10KV变电所毕业设计(论文)定稿

10KV变电所毕业设计(论文)定稿 PG新校区10kV变电所设计 1 变电所总体设计及供配电系统分析 1.1 变电所设计原则 进行变电所设计时须遵照变电所设计规范所规定的原则。 根据《35—10kV变电所设计规范》要求: 第1.0.3条 变电所的设计应根据工程的5—10年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性。 第1.0.4条 变电所的设计必须从全局出发、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，结合国情合理地确定设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。 第1.0.5条 1.2 变电所设计目的与任务 毕业设计是本专业教学 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实践，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。 1.3 PG新校区供电需求分析 PG新校区10KV变电所为位于PG新校的变电所，由系统S1、系统S2向PG新校区供电，来供给该校教学、实验、施工及生活用电，PG新校区变电所的建立可保障新校区的正常用电，提高供电质量和供电可靠性。PG新校区变电所变电压等级为10/0.4KV，是以向终端用户供电为主的变电所,全所停电后将对该校中断供电。 1.4 变电所总体分析 1.4.1 建站必要性与建站规模 1 建站必要性 PG新校区10KV变电所为终端变电所，在系统中主要起变配电作用，全所停电将造成全校停电，它供给该校教学、实验、施工及生活用电。故为满足该校用电要求决定建设本变电站。 变电所的设计，必须节约用地的原则。 - 1 - 2 建站规模 PG新校区10KV变电所电压等级为10/0.4KV 线路回路数: 近期6回，远期2回; 近期最大负荷4627KW。 1.4.2 所址概况与所址条件 1 所址概况 PG新校区10KV变电所位于该校图书馆周围，西部电源和东部电源进线先通过10kV变电 所高压侧开关站进行电能分配，然后馈出六回线分配给两个独立变电所和四个箱式变电站，独立变电所和箱式变电站经过变压后供给其所带负荷用电。 2 所址条件 依据《10kV及以下变电所设计规范》GB50053,94 第2.0.1条，变电站所址的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定: 一、接近负荷中心; 二、进出线方便; 三、接近电源侧; 四、设备运输方便; 五、不应设在有剧烈振动或高温的场所; 六、不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧; 七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻; 八、不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定; 九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。 PG新校区10KV变电所建在该校- 2 - 2 二级负荷: 对供电要求较高，要求基本不断电或可短时间断电。一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电; 3 三级负荷: 对供电要求相对较低，可为一、二级负荷的紧急用电让路。对三级负荷一般只需要一个电源供电。 1.5.2 负荷资料 负荷统计与计算 详见 附录一 由附录二知: 该校有二级负荷和三级负荷，二级负荷包括行政楼和图书馆中的二级负荷部分(图书馆消防负荷)，其余为三级负荷。 二级负荷，近期有2回出线、远景1回出线;三级负荷近期有4回出线、远景1回出线。 - 3 - 2 主变选择与主结线设计 2.1 主变的选择 依据《电力工程电气设计手册1》第五章，《发电厂电气部分》第二章第3节，《10kV及以下变电所设计规范》第三章第3节，《电力技术设计规范》第三章等进行技术选择。 2.1.1 主变容量和台数的选择 1 容量选择原则 (1) 主变容量选择一般按变电所建成以后5,10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10,20年发展。 (2) 根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电 所考虑一台主变 停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷;对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60%。 (3) 同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化(主要考虑备品、备件和检修方便)。 2 台数选择原则 结合PG新校区全部负荷统计后容量的确定(详见 附录一)和10KV变电所主结线方案的选择来选择变压器台数。 3 容量选择计算 详见 附录一 主变容量ST的选择必须符合以下三个条件: ST?Sca ST—主变压器容量 Sca—本回路全部用电设备总计算负荷 2.1.2 主变型号的选择 查《电气设备实用手册》 上册 三年级上册必备古诗语文八年级上册教案下载人教社三年级上册数学 pdf四年级上册口算下载三年级数学教材上册pdf P497综合后选择变压器型号为 1 独立变电所变压器选用S9系列三相油浸自冷双绕组铜线无载调压变压器。 2 箱式变电站选用ZBW1系列，其内部变压器也选用S9系列变压器。 变压器具体选择 详见 附录二 - 4 - 2.2 电气主结线设计的基本要求 电气主结线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的主要组成部分，它直接影响运行的可靠性和灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定，都有决定性的关系，对电气主结线设计的基本要求，应包括可靠性，灵活性和经济性，以及扩建的可能性，保证供电可靠性是电气主结线最基本的要求，电气主结线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换，主结线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理，应从以下几个方面考虑:a.投资省 b.占地面积小 c.电能损耗小。 1 电气主结线设计的基本要求 电气主结线应满足安全性、可靠性、灵活性、经济性、扩建可能性，考虑国家的方针政策，少占良田，尽可能用过关的国规定: 第3.2.1条 配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。 第3.2.2条 配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。 第3.2.3条 从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。 当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。 第3.2.4条 配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧，应装设带保护的开关设备。 第3.2.5条 10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。 第3.2.6条 两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另一侧装设隔离开关或负荷开关;当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。 第3.2.7条 配电所的引出线宜装设断路器。当满足继电保护和操作要求时，可装设带熔断器的负荷开关。 第3.2.8条 向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。 第3.2.9条 10kV或6kV固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。 - 5 - 第3.2.10条 采用10kV或6kV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。 第3.2.11条 接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关。配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。 第3.2.12条由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。 第3.2.13条 变压器一次侧开关的装设，应符合下列规定: 一、以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器; 二、以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关。当变压器在本配电所内时，可不装设开关。 第3.2.14条 变压器二次侧电压为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关或隔离触头。当属下列情况之一时，应采用断路器: 一、出线回路较多; 二、有并列运行要求; 三、有继电保护和自动装置要求。 第3.2.15条 变压器低压侧电压为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。 第3.2.16条 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。 2 电气主结线中考虑的基本问题: (1) 变电所在系统中的地位和作用 变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。PG新校区10KV变电所由系统S1、系统S2向PG新校区供电，PG新校区变电所的建立可保障新校区的正常用电，提高供电质量和供电可靠性。 (2) 分期和最终的建设规模 根据电力系统发展的需要，PG新校区变电所远景规划有扩建的可能，所以在设计主结线时应留出发展扩建的余地，本设计采用一次设计，分期投资，扩建，尽快发挥经济效益。 (3) 电压等级和出线回路数 近期6回，远期2回: 二级负荷，近期有2回出线、远景1回出线;三级负荷近期有4回出线、远景1回出线。 - 6 - 2.3 各电压级主结线型式的选择 根据《10kV及以下变电所设计规范》GB50053,94 规定，详见 3.2 中内容。可列出下表: 10KV侧主接线方案比较 由于学校用电大多为三级负荷，只有行政楼和图书馆消防为二级负荷，对供电可靠性和灵活性要求不是太高，只需满足经济性要求就可以了，故选用方案1 (单母线分段)。 依据《电力工程设计手册》第10-2节“6~35KV配电装置”所述，6~10KV配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器，一般采用成套开关柜单层布置。鉴于10KV侧负荷性质对供电可靠性要求，可选用备用小车屋内配电装置。 2.4 中性点接地方式的选择 1 中性点接地方式的原则 根据《电气设计手册I》第2—7节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。 (1) 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X1<3，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压;X0/X1<1.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流. (2) 所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地,以使运行调度灵活选择接地点. (3) 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统. 2 主变压器6,63KV多用中性点不接地或经消弧线圈接地方式 6~63KV电网多采用中性点不接地方式,但当单相接地故障电流大于 - 7 - 30A( 6~10KV电网)或10A(20~63KV电网)时,中性点应经消弧线圈接地,用消弧线圈接地时应注意: (1) 消弧线圈应由系统统筹规划,分散布置,应避免整个电网中只装一台消弧线圈,也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈,在任何运行方式下,电网不得失去消弧线圈的补偿。 (2) 在变电所中,消弧线圈一般装在变压器中性点上6~10KV消弧线圈也可装在调相机的中性点上. (3) 当两台主变压器合用一台消弧线圈时,应分别经隔离开关与变压器中性点。 依据上述原则，PG新校区10kV变电所的主变压器均采用中性点不接地方式。 2.5 无功补偿 1 无功补偿的重要意义 电站装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数，并联电容器装置向电网提供可阶梯调节的容性无功以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。 