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1、-1-/42小型工厂的供配电系统设计方案第一章绪论第一节工厂供电意义和要求在工业生产和生活中，电能扮演着极其重要的角色。电能与其他形式的能量之间可以相互转化。做好电能输送和分配这项任务，不仅可以节约成本，而且还可以提高经济效益，提高生产效率。电能是现代文明的物质技术基础,没有了电能,就没有可能实现现代化进程。现代社会的各个方面都是建立在电气化的基础之上，一旦电力系统出现问题或停止工作，将会给用电用户带来严重的影响，甚至造成伤害。所以设计出安全有效的工厂供电与配电方案有利于扩大工厂的生产能力，减少支出,提高工厂效益，加快工厂的发展具有重要的意义。此外,还有利于国民经济的提高，加快现代化进程，为实
2、现中国梦做出应有的贡献。因而从各个方面来讲,做好工厂供配电工作都十分重要。为了使工业生产和生活有序的进行下去，实现用户电能的要求，工厂供配电工作必须做到以下几点：安全可靠优质经济第二节本厂的基本概况及设计要求一、生产任务及车间组成表LI生产规模及车间组成生产规模（万吨产品规格主要车间辅助车间及其它设施塑料制品薄膜、单丝、管材、等制品原料库、成品库、包装材料库、注塑车间、备料复制车间、锻工车间、仓库、机修模具车间、锅炉房、等办公楼等。-2-/42二、负荷性质及负荷情况根据本工厂的实际情况,得出结论：生产车间为三班制，其余的为单班或两班制。该厂全年最大负荷利用小时数为5000小时,属于三级负荷。全
3、厂包涵5个车间变电所，每个车间包涵其独立的用电设备，全厂总的有功功率为七=2610kW,全厂总的无功功率为Q30=339317Avar,全厂总的视在功率为30=3988.58A。三、供电需求本工厂从位于该厂南侧1公里的某变电所取得10千伏架空线路的电源。变电所的整定时间为2秒,本厂配电所应不大于1.3秒。在总配变电所10千伏侧计量。要求本厂的功率因数值在09以上。供电系统技术数据：变电所提供的电源系统为无限大,母线上的电压为10千伏，发生短路时,容量为200兆伏安。供电系统如图1.1所示。图LI供电系统图四、本厂自然条件1、气象条件最高温度为35oCo土壤中0.7-1米深处一年中最热月平均温度
4、为20。年雷暴日为30天。土壤冻结深度为LIO米。主导风向夏季为南风。2、地质及水文条件地表平坦，土壤的成分为极土，厚L67米地下水位一般为0.7米。地耐压力为20吨/平方米。第三节本章小结本章主要介绍了安全有效的供电与配电对工厂的意义，一个合理的工厂电力系统所具备的要求,所要设计工厂的基本状况：该厂生产的产品，生产产品需要的车间以及车间的设备，按照负荷对供电的要求划分级别，与当地的用电部门达成的供电协议以及工厂的自然条件。第二章负荷计算及无功功率第一节供电电压的选择选择工厂供电电压时主要考虑以下几个因素：供电电压等级、工厂用电设备的容量、-3-/42电压和供电距离。配送路线长度和配送容量在一
5、定的情况下,供电电压与线路的电流成反相关，利用这一特点，可以降低线路投资和金属的消耗,如表2.1所示表2.1各级线路合理的输送功率和输送距离线路电压/4/线路结构输送功率/输送距离/版0.38架空线1000.250.38电缆1750.356架空线1000106电缆架空线3000810电缆200062010架空线50001035架空线200010000205066架空线35003000030100110架空线10000500005015022010000050000200300本厂高压配电电压是104匕对于那些用电设备所需的电压是64匕可通过专门的变压器把IOaP转换成6.34从而给设备供电。第
6、二节负荷计算一、负荷计算的定义及计算方法1、定义计算负荷是人们假象中的负荷，在一定的时间，负荷的发热量等于在工厂生产中，负荷在变动情况下所产生的热量。尖峰电流指在持续时间为1秒的情况下,用电设备的最大电流。平均负荷为用电设备在一段时间所消耗的电能除以该段时间所得出的值22：负荷计算的方法负荷计算的主要方法：需要系数法，利用系数法，二项式。本设计将采用需要系数法予以确定。下面对需要系数法进行介绍：、基本公式有功计算负荷为：无功计算负荷为：视在计算负荷为：S=030CoSe计算电流为:S八。=威（2一4&=K北Go=&)tan。-4-/42解-需要系数%.有功计算负荷，单位为kw.无功计算负荷，单
