【正文】 ........ 17 工廠的繼電保護 .............................................. 34 繼電保護的選擇 ........................................ 34 繼電保護的整定及計算 .................................. 34 工廠的防雷與接地 ........................................ 35 總結 ................................................................ 37 參考文獻 ............................................................ 38 致謝 ................................................................ 39 第 1 章 緒論 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產的主要能源和動力。電路發(fā)生三相短路時的短路電流電流最大，計算三相短路電流，以進行設備的校驗。 高壓一次設備、低壓一次設備和導線截面積選擇時，都必須滿足電路正常條件下和短路故障條件下 工作的要求。 在選擇電氣設備之前，先對工廠負荷進行計算，確定工廠總的負荷容量，同時在低壓母線側進行無功功率的補償，以提高功率因數(shù)。摘要 本論文主要是對小型工廠供配電系統(tǒng)的電氣部分進行設計。工廠由戶外引入10kV 的高壓電源，經過工廠變電所降為 220/380V 的低壓電，直接供給工廠車間的動力系統(tǒng)和照明系統(tǒng)。根據補償后的負荷容量，選擇工廠變電所變壓器的容量和臺數(shù)，然后確定工廠采用的供電系統(tǒng)，選擇合適的車間配電方案，畫出供配電系統(tǒng)主接線圖。電氣設備不僅要滿足在短路故障條件下的工作要求，還必須按最大可能的短路故障時的動穩(wěn)態(tài)度和熱穩(wěn)態(tài)度進行校驗，以判斷設備是否滿足工作要求。 最后，進行繼電保護和防雷接地，來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性。電能既易于由其他形式的能量轉換而來，又易于轉換為其他形式的能量以供應用。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產及整個國民經濟生活中應用極為廣泛。電能先經高壓配電所集中，在由高壓配電線路將電能分送到各車間變電所，或者高壓配電線路供給給高壓用電設備。 對于大型工廠及其某些電源進線電壓為 35 kV 及以上的中型工廠，一般經過兩次降壓，也就是電源進廠后，先經總降壓變電所，有大容量的電力變壓器將 35kV及以上的電源電壓降為 610kV 的配電電壓，再通過高壓配電線路或高壓配電所將電能送到各個車間變電所，最后經變壓器降為一般低壓用電設備所需的電壓。這種配電方式稱為高壓深入負荷中心 的直配方式。然而這要根據廠區(qū)環(huán)境條件是否滿足 35kV架空線路深入負荷中心的“安全走廊”要求而定，否則不宜采用，以確保供電安全。如果工廠所需容量不大于 160kVA 時，一般采用低壓電源進線，工廠只需設一個低壓配電間。 第 2 章 電力負荷及其計算 負荷分級及供電電源措施 工廠電力負荷的分級 工廠的電力負荷，按 GB 500521995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，根據對供電可靠性及中斷供電在政治、經濟上造成的損失或影響的程度進行分級，負荷可以分為一級負荷、二級負荷、三級負荷。 在一級負荷中，當中斷將發(fā)生中毒、爆炸和火災等情況的負荷，以及特別重要場所不允許中斷的負荷，應視為特別重要的負荷。 ③ 三級負荷 不屬于一、二級負荷者為三級負荷。一級負荷用戶的變配電室內的高低壓配電系統(tǒng)，應采用單母線分段的主結線形式，分列運行并互為備用。一級負荷中特別重要的負荷，除上述兩個電源外，還必須增設應急電源。 當發(fā)生電力變壓器故障或線路常見故障時不至于中斷供電（或中斷后能立即回復）。但應使配電系統(tǒng)簡潔可靠，盡量減少配電級數(shù)，低壓配電級數(shù)一般不超過四級，并且應在技術經濟合理的情況下，盡量減少電壓偏差和電壓波動。在供配電系統(tǒng)中，以 30min 的最大計算負荷作為選擇電氣設備的依據，并認為只要電氣設備能承受該 負荷的長期作用，即可在正常情況下長期運行。 