电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的。根据统计，用户消耗的无功功率是它有功功率的50%,100%。同时，电力系统本身消耗的无功功率可以达到用户的25%,75%，无功功率不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，系统的无功功率不仅靠发电机供给，而且调相机并联电力系统的无功补偿可以采用分 散补偿的方式，因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是高压网上的低压侧并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性无功，所以无功补偿意义为:补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额。 2 无功补偿装置容量的选择 依据《10kV及以下变电所设计规范》GB50053,94 : 第一节 一般规定 第5.1.1条 本章适用于电压为10kV及以下作并联补偿用的电力电容器装置的设计。 第5.1.2条 电容器装置的开关设备及导体等载流部分的长期允许电流，高压电容器不应小于电容器额定电流的1.35倍，低压电容器不应小于电容器额定电流的1.5倍。 第5.1.3条 电容器组应装设放电装置，使电容器组两端的电压从峰值(2倍额定电压)降至50V所需的时间，高压电容器不应大于5min;低压电容器不应大于1min。 - 8 - 第二节 电气接线及附属装置 第5.2.1条 高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时宜接成三角形。低压电容器组应接成三角形。 第5.2.2条 高压电容器组应直接与放电装置连接，中间不应设置开关或熔断器。低压电容器组和放电设备之间，可设自动接通的接点。 第5.2.3条 电容器组应装设单独的控制和保护装置，当电容器组为提高单台用电设备功率因数时，可与该设备共用控制和保护装置。 第5.2.4条 单台高压电容器应设置专用熔断器作为电容器内部故障保护，熔丝额定电流宜为电容器额定电流的1.5,2.0倍。 第5.2.5条 当电容器装置附近有高次谐波含量超过规定允许值时，应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器。 第5.2.6条 电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时，应将电容器的外壳和支架接地。 当电容器的额定电压低于电力网的标称电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合。 依据上述规范，决定在低压侧进行无功功率补偿，低压电容器组应接成三角形，每回线路需补偿的容量及需装设的电容器台数: 详见 附录二 3 电容器及接线方式的选择 电容器的接线方式有三角型和星型接线方式，选择不同的接线方式电容器的额定电压不同，本设计采用三角形接线方式。选用BW0.4,14,1型电容器，单台容量Qr 14kvar。 附图: 高低压主结线图(01图) 10kV一次系统图(02图) 1#变电所二次系统图(03图) 2#变电所二次系统图(04图) - 9 - 3 短路电流计算 3.1 短路电流计算的目的 短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害主结线的运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主结线设计时，应考虑限制Id的措施，即而需要计算Id。 短路电流计算的一般规定: 为了所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。短路电流计算应包括以下规定: 1 验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划(一般应按本工程的建成之后的5-10年)。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。 2 选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 3 选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kV出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。 4 导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。 - 10 - 3.2 短路电流计算结果 表3.1 短路电流计算结果统计表 短路电流计算过程 详见 附录三 - 11 - 4 电气设备选择 4.1 电气设备选择的任务 4.1.1 导体 导体的选择主要有:各电压级的汇流母线，出线。常用导体材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低，强度大，抗腐蚀性较强，是很好的导体材料。但它的用途广，且我国铜的储量不 多，价高，因此铜导体只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽对铝有严重腐蚀而对同腐蚀较弱的场合。铝的电阻率为铜的 1.7,2倍,但密度只有铜的30%，我国铝的储量丰富，价廉。因此采用铝或铝合金材料作为导体材料.常用的硬导体截面有矩形,槽型和管型.常用的软导体有钢芯铝绞线,组合导线,分裂导线和扩径导线,前者多用于330kV及以上的配电装置. 4.1.2 电气设备 电气设备包括出线断路器，分段断路器，以及相应的隔离开关，熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，开关柜的选择及其一次接线的编号。 高压断路器的主要功能是:正常运行时,用它来倒换运行方式,把设备或线路接入电路或退出运行,起着控制作用;当设备或线路发生故障时,能快速切除故障回路,保证无故障部分能正常运行,其保护作用. 隔离开关,在检修电气设备时,用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离.在倒闸操作时,,投入备用母线或旁路母线以改变运行方式,配合断路器完成操作,同时隔离开关还可以用来分合小电流. 电流互感器、电压互感器,就是将一次回路的大电流或大电压转化为标准的二次测的低电流和低电压,以保证设备和人身安全. 4.2 电气设备选择的原则 1 选择导体和电器的一般原则: 根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86第1.1.2条规定: (1) 力求技术先进，安全适用，经济合理。 (2) 满足正常运行，检修，短路，过电压情况下的要求，并考虑远景发展。 (3) 应按当地环境条件校准。 (4) 选择的导体品种不宜过多。 (5) 应与整个工程建设标准协调一致。 (6) 选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。 2 选择导体和电气设备的技术条件: 在选择导体和电气设备都是按照正常条件选定，按照短路条件校验。 (1) 按照长期工作条件选择: 《导体和电气设备选择技术规定》第1.1.3条规定:选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，用公式表示如下: Ualm?Usm Ualm—电器的最高工作电压，取1.15 UN 式中 Usm—回路的最高运行电压，取?1.1 UNS - 12 - 实际上当满足UN?UNS时即可满足上述要求。 《导体和电气设备选择技术规定》第1.1.4条规定:选用的导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压开关断路器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的持续工作电流的要求。用公式表示为: 在选择导体时: Ial?Imax 在选择电器时: IN?Imax 式中 Ial——导体的长期允许电流 IN——导体的额定电流 Imax——在各种合理运行方式下最大持续工作电流 在断路器、隔离开关等电器各部分的最大允许发热温度不超过《交流高压电器在长期工作时的发热》GB763,74 所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于+40?(但不高于+60?)时，环境温度每增高1?，减少额定电流 1.8%;但使用在环境温度低于+40?时，环境温度每降低1?，增加额定电流0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流的20%。 (2) 按热稳定条件选择导体 中压线路由于距系统较近，短路电流大且故障切除时间较长，但其上负荷电流较小，线缆选择的主要矛盾是能否承受短时短路电流的作用，即热稳定问题。因此，一般用热稳定条件来确定线缆截面。 按热稳定条件来确定线缆截面: Amin I Cim 根据《导体和电器选择技术规程》第2.1.6条规定，除配电装置的汇流母线以外较长导体的截面应按照经济电流密度来选择，选择后应按照长期发热来校验。 根据《导体和电器选择技术规程》第2.3.1条规定20KV及以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体，在4000—8000A时，宜选用槽形导体。110KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜用铝合金管形导体，也可选用软导体，如钢芯铝铰线，组合导线等。 3 电气设备的型式选择 《导体和电器选择技术规程》第2.1.3条规定载流导体宜采用铝质材料。下列场所可选用铜质材料的硬导体: ? 持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿套管有困难的。 ? 污秽对铜腐蚀轻微，而对铝有严重腐蚀的场所。 (1) 断路器 按照《电力工程设计手册》P237高压断路器选择规定:断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定选择断路器。 (2) 隔离开关 根据《供配电系统》P148 选择隔离开关。 (3) 电压互感器 依据《电力工程设计手册》对电压互感器配置的规定: - 13 - ? 电压互感器的数量和配置，与主结线方式有关，并应满足测量，保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。 ? 6~220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器。 ? 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 根据《导体和电器选择技术规定》SDGJ14-86: 第10.0.1条:电压互感器应按下列技术条件选择和校验 ? 回路电压 ? 二次电压 ? 二次负荷 ? 准确度等级 ? 继电保护及测量的要求 第10.0.3条:电压互感器的型式应按下列使用条件选择: 3~20KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互 感器。 第10.0.7条:用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为 100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压 应为100/3V。 根据以上原则，可选择电压互感器。 (4) 电流互感器 根据《电力工程电气设计手册》(电气一次部分)第2—8节: ? 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。 ? 发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口，桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。 ? 对直接接地系统，按三相配置，对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。 根据以上原则可选择: 导体、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等电气设备 4.3 电气设备选择一览表 表4.1 导体选择结果 - 14 - 表4.2 断路器、隔离开关和熔断器选择结果 表4.3 电流互感器和电压互感器选择结果 电气设备选择具体计算 详见 附录四 - 15 - 5 配电装置及平面布置设计 5.1 配电装置设计原则 1 根据《10kV及以下变电所设计规范》GB50053,94 第一节 型式与布置 第4.1.1条 变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定，并应符合下列规定: 三、高层或大型民用建筑 第4.1.9条 高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于0.3m。 第4.1.11条 户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。 第二节 通道与围栏 第4.2.1条 室内、外配电装置的最小电气安全净距，应符合表5.1的规定。 - 16 - 表5.1 室内、外配电装置的最小电气安全净距(mm) 注:海拔高度超过1000m时，表中符号A项数值应按每升高100m增大1%进行修正。B、C两项数值应相应加上A项的修正值。 第4.2.4条 可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距，应符合表4.2.4的规定。 表5.2 可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距(mm) 第4.2.6条 配电装置的长度大于6m时，其柜(屏)后通道应设两个出口，低压配电装置两个出口间的距离超过15m时，尚应增加出口。 第4.2.7条 高压配电室内各种通道最小宽度，应符合表4.2.7的规定。 表5.3 高压配电室内各种通道最小宽度(mm) 注:?固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm; - 17 - ?通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。 第4.2.8条 当电源从柜(屏)后进线且需在柜(屏)正背后墙上另设隔离开关及其手动操动机构时，柜(屏)后通道净宽不应小于1.5m。 第4.2.9条 低压配电室 (1) 节约用地 (2) 运行安全和操作巡视方便 (3) 便于检修和安装 (4) 节约“三材” 3 型式选择 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主结线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。 按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外;按组装方式，又可分为装配式和成套式。 屋内式特点: (1) 占地面积小 (2) 室内进行，不受气候影响 (3) 污秽空气影响小 (4) 房屋建筑投资较大 屋外式特点: (1) 土建工作量和费用小，建设周期短 (2) 扩建方便 (3) 相邻设备之间距离大，便于带电作业 (4) 占地面积大 (5) 受外界环境影响，须加强绝缘 (6) 不良气候对设备维修和操作有影响 4 成套配电装置的特点是: - 18 - (1) 电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑 (2) 电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁 (3) 运行可靠性高，维护方便 (4) 耗用钢材较多，造价较高 配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，10KV的配电装置宜采用屋 6 配电装置的确定 10 KV配电装置采用屋内小车式配电装置。 5.2 电气平面设计 降压变电所主要由屋内、外配电装置、主变压器、主控制室及辅助设施等组成。总体布置应根据外界条件，依据配电装置的电压等级和型式、出线方向、出线方式和出线走廊的条件、地形情况等因素，并满足防火及环境保护要求，因地制宜进行设计。 1 应在满足安全运行的前提下，尽量简化。 详见6.1中 型式与布置。 则 本变电站主控制室布置在10KV一侧。 2 补偿电容器可和10KV屋内布置设在同一楼室内。 3 端子箱、配电箱电缆沟的位置: 电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。 4 屋外配电装置要考虑道路的设置; 根据《变电所总平面设计技术规定》SDG63—84 : 第6.2.2条:所外道路应利用已有道路或现成道路。 第6.2.3条:当路基宽度小于5.5m时且道路亮端不能通过时，适当位置设置 错车道。 第6.2.4条:所外道路宜采用中级路面，根据施工条件可采用次高级路面。 第6.3.3 条:所内路面宽度为3.5m。 第6.3.4 条:所内道路转弯半径不小于7m。 第6.3.8 条:巡视道路路面宽度宜为0.7—1.0m。 - 19 - 附图: 10kV变电所高压侧开关站电气布置图(05) 1#变电所电气布置图(06) 2#变电所电气布置图(07) - 20 - 6 防雷设计 变配电站的雷电过电压，主要是侵入雷电波过电压，也就是线路上的直击雷或感应雷过电压行波沿导线传导至变配电所，由于变配电所有大量的配、变电设备，侵入雷电波过电压对这些设备的绝缘构成了严重威胁。由于雷电过电压行波行至变配电所后，传输通道的特性发生了变化，最明显的变化就是电气设备的波阻抗与传输线路的波阻抗不一致，使波的行为复杂化，再由于避雷器动作前后对过电压行波产生的不同作用，更使问题变得复杂。 变配电所电气设备的过电压保护一般采用阀式或金属氧化物避雷器对变配电所设备进行保护;避雷器一般安装在母线上，应尽量靠近变压器和其他设备;避雷器与所有被保护设备的电气距离均不能超过其最大允许值，若不能满足要求，则应增设避雷器。 本设计进出线均采用埋地电缆，受雷击或雷电感应的可能性很小。 6.1 防雷设计的原则 根据《高压配电装置技术规程》SDJ7—79规定: 第71条 35KV及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。 第78条 变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电 装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。 第80条 大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压 设计，应在中性点装设保护装置。 第83条 连接的三绕组变压器的10kV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止 静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。 第85条 变电站3~10KV配电装置，应在每相母线和每路架空线上装设阀型避 雷器。 雷电侵入波保护:保护间隙与被保护绝缘并联，且前者的击穿电压要比后者为低，当过电压波袭来时，保护间隙先击穿，使过电压波寸有幅值Um限制到等于保护间隙的击穿电压值。 6.2 防雷设计结果 避雷器选择结果: 在10KV侧母线上装设 Y5WZ-12.7/45型氧化锌避雷器。 防雷设计相关计算 详见 附录六 附图: 10kV变电所高压侧开关站防雷平面图(08) 1# 2#变电所防雷平面图(09) - 21 - 7 变压器保护 7.1 继电保护概述 7.1.1 继电保护在供配电系统中的作用 根据《供配电系统》(雍静主编.机械工业出版社) 第六章 (1) 当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择性地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其他部分迅速恢复正常生产。 (2) 当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减负荷或跳闸。 保护装置是供配电系统自动化的重要组成部分，是保证系统可靠运行的主要措施之一。 7.1.2 供配电系统对保护装置的要求 根据中华人民共和国水利电力部《继电保护和安全自动装置技术规程》 SDJ6—83对保护装置有如下要求: 第2.1.2条 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。 (1) 可靠性:是指保护该动作时应可靠动作，不该动作时继电保护装置不动作。可靠四性的前提，在拟制、配置和维护保护装置时，都必须满足可靠性的要求。为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应采用由可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并应采取必要的检测、闭锁和双重化等措施。此外，保护装置还应便于整定、调试和运行维护。 (2) 选择性:是指首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内的两个元件，其灵敏性与动作时间均应相互配合。当重合于故障，或在非全相运行期间全相又发生故障时，线路保护应保证选择性，在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速线路保护无选择性。在某些条件下，必须加速切除短路时，可使保护装置无选择性动作，但必须采取补救措施。 (3) 灵敏性:是指在被保护设备或线路范围内故障时，保护装置应具备必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利运行方式和不利的故障类型计算。 (4) 速动性:是指保护装置应尽快的切除短路故障，其目的是提高系统的稳定性，限制故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。 7.1.3 选择保护装置的基本原则 根据《继电保护和安全自动装置技术规程》SDJ6—83对继电保护有如下要求: 第1.0.1条 继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的 要求。当确定其配置方案时，应考虑以下几个方面: (1) 电力设备和电力网的结构特点和运行特点; (2) 故障出现的概率和可能造成的结果; (3) 电力系统的近期发展情况; - 22 - (4) 经济上的合理性; (5) 国内和国外的成熟经验。 7.1.4 继电保护设计的主要内容 (1) 选择保护方式 (2) 分析系统运行方式，考虑多种情况 (3) 对短路点电流的计算 (4) 整定计算:变压器保护整定计算。 7.2 变压器保护配置 1 保护配置 根据《电力工程电气设计手册》电气部分二次部分，第29—4节:变压器一般装设下列继电保护: (1) 反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。 (2) 相间短路保护。 (3) 后备保护，对由于外部相间短路引起的变压器过流，可采用复合电压启 动用的过电流保护，它适用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。 (4) 过负荷保护，对多绕组变压器，保护装置应能够反应备用侧过负荷的情况，过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。 2 配置结果: (1) 瓦斯保护 (2) 相间短路保护 (3) 单相短路保护。 (4) 过负荷保护:动作于信号 7.3 变压器后备保护 为了防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器之后备保护，在变压器上装设带低电压或不带低电压闭锁的过电流保护装置。若其灵敏度不够或为了简化保护接线，也可装设带复合电压闭锁的过电流保护。 对单侧电源的三相变，高压侧装设复合电压起动的三相过电流保护，电压元件由中压侧电压互感器取得。 低压侧装设两相式过流保护，第一段时限跳开低压侧分段断路器，第二段跳开低压侧断路器。 变压器过负荷保护，单侧电源的三相变，过负荷保护装于电源侧及线圈 容量较小的一侧。 7.4 继电器选型 瓦斯保护选用 QJ1-80型气体继电器 定时限过电流、电流速断、过负荷保护等选用JT4系列交流电磁式继电器 - 23 - 7.5 变压器保护的整定与计算 7.5.1 相间短路保护整定计算 具体计算过程 详见 附录五 7.5.2 单相短路保护整定计算 具体计算过程 详见 附录五 7.5.3 过负荷保护整定计算 具体计算过程 详见 附录五 7.5.4 匝间短路保护整定计算 具体计算过程 详见 附录五 附图: 变压器的瓦斯保护原理图(10) 变压器的保护装置原理图(11) - 24 - 后 记 在王广主任的辛勤指导下，经过几个月的努力，我终于完成了PG新校区10KV变电所的设计任务。 作为PG新校区的主体供电工程，PG新校区10KV变电所将大大提高PG新校区的供电可靠性和供电质量，能满足该校教学、实验、施工及生活用电。 在电气一次部分设计中，考虑到10KV出线近期有6回，远期有2回，且有一部分二级负荷，故采用双电源供电。在一次部分和带有二级负荷的二次部分，考虑到供电可靠性，均采用单母线分段接线。当一路电源供电出现故障时，由母联断路器投切到非故障电源，从而保障二级负荷的正常供电。在母线导体选择时， 10KV侧和0.4KV侧均选用矩形铝导体。在10KV侧断路器的选择上，由于多油断路器已经淘汰，我们本着推广新技术的原则，使用了ZN15-10/1000型真空断路器。在0.4KV侧断路器的选择上，我们使用了3WE系列抽屉式低压断路器。在配电装置的布置上，一次侧采用屋内小车式布置。为保护屋内配电装置(包括变压器、母线和其它电气设备)，本站采用避雷网保护，避雷网安装在一个图书馆开关站和两个变电所的女儿墙上。 电气二次部分的作用是保证快速、可靠地切除故障的线路或电气元件，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行,能反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护条件，动作于发信号，减少负荷或跳闸。由于本变电所最高电压等级为10KV，是该校重要变电所，其可靠运行对PG新校区的正常供电具有很重要的意义，因此要对变压器进行保护。 