【導(dǎo)讀】要求寫出設(shè)計(jì)說明書，繪出設(shè)計(jì)圖。下達(dá)任務(wù)書、收集資料、熟悉畢業(yè)設(shè)計(jì)課題；編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書；教師評(píng)閱設(shè)計(jì)，學(xué)生進(jìn)行總結(jié)、準(zhǔn)備答辯；說明：最終評(píng)定成績(jī)＝a+b，兩個(gè)成績(jī)的百分比由各系自己確定，但應(yīng)控制在給定標(biāo)準(zhǔn)的10％左右。工廠所需電能的供應(yīng)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(shè)計(jì)是對(duì)XX機(jī)械廠供電系統(tǒng)進(jìn)行的設(shè)計(jì)。此機(jī)械廠具有一個(gè)總降壓變。電所及十個(gè)車間和一個(gè)生活區(qū)。其中主要介紹了工廠的基本情況及設(shè)計(jì)的要求和主要數(shù)據(jù)，還要。進(jìn)行了全廠的負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)拇_定，它是以后設(shè)備選擇的重要依據(jù)。最后，我們還有對(duì)變電所一次系統(tǒng)。進(jìn)行繼電保護(hù)、絕緣監(jiān)測(cè)、電能測(cè)量以及信號(hào)系統(tǒng)等二次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

　　

【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(jī)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(shè)。 發(fā)熱條選擇： 由 30I =32A 及地下 處土壤溫度 25℃ ，查相關(guān)資料，初選 25mm2，其3087AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 首先查得相關(guān)資料，取 top =,真空斷路器 toc 為 ，取 ，再加 ，得短路假想時(shí)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(shè)。 ： 由 30I = 及室外溫度 33℃ ，查相關(guān)資料，初選 LJ240，其中30543AalII??，滿足發(fā)熱條件。 ： 變電所至生活區(qū)負(fù)荷中心距離設(shè)為 250m，而查有關(guān)資料得 LJ240 的0R =(線間幾何距離為 計(jì) )，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(duì)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(duì)生活區(qū)供電。查相關(guān)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(hù) 變壓器的繼電保護(hù) 按 GB50062— 92《電力裝置的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：對(duì)電 力變壓器的下列故障及異常運(yùn)行方式，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置： （ 1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)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(diǎn)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(diǎn)過電壓； （ 5）過負(fù)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(duì)于高壓側(cè)為 6～ 10kV 的車間變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有帶時(shí)限的過電流保護(hù)；如過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間大于 ～ 時(shí)，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。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(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)（又稱氣體繼電保護(hù)）。容量在 400kVA 及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單臺(tái)運(yùn)行并作為其它負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在輕微故障時(shí)（通稱 “ 輕瓦斯 ” ），動(dòng)作于信號(hào)，而其它保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時(shí)（通稱 “ 重瓦斯 ” ），一般均動(dòng)作于跳閘。 對(duì)于高壓側(cè)為 35kV 及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù)；在有可能過負(fù)荷時(shí)，也需裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。但是如果單臺(tái)運(yùn) 行的變壓器容量在 1000kVA 及以上和并列運(yùn)行的變壓器每臺(tái)容量在 6300kVA 及以上時(shí)，則要求裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)來取代電流速斷保護(hù)。 在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)要求需裝設(shè)過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。對(duì)于由外部相間短路引起的過電流，保護(hù)應(yīng)裝于下列各側(cè)： (1) 對(duì)于雙線圈變壓器，裝于主電源側(cè) (2) 對(duì)三線圈變壓器，一般裝于主電源的保護(hù)應(yīng)帶兩段時(shí)限，以較小的時(shí)限斷開未裝保護(hù)的斷路器。當(dāng)以上方式滿足靈敏性要求時(shí)，則允許在各側(cè)裝設(shè)保護(hù)。各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性的要求裝設(shè)方向元件。 (3) 對(duì)于供電給分開運(yùn)行的 母線段的降壓變壓器，除在電源側(cè)裝設(shè)保護(hù)外，還應(yīng)在每個(gè)供電支路上裝設(shè)保護(hù)。 24 (4) 除主電源側(cè)外，其他各側(cè)保護(hù)只要求作為相鄰元件的后備保護(hù)，而不要求作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。 (5) 保護(hù)裝置對(duì)各側(cè)母線的各類短路應(yīng)具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠(yuǎn)后備時(shí)，一般要求對(duì)線路不對(duì)稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時(shí)，一般動(dòng)作于斷開的各側(cè)斷路器。如變壓器高采用遠(yuǎn)后備時(shí)，不作具體規(guī)定。 變壓器的 反時(shí)限 過電流保護(hù) 在此設(shè)計(jì)中，我們采用較為經(jīng)濟(jì)的反時(shí)限過流保護(hù)。 反時(shí)限過流保護(hù)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(dāng)一次電路發(fā)生相間短路時(shí)，電流繼電器 KA 動(dòng)作，經(jīng)過一定延時(shí)后，其常開觸點(diǎn)閉合，緊接著其常閉觸點(diǎn)斷開。這時(shí)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(shí)，其信號(hào)牌掉下，指示保護(hù)裝置已經(jīng)動(dòng)作。在短路故障被切除后，繼電器自動(dòng)返回，其信號(hào)牌可利用外殼上的 旋鈕手動(dòng)復(fù)位。 圖 反時(shí)限過電流保護(hù)的原理電路圖 （ 1） 過電流保護(hù)動(dòng)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(dòng)作電流整定為 10A。 （ 2） 保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(hù)的 10 倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間整定為 。 25 （ 3） 變壓器過電流保護(hù)的靈敏度 因?yàn)? =(3)k= 1960A= 1697A 則： m in /( )p w K i opS K I K I?? ? ? = 1 1697/(20 10) = 滿足保護(hù)靈敏度的要求 。 變壓器的速斷保護(hù) 上述反時(shí)限的過電流保護(hù)，有一個(gè)明顯的缺點(diǎn)，就是越靠近電源的線路的過電流保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng)，而短路電流則是越靠近電源，其值越大，危害也越嚴(yán)重。因此在過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間超過 ～ 時(shí) ，應(yīng)裝設(shè)瞬動(dòng)的電流保護(hù)的組成及速斷電流保護(hù)裝置。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)電流速斷保，而感應(yīng)元件則用來作反時(shí)限的過流保護(hù)，因此非常經(jīng)濟(jì)。 (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(yàn) KA2 的電流速斷保護(hù)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(hù)靈敏度為 16971)2( 1 ????? ? AAIK IKS qbi KWP SP，滿足設(shè)計(jì)要求。 變壓器的瓦斯保護(hù) 瓦斯保護(hù)，又稱氣體繼電保護(hù)，是保護(hù)油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本的保護(hù)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(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 瓦斯保護(hù)的主要元件是氣體繼電器。它裝設(shè)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(yīng)取 1%～ %的傾斜度；而變壓器在制造時(shí)，聯(lián)通管對(duì)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(hù)電路 信號(hào)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(dāng)變壓器油箱內(nèi)部 發(fā)生輕微故障時(shí)，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)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(shí)上觸點(diǎn)接通而接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為 “ 輕瓦斯動(dòng)作 ” 。 表 瓦斯繼電器動(dòng)作后氣體分析和處理 氣體性質(zhì) 故障原因 處理要求 無(wú)色、無(wú)臭、不可燃 變壓器內(nèi)含有空氣 允許繼續(xù)運(yùn)行 灰白色、有劇臭、可燃 紙質(zhì)絕緣燒毀 應(yīng)立即停電檢修 黃色、難燃 木質(zhì)絕緣燒毀 應(yīng)停電檢修 深灰色或黑色、易燃 油內(nèi)閃絡(luò)，油質(zhì)碳化 應(yīng)分 析油樣，必要時(shí)停電檢修 27 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動(dòng)油流迅猛 地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過氣體繼電器時(shí)，沖擊擋板，使下油杯下降。這時(shí)下觸點(diǎn)接通跳閘回路（通過中間繼電器），同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)（通過信號(hào)繼電器），這稱之為 “ 重瓦斯動(dòng)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(bào)警信號(hào)，接著繼電器內(nèi)的下油杯下降，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析 ， 變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)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(luò)線的繼電保護(hù) 過流保護(hù) 因?yàn)?工廠有二級(jí)負(fù)荷，為了滿足二級(jí)負(fù)荷的需要。 高壓聯(lián)絡(luò)線承擔(dān)著供電主線路發(fā)生故障后工廠的電能供應(yīng)線路，它所承受的電流和主線路一樣。 高壓聯(lián)絡(luò)線的過電流保護(hù)的組成、原理，無(wú)論是定時(shí)限還是反時(shí)限，均與變壓器的過電流保護(hù)相同。線路變壓器過電流保護(hù)的動(dòng)作電流整定計(jì)算公式也與主變壓器保護(hù)的動(dòng)作電流整定計(jì)算公式基本相同，只是其中的 ()倍 I30。 （ 1） 過電流保護(hù) 動(dòng)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(dòng)作電流整定為 10A。 （ 2） 保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(hù)的 10 倍動(dòng)作電流的動(dòng)作時(shí)間整定為 。 速斷保護(hù) 同樣，聯(lián)絡(luò)線的速斷保護(hù)也與變壓器的速斷保護(hù)一樣。其組成、原理與變壓器的電流速斷保護(hù)一樣。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)電流速斷保，而感應(yīng)元件則用來作反時(shí)限的過流保護(hù)，因此非常經(jīng)濟(jì)。 28 低壓側(cè)過電流保護(hù) 在低壓電力配電系統(tǒng)中，如果只有一臺(tái)主變壓器供電，那么由于高壓側(cè)裝有隔離開關(guān)，因此低壓側(cè)單獨(dú)裝設(shè)低壓斷路器作主開關(guān)。 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(gè)車間，為了保證各個(gè)車間的供電穩(wěn)定性和快速恢復(fù)，我們還必須要在低壓出線裝設(shè)有自復(fù)式熔斷器。 低壓斷路器的選擇時(shí)應(yīng)滿足上列條件： （ 1）低壓斷路器的額定電壓應(yīng)不低于保護(hù)線路的額定電壓。 （ 2）低壓斷路器的額定電流應(yīng)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(yīng)符合安裝條件、保護(hù)性能及操作方法的要求，因此應(yīng)同時(shí)選擇其操作機(jī)構(gòu)型號(hào)。 在本設(shè)計(jì) 低壓總開關(guān)采用 DW151500/3 型低壓斷路照明，三相勻裝過流脫扣器，既可保護(hù)低壓的相間短路和過負(fù)荷（利用其延時(shí)脫扣器），而且所保護(hù)低壓側(cè)單相接地短路短路。 為了保證車間供電的可靠性，我們?cè)诔鼍€采用 DZ20 型可自復(fù)位式熔斷器。 29 7 變電所二次回路設(shè)計(jì) 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(hù)裝置、信號(hào)回路、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及其它二次回路所需的電源 。因此對(duì)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(yùn)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(chǔ)能式和復(fù)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(fù)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(yùn)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(jī)械強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，腐蝕性小，無(wú)需專用房間等優(yōu)點(diǎn)，從而大大降低了投資等優(yōu)點(diǎn)，因此在工廠供電系統(tǒng)這應(yīng)用比較普遍。 采用交流操作電源，可使二次回路大大簡(jiǎn)化，投資大大減少，工作可