負荷計算的目的是： ① 計算變配電所內變壓器的負荷電流及視在功率，作為選擇變壓器容量的依據。 ③ 計算流過各條線路 (電源進線、高低壓配電線路等 )的負荷電流，作為選擇這些線路電纜或導線截面的依據。 ⑤ 為電氣設計提供技術依據。 計算負荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設備、導線截面和儀表量程的依據，也是整定繼電保護的重要依據。正確進行負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經濟運行的必要手段。如果計算負荷確定的過小，又將使電器和導線處于過負荷運行，增加電能損耗，產生過熱，導致絕緣過早老化甚至產生火災，造成更 大的經濟損失。 負荷計算的方法 在已知用電設備的情況下，負荷計算有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)法；在未知用電設備的情況下，負荷計算有負荷密度法、單位指標法和住宅用電量指標法。這種方法比較簡便，應用廣泛，尤其適用于配變電所的負荷計算。這種方法的理論根據是概率論和數(shù)理統(tǒng)計，因 而計算結果比較接近實際，但因利用系數(shù)的實測與統(tǒng)計較困難，在電氣設計中一般不用。 ④ 負荷密度法 當已知某建筑面積負荷密度ρ時，某建筑的平均負荷可按下式計算 Pav =ρ在建筑施工階段設計時，可采用需要系數(shù)法進行復核。 電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。 功率因數(shù) ① 功率因數(shù)低對供配電系統(tǒng)的影響 功率因數(shù)低是無功功率大的表現(xiàn)，無功功率大會對系統(tǒng)造成如下影響： 1）使配電設備的容量增加：在三相交流系統(tǒng)中，電流和有功功率的關系式是： 3 cosPI U? ? 式（ ） 其中有功功率 P 是系統(tǒng)向用電設備提供的，要轉化為其他形式能量的功率，這部分功率是不能減少的。 若要 承受較大的電流，系統(tǒng)電氣設備的容量必然要加大，這就會增加系統(tǒng)成本，使電氣設備利用率降低。 3）使電壓損失增加：線路電流越大，電壓損失也就越大。 ② 提高功率因數(shù)的意義 在用電設備中絕大部分為感性負荷，使用電單位功率因數(shù)小于 1。 對用戶的補償容量在《全國供電規(guī)則》中已有規(guī)定：“無功電力應就地平衡，用戶應在提高用電自然功率應屬的基礎上，設計和裝置無功補償設備，并做到隨其負荷和電壓變動及時投入和切除，防止無功電力倒送，用戶在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網高峰時的功率因數(shù)，應達到下列規(guī)定： 高壓供電的用戶和高壓供電裝有負荷調整電壓裝置的電力用戶，功率因數(shù)為 以上；其他 100kVA（ kW） 及以上電力用戶和大、中型電力排灌站，功率因數(shù)為 以上。 無功補償?shù)倪x擇 要使供配電系統(tǒng)的功率因數(shù)提高，一般可從兩個方面采取措施。 ① 提高自然功率因數(shù)的方法：電動機類電氣設備的額定功率因數(shù)是較高的，一般都在 以上，可是當它們在非額定狀態(tài)下（如輕載）工作時，功率因數(shù)和效率都將大幅度降低， 對此，主要采用如下措施改善自然功率因數(shù)： 1）合理選擇電動機的型號和規(guī)格。 ② 采用人工補償提高功率因數(shù)的方法：人工補償方法有發(fā)電機補償、電容器補償、調相機補償和靜止補償器補償，主要有兩種，一是采用同步電動機補償，一是采用并聯(lián)電容器補償。 2) 采用并聯(lián)電容器補償是目前供配電系統(tǒng)中普遍采用的一種無功補償方法，也叫移相電容器靜止無功補償。 第 3 章 變壓器的選擇及其電氣主接線 變壓器的選擇 電力變壓器及其分類 電力變壓器是變電所中最關鍵的一次設備，其主要功能是將電力系統(tǒng)的電能電壓升高或降低，以利于電能的合理輸送、分配和使用。大多數(shù)場合使用三相電力變壓器，在一些低壓單相負載較多的場合，也使用單相變壓器。 ③ 按絕緣介質分類：有油浸式變壓器和干式變壓器兩大類。 電力變壓器的連接組別 電力變壓器的聯(lián)結組別，是指變壓器一、二次繞組因采取不同的聯(lián)結方式而形成變壓器一 、二次側對應的線電壓之間不同相位關系。 ② Dyn11 聯(lián)結變壓器的零序阻抗較之 Yyn0 聯(lián)結變壓器的零序阻抗小的多，從而更有利于低壓單相接地故障保護的動作和故障的切除。 