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摘 要 随着科学技术的发展，变电所在工厂供电中占有重要地位，变电所能够连续、可靠、稳定的供电是保证工业生产顺利进行的必要条件。 本次设计为敏辉炼油厂35kV降压变电所，首先需要对炼油厂的各负荷合理分配给各车间，然后对各车间负荷进行负荷计算。因为炼油厂大多数为感性负荷，所以需要进行无功补偿。根据炼油厂的地理环境选择变电所的位置。根据负荷计算的结果和各个车间不同的要求选择合适的变压器，确保选择的变压器能够满足炼油厂用电负荷的需求。为了选择合适的电气设备需要进行短路计算，根据短路计算的结果对选择的一次设备进行动热稳定度校验，满足动热稳定度校验后才能在炼油厂中投入使用。为了保证设备在发生故障时能够及时将故障切除，就要对整个系统进行二次回路和继电保护的设计。最后需要对炼油厂进行防雷和接地设计，根据炼油厂的实际情况设计出合理的防雷措施。 本次设计为敏辉炼油厂变电所电气系统设计，通过对变电所的设计来达到炼油厂的正常运行。本次设计要达到供电的稳定安全和可靠还要保证供电的经济性。 关键词：变电所 负荷计算 短路电流 防雷设计 Abstract With the development of science and technology, the substation plays an important role in the power supply of factories. The design is 35kV step-down substation of minghui oil refinery. First of all, it is necessary to reasonably allocate each load of the refinery to each workshop, and then calculate the load of each workshop. Because most refineries are inductive loads, reactive power compensation is required. Select the location of the substation according to the geographical environment of the refinery. According to the result of load calculation and different requirements of each workshop, the suitable transformer is selected to ensure that the selected transformer can meet the demand of power load of the refinery. In order to choose the appropriate electrical equipment need to be short circuit calculation, according to the result of short circuit calculation to choose an equipment into thermal stability check, satisfy the dynamic thermal stability check before they can be put into use in the oil refinery. In order to ensure that the equipment can remove the fault in time when the failure occurs, the whole system should be designed with secondary circuit and relay protection. Finally, it is necessary to design the lightning protection and ground protection of the refinery and design reasonable lightning protection