供配电课程设计--变配电所操作及配电箱接线设计.doc

供配电课程设计专 业：电气工程及其自动化 设计题目： 供配电课程设计 班级：8888 学生姓名：888 学号： 8888 指导教师： 888 分院院长： 888 教研室主任： 888 电气工程学院目录第一章变电所51.1 变电所介绍51.2 变电所的类型5第二章倒闸操作72.1倒闸操作分类72.2变配电所供电操作步骤：72.3倒闸操作步骤：7第三章母线检修83.1母线的检修工艺8第四章低压配电柜94.1电流互感器基本概念和基本原理94.2熔断器94.3漏电断路器104.4继电器124.5交流接触器14学习心得16参考文献17一、课程设计任务书 1、题目：变配电所操作及配电箱接线设计设计内容:变配电所供电操作、母线检修操作、变压器维修操作、倒闸操作、配电箱安装及接线。设计要点:1 根据具体要求（1）完变配电所供电操作；（2）设计具体母线检修操作的步骤；（3）确定变压器运行方式，并且完成变压器退出、投入以及维修操作的步骤设计，并且操作；（4）倒闸操作；（5）完成配电箱的设计、安装及具体接线场；（6）完成变配电所主接线图的绘制；（7）完成配电箱安装图纸的绘制。二、要求：1、指导教师能够提供实际工程设计的指导工作，尽量使课程设计接近实际设计工作；发挥学生的主观能动性，引导学生按照国家标准、行业规范进行设计工作；灌输行业、企业文化。 2、学生需要自主完成电气施工图纸的绘制并完成课程设计论文。三、设计提交材料：1电气施工图纸两张。 2课程设计论文一份。 3课程设计任务书一份。四、设计依据民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92)；建筑物防雷设计规范(GB50058-92)；住宅设计标准(DGJ08-20-2001,J10090-2001);住宅设计规范(GB50096-1999)；五、设计进度（2013年6月7日至6月29日） 时间设计内容7日布置设计任务、查阅资料1018日制定设计方案、完成变配电所练习1925日安装配电箱2628日绘制图纸、整理论文六、答疑时间及地点新实验楼电气自动化实验室，新实验楼321全天答疑第一章变电所1.1 变电所介绍变电所就是电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、潮流（电力系统中各节点和支路中的电压、电流和功率的流向及分布）控制以及输配电线路和主要电工设备的保护。1.2 变电所的类型1.按电压等级可分为超高压、高压、中压变电站和低压变电站。电压在1kV以下的称为低压；电压为110kV的称为中压；电压高于10kV低于330kV的称为高压；电压在330kV以上的称为超高压。2.按供电对象的差异可分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站。3.根据其在电力系统中的低位和作用，可以分为枢纽变电站、中间变电站、区域（地方）变电站、企业变电站和末端（用户）变电站：(1）枢纽变电站：枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV及以上，联系多个电源，出现回路多，变电容量大；全站停电后将造成大面积停电，或系统瓦解，枢纽变电站对电力系统运行的稳定和可靠性起到重要作用。(2）中间变电站：中间变电站位于系统主干环行线路或系统主要干线的接口处，电压等级一般为330220kV，汇集23个电源和若干线路。全站停电后，将引起区域电网的解列。(3) 地区变电站：地区变电站是一个地区和一个中、小城市的主要变电站，电压等级一般为220kV，全站停电后将造成该地区或城市供电的紊乱。(4）企业变电站：企业变电站是大、中型企业的专用变电站，电压等级35220kV，12回进线。4.按其容量和馈线的多少可分为大、中、小型变电站。5.按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站和无人值班变电站。目前，我国变电站按电压等级分为3.5万伏变电站、11万伏变电站、22万伏变电站和50万伏变电站。6.还有根据变电站围护结构分为土建变电站和箱式变电站。