電氣工程及其自動化畢業(yè)論文-遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴大初步設(shè)計

1、本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；負荷計算；無功功率補償；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）；配電裝置設(shè)計；繼電保護規(guī)劃設(shè)計；防雷保護設(shè)計等。根據(jù)電氣主線設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求，本變電所電氣主接線的高壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線分段的電氣主接線形式；對低壓側(cè)負荷的統(tǒng)計計算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率， 本設(shè)計進行了無功功率補償設(shè)計，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數(shù)值計算；

2、而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結(jié)果進行校驗的方法；繼電保護設(shè)計主要是對變壓器進行電流速斷保護和過電流保護的設(shè)計計算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護。本設(shè)計十分注重運用我國電氣設(shè)計的新技術(shù)和新的設(shè)備，實用性及強，考慮到是實際工程的應(yīng)用，便以通俗易懂的語言進行闡述。關(guān)鍵詞：變電所設(shè)計；電氣主接線；繼電保護VIIAbstractThe design on the topic of "Liaoning Institute of Technology Teaching Building substation expansion prelimina

3、ry design." The main design elements include : 10/0.4kV main transformer substation choice; Electrical Substation main wiring design; Short-circuit current calculation; Load Calculation; Reactive power compensation; Electrical Equipment (bus, HV circuit breakers, isolation switches, current tra

4、nsformer and voltage transformer, and compensation capacitor MOA); Distribution Equipment design; relay Planning and Design; Lightning protection design. According to the main line of electrical design should meet the reliability, flexibility, economy requirements, The substation main electrical wir

5、ing High Side single-bus wiring, low voltage side of the single-bus above the main electrical wiring form; the low-pressure side load calculated using the statistical needs coefficient; To reduce the reactive power loss, increased energy utilization, The design of reactive power compensation design,

6、 power factor from 0.69 to 0.9; short-circuit current calculations include short-circuit point for the selection and specific numerical calculation; and electrical equipment chosen by the choice of rated current, short-circuit current calculation by the results of the calibration methods; relay desi

7、gn of the main transformer Current Protection and over-current protection design; distribution installations complete set of power distribution equipment; The substation using direct lightning stroke prevention lightning protection. The design is very close attention to the use of our electrical des

8、ign of the new technology and new equipment, practical and strong, Taking into account the actual application, in a user-friendly language to describe it. Key words：: substation design; Electrical wiring; Relay . 目 錄前言VI第1章 畢業(yè)設(shè)計概述11.1 畢業(yè)設(shè)計題目11.2 畢業(yè)設(shè)計目的11.3畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容1第2章 負荷計算22.1負荷概述22.2負荷計算2第3章 無功功率補償73

9、.1并聯(lián)電力電容器補償73.2無功補償容量的計算7第4章 主變壓器選擇94.1變電所變壓器容量、臺數(shù)、型號選擇94.1.1變壓器容量94.1.2主變壓器臺數(shù)和型號94.1.3主變壓器確定104.2干式變壓器的結(jié)構(gòu)104.3干式變壓器的特點114.4干式變壓器的使用注意事項11第5章 變電所電氣主接線125.1對電氣主接線的基本要求和原則125.1.1電氣主接線的基本要求125.1.2電氣主接線的原則125.2電氣主接線設(shè)計程序135.3主接線設(shè)計14第6章 短路計算186.1短路概述186.2造成短路原因186.3短路危害186.4短路計算19第7章 電氣設(shè)備選擇與校驗237.1電氣設(shè)備及分類

10、237.2電氣設(shè)備選擇與校驗237.3高壓斷路器選擇與校驗247.3.1高壓斷路器的選擇247.3.2高壓斷路器的校驗257.4隔離開關(guān)選擇與校驗267.4.1隔離開關(guān)原理與類型267.4.2隔離開關(guān)運行與維護267.4.3隔離開關(guān)的校驗267.5互感器選擇與校驗277.5.1互感器應(yīng)用277.5.2電流互感器原理與結(jié)構(gòu)287.5.3電流互感器校驗297.6電壓互感器307.6.1電壓互感器原理307.7母線選擇與校驗317.7.1 母線的選擇317.7.2母線校驗32第8章 繼電保護338.1繼電保護338.1.1對繼電保護的基本要求338.1.2繼電保護原理338.2過電流與速斷保護整定值

