毕业设计（论文）-配电所接线方案设计.doc

I 摘摘 要要 电力负荷及用电量有它的独特客观规律性 分析研究其特性和变化发展规律 是应用解 决供电 配电 用电 节电等工程问题的基础 在确定了工程的计算负荷及编制后接下来就 应根据计算数据来合理的选择变压器的台数 容量来组建变电所 变电所是电力系统的基本 单元 它由变压器 母线 断路器 隔离开关等 高压配电所的母线 通常采用单母线制 如果是两路以上的电源进线时 则采用高压隔 离开关或高压断路器的单母线制 高压配电室在总体布局上应尽量靠近电源引入端 要求电 缆进线短 架空线进线直 工程变配电所中的高压配电室一般采用成套开关柜进行安装 低压配电室在总布置上应与变压器室相邻近 不仅要使变压器低压引出母线到低压屏的 距离尽量缩短 而且步线尽量直 以减少做母线弯头的施工难度 选择补偿设备 根据实际情况 从实用性 可靠性入手 将费效比最大化 工厂供电要 求的功率因数应在 0 88 以上 这里按 dip 车间的设计要求将功率因数提高到 0 9 关键字关键字 负荷 变压器 母线 补偿 功率因数 II AbstractAbstract Electric load and power consumption have its unique objective regularity analyse and research its characteristic and change the rule of development it is supply power to solve to use distribution spend cable foundation of economizing on electricity when the project question Should be according to calculating the data come to the platform of the rational choice voltage transformer to count next after confirming the calculation load of the project and working out the capacity comes to set up the transformer substation The transformer substation is the elementary cell of the power system it is by the voltage transformer bus bar circuit breaker isolate such electric equipment as the switch etc High pressure distribution bus bar adopt single bus bar system usually if at stocking lining power of two adopt high pressure isolate switch or high pressure single bus bar system of circuit breaker The high pressure electricity distribution room should try one s best to be introduced to the end close to the power in the total arrangement require cable enter line to be short overhead wire stock line to be frank Project turn into distribution high pressure electricity distribution room adopt complete sets of switch cupboard install generally Low voltage electricity distribution room should near with voltage transformer room on not assigning always is it make voltage transformer to be low voltage to draw bus bar reach low voltage distance that rejects try one s best to shorten to want not merely and the step line tries one s best to be straight in order to reduce and make the degree of difficulty of construction of the bus bar elbow Choosing compensate the equipment according to the actual conditions proceed with practicability dependability fee than maximize result The