电气电子毕业设计68某机械修造厂全厂总降压变电所的设计
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电气电子毕业设计68某机械修造厂全厂总降压变电所的设计,毕业设计论文
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摘 要 I 摘要 本课题实现了某机械修造厂全厂总降压变电所的设计。首先确定总体放案，并通过全厂负荷情况确定主变压器及容量，并对功率补偿进行计算，确定合适的电容器，再确定变压器的接线方式。第三章对短路电流进行计算，以确定电器设备，然后进行校验，用以确定高压开关柜的型号，高压侧采用 JYN1-35 型，低压侧选用 JYN2-10 型，且均能满足要求，性能较为优良。 在第五章中，对主变压器，线路进行气体、过电流、过负荷、电流速段保护、差动保护，并对保护进行了整定计算，做出保护设计图。同时，在考虑到地形、环境、经济、节约土地及 方案的要求，确定了总降压变电站的平面布置图，最后对接地防雷进行了设计。 设计还对功率补偿方式进行了专题设计，采用无功功率补偿方式，是目前较为先进的补偿方式，用来降低由于被补偿电容的不合理造成的功率因数不稳定和电网的波动。 关键词 负荷计算 ， 功率补偿 ， 短路电流计算 ， 电器选择校验 ， 设备保护 ， 接地防雷 nts摘 要 II Abstract This topic has realized some mechanical repair shop entire factory always voltage dropping resistor transformer substation design. First determined the overall puts the document, and through the entire factory load situation determination main transformer and the capacity, and carries on the computation to the power compensation, determined the appropriate capacitor, determines the transformer again the wiring way. Third chapter carries on the computation to the short-circuit current, by the definite electric appliance equipment, then carries on the verification, with by determined the high-pressured switch cabinet the model, the high-tension side uses JYN1-35, the low pressure side selects JYN2-10, also can satisfy the request, the performance is fine. In the fifth chapter, to the main transformer, the line carries on the gas, the electric current, the load, the electricity speed of flow section protection, the differential motion protection, and to protected has carried on the installation computation, made the protection design drawing. At the same time, was considering the terrain, the environment, the economical, the frugal land and the plan request, had determined always the voltage dropping resistor transformer substation floor-plan, finally docked anti-radar has carried on the design. The design has also carried on the special design to the power compensation way, selects the reactive power