機(jī)械廠加工車間變電所初步設(shè)計(jì)

1緒論1.1工廠供電的意義和要求工廠是工業(yè)生產(chǎn)的主要?jiǎng)恿δ茉?。工廠供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從電力系統(tǒng)取得電源，經(jīng)過(guò)合理的傳輸，變換，分配到工廠車間中的每一個(gè)用電設(shè)備上。隨著工業(yè)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，工廠用電量的迅速增長(zhǎng)，對(duì)電能的質(zhì)量，供電的可靠行以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等的要求也日益提高。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力。電能既易于由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來(lái)，也易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡(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(guò)程自動(dòng)化，而且現(xiàn)代社會(huì)的信息技術(shù)和其他高新技術(shù)無(wú)一不是建立在電能應(yīng)用的基礎(chǔ)之上的。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（除電化工業(yè)外）一般很小。例如再機(jī)械工業(yè)中，電費(fèi)開(kāi)支僅占產(chǎn)品成本的5%左右。從投資額來(lái)看，有些機(jī)械工廠在供電設(shè)備上的投資，也僅占總投資的5%左右。所以電能在工業(yè)生產(chǎn)重要性，并不在于它在產(chǎn)品成本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，可以大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量提高勞動(dòng)效率，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)自動(dòng)化。從另一方面來(lái)說(shuō)，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對(duì)工業(yè)生產(chǎn)將造成嚴(yán)重的后果。例如某些對(duì)供電性要求很高的工廠，即使是極短時(shí)間的停電，也會(huì)引起重大設(shè)備的損壞，或引起大量產(chǎn)品報(bào)廢，甚至可能發(fā)生重大得人身事故，給國(guó)家和人民帶來(lái)經(jīng)濟(jì)上甚至政治上的重大損失。因此，搞好工廠供電工作對(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。工廠供電工作要很好的為工業(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，并搞好能源節(jié)約，就必須達(dá)到以下要求：A安全在電能的供應(yīng)，分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。B可靠應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。C優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓質(zhì)量和頻率等方面的要求。D經(jīng)濟(jì)供電系統(tǒng)的投資要少，運(yùn)行費(fèi)用要低，并盡可能的節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。此外，在供電工作中，應(yīng)合理的處理局部和全局，當(dāng)前和長(zhǎng)遠(yuǎn)等。及照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點(diǎn)，能照顧全局，適應(yīng)發(fā)展。工廠變電所分總降壓變電所和車間變電所。變電所的任務(wù)是：接受電能，變換電壓，分配電能。而配電所的任務(wù)是：接受電能，分配電能和在這個(gè)過(guò)程中不改變電壓。配電所和變電所的根本區(qū)別在于是否改變電壓。1.2工廠供電設(shè)計(jì)的一般知識(shí)及、任務(wù)供電設(shè)計(jì)的任務(wù)是從廠區(qū)以外的電網(wǎng)取得電源，并通過(guò)廠內(nèi)的變配電中心分配到下廠的各個(gè)供電點(diǎn)。它是工程建設(shè)施下的依抓，也是日后進(jìn)行驗(yàn)收及運(yùn)行維修的依據(jù)。工廠供電設(shè)計(jì)是整個(gè)工廠設(shè)計(jì)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)機(jī)器發(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)知識(shí)。以便適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需要。供電設(shè)計(jì)首先要確定供電系統(tǒng)并進(jìn)行用電負(fù)荷計(jì)算，然后將設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)圖及用電容量向供電部門申請(qǐng)。申請(qǐng)用電容量的大小應(yīng)滿足生產(chǎn)需要，也要考慮到節(jié)省投資和節(jié)約能源，這就要求設(shè)計(jì)者對(duì)對(duì)工藝專業(yè)和公用專業(yè)用電負(fù)荷系數(shù)有足夠的把握。在設(shè)計(jì)計(jì)算中除了查找資料外，還必須借助于設(shè)計(jì)者在實(shí)踐中長(zhǎng)期積累的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于機(jī)械工廠車間組成類型多，產(chǎn)品，工藝日新月異，對(duì)供電要求各不相同，非專業(yè)設(shè)計(jì)院或個(gè)體設(shè)計(jì)者一不了解機(jī)械生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)規(guī)律，要作出好的設(shè)計(jì)，相對(duì)來(lái)說(shuō)要困難些。下面我簡(jiǎn)單的介紹工廠供電設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求。1.2.1工廠供電設(shè)計(jì)的一般原則A遵守規(guī)程，執(zhí)行政策必須遵守國(guó)家的有關(guān)規(guī)程和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)方針政策，2包括節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。B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，能耗低和性能較先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。C近期為主，考慮發(fā)展應(yīng)根據(jù)工程特點(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)，近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。D全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(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。1.2.2設(shè)計(jì)內(nèi)容全廠總降壓變電所及配電系統(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(wèn)題，其基本內(nèi)容有幾方面：A負(fù)荷計(jì)算全廠總降壓變電所的負(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，從而求出全廠總降壓變電所高壓側(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。B工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺(tái)數(shù)及容量選擇參考電源進(jìn)線方向，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(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。C配電線路設(shè)計(jì)工廠配電線路設(shè)計(jì)分廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)和車間配電線路設(shè)計(jì)。廠區(qū)配電線路設(shè)計(jì)，包括廠區(qū)高壓供配電線路設(shè)計(jì)及車間外都低壓配電線路的設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：配電線路路徑幾線路結(jié)構(gòu)形式的確定，負(fù)荷的計(jì)算，導(dǎo)線或電纜及配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇，架空線路桿位的確定及電桿與絕緣子，金具的選擇，防雷保護(hù)與接地和接零的設(shè)計(jì)等。最后需編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書，設(shè)備材料清單及工程概算，繪制廠區(qū)配電線路系統(tǒng)圖和平面圖，電桿總裝圖及其它施工圖紙。車間配電線路設(shè)計(jì)，包括車間配電線路布線方案的確定，負(fù)荷的計(jì)算，奚落導(dǎo)線及配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇線路敷設(shè)設(shè)計(jì)等。最后也需編制設(shè)計(jì)說(shuō)明說(shuō)，設(shè)備材料清單及工程概算，繪制車間配電線路系統(tǒng)圖，平面圖等。2負(fù)荷計(jì)算2.1工廠的電力負(fù)荷的概念，分級(jí)與計(jì)算供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中各個(gè)元件（包括電力變壓器，開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線，電纜等）都必須選擇得當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率地要求外，最重要地就是要滿足負(fù)荷電流地要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)地電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各元件的負(fù)荷值，稱為計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)允許值。2.1.1電力負(fù)荷的概念電力負(fù)荷又稱電力負(fù)載。它有兩種含義：一是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位（用戶），如說(shuō)重要負(fù)荷，不重要負(fù)荷，動(dòng)力負(fù)荷，照明負(fù)荷等，另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流大小，如說(shuō)輕負(fù)荷（輕載），重負(fù)荷（重載），空負(fù)荷（空載），滿負(fù)荷（滿載）等。