7、位为后Var&-视在计算负荷，单位为kV-ACOS一用电设备组的平均功率因数tan9用电设备组平均功率因数的正切值2、用电设备是多组的情况下,负荷的计算方法在计算多组有用设备或低压母线的负荷时，要考虑各用电设备出现的最大负荷不是同一个时间。因此在确定多组用电设备的计算负荷时,应结合具体情况对其用功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数Kg。和KZq。对车间干线，取Kgp=O.850.95Kz0.900.97对低压母线,分两种情况：由用电设备组计算负荷直接相加来计算时,取Kgp=O.800.90g尸0.85-0.95由车间干线计算负荷直接相加来计算时,取Kgp=O.900.95KyO.930.97总
8、的有功计算负荷为：o=o25总的无功计算负荷为：以。=此工 0.以上两式中的X.和2。，分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为：S3。=吊+2；。2-7总的计算电流为：4能二、负荷计算结果、由表2.2所示数据可计算出全厂总负荷（参差系数取K.=0.9,Kzq=O.95。全厂总的有功计算负荷全厂总的无功计算负荷全厂总的视在计算负荷-5-/42S30=+=J23492+32235WA=398&58kHA表2.2各车间用电设备及车间变电所负荷计算表序号车间或用电设备组名称设备容量需要系数Kd功率因数cos。功率因数角正切tan0计算负荷有功七仟瓦无功Q。千 乏视在千伏安二间380
9、伏负荷Nol变E电所1薄膜车间14000.60.61.338401117.21397.82原料库300.250.51.737.513153生活间100.8108084成品库250.30.51.737.513155成品库（二240.30.51.737.212.45614.396包装材料库200.30.51.73610.38127小计1509876.21166No2变匚电所1单丝车间13850.60.61.308311080.31362.92水泵房及其附属设备200.650.80.75139.716.253小计14058441090No3变匚电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.
10、55125.82管材车间8800.350.61.33308409.64512.53小计1069383.6510.194No4变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.24165.452生活间100.8108083浴室30.8102.402.44锻工车间300.30.651.17910.5313.855原料、生活间150.810120126仓库150.30.51.174.55.2656.937机修模具车间1000.250.651.732543.2549.968热处理车间1500.60.71.029091.8128.569聊焊车间1800.30.51.735493.42107.
11、910小计641287.7387.5No5变匚电所1锅炉房2000.70.750.88140123.2186.492试验室1250.250.51.7331.2554.0662.443辅助材料库1100.20.51.732238.0643.964油泵房150.650.80.759.757.3112.195加油站100.650.80.756.54.8758.1256办公楼招待所、食堂150.60.61.33911.9714.987小计475218.5239.488全厂合计509926103393.17说明：根据上表所提供的资料,Nol、No2、No5变电所配带两台变压器，其余皆配带一台-6-/42
12、变压器。第三节功率补偿一、意义工厂有着大量的设备,这些设备中有些是属于电感参数的负载，会降低功率因数。如果想要使功率因数达到工厂规定的标准,就需要进行无功功率的补偿。通过此做法，可以采用容量小的供电设备和导线电缆。这不仅节约了电能，还提高了用电质量和生产效率。另外进行了无功功率补偿之后，主变压器可以选取容量小的，这既可以减少变电所的初投资，又可降低工厂的电费付出。因为在我国，对工厂电费的收取与居民的不一样，工厂电费分两部分：一部分是根据主变压器每月的VA容量，另一部分按照每月电能在/瓦由此可见,提高工厂功率因数不仅有利于电力系统，而且节约工厂的成本。二、电容补偿1、补偿前的配电所功率因数考虑同
