【導(dǎo)讀】本廠絕大部分用電設(shè)備均屬長期連續(xù)負(fù)荷，要求不間斷供電。電時(shí)間超過兩分鐘將造成產(chǎn)品報(bào)廢；停電時(shí)間超過半小時(shí)，主要設(shè)備，施均為I類負(fù)荷。〈3〉全廠負(fù)荷分布，見廠區(qū)平面布置圖。U高—低=17%，U低—中=6%。詳見電力系統(tǒng)與本廠聯(lián)接圖。供電電壓等級，由用戶選用35kV或10kV的一種電壓供電。擬由B變電站接一回架空線作為備用電源。源停電時(shí)，才允許備用電源供電。供電局實(shí)行兩部電價(jià)?；倦妰r(jià)：按變壓器安裝容量每1千伏安每月4元計(jì)費(fèi)?！?〉線路的功率損失在發(fā)電廠引起的附加投資按每千瓦1000元。電力工業(yè)對我國社會(huì)主義建設(shè)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活影響很大，電氣設(shè)備除要承受正常工作電壓、電流外，還要承受異常。各種故障或出現(xiàn)各種不正常運(yùn)行狀態(tài)，從而在電力系統(tǒng)中引發(fā)事故，全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的有效方法之一。實(shí)際問題，保證設(shè)備安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。師提出寶貴意見，謝謝！關(guān)鍵詞〕35kV變電站設(shè)計(jì)

　　

【正文】 計(jì) 一、主設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì)原則 繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動(dòng)作于短路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動(dòng)裝置，其基本任務(wù)是：（ 1）自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行；（ 2）反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，動(dòng)作于發(fā)信號、減負(fù)荷或延時(shí)跳閘。 因此繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)原則為：滿足四個(gè)基本要求，即選擇性、速動(dòng)性、靈敏性和可 靠性。故障發(fā)生在任何一點(diǎn)，保護(hù)均應(yīng)有選擇性的可靠動(dòng)作，無死區(qū)。 二、 主變壓器保護(hù)配置 現(xiàn)代生產(chǎn)的變壓器，雖然結(jié)構(gòu)可靠，故障機(jī)會(huì)較少，但在實(shí)際運(yùn)行中，仍有可能發(fā)生各種類型故障和異常運(yùn)行，為了保證電力系統(tǒng)安扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 全連續(xù)地運(yùn)行，并將故障和異常運(yùn)行對電力系統(tǒng)的影響限制到最小范圍，必須根據(jù)變壓器容量大小、電壓等級等因素裝設(shè)必要的、動(dòng)作可靠性高的繼電保護(hù)裝置。 根據(jù)規(guī)定，容量 5000kVA 的變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)： ① 瓦斯保護(hù)。 ② 電流速斷保護(hù)。 ③ 過電流保護(hù)。 ④ 主變絕緣監(jiān)視。 三、主變壓器保護(hù)展開圖 各套保護(hù)的展開圖如下： 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 四、主變壓器保護(hù)說明 瓦斯保護(hù) 氣體保護(hù)是保護(hù)油浸式變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護(hù)裝置。按規(guī)定， 800kVA 及以上的油浸式變壓器和 400kVA 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)氣體保護(hù)。氣體保護(hù)裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，電弧的高溫會(huì)使變壓器內(nèi)的油分解為大量的油氣體，氣體保護(hù)就是利用這種氣體來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置。 目前，國內(nèi)采用的氣體繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型號。