【正文】 信號(hào)裝置、繼電保護(hù)回路及其自動(dòng)化裝置。變配電所的操作電源是供高壓斷路器控制回路、繼電保護(hù)回路、信號(hào)回路、等二次回路所需要的工作電源。操作電源對(duì)變配電所的安全可靠運(yùn)行起著極為重要的作用，正常運(yùn)行時(shí)能保證斷路器的合閘和跳閘；事故狀態(tài)下，在母線電壓降低甚至消失時(shí)，應(yīng)能保證繼電保護(hù)系統(tǒng)可靠地工作，所以要求其充分可靠，容量足夠并具有獨(dú)立性。操作電源按性質(zhì)分，有直流操作電源和交流操作電源兩大類。操作電源的選擇應(yīng)根據(jù)變配電所的重要性、規(guī)模大小及斷路器的操作方式確定。根據(jù)本工程的特點(diǎn)，變電所操作電源可采用高頻開關(guān)電源充電的免維護(hù)閥控式密封鉛酸蓄電池直流操作電源系統(tǒng)，1組蓄電池、單母線接線，直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓為110V。在一次系統(tǒng)電壓正常時(shí)直流負(fù)荷由開關(guān)電源輸出的直流電直接供電，此時(shí)蓄電池組處于浮充狀態(tài)用于彌補(bǔ)電池的自放電損失；當(dāng)一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，浮沖充的蓄電池組開始向直流負(fù)荷供電，保證二次回路特別是繼電保護(hù)回路及斷路器跳閘回路可靠工作，詳見附錄圖紙。變電所交流所用電有：直流操作電源屏的交流充電裝置、變壓器溫控溫顯裝置、高壓開關(guān)柜除濕裝置和柜內(nèi)照明、低壓柜數(shù)字儀表輔助電源、變電所照明與檢索用電。本工程設(shè)置交流所用電屏，交流所用電屏分別由主變壓器低壓側(cè)（220V/380V）兩段母線采用雙回路電源配電并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換。 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)（1）繼電保護(hù)的任務(wù)：、自動(dòng)切除，使其損壞程度減至最輕，保證最大限度地迅速恢復(fù)無故障部分的正常運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的具體條件和設(shè)備的承受能力，發(fā)出警報(bào)信號(hào)、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。（2）對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求：：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，只有離故障最近的保護(hù)裝置動(dòng)作，切除故障，而供電系統(tǒng)的其他部分仍然正常運(yùn)行。滿足這一要求的動(dòng)作，稱為“選擇性動(dòng)作”。：為防止故障擴(kuò)大，減輕其危害程度，并提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，因此在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)盡快地動(dòng)作，切除故障。：保護(hù)裝置在應(yīng)該動(dòng)作時(shí)必須動(dòng)作，不應(yīng)該拒動(dòng)作；而在不應(yīng)該動(dòng)作時(shí)不能誤動(dòng)作。：保護(hù)裝置的靈敏度是表征保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)故障和不正常工作狀態(tài)反應(yīng)能力的一個(gè)參數(shù)。如果保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)極輕微的故障都能及時(shí)地反應(yīng)動(dòng)作，說明保護(hù)裝置的靈敏度高。本工程采用直流操作電源，采用靜態(tài)電流繼電器、時(shí)間繼電器和信號(hào)繼電器組成定時(shí)限過電流保護(hù)和短時(shí)限或無時(shí)限電流速斷保護(hù)，保護(hù)采用三相三繼電器式。配置如下表51繼電保護(hù)的配置：表51繼電保護(hù)配置序號(hào)保護(hù)對(duì)象保護(hù)裝置備注1電源進(jìn)線短時(shí)限電流速斷保護(hù)、定實(shí)現(xiàn)過電流保護(hù)、失壓保護(hù)失壓保護(hù)根據(jù)供電部門要求裝設(shè)2干式變壓器電流速斷保護(hù)、定時(shí)限過電流保護(hù)、溫度保護(hù)Dyn11聯(lián)結(jié)變壓器，利用高壓側(cè)的三相式過電流保護(hù)兼作單相接地保護(hù)，其低壓側(cè)總斷路器作為過負(fù)荷保護(hù)。根據(jù)高低壓母線的短路數(shù)據(jù)，進(jìn)行電源進(jìn)線、變壓器部分的繼電器的選擇和繼電保護(hù)整定，整定過程及結(jié)果見表553。