自動(dòng)化對(duì)工廠的應(yīng)用設(shè)計(jì)

PAGEPAGEIII自動(dòng)化對(duì)工廠的應(yīng)用設(shè)計(jì)摘要本文對(duì)象為一重工業(yè)生產(chǎn)廠，有大量的高低壓供電設(shè)備。本文通過分析負(fù)荷及增容的具體情況，選出新配電室的具體位置，明確負(fù)荷等級(jí)，調(diào)整母線所接負(fù)荷，確定系統(tǒng)運(yùn)行方案及配電柜參數(shù)，運(yùn)用負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算和動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算，選擇并校驗(yàn)符合條件的電氣設(shè)備，設(shè)計(jì)出二次回路，使變電所一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測(cè)量和信號(hào)回路以及操作電源系統(tǒng)能有效的運(yùn)行。在優(yōu)化系統(tǒng)的過程中，盡量提高電能的利用率和使用效率，采取多種方式降低線損，從而節(jié)約能源節(jié)約資金，努力降低改造成本。在對(duì)供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)變配電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的現(xiàn)狀，從設(shè)計(jì)原則、系統(tǒng)配置及結(jié)構(gòu)、功能、技術(shù)指標(biāo)等方面著手，對(duì)本廠變配電室綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了可行性分析，設(shè)計(jì)出了符合本廠情況的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。最后，還進(jìn)行了綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，使變配電室智能化水平得到了極大地提升。關(guān)鍵詞:負(fù)荷計(jì)算；二次回路；綜合自動(dòng)化；智能化目錄摘要 I1緒論 12工廠用電負(fù)荷計(jì)算 32.1負(fù)荷計(jì)算的定義 32.2負(fù)荷計(jì)算的方法 42.3負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 53工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 63.1高壓供電線路設(shè)計(jì) 63.2無(wú)功補(bǔ)償 113.3高壓側(cè)短路電流，短路容量的確定 123.4設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 163.5工廠供配電二次回路的設(shè)計(jì) 263.6節(jié)能措施 284工廠變配電室綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì) 314.1變配電室綜合自動(dòng)化的可行性分析 314.2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 334.3提高變配電室綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施 374.4工廠變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能 384.5變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件可靠性研究 385結(jié)論 39參考文獻(xiàn) 40致謝 41-PAGE48-1緒論一切大規(guī)模的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)都需要電能。眾所周知，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(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(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)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。隨著生產(chǎn)和生活的用電量大幅度增加，電能在給人們的生活和生產(chǎn)帶來極大便利的同時(shí)也留下了安全隱患。據(jù)《中國(guó)火災(zāi)統(tǒng)計(jì)年鑒》公布，我國(guó)主要城市所發(fā)生的火災(zāi)當(dāng)中，電氣火災(zāi)已經(jīng)成為威脅人民生活和生產(chǎn)安全的重要因素。而引起電氣火災(zāi)的主要原因便是短路和過負(fù)載運(yùn)行所產(chǎn)生的導(dǎo)線超溫情況。而線路絕緣膠皮燃燒產(chǎn)生的氯化氨與空氣中的水分相結(jié)合，化合成稀鹽酸附著在電氣設(shè)備、儀器裝置上生成導(dǎo)電薄膜，嚴(yán)重降低了機(jī)電設(shè)備和一、二次接線回路的絕緣性能，直接影響機(jī)電設(shè)備和發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行并縮短其壽命。另外，建筑供配電系統(tǒng)的可靠性，也直接關(guān)系到人身安全，任何事故都將造成公共場(chǎng)所秩序混亂，由此產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失乃至政治影響等。該公司原有的供電系統(tǒng)已經(jīng)很難滿足現(xiàn)有現(xiàn)有生產(chǎn)的要求，況且電氣設(shè)備的老化及落后已經(jīng)極大的制約了新設(shè)備的投入。為了保障人身安全，供電可靠，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，通過研究負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點(diǎn)和地區(qū)供電條件，合理確定設(shè)計(jì)方案。此次供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，做到遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主。供配電系統(tǒng)應(yīng)采用符合國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的效率高、能耗低、性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。只進(jìn)行工廠供配電的設(shè)計(jì)，使其滿足現(xiàn)有的基本要求，顯然是不夠的。變配電室綜合自動(dòng)化使供配電系統(tǒng)更具有智能化。20世紀(jì)70年代，國(guó)外就開展了變配電站綜合自動(dòng)化的相關(guān)研究，技術(shù)也相對(duì)較成熟。而我國(guó)變配電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的相關(guān)研究開始于20世紀(jì)80年代中后期。隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)也得到了迅速發(fā)展。變電站綜合自動(dòng)化是將變電站二次設(shè)備(包括測(cè)量?jī)x表、信號(hào)系統(tǒng)、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和遠(yuǎn)動(dòng)裝置等)經(jīng)過功能的組合和優(yōu)化設(shè)計(jì)，利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)、通信技術(shù)和信號(hào)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全變電站的主要設(shè)備和輸、配線路的自動(dòng)監(jiān)視、測(cè)量、自動(dòng)控制和微機(jī)保護(hù)。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，即利用微型計(jì)算機(jī)和大規(guī)模集成電路組成的自動(dòng)化系統(tǒng)，代替常規(guī)的測(cè)量和監(jiān)視儀表，代替常規(guī)控制屏、中央信號(hào)系統(tǒng)和遠(yuǎn)動(dòng)屏，用微機(jī)保護(hù)代替常規(guī)的繼電保護(hù)屏，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可以采集到比較齊全的數(shù)據(jù)和信息，利用計(jì)算機(jī)的高速計(jì)算能力和邏輯判斷功能，可方便監(jiān)視和控制變電站內(nèi)各種設(shè)備的運(yùn)行和操作。由此看來，在電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)日新月異的今天，變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在電力生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。所以，將變配電站的綜合自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用到電壓等級(jí)低一級(jí)的供配電室，從而進(jìn)行工廠供配電室的綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)是十分必要的。本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容如下：一、通過對(duì)工廠供配電最優(yōu)化方案的研究，設(shè)計(jì)出高壓供電線路，從而確定增容后系統(tǒng)的接線方案。二、優(yōu)化方案實(shí)施過程中，分析系統(tǒng)屬性確定無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞剑鶕?jù)負(fù)荷計(jì)算，短路電流計(jì)算和動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算，選擇出符合條件的電氣設(shè)備。三、根據(jù)供配電一次回路的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出變配電系統(tǒng)的二次回路，同時(shí)，采取必要的節(jié)能措施以減少改造成本。四、通過工廠供配電系統(tǒng)的可行性分析，設(shè)計(jì)出符合本廠供配電的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。五、采取有力措施提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。六、根據(jù)工廠實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出本廠的變配電室綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件2工廠用電負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷計(jì)算的定義一、計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷，其熱效應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動(dòng)負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。