某水泥厂供配电系统设计.pdf

、乙i-刖g本课程设计选择进行了某60吨水泥工厂的供配电系统，电压等级高压35kv,中压6kv,低压380v,50Hz的降压变电所，既含有高压供配电部分又含有电力 变压器低压配电部分。本设计书论述了供配电系统的整体功能和相关的技术知识，重点介绍了工厂 供配电系统的组成部分，系统的设计和计算，相关的系统的运行与管理，并根据 工厂所能取得的电源及工厂实际用电负荷的情况，按照安全，可靠，优质，经济 的要求，对工厂进行了选址，并确定了变电所的位置与形式。本设计书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。本设计主要由小组4个成员完成，贾伟：变压器的选择及效验，导线及其他 电气设备的选择。张思佳：全厂负荷计算，断路器的选择。李佳钮:变电所的选 址，防雷接地。张勇：二次回路的设计，主线路的设计，功率补偿，最后整理。最终共同完成了本次设计。摘要电能是是工业生产的主要能源和动力，做好工厂供电设计对于发展工业生 产、实现工业现代化具有十分重要的意义。工厂供电系统首先要能满足工厂生产和生活用电的需求，其次要确保安全，供电可靠，技术安全和经济合理，并能做好节能。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运算和无功功 率的补偿；确定了各个变电所的变压器的台数、容量和型号；计算出了短路电流;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，完成了某60万吨水泥厂供配电系统设计。关键词：计算负荷，无功补偿，短路电流，变压器目录第一章课程设计.1.1水泥厂生产流程，1.2工厂供配电系统设计的意义.1.3工厂供电设计的一般原则.1.4该设计的具体内容.1.3.1 该设计的主要目的.1.3.2 设计的主要内容.第二章 水泥厂供配电的概况.2.1水泥厂的供配电系统2.2目前水泥厂供电的概况.第三章负荷计算.3.1有关于负荷计算.3.2水泥厂各个车间负荷计算.3.3 水泥厂总负荷统计.第四章短路电流计算.4.1 短路的原因、后果及形式 第五章电气主接线的选择.4.1各车间变电所的设计及无功功率补偿.4.1.1变配电所选择的一般原则.4.1.2各个车间变电所的位置及全厂供电平面草图.4.1.3各车间变压器台数、容量选择及无功功率补偿.4.2工厂变电所的电气设计.4.2.1 电气主接线的意义和重要性.4.2.2 工厂变电所主接线的设计说明.4.2.3 工厂变电所的主接线选择.4.3供电线路的导线选择.4.3.1工厂常用架空线路裸导线型号及选择.4.3.2供电10KV线路的导线选择.第六章设备选型.第七章继电保护的设计和整定.第八章总结与展望.致谢.附录.破碎及预均 生料制备生料均化4、预热分解（1）物料分散（2）气固 分离（3）预分解4、水泥熟料的烧成5、水泥磨粉6、水泥包装第一章课程设计1.1 工厂供配电系统的意义众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形 式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用。电能的输送的分配既 简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且现 代社会的信息技术和其它高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在企业工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中 所占的比重一般很小（除电化工业外）。例如在机械工业生产中，电费开支 仅占成本的5%左右。从投资来看，一般机械工厂在供电设备上的投资业仅占 5%左右。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。从另一方面来说，如果工厂的电能供 应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的 工厂，即使是极短时间内的停电，也会引起重大设备的损坏，或者引起大量的产品报 废，甚至可能发生重大的人身事故，给国家和人民带来极大地经济损失。可见，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。由 于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十 分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电 的需要，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。o(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。止匕外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾 局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了 保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前多 以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。