工厂高压供电线路的继电保护
关键词:继电保护；故障；过电流；单相接地；灵敏度电力系统在运行过程中由于自然环境的影响、设备缺陷、绝缘老化和操作不当等原因可能造成电力系统及设备发生故障或处于不正常工作状态。
摘要:本文介绍了在工厂高压供电线路中继电保护装置的作用；提出对保护装置的基本要求对常用的继电保护方式的原理、特点和使用进行探讨；最后给出提高灵敏度的简单措施―低电压闭锁。
能够说电气故障的发生是不可避免的而系统中的任何一处发生故障都可能对电力系统的运行产生重大影响甚至导致事故发生。
因此电力系统在设计和运行时要充分思考系统可能发生的故障和不正常工作状态并采取措施给予消除保证系统的正常运行。
继电保护就是保证电力系统安全运行和提高供电质量的重要措施之一。
1工厂高压供电线路继电保护作为配电系统的工厂高压供电线路电压一般为6~10kV供电半径一般不超过3km供电容量也不很大因此其高压线路的继电保护装置比较简单。
对线路的相间短路保护常采用带时限的过电流保护某些场所需配备电流速断保护在线路出现相间短路故障时继电保护装置作用于断路器的跳闸机构使断路器跳闸切除短路故障。
由于我国6~10kV系统属于不接地系统在线路发生单相接地时接地相对地电压为0其它两相对地电压由相电压升高为线电压但线路线电压的相位和大小不变不影响三相用电设备的正常运行故只需装设绝缘监察或接地保护装置在发生单相接地时发出信号提醒值班人员注意并及时处理。
电力规程规定:电源中性点不接地系统发生单相接地故障时允许继续运行2h。
单相接地故障线路不可长期运行因为如果另一相又发生接地故障就构成了两相短路产生很大的短路电流损坏电路设备。
目前工厂高压供电线路的保护主要是透过缩小故障范围或预报故障的发生来提高系统运行的可靠性并最大限度地保证供电安全的。
因此继电保护装置要有以下作用:①在系统正常运行时能完整、正确地监视设备的运行状态为值班人员带给运行依据；②如果运行过程中发生故障应迅速、有选取地切除故障保证正常部分继续运行；③当运行中出现异常工作状态时要及时发出信号提醒值班人员尽快处理。
2对过电流继电保护的基本要求短路故障是供电系统的常见故障也是危害最大的故障对反应短路故障的过电流继电保护装置的要求:1选取性:当供电系统某一部分发生故障时继电保护装置能有选取性地将故障部分切除。
也就是它就应首先断开距离故障最近的断路器而不影响非故障部分继续运行将故障的影响限制在最小范围。
2快速性:快速切除短路故障能够减轻短路电流对电气设备的破坏程度加快非故障部分电压的恢复减小对用户的影响。
保护装置切除故障的时间等于保护装置的动作时间与断路器跳闸时间之和。
断路器选定后其跳闸时间就确定了那么实现快速性的关键是保护装置应能快速动作。
3灵敏性:灵敏性是保护装置对故障或非正常工作状态的反映潜力。
通常用灵敏度系数来衡量它是根据对保护装置动作最不利状况计算而得的在《继电保护和安全自动装置技术规程》中对各种保护装置的最小灵敏系数都有具体规定。
4可靠性:当发生故障时要求保护装置动作可靠即在应动作时不拒动而不该动作时不误动。
为确保保护装置动作的可靠性保护装置的原理设计、整定值、安装调试要正确合理组成保护装置的元器件质量好系统简化。
这四个基本要求对具体保护装置并不是同等重要的对电力变压器它是供电系统中的关键设备因此对它的保护装置灵敏度要求较高轻微故障也能及时反应动作；而作为一般电力线路的保护装置则对选取性要求较高灵敏度可适当低一些有时无法兼顾选取性和快速性为了快速切除故障保护设备而牺牲选取性。
3工厂高压线路保护常用的几种方式3.1定时限过电流保护定时限过电流保护的动作时限是固定的与透过它的短路电流的大小无关动作时限靠整定时间继电器的值来确定保护装置组成如图1。
图中KA为DL电磁型电流继电器接电流互感器TA二次侧用来鉴别线路电流是否超过整定的动作值；KT为时间继电器延时元件透过它的延时来保证保护装置的选取性；KS为信号继电器是保护装置的显示元件显示装置是否动作并发出报警信号；KM中间继电器动作的执行元件驱动断路器跳闸切除故障。
其保护原理:当在保护范围内发生故障或过电流时电流继电器KA动作透过触点的闭合起动时间继电器KT经过KT的预定延时后其触点接通信号继电器KS和中间继电器KM的线圈使其动作中间继电器KM触点接通断路器的跳闸线圈YR使断路器跳闸切除故障线路而非故障线路继续运行；同时透过KS触点的通断可发出报警信号。
定时限过电流保护的具有动作时间准确整定方便动作的选取性和灵敏性易满足要求的特点但所需继电器的数量较多接线复杂且需直流操作电源投资较大；另外由于定时限过电流保护装置的动作时限是由末端向电源端逐级增大的级差一般为0.5s即越靠近电源端保护的动作时限越长且线路的阻抗也越小短路电流就越大造成的危害也大因此常在靠近电源端加装电流速断保护元件配合使用。
这种保护方式一般应用在比较重要的场所。
3.2反时限过电流保护反时限过电流继电保护的动作时限与透过它的电流的大小成反比短路电流越大动作时间越短；短路电流越小动作时间越长。
在故障靠近电源端时短路电流较大动作时限也就较短。
如图2反时限过电流保护由GL感应型继电器KA1KA2构成分别接电流互感器TA1、TA3的二次侧由于感应型电流继电器本身具有时限、掉牌功能且有功率大、触点数量多等特点故省去时间继电器、信号继电器、中间继电器；另外它还具有电磁型继电器的速断功能能够实现电流速断保护。
这种保护装置无须直流电源投资少接线简单；缺点是:动作时间整定比较麻烦继电器动作误差较大当短路电流较小时动作时间可能很长快速性不如定时限保护装置。
对中小型工厂供电系统来说此种保护简单、经济因而应用广泛。
保护原理:正常运行时KA1、KA2过电流继电器不会动作其触点都是断开的断路器跳闸线圈YR1、YR2没有接通断路器处于合闸状态；当保护区内发生故障或过电流时电流继电器KA1或KA到达整定的时限后动作它的常开触点先闭合常闭触点后打开因而YR1或YR2通电动作断路器跳闸同时继电器的信号牌自动掉下给出信号；故障切除后继电器回到信号牌可用手动复位。
3.3电流速断保护电流速断保护就是一种瞬时动作的过电流保护保护元件为DL系列电磁型电流继电器动作时限为本身固有的动作时间透过它可接通断路器的跳闸回路并在最短的时间内切除短路故障保护线路。
它不带时间继电器其选取性不是依靠时限而是根据线路故障位置不同产生的短路电流不同来选取动作电流的。
电流速断保护的动作电流设定要躲过被保护线路末端的最大短路电流当被保护线路以外发生短路时保护装置应不动作；而在电流速断保护区内即使发生最小的短路电流保护装置也能可靠动作。
电流速断保护虽能快速切除故障但不能保护线路全长只能保护靠近首端的一部分线路因为当靠近末端的线路上发生的不是最大短路电流故障时电流速断保护装置可能不动作此段线路就得不到保护。
这种保护装置不能保护的区域称为“死区”保护死区的大小与系统的运行方式有关当系统运行方式从最大运行方式改变为最小运行方式时死区会增大。
由于存在保护死区因此电流速断保护不能单独使用务必配备带时限的过电流保护装置。
在电流速断的保护区内速断保护为主保护过电流保护为后备保护而在电流速断保护的死区内过电流保护为基本保护。
3.4单相接地保护3.4.1绝缘监视保护利用中性点不接地系统发生单相接地故障时出现零序电压的特点在变电所母线上装一套三相五柱式电压互感器透过配置三只相电压表和一只线电压表加电压转换开关可观察三相相电压和线电压。
