工厂供电年度本科生毕业论文

工厂供电年度本科生 毕业论文(设计) 目 录 前言???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 1 第一章 毕业设计任务书?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.1毕业设计题目 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.2毕业设计的目的 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.3 毕业设计的内容 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 1.4毕业设计步骤 ????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 2 第二章 短路电流计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2.1 短路造成的危害 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2.2 短路电流计算的目的 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 3 2.3 短路电流计算的规定 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.4 短路电流计算 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 4 2.4.1 054新安回路短路电流计算 ??????????????????????????????????????????????????????? 6 2.4.2 058银河回路短路电流计算 ????????????????????????????????????????????????????? 11 第三章 电气设备选择???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 3.1 电气设备及分类 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 17 3.2 电气设备的选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 18 3.2.1高压熔断器的选择 ???????????????????????????????????????????????????????????????????? 19 3.2.2 高压隔离开关选择 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 21 3.2.3 高压断路器的选择 ??????????????????????????????????????????????????????????????????? 22 3.2.4 互感器的选择 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 23 3.3 电缆截面选择 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 25 3.3.1 10kV高压电缆出线选择 ?????????????????????????????????????????????????????????? 25 3.3.2 0.4kv低压电缆出线选择 ?????????????????????????????????????????????????????????? 26 第四章 继电保护???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 4.1继电保护的概述 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 4.1.1继电保护的基本要求和任务 ???????????????????????????????????????????????????? 28 4.1.2微机保护原理 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 28 4.1.3 微机继电保护装置特点 ??????????????????????????????????????????????????????????? 29 毕业论文(设计) 4.2 电力线路微机保护 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 30 4.2.1 电力线路的微机保护 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 30 4.2.2 电力线路保护的整定与检验 ??????????????????????????????????????????????????? 32 4.3 电力变压器微机保护 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 35 4.3.1 变压器电流保护的整定及计算 ??????????????????????????????????????????????? 36 4.3.2 10KV/0.4KV变压器微机保护 ????????????????????????????????????????????????? 40 第五章 防雷保护???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44 5.1 雷电过电压的相关概念 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44 5.1.1 雷电过电压 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44 5.1.2 雷电的危害 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 44 5.2 防雷保护的装置 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 45 5.3 防雷设计 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 46 5.3.1 对改造后的变电所的防雷保护 ??????????????????????????????????????????????? 46 5.3.2 对改造后的变电所公共接地装置的设计 ??????????????????????????????? 47 5.4 防雷保护措施 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 48 5.4.1 变配电所建筑物防雷保护 ??????????????????????????????????????????????????????? 48 5.4.2 变配电所的防雷措施 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 49 5.4.3 雷电侵入波过电压保护 ??????????????????????????????????????????????????????????? 50 第六章 工程造价???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51 6.1 工程造价的概述和分类 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51 6.1.1 工程造价的概念及其特点 ??????????????????????????????????????????????????????? 51 6.1.2 工程造价的分类 ??????????????????????????????????????????????????????????????????????? 51 6.1.2 改造后工程造价分析 ??????????????????????????????????????????????????????????????? 51 第七章 设计总结???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 54 参考文献?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 55 致 谢?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 错误～未定义书签。 毕业论文(设计) 前 言 本次设计的题目是根据红河学院10KV供电电网改造后的设计。设计的主要内 容是:对短路电流计算、高压电气设备的选择、保护(继电保护和防雷保护)及工 程造价分析，以便使设计进一步完善，更能保证设备安全、可靠、优质、经济运 行。设计之初，在指导教师和后勤管理处老师的带领下做了整体的记录，通过老 师的指导使我们对红河学院电网有了整体的了解。 电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能的优点在于既易于由其它形式的 能量转换而来，又易于转换为其他形式的能量以供使用。对不合理电网就要进行 改造，电网改造的目的是提高电网的供电能力、供电质量、供电可靠性，从而满 足用户用电的需求。 对学校的电网改造以后，还有必要进行完善。具体如下，选择电气设备、整定 继电保护、确定电气主接线、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短 路计算的最终目的，有必要进行短路电流计算，本次设计短路电流是根据电气主 接线改造的方案一来计算的。为了满足在正常工作时能安全可靠运行，在短路故 障时不至损坏设备，应进行电气设备的选择;以便使开关电器具有足够的断流能 力，并适应的位置(户内或户外)、环境温度、海拔高度，以及防尘、防火、防腐、 防爆等环境条件。