【導(dǎo)讀】機(jī)修造廠變電所進(jìn)行了設(shè)計(jì)說(shuō)明，本文按照設(shè)計(jì)要求，在查閱大量參考資料、手冊(cè)后，護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)等進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)說(shuō)明。并附有相應(yīng)的圖表、公式和計(jì)算結(jié)果。這次設(shè)計(jì)的變配電所完全滿足設(shè)計(jì)要求。本設(shè)計(jì)通過(guò)對(duì)計(jì)算負(fù)荷，選出變壓器；通過(guò)計(jì)算三相短路電流，選出其他保護(hù)器件；行控制、檢測(cè)；最后注意安全、接地和防雷的設(shè)置。各用電車間負(fù)荷情況及各車間變電所容量。變電所進(jìn)出線選擇。作為備用電源的高壓線的選擇校驗(yàn)。

　　

【正文】 的要求。 （ 2） 主變壓器的繼電保護(hù)裝置 ① 裝設(shè)瓦斯保護(hù)（其接線圖見(jiàn) 圖 311） 其保護(hù)原理如下：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障（輕瓦斯）時(shí)，瓦斯繼電器 KG 的上觸點(diǎn) KG12閉合，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障（重瓦斯）時(shí)， KG 的下觸點(diǎn) KG34閉合，通常是經(jīng)中間繼電器 KM 動(dòng)作于斷路器 QF 的跳閘機(jī)構(gòu) YR，同時(shí)通過(guò)信號(hào)繼電器 KS 發(fā)出跳閘信號(hào)。但 KG34 閉合，也可以利用切換片 XB 切換，使 KS 線圈串接限流電阻 R，動(dòng)作于報(bào)警信號(hào)。 由于瓦斯繼電器下觸點(diǎn) KG34 在重瓦斯故障時(shí)可能有“抖動(dòng)”（接觸不穩(wěn)定）的情況，因此為了使跳閘回路穩(wěn)定地接通，斷路器能足 夠可靠地跳閘，這里利用中間繼電器KM 的上觸點(diǎn) KM12作“自保持”觸點(diǎn)。只要 KG34 因重瓦斯動(dòng)作一閉合，就使 KM動(dòng)作，并借其上觸點(diǎn) KM12的閉合而自保持動(dòng)作狀態(tài)，同時(shí)其下觸點(diǎn) KM34 也閉合，使斷路器QF 跳閘。斷路器跳閘后，其輔助觸點(diǎn) QF12斷開(kāi)跳閘回路，以減輕中間繼電器觸點(diǎn)的工作，而其另一對(duì)輔助觸點(diǎn) QF34 則切斷中間繼電器 KM 的自保持回路，使中間繼電器返回。 32 圖 311 變壓器瓦斯保護(hù)的接線圖 ② 裝設(shè)聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（其原理圖，接線圖見(jiàn)圖 31 313） 其保護(hù)原理如下：在變壓器正常運(yùn)行或差動(dòng) 保護(hù)的保護(hù)區(qū)外發(fā)生短路時(shí)， TA1， TA2，TA3 的二次電流與 TA4， TA5， TA6 的二次電流相等或近似相等，則流入繼電器 KD的電流KAI ≈ 0 ，繼電器 KD不動(dòng)作。當(dāng)差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，對(duì)于單端供電的變壓器來(lái)說(shuō)，則 TA4， TA5， TA6 的二次電流等于 0，則 KAI 等于 TA1， TA2， TA3 的二次電流，超過(guò)繼電器 KD所整定的動(dòng)作電流 )(dopI ，使 KD 瞬時(shí)動(dòng)作，然后通過(guò)出口繼電器 KM 使斷路器 QF 跳閘，切除短路故障，同時(shí)通過(guò)信號(hào)繼電器 KS 發(fā)出信號(hào)。由于變電所的主變壓器采用 Yd11 聯(lián)結(jié)組，這就造成變壓器兩側(cè)電流在 30176。的相位差。因此，雖然可通過(guò)恰當(dāng)選擇變壓器兩側(cè)電流互感器的變流比，使互感器二次電流相等，但由于這兩個(gè)電流之間存在 30176。相位差，從而在差動(dòng)回路中仍然有相當(dāng)打的不平衡電流 IIdsp ? ， 2I 為互感器二次電流。為了消除差動(dòng)回路中的這一不平衡電流 dspI ，因此將裝設(shè)在變壓器星型聯(lián)結(jié)一 側(cè)的電流互感器接成三角形聯(lián)結(jié)，而將裝設(shè)在變壓器三角形聯(lián)結(jié)一側(cè)的電流互 33 感器接成星型聯(lián)結(jié)，如此連接進(jìn)行相位差的相互補(bǔ)償后，即可消除差動(dòng)回路中因變壓器兩側(cè)電流相位不同而引起的不平衡電流。 