13、时系数（KZP=O.9,KEg=O.95之后，有功功率和无功功率分别为：P3O=2349Q3O=3223.Skvar视在计算负荷为：S%=3988.58W1功率因数为：CoSJ=2349/3988.58=0.5892、无功补偿容量按规定，配电所的功率因数cos9209,因此在配电所进行无功补偿后的功率因数应略高于0.9,这里取CoSe=0.92O要使功率因数由0.589提高到0.92,需要装设的补偿装置容量为取以=2400&var这就是配电所母线上所需补偿装置的容量。三、补偿装置选择常用的对无功功率因数进行提高的装置都是直接或间接并接于变配电所的母线上。下面介绍常用的三种补偿装置，如表2.3所
14、示表2.3三种补偿装置的比较补偿装置名称工作原理优点缺点-7-/42同步调相机和同步电动机在空载运行条件下过励磁时运行的情况一样，将会提高系统的电压。可以根据实际情况改变无功功率，实现电压的调节。遇到系统故障，系统的电压不仅能调整，而且系统的稳定性将会提高运行维护复杂,有功功率损耗较大,即使调相机的容量小,但每千伏安容量的资耗也比较大。静止补偿器由可调电抗和电力电容器两部分组成。电容器发出无功功率，电抗器吸收无功功率，要调节无功功率的大小和方向，可用电抗器和电容器进行调节。-种动态无功功率补偿装置，具有技术先进、调节性能、使用方便设备造价太高电力电容器在变电所母线上可接成三角形联结和星形联结，
15、它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比？装设容量不受限制，运行时功率损耗较小因此相比较以上三种无功补偿装置后，无功补偿装置可选用并联电容器。本次设计选用BWFlO.5-100-1W型的电容器，其额定容量为IOOa3r,额定电压为10.5左匕额定电容为2.89尸,相数为I0由此得出电容器的个数：第四节本章小结本章主要介绍了负荷计算是如何定义，负荷计算是怎么样进行演算的，根据负荷计算的方法，对本工厂的设备参数进行应有的计算，并用表格的形式绘制出来。另一方面介绍了无功补偿的概念及意义，常用的进行无功补偿的装置类型，通过计算得出本次设计需要的补偿的容量和装置。第三章总配电所设计第一节配电所的位置及型
16、式-、所址选择的一般原则尽可能靠近设备中心,有利于节约成本,避免原材料的浪费。方便进出线，主要的是架空进出线方便。尽可能接近电源侧，尤其是总降压变电所和高压配电所。方便设备的运输，更需要注意运输高低压成套配电装置。如果配电所所在地区天气较热或可能发生地震，要做好预防措施。如果配电所所在地区存有沙尘或有腐蚀性气体,做好预防工作二、总体布置要求配电所的总体布置是否合理关系到工厂生产和安全的问题。如果处理不当，会降低工厂的生产效率，甚至带来巨大的危害。对总体布置有五个原则：当设备遇到故障需要进行维修时，能够方便人员操作。-8-/42配电所的布置能使工厂的设备有效的运行,扩大工厂的生产能力。配电所要便
17、于线路的布置，进出线路要方便于人员架设。尽量避免土地浪费，减少用于建筑的费用，提高工厂的效益能够满足工厂发展对电能的需求，适应社会的发展。三、配电所平面布置图图3.1高压配电所平面布置图第二节主接线方案一、主接线的设计原则及基本要求1、电气主接线的设计原则变电所在电力系统的作用非常重要，首先考虑的是该系统能否安全运行，然后考虑的是建设的围，容量的大小，电压等级等条件，最后考虑的是经济性和方便程度。2、对主接线的基本要求安全性能够达到相关的标准,保障人身安全和设备安全。可靠性满足工厂里面的设备对电能的需求，特别是对电能要求较高的设备。灵活性接线方式具有操作简单,检修方便。经济性主接线简单，费用低
18、,成本少，节约资源。二、电气主接线的设计关于电气主接线主要有单母线分段和单母线两种向。然而选择哪一种接线方式是由电压高低和线路走向共同决定的。下面采用表格的形式进行对比，如表3.1所示表3.1单母线和单母线分段根据实际情况，母线分段，方式如图两种接线方式优点缺点本厂的采用单其接线3.2o单母线接线接线简单清晰,操作方便,所用设备比较少,投资少母线发生短路，会造成全部短路，如要检修,该回路必须停电图3.2单母的接线方式该配单母分段接线接线简单,设备少,操作方便,减少母线故障影响围相比较来言,要好一些线分段7电所有两条Ioky的电路进线来作为供电电源。一条是架空线，另一条是电缆线。其中架空线路取自
19、110/10衣/变电所,位于该厂南侧1公里处。而电缆线是当作备用电源，取自附近单位的联络线，以防万一。-9-/42第三节短路电流计算一、产生短路电流的原因及危害1、短路的原因虽然工厂要求安全地对设备提供电能,但是出现故障就会使设备停止运行，影响工厂的生产。短路属于常见的故障，短路是指本应该有差异的导电部分经低阻相接不存在电位差。造成短路的主要原因：有带电设备的绝缘工作没做好，违反规定的操作，动物对线路的破坏等。2、短路的危害在发生短路后，产生很大的短路电流会出现在电力系统中，电流过大超过设备承受的最大电流会使设备损坏，甚至发生火灾，另外短路会使系统的出现不稳定的因素。由此可见,短路后所造成的影
