10KV住宅小區(qū)供電系統(tǒng)設計

1、目錄摘要1緒論2第1章 負荷計算及變壓器的選擇31.1 負荷統(tǒng)計及計算31.1.1 負荷計算31.1.2 負荷統(tǒng)計表71.2 變壓器的選擇91.2.1變壓器選址的確定91.2.2 變電所位置的選擇91.2.3變壓器型號的確定及參數(shù)表10第2章 供電系統(tǒng)主接線方式的選擇及設備選型122.1 電氣主接線設計的重要性122.1.1 電氣主接線設計的重要性122.1.2 電氣主接線設計的步驟122.2 供電系統(tǒng)圖132.2.1 供電設備主接線方式的確定132.2.2 供電系統(tǒng)圖142.3 高低壓開關的選擇142.3.1 高壓開關的選擇142.3.2 低壓開關的選擇162.4 電纜截面的選擇162.4.

2、1 選擇導線截面的一般原則162.4.2 電纜型號的選擇172.5 避雷器的選擇182.5.1避雷器的分類及配置原則182.5.2對避雷器的基本要求182.5.3避雷器的選擇19第3章 短路電流計算203.1 短路計算的目的及方法步驟203.1.1 出現(xiàn)短路電流的原因及危害203.1.2 短路電流計算的目的213.1.3 短路電流計算的一般規(guī)定213.1.4 計算短路電流的方法223.2 短路電流的計算23第4章 主變壓器保護254.1變壓器常見的故障類型及不正常運行狀態(tài)254.2主變壓器的保護種類27第5章 防雷與接地305.1防雷電過電壓的保護305.2接地裝置30致謝32參考文獻33摘要

3、本次所設計的課題是住宅小區(qū)10kV供電系統(tǒng)的初步設計，具有10kV和380V兩個電壓等級，10kV一側接與110kV變電站的10kV母線，380V主要用于小區(qū)用戶的用電。本次所設計的供電系統(tǒng)是非常重要的，如果系統(tǒng)出故障了，將影響整個住宅小區(qū)的供電，所以可靠性要求很高。所以這次設計必須考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟性。本說明書通過對變電站的主接線設計，短路電流計算，主要電氣設備型號和參數(shù)的確定，電氣設備的動熱穩(wěn)定校驗，無功補償設計，防雷和過電壓保護裝置的設計較為詳細地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設計。本次設計論文是以我國現(xiàn)行的各有關規(guī)范規(guī)程等技術標準為依據(jù)，所設計是一次初步設計，根據(jù)任務書提供

4、原始資料，參照有關資料及書籍，對各種方案進行比較而得出。關鍵詞：配電室；短路計算；無功補償 ；緒論1. 課題背景隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設及改造，拉動內需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所的建設迅猛發(fā)展。在城市人口集中、高樓大廈林立、用地十分緊張的情況下，城市的高低壓線路走廊受到限制，給城市高低壓網(wǎng)絡的發(fā)展和變電所建設帶來一定困難。農(nóng)村自身的特點也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設帶來一定困難。如何設計城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設、改造中需要研究和解決的一個重要課題。變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進行變換、集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)中電能

5、傳輸必不可少的環(huán)節(jié)，起著橋梁的作用。變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，就需要做到變電所整體的穩(wěn)定、可靠并采取相應的措施提高供電可靠性和提高電能質量 。變電所結構的改進、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進、代管理的運用、隊伍素質的提高、使火電廠土建施工技術及施工組織水平也相應地隨之不斷提高。變電站是電網(wǎng)建設和電網(wǎng)絡改造中非常重要技術環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設計是我國電網(wǎng)建設的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在根據(jù)電力系統(tǒng)和城市住宅小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)

6、新建10kV的變電站。2. 設計的目的和基本要求隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常工作中。因為電能可以方便的轉化為其他形式的能源，例如：機械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化，保證產(chǎn)品質量，大幅提高勞動生產(chǎn)率。同時提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。在電力系統(tǒng)設計中，應貫徹國家個項方針政策，遵照有關的設計技術規(guī)定。從整體出發(fā)，深入論證電源布置的合理性，論證其安全可靠性和經(jīng)濟性，并對此進行必要的計

7、算。尚需注意近期與遠期的關系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調，并為電力系統(tǒng)繼電保護、安全自動裝置及以下一級電壓的系統(tǒng)設計創(chuàng)造條件。第1章 負荷計算及變壓器的選擇1.1 負荷統(tǒng)計及計算1.1.1 負荷計算小區(qū)平面圖如下：8#12 # 11 # 9 # 10 # 5 # 6 # 4 # 1 # 2 # 7 # 13 # 澡堂 3 # 餐廳 操 場配電站圖11 小區(qū)平面圖負荷計算1）用電設備組的計算負荷用需用系數(shù)法統(tǒng)計負荷，經(jīng)查相關資料可得，查出對應用電設備組的需用系數(shù)、功率因數(shù)，并計算出對應的正切值，填于負荷統(tǒng)計表8、9、10欄內；然后按公式計算用電設備的計算負荷，分別填于表的11、12、13、14內