1.2 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、GB50053-9410kv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。1.3.1 该设计的主要目的本课题应用供配电设计的基本原则和方法进行水泥厂供配电系统的设计。通过本课 题的设计,能培养我们综合运用所学的理论知识、基本技能和专业知识分析和解决实 际问题的能力,培养我们独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使我们初步掌握 科学研究的基本方法和思路，能够理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，掌 1握工厂供电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。2.2目前 水泥厂的概况本设计是为水泥厂设计的供配电系统。该厂年产水泥60万吨，全场大致可 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200kw时采用6kv中压电机。水泥厂内用电机械主要为：输送机、风 机、破碎机、磨机、电收尘器。1、供电电源及输电线路本水泥厂供电电源来自两千米外的当地配电站(PLN),单回路,AC20KV,50HZ.进入本厂变电站时采用电缆直埋。2、备用保安电源为保证厂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。3、全厂配电系统a.总变电站电压等级：高压35KV、中压6KV、低压380V、50Hzo35KV电源开关柜及两台主变压器(5000KVA,7500KVA)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。b.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 配电站。按业主要求，他的系统采用双进线单排母线分段方式。其中一段接受来 自5000KVA变压器6.3KVA侧电源，另一端接受来自7500KVA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场功率因数不小于0.90的技术指标。c.二级变电站(MCC)在厂内设置7座变压器，其中5座有二级变压器，将6KV电力变为380Vo2MCC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0.90o4、设备选型本系统中选用设备的型号如下：a.6KV配电柜采用金属封闭可抽式。b.二级变电所（MCC）内变压器采用国产S9系列。c.所有户内安装的电气设备外观颜色采取国标色，牌号GSB G5100194Y01o d.全场电动机种类和电压等级：中压电机：AC 6KV,50Hz；低压三相电机：AC 380V,50Hz；低压单项电机:AC 220V,50Hz；低压直流电机：DC 440V o5、气象资料。本厂所在地区的年平均的年最热月平均气温为34.6C。6、地质情况。土壤电阻率100Qm。33.3变电所的选址一配变电所位置选择，应根据下列要求综合考虑确定：(1)接近负荷中心。(2)进出线方便。(3)接近电源侧。(4)设备吊装、运输方便。(5)不应设在有居U烈振动的场所。(6)不宜设在多尘、水雾(如大型冷却塔)或有腐蚀性气体的场所，如无 法远离时，不应设在污源的下风侧。(7)不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方或贴邻。(8)不应设在爆炸危险场所以内和不宜设在有火灾危险场所的正上方或 正下方，如布置在爆炸危险场所范围以内和布置在与火灾危险场所的建筑物毗连 时，应符合现行的爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。(9)配变电所为独立建筑物时，不宜设在地势低洼和可能积水的场所。(10)高层建筑地下层配变电所的位置，宜选择在通风、散热条件较好的 场所。(11)配变电所位于高层建筑(或其他地下建筑)的地下室时，不宜设在最 底层。当地下仅有一层时，应采取适当抬高该所地面等防水措施。并应避免洪水 或积水从其他渠道淹渍配变电所的可能性。4.2.2装有可燃性油浸电力变压器的变电所，不应设在耐火等级为三、四级的 建筑中。4.2.3在无特殊防火要求的多层建筑中，装有可燃性油的电气设备的配变电所,可设置在底层靠外墙部位，但不应设在人员密集场所的上方、下方、贴邻或疏散 出口的两旁。4.2.4 高层建筑的配变电所，宜设置在地下层或首层；当建筑物高度超过100m 时，也可在高层区的避难层或上技术层内设置变电所。4.2.5 一类高、低层主体建筑内，严禁设置装有可燃性油的电气设备的配变电 所二类高、低层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的配变电所，如受 4条件限制亦可采用难燃性油的变压器，并应设在首层靠外墙部位或地下室，且不 应设在人员密集场所的上下方、贴邻或出口的两旁，并应采取相应的防火和排油 措施。