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【正文】 電測量儀表。 (1) 10KV 電源進線上：電能計量柜裝設有功電能表和無功電能表；為了解負 荷電流，裝設電流表一只； (2) 變電所每段母線上：裝設電壓表測量電壓并裝設絕緣檢測裝置； (3) 電力變壓器高壓側：裝設電流表 、有功功率表、無功功率表、 有功電能表 和無功電能表 各一只； (4) 380V的電源進線和變壓器低壓側：各 相應 裝一只電流表； 31 (5) 低壓動力線路：裝設電流表一只； (6) 并聯電力電容器組的回路上，應裝設三只電流表，分別測量三相電流，并應裝設一只無功電度表。 ②絕緣監視裝置 在變電所電源母線上裝接一個三相五芯 式電壓互感器，其二次側的星形接法繞組接有三個電壓表，以測量各相對地電壓，另一個二次繞組接成開口三角形，接入電壓繼電器，用來反應線路單相接地時出現的零序電壓。 中央信號是監視變電站電氣設備運行的一種信號裝置，根據電氣設備的故障特點發出音響和燈光信號，告知運行人員迅速查找，作出正確判斷和處理，保證設備的安全運行。 中央信號裝置的要求是：在任一斷路器事故跳閘時，能瞬時發出音響信號，并在控制屏上或配電裝置有表示事故跳閘的具體斷路器位置的燈光指示信號。事故音響信號通常采用電笛（蜂鳴器），應能手 動或自動恢復。 中央預告信號裝置亦有直流操作和交流操作兩種，同樣有不能重復動作和能重復動作的兩種。本次設計采用 ZC23型沖擊繼電器的中央復歸重復動作的事故音響信號裝置。 自動重合閘裝置和備用電源自動投入裝置 電力系統的運行經驗證明：架空線路上的故障大多數是瞬時性短路，這些 雖然引起斷路器跳閘，但短路故障后，故障點的絕緣一般能自行恢復。此時若斷路器再合閘，便可恢復供電，從而提高了供電的可靠性。所以我們 在二次回路中安裝自動合閘裝置（ ARD電氣 一次重合式） 。 本次設計采用兩路電源進線，一為主電源，一為 備用電源。 備用電源自動投入裝置（ APD）就是當主電源線路中發生故障而斷電時，能自動而且迅速將備用電源投入運行，以確保供電的可靠性 。 繼電保護的作用是防止因短路故障或不正常運行狀態造成電氣設備或供配電系統的破壞，提高供電可靠性。繼電保護裝置就是能反映供配電系統中電氣設備發生故障或不正常運行狀態，并能使斷路器跳閘或啟動信號裝置發出預告信號的一種自動裝置。 繼電保護要求具有選擇性，速動性，可靠性和靈敏性。 32 供電網絡的保護 ⑴過電流保護 當流過被保護元件中的電流超過預先整定的某個數值 時，就使斷路器跳閘或發出報警信號的裝置即為過流保護裝置，它有定時限和反時限兩種。定時限過流保護動作時間準確，容易整定，誤差小，但所用繼電器數目較多，接線復雜，觸點容量小。反時限所用繼電器數量少，接線簡單，可作帶時限和速斷電流保護，但動作時間整定和配合較麻煩，誤差大。此次設計我們選擇反時限過電流保護裝置。 采用 GL型感應式帶有瞬動元件的電流繼電器，兩相兩接線方式。 ① 過流保護動作電流的整定 原則 過流保護動作電流的整定 要考慮 以下 兩個條件： ? 要躲過最大負荷電流 .maxlI ， 以免在最大負荷電流通過時保護裝置動作； ? 保護裝置的返回電流 reI 要躲過線路的最大電流 .maxlI ，以保證保護裝置在外部故障被切除后，能可靠的返回原始位置，以免發生誤動作。 所以，繼電器最小動作電流按以下公式整定： . .m axk kxop k lTA rekkIIkk???? 式中： .maxlI —— 最大線路啟動電流， .maxlI =（ 3） CI ； k —— 保護裝置的可靠系數， GL型為 ； rek —— 返回系數， GL型為 ； kxk —— 電流互感器的接線系數，兩相兩接發為 1； TAk —— 電流互感器的變流比； .opkI —— 電流互感器的二次側繼電器的動作電流。 ② 過流保護動作時間的整定 原則 整定原則：按“階梯型原則”整定，以保證前后級保護裝置動作時間的選擇性。即前一級的保護動作時間 1t 要比后一級的保護動作時間 2t 差一個時間級 t? 。則 12t t t? ?? 。 反時限過流保護的動作時間，必須根據該繼電器的動作曲線來整定，且對于反時限保護，t? 取 。 33 ③ 整定反時限過流保護的動作電流和動作時間 本次設計因只能計算兩個短路點（見第六章）的短路電流，只涉及到兩級過流保護。系統圖如下： GI I 1 K A2 K A1QF2QF 1WL2WL? ?3k 圖 81 反時限過流保護系統圖 由前面設計知：兩段線路均采用兩相兩繼電器接線，繼電器的型號均為 GL15/10型。