某小区二次供电系统保护毕业论文.doc
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1、 2013 届毕业设计说明书 某小区二次系统保护 系 、 部: 电气与信息工程系 学生姓名: 指导教师: 职称 讲师 专 业: 电气自动化技术 班 级: 电气1001班 完成时间: 2013-5-24 摘 要 随着国民经济的不断提高,城市化的步伐正在加快。不仅是目前的城市,还是社会主义新农村,由经过专业人士设计的居民小区环境优美,公共设施齐全,各地小区的建设可谓是蒸蒸日上,如火如荼。电是现代人生活不可离开的一部分,那么小区供电质量直接影响着居民的日常生活。所以作为一名有志于成为一名电力工作人员的人,应该针对电力供应的各个环节,不断的学习模拟,提高专业水平。 本文设计的是某小区二次供电系统保护,
2、是对小区二次电力供电系统进行检测与保护。本设计主要是对一“居民小区”,全系去总面积约34000平方米。对小区内的居民楼和小区内的各用电设施及地下停车场进行一个供电的二次系统保护。保护内容主要包括:系统的过电流保护,继电器保护,电流速断保护,电流负荷保护,电测量仪表与绝缘式装置选择,互感器的应用与互感器的选择,高压断路器的控制和信号回路的选择,二次回路操作电源的选择,小区变电配电所的操作电源的选择。中央控制信号装置选择,以及小区的防雷措施。关键字:继电保护;过流保护;互感器 AbstractAs the national economy continues to improve, the pac
3、e of urbanization is accelerating. Not only is the city, or a new socialist countryside, designed by a professional residential area beautiful environment, public facilities, residential building can be described throughout thriving in full swing. Electricity is part of modern life can not leave, th
4、en the cell directly affects the quality of power supply daily life of residents. Therefore, as an aspiring to become an officer of the electrical work, should address all aspects of the power supply, continuous learning simulations to improve professional standards. This design is a district second
5、ary power system protection is a secondary power supply system for cell detection and protection. This design is a residential area, the whole system to a total area of approximately 34,000 square meters. Residential buildings within the district and the district of the electrical facilities and und
6、erground parking for a secondary power system protection. Protection should include: over-current protection system, the relay protection, current protection, current overload protection, electrical measuring instruments and devices selected insulation, transformers and transformer selection of appl
7、ications, high voltage circuit breaker control and signal circuits choice, the choice of the secondary circuit operating power, the operation of the cell substation substation power selection. Central control signal device selection, as well as residential lightning protection measures.Keywords: rel
