10KV變電站供電系統(tǒng)設(shè)計

1、目 錄摘 要IAbstractII緒 論1第一部分 設(shè)計說明書3第1章 主接線的設(shè)計31.1 電氣主接線系統(tǒng)的基本知識31.2 電氣主接線系統(tǒng)的基本要求31.3 電氣主接線系統(tǒng)的設(shè)計41.3.1主接線的設(shè)計依據(jù)41.3.2幾種主接線方式51.3.3主接線的確定6第2章 負荷計算72.1 負荷計算的目72.2 負荷計算的方法7第3章 短路電流計算83.1 產(chǎn)生短路的原因83.2 短路的危害83.3 短路電流計算的目的和用途83.4 短路電流的計算方法9第4章 主變的選擇114.1 變、配電站分類114.1.1 按變、配電站用途分類114.1.2 按變、配電站設(shè)置地點分類114.2 變電站站址的選

2、擇原則124.3 變電所形式的確定12第5章 電氣設(shè)備的選擇與校驗135.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求135.2 一次側(cè)電氣設(shè)備的選擇與校驗原則145.2.1 開關(guān)電器的選擇145.2.2 互感器的選擇165.2.3 母線的選擇與校驗17第6章 變電站的防雷與接地設(shè)計186.1 變電站直擊雷過電壓保護186.2 雷電侵入波過電壓保護196.3 接地裝置中的一般規(guī)定19第二部分 計算書20第1章 負荷計算201.1 1#、2#、3#教學(xué)樓，A、B、C座實驗樓負荷計算201.2 科技樓、圖書館、消防設(shè)施負荷計算201.3 男生宿舍負荷計算211.4 女生宿舍負荷計算211.5 教職工公寓負荷計算22

3、1.6 研究生公寓樓、服務(wù)樓、食堂、等負荷計算22第2章 短路電流計算232.1 T1變壓器短路電流計算232.2 T2、T3變壓器短路電流計算252.3 T4、T5變壓器短路電流計算262.4 T6變壓器短路電流計算272.5 T7變壓器短路電流計算28第3章 一次側(cè)設(shè)備的選擇與校驗293.1 T1變壓器一次側(cè)的設(shè)備的選擇和校驗303.1.1 斷路器的選擇與校驗303.1.2 高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗303.1.3 接地開關(guān)的選擇與校驗313.1.4 電流互感器的選擇與校驗323.1.5 電壓互感器的選擇與校驗323.1.6 熔斷器的選擇與校驗333.1.7 操動機構(gòu)的選擇333.1.8 操

4、作電源的選擇333.2 母線的選擇與校驗343.2.1 高壓側(cè)母線的選擇與校驗343.2.2 低壓側(cè)母線選擇與校驗35第4章 防雷與接地接地設(shè)計364.1 變電站直擊雷過電壓保護364.1.1 防雷等級364.1.2 保護措施374.2 變電站雷電侵入波過電壓保護384.2.1 電纜進線保護384.2.2 所內(nèi)過電壓保護38結(jié)束語39附錄1：參考文獻40附錄2：負荷分布情況詳表41附錄3: 10kv變電站設(shè)計一次部分主接線圖4510kv變電站的設(shè)計摘 要 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本次設(shè)計為10kV變電站電氣一次部分初步設(shè)計，并繪制電氣主接線圖。該變電站設(shè)有七臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為10kV和0

5、.4KV兩個電壓等級。為一學(xué)校提供穩(wěn)定的高質(zhì)量的電能。此次變電站的設(shè)計，其主要內(nèi)容包括對電氣主接線的確定，主要是電氣設(shè)備的選擇，包括斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，母線等。首先，根據(jù)主接線的經(jīng)濟可靠性.運行靈活的要求選擇各個電壓等級的接線方式，在技術(shù)方面和經(jīng)濟方面進行比較，選取最優(yōu)接線方式；其次，利用需要系數(shù)法進行負荷計算，根據(jù)計算的短路容量進行主變壓器的選擇；再次，進行短路電流計算，利用等值網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)各短路點計算出各點各周期的短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流值；最后，根據(jù)各電壓等級的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進行設(shè)備選擇，然后根據(jù)熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定條件進行校驗。此外，從變電站直擊雷過電壓保護

6、和雷電侵入波過電壓保護兩方面進行防雷與接地保護的設(shè)計。關(guān)鍵詞 變電站/主接線/短路電流/電氣設(shè)備 緒 論隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，各類民用建筑以多層建筑為主，配電距離在變長，配電功率在變大，負荷密度在增加，10kv配電網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著重大的供配電任務(wù)。而變電所在供配電網(wǎng)絡(luò)中起著接受、變換和分配電能的作用，所以，變電所在供配電網(wǎng)絡(luò)中處于舉足輕重的地位1。 在10kv變電所設(shè)計中，主要完成以下任務(wù)：主接線方案的設(shè)計與論證；負荷計算；短路電流計算；高、低壓側(cè)配電系統(tǒng)設(shè)計；電氣設(shè)備的選擇與校驗；變電所形式的確定；防雷和接地等。目前，在10kv變電所的設(shè)計中，普遍采用金屬封閉鎧裝開關(guān)柜設(shè)備，將變壓器一、二次開關(guān)設(shè)備