compensation method, is the present more advanced compensation way, uses for to reduce because is compensated the power factor which the electric capacity creates not reasonably unstable and the electrical network undulation. Keyword work-load computation ， power compensation ， short-circuit current， electric equipment verification， Protection equipment docked anti-radar nts目 录 1 目 录 摘要 . I Abstract . II 引 言 . 1 第一章 负荷计算 . 2 1.1 负荷计算 . 3 1.2 功率损耗的计算及无功功率 . 4 1.2.1 变压器的功率损耗计算 . 4 1.2.2 无功功率补偿 . 5 1.3.3 线路损耗 . 6 1.4.4 无功补偿后对变压器进行校验 . 6 第二章 主接线方案的设计 . 7 2.1 变压器台数的确定 . 7 2.1.1 变压器台数 的确定 . 7 2.2变压器容量的确定 . 9 2.3总降压变电所的主接设计 . 9 第三章 短路电流计算 . 12 第四章 主要电器设备选择 . 15 第五章 继电保护的选择与整定 . 22 5.1 继电保护概述 . 22 5.2 主变压器保护 . 22 5.2.1气体保护 . 22 5.2.2变压器的过电流保护 . 23 5.2.3 电流速段保护 . 24 5.2.3变压器的过负荷保护 . 25 5.2.4 变压器的差动保护 . 26 5.3 备用电源自动投入装置 . 27 第六章 配电装置设计 . 29 nts目 录 2 6.1变电所的布置方案 . 29 6.2对变电所总 体布置的要求 . 29 6.3 变电所的结构 . 30 第七章 防雷接地设计 . 34 7.1 防雷设计 . 34 7.1.1过电压的种类 . 34 7.2.2 防雷设备 . 35 7.2.3建筑物防雷接装置的选择与布置 . 37 7.2.4 避雷针的保护范围 . 38 7.2.5 避雷针的接地装置 . 38 7.2.6 避雷针保护范围的计算 . 38 7.2 接地保护设计 . 43 7.2.1 接地和接地装置 . 43 7.2.2 工作接地、保护接地、和重复接地 . 43 7.2.3 接地装置的装设 . 44 第八章 专题 低压动态柔性无功功率补偿装置 . 46 8.1 引言 . 46 8.2 可控并联电容柔性补偿（ TCPC）技术 . 46 8.3 电压、电流相量的关系 . 47 8.4 实时测量控制电路 . 47 8.5 结束语 . 48 参考文献 . 49 设计感想与体会 . 50 致 谢 . 51 nts引 言 1 引 言 在现代工农业生产和人民生活的各个方面电能都起着至关重要的作用。电能相比较其它能源来说有很多优点：（ 1）它可以方便的转变成另外一种形式的能。（ 2）电能经过高压输电线可输送很长的距离给远方供电。（ 3）便于实现自动化，提高产品质量和经济效益。 电能从生产、输送到分配、使用要经过一个复杂的过程。电能在输送的过程中不可避免的要产生损耗，为了减小损耗采用高压输电是有效的方法之一。但是高压电不能被用户直接使用，必须经过把高压变换 为用户所需要的电压等级的过程，因此说变电所是电力系统输电的一个重要环节。电能一般要经过变电所升压，经过高压输电线送出，再经过变电所降压才能供给用户使用，因此变电所的设计工作是工程建设的关键环节。做好设计工作，对工程建设的工期、质量、投资费用和建成投产后的运行安全可靠性和生产的综合经济效益，起着决定性的作用。设计是工程建设的灵魂。 对变配电所的设计是一门涉及多种学科的综合性的应用技术科学。设计又是先进技术转化为生产力的纽带。通过毕业设计，将我们在课本上的理论与实践有机的结合起来。 本次设计课题为某机械修造厂 35千伏总降压变配电所的设计，设计任务以一次系统为主，从负荷计算、变压器的选择、短路电流计算、电力变压器及配电设备的保护、平面布置图、接地防雷等几个方面作了详细的计算和选择，保证降压变电所经济效益、安全可靠的运行，况且对每种设备特别是变压器的选择作了详细的比较。选出了最优方案，经济合理。 在设计过程中，由于经验和专业水平的某个方面有限，满面会出现一些不足和错误，敬请老师和同学们批评指正，我将不断的学习改进，不断充实自己，谢谢指导。 