10KV變電站畢業(yè)設(shè)計終稿

1、目 錄摘要IIAbstractIII第一章 緒論- 1 -1.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀- 1 -1.1.1 概況- 1 -1.1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則- 1 -第二章 變電站的負(fù)荷計算和無功率補償計算- 3 -2.1 負(fù)荷計算- 3 -2.3變電所主變壓器的選擇- 5 -2.4變電所安裝位置- 6 -第三章 變電站主接線設(shè)計- 7 -3.1 電氣主接線的基本要求- 7 -3.2 常用的主接線- 7 -3.3工廠變電所主要接線方案選擇- 9 -第四章 短路電流計算- 11 -4.1短路電流計算的目的- 11 -第五章 電氣設(shè)備的選擇及校驗- 15 -5.2變電所一次一次設(shè)備的選擇

2、校驗- 16 -高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗- 16 -低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗- 19 -5.3變電所進(jìn)出線的選擇及校驗- 20 -導(dǎo)線選擇的原則- 21 -變電所導(dǎo)線的選擇- 21 -第六章 變電所繼電保護(hù)- 24 -6.1電力變壓器的故障形式- 24 -6.2變電所繼電保護(hù)裝置- 25 -6.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置- 28 -第七章 防雷與接地方案設(shè)計- 29 -7.1變電所防雷保護(hù)- 29 -變電所遭受雷擊的主要原因- 29 -變電所防雷的具體措施- 29 -7.2變電所接地裝置設(shè)計- 31 -變電所接地裝置分析- 31 -工廠變電所接地裝置的設(shè)計- 33 -第八章 總結(jié)

3、- 35 -參 考 文 獻(xiàn)- 36 -致 謝- 37 -10KV變電站設(shè)計摘要 電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的現(xiàn)代工業(yè)建設(shè)的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設(shè)計越來越全面、系統(tǒng)、工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術(shù)經(jīng)濟(jì)狀況、供電的可靠性指標(biāo)也日益提高。因此對供電設(shè)計也有了更高、更完善的要求。設(shè)計是否合理，不僅直接影響基建投資、運行費用和有色金屬的消耗量，也會反映在供電的可靠性和安全生產(chǎn)方面，它和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益、設(shè)備人身安全密切相關(guān) 變電站是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電氣設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送、與保護(hù)等功能，然后將電能安全、

4、可靠、經(jīng)濟(jì)的輸送到每一個用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。作為電能傳輸與控制的樞紐，變電站必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式，才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢、隨著計算機技術(shù)、現(xiàn)代通訊和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，為目前變電站監(jiān)視、控制、保護(hù)和計量裝置及系統(tǒng)分隔的狀態(tài)提供了優(yōu)化組合和系統(tǒng)集成的技術(shù)基礎(chǔ)。 10KV配電網(wǎng)屬中壓配電網(wǎng)，它延伸至用電負(fù)荷中心或居民小區(qū)內(nèi)，直接面對工礦企業(yè)和居民等廣大用戶的供電需要，啟著承上啟下確保用戶供電的作用，因此10KV配電網(wǎng)所處的地位十分重要。在配電工程中，能否保證系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠地運行，工程的設(shè)計質(zhì)量是一個重要條件。本變電站的初步設(shè)計包括了：（1）總體方案的確定

5、（2）負(fù)荷分析（3）短路計算（4）繼電保護(hù)的選擇與整定（5）防雷與接地保護(hù)等內(nèi)容。 隨著電力技術(shù)高新化、復(fù)雜化的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)在從發(fā)電到供電的所有領(lǐng)域中，通過新技術(shù)的使用，都在不斷發(fā)生變化。變電站作為電力系統(tǒng)中一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)也同樣在新技術(shù)領(lǐng)域得到了充分的發(fā)展。關(guān)鍵詞：變電站、負(fù)荷、變壓器、短路電流、電氣設(shè)備10KV substation designAbstract Electricity is the main industrial production,energy and power,along with the economic development and the modern

6、industry developments of quick rising,the design of the power supply system become more and more completely and system.Because the quickly increase electricity of factories,it also increases seriously to the dependable index of the economic condition,power supply in quantity.Therefore they need the

7、higher and more perfect request to the power supply.Whether design reasonable,not only affect directly the base investment and expenses with have the metal depletion in color metal,but also will reflect the dependable in power supply and the safe in many facts.In a word,it is close with the economic

8、 performance and the safety of the people. The substation is an importance part of the electric power system,through its function of transformation and assign,transport and safety.Then transport the power to every place with safe,dependable,and economical.As an important part of power's transpor

9、t and control,the transformer substation must change the mode of the traditional design and control,then can adapt to the modern electric power system,the development of modern industry and the of trend of the society life. 10KV power distribution network of medium voltage distribution network,it ex

10、tends to electricity load center or residents in the district,directly to industrial and mining enterprises and residents,the broad masses of users need power supply,and link to ensure that the user the role of power supply,so 10KV power distribution network of the position is very important,In the

11、distribution of project,the system can guarantee the safety,economy,reliable operation,the design of the engineering quality is a important condition.The preliminary design of transformer substation include:(1)ascertain the total project (2)load analysis (3)the calculation of the short-circuit elect

12、ric current (4)the choice and the settle of the protective facility (5)the contents to defend the thunder and protection of connect the earth. Along with the high and quick development of electric power technique,electric power system then can change from the generate of the electricity to the suppl

