1、 工廠供電 課程設計說明書 題目： 某機修廠供配電系統設計 學生姓名： 李歡 學 號： 201306070316 院 （系）： 電氣與信息工程學院 專 業： 自動化133 指導教師： 段明亮 2016 年 7月 5 日目錄設計的意義和目的.4第1章 總體設計思想.4 一. 工廠供電的意義和要求.4 二. 工廠供電設計的一般原則.5 三. 設計內容及步驟.5第2章 負荷計算及功率補償. 6 一. 負荷計算的內容和目的.6 二. 負荷計算的方法.7 三. 全廠負荷計算.7 四. 功率補償.7第3章 變壓器的選擇.7 一. 主變壓器臺數的選擇.7 二. 變電所主變壓器容量的選擇.8第四章 主接線方案

2、的選擇.8 一. 變電所主接線的選擇原則.8 二. 主接線方案的選擇.8第5章 短路計算.9 一. 短路電流計算的目的及方法.9 二. 標么值法計算短路電流.9 三. 短路電流計算結果.10第6章 導線,電纜的選擇.12第7章 高低壓設備的選擇.13第8章 變壓器的繼電保護概述.14第9章 二次回路操作電源和中央信號裝置 .15第10章 電氣測量儀表與絕緣監視裝置.16 一. 測量儀表.16 二. 絕緣監視裝置.16第11章 防雷與接地.17 一. 防雷.17 二. 接地.18第12章 小結.18參考文獻設計的意義和目的: 電能是工業生產的主要動力能源。電能既易于由其它形式的能量轉化

3、而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用，電能的輸送和分配簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于生產自動化小型化變電所的建設方案，是在總結國內外變電所設計運行經驗的基礎上提出的，與過去建設的常規變電所和簡陋變電所有明顯區別。無論是主接線方式、設備配置及選型、總體布置還是保護方式，都形成了一種新的格局，從而使小型化變電所無法按已有規程進行設計。機修廠的電力系統由變電，輸電，配電三個環節組成，由此也決定了此電力系統的特殊性，在確保供電正常的前提下，這三個環節環環相扣。 工廠供電設計的任務是從電力系統取得電源，經過合理的傳輸、變換，分配到工廠車間中每一個用電設備上。隨著工業電氣自動化技術的發展，工

4、廠用電量的迅速增長，對電能質量、供電可靠性以及技術經濟指標等的要求也日益提高。供電設計是否完善，不僅影響工廠的基本建設投資、運行費用和有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產上。它與企業的經濟效益、設備和人生安全等是密切相關的。 工廠廠區供電設計是整個工廠建設設計中的重要組成部分。供電設計質量,會直接影響到日后工廠的生產與發展。尤其對那些工業生產自動化程度很高的大型現代化工廠,如果能有一個高質量的供電系統,那么,就有利于企業的快速發展。穩定可靠的供電系統,有助于工廠增加產品產量,提高產品質量降低生產成本,增加企業經濟效益。如果供電系統設計質量不高,將會給企業給國家造成不可估

5、量的損失。車間供電設計是整個工廠設計的重要組成部分，車間供電設計的質量直接影響到的產品生產及公司的發展。 本次課程設計針對某機修廠配電系統及車間變電所設計，涉及到工廠電力負荷及其計算，短路電流及其計算，工廠配電所及其一次設備，工廠電力線路，工廠供電系統的過電流保護和二次回路還有電氣照明等方面入手按照國家的一些技術標準設計。 做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意 課程設計 2 義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的意義。第一章：設計總體思想一、

6、工廠供電的意義和要求  : 工廠供電，就是指工廠所需電能的供應和分配，亦稱工廠配電。眾所周知，電能是現代工業生產的主要能源和動力。電能既易于由其它形式的能量轉換而來，又易于轉換為其它形式的能量以供應用；電能的輸送的分配既簡單經濟，又便于控制、調節和測量，有利于實現生產過程自動化。因此，電能在現代工業生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。   在工廠里，電能雖然是工業生產的主要能源和動力，但是它在產品成本中所占的比重一般很小（除電化工業外）。電能在工業生產中的重要性，并不在于它在產品成本中或投資總額中所占的比重多少，而在于工業生產實現電氣化以后可以大大增加