measures according to the actual situation of the refinery. The design for sensitive fai refinery substation electrical system design, through to the substation design to achieve the refinery can normal operation to realize the significance of this design, so as to realize the stability, security and reliability of power supply and ensure the efficiency of power supply. Key words：Substation Load calculation Short-circuit electric current Lightning protection design
目 录
第1章 绪 论1.1 课题研究目的及意义在石油化工企业的正常运行中，供配电系统在石油化工企业中起着重要的保障和决定性的作用。因为炼油厂的生产规模大、用电量大，环境复杂，所以对炼油厂的供电稳定性、可靠性的要求比较高。现拟设计建造一35kV降压变电所。变电所的设计需要符合石油化工行业的设计规范，根据对炼油厂的负荷和短路计算来对变电所进行设备的选择和确定，并画出主接线图。为了满足对炼油厂供电的要求需对变电所进行保护设计，供电的稳定持续和安全性决定了对炼油厂变电所设计合理性。本次设计为炼油厂变电所电气系统设计，从而实现炼油厂安全、可靠、优质、经济的供电。 1.2 国内外研究现状为了更加合理的利用能源，现在变电所电能的输送主要由直流转变为交流，变电所主要由有人管理转变为无人管理。 在80年代中期国外许多发达国家就开始了对变电所自动化这方面进行研究，通过对故障的远方监测和分析实现无人化控制。日本在1981年就研制出了能够自动分析和监测变电所故障的系统。美国的电力公司于1982年也研制出了属于自己的故障监测和保护的系统，此系统可以在无人的情况下自动对故障电路进行监测和修复，自动切断故障线路起到对电网的保护作用避免产生更大的损失。 伴随着国内经济的迅发展，国内的电力系统设计也有了飞速的发展，新型的变电所设备代替了以前老旧的设备，国内在变电所的发展上主要体现在数字化和自动化上。在数字化和自动化方面上变电所主要体现在所有设备的监测控制和分析完全通过电脑，利用电脑分析出故障可实现自动切断故障点，避免造成更大的损失出现。此外变电所还可以在完成故障分析后能够自动对无故障的地点进行自动送电。以达无人化到自动重合闸的要求。 1.3 研究内容通过对本次课题的分析，首先需要对各车间进行负荷计算并完成对各车间变压器的选择。确定出总降压变压器的台数和型号，并确定出变压器的高低压的主接线方式。选择，确定出总降压变压器的台数和型号。选出变压器高低压侧的主接线方式，通过短路计算对一二次设备进行选择和校验，设备的选择必须满足变电所供电设计规范。根据短路计算对变电所进行继电保护和二次回路的整定并进行校验。为了保证变电所的安全需对变电所进行防雷接地设计，同时必须确保本次设计的合理和准确性。 第2章 负荷计算及无功补偿进行负荷计算是为了更好的对炼油厂变电所导线和变压器进行选择，通过合理配置变压器达到让变压器合理运行的效果。 进行无功补偿是维持电力系统稳定与经济运行所必须的，对降低变压器的输电线路的损耗、提高供电电网的供电效率和功率因数以及改善供电的质量有重要意义。所以对电力供电系统来说无功功率补偿是一个非常重要不可或缺的位置。 2.1 负荷分配因为本次设计为炼油厂变电所电气系统设计，炼油厂内大多数为一、二及负荷，根据厂区分布及相关规范将全厂负荷分为三个部分，分别有三个车间变电所进行供电。 1#车间变电所所带负荷有：常减压车间、硫磺车间、含硫污水车间。 2#车间变电所所带负荷有：催化裂化车间、焦化车间、机修电修车间、所用电车间。 3#车间变电所所带负荷有：加氢裂化车间、制氢车间、气体分馏叠合车间。 2.2 负荷计算负荷计算的方法可分为两种，一种是需要系数法，这种方法计算起来方便简单适合用来对降压变电所进行负荷计算。