箱式变电站又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于20世纪60年代至70年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，电力部也相应制定了部颁标准，但应用并不广泛，到90年代末期，特别是农网改造工程启动后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村10110kv中小型变(配)电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造，因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村电网改造，被誉为21世纪变电站建设的目标模式第二章倒闸操作2.1倒闸操作分类1.监护操作：由两人进行同一项的操作。监护操作时，其中一人对设备较为熟悉者作监护。特别重要和复杂的倒闸操作，由熟练的运行人员操作，运行值班负责人监护。a.单人值班的变电站操作时，运行人员根据发令人用电话传达的操作指令填用操作票，复诵无误。2.实行单人操作的设备、项目及运行人员需经设备运行管理单位批准，人员应通过专项考核。运行、热备用、冷备用、检修a.运行状态:是指设备的隔离开关及断路器都在合闸位置。b.热备用状态:是指设备隔离开关在合闸位置，只断开断路器的设备。c.冷备用状态：是指设备断路器，隔离开关均在断开位置，未作安全措施。d.检修状态:指电气设备的断路器和隔离开关均处于断开位置，并按“安规”和检修要求做好安全措施。2.2变配电所供电操作步骤：a按上后下顺序闭合刀闸开关QS1和QS6、QS3和QS10b闭合断路器QF1和QF2c按上下顺序闭合刀闸开关QS14QS19、QS17和QS20d闭和断路器QF4和QF7、QF6和QF8e启动负载（若功率因数低于0.9进行电容补偿）2.3倒闸操作步骤：a打开母联开关b按先后顺序闭和刀闸开关QS8和QS7c闭和断路器QF3d闭合刀闸开关QS5和QS13、QS9和QS18e关断刀闸开关QS6和QS14、QS10和QS17f断开断路器QF3g断开刀闸开关QS7和QS8h35kv2#母线接地进行检修第三章母线检修3.1母线的检修工艺1.硬母线的检修a.全面清扫母线、母线伸缩节、热缩护套及支持瓷瓶。b.仔细检查支持瓷瓶表面应清洁、光亮、无裂纹。破损及闪络痕迹，绝缘子安装牢固无松动现象。检查母线应光洁平整，不应有裂纹、折皱、夹杂物、变形、扭曲及歪斜现象，当母线水平放置时，母线支持夹板的上部应与母线保持1mm1.5mm的间隙，母线立放时，夹板上部与母线保持1.5mm2mm的间隙，保证母线能自由伸缩。c.检查母线夹板应平整牢固，检查紧固螺丝，以防振动脱落。母线的相色漆应完整，鲜明。d.母线接头部分及支持连接处不得涂漆；供携带型接地线挂接的接触面上不得涂漆，不刷漆部分的长度应为母线的宽度和直径，且不小于50mm，并在其两侧涂以宽度为10mm的黑色标志带。为防止接头部分接触面氧化及进水，可在母线接触部分侧面及缝处涂透明漆。e.检查母线伸缩节与母线的连接应牢固，软连接片无断裂现象，伸缩节系用0.2mm0.5mm厚的铜片或铝片叠成，其总截面应不小于母线截面。检查母线接头平整，弹簧垫齐全，弹簧垫应具有良好弹性。f.检查所有母线接头无过热现象，连接螺丝应紧固，0.05mm塞尺检查接触面的接触情况，塞尺塞入深度不得超过5mm，否则应分解接头连接，修整接触面，并涂少许凡士林油后进行连接，直至测量合格。g.焊接连接的母线，检查焊接处应无裂纹、变形及过热现象。h.检查母线接头处的示温片应无熔化、缺少部分应补齐，发现示温片熔化时，应查明原因，并进行处理。第四章低压配电柜4.1电流互感器基本概念和基本原理1.基本概念电流互感器是一种互感器，在正常使用条件下其二次电流与一次电流实质上成正比，而其相位差在联结方法正确时接近于零的互感器。2.电流互感器主要分为两大类：测量级互感器和保护级互感器。电力线路中的电流各不相同，通过电流互感器一、二次绕组匝数比的配置，可以将不同的线路电流变换成较小的标准电流值，一般是5A或1A，这样可以减小仪表和继电器的尺寸，简化其规格，有利于这些设备的小型化、标准化。3.电流互感器的主要作用是：a.传递信息供给测量仪表、仪器或继电保护、控制装置b.使测量、保护和控制装置与高电压相隔离c.有利于测量仪器、仪表和保护、控制装置的小型化、标准化4.2熔断器1.熔断器概念熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开；运用这种原理制成的一种电流保护器。熔断器广泛应用于高低压配电系统和控制系统以及用电设备中，作为短路和过电流的保护器，是应用最普遍的保护器件之一。熔断器是一种过电流保护器。熔断器主要由熔体和熔管以及外加填料等部分组成。使用时，将熔断器串联于被保护电路中，当被保护电路的电流超过规定值，并经过一定时间后，由熔体自身产生的热量熔断熔体，使电路断开，从而起到保护的作用。