为了保证在故障或不正常运行状态下，继电保护及自动装置能及时准确的动作，给变压器配置了相间短路、单相短路、过负荷、匝间短路保护。 为了加深对电气一次部分的设计的理解，绘制了变电所的主结线图，开关站和变电所的电 气布置图，防雷图等九幅图;二次部分也绘制了两幅变压器保护图。 通过对PG新校区变电所的设计，加深了对供配电系统，继电保护原理等课程全面的认识和了解，并把书本知识和实际变电所运行进行了一次有机且印象深刻的结合，提高了查阅各种资料及处理某些问题的能力，受益匪浅。 - 25 - 谢 辞 本次毕业设计是在王广主任的悉心指导下完成的，设计的全过程倾注了老师大量的心血和汗水。 毕业设计是大学阶段检验和锻炼学生实际工程设计能力的一个重要教学环节。在此次设计中，我们综合运用所学知识，认真贯彻执行我国电力工业设计有关的方针、政策，理论联系实际，在老师的指导下完成了PG新校区10KV变电所的设计， 培养了独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为将来的工作打下坚实的基础。 在设计期间，王广、刘海昌等老师作了大量的辅导工作，帮我解决了许多在设计中所遇到的难题。王辉、孙炳海等老师也提出了很多建设性意见，使我的设计思路更加清晰。 诸位老师高尚的人格，渊博的知识，严谨的治学态度和忘我的工作精神使我感到无比的钦佩。在此，向诸位老师表示崇高的敬意和衷心的感谢。 在本次设计及论文的写作过程中，同学们也在资料和工具方面鼎力相助，使本次设计如期顺利完成。在此过程中许多同学也提出了很多宝贵的意见，在此也一并表示感谢。 再次感谢诸位老师的悉心指导和同学的关怀帮助。此次设计虽充分采纳了老师和同学们的经验和意见，几经修改，但由于是初次设计，难免不能很好的理解老师们的教诲和同学们的建议，这就使本次设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请诸位老师和同学批评指正。 - 26 - 参 考 资 料 [1] 中国建筑工业出版社编.电气设计规范.中国建筑工业出版社 1996(6) [2] 朱林根主编.民用建筑变配电设计.中国建筑工业出版社 2004(4) [3] 航空工业部第四规划设计研究院等编.工厂配电设计手册.水利电力出版社 2001 [4] 雍静主编.供配电系统.机械工业出版社 2004(9) [5] 熊信银主编.发电厂电气部分(第三版).中国电力出版社 2004(8) [6] 焦留成主编.芮静康主审.供配电设计手册.中国计划出版社 1999(7) [7] 中国电器工业协会 《输配电设备手册》编辑委员会编.输配电设备手册.机械工业出版社 2000(4) [8] 丁毓山 雷振山主编.中小型变电所实用设计手册.中国水利水电出版社 2000(6) [9] 周文俊主编.电气设备实用手册(上、下). 中国水利水电出版社 1999 (1) [10] 电力系统分析.水利电力出版社. [11] 贺家李等.电力系统继电保护原理. 水利电力出版社. [12] 水利电力部西北电力设计院编.电力工程电气设计手册. 中国电力出版社 1989 [13] 电力工业部西北电力设计院编.电力工程电气设备手册. 中国电力出版社 1998 [14] 水利电力部西北电力设计院.发电厂变电所电气接线盒布置(上、下). 水利电力出版 社. [15] 杨宛辉等. 《发电厂电气部分》设计计算资料.西北工业出版社. [16] 杨宛辉等.发电厂、变电所电气一次部分设计参考图册. [17] 电力系统继电保护与自动装置整定计算. 水利电力出版社. [18] 电力系统设计技术规程(试行)SD131-84. 中国电力出版社. [19] 变电所总布置设计技术规定(试行)SDGJ63-84. 中国电力出版社. [20] 导体和电器选择设计技术规定SDGJ14-86. 中国电力出版社. [21] 电力设备过电压保护设计规程SDJ7-79. 水利电力出版社. [22] 电力设备接地设计技术规程SDJ8-97. 水利电力出版社. [23] 继电保护和安全自动装置技术规程SDJ6-83.水利电力出版社. [24] 电力勘测设计制图统一规定SDGJ34-83. 水利电力出版社. [25] 10kV及以下变电所设计规范GB50053,94. 中华人民共和国建设部 - 27 - 附录1 负荷统计与计算 负荷计算总表 表A1.1 负荷计算总表 - 28 - 一、点式宿舍楼 表A1.2 点式宿舍楼的负荷统计与计算 - 29 - 二、条式宿舍楼 表A1.3 条式宿舍楼的负荷统计与计算 - 30 - 三、系管楼 表A1.4 系馆楼的负荷统计与计算 - 31 - 四、教学楼 表A1.5 教学楼的负荷统计与计算 - 32 - 五、实验楼 表A1.6 实验楼的负荷统计与计算 - 33 - 六、行政楼 表A1.7 行政楼的负荷统计与计算 - 34 - 七、教工家属楼 (1—30) 表A1.8 教工家属楼的负荷统计与计算 注:tgΦ相同，故计算数据可以相加。 八、研究生公寓楼 表A1.9 研究生公寓楼楼的负荷统计与计算 - 35 - 九、图书馆 表A1.10 图书馆的负荷统计与计算 - 36 - 十、其它负荷 表A1.11 其它负荷的负荷统计与计算 - 37 - 无功功率补偿前，各台变压器负荷分配表 表A1.12 无功功率补偿前，各台变压器负荷分配表 - 38 - 附录2 无功功率补偿和变压器选型 取有功负荷系数α=0.75,无功负荷系数β=0.82.本设计均使用BW0.4-14-1型电容 器,Qr=14kvar 计算过程如下: 一、1,变压器处的平均功率因数为 cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc)1,( ,(10.82 701.32)0.75 760.3 12 0.71 Qc2 ) Pc 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以需要进行无功功 率补偿，计算过程如下: tg av1 tg(arccos0.71) 0.9918 tg av2 tg(arccos0.85) 0.6197 需补偿的容量为 Qcc Pav(tg av1,tg av2) 0.75 760.3 (0.9918,0.6197) 212.18kvar 需装设的电容器个数为 N Qccr 212.18kkvar 15 考虑三相均衡分配，装设15个，每相5个，此时并联电容器的实 际值为 15 14 210kvar 补偿后实际平均功率因数为 cos av Pav SavPavPav,(Pavtg av1,Qcc)20.75 760.3kW (0.75 760.3),(0.75 760.3 0.9918,210)kVA222 0.85 此值满足要求。 二、2,变压器处的平均功率因数为 - 39 - cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc) 1,( Qc2 ) Pc ,( 10.82 842.32 ) 0.75 933.9 1.4044 0.71 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以需要进行无功功 率补偿，计算过程如下: tg av1 tg(arccos0.71) 0.9918 tg av2 tg(arccos0.85) 0.6197 需补偿的容量为 Qcc Pav(tg av1,tg av2) 需装设的电容器个数为 0.75 933.9 (0.9918,0.6197) 260.63kvar N Qccr 260.63kkvar 19 考虑三相均衡分配，装设21个，每相7个，此时并联电容器的实 际值为 21 14 294kvar 补偿后实际平均功率因数为 cos av Pav Sav Pav Pav,(Pavtg av1,Qcc)2 0.75 933.9kW (0.75 933.9),(0.75 933.9 0.9918,294)kVA 2 2 2 0.87 此值满足要求。 三、3,变压器处的平均功率因数为 cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc) 1,( ,( 10.82 828.22 ) 0.75 924.9 1 0.71 1.3995 Qc2 ) Pc 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以需要进行无功功 率补偿，计算过程如下: tg av1 tg(arccos0.71) 0.9918 tg av2 tg(arccos0.85) 0.6197 - 40 - 需补偿的容量为 Qcc Pav(tg av1,tg av2) 0.75 924.9 (0.9918,0.6197) 258.12kvar 需装设的电容器个数为 N Qccr 258.12kkvar 19 考虑三相均衡分配，装设21个，每相7个，此时并联电容器的实 际值为 21 14 294kvar 补偿后实际平均功率因数为 cos av Pav Sav Pav Pav,(Pavtg av1,Qcc)2 0.75 924.9kW (0.75 924.9),(0.75 924.9 0.9918,294)kVA 2 2 2 0.87 此值满足要求。 四、4,变压器处的平均功率因数为 cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc) 1,( ,( 10.82 4502 ) 0.75 929 1 0.88 1.1316 Qc2 ) Pc 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以此值满足要求。 五、5,变压器处的平均功率因数为 cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc) 1,( ,( 10.82 596.22 ) 0.75 677 1 0.72 1.3882 Qc2 ) Pc 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以需要进行无功功 率补偿，计算过程如下: tg av1 tg(arccos0.72) 0.9639 - 41 - tg av2 tg(arccos0.85) 0.6197 需补偿的容量为 Qcc Pav(tg av1,tg av2) 0.75 677 (0.9639,0.6197) 174.77kvar 需装设的电容器个数为 N Qccr 174.77kkvar 13 考虑三相均衡分配，装设15个，每相5个，此时并联电容器的实 际值为 15 14 210kvar 补偿后实际平均功率因数为 cos av Pav SavPavPav,(Pavtg av1,Qcc)20.75 677kW (0.75 677),(0.75 677 0.9639,210)kVA222 0.88 此值满足要求。 六、6,变压器处的平均功率因数为 cos av Pav Pc 22Sav( Pc),( Qc)1,( ,(10.82 539.32)0.75 718.8 1 0.771.2934 Qc2) Pc 由于电力系统要求0.38KV的电能用户的功率因数应达到0.85以上，所以需要进行无功功 率补偿，计算过程如下: tg av1 tg(arccos0.77) 0.8286 tg av2 tg(arccos0.85) 0.6197 需补偿的容量为 Qcc Pav(tg av1,tg av2) 0.75 718.8 (0.8286,0.6197) 112.62kvar 需装设的电容器个数为 N QccQr 112.62kkvar 8 - 42 - 考虑三相均衡分配，装设9个，每相3个，此时并联电容器的实 际值为 9 14 126kvar 补偿后实际平均功率因数为 cos av Pav Sav Pav Pav,(Pavtg av1,Qcc)2 0.75 718.8kW (0.75 718.8),(0.75 718.8 0.8286,126)kVA 2 2 2 0.86 此值满足要求。 七、由以上无功功率计算，得出无功功率补偿表 八、各变压器无功功率补偿后，负荷分配表 表A2.2 各变压器无功功率补偿后，负荷分配表 注:表中Qc′=Qc-Qcc - 43 - 九、 在各变压器无功功率补偿后，要对各变压器选型。在选型过程中，考虑到学校的现状和今后的发展，1,、2,变压器采用变电所形式，3,、4,、5,、6,变压器采用箱式变电站。由此得出 注:6,变压器中含有图书馆消防负荷(二级)，若6,变压器出现故障，应先断开5,, 、6变压器中三级负荷部分，然后闭合母联断路器，以保证二级负荷的正常供电。 - 44 - 十、 1,-6,电力变压器技术数据 ,, 表A2.4 1-6电力变压器技术数据 - 45 - 附录3 短路电流计算 一、1,变压器 uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1250kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即 Sk=? 1. 高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km 确定基准电流值 IB SB UB 5.5kA 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 K1 图A3.1 ? 电缆电路 XL, ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3)UB 100 x0l 0.08 5 0.36 2SB10.52 IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish (3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA - 46 - (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA ?三相短路容量 SK1 2. 低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T24002) 0.09 0.5 () 0.073Ur1 T10.5 10 Ur2 T2400) 0.08 0.5 ()2 0.063Ur1 T10.5 10(3) SB100 277.8MVA X, 0.36 XL x0l( ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 5.76 ZT 100Sr2 T10012502 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 5.762,1.232 5.63 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 - 47 - 22 PkUr2 TSr T2212 4002 1.23 12502 RT XT RL XL K2 图A3.2 计算K2短路电路总阻抗 R RT,RL 1.23,0.07 1.3 X XT,XL 5.63,0.06 5.69 Z R ,X .32,5.692 5.8422 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 5.84kA 39.5kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 39.5kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 5.69 4.4，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.3 4-8,得Ksh=1.48。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.48 39.5kA 82.7kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2 二、2,变压器 (3)(3),2(Ksh,1)2 39.5,2(1.48,1)2 39.5 1.21 47.7kA Ur2 T IK2(3) 3 0.4kV 39.5kA 27.4MVA - 48 - uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1250kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即 Sk=? 1.高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km 确定基准电流值 IB SB UB 5.5kA 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 K1 ? 电缆电路 XL, 图A3.3 UB 100 x0l 0.08 5 0.36 2SB10.52 ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3) IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish(3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA - 49 - ?三相短路容量 SK1 2.低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T24002) 0.09 0.5 () 0.073Ur1 T10.5 10(3) SB100 277.8MVA X, 0.36 U4002XL x0l(r2 T)2 0.08 0.5 () 0.063Ur1 T10.5 10 ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 5.76 ZT 100Sr2 T10012502 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 5.762,1.232 5.63 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XT XL K2 RT RL - 50 - 22 PkUr2 TSr T2212 4002 1.23 21250 图A3.4 计算K2短路电路总阻抗 R RT,RL 1.23,0.07 1.3 X XT,XL 5.63,0.06 5.69 Z R ,X .32,5.692 5.8422 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 5.84kA 39.5kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 39.5kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 5.69 4.4，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.3 4-8,得Ksh=1.48。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.48 39.5kA 82.7kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2 (3)(3),2(Ksh,1)2 39.5,2(1.48,1)2 39.5 1.21 47.7kA Ur2 T IK2(3) 3 0.4kV 39.5kA 27.4MVA 三、3,变压器 uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1250kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即Sk=? 1.高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km - 51 - 确定基准电流值 IB SB UB 5.5kA 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XL, K1 图A3.5 ? 电缆电路 XL, ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3)UB 100 x0l 0.08 5 0.36 SB10.522 IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish(3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA ?三相短路容量 - 52 - SK1 (3) SB100 277.8MVA X, 0.36 2.低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T2400) 0.09 0.5 ()2 0.073Ur1 T10.5 10 Ur2 T2400) 0.08 0.5 ()2 0.063Ur1 T10.5 10 XL x0l( ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 5.76 ZT 100Sr2 T10012502 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 5.762,1.232 5.63 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XT XL K2 RT RL 图A3.6 22 PkUr2 TSr T2212 4002 1.23 12502 计算K2短路电路总阻抗 - 53 - R RT,RL 1.23,0.07 1.3 X XT,XL 5.63,0.06 5.69 Z R ,X .32,5.692 5.8422 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 5.84kA 39.5kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 39.5kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 5.69 4.4，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.3 4-8,得Ksh=1.48。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.48 39.5kA 82.7kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2 (3)(3),2(Ksh,1)2 39.5,2(1.48,1)2 39.5 1.21 47.7kA Ur2 T IK2(3) 3 0.4kV 39.5kA 27.4MVA 四、4,变压器 uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1250kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即Sk=? 1.高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km 确定基准电流值 IB SBUB 5.5kA - 54 - 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 K1 ? 电缆电路 XL, 图A3.7 UB 100 x0l 0.08 5 0.36 2SB10.52 ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3) IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish(3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA ?三相短路容量 SK1 - 55 - (3) SB100 277.8MVA X, 0.36 2.低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T24002) 0.09 0.5 () 0.073Ur1 T10.5 10 U4002XL x0l(r2 T)2 0.08 0.5 () 0.063Ur1 T10.5 10 ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 5.76 ZT 100Sr2 T10012502 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 5.762,1.232 5.63 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XT XL K2 RT RL 图A3.8 22 PkUr2 TSr T2212 4002 1.23 21250 计算K2短路电路总阻抗 - 56 - R RT,RL 1.23,0.07 1.3 X XT,XL 5.63,0.06 5.69 Z R ,X .32,5.692 5.8422 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 5.84kA 39.5kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 39.5kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 5.69 4.4，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.3 4-8,得Ksh=1.48。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.48 39.5kA 82.7kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2 (3)(3),2(Ksh,1)2 39.5,2(1.48,1)2 39.5 1.21 47.7kA Ur2 T IK2(3) 3 0.4kV 39.5kA 27.4MVA 五、5,变压器 uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1000kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即Sk=? 1.高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km 确定基准电流值 IB SB UB 5.5kA - 57 - 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 K1 ? 