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文檔簡介
第1章緒論工廠供電,即指工廠所需電能的供給和分配,亦稱工廠配電。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和核心動(dòng)力。電能既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來,又易于轉(zhuǎn)換為其它形式的能量以供給用;電能的輸送的分配既簡單經(jīng)濟(jì),又便于控制、調(diào)節(jié)和測(cè)量,有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。因此,電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。在企業(yè)工廠里,電能雖然是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動(dòng)力,但是它在產(chǎn)品本錢中所占的比重一般很小〔除電化工業(yè)外〕。電能在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性,并不在于它在產(chǎn)品本錢中或投資總額中所占的比重多少,而在于工業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)電氣化以后可以大大增加產(chǎn)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)本錢,減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,改善工人的勞動(dòng)條件,有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。從另一方面來說,如果工廠的電能供給突然中斷,那么對(duì)工業(yè)生產(chǎn)可能造成嚴(yán)重的后果??梢?,做好工廠供電工作對(duì)于開展工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義。由于能源節(jié)約是工廠供電工作的一個(gè)重要方面,而能源節(jié)約對(duì)于國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有十分重要的戰(zhàn)略意義,因此做好工廠供電工作,對(duì)于節(jié)約能源、支援國家經(jīng)濟(jì)建設(shè),也具有重大的作用。工廠供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)效勞,切實(shí)保證工廠生產(chǎn)和生活用電的需要,并確實(shí)做好節(jié)能環(huán)保工作,就必須到達(dá)以下根本要求:1.平安:在電能的供給、分配和使用中,不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。2.可靠:應(yīng)滿足電能用戶對(duì)供電可靠性的要求。3.優(yōu)質(zhì):應(yīng)滿足電能用戶對(duì)電壓和頻率等質(zhì)量的要求。4.經(jīng)濟(jì):供電系統(tǒng)的投資要少,運(yùn)行費(fèi)用要低,并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬的消耗量。此外,在供電工作中,應(yīng)合理地處理局部和全局、當(dāng)前和長遠(yuǎn)等關(guān)系,既要照顧局部的當(dāng)前的利益,又要有全局觀點(diǎn),能顧全大局,適應(yīng)社會(huì)的開展。為了保證工廠供電的正常運(yùn)轉(zhuǎn),就必須要有一套完整的保護(hù),監(jiān)視和測(cè)量裝置。目前多以采用自動(dòng)裝置,將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到工廠配電控制系統(tǒng)中去。第2章負(fù)荷計(jì)算和無功補(bǔ)償2.1負(fù)荷分析根據(jù)負(fù)荷允許停電程度的不同,可以將負(fù)荷分為三個(gè)等級(jí),即一級(jí)負(fù)荷、二級(jí)負(fù)荷、三級(jí)負(fù)荷。等級(jí)不同,對(duì)電力系統(tǒng)供電可靠性與穩(wěn)定性的要求也不同。如果停電,一級(jí)負(fù)荷將造成人身傷亡或引起對(duì)周圍環(huán)境嚴(yán)重污染對(duì)工廠將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失,如重要的大型的設(shè)備損壞,重要產(chǎn)品或用重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報(bào)廢,還可能引起社會(huì)秩序混亂或嚴(yán)重的政治影響。二級(jí)負(fù)荷會(huì)造成較大的經(jīng)濟(jì)損失,如生產(chǎn)的主要設(shè)備損壞、產(chǎn)品大量報(bào)廢或減產(chǎn);還可能引起社會(huì)秩序混亂或較嚴(yán)重的政治影響。三級(jí)負(fù)荷造成的損失不大或不會(huì)造成直接經(jīng)濟(jì)損失。由此可知,供電的穩(wěn)定性直接影響經(jīng)濟(jì)的開展,負(fù)荷等級(jí)不同,對(duì)供電的要求也不相同:對(duì)于一級(jí)負(fù)荷,必須有二個(gè)獨(dú)立電源供電,且任何一個(gè)電源失去后,能保證對(duì)全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電。對(duì)特別重要的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)該由二個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電。對(duì)于二級(jí)負(fù)荷,一般要有兩個(gè)獨(dú)立電源供電,且任何一個(gè)電源失去后,能保證全部或大局部二級(jí)負(fù)荷供電。對(duì)于三級(jí)負(fù)荷,一般只需一個(gè)電源供電。該廠最大負(fù)荷利用小時(shí)為5000h,日最大負(fù)荷持續(xù)時(shí)間為24h。該廠所有負(fù)荷均是三級(jí)負(fù)荷。該廠電源可由臨近的一座66/10KV變電站取得。為能確保對(duì)各車間可靠的供電,保證該廠各項(xiàng)工作的順利進(jìn)行,不得因中斷供電或電能質(zhì)量的問題給企業(yè)正常生產(chǎn)造成影響,需進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算。2.2計(jì)算負(fù)荷的意義工廠進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的根本原始資料是工藝部門提供的用電設(shè)備安裝容量,但是這種原始資料要變成電力設(shè)計(jì)所需要的假想負(fù)荷——稱為計(jì)算負(fù)荷,從而根據(jù)計(jì)算負(fù)荷按照允許發(fā)熱條件選擇供電系統(tǒng)的導(dǎo)線截面,確定變壓器容量,制訂提高功率因數(shù)的措施,選擇及整定保護(hù)設(shè)備以及校驗(yàn)供電電壓的質(zhì)量等,是一件復(fù)雜的事。電力裝備設(shè)計(jì)部門對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行電氣配套設(shè)計(jì)時(shí),總有一定的裕度,即使電動(dòng)機(jī)功率完全符合機(jī)械計(jì)算的配套要求,在工廠中使用的情況不同,也會(huì)影響到電力負(fù)荷的大小,如不同的生產(chǎn)階段,不同的材料,不同的熟練程度,不同的時(shí)期,電氣負(fù)荷都是有差異的,它的變化與很多的隨機(jī)因素有關(guān)。但是這種電氣計(jì)算負(fù)荷還必須認(rèn)真地確定,因?yàn)樗臏?zhǔn)確程度直接影響整個(gè)工廠供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量。如計(jì)算過高,將增加供電設(shè)備的容量,浪費(fèi)有色金屬,增加投資。計(jì)算過低那么可能使供電元件過熱,加速其絕緣損壞,增大電能損耗,影響供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。