【導讀】本次設(shè)計的主要任務是為某機修廠機械加工車間低壓配電系統(tǒng)的設(shè)計。10kV電源進線，經(jīng)過車間變電所再降壓成380V，供給車間使用。經(jīng)過對基礎(chǔ)設(shè)計資。了一臺630kVA的主變壓器，主變壓器到各車間采用單母線進線方式。選好各個設(shè)備，并通過短路電流、電壓損失等進行校驗和整定，最后確定設(shè)計完成，的要求也日益提高。有色金屬消耗量，而且也反映到工廠供電的可靠性和工廠的安全生產(chǎn)上。經(jīng)濟效益、設(shè)備和人生安全等是密切相關(guān)的。因此，工廠工業(yè)負荷是電力系統(tǒng)的主要用戶，工廠供電系統(tǒng)也是電力系。到電力系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行以及合理利用能源。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務，切實保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要，安全在電能的供應、分配和使用中，不應發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。局部的當前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應發(fā)展。產(chǎn)的發(fā)展，按照安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的要求，確定變電所的位置和型式，出線，選擇整定繼電保護，確定防雷和接地裝置。

　　

【正文】 相四線有功電度表。低壓并聯(lián)電容器線路上，專有無功電度表。每一回路均專有電流表。低壓母線專有電壓表。儀表的準 確度等級按規(guī)范要求 （ 1） 6KV 電源進線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負荷電流，裝設(shè)電流表一只。 （ 2）變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。 （ 3） 電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。 （ 4） 380V的電源進線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。 7 變壓器的繼電保護 概述 按 GB50062— 92《電力裝置的繼電保護和自動裝置設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：對電力變壓 30 器的下列故障及異常運行方式，應裝設(shè)相應的保護裝置： （ 1）繞組及其引出線的相間短路和在中性點直 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過電壓； （ 5）過負荷； （ 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。 對于低壓側(cè)的車間變電所主變壓器來說，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保護；如過電流保護動作時間大于 ～ 時，還應裝設(shè)電流速斷保護。容量在 800KV A 及以上的油浸式變壓器和 400KV A 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，按規(guī)定應裝設(shè)瓦斯保護（又稱氣體繼電保護）。容量在 400KV A 及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據(jù)可能過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時（通稱“輕瓦斯”），動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時（通稱“重瓦斯”），一般均動作于跳閘。 對于壓側(cè)為 35KV及以上的工廠總降壓變電所主變壓器來說，也應裝設(shè)過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護；在有可能過負荷時，也需裝設(shè)過負荷保護。但是如果單臺運行的變壓器容量在 10000KV A及以上和并列運行的變壓器每臺容量在 6300KV A及以上時，則要求裝設(shè)縱聯(lián)差 動保護來取代電流速斷保護。 變配電站繼電保護的作用 變配電站繼電保護能夠在變配電站運行過程中發(fā)生故障（三相短路、兩相短路、單相接地等）和出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時（過負荷、過電壓、低電壓、低周波、瓦斯、超溫、控制與測量回路斷線等），迅速有選擇性發(fā)出跳閘命令將故障切除或發(fā)出報警，從而減少故障造成的停電范圍和電氣設(shè)備的損壞程度，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行。 變配電站繼電保護的基本工作原理 變配電站繼電保護是根據(jù)變配電站運行過程中發(fā)生故障時出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過繼 電保護的整定值（給定值）或超限值后，在整定時間內(nèi)，有選擇的發(fā)出跳閘命令或報警信號。 根據(jù)電流值來進行選擇性跳閘的為反時限，電流值越大，跳閘越快。