4.2.6 大、中城市除居住小区的杆上变电所外，民用建筑中不宜采用露天或半 露天的变电所，如确因需要设置时，宜选用带防护外壳的户外成套变电所。1变电所所址选择的基本要求1.1靠近负荷中心变电所址的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主 要用户，靠近负荷中心。这样，既减少了输配电线路的投资和电能的损耗，也降 低了造成事故的机率，同时也可避免由于所址远离负荷中心而带来的其它问 题。1.2节约用地节约工程用地是我们的国策,我们需要遵循技术经济合理的原则，合理布置,尽可能提高土地的利用率，凡有荒地可以利用的，不得占用耕地，凡有差地可以 利用的，不得占用良田。尤其要避免占用菜地良田等经济效益高的土地。用地要 紧凑，因地制宜，用劣地作为所址选择方案是决定一个设计方案好坏的主要条件 之一。1线路走廊变电所所址的选择，应便于各级电压线路的引进和引出。变电所的进出线在 变电所附近时，往往需要集中在一起架设，其所占的范围和路径的通道称为线路 走廊。对于电压在no kv及以上的大、中型变电所，在变电所周围应有一定宽 度的空地，以利于线路的引进和引出，故进出线走廊应与所址选择同时确定。在 确定出线走廊时，还应考虑与厂区的协调。2交通运输所址应尽可能选择在已有或规划的公路等厂区交通线附近，以减少交通运输 的投资，加快建设和降低运输成本。所址的选择还应考虑施工时设备材料的运输。特别应考虑大型设备，如：主 变压器等大件的运输方案，以及运行时抢修、维护的道路。变电所在运行后的对 5外运输量是很小的。3尽量避开污秽地段选择所址应尽量避开污秽地段，因污秽地段的各种污秽物，严重影响着变电 所电气设备运行的可靠性。其对电气设备危害的程度与污染物的导电性、吸水性、附着力、气象条件、污染物的数量、比重及与污染源的距离有密切联系。3环境保护随着新工业基地的不断出现，必然给环境带来一系列的新的污染物排放问 题。保护环境和改善环境是至关重要的。目前我国的自然环境和生活环境的污染 已经相当严重。所以所址的选择必须认真考虑环境保护的要求，减少和防止污染。尽可能地利用所内的边角地带进行绿化，以提高绿化率。清洁、优美的生态环境,是世界范围的话题，所以在新选所址的确定阶段都必须论及所址对环境的影响，并争得环保部门的同意。与此同时，还应考虑周围环境是否对变电所内电气设备 有无不良影响，要取得良好的环境效益。变电所在运行过程中，所排放的生产废水和生活污水的污染情况是不尽相同 的，因此，处理的方法也自然不一样。生产废水主要来自油系统的含油污水和蓄 水池调酸废水等，一般采用化学和物理处理方法。化学处理方法有中和处理，物 理处理方法有沉淀、分离等。目前对含油污水采取油水分离池和集油池的形式进 行处理。再有，噪音也是一种污染。由于市内变电所有的就位于居民区附近，主变的 长期噪音对人的健康也有危害。所以，市区建变电所在尽量采用低噪音设备的同 时,还应在设计及基建时采取工程措施解决噪音问题，即利用各种吸音材料遮蔽 噪音路径。隔绝声源的办法虽然较为被动、消极，但也较为实际。有条件的，应 通过增加建筑物的间距来实现周围的噪音防护。2总体规划的重要 性所址一经选定，就应做好变电所的总体规划。总体规划是建所的总的安排，即在拟建变电所的场地上，对变电所的所区、生活区、水源地、进出线走廊、道 路、供排水管线、防排洪设施、施工、扩建等项目工程用地进行安排、布置。按 照工艺要求、安全运行、经济合理、有利管理、方便生活的原则，在技术经济论 证的基础上，进行合理布局与全面规划。变电所的总体规划是总布置设 6计的首要环节，只有在正确的总体规划指导下，才能设计出好的总布置。总体规 划一般采用以下方法和步骤：第一，在已取得的建所地形图、地质资料、进出线路径规划、城镇及工业区 规划图的基础上着手进行规划。第二，先标出所区位置及范围，再依次标出：各级电压进出线方位，并与所内相对应的配电装置方位一致，标明进出线回路 及走廊宽度；进所道路接引点和路径；所区主要的出入口位置；水源地及供水管线走径、取水设施及建筑（构）物；排水设施、排放点位置及排水管走径；生活区位置；标出为变电所服务的生活设施的位置；现场勘探，调查研究，协调各方关系，进行必要地调整和补充。3总平面设计的主要内容变电所的总布置设计主要包括以下内容。总平面布置。主要协调和解决全所建（构）筑物、道路在平面位置布局上的 相对关系和相对位置。竖向布置。主要解决所区各建（构）筑物、道路、场地的设计标高及其在竖 向上的相互关系。管、沟布置。全面统筹安排所区地下设施。道路。合理确定所内、外道路之间的综合关系，满足运行、检修、施工运输 要求。78第三章负荷计算3.1 有关于负荷计算工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量。工 厂的用电设备种类多，数量大，工况复杂，如何根据这些资料正确估计工厂所需 的电力和电量是一个非常重要的问题。估算过高，浪费有色金属；估算过低，设 备过热，加快绝缘老化，增大电能损耗。为此，引入了计算负荷的概念。计算电力负荷的定义：负荷不是恒定值，是随时间而变化的变动值。