7、產量，提高產品質量，提高勞動生產率，降低生產成本，減輕工人的勞動強度，改善工人的勞動條件，有利于實現生產過程自動化。從另一方面來說，如果工廠的電能供應突然中斷，則對工業生產可能造成嚴重的后果 因此，做好工廠供電工作對于發展工業生產，實現工業現代化，具有十分重要的意義。由于能源節約是工廠供電工作的一個重要方面，而能源節約對于國家經濟建設具有十分重要的戰略意義，因此做好工廠供電工作，對于節約能源、支援國家經濟建設，也具有重大的作用。 工廠供電工作要很好地為工業生產服務，切實保證工廠生產和生活用電的需要，并做好節能工作，就必須達到以下基本要求： (1) 安全 在電能的供

8、應、分配和使用中，不應發生人身事故和設備事故。  (2) 可靠 應滿足電能用戶對供電可靠性的要求。 (3)  優質 應滿足電能用戶對電壓和頻率等質量的要求   (4)經濟 供電系統的投資要少，運行費用要低，并盡可能地節約電能和減少有色金屬的消耗量. 此外，在供電工作中，應合理地處理局部和全局、當前和長遠等關系，既要照顧局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發展。二、工廠供電設計的一般原則  : 按照國家標準GB50052-95 供配電系統設計規范、GB50053-

9、94 10kv及以下設計規范、GB50054-95 低壓配電設計規范等的規定，進行工廠供電設計必須遵循以下原則：  （1） 遵守規程、執行政策；  必須遵守國家的有關規定及標準，執行國家的有關方針政策，包括節約能源，節約有色金屬等技術經濟政策。 (2) 安全可靠、先進合理；  應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。(3) 近期為主、考慮發展；  應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關系，做到遠近結合

10、，適當考慮擴建的可能性。  (4) 全局出發、統籌兼顧。  按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，合理確定設計方案。工廠供電設計是整個工廠設計中的重要組成部分。工廠供電設計的質量直接影響到工廠的生產及發展。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計的有關知識，以便適應設計工作的需要。三、 設計內容及步驟  : 全廠總降壓變電所及配電系統設計，是根據各個車間的負荷數量和性質，生產工藝對負荷的要求，以及負荷布局，結合國家供電情況。解決對各部門的安全可靠，經濟的分配電能問題。其基本內容有以下幾方面。

11、0; 1、負荷計算  全廠總降壓變電所的負荷計算，是在車間負荷計算的基礎上進行的。考慮車間變電所變壓器的功率損耗，從而求出全廠總降壓變電所高壓側計算負荷及總功率因數。列出負荷計算表、表達計算成果。2、 工廠總降壓變電所的位置和主變壓器的臺數及容量選擇  參考電源進線方向，綜合考慮設置總降壓變電所的有關因素，結合全廠計算負荷以及擴建和備用的需要，確定變壓器的臺數和容量。  3、 工廠總降壓變電所主結線設計  根據變電所配電回路數，負荷要求的可靠性級別和計算負荷數綜合主變壓器臺數，確定變電所高、低接線方式。對它的基本要求，即要安全可靠有要

12、靈活經濟，安裝容易維修方便。4、 廠區高壓配電系統設計  根據廠內負荷情況，從技術和經濟合理性確定廠區配電電壓。參考負荷布局及總降壓變電所位置，比較幾種可行的高壓配電網布置放案，計算出導線截面及電壓損失，由不同放案的可靠性，電壓損失，基建投資，年運行費用，有色金屬消耗量等綜合技術經濟條件列表比值，擇優選用。按選定配電系統作線路結構與敷設方式設計。用廠區高壓線路平面布置圖，敷設要求和架空線路桿位明細表以及工程預算書表達設計成果。  5、工廠供、配電系統短路電流計算  工廠用電，通常為國家電網的末端負荷，其容量運行小于電網容量，皆可按無限容量系統供電進行短路

