設(shè)計4444444444-電氣自動化技術(shù)-變電所

PAGEPAGEPAGEIII陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書畢業(yè)生姓名：專業(yè)：電氣自動化技術(shù)學(xué)號：指導(dǎo)教師：所屬系（部）：信息系二〇一〇年五月PAGEI陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文評閱書題目：衛(wèi)東煤礦機(jī)修廠加工一車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所信息系電氣自動化技術(shù)專業(yè)姓名設(shè)計時間：2010年3月15日—2010年5月16日評閱意見：成績：指導(dǎo)教師：（簽字）職務(wù)：2010年月日陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文答辯記錄卡信息系電氣自動化技術(shù)專業(yè)姓名答辯內(nèi)容問題摘要評議情況記錄員：（簽名）成績評定指導(dǎo)教師評定成績答辯組評定成績綜合成績注：評定成績?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。專業(yè)答辯組組長：（簽名）2010年月日PAGEiv摘要本文是對機(jī)修廠加工一車間低壓配電系統(tǒng)及車間變電所系工廠供電基本知識的具體應(yīng)用。本文主要包括：負(fù)荷的計算及無功功率的補償；變電所主變壓器臺數(shù)和容量確定；變電所主接線方案的選擇；進(jìn)出線的選擇；短路計算和開關(guān)設(shè)備的選擇；二次回路方案的確定及繼電器保護(hù)的選擇和整定；防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計；車間配電線路的確定；線路導(dǎo)線及其配電設(shè)備和保護(hù)設(shè)備的選擇；以及電氣照明的設(shè)計，還有電路圖的繪制。本文是在所學(xué)的工廠供電的理論基礎(chǔ)上，運用所學(xué)知識，分析和解決生產(chǎn)實際問題，并初步掌握繼電保護(hù)設(shè)計的內(nèi)容、步驟和方法，提高計算和制圖技能。關(guān)鍵詞：變電所隔離開關(guān)互感器熔斷器AbstractThisarticleisaworkshopjixiuChangprocessinglow-voltagedistributionsystemandtheworkshopofthefactoryelectricitysubstationbasicknowledgeofthespecificapplication.Inthispaper,including:loadandthecalculationofreactivepowercompensation;maintransformersubstationnumberandcapacityofTaiwantodetermine;substationmainwiringprogrammeofchoice;entersgoingbeyondalinethechoice;short-circuitcalculationsandthechoiceofswitchingequipment;secondarycircuitForidentifyingandrelayprotectionandthechoiceofsetting;lightningprotectionandgroundingequipmentdesign;workshopdistributionlinestobeconfirmed;wirelineanddistributionequipmentandprotectiveequipmentofchoice,andelectricallightingdesign,circuitDrawing.Thispaperisinthepowerofthefactoryonthebasisofthetheory,theuseoftheknowledge,analysisandproductionofpracticalproblemstosolve,andpreliminarydesignmasterrelaythecontents,methodsandstepstoimprovethecalculationandmappingskills.Keywords：SubstationDisconnectorsTransformersFuse目錄摘要 iAbstract ii第一篇緒論 1第一章工廠供電的意義和目的 1第二章課程設(shè)計原始數(shù)據(jù) 2第三章設(shè)計內(nèi)容及步驟 3第二篇變電所數(shù)據(jù)的計算 6第一章負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 6第三章全廠負(fù)荷計算 7第四章功率補償 8第三篇變電所方案的選擇 9第一章變電所位置和型式的選擇 9第二章變壓器的選擇 10第一節(jié)主變壓器臺數(shù)的選擇 10第二節(jié)變電所主變壓器容量的選擇 10第三章主結(jié)線方案的選擇 10第一節(jié)變配電所主結(jié)線的選擇原則 10第二節(jié)主接線方案的選擇 11第四章短路計算 13第一節(jié)短路電流計算的目的及方法 13第二節(jié)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算 13第五章導(dǎo)線、電纜的選擇 17第六章變電所二次回路方案選擇 18第一節(jié)二次回路方案選擇 18第二節(jié)電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置 21第三節(jié)絕緣監(jiān)視裝置 23第六章變壓器的繼電保護(hù) 23第一節(jié)概述 23第二節(jié)變配電站繼電保護(hù)的作用 25第三節(jié)變配電站繼電保護(hù)的基本工作原理 25第四節(jié)變配電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類 25第五節(jié)變電站繼電保護(hù)按被保護(hù)對象分類 27第六節(jié)差動保護(hù) 28第七節(jié)變壓器的瓦斯保護(hù) 29第八章防雷與接地 30第一節(jié)防雷設(shè)備 30第二節(jié)防雷措施 30第三節(jié)接地 32結(jié)論 34參考文獻(xiàn) 35致謝 36 陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文PAGE38第一篇緒論第一章工廠供電的意義和目的眾所周知，電能現(xiàn)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(yīng)用；電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì)，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(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)的主要能源和動力，但是它在產(chǎn)品成本中所占的比重一般很小（除電化工業(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)過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應(yīng)突然中斷，則對工業(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(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，對于節(jié)約能源、支援國家經(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)生人身事故和設(shè)備事故。（2）可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性的要求。（3）優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等質(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(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(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，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。

