课程设计报告-某日产800吨水泥厂供配电系统设计

I课程设计报告某日产800吨水泥厂供配电系统设计摘要众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证需要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求：(1）安全：在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。(2)可靠：应满足电能用户对供电可靠性的要求。(3)优质：应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。(4）经济：供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。本设计根据某水泥厂所能取得的供电电源和该厂用电的实际负荷，并适当的考虑生产的发展，按工厂供电的基本要求，对各个车间进行了负荷的计算和无功功率的补偿；确定出了各个变电所的位置及各个变电所变压器的台数、容量和型式；计算的短路电流；选择了各线路的导线截面和变电所高低压设备；配置了继电保护装置；绘出了设计图样，完成了水泥厂供配电系统的设计。关键词：计算负荷；无功补偿；变压器；短路电流目录23344摘要 I目录 Ⅱ303231绪论 1286941.1工厂供电设计的一般原则 1286941.2工厂的原始资料 164992水泥厂供配电的具体参数及概况 395952.1水泥厂的供电具体参数 3227843负荷计算 4420244电气主接线的选择 783244.1各车间变电所的设计及无功功率补偿 783244.2各车间变压器选择及无功功率补偿 95短路电流计算8382 15244795.1短路电流计算方法及意义 15244795.2短路计算 15160156工厂变电所主接线图 194716.1全场配电系统 19288086.2电缆的选择 20182667继电保护的设计和整定 23261427.1电力变压器的继电保护 2377057.2自动重合闸 2777057.3备用电源自动投入 2824958防雷设计 3177058.1水泥厂的防雷接地设计 31230078.2防雷装置的设计 34230078.3.接地装置设计 3519225心得体会 36参考文献18310 37 1绪论1.1工厂供电设计的一般原则按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10kv及以下设计规范》、GB50054-95《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：（1）遵守规程、执行政策；必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。（2）安全可靠、先进合理；