2006 6 4 nts第一章 负荷计算 2 第一章 负荷计算 供电设计是工厂设计的重要组成部分，工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。因此，工厂供电的设计要按照一定的原则，结合具体的需要进行。 按照国家标准 GB50050-95共配电系统设计规范， GB50053-94 10 千伏一下变电设计规范、 GB50054-95高压配电设计规范等的规定，进行工厂设计必须准旬一下一般原则。 （ 1） 遵守规范，执行政策。必须遵循国家的有关规程的规定，执行国家的有关规定和政策，包括节约能源，节约有色金属 等技术经济政策。 （ 2）安全可靠，现进合理。应做到保护人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高，能耗低和性能较先进的电器产品。 （ 3）近期为主，考虑发展。应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设和远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。 （ 4）全局出发，统筹兼顾。必须按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区条件等，合理、正确设计方案。 本设计了题为工厂总降压变电所设计。变电所设计内容：变电所负荷计算和武功功率补偿；变电所的选址；变电所变压器的台数和容量、形式 的确定；便配电所主接线方案的选择，导线的选择，短路电流的计算机开关设备的选择；二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定；防雷保护与接地保护的设计，变电所照明的设计等。 本厂总降压变电所吉佩点系统设计是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对用电负荷的要求，以及负荷布局，结合国家电网的供电情况，解决对全厂各部门安全、可靠、经济、合理的分配电能问题。 nts第一章 负荷计算 3 1.1 负荷计算 计算负荷有成需要负荷或计算负荷。负荷计算的方法有需求系数法、利用系数法、单位面积法等几种 方法。本设计采用需求系数法。根据设计依据中提供的数据及供用电协议，按需求系数法，cp=dekp,cQ=cptg和 / cosccSP 将全厂与各车间的负荷情况及计算负荷列入表 1 1 中。 单位名称 设备容量（ kw） 电压等级（ kv） 需要系数 cos tg 计算负荷 Pc(kw) Qc(kvar) Sc(kvA) No1 变电所 铸钢车间 2000 0.38 0.4 0.65 1.17 800 936 1231.3 No2 变电所 铸铁车间 1000 0.38 0.4 0.7 1.02 400 408 571.37 砂库 110 0.38 0.7 0.6 1.33 77 102.41 128.128 No3 变电所 柳焊车间 1200 0.38 0.3 0.45 1.98 360 712.8 798.551 1#水泵房 28 0.38 0.75 0.8 0.75 22.4 16.8 28 No4 变电所 空压站 2*390 0.38 0.85 0.75 0.88 663 583.44 883.16 机修车间 150 0.38 0.25 0.65 1.17 37.5 43.875 57.717 锻造车间 440 0.38 0.3 0.55 1.52 132 200.64 240.168 木型车间 185.85 0.38 0.35 0.6 1.33 65.084 86.513 108.39 制造厂 20 0.38 0.28 0.6 1.33 5.6 7.448 9.318 综合楼 20 0.38 0.9 1 0 18 0 18 No5 变电所 锅炉房 300 0.38 0.75 0.8 0.75 225 168.75 281.25 2#水泵房 28 0.38 0.75 0.8 0.75 21 15.75 26.25 仓库 88.12 0.38 0.3 0.65 1.17 26.436 30.930 40.688 污水提升站 14 0.38 0.65 0.8 0.75 9.1 6.825 11.375 高压负荷 电弧焊 4*1250 6 0.9 0.87 0.57 4500 2565 5179.594 工频焊 4*300 6 0.8 0.9 0.48 960 460.8 1064.865 空压机 4*250 6 0.85 0.85 0.62 850 527 1000.114 合计 9172.084 6872.981 11461.457 注： No1、 No2 车间变电所设置两台变压器，其余设置一台变压器 。 