GB 500521995《供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》規(guī)定，低壓為 TN 及 TT 系統(tǒng)時，宜與選用Dyn11 聯(lián)結變壓器。 因此，機器廠的電力變壓器選擇 Dyn11 聯(lián)結形式。 2) 當季節(jié)性或晝夜性的負荷較多時，可將這些負荷采用單獨的變壓器供電，以便這些負荷不投入使用時，切除相應的供電變壓器，減少空載損耗。 4) 當有大量一、二級負荷時，為保證供電可靠性，應設兩臺或多臺變壓器。 5) 在確定變電所住 變壓器臺數(shù)時，應考慮負荷的發(fā)展，留有一定的余量。即 . 30( )NTSS???? 式（ ） ③ 車間變電所主變壓器的單臺容量上限 車間變電所主變壓器的單臺容量，一般不宜大于 1000kVA。 ④ 適當考慮負荷的發(fā)展 應適當考慮今后 5— 10 年電力負荷的增長，留有一定的余地。 電力變壓器的校驗 電力變壓器的額定容量 是在一定溫度條件下的持續(xù)最大輸出容量。 C，變壓器容量相應地減少1%，戶外電力變壓器的實際容量為 0. a v .20(1 )100T N TSS??? 式（ ） 對于戶內變壓器，由于散熱條件差，一般變壓器室的出風口與進風口間有約 15176。C，因此戶內變壓器的實際容量較之上式所計算的容量還要小 8%。 C，即年平均氣溫不等于20176。 工廠變配電所的主接線圖 電氣主接線的概況 電氣主接線圖即主電路圖，是表示供電系統(tǒng)中電能輸送和分配線路的電路圖，亦稱一次電路圖。 電氣 主接線應滿足可靠性、靈活性 和 經濟性 三方面： ① 可靠性：為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質的電力， 電氣 主接線首先必須滿足這一可 Ta)Tb)QSTc)QSFUTd)QLFUTe)FDFVTf)QSFVTg)QSFVFU靠性的要求。 為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經濟性兩方面， 做 出切合實際的決定。靈活性包括以下幾個方面： 1）操作的方便性 電氣主接線應該在服從可靠性的基本要求條件下，接線簡單，操作方便，盡可能地使操作步驟少，以便于運行人員掌握，不致在操作過程中出差錯。并且發(fā)生事故時，要能盡快地切出故障，故停電時間最短，影響范圍最小，不致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。 ③ 經濟性：采用簡單的接線方式，少用設備，節(jié)省設備上的投資。 圖 車間變電所高壓側主接線方案 TQSFU6~ 10KV電源進線QFTAFD220/380VTQLFU6~1 0KV電源進線QFTA 220/380VFDL a）高壓電纜進線，無開關 b）高壓電纜進線，裝隔離開關 c）高壓電纜進線，裝隔離開關 熔斷器 d）高壓電纜進線，裝負荷開關 熔斷器 e）高壓架空進線，裝跌開式熔斷器和避雷器 f）高壓架空進線，裝隔離開關 熔斷器和避雷器 g）高壓架空線，裝隔離開關 熔斷器和避雷器 由圖 可以看出，凡是高壓架空進線，變電所高壓側必須裝設避雷器，以防雷電波沿著架空線路侵入變電所擊毀電力變壓器及其他設備的絕緣。此時變壓器高壓側一般可以不再裝設避雷器。 2）工廠無總變、配電所的車間變電所 工廠內無總降壓變電所和高壓配電所時，其車間變電所往往就是工廠的降壓變電所，其高壓側的開關電器、保護裝置和測量儀表等，都必須配備齊全，所以一般 要設置高壓配電室。 ②小型工廠變電所的主接線圖 1）只裝有一臺主變壓器的小型變電所主接線圖 只裝有一臺主變壓器的小型變電所，其高壓側一般采用無母線的接線。 熔斷器或戶外跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖 ）這種主接線，受隔離開關和開式熔 斷器切斷空載變壓器容量的限制，一般只用于 500kVA及以下容量的變電所。由于隔離開關和跌開式熔斷器不能帶負荷操作，因此變電所送電和停電的操作程序比較復雜，如果稍有疏忽，還容易發(fā)生帶負荷拉閘的嚴重事故，而且在熔 斷器熔斷后，更換熔體需一定時間，從而影響供電的可靠性。 熔斷器或負荷跌開式熔斷器的變電所主接線圖（圖 ） 由于負荷開關和負荷跌開式熔斷器能帶負荷操作，從而使變電所停、送電的操作簡便靈活得多，也不存在著在帶負荷拉閘的危險。 T1QK1TA3220/380VTA1TV1VVQS1QF1QF3QS3FV1T2QK2TA4TA2TV2VVQS2QF4QS4FV2QF2QF56~ 10KV電源進線 圖 斷路器的變電所主接線圖