小型工厂的供配电系统设计方案.doc

小型工厂的供配电系统设计方案第一章 绪论第一节 工厂供电意义和要求在工业生产和生活中，电能扮演着极其重要的角色。电能与其他形式的能量之间可以相互转化。做好电能输送和分配这项任务，不仅可以节约成本，而且还可以提高经济效益，提高生产效率。电能是现代文明的物质技术基础，没有了电能，就没有可能实现现代化进程。现代社会的各个方面都是建立在电气化的基础之上，一旦电力系统出现问题或停止工作，将会给用电用户带来严重的影响，甚至造成伤害。所以设计出安全有效的工厂供电与配电方案有利于扩大工厂的生产能力，减少支出，提高工厂效益，加快工厂的发展具有重要的意义。此外，还有利于国民经济的提高，加快现代化进程，为实现“中国梦”做出应有的贡献。因而从各个方面来讲，做好工厂供配电工作都十分重要。为了使工业生产和生活有序的进行下去，实现用户电能的要求，工厂供配电工作必须做到以下几点：安全 可靠 优质 经济第二节 本厂的基本概况及设计要求1、 生产任务及车间组成 表1.1 生产规模及车间组成 生产规模（万吨）产品规格主要车间辅助车间及其它设施 塑料制品薄膜、单丝、管材、等制品薄膜车间单丝车间管材车间注射车间原料库、成品库、包装材料库、注塑车间、备料复制车间、锻工车间、仓库、机修模具车间、锅炉房、等办公楼等。2、 负荷性质及负荷情况根据本工厂的实际情况，得出结论：生产车间为三班制，其余的为单班或两班制。该厂全年最大负荷利用小时数为5000小时，属于三级负荷。全厂包涵5个车间变电所，每个车间包涵其独立的用电设备，全厂总的有功功率为，全厂总的无功功率为，全厂总的视在功率为。三、供电需求本工厂从位于该厂南侧1公里的某变电所取得10千伏架空线路的电源。变电所的整定时间为2秒，本厂配电所应不大于1.3秒。在总配变电所10千伏侧计量。要求本厂的功率因数值在0.9以上。供电系统技术数据：变电所提供的电源系统为无限大，母线上的电压为10千伏，发生短路时，容量为200兆伏安。供电系统如图1.1所示1。 图1.1 供电系统图 四、本厂自然条件1、气象条件最高温度为35C。 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度为20C。 年雷暴日为30天。 土壤冻结深度为1.10米。 主导风向夏季为南风。2、地质及水文条件 地表平坦，土壤的成分为极土，厚1.67米 地下水位一般为0.7米。地耐压力为20吨/平方米。 第3节 本章小结本章主要介绍了安全有效的供电与配电对工厂的意义，一个合理的工厂电力系统所具备的要求，所要设计工厂的基本状况：该厂生产的产品，生产产品需要的车间以及车间的设备，按照负荷对供电的要求划分级别，与当地的用电部门达成的供电协议以及工厂的自然条件。第2章 负荷计算及无功功率第1节 供电电压的选择选择工厂供电电压时主要考虑以下几个因素：供电电压等级、工厂用电设备的容量、电压和供电距离。配送路线长度和配送容量在一定的情况下，供电电压与线路的电流成反相关，利用这一特点，可以降低线路投资和金属的消耗，如表2.1所示表2.1 各级线路合理的输送功率和输送距离线路电压/kV线路结构输送功率/kW输送距离/km0.380.386610103566110220架空线电缆架空线电缆架空线电缆架空线架空线架空线架空线10017510003000200050002000100003500300001000050000100000500000.250.351086201020503010050150200300 本厂高压配电电压是10kV，对于那些用电设备所需的电压是6kV，可通过专门的变压器把10kV转换成6.3kV，从而给设备供电。第2节 负荷计算1、 负荷计算的定义及计算方法1、定义 计算负荷是人们假象中的负荷，在一定的时间内，负荷的发热量等于在工厂生产中，负荷在变动情况下所产生的热量2。 尖峰电流指在持续时间为1秒的情况下，用电设备的最大电流2。 平均负荷为用电设备在一段时间内所消耗的电能除以该段时间所得出的值2。