常用的開口杯擋板式氣體繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖 及工作原理示意圖如下： 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，氣體繼電器容器內(nèi)充滿了油，上下開口油杯產(chǎn)生的力矩小于平衡錘產(chǎn)生的力矩，開口杯處于上升位置，如圖（ a）所示，上下兩對干簧觸點(diǎn)處于斷開位置。 當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，產(chǎn)生的氣體較少，氣體緩慢上升，聚集在氣體繼電器容器上部，使繼電器內(nèi)油面下降，上開口油杯露出油面，上開口油杯因其產(chǎn)生的力矩大于平衡錘的力矩而處于下降位置，上干簧觸點(diǎn)閉合，如圖（ b）所示，發(fā)出報(bào)警信號，稱為輕瓦斯動(dòng)作。 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，產(chǎn)生大量的氣體，油汽混合物迅猛地從油箱通過聯(lián)通管沖向 油枕。在油汽混合物沖擊下，氣體繼電器擋板被掀起，使下開口油杯下降，上下干簧觸點(diǎn)閉合，如圖（ c）所示，發(fā)出跳閘信號，使變壓器兩側(cè)斷路器跳閘，稱為重瓦斯。 若變壓器油箱嚴(yán)重漏油，隨著氣體繼電器內(nèi)的油面逐漸下降，首先上油杯下降，從而上干簧觸點(diǎn)閉合，發(fā)出報(bào)警信號，接著下油杯下扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 降，從而下干簧觸點(diǎn)閉合，如圖（ d）所示，發(fā)出跳閘信號，使斷路器跳閘。 氣體保護(hù)的原理接線圖及氣體繼電器的安裝圖如下。 從原理接線圖上可看出：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體繼電器 KG 動(dòng)作，上觸點(diǎn)閉合，發(fā)出輕瓦斯動(dòng)作預(yù)告信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生 嚴(yán)重故障時(shí)，氣體繼電器 KG下觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)中間繼電器 KM，使斷路器跳閘線圈 YR 動(dòng)作，斷路器跳閘，同時(shí)信號繼電器 KS 發(fā)出重瓦斯跳閘信號。為了避免重瓦斯動(dòng)作時(shí)，氣體繼電器因油氣混合物沖擊引起下觸點(diǎn)抖動(dòng)，利用中間繼電器觸點(diǎn) 12 進(jìn)行自保持，以保證斷路器可靠跳閘。變壓器在運(yùn)行中進(jìn)行濾油、加油、換硅膠時(shí)，必須將重瓦斯保護(hù)改投信號，防止重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)。 氣體繼電器安裝圖說明：如圖氣體繼電器安裝在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管道上。為了使變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)產(chǎn)生的氣體能通暢地通過氣體繼電器而排往油枕，要求在變壓器安裝時(shí)應(yīng) 有 %傾斜度；在制造變壓器時(shí)，聯(lián)通管對油箱上蓋也應(yīng)有 24%的傾斜度。 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 變壓器的氣體保護(hù)動(dòng)作后，運(yùn)行人員應(yīng)立即對變壓器進(jìn)行檢查，查明原因，可在氣體繼電器頂部打開放氣閥，用干凈的玻璃瓶收集氣體，通過分析氣體性質(zhì)可判斷出發(fā)生故障的原因和處理要求，見下表： 氣體繼電器動(dòng)作后的氣體分析和處理要求 氣體性質(zhì) 故障原因 處理要求 無色、無臭、不可燃 變壓器含有空氣 允許繼續(xù)運(yùn)行 灰白色、有劇臭、可燃 紙質(zhì)絕緣物燒毀 應(yīng)立即停電檢修 黃色、難燃 木質(zhì)絕緣部分燒毀 應(yīng)停電檢修 深灰色或黑色、易燃 油內(nèi)閃絡(luò)、 油質(zhì)炭化 分析油樣，必要時(shí)檢修 電流速斷保護(hù)。 變壓器電流速斷保護(hù)的接線、工作原理與線路電流速斷保護(hù)相同。它是一種不帶時(shí)限的過電流保護(hù)，實(shí)際中電流速斷保護(hù)常與過電流保護(hù)配合使用。當(dāng)線路發(fā)生短路，流經(jīng)繼電器的電流大于電流速斷的動(dòng)作電流時(shí)，電流繼電器動(dòng)作，其常開觸點(diǎn)閉合，接通信號繼電器和中間繼電器，動(dòng)作發(fā)訊和使斷路器跳閘。下圖所示為變壓器定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)接線圖。定時(shí)限過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)均為兩相兩繼電器式接線。 