8、。（1）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內所有宿舍樓的照明燈設備的=0.8，=0.85，則=0.8*246=196.8 KW=196.8*0.62=122 Kvar=231 KVA =606A（2）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內所有宿舍樓的風扇設備的=0.8，=0.85，則=0.8*100=80 KW=80*0.62=52 Kvar=95 KVA=249 A（3）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內所有宿舍樓的電腦設備的=0.75，=0.8，則=0.75*924=693 KW=693*0.75=519.75 Kvar=865 KVA=2272 A（4）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內所有宿舍樓的空調設備的=0.75，=0.8，則

9、=0.75*312=234 KW=234*0.75=175.5 Kvar=292.5 KVA=767 A（5）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內澡堂電動機一的=0.7，=0.8，則=0.7*11=7.7 KW=7.7*0.75=5.8 Kvar=9.6 KVA 14.6A（6經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內澡堂電動機二的=0.7，=0.8，則=0.7*11=7.7 KW=7.7*0.75=5.8 Kvar=9.6 KVA 14.6A（7）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內澡堂電動機三的=0.7，=0.8，則=0.7*5.5=3.85KW=0.75*3.85=2.9 Kvar=4.8 KVA 7.29A（8）經(jīng)查資料可得：

10、生活園區(qū)內澡堂電動機四的=0.7，=0.8，則=0.7*2.2=1.54 KW=1.54*0.75=1.2 Kvar=1.95 KVA 2.96A（9）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內餐廳的照明燈設備的=0.8，=0.85，則=0.8*3=2.4 KW=2.4*0.62=1.5 Kvar=2.83 KVA 7.43A（10）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內餐廳的電風扇設備的=0.8，=0.85，則=0.8*5=4KW=4*0.62=2.48 Kvar=4.7 KVA 12.3A（11）經(jīng)查資料可得：生活園區(qū)內餐廳的電視機設備的=0.8，=0.85，則=0.8*0.3=0.24KW=0.24*0.62=0.15

11、 Kvar=0.28 KVA 0.73A（12）全小區(qū)的負荷統(tǒng)計 全小區(qū)負荷統(tǒng)計。犟全小區(qū)內所有設備的計算負荷相加，即=196.8+80+693+234+7.7*2+3.85+1.54+2.4+4+0.24=1231.23 KW=122+52+519.25+175.5+5.8*2+2.9+1.2+1.5+2.48+0.15=888.58 Kvar 全小區(qū)的計算負荷。計算全小區(qū)0.4Kv側總的計算負荷時，應考慮各組間最大負荷的同時系數(shù)，取=0.9，=0.95。則=0.9*1231.23=1108.107 KW=0.95*888.58=844.151 Kvar=1393 KVA=0.795將計算結

12、果填入表中。提高功率因數(shù)的意義：1）提高功率因數(shù)的意義（1）提高電力系統(tǒng)的供電能力（2）減少供電網(wǎng)絡中的電壓損失，提高供電質量。（3）降低供電網(wǎng)絡中的功率損耗（4）降低企業(yè)產(chǎn)品的成本由上述原因可知，提高用戶功率因數(shù)具有重大意義，提高功率因數(shù)，對充分利用現(xiàn)有的輸電、配電及電源設備，保證供電質量，減少電能損耗，提高功率因數(shù)，降低企業(yè)成本和減少費用。2）功率因數(shù)低是無功功率大的表現(xiàn)，無功功率大會對系統(tǒng)造成如下影響： (1)使變配電的容量增加。(2)使供配電系統(tǒng)的損耗增加。(3)使電壓損失增加，線路電流越大，電壓損失也就越大。(4)使發(fā)電機的效率降低。3）提高功率因數(shù)的措施(1)提高用電設備的自然功率

13、因數(shù)。(2)采用人工補償?shù)姆椒ㄊ箍偣β室驍?shù)得以提高。4）人工補償提高功率的方法有兩種：(1)采用同步電動機補償。(2)采用并聯(lián)電容補償。電容器補償容量的計算1）電容器所需補償容量。因全小區(qū)的俄自然功率因數(shù)=0.795，低于0.92，所以應進行人工補償，補償后的功率因數(shù)應達到0.92以上，即=0.92。則全小區(qū)所需補償容量為=1108.107*（0.763-0.426）=373.4 Kvar2）電容器柜數(shù)及型號的確定。補償電容器擬采用雙星型接線，接在變電所0.4KV母線上，因此，選用14Kvar的PGJ1型的電容器。裝于電容器柜中，每柜裝6只，每柜容量為84Kvar，則電容器總柜數(shù)應為 =5由于

14、電容器柜要接在兩段母線上，為了在每段母線上構成雙星型接線，因此每段母線上的電容器也應分成相等的兩組，每組的電容器柜數(shù)應為 1.25取n=2,則電容器總柜數(shù)為N=2*3=6臺3）電容器的實際補償容量： =504 Kvar4）人工補償后的功率因數(shù):844.151-504=340.151 Kvar 1159KVA=0.95 功率因數(shù)符合要求。1.1.2 負荷統(tǒng)計表表11 負荷統(tǒng)計表序號用電設備名稱額定電壓/KV設備臺數(shù)/臺設備容量/KW需用系數(shù)功率因數(shù)cos正切值tan計算負荷安裝臺數(shù)工作臺數(shù)安裝容量工作容量有功功率/KW無功功率/Kvar視在功率/KVA計算電流/A1234567891011121