11、的計算348.2.1過電流整定值計算348.2.2速斷保護整定值計算36第9章 配電裝置389.1對配電裝置的基本要求389.2配電裝置的類型389.3配電裝置的應(yīng)用389.4配電裝置的設(shè)計步驟39第10章 防雷保護設(shè)計4210.1雷電過電壓4210.2雷電的危害4210.3防雷保護裝置4210.4防雷設(shè)計4310.5防雷保護計算43總 結(jié)47參考文獻48致謝49附錄50附錄55 前言經(jīng)濟的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進步促使社會中各行各業(yè)都在不斷地發(fā)展壯大，特別是各種高、新、尖、精的技術(shù)應(yīng)用，而所有的一切都離不開電，而電的中樞變電所更是必不可少，起到至關(guān)重要的作用。電是一個廣義的范疇，伴隨負荷的

12、不同，對電的要求也會隨之改變。10kV的變電所應(yīng)用較為廣泛，其涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，所以說對10kV變電所的設(shè)計具有十分重要的意義。此設(shè)計的題目是針對10kV變電所進行的擴大初步設(shè)計，在設(shè)計伊始，在工程技術(shù)人員的陪同下對變電所進行了參觀學(xué)習(xí)，并把所設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容做了整體的記錄，參觀過程中通過技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實際情況，選擇變電所的高低壓部分設(shè)計，這部分設(shè)計相信對自己將來的工作也會有很大的幫助。本設(shè)計按照以下的步驟進行：首先：依照主接線的特點，選擇各個電壓等級的接線方式，進行綜合比較，選擇最佳接線方式。其次：進行短路電流計算，根據(jù)短路點計算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電

13、氣元件，結(jié)合實際繪制設(shè)計圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進行校驗。以上是理論知識的體現(xiàn)而更中要的一點是在設(shè)計中培養(yǎng)自己運用所學(xué)知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強工程觀，在設(shè)計過程中主要立足于應(yīng)用所學(xué)基本理論和專業(yè)知識，大膽地運用新理論、新技術(shù)去分析解決實際問題,以便更好地適應(yīng)工作的需要。了解整個設(shè)計的目的、內(nèi)容和基本要求進行設(shè)計的資料推備。資料準備主要通過查閱(包括上網(wǎng)查問)文獻資料和參加生產(chǎn)實習(xí)兩條渠道進行。此設(shè)計充分吸收專業(yè)理論知識， 考慮自己畢業(yè)設(shè)計的選題方向，有目的、有計劃地查閱與選題方向有關(guān)的文獻資料，特別是在參加生產(chǎn)實習(xí)的過程中有意識地搜集生產(chǎn)過程及新技術(shù)、新設(shè)備、改革新

14、成果的應(yīng)用等方面資料，這也是為畢業(yè)設(shè)計課題收集資料的最重要途徑。選定題目后，應(yīng)再有針對性地查閱一些資料，最后對所有收集的資料進行整理。并對其進行完善，對于一個完整的設(shè)計而言，文字與圖紙并存。文字的詳細敘述使內(nèi)容豐富，而圖紙則一目了然。 第1章 畢業(yè)設(shè)計概述1.1 畢業(yè)設(shè)計題目遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴大初步設(shè)計1.2 畢業(yè)設(shè)計目的本設(shè)計是針對變電所進行的擴大初步設(shè)計，設(shè)計中涉及“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程有關(guān)內(nèi)容，通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析、解決本專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨立自學(xué)能力；使學(xué)生受到工程師的基本訓(xùn)練，即工程設(shè)計和科學(xué)研究的

15、初步能力；包括：調(diào)查研究、搜集資料（含文獻檢索）；方案論證、技術(shù)方案的計劃與實施；理論分析、設(shè)計和計算；撰寫學(xué)術(shù)論文或設(shè)計說明書等的能力。1.3畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）；配電裝置設(shè)計；繼電保護設(shè)計；防雷保護設(shè)計；繪制電氣主接線圖，繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護范圍圖。1. 進行10kV變電所擴大初步設(shè)計；2. 完成任務(wù)書中的全部內(nèi)容；3. 繪制變電所電氣主接線圖；4. 繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護范圍圖；5. 畢業(yè)設(shè)計說明書按統(tǒng)一格式打印裝訂成冊；6. 說明書文字在1