2、负荷计算的方法负荷计算的主要方法：需要系数法，利用系数法，二项式。本设计将采用需要系数法予以确定。下面对需要系数法进行介绍：(1)、基本公式有功计算负荷为： (2-1)无功计算负荷为： (2-2)视在计算负荷为： (2-3)计算电流为： (2-4)Kd -需要系数P30-有功计算负荷，单位为kWQ30-无功计算负荷，单位为S30-视在计算负荷，单位为cos-用电设备组的平均功率因数tan-用电设备组平均功率因数的正切值(2)、用电设备是多组的情况下，负荷的计算方法 在计算多组有用设备或低压母线的负荷时，要考虑各用电设备出现的最大负荷不是同一个时间。因此在确定多组用电设备的计算负荷时，应结合具体情况对其用功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数和3。对车间干线，取 =0.850.95 =0.900.97对低压母线，分两种情况：由用电设备组计算负荷直接相加来计算时，取 =0.800.90 =0.850.95由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 =0.900.95 =0.930.97 总的有功计算负荷为： (2-5) 总的无功计算负荷为： (2-6) 以上两式中的和分别为各组设备的有功和无功计算负荷之和。总的视在计算负荷为： (2-7)总的计算电流为： (2-8)2、 负荷计算结果由表2.2所示数据可计算出全厂总负荷（参差系数取=0.9,0.95）。 全厂总的有功计算负荷 全厂总的无功计算负荷 全厂总的视在计算负荷 S30 =表2.2 各车间用电设备及车间变电所负荷计算表序号车间或用电设备组名称设备容量（kW）需要系数功率因数cos功率因数角正切tan计算负荷有 功(千瓦)无功(千乏)视 在(千伏安)各车间380伏负荷(1)No1变电所1薄膜车间14000.60.61.338401117.21397.82原料库300250.51.737.513153生活间100.8108084成品库（一）250.30.51.737.513155成品库（二）240.30.51.737.212.45614.396包装材料库200.30.51.73610.38127小计1509876.21166(2)No2变电所1单丝车间13850.60.61.308311080.31362.92水泵房及其附属设备200.650.80.75139.716.253小3)No3变电所1注塑车间1890.40.61.3375.6100.55125.82管材车间8800.350.61.33308409.64512.53小计1069383.6510.19(4) No4变电所1备料复制车间1380.60.51.7382.8143.24165.452生活间100.8108083浴室30.8102.402.44锻工车间300.30.651.17910.5313.855原料、生活间150.810120126仓库150.30.51.174.55.2656.937机修模具车间1000.250.651.732543.2549.968热处理车间1500.60.71.029091.8128.569铆焊车间1800.30.51.735493.42107.910小计641287.7387.5(5)No5变电所1锅炉房2000.70.750.88140123.2186.492试验室1250.250.51.7331.2554.0662.443辅助材料库1100.20.51.732238.0643.964油泵房150.650.80.759.757.3112.195加油站100.650.80.756.54.8758.1256办公楼招待所、食堂150.60.61.33911.9714.987小计475218.5239.488全厂合计509926103393.17说明：根据上表所提供的资料，No1、No2、No5变电所配带两台变压器，其余皆配带一台变压器。第3节 功率补偿1、 意义工厂有着大量的设备，这些设备中有些是属于电感参数的负载，会降低功率因数。