另一种方法是利用系数法，这种方法需要求出这组数据的平均负荷，考虑完各方面的影响后和有效台数中的最大系数相乘，计算起来比较繁琐但非常接近现实中的负荷。 通过对本次设计的分析和对以上两种方法的比较，按需要系数法来计算更加符合炼油厂在现实生产中的需要。 2.2.1 按需要系数法对单组和总的负荷进行计算(1)对各个组进行负荷计算:(为查表得出需要系数) 对单组有功进行计算负荷: 对单组无功进行计算负荷: 对单组视在进行计算负荷： 计算单组上的计算电流： 2.2.2 计算出炼油厂各车间的计算负荷炼油厂变电所供电系统的负荷计算是从负载侧开始依次推进到电源的进线开始停止。首先需要确定各用电设备的容量，然后按需要系数法分组，对用电装置进行负荷计算[7]，对供电干线上的负荷进行计算和求和并和最大用电负荷的系数进行相乘。依照相同的方法对车间变电所的低压母线侧进行负荷计算。因为车间进线比较短，所以可以忽略车间线路上的损耗，通过对车间负荷的计算可以对相应变电所所需的器件进行确定。以下通过分析比较决定选用需要系数法的方法对炼油厂各车间变压器低压侧进行负荷计算。 常减压车间 硫磺车间 含硫污水车间 气体分馏叠合车间 机修电修车间 所用电车间 计算炼油厂总负荷时需在和上加入同时系数和。 2.3 无功补偿在炼油厂中有大量的感性负荷，消耗大量的无功功率使功率因数。为了保证电能质量，使设备运行时充分发挥潜力，提高功率因数，就要装设无功功率补偿装置。无功功率补偿的措施一般是并联电容器。 对总降压变压器低压母线上进行计算负荷 降压变压器低压侧功率因数为 因为变压器的无功功率损耗要远大于有功功率损耗，为了使高压侧的功率因数提高到0.9以上，考虑到变压器自身的损耗，在变压器低压侧进行无功补偿，补偿后的功率因数高于0.9，取0.92。 补偿后的功率因数为0.92，需要的补偿电容容量为 选择型电容器，需电容个数 取 实际补偿功率为 补偿后低压侧的视在计算负荷为 变压器的功率损耗为 补偿后高压侧的计算负荷为 补偿后的高压侧功率因数为 符合要求。 第3章 变压器的选择及变电所位置的选择变压器的选择应根据石油化工企业供电系统设计规范进行选则。因为炼油厂的环境是易燃易爆且高温高压，并且大多为一二级用电负荷，所以变压器的选则应考虑满足近期企业用电负荷的需求。 考虑到对企业的长远发展可采用更换主变压器或增加变压器台数等措施。当变压器按多台分组设置时，应保证一台(每组中的一台)失电或退出运行情况下其余变压器应能满足全部负荷长周期、连续运行的要求。 变电所的位置应在满足防火、防爆安全的条件下，要靠近负荷的中心位置。还要考虑到降雨，蒸汽、粉尘、和腐蚀性气体对变电所的影响，保持道路的畅通，应避免处于滑坡地带。 3.1 变压器的选择3.1.1 车间变压器的选择因为车间变电所宜采用一台变压器，但炼油厂大多为一二级负荷所以车间变压器选用两台变压器。通过分析及查阅资料可知当两台变压器中有任意一个单独工作时都应该满足以下条件。 (1)其中任意一台的变压器单独运行时，都应满足总计算负荷的大约的需要[4]。 (2)其中任意一台的变压器单独运行时，都应满足它的一二级负荷的要求[1]。 1#的车间变电所变压器选择如下： 根据1#车间变电所的容量及环境和负荷等级所以选两台变压器 2#的车间变电所变压器选择如下： 根据2#车间变电所的容量及环境和负荷等级所以选两台变压器 3#车间变电所变压器选择如下： 根据2#车间变电所的容量及环境和负荷等级所以选两台变压器 3.1.2 总降压变压器的选择根据本设计知炼油厂由两个电源供电，其中一个电源来自距离该厂正东方6km的区域变电站(220/35kV)，另一个电源取自距离该厂东南方5km的城南变电所(35/10kV)，作为备用电源。所以选用一台主变压器，而选择这个主变压器的容量为： 根据以上条件所以选一台变压器， 又因为本设计为35kV电压等级主接线设计，所以变压器连接组别采用，中性点接的方式为中性点直接接地。 3.2 变电所位置的选择总变电所整体布置的基本原则:应符合变电所布置规范，方便工作人员检修和进行故障排除，满足对工厂的供电和防火防爆的要求；应与企业的发展规模，规划相配合，安善处理分期建设的问题;变电所的建立应按照其地形和地质的条件，因地制宜进行布置。 所以变电所设立的位置一定要靠近负荷中心。