20、响很严重，如果不及时消除引起短路的因素，后果可想而知。二、短路电流计算的目的及计算方法短路电流计算在于选用合适的电气设备，同时便于校验设备，以及对保护装置进行整定计算。计算短路电流的方法：有位制法和标幺制法，此次设计采用标幺制法。三、短路电流计算1、计算公式标幺制法：先选定基准容量Sd和基准电压u基准容量：在工程设计常取Sd=IoO/，儿基准电压：一般取元件所在的短路计算电压，即Ud=UC基准电流/基准电抗电力系统的电抗标幺值X：=红电力线路的电抗标幺值X。为导线电缆的单位长度电抗平均值Z查表3.2可得。表3.2每相线路中以筋为单位的电抗平均值-10-Z42线路结构线路电压35A/及以上610
21、220/380K架空线路0.400.350.32电缆线路0.120.080.066求出各主要元件的电抗标幺值以后，利用其等效电路图求出其总电抗标幺值X*o在无限大容量 系 统 中，发 生 三 相 短 路 时，电 流 中 周 期 性 的 分 量 有 效 值 的 标 幺 值 由此可求得发生三相短路时，电路电流中周期性分量的有效值3)=在IK求出以后，可得三相短路次暂态电流和稳态电流Z=p求出发生三相短路时的冲击电流，第一个周期整个短路电流的有效值jh=2.5577=1.51发生三相短路时的容量5=x2、短路电流和短路容量计算确定基准值取基准容量Sd=IOo/，4基准电压%=10.54匕基准电流、在
22、短路电路中，元件的电抗标幺值电力系统的电抗标幺值由给定数据得S,C=200MVA,因此架空线路的电抗标幺值根据工厂实际资料，Xo=O.4功力，因此发生短路时，电路的等效电路图如图3.3所示，图中对元件的序列号和电抗标幺值进行了标注。图3.3短路等效电路图、短路电路中 k-L 点的总电抗标幺值、每一相的电流、容量总电抗标幺值三相短路电流周期分量有效值其他三相短路电流三相短路容量表3.3短路计算表Id=Sd_IOOMVA血gl5kV=5.5O&A-11-/42短路计算点三相短路电流三相短路容量/.，力4”/(3)k-16.376.376.3716.249.62115.87第四节主要电气设备选择一、
23、选择条件1、按工作电压选择电器额定电压UM.应不低于所在电路额定电压Sv。2、按工作电流选择一般电器额定电流小应不低于所在电路的计算电流及。3、对开关类电气设备应考虑断流性能安装地点的最大三相短路电流f）应不大于设备的最大开断电流心。4、短路动稳定度的校验条件9断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值nx应不小于可能的最大的短路冲击电流久，或其动稳定电流有效值/max应不小于可能的最大的短路冲击电流即LX4;maxf电流互感器大多数给出动稳定倍数K=LM及（N其动稳定度校验条件为KeSXENN值式中，公,为电流互感器的额定一次电流。5、短路热稳定度的校验条件一般的电器元件的热稳定度
24、校验条件为I2tifna该式中，力为电器的热稳定电流；-为其热稳定时间；以）为通过电器时三相短路的稳态电流；Ga为短路发热假象时间。电流互感器大多给出热稳定倍数K,=/,外和热稳定时间乙其热稳定度校验条件为（KN）A3%I表3.4-次设备选择校验的项目及满足的条件序号设备名称电压kV电流3断流能力kA或MV-A短路稳定度校验动稳定度热稳定度1高压断路器2高压负荷开关3高压隔离开关-12-/424低压断路器5低压刀开关J6熔断器J7电流互感器JJ8电压互感器9母线JJ10电缆J11支柱绝缘子J12套管绝缘子JJ选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的
25、计算电流设备的最大开端电流（或功率应不小于它可能开端的最大电流（或功率按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验tJ校验一不校验一般可不校验表3.5-次设备短路稳定度校验公式序号设备名称校验项目校验公式符号含义1高压断路器高压负荷开关高压隔离开关动稳定max*IShig-设备的极限通过电流峰值（kA改）一通过设备的三相短路冲击电流（女4上一设备的t秒热稳定电流（M一设备的热稳定实验时间/f）一三相短路稳态电流84序号3、4中用力L,一短路假想时间KdS-动稳定倍数用一热稳定倍数 5一母线的最大允许应力q-母线通过t?时受到的最大计算应力热稳定2电流互感器动稳定2Zbv热稳定(KIIIN)2t