以金属导体作为熔体而分断电路的电器，串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，熔体自身将发热而熔断，从而对电力系统、各种电工设备以及家用电器都起到了一定的保护作用。具有反时延特性，当过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。因此，在一定过载电流范围内至电流恢复正常，熔断器不会熔断，可以继续使用。熔断器主要由熔体、外壳和支座3 部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。2.熔断器工作原理利用金属导体作为熔体串联于电路中，当过载或短路电流通过熔体时，因其自身发热而熔断，从而分断电路的一种电器。熔断器结构简单，使用方便，广泛用于电力系统、各种电工设备和家用电器中作为保护器件。3.熔断器特点熔体额定电流不等于熔断器额定电流，熔体额定电流按被保护设备的负荷电流选择，熔断器额定电流应大于熔体额定电流，与主电器配合确定。熔断器主要由熔体、外壳和支座 3部分组成，其中熔体是控制熔断特性的关键元件。熔体的材料、尺寸和形状决定了熔断特性。熔体材料分为低熔点和高熔点两类。低熔点材料如铅和铅合金，其熔点低容易熔断，由于其电阻率较大，故制成熔体的截面尺寸较大，熔断时产生的金属蒸气较多，只适用于低分断能力的熔断器。高熔点材料如铜、银，其熔点高，不容易熔断，但由于其电阻率较低，可制成比低熔点熔体较小的截面尺寸，熔断时产生的金属蒸气少，适用于高分断能力的熔断器。熔体的形状分为丝状和带状两种。改变变截面的形状可显著改变熔断器的熔断特性。熔断器具有反时延特性，即过载电流小时，熔断时间长；过载电流大时，熔断时间短。所以，在一定过载电流范围内，当电流恢复正常时，熔断器不会熔断，可继续使用。熔断器有各种不同的熔断特性曲线，可以适用于不同类型保护对象的需要。4. 熔断器作用安装在电路中，保证电路安全运行的电器元件。当电路发生故障或异常时，伴随着电流不断升高，并且升高的电流有可能损坏电路中的某些重要器件或贵重器件，也有可能烧毁电路甚至造成火灾。若电路中正确地安置了熔断器，那么，熔断器就会在电流异常升高到一定的高度和一定的时候，自身熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。熔断切断电流，从而起到保护电路安全运行的作用。4.3漏电断路器1.漏电断路器概念漏电断路器（residual current circuit-breaker）电路中漏电电流超过预定值时能自动动作的开关。常用的漏电断路器分为电压型和电流型两类，而电流型又分为电磁型和电子型两种。 漏电断路器用于防止人身触电，应根据直接接触和间接接触两种触电防护的不同要求来选择。2.漏电断路器类型电压型漏电断路器用于变压器中性点不接地的低压电网。其特点是当人身触电时，零线对地出现一个比较高的电压，引起继电器动作，电源开关跳闸。电流型漏电断路器主要用于变压器中性点接地的低压配电系统。其特点是当人身触电时，由零序电流互感器检测出一个漏电电流，使继电器动作，电源开关断开。3.漏电断路器选用原则根据使用目的和电气设备所在的场所来选择a直接接触触电的防护因直接接触触电的危害比较大，引起的后果严重，所以要选用灵敏度较高的漏电断路器，对电动工具、移动式电气设备和临时线路，应在回路中安装动作电流为30mA，动作时间在0.1s之内的漏电断路器。对家用电器较多的居民住宅，最好安装在进户电能表后。如果一旦触电容易引起二次伤害（比如高空作业），应在回路中安装动作电流为15mA，动作时间在US之内的漏电断路器。对于医院中的电气医疗设备，应安装动作电流为6mA，动作时间在US之内的漏电断路器。b.间接接触触电防护不同场所的间接接触触电，能对人身造成不同程度的伤害，所以，不同场所应安装不同的漏电断路器。对容易触电的危害性较大的场所，要求用灵敏度比较高的漏电断路器。在潮湿场所比在干燥场所触电的危险性要大得多，一般应安装动作电流为15-30mA，动作时间在0.1s之内的漏电断路器。对于水中的电器设备，应安装动作电流为6- l0mA，动作时间在US之内的漏电断路器。对于操作人员必须站在金属物体上或金属容器内的电气设备，只要电压高于24V,就应安装动作电流为15mA以下，动作时间在US之内的漏电断路器。对电压为220V或380V的固定电气设备，当外壳接地电阻在500fZ以下时，单机可安装动作电流为30mA，动作时间在0.19之内的漏电断路器。