還會(huì)給工程擴(kuò)建帶來很大的困難。更有甚者,由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶,以不合理的工廠計(jì)算負(fù)荷為根底的國家電力系統(tǒng)的建設(shè),將給國民經(jīng)濟(jì)帶來很大的浪費(fèi)和危害。例如:由于計(jì)算結(jié)果的偏大,我國不少工廠企業(yè)投產(chǎn)后的三~五年內(nèi),在已經(jīng)到達(dá)其正常產(chǎn)量的條件下,變壓器的負(fù)荷率仍缺乏50﹪,這就意味著變壓器安裝容量被積壓了50﹪—60﹪以外,還使有色金屬消耗量增加75﹪—100﹪,浪費(fèi)了大量開關(guān)設(shè)備和電纜、導(dǎo)線,積壓了物資和資金,而且使電力系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)行質(zhì)量受到影響,給國民經(jīng)濟(jì)帶來很大損失。所以,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是為了最大限度的節(jié)約資源。2.3負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種。本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有:1.單組計(jì)算公式有功功率:無功功率:視在功率:計(jì)算電流:。式中:---用電設(shè)備組的總設(shè)備容量〔不包括備用容量〕---用電設(shè)備組的需用系數(shù)---對(duì)應(yīng)與用電設(shè)備組功率因數(shù)的正切值---用電設(shè)備組的額定電壓〔單位為KV〕2.多組計(jì)算公式有功功率:無功功率:視在功率:式中:---所有設(shè)備組有功功率計(jì)算負(fù)荷P30之和---所有設(shè)備組無功功率計(jì)算負(fù)荷Q30之和有功、無功負(fù)荷同時(shí)系數(shù)2各車間負(fù)荷情況表2-1工廠各車間380V負(fù)荷序號(hào)車間名稱設(shè)備容量iKdcosφ計(jì)算負(fù)荷車間變電所代號(hào)變壓器臺(tái)數(shù)及容量kVAP30Q30S30kwkwkvarKva1薄膜車間140084011201400N0-11×1600原料庫301315生活間1018010成品庫〔一〕251315成品庫〔二〕24包裝材料庫200.5612小計(jì)〔K∑〕83213882單絲車0-21×1250水泵房2013小計(jì)〔K∑〕80212303注塑車間189N0-32×315管材車間880308513.3小計(jì)〔K∑〕364485.94備料車間138N0-41×500生活間101808浴室51404鍛工車間309原料車間15112012倉庫159機(jī)修模具車間1002529.2熱處理車間15090128.6鉚焊車間18060120小計(jì)〔K∑〕0.632575鍋爐房200140200N0-52×200實(shí)驗(yàn)室1250.2531.3輔助材料庫1102244油泵房159.7513加油站120.65辦公樓、食堂、招待所50304050小計(jì)〔K∑〕217各變電所負(fù)荷計(jì)算NO.=1\*Arabic1832.39kW1110.36kvar1387.7kVA801.8kW923.28kvar1223kVA364.33kW485.9kvar607kVA257kW335.7kvar423kVA216.7kW253.9kvar333.8kVA工廠總負(fù)荷3974.5kVA2.4無功功率補(bǔ)償由于本設(shè)計(jì)中上級(jí)要求≥0.9,而由上面計(jì)算可知均小于,因此需要進(jìn)行無功補(bǔ)償。綜合考慮在這里采用并聯(lián)電容器分別進(jìn)行高壓補(bǔ)償?!恫⒙?lián)電容器裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》第條規(guī)定:“電容器裝置的總?cè)萘繎?yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設(shè)計(jì),調(diào)相調(diào)壓計(jì)算及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬確定,對(duì)35~110KV變電站中的電容器的總?cè)萘浚礋o功功率就地平衡的原那么,可按主變壓器的10%~30%考慮?!币话阒髯儔浩鞯娜萘康?5%,分在6~10KV兩段母線上安裝,110KV變電站可按照主變?nèi)萘康?0%選擇??蛇x用型的電容器,其額定電容為。各變電所需的無功補(bǔ)償量〔為各車間總功率因數(shù)〕NO.=1\*Arabic1=707kvar取:750kvar=553kvar?。?00kvarNO.3=274kvar?。?00kvarNO.4=203kvar?。?50kvarNO.5=170kvar?。?00kvar其中電容器個(gè)數(shù)n為:1512654因?yàn)槊拷M補(bǔ)償電容器為三個(gè),所以所選個(gè)數(shù)為三的倍數(shù)。車間4、5所選補(bǔ)償電容器個(gè)數(shù)為6、3個(gè),即補(bǔ)償容量均為300kvar、150kvar。無功補(bǔ)償后,變電所低壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為:907kVANO.2868kVANO.3409kVA281kVANO.5241kVA變壓器的功率損耗:主要公式:式中:---空載電流--阻抗電壓----額定容量----實(shí)際容量----空載損耗----短路損耗T1.=86.9kvar
=17kWT2.=84kvar=15.8kWT3.=16.7kvar=3.9kWT4.var=7.1kWT5.=1.04kvar=3.4kW變電所高壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷為:T1.849.39kW447kvar959kVAT2.817.6kW416kvar916kVAT3.368kW201.7kvar419kVAT4.264kW61.7kvar271kVAT5.220.12kW104kvar243kVA無功率補(bǔ)償后,工廠各變電所的功率因數(shù)為:NO.1NO.2NO.3NO.5經(jīng)補(bǔ)償后所有車間功率因數(shù)均在左右,因此符合本設(shè)計(jì)的要求。并且由此可知,采用無功功率補(bǔ)償來提高功率因數(shù),能使工廠取得可觀的經(jīng)濟(jì)效果。第3章變電所位置和型式的選擇3.1變電所站址選擇原那么《變電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》變電站站址的選擇,根據(jù)以下要求綜合考慮確定:1.接近負(fù)荷中心。2.進(jìn)出線方便。3.便于設(shè)備運(yùn)輸。4.根據(jù)需要適當(dāng)考慮開展。5.盡量設(shè)在污染源的上風(fēng)。6.盡量避開多塵、震動(dòng)、高溫、潮濕有爆炸、火災(zāi)等場所。7.不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或生產(chǎn)過程中地面經(jīng)常潮濕和容易積水場所的正下面。3.2變電所的形式的選擇1.配電所:一般為獨(dú)立式建筑物,也可以附于負(fù)荷較大的廠房,有時(shí)還帶有變電所。2.車間內(nèi)附式變電所:設(shè)于車間與車間共用外墻,能保持車間外觀整齊,但占車間面積。3.車間外附式變電所:附設(shè)在車間外,不占車間面積但占廠區(qū)面積。4.車間外附式露天變電所:與車間外附式相似,但變壓器裝于室外,結(jié)構(gòu)簡單但使用維護(hù)條件較差。5.車間內(nèi)變電所:設(shè)于車間內(nèi)部,不與車間外墻相連,適用于負(fù)荷大的多跨廠房,能深入負(fù)荷中心,但對(duì)防火要求較嚴(yán)。6.獨(dú)立式變電所:它是獨(dú)立式建筑物,一般用于供給分配的負(fù)荷及有爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)場所。7.獨(dú)立式露天變電所:變壓器和配電裝置均裝在室外,結(jié)構(gòu)簡單。8.桿上變電所:變壓器設(shè)于室外桿塔上,用于小容量分散負(fù)荷,如工人村等。根據(jù)本廠情況變電所形式選用配電所:即獨(dú)立式露天變電所。