有单相接地故障时电压表会指示“一低、二高、三不变”现象即接地相对地电压降低、两未接地相对地电压升高、三个线电压不变。
在电压互感器开口三角形两端接一个过电压继电器正常运行时系统三相电压对称在开口端输出的电压为零继电器不动作；当出现单相接地故障时开口三角形两端出现零序电压使过电压继电器动作发出信号值班人员根据指示逐一短时断开故障相的出线开关进行检查当三个相电压表指示值相同时则被拉开的线路就是故障线路。
该保护装置没有选取性值班人员只明白电网发生了接地故障及故障的相别而不明白接地故障发生在哪条线路上。
它适用于出线线路数目不多并允许短时停电的电网中。
3.4.2零序电流保护零序电流保护是利用单相接地故障线路中会产生零序电流的特点而构成的保护装置它适用于高压线路较多的大中型企业。
在电缆线路或由电缆引出的架空线上安装零序电流互感器它的一次侧为被保护电缆的三相导线即零序电流互感器的铁芯套在电缆外面二次侧接电流继电器。
正常运行或发生相间短路时互感器二次侧不会感应零序电流所接的继电器不会动作；但当线路发生单相接地故障时零序电流反映到互感器二次侧并透过零序电流继电器使保护装置动作发出信号。
该保护装置具有选取性应整定保护装置动作电流大于其它线路发生单相接地故障时流过本保护的零序电流。
务必注意的是电缆头的接地线务必穿过零序电流互感器的铁芯后再接地否则零序电流不穿过互感器的铁芯二次侧不感应电流保护装置不起作用。
对于架空线路的单相接地保护一般采用由三个电流互感器同极性并联组成零序电流滤过器再接零序电流继电器的方式三相电流互感器的二次电流相加后流入电流继电器但一般工厂多用电缆线路故此种方式在工厂供电中用得不多。
4过电流保护的灵敏度及提高灵敏度的措施——低电压闭锁保护4.1过电流保护的灵敏度过电流保护的灵敏度为SpIk.min/Iop.1。
其中Ikmin应取为被保护线路末端在系统最小运行方式下的两相短路电流（2）。
Iop1为保护装置的一次侧动作电流，而继Ikmin电器动作电流为Iop保护装置接线系数为Kw（相电流接线为1，相电流接线为3，电流互感器变比为Ki则Iop1KiIop/Kw。
因此按规定过电流保护的灵敏度务必满足的条件为KwIk2minSp1.5KiIop如满足上式有困难时，个别状况下，能够Sp1.2。
4.2低电压闭锁的过电流保护当过电流保护装置的灵敏度达不到上述要求时，可采用低电压继电器闭锁的过电流保护装置来提高其灵敏度，如上图所示。
在供电系统正常运行时，母线电压接近于额定电压，因而低电压继电器KV的触点式断开的。
由于低电压继电器KV的触点与过电流保护装置KA的常开触点相串联，因此只要系统电压正常，即使电流继电器动作其触点闭合，但因电压继电器的触点断开，断路器也不会跳闸。
所以设有低电压继电器闭锁的过电流保护装置，其动作电流不必按躲过线路的最（为I30的1.5~3倍）大负荷电流IL。
max来整定，而只需按躲过线路的计算电流I30来整定，当然保护装置的回到电流也应躲过I30。
故此时过电流保护动作电流的整定计算公式为KrelKwIopI30KreKi由于过电流保护采用低电压继电器闭锁后能够减小保护装置的动作电流Iop，从而提高了保护装置的灵敏度。
上述低电压继电器的动作电压按躲过正常最低工作电压Umin来整定，当然其回到电压也应躲过Umin，因此低电压继电器动作电压的整定计算公式为UminUUop＝0.6NKrelKreKuKu式中Umin—线路最低工作电压，取（0.85~0.95）UN；UN—线路额定电压；Krel—保护装置的可靠系数，可取1.2；Kre—低电压继电器的回到系数，可取1.25；Ku—电压互感器的变压比。
5结语从上世纪80年代起计算机技术、微电子技术、电力电子技术被越来越多地应用于输配电系统中技术更新、功能更强的集成电路保护、微机综合保护已成为继电保护装置的重要形式但有触点的机电型继电保护因具有经济、实用、维修方便等特点仍被广泛使用在工厂供电保护线路中。
参考文献:〔1〕刘介才.工厂供〔M〕.北京:机械工业出版社2010.附:对《工厂供电》教材中主干资料的解读透过对重点章节的段落大意归纳和中心思想的分析能够用“中小型工厂；供配电；电力负荷计算；设计；电气照明”这几个词来概括，全篇十个章节资料是以中小型工厂为讲述对象以供配电基本概念、电能供应与分配、设计计算、电气照明运行维护四大主干贯穿全书。
一、工厂供电的好处和要求
工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。
众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。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。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)。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能够大大增加产量，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。
因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的好处。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好处，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，并做好节能工作，就务必到达以下基本要求:
(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。
此外，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，适应发展。
二、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，进行工厂供电设计务必遵循以下原则:
(1)遵守规程、执行政策;
务必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，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。
(3)近期为主、思考发展;
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，适当思考扩建的可能性。
(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。
三、设计资料及步骤
全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电状况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本资料有以下几方面。
1、负荷计算
全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。思考车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。
2、工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选取