对额定电流在100A以上的大型电气设备或带有多台用电设备的供电回路，可安装动作电流为50-100mA的漏电断路器，对用电设备的接地电阻在1000以下时，可安装动作电流为200-500mA的漏电断路器。根据电路和设备的正常泄漏电流来选择a.单机配用的漏电断路器动作电流应大于设备正常运行时泄漏电流的4倍。b.用于分支线路的漏电断路器，动作电流应大于线路正常运行时泄漏电流的2.5倍，同时也要大于线路中泄漏电流最大的电气设备的泄漏电流的4倍。3)主干线或全网总保护的漏电断路器，其动作电流应大于电网正常运行时泄漏电流的2.5倍。如果不容易测量线路或电气设备的泄漏电流，可按照下面的经验公式进行估算：照明回路或居民生活用电回路：漏电断路器的动作电流IDZISJ/2000；动力与照明混合回路：漏电断路器的动作电流IDZISJ/1000.公式中IDZ为漏电断路器动作电流，ISJ为电路中的最大电流。a.单相220V电源供电的电气设备应选用二极二线式或单极二线式漏电断路器。b.三相三线制380V电源供电的电气设备，应选用三极四线式或四极四线式漏电断路器。4.漏电断路器接线1.应按照漏电断路器上的电源和负载标志进行接线，不得将两者接反。2.保护线不得穿过零序电流互感器，当采用三相五线制或单相三线制时，保护线必须接在漏电断路器进线端的保护干线上，中途不得穿过零序电流互感器。3.单相照明电路、三相四线制配电线路以及其他使用工作零线的线路或设备，零线必须穿过零序电流互感器。4.在变压器中性点直接接地的系统中，一旦装设了漏电断路器，工作零线自穿过零序电流互感器后就只能当作工作零线使用，不能重复接地，也不能与其他线路的工作零线相连。5.用电设备只能接在漏电断路器的负荷侧，不允许一端接在负荷侧，而另一端接在电源侧。6.三相四线制或三相五线制下单相与三相负荷混用的线路中，要尽量使三相负荷平衡4.4继电器1.简述：继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统（又称输入回路）和被控制系统（又称输出回路），通常应用于自动控制电路中，它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。2.继电器的定义继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热，又称激励量）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。3.继电器的电符号和触点形式继电器线圈在电路中用一个长方框符号表示，如果继电器有两个线圈，就画两个并列的长方框。同时在长方框内或长方框旁标上继电器的文字符号“J”。继电器的触点有两种表示方法：一种是把它们直接画在长方框一侧，这种表示法较为直观。另一种是按照电路连接的需要，把各个触点分别画到各自的控制电路中，通常在同一继电器的触点与线圈旁分别标注上相同的文字符号，并将触点组编上号码，以示区别。4.继电器的触点有三种基本形式： a.动合型（H型）线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合。以合字的拼音字头“H”表示。 b.动断型（D型）线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开。用断字的拼音字头“D”表示。 c.转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。这样的触点组称为转换触点。用“转”字的拼音字头“z”表示。5.继电器按作用原理分类：a.电磁继电器 在输入电路内电流的作用下，由机械部件的相对运动产生预定响应的一种继电器。 它包括直流电磁继电器、交流电磁继电器、磁保持继电器、极化继电器、舌簧继电器,节能功率继电器。 b.固态继电器 输入、输出功能由电子元件完成而无机械运动部件的一种继电器。 c.时间继电器 当加上或除去输入信号时，输出部分需延时或限时到规定的时间才闭合或断开其被控线路的继电器。 d.温度继电器 当外界温度达到规定值时而动作的继电器. e.风速继电器 当风的速度达到一定值时，被控电路将接通或断开。 f.加速度继电器 当运动物体的加速度达到规定值时，被控电路将接通或断开。 g.其它类型的继电器 如光继电器、声继电器、热继电器等。 6.继电器的选择：a按使用环境选型使用环境条件主要指温度（最大与最小）、湿度（一般指40下的最大相对湿度）、低气压（使用高度1000米以下可不考虑）、振动和冲击。此外，尚有封装方式、安装方法、外形尺寸及绝缘性等要求。由于材料和结构不同，继电器承受的环境力学条件各异，超过产品标准规定的环境力学条件下使用，有可能损坏继电器，可按整机的环境力学条件或高一级的条件选用。 