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)。二、平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)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(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)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。由于本機(jī)械廠用電部門較多，用電設(shè)備臺(tái)數(shù)較多，設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法予以確定一、單臺(tái)組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1、有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)：式中：—設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)；—用電設(shè)備組總的設(shè)備容量(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)。2、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)式中：—設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；—對(duì)應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值。3、視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)式中：—視在計(jì)算負(fù)荷(單位為kVA)；—用電設(shè)備組的功率因數(shù)。4、計(jì)算電流(單位為A)式中：—計(jì)算電流(單位為A)；—用電設(shè)備組的視在功率(單位為kVA)；—用電設(shè)備組的額定電壓(單位為kV)。二、多組用電設(shè)備計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1、有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)式中：—多組用電設(shè)備有功計(jì)算負(fù)荷(單位為kW)；—所有設(shè)備組有功計(jì)算負(fù)荷之和；—有功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.7～0.95。2、無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)式中：—多組用電設(shè)備無(wú)功計(jì)算負(fù)荷(單位為kvar)；—所有設(shè)備組無(wú)功計(jì)算負(fù)荷之和；—無(wú)功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)，可取0.8～0.95。2.3負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算根據(jù)提供的資料，列出負(fù)荷計(jì)算表。因設(shè)計(jì)的需要，計(jì)算了各負(fù)荷的有功功率、無(wú)功功率、視在功率、計(jì)算電流等。表中生活區(qū)的照明負(fù)荷中已經(jīng)包括生活區(qū)各用戶的家庭動(dòng)力負(fù)荷。具體負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算見附錄三。3工廠供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1高壓供電線路設(shè)計(jì)3.1.1配電室選址一、配電所的設(shè)計(jì)要求:1、供電可靠，技術(shù)先進(jìn)，保障人身安全，經(jīng)濟(jì)合理，維修方便。2、根據(jù)工程特點(diǎn)，規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，以近期為主，適當(dāng)考慮發(fā)展，正確處理近期建設(shè)和原期發(fā)展的關(guān)系，進(jìn)行遠(yuǎn)近結(jié)合。3、結(jié)合負(fù)荷性質(zhì)，用電容量，工程特點(diǎn)，所址環(huán)境，地區(qū)供電條件和節(jié)約電能等因素，并征求建設(shè)單位的意見，綜合考慮，合理確定設(shè)計(jì)方案。4、變配電所采用的設(shè)備和元件，應(yīng)符合國(guó)家或行業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并優(yōu)先選用技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)適用和節(jié)能的成套設(shè)備及定型產(chǎn)品。5、地震基本強(qiáng)度為7度及以上的地區(qū)，變配電所的設(shè)計(jì)和電氣設(shè)備的安裝應(yīng)采取必要的抗震措施。二、變配電所選址：變配電所地址選擇應(yīng)根據(jù)下列要求綜合考慮確定：1、接近負(fù)荷中心；2、接近電源側(cè)；3、進(jìn)出線方便；4、運(yùn)輸設(shè)備方便；5、不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動(dòng)或高溫的地方；6、不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場(chǎng)所；7、不應(yīng)設(shè)在廁所，浴室或其他經(jīng)常積水場(chǎng)所的正下方，也不宜與上述場(chǎng)所相貼鄰；8、不應(yīng)設(shè)在地勢(shì)低洼和可能積水的場(chǎng)所；9、不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域里；10、不宜設(shè)在有火災(zāi)危險(xiǎn)區(qū)域的正上方或正下方。3.1.2負(fù)荷等級(jí)的劃分一、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為一級(jí)負(fù)荷：1、中斷供電將造成人身傷亡時(shí)。2、中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí)。例如: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)過程被打亂需要長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)等。3、中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟(jì)意義的用電單位的正常工作。例如:重要交通樞紐、重要通信樞紐、重要賓館、大型體育場(chǎng)館、經(jīng)常用于國(guó)際活動(dòng)的大量人員集中的公共場(chǎng)所等用電單位中的重要電力負(fù)荷。在一級(jí)負(fù)荷中，當(dāng)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)所的不允許中斷供電的負(fù)荷，應(yīng)視為特別重要的負(fù)荷。二、符合下列情況之一時(shí)，應(yīng)為二級(jí)負(fù)荷：1、中斷供電將在政治、經(jīng)濟(jì)上造成較大損失時(shí)。例如:主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報(bào)廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長(zhǎng)時(shí)間才能恢復(fù)、重點(diǎn)企業(yè)大量減產(chǎn)等。2、中斷供電將影響重要用電單位的正常工作。例如:交通樞紐、通信樞紐等用電單位中的重要電力負(fù)荷，以及中斷供電將造成大型影劇院、大型商場(chǎng)等較多人員集中的重要的公共場(chǎng)所秩序混亂。③不屬于一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷者應(yīng)為三級(jí)負(fù)荷。根據(jù)工廠的生產(chǎn)特性，并考慮中斷供電對(duì)其所產(chǎn)生的影響情況，故將本廠的用電負(fù)荷劃分為二級(jí)負(fù)荷。3.1.3對(duì)接線方案的選擇一、主接線方案設(shè)計(jì)原則與要求變電所的主接線，應(yīng)根據(jù)變電所在供電系統(tǒng)中的地位、進(jìn)出線回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并應(yīng)滿足安全、可靠、靈活和經(jīng)濟(jì)等要求。1、安全應(yīng)符合有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范的要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。2、可靠應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級(jí)負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求。3、靈活應(yīng)能必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。（4、經(jīng)濟(jì)在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡(jiǎn)單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。二、常見主接線方案1、只裝有一臺(tái)主變壓器的變電所主接線方案（1）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-熔斷器或戶外跌開式熔斷器的主接線方案；（2）高壓側(cè)采用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器或負(fù)荷型跌開式熔斷器的主接線方案；（3）高壓側(cè)采用隔離開關(guān)-斷路器的主接線方案。2、裝有兩臺(tái)主變壓器的變電所主接線方案（1）高壓無(wú)母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的主接線方案；（2）高壓采用單母線、低壓?jiǎn)文妇€分段的主接線方案；（3）高低壓側(cè)均為單母線分段的主接線方案。三、主接線方案確定1、10kV側(cè)主接線方案的擬定由工廠負(fù)荷計(jì)算表（見附錄三）可知，高壓側(cè)進(jìn)線有一條10kV的公用電源干線，為滿足工廠二級(jí)負(fù)荷的要求，又采用與附近單位連接高壓聯(lián)絡(luò)線的方式取得備用電源，因此，變電所高壓側(cè)有兩條電源進(jìn)線，一條工作，一條備用，同時(shí)為保證供電的可靠性和對(duì)擴(kuò)建的適應(yīng)性所以10kV側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。2、380V側(cè)主接線方案的擬定由原始資料可知，工廠用電部門較多，為保證供電的可靠性和靈活性可采用單母線或單母線分段接線的方案，對(duì)電能進(jìn)行匯集，使每一個(gè)用電部門都可以方便地獲得電能。3、方案確定根據(jù)前面章節(jié)的計(jì)算，若主變采用一臺(tái)S11型變壓器時(shí)，總進(jìn)線為兩路。