根據(jù)時間來進行選擇性跳閘的稱為定時限保護，定時限在故障電流超過整定值后，經(jīng)過時間定值給定的時間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護。 31 可靠系數(shù)為一個經(jīng)驗數(shù)據(jù)，計算繼電器保護動作值時，要將計算結(jié)果再乘以可靠系數(shù)，以保證繼電保護動作的準確與可靠，其范圍為 ~。 發(fā)生故障時的最小值與保護的動作值之比為繼電保護的靈敏系數(shù)，一般為~2，應根據(jù)設(shè)計規(guī)范要進 行選擇。 變電站繼電保護按被保護對象分類 （ 1）發(fā)電機保護 發(fā)電機保護有定子繞組相間短路，定子繞組接地，定子繞組匝間短路，發(fā)電機外部短路，對稱過負荷，定子繞組過電壓，勵磁回路一點及兩點接地，失磁故障等。出口方式為停機，解列，縮小故障影響范圍和發(fā)出信號。 （ 2）電力變壓器保護 電力變壓器保護有繞組及其引出線相間短路，中性點直接接地側(cè)單相短路，繞組匝間短路，外部短路引起的過電流，中性點直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓、過負荷，油面降低，變壓器溫度升高，油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。 （ 3）線路保護 線路保護根據(jù)電壓等級不同，電網(wǎng)中性點接地方式不同，輸電線路以及電纜或架空線長度不同，分別有：相間短路、單相接地短路、單相接地、過負荷等。 （ 4）母線保護 發(fā)電廠和重要變電所的母線應裝設(shè)專用母線保護。 （ 5）電力電容器保護 電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路，電容器組和斷路器之間連接線短路，電容器組中某一故障電容切除后引起的過電壓、電容器組過電壓，所連接的母線失壓。 （ 6）高壓電動機保護 高壓電動機有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過負荷、定子繞組低電壓、同步電動機失步、同 步電動機失磁、同步電動機出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。 變電所繼電保護裝置 主變壓器的繼電保護裝置 1）裝設(shè)瓦斯保護。當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量的瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。 2）裝設(shè)反時限過電流保護。采用 GL15 型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式 32 結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。 護動作電流整定 m a x????? Lire wrelop IKK KKI 其中 AAKVK V AII TNL )103/(100022 1m a x ??????? ? ，可靠系數(shù)= ，接線系數(shù) 1wK= ，繼電器返回系數(shù) = ，電流互感器的電流比iK =100/5=20 ，因此動作電流為： AAI OP ????? 因此過電流保護動作電流整定為 10A。 過電流保護動作時間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護的動作時間（ 10 倍的動作電流動作時間）可整定為最 短的 。 過電流保護靈敏度系數(shù)的檢驗 1min???opkp IIS 其中， TKTKk KIKII /8 6 )3( 2)2( 2m in ??? ?? =? (10kV/)= AAKKII wiopop 2021/2021/1 ????? ，因此其靈敏度系數(shù)為： pS = 68 2A /200 A = 1 滿足靈敏度系數(shù)的 。 裝設(shè)電流速斷保護 利用 GL15 的速斷裝置。 速斷電流的整定 利用式m a x????? kTi wrelqb IKK KKI，其中 kAII kk )3( 2m a x ?? ?? ， = ， =1wK ，=100/5=20iK ， =10/=25TK ，因此速斷保護電流為 AAI qb 55197002520 ????? 速斷電流倍數(shù)整定為 / =55A /10A = qb opK I I= (注意 qbK 不為整數(shù) ,但必須在 2～ 8之間 ) 電流速斷保護靈敏度系數(shù)的檢驗 利用式1min???qbkp IIS ，其中 kAIII KKk 6 6 )3( 2)2( 2m i n ????? ??? ， 33 AAKKII wiopop 1 1 0 01/2055/1 ????? ，因此其保護靈敏度系數(shù)為S =1700A /1100A = 從《工廠供電課程設(shè)計指導》表 61可知，按 GB50062— 92規(guī)定，電流保護的最小靈敏度系數(shù)為 ，因此這里裝設(shè)的電 流速斷保護的靈敏度系數(shù)是達到要求的。但按JBJ6— 96 和 JGJ/T16— 92 的規(guī)定，其最小靈敏度為 2，則這里裝設(shè)的電流速斷保護靈敏度系數(shù)偏底。 作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護裝置 （ 1） 裝設(shè)反時限過電流保護。 亦采用 GL15 型感應式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。 a)過電流保護動作電流的整定 ,利用式m a x????? Lire wrelop IKK KKI，其中 .maxLI =2 30I ，取 30I = )3/()( )(30 NUSSSI ??? ? AkVk V A )103/()( ????? 