如果想要使功率因数达到工厂规定的标准，就需要进行无功功率的补偿。通过此做法，可以采用容量小的供电设备和导线电缆。这不仅节约了电能，还提高了用电质量和生产效率。另外进行了无功功率补偿之后，主变压器可以选取容量小的，这既可以减少变电所的初投资，又可降低工厂的电费付出。因为在我国，对工厂电费的收取与居民的不一样，工厂电费分两部分：一部分是根据主变压器每月的容量,另一部分按照每月电能kWh。由此可见，提高工厂功率因数不仅有利于电力系统，而且节约工厂的成本。2、 电容补偿1、补偿前的配电所功率因数考虑同时系数（=0.9,0.95）之后，有功功率和无功功率分别为：P302349kWQ303223.5k var 视在计算负荷为： S303988.58kVA功率因数为：cos2349/3988.580.5892、无功补偿容量按规定，配电所的功率因数cos0.9，因此在配电所进行无功补偿后的功率因数应略高于0.9，这里取cos0.92。 要使功率因数由0.589提高到0.92，需要装设的补偿装置容量为 取2400 这就是配电所母线上所需补偿装置的容量。3、 补偿装置选择常用的对无功功率因数进行提高的装置都是直接或间接并接于变配电所的母线上。下面介绍常用的三种补偿装置，如表2.3所示表2.3 三种补偿装置的比较补偿装置名称工作原理优点缺点 同步调相机和同步电动机在空载运行条件下过励磁时运行的情况一样，将会提高系统的电压4。可以根据实际情况改变无功功率，实现电压的调节。遇到系统故障，系统的电压不仅能调整，而且系统的稳定性将会提高运行维护复杂，有功功率损耗较大，即使调相机的容量小，但每千伏安容量的资耗也比较大。 静止补偿器由可调电抗和电力电容器两部分组成。电容器发出无功功率，电抗器吸收无功功率，要调节无功功率的大小和方向，可用电抗器和电容器进行调节4。一种动态无功功率补偿装置，具有技术先进、调节性能、使用方便设备造价太高 电力电容器在变电所母线上可接成三角形联结和星形联结，它所提供的无功功率值与所节点的电压成正比4。装设容量不受限制，运行时功率损耗较小 因此相比较以上三种无功补偿装置后，无功补偿装置可选用并联电容器。本次设计选用BWF10.5-100-1W型5的电容器,其额定容量为100k var,额定电压为10.5kV，额定电容为2.89uF,相数为1。由此得出电容器的个数： 第四节 本章小结本章主要介绍了负荷计算是如何定义，负荷计算是怎么样进行演算的，根据负荷计算的方法，对本工厂的设备参数进行应有的计算，并用表格的形式绘制出来。另一方面介绍了无功补偿的概念及意义，常用的进行无功补偿的装置类型，通过计算得出本次设计需要的补偿的容量和装置。第3章 总配电所设计第1节 配电所的位置及型式1、 所址选择的一般原则尽可能靠近设备中心，有利于节约成本，避免原材料的浪费。方便进出线，主要的是架空进出线方便。尽可能接近电源侧，尤其是总降压变电所和高压配电所。方便设备的运输，更需要注意运输高低压成套配电装置。如果配电所所在地区天气较热或可能发生地震，要做好预防措施。如果配电所所在地区存有沙尘或有腐蚀性气体，做好预防工作2、 总体布置要求配电所的总体布置是否合理关系到工厂生产和安全的问题。如果处理不当，会降低工厂的生产效率，甚至带来巨大的危害。对总体布置有五个原则：当设备遇到故障需要进行维修时，能够方便人员操作。配电所的布置能使工厂的设备有效的运行，扩大工厂的生产能力。配电所要便于线路的布置，进出线路要方便于人员架设。尽量避免土地浪费，减少用于建筑的费用，提高工厂的效益能够满足工厂发展对电能的需求，适应社会的发展。三、配电所平面布置图图3.1 高压配电所平面布置图第二节 主接线方案1、 主接线的设计原则及基本要求1、电气主接线的设计原则变电所在电力系统的作用非常重要，首先考虑的是该系统能否安全运行，然后考虑的是建设的范围，容量的大小，电压等级等条件，最后考虑的是经济性和方便程度。2、对主接线的基本要求 安全性 能够达到相关的标准，保障人身安全和设备安全5。 