第二章課程設(shè)計原始數(shù)據(jù)表1車間設(shè)備明細(xì)表 設(shè)備代號設(shè)備名稱型號臺數(shù)單臺容量總?cè)萘吭O(shè)備代號設(shè)備名稱型號臺數(shù)單臺容量總?cè)萘縦WkWkWkW1車床C630M110.12510.1251951單梁吊車110.210.22萬能工具磨床M5M12.0752.07520立式砂輪11.751.754普通車床C620-117.6257.62522牛頭刨床B6651335普通車床C620-117.6257.62523萬能銑床X63WT113136普通車床C620-315.6255.62524立式銑床X52K19.1259.1257普通車床C62014.6254.62525滾齒機(jī)Y-3614.14.18普通車床C62014.6254.62526插床B50321449普通車床C62014.6254.62527弓鋸機(jī)G7211.71.710普通車床C62014.6254.62528立式鉆床Z51210.60.611普通車床C61814.6254.62529電極式鹽浴電阻爐1202012普通車床C61614.6254.62530井式回火電阻爐12424單相380V13螺旋套絲機(jī)S-813913.1253.12531箱式加熱電阻爐1454514普通車床C630110.12510.12532車床CW6-1131.931.915管螺紋車床Q11917.6257.62533立式車床C512-1A135.735.716搖臂鉆床Z3518.58.534臥室鏜床J681101017圓柱立式鉆床Z504013.1253.12535單臂刨床B10101707018圓柱立式鉆床Z504013.1253.125總計工廠負(fù)荷情況：本廠多數(shù)車間為三班工作制，年最大負(fù)荷利用小時為3500h，日最大負(fù)荷持續(xù)時間6h。該廠除鑄造車間、電鍍車間和鍋爐房屬二級負(fù)荷外，其余均屬三級負(fù)荷。低壓動力設(shè)備均為三相，額定電壓為380V。照明及家用電器均為單相，額定電壓為220V。本廠的負(fù)荷統(tǒng)計資料如表1所示。供電電源條件本車間變電所從本廠35/10kV總降壓變電所用架空線路引進(jìn)10kV電源，如下圖所示。架空線路長300m。繪制等效電路如圖表1配電系統(tǒng)圖工廠總降壓變電所10kV母線上的短路容量按200MVA計。工廠總降壓變電所10kV配電出線定時限過流保護(hù)裝置的整定時間Iop=1.7s。要求車間變電所最大4時功率因數(shù)不得低于0.9。要求在車間變電所10kV側(cè)計量。氣象資料：本廠的車間內(nèi)最熱月的平均溫度為28℃，地中最熱月的平均溫度為19℃，土壤凍結(jié)深度為地質(zhì)水文資料：本廠所在地區(qū)為耕地，地勢平坦。地層以砂粘土為主。地下水位為2.8~5.3m.第三章設(shè)計內(nèi)容及步驟全廠降壓變電所及配電系統(tǒng)設(shè)計，是根據(jù)各車間的負(fù)荷數(shù)量和特性，生產(chǎn)對負(fù)荷的要求，以及負(fù)荷布局，結(jié)合國家供電情況。解決對各部門的安全，可靠，優(yōu)質(zhì)，經(jīng)濟(jì)的分配電能問題。其具體內(nèi)容如下：(1)負(fù)荷計算全廠降壓變電所的負(fù)荷計算，考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠降壓變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷及總功率因數(shù)。列出負(fù)荷計算表、表達(dá)計算成果。(2)工廠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(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)合全廠計算負(fù)荷以及擴(kuò)建和備用的需要，確定變壓器的臺數(shù)和容量。(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(fù)荷要求的可靠性級別和計算負(fù)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，即要安全可靠又要靈活經(jīng)濟(jì)，安裝容易維修方便。(4)廠區(qū)高壓配電系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)廠內(nèi)負(fù)荷情況，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)合理性確定廠區(qū)配電電壓。參考負(fù)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(dǎo)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(jì)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。(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(fù)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(jìn)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的三相及兩相短路電流。(6)改善功率因數(shù)裝置設(shè)計按負(fù)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(dá)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。(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(fù)荷以及對應(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。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)計成果。(8)繼電保護(hù)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(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、檢測和繼電器保護(hù)裝置。并對保護(hù)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(hù)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(dá)設(shè)計成果。35kv及以上系統(tǒng)尚需給出二次回路的保護(hù)屏和控制屏面布置圖。(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(jìn)行防直擊的避雷針保護(hù)范圍計算，避免產(chǎn)生反擊現(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(jìn)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。第二篇變電所數(shù)據(jù)的計算第一章負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的（1）計算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計算負(fù)荷是一個假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，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)。（2）尖峰電流指尖峰電流是指持續(xù)時間1~2s的短時最大負(fù)荷電流。尖峰電流主要用來選擇熔斷器和低壓斷路器、整定繼電保護(hù)裝置及檢驗電動機(jī)自啟動條件等。在校驗瞬動元件時，還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。