第4章變電所主變壓器選擇4.1變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇1.主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇,并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期幾年開展,對(duì)城郊變電所,主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。2.根據(jù)變電所帶負(fù)荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘浚瑢?duì)有重要負(fù)荷的變電站應(yīng)考慮一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí),其余主變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一、二級(jí)負(fù)荷;對(duì)一般性變電站,當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí),其余主變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60%正常運(yùn)行。3.同級(jí)電壓的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多,應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā),推行系列化,標(biāo)準(zhǔn)化。4.具有三種電壓等級(jí)的變電站中,如果通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均到達(dá)主變壓器容量的15%時(shí),主變電壓器宜采用三繞組變壓器?!?〕裝一臺(tái)變壓器,主變壓器容量應(yīng)不小于總計(jì)算負(fù)荷即>〔2〕裝設(shè)兩臺(tái)變壓器,每臺(tái)變壓器容量SNT不應(yīng)小于總的計(jì)算負(fù)荷的60%,最好為總計(jì)算的70%左右。4.2變壓器類型的選擇變壓器聯(lián)結(jié)組別的選擇原那么:1.三相負(fù)荷根本平衡,其低壓中性線電流不致超過低壓繞組額定電流25%,且供電系統(tǒng)中諧波干擾不甚嚴(yán)重時(shí),三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組可選型。2.當(dāng)由單相不平衡負(fù)荷引起的中性線電流超過變壓器低壓繞組額定電流25%時(shí),或供電系統(tǒng)中存在較大的“諧波源”,高次諧波電流比擬突出時(shí),三相配電變壓器的聯(lián)結(jié)組亦選根據(jù)以上選擇原那么并查《電氣設(shè)備及運(yùn)行維護(hù)附錄-10》表可知應(yīng)當(dāng)采用的聯(lián)結(jié)組別。變壓器型號(hào)及參數(shù)見表4-1表4-1變壓器型號(hào)選擇型號(hào)額定容量〔kVA〕空載損耗〔W〕短路損耗〔W〕空載電流〔%〕阻抗電壓〔%〕繞組鏈接組N0.1SZ-1600/101600265016500均為Y,yn0接線N0.2SZ-1250/101250220013800N0.3SZ-400/1040092058002.14N0.4SZ-500/10500108069004N0.5SZ-200/1020054034004根據(jù)變壓器選擇原那么校驗(yàn):N0.3364kva取400kvaN0.5200kva取200kva
第5章電氣主接線的選擇5.1設(shè)計(jì)要求變電所主接線設(shè)計(jì)是電力系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的組成部份。變電所主接線形式應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定,并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡單靈活、操作方便和節(jié)約投資等要求。主接線設(shè)計(jì)的根本要求為:1.供電可靠性。主接線的設(shè)計(jì)首先應(yīng)滿足這一要求;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),要求停電范圍小,恢復(fù)供電快。2.適應(yīng)性和靈活性。能適應(yīng)一定時(shí)期內(nèi)沒有預(yù)計(jì)到的負(fù)荷水平變化;改變運(yùn)行方式時(shí)操作方便,便于變電所的擴(kuò)建。3.經(jīng)濟(jì)性。在確保供電可靠、滿足電能質(zhì)量的前提下,要盡量節(jié)省建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用,減少用地面積。4.簡化主接線。配網(wǎng)自動(dòng)化、變電所無人化是現(xiàn)代電網(wǎng)開展必然趨勢(shì),簡化主接線為這一技術(shù)全面實(shí)施,創(chuàng)造更為有利的條件。5.設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化。同類型變電所采用相同的主接線形式,可使主接線標(biāo)準(zhǔn)化、標(biāo)準(zhǔn)化,有利于系統(tǒng)運(yùn)行和設(shè)備檢修。5.2主接線設(shè)計(jì)隨著電力系統(tǒng)的開展、調(diào)度自動(dòng)化水平的提高及新設(shè)備新技術(shù)的廣泛應(yīng)用,變電所電氣主接線形式亦有了很大變化。目前常用的主接線形式有:單母線、單母線分段、單母線分段帶旁路、雙母線、雙母線分段帶旁路、1個(gè)半斷路器接線、橋形接線及線路變壓器組接線等。從形式上看,主接線的開展過程是由簡單到復(fù)雜,再由復(fù)雜到簡單的過程。在70年代,由于當(dāng)時(shí)受電氣設(shè)備制造技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)等條件的制約,為了提高系統(tǒng)供電可靠性,產(chǎn)生了從簡單到復(fù)雜的主接線演變過程。在當(dāng)今的技術(shù)環(huán)境中,隨著新技術(shù)、高質(zhì)量電氣產(chǎn)品廣泛應(yīng)用,在某些條件下采用簡單主接線方式比復(fù)雜主接線方式更可靠、更平安,變電所主接線日趨簡化。因此,變電所電氣主接線形式應(yīng)根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性及技術(shù)環(huán)境統(tǒng)一性來決定?!?5~110KV變電所設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》第條:35~110KV線路為兩回及以下時(shí),宜采用橋形線路變壓器組或線路分支接線。超過兩回時(shí),宜采用擴(kuò)大橋形單母線或分段單母線的接線,35~63KV線路為8回及以上時(shí),亦可采用雙母線接線,110KV線路為6回及以上時(shí),宜采用雙母線接線。第條:在采用單母線、分段單母線或雙母線的35~110KV主接線中,當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí),可以設(shè)置旁路設(shè)施。當(dāng)有旁路母線時(shí),首先宜采用分段斷路器或母聯(lián)斷路器兼做旁路斷路器的接線,當(dāng)110KV線路為6回及以上,35~63KV線路為8回及以上時(shí),可裝設(shè)專用的旁路斷路器,主變壓器35~110KV回路中的斷路器,有條件時(shí),亦可接入旁路母線,采用斷路器的主接線不宜設(shè)旁路設(shè)施。第條:當(dāng)變電站裝有兩臺(tái)主變時(shí),6~10KV側(cè)宜采用分段單母線。線路為12回及以上時(shí)亦可采用雙母線。當(dāng)不允許停電檢修斷路器時(shí),可設(shè)置旁路設(shè)施。因此次設(shè)計(jì)的工廠供電采用的是簡單的輻射式網(wǎng)絡(luò),考慮到供電的可靠性,所以主接線形式選取單母的接線方式。