xx大學(xué)中心配電所電氣一二次系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)論文

1、摘 要所謂供電，就是指學(xué)校、工廠、企業(yè)、用戶等所需電能的供應(yīng)和分配。眾所周知，電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和人民生活的主要能源和動力，電能既容易由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，也容易轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。電能的輸送和分配既簡單經(jīng)濟(jì)，又便于控制、調(diào)節(jié)和測量，有利于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程過程自動化。因此，電能在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)生活中應(yīng)用極為廣泛。本設(shè)計(jì)是對10kV學(xué)校中心配電所的電氣部分設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中運(yùn)用經(jīng)濟(jì)及技術(shù)比較的方法來確定電氣主接線，運(yùn)用標(biāo)幺值法來進(jìn)行短路電流計(jì)算，通過查閱課本和設(shè)計(jì)手冊對主要設(shè)備和導(dǎo)體進(jìn)行選擇檢驗(yàn)以及對高低壓配置圖、二次接線圖的設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)為10kV中心配電所，變電所內(nèi)附設(shè)4臺變壓

2、器，2臺1000 kV·A，2臺630 kV·A。高低壓配電所均采用單母線分段的結(jié)構(gòu)。進(jìn)行電氣主接線的設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、主要電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)。（包括斷路器、負(fù)荷開關(guān)、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器），同時(shí)進(jìn)行了繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)整定計(jì)算。關(guān)鍵詞：10kV變配電所 斷路器 負(fù)荷開關(guān) 短路電流 變壓器 繼電保護(hù)ABSTRACTThe meaning of power supply is that the schools, factories, firms, users and other energy requirements in the supply and distr

3、ibution. As we all know, power is the mainly source in the modern industrial production and people life ,the energy can easily converted from other forms of energy, and also easy conversion to other forms of energy supply; The transmission of electric energy distribution is simple economic and easy

4、to control, regulate and measurement, and it is conducive to the production process automation. So, the power of modern industrial production and the national economy as a whole life and is widely applied. This is the schools of 10kV center distribution substation part of the design. in the design,

5、we used the economic and technical comparison of methods to determine the main electrical connection, and use the short current calculation method for the calculation of short current, through the inspection manual and the design of books for major equipment and electrical conductors and high-low-vo

6、ltage power distribution devices and a design of the second electrical connection . This is a 10kV center distribution substation part of the design .That transformer substation has four transformer of sets, two is 1000 kV·A and two 630 kV·A. To design the main electrical connection an ele

7、ctricity lord、short current、choice and check of main equipment(include circuit breaker、load break switch、disconnect switch、current transformer、potential transformer )，introduce the relay protection and count it.Key words: 10kV transform distribution substation; circuit breakers; load break switch; s

8、hort current; transformers; relay protection第一章 給定條件及要求1.1設(shè)計(jì)課題：xx大學(xué)1#中心配電所電氣一、二次系統(tǒng)部分設(shè)計(jì)1.2給定條件:山東中醫(yī)藥大學(xué)位于長清校區(qū)，本工程為一期南校區(qū)，新建10kV1#中心配電所一座，變電所內(nèi)附設(shè)4臺變壓器，2臺1000 kV·A、2臺630 kV·A。全校配置總?cè)萘繛?1100kV·A，1250kV·A變壓器6臺，800kV·A變壓器2臺，1000kV·A變壓器2臺，預(yù)留2臺630kV·A變壓器位置。團(tuán)山變10kV母線短路容量為250270

9、mV·A。兩路10kV電源供電：團(tuán)山變10kV新出線引入為 YJV2210 3×300mm2，進(jìn)線長為1.96km。10kV母線的定時(shí)限過電流保護(hù)裝置整定為1.2秒。本次供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)范圍為：10kV供電線路、1#中心配電室內(nèi)的高低壓電氣設(shè)備及低壓電纜截面的選擇。l 用電容量：一期用電設(shè)備總?cè)萘浚篜e=15020kW。l 總需要系數(shù)Kx=0.55l 功率因數(shù)：cos=0.87l 變壓器總?cè)萘浚篠N=11100kV·Al 補(bǔ)償后功率因數(shù)應(yīng)達(dá)到：cos=0.93及以上。l 當(dāng)?shù)刈顭嵩缕骄罡邭鉁貫?7。l 土壤系數(shù)：.cm 1. 供電電源：l 本工程采用兩路10kV電源

10、供電，分別引自：（1）110kV團(tuán)山變10kV新出線引入；（2）110kV河北變10kV新出線（備用）引入；兩路電源一用一備，10kV進(jìn)線及分段斷路器處設(shè)分段備投裝置。l 系統(tǒng)運(yùn)行條件：額定頻率：50Hz額定電壓：10kV設(shè)備最高電壓：12kV10kV母線短路電流:10.19kA0.4kV母線短路電流：22.07kA,20.95kA10kV中性點(diǎn)接地方式：不接地0.4kV中性點(diǎn)接地方式：TNCS系統(tǒng)。l 主要設(shè)備選擇：變壓器：選用環(huán)氧樹脂澆注型銅芯干式變壓器；高壓開關(guān)柜：KYN10型低壓開關(guān)柜：GCK抽屜式直流及保護(hù)裝置：微機(jī)保護(hù)測控單元（包括）S40 T20 等。2. 變配電所設(shè)計(jì)：1#中心