然而，在电力系统中为了预防事故或缩小事故范围提高系统运 行的可靠性、安全性，就必须采用继电保护来进行。另外，为了防止雷电的危害， 有必要进行防雷接地保护。从经济性考虑，为了能节约更多的电能和经济成本开 支，因此，有必要进行工程造价分析。本次设计按以下步骤进行: 首先，通过大量的查阅资料，按照主接线路的改造方案和变压器容量、型号的选择，来进行短路电流的计算。 其次，根据改造后的负荷分析和短路电流计算，来进行高压电气设备的选择、继电保护和防雷接地保护。 最后，根据改造前和改造后经济可行性分析与比较，来进行工程造价。 由于设计者的水平有限，以及红河学院原有的资料缺乏，有的参数无法找到，加之对电气技术日新月异的发展掌握不够，有的知识欠缺，限于本人水平，设计难免有纰漏之处，希望老师给予批评指正，以便使设计更完善，本人不胜感激～ 1 第一章 毕业设计任务书 第一章 毕业设计任务书 1.1毕业设计题目 《学院电网改造初步设计—改造后电气设备选择、保护及工程造价》 1.2毕业设计的目的 本设计是根据学校电网改造设计后进行的，设计中涉及到了“工厂供电”、“电力系统继电保护”等课程有关内容，通过本次毕业设计培养了我们综合运用所学知识的能力、解决本专业领域工程技术问题的能力;也培养我们独立自学能力。使我们更能了解电力系统供电情况，实践能力也得到了进一步提高。包括:调查研究、搜集资料(含文献检索);方案论证、技术方案的与实施;理论分析、设计和计算;撰写学术论文或设计说明书等的能力。本次毕业设计给学校提供了一定的改造依据。 1.3 毕业设计的内容 首先进行数据采集，查找相关的资料。设计之初，通过对5个变配电室相关数据的记录，对学校负荷情况进行分析，了解红河学院负荷情况，然后进行红河学院10KV电网改造设计。根据改造后的方案,进行设计。设计的主要内容包括:短路计算、电气设备的选择、继电保护、防雷保护设计、工程造价。 1.4毕业设计步骤 (1)收集学院供电系统原有资料，对学校变配电所供电的情况进行了解，并对变配电室数据进行记录; (2)根据学校原有供电系统和负荷情况进行分析，提出电气主接线改造方案，按照改造后的方案，进行变压器的容量，然后对短路电流进行计算; (3)根据短路电流计算，然后对电气设备选择、继电保护、防雷接地保护。 (4)根据改造前后的比较，来选择和经济运行分析，进行工程造价分析并绘制相关的图纸。 2 毕业论文(设计) 第二章 短路电流计算 本次设计，是紧扣着负荷分析和电网改造来进行的。通过改造后的方案，确定 主接线，绘出计算电路图，进行短路计算。短路计算的最终目的是选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。 2.1 短路造成的危害 (1)短路时要产生很大的电动力和很高的温度，而使故障组件和短路电路中的其它组件受到损坏和破坏，甚至引发火灾事故。 (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，将故障电路切除，从而造成停电，而且短路点越靠近电源，停电范围越大，造成的损失也越大。 (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)不对称短路包括单相短路和两相短路，其短路电流将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，甚至使之发生误动作。由此可见，短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。 2.2 短路电流计算的目的 变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的主要有以下几方面: 1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等，均需进行必要的短路电流计算。 2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作同时又力求节约资金，这就需要进行全面的短路电流计算。 3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地的安全距离。 4)在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。 3 第二章 短路电流计算 2.3 短路电流计算的规定 (1)计算的基本情况 1)电力系统中所有电源均在额定负载下运行; 2)所有同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁); 3)短路发生在短路电流为最大值时的瞬间; 4)所有电源的电动势相位角相等; 5)应考虑对短路电流值有影响的所有组件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才考虑。 (2)接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式(即最大运行方式)，不能仅用在切换过程中可能并列运行的接线方式。 (3)计算容量 应按本工程设计规划容量计算，考虑电力系统的远景发展规划(一般考虑工程建成后5,10年)。 (4)短路种类 一般按三相短路计算。若自耦变压器等回路中单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重情况的进行校验。 (5)短路计算点 在正常接线方式中，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 ,10KV出线与厂用分支线回路母线至母线隔离开关之间的引对于带电抗器的6 线、套管时，短路计算点应该取电抗器前。选择其导体和电器时，短路计算点一般取在电抗器后。 2.4 短路电流计算 短路是电力系统中最常见且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。 短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。进行短路电流计算，首先要绘制电路图，在电路图上，将短路计算所考虑的各个组件的额定参数都表示出来，并将各组件按次编号，然后 4 毕业论文(设计) 确定短路计算。短路计算点要选择的使需要进行短路校验的电气组件有最大可能通过，接着，所选择的短路计算点绘出等级电路图，并计算电路中各组件的阻抗。 联系我校的实际情况，进行短路电流计算时，本次设计采用电气主接线改造的方案一来计算。由改造后的主接线路可看出，054#新安线供给1#、2#变配电室，058#线路供给3#、4#、5#变配电室，5#变配电室与3#变配电室之间用高压联络电缆连接起来，而5#变配电室054#回线作为备用电源。经调查，054#新安线和058#线路不是同一个回路，它们分别由两个电源系统供电。因此，从G1电源系统到054#新安线供给1#、2#变配电室的回路中，可能发生最大短路电流的短路电流计算点有3个，即10KV变电站至054#新安线短路(K1点)，1#变电所0.4KV母线短路(K2点)，2#变电所0.4KV母线短路(k3点)，具体见短路计算电路图2-1所示。从G2电源系统到058#线路供给3#、4#、5#变配电室的回路中，其中，054#新安?回作为备用电源，短路计算中，不再考虑。在058#线路的回路中，可能发生最大短路电流的短路计算点有4个，即10KV变电站至058#线路短路(K1点)，3#变电所0.4KV母线短路(K2点)，4#变电所0.4KV母线短路(k3点)，5#变电所0.4KV母线短路(k4点)具体见短路计算电路图2-1所示。 图2-1学院短路计算电路 5 第二章 短路电流计算 短路计算的方法有标幺值法和有名值法，本次设计选择标幺值法对5个变电所进行短路计算。对继电保护中的整定计算中，通常要考虑电力系统出现的最大运行方式和最小运行方式。所谓电力系统的最小运行方式是指系统中等值阻抗最大，流过保护装置的短路电流最小时的运行方式。系统等值电流阻抗最小、流过保护装置的短路电流最大时的运行方式称最大运行方式。选取最小运行方式和最大运行方式的依据是:通过保护安装处短路电流最大系统电抗最小时的运行方式为最大运方式;反之，通过保护安装处短路电流最小系统电抗最大时的运行方式为最小运行方式。 2.4.1 054新安回路短路电流计算 1.在最小运行方式下 (1)确定基准值 取Sd=100WV.A ， Uc1=10.5kv ,Uc2=0.4kv 故 I d1= d2= (2)计算短路电路中各主要组件的电抗标幺值 ?电力系统的电抗标幺值 由《工厂供电》附录表8查得Soc=300MV.A,因此， ?架空线路的电抗标幺值 由《工厂供电》附录表3-1查得，线路长8km，故 ?电力变压器的电抗标幺值 改造后变配电所变压器的型号如下:1#变压器型号: SC9-200/10，2#变压器型号:SCB-400/10，查得，变电所中电力变压器电抗标幺值都选择为Uk%=4。 03 故1#电力变压器的电抗标幺值: 电力变压器的电抗标幺值: 5 6 毕业论文(设计) -2所示，图上标出各组件的序号和电抗标幺值，并标 绘短路等效电路图如图2 明短路计算点。 图2-2 最小运行方式下的短路等效电路图(标幺制法) (3)计算K1的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值:X*** ?三相短路电流周期分量有效值:I(3)K 1 2.87?其它三相短路电流: ?三相短路容量: 1 2.87(4)计算K2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) Id2K2 12.87?其它三相短路电流: ?三相短路容量:S(3)Sd100 k2 12.87(5)计算K3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量7 第二章 短路电流计算 ?总电抗标幺值:X* ?三相短路电流周期分量有效值: ?其它三相短路电流: 3 ?三相短路容量: 2.在最大运行方式下 (1)确定基准值 取Sd=100WV.A ， Uc1=10.5kv ,Uc2=0.4kv 而I d1= d2= =144.34KA (2)计算短路电路中各主要组件的电抗标幺值 ?