13、y the power.Key words:transformer substation，load，transformer，short-circuit current，electrical equipment第一章 緒論1.1 變電站發(fā)展的歷史與現(xiàn)狀1.1.1 概況 變電站是電力系統(tǒng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用，如果仍然依靠原來的人工抄表、記錄、人工操作為主，將無法滿足現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求；同時用于變電站的監(jiān)視、控制、保護(hù)，包括故障錄波、緊急控制裝置，不能充分利用微機數(shù)據(jù)處理的大功能和速度，經(jīng)濟(jì)上也是一種資源浪費。而且社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，依賴高質(zhì)量和高可靠性

14、的電能供應(yīng)，建國以來，我國電力事業(yè)已經(jīng)獲得了長足的發(fā)展。隨著電網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、電力分配的日益復(fù)雜和用戶對電能的質(zhì)量的要求進(jìn)一步提高，電網(wǎng)自動化就顯得極為重要；近年來我國計算機和通信技術(shù)的發(fā)展及自動化技術(shù)的成熟，發(fā)展配電網(wǎng)調(diào)度與管理自動化已具備了條件。變電站在配電網(wǎng)中的地位十分重要，它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的繁重任務(wù)，對電網(wǎng)的安全和經(jīng)濟(jì)運行起著舉足輕重的作用。因此，變電站自動化既是實現(xiàn)自動化的重要基礎(chǔ)之一，也是滿足現(xiàn)代化供用電的實時，可靠，安全，經(jīng)濟(jì)運行管理的需要，更是電力系統(tǒng)自動化EMS和DMS的基礎(chǔ)。 變電站綜合自動化是將變電站二次設(shè)備（包括控制、信號、測量、保護(hù)、自動裝置及遠(yuǎn)動裝置

15、等）利用計算機技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)，經(jīng)過功能組合和優(yōu)化設(shè)計，對變電站執(zhí)行自動監(jiān)視、測量、控制和調(diào)節(jié)的一種綜合的自動化系統(tǒng)。它是變電站的一種現(xiàn)代化技術(shù)裝備，是自動化和計算機、通信技術(shù)在變電站領(lǐng)域的綜合應(yīng)用，它可以收集較齊全的數(shù)據(jù)和信息。它具有功能綜合化、設(shè)備、操作、監(jiān)視微機化，結(jié)構(gòu)分布分層化，通信網(wǎng)絡(luò)光纜化及運輸管理智能化等特征。變電站的綜合自動化為變電站小型化、智能化、擴(kuò)大監(jiān)視范圍及變電站的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運行提供了現(xiàn)代化手段和基礎(chǔ)保證。1.1.2 變電站綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則 （1）在保證可靠性的前提下，合理和設(shè)置網(wǎng)絡(luò)和功能終端。采用分不式分層結(jié)構(gòu)，不須人工干預(yù)的盡量下放，有合理的冗

16、余但盡量避免硬件不必要的重復(fù)。 （2）采用開放式系統(tǒng)，保證可用性和可擴(kuò)充性。要求不同制造廠生產(chǎn)的設(shè)備能通過網(wǎng)絡(luò)互連和互操作，同時還要求以后擴(kuò)建時，現(xiàn)有系統(tǒng)的硬件和軟件能較方便的與新增設(shè)備實現(xiàn)互操作。第二章 變電站的負(fù)荷計算和無功率補償計算2.1 負(fù)荷計算1.設(shè)備負(fù)荷的計算 （1）功計算負(fù)荷（單位為KW） Kd為需用系數(shù)。 (2) 無功計算負(fù)荷（單位為Kvar） （3）視在計算負(fù)荷（單位為KVA） （4）計算電流（單位為A） 為用電設(shè)備的額定電壓（單位為KVA).2.多組用電設(shè)備負(fù)荷計算 （1）有功計算負(fù)荷（單位為KW） 式中 是所有設(shè)備組有功計算負(fù)荷之和，是有功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.85-0,

17、.95. (2)無功計算負(fù)荷（單位為Kvar） 是所有設(shè)備無功之和；是無功負(fù)荷同時系數(shù)，可取0.9-0.97.視在計算負(fù)荷（單位為KVA） （4）計算電流（單位為A） 2.2 無功功率補償1.無功補償?shù)哪康?無功補償?shù)闹饕饔镁褪翘岣吖β室驍?shù)以減少設(shè)備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓和提高供電質(zhì)量，在長距離輸電中提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力以及平衡三相負(fù)載的有功和無功功率。 無功功率的人工補償裝置，主要有同步補償機和并聯(lián)電抗器兩種，由于并聯(lián)電抗器具有安裝簡單、運行維護(hù)方便、有功損耗小以及組裝靈活、擴(kuò)容方便等優(yōu)點，因此并聯(lián)電抗器在供電系統(tǒng)中應(yīng)用最為普遍。2.無功補償?shù)挠嬎?（1）計算考慮主變損耗后的自然

18、因數(shù) （2）取定補償以后的功率因數(shù)： 為0.95 （3）計算補償電容器的容量： 式中： （4）計算補償電容器個數(shù)： 式中：單個電容器的容量，單位為Kvar。 按照3的整數(shù)倍取定補償器的個數(shù)，然后計算出實際的補償容量： （5）計算補償以后實際功率的功率因數(shù)，補償后實際的功率因數(shù)大于0.9為合理 10KV：選來考慮： 2.3變電所主變壓器的選擇 主變壓器的選擇原則如下： 根據(jù)電源進(jìn)線方向，結(jié)合工廠計算負(fù)荷 以及擴(kuò)建和備用的需要，綜合考慮設(shè)置總降壓變電所的有關(guān)因素，確定變壓器型號。 一般按5-10年規(guī)劃符合選擇，重要變電所，一臺主變停運，其余變壓器在允許過負(fù)荷范圍內(nèi)，滿足一、二類負(fù)荷，一般變電所，一