11、配電室設(shè)于地上1層（新建平房）。高低壓配電母線均為單母線分段，低壓母線分段處不得并列運(yùn)行。變電所內(nèi)附設(shè)4臺變壓器，2臺1000kV·A、2臺630kV·A。計(jì)量方式：高供高量。中心配電室設(shè)所用變一臺：SC30/10/0.4kV Dyn11；第二章 說明書2.1 配電所主接線及其電氣設(shè)備2.1.1 主接線1. 概述變配電所的主接線（一次接線）是指由各種開關(guān)電器，電力變壓器，母線電力電纜和移相電容器等電氣設(shè)備，依照一定次序相連的，接受和分配電能的電路，主接線的確定與變配電所電氣設(shè)備的選擇，配電裝置的布置以及運(yùn)行的可靠和經(jīng)濟(jì)性有很密切的關(guān)系。對所選用的主接線，必須滿足下列要求：（

12、）安全：應(yīng)符合有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范要求，能充分保證人身和設(shè)備的安全。（）可靠：應(yīng)滿足電力負(fù)荷特別是其中一、二級負(fù)荷對供電可靠性的要求。（）靈活：應(yīng)能適應(yīng)必要的各種運(yùn)行方式，便于切換操作和檢修，且適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展。（）經(jīng)濟(jì)：在滿足上述要求的前提下，盡量使主接線簡單，投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并節(jié)約電能和有色金屬消耗量。根據(jù)給定條件，10kV雙電源供電，采用高壓單母線分段，低壓單母線分段的主接線形式，因?yàn)檫@種接線形式供電可靠性高。高壓一路進(jìn)線，一路備用，低壓聯(lián)絡(luò)，以便一臺變壓器檢修時(shí)，能讓學(xué)校內(nèi)重要負(fù)荷正常持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。2.1.2主接線的主要電氣設(shè)備由于采用電纜線引進(jìn)，為了防止雷電波侵入變壓所時(shí)擊毀其中的電

13、氣設(shè)備，在入口處需裝設(shè)避雷器在高壓設(shè)備的選擇上，設(shè)置一個(gè)電壓互感器避雷器柜，內(nèi)部配置戶內(nèi)高壓熔斷器、電壓互感器及避雷器各一套。設(shè)置進(jìn)線柜，內(nèi)部配置少油斷路器及電流互感器。設(shè)置計(jì)量柜的內(nèi)部有電壓互感器、電流互感器、高壓熔斷器及計(jì)量儀表。設(shè)置兩路出線柜連接變壓器。各柜子分別編號為1#、2#、3#、4#、。所有的柜子均為抽屜式，因此不需要再裝設(shè)隔離開關(guān)。本設(shè)計(jì)方案進(jìn)線柜、出線柜的主要開關(guān)電器采用少油斷路器。在正常工作時(shí)用來接通負(fù)荷電流，電路發(fā)生短路時(shí)用來切斷巨大的短路電流。少油斷路器是一種采用油作為滅弧裝置的開關(guān)電器，其中的油僅作為滅弧介質(zhì)和觸頭開斷后的絕緣介質(zhì)，而其帶電部分對地之間的絕緣采用瓷或其

14、它介質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)是體積小、重量輕、可以節(jié)省大量鋼材，并且爆炸和失火的危險(xiǎn)性較小這里的“電測量儀表”按GBJ6390電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計(jì)規(guī)范的定義，“是對電力裝置回路的電力運(yùn)行參數(shù)所經(jīng)常測量、選擇測量、記錄用的儀表和作計(jì)費(fèi)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析考核管理用的計(jì)量儀表的總稱?！?為了監(jiān)視供電系統(tǒng)一次設(shè)備（電力裝置）的運(yùn)行狀態(tài)和計(jì)量一次系統(tǒng)消耗的電能，保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)行，全校供電系統(tǒng)的電力裝置中必須裝設(shè)一定數(shù)量的補(bǔ)償柜。電測量儀表按其用途分為常用測量儀表和電能計(jì)量儀表兩類，前者是對一次電路的電力運(yùn)行參數(shù)作經(jīng)常測量、選擇測量和記錄用的儀表，后者是對一次電路進(jìn)行供用電的技術(shù)經(jīng)濟(jì)考核分

15、析和對電力用戶用電量進(jìn)行測量、計(jì)量的儀表，即各種電度表。在這里計(jì)費(fèi)所用的計(jì)量儀表由供電局決定。2.2負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償2.2.1計(jì)算負(fù)荷的確定 計(jì)算負(fù)荷是按發(fā)熱條件選擇電氣設(shè)備的一個(gè)等效負(fù)荷，也就是說“計(jì)算負(fù)荷”產(chǎn)生的熱效應(yīng)和實(shí)際變動的負(fù)荷產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)是相等的。也可用持續(xù)時(shí)間為半小時(shí)平均有功負(fù)荷的最大值來描述“計(jì)算負(fù)荷”。計(jì)算負(fù)荷的方法有多種，本設(shè)計(jì)方案采用“需要系數(shù)法”，由設(shè)備開始依次地推計(jì)算到變壓器高壓側(cè)，用每一級的計(jì)算負(fù)荷作為選擇該級供電設(shè)備的依據(jù)。主要計(jì)算公式有：有功功率： （2-1）無功功率: （2-2）視在功率: （2-3）計(jì)算電流: （2-4）2.2.2無功功率補(bǔ)償 在工