26、I2tbna3母线动稳定%热稳定AAmnY噂-13-/424电缆和绝缘导线热稳定Ad*A一导体的截面Amm-导体满足热稳定的最小截面C-导体的短路热稳定系数Eu-绝缘子的最大允许载荷，为抗弯破坏载荷的60%/一噜)通过时产生的最大作用力5支柱绝缘子动稳定几6套管绝缘子动稳定热稳定/)戒9痴二、电气设备选择校验1、IOAp 侧的短路计算值：厂=/)=,3)=6.37。，塌)=16.24M,/品=9.62kA根据所算的值,选择合适的电气设备并进行校验，如表3.6所示。表3.6IOAT侧电气设备选择校验项目额定电压额定电流额定开断电流动稳定度热稳定度装置地点条件参数IykVIsa/AIJkAIJkA
27、Xf数据10230.286.3716.2481.15高压隔离开关GN8-10T/40010400401425=980高压断路器SN10-10/6301063016401624=1024电压互感器JDZ-IO10-电流互感器LQJ-IO10400/5-16020.4=90.521=900高压熔断器RN2-10100.550-避雷器FS4-1010-根据上表校验，10在所选设备均满足要求。2、高压开关柜选择-14-/42用途受电、馈电额定电流（J6304000主回路元器件隔离开关GN8-10电流互感器LQJ-IO熔断器R2-10电压互感器JDZ-IO图3.4GGTA开关柜接线图第五节配电所进出线的
28、选择一、概述导线和电缆截面的正确选择是保障供电系统合理安全运行的基础，也是节约成本的前提,所以进行选择时要考虑以下条件：1、发热条件当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆（包括母线的温度,应限制在允许的温度围之。2、电压损耗条件当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆上损失的电压，应限制在允许的损失电压围之。在工厂较短的高压线路的情况下，电压损耗校验没得必要。二、IOAP 架空线的选择1在本次设计中，配电所的电压为io在匕所需线路的距离较短，根据实际情况选择导线截面考虑发热条件。架空线路一般情况下采用铝绞线（LJ0根据工厂具体实际情况，最热月平均最高温度为35（。查表LJ
29、-120允许载流量Z30=150.694满足发热条件。2线路的电压损耗为（K）=O.280痴，X。=0.370/痴，线路长Iknl线路的电压损耗百分值为因此所选LJ-120型铝绞线满足电压损耗要求。-15-/42三、备用电源电缆进线的选择 1、选择材料在选择采用哪一种材料来作为电缆缆芯，考虑节约资源,采用铝芯电缆。经查阅资料进行比较，本厂选用聚乙烯绝缘电缆（交联型来作为10女?电缆的材料。2、选择经济截面通过资料可知在一年之中，本厂有功负荷最长的利用时间为5000小时,所以通过查表可以得：经济电流密度几=173A/Z故经济截面儿=&=O=87bw2jec1.73A/机选标准截面95曲/,即选用
30、YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3、校跄发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度20Z,l=266JZ30=150.69人因此满足发热条件。四、IOA 夕母线的选择1、选择母线时需要校验动稳定和热稳定动稳定Cn4热稳定A4m=oC6-母线所能承受的最大硬力，材质是硬铜的为140.J候?,材质是硬铝为70.，据。4一母线通过曾时受到的最大计算应力。A-导体的截面。Anun一导体在热稳定条件下的最小截面。/一三相短路冲击电流。tima短路假想时间Otilna=4十5几=top+暮式中4为实际短路时间，%为短路保护装置实际动作时间，2为断路器的断路时间，对一般油断路器取0
31、.2s。.=M/W式中M为母线在讶通过时产生的最大弯矩（N，勿,W为母线的截面系数当母线档数为12,M=Fl/当母线档数多于2时,M=尸10；尸=石皆）2.a1N式子,中的/为母线的档距当母线水平放置时，-16-/42W=b2h式中8为母线截面宽度,力为母线截面高度。电缆的机械强度很好，不必校验其短路动稳定度叫根据IOaP母线处的电流电压等初选母线型号为LMY-3Zl=480JZ3=230.28A符合要求。母线热稳定校验Amin=ZxZ=6.37IO3=63Anun2404=160Wocc87母线满足热稳定要求。、动稳定校验该10版母线处的疗）=1624公假设母线水平平放，档距为900/加,档
