某高校南校區(qū)電氣一次設(shè)計說明

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上供配電技術(shù)課程設(shè)計評分表設(shè)計題目： 班 級： 學(xué)號： 姓名： 項 目評分比例得 分平時表現(xiàn)30%答 辯20%設(shè)計報告50%總成績 指導(dǎo)老師： 年 月 日設(shè)計題目2 某高校南校區(qū)變配電所電氣一次部分設(shè)計一、設(shè)計的基礎(chǔ)資料（1）學(xué)校用電設(shè)備情況某高校南校區(qū)變電所主要供電的負荷單元有：綜合教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、辦公樓、實驗樓、食堂、鍋爐房、南校區(qū)等。其中教學(xué)樓、實驗樓為較重要的負荷。用電設(shè)備的電壓均為380V。本校用電具有季節(jié)性負荷及晝夜負荷變動大的特點。其負荷統(tǒng)計資料見表1。表1 校區(qū)負荷統(tǒng)計資料廠房編號廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos計 算 負 荷P30/k

2、WQ30/kvarS30/kVAI30/A1綜合教學(xué)樓1502食堂2803實驗樓3504辦公樓425學(xué)生宿舍11806學(xué)生宿舍22807團學(xué)樓、車庫808南校區(qū)7609鍋爐房5010商鋪35合計2207（2）電源情況本校由距其3公里處的龔家灣變電站接一回10kV架空線路進線供電，架空線路選用LGJ120，幾何均距2m。龔家灣區(qū)域變電站10kV出口短路容量為500MVA。供電部門對其功率因數(shù)要求為cos=0.9以上。二、 設(shè)計任務(wù) （1）主接線設(shè)計：根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，分析原始資料與數(shù)據(jù)，設(shè)計主接線，在此基礎(chǔ)上進行負荷計算，列出負荷計算匯總表。 （2）短路電流計算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護的需要，

3、確定短路計算點，計算三相短路電流，計算結(jié)果列出匯總表。 （3）主要電氣設(shè)備選擇：主要電氣設(shè)備的選擇包括斷路器、隔離開關(guān)、互感器、導(dǎo)線截面和型號等等設(shè)備的選擇及校驗；選用設(shè)備型號、數(shù)量，匯成設(shè)備一覽表。 （4）變壓器保護配置：確定主變壓器的保護方式，不要求整定計算。三、設(shè)計成果 1 設(shè)計說明書2 設(shè)計圖紙： 變電所電氣主接線圖；電氣主接線監(jiān)控界面；微機保護裝置的監(jiān)控組態(tài)界面。目錄1.設(shè)計的內(nèi)容和要求1.1設(shè)計的基礎(chǔ)資料某高校南校區(qū)變電所主要供電的負荷單元有：綜合教學(xué)樓、學(xué)生宿舍、辦公樓、實驗樓、食堂、鍋爐房、南校區(qū)等。其中教學(xué)樓、實驗樓為較重要的負荷。用電設(shè)備的電壓均為380V。本校用電具有季節(jié)

4、性負荷及晝夜負荷變動大的特點。1.2 設(shè)計原則和基本要求變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電所的主要作用是進行高底壓的變換，一些變電站是將發(fā)電站發(fā)出的電升壓，這樣一方面便于遠距離輸電，第二是為了降低輸電時電線上的損耗；還有一些變電站是將高壓電降壓，經(jīng)過降壓后的電才可接入用戶。對于不同的情況，升壓和降壓的幅度是不同的，所以變電站是很多的，比入說遠距離輸電時，電壓為11千伏，甚至更高，近距離時為1000伏吧，這個電壓經(jīng)變壓器后，變?yōu)?20伏的生活用電，或變?yōu)?80伏的工業(yè)用電。我國變電所主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)

5、備轉(zhuǎn)變，有人值班向無人值班變電所轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變，國外主要是交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變。本次設(shè)計的變電所屬10kV負荷型變電所，主要滿足該校區(qū)工業(yè)和居民用電。供配電系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)貫徹執(zhí)行國家的經(jīng)濟技術(shù)指標，做到保障人身安全，供電可靠，技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。在設(shè)計中，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點，以及地區(qū)供電特點，合理確定設(shè)計方案。還應(yīng)注意近遠期結(jié)合，以近期為主。設(shè)計中盡量采用符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的效率高、能耗低、性能先進的電氣產(chǎn)品。1.2.1荷分級及供電要求電力負荷應(yīng)根據(jù)對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上所造成的損失及影響的程度分為一級、二級、三級負荷。獨