7、全部合為一體。而開關(guān)設(shè)備的發(fā)展是變電所、電力系統(tǒng)發(fā)展的先驅(qū)。真空開關(guān)、SF6斷路器、重合器、分段器、自動配電開關(guān)、新型熔斷器的出現(xiàn)，為變電所向小型化、智能化、免維護、易施工方向發(fā)展創(chuàng)造了良好的條件。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，變電所綜合自動化系統(tǒng)運用的日益廣泛，逐步融入了IT技術(shù)，借助計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，對配電網(wǎng)進行在線和離線的智能化監(jiān)控管理。做到保護、運行、管理的自動化。隨著微機監(jiān)控系統(tǒng)和配電自動化技術(shù)的應(yīng)用，變電所內(nèi)逐步實現(xiàn)了無人值守。這就大大減少了危險場所人為事故發(fā)生率，增強了供配電系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。在先進技術(shù)不斷發(fā)展的今天，變電所綜合自動化系統(tǒng)以其系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和面向未來的概念正逐步

8、取代繁瑣而復(fù)雜的傳統(tǒng)控制保護系統(tǒng)。所以綜合自動化是變電所發(fā)展的總方向2。本次設(shè)計為一學(xué)校10kv變電站，其中有功功率4170KW，無功功率1739.45kvar，視在功率4521.6KVA。根據(jù)分類，科技樓、圖書館和消防設(shè)施作為二級負荷，其他均為三級負荷。根據(jù)設(shè)計要求，高壓側(cè)8回路出線，初步設(shè)定六座變電所，兩座獨立變電所，五座箱式變電所。一號獨立變電所負荷為科技樓、圖書館和消防設(shè)施，由于是二級負荷，采用兩臺變壓器，一用一備；二號獨立變電所負荷為教師公寓；一號箱式變電所負荷為實驗樓和教學(xué)樓；二號箱式變電站負荷為男生宿舍樓，三號箱式變電站負荷為女生宿舍樓；四號箱式變電站負荷為活動中心、餐廳、服務(wù)樓

9、及其他負荷。通過本次設(shè)計，要達到的目的有：鞏固和提高對所學(xué)的專業(yè)理論知識的認識，并在畢業(yè)設(shè)計的實踐過程中得到靈活應(yīng)用；學(xué)習(xí)和掌握變電所電氣部分設(shè)計的基本方法，樹立正確的設(shè)計思想；培養(yǎng)獨立分析和解決實際問題的工作能力及實際工程設(shè)計的基本技能；培養(yǎng)查閱、使用國家規(guī)范、設(shè)計手冊及其他參考資料的能力；為今后從事電力工程設(shè)計、建設(shè)、運行及管理工作打下必要的堅實基礎(chǔ)。第一部分 設(shè)計說明書第1章 主接線的設(shè)計1.1 電氣主接線系統(tǒng)的基本知識電氣主接線是發(fā)電廠和變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。 主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、母線、電力電纜或?qū)Ь€、移相電容器、避雷器等電氣設(shè)備依一定

10、的次序相連接的接受和分配電能的電路。而用規(guī)定的電氣設(shè)備圖形符號和文字符號并按照工作順序排列，詳細地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 主接線可分為有母線接線和無母線接線兩類。有母線接線分為單母線接線和雙母線接線；無母線接線分為單元式接線、橋式接線和多角形接線。而在中、低壓供配電系統(tǒng)中主要采用單母線接線、單元式接線和橋式接線3。 1.2 電氣主接線系統(tǒng)的基本要求我國變電所設(shè)計的技術(shù)規(guī)程規(guī)定：變電所的主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位，回路數(shù)，設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件確定，且應(yīng)滿足運行可靠，簡單靈活，操作方便和節(jié)省投資等要求4。 電氣主接線的基本要求:

11、 1) 可靠性： （1）研究可靠性應(yīng)注意的問題： a、應(yīng)重視網(wǎng)內(nèi)外長期運行的實踐經(jīng)驗及其可靠性的運行分析。 b、應(yīng)包括一次部分和相應(yīng)組成的二次部分在運行中可靠性的綜合。 c、在很大程度上取決于設(shè)備的可靠程度。 d、考慮待設(shè)計發(fā)電廠，變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 （2）具體要求： a、斷路器檢修時，不宜影響對系統(tǒng)的供電。 b、斷路器或引線檢修及引線故障時，盡量減少停遠回路和停遠時間，并保證對一級負荷及全部及大部分二級負荷的供電。 c、盡量避免變電所全停的可能性。 d、大機組，超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的特殊要求。 2) 靈活性：主接線應(yīng)滿足在調(diào)度、檢修及擴建時的靈活性。 （1）調(diào)度時，應(yīng)可

12、以靈活地投入和切除發(fā)電機，變壓器和線路，調(diào)配電源和負荷，滿足系統(tǒng)在事故運行方式，檢修運行方式及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。 （2）檢修時，可以方便地停運斷路器，母線及其繼電保護設(shè)備進行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)和對用戶的供電。 （3）擴建時，可以容易地從初期接線過渡到最終接線，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。3) 經(jīng)濟性：主接線在滿足可靠性，靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟合理。 （1）投資省 a、主接線要求簡單，以節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器和電壓互感器、避雷器等一次設(shè)備。 b、要使繼電保護和二次回路不過于復(fù)雜，以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜。 c、要能限制短路電流，以便選擇價廉的電器設(shè)備和輕

13、型電器。 d、如能滿足系統(tǒng)安全運行及繼電保護要求，110KV及以下終端和分支變電所可用簡單接線方式。 （2）占地面積小，主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造條件，盡量使占地面積減少。 （3）電能損失小，經(jīng)濟合理地選擇各種電氣，減少電能損失。 （4）具有未來發(fā)展和擴建的可能性。1.3電氣主接線系統(tǒng)的設(shè)計1.3.1主接線的設(shè)計依據(jù)主接線的設(shè)計依據(jù)5:1）發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 電力系統(tǒng)中的變電所有：系統(tǒng)樞紐變，地區(qū)重要變電所和一般變電所三種類型，一般變電所多為終端和分支變電所，電壓為110KV及以下。 2）發(fā)電廠、變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模。 變電所根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設(shè)計，一