nts第一章 负荷计算 4 1.2 功率损耗的计算及无 功功率 1.2.1 变压器的功率损耗计算 因变压器具有电阻和电抗，所以其功率损耗包括有功功率损耗和无功功率损耗两部分。 （ 1） 有功功率损耗 变压器的有功功率损耗分为铁耗Fep和铜耗cup两部分。 有功功率损耗tp为： tp=Fep+cup 0p+kp* =13.68+59.9*( /CNSS)=64.04kw 式中：NS为变压器的额定容量，CS为变压器的计算负荷，为变压器的负荷率。 (2) 无功功率损耗 变压器的无功功率损耗也有两部分组成。 1、 0Q,是变压器空载时，由产生主磁通的励磁电流所造成的。和绕组电压有关，与负荷无关。其值与励磁电流成正比，即： 0Q Io%/100*Sn 式中， Io%为变压器空载电流占额定电流的百分比，可以从变压器技术数据表中查得。 2、 Q ，是变压器负荷电流在一次、二次绕组电抗上产生的无功功率损耗，其值也与电流的平方成正比。因变压器绕组的电抗远大于电阻，固可认为其在额定电 流时的值与阻抗电压成正比，即： NQKU%/100NSnts第一章 负荷计算 5 式中KU%为变压器的阻抗电压百分值。 因此，变压器的无功功率损耗为： TQ=0Q+ Q =0Q+NQ( /CNSS) NS(0I%/100+KU%/100 =965.74kw 以上各式中，0P、KP、 Io%、KU%均可由变压器产品 技术数据中查出。 1.2.2 无功功率补偿 a、求得的各车间低压侧有功功率及无功功率加上变电所变压器的无功功率损耗和无功功率损耗，即为总降压变电所高压侧的计算负荷。有表可知 CP=9172.084kw CQ=6872.981kvar CP=9172.084+64.04=9236.124kw CQ =6872.981+965.741=7838.721kvar CS=12114.105kvA cos =9172.084/12114.105=0.757 b 、电力部规定，不带负荷调整的电压设备的工厂， cos必须在 0.9 以上。而实际功率因数为 0.757 因此需安装无功功率补 偿设备，以改善功率因数。 c 、无功功率的人工补偿可分为：并联电容其人工补偿、同步电机补偿、动态无功功率补偿。本厂补偿方式采用动态无功补偿方式，自动切除电容其以保证功率因数的稳定性，补偿选择在高压侧，运行维护方便。具体补偿装置见后面的专题柔性无功功率补偿装置。 d 、补偿容量的确定 由 cos =0.757 可知， =40.8,因此， tg =0.836 取补偿后功率因数为 0.925（补偿容量过高会造成电网不稳定），则得容量为： nts第一章 负荷计算 6 1CQ=CP ( tg - tg )=4145.782kvar 1.3.3 线路损耗 因线路存在电阻和电抗，通过电流时将产生有功功率损耗和无功功率损耗，但对于本设计来说，线路在工厂内，长度较小，与变压器损耗相比可忽略不计。 1.4.4 无功补偿后对变压器进行校验 选 BUF10.5-120-1W型电容起 36个，每相 12个 补偿后的容量为： Qc =6872.981-4320=2550.981kvar Pc =9172.084kw Sc =9520.950kvar 因此，变压器考虑余量选用 SZ9-12500/35 负荷要求， 再次计算变压器的功率损耗，校验功率因数是否满足要求。 变压器的功率损耗为： Pt =46.37kw Qt =705.15kvar Pc =9520.950+46.37=9567.32kw Qc =3256.13kvar Sc =10106.235kvA cos =0.947 因此补偿后满足功率因数的要求。 nts第二章 主接线方案的设计 7 第二章 主接线方案的设计 2.1 变压器台数的确 定 2.1.1 变压器台数的确定 本厂为高压用电，电网电压相对波动较大，为改善电能质量，选用有载调压电力变压器 对于变压器器台数的确定，应依据负荷容量，对供电可靠性的要求、设备价格、综合投资指标及工厂发展等因素综合考虑。 设计初选三种方案，因为计算符合为 9172.084KVA。因此，考虑其工厂以后的发展和扩建，选用变压器容量大约为 12500KVA 左右，因此要考虑是选择一台变压器单独运行，一台作为备用；还是两台变压器并列运行，一台变压器作为备用电源；还是两台变压器并列运行，另外两台变压器作为 备用电源。下面对每一种方案的优缺点从几个方面做一下简单的分析： 从年功率损耗上看，因为变压器的损耗公式为： A= 20 KPP因为为工厂用电，年用电比较均衡，设工厂用电为八小时，晚上站用电为五小时，且工厂用电变压器的负荷率为 80%，站用电为 10%。且年用电时间为 300天。