应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。（3）近期为主、考虑发展；应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，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。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要1.2工厂的原始资料1.2.1工厂的生产要求与工艺流程本设计是为某水泥厂设计的供配电系统。该厂日产水泥800吨，全厂可大致分为四部分：生料破碎和均化、预热和烧成、冷却和储存、磨粉和包装。单台设备容量超过100KW时采用6KV中压电机。水泥厂内的用电机械主要为：输送机、风机、破碎机、磨机、电收尘器、代收尘器。（1）供电电源及输电线路水泥厂供电电源来自两千米外的当地配电站（PLN)，单回路AC35KV,50Hz，进入本厂变电站时采用电缆直埋。（2）备用保安电源为保证场内一些重要设施电源的不间断性，在靠近这些设施的地方设置一套备用设备保安电源，它采用一台400KW的柴油发电机组和电源自动切换装置。在主电源失去电力时，自动启动柴油发电机，并自动切换这些重要设施的电源来路，15S内恢复电力。1.2.2工厂的原始数据MCC2破碎站控制室139.870.70.71.02堆场控制室116.070.71.02124.93空调照明250.61.3333.33MCC22810.71.05270MCC8循环水泵房29.70.80.7532.73水泥磨控室324.10.780.8366.79包装控制室950.71.0297.57空调照明62.50.61.3383.33MCC8511.30.750.89499.03MCC7生料磨控制室178.360.71.02191.71煤磨控制室337.160.780.8320.51增湿塔泵房200.80.7525空调照明500.61.3366.67MCC75860.740.91540.54MCC4尾窑控制室2910.730.94308.22空压站1300.80.75162.5空调照明37.50.61.3350MCC44580.740.9467.57均化控制室///250MCC6摇头控制室537.030.790.77544.68空调照明750.61.33100MCC66170.770.83575.32表1.12水泥厂供配电的具体参数及概况2.1该水泥厂的供电具体参数工厂负荷情况该厂多数车间为3班制，年最大负荷利用小时为6400小时，该厂水泥库为二级负荷；生活区为三级负荷，其余都为一级负荷。由于破碎机和磨机为大电机所以供电电压为6KV，其余车间动力设备均为三相，额定电压为380V,照明及生活区的家用电器均为单相电压，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料为表1所示。供电电源情况按照工厂与当地供电部门签订的供电协议规定，水泥厂的供电可由厂外距离厂2公里处的当地配电站35/6.3KV,选择3000KVA,4000KVA的变压器供电，供电电压可以任选。另外，为保证场内一些重要设施电源的不间断性，在靠近这些设施的地方设置一套备用设备安保电源，它采用一台400KW的柴油发电机组和电源自动切换装置。在主电源失去电力时，自动启动柴油机发电，并自动切换这些重要设施的电源来路，15S内恢复电力。供电局要求的功率因数当6KV供电时，要求工厂变电所高压侧cosΦ>=0.92；要求工厂变电所380V低压侧。电源短路容量35KV线路上断路器选型为SW2-35型;6KV线路上断路器选型为SN10-10III电费制度。按两部制电费计算：变压器安装容量每1KVA为15元/月，动力电费为0.3元/KW·h，照明电费为0.55元/KW·h。气象资料水泥厂地区的平均最高气温为34.6℃。地质水文土壤电阻率100Ω·m。3负荷计算负荷计算的意义计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定的是否正确、合理，直接影响设备选择的是否合理、经济。如计算负荷确定的过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算的过小，又将使电气设备和电缆处于负荷运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘老化甚至烧毁，同样造成损失。由此可见，正确的确定计算负荷意义重大。但由于各类的负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，各类负荷变化有一定的规律，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此，负荷的计算只能力求接近实际。目前普遍采用的确定用电设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法。需要系数法是各国普遍采用的确定计算负荷的基本方法，简单方便，较适用于用电设备台数较多、各台容量设备相差不大的情况。二项式法局限性较大，应用于确定设备台数较少而容量差别悬殊的情况。因此，该设计选用需要系数法进行负荷的计算。3.2水泥厂车间的负荷计算3.2.1水泥厂单个车间的负荷计算计算举例说明单台设备负荷计算。如（MCC2为变压器的二级车间）（1）破碎站控制室：，，102.4KW（式3.1）104.45Kvar （式3.2）146.28（式3.3）14.08A（式3.4）（2）堆场控制室：，，87.45KW（式3.5）89.2Kvar（式3.6）124.93（式3.7）189.81A（式3.8）（3）空调照明：，，20KW（式3.9）26.6Kvar（式3.10）33.33（式3.11）50.64A（式3.12）(4)MCC2189KW（式3.13）198.4Kvar（式3.14）270（式3.15）26A（式3.16）3.2.2各个车间的负荷计算汇总表各个车间的负荷计算如下表3-1所示。工厂总的装机容量和总的计算负荷已经知道装机容量：2465.5。P30/KW：1675.5。表3-1工厂供电负荷计算表MCC2破碎站控制室139.870.71.02102.4104.45146.2814.08堆场控制室116.070.71.0287.4589.2124.93189.81空调照明250.61.332026.633.3350.64MCC22810.71.05189198.427026MCC8循环水泵房29.70.80.7526.1819.632.7349.7水泥磨控室324.10.780.8286.1228.9366.7935.3包装控制室950.71.0268.369.797.57148.2空调照明62.50.61.335066.583.33126.6MCC8511.30.750.89374.27309499.0348MCC7生料磨控制室178.360.71.02134.2136.9191.7118煤磨控制室337.160.780.8250200320.5130.8增湿塔泵房200.80.7520152538空调照明500.61.334053.266.67101MCC75860.740.91400364540.5452MCC4尾窑控制室2910.730.94225211.5308.22468空压站1300.80.7513097.5162.5246.9空调照明37.50.61.333039.95076MCC44580.740.9346.6312467.5745均化控制室25024MCC6摇头控制室537.030.790.77430.3331544.68827空调照明750.61.336079.8100152MCC66170.770.83443367.7575.32554电气主接线的选择各车间变电所的设计及无功功率补偿变配电所选择的一般原则变配电所所址的选择，应根据下列要求并经技术经济分析比较后确定。尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。进出线方便，特别是要便于架空进出线。不应妨碍企业的发展，有扩建的可能。接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。不应设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时，应有相应的保护措施。