【導(dǎo)讀】本文對象為一機(jī)械廠，有大量的高低壓供電設(shè)備。本文通過分析負(fù)荷及。和動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)計(jì)算，選擇并校驗(yàn)符合條件的電氣設(shè)備，設(shè)計(jì)出二次回路，以及操作電源系統(tǒng)能有效的運(yùn)行。在優(yōu)化系統(tǒng)的過程中，盡量提高電能的。力降低改造成本。在對供配電系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，根據(jù)變配電站實(shí)現(xiàn)。合本廠情況的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。計(jì)，使變配電室智能化水平得到了極大地提升。

　　

【正文】 為 IE = IC = 60(60＋ 354)A/350 = 故 RE ≤ 350V/ = 綜上可知，此配電所總的接地電阻應(yīng)為 RE≤10Ω 接地裝置初步方案 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 ，每隔 5m打入一根，管間用 404mm2 的扁鋼焊接。 計(jì)算單根鋼管接地電阻 查相關(guān)資料得土質(zhì)的 ρ = 100Ωm 則單根鋼管接地電阻 RE(1) ≈ 100Ωm/ = 40Ω 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 30 確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案 根據(jù) RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考慮到管間的屏蔽效應(yīng)，初選 15 根直徑50mm、長 。以 n = 15 和 a/l = 2 再查有關(guān)資料可得 ηE ≈ 。 因此可得 n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(4)Ω ≈ 15 考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選 16mm 根直徑 50mm、長 的鋼管作地體， 用 404mm2 的扁鋼連接，環(huán)形布置。 工廠供配電二次回路的設(shè)計(jì) 變電所的電氣設(shè)備分為一次設(shè)備和二次設(shè)備 。 一次設(shè)備 (也稱主設(shè)備 )是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主體，它是直接生產(chǎn)、輸送和分配電能的設(shè)備，包括發(fā)電機(jī)、電力變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電力母線、電力電纜和輸電線路等。二次設(shè)備是對一次設(shè)備進(jìn)行控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)和監(jiān)測的設(shè)備，它包括控制器具、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置、測量儀表、信號(hào)器具等。二次設(shè)備通過電壓互感器和電流互感器與一次設(shè)備取得電的聯(lián)系。一次設(shè)備及其連接的回路稱為一次回 路。二次設(shè)備按照一定的規(guī)則連接起來以實(shí)現(xiàn)某種技術(shù)要求的電氣回路稱為二次回路。 二次回路包括監(jiān)視、測量與計(jì)量儀表、繼電保護(hù)及自動(dòng)裝置、開關(guān)控制與信號(hào)設(shè)備、操作電源與控制線路所組成的回路，用以保證一次設(shè)備的工作與安全運(yùn)行系統(tǒng)。 二次回路的設(shè)計(jì)，包括二次回路接線原理圖、二次回路原理展開圖和二次回路平面布置圖。二次回路可劃分為下列幾部分 ； 電壓回路： 由電壓互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。 電流回路： 由電流互感器與儀表、繼電器等的電壓線圈組成。 操作回路： 由操作電源與斷路器的掉閘、合閘線圈等組成。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 信號(hào)回 路： 由 信號(hào)電源與光字牌、警鈴、電笛等組成。 二次回路包括交流回路和直流回路兩大部分。交流回路包括電壓互感器的電壓回路和電流互感器的電流回路。直流回路包括控制、合閘、信號(hào)等回路共有 25 條直流小母線。每條小母線都用專用文字符號(hào)和數(shù)字符號(hào)標(biāo)示。參照二次回路基本圖例，并結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，在最大程度的優(yōu)化設(shè)備控制及運(yùn)行的情況下，研究設(shè)計(jì)出了能滿足本廠供配電系統(tǒng)安全可靠供電的二次回路。 