13、計算。由系統不同運行方式下的短 路參數，求出不同運行方式下各點的三相及兩相短路電流。  6、改善功率因數裝置設計  按負荷計算求出總降壓變電所的功率因數，通過查表或計算求出達到供電部門要求數值所需補償的無功率。由手冊或廠品樣本選用所需 移相 電容器的規格和數量，并選用合適的電容器柜或放電裝置。如工廠有大型同步電動機還可以采用控制電機勵磁電流方式提供無功功率，改善功率因數。  7、變電所高、低壓側設備選擇  參照短路電流計算數據和各回路計算負荷以及對應的額定值，選擇變電所高、低壓側電器設備，如隔離開關、斷路

14、器、母線、電纜、絕緣子、避雷器、互感器、開關柜等設備。并根據需要進行熱穩定和力穩定檢驗。用總降壓變電所主結線圖，設備材料表和投資概算表達設計成果。8、繼電保護及二次結線設計  為了監視，控制和保證安全可靠運行，變壓器、高壓配電線路移相電容器、高壓電動機、母線分段斷路器及聯絡線斷路器，皆需要設置相應的控制、信號、檢測和繼電器保護裝置。并對保護裝置做出整定計算和檢驗其靈敏系數。  設計包括繼電器保護裝置、監視及測量儀表，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線系統，用二次回路原理接線圖或二次回路展開圖以及元件材料表達設計成果。35kv及以上系統尚需給出二次回路的保

15、護屏和控制屏屏面布置圖。  9、變電所防雷裝置設計  參考本地區氣象地質材料，設計防雷裝置。進行防直擊的避雷針保護范圍計算，避免產生反擊現象的空間距離計算，按避雷器的基本參數選擇防雷電沖擊波的避雷器的規格型號，并確定其接線部位。進行避雷滅弧電壓，頻放電電壓和最大允許安裝距離檢驗以及沖擊接地 電阻計算。10、專題設計  11、總降壓變電所變、配電裝置總體布置設計 綜合前述設計計算結果，參照國家有關規程規定，進行內外的變、配電裝置的總體布置和施工設計。第二章 負荷計算及功率補償  1、 負荷計算的內

16、容和目的  ：（1） 計算負荷又稱需要負荷或最大負荷。 計算負荷是一個假想的持續性的負荷，其熱效應與同一時間內實際變動負荷所產生的最大熱效應相等。在配電設計中，通常采用30分鐘的最大平均負荷作為按發熱條件選擇電器或導體的依據。  （2）  尖峰電流 指單臺或多臺用電設備持續1秒左右的最大負荷電流。一般取啟動電流上午周期分量作為計算電壓損失、電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護元件等的依據。在校驗瞬動元件時，還應考慮啟動電流的非周期分量。（3）  平均負荷 為一段時間內用電設備所消耗的電能與該段時間之比。常選用最大負荷班（即有

17、代表性的一晝夜內電能消耗量最多的一個班）的平均負荷，有時也計算年平均負荷。平均負荷用來計算最大負荷和電能消耗量2、負荷計算的方法  ： 負荷計算的方法有需要系數法、利用系數法及二項式等幾種。 本設計采用需要系數法確定。 主要計算公式有： 有功功率： P30 = Pe·Kd 無功功率: Q30 = P30 ·tg 視在功率: S3O = P30/Cos 計算電流: I30 =&#

18、160;S30/3UN3、全廠負荷計算  取Kp = 0.92; Kq = 0.95 根據上表可算出：P30i = 6520kW; Q30i = 5463kvar 則 P30 = KPP30i = 0.9×6520kW = 5999kW Q30 = KqQ30i = 0.95×5463kvar = 

19、5190kvar S30 = (P302+Q302)1/2 7932KV·A I30 = S30/3UN  94.5A COS = P30 / S30 = 5999/7932 0.754. 功率補償  由于本設計中上級要求COS0.9,而由上面計算可知COS=0.75<0.9，因此需要進行無功補償。  綜合考慮在這里采用并聯電容器進行高壓集中補償。 可選用BWF6.3-100-1W