因为用 电设备并不同时运行，即使用时，也并不是都能达到额定容量。另外，各用电设 备的工作制也不一样，有长期、短时、重复短时之分。在设计时，如果简单地把 各用电设备的容量加起来作为选择导线、电缆截面和电气设备容量的依据,那么，过大会使设备欠载，造成投资和有色金属的浪费；过小则又会出现过载运行。其 结果不是不经济，就是出现过热绝缘损坏、线损增加，影响导线、电缆或电气设 备的安全运行，严重时，会造成火灾事故。因此负荷计算也只能力求接近实际。即根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷，其热 效应与同时间内实际变动负荷产生的热效应相等。计算电力负荷的意义：计算负荷是确定供电线路导线截面、变压器容量、开 关电器以及互感器等的额定参数的重要依据。若要使供配电系统在正常条件下可 靠地运行，必须正确选择电力变压器、开关设备及导线、电缆等，这就需要对电 力负荷进行计算。计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线 截面和仪表量程的依据，也是整定继电保护的重要数据。计算负荷确定的是否正 确合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电 器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如计算负荷确定过小，又 将使电器和导线运行时增加电能损耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧 毁，以至发生事故。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。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要 9手段。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。103.2 水泥厂各个车间负荷计算3.2.1 车间一的负荷计算1、单台设备负荷计算(1)破碎站控制室MCC1的负荷计算已知 Pe=279.77kw P30=204.8kw cosQ=0.7 tan=1.02所以 Sso=P3o/cos0=292.57kwQ30=P30tanIgmx/gmax=l.O553o/V3=9565tvA/V3 x6kv=(9565x1.05)/10.392=966A则根据工厂供电附录表8可选择 少油户内断路器型号额定电压额定电流开断电流断流容量SN10-10II(10V)12V1000 A31.5 KA500 MV A2、电流互感器的选择高压侧为35KV 则电流为IeIgmax=l.O5xS3o/43xUn=9565KVA/43x35KV=158Axl.O5165.68A则选择LSJC-35I型号电流变化范围额定电流比备注LSJC-35I100A-300A200/5见电工手册P173表3-2-8高压侧为6KV 则电流为/gmax=1.05x S30/同n=1.05x95654/x 6KV=966A则选择LSJC-35I型号电流变化范围额定电流比备注LSJC-35I600A-1500A1000/5见电工手册P173表3-2-84.2电流互感器的校验一般电气的动稳定度校验条件按下列公式进行校验：ozmax ish(3)7max/sh(3)/max和/max分别为电器的动稳定电流峰值和有效值K-1ish=25.5KAIsh=15AKADW8-35断路器的电流峰值和有效值zmax=41KA/max=16.57C4，max=4 IKA ish=25.5KA/max=16.5KA Ish=15.1KAK2 ish=69.7 KAIsh=40.4 必SN10-10II断路器的电流峰值和有效值zmax=80 K4/max=80 KAzmax=80KA ish=69.7KA/max=80必 Ish=40.4必所以满足短路动稳定度的校验条件 则电流互感器选择合理。第五章功率补偿的计算已知 P30=335KW S30=45 05KV A所以 cos a=SI=0.74(参见 2-41)S3。4505S30=P302+03()2(参见 2-19)030=3010所以需要从0.74补偿到0.98Qc=P30(tanarccos0.74-tanarccos0.98)(参见 2-42)=3351(tanarcO.74-tancosO.98)=2365KV A1补偿后变电所低压侧So=J+(Qo _ Qc)2(参见 2-46)=J33512+(3010-2362=3413所以 APT=O.01x3414=34.13(参见 2-37)AQT=O.05x3414=170.65(参见 2-38)P3o=3351+34.13=3385.13Q30=(3010-2365)+170.65=815.65S30=J p2 30+Q 30=3481八、P 30 3385 _COS(p=-=-=0.97S、3o 3481根据变压器单台运行时应满足有一、二级负荷的需要SN 7S30(l+ll)所以 选容量为4000KV A的变压器(S9-4000/10C6)2第六章短路电流计算6.1短路的原因、后果短路：指供电系统中不同电位的导电部分（各相导体、地线等）之间发生 的低阻性短接。