power factor that the factory supplies power and requires should be in 0 88 bring the power factor up to 0 9according to the designing requirement of workshop dip here Keywords Load Voltage transformer Bus bar Compensation Power factor III 目目 录录 摘 要I ABSTRACTII 1 绪 论 2 用电负荷确定及负荷总表 1 1 备用电负荷计算 1 2 照明用电负荷计算 2 变压器的台数及容量 2 1 变压器选择 2 2 选择干线导线截面积 3 配电所接线方案和保护措施 4 低压负荷分配及元件和设备的选择 4 1 负荷开关 熔断器组合电器 4 2 负荷开关 熔断器组合电器保护变压器的优点 5 补偿方式的确定及设备的选择 5 1 有功功率与无功功率 5 2 电力变压器对功率因数的影响 5 3 整流装置对功率因数的影响 5 4 提高功率因数采取的措施 5 4 1 补偿方式的选择 5 4 2 补偿容量的确定 5 4 3 低压成组补偿设备的选择 5 4 4 移相电容器的选择 6 公司电力干线布置图 7 保护装置的选择 7 1 选型问题 7 2 参数选择 7 3 使用维护 7 4 配电线路保护和保护电器的发展 7 4 1 配电线路保护要求 7 4 2 保护电器的类型和发展 7 4 3 熔断器和断路器的比较 7 5 配电线路特点和保护电器选型 IV 7 5 1 配电线路特点和对保护电器的要求 7 5 2 配电线路故障特点 7 5 3 保护电器选型方案 8 防雷及接地装置 8 1 防直击雷的措施 应符合下列要求 8 2 防侧击雷的措施 应符合下列要求 8 3 防感应雷措施 应符合下列要求 8 4 防雷电波入侵的措施 应符合下列要求 8 5 配电变压器防雷保护措施 8 5 1 在配电变压器高压侧装设避雷器 8 5 2 高 低压侧接地分开的保护方式 8 6 配电变压器防雷保护措施应用 8 7 阀型避雷器的安装 8 8 接地装置配置 8 8 1 接地极 8 8 2 接地导体 致 谢 参考文献 1 1 绪绪 论论 能源对于经济建设具有先导性和基础性的作用 而作为常规能源的电能易于由其他的能 量转化而来 又易于转换成其他形式的能量 它是工程动力的主要能源与动力 电能是高级形式的二次能源 它用途广泛 使用方便 并最清洁 20 世纪 60 年代以后 世界电力总消费量一直保持每十年约增加一倍的趋势 根据资料统计 国家电力资源的 50 70 以上都为工厂及各种工厂用电所耗用 由此可见 工厂及工程是电能的主要用 户 利用电能易于满足工程要求 保证工程质量 提高劳动生产率 减少能量的损失 进一 步节约原料和材料 并提高机械化和自动化的水平 1 工厂供电系统是电力系统中的终端网络 它由总降压变电所 配电所 工厂变电所和高 低压用电设备等通过线路构成整体 进线线路是指高压输电线路进入总降压变电所的输电线 路 当工厂输电负荷要求不大时 可直接由市电引进 工厂高压配电网是指总降压变电所与 工厂变电所之间的网络 工厂低压配电网是指工地变电所与用电设备之间的网络 由于各工 厂的总负荷量的大小 各设备的分布 工厂与供电电源之间的距离 以及地区电网的供电条 件等因素的不同 工厂供电系统的环节也不是固定不边的 由于这些特殊性 工厂供电系统的主接线 选择设备 进行电力负荷计算 进行短路电 流计算和继电保护选择等方面都有其自身的特点 它应满足以下基本要求 1 安全 在电能的供应和分配使用中不应发生人事事故和设备事故 2 可靠 对于工厂供电的一级 二级负荷因突然停电会造成设备损坏或人身伤亡 以及较大经济损失的或社会秩序的混乱 因此 必须有两个回路供电 当取得两回路有困难 时 允许由一回路专用线供电 3 优质 应满足用户对电压 频率 波形不畸变等电能质量的要求 4 经济 供电系统应投资少 运行费用低 以提高效率 2 2 2 用电负荷确定及负荷总表用电负荷确定及负荷总表 工程概况 本工程为台晶公司 dip 线第二期工程 设备设置蒸镀机 2 台 固定点胶机 6 台 微调机 10 台 焊封机 6 台 电烘烤箱 3 组 电清洗机 16 台 自动排片机 2 台 中检机 10 台 总检机 12 台 编制依据 施工现场实际情况 施工现场勘察 配电箱位置的选择要求 接近负荷中心 进出线方便 接近电源侧 尽量设在污源的上风侧 尽量避开多尘 震动 高温 潮湿和爆炸为灾危险场所 不应设厕所 浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面 电力负荷及用电量有它的独特客观规律性 分析研究其特性和变化发展规律 是应用 解决供电 配电 用电 节电等工程问题的基础 3 表 2 1 工厂用电负何总表 编号设备名称铭牌技术数据换算设备容量 1 电烤箱 45kw31 5kw 2 电烤箱 5 5kw3 85kw 3 电烤箱 90kw63kw 4 总检机 18 5kw 4 74kw51 8kw 5 总检机 5 5kw 4 3kw15 4kw 6 总检机0 75kw 4 22kw2 1kw 7 焊封机 2 2kw 6 13 2kw9 24kw 8 排片机 2 2kw 