注：變壓器為Dyn11連接，線電壓比＝25表52 電源進(jìn)線繼電保護(hù)整定計(jì)算保護(hù)名稱整定項(xiàng)目整定計(jì)算公式繼電器選型及整定值 定時(shí)限過電流保護(hù)動(dòng)作電流選用JL83C靜態(tài)電流繼電器，靈敏系數(shù) 合格動(dòng)作時(shí)限選用JS114C靜態(tài)時(shí)間繼電器，短延時(shí)電流速斷保護(hù)動(dòng)作電流選用JL84C靜態(tài)電流繼電器，動(dòng)作電流整定為40A靈敏系數(shù)合格表53 變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算保護(hù)名稱整定項(xiàng)目整定計(jì)算公式繼電器選型及整定值定時(shí)限過電流保 護(hù)動(dòng)作電流選用JL83C靜態(tài)電流繼電器，靈敏系數(shù) 合格動(dòng)作時(shí)限選用JS114C靜態(tài)時(shí)間繼電器，電 流速 斷保 護(hù)動(dòng)作電流選用JL84C靜態(tài)電流繼電器，動(dòng)作電流整定為40A靈敏系數(shù)合格為監(jiān)視供電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，在變配電裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的電氣測(cè)量?jī)x表。電源進(jìn)線柜裝設(shè)1只三相數(shù)字電流表、母聯(lián)柜裝設(shè)1只三相數(shù)字電流表、變壓器柜裝設(shè)1只三相數(shù)字電流表、1只三相有功電能表和1只三相無功電能表。電氣測(cè)量二次電路圖詳見設(shè)計(jì)圖。數(shù)字表的輔助電源DC110V來自直流屏。電源進(jìn)線電壓互感器柜各裝設(shè)1只三相數(shù)字電壓表和3只低電壓繼電器（根據(jù)供電部門要求）以監(jiān)測(cè)電源電壓，并設(shè)置有電壓互感器切換裝置，即當(dāng)電源B進(jìn)線斷路器失電跳閘后，母聯(lián)斷路器跳閘，II段母線與I段母線并聯(lián)，II段電壓測(cè)量小母線也相應(yīng)切換至I段電壓測(cè)量小母線，由電源A進(jìn)線互感器供電。同時(shí)，電源B進(jìn)線電壓互感器手車不退出，仍應(yīng)監(jiān)測(cè)電源B電壓。電源進(jìn)線隔離及電壓互感器柜二次電路圖詳見設(shè)計(jì)圖。根據(jù)當(dāng)?shù)毓╇姴块T管理規(guī)定，專用電能計(jì)量柜內(nèi)裝設(shè)1只三相多功能電能表（具體型號(hào)有供電部門選定），1只電能計(jì)量專用接線盒、監(jiān)視TV二次回路斷線的1只三相數(shù)字電壓表及電壓互感器失壓斷相計(jì)時(shí)儀。電能計(jì)量柜二次電路圖詳見設(shè)計(jì)圖。高壓斷路器的控制回路是指用控制開關(guān)或遙控命令操作斷路器跳、合閘的回路，它主要取決于斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。本設(shè)計(jì)中斷路器采用了彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制方式為開關(guān)柜就地控制。信號(hào)回路是用來指示一次設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次回路。信號(hào)按用途分，有位置信號(hào)、事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)。斷路器位置信號(hào)是用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)，一般紅燈亮，表示斷路器處于合閘位置；綠燈亮，表示斷路器處于跳閘位置。事故信號(hào)是用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)。一般紅燈閃光，表示斷路器自動(dòng)合閘；綠燈閃光，表示斷路器自動(dòng)跳閘。預(yù)告信號(hào)是在系統(tǒng)出現(xiàn)不正常狀態(tài)時(shí)或故障初期發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。本工程變電所有人值守，高壓斷路器采用就地操作的燈光監(jiān)視回路，采用“不對(duì)應(yīng)接線”構(gòu)成事故跳閘信號(hào)回路。進(jìn)線斷路器與進(jìn)線隔離手車實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)鎖，以防止帶負(fù)荷誤分合隔離手車。每臺(tái)斷路器的合閘控制回路中還串聯(lián)接入斷路器手車處于工作位置的輔助觸點(diǎn)SQ1及試驗(yàn)位置的輔助觸點(diǎn)SQ2，以確保斷路器僅在斷路器手車處于工作位置及試驗(yàn)位置時(shí)才能進(jìn)行合閘。在有人值班的變配電所中，通常將事故信號(hào)和預(yù)告信號(hào)集中在值班室或控制室，他們是各種信號(hào)的中央部分，故稱為中央信號(hào)。