 瓦斯”），動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時（通稱 “重瓦斯”），一般均動作于跳閘。對于高壓側(cè)為 35KV 及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說， 也應 裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也 需裝

39、設(shè)過負荷保護。但是如果單臺運行的變壓器容量在 10000KV A 及以上和并列運行的變壓器每臺容量在 6300KV A及以上時，則要 求裝設(shè)縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護和瓦斯保護。 對于由外部相間短路引起的過電流， 保護應裝于下列 各側(cè)：1 ）、對于雙線圈變壓器，裝于主電源側(cè)2）、對三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護應帶兩段時限，以較小 的時限斷開未裝保護的斷路器。 當以上方式滿足靈敏性要求時， 則允 許在各側(cè)裝設(shè)保護。各側(cè)保護應根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。3）、對于供電給分開運行的母線段的降壓變壓器， 除在電源側(cè)裝設(shè)保 護外

40、，還應在每個供電支路上裝設(shè)保護。4）、除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護只要求作為相鄰元件的后備保護， 而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。5） 、保護裝置對各側(cè)母線的各類短路應具有足夠的靈敏性。相鄰線路 由變壓器作遠后備時，一般要求對線路不對稱短路具有足夠的靈敏 性。相鄰線路大量瓦斯時， 一般動作于斷開的各側(cè)斷路器。如變壓器 高采用遠后備時，不作具體規(guī)定。6）、對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）允許保護裝置無選擇性動作。9.2 差動保護 變壓器差動保護動作電流應滿足以下三個條件 應躲過變壓器差動保護區(qū)外出現(xiàn)的最大短路不平衡電流 應躲過變壓器的勵磁涌流 在電流互感器

41、二次回路端線且變壓器處于最大符合時， 動作變壓器的過電流保護9.2.1 過電流保護動作電流的整定IL.max =2 x5700/("3X60)A = 109.7A取 Krel = 1.3 , Ki = 150/5 = 30 , KW = 1 , Kre = 0.8 因此Iop = Krel KxWx IL.max/(Kr exKi) = 1.3 1x109.7A/(0.8 故動作電流整定為 6A。9.2.2 保護動作時間t =t1- t=2-0.5=1.5S變壓器過電流保護的靈敏度Ik.max = 0.866 7.x02 x1000x10/60= 1037A 則：Sp = KWxIk

42、.min/(Ki Ioxp) = 1 1x037/(6 x30) = 5.761>1. 滿足保護靈敏度的要求9.2.4 結(jié)線圖差動保護不應3x0) =5.94A9.3 變壓器的過負荷保護過負荷保護動作電流的整定動作時間取1015s9.4變壓器的瓦斯保護瓦斯保護， 又稱氣體繼電保護， 是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的 一種基本的保護裝置。按 GB5006292規(guī)定，800KV A及以上的 一般油浸式變壓器和 400KV A及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均 應裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護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。 為了使油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼

43、電器 排往油枕，變壓器安裝應取 1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時， 聯(lián)通管對油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升 起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下 降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩 而降落。這時上觸點接通而接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這 稱之為“輕瓦斯動作” 。當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時， 由故障產(chǎn)生的氣體很多， 帶動油 流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進入油枕。 這大量的油氣混合體在 經(jīng)過氣體繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降。這時下觸點接通跳閘 回路（通過中間繼電器）

44、，同時發(fā)出音響和燈光信號（通過信號繼電 器），這稱之為“重瓦斯動作” 。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)出報警信號，接著繼電器內(nèi)的下油杯下降，使斷 路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。變壓器瓦斯保護動作后的故障分析 變壓器瓦斯保護動作后， 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：第十章 二次回路操作電源和中央信號裝置二次回路的操作電源10.1 概述 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裝置、 信 號回路、監(jiān)測系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源。 因此對操作電源的可 靠性要求很高，容量要求足夠大，盡可能不