不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应在污染原的下风侧。不应设在厕所、浴室和其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国标GB50058-1992的规定。不应设在地势低洼和可能积水的场所。各个车间变电所的位置及全厂供电平面草图在场内灰尘小，季风路上端地势高并靠近负荷中心处，设置一座6KV配电站。系统采用双进线单排母线分段方式。其中一段来自3000KVA变压器6.3KV侧电源，另一段接受来自4000KVA变压器6.3KV侧电源。用配电装置将6.3KV电力分配给分布在全场的五座二级变电所（亦称MCC，电机控制中心）及中压电机控制柜。两段6KV母线上分别并联有固定式电容补偿装置，以满足要求的全厂功率因数不小于0.92的技术指数。在场内设置7座变电所，其中五座有二级变压器，将6KV电力变为380V。变电所里除了有电机控制柜和仪表柜外，还有照明，空调配电屏。380V母线上并联有低压功率补偿装置。规定低压功率因数不得低于0.90。根据以上原则及该厂地理位置与各车间的计算负荷的大小，考虑到导线的截面积和电流成正比，采用负荷矩阵法可以得到变电所的位置，决定设立5个车间变电所，各自供电范围如下：总降压变电所专用变电所变电所MCC2：包括破碎站控制室，堆场控制室，空调照明和MCC2。变电所MCC8：包括循环水泵房，水泥磨控制室，包装控制室，空调照明和MCC8。变电所MCC7:包括生料模控制室，煤磨料控制室，增湿塔泵房，空调照明和MCC7。变电所MCC4：包括尾窖控制室，空压站，空调照明和MCC4变电所MCC6包括窖头控制室，空调照明和MCC6。4.2各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿4.2.1变电所MCC2变压器台数及容量选择(1)变电所MCC2的供电负荷统计同时系数取:0.95,0.97189KW198.45Kvar则=274KVA（式4.1）=26A（式4.2）=0.97（式4.3）(2)变电所MCC2的无功功率补偿（高压侧提高到0。92以上，计算时取0.95）无功补偿装置的容量为：==150Kvar（式4.4）补偿后视功率：=195.50KVA（式4.5）（3）变电所I的变压器选择选择变压器型号为S9系列S9-250/10(6)，额定容量为250KVA查表变压器的各项参数：空载损耗：6负载损耗：3.05(4)计算每台变压器的功率损耗：+=2KW（式4.6）=10Kvar（式4.7）变电所高压侧负荷为：=191KW（式4.8）==197.44KVA（式4.9）=18.8A（式4.10）=0.97（式4.11）这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.92，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。4.2.2变电所MCC8变压器台数及容量选择(1)变电所MCC8的供电负荷统计由于变电所MCC8只供水泥车间，所以其负荷如下：取同时系数：0.95,0.97374.27KW333.10Kvar=499KVA（式4.12）=48A（式4.13）(2)变电所MCC8的无功功率补偿（高压侧提高到0.92以上，计算时取0.95）无功补偿装置的容量为：==207.1Kvar（式4.14）补偿后视功率：=394KVA（式4.15）(3)选择变压器型号为S9系列S9-500/10（6），额定容量为500KVA查表变压器的各项参数：空载损耗：1.03负载损耗：4.95(4)计算每台变压器的功率损耗+=4KW（式4.16）=20Kvar（式4.17）变电所高压侧负荷为=378KW（式4.18）==404KVA（式4.19）=38A（式4.20）=0.93（式4.21）这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.92，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。4.2.3变压器台数及容量选择（1）变电所MCC7的供电负荷统计同时系数取:0.95,0.97400KW364Kvar=533KVA（式4.22）=52A（式4.23）(2)变电所MCC7的无功功率补偿（高压侧提高到0.92以上，计算时取0.90）无功补偿装置的容量为： ==221.3Kvar（式4.24）补偿后视功率：=425KVA（式4.25）(3)变电所MCC7的变压器选择选择变压器型号为S9系列S9-500/10(6)，额定容量为500KVA查表变压器的各项参数：空载损耗：1.03负载损耗：4.95(4)计算每台变压器的功率损耗+=2.2KW（式4.26）=11Kvar（式4.27）变电所高压侧负荷为=402KW（式4.28）==431KVA（式4.29）=41A（式4.30）=0.95（式4.31）这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.92，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。4.2.4变压器台数及容量选择(1)变电所MCC4的供电负荷统计同时系数取:0.95,0.97346.6KW312Kvar=468KVA（式4.32）=45A（式4.33）(2)变电所IV的无功功率补偿（高压侧提高到0.9以上，计算时取0.92）无功补偿装置的容量为：==201Kvar（式4.34）补偿后视功率：=361KVA（式4.35）（3）变电所MCC4的变压器选择选择变压器型号为S9系列S9-400/10(6)，额定容量为400KVA查表变压器的各项参数：空载损耗：0.87负载损耗：4.2(4)计算每台变压器的功率损耗+=3.61KW（式4.36）=18.05Kvar（式4.37）变电所高压侧负荷为=350.21KW（式4.38）==370.21KVA（式4.39）=34.73A（式4.40）=0.95（式4.41）这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.92，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。4.2.5变压器台数及容量选择（1）变电所MCC6的供电负荷统计同时系数取:0.95,0.97443KW367.7Kvar=466.6KVA（式4.42）=55A（式4.43）(2)变电所MCC6的无功功率补偿（高压侧提高到0.92以上，计算时取0.96）无功补偿装置的容量为：==221Kvar（式4.44）补偿后视功率：=466.66KVA（式4.45）（3）变电所MCC6的变压器选择选择变压器型号为S9系列S9-500/10(6)，额定容量为500KVA查表变压器的各项参数：空载损耗：1.03负载损耗：4.95(4)计算每台变压器的功率损耗+=4.67KW（式4.46）=23.33Kvar（式4.47）变电所高压侧负荷为=447.67KW（式4.48）==478.87KVA（式4.49）=45A（式4.50）=0.93（式4.51）这一功率因数满足规定高压侧功率因数大于0.92，由此可见无功功率补偿提高功率因数能是工厂取得可观的经济效果。5短路电流的计算短路的类型三相系统中短路的基本类型有：（1）三相短路（2）两相短路（3）单相短路（4）两相接地短路。本设计主要计算三相短路5.2短路计算的方法标幺制法和欧姆法。本设计中用需要系数法来计算。5.3短路回路参数的确定（1）电力系统短路电流的计算示意图 图5.1电力系统示意图（2）计算k-1的短路电流和短路容量（=36.75KV=6.62KV）1)电力系统的电抗（式5.1）2）电缆线路的电抗（式5.2）3)电力变压器的电抗（由附录表5查的％=5.5）（式5.3）4)则总的电抗值为0.0486（式5.4）5)计算三相短路电流和短路容量（一）三相短路电流周期分量有效值（式5.5）（二）三相短路次暂态电流和稳态电流（式5.6）（三）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值（式5.7）（式5.8）（四）三相短路容量（式5.9）计算k-3的短路电流和短路容量（=36.75KV=6.62KV=0.4KV)MCC6（1）电力系统的电抗（式5.10（2）电缆线路的电抗（式5.11）（3)电力变压器的电抗（由附录表5查的％=4）（式5.12） （4)则总的电抗值为