為提高供電系統(tǒng)的可靠性，高壓側(cè)采用單母線分段形式，低壓側(cè)采用單母線形式。3.1.4配電柜選擇對(duì)于配電柜選擇的選擇，應(yīng)滿足下列要求:一、高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)應(yīng)保證工作人員的安全和便于運(yùn)行、維護(hù)、檢查、檢修和試驗(yàn)。二、高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，以保證在操作一次設(shè)備時(shí)，二次設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生永久性變形和影響性能的彈性變形。三、開關(guān)柜內(nèi)必須有工作位置、試驗(yàn)位置、以保證手車處于以上位置時(shí)，不能隨意移動(dòng)。四、開關(guān)柜內(nèi)手車的推進(jìn)與拉出應(yīng)靈活方便，不產(chǎn)生沖擊力，相同規(guī)格的手車應(yīng)具有互換性。五、沿所有開關(guān)柜整個(gè)長(zhǎng)度延伸方向應(yīng)設(shè)有專用的接地導(dǎo)體。六、“五防”聯(lián)鎖要求:●斷路器手車只能在試驗(yàn)或工作位置時(shí)，斷路器才能進(jìn)行合、分闡操作?！癞?dāng)接地開關(guān)處于分閘狀態(tài)時(shí)，手車才能從試驗(yàn)或斷開位置移到工作位置?！袷周囂幱诠ぷ魑恢脮r(shí)，接地開關(guān)操作軸被鎖定，接地開關(guān)不能合閘?！癞?dāng)斷路器處于合閘狀態(tài)時(shí)，絲桿被鎖定，不能移動(dòng)手車?！裰挥挟?dāng)接地開關(guān)合上，電纜室門才能打開檢修電纜?！駭嗦菲髟诠ぷ魑恢?，二次插頭不能撥下。七、二次回路導(dǎo)線應(yīng)有足夠的截面，從而不致影響互感器準(zhǔn)確度，應(yīng)使用銅導(dǎo)線，其截面電流回路采用不小于2.5mm、電壓回路不小于1.5mm.八、開關(guān)柜電纜室門要求做成帶絞鏈，并與斷路器聯(lián)鎖，滿足五防功能。九、電流互感器的安裝要求便于拆裝和做試驗(yàn)。十、高壓開關(guān)柜的結(jié)構(gòu)必須是中置式開關(guān)柜，斷路器室下部必須是一個(gè)獨(dú)立小室，中間加隔板完全分開。對(duì)于原有系統(tǒng)，采用的是固定式開關(guān)柜，柜內(nèi)繼電保護(hù)主要是電磁式繼電器，操作復(fù)雜，穩(wěn)定性差，制約生產(chǎn)因素多，屬于落后產(chǎn)品，且防護(hù)等級(jí)已經(jīng)達(dá)不到現(xiàn)有要求，不能滿足現(xiàn)有生產(chǎn)的需要。綜合比較現(xiàn)有的多種配電柜，研究其各自的特點(diǎn)，最終采用了KYN系列開關(guān)柜，此柜采用中置式結(jié)構(gòu)，節(jié)約了斷路器室約50%的空間，更有利于電纜的安裝，且技術(shù)含量高，容量大，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，牢固，外型美觀，安全可靠，防護(hù)等級(jí)高，維修量小等特點(diǎn)，還可以與微機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)配電站的自動(dòng)化。3.2無(wú)功補(bǔ)償工廠供配電系統(tǒng)中，功率因數(shù)的高低是衡量一個(gè)工廠電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，功率因數(shù)偏低就意味著系統(tǒng)中無(wú)功電源不足，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)電壓降低而造成電能損耗增加，用電效率降低，限制了供電線路的送電能力。供電部門一般要求工廠的月平均功率因素達(dá)到0.9以上，當(dāng)企業(yè)的自然總平均功率因數(shù)較低，單靠提高用電設(shè)備的自然功率達(dá)不到要求時(shí)，應(yīng)采用必要的無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)一步提高工廠的功率因數(shù)。本工廠中，采用電力電容器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。補(bǔ)償方式有兩類：一、高壓集中補(bǔ)償高壓集中補(bǔ)償是將并聯(lián)電容器集中裝設(shè)在高壓配電所的高壓母線上，這種補(bǔ)償方式只能補(bǔ)償高壓母線前邊所有線路上的無(wú)功功率，而高壓母線后面的無(wú)功功率得不到補(bǔ)償，這種補(bǔ)償方式只適合于大中型企業(yè)。二、低壓集中補(bǔ)償?shù)蛪杭醒a(bǔ)償將并聯(lián)電容器裝設(shè)在變電所的低壓母線上，一般負(fù)荷較集中的小型企業(yè)用此補(bǔ)償方式比較經(jīng)濟(jì)。并聯(lián)電容器量的確定如下公式所示:公式中：--總平均最大功率kW；--最大使用時(shí)平均功率因數(shù)；，--目標(biāo)功率因數(shù)，取0.97~0.98。三、低壓分散補(bǔ)償?shù)蛪悍稚⒀a(bǔ)償是將并聯(lián)電容器分散地裝設(shè)在各個(gè)用電負(fù)荷的附近。這種補(bǔ)償范圍大，不僅能減少高壓線路上的無(wú)功功率同時(shí)也減少了低壓線路中的無(wú)功功率，減少了電氣設(shè)備的容量和各導(dǎo)線的截面，降低了電能的損耗。這種方式用在負(fù)荷比較分散，補(bǔ)償容量小的企業(yè)比較適宜。補(bǔ)償容量計(jì)算如下公式所示:公式中：--補(bǔ)償前企業(yè)自然平均功率角的正切值；--補(bǔ)償后企業(yè)功率因數(shù)角的正切值；--年平均有功負(fù)荷系數(shù)，一般取0.7~0.75；--無(wú)功功率補(bǔ)償率，kvar/kW。根據(jù)實(shí)際情況，考慮到本工廠負(fù)荷多為高壓供電，故采用高壓集中補(bǔ)償?shù)姆绞竭M(jìn)行補(bǔ)償。由于本廠配備的用電設(shè)備大多屬于電動(dòng)機(jī)，故需要補(bǔ)償?shù)娜萘勘容^小，采用的是電容器自動(dòng)投補(bǔ)的方式。3.3高壓側(cè)短路電流，短路容量的確定進(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)算出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(wú)限大容量電源，而且短路電路也比較簡(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（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）和標(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)物理量采用標(biāo)幺值即相對(duì)單位而得名）。本設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法計(jì)算一、標(biāo)幺制法計(jì)算步驟和方法1、繪計(jì)算電路圖，選擇短路計(jì)算點(diǎn)。計(jì)算電路圖上應(yīng)將短路計(jì)算中需計(jì)入的所以電路元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各個(gè)元件依次編號(hào)。2、設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流。一般設(shè)S=100MVA，設(shè)U=U（短路計(jì)算電壓）。短路基準(zhǔn)電流按下式計(jì)算：3、計(jì)算短路回路中各主要元件的阻抗標(biāo)幺值。一般只計(jì)算電抗。電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值式中：S——電力系統(tǒng)出口斷路器的斷流容量（單位為MVA）。電力線路的電抗標(biāo)幺值式中U——線路所在電網(wǎng)的短路計(jì)算電壓（單位為kV）。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值式中：U%——變壓器的短路電壓（阻抗電壓）百分值；S——變壓器的額定容量（單位為kVA,計(jì)算時(shí)化為與S同單位）。4、繪短路回路等效電路，并計(jì)算總阻抗。用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，無(wú)論有幾個(gè)短路計(jì)算點(diǎn)，其短路等效電路只有一個(gè)。5、計(jì)算短路電流。分別對(duì)短路計(jì)算點(diǎn)計(jì)算其各種短路電流：三相短路電流周期分量、短路次暫態(tài)短路電流、短路穩(wěn)態(tài)電流、短路沖擊電流及短路后第一個(gè)周期的短路全電流有效值（又稱短路沖擊電流有效值）。在無(wú)限大容量系統(tǒng)中，存在下列關(guān)系：==高壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計(jì)算：=2.55=1.51低壓電路的短路沖擊電流及其有效值按下列公式近似計(jì)算：=1.84=1.096、計(jì)算短路容量二、兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行計(jì)算（由以上公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程此處略）三、兩臺(tái)變壓器分裂運(yùn)行計(jì)算（由以上公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過程此處略）四、短路電流計(jì)算結(jié)果短路電流計(jì)算結(jié)果見表3.1、表3.2：表3.1并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(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/MVAK11.961.961.965.02.9635.7K219.719.719.736.2521.4713.7K319.719.719.736.2521.4713.7表3.2并列運(yùn)行時(shí)短路電流計(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/MVAK11.961.961.965.02.9635.7K225.825.825.852.531.119.8比較變壓器并列和分裂運(yùn)行兩種情況下的短路計(jì)算，可得出分裂運(yùn)行時(shí)的低壓側(cè)短路電流較并列運(yùn)行時(shí)有明顯減小，因此，為降低短路電流水平，所設(shè)計(jì)變電站通常情況下應(yīng)分裂運(yùn)行。3.4設(shè)備的選擇與校驗(yàn)供配電系統(tǒng)中的導(dǎo)線及電氣設(shè)備包括電力變壓器，高低壓開關(guān)電器，互感器等，均需要依據(jù)正常工作條件，環(huán)境條件及安裝條件進(jìn)行選擇，部分設(shè)備還需要依據(jù)故障情況進(jìn)行短路電流的動(dòng)穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度校驗(yàn)，在保障供配電系統(tǒng)安全可靠工作的前提下，力爭(zhēng)做到運(yùn)行維護(hù)方便，技術(shù)先進(jìn)，投資經(jīng)濟(jì)合理。