工厂供配电专业系统设计.doc

工厂供配电系统设计
1高压供电线路设计
1.1配电室选址
一、配电所设计规定:
1、供电可靠，技术先进，保障人身安全，经济合理，维修以便。
2、依照工程特点，规模和发展规划，以近期为主，恰当考虑发展，对的解决近期建设和原期发展关系，进行远近结合。
3、结合负荷性质，用电容量，工程特点，所址环境，地区供电条件和节约电能等因素，并征求建设单位意见，综合考虑，合理拟定设计方案。
4、变配电所采用设备和元件，应符合国家或行业产品技术原则，并优先选用技术先进，经济合用和节能成套设备及定型产品。
5、地震基本强度为7度及以上地区，变配电所设计和电气设备安装应采用必要抗震办法。
二、变配电所选址：
变配电所地址选取应依照下列规定综合考虑拟定：
1、接近负荷中心；
2、接近电源侧；
3、进出线以便；
4、运送设备以便；
5、不应设在有激烈震动或高温地方；
6、不适当设在多尘或有腐蚀性气体场合；
7、不应设在厕所，浴室或其她经常积水场合正下方，也不适当与上述场合相贴邻；
8、不应设在地势低洼和也许积水场合；
9、不应设在有爆炸危险区域里；
10、不适当设在有火灾危险区域正上方或正下方。

1.2负荷级别划分

一、符合下列状况之一时，应为一级负荷：
1、中断供电将导致人身伤亡时。
2、中断供电将在政治、经济上导致重大损失时。例如:重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产产品大量报废、国民经济中重点公司持续生产过程被打乱需要长时间才干恢复等。
3、中断供电将影响有重大政治、经济意义用电单位正常工作。例如:重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经惯用于国际活动大量人员集中公共场合等用电单位中重要电力负荷。在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等状况负荷，以及特别重要场合不容许中断供电负荷，应视为特别重要负荷。
二、符合下列状况之一时，应为二级负荷：
1、中断供电将在政治、经济上导致较大损失时。例如:重要设备损坏、大量产品报废、持续生产过程被打乱需较长时间才干恢复、重点公司大量减产等。
2、中断供电将影响重要用电单位正常工作。例如:交通枢纽、通信枢纽等用电单位中重要电力负荷，以及中断供电将导致大型影剧院、大型商场等较多人员集中重要公共场合秩序混乱。③不属于一级和二级负荷者应为三级负荷。
依照工厂生产特性，并考虑中断供电对其所产生影响状况，故将本厂用电负荷划分为二级负荷。

1.3对接线方案选取

一、主接线方案设计原则与规定
变电所主接线，应依照变电所在供电系统中地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等条件拟定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等规定。
1、安全 应符合关于国标和技术规范规定，能充分保证人身和设备安全。
2、可靠 应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性规定。
3、灵活 应能必要各种运营方式，便于切换操作和检修，且适应负荷发展。
（4、经济 在满足上述规定前提下，尽量使主接线简朴，投资少，运营费用低，并节约电能和有色金属消耗量。
二、常用主接线方案
1、只装有一台主变压器变电所主接线方案
只装有一台主变压器变电所，其高压侧普通采用无母线接线，依照高压侧采用开关电器不同，有三种比较典型主接线方案：
（1）高压侧采用隔离开关-熔断器或户外跌开式熔断器主接线方案；
（2）高压侧采用负荷开关-熔断器或负荷型跌开式熔断器主接线方案；
（3）高压侧采用隔离开关-断路器主接线方案。
2、装有两台主变压器变电所主接线方案
装有两台主变压器变电所典型主接线方案有：
（1）高压无母线、低压单母线分段主接线方案；
（2）高压采用单母线、低压单母线分段主接线方案；
（3）高低压侧均为单母线分段主接线方案。
三、主接线方案拟定
1、10kV侧主接线方案拟定
由工厂负荷计算表（见附录三）可知，高压侧进线有一条10kV公用电源干线，为满足工厂二级负荷规定，又采用与附近单位连接高压联系线方式获得备用电源，因而，变电所高压侧有两条电源进线，一条工作，一条备用，同步为保证供电可靠性和对扩建适应性因此10kV侧可采用单母线或单母线分段方案。
2、380V侧主接线方案拟定
由原始资料可知，工厂用电部门较多，为保证供电可靠性和灵活性可采用单母线或单母线分段接线方案，对电能进行汇集，使每一种用电部门都可以以便地获得电能。
3、方案拟定
依照前面章节计算，若主变采用一台S11型变压器时，总进线为两路。为提高供电系统可靠性，高压侧采用单母线分段形式，低压侧采用单母线形式，其系统图见图1。
若主变采用两台S11型变压器时，总进线为两路，为提高供电系统可靠性，高压侧采用单母线分段形式，两台变压器在正常状况下分裂运营，当其中任意一台浮现故障时另一台作为备用，当总进线中任一回路浮现故障时两台变压器并列运营。低压侧采用也单母线分段形式，其系统图见图2。