20、型的電容器，其額定電容為2.89F Qc = 5999×（tanarc cos0.75tanarc cos0.92）Kvar =2724Kvar 取Qc=2800 Kvar 因此，其電容器的個數為： n = Qc/qC = 2800/100 =28 而由于電容器是單相的，所以應為3的倍數，取28個 正好  無功補償后，變電所低壓側的計算負荷為：  S30（2）= 59

21、992+(5463-2800) 2 1/2 =6564KV·A 變壓器的功率損耗為： QT = 0.06 S30= 0.06 * 6564 = 393.8 Kvar  PT = 0.015 S30 = 0.015 * 6564= 98.5 Kw 變電所高壓側計算負荷為： P30= 5999+ 98.

22、5 = 6098 Kw Q30= (5463-2800 )+ 393.8= 3057 Kvar S30 = (P302 + Q302) V = 6821 kV .A 無功率補償后，工廠的功率因數為： cos= P30/ S30= 6098 / 6821= 0.9  則工廠的功率因數為： cos=&#

23、160;P30/S30= 0.90.9  因此，符合本設計的要求第三章 變壓器的選擇  1. 主變壓器臺數的選擇   由于該廠的負荷屬于二級負荷，對電源的供電可靠性要求較高，宜采用兩臺變壓器，以便當一臺變壓器發生故障后檢修時，另一臺變壓器能對一、二級負荷繼續供電，故選兩臺變壓器。  2. 變電所主變壓器容量的選擇  裝設兩臺主變壓器的變電所，每臺變壓器的容量ST應同時滿足以下兩個條件：  任一臺單獨運行時，ST（0.6-0.7）S30（1） &#

24、160;任一臺單獨運行時，STS30（+） 由于S30（1）= 7932 KV·A，因為該廠都是上二級負荷所以按條件2 選變壓器。  ST（0.6-0.7）×7932=（4759.25552.4）kV·ASTS30（+） 因此選5700 KV·A的變壓器二臺第4章  主結線方案的選擇一、變配電所主結線的選擇原則   1. 當滿足運行要求時，應盡量少用或不用斷路器，以節省投資。 2. 當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側應采用斷路器分段

25、的單母線接線。 3.當供電電源只有一回線路，變電所裝設單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組結線。 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，應采用變壓器分列運行。 5. 接在線路上的避雷器，不宜裝設隔離開關；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。  6. 610KV固定式配電裝置的出線側，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應裝設線路隔離開關。  7. 采用610 KV熔斷器負荷開關固定式配電裝置時，應在電源側裝設隔離開關。  8. 由地區電網供電的變配電所電源出線處，宜裝設供計費用的專

26、用電壓、電流互感器（一般都安裝計量柜）。  9.變壓器低壓側為0.4KV的總開關宜采用低壓斷路器或隔離開關。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側總開關和母線分段開關均應采用低壓斷路器。  10.當低壓母線為雙電源，變壓器低壓側總開關和母線分段開關采用低壓斷路器時，在總開關的出線側及母線分段開關的兩側，宜裝設刀開關或隔離觸頭。  二、主結線方案選擇   對于電源進線電壓為35KV及以上的大中型工廠，通常是先經工廠總降壓變電所降為610KV的高壓配電電壓，然后經車間變電所，降為一般低壓設備所需的電壓。 總降壓變電所主結線圖表

27、示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關等）及其連接線組成，通常用單線表示。 主結線對變電所設備選擇和布置，運行的可靠性和經濟性，繼電保護和控制方式都有密切關系，是供電設計中的重要環節。   1、一次側采用內橋式結線，二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖如下 這種主結線，其一次側的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的內側，靠近變壓器，因此稱為內橋式結線。這種主結線的運行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級負荷工廠。如果某路電源例如WL1線路停電檢修或發生故障時，則斷

