【正文】 ，而且能對變配電回路的開關(guān)狀態(tài)，電流、電壓等模擬信號，事故下的脈沖信號，以及一些非電量信號進(jìn)行采集、儲存和運算。通過上述設(shè)備或單元的連接，實現(xiàn)變配電所運行數(shù)據(jù)的采集、儲存、交換，并經(jīng)過預(yù)置軟件 程序的支持對變配電所實現(xiàn)自動化遙測、遙信、遙控和遙調(diào)。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)動的通信上抗干擾能力差、誤碼多。在變配電所綜合自動化的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步構(gòu)筑工廠變配電綜合自動化系統(tǒng)，實現(xiàn)整個工廠變配電系統(tǒng)的自動化，從而大大降低工廠變配電系統(tǒng)的運行成本，提高工廠變配電系統(tǒng)運行的 安全性和經(jīng)濟性。組態(tài)不靈活，對不同主接線或規(guī)模不同的變電站，軟、硬件都必須另行設(shè)計，工作量大并且擴展一些自動化需求的功能較難。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)。所有回路的綜合保護(hù)裝置均可按需要配置DCS。 通 信 管 理 層主 控 機現(xiàn) 場 保 護(hù) 控 制 層1 0 K V 微 機 總 和 保 護(hù) 和 測 控 裝 置 高 低 壓 智 能 設(shè) 備 圖 變配電室綜合自動化裝置圖 一、現(xiàn)場保護(hù)測控層 現(xiàn)場保護(hù)測控層包括采用分散式就地安裝，集保護(hù)、測量計量、控制 、通信于一體的電動機測控保護(hù)單元、變壓器測控保護(hù)單元、線路測控保護(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微機綜合保護(hù)、測控裝置，通過現(xiàn)場總線與通信管理層中的主控機相連。而第 3 種采 用分層分布式智能單元 (IED)，即把整個生產(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。通常，綜合自動化有三種結(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)比較簡單的情況，且有如下一些問題的存在 :前置管理機任務(wù)繁重、引線多，降低了整個系統(tǒng)的可靠性，若前置機故障，將失去當(dāng)?shù)丶斑h(yuǎn)方的所有信息及功能 。 變配電室綜合自動化裝置是基于現(xiàn)代計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，對變配電所電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和控制，是傳統(tǒng)電力自動化模式的重大改革。它們的結(jié)構(gòu)特點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)、校驗工作量繁重裝置誤動、拒動的概率大。現(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，為各個電氣控制節(jié)點間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換、整合，實現(xiàn)信息資源共享，實施實時監(jiān)測、集中管理乃至遠(yuǎn)程控制提供了可能。所以，實現(xiàn)變配電室綜合自動化勢在必行。 38 四、縮小變配電室占地面積，降低造價，減少總投資。 五、維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，同時給每年的校驗保護(hù)定值工作帶來了困難。 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。在負(fù)荷較低時，我們盡量減少空載變壓器的臺數(shù)，特別是節(jié)假日、停產(chǎn)檢修時，我們對配電系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)度。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。由于本工程中大量采用同步電動機，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)實際變化采用電容器自動投補的方式進(jìn)行無功補償。 36 導(dǎo)線或設(shè)備線夾在安裝前就處理好，無銹蝕，安裝時要緊固好。當(dāng)線路的導(dǎo)線截面一定時，在條件允許時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。在線路走向改造時，主干線要接近負(fù)荷中心，分支線角度不能超過90 度角。其中，配電系統(tǒng)的電能損耗率 (簡稱線損率 )是工廠一項重要的電氣綜合技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)，電氣管理人員必須切實做好線損管 35 理工作。 2 K J4 K J3 K J1 L J2 L JQ F 11 C J2 C JK T 2K A 1K A 1K B 1K B 2K B 3K B 3K A 1I3 IS1 0 51 0 91 1 1 1 1 3 1 1 51 1 7 1 1 91 0 7過 電 流勵 磁 屏 障差 動 保 護(hù)定 時失 壓自 鎖 圖 差動保護(hù)二次回路示意圖 從圖中可以看出各種回路雖然保護(hù)對象不同，但只要保護(hù)的對象發(fā)生異常情況，都可以根據(jù)觀察信號燈，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。