电缆电路 XL, 图A3.9 UB 100 x0l 0.08 5 0.36 2SB10.52 ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3) IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish(3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA ?三相短路容量 SK1 - 58 - (3) SB100 277.8MVA X, 0.36 2.低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T24002) 0.09 0.5 () 0.073Ur1 T10.5 10 U4002XL x0l(r2 T)2 0.08 0.5 () 0.063Ur1 T10.5 10 ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 7.2 ZT 100Sr2 T10010002 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 7.22,1.652 7.01 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XT XL K2 RT RL 图A3.10 22 PkUr2 TSr T2210.3 4002 1.65 21000 计算K2短路电路总阻抗 - 59 - R RT,RL 1.65,0.07 1.72 X XT,XL 7.01,0.06 7.07 Z R ,X .722,7.072 7.2822 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 7.28kA 31.7kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 31.7kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 7.07 4.1，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.72 4-8,得Ksh=1.46。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.46 31.7kA 65.4kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2 (3)(3),2(Ksh,1)2 31.7,2(1.46,1)2 31.7 1.19 37.8kA 3Ur2 T IK2(3) 0.4kV 31.7kA 22MVA 六、6,变压器 uk,=4.5,?Pk=12kW,Sr?T=1000kVA,变压器高压侧设为无限大容量电源，即Sk=? 1.高压侧 ? 选定功率基值SB=100MVA UB?=10.5kV l=5km x0=0.08Ω/km 确定基准电流值 IB SB UB 5.5kA - 60 - 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 K1 ? 电缆电路 XL, 图A3.11 UB 100 x0l 0.08 5 0.36 2SB10.52 ? 求K1点的短路总阻抗及三相短路电流和容量 ?总阻抗标幺值 X,?=XL,=0.36 ?三相短路电流周期分量有效值 IK1(3) IB1X, 5.0.36 15.28kA ?其它三相短路电流 I (3) I (3) IK1(3) 15.28kA 工程上对Ksh的取值通常为: 对L较大的中高压系统，取Ksh=1.8,则 ish(3) 2IK1Ksh 2 15.28 1.8 38.9kA (3) Ish I (3),2(Ksh,1)2 15.28 ,2(1.8,1)2 15.28 1.51 23.07kA ?三相短路容量 SK1 - 61 - (3) SB100 277.8MVA X, 0.36 2.低压侧 l=0.5km x0=0.08Ω/km r0=0.09Ω/km Ur1?T=10.5kV Ur2?T=0.4kV 计算短路电路各元件的阻抗，单位为mΩ ? 电力电缆的阻抗 RL r0l(Ur2 T24002) 0.09 0.5 () 0.073Ur1 T10.5 10 U4002XL x0l(r2 T)2 0.08 0.5 () 0.063Ur1 T10.5 10 ? 电力变压器的阻抗 uk%Ur2 T4.54002 7.2 ZT 100Sr2 T10010002 电力变压器的电阻 RT 电力变压器的电抗 XT ZT,RT 7.22,1.652 7.01 ? 绘短路等效电路如下图所示，图上标出元件的电抗标幺值，并标出短路计算点。 XT XL K2 RT RL 图A3.12 22 PkUr2 TSr T2210.3 4002 1.65 21000 计算K2短路电路总阻抗 - 62 - R RT,RL 1.65,0.07 1.72 X XT,XL 7.01,0.06 7.07 Z R ,X .722,7.072 7.2822 ? K2点三相短路电流(周期分量有效值) IK2(3) Uav Z 4003 7.28kA 31.7kA ? 三相短路次暂态电流和稳态电流 I (3) I (3) IK2(3) 31.7kA ? 三相短路全电流冲击值 根据X R 7.07 4.1，查《供配电系统》(雍静主编，机械工业出版社)P95图1.72 4-8,得Ksh=1.46。则 ish(3) 2KshIK2(3) 2 1.46 31.7kA 65.4kA 短路冲击电流有效值 Ish IK2 ? 三相短路容量 SK2(3)(3),2(Ksh,1)2 31.7,2(1.46,1)2 31.7 1.19 37.8kA 3Ur2 T IK2(3) 0.4kV 31.7kA 22MVA 七、短路电流计算统计表 表A3.1 短路电流计算统计表 - 63 - 附录4 电气设备选择 选择高压电器时应校验的项目 表A4.1 选择高压电器时应校验的项目 - 64 - 注:1.表中“?”为选择电器应进行校验的项目。 2.此表是按电气设备用于50HZ的情况，用于其它频率时对频率也要检验。 一、各变压器高压侧计算电流如下表 表A4.2 各变压器高压侧计算电流 - 65 - 注:变压器最大有功损耗: PT P0, Pk( Sc2 ) Sr I0ukSc2 ,() 变压器最大无功损耗: QT Sr 100100Sr 1. 开关电器选择应符合的基本条件: 开关电器的选择具有共通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠工作，还应保证系统故 障时，能承受短时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电路分断能力的要求， 因此，开关电器的选择应符合下列基本条件: 1)满足工作电压要求 即 Ur UN - 66 - Ur—开关电器额定电压 UN—系统的标称电压 2)满足工作电流要求 即 Ir Ic Ir—开关电器额定电流 Ic—开关电器装设处的计算电流 3)满足工作环境要求 选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如:温度、风速、 湿度、污秽、 海拔、地震烈度等。 4)满足短路故障时的动稳定要求 即 imax ish imax—开关电器的极限通过电流峰值 ish—开关电器安装处的 三相短路冲击电流 5)满足短路故障时的热稳定要求 即 It t I tim It—开关电器的t秒热稳定电流有效值 I —开关电器安装处 的三相短路电流有效值 tim—假想时间 6)断路器应能分断最大短路电流 Ibr Ik max,3,22 Ibr—断路器的额定分断电流 Ik max,3,—断路器安装处最大运行方式下三相短路电流有效值 2. 电流互感器选择应符合的基本条件 1)满足工作电压要求 即 Ur UN Ur—电流互感器器额定电压 - 67 - UN—系统的标称电压 2)满足工作电流要求 应对一、二次侧分别考虑 即 Ir1 Ic Ic—线路计算电流 3)电流互感器的动稳定应满足的条件为 imax ish imax—电流互感器的极限通过电流峰值 ish—电流互感器安装处 的三相短路冲击电流 4)电流互感器的热稳定应满足的条件为 It t I tim It—电流互感器的t秒热稳定电流有效值 I —电流互感器安装 处的三相短路电流稳态值 22 二、高压侧设备选型与校验 ? 断路器的选择与校验 选用ZN15-10/1000型真空断路器 表A4.3 断路器的选择与校验 - 68 - 由上表可知，所选断路器满足要求。 ? 隔离开关的选择与校验 选用GN19-10/630型户 UN—系统的标称电压 - 69 - 由此可知，所选电压互感器满足要求。 ? 电力电缆的选择与校验 中压线路由于距系统较近，短路电流大且故障切除时间较长，但其上负荷电流较小，线缆 选择的主要矛盾是能否承受短时短路电流的作用，即热稳定问题。因此，一般用热稳定条件 来确定线缆截面。 按热稳定条件来确定线缆截面: Amin I Ctim 该高压侧线缆选用10kV三芯铜导体交联聚乙烯绝缘电力电缆 查《供配电系统》P130表5-1可得，热稳定系数 C 135AS mm,2 假设tim 4，则 Amin 15.28 1000 4 226mm2 135 故应选择的电缆如下表 表A4.6 电力电缆的选择与校验 ? 母线的选择与校验 母线截面选择按导体长期发热允许电流或允许载流量选择，即 KIal Imax Imax—导体所在回路最大持续工作电流(A) Ial—导体允许的电流 K—裸导体额定电流在不同海拔高度及环境温度下的综合修正系数，此处取K 0.94 则 - 70 - Imax Ic1,Ic2,Ic3,Ic4,Ic5,Ic6 由此选择如下母线 53.8,64.6,63.6,61.3,46.4,49.4 339.1 表A4.7 母线的选择与校验 ? 高压熔断器的选择与校验 选用RN2-10型户内高压限流熔断器，满足Ur=UN的条件 三、低压侧设备选型与校验 ? 断路器的选择与校验 低压侧计算电流见第二章相应 表格 关于规范使用各类表格的通知入职表格免费下载关于主播时间做一个表格详细英语字母大小写表格下载简历表格模板下载 1,变压器选用3WE538抽屉式低压断路器 由上表可知，所选断路器满足要求。 2,、3,、4,、5,、6,变压器二次侧断路器的选择与校验同1,变压器，得出下表 , , , , , 选用QP1600低压隔离开关 表A4.10 隔离开关的选择与校验 - 71 - 由上表可知，所选隔离开关满足要求。 2,、3,、4,、5,、6,变压器二次侧隔离开关的选择与校验同1,变压器，得出下表 , , , , , ? 电流互感器的选择与校验 ? 电力电缆的选择与校验 该低压侧线缆选用0.6/1kV三芯铜导体交联聚乙烯绝缘电力电缆 表A4.13 电力电缆的选择与校验 母线截面选择按导体长期发热允许电流或允许载流量选择，即 - 72 - KIal Imax Imax—导体所在回路最大持续工作电流(A) Ial—导体允许的电流 K—裸导体额定电流在不同海拔高度及环境温度下的综合修正系数，此处取K 0.94 表A4.14 母线的选择与校验 经上表校验，满足KIal Imax条件，因此所选母线满足要求。 附录5 变压器保护的整定与计算 - 73 - 由主结线图可知,六台变压器1,、2,、3,、4,、5,、6,在正常工作条件下都是分列运行。所以其变压器在最大运行方式和最小运行方式下的短路电流是相同的。 在三相交流系统中可能发生的短路故障主要有三相短路、两相短路和单相短路(包括单相接地故障)，通常，三相短路电流最大。当短点发生在发电机附近时，两相短路电流可能大于三相短路电流;当短路点靠近中性点接地的变压器时，单相短路电流也有可能大于三相短路电流。 一、1,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1(3) 15.28kA和 IK max2(3) 39.5kA;变压器在最小运行 (3)方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1 IK min2(3) 15.28kA和 39.5kA Sr 1250kVA 图A5.1 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统， 对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。 此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1250 10A 108.3A，由互感器百分之十误差曲线，或 根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA 200 40 5 - 74 - (1.5~2)Il max，取5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 ? 定时限过电流保护: 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 108.3A 153A Kre0.85 继电器动作电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 108.3A 3.8A KreKTA0.85 40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 4.0A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 40 4.0A 160A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s 保护灵敏度: Ks Ik min 2 Iop 1 (2) 0.87 39.5 10000.4() 8.6 1.5 16010 满足要求。 