5高壓側(cè)〔10KV〕abc表5-1線路—變壓器組結(jié)線1—進(jìn)線為隔離開關(guān);2—進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn);3—進(jìn)線為斷路器根據(jù)上述全廠負(fù)荷以及無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算,并且塑料制品廠負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷,所以總體方案為:由66/10kV總降壓變電所10kV分段母線提供電源,從公共10kV高壓母線采用電纜進(jìn)線到廠區(qū)車間總變電所。為防止電網(wǎng)的故障或停電檢修,故在低壓從鄰近380V架空線路引入車間作為備用電源,以滿足不時(shí)之需。同時(shí)為了節(jié)省變電所建造的本錢和簡化總體的布線,所以在設(shè)計(jì)中我們首先考慮了線路—變壓器組結(jié)線方式。線路—變壓器組結(jié)線方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)線簡單,使用設(shè)備少,基建投資省。缺點(diǎn)是供電可靠性低,當(dāng)主結(jié)線中任一設(shè)備〔包括供電線路〕發(fā)生故障或檢修時(shí),全部負(fù)荷都將停電。但對(duì)于本設(shè)計(jì)來說線路—變壓器組結(jié)線方式已經(jīng)可以到達(dá)設(shè)計(jì)的要求。線路—變壓器組結(jié)線方式也按元件的不同組合分為:1進(jìn)線為隔離開關(guān);2進(jìn)線為跌落式保險(xiǎn);3進(jìn)線為斷路器。由于設(shè)計(jì)為工廠車間降壓變電站,負(fù)荷較大,選用3方式。5低壓側(cè)〔400V〕圖5-2低壓側(cè)接線10KV電壓級(jí),綜合考慮主接線的根本要求,合理考慮工廠電力負(fù)荷的根本情況以及工廠的經(jīng)濟(jì)狀況,通過比擬,最后選擇第Ⅰ方案,即采用單母線形式。這種主接線形式能夠滿足工廠電力負(fù)荷的用電要求,考慮了今后隨著經(jīng)濟(jì)的開展,還有擴(kuò)建和擴(kuò)展的可能,另外,由于進(jìn)出線回路數(shù)比擬多,因此,選擇了單母線形式。綜上分析可以得出:變電站的電氣主接線形式為,10KV電壓級(jí)采用線路—變壓器組結(jié)線方式的主接線形式,380V電壓級(jí)采用單母線形式。變電站電氣主接線圖詳見附錄。
第6章短路電流計(jì)算在電力供電系統(tǒng)中,對(duì)電力系統(tǒng)危害最大的就是短路。短路的形式可以分為三相短路、兩相短路、兩相短路接地、單相短路接地。在短路電流計(jì)算過程中,以便都以最嚴(yán)重的短路形式為依據(jù)。因此,本文的短路電流計(jì)算都以三相短路為例。6.1短路電流的計(jì)算目的6短路電流的危害在供電系統(tǒng)中發(fā)生短路故障時(shí),在短路回路中短路電流要比額定電流大幾倍至幾十倍,通常可達(dá)數(shù)千安,短路電流通過電氣設(shè)備和導(dǎo)線必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力,并且使設(shè)備溫度急劇上升有可能損壞設(shè)備和電纜;在短路點(diǎn)附近電壓顯著下降,造成這些地方供電中斷或影響電動(dòng)機(jī)正常工作;發(fā)生接地短路時(shí)所出現(xiàn)的不對(duì)稱短路電流,將對(duì)通信線路產(chǎn)生干擾;當(dāng)短路點(diǎn)離發(fā)電廠很近時(shí),將造成發(fā)電機(jī)失去同步,而使整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行解列。6計(jì)算短路電流的目的計(jì)算短路電流的目的是為了正確選擇和校驗(yàn)電器設(shè)備,防止在短路電流作用下?lián)p壞電氣設(shè)備,如果短路電流太大,必須采用限流措施,以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計(jì)算。為了到達(dá)上述目的,須計(jì)算出以下各短路參數(shù):I″—次暫態(tài)短路電流,用來作為繼電保護(hù)的整定計(jì)算和校驗(yàn)斷路器額定斷流容量。應(yīng)采用〔電力系統(tǒng)在最大運(yùn)行方式下〕繼電保護(hù)安裝處發(fā)生短路時(shí)的次暫態(tài)短路電流來計(jì)算保護(hù)裝置的整定值。—短路沖擊電流,用來檢驗(yàn)電器和母線的動(dòng)穩(wěn)定。I—短路電流有效值,用來檢驗(yàn)電器和母線的熱穩(wěn)定。S″—次暫態(tài)短路容量,用來檢驗(yàn)斷路器的遮斷容量和判斷母線短路容量是否超過規(guī)定值,作為選擇限流電抗器的依據(jù)。6.2短路電流的計(jì)算6短路電流計(jì)算的一般規(guī)定為了使所選電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、靈活性并在一定的時(shí)期內(nèi)滿足電力系統(tǒng)開展的需要,應(yīng)對(duì)不同點(diǎn)的短路電流進(jìn)行校驗(yàn)。短路電流計(jì)算應(yīng)包括以下規(guī)定:1.驗(yàn)算導(dǎo)體的穩(wěn)定性和電器的動(dòng)穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器開斷電流的能力,應(yīng)按本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量來計(jì)算,并考慮到電力系統(tǒng)的5-10開展規(guī)劃〔一般應(yīng)按本工程的建成之后的5-10年〕。在確定短路電流時(shí)應(yīng)按可能發(fā)生的短路電流的正常接線方式,而不應(yīng)按照僅在切換時(shí)過程中的可能的并列運(yùn)行方式的接線方式。2.選擇導(dǎo)體和電器時(shí)所用的短路電流,在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中,應(yīng)考慮具有反應(yīng)作用的異步電動(dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響。3.選擇導(dǎo)體和電器時(shí),對(duì)不帶電抗的回路的計(jì)算短路點(diǎn),應(yīng)選擇在正常接線方式時(shí)短路電流最大的地點(diǎn),對(duì)帶電抗器6-10kv出線與廠用分支回路,除其母線與隔離開關(guān)之間隔板前的引線和套管的計(jì)算短路點(diǎn)應(yīng)選擇在電抗器之前外,其余導(dǎo)體和電器的計(jì)算短路點(diǎn)一般選擇在電抗器后4.導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定,熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流,一般按三相短路驗(yàn)算。假設(shè)發(fā)電機(jī)的出口的兩相短路或中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相,兩相接地短路較三相短路嚴(yán)重時(shí),那么應(yīng)按嚴(yán)重情況計(jì)算。6.3各元件電抗6確定基準(zhǔn)取=100MVA==kV=kV而:100/kA100/×0.4=kA6計(jì)算短路電路中各主要元件的電抗繪制等效電路如圖:圖6-1計(jì)算短路電流的等效電路圖由于系統(tǒng)中電阻R遠(yuǎn)小于電抗X,所以等效圖可以簡化為圖6-2。圖6-2計(jì)算短路電流的等效電路圖1.線路電抗=0.4×2=0.8變壓器變比換算到低壓測(cè)0.0012低壓側(cè)標(biāo)幺值:2.變壓器電抗變壓器低壓側(cè)阻抗=5.5×0.4×0.4/100×1.6=0.0055=5.5×0.4×0.4/100×1.25=0.00704=4×0.4×0.4/100×0.4=0.016=4×0.4×0.4/100×0.5=0.0128=4×0.4×0.4/100×0.2=0.032標(biāo)幺值:0.016÷0.0016=100.0128÷0.0016=80.032÷0.0016=20表6-1變壓器阻抗變壓器阻抗12345〔〕〔標(biāo)幺值〕108203.