19、臺主變停運，其余變壓器滿足全部負(fù)荷的70%-80%，總降壓變電所變壓器臺數(shù)的確定需綜合考慮負(fù)荷容量、對供電可靠性的要求、發(fā)展規(guī)劃等因素。變壓器臺數(shù)越多，供電可靠性就越高，但設(shè)備投資必然加大。運行費用也要增加。因此，在滿足可靠性要求的條件下，變壓器臺數(shù)越少越經(jīng)濟(jì)。 對三級負(fù)荷供電的變電所以及對可取的低壓設(shè)備電源的一二級負(fù)荷供電時，皆選用一臺主變壓器。對于有大量一、二級用電負(fù)荷、或總用電負(fù)荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大、或集中用電負(fù)荷較大的單位，應(yīng)設(shè)置兩臺及以上電力變壓器、如有大型沖擊負(fù)荷，如高壓電動機、電爐等動力，為減少對照明或其他負(fù)荷的影響，應(yīng)增設(shè)獨立變壓器。對供電可靠性要求高，又無條件采用低壓聯(lián)

20、絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不經(jīng)濟(jì)時，也應(yīng)設(shè)置兩臺電力變壓器。選用兩臺變壓器時，其容量應(yīng)滿足在一臺變壓器故障或維修時，另一臺仍保持對一、二級用電負(fù)荷供電，但需對該變壓器負(fù)荷能力及其允許時間進(jìn)行校核。2.4變電所安裝位置 變電所位置和型式的選擇應(yīng)遵循以下幾點來選擇： （1）變電所的位置應(yīng)盡量靠近負(fù)荷中心； （2）變電所應(yīng)選擇在地勢比較高處避免低洼積水； （3）交通運輸必須方便，便于設(shè)備運輸； （4）變電所周圍必須無易燃易爆物品； （5）變電所進(jìn)出線則應(yīng)無高大建筑物。第三章 變電站主接線設(shè)計 所的主接線又稱為主電路，指的是變電所中各種開關(guān)設(shè)備、變壓器、母線、電流互感器等主要電氣設(shè)備，按一定順序用導(dǎo)線連接而

21、成的，用以接受和分配電能的電路，它對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置等均有較大影響，是運行人員進(jìn)行各種倒閘操作和事故處理的重要依據(jù)。3.1 電氣主接線的基本要求 （1）可靠性 在規(guī)定條件和規(guī)定時間內(nèi)保證不中止供電能力，即供電的連續(xù)性。 （2）靈活性 1操作的方便性； 2調(diào)度方便性，主接線能適應(yīng)系統(tǒng)或本廠所的各種運行方式； 3擴(kuò)建方便性，具有初期終期擴(kuò)建的靈活方便性。 （3）經(jīng)濟(jì)性 1 投資省，設(shè)備少且廉價（接線簡單且選用輕型斷路器）； 2 占地面積少，一次設(shè)計，分期投資，盡快發(fā)展經(jīng)濟(jì)效益； 3 電能損耗少，合理選擇變壓器的容量和臺數(shù)，避免兩次變壓。3.2 常用的主接線1.線接線如圖3-1所示：優(yōu)點：

22、接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）故障或搶修，均需是整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后，才能恢復(fù)非故障的供電。 適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺主變壓器。2.線分段接線如圖3-2所示： 圖3-2單母線分段接線圖 優(yōu)點：用斷路器把母線分開后，對重要的用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。 缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障時或檢修時，該段

23、母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電，當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越，擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。 適用范圍：6-10KV配電裝置出現(xiàn)回路數(shù)為6回及以上，350-63KV配電裝置出線回路數(shù)為4-8回，110KV-220KV配電裝置出現(xiàn)回路為3-4回。3.雙母線接線如圖3-3所示： 圖3-3雙母線接線圖 優(yōu)點：供電可靠，通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷，一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)，只停該回路；調(diào)度靈活，各個電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一母線上，能靈活的適應(yīng)系統(tǒng)中各種運行方式調(diào)度和潮流變化的需要；擴(kuò)建方便，像雙母線的左右任

24、何一個方向擴(kuò)建，均不影響兩組母線的電源和符合均勻分配，不會引起原有回路的停電，當(dāng)有雙回架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的母線段時，不會如單母分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越；便于試驗，當(dāng)個別回路需要單獨進(jìn)行試驗時，可將該回路分開，單獨接至一組母線上。 缺點：增加一組母線，每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)，當(dāng)母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒閘操作電器，容易誤操作，為了避免隔離開關(guān)誤操作，需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。 適用范圍：6-10KV配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時；35-63KV配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多，負(fù)荷較大時；110-220KV配電裝置出