图1 采用一台主变时系统图

图2 采用两台主变时系统图
　比较项目
　装设一台主变方案
　　装设两台主变方案
技术指标
　供电安全性
　满足规定
　满足规定
　供电可靠性
　基本满足规定
　满足规定
　供电质量
　由于一台主变，电压损耗略大
　由于两台主变并列，电压损耗略小
　灵活以便性
　只有一台主变，灵活性不好
　由于有两台主变，灵活性较好
　扩建适应性
　差某些
　更好
经济指标
　电力变压器
综合投资额
　按单台22.598万元计，综合投资
为2×22.598=45.196万元
按单台15.217万元计，综合投资
为4×15.217=60.868万元
　高压开关柜（含计量柜）综合投资额
　按每台4.2万元计,综合投资约为
5×1.5×4.2=31.5万元
　6台GG-1A（F）型柜综合投资约
为6×1.5×4.2=37.8万元
　电力变压器和高压开关柜年运营费
　主变和高压开关柜折旧和维修
管理费约7万元
　主变和高压开关柜折旧和维修
管理费约10万元
　交供电部门一次性供电贴费
　按800元/kVA计，贴费为1600
×0.08万元=128万元
　贴费为2×1000×0.08=160万元
表1

上表1是两种主接线方案比较，从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变主接线方案优于装设一台主变方案。从经济指标来看，装设一台主变方案优于装设两台主变方案。由于集中负荷较大，已经大1250kVA,低压侧出线回路数较多，且有一定量二级负荷，考虑此后增容扩建适应性，从技术指标考虑，采用于装设两台主变方案。