参考电源进线方向，综合思考设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。
3、工厂总降压变电所主结线设计
根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。
4、厂区高压配电系统设计
根据厂内负荷状况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。
5、工厂供、配电系统短路电流计算
工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。
6、改善功率因数装置设计
按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，透过查表或计算求出到达供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或厂品样本选用所需移相电容器的规格和数量，并选用适宜的电容器柜或放电装置。如工厂有大型同步电动机还能够采用控制电机励磁电流方式带给无功功率，改善功率因数。
7、变电所高、低压侧设备选取
参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选取变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。
8、继电保护及二次结线设计
为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。
设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。
9、变电所防雷装置设计
参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选取防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。进行避雷灭弧电压，频放电电压和最大允许安装距离检验以及冲击接地电阻计算。
10、专题设计
11、总降压变电所变、配电装置总体布置设计综合前述设计计算结果，参照国家有关规程规定，进行内外的变、配电装置的总体布置和施工设计。
第二章负荷计算及功率补偿
一、负荷计算的资料和目的
(1)计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选取电器或导体的依据。
(2)尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选取电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应思考启动电流的非周期分量。
(3)平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班(即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班)的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。
二、负荷计算的方法
负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。
本设计采用需要系数法确定。
主要计算公式有:有功功率:P30=Pe·Kd
无功功率:Q30=P30·tgφ
视在功率:S3O=P30/Cosφ
计算电流:I30=S30/√3UN
三、各用电车间负荷计算结果如下表:
四、全厂负荷计算
取K∑p=0.92;K∑q=0.95
根据上表可算出:∑P30i=6520kW;∑Q30i=5463kvar
则P30=K∑P∑P30i=0.9×6520kW=5999kW
Q30=K∑q∑Q30i=0.95×5463kvar=5190kvar
S30=(P302+Q302)1/2≈7932KV·A
I30=S30/√3UN≈94.5A
COSф=P30/Q30=5999/7932≈0.75
五、功率补偿
由于本设计中上级要求COSφ≥0.9，而由上面计算可知COSф=0.75《0.9，因此需要进行无功补偿。
综合思考在那里采用并联电容器进行高压集中补偿。
可选用BWF6.3-100-1W型的电容器，其额定电容为2.89F
Qc=5999×(tanarccos0.75-tanarccos0.92)Kvar
=2724Kvar取Qc=2800Kvar
因此，其电容器的个数为:n=Qc/qC=2800/100=28
而由于电容器是单相的，所以应为3的倍数，取28个正好
无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为:
S30(2)′=[59992+(5463-2800)2]1/2=6564KV·A
变压器的功率损耗为:
△QT=0.06S30′=0.06*6564=393.8Kvar
△PT=0.015S30′=0.015*6564=98.5Kw
变电所高压侧计算负荷为:
P30′=5999+98.5=6098Kw
Q30′=(5463-2800+393.8=3057Kvar
S30′=(P302+Q302)1/2=6821KV.A
无功率补偿后，工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′=6098/6821=0.9
则工厂的功率因数为:
cosφ′=P30′/S30′=0.9≥0.9
因此，贴合本设计的要求
第三章变压器的选取
(1)主变压器台数的选取
由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。
(2)变电所主变压器容量的选取
装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件:
①任一台单独运行时，ST≥(0.6-0.7)S′30(1)
②任一台单独运行时，ST≥S′30(Ⅰ+Ⅱ)
由于S′30(1)=7932KV·A，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2选变压器。
③ST≥(0.6-0.7)×7932=(4759.2~5552.4)KV·A≥ST≥S′30(Ⅰ+Ⅱ)
因此选5700KV·A的变压器二台
第四章主结线方案的选取
一、变配电所主结线的选取原则
1.当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。
2.当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。
3.当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。
4.为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。
5.接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关;但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。