（3）平均負(fù)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(fù)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(fù)荷，有時也計算年平均負(fù)荷。平均負(fù)荷用來計算最大負(fù)荷和電能消耗量。第二章負(fù)荷計算的方法負(fù)荷計算的方法在工程中常用的有需要系數(shù)法及二項式等系數(shù)法。本設(shè)計采用需要系數(shù)法。主要計算公式有：有功功率(單位為kw)：=·Kd（公式2-2）無功計算負(fù)荷（單位為kvar）:Q30=P30·tgφ（公式2-2）視在計算負(fù)荷（單位為kva）:=P30/φ（公式2-3）計算電流(單位為A):=/（公式2-4）各用電車間負(fù)荷計算結(jié)果如表2表2機(jī)加工二車間和鑄造、鉚焊、電修等車間的負(fù)荷計算表序號車間名稱供電回路代號設(shè)備容量kWP30(kW)Q30(kvar)S30(kVA)I30(A)1機(jī)加工二車間No.1供電回路15546.554.477.54.8No.2供電回路1203642.160.03.5No.3供電回路108013.30.82鑄造車間No.4供電回路1606465.391.45.3No.5供電回路1405657.180.04.6No.6供電回路1807273.4102.95.9No.7供電回路86.409.10.53鉚焊車間No.8供電回路15045No.9供電回路1705110178.54.5No.10供電回路75.608.60.54電修車間No.11供電回路150457869.24.0No.12供電回路146446567.73.9No.13供電回路108012.30.7總計第三章全廠負(fù)荷計算取cosφ=0.6，根據(jù)上表可算出：則S30=P30/cosφ≈77.5KVAI30=I30=S30/3UN≈4.5AS30=P30/cosφ≈60Kva≈60.0kVAI30=I30=S30/3UN≈3.46A=P30/cosφ≈13.3kVAI30==/UN≈0.77A第四章功率補償綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器進(jìn)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2.89μFQc=5999×（tanarccos0.75－tanarccos0.92）Kvar=2724Kvar取Qc=2800Kvar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(yīng)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(fù)荷為：S30（2）′=[59992+(5463-2800)2]1/2=6564KV·A變壓器的功率損耗為：△QT=0.06S30′=0.06*6564=393.8Kvar△PT=0.015S30′=0.015*6564=98.5Kw變電所高壓側(cè)計算負(fù)荷為：P30′=5999+98.5=6098KwQ30′=(5463-2800)+393.8=3057KvarS30′=(P302+Q302)1/2=6821KV.A無功率補償后，工廠的功率因數(shù)為：cosφ′=P30′/S30′=6098/6821=0.9則工廠的功率因數(shù)為：cosφ′=P30′/S30′=0.9≥0.9第三篇變電所方案的選擇第一章變電所位置和型式的選擇變電所位置的選擇應(yīng)遵循以下原則：(1)接近負(fù)荷中心。(2)進(jìn)出線方便。(3)接近電源側(cè)。(4)設(shè)備吊裝、運輸方便。(5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動的場所。(6)不宜設(shè)在多塵、水霧(如大型冷卻塔)或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠(yuǎn)離時，不應(yīng)設(shè)在污源的下風(fēng)側(cè)。(7)不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。(8)不應(yīng)設(shè)在爆炸危險場所以內(nèi)和不宜設(shè)在有火災(zāi)危險場所的正上方或正下方，如布置在爆炸危險場所范圍以內(nèi)和布置在與火災(zāi)危險場所的建筑物毗連時，應(yīng)符合現(xiàn)行的《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定。(9)配變電所為獨立建筑物時，不宜設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。(10)高層建筑地下層配變電所的位置，宜選擇在通風(fēng)、散熱條件較好的場所。(11)配變電所位于高層建筑(或其他地下建筑)的地下室時，不宜設(shè)在最底層。當(dāng)?shù)叵聝H有一層時，應(yīng)采取適當(dāng)抬高該所地面等防水措施。并應(yīng)避免洪水或積水從其他渠道淹漬配變電所的可能性。根據(jù)GB50053--1994《10KV及以下變電所設(shè)計規(guī)范》相關(guān)規(guī)定：裝有可燃性油浸電力變壓器的變電所，不應(yīng)設(shè)在耐火等級為三、四級的建筑中。在無特殊防火要求的多層建筑中，裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，可設(shè)置在底層靠外墻部位，但不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的上方、下方、貼鄰或疏散出口的兩旁。高層建筑的配變電所，宜設(shè)置在地下層或首層；當(dāng)建筑物高度超過100m時，也可在高層區(qū)的避難層或上技術(shù)層內(nèi)設(shè)置變電所。一類高、低層主體建筑內(nèi)，嚴(yán)禁設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所二類高、低層主體建筑內(nèi)不宜設(shè)置裝有可燃性油的電氣設(shè)備的配變電所，如受條件限制亦可采用難燃性油的變壓器，并應(yīng)設(shè)在首層靠外墻部位或地下室，且不應(yīng)設(shè)在人員密集場所的上下方、貼鄰或出口的兩旁，并應(yīng)采取相應(yīng)的防火和排油措施。大、中城市除居住小區(qū)的桿上變電所外，民用建筑中不宜采用露天或半露天的變電所，如確因需要設(shè)置時，宜選用帶防護(hù)外殼的戶外成套變電所。第二章變壓器的選擇第一節(jié)主變壓器臺數(shù)的選擇由于該廠的負(fù)荷屬于三級負(fù)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(dāng)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(fù)荷繼續(xù)供電，故選兩臺變壓器。第二節(jié)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(yīng)同時滿足以下兩個條件：①任一臺單獨運行時，ST≥（0.6-0.7）S′30（1）②任一臺單獨運行時，ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）由于S′30（1）=7932KV·A，因為該廠都是上二級負(fù)荷所以按條件2選變壓器。③ST≥（0.6-0.7）×7932=（4759.2～5552.4）KV·A≥ST≥S′30（Ⅰ+Ⅱ）因此選5700KV·A的變壓器二臺第三章主結(jié)線方案的選擇第一節(jié)變配電所主結(jié)線的選擇原則(1)當(dāng)滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。(2)當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。(3)當(dāng)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所，應(yīng)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)6～10KV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(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。