16、.5萬字以上，語言通順簡練，圖表畫法符合國家標準；7. 完成與設(shè)計有關(guān)的英文資料翻譯；48第2章 主變壓器選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應(yīng)原理，以相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。4.1變電所變壓器容量、臺數(shù)、型號選擇4.1.1變壓器容量變壓器空載運行時需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過大，不但增加投資，而且使變壓器長期處于輕載運行，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加。若容量選的小，會使變壓器長期過負載

17、，易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負載率在40%-70%之間，負載過高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負載稍有增長，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢必增加投資，且影響供電。總之選擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負荷為依據(jù)，按照5-10年的發(fā)展計劃來確定，按照遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計選用的變壓器容量為1000kVA。4.1.2主變壓器臺數(shù)和型號1臺數(shù)變壓器的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷的特點和經(jīng)濟運行進行選擇，要由負荷大小，對供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運行造價、維護設(shè)備等因素，確定變壓器臺數(shù)應(yīng)綜合考慮，進行認真的技術(shù)經(jīng)濟比較。按負荷的等級和大小來說，對于帶一、二級負荷的變

18、電所，當一、二級負荷較多時，應(yīng)選兩臺或兩臺以上變壓器，如只有少量的一、二級負荷并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺變壓器。對于像遼寧工學(xué)院綜合樓來說主要負荷是二、三類負荷 ，二級負荷主要是消防電梯、應(yīng)急照明等負荷；而三級負荷主要是電力設(shè)備和普通照明，根據(jù)需要擬裝設(shè)兩臺變壓器。2型號主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素：1）.變電所的所址選擇；2）.建筑物的防火等級；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設(shè)備對供電的要求；5）.當?shù)毓╇姴块T對變電所的管理體制等。設(shè)置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采

19、取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合校的具體情況選型為SCB9-1000/10KV變壓器。4.1.3主變壓器確定位于遼寧工學(xué)院綜合樓地下變電所的主變壓器型號為環(huán)氧樹脂澆注型，其技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。表4-1 SCB9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（kV）空載損耗（W）負載損耗（W）短路阻抗（%）空載 電流（%）變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.04

20、.2干式變壓器的結(jié)構(gòu)為了確保供電安全，迫切需要即可深入負荷中心又無燃燒危險的變壓器，而當今，隨著社會進步，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國家標準干式變壓器定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不浸入液體中的變壓器。干式變壓器的結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器的差別不大，采用晶粒取向電工鋼片，軛和柱采用全斜接縫，心柱用鋼帶或自干型絕緣粘帶綁扎，也有用粘結(jié)劑將鐵心膠合，鐵心為防止因凝結(jié)而引起銹蝕，在鐵心表面涂有耐熱的防銹覆蓋漆或樹脂，容量較大時，鐵芯中要有氣道，氣道尺寸為15-20mm，而干式變壓器的繞組材料是銅箔或鋁箔，有時也采用銅線繞制，而低壓線圈（1000V及以下），用銅箔（或鋁箔）與預(yù)浸環(huán)氧樹脂的絕緣

21、材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強樹脂包封，經(jīng)過工藝處理后，使高低壓線圈各自成為一個堅固的整體，不但具有很強的承受短路能力，而且經(jīng)過冷熱循環(huán)試驗，證明了線圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式變壓器的適用材料不同，其絕緣等級也不同，絕緣材料等級與絕緣材料最高允許溫度見表4-2。表4-2 絕緣等級與最高允許溫度絕緣等級YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度(）951051201301551802204.3干式變壓器的特點1. 占地面積小，不必單獨建設(shè)變壓器室，它可以和10kV的高壓柜，380/220V的低壓配電柜裝在一個室內(nèi)。2. 運行、維修量小。3. 具有耐熱、防塵、耐潮的特點，適合于安裝負荷

22、中心，對系統(tǒng)經(jīng)濟運行節(jié)電起到了一定作用。4. 損耗小、噪聲小。5. 絕緣性好，局部放電量小，耐雷電沖擊力強。6. 機械強度高,抗溫度變化，抗短路能力強。7. 價格昂貴。8. 壽命期后，不易回收，污染環(huán)境。4.4干式變壓器的使用注意事項1. 干式變壓器選擇不同的外殼，是由所處的環(huán)境和防護要求而定。2. 干式變壓器繞組的絕緣，很大程度影響變壓器的安全和使用壽命。3. 自然空氣冷卻和強迫空氣冷卻。4干式變壓器的過載能力與環(huán)境溫度、載前的負荷情況、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時間常數(shù)有關(guān)。第3章 變電所電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電