1.4配电柜选取

对于配电柜选取选取，应满足下列规定:
一、高压开关柜构造应保证工作人员安全和便于运营、维护、检查、检修和实验。
二、高压开关柜构造应有足够机械强度，以保证在操作一次设备时，二次设备不会产生永久性变形和影响性能弹性变形。
三、开关柜内必要有工作位置、实验位置、以保证手车处在以上位置时，不能随意移动。
四、开关柜内手车推动与拉出应灵活以便，不产生冲击力，相似规格手车应具备互换性。
五、沿所有开关柜整个长度延伸方向应设有专用接地导体。
六、“五防”联锁规定:
●断路器手车只能在实验或工作位置时，断路器才干进行合、分阐操作。
●当接地开关处在分闸状态时，手车才干从实验或断开位置移到工作位置。
●手车处在工作位置时，接地开关操作轴被锁定，接地开关不能合闸。
●当断路器处在合闸状态时，丝杆被锁定，不能移动手车。
●只有当接地开关合上，电缆室门才干打开检修电缆。
●断路器在工作位置，二次插头不能拨下。
七、二次回路导线应有足够截面，从而不致影响互感器精确度，应使用铜导线，其截面电流回路采用不不大于2.5mm、电压回路不不大于1.5 mm.
八、开关柜电缆室门规定做成带绞链，并与断路器联锁，满足五防功能。
九、电流互感器安装规定便于拆装和做实验。
十、高压开关柜构造必要是中置式开关柜，断路器室下部必要是一种独立小室，中间加隔板完全分开。
对于原有系统，采用是固定式开关柜，柜内继电保护重要是电磁式继电器，操作复杂，稳定性差，制约生产因素多，属于落后产品，且防护级别已经达不到既有规定，不能满足既有生产需要。综合比较既有各种配电柜，研究其各自特点，最后采用了KYN系列开关柜，此柜采用中置式构造，节约了断路器室约50%空间，更有助于电缆安装，且技术含量高，容量大，构造设计合理，牢固，外型美观，安全可靠，防护级别高，维修量小等特点，还可以与微机接口，实现配电站自动化。
2无功补偿
工厂供配电系统中，功率因数高低是衡量一种工厂电能质量重要指标，功率因数偏低就意味着系统中无功电源局限性，会导致系统电压减少而导致电能损耗增长，用电效率减少，限制了供电线路送电能力。供电部门普通规定工厂月平均功率因素达到0.9以上，当公司自然总平均功率因数较低，单靠提高用电设备自然功率达不到规定期，应采用必要无功功率补偿设备进一步提高工厂功率因数。
本工厂中，采用电力电容器进行无功功率补偿。
补偿方式有两类：
一、高压集中补偿
高压集中补偿是将并联电容器集中装设在高压配电所高压母线上，这种补偿方式只能补偿高压母线前边所有线路上无功功率，而高压母线背面无功功率得不到补偿，这种补偿方式只适合于大中型公司。
二、低压集中补偿
低压集中补偿将并联电容器装设在变电所低压母线上，普通负荷较集中小型公司用此补偿方式比较经济。
并联电容器量拟定如下公式所示:
（1）
公式中：--总平均最大功率kW；
--最大使用时平均功率因数；
，--目的功率因数，取0.97~0.98。
三、低压分散补偿
低压分散补偿是将并联电容器分散地装设在各个用电负荷附近。这种补偿范畴大，不但能减少高压线路上无功功率同步也减少了低压线路中无功功率，减少了电气设备容量和各导线截面，减少了电能损耗。这种方式用在负荷比较分散，补偿容量小公司比较适当。
补偿容量计算如下公式所示:
（2）

公式中：--补偿前公司自然平均功率角正切值；
--补偿后公司功率因数角正切值；
--年平均有功负荷系数，普通取0.7~0.75；
--无功功率补偿率，kvar/kW 。
依照实际状况，考虑到本工厂负荷多为高压供电，故采用高压集中补偿方式进行补偿。由于本厂配备用电设备大多属于电动机，故需要补偿容量比较小，采用是电容器自动投补方式。

3高压侧短路电流，短路容量拟定
进行短路电流计算，一方面要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑各元件额定参数都表达出来，并将各元件依次编号，然后拟定短路计算点。短路计算点要选取得使需要进行短路校验电气元件有最大也许短路电流通过。
接着，按所选取短路计算点绘出等效电路图，并计算出电路中各重要元件阻抗。在等效电路图上，只需将被计算短路电流所流经某些重要元件表达出来，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，并且短路电路也比较简朴，因而普通只需采用阻抗串、并联办法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。
短路电流计算办法，惯用有欧姆法（又称有名单位制法，因其短路计算中阻抗都采用有名单位“欧姆”而得名）和标幺制法（又称相对单位制法，因其短路计算中关于物理量采用标幺值即相对单位而得名）。
本设计采用标幺制法计算
一、标幺制法计算环节和办法
1、绘计算电路图，选取短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入因此电路元件额定参数都表达出来，并将各个元件依次编号。
2、设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流。普通设S=100MVA，设U=U（短路计算电压）。短路基准电流按下式计算：
(3)
3、计算短路回路中各重要元件阻抗标幺值。普通只计算电抗。
电力系统电抗标幺值
(4)
式中：S——电力系统出口断路器断流容量（单位为MVA）。
电力线路电抗标幺值
(5)
式中 U——线路所在电网短路计算电压（单位为kV）。
电力变压器电抗标幺值
(6)
式中：U%——变压器短路电压（阻抗电压）百分值；
S——变压器额定容量（单位为kVA,计算时化为与S同单位）。
4、绘短路回路等效电路，并计算总阻抗。用标幺制法进行短路计算时，无论有几种短路计算点，其短路等效电路只有一种。
5、计算短路电流。分别对短路计算点计算其各种短路电流：三相短路电流周期分量、短路次暂态短路电流、短路稳态电流、短路冲击电流及短路后第一种周期短路全电流有效值（又称短路冲击电流有效值）。
(7)
在无限大容量系统中，存在下列关系：
== (8)
高压电路短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：
=2.55 (9)
=1.51 (10)
低压电路短路冲击电流及其有效值按下列公式近似计算：
=1.84 (11)
=1.09 (12)
6、计算短路容量
(3-13)