供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備按正常工作條件進(jìn)行選擇，就是要考慮電氣設(shè)備裝設(shè)的環(huán)境條件和電氣要求：環(huán)境條件是指電氣設(shè)備所處的位置(戶內(nèi)或戶外)，環(huán)境溫度，海拔高度以及有無(wú)防塵，防腐，防火，防爆等要求;電氣要求是指電氣設(shè)備對(duì)電壓，電流，頻率等方面的要求；對(duì)開關(guān)電器及保護(hù)用設(shè)備，如開關(guān)，熔斷器等，還應(yīng)考慮其斷流能力。電氣設(shè)備短路情況進(jìn)行校驗(yàn)，就是要按最大可能的短路故障(通常為三相短路故障)時(shí)的動(dòng)，熱穩(wěn)定度進(jìn)行校驗(yàn)。但熔斷器和有熔斷保護(hù)的電器和導(dǎo)體(如電壓互感器等)，以及架空線路，一般不必考慮動(dòng)穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)，對(duì)電纜，也不必進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)。在供配電系統(tǒng)中盡管各種電氣設(shè)備的作用不一樣，但選擇的要求和條件有諸多是相同的。為保證設(shè)備安全，可靠的運(yùn)行，各種設(shè)備均應(yīng)按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路故障條件校驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度。3.4.1一次設(shè)備選擇與校驗(yàn)的條件為了保證一次設(shè)備安全可靠地運(yùn)行，必須按下列條件選擇和校驗(yàn)：一、按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。二、按短路條件，包括動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定來校驗(yàn)。三、考慮電氣設(shè)備運(yùn)行的環(huán)境條件和溫度、濕度、海拔以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。3.4.2按正常工作條件選擇一、按工作電壓選擇設(shè)備的額定電壓不應(yīng)小于所在線路的額定電壓，即二、按工作電流選擇設(shè)備的額定電流不應(yīng)小于所在電路的計(jì)算電流，即三、按斷流能力選擇設(shè)備的額定開斷電流I或斷流容量S不應(yīng)小于設(shè)備分?jǐn)嗨查g的短路電流有效值I或短路容量S，即或3.4.3按短路條件校驗(yàn)短路條件校驗(yàn)，就是校驗(yàn)電器和導(dǎo)體在短路時(shí)的動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。一、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)和斷路器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)1、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件或式中：、——開關(guān)的極限通過電流（動(dòng)穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為kA）；、——開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時(shí)值和有效值（單位為kA）。2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件式中：——開關(guān)的熱穩(wěn)定電流有效值（單位為kA）；——開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（單位為s）；——開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流（單位為kA）；——短路發(fā)熱假想時(shí)間（單位為s）。二、電流互感器的短路穩(wěn)定度校驗(yàn)1、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件或式中：——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定電流（單位為kA）；——電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）；——電流互感器的額定一次電流（單位為A）。2、熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件或式中：——電流互感器的熱穩(wěn)定電流（單位為kA）；——電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，一般取1s；——電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)（對(duì)）。3.4.4高低壓母線的選擇按照最大負(fù)荷計(jì)算高壓母線上的最大電流為=115.5A，低壓母線上的最大電流=3039A。根據(jù)計(jì)算電流和《GB50053－9410kV及以下變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》中的規(guī)定，高壓母線選擇TMY-3×(60×6)型母線，相母線尺寸均為60mm×6mm，其載流量為2240A；低壓母線選擇TMY-3×(80×10)+60×6型母線，即相母線尺寸為80mm×10mm,中性母線尺寸為60mm×6mm，其載流量為3232A。3.4.5高壓側(cè)斷路器的選擇與校驗(yàn)對(duì)于高壓側(cè)斷路器，以前使用的是II型少油斷路器。經(jīng)過多年的使用發(fā)現(xiàn)，10kV少油斷路器運(yùn)行中存在檢修次數(shù)頻繁、檢修工作量大，滲漏問題較難處理問題，在一定的條件下會(huì)產(chǎn)生高壓可燃的氣體，乃至發(fā)生爆炸，所以在電力發(fā)展過種中，這種斷路器越來越不能滿足社會(huì)發(fā)展的需要。由于放置在室內(nèi)，且其開斷能力較大，故使用真空斷路器。研究發(fā)現(xiàn)，真空斷路器與少油斷路器相比較有著明顯的優(yōu)勢(shì):一、真空斷路器維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，無(wú)污染，噪音低，檢修費(fèi)用低，故障率低。二、滅弧室開斷后介質(zhì)恢復(fù)快，不需要冷卻和更換，熄弧能力底，無(wú)損耗，觸頭壓力小。三、開斷電流大，主回路接觸電阻小，并適合于頻繁操作等比較苛刻的工作條件。四、真空斷路器使用壽命長(zhǎng)，一般可達(dá)20年左右，可靠性高。相比各種真空斷路器，VS1的機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)的比較好，可靠性高，選擇型號(hào)為VS1-12的真空斷路器，且與配電柜為成套產(chǎn)品。對(duì)于高壓側(cè)斷路器的校驗(yàn)，只需其開斷能力大于短路電流即可。由于其為成套產(chǎn)品，查產(chǎn)品樣本，斷路器的選擇均滿足要求。而斷路器的速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序保護(hù)、高溫報(bào)警等，均與二次回路有關(guān)。3.4.6互感器的選擇與校驗(yàn)互感器是電流互感器和電壓互感器的統(tǒng)稱。他們實(shí)質(zhì)上是一種特殊的變壓器，可稱為儀用變壓器或測(cè)量互感器?；ジ衅魇歉鶕?jù)變壓器的變壓，變流原理將一次電量(電壓，電流)轉(zhuǎn)變成同類型的二次電量的電器，該二次電量可作為二次回路中測(cè)量?jī)x表，保護(hù)繼電器等設(shè)備的電源或信號(hào)源。因此，他們?cè)诠┡潆娤到y(tǒng)中具有重要的作用，其主要功能為：變換功能：將一次回路的大電壓和大電流變換成適合儀表，繼電器工作的小電壓和小電流。隔離和保護(hù)功能：互感器作為一，二次電路之間的中間元件，不僅使儀表，繼電器等二次設(shè)備與一次主電路隔離，提高了電路工作的安全性和可靠性，而且有利于人身安全。擴(kuò)大儀表、繼電器等二次設(shè)備的應(yīng)用范圍：由于互感器的二次側(cè)的電流或電壓額定值統(tǒng)一規(guī)定為5A（1A）及100V，通過改變互感器的變比，可以反映任意大小的主電路電壓和電流值，而且便于二次設(shè)備制造規(guī)格統(tǒng)一和批量生產(chǎn)。一、電流互感器的選擇與校驗(yàn)1、電流互感器的選擇電流互感器應(yīng)能做到系統(tǒng)正常時(shí)長(zhǎng)期運(yùn)行，并取得準(zhǔn)確等度級(jí)要求的電流傳變值。同時(shí)尚應(yīng)能承受短時(shí)短路電流的作用。（1）滿足工作電壓要求，即：式中：為電流互感器最高工作電壓；為電流互感器最裝設(shè)處的最高工作電壓；為電流互感器額定電壓；為系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓。（2）滿足工作電流要求應(yīng)對(duì)一，二次側(cè)分別考慮。1)一次側(cè)額定電流：式中，為線路計(jì)算短路電流。2)二次額定電流：3)準(zhǔn)確度等級(jí)已知電流互感器的準(zhǔn)確度與一次側(cè)電流大小和二次側(cè)負(fù)荷大小有關(guān)。2、電流互感器的校驗(yàn)因線路短路時(shí)，短路電流會(huì)流過電流互感器的一次繞組，所以應(yīng)做動(dòng)，熱穩(wěn)定校驗(yàn)。以高壓側(cè)任一電流互感器為例：查出其動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)為215，熱穩(wěn)定倍數(shù)為120（1）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)由公式：計(jì)算：滿足動(dòng)穩(wěn)定要求。式中為電流互感器的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)(對(duì))；（2）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)由公式：計(jì)算：滿足熱穩(wěn)定要求。式中：為電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù)(對(duì))；為電流互感器的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間，一般取1s。為短度發(fā)熱假想時(shí)間，高速斷路器取0.1s?？芍娏骰ジ衅鞯倪x擇滿足要求。其他電流互感器的選擇類似。二、電壓互感器的選擇1、對(duì)一次側(cè)電壓要求：式中：為電壓互感器最高工作電壓；為電壓互感器裝設(shè)處的最高工作電壓為電壓互感器額定電壓為系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓2、二次側(cè)電壓：電壓互感器二次側(cè)額定電壓應(yīng)滿足儀表額定電壓為100V的要求。本題采用完全星型接法。本題中用在高壓側(cè)的電壓互感器，考慮以上條件，選擇型號(hào)均為JDZ-1010/0.1KV的電壓互感器。3.4.7避雷器的選擇避雷器是一種能釋放雷電或兼能釋放電力系統(tǒng)操作過電壓能量，保護(hù)電工設(shè)備免受瞬時(shí)過電壓危害，又能截?cái)嗬m(xù)流，不致引起系統(tǒng)接地短路的電器裝置。避雷器通常接于帶電導(dǎo)線與地之間，與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)。當(dāng)過電壓值達(dá)到規(guī)定的動(dòng)作電壓時(shí)，避雷器立即動(dòng)作，流過電荷，限制過電壓幅值，保護(hù)設(shè)備絕緣;電壓值正常后，避雷器又迅速恢復(fù)原狀，以保證系統(tǒng)正常供電。