23、壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，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。電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對電氣主接線的基本要求概括地說應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。5.1對電氣主接線的基本要求和原則5.1.1電氣主接線的基本要求1可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。經(jīng)過長期運行實踐的考驗，對變電所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性不僅要考慮次設(shè)備

24、對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。2靈活性 主接線的靈活性有以下幾方面要求； 1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調(diào)度要求。 2)檢修要求?？梢苑奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電保護設(shè)備，進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。 3)擴建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設(shè)備改建量最小。3經(jīng)濟性經(jīng)濟性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。5.1.2電

25、氣主接線的原則1考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同。2考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應(yīng)根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。3考慮負荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負荷

26、不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。4考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。5.2電氣主接線設(shè)計程序1、電氣主接線的設(shè)計程序電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣

27、度也有所差異，但總的設(shè)計思路、方法和步驟相同。 (1)對原始資料進行分析，具體內(nèi)容如下： 1)本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運行方式等。 2)電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃(510年)；變電所在電力系統(tǒng)中的位置(地理位置和容量位置)和作用；本期工程和遠景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。 3)負荷情況。負荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計時應(yīng)該認真地辯證地分析。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負荷

28、小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4)環(huán)境條件。當?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)子以重視。對重型設(shè)備的運輸條件也應(yīng)充分考慮。 5)設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進性、經(jīng)濟性和可行性。(2)擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的

29、不同，會出現(xiàn)多種接線方案(近期和遠期)。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術(shù)上相當，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟可行的主接線方案。 (3)主接線經(jīng)濟比較。 (4)短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。 (5)電器設(shè)備的選擇。 (6)繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。(7)工程概算。包括：主要設(shè)備器材費；安裝工程費；其他費用。5.3主接線設(shè)計主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。變

30、電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M出線數(shù)較多時(一般超過4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便有利于安裝和擴建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。設(shè)計中僅以單母線接線為例。一、單母線接線 圖 5-1 單母線接線如圖 5-1 所示，單母線接線的特點是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出

31、線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān)QS2稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的QS3稱為線路隔離開關(guān)(在實際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷

32、路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守下列操作順序：如對饋線送電時，須先合上隔離開關(guān)QS2和QS3，再投入斷路器QF2；如欲停止對其供電，須先斷開QF2，然后再斷開QS3和QS2。為了防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外。還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖。接地開關(guān)(又稱接地刀間)QS4是在檢修電路和設(shè)備時合上，取代安全接地線的作用。當電壓在110kV及以

33、上時，斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)扣線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應(yīng)配置接地開關(guān)。對35kV及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置12組接地開關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時的安全。1單母線接線的優(yōu)缺點 優(yōu)點：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：靈活性和可靠性差，當母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2單母線接線的適用范圍 一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況： (1)6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。 (2)35-66kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3

34、回。二、單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個分段斷路器和兩個隔離開關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線，如圖5-2所示。1單母線分段接線的優(yōu)缺點優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點：當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。 2適用范圍 (1)6一10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。 (2)

35、3566kV配電裝置出線回路數(shù)為48回時。圖5-2 單母線分段接線現(xiàn)階段最常用的接線形式有兩種：單母線接線和單母線分段接線，依據(jù)遼寧工學(xué)院變電所中實際情況的了解，以及對單母線接線和單母線分段的比較，并且從經(jīng)濟性、可靠性、靈活性三個方面的對比，選擇單母線接線方式。遼寧工學(xué)院變電所為終端變電所高壓為10kV低壓為0.4kV。這在主接線的選擇上確定了范圍，根據(jù)5-10年的發(fā)展計劃設(shè)計，并依據(jù)遼寧工學(xué)院的供電情況，擬裝設(shè)兩臺主變壓器。110kV主接線根據(jù)設(shè)計要求及綜合考慮，10kV側(cè)兩條銅電纜，一條運行，一條備用兩條電纜的各種參數(shù)均相同，來自供電中心的高壓電經(jīng)隔離開關(guān)、調(diào)相機、電流互感器接到母線上，而