图3 并列运营时短路计算电路

二、两台变压器并列运营计算（由以上公式进行计算，计算过程此处略）
三、两台变压器分裂运营计算（由以上公式进行计算，计算过程此处略）
四、短路电流计算成果
短路电流计算成果见表1、表2：

表1 并列运营时短路电流计算成果
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA

K1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
K2
19.7
19.7
19.7
36.25
21.47
17
K3
19.7
19.7
19.7
36.25
21.47
17

表2 并列运营时短路电流计算成果
短路计算点
三相短路电流/kA
三相短路容量/MVA

K1
1.96
1.96
1.96
5.0
2.96
35.7
K2
25.8
25.8
25.8
52.5
31.1
19.8

比较变压器并列和分裂运营两种状况下短路计算，可得出分裂运营时低压侧短路电流较并列运营时有明显减小，因而，为减少短路电流水平，所设计变电站普通状况下应分裂运营。

4设备选取与校验
供配电系统中导线及电气设备涉及电力变压器，高低压开关电器，互感器等，均需要根据正常工作条件，环境条件及安装条件进行选取，某些设备还需要根据故障状况进行短路电流动稳定度，热稳定度校验，在保障供配电系统安全可靠工作前提下，力求做到运营维护以便，技术先进，投资经济合理。
供配电系统中电气设备按正常工作条件进行选取，就是要考虑电气设备装设环境条件和电气规定：环境条件是指电气设备所处位置(户内或户外)，环境温度，海拔高度以及有无防尘，防腐，防火，防爆等规定;电气规定是指电气设备对电压，电流，频率等方面规定；对开关电器及保护用设备，如开关，熔断器等，还应考虑其断流能力。
电气设备短路状况进行校验，就是要按最大也许短路故障(普通为三相短路故障)时动，热稳定度进行校验。但熔断器和有熔断保护电器和导体(如电压互感器等)，以及架空线路，普通不必考虑动稳定度，热稳定度校验，对电缆，也不必进行动稳定度校验。
在供配电系统中尽管各种电气设备作用不同样，但选取规定和条件有诸多是相似。为保证设备安全，可靠运营，各种设备均应按正常工作条件下额定电压和额定电流选取，并按短路故障条件校验其动稳定度和热稳定度。

4.1 一次设备选取与校验条件

为了保证一次设备安全可靠地运营，必要按下列条件选取和校验：
一、按正常工作条件，涉及电压、电流、频率、开断电流等选取。
二、按短路条件，涉及动稳定和热稳定来校验。
三、考虑电气设备运营环境条件和温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、防火、防爆等规定。

4.2 按正常工作条件选取

一、按工作电压选取
设备额定电压不应不大于所在线路额定电压，即
(14)
二、按工作电流选取
设备额定电流不应不大于所在电路计算电流，即
(15)
三、按断流能力选取
设备额定开断电流I或断流容量S不应不大于设备分断瞬间短路电流有效值I或短路容量S，即
(16)
或
(17)

4.3 按短路条件校验

短路条件校验，就是校验电器和导体在短路时动稳定和热稳定。
一、隔离开关、负荷开关和断路器短路稳定度校验
1、动稳定校验条件
(18)
或
(19)
式中：、——开关极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；
、——开关所在处三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）。
2、热稳定校验条件
(20)
式中： —— 开关热稳定电流有效值（单位为kA）；
—— 开关热稳定实验时间（单位为s）；
—— 开关所在处三相短路稳态电流（单位为kA）；
—— 短路发热假想时间（单位为s）。
二、电流互感器短路稳定度校验
1、动稳定校验条件
(21)
或
(22)
式中：——电流互感器动稳定电流（单位为kA）；
——电流互感器动稳定倍数（对）；
——电流互感器额定一次电流（单位为A）。
2、热稳定校验条件
(23)
或
(24)
式中：—— 电流互感器热稳定电流（单位为kA）；
—— 电流互感器热稳定实验时间，普通取1s；
—— 电流互感器热稳定倍数（对）。