25、線回路數(shù)為5回及以上時，或當(dāng)110-220KV配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上。 當(dāng)有兩臺變壓器和兩條線路時，按橋斷路器的位置，分析內(nèi)橋和外橋。（1）內(nèi)橋接線橋斷路器位于變壓器側(cè)，線路中有斷路器的橋接線。特點：正常操作時，線路投切方便，變壓器不方便。 線路故障，僅跳對應(yīng)回路QF，而T故障對應(yīng)回路QF也須跳閘。應(yīng)用場所：輸電線路長而變壓器又不需要經(jīng)常切換的接線。（2）外橋接線橋斷路器位于線路側(cè)，變壓器回路中有斷路器的接橋線。特點：與內(nèi)橋相反。應(yīng)用場所：與內(nèi)橋相反，且線路中有穿越功率接線，穿越功率是路過變電所的功率。3.3工廠變電所主要接線方案選擇根據(jù)工廠的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，工

26、廠變電所的主變壓器可有下列三種方案：方案1：高、低壓側(cè)均采用單母線分段。優(yōu)點：用斷路器把母線分開后，對重要用戶可以從不同母線段引出兩個回路，用兩個電路供電；當(dāng)一段母線故障時，分段斷路器自動切除故障母線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)檢修時該母線各出線須停電；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時需要兩個方向均衡擴(kuò)建。方案2：單母線分段帶旁路優(yōu)點：具有單母線分段全部優(yōu)點，在檢修斷路器時不至中斷對用戶供電。缺點：常用于大型電廠和變電中樞，投資高。方案3：高壓采用單母線、低壓采用單母線分段。優(yōu)點：任一主變壓器檢修或發(fā)生故障時，通過切換操作，即可

27、迅速恢復(fù)對整個變電所得供電。缺點：在高壓母線或電源進(jìn)線進(jìn)行檢修或發(fā)生故障時，整個變電所仍需停電。以上三種方案均能滿足主接線要求，采用方案3時雖經(jīng)濟(jì)最佳，但是其可靠性相比其他兩方案：采用方案2需要的斷路器數(shù)量多，接線復(fù)雜，它們的經(jīng)濟(jì)性能較差；采用方案1既滿足負(fù)荷供電要求又較經(jīng)濟(jì)，故本次設(shè)計選用方案1.第四章 短路電流計算4.1短路電流計算的目的 短路電流計算的目的是為了正確選擇和校驗電氣設(shè)備，以及進(jìn)行繼電保護(hù)裝置的整定計算。 進(jìn)行短路電流計算，首先要繪制計算電路圖。在計算電路圖上，將短路計算所考慮的各元件的額定參數(shù)都表示出來，并將各元件依次編號，然后確定短路計算點，短路計算點要選擇得使需要進(jìn)行短

28、路校驗的電氣元件有最大可能的短路電流通過。 接著，按所選擇的短路計算點繪出等效電路圖，并計算電路中各主要元件的阻抗，在等效電路圖上，只需將被計算的短路電流所流經(jīng)的一些主要元件表示出來，并標(biāo)明其序號和阻抗值，然后將等效電路化簡，對于工廠供電系統(tǒng)來說，由于將電力系統(tǒng)當(dāng)作無限大容量電源，而且短路電路也比較簡單，因此一般只需采用阻抗串、并聯(lián)的方法即可將電路簡化，求出其等效阻抗，最后計算短路電流和短路容量。 短路電流計算的方法，常用的有歐姆法和標(biāo)幺值法。本設(shè)計采用標(biāo)幺值法進(jìn)行短路計算。4.2短路電流計算變電所等效電路圖如圖4-1所示：1、基準(zhǔn)量：取Sd=100MV.A,Uc1=10.5KV,Uc2=0.

29、4KV,基準(zhǔn)電流為Id。 2、短路電路中各元件電抗標(biāo)幺值 電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值 電纜線路的電抗標(biāo)幺值 電力變壓器的電抗標(biāo)幺值，查表得變壓器的短路電壓百分值，故 繪制等值電路如圖4-2所示，圖上標(biāo)出各元件序號和電抗標(biāo)幺值和短路計算點K-1與K-2。3、10KV高壓側(cè)K1點總電抗標(biāo)幺值以及三相短路電流各值和短路容量（1） 總電抗標(biāo)幺值 （2）三相短路電流的周期分量有效值 （3）其他三相短路電流 （4）三相短路容量 4、低壓側(cè)K2點的總電抗標(biāo)幺值以及三相短路里電流各值和短路容量 （1）總電抗標(biāo)幺值 （2）三相短路電流的周期分量有效值 （3）其他三相短路電流 （4）三相短路容量 第五章 電氣設(shè)備的選擇

30、及校驗5.1電氣設(shè)備選擇 1、電氣設(shè)備的一般選擇 （1）應(yīng)滿足正常運行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求，并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要； （2）應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境校驗 （3）應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理； （4）選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量較少品種； （5）擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致； （6）選用新的產(chǎn)品，均應(yīng)具有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)證實鑒定合格。 2、電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件 （1）電壓：電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷變化，可能高于電網(wǎng)額定電壓，這對裸鋁、銅導(dǎo)體不會有任何影響，但對電器和電纜則要規(guī)定其允許最高工作電壓得底于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。 （2）電流：導(dǎo)體（或電氣設(shè)備）的額定電流是指在額定環(huán)境