在分布图左下方建立一个平面直角坐标系，确定X和Y轴，确定每个车间的坐标，分别用P1、P2……P10代表常减压、硫磺、含硫污水车间，催化裂化、焦化、机修电修、所用电车间，加氢裂化、制氢、气体分馏叠合车间的功率，设定P1(2，10)、P2(2，9)、P3(2，8)、P4(3，2)、P5(4，2)、P6(5，2)、P7(6，2)、P8(6，10)、P9(7，10)、P10(8，10)可得负荷中心的坐标： 由计算结果知，工厂的负荷中心在催化裂化、焦化车间，机修电修车间、所用电车间附近，因此在催化裂化、焦化、机修电修、所用电车间附近建造配变电所，型式为附设式。车间分布图如图3-1 图3-1 车间分布图 第4章 变电所主接线方案的设计电气主接线的选择决定了变电所里各种装置的选择和布置，同时决定了继电保护和二次回路，所以变电所的设计必须要按照相应的设计规范进行选择和实际。 4.1 变电所的主接线方案设计原则电气主接线需要在满足供电的可靠性的同时需要保证供电的灵活性，能够适应各种形势下的供电要求，保证电能可靠的传输给各个用户。在保证以上两种供电原则下还要保证供电的安全和经济性，需要考虑到未来的发展和对工作人员及设备的安全。 4.2 变电所的主接线方案选择待建的是一个距离区域变电站的35kV降压变电所，需要对各车间完成10kV电缆线送电。因为配电的大多数为一二级负荷所以用35kV架空线向变电所供电。为了减小占地面积和断路器台数的使用，所以决定选用内桥接线。 4.2.1 方案一：内桥接线内桥接线的缺点是在变压器正常运行情况下操作复杂但线路的操作方便 在两路电源中应用比较多，线路较长，电源侧事故修复等问题多，变压器不用进行 频繁更换等场所。其接线图如图4-1。 图4-1 内桥接线 4.2.2 方案二：单母线分段接线单母线分段的优点可以在母线发生故障时可通过断路器自行断开，使正常部分线路正常供电，并在不影响用电设备的同时对故障线路进行检修。其接线图如图4-2。 图4-2 单母线分段接线 通过分析知单母线分段接线比较灵活，可靠性比较高活但需要资金比较多接线复杂，而单母线接线不易检修。根据10～35kV变电站设计原则，线路回路在5回路时采用单母线接线而超过5时采用单母线分段接线。所以考虑到本炼油厂变电所对供电可靠性的要求和出线超过5回路数决定采用单母线分段接线。 单母线分段就是将两段母线分别用断路器和隔离开关等连接在一起，把引出线平均分配到每段母线上叫做单母线分段接线。通过分析和比较决定单母线分段接线为本次炼油厂变电所最合适的接线方案。其主电路图如图4-3 图4-3 主电路图 第5章 短路计算在炼油厂变电所为了更好地对设备的选择和校验同时为了保证设备在发生故障时可以准确分析原因和分断故障，所以需要进行短路计算。 5.1 确定短路计算电路图其短路计算电路图如图5-1。 图5-1 短路计算电路 5.2 确定基准值令，，其低压侧，则 5.3 计算各元件电抗标幺值(1)电力系统的电抗标幺值为 当 当 (2)架空线WL的等效电抗标幺值为 (3)主变压器T1的电抗标幺值为 5.4 系统在最大运行方式下的三相短路电流及短路容量的计算其最大的运行方式是在系统发生短路后所产生的运行方式，它的短路阻抗值具有最小的特点。通常各电器的稳定性校验根据系统在最大运行方式下来进行。其等效图如图 5-2。 图5-2 短路计算等效电路图 (1)在点时对短路的电流和容量进行计算 (2)在点时对短路的电流和容量进行计算 5.5 系统在最小运行方式下的三相短路电流及短路容量的计算其最小的运行方式是在系统发生短路后所产生的运行方式，他的短路阻抗值具有最大的特点。 (1)在点时对短路电流和容量进行计算 (2)在点时对短路电流和容量进行计算 第6章 高低压设备的选择与校验在炼油厂变电所中对电器设备的选择要符合石油化工企业的设计规范。电气设备的选型应满足工艺长周期生产、连续运行的要求，方便施工和减少维护工作量;对断路器、主变压器等主要设备应进行技术经济比较。断路器的选择应符合质量可靠，价格合理并力求技术先进，6kV~35kV系统宜采用真空断路器，也可采用SF气体绝缘的断路器。 6.1 35kV侧电气设备的选择与校验(1)通过分析决定选用户外型的隔离开关，所以查阅资料选用系列 确定出额定电压为： 计算出额定电流为： 通过对额定电流的计算和分析决定选用隔离开关的额定电流值为。 对所选的隔离开关进行动稳定的校验，并对短路的冲击电流进行计算和比较。 通过分析和校验满足选隔离开关的要求。 对所选的隔离开关进行热稳定的校验并在忽略忽略非周期分量的时候的热效应。 通过分析和校验满足选隔离开关的要求。 可知高压隔离开关的选型为。