電力負(fù)荷的具體含義視具體情況而定。2.1.2工廠電力負(fù)荷的分級(jí)工廠的電力負(fù)荷，按GB50052-59規(guī)定，根據(jù)其對(duì)供電可靠性的要求及中斷供電造成的損失或影響的程度分為三級(jí)：A一級(jí)負(fù)荷一級(jí)負(fù)荷為中斷供電將造成人身傷亡者：或者中斷供電將政治，經(jīng)濟(jì)上造成重大的損失者，如重大設(shè)備損壞，重大產(chǎn)品報(bào)廢，用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢，國(guó)民經(jīng)濟(jì)中重點(diǎn)企業(yè)的連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。在一級(jí)負(fù)荷中，中斷供電將發(fā)生中毒，爆炸和火災(zāi)等情況的負(fù)荷，以及特別重要場(chǎng)所的不充許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。B二級(jí)負(fù)荷二級(jí)負(fù)荷為中斷供電將在政治，經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報(bào)廢，連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)，重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。C三級(jí)負(fù)荷三級(jí)負(fù)荷為一般電力負(fù)荷，所有不屬于上述一級(jí)，二級(jí)負(fù)荷者。本設(shè)計(jì)的負(fù)荷除動(dòng)力有關(guān)車間和鍋爐屬于二級(jí)負(fù)荷外，其余的均屬于三級(jí)符合。2.1.3電力負(fù)荷對(duì)供電的要求A一級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求由于一級(jí)負(fù)荷屬重要負(fù)荷，如中斷供電造成的后果十分嚴(yán)重，因此要求有兩個(gè)電源供電，當(dāng)其中一個(gè)電源發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)電源應(yīng)不致同時(shí)受到損壞。一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除上述兩個(gè)電源外，還必須增設(shè)應(yīng)急電源。為保證對(duì)特別重要負(fù)荷的供電，嚴(yán)禁將其他負(fù)荷接入應(yīng)急供電系統(tǒng)。常用的應(yīng)急電源可使用下列幾種電源：a獨(dú)立于正常電源的發(fā)電機(jī)組。b供電網(wǎng)絡(luò)中獨(dú)立于正常電源的專門饋電線路。c蓄電池d干電池B二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求二級(jí)負(fù)荷，要兩個(gè)回路供電，供電變壓器也應(yīng)有兩臺(tái)，（兩臺(tái)變壓器不一定在同一變電所）在其中一回路或一臺(tái)變壓器發(fā)生常見(jiàn)故障時(shí)，二級(jí)負(fù)荷應(yīng)不致中斷供電，或中斷后能迅速恢復(fù)供電。C三級(jí)負(fù)荷對(duì)供電電源的要求：由于三級(jí)符合為不重要的一般負(fù)荷，因此它對(duì)供電電源無(wú)特殊的要求。2.1.4工廠用電設(shè)備的工作制工廠用電設(shè)備，按其工作制分一下三類：A連續(xù)工作制。這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行，且運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)到足以使之達(dá)到熱平衡狀態(tài)，如通風(fēng)機(jī)，水泵，空氣壓縮機(jī)，電機(jī)發(fā)電機(jī)組，電爐和照明燈等。機(jī)床電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，一般變動(dòng)較大，但其主電動(dòng)機(jī)一般也是連續(xù)運(yùn)行的。B短時(shí)工作制。這類工作制的設(shè)備在恒定負(fù)荷下運(yùn)行的時(shí)間短（短于達(dá)到熱平衡的時(shí)間），而停歇的時(shí)間長(zhǎng)（長(zhǎng)到足以使設(shè)備溫度冷卻到周圍介質(zhì)的溫度），如機(jī)床上的某些輔助電動(dòng)機(jī)（例如進(jìn)給電動(dòng)機(jī)），控制匝門的電動(dòng)機(jī)等。C斷續(xù)周期工作制。這類工作制的設(shè)備周期性地而工作，時(shí)而停歇，如此反復(fù)運(yùn)行，而工作周期一般不超過(guò)10min，無(wú)論工作或停歇，均不足以使設(shè)備達(dá)到熱平衡，如電焊機(jī)和吊車電動(dòng)機(jī)等。2.2計(jì)算負(fù)荷供電系統(tǒng)要能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中的各元件（包括電力變壓器，開(kāi)關(guān)設(shè)備及導(dǎo)線，電纜等）都必須選擇的當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。按通過(guò)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來(lái)按發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)中各個(gè)元件的負(fù)荷值，稱為負(fù)荷值。根據(jù)計(jì)算負(fù)荷選擇的電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜，如以計(jì)算負(fù)荷連續(xù)運(yùn)行，其發(fā)熱溫度不會(huì)超過(guò)充許值。計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)的基本依據(jù)。計(jì)算負(fù)荷確定將是否正確合理。直接影響到電器和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)大，將使電器和導(dǎo)線電纜選得過(guò)大，造成投資和有色金屬的浪費(fèi)。如果計(jì)算負(fù)荷確定的過(guò)小，又將是電器和導(dǎo)線電纜處于過(guò)負(fù)荷下運(yùn)行，增加電能損耗，產(chǎn)生過(guò)熱，導(dǎo)致絕緣過(guò)早老化甚至燃燒引起火災(zāi)，同樣會(huì)造成更大損失。由此可見(jiàn)，正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大。供電系統(tǒng)能夠在正常條件下可靠地運(yùn)行，則其中各元件都必須選擇得當(dāng)，除了應(yīng)滿足工作電壓和頻率的要求外，最重要的就是要滿足負(fù)荷電流的要求。因此有必要對(duì)供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。目前普遍采用的確定用電設(shè)備組計(jì)算負(fù)荷的方法，有需要系數(shù)法和二項(xiàng)法。需要系數(shù)法是世界各國(guó)均普遍采用的確定計(jì)算負(fù)荷的基本方法，簡(jiǎn)單方便。二項(xiàng)法是應(yīng)用局限性較大，但在確定設(shè)備臺(tái)數(shù)少而容量差別特殊的分支干線的計(jì)算負(fù)荷時(shí)，較之需要系數(shù)法合理，且計(jì)算較簡(jiǎn)單。我在這里用需要系數(shù)法來(lái)計(jì)算負(fù)荷。2.2.1用需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷A用電設(shè)備組的計(jì)算負(fù)荷有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）：(2-1)式中、用電設(shè)備組總的容量（不含備用設(shè)備容量，單位為kW）；用電設(shè)備組的需要系數(shù)；無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）：(2-2)式中、對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。視在計(jì)算負(fù)荷(單位為KV·A)：(2-3)計(jì)算電流(單位為A)：(2-4)式中、用電設(shè)備組的額定電壓（單位為KW）。（2）多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的確定總的有功計(jì)算負(fù)荷（單位為kW）：（2-5）式中、所有用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷之和；有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.85～0.95。總的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷（單位為kvar）:（2-6）式中、所有用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷之和有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.9～0.95.總的視在計(jì)算負(fù)荷（單位為KV·A）：（2-7）總的計(jì)算電流（單位為A）：（2-8）我們采用的需要系數(shù)法來(lái)計(jì)算八鋼機(jī)修廠車間變電所負(fù)荷。先求各設(shè)備的負(fù)荷。機(jī)加工車間：NO.1：NO.2：，，NO.3：鑄造車間:NO.4：NO.5：NO.6：NO.7：鉚焊車間：NO.8：NO.9NO.10：，，電修車間NO.11：，，NO.12：，，NO.13：，，總的計(jì)算負(fù)荷為：表2-2二車間負(fù)荷序號(hào)車間名稱供電回路代號(hào)設(shè)備容量kW計(jì)算負(fù)荷P30kWQ30kvarS30kVAI30A1No.1供電回路2605290114173No.2供電回路2505086100152No.3供電回路50101720392鑄造車間No.4供電回路15010589140212No.5供電回路1208471112170No.6供電回路150105896599No.7供電回路70494256833鉚焊車間No.8供電回路18072192205313No.9供電回路18072192205313No.10供電回路100401071141734電修車間No.11供電回路21031556396No.12供電回路2003052104156No.13供電回路8012212436總計(jì)20007121104131419972.3工廠的功率因數(shù)及功率因數(shù)補(bǔ)償2.3.1工廠功率因數(shù)的概念A(yù)工廠的功率因數(shù)a瞬時(shí)功率因數(shù)可有相位表(功率因數(shù)表)直接測(cè)出,或用功率表,電壓表,電流表的讀數(shù)通過(guò)式(2-9)求得(間接測(cè)量)：（2-9）式中,P為功率表測(cè)出的三相功率讀數(shù)(KW);U為電壓表測(cè)出的線電壓讀數(shù)(KV);I為電流表測(cè)出的線電流讀數(shù)(A)。瞬時(shí)功率因數(shù)可用來(lái)了解和分析工廠或設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中某一時(shí)間的功率因數(shù)數(shù)值,借以了解當(dāng)時(shí)無(wú)功功率變化情況,研究是否需要和如何進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)膯?wèn)題。