电力系统的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的附录表8查得Soc=400MV.A,因此 ?架空线路的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的表3-1查得，线路长8km，故 ?电力变压器的电抗标幺值 变压器型号: SC9-200/10，2#变压器 改造后变配电所变压器的型号如下:1# 型号:SCB-400/10，由《工厂供电》课本中的附录表5查得，变电所中电力变压 器电抗标幺值都选择为Uk%=4。 8 毕业论文(设计) 故1#电力变压器的电抗标幺值: * 3 *4 电力变压器的电抗标幺值: *5 绘短路等效电路图2-3所示，图上标出各组件的序号和电抗标幺值，并标明短 路计算点。 图2-3 最大运行方式下的短路等效电路图(标幺制法) (3)计算K1的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值:X*** ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) X* 2.79?其它三相短路电流: I??(3)(3)(3)K1 ?三相短路容量: K1 X* 2.79(4)计算K2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) Id2K2 12.79?其它三相短路电流: 9 第二章 短路电流计算 (3 ?三相短路容量:Sk(3)2 Sd100 (5)计算K3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: (3) ?三相短路电流周期分量有效值:IK3 Id2144.34 * ?其它三相短路电流: ?三相短路容量:SK3 Sd100 (6)短路电流计算结果见表2-1所示: 表2-1 三相短路电流计算结果 10 毕业论文(设计) 2.4.2 058银河回路短路电流计算 1.在最小运行方式下 Uc1=10.05kv ,Uc2=0.4kv (1)确定基准值取Sd=100WV.A ， 而I d1= d2= =144.34KA (2)计算短路电路中各主要组件的电抗标幺值 ?电力系统的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的附录表8查得Soc=300MV.A,因此 ?架空线路的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的表3-1查得，线路长8km，故 ?电力变压器的电抗标幺值 绘短路等效电路图所示，图上标出各组件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。改造后变配电所变压器的型号如下: 3#变压器型号: SC9-630/10，4#变压器的型号为:SG10-630/10，5#配电室变压器型号: SC9-500/10。由《工厂供电》课本中的附录表5查得，变电所中电力变压器电抗标幺值都选择为Uk%=4。 故3#电力变压器的电抗标幺值: 3 电力变压器的电抗标幺值: 4*5 电力变压器的电抗标幺值: 6 绘短路等效电路图2-4所示，图上标出各组件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。 11 第二章 短路电流计算 图2-4 最小运行方式下的短路等效电路图(标幺制法) (3)计算K1的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值:X* ?三相短路电流周期分量有效值: ?其它三相短路电流: (?三相短路容量: (4)计算K2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值:X* ?三相短路电流周期分量有效值: ?其它三相短路电流: .9KA 2 12 毕业论文(设计) S100 ?三相短路容量:S(3)dk2 9.22(5)计算K3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) 3 10.87?其它三相短路电流: ?三相短路容量:S(3)SdK3 10.87(6)计算K4的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量: ?总电抗标幺值: 4 ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) 4 12.87?其它三相短路电流: ?三相短路容量:S(3)SdK4 100 12.87 2.在最大运行方式下 (1)确定基准值取Sd=100WV.A ， Uc1=10.05kv ,Uc2=0.4kv 而 (2)计算短路电路中各主要组件的电抗标幺值 13 第二章 短路电流计算 ?电力系统的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的附录表8查得Soc=400MV.A,因此 ?架空线路的电抗标幺值 由《工厂供电》课本中的表3-1查得m，线路长8km，故 ?电力变压器的电抗标幺值 改造后变配电所变压器的型号如下:3#变压器型号: SCB-630/10，4#变压器的型号为:SG10-250/10，5#配电室变压器型号: SCB-400/10。由《工厂供电》课本中的附录表5查得，变电所中电力变压器电抗标幺值都选择为Uk%=4。 故3#电力变压器的电抗标幺值: 3 电力变压器的电抗标幺值: 4*5 电力变压器的电抗标幺值: 6 绘短路等效电路图2-5所示，图上标出各组件的序号和电抗标幺值，并标明短路计算点。 图2-5 最大运行方式下的短路等效电路图(标幺制法) (3)计算K1的短路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值X* 14 毕业论文(设计) ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) Id15.5 K1 2.79?其它三相短路电流: I??(3)(3)(3)K1 ?三相短路容量: K1 2.79(4)计算K2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) X* 9.14?其它三相短路电流: ?三相短路容量: 9.14(5)计算K3点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: ?三相短路电流周期分量有效值:I(3) Id2144.34 K3 10.79?其它三相短路电流: ?三相短路容量: X* 10.79 15 第二章 短路电流计算 (6)计算K4点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 ?总电抗标幺值: (3) ?三相短路电流周期分量有效值:IK4 Id2144.34 ?其它三相短路电流: ?三相短路容量:SK4 100 3)短路电流计算结果见表2-2: 16 毕业论文(设计) 第三章 电气设备选择 供配电系统中的电气设备是在一定的电压，电流、频率和工作条件下工作的，电气设备的选择，除了应满足在正常工作时能安全可靠运行之外，还应满足在短路故障时不至损坏的条件，开关电器还必须具有足够的断流能力，并有适应的位置(户内或户外)、环境温度、等环境条件。 3.1 电气设备及分类 按所起的作用不同，电气设备可分为一次设备和二次设备两大类: (1)一次设备:生产、转换和输配电能的设备，称为一次设备。主要有以下几种。 1)生产和转换电能的设备:同步发电机、变压器及电动机，它们都是按电磁感应原理工作的，统称为电机。 2)开关电器;开关电器的作用是接通或断开电路。 ?断路器(俗称开关):断路器有灭弧装置，可用来接通或断开电路的正常工作电流、过负荷电流或短路电流，是电力系统中最重要的控制和保护电器。 ?隔离开关(俗称刀闸):隔离开关没有灭弧装置，用来在检修设备时隔离电源，进行电路的切换操作及接通或断开小电流电路。它一般只有电路断开的情况下才能操作。 ?负荷开关:负荷开关具有简易的灭弧装置，可以用来接通或断开电路的正常工作电流和过负荷电流，但不能用来接通或断开短路电流。还可用来在检修设备时隔离电源。还有用于配电系统的自动重合器和自动分段器等。 3)限流电器:其作用是限制短路电流，使发电厂或变电站选择轻型电器和选用截面积较小的导体。 4)载流导体:母线用来汇集和分配电能或将发电机、变压器与配电装置连接;架空线和电缆线用来传输电能。 5)补偿设备:?调相机;?电力电容器，电容器补偿有并联和串联补偿两类?弧线圈，用来补偿小接地电流系统的单相接地电容电流，以利于熄灭电弧; ?并联电抗器，作用是吸收过剩的无功功率，降低有功损耗，提高送电效率。 6)互感器:包括电流互感器和电压互感器。 7)保护电器:保护电器包括用于过负荷电流或短路电流保护的熔断器和防雷 17 第三章 电气设备选择 装置。熔断器用来断开电路的过负荷电流或短路电流。 8)绝缘子 9)接地装置:接地装置用来保证电力系统正常工作或保护人身安全。 (2)二次设备 对一次设备进行监察、测量、控制、保护、调节的辅助设备，称为二次设备。 1)测量表计:测量表计用来监视、测量电路的电流、电压、功率、电能、频率及设备的温度等，如电流表、电压表、功率表、电能表、频率表、温度表等。 2)绝缘监察装置:用来监察交、直流电网的绝缘状况。 3)控制和信号装置:控制主要是指采用手动或自动方式通过操作回路实现配电装置中断路的分、合闸。信号装置，用来反映电气设备的事故或异常状态。 4)继电保护及自动装置:继电保护的作用是当发生故障时，作用于断路器跳闸，自动切除故障组件;当出现异常情况时发出信号。自动装置的作用是实现变电站的备用电源自动投入、输电线路自动重合闸。 5)直流电源设备:用作开关电器的操作、信号、继电保护及自动装置的直流电源，以及事故照明和直流电动机的备用电源。 6)塞流线圈:塞流线圈起到阻止高频电流向变电站或支线泄漏、减小高频能量损耗的作用。 3.2 电气设备的选择 导体和电气的选择是变电所设计的主要内容，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程的实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 (1)电气设备选择的一般原则 1)应满足导体和电器正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要。 