2 4 4kw3 08kw 9 微调机1 4k 10 14kw 4 2kw 10 蒸镀机 22kw 2 44kw jc 50 14kw 11 11 电清洗机 11 3kw7 9kw 12 点胶机 1 5kw 6 9kw6 3kw 13 微调机 5 14k 10 51 4kw jc 40 29 2kw 14 照明 24kw24kw 1 11 1 备用电负荷计算备用电负荷计算 1 电烤箱 查表 Kx 0 7cos 0 68tg 1 08 Pjs1 Kx Pel 0 7 45 31 5kw 千瓦 1 台 Qjs1 Pjsl tg 31 5 1 08 34 02kvar Pjs2 Kx Pe2 0 7 5 5 3 85kw 5 5 千瓦 1 台 Qjs2 Pjs2 tg 3 85 1 08 4 158kvar Pjs3 Kx Pe3 0 7 90 63kw 90 千瓦 1 台 Qjs3 Pjs3 tg 63 1 08 68 04kvar 2 总检机 查表 Kx 0 7 cos 0 68 tg 1 08 Pjs4 Kx Pe4 0 7 18 5 4 51 8kw 18 5 千瓦 4 台 Qjs4 Pjs4 tg 51 8 1 08 55 94kvar Pjs5 Kx Pe5 0 7 5 5 4 15 4kw 5 5 千瓦 4 台 Qjs5 Pjs5 tg 15 4 1 08 16 63kvar Pjs6 Kx Pe6 0 7 0 75 4 2 1kw 0 75 千瓦 4 台 Qjs6 Pjs6 tg 2 1 1 08 2 27kvar 3 焊封机 查表 Kx 0 7cos 0 7 tg 1 02 Pjs7 Kx Pe7 0 7 2 2 6 9 24kw 2 2 千瓦 6 台 Qjs7 Pjs7 tg 9 24 1 02 9 42kvar 4 排片机 查表 Kx 0 7cos 0 7 tg 1 02 Pjs8 Kx Pe8 0 7 2 2 2 3 08kw 2 2 千瓦 2 台 Qjs8 Pjs8 tg 3 08 1 02 3 14kvar 5 微调机 查表 Kx 0 3cos 0 7 tg 1 02 Pjs9 Kx Pe9 0 3 14 4 2kw 14 千瓦 1 台 Qjs9 Pjs9 tg 4 2 1 02 4 284kvar 6 蒸镀机 查表 Kx 0 45 tg 1 98 先将 jc 50 统一换算到 jc 100 时的额定容量 Pe10 jc jc100 Pn 0 5 22 2 31 11 kw 22 千瓦 2 台 Pjs10 Kx Pe10 0 45 31 11 14 kw Qjs10 Pjs10 tg 14 1 98 27 72 kvar 7 电清洗机 查表 Kx 0 7 cos 0 7 tg 1 02 Pjs11 Kx Pe11 0 7 11 3 7 9kw 11 3 千瓦 1 台 Qjs11 Pjs11 tg 7 9 1 02 8kvar 8 点胶机 查表 Kx 0 7 cos 0 7 tg 1 02 Pjs12 Kx Pe12 0 7 1 5 6 6 3kw 1 5 千瓦 6 台 Qjs12 Pjs12 tg 6 3 1 02 6 43kvar 9 微调机 查表 Kx 0 3 cos 0 7 tg 1 02 先将 jc 40 统一换算到 jc 25 时的额定容量 Pe13 jc 2Pe 0 4 2 25 7 3 97 kw 25 7 千瓦 3 台 Pjs13 Kx Pe13 0 3 97 29 2kw 1 5 千瓦 6 台 Qjs13 Pjs13 tg 29 2 1 02 29 84kvar 总负荷计算 干线同期系数 Kx 0 9 总有功功率 PjZ Kx Pjs1 Pjs2 Pjsn 0 9 31 5 3 85 63 51 8 15 4 2 1 9 24 3 08 4 2 14 7 9 6 3 29 2 206 kw 总无功功率 Qjz Kx Qjs1 Qjs2 Qjsn 0 9 34 02 4 16 68 04 55 94 16 63 2 27 9 42 3 14 4 28 27 72 8 6 43 29 84 266 86kvar 总视在功率 Sjz1 Pjz2 Qjz 2 337 12KVA 1 21 2 照明用电负荷计算照明用电负荷计算 查表 Kx 0 8 镝灯 3 5kw5 台 Pjz1 3 5 5 19 25KVA 荧光灯 0 04kw40 台 Pjz2 0 04 1 2 40 2 KVA 白炽灯 0 04kw50 台 Pjz3 0 06 50 3 KVA 总视在功率 Sjz2 Kx Pjz1 Pjz2 Pjz3 0 8 24 5 19 4 KVA 2 2 变压器的台数及容量变压器的台数及容量 在确定了工程的计算负荷及编制后接下来就应根据计算数据来合理的选择变压器的台 数 容量来组建变电所 变电所是电力系统的基本单元 它由变压器 母线 断路器 隔离 开关等电气设备组成用以变压和接受 分配电能 变压器的选择除了考虑其容量外 还要考虑其过负荷运行能力 变压器在正常运行中 其负荷并非总是以满负荷连续运行 在一定条件下允许超出其额定容量过载运行 4 选择变压器容量和数量的问题实际是选择合理的备用容量的问题 一般总降压变电所装 两台变压器 若两台变压器容量和规格相同时有明备用和暗备用两种 对于一般工程 如装 一台变压器能满足需要的 尽可能选用一台变压器 