系統(tǒng)電抗換算到低壓側(cè):標(biāo)吆值:短路計(jì)算低壓側(cè)短路點(diǎn)選在線路首段,分別為k1、k2、k3、k4、k5,見圖6-2所示。標(biāo)幺值有名值31.7kA26kA23.3kA15.9kA12.8kA《電力系統(tǒng)分析》中提到當(dāng)系統(tǒng)的阻抗標(biāo)吆值大于3.45時(shí)短路電流、次暫態(tài)電流、穩(wěn)態(tài)電流相等,即:31.7kA26kA12.8kA15.9kA6.8kA沖擊電流81kA64kA33kA41kA17kA計(jì)算結(jié)果見表6-2表6-2短路電流計(jì)算N0.2N0.3N0.4N0.5〔kA〕26〔kA〕26〔kA〕26〔kA〕8164334117高壓側(cè)4.57kA4.57kA5kA6各變壓器出線電流計(jì)算各變壓器經(jīng)無功補(bǔ)償后的出線電流計(jì)算公式:N0.12.02kA0.012kAN0.21.845kA0.023kAN0.30.74kA0.184kAN0.40.19kA0.056kAN0.50.27kA0.09kA計(jì)算結(jié)果見表6-3所示表6-3變壓器出線計(jì)算電流(kA)2.02(kA)高壓側(cè)進(jìn)線電流229A第7章電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)7.1電氣設(shè)備選擇的原那么7斷路器選擇《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》高壓斷路器選擇規(guī)定:斷路器型式的選擇除應(yīng)滿足各項(xiàng)技術(shù)條件和環(huán)境條件外,還應(yīng)考慮便于施工調(diào)試和運(yùn)行維護(hù),并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比擬后確定選擇斷路器?!峨娏こ屉姎庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》〔電氣一次局部〕第6—2節(jié)規(guī)定:35KV及以下,可選用少油、真空、多油斷路器等,應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性。35KV—220KV可選用少油、SF6、空氣斷路器等7電流互感器《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第條:3~20KV屋內(nèi)配電裝置的電流互感器,應(yīng)根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況,采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35KV及以上配電裝置的電流互感器,宜采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器,在有條件時(shí),應(yīng)采用套管式電流互感器?!峨娏こ屉姎庠O(shè)計(jì)手冊(cè)》〔電氣一次局部〕第2—8節(jié):a.凡裝有斷路器的回路均應(yīng)裝設(shè)電流互感器。b.發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn)、發(fā)電機(jī)和變壓器的出口、橋形接線的跨條上等也應(yīng)裝設(shè)電流互感器。c.對(duì)直接接地系統(tǒng),按三相配置;對(duì)非直接接地系統(tǒng),依具體要求按兩相或三相裝配。7電壓互感器《電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》規(guī)定:1.電壓互感器的配置與數(shù)量和配置、主接線方式有關(guān),并應(yīng)滿足測(cè)量、保護(hù)周期和自動(dòng)裝置的要求。電壓互感器應(yīng)能在運(yùn)行方式改變時(shí),保護(hù)裝置不得失壓,周期點(diǎn)的兩側(cè)都能提取到電壓。2.6~220KV電壓等級(jí)的一組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器,旁路上是否需要裝設(shè)壓互,應(yīng)視各回出線外側(cè)裝設(shè)壓互的情況和需要確定。3.當(dāng)需要監(jiān)視和檢測(cè)線路側(cè)有無電壓時(shí),出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)壓互。根據(jù)《導(dǎo)體和電器選擇技術(shù)規(guī)定》SDGJ14-86:第條:電壓互感器應(yīng)按以下技術(shù)條件選擇和校驗(yàn)1.一次回路電壓2.二次電壓3.二次負(fù)荷4.準(zhǔn)確度等級(jí)5.繼電保護(hù)及測(cè)量的要求第條:電壓互感器的型式應(yīng)按以下使用條件選擇:1.3~20KV屋內(nèi)配電裝置宜采用油浸絕緣結(jié)構(gòu),也可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電磁式電壓互感器。2.35KV配電裝置宜采用電磁式電壓互感器。110KV及以上配電裝置,當(dāng)容量和準(zhǔn)確度等級(jí)滿足要求時(shí),宜采用電容式電壓互感器。第條:用于中型點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器,其第三繞組電壓應(yīng)為100V,用于中性點(diǎn)非直接接地系統(tǒng)的電壓互感器,其第三繞組電壓應(yīng)為100/3V。根據(jù)以上原那么,可選擇電壓互感器。7絕緣子和穿墻套管《導(dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第條:屋外支柱絕緣子宜采用棒式支柱絕緣子,屋外支柱絕緣子需倒裝時(shí),采用懸掛式支柱絕緣子?!秾?dǎo)體和電器選擇設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》第條:屋內(nèi)配電裝置宜采用鋁導(dǎo)體穿墻套管,對(duì)于母線型穿墻套管應(yīng)校核窗口允許穿過的母線尺寸。7.2設(shè)備的選擇和校驗(yàn)7.2.110kV側(cè)設(shè)備選擇和校驗(yàn)表7-110KV側(cè)設(shè)備的選擇校驗(yàn)選擇校驗(yàn)工程電壓電流斷流能力動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度裝置地點(diǎn)條件參數(shù)UN〔KV〕I30〔A〕IK〔KA〕ishI∞tima數(shù)據(jù)10224A11KA2×2一次設(shè)備型號(hào)規(guī)格額定參數(shù)UNI30IocimaxIt2t六氟化硫斷路器LW3-121040016162×2=512高壓隔離開GN-610T/600106003052202×5電壓互感器JDZ-10————電流互感器LAJ-10/D10—180×〔100×0.1〕2×1避雷器YH5WZ-17/45×2
10————由以上計(jì)算可以得出表7-1所選設(shè)備均滿足要求。
第8章變電所進(jìn)出線的選擇與校驗(yàn)8.1變電所導(dǎo)線選擇原那么8導(dǎo)線選擇原那么1.應(yīng)滿足各種運(yùn)行、檢修、短路、過電壓情況下的要求,并考慮遠(yuǎn)景開展。2.應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件〔如海拔、大氣污染程度和環(huán)境溫度等〕校核。3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)、平安適用、經(jīng)濟(jì)合理。4.應(yīng)與整個(gè)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。5.選擇的導(dǎo)線品種不宜過多。6.選用新產(chǎn)品應(yīng)積極慎重,新產(chǎn)品應(yīng)有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù),并經(jīng)主管單位鑒定合格。8變電所進(jìn)出線選擇準(zhǔn)那么1.高壓架空線一般采用鋁絞線;當(dāng)檔距或交叉檔距較長、電桿較高時(shí),宜采用鋼筋鋁絞線;沿海地區(qū)及有腐蝕性介質(zhì)的場所,宜采用銅絞線或防腐鋁絞線。2.