b平均功率因數(shù)又稱加權(quán)平均功率因數(shù),按下式計(jì)算：（2-10）式中,為某一段時(shí)間(通常取一月)內(nèi)消耗的有功電能,由有功電能表讀??；為某一段時(shí)間(通常取一月時(shí)間)內(nèi)消耗的無(wú)功電能,由無(wú)功電能表讀取。c最大負(fù)荷功率因數(shù)最大負(fù)荷功率因數(shù)指在年最大負(fù)荷時(shí)間的功率按式(2-11)計(jì)算：(2-11)2.3.2提高功率因數(shù)的意義和方法A功率因數(shù)提高的意義在用電設(shè)備中，除了白知燈，電阻電氣等設(shè)備負(fù)荷的功率因數(shù)接近于1外，其它如三相交流異步電動(dòng)機(jī)，三相變壓器，電焊機(jī)，電抗器，架空線路的功率因數(shù)均小于1，特別是在輕載情況下，功率因數(shù)更為降低，將帶來(lái)許多不良后果，所以，有必要對(duì)用電氣設(shè)備進(jìn)行功率因數(shù)的提高。B功率因數(shù)提高的方法提高功率因數(shù)的途徑主要在于如何減少電力系統(tǒng)中，各部分所需的無(wú)功功率，特別是減少負(fù)荷取用的無(wú)功功率，使電力系統(tǒng)在輸送一定的有功功率時(shí)，可降低，其中通過(guò)的無(wú)功電流。其方法很多，一般可分為兩大類：a提高自然功率因數(shù)的方法。b提高功率因數(shù)的補(bǔ)償方法。現(xiàn)在在工業(yè)企業(yè)中，具體采用的補(bǔ)償設(shè)備均用移相電容器，它有維護(hù)方便，有功功率損耗小等優(yōu)點(diǎn)。2.3.3工廠功率因數(shù)補(bǔ)償工廠中由于有大量感應(yīng)電動(dòng)機(jī),電焊機(jī),電弧爐及氣體放電燈等感性負(fù)荷,還有感性的電力變壓器,從而使功率因數(shù)降低,如在充分發(fā)揮設(shè)備潛力,改善設(shè)備運(yùn)行性能,提高其自然功率因數(shù)的情況下,尚達(dá)不到規(guī)定的工廠功率因數(shù)要求時(shí),則需考慮增設(shè)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。假設(shè)的功率由原來(lái)的提高到這時(shí)在負(fù)荷所需要的不變的情況下，無(wú)功功率將由減小到，視在功率將由減小到，相應(yīng)地減少負(fù)荷電流也得以減小，這將使系統(tǒng)的電能損耗和電壓損耗相應(yīng)降低，即節(jié)約電能，又能提高了電壓質(zhì)量，而且還可以選用較少容量的供電設(shè)備和導(dǎo)線電纜，因此提高功率因數(shù)對(duì)供電系統(tǒng)大有好處。其容量為：(2-12)(2-13)式中，，稱為無(wú)功補(bǔ)償率，或比補(bǔ)償容量。這無(wú)功補(bǔ)償率，是表示要使1KW的有功功率又提高到所需的無(wú)功補(bǔ)償容量Kvar值。在確定了總的補(bǔ)償容量后，即可根據(jù)所選并聯(lián)電容器的單個(gè)容量來(lái)確定電容器的個(gè)數(shù)，即(2-14)無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算:A補(bǔ)償前：主變壓器容量選擇時(shí)條件為，因此未進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)，主變壓器容量應(yīng)選為1000KV.A(見(jiàn)工廠供電書附錄表5)。變電所低壓側(cè)的功率因數(shù)為：B無(wú)功補(bǔ)償容量：按規(guī)定變電所高壓側(cè)的≥0.9?？紤]到變壓器的無(wú)功功率損耗遠(yuǎn)大于有功功率損耗，一般=（4～5）。因此在變壓器低壓側(cè)補(bǔ)償時(shí)，低壓側(cè)補(bǔ)償后的功率因數(shù)應(yīng)高于0.90，這里取。要使低壓側(cè)功率因數(shù)為0.66提高到0.92低壓需裝設(shè)的并聯(lián)電容器的容量為：我們?nèi)?60kvar。C補(bǔ)償后的變壓器容量和功率因數(shù)變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：因此功率補(bǔ)償后主變壓器容量可選為1000kV·A。變壓器的功率損耗為：變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為：無(wú)功補(bǔ)償后，工廠的功率因數(shù)為：電流為：這一功率因數(shù)滿足本設(shè)計(jì)的要求。本設(shè)計(jì)要選用容量為1000kVA的S9-1000/10型變壓器一臺(tái)。3短路電流及其計(jì)算3.1短路的原因，危害及其形式3.1.1短路的原因工廠供電系統(tǒng)要求正常地不間斷地對(duì)用電負(fù)荷供電,以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進(jìn)行。然而由于各種原因,也難免出現(xiàn)故障,而使系統(tǒng)的正常運(yùn)行遭到破壞。系統(tǒng)中最常見(jiàn)的故障就是短路。短路就是指不同電位的導(dǎo)電部分包括對(duì)地之間的低阻性短接。造成短路的主要原因,是電器設(shè)備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行,絕緣自然老化或由于設(shè)備本身質(zhì)量低劣,絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿,或設(shè)備質(zhì)量合格,絕緣合乎要求而被過(guò)電壓(包括雷電過(guò)電壓)擊穿,或者是設(shè)備受到外力損傷而造成短路。工作人員由于違反安全操作規(guī)程而發(fā)生誤操作,或者誤將低電壓設(shè)備接入較高電壓的電路中,也可能造成短路。烏獸(包括蛇,鼠等)跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間,或者咬壞設(shè)備和導(dǎo)線電纜的絕緣,也是導(dǎo)致短路一個(gè)原因。3.1.2短路的后果短路后系統(tǒng)中出現(xiàn)的短路電流比正常負(fù)荷電流大得多。在大電力系統(tǒng)中,短路電流可達(dá)幾萬(wàn)安甚至幾十萬(wàn)安。如此大的短路電流可對(duì)供電系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害：A短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度,而使故障元件短路電路的其他元件受到損害和破壞,甚至引發(fā)火災(zāi)事故。B短路時(shí)電路的電壓驟降,嚴(yán)重影響電器設(shè)備的正常運(yùn)行。C短路時(shí)保護(hù)裝置動(dòng)作,將故障電路切除,從而造成停電,而且短路點(diǎn)越靠近電源,停電范圍越大,造成的損失也越大。D嚴(yán)重的短路現(xiàn)象要影響電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,可使并列運(yùn)行的發(fā)電機(jī)組失去同步,系統(tǒng)解列。E不對(duì)稱短路包括單相短路和兩相短路,其短路電流將產(chǎn)生較強(qiáng)的不平蘅交變電磁場(chǎng),對(duì)附近的通信線路,電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干擾,影響其正常運(yùn)行,甚至使之發(fā)生誤動(dòng)作。短路的后果是十分嚴(yán)重的,因此必須盡力設(shè)法消除可能引起引起短路的一切因素。同時(shí)需要計(jì)算短路電流的計(jì)算，這是為了：a正確的選擇電器設(shè)備,使設(shè)備具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性,以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。b為了選擇切除短路故障的開(kāi)關(guān)電器,整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置和選擇限制短路電流的元件(如電抗器)等,也必須計(jì)算短路電流。3.1.3短路的形式在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路形式有三相短路，兩相短路，兩相接地短路和單相短路。按短路電路的對(duì)稱性來(lái)分，三相短路屬于對(duì)稱性短路，其他形式的短路均為不對(duì)稱短路。電力系統(tǒng)中三相短路的可能性最小，但造成的危害最為嚴(yán)重，用來(lái)表示。三相短路圖3-1所示：兩相短路是不對(duì)稱短路，用表示。圖3-2所示：圖3-1三相短路圖3-2兩相短路單相短路用來(lái)表示。圖3-3所示：圖3-3單相短路圖3-4兩相接地短路性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中兩個(gè)兩相接地短路也是一種不對(duì)稱短路，用表示，是指中不同相均發(fā)生單相接地而形成的兩相短路，亦指兩相短路后又發(fā)生接地的情況。圖3-4所示：3.2短路電流的計(jì)算方法和計(jì)算在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，首先要繪出計(jì)算電路圖，最好標(biāo)出各元件的額定參數(shù)。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(guò)。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。對(duì)于工廠供電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無(wú)限大容量電源，而且短路電流也比較簡(jiǎn)單，因此一般只需要采用阻抗串聯(lián)，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，常用的有歐姆法和標(biāo)幺制法。3.2.1采用歐姆法來(lái)計(jì)算短路電流歐姆法，又稱有名單位制法，因其短路計(jì)算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中發(fā)生三相短路時(shí)，其三相短路電流周期分量有效值可按下式計(jì)算：(3—1)式中，和、分別為短路電路的總阻抗和總電阻，總電抗值。為短路點(diǎn)短路計(jì)算電壓，由于首端短路時(shí)其短路最為嚴(yán)重，因此按線路首端電壓考慮，即短路計(jì)算電壓取為比線路額定電壓高5%。在高壓電路的短路計(jì)算中，通?？傠娍惯h(yuǎn)比總電阻大，所以一般可只計(jì)電抗，不計(jì)電阻。如果不計(jì)電阻，則三相短路電流的周期分量有效值為：(3—2)三相短路容量為：(3—3)電力系統(tǒng)的電抗為：(3—4)式中，為高壓饋電線的短路計(jì)算電壓，可直接采用短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；為系統(tǒng)出口短路器的斷流容量。電力變壓器的阻抗為：(3—5)式中，為短路點(diǎn)的短路計(jì)算電壓；為變壓器的額定容量；為變壓器的短路損耗。電力變壓器的電抗為：(3—6)式中，為變壓器的短路電壓的百分值。3.2.2采用有名制法計(jì)算短路電流標(biāo)幺制法，又稱相對(duì)單位制法，因其短路計(jì)算中的有關(guān)物理量是采用標(biāo)幺制而得名。任一物理量的標(biāo)幺制，為該物理量的實(shí)際值A(chǔ)與所選定的基準(zhǔn)值的比值，即(3—7)按標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，一般是先選定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓。基準(zhǔn)容量，工程設(shè)計(jì)中通常取基準(zhǔn)電壓，通常取元件所在處的短路計(jì)算電壓，即取。選定了基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓以后，基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算：(3—8)基準(zhǔn)電抗則按下式計(jì)算：(3—9)因?yàn)樵诟邏合到y(tǒng)中，由于有多個(gè)電壓等級(jí)存在電抗的換算問(wèn)題，所以在計(jì)算短路電流時(shí)，采用歐姆法。A計(jì)算短路電流和短路容量下面就是采用歐姆法來(lái)計(jì)算八鋼機(jī)械廠加工車間變電所的短路計(jì)算：a確定短路計(jì)算點(diǎn)我們將選定K1，K2兩個(gè)點(diǎn)。圖3-5短路示意圖B計(jì)算三相短路電流求K-1點(diǎn)的三相短路電流和短路容量（UC1=10.5kV）a計(jì)算短路電路中各元件的電抗及總電抗。工廠總降壓變電所10KV母線上的短路容量按200kV·A計(jì)。電力系統(tǒng)的電抗：架空線路的電抗：（）圖3-6K-1點(diǎn)短路的等效電路總電抗為：b三相短路電流和短路容量：三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：三相短路容量：求K-2點(diǎn)的短路電流和短路容量（）C計(jì)算短路電流和短路容量:電力系統(tǒng)的電抗:架空線路的電抗：電力變壓器的電抗:查附錄表5得知()圖3-7K-2點(diǎn)短路的等效電路總電抗：4）計(jì)算三相短路電流和短路容量：三相短路次態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：三相短路容量：滿足設(shè)計(jì)要求。表3-1短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/3.793.793.799.665.726922.422.422.441.224.415.54變電所主變壓器和各種設(shè)備的選擇4.1變電所變壓器的臺(tái)數(shù)和容量的選擇在電力系統(tǒng)中的發(fā)電，輸電，配電，用電過(guò)程中需將電壓身升高或降低，變壓器就是升高電壓和降低電壓的電氣設(shè)備，其作用是將某一等級(jí)的交流電壓和電流變換成另一等級(jí)的交流電壓和電流。為了是變壓器安全，經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，變壓器制造廠家在設(shè)計(jì)時(shí)就給變壓器規(guī)定了正常運(yùn)行的基本參數(shù)，并標(biāo)在銘牌上，以保證變壓器的使用壽命。工廠變配電所，從供電的安全，可靠和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行考慮，兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行是非常有利的，在電力系統(tǒng)中廣泛的采用變壓器并聯(lián)運(yùn)行方式。因?yàn)椴捎脙膳_(tái)或多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，當(dāng)運(yùn)行中的某臺(tái)變壓器發(fā)生故障時(shí)，可將故障變壓器退出運(yùn)行，有其它變壓器供電，保證重要負(fù)荷不中斷電源，從而提高了供電的可靠性；并且在運(yùn)行中可根據(jù)負(fù)荷的變化，調(diào)整投入或退出變壓器運(yùn)行的臺(tái)數(shù)，以達(dá)到減少電能的損失，提高變壓器工作效率，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行?？梢愿鶕?jù)用電容量增加的需要，分期安裝變壓器。變電所主變電器臺(tái)數(shù)選擇應(yīng)根據(jù)負(fù)荷大小，負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求，經(jīng)濟(jì)性及用電發(fā)展規(guī)劃等綜合因素考慮確定。變壓器臺(tái)數(shù)越多，供電可靠性越高，運(yùn)行費(fèi)用也要增加。因此在滿足供電可靠性前提下，變壓器臺(tái)數(shù)越少越好，在確定變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，還應(yīng)適當(dāng)考慮今后的發(fā)展，適當(dāng)?shù)亓粲杏嗟亍?.1.1變壓器臺(tái)數(shù)選擇時(shí)遵守的原則A總降壓變電所主變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則：為保證供電可靠一般應(yīng)裝設(shè)兩主變壓器如只有一條電源進(jìn)線，或變電所可由低壓側(cè)（6～10KV）電力網(wǎng)取得備用電源時(shí)，亦可安裝一臺(tái)變壓器，若絕大部分負(fù)荷屬三類負(fù)荷，其少量二級(jí)負(fù)荷還可由鄰近低壓電力網(wǎng)（6～10KV）取得備用電源時(shí)，可只安裝一臺(tái)主變壓器。B車間變電所變壓器臺(tái)數(shù)選擇原則：一二級(jí)負(fù)荷較多時(shí)應(yīng)設(shè)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器，最多不超過(guò)三臺(tái)。只有二級(jí)負(fù)荷而無(wú)一級(jí)負(fù)荷的變電但要能從臨近車間變電所取得低壓備用電源。C當(dāng)季節(jié)負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動(dòng)較大時(shí)，為了使運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，減少變壓器空載損耗也可采用兩臺(tái)變壓器，以便在低谷負(fù)荷時(shí)，切除一臺(tái)變壓器除上述情況外一般車間變電所宜采用一臺(tái)變壓器，但是集中負(fù)荷較大時(shí)為三級(jí)負(fù)荷，也可采用兩臺(tái)及以上變壓器。D在確定變電所主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí)，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展，留有一定的余地。4.1.2變壓器容量選擇A裝有一臺(tái)變壓器的變電所：主變壓器容量ST應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計(jì)算負(fù)荷的需要，即.B裝有兩臺(tái)變壓器的變電所：每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：a任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約60%——70%的需要，即=（0.6—0.7）(4—1)b任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足全部一，二級(jí)負(fù)荷（Ⅰ+Ⅱ）的需要，即(4—2)C車間變電所變壓器容量的上限值車間變電所主變壓器的單臺(tái)容量，一般不宜大于1000KVA（或1250KVA）。這一方面是受以往低壓開(kāi)關(guān)電器斷流能力和短路穩(wěn)定度要求的限制；另一方面也是考慮到可以是變壓器各接近于車間負(fù)荷中心，以減少低壓配電線路的電能損耗，電壓損耗和有色金屬消耗量.現(xiàn)在我國(guó)已能生產(chǎn)一些斷流能力更大和短路穩(wěn)定度更好的新型低壓開(kāi)關(guān)電器，因此如車間負(fù)荷容量較大，負(fù)荷集中且運(yùn)行合理時(shí)，也可以選用單臺(tái)容量為1250（或1600）——2000KVA的配電變壓器，這樣能減少主變壓器臺(tái)數(shù)及高壓開(kāi)關(guān)電器和電纜等。D適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展應(yīng)適當(dāng)考慮今后5——10年電力負(fù)荷的增長(zhǎng)，留有一定的余地，同時(shí)要考慮變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力。最后必須指出：變電所主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的最后確定，應(yīng)結(jié)合變電所主接線方案的選擇，對(duì)幾個(gè)較合理方案作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)而定。兩臺(tái)或多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，必須滿足三個(gè)基本條件：a所有并聯(lián)變壓器的額定一次電壓及二次電壓必須對(duì)應(yīng)相等。這也就是說(shuō)所有并聯(lián)變壓器的電壓比必須相同，允許差值不得超過(guò)。如果并聯(lián)變壓器的電壓比不同，則并聯(lián)變壓器二次繞組的回路內(nèi)將出現(xiàn)環(huán)流，即二次電壓較高的繞組將向二次電壓較低的繞組供給電流，引起電能損耗，導(dǎo)致繞組過(guò)熱或燒毀。b所有并聯(lián)變壓器的阻抗電壓（即短路電壓）必須相等。由于并聯(lián)運(yùn)行變壓器的負(fù)荷是按其阻抗電壓值成反比分配的，所以其阻抗電壓必須相等，允許差值不得超過(guò)。如果阻抗電壓差值過(guò)大，可能導(dǎo)致阻抗電壓較小的變壓器發(fā)生過(guò)負(fù)荷現(xiàn)象。c所有并聯(lián)變壓器的連接組別必須相同。這也就是說(shuō)所有并聯(lián)變壓器的一表4-1變壓器參數(shù)表次電壓和二次電壓的相序和相位都應(yīng)對(duì)應(yīng)相同，否則不能并聯(lián)運(yùn)行。額定容量（kVA）額定電壓（KV）聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)損耗（W）1000一次二次空載負(fù)載100.4170092004.2高壓一次設(shè)備高壓一次設(shè)備的選擇，必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下工作的要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。變配電所中承擔(dān)輸送和分配電能任務(wù)的電路，稱為一次電路或一次回路，亦稱為主電路，主接線。一次電路中所有的電氣設(shè)備，稱為一次設(shè)備或一次元件。一次設(shè)備按其功能來(lái)分，可分為以下幾類。A變換設(shè)備其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)改變電壓或電流，如電流互感器，電壓互感器等。B控制設(shè)備：其功能是按電力系統(tǒng)工作的要求來(lái)控制一次電路的通斷，如各種高低壓開(kāi)關(guān)柜。C保護(hù)設(shè)備：其功能是用來(lái)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)電流和過(guò)電壓的保護(hù)，如熔斷器和避雷器。D補(bǔ)償設(shè)備：其功能是用來(lái)補(bǔ)償電力系統(tǒng)的無(wú)功功率，以提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，如并聯(lián)電容器。E成套設(shè)備：它是按一次電路接線方案的要求，將有關(guān)一次設(shè)備及二次設(shè)備組合為一體的電氣裝置，如高壓開(kāi)關(guān)柜。