8、ay; overcurrent protection; transformer目 录绪论 11 概述 32 系统的过流保护 4 2.1 过电流保护的类型和任务 5 2.2 对保护装置的基本任务及要求4 2.2.1 继电器简介4 2.2.2 继电保护装置的基本任务5 2.2.3 继电器的接线方式6 2.3 继电器保护原理72.3.1 保护继电器组成元件 72.3.2 电力系统故障后工频电气量的主要特征变化 9 2.4 过流保护92.4.1 定时限过电流保护 92.4.2 反时限电流保护 112.4.3 定时限与反时限过电流保护的比较 11 2.5 电流速断保护 12 2.6 电流负荷保护 153
9、 电测量仪表与绝缘监视装置选择16 3.1 安装电测量仪器目的 16 3.2 互感器的应用 16 3.3 互感器的选择 173.3.1 电流互感器的选择 173.3.2 电压互感器的选择 20 3.4 电测量仪表选择 23 3.5 绝缘监视装置选择 244 高压断路器的控制和信号回路选择 26 4.1 高压断路器的选择与校验 26 4.2 高压断路器的控制和信号回路的概述 26 4.3 手动的高压断路器的控制和信号回路27 4.4 电磁操作机构的高压断路器的控制和信号回路28 4.5 弹簧操作机构的高压断路器的控制和信号回路 29 4.6 高压断路器控制和信号回路的选择 315 二次回路操作电
10、源的选择32 5.1 二次回路概述 325.1.1 二次回路分类 32 5.2 直流操作电源介绍 335.2.1 蓄电池组直流操作电源 33 5.3 交流操作电源介绍 33 5.4 操作电源选择 336 小区变配电所的操作电源 34 6.1 直流操作电源 34 6.2 交流操作电源 347 中央控制信号装置选择 35 7.1 中央事故信号装置选择 35 7.2 中央预告信号装置 37 7.3 闪光信号装置选择 388 自动重合闸与备用电源自动投入装置设计 40 8.1 自动重合装置选择 40 8.1.1 自动重合装置的概述 408.1.2 电气一次自动重合闸装置的基本原理 40 8.2 备用电
11、源自动投入装置 418.2.1 备用电源的概述 418.2.2 备用电源自动投入的基本原理 419 防雷保护装置 43 9.1 雷电过电压 43 9.2 雷电的危害 43 9.3 防雷装置保护 43 9.4 防雷设计 43 9.5 防雷保护计算 44总结 47参考文献 48致谢 49附录 50 绪论 随着我国经济的快速增长,用电已成为制约我国经济发展的重要因素。为保证正常的供配电要求,各地都在兴建一系列的供配电装置。例如就不少住宅小区规模和大型高层住宅小区里面一般有高层住宅建筑、多层住宅建筑、商业性建筑和地下车库,其负荷特点是负荷容量大,用电设备多,而且电梯、消防设施、水泵等一级和二级负荷要求
12、供配电系统接线方案。所以据目前住宅小区的供电电源电压等级均为10kV,而10kV电压等级供电容量有限。所以本文针对变电所的特点,阐述了10kV变电所的设计思路、设计步骤,并进行了相关设备的计算和校验。并关键介绍了主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。所以在此熟悉变电所的设计要求和设计过程,对从事电力工程设计,故障分析和判断是非常有益的。 第一章 概述1.1 设计的对象本次设计的对象“居民小区”,全小区总面积约34000平方米。有2座12层的小高层,小高层下面配备有地下车库,有14座6层的多层,有1座2层的物业管理中心。负荷等级属于二级负
13、荷。1.2设计的原始资料1.2.1小区平面图图1 小区平面图1.2.2供电电源情况 在距离小区5km处有10KV电缆分接箱,从该分接箱处引出一条10KV三芯电缆,电缆首段设的高压真空断路器,其流量容量为500MVA。该真空断路器具有体积小,动作快,寿命长,安全可靠和便于维护检修等优点。该小区据邻近单位配电所的最远距离为2km,可以从邻近单位引进一条10KV架空线路引进,当做备用电源使用。1.3 当地的气象情况(1) 最热月平均最高温度:32.4。(2) 最高温度38.9。(3) 冬季最低日平均温度:-11.4。(4) 年平均雷暴日数(d/a):21.4。按照雷暴日等级划分(20天及以下为少雷区
14、,20天到40天为多雷区),处于少雷区和多雷区的边界处,高温雷暴并存。(5) 海拔100m,华中平原,黄土地,地下水位大于20m。1.4 供配电系统设计的原则(1)必须遵守国家的有关法规、标准和规范,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)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,设计中应采用国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。(3)必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,合理确定设计方案。(4)应根据工程特点、规模和发展规划,正确处理近期建设与长期发展的关系,做到远、近期为主,