各種測量二次回路如下圖所示 (以 3 號(hào) HM 壓縮機(jī)為例 ): A 電流測量 T A 1 aT A 1 cN 4 1 1P JP JA 4 1 2C 4 1 2A 4 1 1C 4 1 1c o s ΦA(chǔ) 1A 4 1 3C 4 1 3A 4A 2 A 5C 4 1 4A 3 N 4 1 2 圖 電流測量裝置圖 B 過流保護(hù)測量 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 32 TA2aTA2cA421C421FS2FS1N421 圖 過流保護(hù)測量裝置圖 C 接地保護(hù)測 量 T A 3A 4 5 2 R KN 4 5 1 圖 接地保護(hù)裝置圖 D 電壓測量 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 Y M a Y M cY M bC 6 0 2B 6 0 2A 6 0 2P JP Jc o s Φ c o s Φ 圖 電壓測量裝置圖 差動(dòng)保護(hù)2 L H a2 L H cC 4 2 1A 4 2 11 C J2 C J4 L H c4 L H aC 4 4 1A 4 4 1N 4 2 1 圖 差動(dòng)保護(hù)測量回路圖 測量回路，主要是利用各種電流，電壓互感器進(jìn)行測量。測量的各種數(shù)據(jù)，將傳遞給各自的保護(hù)回路。保護(hù)回路控制一次回路上斷路器的分合，就可以實(shí)現(xiàn)各種突發(fā)事件的控制。如差動(dòng)保護(hù)測量回路將電信號(hào)傳遞給差山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 34 動(dòng)保護(hù)二次回路，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。如下圖所示。 2 K J4 K J3 K J1 L J2 L JQ F 11 C J2 C JK T 2K A 1K A 1K B 1K B 2K B 3K B 3K A 1I3 IS1 0 51 0 91 1 1 1 1 3 1 1 51 1 7 1 1 91 0 7過 電 流勵(lì) 磁 屏 障差 動(dòng) 保 護(hù)定 時(shí)失 壓自 鎖 圖 差動(dòng)保護(hù)二次回路示意圖 從圖中可以看出各種回路雖然保護(hù)對象不同，但只要保護(hù)的對象發(fā)生異常情況，都可以根據(jù)觀察信號(hào)燈，操作控制開關(guān)來進(jìn)行各一次回路上斷路器的合閘與跳閘。而且從燈的顏色也可以辯明事故信號(hào)，預(yù)告信號(hào)等重要信息。這樣，保護(hù)裝置和監(jiān)測裝置動(dòng)作后都要發(fā)出相應(yīng) 的信號(hào)提醒或提示運(yùn)行人員，從而保障供電的安全性。 節(jié)能措施 為了提高電能的利用率和使用效率，節(jié)約能源節(jié)約資金，工廠的節(jié)電工作涉及面很廣，既包括配電系統(tǒng)的節(jié)能改造，也包括電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵等用電設(shè)備的節(jié)能改造。其中，配電系統(tǒng)的電能損耗率 (簡稱線損率 )是工廠一項(xiàng)重要的電氣綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，電氣管理人員必須切實(shí)做好線損管山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 理工作。工廠的配電系統(tǒng)電能損耗與廠內(nèi)的負(fù)荷分布、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、無功配量、運(yùn)行方式、用電構(gòu)成、電壓等級(jí)以及一、二次設(shè)備的技術(shù)性能等因素有關(guān)。配電網(wǎng)損耗理論上由三部分組成，即發(fā)生在線路導(dǎo)線電阻上的電 能損失，發(fā)生在配電變壓器高低壓繞組電阻上的電能損失和發(fā)生在配電變壓器鐵心上的電能損失。本工程中采用如下幾種措施降低配電系統(tǒng)的損耗 : 一、 改造迂回線路 隨著工廠的發(fā)展，負(fù)荷的變化，配電線路的延伸，廠內(nèi)逐年自然形成的電網(wǎng)不一定合理，甚至有迂回送電的情況，所以，對迂回線路必須進(jìn)行改造。在線路走向改造時(shí)，主干線要接近負(fù)荷中心，分支線角度不能超過90 度角。 二、 改造卡脖子線，增大導(dǎo)線截面 隨著生產(chǎn)發(fā)展的需要，廠內(nèi)線路有的增大了負(fù)荷，增加了大的用戶，有的由于電源的重新布點(diǎn)，使原來線路的末端變成了首端，有的由 于建廠時(shí)線路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)低，形成了卡脖子線。改造時(shí)應(yīng)增大這些導(dǎo)線的截面，既保證供電容量，又降低線路電阻，達(dá)到降損節(jié)能的目的。改造卡脖子線的標(biāo)準(zhǔn)是使線路導(dǎo)線截面在最大負(fù)荷時(shí)，其電流密度不大于 1~。當(dāng)線路的導(dǎo)線截面一定時(shí)，在條件允許時(shí)采用己有的雙回路并聯(lián)工作和盡量利用備用線路供電，通過間接增大配電線路的導(dǎo)線截面，降低導(dǎo)線電能損耗。 三、 改造導(dǎo)線的接續(xù)方法 線路導(dǎo)線接續(xù)不好會(huì)使接續(xù)點(diǎn)發(fā)熱，并損耗能源。我們對導(dǎo)線的接續(xù)采取了如下的措施 : 導(dǎo)線接續(xù)盡量避免纏 繞法，改為炮接、有張力時(shí)的鉗接和無張力時(shí)的設(shè)備線夾連接。 不同導(dǎo)線接續(xù)在耐張桿的引流或設(shè)備上完成，應(yīng)該用鋁銅過渡線夾。