36、后經(jīng)隔離開關(guān)、計量柜進入母線接到兩臺變壓器上，其間由隔離開關(guān)和斷路器分離。如附錄。20.4kV主接線所謂0.4kV是一種電壓等級,按正常工作需用380kV，10kV高壓經(jīng)過變壓器降壓后為0.4kV等級，低壓經(jīng)過隔離開關(guān)、電流互感器、高壓斷路器接到母線上，而后經(jīng)過隔離開關(guān)、儀表通過低壓母線接到降壓變壓器母線上，兩臺變壓器低壓分別帶有不同的負荷這是0.4kV。如附錄所示。第4章 短路計算選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計算的最終目的。所謂短路是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點直

37、接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線）。6.1短路概述電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種：正常運行狀態(tài)、不正常運行狀態(tài)、短路故障。在電氣設(shè)計和運行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時的情況，最嚴重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運行時，其相與相之間，中性點接地系統(tǒng)的中性線與相線之間，都是通過負荷或阻抗連接的。6.2造成短路原因電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞大多是由于未及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計、制造、安裝和運行不當所致，如由于設(shè)備長期運行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被內(nèi)部人員

38、違反操作規(guī)程和安全規(guī)程，造成誤操作而引發(fā)短路。電力系統(tǒng)的其他某些故障也可能導(dǎo)致短路，如輸電線路斷線和倒桿事故等。此外，飛禽及小動物跨接裸導(dǎo)體，老鼠咬壞設(shè)備、導(dǎo)線的絕緣，都可能造成短路。6.3短路危害1.電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，網(wǎng)絡(luò)總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能超過該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如610kV的大容量裝置，短路電流可達到幾萬甚至幾十萬安。2.選的各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度。3.短路電流通過導(dǎo)體時，同時也使導(dǎo)體受到很大的電動力作用、使導(dǎo)體發(fā)生變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設(shè)備還應(yīng)有足夠的電動(機械)穩(wěn)定度。 4.短路必將造成局部停電，而且短路點越靠近

39、電源，停電范圍越大、給國民經(jīng)濟造成的損失也越大。由此可見。短路的后果是十分嚴重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點、類型及持續(xù)時間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運行，減輕短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進行短路電流計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。6.4短路計算根據(jù)實際情況及圖紙的要求分析遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計，短路計算要恰到好處，確定短路點位高低壓側(cè)各一個，互相分析計算，如圖6-1所示。 圖6-1電

40、力系統(tǒng)短路計算電路圖計算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計算方法采用比較簡潔常用的標幺值計算。確定基準值取 ，而 計算短路回路中主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，則架空線路由資料可知：，則電力變壓器有資料得：，則做出等值電路圖并化簡電路，求出點及其點短路回路阻抗標幺值，根據(jù)計算電路圖及其回路中個主要元件的電抗標幺值做出等值電路圖。求出點三相短路電流和短路容量如圖所示6-2 點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。 圖6-2 點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路求出點三相短路電流和短路容量如圖6-3 點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖6-3 點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路

41、回路在工程設(shè)計中，往往還要列短路計算表，如下圖所示。表6-1短路計算表短路計算點三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA）點2.762.762.767.094.2250.25點32.0732.0732.0759.0134.9622.27第5章 電氣設(shè)備選擇與校驗在各級電壓等級的變電所中，使用各種電氣設(shè)備，諸如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線、補償電容器等，這些設(shè)備的任務(wù)是保證變電所安全、可靠的供電，因為選擇電氣設(shè)備時，必須慮及電力系統(tǒng)在正常和故障時的工作情況。所謂電氣設(shè)備的選擇，則是根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中所處的地理位置和完成的任務(wù)來確定它們的型號和參數(shù)。電氣設(shè)備選擇的總原則