32、数大于2,相邻两相母线的轴线距离为160/即。三相短路时的最大电动力母线在厂券作用时的弯曲力矩为俯-=2570.9/10=23.UNm10母线的截面系数为忙Z6=0.0420.004/6=1.1X10V故母线在三相短路时所受到的计算应力为c=23.UN-M.l10V=21.而硬铝母线（LMY的允许应力为6=70.据bc=2L,由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。五、配电所出线的选择1、选择材料在选择采用哪一种材料来作为电缆缆芯，考虑节约资源,采用铝芯电缆。经查阅资料进行比较，本厂选用聚乙烯绝缘电缆M（交联型来作为IOaP电缆的材料。2、选择经济截面通过资料可知在一年之中，本厂有功负荷最长的利
33、用时间为5000小时,所以通过查表可以得：经济电流密度几=173A/Z故经济截面4,=区=69=87.加2jecL73Am选标准截面95痴,即选用YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3、校验发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度20Zfll=266JZ30=150.69人因此满足发热条件。-17-/42第六节主要设备继电装置的整定及保护一、概述按照国家的相关规定 3：如果线路传输的电压是366左右应进行相与相之间的短路保护，每一相接地的保护，负荷过载的保护。线路的相与相之间的短路保护，选用时间可以限制的过电流保护以及立即反应的电流速断保护。如果过电流保护的动作时间限制
34、小于等于050.75s时,不必装设电流速断保护。二、继电保护装置的接线方式1、两相两继电器式接线此接线，当发生短路时，至少有一个继电器要动作,从而使断路器跳闸。为了表示此接线方式中，继电器电流心和电流互感器二次电流L之间存在的关系，定义一个接线系数KjRdefKW=/心小当一次电路发生任意相间短路时，Kw=,即其保护灵敏度都相同。2、两相一继电器式接线工作时,通过电流互感器一、二次电流之差等通过继电器的电流。发生三相短路时,流入继电器的电流相当于电流互感器第二次电流的石倍,即称）=VL由于这种方式接线对各种故障所做出的反应不同，差于前面那一种的方式。但是比前面那一种来说,少用一个继电器，因而简
35、单又经济。三、继电保护装置的操作方式直流操作电源以及交流操作电源都可以为继电保护装置提供电压。相比直流操作电源而言，交流操作电源所需的成本少，便于运行，因而得到设计者的青睐。交流操作电源供电的继电保护装置分两种操作方式：1、直接动作式断路器里的跳闸线圈YR作为直动式过流继电器存在着两种接线方式。进行工作时，通过YR的电流没有达到动作电流,就不会动作，当相与相之间产生短路时，由于YR的存在，断路器QF跳闸。这种操作方式存在着一个缺点：保护灵敏度不够，因而很少应用四。2、去分流跳闸式正常工作时，继电器中KA常闭触点的作用，会使没有电流经过跳闸线圈YR,而断路器QF不会动作。当电路中，相与相之间产生
36、短路时，电流继电器KA的闭合状态改变为断开状态，使得电流经过跳闸线圈YR,引发断路器QF动作。这就是所谓去分流跳闸。这种接线方式带来的好处就是操作简单，安全可靠，不过对电流继电器KA触点的能力有高的要求，受到工厂供配电系统设计者的喜欢间。四、电流速断保护1、电流速断保护的死区在电力系统中，有时候会出现这种情况：线路两端上所产生的电流有可能不是短路时产-18-/42生的电流，这时系统的保护不会做出反应，这说明一个重要的问题：电流速断保护不可能把整个电力系统都保护好。我们把不能被保护的区域称为死区阳2、电流速断保护的灵敏度电流速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下，线路首端的两相短路电流/f）看成
37、最小短路电流DnQ来计算。电流速断保护的灵敏度符合条件为NL52KLb按GB500621992,21.5；按JBJ61996,22。五、回路方案选择与继电保护的整定1、高压短路器的操作机构控制与信号回路短路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。2、工厂的平均功率因数配电所安装有功电能表和无功电能表，统计工厂的功能损耗，可得出工厂的平均功率因数。3、关于备用电源线路的继电保护装置、安装过电流保护（反时限本文采用的过电流继电器：GL15型感应式，接线方式：两相两继电器式，操作方式：去分流跳闸。过电流保护动作电流的整定max=2/3。=2X230.28=460A,K.=13,K,”0.8,Ki=