4.4高低压母线选取

按照最大负荷计算高压母线上最大电流为=115.5A，低压母线上最大电流=3039A。依照计算电流和《GB50053－94 10kV 及如下变电所设计规范》中规定，高压母线选取TMY-3×(60×6)型母线，相母线尺寸均为60mm×6mm，其载流量为2240A；低压母线选取TMY-3×(80×10)+ 60×6型母线，即相母线尺寸为80mm×10mm,中性母线尺寸为60mm×6mm，其载流量为3232A。

4.5高压侧断路器选取与校验

对于高压侧断路器，此前使用是II型少油断路器。通过近年使用发现，10kV少油断路器运营中存在检修次数频繁、检修工作量大，渗漏问题较难解决问题，在一定条件下会产生高压可燃气体，乃至发生爆炸，因此在电力发展过种中，这种断路器越来越不能满足社会发展需要。
由于放置在室内，且其开断能力较大，故使用真空断路器。研究发现，真空断路器与少油断路器相比较有着明显优势:
一、真空断路器维护简朴，无爆炸危险，无污染，噪音低，检修费用低，故障率低。
二、灭弧室开断后介质恢复快，不需要冷却和更换，熄弧能力底，无损耗，触头压力小。
三、开断电流大，主回路接触电阻小，并适合于频繁操作等比较苛刻工作条件。
四、真空断路器使用寿命长，普通可达左右，可靠性高。
相比各种真空断路器，VS1机械传动设计比较好，可靠性高，选取型号为VS1-12真空断路器，且与配电柜为成套产品。
对于高压侧断路器校验，只需其开断能力不不大于短路电流即可。由于其为成套产品，查产品样本，断路器选取均满足规定。而断路器速断保护、过电流保护、零序保护、高温报警等，均与二次回路关于。

4.6互感器选取与校验

互感器是电流互感器和电压互感器统称。她们实质上是一种特殊变压器，可称为仪用变压器或测量互感器。互感器是依照变压器变压，变流原理将一次电量(电压，电流)转变成同类型二次电量电器，该二次电量可作为二次回路中测量仪表，保护继电器等设备电源或信号源。因而，她们在供配电系统中具备重要作用，其重要功能为：
变换功能：将一次回路大电压和大电流变换成适合仪表，继电器工作小电压和小电流。
隔离和保护功能：互感器作为一，二次电路之间中间元件，不但使仪表，继电器等二次设备与一次主电路隔离，提高了电路工作安全性和可靠性，并且有助于人身安全。
扩大仪表、继电器等二次设备应用范畴：由于互感器二次侧电流或电压额定值统一规定为5A（1A）及100V，通过变化互感器变比，可以反映任意大小主电路电压和电流值，并且便于二次设备制造规格统一和批量生产。
一、电流互感器选取与校验
1、电流互感器选取
电流互感器应能做到系统正常时长期运营，并获得精确等度级规定电流传变值。同潮流应能承受短时短路电流作用。
（1）满足工作电压规定，即：

式中 ：为电流互感器最高工作电压；
为电流互感器最装设处最高工作电压；
为电流互感器额定电压；
为系统标称电压。
（2）满足工作电流规定应对一，二次侧分别考虑。
1)一次侧额定电流：

式中，为线路计算短路电流。
2)二次额定电流：

3)精确度级别 已知电流互感器精确度与一次侧电流大小和二次侧负荷大小关于。
2、电流互感器校验
因线路短路时，短路电流会流过电流互感器一次绕组，因此应做动，热稳定校验。以高压侧任一电流互感器为例：
查出其动稳定倍数为215，热稳定倍数为120
（1）动稳定性校验
由公式：
（25）
计算：

满足动稳定规定。
式中为电流互感器动稳定倍数(对)；
（2）热稳定性校验
由公式：
（26）
计算：

满足热稳定规定。
式中：为电流互感器热稳定倍数(对)；
为电流互感器热稳定实验时间，普通取1s。
为短度发热假想时间，高速断路器取0.1s。
可知，电流互感器选取满足规定。其她电流互感器选取类似。
二、电压互感器选取
1、对一次侧电压规定：

