【導(dǎo)讀】本畢業(yè)設(shè)計(jì)為工廠變電所設(shè)計(jì)，對在工廠變電所設(shè)計(jì)中的若干問題：負(fù)荷計(jì)算，面的設(shè)計(jì)進(jìn)行了陳述，并對供電主接線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行了闡述。容量1636kW，采用并聯(lián)電容器進(jìn)行低壓集中補(bǔ)償，對變壓器進(jìn)行過電流，電流速斷，瓦斯保護(hù)，按三類防雷建筑物設(shè)防，采用強(qiáng)弱電聯(lián)合接地系統(tǒng)對建筑物進(jìn)行保護(hù)。也對戶外平面布置進(jìn)行了初步的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 置要求如下： ，必須裝設(shè)計(jì)費(fèi)用的有功電度表和無功電度表及反映電流大小的電流表。通常采用標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量柜，計(jì)量柜內(nèi)有計(jì)算專用電流，電壓互感器。 （ 310kV），必須裝設(shè)電壓表 4 只，其中一只測量線電壓，其他 3 只測量相電壓。 ，有功功率表，無功功率表，有功電度表和無功電度表各一只， 610/ 的配電變壓器，應(yīng)在高壓側(cè)或抵壓側(cè)裝設(shè)一只電流表和一只有功電度表，如為單獨(dú)經(jīng)濟(jì)核算的單位變壓器，還應(yīng)該裝設(shè)一只無功電度表。 配電線路，應(yīng)裝設(shè)電流表，有功電度表，無功電度表各一只，當(dāng)線路負(fù)荷大于 5000kVA 及以上時，還應(yīng)裝設(shè)一只有功功率表。 ，照明和動力混合供電的線路上，照明負(fù)荷占總負(fù)荷 15%20%以上時，應(yīng)在每相上裝一只電流表，如需電能計(jì)量，一般應(yīng)裝設(shè)一只三相四線有功電度表。 ，每相應(yīng)裝設(shè)一只電流表，并應(yīng)裝設(shè)一只無功電度表。 當(dāng)變電所出線回路較少或線路允許短時停電時，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。如圖 是絕緣監(jiān)視裝置的原理接線圖。在變電所每段母線上，裝一只三相五柱電壓互感器或 3 只單相三繞組電壓互感器，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。 30 UKVVVVa b c nTV ABC+信號 圖 101 絕緣監(jiān)視裝置原理接線圖 系統(tǒng)正常運(yùn)行時，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，電壓繼電器不動作 。 系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障時，接地相對地電壓近似為零，該相電壓表度數(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度數(shù)升高，近似為線電壓。同時，開口三角形繞組兩端電壓也升高，近似為 100V，電壓繼電器動作，發(fā)出單相接地信號，以便運(yùn)行人員及時處理。因此，絕緣監(jiān)視裝置又稱零序電壓保護(hù)。 由指零電壓表的所在相即可得知該相發(fā)生了單相接地故障，但不能判明是哪一條線路發(fā)生了故障，因此這種絕緣監(jiān)視裝置是無選擇性的。只能采用依次拉合的方法，判斷接地故障線路。因此， 絕緣監(jiān)視裝置只適于出線不多的系統(tǒng)及作為有選擇性的單相接地保護(hù)的一種輔助裝置。 31 第十一章 防雷和接地 過電壓是指在電氣設(shè)備或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求并對其絕緣構(gòu)成威脅的電壓，分內(nèi)部過電壓和雷電過電壓。 內(nèi)部過電壓是由于電力系統(tǒng)正常操作，事故切換，發(fā)生故障或負(fù)荷突變時引起的過電壓，可分為操作過電壓，弧光接地過電壓及諧振過電壓。 雷電過電壓是由電力系統(tǒng)中的設(shè)備或建筑物遭受來自大氣中的雷擊或雷電感應(yīng)而引起的過電壓。 雷電可分為直擊雷，感應(yīng)雷，雷電侵入波 3大類。 防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器，引下線和接地裝置。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃器的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線，主要用于保護(hù)輸電線路；接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)，主要用于保護(hù)建筑物。 避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護(hù)設(shè)備的絕緣。避雷器應(yīng)與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，裝在被保護(hù)設(shè)備的電源側(cè)。當(dāng)線路上出現(xiàn)危及設(shè)備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥瑁惯^電壓對 大地放電，從而保護(hù)了設(shè)備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式，金屬氧化物避雷器和保護(hù)間隙。 防雷保護(hù)措施 (1)架設(shè)避雷線。這是線路防雷的有效措施，但成本較高，因此只在 66kV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。 (2)提高線路本身的絕緣水平。 在線路上采用瓷橫擔(dān)代替鐵橫擔(dān)，改用高一絕緣等級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是 10kV 及以下架空線路防雷的基本措施。 (3)利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線。 由于 3～ 10kV 的線路其中性點(diǎn)通 常是不接地的，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護(hù)間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流 ， 32 從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線，一般不會引起線路斷路器跳閘。 (4)裝設(shè)自動重合閘裝置。線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次 ARD，使斷路器經(jīng) 或稍長一點(diǎn)時間后自動重合閘，電弧通常不會復(fù)燃，從而能恢復(fù)供電，這對一般用戶不會有什么影響。 (5)加強(qiáng)對絕緣薄弱點(diǎn)的保護(hù)。對架空線路上個別絕緣薄弱地點(diǎn)，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設(shè)管形避雷器或保護(hù)間隙加以保護(hù)。 (6)絕緣子鐵腳接地。對于分布廣密的用戶低壓線路及接戶線的絕緣子鐵腳宜接地，當(dāng)其上落雷時，就能通過絕緣子鐵腳放電，把雷電流泄入大地而起到保護(hù)作用。 (1)裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。 (2)高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵 入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。 避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。 (3)低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時（如 IT 系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙 。 接地概述 電氣設(shè)備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設(shè)的接地體，稱為人工接地體。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。連接接地體與設(shè)備、裝置接地部分的金屬導(dǎo)體，稱為接地線。接地線在設(shè)備、裝置正常運(yùn)行情況下是不 33 載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。 接地線與接地體合稱為接地裝置。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)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應(yīng)采用不少于兩根導(dǎo)體在不同地點(diǎn)與接地網(wǎng)連接。 凡因絕緣損壞而可能有危險電壓的電氣設(shè)備及電氣裝置的金屬外殼和框架均應(yīng)可靠接地或接零，其中包括： (1)電動機(jī)，變壓器，變阻器，電力電容器，開關(guān)設(shè)備的金屬外殼； (2)配電屏，控制屏的金屬框架和底座，鄰近帶電設(shè)備的金屬遮攔； (3)電線電力電纜的金屬保護(hù)管和金屬包皮，電纜終端頭與中間接頭的金屬包皮及母線的外罩； (4)照明燈 具，電扇及電熱設(shè)備的金屬底座與外殼； (5)避雷針，避雷器，保護(hù)間隙和耦合電容器，裝有避雷線的電力線路金屬桿塔； (6)互感器的二次線圈。 接地電阻 接地體與土壤之間的接觸電阻及電阻之和稱為散流電阻；散流電阻加接地體和接地線本身的電阻稱為接地電阻。 按相關(guān)資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下兩個條件： 125eeR I? （ 111） 10ER ?? 接地電流 ( 35 )350N oh oahE U l lI ?? （ 112） 式中 Un— 電網(wǎng)額定電壓（ kV）； oahl — 電網(wǎng)中電纜線路總長度（ km）； 式中 Ie的計(jì)算為 Ie = Ic = 10 (100＋ 35 10)A/350 = 故 Re ≤ 125V/ = Re≤ 4Ω 比較上兩式，此配電所總的接地電阻 應(yīng)滿足 Re≤ 4Ω 計(jì)算需要補(bǔ)充的人工接地體的接地電阻 34 ()()()2 0 4 52 0 4E n a t EE m a nE n a t ERRR RR ?? ? ? ??? （ ） 按三類防雷建筑物設(shè)防，屋面避雷帶及支持卡用Φ 10 鍍鋅圓鋼制作，卡間距一米，與柱內(nèi)兩根Φ 16 鋼筋焊接，形成完整的電氣通路，接地極 40 4 鍍鋅扁鋼，與作為引下線的柱內(nèi)四根Φ 12 鋼筋焊接，形成完整的電氣通路。繞房一周，深埋一米，距地 米設(shè)測試卡，高低壓開關(guān)柜，電纜支架，設(shè)備基礎(chǔ)應(yīng)與接地網(wǎng)可靠連接。采用強(qiáng)弱電聯(lián)合接地系統(tǒng)， 接地電阻不大于 4歐。所以進(jìn)出本建筑物的金屬管道均應(yīng)做總等電位聯(lián)接，并應(yīng)與接地網(wǎng)可靠連接（不少于兩點(diǎn)）。 現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所 2～ 3m，打入一圈直徑 50mm、長 的鋼管接地體，每隔 5m 打入一根，管間用 40 4mm2 的扁鋼焊接。 