6.6~10KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。
7.采用6~10KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。
8.由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器(一般都安装计量柜)。
9.变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。
10.当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。
二、主结线方案选取
对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为6—10KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。
总降压变电所主结线图表示工厂理解和分配电能的路径，由各种电力设备(变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等)及其连接线组成，通常用单线表示。
主结线对变电所设备选取和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。
1、一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10(其两侧QS先合)，即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。
2、一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图(下图，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11，投入QF10(其两侧QS先合)，使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不透过进线断路器QF11、QF12，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。
3、一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图(见下图)
这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所
4、一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短(2.5km，主变压器不需要经常切换，另外再思考到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线(即全桥式结线)。
第五章短路计算
一、短路电流计算的目的及方法
短路电流计算的目的是为了正确选取和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所思考的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选取得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流透过。
之后，按所选取的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算的方法，常用的有欧姆法(有称有名单位制法)和标幺制法(又称相对单位制法)。
二、本设计采用标幺制法进行短路计算
1.在最小运行方式下:
(1)确定基准值
取Sd=100MV·A，UC1=60KV，UC2=10.5KV
而Id1=Sd/√3UC1=100MV·A/(√3×60KV)=0.96KA
Id2=Sd/√3UC2=100MV·A/(√3×10.5KV)=505KA
(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
1)电力系统(SOC=310MV·A
X1*=100KVA/310=0.32
2)架空线路(XO=0.4Ω/km)
X2*=0.4×4×100/10.52=1.52
3)电力变压器(UK%=7.5)
X3*=UK%Sd/100SN=7.5×100×103/(100×5700)=1.32
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1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*Σ(K-1)=X1*+X2*=0.32+1.52=1.84
三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)=0.96/1.84=0.52
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=0.52KA
ish(3)=2.55×0.52KA=1.33KA
Ish(3)=1.51×0.52KA=0.79KA
4)三相短路容量
Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/1.84=54.3
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.32+1.52+1.32/2=2.5
2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3)=Id2/X*Σ(K-2)=505KA/2.5=202KA
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-23)=202KA
ish(3)=1.84×202KA=372KA
Ish(3)=1.09×202KA=220KA
4)三相短路容量
Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-1)=100MVA/2.5=40MV·A
在最大运行方式下:
(1)确定基准值
取Sd=1000MV·A，UC1=60KV，UC2=10.5KV
而Id1=Sd/√3UC1=1000MV·A/(√3×60KV)=9.6
Id2=Sd/√3UC2=1000MV·A/(√3×10.5KV)=55KA
(2)计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值
1)电力系统(SOC=1338MV·A
X1*=1000/1338=0.75
2)架空线路(XO=0.4Ω/km)
X2*=0.4×4×1000/602=0.45
3)电力变压器(UK%=4.5)
X3*=X4*=UK%Sd/100SN=7.5×1000×103/(100×5700)=13.2
绘制等效电路如图，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。
(3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
1)总电抗标幺值
X*Σ(K-1)=X1*+X2*=0.75+0.45=1.2