52A=， = ， wK =1， reK =， iK =50/5=10，因此動作 電流為： AAIop ?????? 因此過電流保護動作電流 opI 整定為 7A。 b)過電流保護動作電流的整定 按終端保護考慮，動作時間整定為 。 c)過電流保護靈敏度系數(shù) 因無臨近單位變電所 10kV 母線經(jīng)聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)，只有從略。 （ 2） 裝設(shè)電流速斷保護 亦利用 GL15 的速斷裝置。但因無臨近單位變電所聯(lián)絡(luò)線到本廠變電所低壓母線的短路數(shù)據(jù)，無法檢驗靈敏度系數(shù)，也只有從略。 （ 3） 變電所低壓側(cè)的保護裝置 a）低壓總開關(guān)采用 DW15— 1500/3 型低壓短路器，三相均裝設(shè)過流脫鉤器，既可保護低壓側(cè)的相間短路和過負荷，而且可保護低壓側(cè)單相接地短路。脫鉤器動作 34 電流的整定可參看參考文獻和其它有關(guān)手冊。 b）低壓側(cè)所有出線上均采用 DZ20 型低壓短路器控制，其瞬間脫鉤器可實現(xiàn)對線路的短路故障的保護，限于篇幅，整定亦從略。 8 降壓變電所防雷與接地裝置的設(shè)計 變電所的防雷保護 直接防雷保護 在變電所屋頂裝設(shè)避雷針和避雷帶，并引進出兩根接地線與變電所公共接裝置相連。如變電所的主變壓器裝在室外和有露天配 電裝置時，則應在變電所外面的適當位置裝設(shè)獨立避雷針，其裝設(shè)高度應使其防雷保護范圍包圍整個變電所。如果變電所所在其它建筑物的直擊雷防護范圍內(nèi)時，則可不另設(shè)獨立的避雷針。按規(guī)定，獨立的避雷針的接地裝置接地電阻 R10W （表 96）。通常采用 36根長 m 的剛管，在裝避雷針的桿塔附近做一排和多邊形排列，管間距離 5 m，打入地下，管頂距地面 m。接地管間用 40mm 4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。引下線用 25 mm 4 mm 的鍍鋅扁剛，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。避雷針采用直徑 20mm 的鍍鋅扁剛，長 雷電侵入波的防護 1)在 10KV 電源進線的終端桿上裝設(shè) FS4— 10 型閥式避雷器。引下線采用 25 mm 4 mm 的鍍鋅扁剛，下與公共接地網(wǎng)焊接相連，上與避雷器接地端栓連接。 2）在 10KV 高壓配電室內(nèi)裝設(shè)有 GG— 1A（ F） — 54 型開關(guān)柜，其中配有 FS4— 10 型避雷器，靠近主變壓器。主變壓器主要靠此避雷器來保護，防雷電侵入波的危害。 3）在 380V 低壓架空線出線桿上，裝設(shè)保護間隙，或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接 地，用以防護沿低壓架空線侵入的雷電波。 變電所公共接地裝置的設(shè)計 接地電阻的要求 按《工廠供電設(shè)計指導》表 96。此邊點所的公共接地裝置的接地電阻應滿足以下條件： ??4ER 且 ???? 其中 , 27350 )253580(10 ???? AIE 因此公共接地裝置接地電阻 ??4ER 。 接地裝置的設(shè)計 35 采用長 、 ? 50mm 的鋼管 16根，沿變電所三面均勻布置，管距 5 m，垂直打入地下，管頂離地面 m。管間用 40mm 4mm 的鍍鋅扁剛焊接相接。變電所的變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一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 25 mm 4 mm 的鍍鋅扁剛。變電所接地裝置平面布置圖如圖 91所示。接地電阻的驗算： ???????? )1( mmn lnRR EE ??? 滿足 ??4ER 歐的接地電阻要求，式中 , ?? 查《工廠供電設(shè)計指導》表 910”環(huán)行敖設(shè) ” 欄近似的選取。 圖 9－ 1 變電所接地裝置平面布置 致謝 36 致 謝 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我加深了對工廠供電知識的理解，基本上掌握了進行一次設(shè)計所要經(jīng)歷的步驟，如低壓的設(shè)計等。我與同組的同學一起查資料、探討，整理說明書到最后完成整個設(shè)計。這次使我受益匪淺，同時深深的感覺到自己的學習能力在不斷提 高。 這次設(shè)計使我對低壓配電系統(tǒng)及車間變電所系統(tǒng)有了新的認識，從原先的一無所知到現(xiàn)在的一定程度的掌握，在魯明芳老師 的辛勤指導下完成了這次設(shè)計。 這次設(shè)計對我的鍛煉不僅僅是書本上的知識，除了對設(shè)計過程熟悉外，我還進一步提高了作圖，說明書編輯，以及對 WORD文檔的使用等多方面的能力。 37 參考文獻 [1] 《工廠供電》第二版 蘇文成 機械工業(yè)出版社 [2] 《電力工程綜合設(shè)計指導書》 盧帆興 肖清 周宇恒 [3] 《實用供配電技術(shù)手冊》 中國水利水電 出版社 [4] 《現(xiàn)代電工技術(shù)手冊》 中國水利水電出版社 [5] 《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南供配電分冊》 中國水利水電出版社 [6] 《電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南繼電保護分冊》 中國水利水電出版社 [7] 《電氣工