1TA 的電流比 1TAk =1500A/5A=300， 2TA 的電流比 2TAk =150A/5A=30。 線路 1 的計算電流為1CI = 1 A A? ,線路 2 的計算電流為 2 ? 。 短路點的三相短路電流為??3kI =。 選 1KA10倍動作電流的動作時間為 。 Ⅰ 動作電流整定 整定 1KA的動作電流 ： ? ? . m a x 1k kx lo p k T A rekkIIkk????= ? ?1 .3 1 2 8 2 1 .63 0 0 0 .8 A? ??? =， 取整數為 9A。 整定 2KA的動作電流 ： ? ? . m a x 2k k x lo p k T A rekkIIkk????= ? ?1 .3 1 2 6 4 .6 63 0 0 .8 A? ??? =，即 為 7A。 Ⅱ 動作時間整定 整定 1KA的動作時間： 1KA的動作電流倍數為 ? ?31 1 2 5 .1 6 3 9 .42 .6 7kopI KAn I K A? ? ? 利用 1n = 1KA的 10 倍 動作電流時間為 ，查 ??1文 獻 圖 53 GL10 系列感應式電流繼電器的電流時間特性曲線可得 1t =。 由此，整定 2KA的動作時間 2t =。 ⑵電流速斷保護 當電流保護的動作時限超過 ，應裝設電流速斷保護。 電流速斷保護實際 34 上是一種瞬時動作的過流保護。其動作時間為繼電器本身固有的動 作時間，它的選擇性不是依靠時限，而是依靠選擇適當的動作電流來解決。 電流速斷保護的動作電流qpI應躲過它所保護線路末端的最大短路電流 ?? 來整定。計算公式為： ? ?3.m axk kxqp kTAkkIIk???。 在上述兩處反時限過流保護都應設置電流速斷保護。 在 1KA處整定動作電流 ： ? ?31 .m ax 11k kxqp kTAkkIIk???= ? ?1 .6 1 3 8 2 1 .6300 A? ?? = 數為 13A。 在 2KA處整定動作電流 ： ? ?32 . m a x 22k kxqp kTAkkIIk???= ? ?1 .6 1 3 6 4 .6 630 A? ?? = 10A。 ⑶小電流接地系統的單相接地保護 本次設計中 10KV線路采用中性點不接地運行方式， 380V線路采用中性點接地運行方式。 中性點不接地的電力 系統當發生單相接地故障時，線間電壓值不變，不接地的兩相對地電壓升高了 3 倍，而單相接地電容電流為系統正常運行時每相對地電容電流的 3倍。 所以我們對高 壓母線設置絕緣監視裝置來進行單相接地保護。 具體措施為是在電源母線上裝設一個 0//YY? 的電壓互感器，電壓互感器的二次側： 0Y形接法繞組接三個電壓表來檢測各相對地電壓大小來判斷是否出線了單相接地故障；開口三角形接法來檢測單相接地故障時 出現的零序電壓 0U ，在系統運行正常時，三相電壓對稱，0 0UV? ，當發生單相接地故障時，其它非 故障兩相對地電壓升高了 3 倍， 0U ? 0V，出現了零序電壓， 電壓繼電器 KV動作，發出接地故障信號，提醒檢修人員去排除。 變壓器保護 電力變壓器在供電系統中是最重要也是最貴重的元件，它的故障對整個供電將會造成嚴重的影響。電力變壓器的故障分為內部故障和外部故障 。按 GB5006292《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》規定，對電力變壓器的下列故障及 異常運行方式，應裝設相應的保護裝置： ? 繞組及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相接地短路； 35 ? 繞組的匝間短路； ? 外部相間短路引起的過電流； ? 中性點直接接地電力網中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓； ? 過負荷； ? 油面降低； ? 變壓器溫度升高或郵箱壓力升高或冷卻系統故障。 對于高壓側為 6 10KV的車間變電所主變壓器來說，通常裝設有帶時限的過電流保護；如過電流保護動作時間大于 ，還應裝 設電流速斷保護。容量在 800KVA及以上的油浸式變壓器和 400KVA 及以上的車間內油浸式變壓器，按規定應裝設瓦斯保護。容量在400KVA 及以上的變壓器，當數臺并聯運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時（通稱“輕瓦斯”），動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時（通稱“重瓦斯”），一般均動作于跳閘。 