38、400A/5A=80,因此动作电流为：/。=士一Lx460A=934A0.8x80因此过电流保护动作电流/毋整定为IOJo整定过电流保护动作时间Z1=/,+=0.5+0.5=ISO过电流保护灵敏系数的检验一因此其保护灵敏系数为：Sp=5520/8004=6.91.5,满足规定的灵敏系数1.5的要求。第七节防雷及接地一、概述大家都知道雷电的危害。但是在电力的改造，城市电网的改造和变电站自动化系统的建设等方面，我们缺乏对设备的防雷接地保护的认识，引发了很多雷击事故，给人民、社会、国家带来了严重的影响。-19-/421、电力线路的防雷与接地、输电线路防雷与接地做好输电线路的防雷工作,应该从以下几个方
39、面考虑：该线路中的电压级数、负荷特性、运行情况、地区是否经常打雷、土壤电阻率的高低。通过合理的比较，采用有效的防雷方式。关于1O及以下线路的防雷工作就是提高线路的绝缘程度，使之经得住雷击。对于那些绝缘程度不是很好的地方可以使用避雷器，增设防雷保护线。、配电线路防雷与接地如果线路是用来传输电能，可以使用避雷线或避雷器。系统中，电压大小不同采用的措施也不一样，不同的线路也是如此。对于低压线路，在变压器出口处安装击穿保险器或低压避雷器，还要做好接地要求接地电阻不大于40。在低压电力网中，中性点直接接地的中性线应接地于电源点。低压配电线路干线和分支线的终端处应重复接地，要求每年接地电阻不大于1OQ,如
40、果是较长的线路，重复接地应不少于3处。接户线上的绝缘装置应接地，这样可以有效的做好防雷工作，值得注意的是接地装置的电阻应小于30Q。、电力电缆线路防雷与接地电力电缆自身结构特点以及与另外电气设备连接的要求，使得不同电压等级拥有不同的防雷措施。2、电气设备与电子设备的防雷与接地变电所设备的防雷关键在于建筑物的防雷。按照相关规定，具有相同电位的设备与建筑物要连在一起,避免形成电压差。因为打雷时，雷电所产生的电流值非常大，一旦流经设备会带来很高的电位，对人和设备带来危害。因而等电位连接是非常有效的防雷措施之一。二、防雷措施1、配电所的防雷保护.直击雷防护一般在配电所的屋顶都装有避雷针或避雷带，同时从
41、避雷装置上引出两根线与变电所一起接地。规定独立避雷针的接地装置的接地电阻时4100。通常装避雷针的杆塔附近,采用36根长2.5%,直径50碗的钢管作一排基多边形排列。管之间相差5创打入地下，管顶地面0.8/,接地管间接有40X4?J的镀锌扁钢。引下线用40X4JmM的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔能其基础的钢筋相焊接，上与避雷焊接相连。避雷针采用直径20碗的镀锌扁钢，长15%。独立避雷针的接地装置与变电所接地装置的距离至少相差3%。、雷电侵入波的防护在IoaP高压配电室装设有FS4-10型避雷器。在10左/架空出线上,为了防止雷电波，可以每隔一间隔装有保护或将有绝缘性能的金属
42、接地。-20-/42三、接地装置1、确定接地电阻次/以上大电流的接地系统的接地电阻应满足以下条件：120&.胃凡402、接地装置的初步方案初步考虑围绕着变电所的四周打入钢管用来做接地导体，钢管距离变电所34创每根钢管的直径是50/物、长度是2.5机每根钢管之间的距离为5创管间用40X4/的扁钢焊接。3、计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的电阻率P=IOOP勿单根钢管的接地电阻REa产l000m/2.5m=4004、确定接地钢管数和最终的接地方案根据七/隼=40/4=10。由于到管间的屏蔽效应，初选15根直径50%勿、长2.5%的钢管作接地体。以n=15和=2再查有关资料可得%0.66。因此可
43、得要想达到接地装置的均匀对称（环形,在初选15根钢管的基础之上再增加1根，即选用16根钢管来作接地体选，用40X4/的扁钢连接。在本次设计中，采用的是与地面垂直和与地面水平的；在避雷装置及主变压器的四周装设与地面垂直的接地体，用来疏散电流，需注意的是接地电阻应低于0.50o主接地网采用是棒状的钢管，它的直径为50腿,长度为2.5创用60X6的镀锌扁钢把这些钢管连接成的是一个形状为圆环,钢管上端与地表的距离为0.8%。另外,在接地网靠近主变位置留一接地检查井。接地网施工完毕后应进行实测，如果接地电阻RdWo.50,将运用降阻措施。第八节本章小结本章主要介绍配电所的设计：配电所选择的地方所遵循的原