15、适当考虑扩建的可能性。1.5 本文主要工作 本次设计的主要任务有系统过流保护与过压保护,变配电所主变压器和主接线方案,电测量仪表与绝缘视装置选择,电压电流互感器的选择,高压断路器的控制和信号回路的选择,变配电所位置和型式的选择,二次回路操作电源的选择,小区变配电所得操作电源,中央控制信号装置的选择,自动重合闸与备用电源自动投入装置设计,变配电所二次设备的选择校验,变配电所进出线的选择,变配电所二次回路方案的选择与继电保护的整定,变配电所的防雷保护与接地装置的设计、变配电所的布置与结构设计。 第二章 系统的过电流保护2.1 过电流保护的类型和任务电流保护装置有:熔断器保护、低压断路器保护和继电保
16、护。容电器保护,适用于高低供电系统。由于其简单、经济,所以在供电系统中应用广泛。但是其断流能力较小,选择性较差,且气溶体熔断后要进行更换,不能迅速恢复供电,因此在要求供电可靠性较高的场所不宜应用。低压断路器保护,又称低压自动开关保护,适用于要求供电可靠性较高和操作灵活方便的低压供电系统中。继电保护,适用于要求供电可靠性较高、操作灵活方便特别是自动化程度较高的高压供电系统中。熔断器保护和低压断路器保护都能在过负荷和短路时动作,断开电路,一切除过负荷和短路部分,而是系统的其他部分保持正常运行。但熔断去通常主要用于短路保护,而低压断路器有的还可在失压或欠压是动作。继电保护装置在过负荷时动作,一般只发
17、出报警信号,引起值班人员注意,以便及时处理,而在短路时,就要使相应的高压断路器跳闸,将故障部分切除。2.2 对保护装置的基本任务及要求2.2.1 继电器简介继电器是组成继电保护装置的基本元件。它是一种能自动执行断、续控制的部件,当其输入量达到一定值时,能使其输出的被控制量发生预计的状态变化,如触点打开、闭合,或电平由高变低、由低变高等,具有对被控电路实现“通”、“断”控制的作用。 按反应的物理量分为:电流继电器、电压继电器、气体继电器 按实现的型式分为:电磁式、感应式、数字式按继电器在保护回路中所起的作用分为:量度继电器、时间继电器、中间继电器、信号继电器、出口继电器. 继电保护装置是一种能反
18、映供电系统中电气元件(线路、变压器、母线、用电设备等)发生故障或处于不正常运行状态、并动作于断路器跳闸或发出信号的自动装置,其适用于要求供电可靠性较高的高压供电系统中。2.2.2 继电保护装置的基本任务在电气元件发生故障时,有选择性地作用于断路器跳闸,将故障元件从供电系统中快速切除。在电气元件出现异常运行工况时,及时发出报警信号。大多数情况下,不管反应哪种物理量,继电保护装置一般由测量部分、逻辑部分、执行部分构成,如图2所示。 输入信号:电流或电压图2 继电保护装置(1) 可靠性保护装置在其保护范围内发生故障时,必须可靠动作,不应拒绝动作,在不该动作的情况下就不应该误动作。为了满足可靠性的要求
19、,保护装置接线应尽可能简单,力求减少继电器接点,避免保护装置断线、短路、接地和错误的接线,所有辅助元件如连接端子、连接导线以及安装施工,都应当十分可靠。 (2) 灵敏性保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力称为灵敏性,如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作,即具有足够的反应能力,说明保护装置的灵敏度高。保护装置灵敏与否,一般都用灵敏系数(ks)来衡量。以过电流保护为例,灵敏系数表示为: 系统在最小运行方式时保护区末端的短路电流; 保护装置一次侧动作电流。 (3) 选择性 当供电系统发生故障时,离故障点最近的保护装置应先动作,切除故障,而供电系统的其他无故障部分继
20、续运行,满足这一要求的动作就叫有选择性。 (4) 速动性保护装置在尽可能的条件下,应尽快地动作切除事故,以减少对用电设备的影响,如果故障能在0.2s内切除,则一般电动机就不会停转。迅速的动作还能减轻对系统的破坏程度,减轻对元件的损害程度,减少用户在低电压下工作的时间和停电时间,加速恢复正常运行的过程,提高系统的稳定性。2.2.3 继电器的接线方式工厂高压线路的继电保护装置中,启动继电器与电流互感器之间的连接方式,主要有两相两继电器式、两相三继电器式接线和两相一继电器式三种。1、两相两继电器式接线和两相三继电器式接线这种接线,如果一次电路发生三相短路或任意两相短路,至少有一个继电器动作,从而使一
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