因此，本設計中，根據需求需裝設過電流保護、過負荷保護和瓦斯保護。 對于雙線圈變壓器，裝設于主電源側。 ⑴ 變壓器的 過電流保護 變壓器的過 電流保護裝置一般都裝設在變壓器的電源側，保護原理和線路保護相同。 采用 GL15/10感應式繼電器進行反時限保護。知 .m ax .1( 3)l NTII? =? ? 3 ? 。 動作電流整定 ：. .m axk rxop k lTA rekkIIkk????= ? ? 1 2 ? ??? A=5A 動作時間整定： 由于此變壓器即為電力系統的終端變電所，可整定為最小值 。 ⑵變壓器 的 過負荷保護 變壓器的過負荷保護是用來反應變壓器正常運行時出現的過負荷情況，而且這種過負荷大多數都三相對稱的，因此只需在一相上裝設一個電流繼電器。 在過負荷時，電流繼電器動作，動作時間到時，接通信號繼電器發出報警信號。 動作電流整定： ? ? .1. 1 .2 ~ 1 .5 NTop l TA II k?=1 .4 4 6 .2 2 .1 630 AA? ? ，取整數 2A。 動作時間整定：一般取 10~15s ，這里取 12s。 ⑶變壓器的瓦斯保護 36 瓦斯保護的主要元件是氣體繼電器。它裝設在變 壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。為了使油箱內產生的氣體能夠順暢地通過氣體繼電器排往油枕，變壓器安裝應取 1% %的傾斜度；而變壓器在制造時，聯通管對油箱頂蓋也有 2% 4%的傾斜度。 變壓器瓦斯保護動作后，可由積蓄于氣體繼電器的氣體性質來分析和判斷故障 的原因及處理要求，如表 81所示。 表 81 瓦斯保護故障判斷和處理 氣體性質 故障原因 處理要求 無色、無臭、不可燃 變壓器內含空氣 允許積蓄運行 灰白色、有劇毒、可燃 紙質絕緣燒毀 應立即停電檢修 黃色、難燃 木質絕緣燒毀 應停電檢修 深灰色或黑色、易燃 油內閃絡，優質炭化 應分析油樣，必要時停電檢修 37 第九章 防雷和接地裝置的確定 措施 雷電會造成過電壓，其沖擊波的電壓幅值可高達 1億伏，電流幅值可高達幾十萬安，可能毀壞電氣設備和線路的絕緣，燒毀線路，造成大面積長時間停電。 因此，必須采取有效措施加以防護。 一個完整的防雷設備由接閃器或避雷針、引下線和接地裝置 3部分組成。 ⑴防雷設備 防雷設備主要有接閃器和 避雷器兩種。 接閃器：專門用來接受直接雷擊的金屬物體，接閃器的金屬成為避雷針。 接閃的金屬線稱為避雷線 或架空地線。 接閃的金屬帶稱為避雷帶，接閃的金屬網稱為避雷網。 本設計采用 BZD桅桿型雷電接閃器。 避雷器： 用來防止雷電產生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內，以免危及被保護設備的絕緣。 避雷器與被保護的設備并聯，裝設在被保護設備的電源側。當線路上出現危及設備劇院的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變為低阻，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。 本設計選用 FCD310 型避雷器。如圖 91所示。 圖 91 FCD310型避雷器 ⑵ 防雷 保護 ① 架空線路的防雷措施 (a) 裝設避雷線，以防線路遭受直接雷擊。這是防雷最有效的措施，但造價高，一 38 般用在 66KV及以上的架空線路上； (b) 加強線路絕緣或裝設避雷器，以防線路絕緣閃絡； (c) 在架空線路上采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路防雷水平 ，10KV及以下架空線路防雷基本措施； (d) 利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線； (e) 在線路遭受雷擊并發生閃絡時也要不使它發展為短路故障而導致線路跳閘 ； (f) 裝設自動重合閘裝置（ ARD），迅速恢復供電。 其中 （ a） (b)(e)(f)稱為架空線的四道防線。 ② 變電所的防雷措施 (a) 采取避雷針或避雷線對變壓器作防直擊雷保護； (b) 采用閥型避雷器對變壓器作防雷電侵入波保護； (c) 利用變壓器工作接地兼作避雷針和避雷器的防雷； (d) 將配電室進出線處架空線絕緣子鐵腳與變電