高壓電纜線一般環(huán)境和場所,可采用鋁芯電纜;但在有特殊要求的場所,應(yīng)采用銅芯電纜埋地敷設(shè)的電纜,應(yīng)采用有外護(hù)層的鎧裝電纜;但在無機(jī)械損傷可能的場所,可采用塑料護(hù)套電纜或帶外護(hù)層的鉛包電纜。敷設(shè)在管內(nèi)或排管內(nèi)的電纜,一般采用塑料護(hù)套電纜,也可采用裸鎧裝電纜。交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜具有優(yōu)良的性能,宜優(yōu)先選用。3.低壓穿管塑料導(dǎo)線一般采用鋁芯絕緣線。但特別重要的或有特殊要求的線路可采用銅芯絕緣線。4.低壓電纜線一般采用鋁芯電纜,但特別重要的或有特殊要求的線路可采用銅芯電纜。明敷電纜一般采用裸鎧裝電纜。電纜溝內(nèi)電纜,一般采用塑料護(hù)套電纜,也可采用裸鎧裝電纜。TN系統(tǒng)的出線電纜應(yīng)采用四芯或五芯電纜。8.2變電所出線選擇與校驗(yàn)架空進(jìn)線的選擇按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面補(bǔ)償功率因數(shù)后的線路計(jì)算電流見表6-3,查的經(jīng)濟(jì)密度為=/。主要公式:以上各式中---短路電流穩(wěn)態(tài)值,A;--肌膚效應(yīng)系數(shù),取1;---熱穩(wěn)定計(jì)算時(shí)間,s;C---熱穩(wěn)定系數(shù),C取95;---經(jīng)濟(jì)密度,A/K---修正系數(shù);﹑--分別為保護(hù)動(dòng)作時(shí)間、斷路器全開短時(shí)間。NO.1按發(fā)熱條件選擇:由=2.02kA、=12A得所需導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積為:由于地下最熱月平均溫度為,且為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的截面積,查《電力設(shè)備選型手冊(cè)》LHBJ型導(dǎo)線參數(shù)表,初選4×500,25。檢驗(yàn)滿足發(fā)熱條件。按熱穩(wěn)定條件校驗(yàn):那么短路熱穩(wěn)定度的最小截面所選導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定性要求。按發(fā)熱條件選擇:由=kA、=23A得所需導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積為:由于地下最熱月平均溫度為,且為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的截面積,查《電力設(shè)備選型手冊(cè)》LHBJ型導(dǎo)線參數(shù)表,初選3×600,25。檢驗(yàn)滿足發(fā)熱條件。按熱穩(wěn)定條件校驗(yàn):那么短路熱穩(wěn)定度的最小截面所選導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定性要求。按發(fā)熱條件選擇:由=740A、=184A得所需導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積為:由于地下最熱月平均溫度為,且為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的截面積,查《電力設(shè)備選型手冊(cè)》LHBJ型導(dǎo)線參數(shù)表,初選2×400,185。檢驗(yàn)滿足發(fā)熱條件。按熱穩(wěn)定條件校驗(yàn):那么短路熱穩(wěn)定度的最小截面所選導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定性要求。按發(fā)熱條件選擇:由=190A、=56A得所需導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積為:由于地下最熱月平均溫度為,且為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的截面積,查《電力設(shè)備選型手冊(cè)》LHBJ型導(dǎo)線參數(shù)表,初選185,50。檢驗(yàn)滿足發(fā)熱條件。按熱穩(wěn)定條件校驗(yàn):那么短路熱穩(wěn)定度的最小截面所選導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定性要求。按發(fā)熱條件選擇:由=270A、=90A得所需導(dǎo)線經(jīng)濟(jì)截面積為:由于地下最熱月平均溫度為,且為節(jié)省母線材料選取相鄰較小的截面積,查《電力設(shè)備選型手冊(cè)》LHBJ型導(dǎo)線參數(shù)表,初選240,70。檢驗(yàn)滿足發(fā)熱條件。按熱穩(wěn)定條件校驗(yàn):那么短路熱穩(wěn)定度的最小截面所選導(dǎo)線滿足熱穩(wěn)定性要求。變電所出線選用LHBJ型導(dǎo)線,該導(dǎo)線材料為鋁合金,導(dǎo)線參數(shù)見表9-1所示。表8-1各變電所出線參數(shù)截面積〔〕計(jì)算面積〔〕根數(shù)/直徑〔mm〕外徑〔mm〕時(shí)直流電阻質(zhì)量()載流量〔A〕數(shù)量50049813766334256810316006033216687093256810314001099554218550434711855043471507/391361581240206524051701911931表中數(shù)據(jù)見《電力設(shè)備選型手冊(cè)》。第9章變電所二次回路方案及繼電保護(hù)整定變壓器瓦斯保護(hù)由氣體繼電器KG、信號(hào)繼電器2KS、KS、XB等組成。輕瓦斯觸點(diǎn)僅作用于信號(hào),重瓦斯觸點(diǎn)那么瞬時(shí)作用于切斷變壓器各側(cè)斷路器。電力變壓器故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的電力設(shè)備之一,它的平安運(yùn)行對(duì)于保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行和對(duì)供電的可靠性,以及電能質(zhì)量起著決定性的作用,同時(shí)大容量電力變壓器的造價(jià)也是十分昂貴。因此本節(jié)針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析,然后重點(diǎn)研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置,以及保護(hù)裝置的整定計(jì)算。變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類,油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險(xiǎn),由于變壓器內(nèi)充滿了變壓器油,故障時(shí)的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化,可能產(chǎn)生大量的可燃性氣體〔瓦斯〕,很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常和運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流,負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低,以及過電壓、過礪磁等。變壓器繼電保護(hù)的配置為了保證電力變壓器的平安運(yùn)行,根據(jù)《繼電保護(hù)與平安自動(dòng)裝置的運(yùn)行條例》,針對(duì)變壓器的上述故障和不正常運(yùn)行狀態(tài),電力變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。800KVA及以上的油浸式變壓器的400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器,均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)用來反映變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低,其中重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器輕瓦斯動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。