16、廠中，吸取無功功率的用電設(shè)備比較分散，進(jìn)行個(gè)別補(bǔ)償為最佳，這樣不但可以減少供配電線路和變壓器中的無功電能損耗，還可以減少線路的截面及車間變壓器的容量，僅就補(bǔ)償這點(diǎn)，是比較完善的，但是其利用率低，投資大，而且是分散操作，不夠方便，有爆炸危險(xiǎn)的車間及有腐蝕性氣體的車間也不允許安裝電容器。而集中補(bǔ)償雖然不利于減少線路損耗，但能克服個(gè)別補(bǔ)償?shù)钠渌秉c(diǎn)，所以，在本方案中采用低壓集中補(bǔ)償。功率補(bǔ)償容量經(jīng)計(jì)算得出，經(jīng)查閱電氣工程手冊選擇合適的補(bǔ)償柜。本方案采用低壓側(cè)集中功率補(bǔ)償。=0.015 （2-5）=0.06 （2-6）2.2.3 變壓器的選擇根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇SC系列環(huán)氧樹脂澆注型銅芯干式變壓器，可選

17、擇SC9-1000/10,SC9-630/10型的變壓器。2.3 短路電流及其計(jì)算2.3.1 短路電流的計(jì)算線路發(fā)生短路是會產(chǎn)生很大危害，為了減輕短路的嚴(yán)重后果和防止故障的擴(kuò)大，必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素；同時(shí)需要計(jì)算短路電流，以便正確選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備，使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定性，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時(shí)不致?lián)p壞。為了選擇切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護(hù)的繼電保護(hù)裝置，也得計(jì)算短路電流。計(jì)算短路電流的方法有歐姆法和標(biāo)幺制法。本設(shè)計(jì)方案采用標(biāo)幺制法。標(biāo)幺制是選定一個(gè)基準(zhǔn)值，用此基準(zhǔn)值去除以與其單位相同的實(shí)際值。計(jì)算中取100MV·A。變壓器標(biāo)幺制

18、法計(jì)算公式為： （2-7）輸出線路標(biāo)幺制法計(jì)算公式為： （2-8） 本設(shè)計(jì)計(jì)算短路電流時(shí)按總配電所高壓母線側(cè)各主要開關(guān)電器動穩(wěn)定校驗(yàn)、母線動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)和繼電保護(hù)整定計(jì)算選兩處短路點(diǎn)進(jìn)行短路計(jì)算。點(diǎn)短路電流作為斷路器、電流互感器、母線、電纜動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)用，作為繼電保護(hù)整定計(jì)算用。,點(diǎn)短路電流折算到變壓器高壓側(cè)電流作為繼電保護(hù)整定計(jì)算用。2.4設(shè)備、線路和計(jì)算儀表的選擇2.4.1設(shè)備選擇原則系統(tǒng)主接線、負(fù)荷計(jì)算和短路電流計(jì)算確定后，須進(jìn)行電氣設(shè)備選擇。雖然各種電氣設(shè)備的工作條件并不完全一樣，它們的具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是相同的。為了確保電氣設(shè)備的可靠運(yùn)行，“按正常運(yùn)行條

19、件選擇，按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)”，是選擇電氣設(shè)備的一般原則，即選擇時(shí)須遵守以下幾項(xiàng)原則： (1)按正常運(yùn)行條件選擇：電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)應(yīng)滿足正常工作電壓和正常工作電流的要求。按額定電壓選擇 電氣設(shè)備的額定電壓應(yīng)符合電氣裝設(shè)點(diǎn)的電網(wǎng)電壓，并應(yīng)大于或等于正常時(shí)可能出現(xiàn)的最大工作電壓，即：（其中為電氣設(shè)備的額定電壓；為電網(wǎng)的額定電壓） 按額定電流選擇 電氣設(shè)備的額定電流是指在一定環(huán)境溫度下能允許長期通過的電流，應(yīng)滿足： 公式（2-9） （其中 電氣設(shè)備的額定電流（A）IWMAX電氣設(shè)備所在線路的最大長期工作電流（A）) 如果電氣設(shè)備裝設(shè)地點(diǎn)氣溫高于40但不超過60，由于冷卻條件變壞，電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)乘

20、以溫度矯正系數(shù)K，其計(jì)算公式為K= （2-10）（其中為導(dǎo)線敷設(shè)地點(diǎn)的實(shí)際環(huán)境溫度（） 為電氣設(shè)備額定溫度或允許的最高溫度()） (2)按短路條件校驗(yàn)電氣設(shè)備的動、熱穩(wěn)定校驗(yàn)動穩(wěn)定： （2-11）（其中 為制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備極限通過電流的有效值和峰值； 為電氣設(shè)備安裝處三相短路時(shí)的短路電流的有效值和沖擊值；） 校驗(yàn)熱穩(wěn)定： （2-12） （其中 為制造廠規(guī)定的電氣設(shè)備在秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流 為電氣設(shè)備安裝處短路時(shí)的最大穩(wěn)態(tài)短路電流 為短路電流發(fā)熱的假想時(shí)間）(3)安裝置地點(diǎn)的三相短路條件校驗(yàn)開關(guān)電器的斷流能力 在繼電保護(hù)作用下，需要切斷短路電流的開關(guān)電器必須校驗(yàn)開斷能力，需滿足 （2-13） （

21、其中 為制造廠提供的最大開斷電流為短路后0.2s時(shí)的三相短路電流的有效值） (4)按裝置地點(diǎn)、工作環(huán)境、使用要求及供貨條件來選擇電氣設(shè)備的適當(dāng)形式。2.4.2線路的選擇及校驗(yàn)電力線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，擔(dān)負(fù)著輸送和分配電能的重要任務(wù)。1.導(dǎo)線和電纜截面的選擇為了保證供電系統(tǒng)安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，進(jìn)行導(dǎo)線和電纜截面時(shí)必須滿足下列條件:(1)發(fā)熱條件：導(dǎo)線和電纜(包括母線)在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。.母線按最大長期工作電流選擇截面，進(jìn)行動熱穩(wěn)定校驗(yàn)。 選擇公式： （2-14） 式中 I30該母線在電路中的計(jì)算電流熱穩(wěn)定校