可靠性 满足工厂里面的设备对电能的需求，特别是对电能要求较高的设备。 灵活性 接线方式具有操作简单，检修方便。 经济性 主接线简单，费用低，成本少，节约资源。2、 电气主接线的设计关于电气主接线主要有单母线分段和单母线两种6。然而选择哪一种接线方式是由电压高低和线路走向共同决定的。下面采用表格的形式进行对比，如表3.1所示两种接线方式优 点缺 点单母线接线接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少母线发生短路，会造成全部短路，如要检修，该回路必须停电单母分段接线接线简单，设备少，操作方便，减少母线故障影响范围相比较来言，要好一些表3.1 单母线和单母线分段 根据本厂的实际情况，采用单母线分段，其接线方式如图3.2。图3.2 单母线分段的接线方式7该配电所有两条10kV的电路进线来作为供电电源。一条是架空线，另一条是电缆线。其中架空线路取自110/10kV变电所，位于该厂南侧1公里处。而电缆线是当作备用电源，取自附近单位的联络线，以防万一。第三节 短路电流计算1、 产生短路电流的原因及危害1、短路的原因虽然工厂要求安全地对设备提供电能，但是出现故障就会使设备停止运行，影响工厂的生产。短路属于常见的故障，短路是指本应该有差异的导电部分经低阻相接不存在电位差。造成短路的主要原因：有带电设备的绝缘工作没做好，违反规定的操作，动物对线路的破坏等。2、短路的危害在发生短路后，产生很大的短路电流会出现在电力系统中，电流过大超过设备承受的最大电流会使设备损坏，甚至发生火灾，另外短路会使系统的出现不稳定的因素。由此可见，短路后所造成的影响很严重，如果不及时消除引起短路的因素，后果可想而知。2、 短路电流计算的目的及计算方法短路电流计算在于选用合适的电气设备，同时便于校验设备，以及对保护装置进行整定计算。计算短路电流的方法：有名单位制法和标幺制法，此次设计采用标幺制法8。3、 短路电流计算1、计算公式标幺制法：先选定基准容量和基准电压。基准容量：在工程设计中通常取=100MVA。基准电压：一般取元件所在的短路计算电压，即 (3-1)基准电流 (3-2)基准电抗 (3-3)电力系统的电抗标幺值 (3-4)电力线路的电抗标幺值 (3-5)为导线电缆的单位长度电抗平均值 (查表3.2可得)。 表3.2 每相线路中以km为单位的电抗平均值 （/km）线路结构线 路 电 压35kV及以上610kV220/380V架空线路电缆线路0.400.120.350.080.320.066求出各主要元件的电抗标幺值以后，利用其等效电路图求出其总电抗标幺值。在无限大容量系统中，发生三相短路时，电流中周期性的分量有效值的标幺值8 (3-6) 由此可求得发生三相短路时，电路电流中周期性分量的有效值 (3-7)在求出以后，可得三相短路次暂态电流和稳态电流 (3-8)求出发生三相短路时的冲击电流，第一个周期内整个短路电流的有效值 (3-9)发生三相短路时的容量 (3-10)2、短路电流和短路容量计算(1)、确定基准值取基准容量=100MVA，基准电压=10.5kV，基准电流 (2)、在短路电路中，元件的电抗标幺值 电力系统的电抗标幺值由给定数据得,因此 架空线路的电抗标幺值 根据工厂实际资料，因此 发生短路时，电路的等效电路图如图3.3所示，图中对元件的序列号和电抗标幺值进行了标注。图3.3 短路等效电路图(3)、短路电路中k-1点的总电抗标幺值、每一相的电流、容量 总电抗标幺值 三相短路电流周期分量有效值 其他三相短路电流 三相短路容量表3.3 短路计算表 短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk-16.376.376.3716.249.62115.87第四节 主要电气设备选择1、 选择条件1、按工作电压选择电器额定电压应不低于所在电路额定电压。2、按工作电流选择一般电器额定电流应不低于所在电路的计算电流。3、对开关类电气设备应考虑断流性能 安装地点的最大三相短路电流应不大于设备的最大开断电流。