此外 对于一般工程来说 变压器的类 型尽可能统一 这样可以便于安装和维护及减少备用品种 2 12 1 变压器选择变压器选择 现场总负荷 Sjz Sjz1 Sjz2 337 12 19 4 356 5 KVA 因地制宜选择 2 台变压器 200KVA 供电 故 Se 200KVA 178KVA 2 22 2 选择干线导线截面积选择干线导线截面积 I Sjz 3u 178 3 0 4 262 A 查表选择 YJV 4 95mm2 交联聚乙稀电力电缆两根 16000 0 mm x 5000 0 mm 房间 C B C B C B C E 低压柜 门 低压柜 低压变压器 高压柜 图 2 1 配电室平面布置图 3 3 配电所接线方案和保护措施配电所接线方案和保护措施 高压配电室在总体布局上应尽量靠近电源引入端 要求电缆进线短 架空线进线直 工 程变配电所中的高压配电室一般采用成套开关柜进行安装 由于成套开关柜已在制造厂中装 配完成 仅留有少量的如接线等现场工作要做 一可以缩短工期 二由于成套柜可靠性高 运行维护安全 可减少配电室房屋的体积 简化建筑工程 便于扩建和搬运等优点 高压配电所的母线 通常采用单母线制 方案 1 图 3 1 高压侧一次接线图 SMD 车间进线 dip 车间进线 ACCAP 车间进线 配电网的主要设备是负荷开关 熔断器组合电器 断路器 箱式变电站 自动重合器 自动分段器 环网开关柜和中压电流互感器等 二次设备是自动控制 数据采集 规划 故 障定位 检测计量 通讯等 随着一 二次技术 特别是二次技术 的发展 使两者紧密结合 形成了自动化配电网 例如 自动配电开关设备相互配合的配电自动化系统 称为 ASDAS 基于馈线终端设备 FTU 的配电自动化系统 称为 FTDAS 它们自动对故障线路进行判断及 实现故障隔离 故障排除后 重合器重合恢复供电 在调度中心对配电网负荷测定 进行管 理及重组 因此 决定配电网综合自动化性能的因素有三个 一是一次设备的技术性能 二 是二次设备的技术性能 三是配电网接线方式 6 如果是两路以上的电源进线时 则采用高压隔离开关或高压断路器 其两侧装隔离开关 的单母线制 5 方案 2 图 3 2 高压侧一次接线图 SMD 车间进线 dip 车间进线 ACCAP 车间进线 由于该配电网是采用两路的电源进线 则采用高压隔离开关或高压断路器 其两侧装隔离 开关 的单母线制 选择方案 2 4 4 低压负荷分配及元件和设备低压负荷分配及元件和设备的选择的选择 低压配电室在总布置上应与变压器室相邻近 不仅要使变压器低压引出母线到低压屏的 距离尽量缩短 而且步线尽量直 以减少做母线弯头的施工难度 在电气设备的选择上应按照 按正常运行条件选择 按短路条件进行校验 的原则进行 选择 所谓正常运行条件是指电气设备运行在正常工作电压及正常工作电流状态 所选择的 电气设备的额定电压和额定电流均应大于其装设地点的额定电压和最大工作电流对于低压设 备的选择主要有开关设备 刀闸开关 自动空气开关及熔断器等 7 4 14 1 负荷开关负荷开关 熔断器组合电器熔断器组合电器 负荷开关是用来开 合负载电流的开关装置 它一般具有关合短路电流能力 但是它不 能开断短路电流 负荷开关可以单独使用在远离电源中心 且容量较小的终端变电站 用于 投切无功补偿回路 并联电抗器及电动机等 8 熔断器结构简单 价格便宜 维护方便 仍然具有发展前途 熔断体是熔断器的主要元 件 当熔断体通过的电流超过一定值时 熔断体本身产生的焦耳热 使本身温度升高 在达 到熔断体熔点时 熔断体自行熔断切断过载电流或短路电流 图 4 1 限流熔断器切断短路电流时电流波形 1 切断前电流波形 2 切断过程中电流波形 ia1 截止电流 tb2 动作时间 负荷开关 熔断器组合电器中使用限流型高压熔断器 这种熔断器是依靠填充在熔体周 围的石英砂冷却电弧 达到有效熄灭电弧 用于在强力冷却熄弧过程中建立起高于工作电压 的电弧电压 因而具有很强限流能力 图 1 由曲线可见到 短路开始后电流上升 熔体发 热 温度上升 电流升到 a 点 熔体熔化 由于熔断器的限流作用 电流上升停止 开始沿 ab 线段下降 在 b 点电流下降到零 此时完成熄弧 这种熔断器的整个动作过程发生在密 封的瓷管中 在熄灭电弧时 巨大气流不会冲出管外 熔断器的限流特性 它是指熔断器的开断电路时 最大截止电流和预期电流稳态方均根 的关系 可以从限流特性的截止电流值可估算出被限流熔断器所保护的电器设备内发生短路 故障时产生的机械和热效应 9 负荷开关与熔断器配合使用于箱变和环网柜 可替代断路器 作为变压器的保护开关设 备 4 24 2 负荷开关负荷开关 熔断器组合电器保护变压器的优点熔断器组合电器保护变压器的优点 试验表明 当变压器内部发生故障 为使油箱不爆炸 故障切除时间必须限在 20ms 内 采用断路器保护的话 断路器最快全开断时间 继电保护动作时间 断路器固有动作时间 燃 弧时间 一般需要 2 3 个周波 40mes 60ms 左右 而限流熔断器则可保证在 10ms 以内切除 故障 由于同电压等级负荷开关的价格大约是断路器的价格的 1 4 1 5 而负荷开关 熔断器 的价格仅仅是断路器的价格的 1 3 因此采用负荷开关 熔断器有较大经济性 由于断路器是用于开断短路故障电流 大负荷电流 容性电流等通用的开关设备 因此 体积大 笨重 结构也复杂 