28、開QF11 ，投入QF10 （其兩側QS先合），即可由WL2恢復對變壓器T1的供電，這種內橋式結線多用于電源線路較長因而發生故障和停電檢修的機會較多、并且變電所的變壓器不需要經常切換的總降壓變電所。  2、  一次側采用外橋式結線、二次側采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖 這種主結線，其一次側的高壓斷路器QF10也跨接在兩路電源進線之間，但處在線路斷路器QF11 和QF12的外側，靠近電源方向，因此稱為外橋式結線。這種主結線的運行靈活性也較好，供電可靠性同樣較高，適用于一、二級負荷的工廠。但與內橋式結線適用的場合有所不同。如果某臺變

29、壓器例如T1停電檢修或發生故障時，則斷開QF11 ，投入QF10 （其兩側QS先合），使兩路電源進線又恢復并列運行。這種外橋式適用于電源線路較短而變電所負荷變動較大、適用經濟運行需經常切換的總降壓變電所。當一次電源電網采用環行結線時，也宜于采用這種結線，使環行電網的穿越功率不通過進線斷路器QF11 、QF12 ，這對改善線路斷路器的工作及其繼電保護的整定都極為有利。  3. 一、二次側均采用單母線分段的總降壓變電所主電路圖（見下圖）  這種主結線圖兼有上述兩種橋式結線的運行靈活性的優點，但所用高壓開關設備較多，可供一、二級負荷，適用于

30、一、二次側進出線較多的總降壓變電所  4. 一、二次側均采用雙母線的總降壓變電所主電路圖 采用雙母線結線較之采用單母線結線，供電可靠性和運行靈活性大大提高，但開關設備也大大增加，從而大大增加了初投資，所以雙母線結線在工廠電力系統在工廠變電所中很少運用主要用與電力系統的樞紐變電所。本次設計的電機修造廠是連續運行，負荷變動較小，電源進線較短（2.5km）,主變壓器不需要經常切換，另外再考慮到今后的長遠發展。采用一、二側單母線分段的總降壓變電所主結線（即全橋式結線）。第五章 短路計算  一、短路電流計算的目的及方法  短路電流計算的目的是為

31、了正確選擇和校驗電氣設備，以及進行繼電保護裝置的整定計算。 進行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點。短路計算點要選擇得使需要進行短路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。   接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，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的一些主要元件表示出來，并標明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡。對于工廠供電系統來說，由于將電力系統當作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯

32、的方法即可將電路化簡，求出其等效總阻抗。最后計算短路電流和短路容量。   短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（有稱有名單位制法）和標幺制法（又稱相對單位制法）。  二、標幺值法進行短路計算  1. 在最小運行方式下：  （1）確定基準值 取 Sd = 100MV·A,UC1 = 60KV,UC2 = 10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 =

33、0;100MV·A/(3×60KV) = 0.96KA Id2 = 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幺值  1）電力系統（SOC = 310MV·A） X1* = 100KVA/310= 0.32  2）架空線路（XO = 0.4/

34、km） X2* = 0.4×4×100/ 10.52= 1.52 3）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，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。(3)求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 總電抗標幺值 X*(K-1)=

35、 X1*X2*= 0.32+1.52= 1.84 三相短路電流周期分量有效值  IK-1(3) = Id1/X*(K-1)= 0.96/1.84 =0.52 其他三相短路電流 I"(3) = I(3) = Ik-1 (3) = 0.52KA ish(3) = 2.55×0.52KA = 1.33KA Ish(3) = 

36、1.51×0.52 KA= 0.79KA 三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1) =100MVA/1.84=54.3  (4) 求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1)總電抗標幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*/ X4* =0.32+1.52+1.32/2=2.5 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) 

37、= 505KA/2.5 = 202KA 3)其他三相短路電流 I"(3) = I(3) = Ik-23) = 202KA ish(3) = 1.84×202KA =372KA Ish(3) =1.09×202KA = 220KA 三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-1) = 100MVA/2.5 