測量的各種數(shù)據(jù)，將傳遞給各自的保護(hù)回路。直流回路包括控制、合閘、信號等回路共有 25 條直流小母線。 操作回路：由操作電源與斷路 器的掉閘、合閘線圈等組成。 二次回路包括監(jiān)視、測量與計量儀表、繼電保護(hù)及自動裝置、開關(guān)控制與信號設(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)備的工作與安全運行系統(tǒng)。二次設(shè)備是對一次設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和監(jiān)測的設(shè)備，它包括控制器具、繼電保護(hù)和自動裝置、測量儀表、信號器具等。以 n = 15 和 a/l = 2 再查有關(guān)資料可得 ηE ≈ 。 計算單根鋼管接地電阻 查相關(guān)資料得土質(zhì)的 ρ = 100Ω由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。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。其中， H 表示復(fù)合有機外套， 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 。對于超高壓避雷器，在電壓等級較低壓比時，則采用并聯(lián)或串聯(lián)間隙的方法：為了降低大電流時的殘壓而又不加大閥片在正常運行中的電壓負(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。起始動作電壓又稱轉(zhuǎn)折電壓，從這一點開始，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 —— 的區(qū)域。 ZnO 避雷器的通容流量較大可以用來限制內(nèi)部過電壓。當(dāng)作用在 ZnO 閥片上的電壓超過某一值 (此值稱為起始動作電壓 )時，將發(fā)生“導(dǎo)通”其后， ZnO 閥片上的殘壓受其良好的非線性特性所控制，當(dāng)系統(tǒng)電壓降至起始動作電壓以下時， ZnO 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 SiC 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ZnO 避雷器的熱容量的要求就比 SiC 低的多。在工作電壓作用下， ZnO 實際上相當(dāng)于一絕緣 體，因而工作電壓不會使 ZnO 閥片燒壞，所以不用串聯(lián)間隙來隔離工作電壓 (SiC 閥片在正常工作電壓下有幾十安電流，會燒壞閥片，因此，不得不串聯(lián)間隙 )。 這里，我們選用 ZnO 避雷器，是因為 :氧化鋅閥片具有很理想的非線性伏安特性。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 )。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)。 26 二、電壓互感器的選擇 對一次側(cè)電壓要求： Nr UU ?1 Wm UU ?1 式中： 1mU 為電壓互感器最高工作電壓； WU 為電壓互感器裝設(shè)處的最高工作電壓 1rU 為電壓互感器額定電壓 NU 為系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓 二次側(cè)電壓 2rU ： 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。 式中： tK 為電流互感器的熱穩(wěn)定倍數(shù) (對 NI1 )； t 為電流互感器的熱穩(wěn)定試驗時間，一般取 1s。 2)二次額定電流 2rI ： AIr 52 ? 25 3)準(zhǔn)確度等級 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)。同時尚應(yīng)能承受短時短 路電流的作用。因此，他們在供配電系統(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 24 作的小電壓和小電 流。而斷路器的速斷保護(hù)、過電流保護(hù)、零序保護(hù)、高溫報警等，均與二次回路有關(guān)。 四、真空斷路器使用壽命長，一般可達(dá) 20 年左右，可靠性高。 由于放置在室內(nèi)，且其開斷能力較大，故使用真空斷路器。 高低壓母線的選擇 按照最大負(fù)荷計算高壓母線上的最大電流為 maxHI =，低壓母線上的最大電流 maxDI =3039A。 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 動穩(wěn)定校驗條件 (3)max shii? () 或 (3)max shII? () 式中： maxi 、 maxI —— 開關(guān)的極限通過電流（動穩(wěn)定電流）峰值和有效值（單位為 kA）； )3(shi 、 )3(shI —— 開關(guān)所在處的三相短路沖擊電流瞬時值和有效值（單位為 kA）。 