15、3141234一宿舍樓電燈風扇電腦空調22022022022082162054410831661621541308123732813312324172461009243120.80.80.750.750.850.850.80.80.620.620.750.75196.88069323412252519.3175.523195865292.560624922727671234二澡堂電動機1電動機2電動機3電動機43803803803802211111122225.52.211115.52.20.70.70.70.70.80.80.80.80.750.750.750.757.77.73.851.5

16、45.85.82.91.29.69.64.81.9514.614.67.292.96123三餐廳電燈風扇電視220220220110110680804470.4350.30.80.80.80.850.850.850.620.620.622.440.241.52.480.152.834.70.287.4312.30.731234四統(tǒng)計計算結果16200.7950.951231.231108.11888.58844.15504340.1513931159全區(qū)合計全區(qū)計算負荷電容器補償容量補償后負荷1.2 變壓器的選擇1.2.1變壓器選址的確定(1)集近負荷中心。變電站站址的選擇必須適應電力系統(tǒng)發(fā)展

17、規(guī)劃和布局的要求，盡可能靠近負荷中心。這樣，既減少了輸配電線的投資和電能的損耗，也降低了 造成事故的機率。(2)節(jié)約用地。節(jié)約工程用地是我們的國策，我們需要遵循技術經(jīng)濟合理的原則，合理布局，盡可能提高土地的利用率，凡有荒地可以利用的，不得占用耕地，凡有差地可以利用的，不得占用良田。用地要緊湊，因地制宜。(3)地質條件的要求。(4)交通運輸。(5)線路走廊。(6)避開污染地段。(7)環(huán)境保護。1.2.2 變電所位置的選擇變電所位置合適與否，將直接關系到供電的可靠性、經(jīng)濟性和安全性。因此變所的所址應符合以下幾項要求：(1) 接近負荷中心。(2) 進出線方便。(3) 接近電源側。(4) 設備吊裝、運

18、輸方便。(5) 不應設在有劇烈振動的場所。(6) 不宜設在多塵、水霧(如大型冷卻塔)或有腐蝕性氣體的場所，如無法遠離時，不應設在污源的下風側。(7) 不應設在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方或貼鄰。(8) 不應設在爆炸危險場所以內和不宜設在有火災危險場所的正上方或正下方，如布置在爆炸危險場所范圍以內和布置在與火災危險場所的建筑物毗連時，應符合現(xiàn)行的爆炸和火災危險環(huán)境電力裝置設計規(guī)范的規(guī)定。(9) 配變電所為獨立建筑物時，不宜設在地勢低洼和可能積水的場所。(10) 高層建筑地下層配變電所的位置，宜選擇在通風、散熱條件較好的場所。(11) 配變電所位于高層建筑(或其他地下建筑)的地下室時，不宜

19、設在最底層。當?shù)叵聝H有一層時，應采取適當抬高該所地面等防水措施。并應避免洪水或積水從其他渠道淹漬配變電所的可能性。1.2.3變壓器型號的確定及參數(shù)表變電所選一臺主變壓器時，主變壓器的容量還需考慮20%的余量，即 1.2*1159=1390.8 KVA根據(jù)變壓器容量的確定，可選型號為S11-1600/10型的變壓器。10KV S11系列變壓器說明：S11系列30-1600KVA/10 KV系列配電變壓器節(jié)能效果顯著，其主要特點是采用了新型鐵芯材料。磁路分布均勻，大大降低了空載激磁電流和空載損耗。提高了功率因數(shù)，改善了供電質量，由于鐵芯為全斜三接縫結構，故運行可靠、體積小、重量輕、噪聲低、工藝性好

20、，散熱好、溫升低、不吊芯結構、不污染環(huán)境、免維修、效率高。 S11-M-301600KVA三相油浸式全密封電力變壓器適用于在10KV，50Hz輸配電系統(tǒng)中，可供居民區(qū)、商業(yè)街道、工礦企業(yè)和農(nóng)村動力及照明之用。1.特點： (1)節(jié)能 S11型與原S9相比，空載損耗平均降低29.25%，空載電流降低37.9%，運行費用平均下降18.9%。 (2)使用壽命長 變壓器油箱采用全密封結構，油箱與箱沿可用螺栓聯(lián)接或焊死，變壓器油不與空氣接觸延長上使用壽命。 (3)運行可靠性高 油箱密封有關零部件進行改進，增加了可靠性，提高工藝水平以保證密封的可靠性。 (4)占地面積小 S11-M全密封變壓器油箱采用波紋散