4、短路动稳定度的校验条件9 断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值应不小于可能的最大的短路冲击电流，或其动稳定电流有效值应不小于可能的最大的短路冲击电流即 ； (3-11) 电流互感器大多数给出动稳定倍数其动稳定度校验条件为 (3-12)式中，为电流互感器的额定一次电流。5、短路热稳定度的校验条件一般的电器元件的热稳定度校验条件为 (3-13) 该式中，为电器的热稳定电流；t为其热稳定时间；为通过电器时三相短路的稳态电流；为短路发热假象时间。电流互感器大多给出热稳定倍数和热稳定时间t，其热稳定度校验条件为 (3-14)表3.4 一次设备选择校验的项目及满足的条件序号设备名称电压（kV）电流（A）断流能力（kA或MVA）短路稳定度校验动稳定度热稳定度1高压断路器2高压负荷开关3高压隔离开关4低压断路器5低压刀开关6熔断器7电流互感器8电压互感器9母线10电缆11支柱绝缘子12套管绝缘子选择校验的条件设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压设备的额定电流应不小于通过设备的计算电流设备的最大开端电流（或功率）应不小于它可能开端的最大电流（或功率）按三相短路冲击电流校验按三相短路稳态电流校验备注校验 不校验 一般可不校验表3.5 一次设备短路稳定度校验公式序号设备名称校验项目校验公式符号含义1高压断路器高压负荷开关高压隔离开关动稳定 设备的极限通过电流峰值（kA）通过设备的三相短路冲击电流（kA）It设备的t秒热稳定电流（kA）t设备的热稳定实验时间三相短路稳态电流（kA，序号3、4中用A）短路假想时间动稳定倍数Kt热稳定倍数母线的最大允许应力母线通过时受到的最大计算应力导体的截面导体满足热稳定的最小截面C导体的短路热稳定系数绝缘子的最大允许载荷，为抗弯破坏载荷的60%通过时产生的最大作用力热稳定2电流互感器动稳定热稳定3母线动稳定热稳定4电缆和绝缘导线热稳定5支柱绝缘子动稳定6套 管绝 缘 子动稳定热稳定2、 电气设备选择校验1、10kV侧的短路计算值： ， 根据所算的值，选择合适的电气设备并进行校验，如表3.6所示。表3.6 10kV侧电气设备选择校验项目额定电压额定电流额定开断电流动稳定度热稳定度装置地点条件参数UN/kVI30/AIk/kAIsh/kA数据10230.286.3716.2481.15高压隔离开关10400_40高压断路器SN10-10/630106301640电压互感器JDZ-1010-电流互感器LQJ-1010400/5-1600.4=90.5(750.4)1=900高压熔断器RN2-10100.550-避雷器FS4-1010- 根据上表校验，10kV所选设备均满足要求。2、 高压开关柜选择04用途受电、馈电额定电流（A）6304000主回路元器件隔离开关GN8-10电流互感器LQJ10熔断器R2-10电压互感器JDZ-10图3.4 GG-1A(J)开关柜接线图第5节 配电所进出线的选择1、 概述导线和电缆截面的正确选择是保障供电系统合理安全运行的基础，也是节约成本的前提，所以进行选择时要考虑以下条件：1、发热条件 当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆(包括母线)的温度，应限制在允许的温度范围之内。2、电压损耗条件 当线路中的电流是最大容量设备产生的时候，导线和电缆上损失的电压，应限制在允许的损失电压范围之内。在工厂内较短的高压线路的情况下，电压损耗校验没得必要。2、 10kV架空线的选择 在本次设计中，配电所的电压为10kV，所需线路的距离较短，根据实际情况选择导线截面考虑发热条件。架空线路一般情况下采用铝绞线（LJ）。根据工厂具体实际情况，最热月平均最高温度为35。查表LJ-120允许载流量=335A=150.69A，满足发热条件。 线路的电压损耗为（，,线路长1km）线路的电压损耗百分值为因此所选LJ-120型铝绞线满足电压损耗要求。