2)三相短路电流周期分量有效值
IK-1(3)=Id1/X*Σ(K-1)=9.6KA/1.2=8KA
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=8KA
ish(3)=2.55×8KA=20.4KA
Ish(3)=1.51×X*Σ(K-1)8KA=12.1KA
4)三相短路容量
Sk-1(3)=Sd/X*Σ(k-1)=1000/1.2=833MVA
(4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量
K1)总电抗标幺值
X*Σ(K-2)=X1*+X2*+X3*∥X4*=0.75+0.45+13.2/2=7.8
2)三相短路电流周期分量有效值
IK-2(3)=Id2/X*Σ(K-2)=55KA/7.8=7.05KA
3)其他三相短路电流
I"(3)=I∞(3)=Ik-2(3)=7.05KA
ish(3)=2.55×7.05KA=17.98KA
Ish(3)=1.51×7.05KA=10.65KA
4)三相短路容量
Sk-2(3)=Sd/X*Σ(k-2)=1000/7.05=141.8MV·A
三.短路电流计算结果:
1.最大运行方式
2.最小运行方式
第六章导线、电缆的选取
概述
为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时务必满足下列条件:
发热条件
导线和电缆(包括母线在透过正常最大负荷电流即线路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
导线和电缆在透过正常最大负荷电流即线路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。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。
3.经济电流密度
35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选取，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选取原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选取。
4.机械强度
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，不必校验其机械强度，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。
根据设计经验，一般10KV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选取截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按允许电压损耗进行选取，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35KV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件。
架空进线的选取按发热条件选取导线截面
补偿功率因素后的线路计算电流
1)已知I30=76.33A
由课本表5-3查得jec=1.65，因此
Aec=76.33/1.65=46.26mm2
选取准截面45mm2，既选LGJ—45型铝绞线
校验发热条件和机械强度都合格
第七章开关柜的选取
第八章高、低压设备的选取
高压设备选取的一般要求务必满足一次电路正常条件下和短路故障条件下的工作要求，同时设备应工作安全可靠，运行方便，投资经济合理。
高压刀开关柜的选取应满足变电所一次电路图的要求，并各方案经济比较优选出开关柜型号及一次结线方案编号，同时确定其中所有一次设备的型号规格。
工厂变电所高压开关柜母线宜采用LMY型硬母线
二、配电所高压开关柜的选取
高压开关柜是按必须的线路方案将有关一、二次设备组装而成的一种高压成套配电装置，在发电厂和变配电所中作为控制和保护发电机、变压器和高压线路之用，也可作为大型高压开关设备、保护电器、监视仪表和母线、绝缘子等。
高压开关柜有固定式和手车式(移可式)两大类型。
由于本设计是10KV电源进线，则可选用较为经济的固定式高压开关柜，那里选取GG1A-10Q(F型。
第九章变压器的继电保护
概述
按GB50062—92《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》规定:对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置:
(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路;
(2)绕组的匝间短路;
(3)外部相间短路引过的过电流;
(4)中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压;
(5)过负荷;
(6)油面降低;
(7)变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。
对于高压侧为6~10KV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护;如过电流保护动作时间大于0.5~0.7s时，还应装设电流速断保护。容量在800KV·A及以上的油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，按规定应装设瓦斯保护(又称气体继电保护)。容量在400KV·A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的状况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时(通称“轻瓦斯”，动作于信号，而其它保护包括瓦斯保护在严重故障时(通称“重瓦斯”，一般均动作于跳闸。
对于高压侧为35KV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护;在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。但是如果单台运行的变压器容量在10000KV·A及以上和并列运行的变压器每台容量在6300KV·A及以上时，则要求装设纵联差动保护来代替电流速断保护。
在本设计中，根据要求需装设过电流保护、电流速断保护、过负荷保护和瓦斯保护。对于由外部相间短路引起的过电流，保护应装于下列各侧:
1)、对于双线圈变压器，装于主电源侧
2)、对三线圈变压器，一般装于主电源的保护应带两段时限，以较小的时限断开未装保护的断路器。当以上方式满足灵敏性要求时，则允许在各侧装设保护。
各侧保护应根据选取性的要求装设方向元件。
3)、对于供电给分开运行的母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个供电支路上装设保护。
4)、除主电源侧外，其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护，而不要求作为变压器内部故障的后备保护。