變壓器電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流，與線路的電流速斷保護(hù)相似，應(yīng)躲過變壓器二次側(cè)母線三 相短路時(shí)的最大穿越電流。變壓器電流速斷保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)，與線路速斷保護(hù)靈敏度校驗(yàn)一樣，以變壓器一次側(cè)最小兩相短路電流進(jìn)行校驗(yàn)，靈敏系數(shù)應(yīng)大于或等于 2，若電流速斷保護(hù)的靈敏度不滿足要求，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 過電流保護(hù)。 變壓器過電流保護(hù)裝置的接線、工作原理和線路過電流保護(hù)的接線、工作原理完全相同。變壓器過電流保護(hù)的電流整定值按躲過最大負(fù)荷電流整定。變壓器過電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定與線路過電流保護(hù)相同，按級差原則整定。變壓器過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比二次側(cè)出線過電流保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δ t ，一般取 秒。變壓器過電流保護(hù)的靈敏度校驗(yàn)按最小運(yùn)行方式下變壓器二次側(cè)發(fā)生兩相短路時(shí)一次側(cè)的穿越電流校驗(yàn)。 主變絕緣監(jiān)視。 當(dāng)變電所出線回路較少或線路允許短時(shí)停電時(shí)，可采用無選擇性的絕緣監(jiān)視裝置作為單相接地的保護(hù)裝置。如下圖所示： 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 在變電所每段母線上，裝設(shè)一只三相五柱式電壓互感器，在接成Y 形的二次繞組上接 3 只相電壓表，在接成開口三角形的二次繞組上接一只電壓繼電器。 當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，三相電壓對稱， 3 只相電壓表讀數(shù)近似相等，開口三角形繞組兩端電壓近似為零，電壓繼電器不動(dòng)作。 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時(shí)，接地相對地電壓近似為零，該相電壓表讀數(shù)近似為零，非故障相對地電壓升高√ 3 倍，非故障相的兩只電壓表讀數(shù)升高，近似為線電壓。同時(shí)，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為 100V，電壓繼電器動(dòng)作，發(fā)出單相接地信號，以便運(yùn)行人員及時(shí)處理。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱為零序電壓保護(hù)。 運(yùn)行人員可根據(jù)接地信號和電壓表讀數(shù)，判斷哪一段母線、哪一相發(fā)生單相接地，但不能判斷哪一條線路發(fā)生單相接地，因此絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的辦法，判斷接地故障線路?？劭?1074765680 扣扣 1074765680 即依次先斷開，再合上各條線路，若斷開某線 路時(shí)， 3 只電壓表讀數(shù)恢復(fù)正常，該線路便是接地故障線路，判斷出后再設(shè)法消除接地故障，恢復(fù)線路運(yùn)行。 電壓繼電器的動(dòng)作電壓整定，應(yīng)躲過系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)開口三角形繞組兩端出現(xiàn)的最大不平衡電壓。 五、主變壓器保護(hù)整定計(jì)算 電流速斷保護(hù) 采用兩相不完全星型接法，動(dòng)作電流按躲過系統(tǒng)最大運(yùn)行方式下，變壓器二次側(cè)三相短路值來整定： Idz=（ 3）′ = （ ） 1000=1143A 流經(jīng)繼電器的電流為： Idzj= Idz（ 5/150） =1143（ 5/150） = A 靈敏度按系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下變壓器一次側(cè)兩相短路的短路電流來校驗(yàn)： （ 2） = Ik2（ 3） 10/35= 2850= A Ks= （ 2） / Idz =＞ 2 滿足要求。 