31、溫度下，長期允許通過的電流。在額定的周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體（或電氣設(shè)備）的額定電流應(yīng)不允許小于該回路的最大持續(xù)工作電流。 周圍環(huán)境溫度不等時，長期允許電流可按下式修正 式中：-導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度數(shù)值，一般取=. 我國生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度,裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度。 （3）環(huán)境條件：在選擇電器時還要考慮帶暖氣 安裝地點的環(huán)境條件，一般電器的使用條件如不能滿足當(dāng)?shù)貧鉁?、風(fēng)速、濕度、污穢程度、海拔高度、地震強度和覆冰厚度等環(huán)境條件時，應(yīng)向制造部門提出要求或采取相應(yīng)措施。 3、按短路條件校驗 （1）熱穩(wěn)定校驗：導(dǎo)體或電器通過短路電流時，各部分的溫度（或發(fā)熱效率）應(yīng)不超過允許值。滿足熱

32、穩(wěn)定的條件為： 式中：、t-允許通過的熱穩(wěn)定電流和持續(xù)時間，由產(chǎn)品樣本查得。 （2）動穩(wěn)定校驗：等穩(wěn)定，即導(dǎo)體和電器承受短路電流機械效應(yīng)能力。應(yīng)滿足的動穩(wěn)定條件為 式中： 5.2變電所一次一次設(shè)備的選擇校驗5.2.1高壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗1、高壓少油斷路器 初步選擇SN10-10/630高壓少油斷路器，電壓級10KV，額定電流是630A，開斷電流16KA，動穩(wěn)定電流40KA，關(guān)合電流40KA，（2S)熱穩(wěn)定電流16KA。 動穩(wěn)定校驗： 熱穩(wěn)定校驗：變壓器設(shè)有差動保護(hù)，在差動保護(hù)范圍內(nèi)短路時，其為臨時動作，繼電器保護(hù)動作時限為0，短路持續(xù)時間小于1S，假想時間由斷路器的全開斷時間0.1S，和零

33、周期分量假想時間0.05S構(gòu)成，則整定時間為當(dāng)K1點短路時，相當(dāng)于2S的熱穩(wěn)定電流為 則當(dāng)K2點短路時，假想時間有繼電保護(hù)何繼電器開斷時間構(gòu)成 相當(dāng)于2S的熱穩(wěn)定電流為 則經(jīng)過校驗，所選高壓少油斷路器滿足要求。2、高壓隔離開關(guān) 初步選擇GN8-10/200型號的隔離開關(guān)，參數(shù)為電壓級10KV，額定電流200A，動穩(wěn)定電流25.5A，熱穩(wěn)定電流10KA。 動穩(wěn)定校驗： 熱穩(wěn)定校驗：最壞情況下差動不起作用，短路發(fā)生在進(jìn)賢斷路器QF1的隔離開關(guān)后，并在斷路器QF2之前時，事故切除靠上一級的變電所過電流保護(hù)，繼電器動作時限應(yīng)比進(jìn)線的繼電保護(hù)動作時限2S大一個時限差0.5S，再加上隔離開關(guān)動作的時間，則

34、總時間 相當(dāng)于5S的熱穩(wěn)定電流為 經(jīng)校驗，所選的隔離開關(guān)滿足要求。3、高壓熔斷器 高壓熔斷器按工作環(huán)境條件、電網(wǎng)電壓、長時間最大負(fù)荷電流（對保護(hù) 電壓互感器的熔斷器不考慮負(fù)荷電流）選擇型號外，還必須校驗熔斷器的斷流容量，即熔斷器的額定電流有兩個，即熔件和熔管的額定電流，應(yīng)按下式取 所選熔件應(yīng)在最大長時符合電流及設(shè)備起動電流的作用下不應(yīng)熔斷，在短路電流作用下可靠熔斷：要求熔斷器特性與上級保護(hù)裝置的動作時限相配合（及動作要有選擇性），以免保護(hù)裝置超級動作，造成停電范圍的擴(kuò)大。 初選RN1-10型號的熔斷器，額定電壓為10KV，額定電流為100A，熔斷電流100A,最大開斷電流有效值為11.6KA。

35、 經(jīng)校驗，所選熔斷器滿足要求。4、高壓電流互感器 電流互感器除按一般條件選擇外，還應(yīng)根據(jù)二次設(shè)備要求選擇電流互感器的準(zhǔn)確級和校驗二次側(cè)額定容量，選擇互感器應(yīng)滿足以下條件： (1)額定電壓大于或等于電網(wǎng)額定電壓； (2)額定電流大于或等于一次回路最大長時負(fù)荷電流； (3)電流互感器的準(zhǔn)確級應(yīng)不小于二次側(cè)所接儀表的準(zhǔn)確級； (4)電流互感器的額定容量應(yīng)不小于所接二次設(shè)備的容量。初步選擇LQJ-10型號的電流互感器，額定電流比100/5，二次負(fù)載值0.5級4,1級0.4,3級0.6，1S熱穩(wěn)定倍數(shù)90，動穩(wěn)定倍數(shù)225。5、高壓電壓互感器 電壓互感器的選擇原則如下： （1）電壓互感器一次額定電壓不小

36、于電網(wǎng)的額定電壓； （2）電壓互感器二次額定電壓按接線方式選擇； （3）電壓互感器的準(zhǔn)確值不小于所接儀表的準(zhǔn)確值； （4）電壓互感器的額定容量不小于二次側(cè)負(fù)荷的容量。選擇JDJ-10型號和JDZJ-10型號的電壓互感器額定表壓比系數(shù)分別為 6、避雷針 選擇高壓避雷器型號為FS-10，額定電壓為100KV，最大工作電壓11.5KV。5.2.2低壓側(cè)電氣設(shè)備的選擇校驗1、低壓側(cè)斷路器 低壓側(cè)斷路器的選擇應(yīng)分開選擇，變壓器主二次側(cè)的與車間的斷路器根據(jù)其額定電流不一樣選擇不一樣的斷路器，根據(jù)實際情況選擇的斷路器如下表5-1所示動穩(wěn)定校驗：380KV側(cè)電壓器總開關(guān)不做保護(hù)，則整定的總時間 經(jīng)校驗，所選斷