5)、保护装置对各侧母线的各类短路应具有足够的灵敏性。相邻线路由变压器作远后备时，一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏性。相邻线路超多瓦斯时，一般动作于断开的各侧断路器。如变压器高采用远后备时，不作具体规定。
6)、对某些稀有的故障类型(例如110KV及其以上电力网的三相短路)允许保护装置无选取性动作。
差动保护
变压器差动保护动作电流应满足以下三个条件
应躲过变压器差动保护区外出现的最大短路不平衡电流
应躲过变压器的励磁涌流
在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大贴合时，差动保护不应动作
变压器的过电流保护
1.过电流保护动作电流的整定
IL.max=2×5700/(√3×60)A=109.7A
取Krel=1.3，Ki=150/5=30，KW=1，Kre=0.8
因此
Iop=Krel×KW×IL.max/(Kr×eKi)=1.3×1×109.7A/(0.8×30)=5.94A
故动作电流整定为6A。
2.保护动作时间
t〈=t1-△t=2-0.5=1.5S
3.变压器过电流保护的灵敏度
Ik.max=0.866×7.02×1000×10/60=1037A
则:
Sp=KW×Ik.min/(Ki×Iop)=1×1037/(6×30)=5.761》1.5
满足保护灵敏度的要求
4.结线图
四、变压器的过负荷保护
过负荷保护动作电流的整定
IOP(OL)=1.3I1N.T/Ki=1.3×104/40A=3A
动作时间取10~15s
五、变压器的瓦斯保护
瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的保护装置。按GB50062—92规定，800KV·A及以上的一般油浸式变压器和400KV·A及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。
瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。为了使油箱内产生的气体能够顺畅地透过气体继电器排往油枕，变压器安装应取1%~1.5%的倾斜度;而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有2%~4%的倾斜度。
当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。
当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱透过联通管进入油枕。这超多的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路(透过中间继电器)，同时发出音响和灯光信号(透过信号继电器)，这称之为“重瓦斯动作”。
如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，之后继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。
变压器瓦斯保护动作后的故障分析
变压器瓦斯保护动作后，可由蓄积于气体继电器内的气体性质来分析和决定故障的原因几处理要求，如下表:
第十章二次回路操作电源和中央信号装置
二次回路的操作电源
二次回路操作电源是供高压断路器跳、合闸回路和继电保护装置、信号回路、监测系统及其它二次回路所需的电源。因此对操作电源的可靠性要求很高，容量要求足够大，尽可能不受供电系统运行的影响。
二次回路操作电源，分直流和交流两大类。直流操作电源又有由蓄电池组供电的电源和由整流装置供电的两种。交流操作电源又由所用(站用)变压器供电的由仪用互感器供电的两种。其中，蓄电池主要有铅酸蓄电池和镉镍蓄电池两种;整流电源主要有硅整流电容储能式和复式整流两种。而交流操作电源可分为电流源和电压源两种。
采用镉镍蓄电池组作操作电源，除不受供电系统运行状况的影响、工作可靠外，还有大电流放电性能好，比功率大，机械强度高，使用寿命长，腐蚀性小，无需专用房间等优点，从而大大降低了投资等优点，因此在工厂供电系统这应用比较普遍。
采用交流操作电源，可使二次回路大大简化，投资大大减少，工作可靠，维护方便，但是它不适于比较复杂的电路。
中央信号装置
中央信号装置是指装设在变配电所值班室或控制室的信号装置。中央信号装置包括事故信号和预告信号两种。
中央信号装置的要求是:在任一断路器事故跳闸时，能瞬时发出音响信号，并在控制屏上或配电装置有表示事故跳闸的具体断路器位置的灯光指示信号。事故音响信号通常采用电笛(蜂鸣器)，应能手动或自动复归。
中央事故信号装置按操作电源分，有直流操作的交流操作的两类。按事故音响信号的动作特性分，有不能重复动作的和能重复动作的两种。
中央预告信号装置的要求是:当供电系统中发生故障和不正常工作状态但不需立即跳闸的状况时，应及时发出音响信号，并有显示故障性质和地点的指示信号(灯光或光字牌指示)。预告音响信号通常采用电铃，应能手动或自动复归。
中央预告信号装置亦有直流操作的和交流操作的两种，同样有不能重复动作的和能重复动作的两种。
利用ZC-23型冲击继电器的中央复归重复动作的事故音响信号装置结线图
第十一章电测量仪表与绝缘监视装置
电测量仪表
那里的“电测量仪表”按GBJ63—90《电力装置的电测量仪表装置设计规范》的定义，“是对电力装置回路的电力运行参数所经常测量、选取测量、记录用的仪表和作计费、技术经济分析考核管理用的计量仪表的总称。”
为了监视供电系统一次设备(电力装置)的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行，工厂供电系统的电力装置中务必装设必须数量的电测量仪表。
电测量仪表按其用途分为常用测量仪表和电能计量仪表两类，前者是对一次电路的电力运行参数作经常测量、选取测量和记录用的仪表，后者是对一次电路进行供用电的技术经济考核分析和对电力用户用电量进行测量、计量的仪表，即各种电度表。
变配电装置中各部分仪表的配置
供电系统变配电装置中各部分仪表的配置要求如下:
1.在工厂的电源进线上，或经供电部门同意的电能计量点，务必装设计费的有供电度表和无功电度表，而且宜采用全国统一标准的电能计量柜。为了解负荷电流，进线上还应装设一只电流表。
2.变配电所的每段母线上，务必装设电压表测量电压。在中性点非有效接地的(即小接地电流的)系统中，各段母线上还应装设绝缘监视装置。如出线很少时，绝缘监视电压表可不装设。
3.35~110/6~10KV的电力变压器，应装设电流表、有功功率表、无功功率表、有功电能表和无功电能表各一只，装在哪一侧视具体状况而定。6~10/3~6KV的电力变压器，在其一侧装设电流表、有功和无功电度表各一只。6~10/0.4KV的电力变压器，在高压侧装设电流表和有功电度表各一只，如为单独经济核算单位的变压器，还应装设一只无功电度表。
4.3~10KV的配电线路，应装设电流表、有功和无功电度表各一只。如不是送往单独经济核算单位时，可不装无功电度表。当线路负荷在5000KV·A及以上时，可再装设一只有功功率表。
5.380V的电源进线或变压器低压侧，各相应装一只电流表。如果变压器高压侧未安装设有功电度表一只。