避雷器有管式和閥式兩大類。閥式避雷器分為碳化硅避雷器和金屬氧化物避雷器(又稱氧化鋅避雷器)。管式避雷器主要用于變電所、發(fā)電廠的進(jìn)線保護(hù)和線路絕緣弱點(diǎn)的保護(hù)。碳化硅避雷器廣泛應(yīng)用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣。氧化鋅避雷器由于保護(hù)性能優(yōu)于碳化硅避雷器，正在逐步取代后者，廣泛應(yīng)用于交、直流系統(tǒng)，保護(hù)發(fā)電、變電設(shè)備的絕緣，尤其適用于中性點(diǎn)有效接地的110千伏及以上電網(wǎng)。這里，我們選用避雷器，是因?yàn)?氧化鋅閥片具有很理想的非線性伏安特性。普通的閥型避雷器的閥片是金剛砂,試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)、電阻閥片在10KA電流下的殘壓相同，但在額定電壓下對(duì)應(yīng)的電流一般在10-5A以下，可近似的認(rèn)為其續(xù)流為零，而的續(xù)流卻是100A左右。也就是說在工作電壓下，氧化鋅閥片實(shí)際上相當(dāng)一絕緣體。避雷器除了有效理想的非線性伏安特性外，其主要優(yōu)點(diǎn)是:一、無(wú)間隙。在工作電壓作用下，實(shí)際上相當(dāng)于一絕緣體，因而工作電壓不會(huì)使閥片燒壞，所以不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓(閥片在正常工作電壓下有幾十安電流，會(huì)燒壞閥片，因此，不得不串聯(lián)間隙)。由于無(wú)間隙，當(dāng)然也就沒有傳統(tǒng)的避雷器那樣因串聯(lián)間隙而帶來的一系列問題，如污穢，內(nèi)部氣壓變化使串聯(lián)間隙放電電壓不穩(wěn)定等。同時(shí)，因無(wú)間隙，故大大改善了陡波下的響應(yīng)特性。二、無(wú)續(xù)流。當(dāng)作用在閥片上的電壓超過某一值(此值稱為起始動(dòng)作電壓)時(shí)，將發(fā)生“導(dǎo)通”其后，閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動(dòng)作電壓以下時(shí)，避雷器的“導(dǎo)通”狀態(tài)終止，有相當(dāng)于一絕緣體，因此不存在工頻續(xù)流，而避雷器卻不同，它不僅要吸收過電壓的能量，而且還要吸收過電壓能量即可，這樣對(duì)避雷器的熱容量的要求就比低的多。三、電氣設(shè)備所受過電壓可以降低。雖然10KA雷電流下的殘壓值避雷器與相同，當(dāng)后者只在串聯(lián)間隙放電后才一可將電流泄放，而前者在整個(gè)過電壓過程中都有電流流過，因此降低了作用在變電站電氣設(shè)備上的過電壓。四、通流容量大。避雷器的通容流量較大可以用來限制內(nèi)部過電壓。此外，由于無(wú)間隙和通流容量大，故避雷器體積小、重量小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便、使用壽命也長(zhǎng)。由于無(wú)續(xù)流，故也可使用于直流輸電系統(tǒng)。避雷器的主要特性有起始動(dòng)作電壓及壓比等。起始動(dòng)作電壓又稱轉(zhuǎn)折電壓，從這一點(diǎn)開始，電流將隨電壓的升高而迅速增加，也即其非線性系數(shù)a將迅速進(jìn)入0.02——0.05的區(qū)域。通常是以1mA下的電壓作為起始動(dòng)作電壓，其值的最大允許工作電壓峰值的105%——115%。壓比是指氧化鋅避雷器通過大電流是的殘壓與通過一毫安直流電流時(shí)的電壓之比，例如10kA壓比是指通過沖擊電流10kA時(shí)的殘壓與1mA(直流)時(shí)電壓之比，壓比越小，意味著通過大電流時(shí)之殘壓越低，則的保護(hù)性能越好，目前，此值約為1.6——2.0。目前，各國(guó)生產(chǎn)的氧化鋅避雷器，在電壓等級(jí)較低時(shí)(如110KV以下)大部分是采用無(wú)間隙的。對(duì)于超高壓避雷器，在電壓等級(jí)較低壓比時(shí)，則采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法：為了降低大電流時(shí)的殘壓而又不加大閥片在正常運(yùn)行中的電壓負(fù)擔(dān)以減輕氧化鋅閥片的老化，往往也才用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法。由于氧化鋅避雷器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，且造價(jià)較低，故取代避雷器已是大勢(shì)所趨。目前已有額定電壓750KV以下的系列產(chǎn)品，我國(guó)也己生產(chǎn)10KV及以下電壓等級(jí)的氧化鋅避雷器。選擇的氧化鋅避雷器型號(hào)為HY5WS-17/45。其中，H表示復(fù)合有機(jī)外套，Y表示金屬氧化物避雷器，5表示標(biāo)稱放電電流為5kA,W表示無(wú)間隙，S表示配電，17表示避雷器的額定電壓為17kV,45表示標(biāo)稱放電電流下最大殘壓為45kV。3.4.8接地裝置的選擇一、電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎(chǔ)等，稱為自然接地體。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運(yùn)行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個(gè)整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。二、確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼1、確定接地電阻按相關(guān)資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個(gè)條件：RE≤250V/IERE≤10Ω式中IE的計(jì)算為IE=IC=60×(60＋35×4)A/350=34.3A故RE≤350V/34.3A=10.2Ω綜上可知，此配電所總的接地電阻應(yīng)為RE≤10Ω2、接地裝置初步方案現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所2～3m，打入一圈直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm的扁鋼焊接。3、計(jì)算單根鋼管接地電阻查相關(guān)資料得土質(zhì)的ρ=100Ω·m則單根鋼管接地電阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω4、確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)RE(1)/RE=40/4=10。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選15根直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作接地體。以n=15和a/l=2再查有關(guān)資料可得ηE≈0.66。因此可得

n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15

考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選16mm根直徑50mm、長(zhǎng)2.5m的鋼管作地體，用40×4mm的扁鋼連接，環(huán)形布置。3.5工廠供配電二次回路的設(shè)計(jì)變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備。一次設(shè)備(也稱主設(shè)備)是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設(shè)備是對(duì)一次設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和監(jiān)測(cè)的設(shè)備，它包括控制器具、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測(cè)量?jī)x表、信號(hào)器具等。二次設(shè)備通過電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備取得電的聯(lián)系。一次設(shè)備及其連接的回路稱為一次回路。二次設(shè)備按照一定的規(guī)則連接起來以實(shí)現(xiàn)某種技術(shù)要求的電氣回路稱為二次回路。二次回路包括監(jiān)視、測(cè)量與計(jì)量?jī)x表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、開關(guān)控制與信號(hào)設(shè)備、操作電源與控制線路所組成的回路，用以保證一次設(shè)備的工作與安全運(yùn)行系統(tǒng)。二次回路的設(shè)計(jì)，包括二次回路接線原理圖、二次回路原理展開圖和二次回路平面布置圖。二次回路可劃分為下列幾部分；電壓回路：由電壓互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。電流回路：由電流互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。操作回路：由操作電源與斷路器的掉閘、合閘線圈等組成。信號(hào)回路：由信號(hào)電源與光字牌、警鈴、電笛等組成。二次回路包括交流回路和直流回路兩大部分。交流回路包括電壓互感器的電壓回路和電流互感器的電流回路。直流回路包括控制、合閘、信號(hào)等回路共有25條直流小母線。每條小母線都用專用文字符號(hào)和數(shù)字符號(hào)標(biāo)示。參照二次回路基本圖例，并結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，在最大程度的優(yōu)化設(shè)備控制及運(yùn)行的情況下，研究設(shè)計(jì)出了能滿足本廠供配電系統(tǒng)安全可靠供電的二次回路.測(cè)量回路，主要是利用各種電流，電壓互感器進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量的各種數(shù)據(jù)，將傳遞給各自的保護(hù)回路。保護(hù)回路控制一次回路上斷路器的分合，就可以實(shí)現(xiàn)各種突發(fā)事件的控制。如差動(dòng)保護(hù)測(cè)量回路將電信號(hào)傳遞給差動(dòng)保護(hù)二次回路，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。如下圖所示。差動(dòng)保護(hù)二次回路示意圖從圖中可以看出各種回路雖然保護(hù)對(duì)象不同，但只要保護(hù)的對(duì)象發(fā)生異常情況，都可以根據(jù)觀察信號(hào)燈，操作控制開關(guān)來進(jìn)行各一次回路上斷路器的合閘與跳閘。而且從燈的顏色也可以辯明事故信號(hào)，預(yù)告信號(hào)等重要信息。這樣，保護(hù)裝置和監(jiān)測(cè)裝置動(dòng)作后都要發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)提醒或提示運(yùn)行人員，從而保障供電的安全性。3.6節(jié)能措施為了提高電能的利用率和使用效率，節(jié)約能源節(jié)約資金，工廠的節(jié)電工作涉及面很廣，既包括配電系統(tǒng)的節(jié)能改造，也包括電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等用電設(shè)備的節(jié)能改造。