（式5.13）（4）计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值（式5.14）2）三相短路次暂态电流和稳态电流（式5.15）3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值（式5.16）149.66（式5.17）4）三相短路容量(式5.17）由此可得到整个工厂中的短路计算点上的所有参数如下表5-1所示表5-1短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量、MVk-178.6478.6478.64200.532118.7539.52k-278.3678.3678.36199.82118.3239.45k-3137.3137.3137.30252.63149.6612.84k-4136.65136.65136.65251.44148.9512.8k-5137.3137.3137.30252.63149.6612.84k-6137.3137.3137.30252.63149.6612.84k-7134.7134.7134.7247.85146.8212.71注：35KV线路上断路器选型为SW2-35型;6KV线路上断路器选型为SN10-10III6工厂变电所主接线图6.1全场配电系统（1）总变电站电压等级：高压35KV、中压6KV、低压380V、50Hz。35KV电源开关柜机两台主变压器（3000KVA,4000KVA）的设计供货由业主提供。业主将在紧挨主配电站设立一座总变电站，将35KV电力变为6.3KV。（2）总配电站在厂内灰尘小、季风路线上端、地势高并靠近负荷中心处，设置一座6KV的配电站。按业主要求，系统采用双进线单排母线分段方式。其中一段接受来自3000KVA变压器6.3KVA侧电源，另一端接受来自4000KVA变压器6.3KV侧电源。用配电装置将6.3KV电力分配给分布在全厂的五座二级变电所(亦称MCC，电机控制中心)及中压电机控制柜。两段6KV母线上分别并联有固定式电容补偿装置，以满足业主要求的全厂功率因数不小于0.92的技术指标。（3）二级变电站（MCC）在厂内设置7座变电所，其中5座有二级变压器，将6KV电力变为380V。变电所里除有电机控制柜和仪表柜外，还有照明、空调配电屏。380V母线上并联有低压功率补偿装置。合同规定低压功率因数不得低于0.90。6.2工厂变电所主接线图如下图6-1所示图6-16.2电缆的选择(1)由于本水泥厂设计的供电系统的供电电源来自两千米外的当地配电站（PLN）单回路，AC20kv，50hz，进入本厂变电站是采用电缆直埋。2厂内电缆敷设(2)由总变站向二级变电站和中压电机去的6KV电力电缆采用直埋方式，有二级变电站通向用电设备的电力电缆和控制电缆采用桥架和穿线管敷设结合的方式。墙上明设，地下暗埋。(3)气象资料：本厂所在地区的年平均的年最热月平均气温为34.6℃(4)地质情况：土壤电阻率100·m。(5)因为水泥厂一般采用三班制即年工作时间为6000h(6)根据《工厂供电》表5-4导线和电缆的经济电流密度选取电缆线路为铝线经济电流密度为=1.54A/按照经济电流密度计算经济截面的公式为（式6.1）又因为=（式6.2）即（式6.3）则根据《工厂常用电气设备手册》表22-5-2935KV电缆线路选择：型号：芯经济截面适用范围YJLV29，三芯25-35适用于敷设在地下能承受机械外力作用校验发热条件。(7)35KV线路上YJLV29型电缆线芯长期允许工作温度不超过80℃而本水泥厂所在地区的年平均最热月平均气温为34.6℃，80>34.6℃满足发热条件。所选电缆合理。（8）根据《工厂供电》表5-4导线和电缆的经济电流密度选取电缆线路为铜线经济电流密度为=2.00A/按照经济电流密度计算经济截面的公式为（式6.4）又因为=（式6.5）即（式6.6）选取6KV电缆线路：用于桥架的电缆为ZL12185用于穿线钢管敷设ZQ11185（9）根据《工厂供电》表5-4导线和电缆的经济电流密度选取电缆线路为铝芯橡皮线经济电流密度为=1.54A/。按照经济电流密度和经济截面导线选择为橡皮绝缘线BLX型参见《工厂供电》附录表19BLX型的经济截面为95绝缘导线明敷时的载流量为229A满足发热条件。即所选导线合理。7继电保护的设计和整定7.1电力变压器的继电保护对于我厂的高压测电压为35kv来说，我厂应装设带时限的过电流保护，电流速断保护，过负荷保护，瓦斯保护。GB规定10000kVA及以上的单独运行变压器和6300kVA及以上的并列运行变压器，应装设差动保护；6300kVA及以下单独运行的重要变压器，宜装设差动保护。