1、短路的原因主要原因：（1）由于设备长期运行,绝缘自然老化，被正常电压击穿。（2）设备质量低劣，绝缘强度不够，被正常电压击穿。（3）设备绝缘满足要求，但被过电压击穿。（4）设备绝缘受外力损伤,造成短路，像被老鼠咬坏绝缘这类。人为原因：比如工作人员发生误操作或者将低电压设备接入高电压的电路中，就 可能造成短路2、短路的后果（1）短路时产生很大的电动力和很高的问题,会使短路电路中的元件受到损坏,很可能引发火灾事故。（2）短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行。（3）短路时保护装置动作,如熔断器的保险丝熔断,将短路电路切除,这会造成停 电,而且短路点越靠近电源，停电范围越大,造成生活的不便和经济上的损失。（4）严重的短路会影响电力系统运行的稳定性,可使并列运行的发电机组失去同 步,造成系统解列。（5）不对称短路，像单相短路和两相短路,短路电流会产生较强的不平衡交变电 磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，有可能 引发误动作。6.2短路电流计算31、电力系统的电抗由表查得DW8-35 断流容量Soc=lOOOMV A（参见手册224页）所以短路计算电流比线路额定电流高5%Xi=(3=L35Q Soc 10002、架空线路的电抗Xo=O.4 Q/kmX2=Xol=O.4x2000 Q=0.8 Q 3、绘从K-1、K-2点短路等效电路总电抗 XE(k-1)=Xi+X2=l.35+0.8=2.15 Q1/1.35Q1/0.8Q6.3三相短路电流和短路容量1、三相短路电流周期分量有效值/3（k l）=/gxZ（K l）=36.75/gx2.15al0AA42、三相短路次暂态电流和稳态电流/心）=乙（3）=友.1=10A3、三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值篇=2.55/”=2.55x10=25.5必kh=1.51T=151x10=15.1 必4、三相短路容量Skt=6UciIk.i（3）=73x36.75xl0=6365/AmK-2点的短路电流和短路容量（c2=6.3kv）1电力系统电抗X=LU=63_ Q=o.03969Q九1鼠10002架空线路电抗X2=X/(%)=-4x5x(-3)=15.6x1CTqU：36.753电力变压器的电抗4主变压器一5000kva主变压器二8000kvaUJ7%UJ7.5%6,32九 3 100 C 100 1000KVAO n2 9,_Uk%xUc2_75x 64必 100 C 100 lOOOtWlQ n=1.9x103=29x103%-2=%1+%2+%3/%4=%1+%2+%344%3+%4=0.094+15.6x10-4+1，9IK.max,速断保护动作电流 整定值为T _ 尸&，7式中，p KA c10IK.max为线路末端最大三相短路电流；Krel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。/皿（由一电而速断W护的次网动传电流（四）电力变压器过负荷保护保护整定过负荷保护的动作电流按线路的计算电流Ic整定，即%检卢?匕max 式中，Krel为可靠系数，取L21.3；Ki为电流互感器之比。2图7-29线路过负荷保护原理接线图TA电流互感器 KA电流继电器KT时间继电器 KS信号继电器11（五）电力变压器的差动保护差动保护工作原理：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-F 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lop（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。变压器差动保护原理接线图（六）电力变压器瓦斯保护变压器瓦斯保护工作原理：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。12气体保护原理接线图高压电动机的单相接地原理及保护示意图如图所示1331 OK V（八）自动重合闸自动重合闸的要求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。电气式一次自动重合闸装置展开式原理电路图14跳WM崎一保 过电渡_rM M 出却建）防跳舞电器合M控 制 同 踏网跄一次自动重合闸装置（ARD）的工作原理：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。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。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。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K0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KM1 3-4 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。