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 39.5 1000 ( 2054A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)2054 Ik max 2 A 51A KTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 40A 2200A 保护灵敏度 - 75 - I Ks k min 1 Iop 1 满足要求。 (2) 0.87 15.28 1000 6.04 1.5 2200 2. 单相短路保护 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短 路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.40,5.6022kA 69.3kA U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 69.3kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11250 K ()A 93.4A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.853 10 93.4 KKA 2.3A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 69.3 10000.4() 17.3 1.5 16010 - 76 - 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 40A 100A 4. 温度保护 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 二、2,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1(3) 15.28kA和 IK max2(3) 39.5kA;变压器在最小运行 (3)方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1 IK min2(3) 15.28kA和 39.5kA Sr 1250kVA 图A5.2 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统， 对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。 此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1250 3 10A 108.3A，由互感器百分之十误差曲线， 或根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA (1.5~2)Il max，取5200 40 5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 - 77 - ? 定时限过电流保护: 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 108.3A 153A Kre0.85继电器动作电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 108.3A 3.8A KreKTA0.85 40为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 4.0A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 40 4.0A 160A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s 保护灵敏度: Ks Ik min 2 Iop 1 (2) 0.87 39.5 10000.4() 8.6 1.5 16010 满足要求。 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 39.5 1000 ( 2054A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)2054 Ik max 2 A 51A KTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 40A 2200A 保护灵敏度 I Ks k min 1 Iop 1 (2) 0.87 15.28 1000 6.04 1.5 2200- 78 - 满足要求。 2. 单相短路保护 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.40,5.6022kA 69.3kA U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 69.3kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11250 K ()A 93.4A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.853 10 93.4 KKA 2.3A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 40A 100A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 69.3 10000.4() 17.3 1.5 16010 4. 温度保护 - 79 - 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 三、3,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1(3) 15.28kA和 IK max2(3) 39.5kA;变压器在最小运行 (3)方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1 IK min2(3) 15.28kA和 39.5kA Sr 1250kVA 图A5.3 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统，对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1250 10由互感器百分之十误差曲线，或A 108.3A， (1.5~2)Il max，取5根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA 200 40 5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 ? 定时限过电流保护: - 80 - 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 108.3A 153A Kre0.85继电器动作 电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 108.3A 3.8A KreKTA0.85 40为便于继电 器整定，取继电器整定值 Iop k 4.0A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 40 4.0A 160A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s 保护灵敏 度: Ks Ik min 2 Iop 1 (2) 0.87 39.5 10000.4() 8.6 1.5 16010 满足要求。 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 39.5 1000 ( 2054A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)2054 Ik max 2 A 51A KTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 40A 2200A 保护灵敏度 I Ks k min 1 Iop 1 满足要求。 2. 单相短路保护 (2) 0.87 15.28 1000 6.04 1.5 2200- 81 - 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短 路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.40,5.6022kA 69.3kA U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 69.3kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11250 K ()A 93.4A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.853 10 93.4 KKA 2.3A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 40A 100A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 69.3 10000.4() 17.3 1.5 16010 4. 温度保护 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 - 82 - 四、4,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1(3) 15.28kA和 IK max2(3) 39.5kA;变压器在最小运行 (3)方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1 IK min2(3) 15.28kA和 39.5kA Sr 1250kVA 图A5.4 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统，对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1250 10由互感器百分之十误差曲线，或A 108.3A， (1.5~2)Il max，取5根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA 200 40 5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 ? 定时限过电流保护: 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 108.3A 153A Kre0.85 继电器动作电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 108.3A 3.8A KreKTA0.85 40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 4.0A - 83 - 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 40 4.0A 160A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s 保护灵敏度: Ks Ik min 2 Iop 1 (2) 0.87 39.5 10000.4() 8.6 1.5 16010 满足要求。 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 39.5 1000 ( 2054A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)2054 Ik max 2 A 51A KTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 40A 2200A 保护灵敏度 I Ks k min 1 Iop 1 满足要求。 (2) 0.87 15.28 1000 6.04 1.5 2200 2. 