7.1.1电力变压器的过电流保护（1）因为我厂要求过电流保护动作时间精确，整定简便，固采用定时限过电流保护。（2）定时限过电流保护动作原理：当一次侧电路发生相间短路时，电流继电器KA瞬时动作，闭合其触电，使时间继电器KT动作。KT经过整定的时限后，其延时触电闭合，使串联的信号继电器KS和中间继电器KM动作。KS动作后，其指示牌掉下，同时接通信号回路，给出灯光信号和音响信号。KM动作后，接通跳闸线圈YR回路，使断路器QF跳闸，切除短路故障。QF跳闸后，其辅助触电QF1-2随之切断跳闸回路。在短路故障被切除后，继电器保护装置除KS外的其他所有继电器均自动返回起始状态，而KS可手动复位图7-17.1.2电力变压器电流速断保护（1）为了保证速断保护动作的选择性，在下一级线路首端发生最大短路电流时电流速断保护不应动作，即速断保护动作电流Iop1＞IK.max，速断保护动作电流整定值为（式7.1）IK.max为线路末端最大三相短路电流；Kre1为可靠系数，DL型继电器取1.3，GL型继电器取1.5；Kw为接线系数；Ki为电流互感器变比。（2）保护区和保护死区电流速断保护的动作电流大于线路末端的最大三相短路电流，电流速断保护存在保护死区。只能保护线路的一部分，线路不能被保护的部分称为保护死区，线路能被保护的部分称为保护区。7.1.3电力变压器过负荷保护保护整定