6.低压动力线路上，应安装一只电流表。低压照明线路及三相负荷不平衡率大于15%的线路上，应装设三只电流表分别测量三相电流。如需计量电能，一般应装设一只三相四线有功电度表。对负荷平衡的动力线路，可只装设一只单相有功电度表，实际电能按其计度的3倍计。7.并联电力电容器组的回路上，应装设三只电流表，分别测量三相电流，并应装设一只无功电度表。
二、绝缘监视装置
绝缘监视装置用于小接地电流的系统中，以便及时发现单相接地故障，设法处理，以免故障发展为两相接地短路，造成停电事故。
6~35KV系统的绝缘监视装置，可采用三相双绕组电压互感器和三只电压表，也可采用三个单相三绕组电压互感器或者一个三相五芯柱三绕组电压互感器。接成Y0的二次绕组，其中三只电压表均接各相的相电压。当一次电路其中一相发生接地故障时，电压互感器二次侧的对应相的电压表指零，其它两相的电压表读数则升高到线电压。由指零电压表的所在相即可得知该相发生了单相接地故障，但不能判明是哪一条线路发生了故障，因此这种绝缘监视装置是无选取性的，只适于出线不多的系统及作为有选取性的单相接地保护的一种辅助装置。
第十二章防雷与接地
防雷
1.防雷设备
防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来理解直接雷击(雷闪)的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。
避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。
2.防雷措施
1.架空线路的防雷措施
(1)架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。
(2)提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，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防雷保护线由于3~10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，透过其接地引下线对地泄放雷电流，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。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。
(5)个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。
2.变配电所的防雷措施
(1)装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建(构)筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再思考直击雷的保护。(2)高压侧装设避雷器这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，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求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如下表。
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齐。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。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。
(3)低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时(如IT系统)，其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。
在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。
二、接地
1.接地与接地装置
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。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。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接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行状况下是不载流的，但在故障状况下要透过接地故障电流。
接地线与接地体合称为接地装置。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。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。
2.确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢
(1)确定接地电阻
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:
RE≤250V/IE
RE≤10Ω
式中IE的计算为
IE=IC=60×(60+35×4)A/350=34.3A
故RE≤350V/34.3A=10.2Ω
综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω
(2)接地装置初步方案
现初步思考围绕变电所建筑四周，距变电所2~3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2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ρ=100Ω·m
则单根钢管接地电阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω
(4)确定接地钢管数和最后的接地方案
根据RE(1)/RE=40/4=10。但思考到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n=15和a/l=2再查有关资料可得ηE≈0.66。因此可得
n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15
思考到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作
地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。
选取双针等高避雷
小结
我做的是某电机修造厂全厂总降压变电所及配电系统的设计.透过这次毕业设计，我加深了对工厂供电知识的理解，基本上掌握了进行一次设计所要经历的步骤，象总降压的设计，我与其他同学一齐进行课题分析、查资料，进行设计，整理说明书到最后完成整个设计。作为大学阶段一次重要的学习经历我感觉自己受益非浅，同时深深的感觉的自己的学习潜力在不断提高，一个月的时间就这样匆匆的过去了，再指导老师我经过多少个白天，黑夜，我们刻苦研究。