单相短路保护 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短 路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.40,5.6022kA 69.3kA - 84 - U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 69.3kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11250 K ()A 93.4A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.853 10 93.4 KKA 2.3A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA40 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 40A 100A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 69.3 10000.4() 17.3 1.5 16010 4. 温度保护 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 五、5,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1 (3) 15.28kA和 IK max2- 85 - (3) 31.7kA;变压器在最小运行 方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1IK min2(3)(3) 15.28kA和 31.7kA Sr 1000kVA 图A5.5 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统，对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1000 3 10A 86.6A，由互感器百分之十误差曲线，或 根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA (1.5~2)Il max，取5150 30 5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 ? 定时限过电流保护: 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 86.6A 123A Kre0.85 继电器动作电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 86.6A 4.1A KreKTA0.85 30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 4.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 30 4.5A 135A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s - 86 - 保护灵敏度: Ks Ik min 2 Iop 1 (2) 0.87 31.7 10000.4() 8.2 1.5 13510 满足要求。 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 31.7 1000 ( 1648A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)1648 Ik max 2 A 54.9A KTA30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 30A 1650A 保护灵敏度 I Ks k min 1 Iop 1 满足要求。 (2) 0.87 15.28 1000 8.06 1.5 1650 2. 单相短路保护 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短 路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.9,722kA 55.1kA U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 - 87 - X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 55.1kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11000 K ()A 74.7A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.85 10 74.7 KKA 2.49A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 30A 75A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 55.1 10000.4() 16.3 1.5 13510 4. 温度保护 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 六、6,变压器 此变压器采用D,yn11接线，下一级线路上定时限过电流保护动作时间为 0.5s。由前面短路电流计算可知，变压器在最大运行方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为 IK max1(3) 15.28kA和 IK max2(3) 31.7kA;变压器在最小运行 (3)方式下一次侧和二次侧的三相短路电流分别为IK min1 IK min2(3) 15.28kA和 31.7kA - 88 - Sr 1000kVA 图A5.6 需要对变压器进行相间短路、单相短路、过负荷匝间短路保护。 1. 相间短路保护 ? 确定保护装置的接线方式:由于变压器一次侧为中性点不接地系统， 对其进行相间短路保护可采用二互感器二继电器的不完全星形接线。此时接线系数Kkx为1。 ? 确定电流互感器变比:因为线路上的最大负荷电流为 Il max 1.5Ir T 1.5 1000 10A 86.6A，由互感器百分之十误差曲线，或 根据经验取值法，即电流互感器变比KTA KTA (1.5~2)Il max，取5150 30 5 ? 用电磁型继电器进行保护，保护装置原理接线图与线路保护类似。 ? 定时限过电流保护: 保护一次侧动作电流 Iop 1 Krel1.2Il max 86.6A 123A Kre0.85 继电器动作电流 Iop k KrelKKX1.2 1Il max 86.6A 4.1A KreKTA0.85 30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 4.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 30 4.5A 135A 保护装置的动作时间为 t1 t2, t 0.5s,0.5s 1.0s 保护灵敏度: Ks 满足要求。 - 89 - Ik min 2Iop 1 (2) 0.87 31.7 10000.4() 8.2 1.5 13510 ? 速断保护: 一次侧动作电流 Iop 1 KrelIk max 2 (3) 0.4)A 10 1.3 31.7 1000 ( 1648A 继电器动作电流 Iop k KrelKKX (3)1648 Ik max 2 A 54.9A KTA30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 55A 则一次侧的实际动作电流 Iop 1 55 30A 1650A 保护灵敏度 I Ks k min 1 Iop 1 满足要求。 (2) 0.87 15.28 1000 8.06 1.5 1650 2. 单相短路保护 以变压器一次侧的过电流保护兼作单相短路保护。根据《供配电系统》P116 计算单相短 路保护Ik，得 IK2(1)(1) U s Z p U sR p,X p22 400.9,722kA 55.1kA U s—短路点所在电网平均相电压 R p—相保电阻 X p—相保电抗 Z p—相保阻抗 - 90 - 则 Ik max 2(1) Ik min 2(1) 55.1kA 故可求出单相短路保护灵敏度: 满足要求。 3. 过负荷保护 1.11000 K ()A 74.7A 保护一次侧动作电流 Iop 1 relIr T Kre0.85 10 74.7 KKA 2.49A 继电器动作电流 Iop k relKXIr T KreKTA30 为便于继电器整定，取继电器整定值 Iop k 2.50A 则一次侧的实际动作电流为 Iop 1 2.50 30A 75A Ks Ik min 2Iop 1 (1) 55.1 10000.4() 16.3 1.5 13510 4. 温度保护 在变压器绕组中设置温度传感器，进行温度保护，当温度升高到一定程度时，发出超温报警信号;当温度继续升高到一定程度时，动作于断路器跳闸。 - 91 - 附录6 防雷设计 一、防雷等级的确定 建筑物应根据它的重要性、使用性质、发生事故的可能性和后果确定其防雷等级，根据民用建筑物和工业建筑物的要求，防雷等级应分为三级，在设计时应调查土壤、气象、环境以及被保护建筑物情况，确定防雷装置的形式及其布置，做到安全可靠，技术先进，经济合理。 1 预计雷击次数的计算: N kNgAe k—校正系数，因变电所位于山上，故取 k 1.5 Ng—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度 次/km2a ,, Ae—与建筑物接收相同雷击次数的等效面积 km2a ,, 2 雷击大地的年平均密度计算公式 Td Ng 0.0241.3 式中 Td—年平均雷暴日，根据平顶山气象台资料，Td 30 3 建筑物的等效面积Ae应该是实际面积向外扩大以后的等效面积。 当建筑物高度H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算 ,H D H200 Ae LW,2,L,W, H200,H, H,200,H, 10,6 式中 D—建筑物每边的扩大宽度 L、W、H—分别为建筑物的长、宽、高,m, 变电所的L 25.2m、W 7.5m、H 33m(包含山的高度) Ae LW,2,L,W, H200,H, H,200,H, 10,6 ,189,65.4 74.2,17304.5, 10,6 22346.2 10,6 0.02 25.2 7.5,2,25.2,7.5, 200,33,3.14 33 ,200,33, 10,6 又因为 Ng 0.024Td1.3 0.024 301.3 2 - 92 - 则 N kNgAe 1.5 2 0.02 0.06次/a 根据《建筑电气施工与设计》，对于住宅、办公楼等一般性民用建筑物，当预计雷击次数小于或等于0.3次/a而大于或等于0.06次/a时，属于三类防雷建筑物 二、第三类防雷建筑物的防雷措施 (一)第三类防雷建筑物防直击雷的揩施,宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按本规范附录二的规定沿屋角、屋背、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×l6m的网格。 平屋面的建筑物,当其宽度不大于20m时,可仅沿网边敷设一圈避雷带。每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω,但对建筑物防雷设计规范(GB50057-94)第2.0.4条二款所规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时,两者间在地中的距离不应小于2m。在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下,接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。 当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础? 利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。。除主筋外可计人箍筋的表面积。当土壤电阻率ρ小于或等于300Ω?rn时,在防雷的接地装置同其它接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下,防雷的接地装置可不计及接地电阻值其接地体 突出屋面的物体的保护方式应符合本规范第3.3.2条的规定。 (二)防雷电波侵入的措施,应符合下列要求: 对电缆进出线,应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。其冲击接地电阻不宜大于30Ω。 - 93 - 三、采取的措施 根据计算和上述规定本变电所为三类防雷建筑物。本变电所的防雷接闪器采用避雷带。在建筑物的屋角、屋脊和女儿墙上装设 10?的镀锌圆钢，在屋面上设置不大于20×20米的网格作避雷接闪器，建筑物及突出屋面的物体均应处于接闪器的保护范围内。屋面的所有金属物体都应与屋面避雷带用 10?镀锌圆钢相连。 接地体的埋设:圆钢或扁钢的尺寸一般采用 19或 25mm;管钢SC50mm;角钢用 40 40 4或 50 50 5,mm,。通常2,5根为一组，每根长2.5m，每两根之间距离5m。也可以沿建筑物四周砸一圈垂直接地体，在用扁钢作接地母线将其焊接。 这次设计中开关站和变电所防雷，应利用两根 10?的镀锌圆钢做防雷引下线，上下分别与屋面避雷网和接地网作可靠的电气连接，在每处引下线地面上 1.8M处作测试装置，地下0.7M处作引出线连接板以备补打人工接地体用。 - 94 -