(1)过负荷保护的动作电流按线路的计算电流Ic整定，即式中，Krel为可靠系数，取1.2~1.3；Ki为电流互感器之比。 图7-27.1.4电力变压器的差动保护（1）差动保护工作原理：在变压器正常运行或差动保护的保护区外k-1点发生短路时，TA1的二次电流I’1与TA2的二次电流I’2相等或近似相等，则流入继电器KA的电流Ika=I’1-I’2=0,继电器KA不动作。当差动保护的保护区内K-2点发生短路时，对于单端供电的变压器来说，I’2=0，所以Ika=I’1，超过继电器KA所整定的动作电流Iop(d)，使KA瞬时动作，然后通过出口继电器KM使断路器QF跳闸，切除短路故障，同时通过信号继电器KS发出信号。7.1.5电力变压器瓦斯保护图7-37.1.6变压器瓦斯保护工作原理：（1）当变压器内部发生轻微故障时，瓦斯继电器KG的上触点KG1-2闭合，动作与报警信号。当变压器内部发生严重故障时，KG的下触点KG3-4闭合，通常是经中间继电器KM动作于断路器QF的跳闸机构YR，同时通过信号继电器KS发出跳闸信号。但KG3-4闭合，也可以利用切换片XB切换，使KS线圈串接限流电阻R，只动作于报警信号。图7-4（2）高压电动机的单相接地原理及保护示意图如图所示图7-57.2自动重合闸（1）自动重合闸的要求1）手动或遥控操作断开断路器及手动合闸于故障线路，断路器跳闸后，自动重合闸不应动作。2）除上述情况外，当断路器因继电保护动作或其它原因而跳闸时，自动重合闸装置均应动作。3）自动重合次数应符合预先规定，即使ARD装置中任一元件发生故障或接点粘接时，也应保证不多次重合。4）应优先采用由控制开关位置与断路器位置不对应的原则来起动重合闸。同时也允许由保护装置来起动，但此时必须采取措施来保证自动重合闸能可靠动作。（5）自动重合闸在完成动作以后，一般应能自动复归，准备好下一次再动作。有值班人员的10kV以下线路也可采用手动复归。（6）自动重合闸应有可能在重合闸以前或重合闸以后加速继电器保护的动作。（7）电气式一次自动重合闸装置展开式原理电路图图7-6（2）一次自动重合闸装置（ARD）的工作原理1）系统正常运行时，控制开关SA1和选择开关SA2都扳向合闸(ON)位置，APD投入工作。这时重合闸继电器KAR中的电容器C经R4充电，同时指示灯KL亮，表示控制笑母线WC的电压正常电容器C已在充电状态。2）当一次电路发生断路故障而使断路器QF自动跳闸时。断路器辅助触电QF1-2闭合，而SA1仍处于合闸位置，从而接通KAR的启动回路，使KAR中的时间继电器KT经它本身的常闭触点KT1-2而动作。KT动作后，其常闭触电KT1-2断开，串入电阻R5，使KT保持动作状态。串R5的目的，在于限制通过KT线圈的电流，避免线圈过热烧毁，因为KT线圈不是按长期接上额定电压设计的。3）时间继电器KT动作后，经一定延时，其延时闭合的常开触点KT3-4闭合，这时电容器C就对KAR中的中间继电器KM的电压线圈放电，使KM动作。4）中间继电器KM动作后，其常闭触点KM1-2断开，使指示灯熄灭，表示KAR已经动作，其出口回路已经接通，合闸接触器KO由控制小母线WC经SA2,KAR中的KM3-4，KM5,6俩对触点及KM的电流线圈，KS线圈，连接片XB，触点KM13-4和断路器辅助触点QF3-4而或得电源，从而使断路器QF重新合闸。5）由于中间继电器KM是由电容器C放电而动作的，但C的放电时间不长，因此为了使KM能够自保持，在KAR的出口回路中串入了KM的电流线圈，借KM本身的常开触点KM3-4断开而使KM的自保持解除。6）在KAR的出口中串联信号继电器KS，是为了记录KAR的动作，并为了KAR动作发出灯光信号和音响信号，断路器重合成功以后，所有继电器自动返回，电容器C又恢复充电，要使ARD退出工作，可将SA2扳到OFF位置，同时将出口回路的连接片XB断开。7.3备用电源的自动投入（1）对备用电源自动投入装置的要求