14、般裝設(shè)兩臺主變壓器，終端或分支變電所如只有一個電源時，可只裝設(shè)一臺主變壓器。 3）負荷大小和重要性 （1）對于一級負荷必須有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證對全部一級負荷不間斷供電。 （2）對于二級負荷一般要有兩個獨立電源供電，且當(dāng)任何一個電源失去后，能保證全部或大部分二級負荷的供電。 （3）對于三級負荷，一般只需一個電源供電。 4）系統(tǒng)備用容量大小 裝有兩臺及以上主變的變電所，當(dāng)其中一臺事故斷開時，其余主變的容量，應(yīng)保證該變電所70%的全部負荷，在經(jīng)過過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一、二級負荷供電，系統(tǒng)備用容量的大小將會影響運行方式的變化。在主接線設(shè)計時應(yīng)充分考慮這一

15、因素。 5）系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料（1）出線的電壓等級、回路數(shù)、每回路輸送容量和導(dǎo)線截面。 （2）主變壓器臺數(shù)，容量和型號；變壓器各側(cè)的額定電壓，阻抗等。 （3）系統(tǒng)的短路容量或歸算電抗值。 （4）變壓器中性點的接地方式及接地點的選擇。 （5）初期和最終變電所與系統(tǒng)連接方式，變電所的地理位置等。1.3.2幾種主接線方式 由原始資料可知，待設(shè)計的變電所為10KV開閉所，為一般變電所，它的修建目的主要是提供可靠優(yōu)質(zhì)電能，根據(jù)電力工程設(shè)計手冊6，我們可基本選定主接線方式為： 一）單母線接線方式：單母線接線具有簡單清晰，設(shè)備小，投資小，運行操作方便，且有利于擴建等優(yōu)點，但可靠性和靈活性較差

16、，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所接的電源；與之相接的所有電力裝置，在整個檢修期間均需停止工作。此外在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的工作。因此，這種接線只適用于6220KV系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機或一臺主變壓器，且出線回路又不多的中、小型發(fā)電廠和變電所，它不能滿足、類用戶的要求，但若采用成套配電裝置，由于可靠性高，也可用于較重要用戶的供電。二）單母線分段： 單母線分段接線具有簡單清晰，設(shè)備較少，投資較小，運行操作方便，且有利于擴建等優(yōu)點，并可提高供電可靠性和靈活性。對重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路。由兩個電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段

17、母線不間斷供電，不致使重要用戶停電，兩段母線同時故障的可能甚小，可以不予考慮。分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)量和容量。段數(shù)分得越多，故障時停電范圍越小，但使用斷路器數(shù)量也越多，且配電裝配和運行也越復(fù)雜，通常以23段為宜，這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠的610KV接線和6220KV變電所中。1.3.3主接線的確定表1-1 單母線接線與單母線相比較單母線 單母線分段 斷路器臺數(shù) 12臺11臺隔離開關(guān)臺數(shù)16臺14臺占地面積 占地面積較大 占地面積較小些 優(yōu)點 接線簡單、清晰、設(shè)備小、操作方便、便于擴建、投資較小 接線簡單、操作方便、便于擴建供電可靠性，靈活性較好 缺點供電的可靠性，靈活性較差，不能滿足

18、、類用戶需要投資較大些，占地面積較大 適用范圍 用于6220KV系統(tǒng)中僅一臺發(fā)電機或一臺主變，且出線不多的中、小型變電所 適用于610KV電壓等級引出線在6回以上的中、小型變電所根據(jù)提供的原始資料，電力系統(tǒng)的發(fā)展，和用戶的需求等幾方面考慮，從近期及遠景的發(fā)展規(guī)劃，經(jīng)過比較確定采用兩路10kv電源一用一備供電。兩路10kv電源有兩路獨立電源供給，高壓側(cè)為單母線分段聯(lián)絡(luò)接線，10kv電源進線經(jīng)一號獨立變電所采用放射式引線出至本所400v段和二號獨立變電所及1-5號箱式變電所。各變電所低壓側(cè)采用單母線接線。進出線均采用高壓鎧裝電力電纜。 該設(shè)計整個主接線網(wǎng)絡(luò)采用雙電源放射式結(jié)構(gòu)，符合供電標(biāo)準(zhǔn)，滿足對

19、負荷密度大，供電要求較高的基本要求。第2章 負荷計算2.1 負荷計算的目的計算負荷是確定供電系統(tǒng)、選擇變壓器容量、電氣設(shè)備、導(dǎo)線截面和儀表量程的依據(jù)，也是整定繼電器保護的重要數(shù)據(jù)。計算負荷確定得是否合理，直接影響到電器和導(dǎo)線的選擇是否合理。如計算負荷確定過大，將使電器和導(dǎo)線截面選擇過大，造成投資和有色金屬的浪費；如果計算負荷過小，又將使電器和導(dǎo)線運行時增加電能消耗，并產(chǎn)生過熱，引起絕緣過早老化，甚至燒毀，一致發(fā)生事故，同樣給國家造成損失。為此，正確進行負荷計算是供配電設(shè)計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。 2.2 負荷計算的方法負荷計算成用的方法有需要系數(shù)法、二項式法和利用系數(shù)