22、驗(yàn)公式： （2-15） 式中 熱穩(wěn)定最小允許截面（） C熱穩(wěn)定系數(shù) 假想時(shí)間 動穩(wěn)定校驗(yàn)公式： 式中 母線材料的最大允許應(yīng)力 母線通過時(shí)所受到的最大計(jì)算應(yīng)力(2)電壓損耗條件：導(dǎo)線和電纜在通過正常最大負(fù)荷電流即線路計(jì)算電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損耗，不應(yīng)超過其正常運(yùn)行時(shí)允許的電壓損耗。對于全校內(nèi)較短的高壓線路，可不進(jìn)行電壓損耗校驗(yàn)。(3)經(jīng)濟(jì)電流密度：35kV及以上的高壓線路及電壓在35kV以下但距離長電流大的線路，其導(dǎo)線和電纜截面宜按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇，以使線路的年費(fèi)用支出最小。所選截面，稱為“經(jīng)濟(jì)截面”。此種選擇原則，稱為“年費(fèi)用支出最小”原則。全廠內(nèi)的10kV及以下線路，通常不按此原則選擇。(4)機(jī)

23、械強(qiáng)度:導(dǎo)線（包括裸線和絕緣導(dǎo)線）截面不應(yīng)小于其最小允許截面。對于電纜，不必校驗(yàn)其機(jī)械強(qiáng)度，但需校驗(yàn)其短路熱穩(wěn)定度。母線也應(yīng)校驗(yàn)短路時(shí)的穩(wěn)定度。對于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足全作電壓的要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件來選擇截面，再校驗(yàn)電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。低壓照明線路，因其對電壓水平要求較高，因此通常先按允許電壓損耗進(jìn)行選擇，再校驗(yàn)發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。對長距離大電流及35kV以上的高壓線路，則可先按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面，再校驗(yàn)其它條件。2.支持絕緣子和穿墻套管的選擇支持絕緣子是根據(jù)額定電壓和裝置地點(diǎn)來選擇，并校驗(yàn)短路時(shí)的動穩(wěn)定。穿墻套管是根據(jù)額定

24、電壓、額定電流來選擇， 按短路時(shí)的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。選擇時(shí)，支持絕緣子和穿墻套管的額定電壓不應(yīng)低于實(shí)際工作電壓，穿墻套管的額定電流應(yīng)大于和等于最大長期工作電流。短路時(shí)的電動力不應(yīng)使絕緣子和穿墻套管損壞。2.4.3高壓開關(guān)柜的選擇高壓設(shè)備選擇的一般要求必須滿足一次電路正常條件下和短路故障條件下的全部要求，同時(shí)設(shè)備應(yīng)安全可靠，運(yùn)行方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。高壓開關(guān)柜是按一定的線路方案將有關(guān)一、二次設(shè)備組裝而成的一種高壓成套配電裝置，在發(fā)電廠和變配電所中作為控制和保護(hù)發(fā)電機(jī)、變壓器和高壓線路之用，也可作為大型高壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)電器、監(jiān)視儀表和母線、絕緣子等。高壓開關(guān)柜分為手車式和固定式兩大類。固定市

25、開關(guān)柜中的所有電器設(shè)備是固定的，比較簡單經(jīng)濟(jì)。手車式又稱為移開式，它可以大大減少斷電檢修的時(shí)間，從而提高了供電的可靠性。考慮到本院對供電可靠性的要求，選擇KYN-10型,真空斷路器配彈簧操作機(jī)構(gòu)，直流220V控制.2.4.4低壓配電屏選擇 低壓配電屏主要分為固定式和抽屜式兩種。固定式比較經(jīng)濟(jì)，但是不便于維修設(shè)備。而抽屜是供電可靠性較高，同時(shí)又便于對設(shè)備檢修。考慮到對供電可靠性的要求，本設(shè)計(jì)選擇GCK抽屜式。2.4.5計(jì)量儀表選擇計(jì)量儀表按所處線路額定電壓、電流選擇。2.5 繼電保護(hù)2.5.1 繼電保護(hù)的任務(wù)和要求 安裝繼電保護(hù)裝置，是因?yàn)楣╇娤到y(tǒng)和電氣設(shè)備，由于絕緣老化、損壞或其它原因， 可能

26、發(fā)生各種故障和不正常工作狀態(tài)，其中，最嚴(yán)重和最常見的故障就是短路。巨大的短路電流將給供電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備和人身安全帶來極大的危害和威脅。供電系統(tǒng)發(fā)生故障，必需迅速切除，以減小事故范圍，保證系統(tǒng)無故障部分繼續(xù)正常運(yùn)行；而當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)時(shí)，要給值班人員發(fā)出信號，使值班人員及時(shí)進(jìn)行處理，以免引起設(shè)備故障。繼電保護(hù)裝置按其所承擔(dān)的任務(wù)，必須滿足以下四個(gè)基本要求：（1）選擇性：當(dāng)供電系統(tǒng)某部分發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置只將故障部分切除，保證無故障部分繼續(xù)運(yùn)行。 （2）快速性：快速切除故障，可以減輕短路電流對電氣設(shè)備的破壞程度；減小對用戶的影響。 （3）靈敏性：對被保護(hù)電氣設(shè)備可能發(fā)生故障和不正常