44、则，配电所房间规划的要求，对电气主接线设计需要遵循的原则和要求，通过比较法采用合理的接线方式，发生短路时电流的概念、危害、计算方法以及本设计中配电所发生短路时电流计算，通过相关的计算如何合理选择相关的系统设备及怎么样检验，配电所进出线路的方式与材质的选择，配电所关于设备的采用继电装置的整定及保护，如何做好防止雷电袭击的保护。第四章车间变电所设计第一节车间负荷计算及无功补偿一、车间负荷计算根据第二章负荷计算的方法，根据表2.2数据，可得各车间的计算负荷如下：1、车间 1：有功计算负荷：Ag=K功X乐。J=09x8762kW=788.58&W无功计算负荷：03OU)=KEqXERoaa=95x11
45、66%va=1107.7%var-21-Z42视在计算负荷：3。=+=J788.58+1107.7?=1359.73kV-A2、车间 2:有功计算负荷：勺=K?X乐O(A=O.9844kW=759.6kW无功计算负荷：2o=qXE03O(2J=95X1090kVai=1035.5kvai视在计算负荷：S30(2)=遍+%=759.62+1035,52=1284.23&HA3、车间 3:有功计算负荷：鸟。=K*x冉。J=O.9x383.6kW=34524kW无功计算负荷：2o(3)=K1gX2030J=95510.19va=484.68kva视在计算负荷：S3。=J-K+0；。=345,242+
46、484.682=595.07上V.A4、车间 4：有功计算负荷：巴。T=K功 X 冉。,=0.9287.7kW=25893kW无功计算负荷：禽=KEgXER。*=095X387.5kVat=36813kVat视在计算负荷：=7=258,932+368,132=450.07Z:V-A5、车间 5:有功计算负荷：H=K功xA7%j=09x2185kW=196.65kW无功计算负荷：30w=KEgXER。*=095x239.48%va=227.51%va视在计算负荷：S305)=J(5)+0*(5)=J196.652+227.5F=30072kHA二、车间无功补偿根据各车间的时间计算负荷，考虑同时系
47、数（KZP=O.9,KZg=0.95之后，车间1无功补偿计算结果如下：1、补偿前的配电所功率因数/”）=788.58女W,3orn=1107.7vai*,S30fn=1359.73VA功率因数为：COSea）=788.58/1107.7=0.7122、无功补偿容量要实现功率因数由0.712到0.92的提高，需要装设的补偿容量（并联电容器取Qc=800女va根据要求，本次设计选用的电容柜的型号为WZO.4-200/10-J,其正常工作时的电压为400匕正常工作时的容量为200Araro由此得出电容器的个数：按照车间1的计算方法，可得各车间计算功率及电容补偿如表4.1.表4.1各车间计算功率及电容
48、补偿车间有功负荷无功负荷视在功率A补偿电容容量（kva电容柜台数（台车间1788.581107.71359.738004车间2759.61035.51284.238004车间3345.24484.68595.074002车间4258.93368.13450.072001车间5196.65227.51300.722001-22-/42第二节车间变压器的选择一、变电所变压器台数的选择选用主变压器数量应满足以下要求：电负荷对供电的可靠性。工厂中存在着对电能要求较高的设备，可以采用两台变压器，防止当一台变压器检修或故障，另一台变压器可以继续工作。采用一台变压器，也适用于只有二级而无一级负荷的变电所,但
49、是需要有备用电源。工厂中的负荷因季节不同或者白天和晚上差异很大，变电所可以采用两台变压器。除此之外,一般的车间变电所采用一台变压器。虽然有的负荷为三级负荷的变电所,但负荷集中、容量相当大，可以考虑两台或多台变压器。在确定变电所主变压器台数时,应为负荷的发展留有一定的余地。由于本厂各个车间的负荷定性为不重要的一般负荷，不要需要特殊的供电电源,所以从经济运行方式考虑,Nol、No2、No5变电所设置两台变压器，其余皆设置一台变压器。二、变电所主变压器容量的选择变压器的容量（可近似地认为是其额定容量S-应到达车间所有用电设备计算负荷S3。的需要，即S,Sg;变电所单一的主变压器的容量应该小于IOOO
50、aP4或者小于1250kVA。因为一方面是由低压开关断流强弱和发生短路时元件承受最大电动力所决定的，另一方面变压器更能靠近车间设备,有利于减少损耗，节约成本。三、主变压器相数选择主变压器的相数有三相和单相之分，选择哪一种要看设计变压器是否困难以及能否适用。没有特殊情况的话，变电所的电压是3304/或以下的，变压器采用的相数是三相。结合本厂实际容量，本厂变电所的变压器的相数是三相。四、主变压器型号的选择在正常环境的变电所，可选用油浸式变压器。首选低损耗的变压器，比如S9系列的变压器。如果变电所所在地区存在沙尘或腐蚀性气体，首选的变压器可以做到防止沙尘进入设备或不会受到该气体的腐蚀，比如SL14等