電力變壓器的瓦斯保護(hù)在變壓器油箱內(nèi)常見的故障有繞組匝間或?qū)娱g絕緣破壞造成的短路,或高壓繞組對(duì)地絕緣破壞引起的單相接地。變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的任何一個(gè)故障時(shí),由于短路電流和短路點(diǎn)電弧的作用,將使變壓器油及其他絕緣材料因受熱而分解產(chǎn)生氣體,因氣體比擬輕,它們就要從油箱里流向油枕的上部,當(dāng)故障嚴(yán)重時(shí),油會(huì)迅速膨脹并有大量的氣體產(chǎn)生,此時(shí),回游強(qiáng)烈的油流和氣體沖向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部的故障時(shí)的這一特點(diǎn),可以構(gòu)成反映氣體變化的保護(hù)裝置,稱之為瓦斯保護(hù)。1、氣體繼電器的構(gòu)成和動(dòng)作原理瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的氣體繼電器構(gòu)成的,如圖1-1所示。為了不阻礙氣體的流動(dòng),在安裝具有氣體繼電器的變壓器時(shí),變壓器頂蓋與水平面應(yīng)具有1%~1.5%的坡度,通往氣體繼電器的連接管具有2%~4%的坡度,安裝油枕一側(cè)方向向上傾斜。這樣,當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí),可使氣流容易進(jìn)入油枕,并能防止氣泡積聚在變壓器的頂蓋內(nèi)。圖9-1氣體繼電器的安裝示意圖1-氣體繼電器2-油枕在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi),上部是一個(gè)密封的浮筒,下部是一塊金屬檔板,兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時(shí),繼電器內(nèi)充滿油,浮筒浸在油內(nèi),處于上浮位置,水銀接點(diǎn)斷開;檔板那么由于本身重量而下垂,其水銀接點(diǎn)也是斷開的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí),氣體產(chǎn)生的速度較緩慢,氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間,使油面下降,浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合,接通延時(shí)信號(hào),這就是所謂的“輕瓦斯”;當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),那么產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體,油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增,產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊,因油流沖擊檔板,檔板克服彈簧的阻力,帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng),使水銀觸點(diǎn)閉合,接通跳閘回路,使斷路器跳閘,這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動(dòng)作,立即切斷與變壓器連接的所有電源,從而防止事故擴(kuò)大,起到保護(hù)變壓器的作用。瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開口杯式等不同型號(hào)。目前大多采用QJ-80型繼電器,其信號(hào)回路接上開口杯,跳閘回路接下檔板。所謂瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作,即指因各種原因造成繼電器內(nèi)上開口杯的信號(hào)回路接點(diǎn)閉合,光字牌燈亮。QJ1—80型氣體繼電器分輕瓦斯和重瓦斯兩局部。輕瓦斯局部主要是由開口杯、固定在開口杯上的永磁鐵、干簧觸點(diǎn)構(gòu)成的。重瓦斯局部主要有擋板、固定在擋板的磁鐵、重瓦斯干簧觸點(diǎn)及流速整定螺桿構(gòu)成。當(dāng)變壓器正常工作時(shí),氣體繼電器內(nèi)充滿了油,開口杯內(nèi)也充滿了油,由于開口杯在游內(nèi)重力所產(chǎn)生的力矩比平衡重錘產(chǎn)生的力矩小,因此開口杯處于向上翹起狀態(tài)。與開口杯固定在一起的永磁鐵處于遠(yuǎn)離輕瓦斯干簧位置,所以該干簧觸點(diǎn)處于斷開狀態(tài)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí),產(chǎn)生不少氣體,逐漸集聚在氣體繼電器的上部,使繼電器內(nèi)的油面緩慢下降,當(dāng)油面降到低于開口杯時(shí),開口杯在空氣中重力加上杯內(nèi)油的重力所產(chǎn)生的力矩,大于平衡重錘所產(chǎn)生的力矩,于是開口杯落下來,使固定在開口杯上的永磁鐵接近干簧觸點(diǎn)。當(dāng)氣體積聚到一定容積時(shí),干簧觸點(diǎn)接通,發(fā)出輕瓦斯信號(hào)??赏ㄟ^改變輕瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作的氣體容積在250~300cm3的范圍內(nèi)調(diào)整。正常情況下,重瓦斯擋板在彈簧的作用下垂直位置,固定在擋板的永久磁鐵遠(yuǎn)離重瓦斯干簧觸點(diǎn)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí),油氣流沖擊擋板的力量大于彈簧的彈力時(shí),擋板傾斜了一個(gè)角度,使固定在擋板上的永久磁鐵靠近重瓦斯的干簧觸點(diǎn),干簧觸點(diǎn)接通,發(fā)出跳閘脈沖。重瓦斯動(dòng)作的油流速度可利用流速整定螺桿,在0.7~/s的范圍內(nèi)調(diào)整。值得注意是,變壓器初次投入運(yùn)行時(shí),由于換油等工作,油中混入少量的氣體,經(jīng)過一斷時(shí)間后,這些氣體又從油中別離出來,逐漸集聚在氣體繼電器的上部,迫使開口杯下降,使輕瓦斯動(dòng)作。此時(shí),可以通過氣體繼電器頂部放氣閥將氣體放出。在故障發(fā)生后,為了便于分析故障原因及其性質(zhì),可以通過放氣閥收集氣體,以便化驗(yàn)分析瓦斯氣體的成分。2、瓦斯保護(hù)的原理接線瓦斯保護(hù)的原理接線如圖9—2所示。氣體繼電器的輕瓦斯觸點(diǎn)KG1由開口杯控制,構(gòu)成輕瓦斯保護(hù),其動(dòng)作后發(fā)出警報(bào)信號(hào),重瓦斯觸點(diǎn)KG2由擋板控制,構(gòu)成重瓦斯保護(hù),其動(dòng)作或經(jīng)信號(hào)發(fā)生器KS啟動(dòng)出口中間繼電器KCO,KCO的兩端觸點(diǎn)分別使斷路器1QF、2QF跳閘,從而切斷故障電流。為了防止變壓器內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)因油速不穩(wěn)定,造成重瓦斯觸點(diǎn)時(shí)通時(shí)斷的不可靠動(dòng)作,必須選用帶自保持電流線圈的出口中間繼電器KCO。在保護(hù)動(dòng)作后,借助于斷路器的輔助觸點(diǎn)1QF1和2QF1來接觸出口回路的自保持。在變壓器加油或換油后及氣體繼電器試驗(yàn)時(shí),為了防止重瓦斯誤動(dòng)作,可以利用切片XB,使重瓦斯暫時(shí)改接到信號(hào)位置,只發(fā)信號(hào)。圖9-2瓦斯保護(hù)的原理接線圖瓦斯保護(hù)具有靈敏度高,動(dòng)作迅速,接線簡單等優(yōu)點(diǎn)。但由于瓦斯保護(hù)不能單獨(dú)作為變壓器的主保護(hù),所以通常是將瓦斯保護(hù)與縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)配合作為變壓器的主保護(hù)。9.2二次回路方案的選擇由于本次設(shè)計(jì)是為工廠供電,而工廠的負(fù)荷均為380V的低壓負(fù)荷,所以采用QP型隔離開關(guān)熔斷器組進(jìn)行保護(hù)。設(shè)備型號(hào)和相關(guān)參數(shù)見表9-1所示。