这次设计使我对工厂供电有了新的认识，对总降压变电所的设计由一无所知到此刻的必须程度的掌握，起到了十分重要的作用，对秦绪平老师的关心，指导大家有感于心，事实上这次设计对我们的锻炼是多方面的，除了对设计过程熟悉外，我们还进一步提高了作图，说明书修改，各种信息的分析，对WORD文档的使用等多方面的潜力。
不久我们将走上工作岗位，这样的学习机会对我们来说已经不多了，我们十分重视。我们发扬团队合作的精神，互相配合.
工厂供电系统运行分析论文
[摘要]在供电系统的运行过程中，由于雷击、操作、短路等原因，产生危及电气设备绝缘的过电压，严重危害供电系统，需要进行电气设备的防雷、接地、防腐蚀。还需要注意静电的防护及防爆和防腐蚀。在供电系统运行时，人们得明白触电后该怎样样做才安全。务必认识电流对人体的危害，人体触电的形式和触电后脱离电源的方法，同时还得了解电后急救的知识。本论文分析了影响工厂供电系统安全、可靠、经济运行的要素，提出了保证安全运行的技术措施。
[关键词]供电系统可靠性运行分析
工厂供电系统是企业的主要组成部分。电力系统一旦中断，后果不堪设想。供电系统安全、可靠、经济运行，是工厂正常生产的基本条件之一，同时对提高产品质量、增加产量等都具有必须的好处。现就工厂供电系统安全、可靠、经济运行的办法分析如下。
一、依靠科技进步，提高供电系统的可靠性
设备是保证供电系统安全运行的重要要素。供电设备本身的技术含量、整体水平，直接影响供电系统的安全运行。由于企业由计划经济向市场经济转化，部分企业出现亏损，无形之中给企业设备更新带来必须的困难，如淘汰设备(SJ型变压器、JO型电机等)在线运行，设备超期服役，导致供电系统的可靠性降低。
1.要保证供电系统的安全运行，务必保证必须数量的技改资金，应正确理解和处理资金投入与供电系统安全运行的关系。
2.应用变频调速、模糊控制技术，对风机、水泵等进行技术改造，降低电耗。
3.油浸电力电缆终端头制作采用热缩技术，制作一个热缩终端头可节约检修时间约20h。我厂已做多个油浸电力电缆热缩式终端头，运行效果良好。
4.应用RTV-1绝缘子防污闪涂料、增爬裙及热缩管，提高变电所、配电站一次设备的绝缘性能。
5.逐步采用微机保护、微机监控、微机录波、微机故障检测装置，实现计量实时检测、线损实时管理，保护准确动作，逐步实现变电站无人值班。
6.更新改造供电系统一次设备，提高设备的技术含量。如采用节能型变压器、节能型电动机、聚乙烯交联电力电缆、氧化锌避雷器、真空断路器(有条件时可采用SF6断路器)等。
7.采用免维护蓄电池，降低维护费用。我厂使用免维护蓄电池已5年，从未发生异常现象。推荐逐步淘汰镉镍蓄电池和酸性GF型蓄电池，以提高变电站运行安全可靠性。
8.交、直流电动机大修时，应以提高交、直流电动机的主绝缘为主要资料。如我厂5600kW、8000kW同步电动机更换定子线圈，绝缘等级由B级提到F级;2×3200kW热粗轧电动机更换换补绕组，主极、换向极加强对地主绝缘;送水两台790kW同步电动机更换转子线圈对地主绝缘，以保证主要电气设备的安全运行。
二、预防为主，定期试验
电力生产是高度集中的社会化大生产系统，具有发、供、用密切相关和产、供、销同时完成的特点，电力生产与用户之间存在着相互影响、相互依存的密切关系。随着高参数大容量机组和超大规模发供电网络的不断发展，随着全社会对电力这一特殊商品依靠程度的不断提高，电力生产事故造成的损失和影响也将会越来越大。由此决定了电力生产务必保证安全。
要使电力生产持续稳定，务必坚持采取以“预防为主”为中心的安全技术措施。生产系统的安全性取决于系统设计阶段的安全功能设计质量、建造阶段的工程质量和运行阶段的管理质量。《安全生产工作规定》第7条规定:“公司系统各企业要做到计划、布置、检查、总结、考核生产工作的同时，做到计划、布置、检查、总结、考核安全工作”，即做到“"五同时”，这是贯彻“预防为主”思想的具体体现。
生产系统设计配置水平低、压低单位成本造价、降低设计标准等，都会给日后的生产留下隐患，甚至造成不可挽回的损失。这一点可从上世纪七八十年代上马建设的工程中找到答案。如电气设备继电保护配置水平低，将会导致拒动或误动，严重时会造成设备的损坏;又如架空线路的绝缘设计水平低，将会在恶劣的环境中发生事故，严重时会造成系统的瓦解等。因此务必杜绝“先上车、后补票”的错误做法，把“安全第一、预防为主”的思想贯穿到生产系统设计及建造工作的所有环节中去，在厂址选取、生产设计、设备配置、管理结构设计、生产管理设计、劳动组合、设备选取、安装及调试等诸方面都要研究和解决好有关安全问题，实现人、机、环境三者的优化匹配，防止先天性事故隐患的存在，切实把事故消灭在源头。
透过预防性试验，继电保护校验，及时发现设备隐患、缺陷，把事故消灭在萌芽状态，有效地控制一般事故，杜绝重、特大事故的发生。
1.电气设备交工时务必贴合《电气设备交接和预防性试验标准》，资料齐全。继电保护整定值应匹配，整组试验动作正确可靠。
2.一次电气设备务必按试验标准定期试验，以便及时发现设备隐患、缺陷。
3.采用红外线激光测温仪，对电气设备连结部位不定期测试，及时发现连结部位松动、过热，消除隐患，提高电气设备的运行可靠性。
4.继电保护按标准定期校验，系统参数变化时，其整定值应根据系统的参数重新整定。
5.采用先进的试验仪器，如回路电阻测试仪、电机匝间试验仪、变压器直流电阻快速测试仪、真空度检测仪等，以适应电气设备更新换代的需要，提高测试精度，减轻职工的劳动强度，提高工效率。
6.试验、校验原始数据记录完整、准确，并整理归档。
7.利用绝缘在线监测技术，对运行设备的绝缘参数进行实时监视，及时发现潜伏性、慢性发展的电气设备之缺陷隐患。
三、改善电气设备运行环境
在人防工程内部敷设的电力线路应满足设计、施工规范要求。值得一提的是人防内部无论明敷、暗敷的管材均宜采用钢管，而非其他类型管材。穿越围护结构、防护密闭隔墙、密闭隔墙的电气管线及预留备用管线钢管，应进行防护密闭或密闭处理，管材应选用热镀钢管。进出人防工程的电气线路，为防核爆冲击波，室外应一律采用埋地电缆敷设经防爆波电缆井引入，并应预留备用穿线管。不允许架空敷设。从低压配电室至每个防护单元的战时配电回路，应各自独立，以防止战时一个防护单元被破坏而影响其他防护单元的正常供电。当穿越其他防护单元时，在穿越的防护单元内应有防护措施。安装空气过滤器，减少设备本体的灰尘;改善设备通风条件;根据设备运行条件安装加热器，提高设备运行的环境温度;安装除湿机，减少设备周围的湿度等，均能够有效地改善设备运行环境。将各配电、变电站改为弹簧门，用防火泥堵塞管线口、洞，采用“五防”开关柜等，严防蛇、鼠等动物进入开关柜，并投放药物、鼠夹，防蛇灭鼠;在各配电、变电站种植草坪、树木或栽麦冬，清除杂草，破坏蛇、鼠、野兔的栖身地;同时，美化环境、净化空气，为职工创造良好的工作环境;高压开关柜少油断路器相间加装隔板，有条件时，对一次母线进行热缩处理，防止小动物引起的相间短路事故。
四、结论
保证工厂供电系统的安全、可靠、经济运行，应以安全运行为基础，以优质检修为保证，以技术改造为活力;坚持预防为主，定期检修与视情检修相结合;合理调度，根据生产需求改变运行方式，力求最佳;遵章守纪，按章办事，杜绝误操作。
[参考文献]
[1]陈伯时著:《自动控制系统》，机械工业出版社2002年版。
[2]谭浩强著:《微机原理与接口技术》，清华大学出版社2001年版。