圖 312 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的原理電路圖 34 圖 313 Yd11 聯(lián)結(jié)變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)接線 ⅰ 差動(dòng)保護(hù)配置 裝設(shè)三個(gè) BCH2型差動(dòng)繼電器和高壓側(cè)三個(gè)變比為 200/5 的電流互感器，低壓側(cè)裝設(shè)三個(gè) 800/5 的電流互感器。 ⅱ 整定計(jì)算 Ⅰ 算出變壓器各側(cè)額定電流，選出電流互感器和確定其二次回路額定電流。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 310 表 310 變壓器各側(cè)額定電流及互感器選擇 序號(hào) 數(shù)值名稱 各側(cè)數(shù)值 35kV側(cè) 10kV側(cè) 1 變壓器各側(cè)額定電流 (A) 1043536300 ?? 3641036300 ?? 2 電流互感器接線方式 △ Y 3 選擇電流互感器一次電流的計(jì)算值 (A) 1801043 ?? 364 4 電流互感器變比 200/5=40 800/5=160 5 電流互感器二次回路額定電流 (A) ?? ? 由表 310 中可看出， 35kV 側(cè)電流互感器的二次回路額定電流大于 10kV 側(cè)，因此 35 35kV 側(cè)為基本側(cè)（第Ⅰ側(cè)）。 Ⅱ 計(jì)算保護(hù)裝置 35kV 側(cè)的一次動(dòng)作電流：按躲過(guò)最大不平衡電流條件 ? ? m a x???????? ktxre lop IfUfKKI ＝ （ 1 ＋ ＋ ） 5240A≈ 136A 其中 Krel 為可靠系數(shù)，取 ； Ktx 為電流互感器同 型系數(shù)，型號(hào)相同時(shí)取 ，型號(hào)不同時(shí)取 ； f? 為電流互感器允許最大相對(duì)誤差，取 ； U? 為變壓器調(diào)壓側(cè)調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，取調(diào)壓范圍的一半； f?? 為由于繼電器實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而引起的相對(duì)誤差，初選時(shí)先選中間值 （最大值為 ）； m a x ? k I 為最大外部短路電流周期分量。 按躲過(guò)勵(lì)磁涌流條件 AII rTop ???? 其中 rTI 為變壓器基本側(cè)額定一次電流 按躲過(guò)電流互感器二次回路斷線條件 AII fhop m a x ????? ? 其中 max?fhI 為正常運(yùn)行時(shí)變壓器的最大負(fù)荷電流，取為（ ～ ） TNI?1 。 因此，應(yīng)該按躲過(guò)電流互感器二次回路斷線條件，選用 35kV 側(cè)一次動(dòng)作電流AIop 162? 。 Ⅲ 確定線圈接法及匝數(shù)：平衡線圈Ⅰ，Ⅱ分別接于 35kV及 10kV側(cè)。 基本側(cè)（ 35kV）二次動(dòng)作電流 An IKI TA opjxKop ???? ????? 基本側(cè)（ 35kV）的計(jì)算匝數(shù) ??? ????? Kopc IAWW 選擇基本側(cè)的實(shí)用匝數(shù) 匝15???syW 其中差動(dòng)線圈實(shí)用匝數(shù) 匝14??sycW ，平衡線圈Ⅰ實(shí)用匝數(shù) 匝1???? syphW 36 在實(shí)用匝數(shù)下， 35kV側(cè)繼電器動(dòng)作電流為 AWAWI syKop ??? ????? Ⅳ 確定 10kV側(cè)繼電器平衡線圈的匝數(shù) ?????? ???????? sycrrsycph WIIWW ?? 確定繼電器平衡線圈Ⅱ?qū)嵱迷褦?shù)為 匝。16??? syphW? Ⅴ 計(jì)算由于實(shí)用匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對(duì)誤差 f?? ?????????????????syccphsyphcph WW WWf??? 因?yàn)?f?? ＜ 且相差很小，故不需核算動(dòng)作電流。 Ⅵ 計(jì)算最小靈敏系數(shù)：變壓器 10kV 側(cè)兩相短路時(shí)變壓器 35kV 側(cè)流入繼電器的電流 ? ? kAkVkVkAn IITAkKcd 1035/ ??????? 其中 kI 為最小運(yùn)行方式下 10kV 母線兩相短路，歸算到 35kV 側(cè)的短路電流。 35kV 側(cè)繼電器動(dòng)作電流 AWW AWI sycsyphKop 21416 600 ????? ???? ? 計(jì)算最小靈敏系數(shù) 2602120m in ???? ??? Kop Kcdse n IIK 故最小靈敏系數(shù)滿足要求。 （ 3） 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置 ① 裝設(shè)反時(shí)限過(guò)電流保護(hù) 采用 GL15 型感應(yīng)式過(guò)電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。 ⅰ 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作電流的整定 利用式（ 310） m ax?? Lire wrelop IKK KKI （ 310） 37 其中 30max 2IIL ?? ，取 AAI 5 ??? ， ?relK ， 1?wK ， ?reK ，325160 ??iK ，因此動(dòng)作電流為： AAI op ?????? 整定為 9A。 ⅱ 過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的整定。按終端保護(hù)考慮，動(dòng)作時(shí)間整定為 。 ⅲ 過(guò)電流保護(hù)靈敏系數(shù)。因無(wú)鄰近某 35/10kV 變電所 10kV 母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線至本廠變電所 10kV 母線的短路數(shù)據(jù)，無(wú)法檢驗(yàn)靈敏系數(shù)，只有從略。 （ 4） 變電所 10kV 側(cè)的保護(hù)裝置 10kV 側(cè)總開(kāi)關(guān)和 10kV 出線均采用 SN1010Ⅱ /1000 型高壓少油斷路器，其采用手力操動(dòng)機(jī)構(gòu)，其控制與信號(hào)回路如圖 310 所示。 變電所的防雷保護(hù) （ 1） 直擊雷防護(hù) 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針或避雷帶，并引出兩根接地線與變電所公共接地裝置相連。 由于變電所有露天配電裝置，應(yīng)在變電所外面的適當(dāng)位置裝設(shè)獨(dú)立避雷針，其裝設(shè)高度應(yīng)使其防雷保護(hù)范圍包括整個(gè)變電所。按規(guī)定，獨(dú)立避雷針的接地裝置接地電阻??10ER 。通常采用 3～ 6 根長(zhǎng) 、φ 50mm 的鋼管，在裝避雷針的桿塔附近作一排或多邊形排列，管間距離 5m，打入地下，管頂距地面 。接地管間用 40mm 4mm 的鍍鋅扁鋼焊接相連。引下線用 25mm 4mm 的鍍鋅扁鋼，下與接地體焊接相連 ，并與裝避雷針的桿塔及其基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋相焊接，上與避雷針焊接相連。避雷針采用φ 20mm 的鍍鋅圓鋼，長(zhǎng) 1～ 。獨(dú)立避雷針的接地裝置與變電所公共接地裝置應(yīng)有 3m以上距離。 在 35kV 架空進(jìn)行上，架設(shè) 1～ 2kM 的避雷線，以消除近區(qū)進(jìn)線上的雷擊閃絡(luò)，避免其引起的雷電侵入波對(duì)變電所電氣裝置的危害。 （ 2） 雷電侵入波的防護(hù) ① 在 35kV 電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè) FZ35 型閥式避雷器。引下線采用 25mm 4mm 的鍍鋅扁鋼，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端螺栓連接。 ② 在 35kV 高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有 JYN135102 型開(kāi)關(guān)柜，其中配有 FZ35型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來(lái)保護(hù)，防護(hù)雷電侵入波的危害。 ③ 在 10kV 高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有 GG1A(F)55型開(kāi)關(guān)柜，其中配有 FS410型避雷器。主要保護(hù) 10kV 側(cè)出線上的各種一次設(shè)備。 38 變電所公共接地裝置的設(shè)計(jì) （ 1） 接地電阻的要求 按資料上的表，此變電所的公共接地裝置的接地電阻應(yīng)滿足以下條件： ??10ER ???? AVIVR EE 式中 ? ? ? ? AkmkmkVllUI c abohNE 20350 4356035350 35 ?????? （由于題目沒(méi)有給出 35kV 電網(wǎng)中架空線路和電纜線路總長(zhǎng)度，所以我假設(shè) 35kV 電網(wǎng)中架空線路總長(zhǎng)度 ohl 為 60km， 35kV 電網(wǎng)中電纜線路總長(zhǎng)度 cabl 為 4km。） 