因此 ,使用 12500KVA 电力变压器年运行损耗量为： A1=（ 20 KPP）1T+（ 20 1 2)kp p T=64.04kw 2400h+36.38kw 1500h=153696+54570=208266kwh 如果选用两台 6300KVA 变压器，变压器的负荷也为 80%，如果考虑晚上也是两台供电，则变压器 年运行电能总消耗量为： nts第二章 主接线方案的设计 8 A2=（ 20 KPP）1T+（ 20 1 2)kp p T=39.591kw 2 2400h+39.591 2 1500h=190036.8kw+118773kw=308809.8kwh 从两种方案的变压器年损耗电量比较看，相差 100543.8KWH。由此看来，采用一台 12500KVA 变压器单独 运行，将比 二 台 6300KVA 变压器运行年节电10543.8KWH。如果折合成电费，按该变电所平均售电单价 0.45 元计算，每年可节约 45244.71 元。 如果工厂晚上站用电采用一台变压器工电，将减少损耗，其年损耗量为： A2=（ 20 KPP）1T+（ 20 1 2)kp p T=39.591kw 2 2400h+39.591kw 1500h=190036.8kwh+59386.5kwh=249423.3kwh 由此也可以看出，年消耗量也大于一台运行，而且给操作带来很大的麻烦。而且损耗过大会造成功率因数无法提高，造成补偿电容的增大，功率因数较低，造成较大浪费。 因此，选用 12500KVA 变压器经济效果更加。 从投资上看，一台 12500KVA的变压器价格在 60万左右。而每台 6300KVA的变压器价格在 35 万左右。可节省大约十几万元。 加之省去一次构架、二次构架、熔断器、隔离开关、主二次开关等约 20 万元，两种方案的总投资相差 30万元。如果用这笔差价资金是完全可以解决 12500KVA 变压器的主一次开关 保护和二次保护及互感器、开关的更换问题。这样，采用第一种方案不仅降低了主变压器无故的电能损耗，也大大提高了变压器的保护水平，而且还节省了大量的投资，可谓一举多得。 从安全运行方面来看，一台变压器运行管理比两台变压器容易得多，假设故障率相同，以台变压器比两台变压器的故障率低，能保证供电的可靠性，且变压器占地面积较小，更有利于以后的发展。 从系统发展和负荷增长的角度看，变电所变压器的容量在不断增大，容量较小的变压器在以后的发展过程中将无法与大容量变压器并联运行，如果工厂nts第二章 主接线方案的设计 9 的容量进一步增大，小容量的变压器将 不能使用，造成巨大浪费。因此，小容量的变压器将逐步被淘汰。 在节约土地方面，采用一台变压器不仅可以节约建筑面积，节省费用，而且在以后的发展过程中，可以为以后的扩建留有更多的安装变压器的空间，为以后的用电增大时多他其变压器并列运行创造了条件。 在备用电源的问题上，从以上几个角度考虑，以同样选用一台 12500KVA的变压器，更加经济，更加合理，且维护运行方便。 因此经过损耗，、投资、维护、功率因数等方面的计算，选用一台变压器单独运行更加合理。因此最终方案确定为一台变压器单独运行，一台变压器作为备用。 本厂用电等 级为三级，采用此方案完全可以保证工厂用电可靠性的要求。 2.2 变压器容量的确定 变压器容量的选择要求为： a、装单台变压器时，其额定容量应满足全部用电设备的计算负荷，考虑今后发展应留有一定的裕度，并考虑变压器经济运行，即： ( 1 . 1 5 1 . 4 )NCSS :当装两台变压器时，其中一台主变压器容量应同时满足以下两个条件： 任一台运行时，应满足总计算负荷底 60%-70%的要求； 任一台运行时，应满足全部一、二级负荷的需要。 变压器的容量也跟主接线方式的选择 有关。跟主接线方案一起确定，因此，选择变压器容量时，考虑主接线方式。 2.3 总降压变电所的主接设计 2.3.1根据设计任务书，本设计内容为： nts第二章 主接线方案的设计 10 将电源进线为 35千伏的电压先经过工厂总降压变电所为 6千伏的高压配电电压，然后经过车间变电所，降为一般用电设备需要的低压电源。 （ 1） 高压侧接线方式：单母线分段方式 对大型企业来说，为使重要负荷得到可靠的供电，应采用两台变压器，有两个独立电源供电，采用单母线分段接线方式。 （ 2） 低压侧接线方式：单母线分段接线方式 总降压变电所通常采用单母线接线分段方式。 单母线的可靠性及灵活性不高，适用于三级负荷或另有低压备用电源的一、二级负荷。 对于两台或者多台变压器的变电所，一般采用单母线分段方式以台变压器出现故障时，另外一台变压器自动接入，保证了供电的可靠性。综上所述，主接线确定方案为：两路电源供电及两台变压器两个电源分列运行，两台变压器非并列运行：高压侧低压侧均采用单母线分段接线方式。 主接线如下图所示。 