式中：为电压互感器最高工作电压；
为电压互感器装设处最高工作电压
为电压互感器额定电压
为系统标称电压
2、二次侧电压：
电压互感器二次侧额定电压应满足仪表额定电压为100V规定。
本题采用完全星型接法。
本题中用在高压侧电压互感器，考虑以上条件，选取型号均为JDZ-1010/0.1 KV电压互感器。

4.7避雷器选取

避雷器是一种能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量，保护电工设备免受瞬时过电压危害，又能截断续流，不致引起系统接地短路电器装置。避雷器普通接于带电导线与地之间，与被保护设备并联。当过电压值达到规定动作电压时，避雷器及时动作，流过电荷，限制过电压幅值，保护设备绝缘;电压值正常后，避雷器又迅速恢复原状，以保证系统正常供电。
避雷器有管式和阀式两大类。阀式避雷器分为碳化硅避雷器和金属氧化物避雷器(又称氧化锌避雷器)。管式避雷器重要用于变电所、发电厂进线保护和线路绝缘弱点保护。碳化硅避雷器广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备绝缘。氧化锌避雷器由于保护性能优于碳化硅避雷器，正在逐渐取代后者，广泛应用于交、直流系统，保护发电、变电设备绝缘，特别合用于中性点有效接地110千伏及以上电网。
这里，咱们选用ZnO避雷器，是由于:氧化锌阀片具备很抱负非线性伏安特性。普通阀型避雷器阀片是金刚砂SiC,实验中发现 ZnO、SiC电阻阀片在10KA电流下残压相似，但在额定电压下ZnO相应电流普通在10-5A如下，可近似以为其续流为零，而SiC续流却是100A左右。也就是说在工作电压下，氧化锌阀片事实上相称一绝缘体。
ZnO避雷器除了有效抱负非线性伏安特性外，其重要长处是:
一、无间隙。在工作电压作用下，ZnO事实上相称于一绝缘体，因而工作电压不会使ZnO阀片烧坏，因此不用串联间隙来隔离工作电压(SiC阀片在正常工作电压下有几十安电流，会烧坏阀片，因而，不得不串联间隙)。由于无间隙，固然也就没有老式SiC避雷器那样因串联间隙而带来一系列问题，如污秽，内部气压变化使串联间隙放电电压不稳定等。同步，因无间隙，故大大改进了陡波下响应特性。
二、无续流。当作用在ZnO阀片上电压超过某一值(此值称为起始动作电压)时，将发生“导通”其后，ZnO阀片上残压受其良好非线性特性所控制，当系统电压降至起始动作电压如下时，ZnO避雷器“导通”状态终结，有相称于一绝缘体，因而不存在工频续流，而SiC避雷器却不同，它不但要吸取过电压能量，并且还要吸取过电压能量即可，这样对ZnO避雷器热容量规定就比SiC低多。
三、电气设备所受过电压可以减少。虽然10KA雷电流下残压值ZnO避雷器与SiC相似，当后者只在串联间隙放电后才一可将电流泄放，而前者在整个过电压过程中均有电流流过，因而减少了作用在变电站电气设备上过电压。
四、通流容量大。ZnO避雷器通容流量较大可以用来限制内部过电压。此外，由于无间隙和通流容量大，故ZnO避雷器体积小、重量小、构造简朴、运营维护以便、使用寿命也长。由于无续流，故也可使用于直流输电系统。
ZnO避雷器重要特性有起始动作电压及压比等。起始动作电压又称转折电压，从这一点开始，电流将随电压升高而迅速增长，也即其非线性系数a将迅速进入0.02——0.05区域。普通是以1 mA下电压作为起始动作电压，其值最大容许工作电压峰值105%——115%。
压比是指氧化锌避雷器通过大电流是残压与通过一毫安直流电流时电压之比，例如10kA压比是指通过冲击电流10kA时残压与1 mA(直流)时电压之比，压比越小，意味着通过大电流时之残压越低，则ZnO保护性能越好，当前，此值约为1.6——2.0。
当前，各国生产氧化锌避雷器，在电压级别较低时(如110KV如下)大某些是采用无间隙。对于超高压避雷器，在电压级别较低压比时，则采用并联或串联间隙办法：为了减少大电流时残压而又不加大阀片在正常运营中电压承担以减轻氧化锌阀片老化，往往也才用并联或串联间隙办法。
由于氧化锌避雷器具备上述一系列长处，且造价较低，故取代SiC避雷器已是大势所趋。当前已有额定电压750KV如下系列产品，国内也己生产10KV及如下电压级别氧化锌避雷器。
选取氧化锌避雷器型号为HY5WS-17/45。其中，H表达复合有机外套，Y表达金属氧化物避雷器，5表达标称放电电流为5kA， W表达无间隙，S表达配电，17表达避雷器额定电压为17kV ，45表达标称放电电流下最大残压为45kV 。