37、路器滿足要求。同理，可校驗其他所選斷路器也同樣滿足要求。2、低壓隔離開關(guān) 變壓器二次側(cè)隔離開關(guān)選擇HP系列的隔離開關(guān)，根據(jù)計算電流選擇HP-2500隔離開關(guān)，選擇數(shù)量為3個，其數(shù)量如圖所示動穩(wěn)定校驗： 熱穩(wěn)定校驗： 經(jīng)校驗，所選隔離開關(guān)滿足要求。 3、電流互感器 低壓側(cè)所選電流互感器如表5-4所示 選擇型號為JDG-0.5，額定變壓比為380/100，容量為200MVA的電壓互感器。5.3變電所進(jìn)出線的選擇及校驗5.3.1導(dǎo)線選擇的原則為了保證供電安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)，選擇導(dǎo)線和電纜時應(yīng)滿足下列條件：發(fā)熱條件；電壓損耗條件；經(jīng)濟(jì)電流密度；機械強度。 1、發(fā)熱條件,導(dǎo)線和電纜（含母線）在通過計

38、算電流時產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運行時的最高允許溫度。按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面時，應(yīng)使其允許載流量Ia1不小于通過相線的計算電流I30，即 2、電壓損耗導(dǎo)線和電纜在通過計算電流時產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過正常運行時允許的電壓損耗值，對于通常那較短的高壓此案路，可不進(jìn)行電壓損耗教研。 3、經(jīng)濟(jì)電流密度高壓線路及特大電流的抵押線路，一般應(yīng)按規(guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度城鎮(zhèn)導(dǎo)線和電纜的截面，以是線路的年運行費用（包括電能的損耗）接近于最小，節(jié)約電能和有色金屬，所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費用支出最小”原則。但對建筑園區(qū)內(nèi)較短的10KV及以下的高壓線路和母線，可不按經(jīng)濟(jì)電流密

39、度選擇。 4、機械強度，導(dǎo)線的截面應(yīng)不小于最小允許截面。由于電纜的機械強度很好，因此電纜不校驗機械強度，但需要檢驗短路熱穩(wěn)定度。此為，對于絕緣線和電纜，還需要滿足工作電壓的要求。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗：一般10KV及以下的高壓線路和低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線和電纜截面，再校驗其電壓損耗和機械強度。對于低壓照明線路，因?qū)﹄妷核揭筝^高，通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。5.3.2變電所導(dǎo)線的選擇1、10KV高壓進(jìn)線導(dǎo)線的選擇 采用LGJ型鋼芯鋁絞架空敷設(shè)，接入10KV公用干線。 按發(fā)熱條件校驗：無功補償后高壓側(cè)計算電流，室外環(huán)境最高溫度為，查表得，初選LGJ-35，其

40、時的，滿足發(fā)熱條件。檢驗機械強度：查表得，最小允許截面積，而LGJ-35滿足要求，故選它。2、中性線和保護(hù)截面的選擇 （1）中性線（N線）界面的選擇 三相四線制系統(tǒng)中的中性線，要通過系統(tǒng)的不平衡電流和零序電流，因此中性線的允許載流量，不應(yīng)小于三相系統(tǒng)的最大平衡電流，同時應(yīng)考慮諧波電流的影響。 一般三相四線制線路的中性截面A0，應(yīng)不小于相線截面Aj的50%，即 對于三次諧波電流相當(dāng)突出的三相四線制線路，由于各相的三次諧波電流都要通過中性線，使得中性線電流可能接近甚至超過相電流，因此這種情況下，中性線截面A0宜等于或大于相線截面Aj,即 保護(hù)線（PE線）截面的選擇如下： 保護(hù)線要考慮三相系統(tǒng)發(fā)生單

41、相短路故障的單相短路電流通過時的短路熱穩(wěn)定度。 根據(jù)短路熱穩(wěn)定度的要求，選擇保護(hù)線（PE線）截面APE （3）保護(hù)中性線（PEN）截面的選擇 保護(hù)中性線兼有保護(hù)線和中性線的雙重功能，因此其截面選擇應(yīng)同時滿足上述保護(hù)線和中性線的要求，取其中的最大值。3、380KV低壓線路導(dǎo)線的選擇 工廠車間低壓照明線路和電動機導(dǎo)線截面的選擇主要依據(jù)以下條件：（1）導(dǎo)線發(fā)熱條件（即連續(xù)允許電流）；（2）電壓損失；（3）機械強度;（4）導(dǎo)線截面應(yīng)與線路中裝設(shè)的熔斷器相適應(yīng)。 導(dǎo)線因敷設(shè)的方式和地點的不同，其散熱條件也不相同。同樣的導(dǎo)線，露在空氣中的安全電流和裝在管子里的安全電流時不同的。另外，當(dāng)環(huán)境溫度不同 時，導(dǎo)