2)应按当地环境条件校验。 3)应力求技术先进和经济合理。 4)选择导体时应尽量减少品种 5)扩建工程应尽量使新老电器的型号一致。 6)选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 18 毕业论文(设计) (2)电气设备选择的技术条件 1)电压:所选电器和电缆允许最高工作电压Uymax不得低于回路所接电网的最高电压Ugmax，即。 2)电流:导体和电器的额定电流Iy应不小于该回路的最大持续工作电流 Igmax，即。 (3)按短路情况校验 1)短路热稳定校验满足的条件为:且 。 (3)(3) 2)短路动稳定校验满足的条件为:且Ima。 3.2.1 高压熔断器的选择 高压熔断器有户内和户外型两种，熔断器额定电压一般不超过35Kv.熔断器没有触头，而且分段短路电流后熔断，故不必校验动稳定和热稳定。仅需校验断流能力 高压熔断器在选择时，要注意户内型熔断器主要有RN1型和RN2型，RN1型用于线路和变压器的短路保护，而RN2型用于电压互感器的短路保护。联系我们学校的情况，初次选择户内型RN1用于线路和变压器的短路保护。 (1)保护线路的熔体电流规格的选择 1)熔体额定电流不得小于线路的计算电流I30，即?I30。 2)熔体额定电流应躲过尖峰电流Ipk，即对一般线路来说，按线路计算电流与尖峰电流比值情况，取K=0.5,1) 3)熔体额定电流还应与被保护线路的允许载流量IaL相配合，满足的条件为: 。 (2)保护电力变压器的熔体额定电流的选择 可按下式选择:式中K-系数，一般为1.5,2) (3)熔断器电压、电流规格的选择与校验 1)熔断器额定电压应与所在线路的额定电压UN相适应，即 。 2)熔断器额定电流应不小于它所装设的熔体额定电流 ，即 。 3)熔断器断流能力的校验条件:对限流式熔断器:，对非限式熔断 (2) 器:。对跌落式熔断器:断流上限断流下限。 由以上条件可知，我校的5个变电所变压器高压侧熔断器选择，其高压侧计 19 第三章 电气设备选择 算电流为: 1#变电所变压器1-1T高压侧电流: 176.9 1#变电所变压器1-2T高压侧电流: 139.99 2#变电所: 377.3 3#变电所: 519.99 4#变电所: 5#变电所: 379.2 参照上面计算出来的数据，经查表和校验条件可知，3#变电所高压侧设备熔断器选择，根据下表校验，初选3#变电所为户内型RN1-10/30，用于线路和变压器的短路保护。以3#变电所高压侧设备熔断器选择为依据: 1)选择熔断器额定电流:， 由《工厂供电设计指导》表5-14查的， 。因此，由《工厂供电设计指导》表5-23，选RN1-10/30型熔断器，即IN=INFE=50A，而熔体选INFE=40A 3)2)校验熔断器的断流能力:查表5-23，由短路计算可知:i(sh=39.9KA，(3) ，其断流能力满足要求得表3-1。 表3-1 高压熔断器校验表 依照3#变电所变压器的高压熔断器的选择原则和校验条件，将其它变压器高压侧熔断器选型，参照《工厂供电设计指导》表5-23得表3-2如下所示。 20 毕业论文(设计) 表3-2 高压熔断器选型 3.2.2 高压隔离开关选择 由于隔离开关主要是用于电气隔离而不能分离正常负荷电流和短路电流，因此，只需要选择额定电压和额定电流，校验动稳定和热稳定。 根据我校的地理位置，我校的5个变电所高压隔离开关用户，取继电保护动作时间为 3) 。 0.7s,断路器短路时间取0.1s。由短路电流计算得:i(sh=39.9KA， 变电所变压器高压侧隔离开关的选择，参照前面计算出来的数据，经查表和校验条件可知，变电所高压侧设备隔离开关选择，见下表3-3所示。 表3-3 高压隔离开关校验表 依照3#变电所变压器的高压隔离开关的选择原则和校验条件，参照《工厂供电设计指导》第二版，表5-18部分高压隔离开关的主要技术数据，将其它变压器高压侧隔离开关进行选型，见表3-4所示。 21 第三章 电气设备选择 表3-4 高压隔离开关选型表 3.2.3 高压断路器的选择 高压断路器是供电系统中最重要的设备之一。由于成套电装置应用普遍，断路器大多选择户内型的，如果是户外型变电所，则应选择户外型断路器。高压断路器一般选用少油断路器、真空断路器和SF6断路器。具体方法如前所述。 根据我们学校变电所的情况，初选为户内型变电所，故选择少油断路器。每个变电所高压断路器的额定电流是根据变电所二次额定电流来选取的。我校高压侧都是10kv，根据供电系统图10kv高压配电所进线侧的高压户内少油断路器的型号规格。以3#变电所为例，短路电流的有效值，线路的计算电流I30= 0.4)= 909.35A(取I30=1000A)，主保护动作时间为 0.06s,断路器断路时间为0.2S。参照《工厂供电设计指导》，查表5-17得，初步选用SN10-10II型。如表3-5对3#变电所高压断路器进行校验: 表3-5 高压断路器的选择校验表 校验结果，3#变电所初选SN10-10II型断路器是合格。 我校五个变电所变压器高压侧断路器选型，依据前面的短路电流计算和额定电流计算，经查《工厂供电设计指导》可知，选择断路器型号，变压器一次设备 22 毕业论文(设计) 断路器选择，见表3-6所示。 表3-6 高压断路器选型表 3.2.4 互感器的选择 互感器是电力系统中一次系统和二次系统之间的联络组件，用以变换电压或电流，分别为测量仪表、保护装置和控制装置提供电压或电流信号，反映电气设备的正常运行和故障情况，分为电压互感器(TV)和电流互感器(TA)。 1.电流互感器的选择 1)额定电压和额定电流的选择，按一次回路额定电压和电流选择。二次侧的额定电流一般为5A，也有1A的。UN?UNs,IN?Imax(UNs是电流互感器所在电力网的额定电压，UN、IN是电流互感器的一次额定电压和电流，Imax是电流互感器一次回路最大工作电流)。 2)电流互感器种类和型式选择:装置类别和结构的确定。电流按安装方式可分为穿墙工、支持式、装入式;按绝缘可分为干式、浇注式、油浸式。安装地点(如屋内、屋外)，安装方式(如穿墙式、支持式、装入式等)。 3)选择电流感器的准确度等级和额定容量 互感器的准确度等级不得低于所供测量仪表的准确度等级。用于计量的一般选0.2级作为运行监视、估算电能的电度表、发电厂变电所的功率表和电流表等所用一般0.5级;一般保护用电流互感器，其准确度可选为5级;对差动保护应选用0.5级。 4)热稳定校验: (KtIN1)2 ?I2KtK (Ik为短路电流稳态值;tk为短路计算时间) 5)动稳定校验:短路电流的冲击电流和有效值) (1)根据我校5个变电所情况，满足以上的条件，对3#变电所电流互感器选择: 23 第三章 电气设备选择 1)额定电流: 2)额定电压: 经查《工厂供电设计指导》书和根据以上计算数据可以初步选择LDEB6,10型电流互感器，其参数为额定电流比为400/5，准确级次为0.5，热稳定电流为31.5kA，动稳定电流为80kA。 3)校验热稳定:同样跟10kV断路器一样，tdz = 0.8S 2热稳定校验:(kA2S) (kA2S) Qr,Qd 满足要求。 imin 因为校验动稳定:(kA)，查表得，(kA)即inmi 满足要求。 故选择户内型电流互感器能满足要求，由计算可列出3#变电所户内LDZB6,10型电流互感器数据下表3-7所示: 表3-7 户内LDZB6,10型电流互感器数据 其它的4个变电所跟3#的电流互感器选择相同，它们的型号均为户内LDZB6,10型的电压互感器。 2.电压互感器的选择 电压互感器应按装设地点的条件一次电压、二次电压(一般100v)、准确度级等条件选择。由于它的一、二次侧有熔断器保护，故无需进行短路稳定度校验。 1)按一次回路电压选择 电压互感器一次绕组所接电力网电压UNs应在1.16,0.85UNI范围内变动，即满足下列条件:0.85UNI<UNs<1.2UNI。因此，一次额定电压为UN1 =10kV。 24 毕业论文(设计) 2)按二次回路电压的选择 根据一次绕组接入方式为接入相电压上，电压互感器测量、计量和保护绕组 二次额定电压为:。 3)根据我校4个变电所运行情况，满足以上的条件，则互感器选择如下: 经查《工厂供电设计指导》书和以上的条件可以初步选择JDZJ-10型号的电压互感器。10kV母线上电压互感器:采用JDZJ,10，单相单柱式,电容式电压互感器, 其初级绕组额定电压为0.1/ 3 kV，二次阻抗为，变比为10000/3 3 /100/3。同理，其它4个电压互感器的型号为JDZJ-10。 3.3 电缆截面选择 电缆截面选择原则，电缆截面的选择直接关系到设备、电缆本身的运行经济、 安全，是电缆选择中最为重要和复杂的环节，电缆截面选择的基本原则为: 1)发热条件选择:导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。 2)电压损耗条件:导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。 3)按经济电流密度选择:35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离和电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年支出费用最小，所选截面称为经济截面。该选择原则称为年支出费用最小原则。工厂内的10kV及以下线路，通常不按此原则选择。 4)按机械强度选择:导线(包括裸线和绝缘导线)截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验器机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。 5)按短路热稳定校验:对绝缘导线、电缆和母线，应校验其短路热稳定性，架空线路因散热性好，可不做短路热稳定条件。 根据设计经验，10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件来选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。而对10KV及以下电缆按持续工作电流确定特定条件下的允许最小缆芯截面时，还应按下列使用条件差异影响计入校正系数所确定的允许载流量。 