1）工作电源不论何种原因消失(故障或误操作)时，APD应动作。

2）应保证在工作电源断开后，备用电源电压正常时，才投入备用电源。

3）备用电源自动投入装置只允许动作一次。4）电压互感器二次回路断线时，APD不应误动作。5）采用APD的情况下，应检验备用电源过负荷情况和电动机自起动情况。如过负荷严重或不能保证电动机自起动，应在APD动作前自动减负荷（2）备用电源投入工作原理假设电源进线WL1在工作，WL2为备用，其断路器QF2断开，但其俩侧隔离开关是闭合的。当工作电源WL1断电引起失压保护动作使QF1跳闸时，其常开2触点QF1-2断开，使原来通电动作的时间继电器KT断电，但其延时断开触点尚未及断开，这时QF1的另一常闭触点3-4闭合，从而使合闸接触器KO通电动作，使断路器QF2的合闸线圈YO通电，使QF2合闸，投入备用电源WL2，回复对变配电所的供电。备用电源投入后，KT的延时断开触点断开，切断KO的回路，同时QF2的连锁触点1-2断开，切断YO回路，防止YO长时间通电。（3）自动投入装置图7-7（4）变电所公共接地装置的设计装设接地装置的一般要求（1）充分利用缤纷严格选择自然接地体。要突然别重视使用的安全及具体良好的接地电阻这两方面。利用自然接地体时，必须在他们的接头处另行跨接导线，使其成为具有良好导电性能的连续性道题，以取得合格的接地电阻值。