過電流保護(hù) 采用兩個(gè)電流互感器接成不完全星型，保護(hù)動(dòng)作電流按躲過正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流來整定： Idz=（ KrelKw/Kre）（ ~3） I1N =（ 1/） 2 5000/（ 3 35） = A 流經(jīng)繼電器的電流為： Idzj= Idz（ 5/150） =（ 5/150） = A 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 動(dòng)作時(shí)間與 10kV母線保護(hù)配合， 10kV饋電線路的保護(hù)時(shí)間為 秒，母線保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為 1 秒，則變壓器過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間為： t=1+= s 靈敏度按最小運(yùn)行方式下二次側(cè)母線發(fā)生兩相短路的條件來校驗(yàn)： Ks= （ 2）′ / Idz =［（ 1/ 3 ） 2800 ］ / =＞ 滿足要求。 第六節(jié) 防雷接地設(shè)計(jì) 變電所的防雷設(shè)計(jì)是為了防止變電所電氣設(shè)備受到雷電過電壓的危害。而雷電過電壓又分為直擊雷過電壓、感應(yīng)雷過電壓和侵入雷電波過電壓三種。一般常用架設(shè)避雷線、裝設(shè)避雷針和避雷器來防止雷電過電壓的危害。 為防御直接雷擊，在總降壓變電所內(nèi)設(shè)避雷針。根據(jù)戶內(nèi)外配電裝置及建筑的面積（ S=39 25=975 m2）和高度（最高的建構(gòu)筑物是35kV 進(jìn)線門形桿，高為 m）。設(shè)三支避雷針：一支為 25 米高的獨(dú)立避雷針，另兩支為置于戶內(nèi)配電裝置建構(gòu)筑物邊緣的附設(shè)式避雷針。全高 25 米。三支避 雷針構(gòu)成一個(gè)近似直角三角形，如下圖。 扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 已知， h=25 m ， hx= m ， D12=18 m ， D23 = m 。如圖有 D13= 223212 D D ? = 22 18 ? = m 所以 h012=h－ D12/7= 25－ 18/7= m h013=h－ D13/7= 25－ h023=h－ D23/7= 25－ rx1=rx2=rx3=（ ） p== 25－ 2 = m bx12=（ h012－ hx） =（ － ） = m bx13=（ h013－ hx） =（ － ） = m bx23=（ h023－ hx） =（ － ） = m 根據(jù)計(jì)算，三支避雷針可安全保護(hù)整個(gè)變電所不受直接雷擊。 為防止雷電波侵入，裝設(shè)進(jìn)線段保護(hù)，即指臨近變電所 1— 2 公里一段線路上的加強(qiáng)型防雷保護(hù)措施。當(dāng)線路全線無避雷線時(shí)，這段線路必須架 設(shè)避雷線。當(dāng)沿線路全長架設(shè)避雷線時(shí)，則這段線路應(yīng)有更高的耐雷水平，以減少進(jìn)線段內(nèi)繞擊和反擊的概率。因此在本次設(shè)計(jì)扣扣 1074765680 扣扣 1074765680 的變電所中，為防止雷電波侵入，在 35kV 進(jìn)線桿塔前裝設(shè) 1000 米避雷線，且在進(jìn)線斷路器前設(shè)一組 FZ－ 35 型避雷器，在 10kV 備用電源進(jìn)線一段電纜線，靠線路一側(cè)設(shè)一組閥型避雷器，并在 10kV 的兩段母線上各設(shè)一組閥型避雷器。 總降壓變電所的防雷接地采用環(huán)形接地網(wǎng)，用直徑為 50mm ，長 m 的鋼管作接地體，埋深 1 米，用扁鋼連接，經(jīng)計(jì)算接地電阻合格。 結(jié)論： 本次設(shè)計(jì)的 35kV 總降壓站的一、二次設(shè)備 及接線圖，基本滿足 35kV 總降壓站的設(shè)計(jì)要求，有待在實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證。 總結(jié)與體會(huì)： 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)既鞏固了我三年所學(xué)的理論知識，又培養(yǎng)了我運(yùn)用知識分析問題和解決問題的實(shí)際能力，為今后的工作起到了橋梁和紐帶作用。 謝詞： 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了昆明理工大學(xué)賴華老師的細(xì)心指導(dǎo)，也得到了同組同學(xué)的幫助，在此，我表示衷心的感謝。 參考文獻(xiàn) 1 《電力工程電氣設(shè)備手冊》，中國電力出版社， 1998 2 《電力系統(tǒng)分析》，華中理工大學(xué)出版社， 1995 3 《電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用》，中國電力出版社， 2020 4 《 發(fā)電廠電氣部分》，中國電力出版社， 1995 5 《電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理》，中國電力出版社， 1994