27、工作方式的反應(yīng)能力。 （4）可靠性：要求保護(hù)裝置動作可靠，在應(yīng)該動作時(shí)，不拒絕動作， 而在不應(yīng)該動作時(shí)，不會誤動作。2.5.2 高壓線路過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)一、過電流保護(hù)1.過流保護(hù)原理本設(shè)計(jì)方案采用兩相兩繼電器式接線的定時(shí)限過電流保護(hù)。過電流保護(hù)就是將被保護(hù)線路的電流經(jīng)一定的接線方式引入過電流繼電器，當(dāng)線路發(fā)生短路故障，短路電流增大到繼電器的起動值時(shí)，繼電器起動，并用動作時(shí)間來保證保護(hù)的選擇性。（1）.整定計(jì)算：整定原則：帶時(shí)限過電流保護(hù)的動作電流應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流，以免在通過時(shí)保護(hù)裝置誤動作；返回電流應(yīng)躲過線路的最大負(fù)荷電流。否則保護(hù)裝置還可能發(fā)生誤動作。動作電流整定公式： =

28、（2-16）式中：-可靠系數(shù)，DL：取1.2，GL：取1.3。-接線系數(shù)，兩相兩繼電器式接線取1。 -返回系數(shù)，DL：0.85，GL：0.8。 -電流互感器變比。 -線路上的最大負(fù)荷電流，可?。?.5-3），線路計(jì)算電流（2）.靈敏度校驗(yàn)：按保護(hù)區(qū)末端最小兩相短路電流來校驗(yàn)。 =1.5 （2-17）應(yīng)取被保護(hù)線路末端在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流（3）.提高靈敏度措施：采用低電壓起動的過電流保護(hù)。（4）.低電壓繼電器的動作電壓按躲過正常最低的工作電壓整定。 二、電流速斷保護(hù) 電流速斷保護(hù)就是一種瞬時(shí)動作的過電流保護(hù)，本設(shè)計(jì)方案采用定時(shí)限過電流保護(hù)。 本設(shè)計(jì)保護(hù)接線簡單，投資省，由于DL型繼

29、電器觸點(diǎn)容量大，可以直接接通跳閘線圈，適合于交流操作，且靠近電源處的故障具有比較小的切除時(shí)間，達(dá)到速斷的效果，故本設(shè)計(jì)選用DL型繼電器。 （1）.動作電流整定計(jì)算：原則：按躲過被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大短路電流來整定 = （2-18）式中：-電流繼電器的動作電流。-可靠系數(shù)；DL取1.21.3，GL取1.41.5。-最大運(yùn)行方式下被保護(hù)線路末端短路時(shí)的最大短路電流（2）.校驗(yàn)：按保護(hù)裝置安裝處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流作為最小短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)。 =1.52 （2-19）由于過電流保護(hù)的靈敏系數(shù)不滿足要求，故采用低電壓閉鎖，提高靈敏度。2.5.3 變壓器保護(hù)根據(jù)已知條件，選擇SC9-1

30、000/10型和SC9-630/10型干式變壓器，干式變壓器具有難燃，防塵及耐潮的特點(diǎn)。變壓器的保護(hù)有過電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)。1.過電流保護(hù)其保護(hù)原理與線路過電流保護(hù)完全相同 （1）整定計(jì)算：動作電流整定公式= （2-20） 式中 應(yīng)?。?.53）,這里是變壓器的額定一次電流。（2）靈敏度校驗(yàn)：=1.5 （2-21）應(yīng)按變壓器二次側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下發(fā)生兩相短路時(shí)換算到一次側(cè)的短路電流值來檢驗(yàn)。2.變壓器速斷保護(hù)其基本原理與線路速斷保護(hù)的原理基本一致，只是速斷保護(hù)動作后，無延時(shí)的斷開變壓器兩側(cè)的斷路器。（1）整定計(jì)算：動作電流整定公式 = （2-22）（2）靈敏度校驗(yàn)：按保

31、護(hù)裝置安裝處在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下的兩相短路電流來進(jìn)行校驗(yàn)。 =1.52 （2-23）3.過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷保護(hù)是反應(yīng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的過載情況，一般僅僅動作于延時(shí)報(bào)警信號。變壓器的過負(fù)荷電流多為三相對稱， 因此過負(fù)荷保護(hù)只需要在一相上安裝一個(gè)電流繼電器。2.6配電所接地和防雷一、接地的目的和作用 電力系統(tǒng)有兩種接地方式，即中性點(diǎn)直接接地，稱為大接地電流系統(tǒng)，一類是中性點(diǎn)不接地(或經(jīng)消弧線圈接地)，稱為小接地電流系統(tǒng)。 本課題10kV高壓系統(tǒng)為小接地電流系統(tǒng)。 為了防止本系統(tǒng)的10/0.4kV變壓器一次、二次繞組絕緣損壞，而受觸電危險(xiǎn)，因此，變壓器采取中性點(diǎn)接地，即工作接地。 在中性點(diǎn)對地絕

32、緣的電網(wǎng)中，帶電部分意外接觸外殼時(shí)，接地電流將通過接通碰殼設(shè)備的人體和電網(wǎng)與大地間的電容構(gòu)成回路，流過故障點(diǎn)的接地電流主要是電容電流，在一般情況下，此電流是不大的，但是如果電網(wǎng)分布很廣，或者電網(wǎng)絕緣強(qiáng)度下降，這個(gè)電流就有可能達(dá)到危險(xiǎn)的程度，這就有必要采取安全措施了。因此，采取將電氣設(shè)備的不帶電金屬部分(支架外殼)接地，即保護(hù)接地。 本設(shè)計(jì)方案確定，高壓開關(guān)柜、補(bǔ)償電容器、低壓配電屏保護(hù)接地，變壓器采用工作接地。二、接地裝置的確定 接地電流通過接地體向地中作半球形擴(kuò)散，靠近接地體處面積小，電阻大，距離接地體愈遠(yuǎn)，面積愈大，電阻愈小，測驗(yàn)證明，在距離2.5米長的接地體20米以外的地方呈零電位。稱為