其中，配電系統(tǒng)的電能損耗率(簡(jiǎn)稱線損率)是工廠一項(xiàng)重要的電氣綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電氣管理人員必須切實(shí)做好線損管理工作。工廠的配電系統(tǒng)電能損耗與廠內(nèi)的負(fù)荷分布、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無(wú)功配量、運(yùn)行方式、用電構(gòu)成、電壓等級(jí)以及一、二次設(shè)備的技術(shù)性能等因素有關(guān)。配電網(wǎng)損耗理論上由三部分組成，即發(fā)生在線路導(dǎo)線電阻上的電能損失，發(fā)生在配電變壓器高低壓繞組電阻上的電能損失和發(fā)生在配電變壓器鐵心上的電能損失。本工程中采用如下幾種措施降低配電系統(tǒng)的損耗:一、改造迂回線路隨著工廠的發(fā)展，負(fù)荷的變化，配電線路的延伸，廠內(nèi)逐年自然形成的電網(wǎng)不一定合理，甚至有迂回送電的情況，所以，對(duì)迂回線路必須進(jìn)行改造。在線路走向改造時(shí)，主干線要接近負(fù)荷中心，分支線角度不能超過90度角。二、改造卡脖子線，增大導(dǎo)線截面隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要，廠內(nèi)線路有的增大了負(fù)荷，增加了大的用戶，有的由于電源的重新布點(diǎn)，使原來線路的末端變成了首端，有的由于建廠時(shí)線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，形成了卡脖子線。改造時(shí)應(yīng)增大這些導(dǎo)線的截面，既保證供電容量，又降低線路電阻，達(dá)到降損節(jié)能的目的。改造卡脖子線的標(biāo)準(zhǔn)是使線路導(dǎo)線截面在最大負(fù)荷時(shí)，其電流密度不大于1~1.5A/mm。當(dāng)線路的導(dǎo)線截面一定時(shí)，在條件允許時(shí)采用己有的雙回路并聯(lián)工作和盡量利用備用線路供電，通過間接增大配電線路的導(dǎo)線截面，降低導(dǎo)線電能損耗。三、改造導(dǎo)線的接續(xù)方法線路導(dǎo)線接續(xù)不好會(huì)使接續(xù)點(diǎn)發(fā)熱，并損耗能源。我們對(duì)導(dǎo)線的接續(xù)采取了如下的措施:1、導(dǎo)線接續(xù)盡量避免纏繞法，改為炮接、有張力時(shí)的鉗接和無(wú)張力時(shí)的設(shè)備線夾連接。2、不同導(dǎo)線接續(xù)在耐張桿的引流或設(shè)備上完成，應(yīng)該用鋁銅過渡線夾。3、導(dǎo)線或設(shè)備線夾在安裝前就處理好，無(wú)銹蝕，安裝時(shí)要緊固好。四、采用無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)由于有功損耗與成反比，又由于功率因數(shù)的改善，也將引起網(wǎng)絡(luò)電壓的上升，所以采用無(wú)功補(bǔ)償，提高功率因素可大大降低損耗。同時(shí)，功率因素的提高，在輸送相同的有功功率時(shí)，也可降低配電變壓器及配電線路的負(fù)荷電流。配電系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)堅(jiān)持全面規(guī)劃，合理布局，分散補(bǔ)償，就地平衡的原則。由于本工程中大量采用同步電動(dòng)機(jī)，很多情況下其總的功率因素已經(jīng)達(dá)到要求，只有在較少的情況下根據(jù)實(shí)際變化采用電容器自動(dòng)投補(bǔ)的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。五、選擇同步電動(dòng)機(jī)在擴(kuò)容時(shí)綜合考慮采用同步電動(dòng)機(jī)。由于同步電動(dòng)機(jī)為容性負(fù)荷，其功率是可以超前的。通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流在超前的功率因數(shù)下運(yùn)行，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。功率因數(shù)越高，用電電流就越小，從而減少用電量，節(jié)約電能。六、逐步更新高能耗變壓器由于建廠時(shí)間長(zhǎng)，同時(shí)也由于受財(cái)力和物力的限制，改造前工廠仍在使用SJ、SL，等系列的高能耗變壓器，對(duì)這些高能耗變壓器應(yīng)逐步淘汰。所以當(dāng)更新或新增變壓器時(shí)，我們選擇S、S和S-等系列的低損耗變壓器，使用這些低損耗變壓器可大幅度降低空載損耗和短路損耗。當(dāng)工廠變壓器數(shù)量較多時(shí)，我們確定了新型變壓器數(shù)量和容量，及時(shí)投入和退出，使之達(dá)到合理運(yùn)行。在負(fù)荷較低時(shí)，我們盡量減少空載變壓器的臺(tái)數(shù)，特別是節(jié)假日、停產(chǎn)檢修時(shí)，我們對(duì)配電系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)度。七、增建二次變壓所，縮小供電半徑隨著生產(chǎn)的發(fā)展變化，工廠的變電所有的已經(jīng)逐漸遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，根據(jù)實(shí)際情況，增建二次變電所，將變電所依舊設(shè)置在負(fù)荷中心，通過縮短供電線路長(zhǎng)度，降低線路的電能損耗。4工廠變配電室綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì)4.1變配電室綜合自動(dòng)化的可行性分析4.1.1傳統(tǒng)變配電室存在的問題變配電室擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)，對(duì)一個(gè)企業(yè)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都起著舉足輕重的作用。如果仍依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，依靠原來變電站的舊設(shè)備，會(huì)存在以下幾方面的缺點(diǎn)。一、安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。二、供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。三、占地面積大，從而影響整個(gè)工礦企業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)利益。四、不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。五、維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，同時(shí)給每年的校驗(yàn)保護(hù)定值工作帶來了困難。4.1.2變配電室綜合自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)越性與技術(shù)支持通過采用先進(jìn)的技術(shù)，提高變配電室綜合自動(dòng)化水平，增加遙控、遙測(cè)、遙信、遙調(diào)四遙功能，會(huì)體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)越性:一、提高供電質(zhì)量，降低損耗。二、提高變配電室的安全、可靠運(yùn)行水平，突出四遙裝置的特點(diǎn)。三、提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行及管理水平，避免人為的主觀干預(yù)，運(yùn)行人員只要通過觀看CRT屏幕，對(duì)變配電室主要設(shè)備和各輸、配電線路的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然。四、縮小變配電室占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。五、減少維護(hù)工作量，減少值班員的工作量，實(shí)現(xiàn)減人增效。由于變配電室所是變配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。降低變配電室造價(jià)，提高變配電室的供配電電能質(zhì)量和供電可靠性，減少變電所值班人員，盡量避免誤操作，縮短事故處理時(shí)間是現(xiàn)代化智能變電所有的功能。所以，實(shí)現(xiàn)變配電室綜合自動(dòng)化勢(shì)在必行。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，變配電室傳統(tǒng)的電磁式繼電保護(hù)裝置正逐步被微機(jī)綜合保護(hù)裝置所取代。新一代的微機(jī)綜合保護(hù)器，不僅涵蓋了傳統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的全部功能，而且能對(duì)變配電回路的開關(guān)狀態(tài)，電流、電壓等模擬信號(hào)，事故下的脈沖信號(hào)，以及一些非電量信號(hào)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存和運(yùn)算。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，影響了整個(gè)電器制造行業(yè)的產(chǎn)品革新，高低壓電器產(chǎn)品正向著智能化的方向發(fā)展，在滿足各類電器基本功能的同時(shí)亦具備了各種電量和非電量信號(hào)的采集、儲(chǔ)存和處理功能?，F(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)在電力(電氣)行業(yè)的應(yīng)用，使上述電器產(chǎn)品一般均具備了數(shù)據(jù)通信接口，為各個(gè)電氣控制節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換、整合，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集中管理乃至遠(yuǎn)程控制提供了可能。變配電所綜合自動(dòng)化裝置，包含了上述集保護(hù)、測(cè)量計(jì)量、控制、通信于一體的智能化前端設(shè)備，將這些前端設(shè)備的通信接口連接起來的現(xiàn)場(chǎng)總線，進(jìn)行通信預(yù)處理的通信管理單元以及經(jīng)過組態(tài)的上位機(jī)單元(遠(yuǎn)方工作站、維護(hù)工程師站、數(shù)據(jù)庫(kù)工作站等)。通過上述設(shè)備或單元的連接，實(shí)現(xiàn)變配電所運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、交換，并經(jīng)過預(yù)置軟件程序的支持對(duì)變配電所實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化遙測(cè)、遙信、遙控和遙調(diào)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)基本上都是采用各類電磁式繼電器構(gòu)筑。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了信息資源不可能共享，硬件配置繁多，接線復(fù)雜，精度低，穩(wěn)定性和可靠性差，并由此造成維護(hù)、校驗(yàn)工作量繁重裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)的概率大。