中央信號(hào)按動(dòng)作性能分，有能重復(fù)動(dòng)作和不能重復(fù)動(dòng)作兩種。對(duì)中央事故信號(hào)裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時(shí)，能瞬間發(fā)出音響信號(hào)，并在控制屏或配電裝置上有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號(hào)。中央事故音響信號(hào)采用電笛，應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸。對(duì)中央預(yù)告信號(hào)裝置的要求是：當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障和不正常工作狀態(tài)但不需要立即跳閘的情況時(shí)，應(yīng)及時(shí)發(fā)出音響信號(hào)，并有顯示故障性質(zhì)和地點(diǎn)的指示信號(hào)（光字牌指示）。預(yù)告音響信號(hào)采用電鈴，應(yīng)能手動(dòng)或自動(dòng)復(fù)歸。本工程采用不重復(fù)動(dòng)作的中央信號(hào)裝置。中央信號(hào)裝置由事故信號(hào)裝置和預(yù)告信號(hào)裝置組成。本工程將中央信號(hào)裝置與變電所交流所用電源裝置合用一面屏，上層為中央信號(hào)裝置，下層為交流電源裝置，兩層用金屬隔板隔開。6 進(jìn)出線電纜選擇校驗(yàn) 導(dǎo)體截面選擇的條件為了保證供配電線路安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行 ，供配電線路的導(dǎo)線和電纜截面的選擇必須滿足下列條件：（1）發(fā)熱條件：導(dǎo)線和電纜（包括母線）在通過正常最大符合電流（即計(jì)算電流）時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。（2）電壓損失條件：導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)，產(chǎn)生的電壓損失不應(yīng)超過正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損失。對(duì)于用戶內(nèi)部較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損失校驗(yàn)。 （3）經(jīng)濟(jì)電流密度條件35kv及以上高壓線路及電壓35kv 一線但距離長(zhǎng)、電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用指出接近最小，所選截面成為“經(jīng)濟(jì)截面”。擁護(hù)的10kv及以下線路，通常不按此條件選擇。（4）短路熱穩(wěn)定條件：對(duì)絕緣導(dǎo)線、電纜和母線，應(yīng)校驗(yàn)穩(wěn)定性。 高壓進(jìn)出線電纜選擇校驗(yàn)當(dāng)?shù)啬曜罡邭鉁貫?8℃ ，年平均氣溫為25℃ ，年最低氣溫－6℃ ，年最熱月平均最高氣溫為33℃ ，年最熱月平均氣溫為27℃ ， 處平均溫度為25℃ 。當(dāng)?shù)啬昀妆┤諗?shù)為25天。當(dāng)?shù)睾０胃叨葹?60m ，土壤電阻率為120Ω?m。，電纜敷設(shè)主要采用沿之直埋、穿管埋地、在變電所內(nèi)采用梯架/電纜溝相結(jié)合的敷設(shè)方式，部分電纜穿鋼管沿墻暗設(shè)。高壓電源進(jìn)線電纜截面先按照允許溫升條件選擇，然后校驗(yàn)其電壓損失和熱短路穩(wěn)定，見表61。由校驗(yàn)表得知，電纜型號(hào)規(guī)格：70表61 高壓電源進(jìn)線電纜截面選擇高壓電源進(jìn)線電纜截面選擇序號(hào)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容結(jié)論1允許溫升線路計(jì)算電流Ic= 滿足條件 Ic＜Ial 合格初選電纜截面S=70mm178。按敷設(shè)方式與環(huán)境條件確定的電纜載流量Ial=182A=(已知電纜直埋/,環(huán)境溫度25℃，2根電纜有間距并列敷設(shè)。）2電壓損失計(jì)算負(fù)荷P=, Q= 滿足條件 ?U%＜?Ual% 合格線路參數(shù)r=,x=。已知線路長(zhǎng)度L=3km電壓損失計(jì)算值?U%=(Pr+Qx)l/10Un178。= 允許電壓損失?Ual%=53短路熱穩(wěn)定三相短路電流Ik3= 滿足條件 Smin＜S 合格短路持續(xù)時(shí)間tk=tp+tb=+=熱穩(wěn)定系數(shù)K=137√s/mm178。熱穩(wěn)定最小允許截面Smin=Ik32(tk+)K1000Smin=電纜實(shí)際截面S=70mm178。，電纜敷設(shè)主要采用沿橋架敷設(shè)，部分電纜穿鋼管沿墻暗設(shè)。高壓電源出線電纜截面先按照允許溫升條件選擇，然后校驗(yàn)其電壓損失和熱短路穩(wěn)定，見表62。