其额定电压值为35kV、额定电流值为630、动稳定电流值有效值、2s热稳定电流 又因为QS1、QS3、QS5的电流和电压的等级都相同，所以高压隔离开关型号都为。 (2)通过分析决定选用户外型的高压断路器，所以查阅资料选用系列 确定出额定电压为： 计算出额定电流值为： 对所选设备进行切断能力的校验，并计算出相应的时间为 在不考虑非周期的分量下的影响进行计算 铜鼓计算符合所选设备的要求。 对所选的高压断路器进行动稳定的校验，并对短路的冲击电流进行计算和比较。 通过分析和校验满足选断路器的要求。 对所选设备在不考虑非周期分量的时候下对他的进行热效应的校验和比较 通过分析和校验满足选设备的要求。 通过分析和比较决定选型的断路器。其参数表如表6-1 表6-1 高压断路器型号参数
(3)通过分析决定选用户外型高压电流互感器，所以查阅资料选用系列 对所选的电流互感器进行热稳定的的校验，并进行比较。 通过分析和校验满足电流互感器的要求。 对所选设备进行动稳定的校验： 可知电流互感器型号为,1s的热稳定倍数，动稳定倍数，额定电流比，准确级次10（3级）。 又因为、都是在高压侧下，所以都选型的电流互感器。 (4)高压互感器的选型为。 通过分析确定高压互感器的额定电压: 由主接线图可知，所以可以忽略对高压互感器的短路稳定性进行校验。 通过分析可选出电压互感器的型号为：。 (5)高压开关柜的选择 二次侧的基准电流： 最大短路电流 根据计算的最大负荷电流， 查资料可知开关柜型为，其负荷流型号为。 (6)查资料可知高压初熔断器的户外型号都为系列。 通过对开断电流的校验，对额定电压进行选择： 所以断路器的选型为，又因为的电流和电压的等级都相同，所以熔断器的型号都为。 6.2 10KV侧一次设备的选择与校验根据石油化工企业的设计规范对10kv侧的设备进行选择： (1)查资料知隔离开关的户外高压选型是系列 对额定电压的计算： 对额定电流的计算： 通过对电流的计算决定选择的隔离开关电流型号为。 对动稳定进行校验，短路的冲击电流 符合动稳定的要求。 忽略非周期的分量所产生的热效应： 符合热稳定的要求。 通过分析和查资料决定选型的隔离开关，又因为、、都在侧，所以都选型的高压隔离开关。其参数表如表6-2。 表6-2 隔离开关型号参数
(2)通过分析决定选用户外内型的断路器，所以查资料选用系列 确定出额定电压为： 计算出额定电流为： 通过查资料知高压短路器所选的电流型号为1000A 对短路切断时间和切断能力进行校核： 忽略非周期分量所产生的影响 符合条件要求。 对短路冲击电流和动稳定进行校验： 符合动稳定的要求。 对短路热稳定的时间和热稳定进行校验： 忽略非周期的分量所产生的热效应： 符合热稳定要求。 通过分析决定选用型的断路器，又因为的都在侧，所以都选型的高压断路器。 (3)通过分析决定选用户外型的电流互感器，所以查资料选用系列。 对所选的电流互感器进行热稳定的校验，并进行比较 通过分析和比较满足电流互感器的要求。 对所选的电流互感器进行动稳定的校验，并进行比较： 通过分析决定选用型的电流互感器，又因为、都在10kV侧，所以都选型的电流互感器。其参数如表6-3。 表6-3 电流互感器型号参数
(4)高压互感器的选型为。 通过分析确定高压互感器的额定电压: 由主接线图可知，可以忽略对高压互感器的短路稳定性的校验。 通过分析决定选用型的高压互感器，又因为都在电压等级下所以都选用型的高压互感器。 (5)通过分析决定选用型的熔断器。 确定出所选设备的额定电压进: 通过分析负荷所选设备的要求。 对所选的熔断器进行开断电流的校验 通过分析决定选用型的熔断器，又因为都在电压等级下所以都选用型的熔断器。 第7章 高压侧进线及低压侧母线的选择7.1 35kV高压侧进线选择通过对本次设计的研究决定在附近的区域变电站架空引出一条钢芯铝绞线作为变电所的进线。 (1)按经济电流密度对导线的截面进行选择。 因为选的是钢芯铝绞线的架空线，年最大有功负荷利用小时为。 选择截面积为的钢芯铝绞线。 校验发热条件:的钢芯铝绞线其允许载流量为，大于所以满件。 (2)对所选钢芯铝绞线的机械强度进行校验 通过查表选出下钢芯铝绞线的最小截面积 所以选择的钢芯铝绞线，满足要求。 7.2 10kV备用电源出线的选择通过对本次设计的研究决定对由附近的变电所从母线引出钢芯铝绞线，进行架空敷设作为炼油厂的变电所10kV的备用电源。 