21、熱器，當油溫發(fā)生變化時波紋板熱脹冷縮可取代儲油柜的作用，波紋板式油箱外形美觀，占地面積小。 三相油浸式電力變壓器，采用新型絕緣結構，提高了抗短路能力，鐵芯由高質量冷軋晶粒取向硅鋼片制成；高、低壓繞組選用優(yōu)質無氧銅線并采用多層圓筒式工藝結構；所有緊固件均采用特殊防松處理，機械強度高。波紋油箱殼體以自身彈性適應油的膨脹是永久性密封的油箱，已被廣泛地應用在各配電設備中。 2.正常使用條件(1)海拔高度不超過1000m； (2)最高環(huán)境溫度+40； (3)最高年平均溫度+20；(4)最高日平均溫度+30； (5)戶外最低氣溫-45； 具體參數(shù)如表12所示： 表12 所選變壓器的技術數(shù)據(jù)型號額定容量/K

22、VA額定電壓KV額定損耗KW阻抗電壓%空載電流%連接組外形尺寸mm高壓低壓空載短路長寬高S11-1600/101600100.41.61141.1Y,yn0176011401720第2章 供電系統(tǒng)主接線方式的選擇及設備選型2.1 電氣主接線設計的重要性2.1.1 電氣主接線設計的重要性發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機、變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。2.1.2 電氣主接線設計的

23、步驟1.根據(jù)下達的設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，并依據(jù)主接線的設計原則從技術上論證各方案的優(yōu)、缺點，選出23各較佳的方案。2.對擬訂的23個方案進行技術、經(jīng)濟比較，選出最好的方案。各主接線方案都應該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟比較，選年運行費用最小的作為最終方案，當然，還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。3.對電氣主接線設計的基本要求主接線應滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等要求。（1）可靠性：為了向用戶供應持續(xù)、優(yōu)質的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標準是運行實踐，要充分地做好調研工作，力求避免決策失誤，鑒于進行可靠的定量計算分析

24、的基礎數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運行可靠性高的設備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，作出切合實際的決定。（2）靈活性：電氣主接線的設計，應當在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運行要求。在調度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調配電源和負荷。在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及二次設備，并方便設備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運行和對其他用戶的供電。（3）經(jīng)濟性：方案的經(jīng)濟性體現(xiàn)在以下三個方面。采用簡單的接線方式，少用設備，節(jié)省設備上的投資。在投資初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設備用量較少的簡化接線。能緩

25、裝的設備，不提前采購裝設；在設備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低；在選擇接線方式時，要考慮到設備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置的征地費用。2.2 供電系統(tǒng)圖2.2.1 供電設備主接線方式的確定變電所的主結線是指擔負接受、變換、分配電能任務的各種電器設備之間的連接方式。主結線與供電的可靠性、操作運行的靈活性、安全性和經(jīng)濟性有著密切的關系。1.單母線結線：適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器，出線回路數(shù)少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。2.單母線分段結線：適用范圍：適用于出線回路不太多、母線故障可能性較少的變電所。大中型工礦企

26、業(yè)變電所多采用這種結線方式。3.線路變壓器組結線適用范圍：這種結線結構簡單、電氣設備少、投資省，但供電可靠性差。適用于只有三類負荷的中、小企業(yè)變電所。若能在變壓器低壓側去的備用電源時，也可對小容量的二類負荷供電。4.單斷路器雙母線結線：適用范圍：這種結線供電可靠性高、操作靈活。但所用設備多，投資大，結線復雜。多用于對供電可靠性要求高的大型工礦企業(yè)變電所和電力網(wǎng)的區(qū)域變電所。除此之外，還有橋式結線和變電所配出線的結線等等。在本次設計中，供電設備主結線方式就選擇進線開關為斷路器的線路變壓器組結線。其主結線方式如圖21所示。圖21 進線開關為斷路器的線路變壓器組結線2.2.2 供電系統(tǒng)圖10KVF6

27、#宿舍樓1#宿舍樓2#宿舍樓3#宿舍樓4#宿舍樓5#宿舍樓澡堂7#宿舍樓餐廳8#宿舍樓9#宿舍樓10#宿舍樓11#宿舍樓12#宿舍樓13#宿舍樓圖22 供電系統(tǒng)圖2.3 高低壓開關的選擇2.3.1 高壓開關的選擇KYN28A-12型鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備YN28A-12型鎧裝移開式交流金屬封閉開關設備，系3.6-12千伏三相交流50HZ單母線及母線分段系統(tǒng)的成套配電設備。主要用于發(fā)電廠、中小型發(fā)電機送電、工礦企事業(yè)配電以及電業(yè)系統(tǒng)的二次變電所的受點、送電及大型高壓電動機起動等，實行控制保護、監(jiān)測之用。產(chǎn)品特點：(1)本開關柜由固定的柜體和可抽出部件（簡稱手車）兩大部分組成。開關柜的外殼

28、和各功能單元的隔板均采用敷鋁鋅鋼板。(2)柜殼密封度高，防止設備受雜物和蟲害侵入，防護等級IP4X，斷路器室門完全打開時的防護等級為IP2X。(3)所有設備的操作均可在柜門關閉狀態(tài)下進行。(4)簡單且有效的閉鎖，可防止誤操作，符合“五防”要求。(5)開關柜可安裝成雙重柜并列，即安裝成背靠背或面對面排列。由于開關柜的安裝與調試均可在正面進行，所以可靠墻安裝的結構，這樣可滿足不同的安裝場合的需要。它的具體參數(shù)如表21所示：表21 所選高壓開關型號的技術數(shù)據(jù)序號名稱單位參數(shù)1額定電壓kv3.6, 7.2,122絕緣水平1min工頻耐受電壓Kv42/48（斷口）3雷電沖擊耐受電壓（峰值）kv75/85