20、法7。目前前兩種方法在國內(nèi)使用比較普遍。由于需要系數(shù)法比較簡便，廣泛使用。但是當(dāng)用電設(shè)備臺數(shù)較少功率相差懸殊時，需要系數(shù)法的計算結(jié)果往往偏小，但使用于計算變、配電所的負荷。本次設(shè)計采用的就是需要系數(shù)法。第3章 短路電流計算3.1 產(chǎn)生短路的原因短路發(fā)生的主要原因是系統(tǒng)中某一部位的絕緣遭到破壞。絕緣遭到破壞的原因主要有以下方面：1、雷擊或高電位侵入； 2、絕緣老化或外界機械損傷； 3、誤操作； 4、動、植物造成的短路。 3.2 短路的危害 短路的危害8有：1、短路電流IK遠大于正常工作電流，短路電流產(chǎn)生的力效應(yīng)和熱效應(yīng)足以使設(shè)備受到破壞。 2、短路點附近母線電壓嚴重下降，使接在母線上的其他回路電

21、壓嚴重低于正常電壓,會影響電氣設(shè)備的正常工作，甚至可能造成電機燒毀等事故。3、短路點處可能產(chǎn)生電弧，電弧高溫對人身安全及環(huán)境安全帶來危害。如誤操作隔離開關(guān)產(chǎn)生的電弧常會使操作者嚴重灼傷，低壓配電系統(tǒng)的不穩(wěn)定電弧短路可能引起火災(zāi)等4、不對稱短路可能在系統(tǒng)中產(chǎn)生復(fù)雜的電磁過程，從而產(chǎn)生過電壓等新的危害。5、不對稱短路使磁場不平衡，會影響通信系統(tǒng)和電子設(shè)備的正常工作，造成空間電磁污染。3.3 短路電流計算的目的和用途短路是電力系統(tǒng)常見的故障之一，短路電流是系統(tǒng)重要的技術(shù)參數(shù)8，主要有以下用途：1、校驗系統(tǒng)設(shè)備能否承受可能發(fā)生的最嚴重短路；2、作為設(shè)置短路保護的依據(jù)；3、可通過短路電流判斷系統(tǒng)電氣聯(lián)系

22、的緊密程度，作為評價各種接線方案的依據(jù)之一。3.4 短路電流的計算方法短路電流的計算步驟9：1）確定計算條件，畫計算電路圖（1）計算條件：系統(tǒng)運行方式，短路點、短路類型和短路后采取的措施。（2）運行方式：系統(tǒng)中投入的發(fā)電、輸電、變電、用電設(shè)備的多少及它們之間的連接情況。（3）根據(jù)計算目的確定系統(tǒng)運行方式，畫相應(yīng)的計算電路圖。（4）選電氣設(shè)備：選擇正常運行方式畫計算圖：（5）短路點選取使被選設(shè)備通過的短路電流最大的點。2）畫等值電路，計算參數(shù)： 分別畫各短路點對應(yīng)的等值電路3）簡化網(wǎng)絡(luò)，分別求出短路點至各等值電源點之間的總電抗。 （1）星角變換公式 角星變換公式 （2）等值電源規(guī)算a、同類型且至

23、短路點的電氣距離大致相等的電源可歸并；b、至短路點距離較遠的同類型或不同類型的電源可歸并；c、直接連于短路點上的同類型發(fā)電機可歸并；表3-1電抗標(biāo)幺值和有名值的變換公式序號元件名稱標(biāo)幺值有名值1發(fā)電機（或電動機）2變壓器3電抗器4線路表3-2 各個變壓器高、低壓側(cè)短路電流值、短路容量值匯總表T1T2T3T4T5T6T7高壓側(cè)(KA)15.28同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值(KA)38.96(KA)23.07(KA)15.28(KA)15.28(MVA)277.8低壓側(cè)(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)44.985.8

24、385.8336.4136.4166.1440.31(KA)26.049.7949.7921.1121.1138.4223.30(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)15.226.1226.1212.6512.6520.4413.62第4章主變的選擇4.1 變、配電站分類 4.1.1 按變、配電站用途分類 按變、配電站用途的分類有10：1、在供配電系統(tǒng)中，一般將110/10（6）kv或35/10（6）kv 的變電站稱為區(qū)域變電站或總降壓變電站，這是因為10（6）kv只能供少數(shù)用

25、電設(shè)備使用，大多數(shù)用電設(shè)備都需再次降壓后才能使用。 2、10(6)/0.4kv的變、配電稱為用戶變電站，在工業(yè)企業(yè)中稱為車間變電站。 3、10kv配電站又稱為開閉所，在城市電網(wǎng)中使用較為廣泛。 4.1.2 按變、配電站設(shè)置地點分類 按變、配電站設(shè)置地點的分類有10：1）110kv以上的變電站通常為室外變電站。 2）35/6kv變電站一般為室內(nèi)變電站。這種形式的變電站運行維護方便，占地面積少。 3）配電站（開閉所）可為獨立建筑物，也可附設(shè)于大型工業(yè)或民用建筑物中。 4）10(6)/0.4kv變電站的型式由用戶負荷狀況和周圍環(huán)境情況綜合考慮確定。 （1）負荷較大的車間和站房，一般設(shè)附設(shè)變電站或半露

26、天變電站 （2）負荷較大的多跨廠房，負荷中心在廠房中部且環(huán)境許可時，宜設(shè)車間內(nèi)變電站或組合式成套變電站 （3）高層或大型民用建筑物內(nèi)，一般設(shè)室內(nèi)變電站或組合式成套變電站。 （4）負荷小而分散的工業(yè)企業(yè)和大中城市的居民區(qū)一般設(shè)獨立變電站，也可設(shè)附設(shè)式變電站或戶外箱式變電站。 （5）環(huán)境允許的中小城市居民區(qū)和工廠的生活區(qū)，當(dāng)變壓器容量在315KVA以下時，可設(shè)桿上或高臺式變電站 4.2 變電站站址的選擇原則 變電站站址選擇的原則有11：1、接近負荷中心處。主要從節(jié)約一次投資和減少運行時電能損耗的角度出發(fā)。 2、進出線方便。要求有足夠的進出線走廊，提供給架空線、電纜或電纜隧道。 3、靠近電源側(cè)。變電