3.3.1 10kV高压电缆出线选择 (1)选择校验的方法:根据校验，一般10kv及以下高压线路及低压动力线路， 25 第三章 电气设备选择 通常先按发热条件求选择截面，再校验电压损失、机械强度、短路热稳定等条件。而本设计中由于变电所小，不考虑电压损失，故不用校验，也不必校验其机械强度。 (2)10kV高压电缆出线的选择 1)按发热条件选择电缆截面 以3#为例，由于是双回线路，线路计算电流I30=10.21A，经查表得，25mm2 的YJL型电缆在的载流量为Ial=93.6A， 因此,初 (3)选YJL-10-3×35型电缆。高压侧电缆短路电流。 2)按短路热稳定条件进行校验 (3) 77 由资料可查，YJL-10-3×25型电缆满足要求。 根据前面做的变压器高低压侧的计算电流，并结合电流查电工手册得，架空进线后两个变电所均选交联聚乙烯绝缘电力电缆铜线YJL-10-3×35做引入线(直埋)。本变电所10KV的最终回路较多，因此10KV母线应选硬导体为宜。故所 150型钢芯铝绞线满足热稳定要求，则同时也大于可不校验电晕的最小选LGJ— 导体LGJ—70，故不进行电晕校验。因此YJL-10-3×35型电缆满足要求。同理可得其它4个电所，电缆型号，见下3-8表。 表3-8 10kv变电所电缆型号 3.3.2 0.4kv低压电缆出线选择 由负荷分析可知:1#、2#、3#、4#和5#的负荷分别为:443.75KW、513.44KW、546.5KW、520KW和541.45KW。 1)1#变电所的线路初选采用VLV22-1000型聚氯乙稀绝缘铝芯电缆直接敷设 159.48 和由于1#变电所1-1T的计算电流 。地下1#变电所1-2T的计算电流 26 毕业论文(设计) 0.8m土壤温度为25?，查《工厂供电指导书》表8-40，初选为mm2，且Ila= 1000A ,I30，满足发热条件。因此选择BLV22-1000-3×70型聚氯乙稀绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。因为短路热稳定度的最小截面 Ai=100mm2,中性线芯(按不小于相线一半选择)，中性线芯为1×100mm2，1#变电所的电缆线路采用 VLV22-1000-3×70+1×100型聚氯乙稀绝缘铝芯电缆直接埋地敷设。 2)2# 变电所计算电流为: 340.15 3#变电所计算电流为: 519.99 2A 4# 变电所计算电流为: 120.39 341.86 5# 变电所计算电流为: 同理，2#、3#、4#、5#都采用BLV22-1000型聚氯乙稀绝缘铝芯电缆直接埋地 敷设。 3)通往各个变压器的导线同样采用下地电缆采用套双壁螺纹管直埋传输，采用交联聚聚氯乙稀绝缘铝芯电缆直接埋地敷设作为电缆选型，查《工厂供电指导书》表8-40，得低压0.4kv采用橡皮绝缘聚聚氯绝缘铝芯电缆如表3-9所示。 表3-9 0.4kv变电所电缆选型表 27 第四章 继电保护 第四章 继电保护 本次设计是根据改造后来进行保护的，变压器参数的整定和计算是通过短路电流来计算。由于我校的变配电所都采用微机保护。因此，对改造后采用微机保护电进行整定。继电保护是指反应电力系统中电气设备发生故障或不正常运行状态而动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护在电力系统中的主要作用是通过预防事故或缩小事故范围来提高系统运行的可靠性。继电保护装置是电力系统的重要组成部分，保障电力系统安全、可靠运行的重要措施之一。 4.1 继电保护的概述 4.1.1 继电保护的基本要求和任务 根据继电保护的任务和电力系统运行的特点，继电保护的基本要求如下: 1)选择性:继电保护的选择性是指继电保护装置动作时，仅将故障设备从电力系统中切除，使停电范围尽量减少，以保证系统中非故障设备继续安全运行。 2)速动性:继电保护的速动性是指继电保护装置应尽可能快的速度切除故障设备。 3)灵敏性:继电保护的灵敏性是指保护装置对其保护范围内发生故障或异常状态的反应能力。 4)可靠性:继电保护的可靠性是指保护装置在电力系统正常运行时不误动，在规定保护范围内发生故障时，应可靠动作，而在不属于该保护动作的其它任何情况下，应可靠不动作。 继电保护的选择性、速动性、灵敏性、可靠性是相辅相成的、相互制约的，是分析研究各种继电保护装置的基础。 继电保护的基本任务是:?电力系统故障时，自动、快速、有选择的将故障设备从电力系统中切出，保障非故障设备继续运行，尽量减小停电范围。?电力系统出现异常运行状态情况时，根据运行维护的要求能自动、及时、有选择的发出警告信号或者减负荷、跳闸。 4.1.2微机保护原理 微机继电保护的输入信号是电力系统的模拟量，而计算机只能对数字量进行计算和判断，因此由电力系统经电压互感器或电流互感器输入的模拟量必先经过预处理继电保护在大部分情况下取用输入信号中的基波模拟量。根据采样定理， 28 毕业论文(设计) 如被测信号频率(或要求保留的最高次谐波频率)为,则采样频率必须大于2,[kg1]否则由采样值不可能拟合还原成原来的曲线。对于那些大于0.5频率的谐波分量,必须在进入采样器之前，利用模拟式低通滤波器(前置模拟滤波)将其滤掉。由于输入信号常常有多个，故设置多路转换器将输入模拟信号逐个交与A/D变换器转化成数字量这些数字量应在存储器中按先后顺序排列，以便后续功能处理程序取用。 4.1.3 微机继电保护装置特点 (1)调试维护方便 在微机保护应用之前，整流型或晶体管型继电保护装置的调试工作量很大，原因是这类保护装置都是布线逻辑的，保护的功能完全依赖硬件来实现。微机保护则不同，除了硬件外，各种复杂的功能均由相应的软件(程序)来实现。 (2)高可靠性 微机保护可对其硬件和软件连续自检，有极强的综合分析和判断能力。它能够自动检测出其自身硬件的异常，并配合多重化措施，可以有效地防止拒动;同时，软件也具有自检功能，对输入的数据进行校错和纠错，即自动地识别和排除干扰，因此可靠性很高。目前，国内设计与制造的微机保护均按照国际标准的电磁兼容试验(EMC，Electromagnetic Compatibility)来考核，进一步保证了装置的可靠性。 (3)易于获得附加功能 传统保护装置的功能单一，仅限于保护功能，而微机保护装置除了提供传统保护功能外，还可以提供一些附加功能。例如，保护动作时间和各部分的动作顺序记录，故障类型和相别及故障前后电压和电流的波形记录等。对于线路保护，还可以提供故障点的位置(测距)，这将有助于运行部门对事故的分析和处理。 (4)灵活性 由于微机保护的特性主要由软件决定，因此替换或改变软件就可以改变保护的特性和功能，且软件可实现自适应性，依靠运行状态自动改变整定值和特性，从而可灵活地适应电力系统运行方式的变化。 (5)改善保护性能 由于微机的应用，可以采用一些新原理，解决一些传统保护难以解决的问题。例如，利用模糊识别原理判断振荡过程中的短路故障，对接地距离保护的允许过 29 第四章 继电保护 渡电阻的能力，大型变压器差动保护如何识别励磁涌流和内部故障，采用自适应原理改善保护的性能等。 (6)简便化、网络化 微机保护装置本身消耗功率低，降低了对电流、电压互感器的要求，而正在研究的数字式电流、电压互感器更易于实现与微机保护的接口。同时，微机保护具有完善的网络通信能力，可适应无人或少人值守的自动化变电站。 我校的变配电所都采用微机继电保护，本设计改造后也采用微机继电保护， 主要研究对电力变压器的保护。 4.2 电力线路微机保护 联系我校的具体情况，由于高压侧10KV架空线和电缆线路不便进行保护，本次设计的电力线路的保护，主要考虑对低压侧400V的电力线路进行保护。在电 力线路的保护过程中，按配置原则应装设相间短路保护。线路的相间短路保护，主要是采用三段式电流速断保护，瞬时电流速断保护和限时电流速断保护作为线路的主保护，定时限过电流保护作为线路的后备保护。在本次设计中，主要决定装设三段式电流保护来作为低压侧电力线路相间短路保护。我们将对里仁校区的低压侧回路和明德校区低压侧回路进行三段式电流保护。 4.2.1 电力线路的微机保护 微机保护装置的CPU采用ATmega128单片机，MAX125芯片进行交流信号的采集，显示部分采用带字库的液晶显示模块，通信物理接口是RS-485，采用ModBus通信规约，组网方便，可直接与微机监控或保护管理机联网通信。软件部分能准确计算各项电量参数，可实现10套定值的独立整定，包含11种线路保护算法，并可将故障上传。 (1)保护装置的硬件设计 保护装置硬件系统总体分为数据滤波采样部分、CPU主电路、开关量输入/输出部分、液晶显示、按键电路、通信电路和电源电路。 数据滤波采集部分将输入的电压、电流模拟信号，经过低通滤波和采样保持，转化为数字量，进行故障判断和分析。CPU采用ATmega128单片机微处理器，开关量输入/输出电路由并行口、光电耦合电路以及有接触点的中间继电器等组成，完成各种保护的跳闸，信号报警、指示灯、产生外部输入信号等功能。液晶显示和按键电路主要用于显示参数、菜单翻页、整定数值等，通信电路实现与微 30 毕业论文(设计) 机监控或保护管理机通信，接口采用RS-485，保护装置的硬件结构如图4-1所示。 图4-1 保护装置的硬件结构 (2)保护装置的软件设计 线路微机保护装置的主程序流程如图4-2所示。该线路保护装置的程序使用C语言编写，按照不同的功能，如显示、A/D转换、外部中断等，对程序进行模块化设计，大大方便了调试和修改。 图4-2 保护装置的主程序流程图 31 第四章 继电保护 软件设计分为整定测试部分和故障判断处理两个部分。整定部分是对各种保护定值和时限按照规定的步长和范围进行整定。该保护装置可以独立整定10套保护定值并存储，定值区号为0,9。测试部分是对时间日期、电压、电流、频率等关键参数进行测试计算。8路交流信号通过低通滤波器，进入MAX125采样，运用傅里叶算法或最小二乘法对电压、电流的幅值和初相位进行计算。使用CPU的外部中断测量频率和相位差。故障判断处理程序是根据测试部分得到的电压、频率等参数，与存储的整定数值进行比较，按照各种故障的判断，进行分析，如果符合某种故障的条件，则马上启动对应的保护动作，如报警或跳闸等，并生成故障报告。该保护装置可以按照时间顺序存储最近发生的20个故障报告。 整定测试部分和故障判断处理部分在程序中采用菜单化设计，通过按键程序实现翻页、整定、算法选择等，操作和调试都十分方便。 4.2.2 电力线路保护的整定与检验 (1)微机保护的整定原则 ?