相比之下负荷开关体积小 简单易开发 因此选择负荷开关加熔断器的组合来作为变压器的保护 图 4 2 1 号变压器低压接线图 图 4 3 2 号变压器接线图 5 5 补偿方式的确定及设备补偿方式的确定及设备的选择的选择 5 15 1 有功功率与无功功率有功功率与无功功率 在交流电路中 由电源供给负载的电功率有两种 一种是有功功率 一种是无功功率 10 有功功率是保持用电设备正常运行所需的电功率 也就是将电能转换为其他形式能量 机 械能 光能 热能 的电功率 比如 5 5 千瓦的电动机就是把 5 5 千瓦的电能转换为机械 能 带动水泵抽水或脱粒机脱粒 各种照明设备将电能转换为光能 供人们生活和工作照明 有功功率的符号用 P 表示 单位有瓦 W 千瓦 kW 兆瓦 MW 无功功率比较抽象 它是用于电路内电场与磁场的交换 并用来在电气设备中建立和维 持磁场的电功率 它不对外作功 而是转变为其他形式的能量 凡是有电磁线圈的电气设备 要建立磁场 就要消耗无功功率 比如 40 瓦的日光灯 除需 40 多瓦有功功率 镇流器也需 消耗一部分有功功率 来发光外 还需 80 乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用 由于它不对外做功 才被称之为 无功 无功功率的符号用 Q 表示 单位为乏 Var 或千 乏 kVar 无功功率决不是无用功率 它的用处很大 电动机需要建立和维持旋转磁场 使转子转 动 从而带动机械运动 电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的 11 变压器也 同样需要无功功率 才能使变压器的一次线圈产生磁场 在二次线圈感应出电压 因此 没 有无功功率 电动机就不会转动 变压器也不能变压 交流接触器不会吸合 为了形象地说 明这个问题 现举一个例子 农村修水利需要开挖土方运土 运土时用竹筐装满土 挑走的 土好比是有功功率 挑空竹筐就好比是无功功率 竹筐并不是没用 没有竹筐泥土怎么运到 堤上呢 在正常情况下 用电设备不但要从电源取得有功功率 同时还需要从电源取得无功功率 如果电网中的无功功率供不应求 用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场 那 么 这些用电设备就不能维持在额定情况下工作 用电设备的端电压就要下降 从而影响用 电设备的正常运行 无功功率对供 用电产生一定的不良影响 主要表现在 1 降低发电机有功功率的输出 2 降低输 变电设备的供电能力 3 造成线路电压损失增大和电能损耗的增加 4 造成低功率因数运行和电压下降 使电气设备容量得不到充分发挥 从发电机和高压输电线供给的无功功率 远远满足不了负荷的需要 所以在电网中要设 置一些无功补偿装置来补充无功功率 以保证用户对无功功率的需要 这样用电设备才能在 额定电压下工作 这就是电网需要装设无功补偿装置的道理 5 25 2 电力变压器对功率因数的影响电力变压器对功率因数的影响 电力变压器的无功功率消耗 是由于变压器的变压过程是由电磁感应来完成的 是由无 功功率建立和维持磁场进行能量转换的 没有无功功率 变压器就无法变压和输送电能 变 压器消耗无功的主要成分是它的空载无功功率 提高变压器的功率因数就必须降低变压器的 无功损耗 避免变压器空载运行或长期处于低负载运行状态 12 5 35 3 整流装置对功率因数的影响整流装置对功率因数的影响 单就整流系统而言 其功率因数可达到 0 95 但是由于整流系统网侧电流不是正弦波 整流变压器除向电网吸取基波电流外 还向电网送出谐波电流 严重影响并联电容的运行 尽可能减少谐波分量的产生是消除整流装置对功率因数补偿设备影响的根本办法 整流机组 的网侧谐波分量与等效相数有密切关系 提高等效相数是抑制谐波产生的有效措施 电网中的电力负荷如电动机 变压器等 属于既有电阻又有电感的电感性负载 电感性 负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差 通常用相位角 的余弦 cos 来表示 cos 称为功率因数 又叫力率 功率因数是反映电力用户用电设备合理使用状况 电能利 用程度和用电管理水平的一项重要指标 三相功率因数的计算公式为 13 式中 cos 功率因数 P 有功功率 kW Q 无功功率 kVar S 视在功率 kV A U 用电设备的额定电压 V I 用电设备的运行电流 A 功率因数分为自然功率因数 瞬时功率因数和加权平均功率因数 1 功率因数 是指用电设备没有安装无功补偿设备时的功率因数 或者说用电设备本 身所具有的功率因数 自然功率因数的高低主要取决于用电设备的负荷性质 电阻性负荷 白炽灯 电阻炉 的功率因数较高 等于 1 而电感性负荷 电动机 电焊机 的功率因数比 较低 都小于 1 2 加权平均功率因数 是指在一定时间段内功率因数的平均值 其计算公式为 3 瞬时功率因数 是指在某一瞬间由功率因数表读出的功率因数 瞬时功率因数是随 着用电设备的类型 负荷的大小和电压的高低而时刻在变化 5 45 4 提高功率因数采取的措施提高功率因数采取的措施 提高功率因数的方法有两种 一种是改善自然功率因数 另一种是安装人工补偿装置 14 电网中功率因数的高低关系到电能损耗 提高供电质量以及运行经济效益的问题 因此 无功电力应就地平衡 