33、“地”。本方案采用垂直和水平接地體聯(lián)合組成喚醒接地裝置；為了減小接觸電壓和跨步電壓，應(yīng)使用保護(hù)區(qū)內(nèi)的電位分布盡可能均勻，采用有均壓帶的環(huán)形接地網(wǎng)。本方案以的鋼管作為垂直接地體，采用2扁鋼作為水平接地體，接地線采用相應(yīng)截面的鋼線；管頂距地面0.7m，扁鋼在距離地面0.75m處，水平敷設(shè)，與鋼管用電焊或氣焊牢固的連接，圍繞變電所周圍敷設(shè)；高壓配電室和低壓配電室分別有兩處和接地體連接，變壓器室有一處和接地體連接；另外，高壓配電室、低壓配電室和變壓器室在室內(nèi)用2扁鋼聯(lián)成一體。為降低接地體屏蔽作用，兩垂直接地體間的電氣距離不應(yīng)小于5m；接地體與建筑物的距離一般不小于2m；與門及人行道的距離不應(yīng)小于5m；

34、與獨(dú)立避雷針接地體地中的距離不應(yīng)小于5m?？紤]到冬季凍土層對散流接地電阻的影響，垂直接地體頂端距地面一般0.7m，水平均壓帶的距離一般不小于5m。接地網(wǎng)距建筑物不小于2m。 高壓開關(guān)柜、補(bǔ)償電容器和低壓配電屏的外殼與底座角鐵用螺絲牢固連接，外引接地線和變電所內(nèi)各接地裝置的接地聯(lián)絡(luò)線和底座角鐵連接，變壓器的工作接地由中性點(diǎn)引下。接地電阻計(jì)算按滿足高壓小接地系統(tǒng)的保護(hù)接地和低壓電氣設(shè)備的保護(hù)接地、工作接地電阻計(jì)算。三、變配電所的防雷措施（1）裝設(shè)避雷針 室外配電裝置應(yīng)裝設(shè)避雷針來防護(hù)直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設(shè)施保護(hù)范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時(shí)，不必再考慮直擊雷的保護(hù)。

35、（2）高壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用來保護(hù)主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設(shè)備。為此要求避雷器應(yīng)盡量靠近主變壓器安裝。避雷器的接地端應(yīng)與變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設(shè)閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。（3）低壓側(cè)裝設(shè)避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當(dāng)變壓器低壓側(cè)中性點(diǎn)不接地時(shí)（如IT系統(tǒng)），其中性點(diǎn)可裝設(shè)閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護(hù)間隙。在本設(shè)計(jì)中，配電所屋頂及

36、邊緣敷設(shè)避雷帶，其直徑為8mm的鍍鋅圓鋼，主筋直徑應(yīng)大于或等于10mm的鍍鋅圓鋼。第三章 計(jì)算書3.1 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償3.1.1 負(fù)荷計(jì)算有功功率： 無功功率: 視在功率: 計(jì)算電流: 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知： =0.87, =0.57,容量為1000 kV·A 的變壓器：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.551000 kV·A=550 kW無功計(jì)算負(fù)荷： Q30=550 kW0.57=313.5 kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S3O =kV·A=633.07 kV·A計(jì)算電流：I30=633.07kV·A/10kV=36.55 A容量為630kV·

37、;A 的變壓器：有功計(jì)算負(fù)荷：P30=0.55630kV·A=346.5 kW無功計(jì)算負(fù)荷：Q30=346.5 kW 0.57=197.51 kvar視在計(jì)算負(fù)荷：S3O = kV·A=398.84 kV·A計(jì)算電流：I30=398.84kV·A/10kV=23.03 A無功功率補(bǔ)償按規(guī)定，變電所高壓側(cè)的0.93，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠(yuǎn)大于其有功功率損耗，因在設(shè)計(jì)中要求補(bǔ)償后的功率因數(shù)0.93，現(xiàn)取兩臺變壓器低壓側(cè)=0.95進(jìn)行無功補(bǔ)償計(jì)算。（1）容量為1000 kV·A 的變壓器，功率因數(shù)由0.87提高到0.95，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)

38、電容器的容量為：=550 (tanarccos0.87-tanarccos0.95) kvar =130.9kvar取QC1=140kvar補(bǔ)償后的變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后的變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S3O（2）= kV·A=576.72 kV·A變壓器的功率損耗為：=8.65 kW=34.60 kvar變壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： P30(1)=550kW+8.65kW=558.65 kW Q30(1)=(313.5-140)kvar+34.6kvar=208.10 kvar S30(1)= kV·A=596.15 kV·A補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：=

39、 P30(1)/ S30(1)=0.937>0.93滿足要求。選擇變壓器的型號為SC9-1000/10 2臺，SC9-630/10 2臺。（2）容量為630 kV·A 的變壓器，功率因數(shù)由0.87提高到0.95，低壓側(cè)需裝設(shè)的并聯(lián)電容器的容量為： =346.5 (tanarccos0.87-tanarccos0.95) kvar =82.47kvar取QC1=90kvar補(bǔ)償后的變壓器的容量和功率因數(shù)補(bǔ)償后的變電所低壓側(cè)的視在計(jì)算負(fù)荷為：S3O（2）= kV·A=362.80 kV·A變壓器的功率損耗為： S3O（2）=5.44 kW=21.77 kvar變