nts第二章 主接线方案的设计 11 nts第三章 短路电流计算 12 第三章 短路电流计算 短路电流按正常方式计算如图所示： 3.1.1根据计算电路作出的计算短路电流的 等 值电路如下图所示： 3.2.2 为了选 择高压电器设备，整定继电保护，需计算总降压变电所的 5千伏侧、 6潜伏母线侧及厂区高压配电线路末端的短路电流，但是因为工厂厂区不大，总降压变电所到最远距离不过数百米，因此， 6潜伏母线侧与 6千伏馈电线末端出的短路电流极小。故先计算主变压器高、低压测量点的短路电流。 （ 1） 各元件电抗用标么值计算 输电线路为 LGJ-185型，查表得：0r=0.33 0x=0.334,设基准容量js=100MVA，基准点压1du=37kv， dI 2du=6.3kv 系统电抗为tx*，地区变电所 220伏母线n短路容量dS未知，本设计忽略，认为tx=0。 35千伏供电线路的电抗： lx*=0xL*dS/1du=0.317*8*100/37*37=0.185 nts第三章 短路电流计算 13 总降压变电所的主变压器电抗： bx=du%/100*dS/ns=0.64 由此可知，供电系统短路技术数据，即在最大、最小运行方式下的短路容量求得的系统电抗标么值为： 最大运行方式下：1tx*=dS/maxds=0.5 最小运行方式下：2tx*=dS/mindS=0.57 （ 2）、1 d、2d点三相短路电流计算 A、最大运行方式下 : *lr=0r*8*dS/1du=0.107 *x=1tx*+btx*+lx*=1.325 0.107157.1 机械强度 mins=35 2m rh时，在避雷针上取高度rh的一点代替避雷针的针尖作圆心。余下的做法与避雷针高度 h最小保护半径 21m. 及选用两只 30 米高的避雷针可以满足保护的要求。 总降压变电站的防雷布置图如下图所示。 nts第七章 防雷接地设计 42 nts第七章 防雷接地设计 43 7.2 接地保护设计 7.2.1 接地和接地装置 电器设备的某部分与大地之间作良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地杰出 的金属导体，称为接地体或接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地连接的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混泥土等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装设接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。 接地线与接地体合称为接地装置。若干接地体在大地中相互由接地线连接起来的一个整体，成为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。 7.2.2 工作接地、 保护接地、和重复接地 （ 1）工作接地 在正常或故障情况下，为了保证电器设备可靠地运行，而将电力系统内某一点接地称为工作接地。例如，电源的中性点接地，能维持非故障相对低电压不变，电压互感器一次侧线圈的中性点接地，能保证一次系统中相对地电压测量的准确度，防雷设备的接地是为了雷击时对地泄放电流。 （ 2）保护接地 将在故障情况下可能呈现危险的对低电压设备外露可导电部分进行接地称为保护接地。电器设备上与带电部分相绝缘的金属外壳，通常因绝缘损坏或其它原因而导致意外带电，容易造成人身触电事故。为保障人身安全，避免或减 少事故的危害性，电气工程中常采用保护接地。 （ 3） 重复接地 将零线上的一处或多处通过接地装置与大地再次连接，称重复接地。在架nts第七章 防雷接地设计 44 空线路终端及沿线每 1 千米处，电缆或架空线引入建筑物处都要重复接地。如不重复接地，当零线万一断线之后某一设备发生单相碰壳时，断点之后的接零设备外壳都将出现较高的接触电压。 （ 4）应实行接地或接零的设备 a、 电机、变压器、电器、和照明设备的底座和外壳。 b、 电气设备的传动装置 c、 互感器的二次线圈 d、 配电屏与控制台的框架 e、 室内外配电装置的金属构架和钢筋混泥土以及靠近带电部分的金属电缆和金属门 f、 交、直流电力电缆 接线盒、终端和的外壳和电缆的外皮，穿线的钢管等 g、 装有避雷线的电力线路杆塔 h、 安装在配电线路电杆上的电气设备，电容器、熔断器等 i、 避雷器、保护间隙、避雷针的底座 j、 控制电缆的金属外皮 k、 无防雷装置的 35 千伏配电线路当采用铁塔或钢筋混泥土时，应接地。 l、 无防雷装置的 3-10千伏配电线路当采用铁塔或钢筋混泥土时，仅在厂区和居民的那一段采用环形或辐射形接地 m、 1 千伏以下线路杆塔在中性点不接地系统中应接地 n、 电器设备的金属外壳 7.2.3 接地装置的装设 （ 1）自然接地体的利用 在设计和装设接地装置时，首先应充分利用自然接地体 ，以节约投资，nts第七章 防雷接地设计 45 节约钢材。