42、是在保證安全、可靠工作的前提下，適當留有裕度，力求在經(jīng)濟上進行節(jié)約。7.1電氣設(shè)備及分類1、電氣設(shè)備電氣設(shè)備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變配電、用電設(shè)備的總稱，它包括發(fā)電機、變壓器及各種高低壓開關(guān)設(shè)備、保護設(shè)備、導(dǎo)線、電纜和用電設(shè)備等。2、電氣設(shè)備的分類電氣設(shè)備通常分類方法如下：（1）.按電壓分 通常把1kV以上的設(shè)備稱為高壓設(shè)備，1kV以下的稱為低壓設(shè)備。（2）.按電能質(zhì)量分 交流設(shè)備、直流設(shè)備、交直流兩用設(shè)備。（3）.按設(shè)備所屬的電路性質(zhì)分 一次設(shè)備、二次設(shè)備。（4）.按是否組合分 單元件設(shè)備、成套設(shè)備。7.2電氣設(shè)備選擇與校驗電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。安全、可靠、經(jīng)濟、

43、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。在供配電系統(tǒng)中盡管各種電器設(shè)備的作用不一樣，但選擇的條件有諸多是相同的，在表7-1中列出了導(dǎo)體和電器選擇與校驗的項目。從表中可以看出為保證設(shè)備可靠的運行，各種設(shè)備均應(yīng)按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表7-1導(dǎo)體和電器的選擇與校驗項目設(shè)備名稱選擇項目校驗項目額定電壓（KV）額定電流（A）裝置類（戶內(nèi)戶外）準確度級短路電流開斷能力（KA）熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓斷路器高壓負荷開關(guān)高壓隔離開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電

44、壓互感器母線電纜7.3高壓斷路器選擇與校驗7.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護電路的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅弧能力。圖7-1高壓斷路器的QF的型號規(guī)格7.3.2高壓斷路器的校驗根據(jù)圖7-1高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10kV側(cè)母線上短路電流為

45、5.3kA，控制QF的線路繼電保護裝置實際最大的動作時間為1.0s變壓器高壓側(cè)實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。 線路首端短路時，流過短路電流最大，而線路首端（）點短路和母線（）點短路，其短路電流相等，即：短路電流沖擊值：短路容量：擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間：短路假想時間：根據(jù)擬定條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，選用ZN12-10I型高壓真空斷路器。表7-2 ZN12-10I型高壓真空斷路器序號安裝電氣條件ZN12-10I校驗結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目技術(shù)數(shù)據(jù)110KV10KV合格257.7A1250A合格32.76KA31.5KA合格47.038KA25KA合格57.84126合格 7.4隔離開關(guān)選擇與校驗

46、7.4.1隔離開關(guān)原理與類型隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設(shè)備和線路運行安全檢修。隔離開關(guān)是應(yīng)用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的類型較多，按裝接地點不同分：屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；此外還有V型隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的型式對配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開關(guān)選型時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇，遼寧工學(xué)院選擇型號為：GN30-10D/630，這種型號隔離開關(guān)系列為高壓10kV，三相電流頻率50HZ的戶內(nèi)裝置，安裝于高壓開關(guān)柜內(nèi)，使高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊密占地面積小，

47、安全性高。如下表所示7-3為GN30-10D/630的技術(shù)數(shù)據(jù)。表7-3 GN30-10D/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號型式序號額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標志GN30-10D/630戶內(nèi)3010630帶接地刀閘7.4.2隔離開關(guān)運行與維護 隔離開關(guān)運行與維護的注意事項：（1）.載流回路及引線端子無過熱。（2）.瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現(xiàn)象。（3）.傳動機構(gòu)外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過程應(yīng)無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸。7.4.3隔離開關(guān)的校驗 根據(jù)型號擬選GN30-10D/630。 短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假

48、想時間： 校驗情況如下表表7-4 GN30-10D/630校驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)GN30-10D/630工作電壓（KV）10最大工作電流（A）57.73短路電流 （KA）2.76短路沖擊電流（KA）7.038熱穩(wěn)定性校驗根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿足熱穩(wěn)定校驗條件。7.5互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓(100、)和小電流(5、1A)，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高

49、電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悾饕请姶攀降?。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器，如電子式、光電式互感器，尚未進入廣泛的工業(yè)實用階段。 7.5.1互感器應(yīng)用互感器包括電流互感器和電壓互感器。電流互感器又稱儀用變流器，文字符號為TA；電壓互感器又稱儀用變壓器，文字符號為TV。從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來說，互感器是一種特殊變壓器?；ジ衅饔腥缦伦饔?；(1)安全絕緣采用互感器作一次電路與二次電路之間的中間元件，可避免一次電路的高電壓直接引入測量儀表、繼電器等二次設(shè)備，有利于保障人身安全；可避免一次電路發(fā)生短路使二次儀表、繼電器等電流線圈受大電流沖擊而損壞