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 36 導(dǎo)線或設(shè)備線夾在安裝前就處理好，無銹蝕，安裝時(shí)要緊固好 。 四、 采用無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù) 由于有功損耗與 Φ2cos 成反比，又由于功率因數(shù)的改善，也將引起網(wǎng)絡(luò)電壓的上升，所以采用無功補(bǔ)償，提高功率因素 Φ2cos 可大大降低損耗。同時(shí)，功率因素的提高，在輸送相同的有功功率時(shí)，也可降低配電變壓器及配電線路的負(fù)荷電流。配 電系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)堅(jiān)持全面規(guī)劃，合理布局，分散補(bǔ)償，就地平衡的原則。由于本工程中大量采用同步電動(dòng)機(jī)，很多情況下其總的功率因素已經(jīng)達(dá)到要求，只有在較少的情況下根據(jù)實(shí)際變化采用電容器自動(dòng)投補(bǔ)的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償。 五、 選擇同步電動(dòng)機(jī) 在擴(kuò)容時(shí)綜合考慮采用同步電動(dòng)機(jī)。由于同步電動(dòng)機(jī)為容性負(fù)荷，其功率是可以超前的。通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流在超前的功率因數(shù)下運(yùn)行，有利于改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。功率因數(shù)越高，用電電流就越小，從而減少用電量，節(jié)約電能。 六、 逐步更新高能耗變壓器 由于建廠時(shí)間長，同時(shí)也由于受財(cái)力和物力的限制，改造前工 廠仍在使用 SJ1 、 SL1 ， 等系列的高能耗變壓器，對這些高能耗變壓器應(yīng)逐步淘汰。所以當(dāng)更新或新增變壓器時(shí)，我們選擇 S7 、 S9 和 S10 等系列的低損耗變壓器，使用這些低損耗變壓器可大幅度降低空載損耗和短路損耗。當(dāng)工廠變壓器數(shù)量較多時(shí)，我們確定了新型變壓器數(shù)量和容量，及時(shí)投入和退出，使之達(dá)到合理運(yùn)行 。在負(fù)荷較低時(shí)，我們盡量減少空載變壓器的臺(tái)數(shù)，特別是節(jié)假日、停產(chǎn)檢修時(shí)，我們對配電系統(tǒng)進(jìn)行了認(rèn)真調(diào)度。 七、 增建二次變壓所，縮小供電半徑 隨著生產(chǎn)的發(fā)展變化，工廠的變電所有的已經(jīng)逐漸遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，根據(jù)實(shí)際情況，增建二次變電所，將變電所依舊設(shè)置在負(fù)荷中心，通過縮短山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 供電線路長度，降低線路的電能損耗。 4 工廠變配電室綜合自動(dòng)化設(shè)計(jì) 變配電室綜合自動(dòng)化的可行性分析 傳統(tǒng)變配電室存在的問題 變配電室擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù)，對一個(gè)企業(yè)的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行都起著舉足輕重的作用。如果仍依靠原來 的人工抄表、記錄、人工操作為主，依靠原來變電站的舊設(shè)備，會(huì)存在以下幾方面的缺點(diǎn)。 一、 安全性、可靠性不能滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)高可靠性的要求。 二、 供電質(zhì)量缺乏科學(xué)的保證。 三、 占地面積大，從而影響整個(gè)工礦企業(yè)的長遠(yuǎn)利益。 四、 不適應(yīng)電力系統(tǒng)快速計(jì)算和實(shí)時(shí)控制的要求。 五、 維護(hù)工作量大，設(shè)備可靠性差，同時(shí)給每年的校驗(yàn)保護(hù)定值工作帶來了困難。 變配電室綜合自動(dòng)化技術(shù)的優(yōu)越性與技術(shù)支持 通過采用先進(jìn)的技術(shù)，提高變配電室綜合自動(dòng)化水平，增加遙控、遙測、遙信、遙調(diào)四遙功能，會(huì)體現(xiàn)出以下幾方面的優(yōu)越性 : 一、 提高供電質(zhì)量，降低損耗。 二、 提高變配電室的安全、可靠運(yùn)行水平，突出四遙裝置的特點(diǎn)。 三、 提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行及管理水平，避免人為的主觀干預(yù)，運(yùn)行人員只要通過觀看 CRT 屏幕，對變配電室主要設(shè)備和各輸、配電線路的運(yùn)行工況和運(yùn)行參數(shù)一目了然。 山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 38 四、 縮小變配電室占地面積，降低造價(jià)，減少總投資。 五、 減少維護(hù)工作量，減少值班員的工作量，實(shí)現(xiàn)減人增效。 