27、站應(yīng)靠近電源進線側(cè)布置，以免過大的功率倒送，產(chǎn)生不必要的電能損耗和電壓損失。 4、滿足供電半徑的要求。由于電壓等級決定線路最大的輸送功率和輸送距離，供電半徑過大的會導(dǎo)致線路上電壓損失過大，使末端用電設(shè)備處的電壓不能滿足要求，因此變電站的位置應(yīng)保證所有用電負荷均處于該站的有效供電半徑內(nèi)。 5、運輸設(shè)備方便。因為變配電設(shè)備通常體積較大，不易拆卸，應(yīng)考慮運輸通道。 6、避免有劇烈震動和高溫的場所。劇烈震動會使變配電設(shè)備導(dǎo)電部分的連接螺栓變松，使得連接部位接觸電阻變大，發(fā)熱加??；高溫的場所會使電氣設(shè)備正常運行時超過起允許溫度或不能達到額定功率，影響電氣設(shè)備使用且依造成設(shè)備損壞。 7、避免多塵或有腐蝕性

28、氣體的場所。電氣元件在多塵或有腐蝕性的場所易受損壞。如無法遠離，應(yīng)避免在污染源的主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè)。 8、避免設(shè)在潮濕或易積水場所。因為潮濕易導(dǎo)致設(shè)備絕緣損壞。 9、避免設(shè)在有爆炸危險的區(qū)域內(nèi)或設(shè)在有火災(zāi)危險區(qū)域的正上面或正下面。4.3 變電所形式的確定本次設(shè)計為一學(xué)校10kv變電站，其中有功功率4170KW，無功功率1739.45kvar，視在功率4521.6KVA。根據(jù)分類，科技樓、圖書館和消防設(shè)施作為二級負荷，其他均為三級負荷。根據(jù)設(shè)計要求，高壓側(cè)8回路出線，初步設(shè)定六座變電所，兩座獨立變電所，五座箱式變電所。一號獨立變電所負荷為科技樓、圖書館和消防設(shè)施，由于是二級負荷，采用兩臺變壓器，一

29、用一備；二號獨立變電所負荷為教師公寓；一號箱式變電所負荷為實驗樓和教學(xué)樓；二號箱式變電站負荷為男生宿舍樓，三號箱式變電站負荷為女生宿舍樓；四號箱式變電站負荷為活動中心、餐廳、服務(wù)樓及其他負荷。根據(jù)變電站的用途、負荷狀況，并結(jié)合供配電理論知識，變電站形式確定如下：表1-4-1 變電站形式確定表變壓器序號變電所形式變壓器型號箱式柜殼規(guī)格T1箱式變電所SCB8-630/10ZBW1-10/630T2獨立變電所SCB8-1600/10T3獨立變電所SCB8-1600/10T4箱式變電所S9-400/10ZBW1-10/630T5箱式變電所S9-400/10ZBW1-10/630T6獨立變電所SCB8-

30、1250/10T7箱式變電所S9-630/10ZBW1-10/630第5章 電氣設(shè)備的選擇與校驗5.1 電氣設(shè)備選擇的一般要求電氣設(shè)備選擇的一般要求有12：1）滿足正常情況下短路、過電壓、檢修。 2）按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3）力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。 4）與整個工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 5）同類設(shè)備盡量減少品種。 6）選用新產(chǎn)品應(yīng)具有可靠試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格 為了保證高壓電器的可靠運行，高壓電器應(yīng)滿足下列條件： 1）按正常工作條件包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇； 2）按短路條件包括動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定和持續(xù)時間校驗； 3）按環(huán)境條件如溫度、濕度、海拔、環(huán)境、介質(zhì)狀態(tài)等選擇； 4）按各類高壓

31、電器的不同特點，如斷路器的操作性能、互感器的二次側(cè)負荷和準(zhǔn)確等級、熔斷器的上下級選擇性配合等進行選擇。 表5-1 選擇高壓電器時應(yīng)校驗的項目電氣名稱額定電壓額定電流額定開斷電流短路電流校驗環(huán)境條件其他動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷路器操作性能負荷開關(guān)操作性能隔離開關(guān)操作性能熔斷器上下級配合限流電抗器電流互感器二次負荷準(zhǔn)確等級電壓互感器二次負荷準(zhǔn)確等級支柱絕緣子穿墻套管母線電纜注：1、表中“”為選擇電器進行的項目。 2、此表是按電氣設(shè)備用于50HZ的情況，用于其他頻率時對頻率也要校驗。5.2 一次側(cè)電氣設(shè)備的選擇與校驗原則5.2.1 開關(guān)電器的選擇 開關(guān)電器的選擇原則具有互通性，即不僅要保證開關(guān)電器正常時的可靠

32、工作，還應(yīng)保證系統(tǒng)故障時，能承受短路時的故障電流的作用，同時尚應(yīng)滿足不同的開關(guān)電器對電流分斷能力的要求，因此，開關(guān)電器的選擇應(yīng)符合下列條件： 1）滿足正常工作條件12 （1）滿足工作電壓要求 即： （5-1） （5-2）式中 Um 開關(guān)電器最高工作電壓； Uw開關(guān)電器裝設(shè)處的最高工作電壓； Ur 開關(guān)電器額定電壓； UN系統(tǒng)的額定電壓。 （2）滿足工作電流要求 即式中 Ir開關(guān)電器額定電流 Ic開關(guān)電器裝設(shè)處的計算電流 （3）滿足工作環(huán)境要求 選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)考慮其適合運行環(huán)境條件要求，如：溫度、風(fēng)速、污穢、海拔、地震、烈度等。 2）滿足短路故障時的動、熱穩(wěn)定條件 （1）滿足動穩(wěn)定要求 （5