导线敷设在炼油厂的环境温度和导线的允许载流量的温度不同时，需要计算。 (1)通过发热条件进行选择 通过计算可知炼油厂的一级负荷为。 选择的钢芯铝绞线， 校验电压损耗：利用以下公式计算得 符合条件。 (2)对架空线的机械强度进行校验 查资料可知钢芯铝绞线在线路中最小的允许截面为： 所以满足要求。 7.3 10kV侧母线的选择通过查阅资料可知变电所级的高压侧母线的选择要按发热条件进行选择，并且需要进行动热稳定度校验。 通过查资料可知采用单条平放矩形导体，母线的规格为。 对母线进行动稳定度的校验： 母线设计采用水平平放的位置，档数设计大于。母线的档距设计为且两个相邻母线的轴距为，该母线的型号和规格为硬铝母线。 在三相短路时母线所受到的最大电动力： 在母线所受到的弯曲力矩： 母线上的截面系数： 在三相短路的时候母线所受到的应力进行计算： 对硬铝母线进行允许应力的计算： 通过分析计算可知母线满足动稳定的要求。 对母线的热稳定度进行校验： 对满足母线的最小截面的短路热稳定进行计算： 对上式中的的变电所侧的纵连差动的时间按进行整定，加上断路器的时间,然后再加。 计算出母线上的实际截面 通过计算可知母线满足热稳定的要求。 设备选择清单表，见表7-1。 表7-1 设备清单表
第8章 二次回路及及继电保护的整定在炼油厂的工业生产中，因为炼油厂是一级防火单位，用电负荷具有生产规模大,总用电量大，所以对供电的连续性和可靠性以及对环境的要求高，所以炼油厂的供电系统必须要达到安全、连续、可靠。为了使确保在发生故障的时候能够直接将故障切断和发出警报，所以要对电力系统进行继电保护和二次回路的设计。 8.1 二次回路的设计为了保证对炼油厂供电的稳定和可靠性，需要对变电所的二次回路进行设计。 8.1.1 高压断路器的控制和信号回路本设计的二次回路是通过灯光来对二次回路来检测，对断路器采用电磁操动的机构的来进行。其原理图如下图8-1。 图8-1 灯光监视的断路器控制回路 在变电站中通常使用型号的控制开关，通过控制开关对断路器的闭合闸控制，这种型号的开关具有档位可以提醒操作人员是否正确的对设备进行检查和操作。上图中的分别代表、、、、型的控制开关。能够使手车在在工作的时候接通的是图中的SQ2，通过弹簧控制的弹簧储能后接通，在不储能的时候断开的元件是上图中的，其中、都叫做行程开关。上图中的、分别是电路中的自动回路和对电路起到保护作用叫做保护回路，的中间继电器常开接点由自动回路来；中间继电器常开接点由保护回路来；通过控制QF的开断来控制HG和HR上小灯的亮灭，当HG亮的时候断路器是在闭合状态为绿灯，导通的路线为,HR亮的时候在断开状态为红等,红灯导通的路线为。通过看小灯的亮灭情况还可以了解回路是否完整。 8.1.2 电测量仪器为了保证一次电路能够安全稳定的运行，需要在35kv降压变压器侧装设电测量仪表，从而实现对一次设备参数的测量并进行分析和对用电量的计量。保证对炼油厂供电的稳定连续可靠性。 下图为变电所高压侧装设的测量仪表的回路，其中 PJ1和PJ2分别为有功和无功的电能表，TA为降低电流的电流互感器，TV为降低电压的电压互感器，PA为用来计量电流大小的电流表。其电路图如图8-2。 图8-2 高压侧电测量仪表电路 8.1.3 绝缘监视装置为了保证炼油厂变电所供电的稳定性，防止一些不必要的小故障出现，避免单相接地短路故障发展为更大的两项接地，造成更大的停电故障。需要对变电所高压侧进行安装电压测量和绝缘监测回路。 此监视装置在系统正常运行时继电器不发生动作，但当发生单相接地故障的时候会使继电器发生动作，发出报警信号。其母线电压测量和绝缘监视装置如图8-3。 图8-3 母线绝缘监视装置 8.1.4 备用电源自动投入装置因为炼油厂对供电的可靠性要求比较高，所以需要在变电所备用电源进线线路上装设电源自动投入装置，以保证在工作电源突然停电的情况下，可以使用备用电源的线路上的断路器迅速合闸。使备用电源恢复供电，以保证供电的可靠性。本装置采用失压保护装置使断路器跳闸，利用APD来达到让备用电源迅速供电的原理。其原理图如下图8-4。 图8-4 备用电源自动投入装置原理图 8.1.5 电气一次自动重合闸装置在变电所一次系统中有些故障是短暂性的，这些故障大多数可以在跳闸后自动消除，为了避免因长时间停电对炼油厂造成一些经济和安全方面的问题，所以需要安装自动重合闸装置，在一次电路发生短路故障的时候发生跳闸，当故障消除可自动合闸从而使供电系统达到正常供电。