40、壓器高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷為： P30(1)=346.5kW+5.44kW=351.94 kW Q30(1)=(197.51-90)kvar+21.77kvar=129.28 kvar S30(1)= kV·A=394.93 kV·A補(bǔ)償后的功率因數(shù)為：= P30(1)/ S30(1)=0.939>0.93滿足要求。3.2 短路電流計(jì)算系統(tǒng)的原理圖：圖3-1-1 短路電流計(jì)算電路（1）確定基準(zhǔn)值選基準(zhǔn)值:=100 MV·A,=10.5 kV, =0.4 kV而 =5.50 kA =144.34 kA（2）短路回路中各元件的電抗標(biāo)么值： 由任務(wù)書可知 Soc=250

41、MV·A電力系統(tǒng)： =0.4電纜線路: =0.081.96=0.14變壓器：1000MVA: 630MVA: (3)當(dāng)k-1點(diǎn)短路時(shí)： 總電抗標(biāo)幺值： =0.4+0.14=0.56三相短路電流周期分量有效值：=10.19 kA三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：=10.19 kA=2.5510.19 kA=25.98 kA=1.5110.19 kA=15.39 kA三相短路容量 =185.19 MV·A(4) 當(dāng)k-2點(diǎn)短路時(shí)： 總電抗標(biāo)幺值： =+=0.4+0.14+6.00=6.54三相短路電流周期分量有效值：=22.07 kA三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路

42、全電流有效值：=22.07 kA=1.8422.07 kA=40.16 kA=1.0922.07 kA=24.06 kA三相短路容量 =15.29 MV·A(5) 當(dāng)k-3點(diǎn)短路時(shí)： 總電抗標(biāo)幺值： =+=0.4+0.14+6.35=6.89三相短路電流周期分量有效值：=20.95 kA三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：=20.95 kA=1.8420.95 kA=38.55 kA=1.0920.95 kA=22.84 kA三相短路容量 =14.51 MV·A3.3 設(shè)備的選擇計(jì)算及校驗(yàn)3.3.1 高壓設(shè)備一電流互感器的選擇及校驗(yàn)查工廠常用電氣設(shè)備手冊選用LDJ

43、-10型電流互感器。1.進(jìn)線： =10 kV , 同期系數(shù)=0.6=192.26 A=(1.2-1.5) =230.71288.39 A取=300A，選擇變比為300/5，準(zhǔn)確度等級為1級/3級。1）動穩(wěn)定檢驗(yàn)： 查表=50kA=25.98kA，滿足動穩(wěn)定要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，t=2s, =20kA =10.19=7.02kA<20kA 滿足熱穩(wěn)定要求。2.出線： =10 kV（1）容量為1250 kV·A出線柜 =72.17 A =(1.2-1.5) =86.60108.26 A取=150A，選擇變比為150/5，準(zhǔn)確度等級為1級/3級。（2）容量為1000 kV·

44、;A出線柜 =57.74 A =(1.2-1.5) =69.2986.61 A取=150A，選擇變比為150/5，準(zhǔn)確度等級為1級/3級。1）動穩(wěn)定檢驗(yàn)： 查表=40kA=25.98kA，滿足動穩(wěn)定要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，t=2s, =20kA =10.19=5.34kA<20kA 滿足熱穩(wěn)定要求。（3）容量為630 kV·A出線柜 =36.37 A =(1.2-1.5) =43.6454.56 A取=150A，選擇變比為150/5，準(zhǔn)確度等級為1級/3級。1）動穩(wěn)定檢驗(yàn)： 查表=40kA=25.98kA，滿足動穩(wěn)定要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，t=2s, =16kA =10.19=

45、5.34kA<16kA 滿足熱穩(wěn)定（4）計(jì)費(fèi)柜 =192.26 A =(1.2-1.5) =230.71288.39 A取=300A，選擇變比為300/5，準(zhǔn)確度等級為0.5級/1級。1）動穩(wěn)定檢驗(yàn)： 查表=50kA=25.98kA，滿足動穩(wěn)定要求。2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：，t=2s, =20kA =10.19=7.02kA<20kA 滿足熱穩(wěn)定要求。二高壓母線的選擇和校驗(yàn) 1按工作電流選擇母線截面： =0.550.87=3593.5kW=3593.50.57=2048.3kvar =4136.3kV·A =238.8A查工廠供電初選矩形鋁母線LMY-40*4 =480A當(dāng)前最熱

46、平均最高氣溫37，變壓器比最高溫度高5=0.79=4800.79=379.2238.8A1) 動穩(wěn)定校驗(yàn)：查工廠供電知硬鋁=70根據(jù)高壓開關(guān)柜型號：取L=0.8m,a=0.4m,水平放置（b=40mm,h=4mm）,跨距數(shù)大于2=8.19 故k=1=k=125.982=233.8N =18.7N·m=1.0m3=18.7 <70 滿足動穩(wěn)定檢驗(yàn)2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn): 查工廠供電附表7：鋁母線熱穩(wěn)定系數(shù)C=87 =1.2-0.4+0.1+0.05=0.95=10.19 kA=1142<160mm2 滿足熱穩(wěn)定三電纜的選擇1.高壓出線到高壓變壓器電纜的選擇按允許通過最大負(fù)