采用供应无功功率的设备来达到提高功率因数 进行人工补偿 常用的人工补偿法有 1 采用移相电容器 即静电电容 2 选用同步电动机 3 安 装同步调相机 在工程供电中 多采用移相电容器进行补偿 对于用电负荷分散及补偿容量较小的企业 一般采用低压补偿方式 对于用电负荷比较 集中而且补偿容量较大的企业 一般采用集中补偿或高低压同时补偿的方式 对于补偿方式和补偿设备的选择 要根据工程的实际情况来确定 提高自然功率因数主要是靠提高变压器 电动机负载率 调整负荷结构 使功率因数达 到最佳 5 4 15 4 1 补偿方式的选择补偿方式的选择 根据移相电容器在工厂供电系统中的装设位置 有高压集中补偿 低压成组补偿和低压 分散补偿三种方式 15 高压集中补偿是将高压移相电容器集中装设在变配电所的 10KV 母线上 这种补偿方式 只能补偿 10KV 母线前 电源方向 所有线路上的无功功率 而此母线后的厂内线路没有得 到无功补偿 所以这种补偿方式的经济效果较后两种补偿方式差 同时因我厂存在整流装置 虽然我们对其进行了调整 但仍然不能完全避免谐波分量的产生 如采用高压集中补偿 会 对高压电容器的安全运行造成严重影响 低压分散补偿 又称个别补偿 是将移相电容器分散地装设在各个车间或用电设备的附 近 这种补偿方式能够补偿安装部位前的所有高低压线路和变电所主变压器的无功功率 因 此它的补偿范围最大 效果也较好 但是这种补偿方式总的设备投资较大 且电容器在用电 设备停止工作时 它也一并被切除 所以利用率不高 低压成组补偿是将移相电容器装设在车间变电所的低压母线上 这种补偿方式能补偿车 间变电所低压母线前的车间变电所主变压器和厂内高压配电线及前面电力系统的无功功率 其补偿范围较大 由于这种补偿能使变压器的视在功率减小从而使变压器容量选得小一些 比较经济 而且它安装在变电所低压配电室内 运行维护方便 综合以上三种补偿方式的优缺点 选择低压成组补偿方式 16 5 4 25 4 2 补偿容量的确定补偿容量的确定 对于变 配 电所 安装的容性无功量应等于装置所在母线上的负载按提高功率因数所 需补偿的容性无功量与变压器所需补偿的容性无功量之和 1 负载所需补偿的装置容量 Kvar 千乏 按下式考虑 QC1 P tg 1 tg 2 Qc1 负荷所需补偿的容性无功量 Kvar P 母线上的平均有功负荷功率 1 补偿前的功率因数角 2 补偿后的功率因数角 2 变压器所需补偿的装置容量 Kvar 千乏 按下式考虑 QC2 UK 100 IO 100 Se Qc2 变压器所需补偿的容性无功量 Kvar Uk 变压器阻抗电压的百分数 I0 变压器空载电流的百分数 Se 变压器额定容量 KVA 补偿前的功率因数 cos P S 206 00 337 12 0 62 工厂供电要求的功率因数应在 0 88 以上 这里按 dip 车间的设计要求将功率因数提高 到 0 9 将功率因数由 0 62 提高到 0 9 所需补偿容量 QC P tg 1 tg 2 cos 206 0 849 0 62 108 4 Kvar 5 4 35 4 3 低压成组补偿设备的选择低压成组补偿设备的选择 选择补偿设备 应在充分考虑安全性的同时 根据实际情况 从实用性 可靠性入手 将费效比最大化 17 5 4 45 4 4 移相电容器的选择移相电容器的选择 选用的电容器为 BSMJ0 415 110 3 型自愈式移相电容器 该电容器的额定工作电压 415V 容量 18Kvar 三相三角形接法 具有自放电功能 最高过电压 110 额定电压 最高 过电流 130 额定电流 电容容量的确定要考虑到开关 接触器的容量 补偿梯度大小对电气设备的影响及维修 成本 还有各工地实际使用习惯 额定电压的确定要考虑到变压器低压母线电压的波动和补偿后母线电压升高的因素 并 联补偿移相电容器的额定电压应大于并联补偿移相电容器的实际工作电压 6 6 公司电力干线布置图公司电力干线布置图 供配电系统的基本接线方式有 18 1 放射式 2 树干式 3 环行式 三种方式各有 各的优缺点 在工厂设计过程中要根据负荷设备的实际情况以及各用电设备的布置来选择一 个经济合理的干线布置图 图 6 1 电力干线接线图 7 7 保护装置的选择保护装置的选择 工厂供电网基本上是开式的单相供电网络 线路距离比较短 通常装设的保护有 带 时限或反时限的过电流保护 速断保护 低电压保护等 熔断器是一种价格经济 结构简单 使用方便的保护器件 在低压系统中运用广泛 因此在低压系统中采用熔断器 对于熔断器 的选择要求有要能躲过变压器允许的长期过负荷电流 能躲过变压器的减峰电流 除此之外 还要考虑熔断器的灵敏度以便在设备发生故障时能可靠 及时的熔断 起到保护作用 19 实践证明 熔断器对于低压电动机的相间短路 单相短路故障和过载是简单而有效的保 护装置 但如果熔断器的型式和参数选择不当或使用维护不利 同样达不到预期的保护效果 现对低压电动机的熔断器保护在选型和使用方面提出下列注意事项 以供参考 7 17 1 选型问题选型问题 1 如果预期短路电流不是太大 如小于 4kA 从经济性角度出发 可优先选用 RM10 RL6 RL7 系列的熔断器 一方面 用户可以方便地自行拆装熔体 另一方面 它们 既可作短路保护又可作过载保护 2 如果预期短路电流较大 应选用分断能力较高的熔断器 如 RT12 RT14 RT15 系列 