以下將簡(jiǎn)要介紹各種高壓一次設(shè)備及本設(shè)計(jì)的選擇。熔斷器是一種當(dāng)所在電路的電流超過(guò)規(guī)定值并經(jīng)一定時(shí)間后，使其熔體熔化而分?jǐn)嚯娏?，斷開(kāi)電路的一種保護(hù)電器。熔斷器的功能主要是對(duì)電路及電路設(shè)備進(jìn)行短路保護(hù)，但有的也具有過(guò)負(fù)荷保護(hù)的功能。熔斷器的工作包括以下四個(gè)物理過(guò)程：A流過(guò)過(guò)載或短路電流時(shí)，熔體發(fā)熱以至熔化；B熔體汽化，電路斷開(kāi)；C電路開(kāi)斷后的間隙又被擊穿產(chǎn)生電??；D電弧熄滅。RN型熔斷器的斷流能力很強(qiáng)，是限流熔斷器。RN型適合于3—35KV的電力線路和電氣設(shè)備作為短路和過(guò)負(fù)荷保護(hù)。A高壓斷路器：高壓斷路器的功能是，不僅能通斷正常負(fù)荷電流，而且能接通和承受一定時(shí)間的短路電流，并能在保護(hù)裝置作用下自動(dòng)跳閘，切除短路故障.高壓斷路器按其采用的滅弧介質(zhì)分，有油斷路器，六氟化硫斷路器，真空斷路器以及壓縮空氣斷路器，磁吹斷路器等。在本設(shè)計(jì)中選擇SN10-10I/630-300型斷路器，其參數(shù)及校驗(yàn)下表(4-2)：選擇校驗(yàn)項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)SN10-10I/630-300電壓10kV10KV電流49.7A630A斷流能力9.13kA16kA動(dòng)穩(wěn)定23.28kA40kA結(jié)論合格表4-2高壓斷路器參數(shù)表B電流互感器電流互感器應(yīng)按下列條件選擇：a電流互感器的額定電壓應(yīng)大于或等于所接電網(wǎng)的額定電壓；b電流互感器的額定電流應(yīng)大于或等于所接線路的額定電流；c電流互感器的類型和結(jié)構(gòu)應(yīng)與實(shí)際安裝地點(diǎn)的安裝條件，環(huán)境條件相適應(yīng)。d電流互感器應(yīng)滿足準(zhǔn)確度等級(jí)的要求.在本設(shè)計(jì)中高壓側(cè)電流互感器的選擇校驗(yàn)列表：表4-3高壓側(cè)電流互感器參數(shù)及校驗(yàn)表選擇校驗(yàn)項(xiàng)目安裝地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)LAJ-10-200/5電壓10kV10kV電流44.8A100A動(dòng)穩(wěn)定23.28kA結(jié)論合格C高壓開(kāi)關(guān)柜高壓成套配電裝置主要分為手車式（移開(kāi)式）和固定式。手車式高壓配電裝置，其母線及主要帶電部分為全封閉或半封閉方式。特點(diǎn)是主要斷路器為小車形式，與母線的連接采用活動(dòng)插接式彈性接頭，利用小車沿一定的短軌道推入或拉出柜體，使斷路器及其相應(yīng)的保護(hù)線路與母線和保護(hù)繼電器等連接或斷開(kāi)。一般當(dāng)進(jìn)出線回路較多、需要經(jīng)常分路切斷進(jìn)行檢修維護(hù)時(shí)；當(dāng)用電負(fù)荷比較重要，在斷路器發(fā)生故障時(shí)，要求能迅速更換斷路器恢復(fù)供電時(shí)，多選用手車式高壓成套配電裝置。固定式高壓成套配電裝置其母線及主要帶電部分為半封閉式或開(kāi)啟式。主要斷路器與母線等用螺栓固定連接。一般不需要迅速更換斷路器時(shí)，常采用固定式高壓成套配電裝置。確定工廠的高壓一次配電系統(tǒng)方案，所需成套配電裝置的數(shù)量，并考慮留有適當(dāng)?shù)膫溆没芈窋?shù)；了解高壓成套配電裝置的產(chǎn)品性能、結(jié)構(gòu)、尺寸、根據(jù)制造廠提供的產(chǎn)品樣品本開(kāi)列的一次線路方案，按需要選用有關(guān)的編號(hào)予以配置和組合；結(jié)合建筑面積、自然環(huán)境條件，根據(jù)成套配電裝置的數(shù)量、尺寸、并預(yù)留備用位置，進(jìn)行平面布置，即能使運(yùn)行維護(hù)方便、安全，有能合理地確定建筑物的最佳布局。本設(shè)計(jì)高壓側(cè)用了GG-1A（F）-07型高壓開(kāi)關(guān)柜。4.3低壓設(shè)備的選擇低壓設(shè)備的選擇也包括熔斷器，斷路器，互感器等，其選擇和校驗(yàn)也和高壓大致相同。低壓斷路器的選擇時(shí)滿足下列條件：A斷路器的額定電壓應(yīng)大于或等于安裝處的額定電壓；B斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于它所安裝過(guò)電流脫扣器與熱脫扣器的額定電流；C斷路器應(yīng)滿足安裝處對(duì)斷流能力的要求。對(duì)動(dòng)作時(shí)間在0.02s以上的DW系列斷路器，要求：（4—3）式中——斷路器的最大分?jǐn)嚯娏?。——斷路器安裝處三相短路電流穩(wěn)態(tài)值。對(duì)動(dòng)作時(shí)間在0.02s以下的DW系列斷路器，要求：或（4—4）低壓斷路器還應(yīng)滿足保護(hù)對(duì)靈敏度的要求，以保證在保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)能可靠動(dòng)作，切除故障。保護(hù)靈敏度可按下式校驗(yàn)：（4—5）式中——低壓斷路器瞬時(shí)或短延時(shí)過(guò)電流脫扣器的動(dòng)作電流；K—保護(hù)最小靈敏度，一般取1.3；——被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流。4.3.1低壓設(shè)備選擇校驗(yàn)A低壓總進(jìn)線柜選擇本次設(shè)計(jì)選用PGL-05型低壓配電屏。P表示低壓開(kāi)啟式配電屏，G表示電器元件固定安裝固定接線，L表示動(dòng)力用，05是主電路方案編號(hào)。柜內(nèi)主要設(shè)備：低壓刀開(kāi)關(guān)：HD-1000/31低壓斷路器：DW15-1000/3電流互感器：LMZJ1-0.5-1000/5B低壓刀開(kāi)關(guān)的選擇低壓刀開(kāi)關(guān)又稱低壓隔離開(kāi)關(guān)，它廣泛應(yīng)用于500伏以下的配電裝置中。隔離開(kāi)關(guān)沒(méi)有滅弧裝置，不能帶負(fù)荷拉閘。只能拉合有電壓無(wú)電流或有小電流的電氣設(shè)備，是檢修工作中的明顯斷開(kāi)點(diǎn)，起到安全隔離電源的作用。刀開(kāi)關(guān)在選用時(shí)，其額定電壓應(yīng)大于或等于線路的額定電壓；額定電流應(yīng)大于負(fù)荷電流。刀開(kāi)關(guān)再安裝和使用中要注意以下幾點(diǎn)：a刀開(kāi)關(guān)只能垂直安裝，靜觸頭在上面，動(dòng)觸刀在下面，上面接電源，下面接負(fù)荷，HK型刀開(kāi)關(guān)膠蓋應(yīng)完好無(wú)損，開(kāi)關(guān)內(nèi)加裝裸銅或裸鋁導(dǎo)線，另加熔斷器保護(hù)；bHD型刀開(kāi)關(guān)不得帶負(fù)荷拉閘；c帶有熔斷器的刀開(kāi)關(guān)，其熔體選擇應(yīng)滿足被保護(hù)設(shè)備的需要，更換熔體時(shí)，其規(guī)格應(yīng)與原體相同；d操作手柄及分合指示應(yīng)與實(shí)際狀態(tài)相符。在本設(shè)計(jì)中選用的刀開(kāi)關(guān)其校驗(yàn)表4-4：所以選擇HD—1000/31型低壓開(kāi)關(guān)C低壓斷路器的選用低壓斷路器能帶負(fù)荷通斷電路，有能在短路，過(guò)負(fù)荷和低電壓（失壓）下自動(dòng)跳閘。要選用DW15-1500/3型短路器，D表示低壓短路器，W表示萬(wàn)能式，1500表示額定電流，3表示極數(shù)。選擇項(xiàng)目校驗(yàn)裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)HD—1000/31電壓380V380V電流1134A1500A結(jié)論合格表4-4刀開(kāi)關(guān)參數(shù)及校驗(yàn)表表4-5低壓斷路器參數(shù)及校驗(yàn)表選擇項(xiàng)目校驗(yàn)裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)設(shè)備型號(hào)參數(shù)數(shù)據(jù)參數(shù)DW15—1500/3電壓380V380V電流1134A1500A結(jié)論合格所以選擇DW15—1000/3型萬(wàn)能式斷路器D電流互感器的選用電流互感器有稱儀用變流器,它是為測(cè)量回路和繼電保護(hù)回路供電。本設(shè)計(jì)要選用LMZJ1-0.5-300/5型電流互感器。表4-6低壓側(cè)電流互感器校驗(yàn)表次序名稱計(jì)算數(shù)據(jù)技術(shù)數(shù)據(jù)選擇型號(hào)電壓（V）電流（A）電壓（KV）電流（A）1機(jī)加工車間U3802040.5300LMZ1-0.5-300/52鑄造車間U380425.90.5500LMZ1-0.5-500/53鉚焊車間U380216.90.5300LMZ1-0.5-300/54電修車間U380282.50.5400LMZ1-0.5-400/54.3.2低壓配電屏型號(hào)選擇及設(shè)備選擇A機(jī)加工車間配電屏型號(hào)選擇及設(shè)備選擇：選用PGL1-30型的低壓配電屏和PGL1-40型的低壓配電屏。配電屏主要設(shè)備（根據(jù)各項(xiàng)負(fù)荷計(jì)算電流選擇）：低壓刀開(kāi)關(guān)：HD13-400/31，HD13-100/31兩只低壓斷路器：DW15-300，DW15-100兩只電流互感器：LMZ1-0.5-300/5，LMZ1-0.5-50/5兩只B鑄造車間配電屏型號(hào)選擇及設(shè)備選擇：選用PGL1-30型的低壓配電屏和PGL1-40型的低壓配電屏。配電屏主要設(shè)備（根據(jù)各項(xiàng)負(fù)荷計(jì)算電流選擇）：低壓刀開(kāi)關(guān)：HD13-500/31，HD13-100/31兩只低壓斷路器：DW15-600，DW15-100兩只電流互感器：LMZJ1-0.5-500/5，LMZ1-0.5-50/5兩只C鉚焊車間配電屏型號(hào)選擇及設(shè)備選擇：選用PGL1-30型的低壓配電屏和PGL1-40型的低壓配電屏。配電屏主要設(shè)備（根據(jù)各項(xiàng)負(fù)荷計(jì)算電流選擇）：低壓刀開(kāi)關(guān)：HD13-400/31，HD13-100/31兩只低壓斷路器：DW15-300，DW15-100兩只電流互感器：LMZJ1-0.5-300/5，LMZ1-0.5-50/5兩只D電修車間配電屏型號(hào)選擇及設(shè)備選擇：選用PGL1-30型的低壓配電屏和PGL1-40型的低壓配電屏。配電屏主要設(shè)備（根據(jù)各項(xiàng)負(fù)荷計(jì)算電流選擇）：低壓刀開(kāi)關(guān)：HD13-400/31，HD13-100/31兩只低壓斷路器：DW15-400，DW15-100兩只電流互感器：LMZJ1-0.5-400/5，LMZ1-0.5-50/5兩只4.4導(dǎo)線和電纜載面的選擇導(dǎo)線和電纜的選擇是否恰當(dāng)關(guān)系到工廠供電系統(tǒng)能否安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。導(dǎo)線和電纜的選擇包括兩個(gè)方面：一選型號(hào)，二選截面。導(dǎo)線、電纜的型號(hào)應(yīng)根據(jù)它們使用的環(huán)境、敷設(shè)方式、工作電壓等選擇。A工廠常用架空線路裸導(dǎo)線型號(hào)選擇。工廠戶外架空線路一般采用裸導(dǎo)線，其常用型號(hào)及適用范圍如下：a鋁鉸線（LJ）導(dǎo)線較好，重量輕，對(duì)風(fēng)雨作用的抵抗力較強(qiáng)；對(duì)化學(xué)腐蝕作用的抵抗力較差.