3、 备用电源电缆进线的选择1、选择材料在选择采用哪一种材料来作为电缆缆芯，考虑节约资源，采用铝芯电缆。经查阅资料进行比较，本厂选用聚乙烯绝缘电缆（交联型）来作为10kV电缆的材料。2、选择经济截面通过资料可知在一年之中，本厂有功负荷最长的利用时间为5000小时，所以通过查表可以得：经济电流密度 。故经济截面 选标准截面95 mm2，即选用YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3、校验发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度200C）=266A=150.69A,因此满足发热条件。4、 10kV母线的选择1、选择母线时需要校验动稳定和热稳定动稳定 (3-15) 热稳定 (3-16)母线所能承受的最大硬力，材质是硬铜的为140MPa,材质是硬铝为70MPa。母线通过时受到的最大计算应力。A导体的截面。导体在热稳定条件下的最小截面。三相短路冲击电流。短路假想时间。 (3-17)式中为实际短路时间，为短路保护装置实际动作时间，为断路器的断路时间，对一般油断路器取0.2s。 (3-18)式中为母线在通过时产生的最大弯矩（Nm），为母线的截面系数当母线档数为12， (3-19)当母线档数多于2时， ； (3-20) 式子(3-19)，(3-20)中的l为母线的档距当母线水平放置时， (3-21)式中b为母线截面宽度，h为母线截面高度。电缆的机械强度很好，不必校验其短路动稳定度10。根据10kV母线处的电流电压等初选母线型号为LMY3(404) =480A=230.28A 符合要求。(1)、母线热稳定校验mm2母线满足热稳定要求。(2)、动稳定校验该10kv母线处的假设母线水平平放，档距为900mm，档数大于2，相邻两相母线的轴线距离为160mm。三相短路时的最大电动力母线在F(3)作用时的弯曲力矩为M= =2570.9/10=23.13Nm母线的截面系数为W=b2h/6=0.0420.004/6=1.110-5m3故母线在三相短路时所受到的计算应力为=M/W=23.13NM/1.110-5m3=21MPa而硬铝母线（LMY）的允许应力为 =70MPa=21MPa由此可见该母线满足短路动稳定度的要求。5、 配电所出线的选择1、选择材料在选择采用哪一种材料来作为电缆缆芯，考虑节约资源，采用铝芯电缆。经查阅资料进行比较，本厂选用聚乙烯绝缘电缆11（交联型）来作为10kV电缆的材料。2、选择经济截面 通过资料可知在一年之中，本厂有功负荷最长的利用时间为5000小时，所以通过查表可以得：经济电流密度 。故经济截面 选标准截面95 mm2，即选用YJV-95型交联聚乙烯绝缘电缆。3、校验发热条件查表得YJV-95允许载流量（取本地区土壤中最热月平均温度200C）=266A=150.69A,因此满足发热条件。第6节 主要设备继电装置的整定及保护1、 概述按照国家的相关规定12：如果线路传输的电压是366kV，应进行相与相之间的短路保护，每一相接地的保护，负荷过载的保护。线路的相与相之间的短路保护，选用时间可以限制的过电流保护以及立即反应的电流速断保护。如果过电流保护的动作时间限制小于等于s时，不必装设电流速断保护。2、 继电保护装置的接线方式1、两相两继电器式接线此接线，当发生短路时，至少有一个继电器要动作，从而使断路器跳闸。为了表示此接线方式中，继电器电流和电流互感器二次电流之间存在的关系，定义一个接线系数13, (3-22)当一次电路发生任意相间短路时，=1，即其保护灵敏度都相同。2、两相一继电器式接线工作时，通过电流互感器一、二次电流之差等通过继电器的电流。发生三相短路时，流入继电器的电流相当于电流互感器第二次电流的倍，即。由于这种方式接线对各种故障所做出的反应不同，差于前面那一种的方式。但是比前面那一种来说，少用一个继电器，因而简单又经济。3、 继电保护装置的操作方式直流操作电源以及交流操作电源都可以为继电保护装置提供电压。