33、-3） 或 （5-4）式中 imax開關(guān)電器的極限通過電流峰值 Imax開關(guān)電器的極限通過電流有效值； ish開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流； Ish開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流有效值 （2）滿足熱穩(wěn)定要求式中 It開關(guān)電器的t秒熱穩(wěn)定電流有效值； I開關(guān)電器安裝處的三相短路電流有效值； tim假想時間。 3）滿足開關(guān)電器分斷能力的要求 （1）斷路器 斷路器應(yīng)能分斷最大短路電流: （5-5）式中 Ibr 斷路器的額定分斷電流； I(3)K斷路器安裝處的三相短路電流有效值。 （2）負荷開關(guān) 負荷開關(guān)應(yīng)滿足最大負荷電流: （5-6）式中 Ibr 負荷開關(guān)的額定分斷電流； Ic 負荷開關(guān)安裝處

34、的最大負荷電流。5.2.2 互感器的選擇 互感器的選擇應(yīng)滿足以下條件7：1） 滿足工作電壓要求 即： （5-7） （5-8）式中 Um 互感器最高工作電壓； Uw互感器裝設(shè)處的最高工作電壓； Ur 互感器額定電壓； UN系統(tǒng)的額定電壓。 2）滿足工作電流要求 應(yīng)該一次、二次側(cè)分別考慮 （1）一次側(cè)額定電流Ir1： （5-9） （5-10）式中 Ir1互感器一次額定電流 Ic互感器裝設(shè)處的計算電流 （2）二次側(cè)額定電流Ir2 ： 3）準(zhǔn)確度等級：已知電流互感器的準(zhǔn)確度與一次側(cè)電流大小和二次側(cè)負荷大小有關(guān)。通常測量儀表用的互感器（含電壓互感器和電流互感器），應(yīng)具有0.5或1級的準(zhǔn)確度；電費計量用的

35、互感器應(yīng)具有0.5級的準(zhǔn)確度；監(jiān)視用的互感器應(yīng)具有1級的準(zhǔn)確度；繼電保護用的互感器應(yīng)具有B級或D級的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確級反映了互感器轉(zhuǎn)變一次側(cè)電氣量的準(zhǔn)確程度。 4）由于短路時，短路電流會流過電流互感器的一次繞組，所以應(yīng)該做動、熱穩(wěn)定變化；而電壓互感器是并聯(lián)接入電路的，不會承受一次回路上通過的短路電流，因此無須做短路動、熱穩(wěn)定校驗。 （1）滿足短路故障時的動穩(wěn)定條件 ：只須滿足即可（2）滿足短路故障時的熱穩(wěn)定條件： 只須滿足即可。5.2.3 母線的選擇與校驗5.2.3.1 母線選擇條件 母線的選擇應(yīng)符合如下條件13： 1、滿足正常負荷下的長期運行條件； 2、能承受故障時故障電流，尤其是短路電流的短時

36、的作用； 3、為保證電源質(zhì)量，必須限制線路上的壓損，以滿足線路末端的電壓偏差要求，即應(yīng)滿足線路壓損的要求；4、應(yīng)滿足機械強度的要求； 5、應(yīng)考慮線路的經(jīng)濟運行條件。5.2.3.2 母線選型母線選型標(biāo)準(zhǔn)13：戶內(nèi)硬母線優(yōu)先采用鋁、其次為銅，截面分為矩形、槽型、管型，布置方式有水平垂直布置及平放、立放之分。 戶外軟母線優(yōu)先采用鋼芯鋁絞線。 電纜包括線芯材料，電纜絕緣型式、密封層、保護層。 在本次設(shè)計10KV側(cè)采用屋內(nèi)配電裝置，因此采用硬鋁排母線。 5.2.3.3 母線選擇條件分析及校驗 1）中壓線路 由于距離系統(tǒng)較近，短路電流大且故障切除時間較長，但其上負荷電流較小，母線選擇的主要矛盾是能否承受短

37、時電流的作用，既熱穩(wěn)定問題。因此，一般用熱穩(wěn)定條件確定母線截面，在以其他條件進行校驗。 2）低壓線路 由于低壓線路負荷電流相對較大，短路電流較小且故障切除時間短，母線選擇的主要矛盾是能否承受工作電流，故一般以載流量條件選擇母線截面，用其他條件校驗。第6章 變電站的防雷與接地設(shè)計6.1 變電站直擊雷過電壓保護建筑物防雷設(shè)計，應(yīng)認真調(diào)查地質(zhì)、地貌、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護物的特點等，因地制宜地采用防雷措施，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理。35KV及以下高壓配電裝置構(gòu)架或房頂不宜裝避雷針，因為其絕緣水平很低，雷擊時易引起反擊，所以宜采用避雷帶14。 采用避雷帶保護的技術(shù)要求： 1）