50、；也可避免二次電路的故障影響一次電路。這樣就提高了一、二次電路工作的安全性和可靠性。(2)按比例減小電流和降低電壓電流互感器是將一次大電流按比例變成二次小電流的裝置。雖然電流互感器一次額定電流不同，但二次額定電流一般為5A。電壓互感器是將一次高電壓按比例變成二次低電壓的裝置，雖然電壓互感器一次額定電壓不同，但二次額定電壓一般為100V。(3)擴大二次設(shè)備的使用范圍采用互感器后，就相當于擴大了儀表和繼電器的使用范圍。例如：用一只量程為5A的電流表與不同變流比的電流互感器配套使用，就可測量不同范圍的電流。同樣，用一只量程為100V的電壓表與不同變壓比的電壓互感器配套使用，就可測量不同范圍的電壓。此

51、外，使用互感器后，可使二次儀表和繼電器等的電流或電壓規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些產(chǎn)品的標準化、小型化和大規(guī)模生產(chǎn)。7.5.2電流互感器原理與結(jié)構(gòu)1工作原理電流互感器的基本結(jié)構(gòu)與變壓器相似，原理接線如圖7-2所示其一次繞組的匝數(shù)很少(有的利用一次導(dǎo)體穿過其鐵芯，只有一匝)，導(dǎo)體較粗，串接在被測電路中，因此一次電流完全取決于被測電路的負載電流；其二次繞組的匝數(shù)很多，且與低阻抗的儀表或繼電器的電流線圈相連，因而二次阻抗很小，所以它實際上就相當于一個短路運行的變壓器。電流互感器一、二次額定電流之比叫變流比，用表示，由變壓器的基本知識可知： （7-1）式中 、電流互感器一、二次繞組的匝數(shù)；、電流互感器一、二次額

52、定電流；、電流互感器一、二次實際電流；由式7-1可見，若已知電流互感器的變流比(或一、二次繞組的匝數(shù))和二次實際電流，便可計算出一次實際電流的近似值。圖 7-2 電流互感器原理接線圖1鐵芯；2一次繞組；3二次繞組2結(jié)構(gòu)電流互感器的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示，它主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組和絕緣構(gòu)成。按照一次繞組匝數(shù)的多少，電流互感器又可分為單匝式和多匝式，多匝式電流互感器又分為只有一個鐵芯和具有兩個鐵芯的兩種類型。7.5.3電流互感器校驗對于大多數(shù)電流互感器，給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動、熱穩(wěn)定度應(yīng)按下式校驗。動穩(wěn)定倍數(shù)：則動穩(wěn)定校驗的條件為：擬定型號為：LZZBJ9-

53、10型電流互感器，查表得，熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗條件為：，一般為1S熱穩(wěn)定倍數(shù)，即電流互感器試驗時間t=1s，因此上式可改寫為：通過計算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗。7.6電壓互感器7.6.1電壓互感器原理如圖所示7-3為電壓互感器原理接線圖，其基本結(jié)構(gòu)與變壓器相同，電壓互感器一、二次側(cè)額定電壓之比稱為變壓比，用表示。 圖 7-3 電壓互感器原理接線圖1鐵芯；2一次繞組；3二次繞組式中 、電壓互感器一、二次繞組的匝數(shù)；、電壓互感器一、二次額定電壓；、電壓互感器一、二次實際電壓；由式可知電壓互感器變壓比和二次實際電壓，可計算出一次實際電壓的近似值。1電壓互感器的結(jié)構(gòu)一次繞組被分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在上下鐵芯柱上并且并聯(lián)起來，其連接點于鐵芯相連，二次繞組繞在鐵芯上，此外還有一個平衡線圈，也有匝數(shù)相等的兩部分組成，分別繞在上下兩個鐵芯上，并且串起來，連接點與鐵芯相連。2電壓互感器校驗為了保證電壓互感器的安全運行和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓互感器應(yīng)滿足下列條件：其中式中 為電網(wǎng)電壓； 為電壓互感器一次繞組額定電壓；其電壓互感器參數(shù)如下表所示表7-5 電壓互感器參數(shù)