对电磁干扰或射频干扰比较敏感的装置周围，最好不要选用交流电激励的继电器。选用直流继电器要选用带线圈瞬态抑制电路的产品。那些用固态器件或电路提供激励及对尖峰信号比较敏感地地方，也要选择有瞬态抑制电路的产品。 b.按输入信号不同确定继电器种类按输入信号是电、温度、时间、光信号确定选用电磁、温度、时间、光电继电器，这是没有问题的。这里特别说明电压、电流继电器的选用。若整机供给继电器线圈是恒定的电流应选用电流继电器，是恒定电压值则选用电压继电器c.输入参量的选定与用户密切相关的输入量是线圈工作电压（或电流），而吸合电压（或电流）则是继电器制造厂控制继电器灵敏度并对其进行判断、考核的参数。对用户来讲，它只是一个工作下极限参数值。控制安全系数是工作电压（电流）/吸合电压（电流），如果在吸合值下使用继电器，是不可靠的、不安全的，环境温度升高或处于振动、冲击条件下，将使继电器工作不可靠。整机设计时，不能以空载电压作为继电器工作电压依据，而应将线圈接入作为负载来计算实际电压，特别是电源内阻大时更是如此。当用三极管作为开关元件控制线圈通断时，三极管必须处于开关状态，对6VDC以下工作电压的继电器来讲，还应扣除三极管饱和压降。当然，并非工作值加得愈高愈好，超过额定工作值太高会增加衔铁的冲击磨损，增加触点回跳次数，缩短电气寿命，一般，工作值为吸合值的1.5倍，工作值的误差一般为10%。 d.根据负载情况选择继电器触点的种类和容量国内外长期实践证明，约70%的故障发生在触点上，这足见正确选择和使用继电器触点非常重要。 触点组合形式和触点组数应根据被控回路实际情况确定。动合触点组和转换触点组中的动合触点对，由于接通时触点回跳次数少和触点烧蚀后补偿量大，其负载能力和接触可靠性较动断触点组和转换触点组中的动断触点对要高，整机线路可通过对触点位置适当调整，尽量多用动合触点。 根据负载容量大小和负载性质（阻性、感性、容性、灯载及马达负载）确定参数十分重要。认为触点切换负荷小一定比切换负荷大可靠是不正确的，一般说，继电器切换负荷在额定电压下，电流大于100mA、小于额定电流的75%最好。电流小于100mA会使触点积碳增加，可靠性下降，故100mA称作试验电流，是国内外专业标准对继电器生产厂工艺条件和水平的考核内容。由于一般继电器不具备低电平切换能力，用于切换50mV、50A以下负荷的继电器订货，用户需注明，必要时应请继电器生产厂协助选型。 继电器的触点额定负载与寿命是指在额定电压、电流下，负载为阻性的动作次数，当超出额定电压时，可参照触点负载曲线选用。7.继电器的作用继电器一般都有能反映一定输入变量（如电流、电压、功率、阻抗、频率、温度、压力、速度、光等）的感应机构（输入部分）；有能对被控电路实现“通”、“断”控制的执行机构（输出部分）；在继电器的输入部分和输出部分之间，还有对输入量进行耦合隔离，功能处理和对输出部分进行驱动的中间机构（驱动部分）。 作为控制元件，概括起来，继电器有如下几种作用： a.扩大控制范围。例如，多触点继电器控制信号达到某一定值时，可以按触点组的不同形式，同时换接、开断、接通多路电路。 b.放大。例如，灵敏型继电器、中间继电器等，用一个很微小的控制量，可以控制很大功率的电路。 c. 综合信号。例如，当多个控制信号按规定的形式输入多绕组继电器时，经过比较综合，达到预定的控制效果。 d.自动、遥控、监测。例如，自动装置上的继电器与其他电器一起，可以组成程序控制线路，从而实现自动化运行。 工厂专业生产各式时间继电器、电磁继电器、电子继电器、大功率继电器、液位继电器、固态继电器、大功率继电器、小型继电器、计时器 计数器继电器等。 继电器实质是一种传递信号的电器，它根据输入的信号达到不同的控制目的。 继电器一般是用来接通和断开控制电器的如在直流电动机里的电流继电器，当电流过小或过大时，它检测到这种电流信号后便控制电动机的启停；还有如热继电器，如电动机长期过载而使温度过高时，它便控制电动机停止4.5交流接触器交流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。它利用主接点来开闭电路，用辅助接点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。 交流接触器的接点，由银钨合金制成，具有良好的导电性和耐高温烧蚀性。1.工作原理当线圈通电时,静铁芯产生电磁吸力,将动铁芯吸合,由于触头系统是与动铁芯联动的,因此动铁芯带动三条动触片同时运行,触点闭合,从而接通电源。当线圈断电时,吸力消失, 动铁芯联动部分依靠弹簧的反作