由于變配電室所是變配電系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。降低變配電室造價(jià)，提高變配電室的供配電電能質(zhì)量和供電可靠性，減少變電所值班人員，盡量避免誤操作，縮短事故處理時(shí)間是現(xiàn)代化智能變電 所有的功能。所以，實(shí)現(xiàn)變配電室綜合自動(dòng)化勢在必行。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，變配電室傳統(tǒng)的電磁式繼電保護(hù)裝置正逐步被微機(jī)綜合保護(hù)裝置所取代。新一代的微機(jī)綜合保護(hù)器，不僅涵蓋了傳統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的全部功能，而且能對變配電回路的開關(guān)狀態(tài)，電流、電壓等模擬信號(hào)，事故下的脈沖信號(hào)，以及一些非電量信號(hào)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存和運(yùn)算。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，影響了整個(gè)電器制造行業(yè)的產(chǎn)品革新，高低壓電器產(chǎn)品正向著智能化的方向發(fā)展，在滿足各類電器基本功能的同時(shí)亦具備了各種電量和非電量信號(hào)的采集、儲(chǔ)存和處理功能。現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信 技術(shù)在電力 (電氣 )行業(yè)的應(yīng)用，使上述電器產(chǎn)品一般均具備了數(shù)據(jù)通信接口，為各個(gè)電氣控制節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換、整合，實(shí)現(xiàn)信息資源共享，實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)測、集中管理乃至遠(yuǎn)程控制提供了可能。變配電所綜合自動(dòng)化裝置，包含了上述集保護(hù)、測量計(jì)量、控制、通信于一體的智能化前端設(shè)備，將這些前端設(shè)備的通信接口連接起來的現(xiàn)場總線，進(jìn)行通信預(yù)處理的通信管理單元以及經(jīng)過組態(tài)的上位機(jī)單元 (遠(yuǎn)方工作站、維護(hù)工程師站、數(shù)據(jù)庫工作站等 )。通過上述設(shè)備或單元的連接，實(shí)現(xiàn)變配電所運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、儲(chǔ)存、交換，并經(jīng)過預(yù)置軟件程序的支持對變配電所實(shí)現(xiàn)自動(dòng) 化遙測、遙信、遙控和遙調(diào)。傳統(tǒng)的繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)基本上都是采用各類電磁式繼電器構(gòu)筑。它們的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了信息資源不可能共享，硬件配置繁多，接線復(fù)雜，精度低，穩(wěn)定性和可靠性差，并由此造成維護(hù)、校驗(yàn)工作量繁重裝置誤動(dòng)、拒動(dòng)的概率大。即便是上世紀(jì) 80 年代出現(xiàn)的電子式繼電保護(hù)和自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)裝置亦未能徹底解決信息資山東科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 源的共享問題。由于工藝技術(shù)的不成熟，此類裝置的穩(wěn)定性和可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠理想，并且在遠(yuǎn)動(dòng)的通信上抗干擾能力差、誤碼多。在當(dāng)時(shí)的科技發(fā)展條件下，工廠變配電室的”四遙”和無人值守的運(yùn)行方式，僅僅是工廠電力工 作者的初步試探和美好的期待。 變配電室綜合自動(dòng)化裝置是基于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，對變配電所電力系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)和控制，是傳統(tǒng)電力自動(dòng)化模式的重大改革。它的應(yīng)用徹底改變了傳統(tǒng)繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)模式，大大提高了變配電所運(yùn)行的本質(zhì)安全性，減少了自動(dòng)裝置和人為誤動(dòng)的概率，減少了繁重復(fù)雜的檢修和維護(hù)工作量。在變配電所綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)上，可進(jìn)一步構(gòu)筑工廠變配電綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠變配電系統(tǒng)的自動(dòng)化，從而大大降低工廠變配電系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高工廠變配電系