4.8 接地装置选取

一、电气设备某某些与大地之间做良好电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设接地体，称为人工接地体。兼作接地体用直接与大地接触各种金属构件、金属管道及建筑物钢筋混凝土基本等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地某些金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运营状况下是不载流，但在故障状况下要通过接地故障电流。
接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中互相用接地线连接起来一种整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线普通应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。
二、拟定此配电所公共接地装置垂直接地钢管和连接扁钢
1、拟定接地电阻
按有关资料可拟定此配电所公共接地装置接地电阻应满足如下两个条件：
RE ≤ 250V/IE
RE ≤ 10Ω
式中IE计算为
IE = IC = 60×(60＋35×4)A/350 = 34.3A
故 RE ≤ 350V/34.3A = 10.2Ω
综上可知，此配电所总接地电阻应为RE≤10Ω
2、接地装置初步方案
现初步考虑环绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm扁钢焊接。
3、计算单根钢管接地电阻
查有关资料得土质ρ = 100Ω·m
则单根钢管接地电阻RE(1) ≈ 100Ω·m/2.5m = 40Ω
4、拟定接地钢管数和最后接地方案
依照RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查关于资料可得ηE ≈ 0.66。 因而可得
n = RE(1)/(ηERE) = 40Ω/(0.66×4)Ω ≈ 15
考虑到接地体均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m钢管作地体，用40×4mm扁钢连接，环形布置。
5工厂供配电二次回路设计
变电所电气设备分为一次设备和二次设备。一次设备(也称主设备)是构成电力系统主体，它是直接生产、输送和分派电能设备，涉及发电机、电力变压器、断路器、隔离开关、电力母线、电力电缆和输电线路等。二次设备是对一次设备进行控制、调节、保护和监测设备，它涉及控制器具、继电保护和自动装置、测量仪表、信号器具等。二次设备通过电压互感器和电流互感器与一次设备获得电联系。一次设备及其连接回路称为一次回路。二次设备按照一定规则连接起来以实现某种技术规定电气回路称为二次回路。
二次回路涉及监视、测量与计量仪表、继电保护及自动装置、开关控制与信号设备、操作电源与控制线路所构成回路，用以保证一次设备工作与安全运营系统。
二次回路设计，涉及二次回路接线原理图、二次回路原理展开图和二次回路平面布置图。二次回路可划分为下列几某些；
电压回路：由电压互感器与仪表、继电器等电压线圈构成。
电流回路：由电流互感器与仪表、继电器等电压线圈构成。
操作回路：由操作电源与断路器掉闸、合闸线圈等构成。
信号回路：由信号电源与光字牌、警铃、电笛等构成。
二次回路涉及交流回路和直流回路两大某些。交流回路涉及电压互感器电压回路和电流互感器电流回路。直流回路涉及控制、合闸、信号等回路共有25条直流小母线。每条小母线都用专用文字符号和数字符号标示。参照二次回路基本图例，并结合系统实际状况，在最大限度优化设备控制及运营状况下，研究设计出了能满足本厂供配电系统安全可靠供电二次回路。
各种测量二次回路如下图所示(以3号HM压缩机为例):

A电流测量

图4 电流测量装置图

B过流保护测量

图5 过流保护测量装置图

C接地保护测量

图6 接地保护装置图

D电压测量

图7 电压测量装置图

图8 差动保护测量回路图

测量回路，重要是运用各种电流，电压互感器进行测量。测量各种数据，将传递给各自保护回路。保护回路控制一次回路上断路器分合，就可以实现各种突发事件控制。如差动保护测量回路将电信号传递给差动保护二次回路，以实现保护功能。如下图所示。