即便是上世紀(jì)80年代出現(xiàn)的電子式繼電保護(hù)和自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)裝置亦未能徹底解決信息資源的共享問題。由于工藝技術(shù)的不成熟，此類裝置的穩(wěn)定性和可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠理想，并且在遠(yuǎn)動(dòng)的通信上抗干擾能力差、誤碼多。在當(dāng)時(shí)的科技發(fā)展條件下，工廠變配電室的”四遙”和無(wú)人值守的運(yùn)行方式，僅僅是工廠電力工作者的初步試探和美好的期待。變配電室綜合自動(dòng)化裝置是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，對(duì)變配電所電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和控制，是傳統(tǒng)電力自動(dòng)化模式的重大改革。它的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)模式，大大提高了變配電所運(yùn)行的本質(zhì)安全性，減少了自動(dòng)裝置和人為誤動(dòng)的概率，減少了繁重復(fù)雜的檢修和維護(hù)工作量。在變配電所綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步構(gòu)筑工廠變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠變配電系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而大大降低工廠變配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高工廠變配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。4.2綜合自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本課題中設(shè)計(jì)的第一步，便是確定適合于本題的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。通常，綜合自動(dòng)化有三種結(jié)構(gòu):集中式，分散分布式和分層分布式，第一種只適合于保護(hù)比較簡(jiǎn)單的情況，且有如下一些問題的存在:前置管理機(jī)任務(wù)繁重、引線多，降低了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，若前置機(jī)故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能;軟件復(fù)雜，修改工作量大，系統(tǒng)調(diào)試煩瑣。組態(tài)不靈活，對(duì)不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計(jì)，工作量大并且擴(kuò)展一些自動(dòng)化需求的功能較難。第二種不利于整體監(jiān)視控制。而第3種采用分層分布式智能單元(IED)，即把整個(gè)生產(chǎn)過程的控制功能、管理功能分散開，讓控制系統(tǒng)由不同規(guī)模、不同功能的智能單元連接而成。且分層分布式結(jié)構(gòu)，有利于集中控制多個(gè)變配電室。綜合考慮本工廠發(fā)展前景，選擇第三種方式為本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。變配電所綜合自動(dòng)化裝置，采用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)加圖4.1所示，由現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層、通信管理層構(gòu)成。變配電室綜合自動(dòng)化裝置圖一、現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)測(cè)控層包括采用分散式就地安裝，集保護(hù)、測(cè)量計(jì)量、控制、通信于一體的電動(dòng)機(jī)測(cè)控保護(hù)單元、變壓器測(cè)控保護(hù)單元、線路測(cè)控保護(hù)單元、同期合閘單元、備自投單元、重合閘單元等各種功能的10kV微機(jī)綜合保護(hù)、測(cè)控裝置，通過現(xiàn)場(chǎng)總線與通信管理層中的主控機(jī)相連。變配電所內(nèi)各類高低壓智能設(shè)備，如直流電源裝置、小電流接地選線裝置、消諧裝置以及0.4kV的智能開關(guān)裝置等，亦可通過相應(yīng)的通信接口與通信管理層中的主控機(jī)相連。所有回路的綜合保護(hù)裝置均可按需要配置DCS接口，將各種電氣運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)直接接入電氣或化工的DCS，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)的資源共享。具體設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括:1、對(duì)于電氣一次設(shè)備（1）變電站主要一次設(shè)備大多為油斷路器，其可靠性較差，將其更換為真空斷路器，以便實(shí)施聯(lián)動(dòng)控制。（2）主變壓器中性點(diǎn)隔離開關(guān)由手動(dòng)操作改為電動(dòng)操作。2、對(duì)于電氣二次設(shè)備對(duì)于電氣二次設(shè)備的改造有條件的變電站應(yīng)全部改造為綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，具體如下:（1）取消全站的常規(guī)控制、保護(hù)屏，在各開關(guān)對(duì)應(yīng)的控制回路中(開關(guān)柜或保護(hù)屏)設(shè)就地操作功能及紅綠燈，增設(shè)微機(jī)五防閉鎖功能，設(shè)置“當(dāng)?shù)亍薄ⅰ斑h(yuǎn)方”切換開關(guān)。（2）取消當(dāng)?shù)販y(cè)量?jī)x表。（3）組建站內(nèi)自動(dòng)化系統(tǒng)及分布式通信網(wǎng)絡(luò)。（4）10kV線路開關(guān)選用微機(jī)保護(hù)，安裝于高壓開關(guān)柜上。（5）改造主變壓器的溫度測(cè)量回路，以適應(yīng)測(cè)溫的需求。（6）更換站內(nèi)舊式電能表為智能式電能表，電能量通過電度表電能采集裝置上傳至綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及地調(diào)。（7）更換站內(nèi)直流系統(tǒng)為高頻開關(guān)電源，帶有通信485接口，實(shí)現(xiàn)與微機(jī)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的接口通信，電池采用免維護(hù)的鉛酸蓄電池。（8）繼電保護(hù)配置按設(shè)計(jì)規(guī)程配置，要求面向控制對(duì)象獨(dú)立設(shè)置，所有間隔智能單元功能相對(duì)獨(dú)立，互不牽連。凡可以就地完成的功能決不依賴通信網(wǎng)。本系統(tǒng)繼電保護(hù)按被保護(hù)的電力設(shè)備(間隔)分別獨(dú)立設(shè)置，直接由相關(guān)的TA及TV輸入電氣量，動(dòng)作后由接點(diǎn)輸出，直接操作相應(yīng)的斷路器跳閘線圈;其它一些重要的控制設(shè)備，例如備用電源自動(dòng)投入裝置，通過設(shè)置專用的裝置，放在相應(yīng)間隔上。（9）更換站用電系統(tǒng)，使之具有備用電源自動(dòng)投入及遙控功能。（10）保護(hù)裝置設(shè)置有通信接口，接入站內(nèi)通信網(wǎng)以便在保護(hù)動(dòng)作后向變電站層微機(jī)設(shè)備提供報(bào)告等，但保護(hù)功能完全不依賴通信網(wǎng)。這里，10kV部分采用“四合一”(集保護(hù)、控制、測(cè)量、通信為一體)裝置，主變間隔配置專用的測(cè)控單元，實(shí)現(xiàn)保護(hù)和測(cè)量嚴(yán)格分開。小電流接地選線由10kV開關(guān)柜上的智能單元、開口三角電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)和主站構(gòu)成。各智能單元實(shí)時(shí)計(jì)算當(dāng)前的，向量，當(dāng)系統(tǒng)接地導(dǎo)致升高時(shí)，母線開口三角電壓監(jiān)測(cè)點(diǎn)向主站報(bào)選線接地信號(hào)，主站則在接到接地信號(hào)后調(diào)各裝置內(nèi)的，向量，進(jìn)行比較從而實(shí)現(xiàn)接地選線功能，節(jié)省了常規(guī)的小電流接地選線裝置。備自投功能采用專用的備用電源自動(dòng)投入裝置，通過該裝置實(shí)現(xiàn)10kV母線分段開關(guān)自動(dòng)投入，提高供電的可靠性和連續(xù)性。同時(shí)，還要注意數(shù)字量和模擬量的輸入與輸出。在變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中，需要采集的信息很多，但從它們的性質(zhì)來分，可分為模擬量、開關(guān)量、脈沖量和廣義讀表數(shù)等四大類。一般來說，針對(duì)計(jì)算機(jī)而言，處理的都是數(shù)字量，對(duì)模擬量的處理，也是必須先轉(zhuǎn)換成數(shù)字量才能進(jìn)行處理的。而對(duì)于模擬量的輸入與輸出，變電站的電流、電壓、有功功率、無(wú)功功率、溫度等都是模擬量，這些模擬量都是隨時(shí)間連續(xù)變化的物理量，由于計(jì)算機(jī)只能識(shí)別數(shù)字量，所以模擬信號(hào)必須通過模擬量輸入通道，轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)才能輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。另一方面，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制，有時(shí)還需要輸出模擬信號(hào)，其中要涉及到模擬量輸入輸出通道的組成、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換器、采樣保持器、高集成度的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、采樣方式等等。二、通信管理層變電站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)連接各設(shè)備層，使獨(dú)立的各自分散的設(shè)備形成協(xié)同工作的有機(jī)總體，并與外部系統(tǒng)緊密相連。這一層我們定義為通信管理層。變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的總體性能在很大程度上取決于此層的性能。主控單元通過現(xiàn)場(chǎng)總線分別與10kV微機(jī)綜合保護(hù)測(cè)控裝置、變配電所內(nèi)各類高低壓智能設(shè)備通信。主控單元與上位機(jī)系統(tǒng)可采用普通通信電纜配以調(diào)制解調(diào)器連接，在設(shè)置局域網(wǎng)的系統(tǒng)中，亦可采用以太網(wǎng)連接方式，以光纖作為傳輸介質(zhì)。變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)在線進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng)，系統(tǒng)中各種不同功能的設(shè)置之間，實(shí)時(shí)進(jìn)行著大量的信息交流。