多用在10KV以下線路上，其桿距不超過(guò)100～125M。b鋼芯鋁絞線（LGJ）此種導(dǎo)線的外圍用鋁線，芯子采用鋼線，鋼線解決了鋁絞線機(jī)械強(qiáng)度差的缺點(diǎn).由于交流電的趨膚效應(yīng)、電流實(shí)際只從鋁線通過(guò)，所以鋼芯鋁絞線中的截面積是指鋁線部分的面積。在機(jī)械強(qiáng)度要求較高的場(chǎng)所和35KV以上的架空線路上多被采用。c銅絞線（TJ）導(dǎo)電好，機(jī)械強(qiáng)度好，對(duì)風(fēng)雨及化學(xué)腐蝕的抵抗力強(qiáng)。B工廠常用電力電纜型號(hào)及選擇。工廠供電系統(tǒng)中常用電力電纜型號(hào)及適用的范圍如下：a油浸紙絕緣鋁包或鉛包電力電纜（如鋁包鋁芯ZLL型，鋁包銅芯ZL型）它具有耐壓強(qiáng)度高、耐熱能力好、使用年限長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，使用最普遍.根據(jù)其外護(hù)層結(jié)構(gòu)（有無(wú)鎧裝等）的不同，承受機(jī)械外力好、拉力的能力和安裝環(huán)境也不同，這種電纜在工作時(shí)，其內(nèi)部浸漬的油就會(huì)流動(dòng)，因此不宜在有較大高差的場(chǎng)所。b塑料絕緣電力電纜它具有重量輕、抗酸堿、耐腐蝕，并可敷設(shè)在較大高差，或垂直、傾斜的環(huán)境中，有逐步取代油浸紙絕緣電纜的趨向.目前生產(chǎn)的有兩種：一種是聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套的全塑電力電纜（VLV和VV型），已生產(chǎn)至10KV電壓等級(jí)。另一種是交聯(lián)聚氯乙烯絕緣、聚氯乙烯護(hù)套電力電纜（YJLV和YJV型），已生產(chǎn)至35KV電壓等級(jí)。C常用絕緣導(dǎo)線型號(hào)及選擇。工廠車間內(nèi)采用的配電線路及從電桿上引進(jìn)戶內(nèi)的線路多為絕緣導(dǎo)線。當(dāng)然配電干線也可采用裸導(dǎo)線和電纜。絕緣導(dǎo)線的線芯材料有鋁芯和銅芯兩種，一般優(yōu)先采用鋁芯線.絕緣導(dǎo)線外皮的絕緣材料有塑料絕緣和橡皮絕緣兩種。塑料絕緣線的絕緣性能良好，價(jià)格較低，又可節(jié)約大量橡膠和棉紗，在室內(nèi)敷設(shè)可取代橡皮絕緣線。由于塑料在低溫時(shí)要變脆，高溫時(shí)易軟化，因此塑料絕緣線不宜在戶外使用。4.4.1選擇導(dǎo)線和電纜載面時(shí)滿足的要求導(dǎo)線、電纜截面的選擇必須滿足安全、可靠的條件。也就是說(shuō)，從滿足正常發(fā)熱條件看，要求導(dǎo)線或電纜在通過(guò)正常最大負(fù)荷電流及線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過(guò)其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度；從滿足機(jī)械強(qiáng)度條件看，要求架空導(dǎo)線的截面不應(yīng)小于它的最小允許截面；此外還應(yīng)保證電壓質(zhì)量，即線路電壓損失不應(yīng)大于正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗；以及滿足經(jīng)濟(jì)要求等。對(duì)于電力電纜有時(shí)還必須校驗(yàn)短路時(shí)的熱穩(wěn)定，看其在短路電流作用下是否會(huì)燒毀，對(duì)于架空線路根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)很少因短路電流的作用而引起損壞，一般不進(jìn)行校驗(yàn)。4.4.2導(dǎo)線和電纜的選擇方法選擇導(dǎo)線、電纜截面的具體方法：A經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線、電纜截面根據(jù)經(jīng)濟(jì)條件選擇導(dǎo)線（或電纜，下同）截面，應(yīng)從兩個(gè)方面來(lái)考慮.截面選得越大，電能損耗就越小，但線路投資及維修管理費(fèi)用就越高；反之，截面選得小，線路投資及維修管理費(fèi)用雖然低，但電能損耗則大。綜合考慮這兩方面的因素，定出總的經(jīng)濟(jì)效益為最好的截面稱為經(jīng)濟(jì)截面。對(duì)于經(jīng)濟(jì)截面的電流密度稱為經(jīng)濟(jì)電流密度。我國(guó)現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度表4-7所示。表4-7我國(guó)規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度表導(dǎo)線材料年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)3000h以下3000～5000h5000h以上鋁線、鋼芯鋁線1．651．150．90銅線3．002．251．75鋁芯電纜1．921．731．54銅芯2．502．252．00根據(jù)負(fù)荷計(jì)算求出的供電線路的計(jì)算電流或供電線路在正常運(yùn)行下的最大負(fù)荷電流和最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)及所選導(dǎo)線材料，就可按經(jīng)濟(jì)電流密度計(jì)算出導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面。其關(guān)系式4-6所示：（4—6）式中，為線路的計(jì)算電流；為經(jīng)濟(jì)電流密度。從手冊(cè)中選擇一種與最接近（可稍?。┑臉?biāo)準(zhǔn)截面的導(dǎo)線即可。B允許載流量選擇導(dǎo)線、電纜截面電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)將會(huì)發(fā)熱，導(dǎo)致溫度升高。裸導(dǎo)線溫度過(guò)高，接頭處氧化加劇，接觸電阻增加，使此時(shí)進(jìn)一步升高，氧化更加劇，甚至發(fā)展到燒斷。絕緣導(dǎo)線和電纜的溫度過(guò)高時(shí)，可使絕緣損壞，甚至引起火災(zāi)。為保證安全可靠，導(dǎo)線和電纜的正常發(fā)熱不能超過(guò)其允許值?；蛘哒f(shuō)通過(guò)導(dǎo)線的計(jì)算電流或正常運(yùn)行方式下的最大負(fù)荷電流應(yīng)當(dāng)小于它的允許載流量。允許載流量與環(huán)境有關(guān)。查允許載流量時(shí)注意根據(jù)環(huán)境查出或乘上修正系數(shù)以求出相應(yīng)的允許載流量。按規(guī)定，選擇導(dǎo)線時(shí)所用的環(huán)境：室外—取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁?；室?nèi)—取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁丶?℃。選擇電纜時(shí)所用的環(huán)境：土中直埋—取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄鶜鉁?；室外電纜溝、電纜隧道—取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁?；室?nèi)電纜溝—取當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁丶?℃。在按允許載流量選擇導(dǎo)線截面時(shí)，應(yīng)注意最大負(fù)荷電流的選取：選擇降壓器高壓側(cè)的導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)取變壓器額定一次電流。選高壓電容器的引入線應(yīng)為電容器額定電流的135倍；選低壓電容器的引入線應(yīng)為電容器額定電流的15倍（主要考慮電容器充電時(shí)有較大涌流）。4.4.3母線和導(dǎo)線載面的選擇A母線選擇a選擇高壓母線因?yàn)楸緩S的年最大負(fù)荷利用小時(shí)為3500h以下并用了鋁電纜線，所以表4-7得知電流密度，所以母線的截面為：因此所選擇的高壓母線型號(hào)為L(zhǎng)MY-3（4×40）。滿足要求。B選擇低壓母線中性線截面：低壓母線的型號(hào)：LMY-C導(dǎo)線截面選擇a電源進(jìn)線表4-7得知：選標(biāo)準(zhǔn)截面70，選用LJ-70型鋁絞線。b校驗(yàn)發(fā)熱條件環(huán)境溫度為25查“工廠供電”附錄表16得LJ-70的允許載流量因此滿足發(fā)熱條件。校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度查“工廠供電”附錄表14得10kV架空鋁絞線的最小截面積：因此也滿足機(jī)械強(qiáng)度的要求。各用電設(shè)備的導(dǎo)線選擇：第一組：查表可得環(huán)境溫度為30C°BX-500型截面為25的鋁芯絕緣導(dǎo)線的Ial=72A>I30=42A滿足發(fā)熱條件，因此相線截面中性線：保護(hù)線：因?yàn)?，所以?dǎo)線型號(hào)為：其他車間導(dǎo)線型號(hào)表4-8給定：表4-8低壓側(cè)電纜選擇表序號(hào)安裝地點(diǎn)校驗(yàn)選擇型號(hào)1機(jī)加工車間NO.115546.554.4108.7Ial=144A>I30=108.7ABX-500-(3×70+1×35+PE35)-PC752機(jī)加工車間NO.21203642.184Ial=114A>I30=84ABX-500-(3×50+1×25+PE25)-PC653機(jī)加工車間NO.3108012.15Ial=23A>I30=12.15ABX-500-(3×4+1×2+PE5)-PC254鑄造車間NO.41606465.3138.9Ial=181A>I30=138.9ABX-500-（3×95+1×50+PE50）-PC805鑄造車間NO.51405657.1121.58Ial=144A>I30=121.58ABX-500-(3×70+1×40+PE40)-PC756鑄造車間NO.61807273.4156.31Ial=181A>I30=156.31ABX-500-(3×95+1×50+PE50)-PC807鑄造車間NO.786.409.72Ial=23A>I30=12.15ABX-500-(3×4+1×2+PE5)-PC25續(xù)8鉚焊車間NO.81504589.197.69Ial=114A>I30=97.69ABX-500-(3×50+1×30+PE30)-PC659鉚焊車間NO.917051101110.7Ial=114A>I30=110.7ABX-500-(3×50+1×30+PE30)-PC6510鉚焊車間NO.1075.608.5Ial23A>I30=8.5ABX-500-(3×4+1×2+PE5)-PC2511電修車間NO.111504578136.7Ial=181A>I30=136.7ABX-500-(3×95+1×50+PE50)-PC8012電修車間NO.121464465133.73Ial=181A>I30=133.73ABX-500-(3×95+1×50+PE50)-PC8013電修車間NO.13108012.158Ial=23A>I30=12.158ABX-500-(3×4+1×2+PE5)-PC25c按機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)導(dǎo)線截面工廠供配電線路選用的導(dǎo)線按機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行校驗(yàn)，就應(yīng)保證所選的架空裸導(dǎo)線和不同敷設(shè)方式的絕緣導(dǎo)線的截面，不應(yīng)小于其最小允許截面的要求。電纜不必校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。