查相關(guān)資料得土質(zhì)的ρ = 200Ω/m 則單根鋼管接地電阻 Re(1) ≈ 100Ω /m/ =80Ω 根據(jù) Re(1)/Re = 80/5 = 16。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選 24 根直徑 50mm、長 的鋼管作接地體。以 n = 24 和 a/l = 3 再查有關(guān)資料可得 ? ? 。 因此可得 ( 1 )() 80 230 . 7 0 5EE E m a nRn R?? ? ?? （ 114） 考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選 24 根直徑 50mm、長 的鋼管作接地體，管間距 ，用 40 4mm2 的扁鋼連接，環(huán)形布置，附加均壓帶。 35 結(jié) 論 通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進(jìn)行一次設(shè)計(jì)所 要經(jīng)歷的步驟，像高低壓系統(tǒng)，防雷與接地的設(shè)計(jì)，我與其他同學(xué)一起進(jìn)行課題分析、查資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，整理說明書到最后完成整個設(shè)計(jì)。作為大學(xué)階段一次重要的學(xué)習(xí)經(jīng)歷我感覺自己受益非淺，同時深深的感覺的自己的學(xué)習(xí)能力在不斷提高，一個月的時間就這樣匆匆的過去了，經(jīng)過指導(dǎo)老師多少個白天，黑夜的指導(dǎo)，我們順利完成了任務(wù)。 通過此次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對工廠供電有了新的認(rèn)識，更加系統(tǒng)，全面地掌握了所學(xué)的專業(yè)知識，也增強(qiáng)了我理論聯(lián)系實(shí)際，系統(tǒng)分析問題，工程計(jì)算以及獨(dú)立工作的能力，樹立了工程觀點(diǎn)，社會主義市場經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，初步掌握了工 廠供電設(shè)計(jì)方法，同時也讓我們掌握了工廠供配電系統(tǒng)的知識和理論，初具供配電系統(tǒng)的運(yùn)行，管理，和工程設(shè)計(jì)能力，以及分析和解決問題的能力。對導(dǎo)師徐兆峰老師的關(guān)心和指導(dǎo)，大家有感于心，事實(shí)上這次設(shè)計(jì)對我們的鍛煉是多方面的，除了對設(shè)計(jì)過程熟悉外，我們還進(jìn)一步提高了 AutoCAD 繪圖，說明書編輯，各種信息的分析，對 Word 文檔的使用等多方面的能力。 不久我們將走上工作崗位，這樣的學(xué)習(xí)機(jī)會對我們來說已經(jīng)不多了，所以我們非常認(rèn)真，深刻研究。在學(xué)習(xí)過程中，我們發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作的精神，互相配合，把畢業(yè)設(shè)計(jì)做的最好，在今后的 工作中，我們也要發(fā)揚(yáng)團(tuán)隊(duì)合作的精神，把工作做的最好。 36 參考文獻(xiàn) [1].居榮，朱有志 ． 工廠供電系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)設(shè)計(jì) ［Ｊ］． 南京工業(yè)大學(xué) 學(xué)報， 20xx， 3 期 ： 35— 42 ． [2].岳斌 ． 工廠供電系統(tǒng)的內(nèi)部過電壓及防護(hù)措施 ［Ｊ］． 建材 .技術(shù)與應(yīng)用 ， 20xx， 3 期 ： 16— 20 ． [3].李永春，張智華 ． 功率因數(shù)對工廠供電系統(tǒng)的影響及補(bǔ)償 ［Ｊ］． 甘肅有色金屬 ， 20xx， 1 期 ： 31— 35 ． [4].施雪燕 ． 電容器就地補(bǔ)償在工廠供電系統(tǒng)中的應(yīng)用 ［Ｊ］． 黑龍江造紙 ，20xx， 3 期 ： 5153 ． [5].馬紅麗 ． 工廠配電設(shè)計(jì) ［Ｊ］． 工廠設(shè)計(jì)與研究雜志 ， 期 ： 22— 26 ． [6].陸德偉 ． 工廠供電系統(tǒng)提高功率因數(shù)幾節(jié)能分析 ［Ｊ］． 遼寧工學(xué)院 學(xué)報， 20xx， 3 期 ： 40— 44 ． [7].唐志平 ． 供配電技術(shù) ［ M］． 北京：電子工業(yè)出版社 ． 20xx． [8].劉 介才 ． 工廠供電簡明設(shè)計(jì)手冊 ［ M］．北京 ：機(jī)械工業(yè) 出版社． 1993． [9].張保會，尹項(xiàng)根 ． 電力系統(tǒng)繼電保護(hù) ［ M］． 北京： 中國 電力 出版社． 20xx． [10].劉介才 ． 工廠供電（第 3 版） ［ M］． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ． 1998 [11].余健明，同向前，蘇 文成 ． 供電技術(shù) ［ M］． 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ． 1998 [12].周鴻昌 ． 工廠供電及例題習(xí)題 ［ M］． 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社 ． 1987． [13].中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院等主編 ． 工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊［ M］． 北京：中國水利電力出版社 ． 1994． 37 38