38、避雷帶應(yīng)具有足夠的截面和機械強度； 2）避雷帶的布置，應(yīng)盡量避免萬一斷路時造成全廠停電或者大面積停電事故。 3）當(dāng)避雷帶附近有電氣設(shè)備、導(dǎo)線或63KV及以下架構(gòu)時應(yīng)驗算避雷帶對上述設(shè)施的間隙距離。 4）為降低雷擊過電壓，應(yīng)盡量降低避雷帶接地端的接地電阻，一般不超過10歐5）應(yīng)盡量縮短一端絕緣的避雷帶的檔距，以便減小雷擊點到接地裝置的距離，降低雷擊避雷帶時的過電壓。 6）對一端絕緣的避雷帶，應(yīng)通過計算選定適當(dāng)數(shù)量的絕緣子個數(shù)。 7）當(dāng)有兩根及以上一端絕緣的避雷帶并行敷設(shè)時，為降低雷擊時的過電壓，可考慮將各條避雷帶的絕緣末端用與避雷帶相同的鋼絞線連接起來，構(gòu)成雷電通路，以減少阻抗，降低過電壓。 由

39、于本站為10KV變電站，占地面積較小，從經(jīng)濟性和可靠性兩方面考慮，防直擊雷采用在女兒墻上裝設(shè)避雷帶，即利用建筑物混泥土的鋼筋引地下的地基作大地可靠接地，堅直連結(jié)良好后，沿房頂一圈再與混泥土內(nèi)的鋼筋連結(jié)牢固，形成避雷帶。6.2 雷電侵入波過電壓保護配電裝置對侵入雷電波的過電壓保護是采用閥型避雷器及與閥型避雷器相配合的進線保護段等保護措施。220KV及以下的配電裝置電氣設(shè)備絕緣與閥型避雷器通過雷電流為5000A幅值的殘壓進行配合；330KV、500KV配電裝置電氣設(shè)備絕緣與磁吹閥型避雷器通過雷電流為10KA幅值的殘壓進行配合。 進線保護段的作用，要于利用其阻抗限制雷電流幅值和利用其電暈衰耗來降低雷

40、電波陡度，并通過進線段上管型避雷器的作用，使之不超過絕緣配合所要求的數(shù)值。防雷保護設(shè)備的接地對保護作用的發(fā)揮有著直接的影響，其接地電阻的大小對電力系統(tǒng)的安全運行有著密切的關(guān)系。 6.3 接地裝置中的一般規(guī)定 接地裝置的一般規(guī)定為14：1）為保證人身和設(shè)備的安全，電氣設(shè)備宜接地或接零。 2）為了將各種不同用途和各種不同電壓的電氣設(shè)備接地，應(yīng)使用一個總的接地裝置。 3）如作接地裝置有困難時，允許用絕緣臺來維護和操作電氣設(shè)備。 4）電壓為1KV以下的交直流電氣設(shè)備，中性點可直接接地或不接地。 5）在中性點直接接地的低壓電力網(wǎng)中，電力設(shè)備的外殼宜采用低壓接零保護，即“接零”。 6）在中性點非直接接地的

41、低壓電力網(wǎng)中，應(yīng)防止變壓器高、低壓繞組間絕緣擊穿引起的危險。 7）電氣設(shè)備的人工接地體應(yīng)盡可能使在電氣設(shè)備所在地點附近對地電壓分布均勻。 8）設(shè)計接地裝置時，應(yīng)考慮到一年四季中，均能保證接地電阻的要求值。 9）在確定變電所接地裝置的型式和布置時，應(yīng)降低接觸電勢和跨步電勢，使其不超過規(guī)定值。第二部分 計算書第1章 負荷計算1.1 1#、2#、3#教學(xué)樓，A、B、C座實驗樓負荷計算 負荷容量： 需要系數(shù)：，同期系數(shù)：，功率因數(shù)：， 有功計算負荷： 無功計算負荷： 視在功率計算負荷： 根據(jù)，考慮到今后的發(fā)展，選擇SCB8-630/10變壓器一臺。1.2 科技樓、圖書館、消防設(shè)施負荷計算 負荷容量：

42、需要系數(shù)：，同期系數(shù)：，功率因數(shù)：， 有功計算負荷： 無功計算負荷： 視在功率計算負荷： 根據(jù)，因為這部分為二級負荷，并考慮到今后的發(fā)展，為了增容一個等級，選擇SCB8-1600/10 變壓器兩臺。 1.3 男生宿舍負荷計算 負荷容量： 需要系數(shù)：，同期系數(shù)，功率因數(shù)， 有功計算負荷： 無功計算負荷： 視在功率計算負荷： 根據(jù)，考慮到今后的發(fā)展，選擇S9-400/10 變壓器一臺。 1.4 女生宿舍負荷計算 負荷容量：需要系數(shù)：，同期系數(shù)：，功率因數(shù)：， 有功計算負荷： 無功計算負荷： 視在功率計算負荷： 根據(jù)，考慮到今后的發(fā)展，選擇S9-400/10 變壓器一臺。 1.5 教職工公寓負荷計算

43、 負荷容量： 需要系數(shù)：，同期系數(shù)：，功率因數(shù)：, 有功計算負荷： 無功計算負荷： 視在功率計算負荷： 根據(jù)，考慮今后的發(fā)展，選擇SCB8-1250/10 變壓器一臺1.6 研究生公寓樓、服務(wù)樓、食堂、等負荷計算負荷容量：需要系數(shù)：，同期系數(shù)，功率因數(shù)：，有功計算負荷：無功計算負荷：視在功率計算負荷：根據(jù)，考慮今后的發(fā)展，選擇SCB8-630/10 變壓器一臺。表1-1 變壓器選型、負載率以及負荷范圍主變序號容量及型號實際容量（KVA）負載率負荷范圍一號SCB8-630/10525.6983.4%教學(xué)樓、實驗樓二號SCB8-1600/101570.3398.1%科技樓、圖書館三號SCB8-16