29、（斷口）4額定頻率Hz505額定電流A63031506額定短時耐受電流（4s）kv20, 25 ,31.5, 40 ,507額定峰值耐受電流kv50,63,80,100,1258額定短路開斷電流kv16,20,25,31.5,40,509額定短路關合電流（峰值）kv40,50,63,80,100,12510輔助控制回路額定電壓VDC110V,DC220V,AC220V11保護等級外殼為IP4X,隔壁間，斷路器室門打開時為IP2X2.3.2 低壓開關的選擇 選用GHL型固定式配電屏它適用于頻率為50Hz，電壓為380v及以下的低壓三相四（五）線制得配電系統(tǒng)中，作為配電照明之用。它的主要技術數(shù)據(jù)如

30、下：(1)配電系統(tǒng)主變壓器容量：600KVA及以下。(2)母排及主電路峰值承載額定電流：125KA(3)母排及主電路額定短時1s 承載最大電流（有效值）：50KA(4)絕緣電壓：500v(5)主電路工作電壓：交流380v(6)輔助電路工作電壓：交流380v、220v、直流110v、220v(7)主電路額定電流：150,175,200.225,250,300,350,400等本配電柜為組合式結構，其柜架由薄鋼板采用新工藝沖壓成形的直柱、橫檔、特殊箱角、連接件、門和各種安裝板，全部用螺釘緊固連接而成，整個框架挺直并具有較強的機械強度，框架分為母線室，繼電器室。柜體結構由骨架，面板，門，側板及頂蓋組

31、。柜前上方設儀表盤，可向上掀起，組合拼裝時，柜間有隔板，儀表板后面為主裝母線，母線上為頂蓋，木柜有可靠的保護系統(tǒng)，保護導體，直接安裝于柜底的鍍鋅件上，中性母線安裝于絕緣件上，柜底還可加裝封板。2.4 電纜截面的選擇2.4.1 選擇導線截面的一般原則 輸電導線的選擇是供電設計的重要內容之一，為了保證供電安全、可靠、經(jīng)濟合理和供電質量的要求，必須正確合理地選擇輸電導線的型號和截面。輸電導線型號的選擇應根據(jù)其所處的電壓等級和使用場所來選擇，因此，輸電導線截面的選擇應按下列原則確定：（1）按長時允許電流選擇。為了使導線在正常運行時不超過其長時允許溫度，并能夠充分利用導線的帶負荷能力，避免有色金屬的浪費

32、，應按導線的長時允許電流選擇其截面。（2）按允許電壓損失選擇。為了保證用電設備的用電質量，應按電網(wǎng)允許的電壓損失選擇導線的截面。（3）按經(jīng)濟電流密度選擇。為了使線路的年運行費用最低，保證供電的經(jīng)濟性，應按經(jīng)濟電流的密度選擇導線的截面。（4）按機械強度選擇。為了避免導線在運行或者安裝過程中斷線，應按機械強度選擇導線截面。（5）按短時的熱穩(wěn)定條件選擇。為了使導線在通過短路電流時不超過其短時允許溫度，應按短路時的熱穩(wěn)定條件選擇導線截面。2.4.2 電纜型號的選擇電力電纜按絕緣材料分可分為紙絕緣電纜、橡膠絕緣電纜、塑料絕緣電纜三種。電纜的規(guī)格也有三種，可以是鎧裝式，橡膠式和塑料式。電纜的芯線也有銅芯和

33、鋁芯之分。按允許載流量來選擇導線的截面時，電纜的額定電流應大于前面的計算電流。因為電纜的實際長度=電纜的彎曲系數(shù)（1.15）*距離即L=1.15*180=207m所以，應選擇BV50070207因此，此住宅小區(qū)電纜選擇如表22所示：表22 電纜選擇干線號電流（A）數(shù)量（根）干線型號1#樓229.31BV500702#樓229.31BV500703#樓229.31BV500704#樓229.31BV500705#樓229.31BV500706#樓229.31BV500707#樓229.31BV500708#樓229.31BV500709#樓229.31BV5007010#樓229.31BV500

34、7011#樓229.31BV5007012#樓229.31BV5007013#樓229.31BV50070餐廳20.461BV50010澡堂39.451BV500102.5 避雷器的選擇2.5.1避雷器的分類及配置原則 避雷器的作用是防止電氣設備因感應雷擊過電壓而造成其絕緣擊穿損壞。其工作原理為避雷器的一端與保護設備相連另一端接地，且避雷器的對地放電電壓低于被保護設備的絕緣水平。當過電壓感應沖擊波沿線路來襲時，避雷器首先放電，將雷電流泄露入地，使被保護電氣設備的絕緣不受危害。當過電壓消失后，避雷器又能自動恢復到原來的對地絕緣狀態(tài)。 目前常用的避雷器有管型避雷器、閥型避雷器、壓敏電阻型避雷器等。