与输电线保护相同，根据保护的动作电流整定原则和保护动作时限的不同，微机保护可设备三段式电流保护，即无时限电流速断保护、带时限电流速断保护、定时限过电流保护，但每段均可选择为带方向的保护或不带反向的保护。 ?线路TA二次侧的电流经数字采集系统传至CPU、CPU实时计算并进行三段电流判断。为了躲开线路避雷器的放电时间，装置的I段没有可以独立整定的延时时间。I、 II、 III段电流保护的逻辑程序十分相似，各段判别逻辑一致，其动作条件如下: a.相电流段电流定值Imset; b.动作时间t>n段时间定值tmset; c.相应于过流相的方向条件及低电压条件满足。 (2) 三段式电流保护 当电力线路发生短路故障时，瞬时电流速断保护和限时电流速断保护作为主保护能相互配合，在短时间内快速切除故障，并发出报警信息;定时限过电流保护作为后备保护当主保护拒绝动作时，用以切除故障。因此，决定装设三段式电流保护来作为电力线路相间短路保护。联系我校的实际情况，我们将对里仁校区和明德校区进行三段式电流保护。最后，将计算的整定值写入微机保护的软件中。采用微机保护对学校电力线路进行保护。 32 毕业论文(设计) 1)里仁校区低压侧电流保护整定计算 ?对电流保护?段，即瞬时电流速断保护进行整定计算: a.动作电流计算: IΙ 在第二章短路电流计算的最大运行方式下，流过保护?的短路电 ΙΙIk(3)1,max=11.29KA，取瞬时电流速断保护的可靠系数Krel=1.2—1.3.I0Pr,1—二次动作 电流，Kcon—接线系数，取Kcon,1，KTA—电流互感器变比(由抄表数据可 知， 变比为600/5)。 ?对电流保护?段，即限时电流速断保护进行整定计算: 动作电流电流: ΙΙIop,1IΙΙ ΙΙΙKK流过保护?的短路电流Ik(3)=11.29KA, 取=1.2, 2,maxrelrel=1.1 ,Kcon=1。 b.动作时限: 根据动作时限的整定原则，限时电流速断保护的动作时限一 ΙΙ般取0.5s 故top,1=0.5s。 c.灵敏度校验: 最小运行方式下，流过保护?的 Ik(3)1,min=11.22KA，则I k1,min2)Ik1,min ?对电流保护?段，即定时过电流保护进行整定计算 a. 动作电计算: ΙΙΙIop,1IΙΙΙ Krel—可靠系数，取1.2，Kss电动机自起动系数一般取1.5—3，Kre—电流 33 第四章 继电保护 组件的返回系数，一般取0.85，由第二章的2#变电所负荷得，5.31KW。 ΙΙΙΙΙΙb. 动作时限: 由于不知道保护2中定时限过电流保护的动作时限，只能按情况来取ΙΙΙtop,2=2.5s。 c. )明德校区电流保护整定 灵敏度校验: 计算 ?对电流保护?段，即瞬时电流速断保护进行整定计算: ΙIk(3)动作电流: IΙ 由第二章短路电流计算的最大运行方式下，流过保护?的短路电流Ik(3)1,max=27.76KA，KTA—电流互感器变比。 ?对电流保护?段，即限时电流速断保护进行整定计算: a.动作电流计算:(因为流过保护?的短路电流IK2.max=11.29KA) IΙΙ b.动作时限:根据动作时限的整定原则，限时电流速断保护的动作时限一般 ΙΙ取0.5s，故top,1=0.5s。 c. 灵敏度校验:?对电流保护?段，即定时过电流保护进行整定计算 a. 动作电流: 34 毕业论文(设计) Krel—可靠系数，取1.2，Kss电动机自起动系数一般取1.5—3，Kre—电流 组件的返回系数，一般取0.85，由第二章的2#变电所负荷得，。 ΙΙΙΙΙΙb.动作时限: 由于不知道保护2中定时限过电流保护的动作时限，只能按情况来取 ΙΙΙtop,2=2.5s。 c.灵敏度校验: 此外，对可能经常出现过负荷的电缆线路 应装设过负荷保护，过负荷保护的动作电流Iop(OL)可按躲过线路的计算电流I30来整定，即其整定计算公式为IOP(OL)=1.2~1.3I30, Ki式中为电流互感器的电流比。由于对学校配电缆线路负Ki 荷不确定，且有些参数也并不了解，对过负荷的电缆线路动作电流，不方便进行整定和计算。为了提高过电流保护的灵敏度及提高整套保护动作的可靠性，线路的电流保护还可经低电压元件闭锁，低电压元件在三个线电压中的任一个低于低电压定值时动作，释放被闭锁的保护元件。利用低电压元件，可以保证装置在非故障情况下不出现误动作。在常规保护中通常很少这样配置，但对微机线路保护设备采用软件很容易实现。 4.3 电力变压器微机保护 根据改造后变压器容量的选择可知，我校的变配电所都采用干式变压器。它们 变电所1-1T变压器容量为200KVA,1-2T变压器容量 的容量分别为:1# 200KVA;2#变压器容量为400KVA;3#变电所变压器容量为630KVA;4#变电所变压器容量为 250KVA;5#变电所变压器容量为400KVA。 对于10kv变电所变压器来说，电力变压器的主保护主要包括瓦斯保护、纵联差动保护及电流速断保护等。对容量为800KVA及以上的油浸式变压和 400KVA级以上的油浸式变压器，应装设瓦斯保护;10000KVA及以上的单独运行变压器和6300KVA及以上的并联运行变压器，应装设纵联差动保护; 10000KVA以下的变压器，可装设过电流保护和电流速断保护。根据我校改造后的变电所变压器容量和型号可知，由于变压器都为干式，则不需要对变压器进行瓦斯保护;又由于它们的容量都在10000KVA及以下，也不需要纵联差动保护。对于高压侧为6-10KV的变电所主变压器来说，通常装设带时限的过电流保护; 35 第四章 继电保护 如果过电流保护动作时限大于0.5-0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在 400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或者单台运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。因此，本次设计我校的5个变电所变压器保护采用过电流保护，2#、3#和5#变电所的变压器采用过负荷保护。 4.3.1 变压器电流保护的整定及计算 (1)变压器过电流整定原则 1)起动电流的整定公式-1) Kre 式中Krel—可靠系数，取1.2—1.3; Kre—保护返回系数，取0.85; 2)Il,max计算应作以下考虑 ?对于并列运行的变压器， (4- 式中n—变压器的最少台数，为每台变压器的额定电流。 ?对于降压变压器应考虑低压侧电动机的影响，即-3) 对于6-10KV侧Kss取1.5-2.5。 2)动作时限的整定:按阶梯原则整定，即动作时限应比相邻的元件过电流保护 一般取。 中最大时限者大一个阶梯时限 3)灵敏度Ks校验公式 Iop (4-4) IK,min—最小运行方式下的两相短路电流，。 (2)对5个变电所变压器过电流整定计算 1)1#变电所变压器过电流整定计算 改造后两台并列运行 Kre=0.85。 ，取Krel=1.3，?起动电流为: ，起动电流整定为35A; Kre0.85 ?电缆线路由于参数不确定，则动作时限不能准确反应，故取; 36 毕业论文(设计) ?灵敏度Ks校验(取IK,min=11.22KA) 满足要求。 35 2)2#变电所变压器过电流整定计算 ?起动电流为: 88A; ?由于参数不确定，则动作时限不能准确反应，故取; ?灵敏度Ks校验(取 求。 3)3#变电所变压器过电流整定计算 ?起动电流为: 139A; ?由于参数不确定，则动作时限不能准确反应，故取; ?灵敏度Ks校验(取IK,min=15.66KA) ，满足要求。 139IK,minIop满足要 ，起动电流整定为 ，起动电流整定为Kre0.854)4#变电所变压器过电流整定计算 ?起动电流为: 55A; ?由于参数不确定，则动作时限不能准确反应，故取; ?灵敏度Ks校验(取IK,min=13.38KA) ，满足要求。 ，起动电流整定为Kre0.855)5#变电所变压器过电流整定计算 ?起动电流为: 88A; ，起动电流整定为Kre0.85 第四章 继电保护 ?由于参数不确定，则动作时限不能准确反应，故取。 ?灵敏度Ks校验(取IK,min=11.29KA) ，满足要求。 88 电力变压器电流速断保护的速断电流应按照躲过二次侧母线三相短路电流来整定，速断保护的灵敏度按照保护装置处在最小系统方式下发生两相短路的短 (2)路电流IK来检验，要求,2。 电力变压器过电流保护动作电流的整定与电力线路过电流保护的整定基本相同，只是将IL，max取为(1.5,3)I1N，T。动作时间按阶梯型原则进行整定。电力变压器过电流灵敏度按变压器二次侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路 „时换算到一次侧的短路电流值Ik要求灵敏系数。由于对变压，min来校验， 器参数不详细，本设计就不在进行计算。红河学院改造后的5个变电所变压器电流速断保护将按以上原则来进行整定计算。 4.3.2 变压器过负荷保护的整定及计算 变压器过负荷保护的组成、原理也与电力系统线路的过负荷保护完全相同 (1)变压器过负荷整定原则 可靠系 1)变压器过负荷的动作电流整定计算公式为 数KreKi 取1.3，KW保护装置接线系数取1;Kre保护装置返回系数取0.85，Ki电流互 ，IT,n每台变压器的额定电流); 感器变比， 2)变压器的过负荷保护动作时限一般取10-15s; (2) 变电所变压器过负荷整定计算 1)2#变电所变压器整定计算(电流互感器的变比 ?动作电流 为1A。 ?过电流保护动作时限的整定 -15s。 考虑到学校变电所终端变电所，因此过负荷保护的动作时限取10 (3)?电流速断保护速断电流倍数的整定(取IK=11.22KA) ，动作电流整定 毕业论文(设计) (3)取Krel=1.5，而 速断电流。 Ki60 因此，速断电流倍数整定为:。 1 2)3#变电所变压器整定计算(电流互感器的变比 ?动作电流 定为1A。 ?过电流保护动作时限的整定 考虑到学校变电所终端变电所，因此过负荷保护的动作时限取10-15s。 (3)?电流速断保护速断电流倍数的整定(取IK=15.66KA) 0.40.4(3)取Krel=1.5，而 ，动作电流整速断电流 因此，断电流倍数整定为: 3)5#变电所变压器整定计算(电流互感器的变比 ?动作电流 为1A。 ?过电流保护动作时限的整定 -15s。 考虑到学校变电所终端变电所，因此过负荷保护的动作时限取10 (3)?