图9 差动保护二次回路示意图

从图中可以看出各种回路虽然保护对象不同，但只要保护对象发生异常状况，都可以依照观测信号灯，操作控制开关来进行各一次回路上断路器合闸与跳闸。并且从灯颜色也可以辩明事故信号，预告信号等重要信息。这样，保护装置和监测装置动作后都要发出相应信号提示或提示运营人员，从而保障供电安全性。
6节能办法
为了提高电能运用率和使用效率，节约能源节约资金，工厂节电工作涉及面很广，既涉及配电系统节能改造，也涉及电动机、风机、水泵等用电设备节能改造。其中，配电系统电能损耗率(简称线损率)是工厂一项重要电气综合技术经济指标，电气管理人员必要切实做好线损管理工作。工厂配电系统电能损耗与厂内负荷分布、网络构造、无功配量、运营方式、用电构成、电压级别以及一、二次设备技术性能等因素关于。配电网损耗理论上由三某些构成，即发生在线路导线电阻上电能损失，发生在配电变压器高低压绕组电阻上电能损失和发生在配电变压器铁心上电能损失。本工程中采用如下几种办法减少配电系统损耗:
一、改造迂回线路
随着工厂发展，负荷变化，配电线路延伸，厂内逐年自然形成电网不一定合理，甚至有迂回送电状况，因此，对迂回线路必要进行改造。在线路走向改造时，主干线要接近负荷中心，分支线角度不能超过90度角。
二、改造卡脖子线，增大导线截面
随着生产发展需要，厂内线路有增大了负荷，增长了大顾客，有由于电源重新布点，使本来线路末端变成了首端，有由于建厂时线路建设原则低，形成了卡脖子线。改造时应增大这些导线截面，既保证供电容量，又减少线路电阻，达到降损节能目。改造卡脖子线原则是使线路导线截面在最大负荷时，其电流密度不不不大于1~1.5A/mm。当线路导线截面一定期，在条件容许时采用己有双回路并联工作和尽量运用备用线路供电，通过间接增大配电线路导线截面，减少导线电能损耗。
三、改造导线接续办法
线路导线接续不好会使接续点发热，并损耗能源。咱们对导线接续采用了如下办法:
1、导线接续尽量避免缠绕法，改为炮接、有张力时钳接和无张力时设备线夹连接。
2、不同导线接续在耐张杆引流或设备上完毕，应当用铝铜过渡线夹。
3、导线或设备线夹在安装前就解决好，无锈蚀，安装时要紧固好。
四、采用无功补偿，提高功率因数
由于有功损耗与成反比，又由于功率因数改进，也将引起网络电压上升，因此采用无功补偿，提高功率因素可大大减少损耗。同步，功率因素提高，在输送相似有功功率时，也可减少配电变压器及配电线路负荷电流。配电系统进行无功补偿时坚持全面规划，合理布局，分散补偿，就地平衡原则。由于本工程中大量采用同步电动机，诸多状况下其总功率因素已经达到规定，只有在较少状况下依照实际变化采用电容器自动投补方式进行无功补偿。
五、选取同步电动机
在扩容时综合考虑采用同步电动机。由于同步电动机为容性负荷，其功率是可以超前。通过调节励磁电流在超前功率因数下运营，有助于改进电网功率因数。功率因数越高，用电电流就越小，从而减少用电量，节约电能。
六、逐渐更新高能耗变压器
由于建厂时间长，同步也由于受财力和物力限制，改造前工厂仍在使用SJ、SL，等系列高能耗变压器，对这些高能耗变压器应逐渐裁减。因此当更新或新增变压器时，咱们选取S、S和S-等系列低损耗变压器，使用这些低损耗变压器可大幅度减少空载损耗和短路损耗。当工厂变压器数量较多时，咱们拟定了新型变压器数量和容量，及时投入和退出，使之达到合理运营。在负荷较低时，咱们尽量减少空载变压器台数，特别是节假日、停产检修时，咱们对配电系统进行了认真调度。
七、增建二次变压所，缩小供电半径
随着生产发展变化，工厂变电所有已经逐渐远离负荷中心，依照实际状况，增建二次变电所，将变电所仍旧设立在负荷中