35、避雷器的配置原則如下：常用的防近形波過電壓的裝置是避雷器。避雷器與被保護設備并聯(lián)，其作用是釋放過電壓的能量，將過電壓限制在一定水平，從而保護設備的絕緣。1.配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。2.220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。3.三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。2.5.2對避雷器的基本要求避雷器放電時，相當于對地短路，當強大的沖擊電流泄入大地后，短路通道在工頻電壓作用下又會成為工頻電流通過的通道，由于短路通道阻抗很低，這時的工頻電流往往很大，稱之為“工頻續(xù)流”。對于大接地電流系統(tǒng)，只要有一相存在工頻續(xù)

36、流，就相當于單相短路；對于小接地電流系統(tǒng)，若有兩相或三相同時存在工頻續(xù)流，則相當于相間短路。因此，避雷器必須迅速切斷工頻續(xù)流以消除工頻短路，才能保證系統(tǒng)迅速恢復正常運行。因此，對避雷器有以下基本要求：(1)在過電壓作用下，避雷器應該先于被保護設備放電，這主要靠兩者之間的伏秒特性配合來實現(xiàn)。(2)避雷器應具有一定的熄弧能力以便在工頻續(xù)流第一次過零點時就能迅速可靠地切斷工頻續(xù)流。2.5.3避雷器的選擇變電站內最重要的設備是主變壓器，它的價格高，絕緣水平又很低，為了減少變壓器所受過電壓幅值，閥型避雷器應盡量安裝在電氣距離靠近主變壓器的地方。從保證保護的可靠性來說，最理想的結線方式是把避雷器和變壓器直

37、接并聯(lián)在一起，但是考慮變電站的電氣設備具體布置時，由于變壓器和母線之間還有開關設備，按照設備相互之間應留有一定的安全間距的要求，所以安裝在母線上的避雷器和主變壓器之間必然會出現(xiàn)一段距離L，當入侵波的波陡度和聯(lián)線距離較大時，則絕緣被擊穿而使變壓器破壞。10KV母線采用合成絕緣無間隙氧化鋅避雷器 第3章 短路電流計算3.1 短路計算的目的及方法步驟3.1.1 出現(xiàn)短路電流的原因及危害電力系統(tǒng)在運行中，由于多種原因，難免出現(xiàn)故障，而使系統(tǒng)的正常運行遭到破壞。根據(jù)運行經(jīng)驗，破壞電力系統(tǒng)正常運行的故障最為常見而且危害最大的是各種短路，所謂短路是指電位不同的點在電氣上被短接。在三相系統(tǒng)中，短路的基本類型有

38、：三相短路、兩路短路、兩相接地短路、單相短路和單相接地短路等。三相短路時，三相短路回路中的阻抗相等，三相電壓和電流仍然保持對稱，屬于對稱短路。其他形式的短路，由于短路回路三相阻抗不相等，三相電壓和電流均不對稱，屬不對稱短路。表31列出了短路的基本類型及其特點。表31 短路的種類及特點短路種類特點三相短路三相同時在一點短接，屬于對稱短路兩相短路兩相同時在一點短接，屬于不對稱短接單相短路三相四線制系統(tǒng)中，相線與中性線在一點短接，屬于不對稱短接兩相接地短路中性點不直接接地系統(tǒng)中兩相與地短接，屬于不對稱短接單相接地短路等中性點直接接地系統(tǒng)中，一相與地短接，屬于不對稱短接除了上述短路外，對變壓器和電動機

39、等電氣設備還可能發(fā)生一相繞組的匝間及層間短路。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，在三項系統(tǒng)中最為常見的單相接地短路。三相短路在短路故障中占得比例最小，但三相單路電流值最大，造成的危害最嚴重。因此，在選擇電氣設備時，常以三相短路參數(shù)作為計算依據(jù)。造成短路故障的原因很多，主要有以下幾個方面：（1）絕緣損壞。電氣設備年久陳舊，絕緣自然老化，絕緣瓷瓶表面污穢，使絕緣下降；絕緣受到機械性損傷；供電系統(tǒng)受到雷電的侵襲或者在切換電路時產(chǎn)生過電壓，將電氣裝置絕緣薄弱處擊穿，都會照成短路。（2）誤操作。例如，帶負荷拉切隔離開關，形成強大的電弧，造成弧光短路；或者低壓設備誤接入高壓電網(wǎng)，造成短路。（3）鳥獸危害。鳥獸跨越不等電位

40、的裸漏導體時，造成短路。（4）惡劣的氣候。雷擊造成的閃絡放電或避雷器動作，架空線路由于大風或者導線覆冰引起電桿傾倒等。（5）其他意外事故。挖掘溝渠損傷電纜起重機臂碰觸架空導線，車輛撞擊電桿等。短路時系統(tǒng)的阻抗大幅度減小，而電流則大幅度。通常短路電流可達正常正常工作電流的幾十倍甚至幾百倍，在大電力系統(tǒng)中短路電流可達幾萬甚至是幾十萬安培。這樣大的短路電流將產(chǎn)生極大的危害，歸納起來其危害有以下幾種：（1）損害電氣設備。短路電流產(chǎn)生的電動力效應和熱效應，會使故障設備及短路回路中的其他電氣設備遭到破壞。（2）影響電氣設備的正常運行。短路時電網(wǎng)電壓驟降，使電氣設備不能正常運行。（3）影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。嚴重