(7)采用6～10KV熔斷器負(fù)荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)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(dāng)有繼電保護(hù)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(yīng)采用低壓斷路器。(10)當(dāng)?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。第二節(jié)主接線方案的選擇對于電源進(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6—10KV的壓配電電壓，然后經(jīng)車間變電所，降為一般低壓設(shè)備所需的電壓。降壓變電所主結(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(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。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(fù)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(fù)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(jī)會較多、并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的降壓變電所。(2)一次側(cè)采用外橋式結(jié)線、二次側(cè)采用單母線分段的降壓變電所主電路圖，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(jìn)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(fù)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(jìn)線又恢復(fù)并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負(fù)荷變動較大、適用經(jīng)濟(jì)運行需經(jīng)常切換的總降壓變電所。當(dāng)一次電源電網(wǎng)采用環(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(jìn)線斷路器QF11、QF12，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護(hù)的整定都極為有利。(3)一、二次側(cè)均采用單母線分段的降壓變電所主電路圖(見附圖)。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(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的降壓變電所。(4)一、二次側(cè)均采用雙母線的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與電力系統(tǒng)的樞紐變電所。本次設(shè)計的電機(jī)修造廠是連續(xù)運行，負(fù)荷變動較小，電源進(jìn)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(yuǎn)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）。方案Ⅰ：低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。方案Ⅱ：單母線分段帶旁路。優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案Ⅲ：低壓采用單母線、低壓單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可迅速恢復(fù)對整個變電所的供電。缺點：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用三方案時雖經(jīng)濟(jì)性最佳，但是其可靠性相比其他兩方案差；采用方案二需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案一既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計選用方案Ⅰ。第四章短路計算第一節(jié)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(jìn)行繼電保護(hù)裝置的計算。進(jìn)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(jìn)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(biāo)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(dāng)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(biāo)幺制法（又稱相對單位制法）。第二節(jié)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計算(1)確定基準(zhǔn)值取Sd=100MV·A,UC1=60KV,UC2=10.5KV而Id1=Sd/3UC1=100MV·A/(3×60KV)=0.96KAId2=Sd/3UC2=100MV·A/(3×10.5KV)=505KA(2)計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)（SOC=310MV·A）X1*=100KVA/310=0.322）架空線路（XO=0.4Ω/km）X2*=0.4×4×100/10.52=1.523)電力變壓器（UK%=7.5）X3*=UK%Sd/100SN=7.5×100×103/(100×5700)=1.32繪制等效電路如圖，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點。繪制等效電路如圖(3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量總電抗標(biāo)幺值X*Σ(K-1)=X1*＋X2*=0.32+1.52=1.84三相短路電流周期分量有效值(3)=Id1/X*Σ(K-1)=0.96/1.84=0.52其他三相短路電流I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=0.52KAish(3)=2.55×0.52KA=1.33KAIsh(3)=1.51×0.52KA=0.79KA三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/1.84=54.3(4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值X*Σ(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*Σ(K-2)=505KA/2.5=202KA3)其他三相短路電流I"(3)=I∞(3)=I(k-23)=202KAish(3)=1.84×202KA=372KAIsh(3)=1.09×202KA=220KA4)三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/2.5=40MV·A在最大運行方式下：(1)確定基準(zhǔn)值取Sd=1000MV·A,UC1=60KV,UC2=10.5KV而Id1=Sd/3UC1=1000MV·A/(3×60KV)=9.6Id2=Sd/3UC2=1000MV·A/(3×10.5KV)=55KA（2）計算短路電路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)（SOC=1338MV·A）X1*=1000/1338=0.752）架空線路（XO=0.4Ω/km）X2=0.4×4×1000/602=0.45電力變壓器（UK%=4.5）X3=UK%Sd/100SN=7.5×1000×103/(100×5700)=13.2繪制等效電路如圖，圖上標(biāo)出各元件的序號和電抗標(biāo)幺值，并標(biāo)出短路計算點。