38、;= 40MV·A 在最大運行方式下： （1）確定基準值 取 Sd = 1000MV·A,UC1 =60KV,UC2 = 10.5KV 而 Id1 = Sd /3UC1 = 1000MV·A/(3×60KV) =9.6 Id2 = Sd /3UC2 = 1000MV·A/(3×10.5KV)

39、0;= 55KA （2） 計算短路電路中各主要元件的電抗標幺值  1）電力系統（SOC = 1338MV·A）  X1*= 1000/1338= 0.75  2）架空線路（XO = 0.4/km） X2* = 0.4×4×1000/602 =0.45  3）電力變壓器（UK% = 4.5） X3* = X4* = UK%Sd/100SN&

40、#160;= 7.5×1000×103/(100×5700) = 13.2 繪制等效電路如圖，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。X1*= 1000/1338= 0.75 2） 架空線路（XO = 0.4/km） X2* = 0.4×4×1000/602 =0.45 3）3） 電力變壓器（UK% = 4.5） X3* = X4* =

41、 UK%Sd/100SN = 7.5×1000×103/(100×5700) = 13.2 繪制等效電路如圖，圖上標出各元件的序號和電抗標幺值，并標出短路計算點。 (3) 求k-1點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 1)總電抗標幺值 X*(K-1) = X1*X2* = 0.75+0.45= 1.2 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-1(3) = Id1/ X

42、*(K-1)= 9.6KA/1.2 = 8KA 3)其他三相短路電流 I"(3) = I(3) = Ik-1(3) = 8KA ish(3) = 2.55×8KA = 20.4KA Ish(3) = 1.51×X*(K-1)8KA = 12.1KA 4)三相短路容量 Sk-1(3) = Sd/X*(k-1)= 

43、;1000/1.2 = 833MVA (4) 求k-2點的短路電路總電抗標幺值及三相短路電流和短路容量 K 1)總電抗標幺值 X*(K-2) = X1*X2*X3*X4* = 0.750.4513.2/2 = 7.8 2)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3) = Id2/X*(K-2) = 55KA/7.8 = 7.05KA 3)其他三相短路電流 I"(3)&#

44、160;= I(3) = Ik-2（3） = 7.05KA ish(3) = 2.55×7.05KA =17.98KA Ish(3) = 1.51×7.05KA = 10.65KA 4)三相短路容量 Sk-2(3) = Sd/X*(k-2) = 1000/7.05= 141.8MV·A  三.短路電流計算結果：  1.

45、最大運行方式   2. 最小運行方式第六章  導線、電纜的選擇概述   為了保證供電系統安全、可靠、優質、經濟地運行，進行導線和電纜截面時必須滿足下列條件:  1.發熱條件  導線和電纜(包括母線)在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的發熱溫度，不應超過其正常運行時的最高允許溫度。  2.電壓損耗條件   導線和電纜在通過正常最大負荷電流即線路計算電流時產生的電壓損耗，不應超過其正常運行時允許的電壓損耗。對于工廠內較短的高壓線路，可不進行電壓損耗校驗。  3.

46、經濟電流密度   35KV及以上的高壓線路及電壓在35KV以下但距離長電流大的線路，其導線和電纜截面宜按經濟電流密度選擇，以使線路的年費用支出最小。所選截面，稱為“經濟截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。工廠內的10KV及以下線路，通常不按此原則選擇。  4.機械強度  導線（包括裸線和絕緣導線）截面不應小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗其機械強度，但需校驗其短路熱穩定度。母線也應校驗短路時的穩定度。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求。根據設計經驗，一般10KV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發熱條件來選擇截面，

47、再校驗電壓損耗和機械強度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進行選擇，再校驗發熱條件和機械強度。對長距離大電流及35KV以上的高壓線路，則可先按經濟電流密度確定經濟截面，再校驗其它條件。 架空進線的選擇按發熱條件選擇導線截面 補償功率因素后的線路計算電流 1)已知I30 = 76.33A 由課本表 5-3 查得jec=1.65，因此 Aec=76.33/1.65=46.26mm2 選擇準截面45mm2 ，既選LGJ45型鋁絞線 校驗發熱條件和機械強