相比直流操作电源而言，交流操作电源所需的成本少，便于运行，因而得到设计者的青睐。交流操作电源供电的继电保护装置分两种操作方式：1、直接动作式断路器里的跳闸线圈YR作为直动式过流继电器存在着两种接线方式。进行工作时，通过YR的电流没有达到动作电流，就不会动作，当相与相之间产生短路时，由于YR的存在，断路器QF跳闸。这种操作方式存在着一个缺点：保护灵敏度不够，因而很少应用13。2、“去分流跳闸”式正常工作时，继电器中KA常闭触点的作用，会使没有电流经过跳闸线圈YR，而断路器 QF不会动作。当电路中，相与相之间产生短路时，电流继电器KA的闭合状态改变为断开状态，使得电流经过跳闸线圈YR，引发断路器QF动作。这就是所谓“去分流跳闸”。这种接线方式带来的好处就是操作简单，安全可靠，不过对电流继电器KA触点的能力有高的要求，受到工厂供配电系统设计者的喜欢13。4、 电流速断保护1、电流速断保护的“死区”在电力系统中，有时候会出现这种情况：线路两端上所产生的电流有可能不是短路时产生的电流，这时系统的保护不会做出反应，这说明一个重要的问题：电流速断保护不可能把整个电力系统都保护好。我们把不能被保护的区域称为“死区”14。2、电流速断保护的灵敏度电流速断保护的灵敏度是在系统最小运行方式下，线路首端的两相短路电流看成最小短路电流来计算。电流速断保护的灵敏度符合条件为 (3-23)按GB50062 1992,SP 1.5 ；按JBJ6 1996,SP2。5、 回路方案选择与继电保护的整定1、高压短路器的操作机构控制与信号回路 短路器采用弹簧储能操作机构，可实现一次重合闸。2、工厂的平均功率因数 配电所安装有功电能表和无功电能表，统计工厂的功能损耗，可得出工厂的平均功率因数。3、关于备用电源线路的继电保护装置(1)、安装过电流保护（反时限） 本文采用的过电流继电器：GL15型感应式，接线方式：两相两继电器式，操作方式：去分流跳闸。 过电流保护动作电流的整定，因此动作电流为： 因此过电流保护动作电流IOP整定为10A。 整定过电流保护动作时间。 过电流保护灵敏系数的检验因此其保护灵敏系数为：=5520A/800A=6.91.5，满足规定的灵敏系数1.5的要求。第七节 防雷及接地1、 概述大家都知道雷电的危害。但是在电力的改造，城市电网的改造和变电站自动化系统的建设等方面，我们缺乏对设备的防雷接地保护的认识，引发了很多雷击事故，给人民、社会、国家带来了严重的影响。1、电力线路的防雷与接地(1)、输电线路防雷与接地做好输电线路的防雷工作，应该从以下几个方面考虑：该线路中的电压级数、负荷特性、运行情况、地区是否经常打雷、土壤电阻率的高低。通过合理的比较，采用有效的防雷方式。关于10kV及以下线路的防雷工作就是提高线路的绝缘程度，使之经得住雷击。对于那些绝缘程度不是很好的地方可以使用避雷器，增设防雷保护线。(2)、配电线路防雷与接地如果线路是用来传输电能，可以使用避雷线或避雷器。系统中，电压大小不同采用的措施也不一样，不同的线路也是如此。对于低压线路，在变压器出口处安装击穿保险器或低压避雷器，还要做好接地要求接地电阻不大于4。在低压电力网中，中性点直接接地的中性线应接地于电源点。低压配电线路干线和分支线的终端处应重复接地，要求每年接地电阻不大于10，如果是较长的线路，重复接地应不少于3处。接户线上的绝缘装置应接地，这样可以有效的做好防雷工作，值得注意的是接地装置的电阻应小于3015。(3)、电力电缆线路防雷与接地电力电缆自身结构特点以及与另外电气设备连接的要求，使得不同电压等级拥有不同的防雷措施。2、电气设备与电子设备的防雷与接地变电所设备的防雷关键在于建筑物的防雷。按照相关规定，具有相同电位的设备与建筑物要连在一起，避免形成电压差。因为打雷时，雷电所产生的电流值非常大，一旦流经设备会带来很高的电位，对人和设备带来危害。因而等电位连接是非常有效的防雷措施之一。2、 防雷措施1、配电所的防雷保护(1)、直击雷防护 一般在配电所的屋顶都装有避雷针或避雷带，同时从避雷装置上引出两根线与变电所一起接地。