繪制等效電路如圖(3)求k-1點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值X*Σ(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*Σ(K-1)=9.6KA/1.2=8KA3)其他三相短路電流I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=8KAish(3)=2.55×8KA=20.4KAIsh(3)=1.51×X*Σ(K-1)8KA=12.1KA4)三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=1000/1.2=833MVA(4)求k-2點的短路電路總電抗標(biāo)幺值及三相短路電流和短路容量1)總電抗標(biāo)幺值X*Σ(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*Σ(K-2)=55KA/7.8=7.05KA3)其他三相短路電流I"(3)=I∞(3)=Ik-2（3）=7.05KAish(3)=2.55×7.05KA=17.98KAIsh(3)=1.51×7.05KA=10.65KA4)三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-2)=1000/7.05=141.8MV·A（5）短路電流計算結(jié)果1）最大運行方式表3三廂短路電流，電容最大值三相短路電流/KA∞三相短路容量/MVA∞K-1點88820.412.1833K-2點7.057.057.0517.9810.65141.82）最小運行方式表4三廂短路電流，電容最小值三相短路電流/KA三相短路容量/MVAK-1點0.520.520.521.330.7954.3K-2點20220220237222040第五章導(dǎo)線、電纜的選擇（1）為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時必須滿足下列條件:發(fā)熱條件導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。（2）電壓損耗條件導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)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(jìn)行電壓損耗校驗。（3）經(jīng)濟(jì)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(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)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(jì)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。（4）機(jī)械強度導(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。對于電纜，不必校驗其機(jī)械強度，但需校驗其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗短路時的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)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，再校驗電壓損耗和機(jī)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(jìn)行選擇，再校驗發(fā)熱條件和機(jī)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(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗其它條件。架空進(jìn)線的選擇按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面補償功率因素后的線路計算電流已知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(zhǔn)截面45mm2，既選LGJ—45型鋁絞線校驗發(fā)熱條件和機(jī)械強度都合格。一、高、低壓設(shè)備的選擇高壓設(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，同時設(shè)備應(yīng)工作安全可靠，運行方便，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型硬母線二、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(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GG1A-10Q（F）型。第六章變電所二次回路方案選擇第一節(jié)二次回路方案選擇一、二次回路電源選擇（1）二次回路種類變配電站二次回路包括：測量、保護(hù)、控制與信號回路部分。測量回路包括：計量測量與保護(hù)測量。控制回路包括：就地手動合分閘、防跳聯(lián)鎖、試驗、互投聯(lián)鎖、保護(hù)跳閘以及合分閘執(zhí)行部分。信號回路包括開關(guān)運行狀態(tài)信號、事故跳閘信號與事故預(yù)告信號。（2）測量回路測量回路分為電流回路與電壓回路。電流回路各種設(shè)備串聯(lián)于電流互感器二次側(cè)（5A），電流互感器是將原邊負(fù)荷電流統(tǒng)一變?yōu)?A測量電流。計量與保護(hù)分別用各自的互感器（計量用互感器精度要求高），計量測量串接于電流表以及電度表，功率表與功率因數(shù)表電流端子。保護(hù)測量串接于保護(hù)繼電器的電流端子。微機(jī)保護(hù)一般將計量及保護(hù)集中于一體，分別有計量電流端子與保護(hù)電流端子。電壓測量回路，220/380V低壓系統(tǒng)直接接220V或380V，3KV以上高壓系統(tǒng)全部經(jīng)過電壓互感器將各種等級的高電壓變?yōu)榻y(tǒng)一的100V電壓，電壓表以及電度表、功率表與功率因數(shù)表的電壓線圈經(jīng)其端子并接在100V電壓母線上。微機(jī)保護(hù)單元計量電壓與保護(hù)電壓統(tǒng)一為一種電壓端子。（3）控制回路合分閘通過合分閘轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行操作，常規(guī)保護(hù)為提示操作人員及事故跳閘報警需要，轉(zhuǎn)換開關(guān)選用預(yù)合-合閘-合后及預(yù)分-分閘-分后的多檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。以使利用不對應(yīng)接線進(jìn)行合分閘提示與事故跳閘報警，國家已有標(biāo)準(zhǔn)圖設(shè)計。采用微機(jī)保護(hù)以后，要進(jìn)行遠(yuǎn)分合閘操作后，還要到就地進(jìn)行轉(zhuǎn)換開關(guān)對位操作，這就失去了遠(yuǎn)分操作的意義，所以應(yīng)取消不對應(yīng)接線，選用中間自復(fù)位的只有合閘與分閘的三檔轉(zhuǎn)換開關(guān)。當(dāng)合閘回路出現(xiàn)故障時進(jìn)行分閘，或短路事故未排除，又進(jìn)行合閘（誤操作），這時就會出現(xiàn)斷路器反復(fù)合分閘，不僅容易引起或擴(kuò)大事故，還會引起設(shè)備損壞或人身事故，所以高壓開關(guān)控制回路應(yīng)設(shè)計防跳。防跳一般選用電流啟動，電壓保持的雙線圈繼電器。電流線圈串接于分閘回路作為啟動線圈。電壓線圈接于合閘回路，作為保持線圈，當(dāng)分閘時，電流線圈經(jīng)分閘回路起動。如果合閘回路有故障，或處于手動合閘位置，電壓線圈起啟動并通過其常開接點自保持，其常閉接點馬上斷開合閘回路，保證斷路器在分閘過程中不能馬上再合閘。防跳繼電器的電流回路還可以通過其常開接點將電流線圈自保持，這樣可以減輕保護(hù)繼電器的出口接點斷開負(fù)荷，也減少了保護(hù)繼電器的保持時間要求。