48、度都合格  第七章 高、低壓設備的選擇   高壓設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，同時設備應工作安全可靠，運行方便，投資經濟合理。   高壓刀開關柜的選擇應滿足變電所一次電路圖的要求，并各方案經濟比較優選出開關柜型號及一次結線方案編號，同時確定其中所有一次設備的型號規格。工廠變電所高壓開關柜母線宜采用LMY型硬母線  二、配電所高壓開關柜的選擇   高壓開關柜是按一定的線路方案將有關一、二次設備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發電廠和變配電所中作

49、為控制和保護發電機、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關設備、保護電器、監視儀表和母線、絕緣子等。 高壓開關柜有固定式和手車式（移可式）兩大類型。 由于本設計是10KV電源進線，則可選用較為經濟的固定式高壓開關柜，這里選擇GG1A-10Q（F）型。  第八章  變壓器的繼電保護概述  按GB5006292電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范規定：對電力變壓器的下列故障及異常運行方式，應裝設相應的保護裝置： （1） 繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相接地短路； （2）繞組的匝間短路； 

50、（3）外部相間短路引過的過電流； （4）中性點直接接地電力網中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓； （5）過負荷； （6）油面降低； （7）變壓器溫度升高或油箱壓力升高或冷卻系統故障。  對于高壓側為610KV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設有帶時限的過電流保護；如過電流保護動作時間大于0.50.7s時，還應裝設電流速斷保護。容量在800KV·A及以上的油浸式變壓器和400KV·A及以上的車間內油浸式變壓器，按規定應裝設瓦斯保護（又稱氣體繼電保護）。容量在400KV·A及以上的變壓器，當數臺并列運行或單臺運行

51、并作為其它負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時（通稱“輕瓦斯”），動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時（通稱“重瓦斯”），一般均動作于跳閘。   對于高壓側為35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也需裝設過負荷保護。但是如果單臺運行的變壓器容量在10000KV·A及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300KV·A及以上時，則要求裝設縱聯差動保護來取代電流速斷保護。  在本設計中，根據要求需裝設過電流保護、

52、電流速斷保護、過負荷保護和瓦斯保護。對于由外部相間短路引起的過電流，保護應裝于下列各側： 1） 、對于雙線圈變壓器，裝于主電源側 2）、對三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護應帶兩段時限，以較小的時限斷開未裝保護的斷路器。當以上方式滿足靈敏性要求時，則允許在各側裝設保護。 各側保護應根據選擇性的要求裝設方向元件。 3）、對于供電給分開運行的母線段的降壓變壓器，除在電源側裝設保護外，還應在每個供電支路上裝設保護。 4）、除主電源側外，其他各側保護只要求作為相鄰元件的后備保護，而不要求作為變壓器內部故障的后備保護。 5） 、保護裝置對各側母

53、線的各類短路應具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠后備時，一般要求對線路不對稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時，一般動作于斷開的各側斷路器。如變壓器高采用遠后備時，不作具體規定。  6）、對某些稀有的故障類型（例如110KV及其以上電力網的三相短路）允許保護裝置無選擇性動作。   差動保護 變壓器差動保護動作電流應滿足以下三個條件 ： 應躲過變壓器差動保護區外出現的最大短路不平衡電流 應躲過變壓器的勵磁涌流 在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時，差動保護不應動作 變壓器的過電流保護&#

54、160; 1.過電流保護動作電流的整定 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)

55、0;= 1.3×1×109.7A/(0.8×30) =5.94A 故動作電流整定為6A。  2 保護動作時間 t=t1-t=2-0.5=1.5S  3. 變壓器過電流保護的靈敏度 Ik.max = 0.866×7.02×1000× 10/60= 1037A 則： Sp = KW×Ik.min/(Ki×Iop) = 1×

56、1037/(6×30) = 5.761>1.5 滿足保護靈敏度的要求  4接線圖 四、變壓器的過負荷保護  過負荷保護動作電流的整定 IOP(OL) =  = 1.3×104/40A = 3A 動作時間取1015s  五、變壓器的瓦斯保護   瓦斯保護，又稱氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內部故障的一種基本的保護裝置。按GB5006292規定，800KV·A及以上的一