表9-1設(shè)備型號(hào)和相關(guān)參數(shù)型號(hào)QP-2500QP-2500QP-1000QP-315QP-315主極數(shù)3額定絕緣電壓〔A〕AC1000工作電壓〔V〕AC380約定發(fā)熱電流〔A〕250025001000315315約定封閉發(fā)熱電流〔A〕250025001000250250額定工作電流〔A〕2500250025001000315315額定短路電流〔kA〕————100100100最大熔體————1000250250額定斷流接通能力〔kA〕130130603939機(jī)械壽命〔次〕30030010001500015000電壽命〔次〕15155010001000操作力矩〔〕707050輔助觸頭380VA-11〔A〕66444第10章防雷保護(hù)10.1防雷裝置防雷裝置是利用其高出被保護(hù)物的突出地位,把雷引向自身,然后通過引下線和接地裝置,把雷電流泄入大地。常見的防雷裝置有:避雷針、避雷網(wǎng)、避雷帶、避雷線、避雷器等。根據(jù)保護(hù)的對(duì)象不同,接閃器可選用避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)或避雷帶。避雷針主要用于建筑物和構(gòu)筑物的保護(hù);避雷線主要作為電力線路的保護(hù);避雷網(wǎng)和避雷帶主要用于建筑物的保護(hù);防雷的設(shè)備主要有接閃器和避雷器。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。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。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。避雷器是防止雷電侵入波的一種保護(hù)裝置。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(shí),避雷器的火花間隙就被擊穿,或由高阻變?yōu)榈妥?,使過電壓對(duì)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等。10架空線路的防雷措施1.架設(shè)避雷線這是防雷的有效措施,但造價(jià)高,因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設(shè)。35KV的架空線路上,一般只在進(jìn)出變配電所的一段線路上裝設(shè)。而10KV及以下的線路上一般不裝設(shè)避雷線。2.提高線路本身的絕緣水平在架空線路上,可采用木橫擔(dān)、瓷橫擔(dān)或高一級(jí)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根本措施。3.利用三角形排列的頂線兼作防雷保護(hù)線由于3~10KV的線路是中性點(diǎn)不接地系統(tǒng),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(shí),頂線絕緣子上的保護(hù)間隙被擊穿,通過其接地引線對(duì)地泄放雷電流,從而保護(hù)了下面兩根導(dǎo)線,也不會(huì)引起線路斷路器跳閘。4.裝設(shè)自動(dòng)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)0.5s或稍長一點(diǎn)時(shí)間后自動(dòng)重合閘,電弧通常不會(huì)復(fù)燃,從而能恢復(fù)供電,這對(duì)一般用戶不會(huì)有什么影響。5.個(gè)別絕緣薄弱地點(diǎn)加裝避雷器對(duì)架空線路上個(gè)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(gè)別金屬桿等處,可裝設(shè)排氣式避雷器或保護(hù)間隙。10變配電所的防雷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。如變電所的主變壓器在室外或有露天配電裝置時(shí),那么應(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。如果變電所處在其它建筑物的直擊雷防護(hù)范圍以內(nèi)時(shí),那么可不另設(shè)避雷針。按規(guī)定,獨(dú)立避雷針的接地裝置接地電阻。通常采用3~6根長、的鋼管,在裝避雷針的桿塔附近作一排或多排形排列,管間距離5m,打入地下,管頂距地面。接地管間用40mm×4m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根底內(nèi)的鋼筋相焊接,上與避雷針焊接相連。避雷針采用的鍍鋅圓鋼,長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。2.雷電侵入波的防護(hù)〔1〕在10KV電源進(jìn)線的終端桿上裝設(shè)FS4-10型閥式避雷針。引下線采用25mm×4mm的鍍鋅扁銅,下與公共接地網(wǎng)焊接相連,上與避雷器接地端螺栓連接?!?〕在380V低壓架空出線桿上,裝設(shè)保護(hù)間隙,或?qū)⑵浣^緣子的鐵腳接地,用以防護(hù)沿低壓架空線侵入的雷電波。10.2綜合防雷措施現(xiàn)代防雷保護(hù)包括外部防雷保護(hù)(建筑物或設(shè)施的直擊雷防護(hù))和內(nèi)部防雷保護(hù)(雷電電磁脈沖的防護(hù))兩部份,外部防雷系統(tǒng)主要是為了保護(hù)建筑物免受直接雷擊引起火災(zāi)事故及人身平安事故,而內(nèi)部防雷系統(tǒng)那么是防止雷電波侵入、雷擊感應(yīng)過電壓以及系統(tǒng)操作過電壓侵入設(shè)備造成的毀壞,這是外部防雷系統(tǒng)無法保證的。10.綜合防雷措施防雷是一個(gè)很復(fù)雜的問題,不可能依靠一、二種先進(jìn)的防雷設(shè)備和防雷措施就能完全消除雷擊過電壓和感應(yīng)過電壓的影響,必須針對(duì)雷害入侵途徑,對(duì)各類可能產(chǎn)生雷擊的因素進(jìn)行排除,采用綜合防治——接閃、均壓、屏蔽、接地、分流〔保護(hù)〕,才能將雷害減少到最低限度。1.接閃接閃裝置就是我們常說的避雷針、避雷帶、避雷線或避雷網(wǎng),接閃就是讓在一定程度范圍內(nèi)出現(xiàn)的閃電放電不能任意地選擇放電通道,而只能按照人們事先設(shè)計(jì)的防雷系統(tǒng)的規(guī)定通道,將雷電能量泄放到大地中去。2.均壓接閃裝置在接閃雷電時(shí),引下線立即產(chǎn)生高電位,會(huì)對(duì)防雷系統(tǒng)周圍的尚處于地電位的導(dǎo)體產(chǎn)生旁側(cè)閃絡(luò),并使其電位升高,進(jìn)而對(duì)人員和設(shè)備構(gòu)成危害。為了減少這種閃絡(luò)危險(xiǎn),最簡單的方法是采用均壓環(huán),將處于地電位的導(dǎo)體等電位連接起來,一直到接地裝置。室內(nèi)的金屬設(shè)施、電氣裝置和電子設(shè)備,如果其與防雷系統(tǒng)的導(dǎo)體,特別是接閃裝置的距離達(dá)不到規(guī)定的平安要求時(shí),那么應(yīng)該用較粗的導(dǎo)線把它們與防雷系統(tǒng)進(jìn)行等電位連接。這樣在閃電電流通過時(shí),室內(nèi)的所有設(shè)施立即形成一個(gè)“等電位島”,保證導(dǎo)電部件之間不產(chǎn)生有害的電位差,不發(fā)生旁側(cè)閃絡(luò)放電。完善的等電位連接還可以防止閃電電流入地造成的地電位升高所產(chǎn)生的還擊。為了徹底消除雷電引起的毀壞性的電位差,就特別需要實(shí)行等電位連接,電源線、信號(hào)線、金屬管道等都要通過過壓保護(hù)器進(jìn)行等電位連接,各個(gè)內(nèi)層保護(hù)區(qū)的界面處同樣要依此進(jìn)行局部等電位連接,并最后與等電位連接母排相連。3.屏蔽屏蔽就是利用金屬網(wǎng)、箔、殼或管子等導(dǎo)體把需要保護(hù)的對(duì)象包圍起來,使雷電電磁脈沖波入侵的通道全部截?cái)?。所有的屏蔽套、殼等均需要接地。屏蔽是防止雷電電磁脈沖輻射對(duì)電子設(shè)備影響的最有效方法。4.接地接地就是讓已經(jīng)內(nèi)入防雷系統(tǒng)的閃電電流順利地流入大地,而不能讓雷電能量集中在防雷系統(tǒng)的某處對(duì)被保護(hù)物體產(chǎn)生破壞作用,
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