其工作电路图如图8-5。 图8-5 电气一次自动重合闸装置 8.2 主变压器的保护本次设计主要是对炼油厂变电所主降压变压器的瓦斯保护以及对主变压器的纵联差动保护，和对进线侧的电流进行定时和保护。 8.2.1 瓦斯保护当变压器内部发生故障时会产生电弧，对变压器油进行分解产生气体，瓦斯保护就会发出警报，瓦斯保护用于油浸式变压器进行保护。原理如下8-6。 图8-6 瓦斯保护 当变压器发生故障时瓦斯保护会根据变压器内所发生故障的轻重分别进行轻重瓦斯保护[10]，当发生轻瓦斯故障的时候会发出报警信号通知工作人员同时上端闭合，当发生重瓦斯保护的时候会发出信号同时下端闭合，、断开起到自动掉闸的作用。 8.2.2 纵联差动保护根据石油化工行业的设计标准，主变压器的容量在的需要对主变压器进行纵连差动保护。 通过流过继电器的故障电流和差动电流的比较来判断变压器内部是否发生故障，故障电流的监测通过变压器附近的电流互感器。当流过继电器的差动电流为零时不会发生差动保护，当变压器内部发生故障或差动电流小于故障电流的时候使和断开同时发出报警信号。 8.2.3 主变压器上的后备保护通过查阅资料可知，变压器在并联运行时单台的容量或者单台运行时的容量分别在和 及以上的可以不用装设电流速断保护，所以只需要对炼油厂变电所安装过电流保护。 本变压器的过电流保护决定选用GL15型号的，采用去分流跳闸的两相电流继电器。 对动作保护电流的整定。 通过查阅资料可知电流继电器的返回系数为,继电器的接线系数和可靠系数分别为和，所以其电流的比为： 因此整流为。 电流保护动作时间的整定。整定时间为。 电流保护灵敏系数的检验。 通过查资料可得保护的灵敏系数要大于，根据计算可得，所以符合要求。 第9章 变电所防雷接地设计因为炼油厂在我国经济发展中占据重要地位，所以对炼油厂变电所的防雷接地的设计可以有效预防雷电对变电所产生的危害，保护设备的安全。 本设计主要针对炼油厂35kV变电站进行防雷接地保护设计，通过学习及查阅相关的资料和一些防雷接地的标准，对可能出现的一些接地和雷电波以及直击雷的保护。 9.1 变电所的防雷炼油厂变电所的防雷有防直击雷和感应雷，炼油厂变电所的防直击雷的措施炼油厂厂房烟囱，因为烟囱足够高所以不用额外加设避雷针，这样既可以起到避雷的作用又可以减少成本。又因为本次设计为炼油厂降压变电所设计，对防雷的要求比较高，所以对防雷装置的性能要求比较高，这就需要对变电所进行防防感应雷，需要防雷装置在正常工作时流过的电流要足够小，在过电压时又要起到很好的保护作用。所以通过比较分析决定选用氧化锌的避雷器，炼油厂变电所降压压器防雷装置型号的选择及各参数见下表9-2。 表9-2 避雷器的选择
9.2 接地保护通过接地体和大地之间的连接所产生的电阻同时加上大地和接地体本身的电阻叫做接地电阻。 (1)对接地电阻的确定及要求应符合《工厂供电设计指导》，中对接地的要求。 (2)对接地装置的分布 通过分析和查资料决定在变电所的四周放入一圈规格为的钢管，管间用的扁钢互相焊接在一起，每个钢管和每个钢管的距离为,接地装置放在距离炼油厂变电所外米到米的位置处。 (3)差表确定单根的钢管电阻 通过查阅资料可知接地钢管在砂质的粘土上的接地电阻为，其中。 (4)计算出需要的钢数书和方案： 通过分析决定选用根规格为的钢管，其中、、得。 因为需要考虑到设计的美观和对称所以决定环形布置接地体，选根规格为的钢管。 结 论本次设计从实际工程出发，主要对敏辉炼油厂的供电进行设计，本次的设计目的主要是将的电压降为供炼油厂厂用电使用。其中需要对炼油厂内的各种用电设备进行负荷计算和分析，同时要考虑到可能出现的各种情况。首先需要对炼油厂内用到的负荷进行计算并确定出负荷等级，然后根据负荷的计算选出变电所变压器的型号，同时根据分析和计算选出变电所的位置，及完成主电路图。这时需要对主接线的方案进行选择和分析。 在完成以上工作后需要对变电所进行短路计算，同时选出变电所高低压侧的设备，选出设备后需要对其行校验，设备的选择需要符合35kV降压变电所设计规范。进行完设备的选择后就需要对主接线的确定以及对继电保护和二次回路的整定，查阅资料对变电所进行防雷接地的设计。 通过本次设计了解到了变电所对工厂供电的重要性，变电所的设计要根据各工厂的实际情况来进行合理的设计。 |
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