的熔断器 3 保护电动机的熔断器 一般不要求有较大容量和限流作用 而是希望熔化系数适当 小些 所以 宜选用锌质熔体和铅锡合金熔体 4 RM1 RM2 和 RC1 系列熔断器已经淘汰 所以一般不允许使用瓷插式 RC1A 系列熔断 器作电动机保护 如受条件限制非用它不可 也只能勉强用额定电流为 15A 及以下的熔丝 作为 7 5kW 以下的电动机的过载保护 20 7 27 2 参数选择参数选择 1 熔断器额定电压应符合电动机的运行电压 熔断器的工作电压与其熔管长度及绝缘 强度有关 不能把熔断器用在高于其额定电压的回路中去 也不能把大熔片装到小溶断管中 去 2 熔断器的额定电流应大于电动机回路长期通过的最大工作电流 其壳体的载流部分 和接触部分不会因通过工作电流而损坏 熔断器的额定电流不得小于熔件的额定电流 3 熔断器的极限断路电流应大于流过的最大短路电流 用以保证切断故障电流时 不 致烧毁熔断器 4 熔件的额定电流应按下列三个条件选择 按正常工作条件选择 电动机起动电流可达 4 8 IeD 起动持续时间约为 5 10s 在此条件下 熔断器既不 应老化 也不能熔断 具体的熔断器特性应按生产厂家供给的曲线 由试验得知 熔断器的额定电流约为最大 通过电流的一半时 可满足上述要求 熔件的额定电流可按下式选择 Ie rj Iq K 式中 Iq 电动机起动电流 一般为 4 8 IeD即为电动机额定电流的 4 8 倍 K 比例系数 一般为 1 5 2 5 对不经常起动的电动机 取 2 5 对频繁起动的电动机应取 1 5 绕线式电动机起动电流较小 所取系数可降低为 1 25 应按与控制电器在时间上相互配合选择 当熔断器与电磁接触器配合使用时 应保证熔断器先切断短路或过载电流 接触器在其 后空载断开 已知接触器动作时间为 0 04 0 06s 为此 要求熔断器的熔断时间为 0 02 0 03s 其可靠系数可达 Kk 0 04 0 06s 0 02 0 03 2 根据熔丝熔断试验 当短路电流达 20 25 Ie rj时 其熔断时间能满足 0 02 0 03s 故按下式选取熔体电流 Ie rj Idmax 20 25 式中 Idmax 通过熔断器的最大短路电流 按保证上下级保护之间的选择性要求 要保证选择性 必须使下级保护的动作时间小于上级保护 上级保护的动作值大于下级 保护 应根据其保护特性曲线上的数据及其实际误差来选择熔体电流 若熔断时间的匹配裕 度以 10 来考虑 即 5 5 则必须满足下列条件 t1 1 05 0 95 t2 式中 熔断器熔断时间误差 由产品说明书查得 若无法查得 一般按 50 考虑 t1 对应于故障电流值 从特性曲线上查得的上一级熔体的熔断时间 s t2 对应于故障电流值 从特性曲线上查得的下一级即电动机保护的熔体的熔断时间 s 一般情况下 按 t1 3t2考虑 如果无法查得保护特性曲线 也可按下式选取 Ie rj1 KphIe rj2 式中 IIe rj1 Ie rj2 分别为上级 下级 即电动机保护 熔体的额定电流 Kph 配合系数 一般取 1 8 2 5 熔断器有填料时 取用较小系数 无填料时 取用 较大系数一般情况下 同型号同熔体材料的相邻熔断器 上级的熔件额定电流比下级大 2 3 个等级 21 7 37 3 使用维护使用维护 1 安装前 应检查熔断器的额定电压 额定电流及极限分断能力是否与要求的一致 2 安装时 应保证熔体和触刀及触刀和刀座接触良好 以免熔体温度过高而误动作 同时还要注意不使熔体受到机械损伤 3 安装时 应注意熔断器周围介质的温度与电动机周围介质的温度尽可能一致 以免 保护特性产生误差 4 安装必须可靠 以免有一相接触不良 出现相当于一相断路的情况 致使电动机断 相运行而烧毁 5 如果检查时发现熔体已损伤或熔断 应更换熔体 并注意使换上去的新熔体的规格 与换下来的一致 保证动作的可靠性 6 更换熔体或熔管必须在不带电的情况下进行 7 熔断器的连接线的材料和截面积以及它的温升均应符合规定 不得随意改变 以免 发生误动作 8 熔断器上积有灰尘 应及时清除 对于有动作指示器的熔断器 还应经常检查 发 现熔断器已动作 应及时更换 7 47 4 配电线路保护和保护电器的发展配电线路保护和保护电器的发展 7 4 17 4 1 配电线路保护要求配电线路保护要求 低压配电线路 为了防护在发生故障 如过载 短路和接地故障 时危及人身安全 间 接接触导致的电击 或是线路过热而导致损坏甚至引起电气火灾 配电线路应有必要的防 护措施 以保护线路安全和用电安全 由于低压配电线路遍布各种建筑以致户外各处 发生 故障的几率大 而且有大量非专业人员可能接触 更显得这种防护特别重要 最主要的防护 措施就是在各级配电线路装设保护电器 以保证在电路发生故障时 能有效地断开故障电路 这些保护应符合 GB50054 95 低压配电设计规范 的有关规定 为此 各级线路不仅要设 置保护电器 还必须要正确整定其参数 以保证在规定的时间内可靠切断故障 还要求应有 选择地切断电路 即要求最靠近故障点的保护电器动作 而其上级的保护电器不动作 以使 得切断电路的范围最小 7 4 27 4 2 保护电器的类型和发展保护电器的类型和发展 保护电器主要有两种 一是断路器 二是熔断器 断路器类型很多 从与本文相关的保 护特性看 有非选择型和选择型断路器两大类 此外 还有带漏电防护的断路器 这些保护 