47、荷電流選擇截面：=57.74 A查電力工程電器設(shè)計(jì)手冊，（第1000頁）選YJLV-16型交聯(lián)聚乙烯絕緣（鋁）電力電纜，電纜溝敷設(shè)。長期允許載流量：=90A校驗(yàn)：因電纜太短，無需校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定性及電壓損失。電纜溝：高壓：寬800mm，深600mm， 低壓：寬1000mm，深800mm四電壓互感器的選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊，選擇JDZ6-10型1000/10電壓互感器，準(zhǔn)確度等級：計(jì)費(fèi)柜0.5級，電壓互感器避雷器柜選1級五高壓開關(guān)柜的選擇查工廠常用電氣設(shè)備手冊（補(bǔ)充本）選擇KYN-10型交流金屬鎧裝移開式開關(guān)柜避雷器：KYN-10-45型，外形尺寸：80015002200mm進(jìn)線柜：KYN

48、-10-04型，外型尺寸：80016502200mm計(jì)費(fèi)柜：KYN-10-17（改）型，外型尺寸：80015002200mm出線柜：KYN-10-02型，外型尺寸：80015002200mm六其他設(shè)備選擇1.負(fù)荷開關(guān)查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊，選FN2-10型戶內(nèi)壓氣式高壓負(fù)荷開關(guān)。=10 kV, =400A動穩(wěn)定電流（峰值，kA） 40 kA4s熱穩(wěn)定電流（有效值，kA） 16 kA 校驗(yàn)：（1）動穩(wěn)定：=40 kA >=25.98 kA （2）熱穩(wěn)定：=10.19 kA =7.02 kA16 kA 滿足要求。2.避雷器查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊，選擇FS2-10型配電用閥式避雷器。3

49、.熔斷器本設(shè)計(jì)中只有電壓互感器保護(hù)選擇熔斷器，查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊，選擇RN2-10型戶內(nèi)高壓熔斷器。4.斷路器 進(jìn)線柜中的斷路器=10.19 kA =10.510.19=185.3MV·A=238.8A 查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊,選擇SN10-10I/630-16I型高壓少油斷路器。=10 kV, =630A額定開斷電流：=16 kA額定開斷能量：=300 MV·A 熱穩(wěn)定電流：=16 kA（2s）校驗(yàn)：（1）電流：=10.19 kA （2）斷流容量：=176.5 MV·A300 MV·A （3）動穩(wěn)定：=25.98 kA 40 kA （4）熱

50、穩(wěn)定： =10.19=5.34kA<16kA 滿足熱穩(wěn)定要求。 3.3.2 低壓設(shè)備一低壓母線的選擇按發(fā)熱條件選擇母線：因中心配電所4臺變壓器型號2臺1000 kV·A，2臺630 kV·A，低壓側(cè)單母線分段運(yùn)行，所以平時(shí)4臺變壓器分開運(yùn)行，因此計(jì)算負(fù)荷用1臺變壓器計(jì)算。1.變壓器容量為1000 kV·A =1443.4 A當(dāng)前最熱月平均最高氣溫為37，因變壓器在室內(nèi)最高溫度加5=0.79查工廠供電簡明設(shè)備手冊上冊得，選擇矩形銅母線TMY-125*8mm=24000.92A=2208A>=1924.5A 1)動穩(wěn)定校驗(yàn)：查工廠供電（）得，硬銅=140

51、根據(jù)已選低壓開關(guān)柜的類型GCK-10最大跨距為1000mm，能滿足最大跨距要求，滿足其他要求。故取=1000mm,=200mm,水平放置（=125mm,=8mm）,跨距數(shù)大于2.=0.572 =15.6 查工廠配電設(shè)計(jì)手冊（） 取k=1.05=k=1.05=1499.6N=150N·m=2.08m3=7.2<140 滿足動穩(wěn)定檢驗(yàn)2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn): 查工廠供電附表7：鋁母線熱穩(wěn)定系數(shù)C=171 =1.2-0.4-0.4+0.1+0.05=0.55=22.07 kA=95.72mm2<=1000mm2 滿足熱穩(wěn)定2.變壓器容量為630 kV·A =909.

52、3 A當(dāng)前最熱月平均最高氣溫為37，因變壓器在室內(nèi)最高溫度加5=0.79查工廠供電簡明設(shè)備手冊上冊得，選擇矩形銅母線TMY-63*8mm=13200.95A=1254A>=1151A 1)動穩(wěn)定校驗(yàn)：查工廠供電（）得，硬銅=140 根據(jù)已選低壓開關(guān)柜的類型GCK-10最大跨距為1000mm，能滿足最大跨距要求,滿足其他要求。故取=1000mm,=200mm,水平放置（=63mm,=8mm）,跨距數(shù)大于2.=1.932 =7.88 查工廠配電設(shè)計(jì)手冊（） 取k=1.04=k=1.05=1338.5N=133.85N·m=5.3m3=25.3<140 滿足動穩(wěn)定檢驗(yàn)2）熱穩(wěn)定

53、校驗(yàn)熱穩(wěn)定校驗(yàn): 查工廠供電附表7：鋁母線熱穩(wěn)定系數(shù)C=171 =1.2-0.4-0.4+0.1+0.05=0.55=20.95 kA=90.862<=504mm2 滿足熱穩(wěn)定二零母線的選擇零母線的截面應(yīng)不小于相線的截面的50%，即0.51.變壓器容量為1000 kV·A 0.5=12580.5=500mm2,查工廠供電簡明設(shè)計(jì)手冊第255頁，選擇矩形銅母線TMY-808mm2型。2. 變壓器容量為630 kV·A0.5=6380.5=252mm2, 查工廠供電簡明設(shè)計(jì)手冊第255頁，選擇矩形銅母線TMY-506mm2型。三補(bǔ)償電容器柜的選擇。根據(jù)補(bǔ)償容量來選1. =140kvar查工廠常用電氣設(shè)備手冊上冊 表6-2-6得電容補(bǔ)償柜選 BJ(F)-