41、的短路會使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成電力系統(tǒng)解列。（4）造成停電事故。短路時，電力系統(tǒng)的保護裝置動作，使開關跳閘，從而造成大范圍停電。越靠近電源，停電范圍越大，造成的經(jīng)濟損失也越嚴重。（5）產(chǎn)生電磁干擾。不對稱短路的不平衡電流，在周圍空間將產(chǎn)生很大的交變磁場，干擾附近的通訊線路和自動控制裝置的正常工作。由此可見，短路的后果是非常嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素。此外還應正確地選擇電氣設備，使電氣設備在短路電流的作用下不致?lián)p壞；正確選擇和整定保護裝置，使其能在發(fā)生短路時，迅速、準確地把故障線路和設備從電網(wǎng)中切除，盡量減少短路所造成的危害和損失。3.1.2 短路電流計算的目

42、的在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：1.校驗電氣設備和載流導體時需要計算三相短路電流2.整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置需要計算三相短路電流3.在校驗繼電保護裝置的靈敏度時計算不對稱短路的短路電流值4.校驗電氣設備及載流導體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量5.接地裝置的設計，也需用短路電流。3.1.3 短路電流計算的一般規(guī)定1.計算的基本情況（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；（2）所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（3）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（4）所有電源的電動勢相位角相

43、同；（5）應考慮對短路電流值有影響的所有的元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大安全電流有效值時才予以考慮。2.接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3.計算容量：按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建設后510年）4.短路種類 ：一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，或直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況進行校驗。5.短路計算點：在正常接線方式時，通過電氣

44、設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。3.1.4 計算短路電流的方法 工礦企業(yè)供電系統(tǒng)內的短路，大多屬于無限大電源容量系統(tǒng)的短路。對無限大電源容量系統(tǒng)短路電流的計算方法常用有名值法和相對值法。當所需計算的電網(wǎng)有多個電壓等級時，用相對值法計算比較簡單；否則，用有名值法計算比較簡單。（1） 有名值法又稱絕對值法。采用這種方法計算短路電流時，電壓、電流、阻抗、容量等物理量直接帶單位參加計算，公式中的這些物理量都是有單位名稱的量。有名值法多用于低壓電網(wǎng)短路電流的計算。因為在計算低壓電網(wǎng)的短路電流時，由于高壓系統(tǒng)的阻抗與低壓系統(tǒng)的阻抗相比很小，可忽略不計，減少了阻抗折算的麻煩，使計算較為簡單。（2

45、）用有名值法計算短路電流時，需進行阻抗折算。當電網(wǎng)的電壓等級比較多時，折算，折算的工作量很 大，使計算比較繁瑣。用相對值法計算短路電流，不必進行阻抗折算，因此在多電壓等級的電網(wǎng)中，則應采用相對值法計算短路電流。相對值又稱標幺值，它是某一物理量的實際值與選定的該量基準值的比值。因為實際值的單位與選定的基準值的單位相同，所以相對值沒有量綱。用相對值法計算短路電流時，首先要計算各量的相對值，因此要選定各個物理量的基準值，即基準容量、基準電壓、基準電流和基準電抗。 在四個基準值中，先任意選取兩個基準值，另倆個則根據(jù)歐姆定律和功率方程確定。在選取基準值時，通常先選定基準容量和基準電壓，基準電流和基準點抗

46、可利用下式求出： =為了計算方便，基準容量一般選取100MVA，當給出系統(tǒng)的總額定容量時，基準容量一般就取為系統(tǒng)的總額定容量。基準電壓則分別選為各元件及短路點所在線路的平均電壓。3.2 短路電流的計算L= 8 kmL = 0.5 KmS1S2化簡圖如下：10 KVL= 8 kmL = 0.5 KmS11-1600 %=4380 vS=500 MVA(1)選取基準值 100 MVA =0.4 KV 0.4 KV 144 KA 144KA(2)計算各元件電抗值電源系統(tǒng)的相對基準阻抗0.2 高壓架空線路的相對基準阻抗電纜線路的相對基準阻抗變壓器的相對基準阻抗電纜線路的相對基準阻抗（3）S1點短路回路

47、的總相對基準阻抗為 =0.2+2.75+0.036+2.5=5.486 S1點短路電流和短路容量為 KA KVA S2點短路時，短路回路的總相對基準點抗為 =0.2+2.75+0.036+2.5+9=14.486 S2點短路電流和短路容量為 KA KVA 短路電流表如圖31所示表3-2 短路電流表短路點短路電流短路容量S126.2KA18.2KVAS29.9KA6.9KVA第4章 主變壓器保護4.1變壓器常見的故障類型及不正常運行狀態(tài)變壓器是供電系統(tǒng)中的重要設備。它的故障對供電的可靠性和系統(tǒng)的安全運行將帶來嚴重影響，同時會造成很大的經(jīng)濟損失。因此，必須根據(jù)變壓器的容量大小及重要程度裝設專用的保