电器各有自身的特点 自然也有其不足之处 应根据配电系统各自的具体条件和要求选用 不能简单的用先进或落后给予评价 在当今世界 特别是一些发达国家 断路器产品和技术发展十分迅速 不断研制出更新型 保护功能更完善的断路器 近十年来 差不多每十年左右更新换代一次 一直到推出功能完 善 具有通信模块的智能型断路器 为配电线路防护提供了性能极佳的保护电器 近 20 年 来 我国电器工业发展十分迅速 断路器产品紧跟国际先进技术潮流 研制了多种智能型断 路器 为配电线路提供了更完善的保护功能 但是 在欧美一些发达国家 并没有因为断路 器的快速发展而淘汰熔断器 也没有把熔断器视作落后或过时的产品 据知 在德 法等国 家如西门子 溯高美等电器公司 不但仍生产熔断器 还继续研制新的产品 技术上也不断 进步 从这些方面说明 断路器是先进的保护电器 而熔断器也绝非过时或落后的产品 应 该说 两者相辅相成 各有自己的应用范围 22 7 4 37 4 3 熔断器和断路器的比较熔断器和断路器的比较 现就熔断器和断路器的保护性能和其他特点进行比较 断路器则按非选择型和选择型两 类分别叙述 7 4 3 1 熔断器 1 熔断器的主要缺点和弱点 选择性好 上下级熔断器的熔断体额定电流只要符合国标和 IEC 标准规定的过电流选择 比为 1 6 1 的要求 即上级熔断体额定电 流不小于下级的该值的 1 6 倍 就视为上下级能有选择性切断故障电流 限流特性好 分断能力高 相对尺寸较小 价格较便宜 2 熔断器的主要缺点和弱点 故障熔断后必须更换熔断体 保护功能单一 只有一段过电流反时限特性 过载 短路和接地故障都用此防护 运 发生一相熔断时 对三相电动机将导致两相转的不良后果 当然可用带发报警信号的熔 断器予以弥补 一相熔断可断开三相 不能实现遥控 需要与电动刀开关 开关组合才有可能 7 4 3 2 非选择型断路器 1 主要优点和特点 故障断开后 可以手操复位 不必更换元件 除非切断大短路电流后需要维修 有反时限特性的长延时脱扣器和瞬时电流脱扣器两段保护功能 分别作为过载和短路防 护用 各司其职 带电操机构时可实现遥控 2 主要缺点和弱点 上下级非选择型断路器间难以实现选择性切断 故障电流较大时 很容易导致上下级断 路器均瞬时断开 相对价格略高 部分断路器分断能力较小 如额定电流较小的断路器装设在靠近大容量变压器位置时 会使分断能力不够 现在有高分断能力的 产品可以满足 但价较高 7 4 3 1 选择型断路器 1 主要优点和特点 具有非选择性断路器上述各项优点 具有多种保护功能 有长延时 瞬时 短延时和接地故障 包括零序电流和剩余电流保 护 保护 分别实现过载 断路 延时大 短路电流瞬时动作及接地故障防护 保护灵敏度极高 调节各种参数方便 容易满足配 电线路各种防护要求 另外 可有级联保护功能 具有更良好的选择性动作性能 现今产品多具有智能特点 除保护功能外 还有电量测量 故障记录 以及通信借口 实现配电装置及系统集中监控管理 2 主要问题 价格很高 因此只宜在配电线路首端和特别重要场所的分干线使用 尺寸较大 7 57 5 配电线路特点和保护电器选型配电线路特点和保护电器选型 7 5 17 5 1 配电线路特点和对保护电器的要求配电线路特点和对保护电器的要求 1 配电系统通常有树干式和放射式两类 还有两者的混合系统 一般树干式系统的 干线较长 对保护电器要求较高 往往需要高档保护电器 即选择型断路器 2 配电线路可分为主干线 分干线和末端线路三种 主干线是从变电所低压配电屏 引出的馈电线 当为树干式线路 此干线容量很大时 通常使用母干线 3 末端线路是直接连接用电设备 短路或接地故障时 要求尽快甚至瞬时切断电路 无选择性要求 7 5 27 5 2 配电线路故障特点配电线路故障特点 1 短路和接地故障 发生在末端回路多 大约占到 90 以上 特别是插座回路更是 如此 原因是插头 插座和移动电器及其导线和接头等较容易出故障 2 就故障类型而言 接地故障多 相间短路少 前者约占 80 90 3 电动机等设备的末端回路 通常是过载多 短路故障较少 电动机的过载约占 80 以上 而过载是用热继电器保护的 不会使熔断器 断路器动作 7 5 37 5 3 保护电器选型方案保护电器选型方案 根据前面叙述的电路故障特点和几种保护电器性能的比较 提出保护电器选型方案的建 议 本文只论述熔断器和断路器的选型方案 而不涉及保护电器参数的整定 1 以下位置应选用选择型断路器 变压器低压出线的总开关 变电所低压配电屏引出的母干线 或引出的电流容量较大 如 500A 以上 的树干式线 路的保护 重要场所的低压配电屏引出的电流容量较大 如 300A 以上 的放射式线路保护 2 以下位置可选用非选择型断路器 末端回路的保护 靠近末端回路的上一级分干线的保护 当供给用电设备不多 且偶然停电影响不太大时 3 以位置宜选用熔断器 配电线路中间各级分干线的保护 变电所低压配电屏引出的电流容量较小 如 300A 以下 的主干线的保护 有条件时也可用作电动机末端回路的保护 但此处不宜选用 gG 型熔断器 即全范围分 断 一般用途的熔断器 而应选用 aM 型熔断器 即部分范围分断 电动机保护用熔断器 因 aM 型熔断器选用的熔断体额 定电流比 gG 型小得多 有利于提高保护 灵敏性 也避免了使上级保护电器选的过大 4 护电器选型综合方案 各级线路保护电器选型建议