45、受供電系統(tǒng)運行的影響。 二次回路操作電源， 分直流和交流兩大類。 直流操作電源又有由蓄電 池組供電的電源和由整流裝置供電的兩種。交流操作電源又由所用 （站用）變壓器供電的由儀用互感器供電的兩種。其中，蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種； 整流電源主要有 硅整流電容儲能式和復式整流兩種。 而交流操作電源可分為電流源和 電壓源兩種。采用鎘鎳蓄電池組作操作電源， 除不受供電系統(tǒng)運行情況的影響、 工 作可靠外，還有大電流放電性能好，比功率大，機械強度高，使用壽 命長，腐蝕性小， 無需專用房間等優(yōu)點， 從而大大降低了投資等優(yōu)點， 因此在工廠供電系統(tǒng)這應用比較普遍。采用交流操作電源，可使二次回路大大簡

46、化，投資大大減少，工作可 靠，維護方便，但是它不適于比較復雜的電路。10.2 中央信號裝置 中央信號裝置是指裝設(shè)在變配電所值班室或控制室的信號裝置。 中央 信號裝置包括事故信號和預告信號兩種。中央信號裝置的要求是： 在任一斷路器事故跳閘時， 能瞬時發(fā)出音響 信號，并在控制屏上或配電裝置有表示事故跳閘的具體斷路器位置的 燈光指示信號。事故音響信號通常采用電笛（蜂鳴器） ，應能手動或 自動復歸。中央事故信號裝置按操作電源分， 有直流操作的交流操作的兩類。 按 事故音響信號的動作特性分，有不能重復動作的和能重復動作的兩 種。中央預告信號裝置的要求是： 當供電系統(tǒng)中發(fā)生故障和不正常工作狀 態(tài)但不需立即

47、跳閘的情況時， 應及時發(fā)出音響信號， 并有顯示故障性 質(zhì)和地點的指示信號（燈光或光字牌指示） 。預告音響信號通常采用 電鈴，應能手動或自動復歸。中央預告信號裝置亦有直流操作的和交流操作的兩種， 同樣有不能重 復動作的和能重復動作的兩種。利用 ZC-23 型沖擊繼電器的中央復歸重復動作的事故音響信號裝置 結(jié)線圖第十一章 電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置11.1電測量儀表這里的“電測量儀表” 按 GBJ63 90電力裝置的電測量儀表裝置設(shè) 計規(guī)范的定義，“是對電力裝置回路的電力運行參數(shù)所經(jīng)常測量、 選擇測量、 記錄用的儀表和作計費、 技術(shù)經(jīng)濟分析考核管理用的計量 儀表的總稱?！睘榱吮O(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備 (

48、電力裝置) 的運行狀態(tài)和計量一次系統(tǒng) 消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟合理地運行，工 廠供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的電測量儀表。 電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計量儀表兩類， 前者是 對一次電路的電力運行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表， 后者是對一次電路進行供用電的技術(shù)經(jīng)濟考核分析和對電力用戶用 電量進行測量、計量的儀表，即各種電度表。變配電裝置中各部分儀表的配置 供電系統(tǒng)變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下：(1) . 在工廠的電源進線上， 或經(jīng)供電部門同意的電能計量點， 必須裝 設(shè)計費的有供電度表和無功電度表， 而且宜采用全國統(tǒng)一標準的電能 計量柜

49、。為了解負荷電流，進線上還應裝設(shè)一只電流表。(2) . 變配電所的每段母線上， 必須裝設(shè)電壓表測量電壓。 在中性點非 有效接地的(即小接地電流的)系統(tǒng)中，各段母線上還應裝設(shè)絕緣監(jiān) 視裝置。如出線很少時，絕緣監(jiān)視電壓表可不裝設(shè)。(3) . 35110/610KV的電力變壓器，應裝設(shè)電流表、有功功率表、無功功率表、 有功電能表和無功電能表各一只， 裝在哪一側(cè)視具體情 況而定。 610/36KV 的電力變壓器，在其一側(cè)裝設(shè)電流表、有功 和無功電度表各一只。 610/0.4KV 的電力變壓器，在高壓側(cè)裝設(shè)電 流表和有功電度表各一只， 如為單獨經(jīng)濟核算單位的變壓器， 還應裝 設(shè)一只無功電度表。(4) .