一次設(shè)備選擇與校驗的條件 為了保證一次設(shè)備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗： 一、按正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。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，一般不必考慮動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度短路計算點 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MVA (3)kI 39。 設(shè)備的選擇與校驗 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)行短路電流的動穩(wěn)定度，熱穩(wěn)定度校驗，在保障供配電系統(tǒng)安全可靠工作的前提下 ，力爭做到運行維護(hù)方便，技術(shù)先進(jìn)，投資經(jīng)濟合理。 計算短路電流。 電力線路的電抗標(biāo)幺值 0 2dWL cSX X lU? ? () 式中 Uc —— 線路所在電網(wǎng)的短路計算電壓（單位為 kV） 。一般設(shè)Sd =100MVA，設(shè) Ud =Uc （短路計算電壓）。 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法（又稱有名單位制法，因其短路計 算中的阻抗都采用有名單位“歐姆”而得名）和標(biāo)幺制法（又稱相對單位制法，因其短路計算中的有關(guān)物理量采用標(biāo)幺值即相對單位而得名）。 接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算出電路中各主 16 要元件的阻抗。由于本廠配備的用電設(shè)備大多屬于電動機，故需要補償?shù)娜萘勘容^小，采用的是電容器自動投補的方式。這種補償范圍大，不僅能減少高壓線路上的無功功率同時也減少了低壓線路中的無功功率， 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。 補償方式有兩類： 一、高壓集中補償 高壓集中補償是將并聯(lián)電容器集中裝設(shè)在高壓配電所的高壓母線上，這種補償方式只能補償高壓母線前邊所有線路上的無功功率，而高壓母線后面的無功功率得不到補償，這種補償方式只適合于大中型企業(yè)。綜合比較現(xiàn)有的多種配電柜，研究其各自的特點，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)計合 理，牢固，外型美觀，安全可靠，防護(hù)等級高，維修量小等特點，還可以與微機接口，實現(xiàn)配電站的自動化。 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 、電壓回路不小于 mm2 . 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。 ●手車處于工作位置時，接地開關(guān)操作軸被鎖定，接地開關(guān)不能合閘。 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。由于集中負(fù)荷較大，已經(jīng)大1250kVA,低壓側(cè)出線回路數(shù)較多，且有一定量的二級負(fù)荷，考慮今后增容擴建的適應(yīng)性，從技術(shù)指標(biāo)考慮，采用于裝設(shè)兩臺主變的方案。 若主變采用兩臺 S11 型變壓器時，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，兩臺變壓器在正常情況下分裂運行，當(dāng)其中任意一臺出現(xiàn)故障時另一臺作為備用，當(dāng)總進(jìn)線中的任一回路出現(xiàn)故障時兩臺變壓器并列運行。 三、主接線方案確定 10kV側(cè)主接線方案的擬定 由工廠負(fù)荷計算表（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，同時為保證供電的可靠性和對擴建的適應(yīng)性所以 10kV側(cè)可采用單母線或單母線分段的方案。 靈活 應(yīng)能必要的各種運行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。 根據(jù)工廠的生產(chǎn)特性，并考慮中斷供電對其所產(chǎn)生的影響情況，故將本廠的用電負(fù)荷劃分為二級負(fù)荷。例如 :主要設(shè)備損壞、大量產(chǎn)品報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂需較長時間才能恢復(fù)、重點企業(yè)大量減產(chǎn)等。 中斷供電將影響有重大政治、經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作。 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： 接近負(fù)荷中心； 接近電源側(cè)； 進(jìn)出線方便； 運輸設(shè)備方便； 不應(yīng)設(shè)在有劇烈震動或高溫的地方； 不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所； 不應(yīng)設(shè)在廁所，浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方，也不宜與上述場所相貼鄰； 8 不應(yīng)設(shè)在地