42、線安全電流也不相同。關(guān)于導(dǎo)線安全電流的確定在實際工作中，通?？梢詮氖謨灾胁檎?，另一方面可以采用一些經(jīng)驗做法。比如：對絕緣線包括各種型號的橡皮絕緣線或塑料絕緣線，在明敷且環(huán)境溫度為25攝氏度的條件下可以做以下估算，對鋁芯線10平方毫米以下的載流量是截面數(shù)的5倍；100平方毫米以上的截留量是截面的2倍，16平方毫米與25平方毫米；35平方毫米與50平方毫米；70平方毫米與95平方毫米三組截面的載流量分別是相應(yīng)截面的4倍、3倍、2.5倍。第六章 變電所繼電保護(hù) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中使用相當(dāng)普遍和十分重要的電器設(shè)備，雖然它有別于發(fā)電機，是一種靜止的電氣設(shè)備，結(jié)構(gòu)比較可靠，發(fā)生故障的機會相對較少，但它

43、一旦發(fā)生故障將會給供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重的后果。為了保證變壓器的安全運行。防止故障的擴(kuò)大，按照變壓器可能發(fā)生的故障，裝設(shè)靈敏、快速、可靠和選擇性好的保護(hù)裝置是十分必要的。 變壓器的繼電保護(hù)是利用當(dāng)變壓器內(nèi)外發(fā)生故障時，由于電流、電壓、油溫等隨之發(fā)生變化，通過這些突然變化來發(fā)現(xiàn)，判斷變壓器故障性質(zhì)和范圍，繼而做出相應(yīng)的反應(yīng)和處理。 繼電保護(hù)具有選擇則性、速動性、可靠性及靈敏性。6.1電力變壓器的故障形式 中壓供電系統(tǒng)中常用電力變壓器都是降壓變壓器，絕緣形式有油浸式和干式，繞組連接組別有兩種。其主要故障形式有： 1、繞組及其引出線的相間路:包括三相短路和兩相短路。這種故障的特點是短路

44、相上電源急劇增加為正常電流的若干倍，因此可采用反應(yīng)電流過量而動作的過電流保護(hù)裝置來加以保護(hù)。對于油浸式變壓器，當(dāng)油箱內(nèi)繞組發(fā)生相間短路時危害很大，故障處的電弧不僅可能燒壞繞組絕緣和鐵心，而且可能會使絕緣材料和變壓器油強烈汽化，從而引起油箱爆炸。針對這種情況，變壓器除了設(shè)置過電流保護(hù)外，還應(yīng)設(shè)置反應(yīng)油氣化量多少的瓦斯保護(hù)。 2、繞組匝間短路：繞組匝間短路也是變壓器的常見故障。繞組匝間短路時也會使故障點電流增加，但增加的多少與短路匝數(shù)有關(guān)，但短路匝數(shù)不多時，故障電流與正常電流差異不是很大，過電流保護(hù)裝置不一定能夠反映出來。因此，對這種故障，油浸式變壓器采用瓦斯保護(hù)；干式變壓器采用反映繞組短路時溫度

45、升高的溫度保護(hù)。 3、二次側(cè)單相短路：變壓器二次側(cè)中性點直接接地，其單相短路時故障相出現(xiàn)較大的短路電流。一般，首先考慮用變壓器一次側(cè)裝設(shè)的過電流保護(hù)兼作單相短路保護(hù)，若靈敏度不夠，再考慮在變壓器二次側(cè)采用反映三相電流之和的零序電流保護(hù)。 4、過負(fù)荷：雖然變壓器有一定得過負(fù)荷能力，但過負(fù)荷時間不能太長。因此，當(dāng)變壓器的實際負(fù)荷超過其額定負(fù)荷時，采用反映變壓器過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)。 5、油浸式變壓器的油面降低：油浸式變壓器是用變壓器油作繞組的相間絕緣和對地絕緣的，因此，繞組必須完全浸泡在變壓器油中，當(dāng)油面降低時，會威脅變壓器的絕緣，從而引起短路故障。針對這種情況，應(yīng)設(shè)置可反映油面降低的瓦斯保護(hù)。 6

46、、干式變壓器繞組溫度升高：干式變壓器繞組溫度升高的原因很多，如：過負(fù)荷、匝間短路、環(huán)境溫度升高、冷卻系統(tǒng)故障等。針對這種情況，應(yīng)設(shè)置溫度保護(hù)。 對于高壓側(cè)6-10KV的變電所主要變壓器來說，通常裝設(shè)有帶時限的過電流保護(hù)，如過電流保護(hù)動作時間大于0.5S-0.7S時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。容量在800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA及以上的車間油浸變壓器，按規(guī)定應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。容量在400KVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單臺運行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)及瓦斯保護(hù)在輕微故障時，動作于信號，而其他保護(hù)包括瓦斯保護(hù)在嚴(yán)重故障時，一般均動作于跳

47、閘。6.2變電所繼電保護(hù)裝置對線路的相間短路保護(hù)，主要采用帶時限的過電流保護(hù)和瞬時動作的電流速斷保護(hù)；對線路的單相接地保護(hù)采用絕緣監(jiān)視裝置，裝設(shè)在變電所高壓母線上，動作與信號。繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線；繼電保護(hù)裝置的操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式（接線簡單，靈敏可靠）；帶時限過電流保護(hù)采用反時限過電流保護(hù)裝置。型號都采用GL-25/10。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。此次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)、速斷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)裝置，在低壓側(cè)采用相關(guān)斷路器實現(xiàn)三段保護(hù)。保護(hù)裝置原理圖如下：