有些微機(jī)保護(hù)裝置自己已具有防跳功能，這樣就可以不再設(shè)計防跳回路。斷路器操作機(jī)構(gòu)選用彈簧儲能時，如果選用儲能后可以進(jìn)行一次合閘與分閘的彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)（也有用于重合閘的儲能后可以進(jìn)行二次合閘與分閘的彈簧儲能操作機(jī)構(gòu)），因為儲能一般都要求10秒左右，當(dāng)儲能開關(guān)經(jīng)常處于斷開位置時，儲一次能，合完之后，將儲能開關(guān)再處于斷開位置，可以跳一次閘；跳閘之后，要手動儲能之后才能進(jìn)行合閘，此時，也可以不再設(shè)計防跳回路。（4）試驗與互投聯(lián)鎖與控制對于手車開關(guān)柜，手車推出后要進(jìn)行斷路器合分閘試驗，應(yīng)設(shè)計合分閘試驗按鈕。進(jìn)線與母聯(lián)斷路，一般應(yīng)根據(jù)要求進(jìn)行互投聯(lián)鎖或控制。（5）保護(hù)跳閘保護(hù)跳閘出口經(jīng)過連接片接于跳閘回路，連接片用于保護(hù)調(diào)試，或運行過程中解除某些保護(hù)功能。（6）合分閘回路合分閘回路為經(jīng)合分閘母線為操作機(jī)構(gòu)提供電源，以及其控制回路，一般都應(yīng)單獨畫出。（7）信號回路開關(guān)運行狀態(tài)信號由合閘與分閘指示兩個裝于開關(guān)柜上的信號燈組成：經(jīng)過操作轉(zhuǎn)換開關(guān)不對應(yīng)接線后接到正電源上。采用微機(jī)保護(hù)后，轉(zhuǎn)換開關(guān)取消了不對應(yīng)接線，所以信號燈正極可以直接接到正電源上。事故信號有事故跳閘與事故預(yù)告兩種信號，事故跳閘報警也要通過轉(zhuǎn)化開關(guān)不對應(yīng)后，接到事故跳閘信號母線上，再引到中央信號系統(tǒng)。事故預(yù)告信號通過信號繼電器接點引到中央信號系統(tǒng)。采用微機(jī)保護(hù)后，將斷路器操作機(jī)構(gòu)輔助接點與信號繼電器的接點分別接到微機(jī)保護(hù)單元的開關(guān)量輸入端子，需要有中央信號系統(tǒng)時，如果微機(jī)保護(hù)單元可以提供事故跳閘與事故預(yù)告輸出接點，可將其引到中央信號系統(tǒng)。否則，應(yīng)利用信號繼電器的另一對接點引到中央信號系統(tǒng)。二、二次回路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。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(fù)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(jī)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(yīng)用比較普遍。采用交流操作電源，可使二次回路大大簡化，投資大大減少，工作可靠，維護(hù)方便，但是它不適于比較復(fù)雜的電路。三、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(yù)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(yīng)能手動或自動復(fù)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(fù)動作的和能重復(fù)動作的兩種。中央預(yù)告信號裝置的要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)中發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)但不需立即跳閘的情況時，應(yīng)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(yù)告音響信號通常采用電鈴，應(yīng)能手動或自動復(fù)歸。中央預(yù)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(fù)動作的和能重復(fù)動作的兩種。電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置一、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》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(jì)分析考核管理用的計量儀表的總稱。”為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備（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(jì)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(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分析和對電力用戶用電量進(jìn)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)的電能計量柜。為了解負(fù)荷電流，進(jìn)線上還應(yīng)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(yīng)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）35～110/6～10KV的電力變壓器，應(yīng)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。6～10/3～6KV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。6～10/0.4KV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(jì)核算單位的變壓器，還應(yīng)裝設(shè)一只無功電度表。（4）3～10KV的配電線路，應(yīng)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(jì)核算單位時，可不裝無功電度表。當(dāng)線路負(fù)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(jìn)線或變壓器低壓側(cè)，各相應(yīng)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(yīng)安裝一只電流表。低壓照明線路及三相負(fù)荷不平衡率大于15%的線路上，應(yīng)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(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電度表。對負(fù)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(yīng)裝設(shè)三只電流表，分別測量三相電流，并應(yīng)裝設(shè)一只無功電度表。第三節(jié)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。6～35KV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(dāng)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(yīng)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)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)。這里根據(jù)GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。低壓側(cè)的動力出線上，均專有有功電度表和無功電度表，低壓照明線路上專有三相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器線路上，專有無功電度表。每一回路均專有電流表。低壓母線專有電壓表。儀表的準(zhǔn)確度等級按規(guī)范要求。