电流速断保护速断电流倍数的整定(取IK=11.29KA) 0.40.4(3)取Krel=1.5，而 ，动作电流整 速断电流 因此，断电流倍数整定为: 将以上计算后的整定值，写入软件中，通过微机中的软件程序来进行变压器的保护。整定测试部分和故障判断处理部分在程序中采用菜单化设计，通过按键 39 第四章 继电保护 程序实现翻页、整定、算法选择。下面将介绍10KV/0.4KV变压器微机保护对整定值的测试和保护。 4.3.2 10KV/0.4KV变压器微机保护 (1)保护装置的硬件系统 该装置采用ATmega128芯片作为测控保护装置的处理器，该处理器每秒可以运行16M条简单指令，内部含有8个外部中断、两个16位定时器和两个8位定时器、4KB的内部SRAM、128KB的系统内可编程Flash、4KB的EEPROM等。外围电路模块主要是前端的信号调理模块、中端的交流采集和处理模块、末端的继电器控制模块，以及液晶、时钟、通信等电路模块。保护装置的硬件结构框图如图4-3所示。 图4-3 保护装置的硬件结构框图 (2)保护装置的软件部分 该装置的软件调试使用编译软件AtmanAvr C IDE(Version 4.1),核心是GNU C/C++ Compiler 3.3.2。它是Atmel公司的AVR系列单片机应用AVRGCC编译器而开发的集成开发环境，工程项目采用模块化管理，可视化编程，文本编译器支持自动提示函数参数信息、函数检索和插入等功能。 1)主程序 首先，对系统进行初始化，同时装置的输出端口进行3s的闭锁，防止系统未稳定时继电器误动，载入EEPROM中预设的程序参数和保护功能的整定值后， 对系统的基本功能进行自检，如果系统不正常，要重新初始化;其次，通过扫描按键判断是否启动翻页和设置模块;然后，进入交流采集程序，运算出二次电压、 40 毕业论文(设计) 电流的有效值、功率等参数后;最后，运行故障判断和处理程序。主程序流程 -4所示。 图如图4 图4-4 主程序流程图 图4-5 设置程序流程图 2)翻页和设置程 从菜单进入设置状态后，可以对保护装置的功能进行选择，修改各项保护预设的整定值，校准采样参数、时间，修改密码等功能，设置程序流程图如图4-5 -6为菜单结构的示意图。 所示。图4 41 第四章 继电保护 图4-6 菜单结构示意图 3)数据采集程序 首先，在信号的前半周期使用两次过零法测量频率; MAX125芯片对8路信号进行实时交流采样，检测到两组A/D转换结束的信号后，将两组数据传送回CPU。交流采集程序流程图如图4-7所示。 4)故障处理程序 根据保护原理同预设的故障整定值进行逻辑判断，进而调用相应的保护功能子程序。故障处理程序流程图如图4-8所示。 图4-7 交流采集程序示意图 图4-8 故障处理程序流程图 该装置的软件系统的具有以下基本功能: ?处理器对信号进行交流采集和处理后，做出正确的判断和响应。尤其在发生 故障时，能迅速检测出故障，快速地判断故障类型，准确地发出命令。 ?良好的人机交互能力和友好的用户界面。软件设计能使现场操作人员快速了解现场运行的各种参数，满足必要的设置功能。用户界面具有良好的交互性。 ?具有良好的透明度和开放性。软件对用户开放，允许根据现场要求更改、42 毕业论文(设计) 增加或删除控制器的保护功能和整定值设定。 ?软件产品系列化和标准化。软件设计能快速地移植到具有相同硬件资源的控制器中。 ?装置的网络功能。软件能通过通信网络来接受上位管理计算机和远方控制中心的监控和管理。 ?保证控制器稳定、有序并可控地运行。 软件设计有效地协调所有任务的优先级和运行时间，保证装置工作的稳定性合和可靠性的要求。 43 第五章 防雷保护 第五章 防雷保护 5.1 雷电过电压的相关概念 5.1.1 雷电过电压 雷电过电压又称大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或建筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷电过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安，因此对供电系统的危害极大，必须加以防护。 雷电过电压有两种基本形式: (1)直接雷击 它是雷电直接击中电气设备、线路或建筑物，其过电压引起强大的过电流通过这些物体放电入地，从而产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁脉冲和闪络放电。 (2)间接雷击 它是雷电未直接击中电力系统中的任何部分而是由雷对设备、线或其它物体的静电感应或电磁感应所产生的过电压。雷电过电压还有一种是由于架空线路或金属管道遭受直接或间接雷击引起的过电压波，沿线路或管道侵入变配电所或其它建筑，这称为雷电波侵入。 5.1.2 雷电的危害 雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要表现在以下几个方面: (1)雷电的热效应。雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备; (2)雷电的机械效应。雷电流产生的电动力，可摧毁设备、杆塔、建筑物和伤害人; (3)雷电的电磁效应。雷电过电压将会使电气绝缘被击穿，甚至引起火灾和燃烧，造成人身伤亡和设备损坏。 另外雷电的闪落放电，可能烧坏绝缘子，使断路器跳闸，造成停电事故。 5.1.3 雷电流的幅值和陡度 (1)雷电流:是指流入雷击点的电流，它是一个幅值很大、陡度很高的冲击电流。 如图10-1所示。雷电流幅值Im,与雷云中的电荷量及雷电放电通道的阻抗有关。雷电流一般在1,4 44 内增长到幅值Im。雷电流在幅值以前的一段波形 毕业论文(设计) 称为波头，而从幅值起到雷电流衰减到Im/2的一段波形称为波尾。 图5-1 雷电波的波形 (2)雷电流的陡度:是指雷电流波头部分增长的速率。用表示。其表达式为=电流的陡度据测定可达50KA/ L=L及以上。对于电气配电设备绝缘来说，值越大，由电压越高，破坏性也越强。 5.2 防雷保护的装置 防雷设备从类型上看大体可以分为:电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。上述的针、线、网、带都只是接闪器，而避雷器是一种专门的防雷装置。接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总和。下面分别是防雷保护的装置的介绍: (1)接闪器:避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都是接闪器，它们都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。 (2)避雷器:避雷器的作用是用来保护电力系统中各种电器设备免受雷电过电压、操作过电压、工频暂态过电压冲击而损坏的一个电器。避雷器的类型主要有保护间隙、阀型避雷器和氧化锌避雷器。保护间隙主要用于限制大气过电压，一般用于配电系统、线路和变电所进线段保护。阀型避雷器与氧化锌避雷器用于 45 第五章 防雷保护 变电所和发电厂的保护，在500KV及以下系统主要用于限制大气过电压，在超高压系统中还将用来限制内过电压或作内过电压的后备保护。避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时装置与地绝缘，当出现雷击过电压时，装置与地由绝缘变成导通，并击穿放电，将雷电流或过电压引入大地，起到保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器和氧化锌避雷器。 (3)引下线:防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。 (4)电源防雷器:电源防雷器是防止雷电和其它内部过电压侵入设备造成损坏，从室外防雷与线路防雷相结合的综合防雷方案，介绍了外部避雷和内部避雷、保护区、防雷等电位连接等概念。分析了电源防雷工作原理。采用电源防雷能在最 短时间内释放电路上因雷击感应而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地，降低设备各接口间的电位差，从而保护电路上的设备。电源防雷器分为B、C、D三级。依据IEC(国际电工委员会)标准的分区防雷、多级保护的理论，B级防雷属于第一级防雷器，可应用于建筑物内的主配电柜上;C级属第二级防雷器，应用于建筑物的分路配电柜中;D级属第三级防雷器，应用于重要设备的前端，对设备进行精细保护。 正确安装电源防雷器，设备因雷击导致电源损坏的机会，可以减少到接近零，即可免除更换设备之费用，保障系统不间断连续运行。并可减少建筑物因雷击所引起的电源火警机会，确保人身及其它财产的安全。 (5)防雷接地装置:接地装置是防雷装置的重要组成部分。接地装置向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压不致过高。除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其它接地装置共享。防雷接地装置包括以下部分:?雷电接受装置:直接或间接接受雷电的金属杆(接闪器)，如避雷针、避雷带(网)、架空地线及避雷器等;?接地线(引下线):雷电接受装置与接地装置连接用的金属导体;?接地装置:接地线和接地体的总和。 5.3 防雷设计 5.3.1 对改造后的变电所的防雷保护 (1)直击雷防护:在总降压变电所屋顶可装设避雷带，避雷带采用直径8mm的圆钢敷设，并引出两根接地线(直径8mm)与变电所公共接地装置相连。在各变电所屋顶装设避雷针防护直击雷，其采用直径20mm的镀锌圆钢，也引出两根接 46 毕业论文(设计) 地线(直径8mm)与变电所公共接地装置相连。 (2)雷电波入侵的防护 1)在35kV电源进线的终端杆上装设FZ-35型阀式避雷器。其引下线采用25mm×4mm镀锌扁钢，下边与公共接地网焊接相连，上边与避雷器接地端螺栓相连。 2)在35kV总降压变电所的高压配电室中，装设JYN1-35-102型高压开关柜，其中配有FZ-35型避雷器，靠近主变压器配置。 3)在10kV变电所的高压配电室中，装设GG-1A(F)-54型高压开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，靠近各个变压器配置。 