如果实地测量所利用的自然接地体电阻能满足要求，而这些接地体有满足热稳定条件时，就不必装设人工接地体，否则应装设人工接地装置。 可作为自然接地体的有：与大地又可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的非引燃、非引爆的金属管道及埋地铺设的不少于两根的电缆技术外皮等。对于变电所来说，可利用建筑物的钢筋混泥土作为自然接地体。 利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接，在建筑物结构的结合处，除焊接处外，凡用螺栓连接或其他连接时，都要采用跨接焊接，而且界限不得小于规定值。 （ 2）人工接 地体的装设 人工接地体有垂直埋设和水平埋设两种基本的结构形式。 钢接地体和接地线的街面的规格应按 GB50169-92的规定。 本总降压变电所采用环形接地网。最常用的垂直接地体为直径 50mm、长 2.5m的钢管。如果采用的钢管直径大于 50mm，刚才消耗增大，而流散电阻减小甚微，很不合算；如果采用的钢管长度小于 2.5m 时，流散电阻增加很多；如果采用的钢管长度大于 2.5m 时则很难打入土中，流散电阻减小也不明显。由此可见，采用上述直径为 50mm、长度为 2.5m的钢管是最为经济合理的。但为了减少外界温度变化对流散电阻的影响，埋入地下的接地体，其顶面埋设深度不宜小于 0.6m。 接地网的布置，应尽量使地面的点位分布均匀，以降低接触电压和跨步电压。人工接地网外缘应闭合，外缘各角应作成圆弧形。本报变电所的接地网内应铺设水平压带。为保障人身安全，应在经常有人出入的地方采用高绝缘路面。 为减少建筑物的接触电压，接地体于建筑物间的距离应不小于 1.5m的水平距离，通常取 2-3 米。 nts第八章 低压动态柔 性无功功率补偿装置 46 第八章 专题 低压动态柔性无功功率补偿装置 摘要 在中低压配电网中 ，除了补偿无功功率外，三相符和随机变化，产生三相不平衡，从而给电网带来一系列的问题。本文介绍了一种三相不平衡负荷和柔性功率补偿的一种方法。 关键词 柔性无功补偿 功率因数 测量 有级补偿 8.1 引言 随着电网负荷的增加，随电网质量的要求不断提高。在低压电力系统中，符合绝大多数是感性负载，因此在一定程度上使得电网上的功率因数降低，电压下降。电网的供电质量下降，影响用电设备的正常运行，为此必须采取相应的补偿措施来弥补感性负载带来的影响。常用的补偿措施有单独就地补偿和集中补偿两种；单独就地补偿 一般用在工厂的大型终端设备上，而集中补偿一般用的相对较多，多年来一直采用并联固定电容有级补偿技术，其补偿方法虽然使电网质量有了一定的改善，但有时会造成过补偿或欠补偿，影响到一些电器的正常运行。近年来，人们提出了一些柔性补偿技术，可控并联电容柔性补偿技术就是其中的一种。 8.2 可控并联电容柔性补偿（ TCPC）技术 低压电力系统可控并联电容柔性补偿主电路有若干级固定电容和一级可控并联电容组成，如下图所示：固定电容的级数有所需不长的容量决定。系统工作原理如下。 控制电路根据实时检测到的无功电流的大小 ，掘地扭头且固定电容的级数，而剩余的部分则有可控并联电容来补偿。可控并联支路的补偿电流通过控制电路在一定范围内可任意调节，从而实现无级补偿。该补偿方法既能实现三相对称补偿，而补偿的关键在于三相参量检测的是否准确。 nts第八章 低压动态柔 性无功功率补偿装置 47 8.3 电压、电流相量的关系 固定电容有级补偿都是在近似认为电网三相负载对称的情况下进行的，此时电压电流的相量关系如图 2a所示。功率因数角和角之间有固定关系。即 =90-。因此，只要测出两相间的线电压与另一相线电流之间的相位差，即可求出功率因数角并根据各相电流的大小算出所需的无功电流 以决定投切电容的级数。但实际的三相负载并不是对称的，且低压电力系统大多数是三相四线制的，不对称负载要引起中性点偏移，相量关系如图 2b所示，此时和之间不再满足上述关系。因而仍旧用一个值来计算三相的无功必然造成过补偿或欠补偿。此时就需要分别测出各相的功率因数角，在分别计算各相的无功补偿。 8.4 实时测量控制电路 如图 3所示，三相的相位角是通过单片机外围扩展芯片 8253来测试的。 8253具有三个功能相同的 16位减法计数器，每个计数器的工作方式及计数常数分别nts第八章 低压动态柔 性无功功率补偿装置 48 由软件编程选择，可进行二进制计数或定 时操作。以 A 相为例， 8253 的计数器经软件设定工作在方式 0状态， A相的电压有电压互感器降压隔离后加到电压比较器的输入端， A相的电流有电流互感器经 I/U变换后加在另一电
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