（1）6KV電源進(jìn)線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。（4）380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。第六章變壓器的繼電保護(hù)第一節(jié)概述按GB50062—92《電力裝置的繼電保護(hù)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(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)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(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。對于低壓側(cè)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(hù)；如過電流保護(hù)動作時間大于0.5～0.7s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。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(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)（又稱氣體繼電保護(hù)）。容量在400KV·A及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其它負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(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（通稱“輕瓦斯”），動作于信號，而其它保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時（通稱“重瓦斯”），一般均動作于跳閘。在本設(shè)計中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。對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(hù)應(yīng)帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護(hù)的斷路器。當(dāng)以上方式滿足靈敏性要求時，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。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(hù)外，還應(yīng)在每個供電支路上裝設(shè)保護(hù)。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，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(yuǎn)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(hù)裝置無選擇性動作。第二節(jié)變配電站繼電保護(hù)的作用變配電站繼電保護(hù)能夠在變配電站運行過程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時（過負(fù)荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。第三節(jié)變配電站繼電保護(hù)的基本工作原理變配電站繼電保護(hù)是根據(jù)變配電站運行過程中發(fā)生故障時出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼電保護(hù)的整定值（給定值）或超限值后，在整定時間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報警信號。根據(jù)電流值來進(jìn)行選擇性跳閘的為反時限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時間來進(jìn)行選擇性跳閘的稱為定時限保護(hù)，定時限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時間定值給定的時間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護(hù)?？煽肯禂?shù)為一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算繼電器保護(hù)動作值時，要將計算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，以保證繼電保護(hù)動作的準(zhǔn)確與可靠，其范圍為1.3~1.5。發(fā)生故障時的最小值與保護(hù)的動作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù)，一般為1.2~2，應(yīng)根據(jù)設(shè)計規(guī)范要進(jìn)行選擇。第四節(jié)變配電站繼電保護(hù)按保護(hù)性質(zhì)分類（1）電流速斷保護(hù)：故障電流超過保護(hù)整定值無時限（整定時間為零），立即發(fā)出跳閘命令。（2）電流延時速斷保護(hù)：故障電流超過速斷保護(hù)整定值時，帶一定延時后發(fā)出跳閘命令。（3）過電流保護(hù)：故障電流超過過流保護(hù)整定值，故障出現(xiàn)時間超過保護(hù)整定時間后發(fā)出跳閘命令。（4）過電壓保護(hù)：故障電壓超過保護(hù)整定值時，發(fā)出跳閘命令或過電壓信號。（5）低電壓保護(hù)：故障電壓低于保護(hù)整定值時，發(fā)出跳閘命令或低電壓信號。（6）低周波減載：當(dāng)電網(wǎng)頻率低于整定值時，有選擇性跳開規(guī)定好的不重要負(fù)荷。（7）單相接地保護(hù)：當(dāng)一相發(fā)生接地后對于接地系統(tǒng)，發(fā)出跳閘命令，對于中性點不接地系統(tǒng)，發(fā)出接地報警信號。（8）差動保護(hù)：當(dāng)流過變壓器、中性點線路或電動機(jī)繞組，線路兩端電流之差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱為縱差動保護(hù)，兩條并列運行的線路或兩個繞組之間電流差變化超過整定值時，發(fā)出跳閘命令稱橫差動保護(hù)。（9）距離保護(hù)：根據(jù)故障點到保護(hù)安裝處的距離（阻抗）發(fā)出跳閘命令稱為距離保護(hù)。（10）方向保護(hù)：根據(jù)故障電流的方向，有選擇性的發(fā)出跳閘命令稱為方向保護(hù)。（11）高頻保護(hù)：利用弱電高頻信號傳遞故障信號來進(jìn)行選擇性跳閘的保護(hù)稱為高頻保護(hù)。（12）過負(fù)荷：運行電流超過過負(fù)荷整定值（一般按最大負(fù)荷或設(shè)備額定功率來整定）時，發(fā)出過負(fù)荷信號。瓦斯保護(hù)：對于油浸變壓器，當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生匝間短路出現(xiàn)電氣火花，變壓器油被擊穿出現(xiàn)瓦斯氣體沖擊安裝在油枕通道管中的瓦斯繼電器，故障嚴(yán)重，瓦斯氣體多，沖擊力大，重瓦斯動作于跳閘，故障不嚴(yán)重，瓦斯氣體少，沖擊力小，輕瓦斯動作于信號。溫度保護(hù)：變壓器、電動機(jī)或發(fā)電機(jī)過負(fù)荷或內(nèi)部短路故障，出現(xiàn)設(shè)備本體溫度升高，超過整定值發(fā)出跳閘命令或超溫報警信號。（15）主保護(hù)：滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，出現(xiàn)故障后能以最快速度有選擇性的切除被保護(hù)設(shè)備或線路的保護(hù)。（16）后備保護(hù)：主保護(hù)或斷路器拒動時，用來切除除故障的保護(hù)。主保護(hù)拒動，本電力系統(tǒng)或線路的另一套保護(hù)發(fā)出跳閘命令的為近后備保護(hù)。當(dāng)主保護(hù)或斷路器拒動由相鄰（上一級）電力設(shè)備或線路的保護(hù)來切除故障的后備保護(hù)為遠(yuǎn)后備保護(hù)。