一般10KV及以下高壓線路及低壓動(dòng)力線路，通常先按發(fā)熱條件來(lái)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。d線路電壓損耗的計(jì)算及按電壓損耗選擇導(dǎo)線、電纜截面為了保證用電設(shè)備端子處電壓偏移不超過(guò)其允許值，設(shè)計(jì)線路時(shí)，高壓配電線路的電壓損耗一般不超過(guò)線路額定電壓的5%；從變壓器低壓側(cè)母線到用電設(shè)備端子處的低壓配電線路的電壓損耗，一般不超過(guò)線路額定電壓的5%（以滿足用電要求為限）。如線路電壓損耗超過(guò)了允許值，應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線截面，使之小于允許電壓損耗。e中性線和保護(hù)線截面的選擇A中性線截面的選擇中性線（N）的允許載流量，按規(guī)定，三相四線制系統(tǒng)中的中性線不應(yīng)小于三相線中最大的不平衡負(fù)荷電流。中性線截面一般不小于相線截面的50%，（4—7）而由三相四線線路引出的兩相三線線路和單相線路，由于其中中性線電流與相電流相等，因此它們的中性截面應(yīng)與相線截面相同，即（4—8）一般三相四限制線路的中性截面，應(yīng)不少于相線截面的50﹪。B保護(hù)線截面的選擇保護(hù)線（PE）按規(guī)定，其電導(dǎo)一般不得小于相線電導(dǎo)的50%.因此，保護(hù)線的截面不得小于相線截面的50%，但考慮到短路熱穩(wěn)定要求，當(dāng)保護(hù)線與相線截面相等。C保護(hù)中性線截面的選擇保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功能，因此其截面選擇應(yīng)同時(shí)滿足上述保護(hù)線和中性線的要求，取其中的最大值。5工廠供電系統(tǒng)的保護(hù)工廠供電系統(tǒng)和各種電氣設(shè)備,在正常運(yùn)行過(guò)程中,總難免會(huì)因?yàn)楦鞣N自然或人為原因,如絕緣老化、負(fù)載過(guò)大、外部機(jī)械力的破壞、操作失誤等,造成各種事故或障礙,使供電系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。而工廠供電系統(tǒng)的事故或故障,所影響及危害遠(yuǎn)不止是工廠本身,他將波及到整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全。如何對(duì)工廠供電系統(tǒng)進(jìn)行故障檢測(cè)、故障報(bào)警、事故切除是供電系統(tǒng)保護(hù)裝置所承擔(dān)的任務(wù)。5.1工廠保護(hù)裝置作用和要求保護(hù)裝置的作用和要求：A供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用工廠供電系統(tǒng)保護(hù)裝置的作用主要有兩個(gè)方面:第一,當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí),保護(hù)裝置能迅速地切除事故。供電系統(tǒng)的事故部分迅速及時(shí)地從系統(tǒng)中切除,是為了縮小事故范圍,避免給整個(gè)系統(tǒng)造成不良影響,保證無(wú)事故部分繼續(xù)正常運(yùn)行。第二，當(dāng)系統(tǒng)處于不正常運(yùn)行時(shí)，保護(hù)裝置發(fā)出報(bào)警信號(hào)，通知值班人員及時(shí)處理。B對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求a可靠性指保護(hù)裝置該動(dòng)作時(shí)動(dòng)作，不拒動(dòng)；而不該動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。為此，繼電保護(hù)裝置應(yīng)簡(jiǎn)單可靠，使用的元件和接點(diǎn)應(yīng)盡量減少，接線回路應(yīng)力求簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)方便，在能夠滿足要求的前提下宜采用最簡(jiǎn)單的保護(hù)。b選擇性指首先由故障設(shè)備或線路的本身的保護(hù)切除故障。當(dāng)設(shè)備或線路本身的保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，則應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)切除故障。為此，對(duì)相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護(hù)，前后兩級(jí)之間的靈敏性和動(dòng)作時(shí)間應(yīng)相互配合。c靈敏性指保護(hù)設(shè)備或線路范圍內(nèi)發(fā)生金屬性短路時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)具有必要的靈敏系數(shù)。d速動(dòng)性指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路鼓掌，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度。當(dāng)需要加速切除短路故障時(shí)，可允許保護(hù)裝置無(wú)選擇性動(dòng)作，但應(yīng)利用自動(dòng)重合閘或備用電源自動(dòng)投入裝置，縮小停電范圍。5.2工廠設(shè)備的保護(hù)和整定計(jì)算對(duì)于變電所的設(shè)計(jì)，關(guān)于設(shè)備的保護(hù)重點(diǎn)是電力變壓器的保護(hù)和電力線路的保護(hù)，下面將重點(diǎn)介紹各設(shè)備的保護(hù)和整定計(jì)算。5.2.1.電力變壓器的保護(hù)和整定計(jì)算按GB50062—92《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：a.繞組及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；b.繞組的匝間短路；c.外部相間短路引起的過(guò)電流；d.中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓；e.過(guò)負(fù)荷；f.油面降低；g.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6—10KV的變電所主變壓器來(lái)說(shuō)，通常裝設(shè)有待時(shí)限的過(guò)流保護(hù)；如過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于0.5—0.7s時(shí)，還應(yīng)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，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。容量在400KVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單臺(tái)運(yùn)行并作為其它負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時(shí)（通稱“輕瓦斯故障”），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“重瓦斯故障”），一般動(dòng)作于跳閘。如果單臺(tái)運(yùn)行的變壓器容量在10000KVA及以上和并列運(yùn)行的變壓器每臺(tái)容量在6300KVA及以上時(shí)，則要求裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。在進(jìn)行保護(hù)整定計(jì)算時(shí)，必須了解一個(gè)重要參數(shù)及保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)。保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)，應(yīng)根據(jù)不利正常運(yùn)行方式和不利故障類型進(jìn)行計(jì)算。保護(hù)裝置靈敏系數(shù)按式5-1計(jì)算：（5—1）式中----繼電保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)在電力系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的最小短路電流（單位為A）----繼電保護(hù)的動(dòng)作電流換算到一次電路的植，稱為一次動(dòng)作電流（單位為A）A變壓器的過(guò)電流保護(hù)無(wú)論采用電流繼電器還是采用脫扣器，也無(wú)論時(shí)定時(shí)限還是反時(shí)限，變壓器過(guò)電流保護(hù)的組成，原理與電力線路過(guò)電流保護(hù)完全相同。變壓器過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間的整定也與電力線路過(guò)電流保護(hù)的整定基本相同。其動(dòng)作時(shí)間也按“階梯原則”來(lái)整定，與線路過(guò)電流保護(hù)完全相同。但是對(duì)車間變電所，其動(dòng)作時(shí)間可整定位最小值0.5秒。變壓器過(guò)電流保護(hù)的靈敏度，按變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)換算到一次側(cè)的短路電流值來(lái)校驗(yàn)，要求SP1.5。如果達(dá)不到要求，同樣可采用低電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)。B變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)變壓器過(guò)負(fù)荷保護(hù)的組成，原理也與電力線路的過(guò)負(fù)荷保護(hù)完全相同。C變壓器的電流速斷保護(hù)由于變壓器相當(dāng)于一個(gè)集中阻抗，如果變壓器的容量不大，則在其電源側(cè)引出端和受電側(cè)引出端上發(fā)生短路故障時(shí)，流到故障點(diǎn)的短路電流在數(shù)值上相差很大。所以對(duì)容量為5600kva以下，或變壓器高壓側(cè)無(wú)斷路器（如裝設(shè)高壓熔斷器），低壓側(cè)有斷路器，或變壓器無(wú)瓦斯保護(hù)的情況下，只要靈敏度足夠時(shí)，可采用電流速斷保護(hù)裝置，一般裝在電源側(cè)，在小接地電流系統(tǒng)中常采用兩相式接線。a變壓器的電流速斷保護(hù)，其組成原理與線路的電流速斷保護(hù)相同，變壓器電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的整定公式也與線路電流速斷保護(hù)基本相同，只是式：的為二次側(cè)母線的三相短路電流的周期分量有效換算倒一次側(cè)的短路電流值，既變壓器電流速斷保護(hù)的速斷電流應(yīng)按躲過(guò)二次側(cè)母線三相短路電流周期分量有校來(lái)整定。b變壓器電流速短保護(hù)的靈敏度，按保護(hù)裝置設(shè)處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來(lái)檢驗(yàn)要求SP1.5。變壓器的電流速斷保護(hù)，與電力線路電流速斷保護(hù)一樣，也有《死區(qū)》。彌補(bǔ)死區(qū)的措施，也是配備帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)。D變壓器瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)是油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生短路故障的一種基本保護(hù)裝置。