联系我校的实际情况，在1#、2#、3#、4#、5#变配电所屋顶装设直径为20mm的镀锌圆钢，并引出两根接地线(直径8mm)与变电所公共接地装置相连，进行直击雷防护;在1#、2#、3#、4#、5#变配电所的高压配电室中，装设GG-1A(F)-54型高压开关柜，其中配有FS4-10型避雷器，进行雷电波入侵的防护。 5.3.2 对改造后的变电所公共接地装置的设计 (1)接地电阻的要求 按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件: ， ， 式中IE的计算为: 式中，为与10kV侧有点联系的电缆线路，其长度取为0。 综上可知，变电所公共接地装置接地电阻应为 。 (2)接地装置的设计 1)现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2,3m，垂直打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，管距5m，管顶距离地面0.6m，管间用40×4mm2的镀锌扁钢焊。 2)根据设计任务书中给定的地质水文资料，经查相关资料得砂质粘土土质的电 ，则单根钢管接地电阻 阻率为 47 第五章 防雷保护 3)确定接地钢管数和最后的接地方案 根据，考虑到管间的屏蔽效应，初选6根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以和再查有关资料可得:。因此可得: 因此，结合我校实际情况选择接地装置，交流电器设备可采用自然接地体，如建筑物的钢筋和金属管道。变配电所接地体先考虑围绕变电所建筑四周， 距墙脚2—3米，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入1根，管子之间用40×4mm2的镀锌扁钢焊接，环形布置。 (5)避雷针保护设计 根据建筑物的特点，一般都应采用避雷针保护，因为变电所设计的地理位置决定的，直击雷和感应雷无法对其造成危害，但是侵入波却可以沿架空线进入变电所，因此对雷电的危害，设计中可选择了避雷针保护。 图10-2 避雷器与被保护设备的连接 1——相线;2——被保护设备;3——避雷器;4——过电压波 联系我们学校的情况，1#、2#、3#、4#和5#变配电所都在防雷的保护范围内，在本次设计中就不在考虑对避雷针保护设计。 5.4 防雷保护措施 5.4.1 变配电所建筑物防雷保护 (1)装设避雷针。室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷。如果变配电所处在附近更高的建筑物上的防雷设施的保护范围内或变配电所本身为车间内型， 48 毕业论文(设计) 则不考虑直接雷的防护，结合我校5个配电所的实际地理位置，均在建筑物的防雷设施的保护范围内，不需要考虑直接雷的防护。 (2)装设避雷线。处于峡谷地区的变配电所，可利用避雷线来防护直接雷。35kv及以上的变配电所架空进线上，架设1,2km的避雷线，以消除一段进线上的雷击网络，避免其引起的雷电波侵入对变配电所电气装置的危害。 (3)装设避雷器。用来防止雷电波侵入对变配电所电气装置特表是对主变压器的 -3所示。在每段进线危害。变配电所对高压侧雷电波侵入防护的接线图如图10 终端和每段母线上，均装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头相连后接地。 5.4.2 变配电所的防雷措施 为了有效地保护主变压器，阀式避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3,10kv主变压器的最大电气距离如表 5-1所示。 表5-1避雷器与变压器的最大电气距离 必须注意:避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起接地。3—10KV高压配电装置中装设避雷器以防雷电波侵入的接线图如图10-5所示。 图10-3 高压配电装置中避雷器的装设 FV—阀式避雷器 FE—排气式避 在每路进行终端和每段母线上，均装设阀式避雷器。如果进线是具有一段引 49 第五章 防雷保护 入电缆的加空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。改造后的5个变配电所高压侧，可仿照以上防雷措施，装设阀式避雷器。 5.4.3 雷电侵入波过电压保护 改造后的5个变配电所，高压侧都为10kV变电所，它们的架空进线应全线装设避雷线，若未沿全线装设，应在变电所1-2km所进线段架设避雷线如图5-4 所示。变电所3-10kV配电装置(包括电力变压器)应在每组母线和每回架空线路上装设发行避雷器，见图5-5所示。 图5-4 架设避雷线 图5-5 架空线路上装设发行避雷器 50 毕业论文(设计) 第六章 工程造价 6.1 工程造价的概述和分类 6.1.1 工程造价的概念及其特点 (1)广义概念:投资人预期或者实际发生的投资费用。 (2)狭义概念:某一建设领域发生的承包价格。 (3)工程造价的特点:1)工程造价的大额性;2)工程造价的个别性、差异性;3)工程造价的动态性;4)工程造价的层次性;5)工程造价的兼容性。 6.1.2 工程造价的分类 图6-1 工程造价的分类图 6.2 改造后工程造价分析 学校此次改造主要涉及以下几个方面的改造工程费: (1)配电所变压器留有足够的余量，而且它所供区域用电量不大，由红河学院供配电平面图可知它的供电地点直达金达学生楼，金达学生楼又与1#变电所供电区域1，2，3，4，5#学生楼紧跟。可将1#变电所供电区域1#，2#，3#，4#，5#学生楼分配至由2#变电所供电。采用配电线路切改，直接从金达学生楼分一条线路到1#，2#，3#，4#，5#学生楼。需要新建的电缆沟距离约为150米。其 51 第六章 工程造价 余的利用原来已经建好的电缆沟以减少工程造价。 (2)新校区的改造 因为3#变电所负荷过重，从红河学院平面图可知，它的供电区域音乐楼和新校区体育馆与5#变电所靠近，而5#变电所负荷有足够余量。采用配电线路的切改，利用附近存在可以利用的电源点，将线路一部分负荷倒向新的电源点。将音乐楼 和新校区体育馆分担给5#变电所供电。 (3)1#(两个变压器)、5#配电室的3台变压器的容量调节的工程费; (4)对红河学院的3#配电室和5#的连接线(约600米)的工程费。 综合以上分析并结合红河学院的实际情况，以节约成本为目标，对于改造前音乐演播厅和健翔体育馆的电缆仍继续。具体的工程造价清单表如下: 1)建筑工程项目划分表6-1。 表6-1 建筑工程项目划分表 2)要材料费划分表6-2。 表6-2 主要材料费划分表 3)施工费用估计见表6-3。 表6-3 主要材料费划分表 通过对学校5个变配电所的改造，得出改造前与改造后工程造价与节省的基 52 毕业论文(设计) 本电费情况如下: 1)对红河学院此次的改造，总的预算为 77200元，它实现了对学校的双回路供电。 2)由计算可知对红河学院5个配电所改造后，变压器在经济运行时年约的总电能38321.52KWh。按1KWh以0.5元来收费，则5个变电所1年能节省的基本电费为:19160.76元。如果变压器以一年12个月来计算，1年能节省的基本电费为:4960元。根据以上的分析，一年大概能节省的基本电费总计为:19160.76+174960=194120.76元。 综上可知，对红河学院的改造具有很强的实际意义和经济意义，能为学校节约更多的电能和经济成本开支。 53 第七章 设计总结 第七章 设计总结 本设计题目为红河学院电网改造初步设计(改造后的短路计算、电气设备选择、保护及工程造价)。在设计中本着 “安全、可靠、优质、经济”基本原则这一主线来进行设计。通过对学校的供电情况的了解，负荷分析和改造后的方案。对改造后的变配电所，应进行短路电流计算、电气设备选择、继电保护、防雷保护及工程造价分析。本次设计也是对改造后的方案加以完善和确定。提高了电网的供电能力、供电质量、供电可靠性，从而满足用户用电的需求。 通过设计能了解整个校区的电能需求，最重要的是使我们所学的知识能应用在实际中。培养了我们的综合应用知识能力，分析问题和解决问题的能力。联系我校的实际情况，进行短路电流计算时，本次设计采用电气主接线改造的方案一来计算，由于里仁校区和明德校区不是同一个电源系统供电。因此，短路计算分054#线路和058#线路来进行。电气设备的选择和继电保护，是围绕着短路电流来整定和计算的。任一变配电所发生故障或不正常运行，将对校区部分用电区域造成很大影响，严重影响学生的生活及正常的教学秩序。从改善后的电网系统，可靠性和经济性考虑，对学校的电气设备的选择、继电保护、防雷接地保护及工程造价分析是一个重要的课题。 设计之初，我们了解5个变配电所的供电情况、变电所电气设备的工作原理，并掌握其运行情况，对相关数据进行了记录。论文设计思路是:首先，根据负荷分析结果，提出相应的改造初步的设计方案;其次，对变配电所电气主接线的分析与改造、配电线路改造与无功补偿、变压器变电所结构布置的改造、变配电所结构布置改造。最后，对改造后变电所再进行负荷分析，根据改造后的负荷分析进行变压器选择与经济运行、短路计算、电气设备选择、继电保护、防雷保护设计和工程造价等。 本次设计最大优点完成是对变配电所进行微机继电保护。通过此次红河学院电网改造初步设计，使我们对本校的供电情况得以了解，在设计的过程中使自己的专业知识得以巩固，并在设计中应用，增强专业理论知识，加强自己对专业知识的应用能力。对变电所的设计流程有了进一步的深化，对主接线方式选择，负荷统计，变压器运行方式，短路电流计算，电气设备选型，都有了更深刻的认识，为今后的工作打下了扎实的基础。 54 毕业论文(设计) 参考文献 [1] 刘介才.工厂供电(第4版)[M].北京:机械工业出版社，2009 [2] 刘介才.工厂供电(第5版)[M].北京:机械工业出版社，2009 [3] 刘介才.工厂供电简明设计手册[M].北京:机械工业出版社，1998 [4] 刘介才.工厂供电设计指导(第2版) [M].北京:机械工业出版社，2008.4 [5] 杨晓敏.电力系统继电保护原理及应用[M].北京:中国电力出版社，2006.7 [6] 戴瑜兴.民用建筑电气设计手册[M].第1版.中国建筑工业出版社.2000 [7] 电力设备接地设计技术规程SDJ8-97. 水利电力出版社. [8] 王鸿钧.工程制图与AutoCAD绘图基础[M]. 中国水利电力出版社.2008 55 红河学院毕业论文(设计) 56