48、護裝置。變壓器油箱外部的故障有引出線和絕緣套管的相間短路和接地短路等。變壓器油箱內部的故障有繞組的相間短路、匝間短路和單相接地短路等。內部故障是很危險的，因為短路電流產(chǎn)生的電弧不僅會破壞絕緣，燒壞鐵心，還可能使絕緣材料和變壓器油受熱而產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器的油箱爆炸。具體來說，變壓器的故障有以下幾個方面：(1)音響較大而嘈雜時，可能是變壓器鐵芯的問題。例如，夾件或壓緊鐵芯的螺釘松動時，儀表的指示一般正常，絕緣油的顏色、溫度與油位也無大變化，這時應停止變壓器的運行，進行檢查。(2)音響中夾有水的沸騰聲，發(fā)出咕嚕咕嚕的氣泡逸出聲，可能是繞組有較嚴重的故障，使其附近的零件嚴重發(fā)熱使油氣化。分接開關

49、的接觸不良而局部點有嚴重過熱或變壓器匝間短路，都會發(fā)出這種聲音。此時，應立即停止變壓器運行，進行檢修。(3)音響中夾有爆炸聲，既大又不均勻時，可能是變壓器的器身絕緣有擊穿現(xiàn)象。這時，應將變壓器停止運行，進行檢修。(4)音響中夾有放電的吱吱聲時，可能是變壓器器身或套管發(fā)生表面局部放電。如果是套管的問題，在氣候惡劣或夜間時，還可見到電暈輝光或藍色、紫色的小火花，此時，應清理套管表面的臟污，再涂上硅油或硅脂等涂料。此時，要停下變壓器，檢查鐵芯接地與各帶電部位對地的距離是否符合要求。(5)音響中夾有連續(xù)的、有規(guī)律的撞擊或摩擦聲時，可能是變壓器某些部件因鐵芯振動而造成機械接觸，或者是因為靜電放電引起的異

50、常響聲，而各種測量表計指示和溫度均無反應，這類響聲雖然異常，但對運行無大危害，不必立即停止運行，可在計劃檢修時予以排除。（6）溫度異常 變壓器在負荷和散熱條件、環(huán)境溫度都不變的情況下，較原來同條件時的溫度高，并有不斷升高的趨勢，也是變壓器溫度異常升高，與超極限溫度升高同樣是變壓器故障象征。引起溫度異常升高的原因有：變壓器匝間、層間、股間短路；變壓器鐵芯局部短路；因漏磁或渦流引起油箱、箱蓋等發(fā)熱；長期過負荷運行，事故過負荷；散熱條件惡化等。運行時發(fā)現(xiàn)變壓器溫度異常，應先查明原因后，再采取相應的措施予以排除，把溫度降下來，如果是變壓器內部故障引起的，應停止運行，進行檢修。(7)噴油爆炸 噴油爆炸的

51、原因是變壓器內部的故障短路電流和高溫電弧使變壓器油迅速老化，而繼電保護裝置又未能及時切斷電源，使故障較長時間持續(xù)存在，使箱體內部壓力持續(xù)增長，高壓的油氣從防爆管或箱體其它強度薄弱之處噴出形成事故。絕緣損壞：匝間短路等局部過熱使絕緣損壞；變壓器進水使絕緣受潮損壞；雷擊等過電壓使絕緣損壞等導致內部短路的基本因素。斷線產(chǎn)生電?。壕€組導線焊接不良、引線連接松動等因素在大電流沖擊下可能造成斷線，斷點處產(chǎn)生高溫電弧使油氣化促使內部壓力增高。調壓分接開關故障：配電變壓器高壓繞組的調壓段線圈是經(jīng)分接開關連接在一起的，分接開關觸頭串接在高壓繞組回路中，和繞組一起通過負荷電流和短路電流，如分接開關動靜觸頭發(fā)熱，跳

52、火起弧，使調壓段線圈短路。(8)嚴重漏油 變壓器運行中滲漏油現(xiàn)象比較普遍，油位在規(guī)定的范圍內，仍可繼續(xù)運行或安排計劃檢修。但是變壓器油滲漏嚴重，或連續(xù)從破損處不斷外溢，以致于油位計已見不到油位，此時應立即將變壓器停止運行，補漏和加油。變壓器油的油面過低，使套管引線和分接開關暴露于空氣中，絕緣水平將大大降低，因此易引起擊穿放電。引起變壓器漏油的原因有：焊縫開裂或密封件失效；運行中受到震動；外力沖撞；油箱銹蝕嚴重而破損等。(9)套管閃絡 變壓器套管積垢，在大霧或小雨時造成污閃，使變壓器高壓側單相接地或相間短路。變壓器套管因外力沖撞或機械應力、熱應力而破損也是引起閃絡的因素。變壓器箱蓋上落異物，如大風將樹