在油浸式變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，絕緣油和其它絕緣材料因受熱分解而產(chǎn)生氣體，利用可反映氣體變量情況的氣體繼電器來(lái)保護(hù)變壓器。當(dāng)油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生任何一種故障時(shí)，短路電流所產(chǎn)生的電弧將使絕緣物和油分解而產(chǎn)生大量氣體。利用這種氣體構(gòu)成的保護(hù)稱為瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，他安裝在油箱與油枕之間的管道中。瓦斯繼電器主要有浮筒式和開(kāi)口杯式兩種類型。圖5-1所示瓦斯保護(hù)的原理接線圖。圖中瓦斯繼電器1的上觸點(diǎn)由上浮筒控制，稱為輕瓦斯；下觸點(diǎn)由擋板控制，稱為重瓦斯。它的動(dòng)作后經(jīng)信號(hào)繼電器2和出口中間繼電器3跳開(kāi)變壓器兩側(cè)開(kāi)關(guān)1DL和2DL。為了保證瓦斯保護(hù)可靠地工作，出口中間繼電器3有自保持線圈。當(dāng)重瓦斯不用時(shí)，可利用換接片QP該接到R上，只動(dòng)作于信號(hào)。圖5-1瓦斯繼電器安裝示意圖圖5-2瓦斯保護(hù)原理接線瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)作快，靈敏度高和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并能反映變壓器油箱內(nèi)部各種類型的故障。它的缺點(diǎn)是不能反映變壓器油箱外套管和連接線上的故障，因此不能作為防御變壓器內(nèi)部故障的唯一保護(hù)。此外，由于構(gòu)造工藝不夠完善等，在運(yùn)行中正確動(dòng)作率不夠高。所以還要裝設(shè)電流速斷保護(hù)或縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置。瓦斯保護(hù)的接線圖5-2所示，分輕瓦斯信號(hào)回路和重瓦斯跳閘回路。當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí)，油流速度雖大但不穩(wěn)定，干簧接點(diǎn)次時(shí)有可能抖動(dòng)。為使斷路器可靠跳閘，所以保護(hù)出口回路采用自保持接線方式。為防止進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)瓦斯繼電器誤動(dòng)而跳閘，可將換片QP由跳閘回路換到信號(hào)回路。輕瓦斯保護(hù)的整定：輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作值的大小，系采用氣體容積大小表示，一般的輕瓦斯保護(hù)氣體容積的整定范圍250～300cm3，對(duì)于10MVA以上的變壓器，多采用250cm3。氣體容積的調(diào)整可通過(guò)改變重錘位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。重瓦斯保護(hù)的整定重瓦斯保護(hù)動(dòng)作值的大小，系采用油流速度大小來(lái)表示，一般整定范圍為0.6～1.5m/s。該流速系指導(dǎo)油管中油流的速度，對(duì)于QJ1-80型瓦斯繼電器，一般可整定在1m/s左右。瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)均為變壓器的主保護(hù)，在較大容量的變壓器上要同時(shí)采用。瓦斯保護(hù)雖然簡(jiǎn)單，靈敏，經(jīng)濟(jì)，但它僅能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的故障，對(duì)于油箱外部套管，引出線的部位的故障，則只能靠差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作于跳閘。5.2.2.電力線路的保護(hù)和整定計(jì)算A帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)帶時(shí)限過(guò)電流保護(hù)，按其動(dòng)作時(shí)間特性分，定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)和反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)兩種。定時(shí)限就是保護(hù)裝置的動(dòng)作是按整定的動(dòng)作時(shí)間固定不變的，與故障電流大小無(wú)關(guān)；反時(shí)限就保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間與故障電流大小有反比關(guān)系，故障電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短。所以反時(shí)限特性也稱為比延時(shí)特性。a限時(shí)過(guò)電流保護(hù)裝置的工作原理當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，電流繼電器瞬時(shí)動(dòng)作。閉合其觸電，使時(shí)間繼電器動(dòng)作，時(shí)間繼電器經(jīng)過(guò)整定的限后，其延時(shí)觸電閉合，使串聯(lián)的信號(hào)繼電器和中間繼電器動(dòng)作，信號(hào)繼電器動(dòng)作后，其指示牌掉下，同時(shí)接通信號(hào)回路給出燈光信號(hào)合音響信號(hào)，中間繼電器動(dòng)作后，接通跳閘線圈回路。使新路器跳閘，切除短路故障。繼電器跳閘后，其鋪助觸電隨之切斷跳閘回路。以減輕觸電工作，在短路故障被切除后，繼電保護(hù)裝置出信號(hào)繼電器外的其他所有繼電器均自動(dòng)返回起開(kāi)始狀態(tài)，而信號(hào)繼電器可自動(dòng)復(fù)位。b過(guò)電流保護(hù)的工作原理當(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，經(jīng)過(guò)一定延時(shí)后，其常開(kāi)觸電閉合，緊接著其常閉觸電斷開(kāi)。這時(shí)短路器因其跳閘線圈去分流而跳閘切除短路故障。在GL型繼電器去分流跳閘的時(shí)間，其信號(hào)牌掉下，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動(dòng)作，在短路故障被切除后，繼電器自動(dòng)返回，其信號(hào)牌可利用外殼上的旋鈕手動(dòng)復(fù)位。c過(guò)電流保護(hù)的工作原理過(guò)電流保護(hù)裝置的整定計(jì)算一般包括動(dòng)作電流的計(jì)算，動(dòng)作時(shí)間的整定和靈敏度校驗(yàn)。帶時(shí)限的過(guò)電流保護(hù)（包括定時(shí)限和反時(shí)限）的動(dòng)作電流Lop應(yīng)躲過(guò)線路的最大負(fù)荷電流IL.max通過(guò)時(shí)，保護(hù)裝置誤動(dòng)作，而且其返回電流Ire也躲過(guò)IL.max，否則保護(hù)裝置還可能誤動(dòng)作。(5—2)式中是變壓器最大負(fù)荷電流，可?。?.53），為變壓器的額定一次電流；是可靠系數(shù)，對(duì)定時(shí)限取1.2，對(duì)反時(shí)限取1.3；是接線系數(shù)，對(duì)相電流接線取1，對(duì)相電流差接線?。皇抢^電器返回系數(shù)，一般為0.8；是電流互感器的電流比。必須注意：對(duì)GL型繼電器，應(yīng)整定為整數(shù)，且在10A以內(nèi)。在這次設(shè)計(jì)中我們采用了GL型繼電器作為過(guò)電流保護(hù)。B過(guò)電流保護(hù)的靈敏度保護(hù)靈敏度。對(duì)于線路過(guò)電流保護(hù)，應(yīng)取寫保護(hù)線末端在系統(tǒng)最小運(yùn)動(dòng)方式下的兩相短路電流。按規(guī)定過(guò)電流保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為(5—3)a整定KA1的動(dòng)作電流，并校驗(yàn)保護(hù)靈敏度整定KA1的動(dòng)作電流??；；；根據(jù)GL-15/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定位10A。圖5-3電力線路的繼電保護(hù)電路bKA1的靈敏度校驗(yàn)KA1保護(hù)的線路WL1末端K—1點(diǎn)的兩相短路電流其最大最大短路電路電流：KA1整定的動(dòng)作電流滿足保護(hù)靈敏度。c整定KA2的動(dòng)作電流，并校驗(yàn)保護(hù)靈敏度整定KA2的動(dòng)作電流??；；；根據(jù)GL-15/10型繼電器的規(guī)格，動(dòng)作電流整定位10A。dKA2的靈敏度校驗(yàn)KA2保護(hù)的線路WL2末端K—2點(diǎn)的兩相短路電流其最大短路電路電流：KA2整定的動(dòng)作電流滿足保護(hù)靈敏度。C電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)就是一種瞬間動(dòng)作的過(guò)點(diǎn)保護(hù)。對(duì)于采用GL系列電流繼電器，側(cè)利用該繼電器的電磁元件用來(lái)作反時(shí)線過(guò)電流保護(hù)，因此非常簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。a電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流的確整定為了保證前后兩級(jí)瞬動(dòng)的電流速斷保護(hù)的選擇性，因此電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流Iqb,應(yīng)按躲過(guò)它所保護(hù)線路的末端的最大短路電流Ik.max來(lái)整定。因?yàn)橹挥羞@樣整定，才能避免在后一級(jí)速端保護(hù)的線路首端發(fā)生三相短路時(shí)前一級(jí)速端保護(hù)誤動(dòng)作的可能性，以保證選擇性。因此電流速端保護(hù)動(dòng)作電流整定計(jì)算公式為：(5—4)式中是變壓器低壓母線三相短路電流周期分量有效值；是可靠系數(shù)，對(duì)GL繼電器取1.4-1.5；是接線系數(shù)；是電流互感器的電流比；變壓器的電壓比；對(duì)GL型繼電器，速斷電流整定要用其對(duì)動(dòng)作電流的倍數(shù)即速斷電流倍數(shù)來(lái)表示，。b電流速端保護(hù)的靈敏度電流速端保護(hù)的靈敏度按其安裝處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下兩相短路電流作為最小電流來(lái)檢驗(yàn)。因此電流速斷保護(hù)的靈敏度必須滿足的條件為：(5—5)c整定KA1的速斷電流，檢驗(yàn)靈敏度整定KA1的速斷電流取=9.13KA；速斷電流倍數(shù)整定為：校正KA1保護(hù)靈敏度：取WL1的末端K-2點(diǎn)的兩相斷路電流，既故KA1速斷保護(hù)靈敏度為：由此可見(jiàn)，KA1整定的電流速斷基本上滿足保護(hù)靈敏度的要求。整定KA2的速斷電流，檢驗(yàn)靈敏度整定KA2的速斷電流取；；；校正KA2保護(hù)靈敏度取WL1的末端K-2點(diǎn)的兩相斷路電流，既故KA1速斷保護(hù)靈敏度為：由此可見(jiàn)，KA2整定的電流速斷基本滿足保護(hù)靈敏度的要求。6防雷與接地設(shè)計(jì)6.1雷電的形成及有關(guān)概念A(yù)雷電的形成由前所述，大氣過(guò)電壓主要是雷云放電形成的，雷云又是如何產(chǎn)生的呢？在雷雨季節(jié)里，太陽(yáng)將地面一部分水蒸發(fā)成水蒸氣，水氣上升