由校驗(yàn)表得知，電纜型號(hào)規(guī)格：50表62高壓出線電纜截面選擇高壓出線電纜截面選擇序號(hào)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容結(jié)論1短路熱穩(wěn)定三相短路電流Ik3= 滿足條件 Smin＜S 合格短路持續(xù)時(shí)間tk=tp+tb=+=熱穩(wěn)定系數(shù)K=137√s/mm178。熱穩(wěn)定最小允許截面 Smin=Ik32(tk+)K1000Smin=178。電纜實(shí)際截面S=50mm178。2允許溫升線路計(jì)算電流Ic= 滿足條件 Ic＜Ial 合格初選電纜截面S=50mm178。按敷設(shè)方式與環(huán)境條件確定的電纜載流量Ial=202A=(已知電纜采用梯架/電纜溝敷設(shè)，環(huán)境溫度33℃，多根電纜有間距并列敷設(shè)。根據(jù)附錄表校驗(yàn)。） 變電所硬母線選擇校驗(yàn)本工程高壓側(cè)采用KYN44A12型金屬鎧裝中置式高壓開關(guān)柜，選用硬裸銅母線，每相1片。母線截面按允許溫升條件選擇，然后校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。由于母線長(zhǎng)度較短，電壓損失較小，不需校驗(yàn)。主母線型號(hào)規(guī)格主母線型號(hào)規(guī)格表示：TMY3(304)，見表63。表63高壓主母線截面選擇高壓主母線截面選擇序號(hào)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容結(jié)論1允許溫升母線計(jì)算電流Ic= 高壓斷路器額定電流Ir=630A 滿足條件 Ic＜Ial 合格初選母纜截面S=30mm4mm或載流量相當(dāng)?shù)漠愋湍妇€按敷設(shè)方式與環(huán)境條件確定的電纜載流量Ial=385A(已知環(huán)境溫度40℃）2短路熱穩(wěn)定三相短路電流熱效應(yīng)Ik3= tk=tp+tb=+= Qt=Ik3178。（tk+)=（kA）178。.s 滿足條件 It178?！軶t 合格額定短時(shí)（4s）耐受電流KYN44A12型高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)值：It=20kA,t=4s3短路動(dòng)穩(wěn)定三相短路電流峰值ip3= 滿足條件 imax＞ip3 合格額定峰值耐受電流KYN44A12型高壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)值：imax=40kA本工程低壓側(cè)采用MNS(BWL3)04型抽出式低壓開關(guān)柜，柜內(nèi)主母線選用硬裸銅母線，每相2片。母線截面按允許溫升條件選擇，然后校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。由于母線長(zhǎng)度較短，電壓損失較小，不需校驗(yàn)。主母線型號(hào)規(guī)格主母線型號(hào)規(guī)格表示：TMY3[2(808)]+2(808)，見表64。表64低壓母線橋及低壓開關(guān)柜主母線截面選擇變壓器低壓母線橋及低壓開關(guān)柜主母線截面選擇序號(hào)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容結(jié)論1允許溫升母線計(jì)算電流Ic=I2rT= == 滿足條件 Ic＜Ial 合格初選主母纜截面相母線S=2（80mm*8mm），N及PE母線截面為80mm*8mm或載流量相當(dāng)?shù)钠渌?guī)格母線按敷設(shè)方式與環(huán)境條件確定的電纜載流量Ial=2122A(已知環(huán)境溫度40℃。）2短路熱穩(wěn)定三相短路電流熱效應(yīng)Ik3= tk=tp+tb=+= Qt=Ik3178。（tk+)=（kA）178。.s 滿足條件 It178。≥Qt 合格額定短時(shí)（1s）耐受電流MNS(BWL3)04型低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)值：It=100kA,t=1s3短路動(dòng)穩(wěn)定三相短路電流峰值ip3= 滿足條件 imax＞ip3 合格額定峰值耐受電流MNS(BWL3)04型低壓開關(guān)柜設(shè)計(jì)值：imax=200kA 低壓出線電纜選擇校驗(yàn) 本工程低壓出線數(shù)量較多，限于篇幅，本章僅以低壓開關(guān)柜AA3配出的商場(chǎng)照明配電干線4及其分支線選擇、低壓開關(guān)柜AA4配出的地下室照明配電干線AA11配出的客梯配電干線23為例。電纜型號(hào)規(guī)格分別為：CCX6800/4型母線槽、35+11135+216。如圖66668。表65母線槽選擇配電干線回路4母線槽選擇序號(hào)選擇校驗(yàn)項(xiàng)目具體內(nèi)容結(jié)論1額定電流線路計(jì)算電流Ic= 滿足條件 Ic＜Ir 合格母線槽額定電流選擇Ir=800A2短路熱穩(wěn)