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的出口同路中串入了 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。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。（九）备用电源的自动投入15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K0通电动作，使断路器QF2的合闸线圈Y0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K0的回路，同时QF2的连锁触点2断开，切断Y0回路，防止Y0长时间 通电。自动投入装置水泥厂的防雷接地设计一架空线路的防雷保护（一）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 16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310kV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8-12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。17FE8-12方和绝缘于附加保护间隙】一抱缘子2柒主号”3-保 胪同限4一寇电弓|下线5一支 柱(电打)二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8-13所示。图8-14是610kV 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 这主要是在多雷区用来防 止雷电波沿低压线路侵入而击穿变压器的绝缘。变压器低压侧中性点 不接地时，其中性点可装设阀式避雷器或保护间隙18密8-13电力支土器的防雷保护及M接效系统T电力变区器 F一向式避俗舐ER-H扃;T配巾，装置际护宗电波侵人示意图Fl.F2-外气式或阀式避瑞泮FJ一阀戊避雷器三 高压电动机的防雷保护三）高压电动机的防雷措施高压电动机的定子绕组是采用固体介质绝缘的，其冲击耐压试验值大 约只有同电压级的电力变压器的1/3左右。加之长期运行后，固体绝 缘介质还要受潮、腐蚀和老化，会进一步降低其耐压水平，因此高压 电动机对雷电波侵入的防护，不能采用普遍的阀式避雷器，而要采用 专用于保护旋转电机作的FCD型磁吹阀式避雷器或具有串联间隙的 金属氧化物避雷器。对定子绕组中性点能引出的高压电动机，就在中性点装设磁吹阀式避 雷器或金属氧化物避雷器。对定子绕组中性点来能引出的高压电动机，可以采用图8-15所示接 线。为降低沿线路侵入的雷电波波头陡度，减轻其对电动机绕组绝缘 的危害，可在电动机前面加一段100150nl的引入电缆，并在电缆前 的电缆头处安装一组排气式避雷器或阀式避雷器，而在电动机入口前 母线上安装一组并联有电容器（0.250.5F FCD型磁吹阀式避 雷器19图87 5滴质电.初机的防雷保护线示意图Fl。-式成/，时、：W器 F2-吹向式越需得四建筑物得防雷保护(四)建筑物的防雷措施建筑物(含构筑物，下同)，根据GBJ57修订本规定，按其对防雷的要求，分为下列三类：1.第一类防雷建筑物对工业建筑物为：因火花而引起爆炸，会造成巨大和人身伤亡的 下列建筑物：(1)制造、使用或贮存大量爆炸危险环境的建筑物。(2)具有0区、1区或10区爆炸危险环境的建筑物。2.第二类防雷建筑物对工业建筑物为：电力花不易起起爆炸或不致造成巨大破坏和人 身伤亡的下列建筑物：(1)制造、使用或贮存大量爆炸物质，如炸药、起爆药、火工品 等的建筑物。(2)具有。区、1区或10区爆炸物质的建筑物。对于一般民用建筑物为：建筑物年预计雷击次数N0.2的建筑 物。20对民用建筑物为:(1)根据雷击后对工业生产的影响，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危 险的环境。(2)建筑物年预计雷击次数N20.05的一般工业建筑物。对民用建筑物为：(1)建筑物年预计雷击次数N为0.22N20.5的一般性民用建 筑物，如住宅、办公楼等。(2)高度在15nl及以上的烟囱、水塔等弧立的高耸建筑物(如 年平均雷暴日数不超过15的地区，高度可为20nl及以上)。按GBJ57修订本规定，第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中 有爆炸危险的场所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措 施。第二类防雷建筑物除有爆炸危险者外及第三类防雷建筑物，应有 防直击雷和防电波侵入的措施。对其它不需装设防直击雷装置的建筑物，只要求要进户外或终端 杆上将绝缘子铁脚接地。但符合下列条件之一的，绝缘子铁脚可不接 地：年平均雷暴日在30以下的地区；受建筑物屏蔽的地方；低压架空干线的接地点距进户外不超过50m；土壤电阻率在 2000加及以下地区，使用铁横担的钢筋水泥杆线路。据观测研究发现，建筑物容易受雷击的部位与屋顶的坡度有关：(1)平屋顶或坡度