44、00/101570.3398.1%二號備用四號S9-400/10299.4674.9%男生宿舍五號S9-400/10325.4781.4%女生宿舍六號SCB8-1250/101164.9393.2%教職工公寓七號S9-630/10543.1686.2%其他注：SCB8型變壓器系廣東順德特種變壓器廠產(chǎn)品 S9型變壓器系福州變壓器廠產(chǎn)品第2章 短路電流計算本次設(shè)計一次側(cè)采用標(biāo)幺值法，二次側(cè)采用有名值法進行短路電流的計算。假設(shè)本系統(tǒng)為無限大容量電力系統(tǒng)。2.1 T1變壓器短路電流計算T1變壓器： 1）高壓側(cè)：（1）, , 確定基準(zhǔn)電流： （2）電纜線路電抗: 其等值電路為圖 2-2-1： X1 K-

45、1（3）求 k-1 點的短路總阻抗及三相短路電流和短路容量： 總阻抗： 三相短路電流周期分量有效值： 其他三相短路電流： 對L較大的中、高壓系統(tǒng)，取，則: 三相短路容量： 2）低壓側(cè)：（1）電力電纜線路的阻抗（折算到低壓側(cè)）： ， （2）電力變壓器的阻抗： ,其中 （3）繪制的等值電路圖如圖2-2-2： X1 R1 XT RT K-2得k-2點短路時電路的總阻抗： （4）求三相短路電流周期分量有效值： （5）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流有效值： （注：，查表可知：） （6）三相短路容量： 2.2 T2、T3變壓器短路電流計算T2、T3變壓器： 1）高壓側(cè)短路電流及短路容量與T1變壓器相同

46、，這里不再重復(fù)。2）低壓側(cè)：（1） 電力電纜線路的阻抗（折算到低壓側(cè)）： ， （2） 電力變壓器的阻抗： ,其中 （3） 繪制的等值電路圖如圖2-2-3： X1 R1 XT RT K-2得k-2點的短路電路總阻抗為：（4）求三相短路電流周期分量有效值 （5）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流有效值：（注：，查表可知：） （6）三相短路電容：2.3 T4、T5變壓器短路電流計算T4、T5變壓器： 1） 高壓側(cè)短路電流及短路容量與T1變壓器相同，這里不再重復(fù)。2） 低壓側(cè)：（1）電力電纜線路的阻抗（折算到低壓側(cè)）：， （2）電力變壓器的阻抗：，其中（3）繪制的等值電路圖如圖2-2-4： X1 R1

47、 XT RT K-2得k-2點的短路電路總阻抗為：（4）三相短路電流周期分量有效值為：（5）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流有效值為： （注：，查表可知：） （6）三相短路容量： 2.4 T6變壓器短路電流計算T6變壓器： 1）高壓側(cè)短路電流及短路容量與T1變壓器相同，這里不再重復(fù)。2）低壓側(cè)：（1）電力電纜線路的阻抗（折算到低壓側(cè)）：， （2）電力變壓器的阻抗： ，其中 （3）繪制等值電路圖為圖:2-2-5： X1 R1 XT RT K-2得 k-2 點的短路電路總阻抗為：（4）三相短路電流周期分量有效值為： （5）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流有效值為：（注：，查表可知：） （6）三

48、相短路容量為： 2.5 T7變壓器短路電流計算T7變壓器： 1）高壓側(cè)短路電流及短路容量與T1變壓器相同，這里不再重復(fù)。2）低壓側(cè)：（1）電力電纜線路的阻抗（折算到低壓側(cè)）：， （2）電力變壓器的阻抗：，其中： （3）繪制的等值電路圖如圖2-2-6： X1 R1 XT RT K-2 得 k-2 點的短路電路總阻抗為：（4）三相短路電流周期分量的有效值為： （5）三相短路沖擊電流及第一個短路全電流的有效值為：（注：，查表可知：） （6）三相短路的容量為：第3章 一次側(cè)設(shè)備的選擇與校驗已知數(shù)據(jù)：， ， 3.1 T1變壓器一次側(cè)的設(shè)備的選擇和校驗3.1.1 斷路器的選擇與校驗表3-1：VD4型真空斷

49、路器技術(shù)參數(shù)額定電壓Ur10KV額定電流Ir630A4s額定熱穩(wěn)定電流It（有效值）16KA額定動穩(wěn)定電流imax（峰值）40KA額定短路開斷電流Ibr40KA注：廈門ABB開關(guān)有限公司產(chǎn)品校驗：1） 滿足短路故障時的熱穩(wěn)定條件：須滿足即可，其中因，所以滿足熱穩(wěn)定條件。2） 滿足短路故障時的動穩(wěn)定條件：須滿足即可。因，所以滿足動穩(wěn)定性條件。3） 滿足分斷能力要求：須滿足即可。因，所以滿足分斷能力條件。綜上：T1變壓器選擇上述型號斷路器能滿足要求。 3.1.2 高壓隔離開關(guān)的選擇與校驗表3-2：GN19-10型戶內(nèi)高壓隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù):額定電壓Ur10KV額定電流Ir630A4s額定熱穩(wěn)定電流It（有效值）20KA額定動穩(wěn)定電流imax（峰值）50KA最高工作電壓Umax12KV注：沈陽高壓開關(guān)有限責(zé)任公司產(chǎn)品校驗:1） 滿足短路故障時的熱穩(wěn)定條件：須滿足即可，其中因，所以滿足熱穩(wěn)定條件。2）滿足短路故障時的動穩(wěn)定條件：須滿足即可。因，所以滿足動穩(wěn)定性條件。綜上：T1變壓器選擇上述型號高壓隔離開關(guān)能滿足要求。3.1.3 接地開關(guān)的選擇與校驗表3-3：JN1-10（C）I型接地開關(guān)技術(shù)參數(shù)額定電壓Ur10KV額定動穩(wěn)定電