57、般油浸式變壓器和400KV·A及以上的車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。   瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。為了使油箱內產生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應取1%1.5%的傾斜度；而變壓器在制造時，聯通管對油箱頂蓋也有 2%4%的傾斜度。   當變壓器油箱內部發生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起，進入氣體繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落。這時上觸點接通而接通信號回路，發出音響和燈

58、光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。   當變壓器油箱內部發生嚴重故障時，由故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經過氣體繼電器時，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，使得氣體繼電器內的油也慢慢流盡。先是繼電器的上油杯下降，發出報警信號，接著繼電器內的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時發出跳閘信號。 變壓器瓦斯保護動作后的故障分析   變壓器瓦斯保護動作后，可由蓄積

59、于氣體繼電器內的氣體性質來分析和判斷故障的原因幾處理要求，如下表：第九章 二次回路操作電源和中央信號裝置  二次回路操作電源是供高壓斷路器跳、合閘回路和繼電保護裝置、信號回路、監測系統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運行的影響。   二次回路操作電源，分直流和交流兩大類。直流操作電源又有由蓄電池組供電的電源和由整流裝置供電的兩種。交流操作電源又由所用（站用）變壓器供電的由儀用互感器供電的兩種。 其中，蓄電池主要有鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池兩種；整流電源主要有硅整流電容儲能式和復式整流兩種。

60、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，除不受供電系統運行情況的影響、工作可靠外，還有大電流放電性能好，比功率大，機械強度高，使用壽命長，腐蝕性小，無需專用房間等優點，從而大大降低了投資等優點，因此在工廠供電系統這應用比較普遍。   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，維護方便，但是它不適于比較復雜的電路。  中央信號裝置   中央信號裝置是指裝設在變配電所值班室或控制室的信號裝置。中央信號裝置包括事故信號和預告信號兩種。   中央信號裝置的要求是：在任一斷

61、路器事故跳閘時，能瞬時發出音響信號，并在控制屏上或配電裝置有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號。事故音響信號通常采用電笛（蜂鳴器），應能手動或自動復歸。   中央事故信號裝置按操作電源分，有直流操作的交流操作的兩類。按事故音響信號的動作特性分，有不能重復動作的和能重復動作的兩種。  中央預告信號裝置的要求是：當供電系統中發生故障和不正常工作狀態但不需立即跳閘的情況時，應及時發出音響信號，并有顯示故障性質和地點的指示信號（燈光或光字牌指示）。預告音響信號通常采用電鈴，應能手動或自動復歸。  中央預告信號裝置亦有直流操作的和交流操作的兩種，

62、同樣有不能重復動作的和能重復動作的兩種。利用ZC-23型沖擊繼電器的中央復歸重復動作的事故音響信號裝置結線圖第十章 電測量儀表與絕緣監視裝置  一電測量儀表   這里的“電測量儀表”按GBJ6390電力裝置的電測量儀表裝置設計規范的定義，“是對電力裝置回路的電力運行參數所經常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計費、技術經濟分析考核管理用的計量儀表的總稱。”   為了監視供電系統一次設備（電力裝置）的運行狀態和計量一次系統消耗的電能，保證供電系統安全、可靠、優質和經濟合理地運行，工廠供電系統的電力裝置中必須裝設一定數量的

63、0;。 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作經常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進行供用電的技術經濟考核分析和對電力用戶用電量進行測量、計量的儀表，即各種電度表。  變配電裝置中各部分儀表的配置  供電系統變配電裝置中各部分儀表的配置要求如下：   1. 在工廠的電源進線上，或經供電部門同意的電能計量點，必須裝設計費的有供電度表和無功電度表，而且宜采用全國統一標準的電能計量柜。為了解負荷電流，進線上還應裝設一只電流表。2. 變配電所的每段母線上，必須裝設電壓表測量電壓。