因此公共接地裝置接地電阻 ??10ER （ 2） 接地裝置的設(shè)計(jì) 單根垂直管形接地體的接地電阻 ?????? )1( m mlR E ? 采用長(zhǎng) 、φ 50mm 的鋼管 14 根，沿變電所三面布置，管距≥ 5mm，垂直打入地下，管頂離地面 。管間用 40mm 4mm 的鍍鋅扁鋼焊接相連。變電所的變壓器室有兩條接地干線， 35kV、 10kV 配電室各有一條和兩條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，電容器室有兩條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采用 25mm 4mm 的鍍鋅扁鋼。變電所接地裝置平面布置圖如圖 315 所示。 接地電阻的驗(yàn)算： ??? ??? 40)1(?nRR EE 滿足 ??10ER 的接地電阻要求。式中η＝ 。 39 圖 15 電機(jī)修造廠總降壓變電所接地裝置平面布置圖 40 第四章 結(jié) 論 我做的是某電機(jī)修造廠全廠總降壓變電所及配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì) .通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我加深了對(duì)工廠供電知識(shí)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，象總降壓的設(shè)計(jì)，我進(jìn)行課題分析、查資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，整理說(shuō)明書(shū)到最后完成整個(gè)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(jué)自己受益非淺，同時(shí)深深的感覺(jué)的自己的學(xué)習(xí)能力在不斷提高，一個(gè)月的時(shí)間就這樣匆匆的過(guò)去了，再指導(dǎo)老師我經(jīng)過(guò)多少個(gè)白天，黑夜，我刻苦研究。 這次 設(shè)計(jì)使我對(duì)工廠供電有了新的認(rèn)識(shí)，對(duì)總降壓變電所的設(shè)計(jì)由一無(wú)所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，起到了非常重要的作用，對(duì) 陸成貴 平老師的關(guān)心，指導(dǎo)有感于心，事實(shí)上這次設(shè)計(jì)對(duì)我們的鍛煉是多方面的，除了對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程熟悉外，我們還進(jìn)一步提高了作圖，說(shuō)明書(shū)編輯，各種信息的分析，對(duì) WORD 文檔的使用等多方面的能力。 電機(jī)修造廠變電所的設(shè)計(jì)已經(jīng)按照設(shè)計(jì)原則要求設(shè)計(jì)完了，雖然能夠滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求，但是筆者認(rèn)為還要提高和改進(jìn)的地方還有很多，比如說(shuō)在變電所微機(jī)保護(hù)和綜合自動(dòng)化、電氣安全、節(jié)能等方面還有很多需要以后補(bǔ)充和提高的地方。在細(xì) 節(jié)方面，還有許多需要精雕細(xì)琢的地方，這次沒(méi)有能夠深入下去。希望以后有機(jī)會(huì)能夠進(jìn)一步。 筆者認(rèn)為變電所設(shè)計(jì)以后的發(fā)展方向應(yīng)該是朝著微機(jī)綜合自動(dòng)化發(fā)展的。變電站微機(jī)綜合自動(dòng)化可實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)、電網(wǎng)安全監(jiān)控、電量和非電量監(jiān)測(cè)、設(shè)備參數(shù)自動(dòng)調(diào)整、中央信號(hào)、電壓無(wú)功綜合控制、電能自動(dòng)分時(shí)統(tǒng)計(jì)、事故跳閘過(guò)程參數(shù)自動(dòng)記錄、事件按時(shí)排序、事故處理提示、快速處理事故、微機(jī)控制免維護(hù)直流電源供電和微機(jī)運(yùn)行一體化功能，實(shí)現(xiàn)變電所無(wú)人值班。這方面在國(guó)外現(xiàn)在發(fā)展得已經(jīng)相當(dāng)?shù)某墒炝?，而我?guó)雖然雖然也發(fā)展了幾十年了，但是現(xiàn)在還是沒(méi)有普遍應(yīng) 用開(kāi)來(lái)。造成我國(guó)變電所微機(jī)綜合自動(dòng)化發(fā)展緩慢的主要原因是該系統(tǒng)價(jià)格較高，只要大型的變電所才有條件安裝。以后需要解決的問(wèn)題就是要設(shè)法降低其投資額，以便應(yīng)用在小型的變電所中。