50、 310KV 的配電線路，應裝設(shè)電流表、 有功和無功電度表各一只。 如不是送往單獨經(jīng)濟核算單位時， 可不裝無功電度表。 當線路負荷在 5000KV A及以上時，可再裝設(shè)一只有功功率表。(5) .380V的電源進線或變壓器低壓側(cè)，各相應裝一只電流表。如果變 壓器高壓側(cè)未安裝設(shè)有功電度表一只。(6) .低壓動力線路上，應安裝一只電流表。低壓照明線路及三相負荷 不平衡率大于 15%的線路上，應裝設(shè)三只電流表分別測量三相電流。 如需計量電能， 一般應裝設(shè)一只三相四線有功電度表。 對負荷平衡的 動力線路， 可只裝設(shè)一只單相有功電度表， 實際電能按其計度的 3倍 計。(7) .并聯(lián)電力電容器組的回路上，應

51、裝設(shè)三只電流表，分別測量三相 電流，并應裝設(shè)一只無功電度表。11.2 絕緣監(jiān)視裝置 絕緣監(jiān)視裝置用于小接地電流的系統(tǒng)中，以便及時發(fā)現(xiàn)單相接地故 障，設(shè)法處理，以免故障發(fā)展為兩相接地短路，造成停電事故。635KV 系統(tǒng)的絕緣監(jiān)視裝置，可采用三相雙繞組電壓互感器和三只電壓表，也可采用三個單相三繞組電壓互感器或者一個三相五芯柱 三繞組電壓互感器。接成 Y0 的二次繞組，其中三只電壓表均接各相 的相電壓。 當一次電路其中一相發(fā)生接地故障時， 電壓互感器二次側(cè) 的對應相的電壓表指零， 其它兩相的電壓表讀數(shù)則升高到線電壓。 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)

52、生了故障， 因此這種絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的， 只 適于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護的一種輔助裝 置。第十二章 防雷與接地12.1 防雷設(shè)備 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。 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。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金 屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。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)，以免危及被保護設(shè)備的絕緣。 避雷器應與被保護設(shè)備并聯(lián)， 裝在被保護設(shè)備的電源側(cè)。 當線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓 時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，?/p>

53、過電壓對大 地放電，從而保護了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣 式等。12.2 防雷措施12.2.1 架空線路的防雷措施(1) 架設(shè)避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在 66KV 及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。 35KV 的架空線路上，一般只在 進出變配電所的一段線路上裝設(shè)。 而 10KV 及以下的線路上一般不裝 設(shè)避雷線。( 2)提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫 擔或高一級的絕緣子， 以提高線路的防雷水平， 這是 10KV 及以下架 空線路防雷的基本措施。(3)利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線由于310KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)， 因此可在三

54、角形排列的頂線絕緣子裝以保護間 隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時， 頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其 接地引下線對地泄放雷電流， 從而保護了下面兩根導線， 也不會引起 線路斷路器跳閘。( 4)裝設(shè)自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧 引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次 ARD， 使斷路器經(jīng) 0.5s 或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃， 從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。( 5)個別絕緣薄弱地點加裝避雷器對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬 桿等處，可裝設(shè)排氣式避雷器或保護間隙。變配電所的防雷措施（ 1）裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應裝設(shè)避雷針來防護直接雷擊。 如果 變配電所處在附近高建 （構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護范圍之內(nèi)或變配電 所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護主變壓器， 以免雷電沖擊波 沿高壓線路侵入變電所， 損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。 為此要 求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至310KV主變壓器的最大電氣如下表。避雷器的接地端應與變壓器低壓側(cè)中性點及金屬外殼等連接在一起。 在每路進線終端和每段母線上， 均裝有閥式避雷器。 如果進線是具有 一段引入電纜的架空線路， 則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避 雷