【導讀】要求寫出設計說明書，繪出設計圖。下達任務書、收集資料、熟悉畢業(yè)設計課題；編寫畢業(yè)設計說明書；教師評閱設計，學生進行總結、準備答辯；說明：最終評定成績＝a+b，兩個成績的百分比由各系自己確定，但應控制在給定標準的10％左右。工廠所需電能的供應和分配，必須有良好的供電系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)效率，重要的前提工作。本設計是對XX機械廠供電系統(tǒng)進行的設計。此機械廠具有一個總降壓變。電所及十個車間和一個生活區(qū)。其中主要介紹了工廠的基本情況及設計的要求和主要數(shù)據(jù)，還要。進行了全廠的負荷計算及無功功率補償?shù)拇_定，它是以后設備選擇的重要依據(jù)。最后，我們還有對變電所一次系統(tǒng)。進行繼電保護、絕緣監(jiān)測、電能測量以及信號系統(tǒng)等二次系統(tǒng)的設計。

　　

【正文】 ?22mm mm 由于前面所選 50mm2，所以改選 300mm2的聚氯乙烯絕緣電纜，即可選 VLV2210003 300+1 150 四芯電纜。 (10) 饋電給機修車間的線路選擇 采用 VLV221000 型聚氯乙烯絕緣的鋁芯電纜直接埋地敷設。 發(fā)熱條選擇： 由 30I =32A 及地下 處土壤溫度 25℃ ，查相關資料，初選 25mm2，其3087AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 首先查得相關資料，取 top =,真空斷路器 toc 為 ，取 ，再加 ，得短路假想時間 tima =++=，因此可確定短路熱穩(wěn)定度的最小截面為： ( 3 )m in / 2 2 5 0 0 0 .7 / 7 6 2 4 7 .7 0A I tim a C?? ? ? ?22mm mm 由于前面所選 25mm2，所以改選 300mm2的聚氯乙烯絕緣電纜，即可選 VLV2210003 300+1 150 四芯電纜。 (11) 饋電給生活區(qū)的線路選擇 采用 LJ型鋁絞線架空敷設。 ： 由 30I = 及室外溫度 33℃ ，查相關資料，初選 LJ240，其中30543AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 變電所至生活區(qū)負荷中心距離設為 250m，而查有關資料得 LJ240 的0R =(線間幾何距離為 計 )，而生活區(qū) 30P =280kW， 30Q =,所以： %5%%1 0 0)3 8 0/(% ??????? alUVU 2 8 0 k w ( 0 . 1 4 0 . 2 5 ) 1 3 4 . 4 k v a r 0 . 3 0 . 2 5U 5 2 . 3 2 V0 . 3 8 k v? ? ? ? ?? ? ? 22 所以對生活區(qū)采用一回 LJ185架空線路供電是不 行的。為確保生活用電的 電壓質(zhì)量決定采用四回 LJ150 架空線對生活區(qū)供電。查相關資料 LJ150 的0R =， 0X =(線間幾何距離為 )，所以： alU % / 380 V 100% % U 5%? ? ? ? ? ? ? 滿足要求，其中性線可采用 LJ95鋁絞線。 2 8 0 k w ( 0 . 1 4 0 . 2 5 ) 1 3 4 . 4 k v a r / 4 0 . 3 0 . 2 5U 1 7 . 1 1 V0 . 3 8 k v? ? ? ? ?? ? ? 23 6 變電所 過電流保護 變壓器的繼電保護 按 GB50062— 92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(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； （ 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。 對于高壓側為 6～ 10kV 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 ～ 時，還應裝設電流速斷保護。容量在 800kVA 及以上的 油浸式變壓器和 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應裝設瓦斯保護（又稱氣體繼電保護）。容量在 400kVA 及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據(jù)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 1000kVA 及以上和并列運行的變壓器每臺容量在 6300kVA 及以上時，則要求裝設縱聯(lián)差動保護來取代電流速斷保護。 在本設計中，根據(jù)要求需裝設過電流保護、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(jù)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。 24 (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(nèi)部故障的后備保護。 (5) 保護裝置對各側母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(guī)定。 變壓器的 反時限 過電流保護 在此設計中，我們采用較為經(jīng)濟的反時限過流保護。 反時限過流保護裝置由 GL15 型電 流互感器組成，其原理圖如圖 所示。其中 QF 表示斷路器， KA 表示電流繼電器， YR表示跳閘線圈。 當一次電路發(fā)生相間短路時，電流繼電器 KA 動作，經(jīng)過一定延時后，其常開觸點閉合，緊接著其常閉觸點斷開。這時斷路器因其跳閘線圈 YR 去分流而跳閘，切斷短路故障。在GL 型繼電器去分流跳閘的同時，其信號牌掉下，指示保護裝置已經(jīng)動作。在短路故障被切除后，繼電器自動返回，其信號牌可利用外殼上的 旋鈕手動復位。 圖 反時限過電流保護的原理電路圖 （ 1） 過電流保護動作電流的整定 Krel=,而 KW=1， Kre=,Ki=100/5=20, ==,故 AAIKK KKI Lire Wr e lOP a x. ?????? 動作電流整定為 10A。 （ 2） 保護動作時間 的整定 考慮到車間變電所為系統(tǒng)終端變電所，因此其過電流保護的 10 倍動作電流的動作時間整定為 。 25 （ 3） 變壓器過電流保護的靈敏度 因為 =(3)k= 1960A= 1697A 則： m in /( )p w K i opS K I K I?? ? ? = 1 1697/(20 10) = 滿足保護靈敏度的要求 。 變壓器的速斷保護 上述反時限的過電流保護，有一個明顯的缺點，就是越靠近電源的線路的過電流保護，其動作時間越長，而短路電流則是越靠近電源，其值越大，危害也越嚴重。因此在過電流保護動作時間超過 ～ 時 ，應裝設瞬動的電流保護的組成及速斷電流保護裝置。 因為設計中我們采用的是 GL 系列電流繼電 器，則利用 KA2 繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保，而感應元件則用來作反時限的過流保護，因此非常經(jīng)濟。 (1) 整定速斷電流倍數(shù) AAIKK KKI kti wr e lqb a x. ??? ??? 而 KA2 的電流的 Iop=10A,故其速斷電流倍數(shù)為 10 2 ??? opqbqb IIn （ 2）檢驗 KA2 的電流速斷保護靈敏度 AIII kKk 1 6 9 71 9 6 08 6 6 )3( 1)2( 1m in. ????? ?? 因此 KA2 的電流速斷保護靈敏度為 16971)2( 1 ????? ? AAIK IKS qbi KWP SP，滿足設計要求。 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(nèi)部故障的一種基本的保護裝置。按 GB50062— 92 規(guī)定， 800kVA 及以上的一般油浸式變壓器和400kVA 及以上的車間內(nèi)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(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，變壓器安裝應取 1%～ %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。 如圖 。其中 T 表示電力變壓器， KG 表示瓦斯繼電器， KS 表示 26 圖 變壓器瓦斯保護電路 信號繼電器， KM表示中間繼電器， QF 表示斷路器， YR表示跳閘線圈， XB表示切換片。 當變壓器油箱內(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 ” 。 表 瓦斯繼電器動作后氣體分析和處理 氣體性質(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、有劇臭、可燃 紙質(zhì)絕緣燒毀 應立即停電檢修 黃色、難燃 木質(zhì)絕緣燒毀 應停電檢修 深灰色或黑色、易燃 油內(nèi)閃絡，油質(zhì)碳化 應分 析油樣，必要時停電檢修 27 當變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，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。 變壓器瓦斯保護動作后的故障分析 ， 變壓器瓦斯保護動作后，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 。 如表 。 高壓聯(lián)絡線的繼電保護 過流保護 因為 工廠有二級負荷，為了滿足二級負荷的需要。 高壓聯(lián)絡線承擔著供電主線路發(fā)生故障后工廠的電能供應線路，它所承受的電流和主線路一樣。 高壓聯(lián)絡線的過電流保護的組成、原理，無論是定時限還是反時限，均與變壓器的過電流保護相同。線路變壓器過電流保護的動作電流整定計算公式也與主變壓器保護的動作電流整定計算公式基本相同，只是其中的 ()倍 I30。 （ 1） 過電流保護 動作電流的整定 Krel=,而 KW=1， Kre=,Ki=100/5=20, =2I30=,故 AAIKK KKI Lire Wr e lOP a x. ?????? 動作電流整定為 10A。 （ 2） 保護動作時間 的整定 考慮到車間變電所為系統(tǒng)終端變電所，因此其過電流保護的 10 倍動作電流的動作時間整定為 。 速斷保護 同樣，聯(lián)絡線的速斷保護也與變壓器的速斷保護一樣。其組成、原理與變壓器的電流速斷保護一樣。 因為設計中我們同樣是采用的是 GL 系列電流繼電器，則利 用該繼電器的電磁元件來實現(xiàn)電流速斷保，而感應元件則用來作反時限的過流保護，因此非常經(jīng)濟。 28 低壓側過電流保護 在低壓電力配電系統(tǒng)中，如果只有一臺主變壓器供電，那么由于高壓側裝有隔離開關，因此低壓側單獨裝設低壓斷路器作主開關。 由于工廠變電所是樹型式電力系統(tǒng)。電能由低壓母線分配到各個車間，為了保證各個車間的供電穩(wěn)定性和快速恢復，我們還必須要在低壓出線裝設有自復式熔斷器。 低壓斷路器的選擇時應滿足上列條件： （ 1）低壓斷路器的額定電壓應不低于保護線路的額定電壓。 （ 2）低壓斷路器的額定電流應不小于它所安裝 的脫扣器額定電 流 。 （ 3）低壓斷路器的業(yè)型應符合安裝條件、保護性能及操作方法的要求，因此應同時選擇其操作機構型號。 在本設計 低壓總開關采用 DW151500/3 型低壓斷路照明，三相勻裝過流脫扣器，既可保護低壓的相間短路和過負荷（利用其延時脫扣器），而且所保護低壓側單相接地短路短路。 為了保證車間供電的可靠性，我們在出線采用 DZ20 型可自復位式熔斷器。 29 7 變電所二次回路設計 二次回路的操作電源 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。 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。而交流操作電源可分為電流源和電壓源兩種。 鎘鎳蓄電池的正極板為氫氧化鎳 [Ni(OH)3]或三氧化二鎳 (Ni2O3)的活性物，負極為鎘（ Gd） ,電解液為氫氧化鉀（ KOH） ,或氫 氧化鈉（ NaOH） 等活性堿溶液。 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