（17）輔助保護(hù)：為補充主保護(hù)和后備保護(hù)的性能，或當(dāng)主保護(hù)和后備保護(hù)檢修退出時而增加的簡單保護(hù)。（18）互感器二次線路斷線報警：電流互感器或電壓互感器二次側(cè)斷線會引起保護(hù)誤動作，所以在其發(fā)生斷線后應(yīng)發(fā)出斷線信號。（19）跳閘回路斷線：斷路器跳閘回路斷線后，繼電保護(hù)發(fā)出跳閘命令斷路器也不能跳開，所以跳閘回路斷線時應(yīng)發(fā)出報警信號。（20）自動重合閘：對于一些瞬時性故障（雷擊、架空線閃路等）故障迅速切除后，不會發(fā)生永久性故障，此時再進(jìn)行合閘，可以繼續(xù)保證供電。繼電保護(hù)發(fā)出跳閘命令斷路器跳開后馬上再發(fā)出合閘命令，稱為重合閘。重合閘一次后不允許再重合的稱為一次重合閘，允許再重合一次的稱為二次重合閘（一般很少使用）。有了重合閘功能之后，在發(fā)生故障后，繼電保護(hù)先不考慮保護(hù)整定時間，馬上進(jìn)行跳閘，跳閘后，再進(jìn)行重合閘，重合后故障不能切除，然后再根據(jù)繼電保護(hù)整定時間進(jìn)行跳閘，此種重合閘為前加速重合閘。發(fā)生事故后繼電保護(hù)先根據(jù)保護(hù)整定時間進(jìn)行保護(hù)跳閘，然后進(jìn)行重合閘，重合閘不成功無延時迅速發(fā)出跳閘命令，此種重合閘稱為后加速重合閘。備用電源互投：兩路或多路電源進(jìn)線供電時，當(dāng)一路斷電，其供電負(fù)荷可由其它電源供電，也就是要進(jìn)行電源切換，人工進(jìn)行切換的稱為手動互投。自動進(jìn)行切換的稱為自動互投?；ネ队欣媚嘎?lián)斷路器進(jìn)行互投的（用于多路電源進(jìn)行同時運行）和進(jìn)線電源互投（一路電源為主供，其它路電源為熱備用）等多種形式。對于不允供電電源并列運行的還應(yīng)加互投閉鎖。同期并列與解列：對于多電源供電的變電站或發(fā)電廠要聯(lián)網(wǎng)或上網(wǎng)時必須滿足同期并列條件后才能并網(wǎng)或上網(wǎng)，并網(wǎng)或上網(wǎng)有手動與自動兩種。第五節(jié)變電站繼電保護(hù)按被保護(hù)對象分類（1）發(fā)電機(jī)保護(hù)發(fā)電機(jī)保護(hù)有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機(jī)外部短路，對稱過負(fù)荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機(jī)，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號。（2）電力變壓器保護(hù)電力變壓器保護(hù)有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，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、過負(fù)荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。（3）線路保護(hù)線路保護(hù)根據(jù)電壓等級不同，電網(wǎng)中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負(fù)荷等。（4）母線保護(hù)發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)。（5）電力電容器保護(hù)電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓，所連接的母線失壓。高壓電動機(jī)保護(hù)高壓電動機(jī)有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負(fù)荷、定子繞組低電壓、同步電動機(jī)失步、同步電動機(jī)失磁、同步電動機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。第六節(jié)差動保護(hù)變壓器差動保護(hù)動作電流應(yīng)滿足以下三個條件（1）應(yīng)躲過變壓器差動保護(hù)區(qū)外出現(xiàn)的最大短路不平衡電流（2）應(yīng)躲過變壓器的勵磁涌流（3）在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時，差動保護(hù)不應(yīng)動作變壓器的過電流保護(hù)1.過電流保護(hù)動作電流的整定IL.max=2×5700/(3×60)A=109.7A取Krel=1.3,Ki=150/5=30,KW=1,Kre=0.8因此Iop=Krel×KW×IL.max/(Kr×eKi)=1.3×1×109.7A/(0.8×30)=5.94A故動作電流整定為6A。2．保護(hù)動作時間t=t1-△t=2-0.5=1.5S3.變壓器過電流保護(hù)的靈敏度Ik.max=0.866×7.02×1000×10/60=1037A則：Sp=KW×Ik.min/(Ki×Iop)=1×1037/(6×30)=5.761>1.5滿足保護(hù)靈敏度的要求。第七節(jié)變壓器的瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)，又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)裝置。按GB50062—92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(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(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。為了使油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應(yīng)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(dāng)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(jìn)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(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)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(jìn)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），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(hù)動作后的故障分析變壓器瓦斯保護(hù)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，如下表表5氣體性質(zhì)，原因及處理要求氣體的性質(zhì)故障原因處理要求無色，無臭，不可燃變壓器內(nèi)含有空氣允許繼續(xù)運行灰白色，有巨臭，可燃紙質(zhì)絕緣銷毀應(yīng)立即停電檢修黃色，難燃木質(zhì)絕緣燒毀應(yīng)停電檢修深灰色或黑色，易燃油內(nèi)閃絡(luò)，油質(zhì)碳化應(yīng)分析抽樣，必要時停電檢修第八章防雷與接地第一節(jié)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(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)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)榈妥瑁惯^電壓對大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。第二節(jié)防雷措施一、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(jìn)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(dān)、瓷橫擔(dān)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(hù)線由于3～10KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而