（2)凡直流回路均不能利用自然接地体作为电流回路地零线、接地线或接地体。直流回路专用的中性、接地线或接地体也不能与自然接地体相接。因为直流的电介作用，容易使接地建筑物和金属管道等受侵蚀而损坏。恰恰是这点常易为人们的忽略。

(3)人工接地体的布置应使接地体附近的点位分布尽可能均匀。如可布置成环形等，以减少接触电压和跨步电压。由于接地短路时接地体附近会了现较高的分布电压，危及人身安全，有时需挖开地面检修接地装置。故人工接地体不宜埋设在车间内，应离建筑物及其出入人口和人行道3m时，要铺设砾石或者沥青路面，以减少接触电压和跨步电压。此外，埋设地点还应避开烟道或其他热源处，以免土壤干燥，电阻率增高;也不要埋设在垃圾、灰渣及对接地体有腐蚀的土壤中。（5）接地及接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接,称为接地。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。接地线和接地体合称为接地装置。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体（接地极）。连接接地体和设备、装置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。(1)接地电流和接触电压当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地作半球形散开，这一电流称为接地电流。实验表明，在单根接地体或接地故障点20米左右的地方，实际散流电阻趋向于零。零电位的地方称为电气上的“地”。接触电压是指设备的绝缘损坏时，在身体可同时触及的两部分之间出现的电位差。(2)保护接地种类保护接地是为了保障人身安全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分地。保护接地的型式有两种：设备的外露可导电部分经各自接地线（PE线）直接接地。TT和IT系统。设备的外露可导电部分经公共的PE线（TN-S系统）或经过PEN线（TN-C系统）接地，这种接地型式习惯称为“保护接零”。(3)接地电阻接地电阻是接地体的流散电阻与接地线和接地体电阻总和。TT系统系统中电气设备外露可导电部分的保护接地电阻RE，按规定应满足这样的条件，在接地电流IE通过RE时产生的对地电压不高于安全特定电压50V，保护接地电阻为RE≤50V/IE如果漏电断路器的动作电流IOP（E）取30mA(安全电流值)。则RE≤50V/0.03A=1667Ω,这一接地电阻值很大,容易满足要求,一般RE≤100Ω,以确保安全。TNPE线或者PEN8防雷设计8.1水泥厂的防雷接地设计8.1.1架空线路的防雷措施

（1）架设避雷线

运行经验证明，这就是防雷击的有效措施。但是它造价高，所以只在66kV及以上的架空线路上才沿全线装设，35kV的架空线路上一般只在进出变电所的一段线路上装设，而10kV及以下线路上一般不装设避雷线。

（2）提高线路本身的绝缘水平一在架空线路上，可采用木横但、瓷横担，或采用高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10kV及以下架空线路防雷的基本措施。

（3）利用三角形排列的顶线兼作保护线

由于3～10kV线路通常是中性点不接地的系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子上装以保护间隙，如图8-14所示。在雷击时顶线承受雷击，击穿保护间隙，对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。

（4）装设自动重合闸装置

线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。断路器闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使开关经0.5s或更长一点时间自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，对一般用户不会有什么影响。

（5）个别绝缘薄弱点装设避雷器

对架空线路上个别绝缘薄弱点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆、木杆线路中个别金属杆或个别铁横担电杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。图8-18.1.2变配电所的防雷保护（1）装设避雷针

用来防护整个变配电所，使之免遭直接雷击。如果变配电所在附近高大建（构）筑物上的避雷针保护范围以内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的防护。

（2）高压侧装设阀式避雷器

主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所这一最关键设备。为此要求避雷器应尽量靠近变压器安装，其接地线应与变压器低压侧接地中性点及金属外壳连在一起接地，如图8-16所示。图8-15是6～10kV配电装置对雷电波侵入的防护接线示意图。在每路进线终端和母线上，都装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则阀式避雷器或排气式避雷器应装在架空线路终端的电缆头处。

低压侧装设阀式避雷或保护间隙

这主要