因此需要確定統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式，遵守共同的通信規(guī)約。數(shù)據(jù)通信包括兩方面的內(nèi)容:一是綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)或各功能模塊間的信息交換，二是變電站與控制中心間的通信。而采用以上的通信網(wǎng)絡(luò)，運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，故障率較低。且該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無(wú)需增加其他設(shè)備即可直接實(shí)現(xiàn)雙機(jī)備份，所有設(shè)備可提供獨(dú)立的雙網(wǎng)接線，通信互不干擾，可組成雙通信網(wǎng)絡(luò)，通信可靠性較高。4.3提高變配電室綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性的措施4.3.1綜合變電站帶來的問題變電站綜合自動(dòng)化確實(shí)給我們的工作帶來了效益，可在目前來看，它還屬于是一種新生事物，特別是不少工作在變電站第一線的技術(shù)人員與運(yùn)行人員，對(duì)它的技術(shù)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還不了解，對(duì)其可靠性問題還比較擔(dān)心;另一方面，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)子系統(tǒng)都為低電平的弱電系統(tǒng)，但它們的工作環(huán)境是電磁干擾極其嚴(yán)重的強(qiáng)電場(chǎng)所，確實(shí)會(huì)影響到各個(gè)元器件的正常工作。4.3.2采取的措施一、抑制干擾源的影響，采取屏蔽措施、減少?gòu)?qiáng)電回路的感應(yīng)禍合等。二、接地和減少共阻抗禍合，采取一次系統(tǒng)接地、二次系統(tǒng)接地、變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的工作接地等。三、隔離措施1、模擬量的隔離2、開關(guān)量輸入、輸出的隔離四、濾波濾波是抑制自動(dòng)化系統(tǒng)模擬量輸入通道傳導(dǎo)干擾的主要手段之一。五、計(jì)算機(jī)供電電源的抗干擾措施采用變壓器隔離、電源濾波器，采用不間斷電源UPS等有效方法。4.4工廠變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)功能工廠變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的測(cè)控和管理功能，因不同廠商開發(fā)的軟件及用戶的要求不同而有所差別，但一般應(yīng)滿足以下的主要功能或要求。一、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集與處理功能二、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與維護(hù)功能三、故障報(bào)警功能四、事件順序記錄和事故追憶功能五、監(jiān)視屏畫面實(shí)時(shí)生成和顯示功能六、在線計(jì)算、自動(dòng)制表及輸出功能七、友好的人一機(jī)界面和對(duì)話功能八、系統(tǒng)自診斷與自恢復(fù)功能九、電能計(jì)算十、其他功能4.5變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的軟件可靠性研究較之常規(guī)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的主要優(yōu)越性體現(xiàn)在其借助通信，實(shí)現(xiàn)各個(gè)斷路器間隔中的保護(hù)測(cè)控單元、變電站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、電網(wǎng)控制中心自動(dòng)化系統(tǒng)之間的信息交換和信息共享，從而提高變電站運(yùn)行的可靠性?？煽康耐ㄐ乓环矫嬉蕾囉诳煽康腎ED裝置、計(jì)算機(jī)硬件、傳輸介質(zhì)、接口設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及相關(guān)的抗干擾技術(shù)，另一方面依賴于實(shí)現(xiàn)各種功能的軟件系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。衡量軟件系統(tǒng)的質(zhì)量需要相關(guān)的數(shù)學(xué)模型和指標(biāo)，而軟件可靠性模型恰好能滿足這種需要，它能定性和定量地評(píng)價(jià)軟件系統(tǒng)的可靠性，評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)可靠性走向，在軟件產(chǎn)品的開發(fā)、運(yùn)行和維護(hù)的各個(gè)階段都能發(fā)揮其指導(dǎo)性作用。5結(jié)論本文遵循電氣工程設(shè)計(jì)的一般步驟和方法，按照相應(yīng)的要求，對(duì)一機(jī)械廠供配電及綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，從而不僅使此化肥廠的供電系統(tǒng)能完全滿足改造后的要求，并且其配電室自動(dòng)化水平也更具智能化。在供電可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性及變配電室的科技含量等方面都有很大的提高。論文所完成的主要工作和取得的一些成果包括:一、調(diào)查了供電系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)，確定了現(xiàn)有系統(tǒng)的供電方案。同時(shí)，優(yōu)化原有系統(tǒng)的不足之處，調(diào)整負(fù)荷分配，明確補(bǔ)償方式。二、通過負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算和動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算得出相應(yīng)的數(shù)據(jù)，查閱相關(guān)規(guī)范和書籍，并且以最優(yōu)化為原則，綜合考慮，多方面比較，選擇出了能保證供電安全可靠的電氣設(shè)備。三、設(shè)計(jì)出了二次回路，時(shí)刻檢測(cè)電氣參數(shù)，使其具有對(duì)一次設(shè)備的控制、調(diào)節(jié)和保護(hù)，從而保證供配電的安全可靠性。在優(yōu)化原有系統(tǒng)的同時(shí)采取多種措施及技術(shù)減少改造成本。四、通過可行性分析，結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出了符合本廠條件的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。同時(shí)，采取有力措施提高變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的可靠性。五、對(duì)變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)軟件的開發(fā)測(cè)試階段建立了軟件可靠性模型并提出了相應(yīng)的算法。參考文獻(xiàn)[1l中國(guó)航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三版)，北京:中國(guó)電力出版社，2005.[2]編寫組，工廠常用電氣設(shè)備手冊(cè)(第二版).北京:中國(guó)電力出版社，1997.[3]楊岳，電氣安全，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[4]雍靜，供配電系統(tǒng)，北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.[5]GB50052-95供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范，北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1996.[6]GB50053-9410kV及以下變配電所設(shè)計(jì)規(guī)范，北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1994.[7]GB50055-93通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范，北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1994.[8]電力二次設(shè)備操作規(guī)程與電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定，吉林:吉林科學(xué)技術(shù)出版社，2005.[9]電力電纜線路設(shè)計(jì)施工手冊(cè)，北京:中國(guó)電力出版社，2007.[10]高壓并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償實(shí)用技術(shù)，北京:中國(guó)電力出版社，2006.[11]線損管理手冊(cè)，北京:中國(guó)電力出版社，2007.[12]配電系統(tǒng)故障處理自動(dòng)化技術(shù)，北京:中國(guó)電力出版社，2006.[13]電纜故障分析與測(cè)試，北京:中國(guó)電力出版社，2005.[14]文德建，供配電設(shè)備狀態(tài)維修管理認(rèn)識(shí)與實(shí)踐.化工之友，2007,(03),pp12-14.[15]吳兵，供配電系統(tǒng)中的注意事項(xiàng)及其解決方案.廣東科技，2007,(02),pp42-46[16]張震偉，220kV電力系統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的配置原則，科技信息(學(xué)術(shù)研究)，2007,(08).[17]張照新.變電站綜自系統(tǒng)的組成及異常解決，甘肅科技縱橫，2007,(01),pp36-38.[18]王飛，劉洪才，潘立冬，分層式結(jié)構(gòu)變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)研究綜述，華北電力大學(xué)學(xué)報(bào)，2007,(01),pp45-47.[19]BILLINTONR,JONNAVITHULAS.Optimalswitchingdeviceplacementinradialdistributionsystems.IEEETransonPowerSystems,1996,11(3):1646-1651.[20]GoswamiSK,BasuSK.Directsolutionofdistributionsystem.IEEProc-C1991，138(1):78-88.[21]胡誠(chéng)，周芳，配電網(wǎng)保護(hù)的現(xiàn)狀與發(fā)展，湖北電力，2007,(01)[22]信息，通信世界，2007,(04),pp41-45.[23]熱點(diǎn)資訊，電子測(cè)量技術(shù)，2007,(02),pp67-69.[24]呂艷芝，淺談降低線損的技術(shù)和管理措施，農(nóng)村電工，2007,(01),pp35-38.[25]李麗華，滿江濤，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)綜述，科技信息，2007,(09)