48、1、定時限過電流保護(hù)（1）動作電流的整定 保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)按照避開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，由于變電兩臺變壓器型號及容量相同，而且是并列運行的，則最大電流 此時保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)整定為 因此過電流保護(hù)動作電流整定為10A（2）過電流保護(hù)動作時間的整定 因本變電所為電力系統(tǒng)的中斷變電所，故其過電流保護(hù)的動作時間可整定為最短的0.5S.（3）過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗 因此其靈敏度系數(shù)為： 滿足靈敏度系數(shù)的1.5的要求。2、電流速斷保護(hù)（1）速斷電流的整定 繼電保護(hù)動作電流 （2）電流速斷保護(hù)靈敏度系數(shù)的校驗 3、過負(fù)荷保護(hù) 一次側(cè)動作電流 繼電保護(hù)動作電流 取繼電器整定值為4A，

49、則一次側(cè)實際動作電流為80A。6.3作為備用電源的高壓聯(lián)絡(luò)線的繼電保護(hù)裝置 裝設(shè)反時限過電流保護(hù)，采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，去分跳閘的操作方式。1、過電流保護(hù)動作電流的整定 2、過電流保護(hù)動作電流的整定 按終端保護(hù)考慮，動作時間整定為0.5S.第七章 防雷與接地方案設(shè)計 變電所是電力系統(tǒng)中對電能電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，是聯(lián)系發(fā)電廠與電力用戶的紐帶。擔(dān)負(fù)著電壓變換和電能分配的重要任務(wù)。如果變電所發(fā)生雷擊事故，會給國家和人民造成巨大的損失。所以，變電所的防雷是不可忽視的問題。7.1變電所防雷保護(hù)7.1.1變電所遭受雷擊的主要原因 供電系統(tǒng)在正常運行時，電氣

50、設(shè)備的絕緣處于電網(wǎng)的額定電壓作用之下，但是由于雷擊的原因，供配電系統(tǒng)中某些部分的電壓會大大超過正常狀態(tài)下的數(shù)值，通常情況下變電所雷擊有兩種情況：一是雷直擊于變電所的設(shè)備上；二是架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，其具體表現(xiàn)如下：1、直擊雷保護(hù) 直擊雷過電壓：雷電直接擊入電氣線路、設(shè)備或建筑物而引起的過電壓，又稱直雷擊。在雷電的主放電過程中，其傳播速度極快（約為光速的50%-10%），雷電壓幅值達(dá)10-100MV，雷電流幅值達(dá)數(shù)百千安，伴以強烈的光、熱、機械效應(yīng)和危險的電磁效應(yīng)以及強烈的閃絡(luò)放電，具有強烈的破壞性核對人員的殺傷性。2、感應(yīng)過電壓 當(dāng)雷云在架空導(dǎo)線上

51、方，由于靜電感應(yīng)，在架空導(dǎo)線上積聚了大量的異性束縛電荷，在雷云對大地放電時，線路上的電荷被釋放，形成的自由電荷流向線路的兩端，產(chǎn)生很高的過電壓，次過電壓會對電力網(wǎng)絡(luò)造成危害。 因此，架空線路的雷電感應(yīng)過電壓和直擊雷過電壓形成的雷電波沿線路侵入變電所，是導(dǎo)致變電所雷擊的主要原因，若不采取防護(hù)措施，勢必造成變電所電氣設(shè)備絕緣損壞，引發(fā)事故。7.1.2變電所防雷的具體措施1、變電所裝設(shè)避雷針對直擊進(jìn)行保護(hù) 架設(shè)避雷針是變電所防直擊雷的常用措施，避雷針是保護(hù)電氣設(shè)備、建筑物不受直接雷擊的雷電接收器，其作用是把雷電吸引到避雷針身上并安全將雷電流引入大地中，從而起到保護(hù)設(shè)備效果。變電所裝設(shè)避雷針時應(yīng)使用所

52、有設(shè)備都處于避雷針保護(hù)范圍之內(nèi)，此外，還應(yīng)采取措施，防止雷擊避雷針時的反擊事故。2、變電所的進(jìn)線防護(hù) 要限制流經(jīng)避雷器的雷電電流幅值和雷電波的坡度就必須對變電所進(jìn)線實施保護(hù)。當(dāng)線路上出現(xiàn)過電壓時，將有行波導(dǎo)線向變電所運動，起幅值為線路絕緣的50%沖擊閃絡(luò)電壓，線路的沖擊耐壓比變電所設(shè)備的沖擊耐壓要高很多。因此，在接近變電所的進(jìn)線上加裝避雷線是防雷的主要措施，如不架設(shè)避雷線，當(dāng)遭受雷擊時，勢必會對線路造成損壞。3、變電站對侵入波的防護(hù) 變電站對侵入波的防護(hù)的主要措施是在其進(jìn)線上裝設(shè)閥型避雷器。閥型避雷器的基本元件為火花間隙和非線性電阻。目前，SFZ系列閥型避雷器主要有用來保護(hù)等級大容量變電所的電氣設(shè)備；FZ系列閥型避雷器，主要用來保護(hù)小容量的配電裝置。4、變壓器的防護(hù) 變壓器的基本保護(hù)措施是在接近變壓器安裝避雷器，這樣可以防止線路侵入的雷電波損壞絕緣。 裝設(shè)避雷器時，要