规定独立避雷针的接地装置的接地电阻。通常装避雷针的杆塔附近，采用36根长2.5m ,直径50mm的钢管作一排基多边形排列。管之间相差5m，打入地下，管顶地面0.8m,接地管间接有404的镀锌扁钢。引下线用404的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并与装避雷针的杆塔能其基础内的钢筋相焊接，上与避雷焊接相连。避雷针采用直径20mm的镀锌扁钢，长15m。独立避雷针的接地装置与变电所接地装置的距离至少相差3m。(2)、雷电侵入波的防护 在10kV高压配电室内装设有FS4-10型避雷器。在10kV架空出线上,为了防止雷电波，可以每隔一间隔装有保护或将有绝缘性能的金属接地。3、 接地装置1、确定接地电阻1kV以上大电流的接地系统的接地电阻应满足以下条件: (3-24) (3-25)2、接地装置的初步方案初步考虑围绕着变电所的四周打入钢管用来做接地导体，钢管距离变电所34m，每根钢管的直径是50mm、长度是2.5m。每根钢管之间的距离为5m，管间用404mm2的扁钢焊接。3、计算单根钢管接地电阻查相关资料得土质的电阻率 = 100m单根钢管的接地电阻4、确定接地钢管数和最终的接地方案根据。由于到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和再查有关资料可得。因此可得 要想达到接地装置的均匀对称（环形），在初选15根钢管的基础之上再增加1根，即选用16根钢管来作接地体选，用404mm2的扁钢连接。在本次设计中，采用的是与地面垂直和与地面水平的；在避雷装置及主变压器的四周装设与地面垂直的接地体，用来疏散电流，需注意的是接地电阻应低于0.5。主接地网采用是棒状的钢管，它的直径为50mm，长度为2.5m，用606的镀锌(热镀)扁钢把这些钢管连接成的是一个形状为圆环，钢管上端与地表的距离为0.8m。另外，在接地网靠近主变位置留一接地检查井。接地网施工完毕后应进行实测，如果接地电阻Rd0.5，将运用降阻措施。第8节 本章小结本章主要介绍配电所的设计：配电所选择的地方所遵循的原则，配电所内房间规划的要求，对电气主接线设计需要遵循的原则和要求 ，通过比较法采用合理的接线方式，发生短路时电流的概念、危害、计算方法以及本设计中配电所发生短路时电流计算，通过相关的计算如何合理选择相关的系统设备及怎么样检验，配电所进出线路的方式与材质的选择，配电所内关于设备的采用继电装置的整定及保护，如何做好防止雷电袭击的保护。第4章 车间变电所设计第一节 车间负荷计算及无功补偿1、 车间负荷计算根据第二章负荷计算的方法，根据表2.2数据，可得各车间的计算负荷如下：1、车间1：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：2、车间2：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：3、车间3：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：4、车间4：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：5、车间5： 有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：2、 车间无功补偿根据各车间的时间计算负荷，考虑同时系数（=0.9,0.95）之后，车间1无功补偿计算结果如下：1、补偿前的配电所功率因数，功率因数为：2、无功补偿容量要实现功率因数由0.712到0.92的提高，需要装设的补偿容量（并联电容器）取根据要求，本次设计选用的电容柜的型号为WZ0.4-200/10-J,其正常工作时的电压为400V，正常工作时的容量为200k var。由此得出电容器的个数：按照车间1的计算方法，可得各车间计算功率及电容补偿如表4.1.表4.1 各车间计算功率及电容补偿车间有功负荷()无功