6、立于正常電源的發(fā)電機組，供電網(wǎng)絡(luò)中獨立于正常的專用饋電線路，以及蓄電池和干電池可作為應(yīng)急電源。二級負荷的供電系統(tǒng)，應(yīng)由兩線路供電。必要時采用不間斷電源（UPS）。一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者；或?qū)⒃谡紊?，?jīng)濟上造成重大損失者；或中斷將影響有重大政治經(jīng)濟意義的用電單位的正常工作者。就學(xué)校供配電這一塊來講，我?，F(xiàn)沒有一級用電負荷。二級負荷為中斷供電將在政治上，經(jīng)濟上產(chǎn)生較大損失的負荷，如主要設(shè)備損壞，大量產(chǎn)品報廢等；或中斷供電將影響重要的用電單位正常的工作負荷，如交通樞紐、通信樞紐等；或中斷供電將造成秩序混亂的負荷等。在本次課程設(shè)計中，根據(jù)供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50052-1995，南校區(qū)

7、現(xiàn)有的二級負荷有：綜合教學(xué)樓和實驗樓。三級負荷為不屬于前兩級負荷者,對供電無特殊要求。南校區(qū)除了前面羅列的二級負荷外，全為三級負荷。1.2.2電壓選擇和電能質(zhì)量用電單位的供電電壓應(yīng)根據(jù)用電容量，用電設(shè)備的特性，供電距離，供電線路的回路數(shù)，當?shù)毓搽娋W(wǎng)的現(xiàn)狀及其發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)濟技術(shù)比較確定。供配電系統(tǒng)的設(shè)計時，應(yīng)正確選擇變壓器的變比及電壓分接頭，降低系統(tǒng)阻抗，并應(yīng)采取無功功率補償?shù)拇胧?，還應(yīng)使三相負荷平衡，以減少電壓的偏差。單相用電設(shè)備接入三相系統(tǒng)，使三相保持平衡。220V照明負荷，當線路大于30A時，應(yīng)采用三相系統(tǒng)，并應(yīng)采用三相五線制。這樣，可以降低三相低壓配電系統(tǒng)的不對稱性和保證電氣安全

8、。2.計算負荷及無功功率補償2.1計算負荷的公式負荷計算的方法有需要系數(shù)法、估算法及二項式法幾種。按需要系數(shù)法確定用電設(shè)備的有功計算負荷（kw）的計算公式為 (1-1)式中 Pe用電設(shè)備組的總的設(shè)備容量，單位為KW。 Kd用電設(shè)備組的需要系數(shù)，根據(jù)參考書工廠供電設(shè)計指導(dǎo)中的表2-1查得變配電所的需要系數(shù)為0.450.7。無功計算負荷（kvar）為 (1-2)式中tan用電設(shè)備組的總的設(shè)備組cos的正切值。視在計算負荷（kva）為 (1-3)式中 cos為功率因數(shù)，取0.9。計算電流(A)的計算公式 (1-4)式中 UN用電設(shè)備組的額定電壓，單位為KV。民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范-JGJ16-2008

9、第3.5.6條中規(guī)定單相負荷應(yīng)均衡分配到三相上，當單相負荷的總?cè)萘啃∮谟嬎惴秶鷥?nèi)三相對稱負荷總?cè)萘康?5%時，全部按三相對稱負荷計算；當超過15%時，應(yīng)將單相負荷換算為等效三相負荷，再與三相負荷相加，等效三相負荷可按下列方法計算：(1)只有相負荷時，等效三相負荷取最大相包荷的3倍。(2)只有線間負荷時，等效三相負荷為：單臺時取線間負荷的倍；多臺時取最大線間負荷的倍加上次大線間負荷的(3-)倍。2.2計算負荷的確定1.確定各組的設(shè)備容量及計算負荷(1)綜合教學(xué)樓查表，Kd=0.9，cos=0.85，計算求得sin=0.62，故P30（1）=0.9150=135kW Q30（1）=1350.62=

10、84kvar S30=P30（1）2+Q30（1）2=159kVA I30=S303Un=242.6A(2)食堂查表，Kd=0.9，cos=0.75，計算求得sin=0.88，故P30（2）=0.9280=252 kW Q30（2）=2520.88=222 kvar S30=P30（1）2+Q30（1）2=336 I30=S303Un=510.5 A(3)實驗樓查表，Kd=0.8，cos=0.75，計算求得sin=0.88，故P30（1）=0.8350=280 kWQ30（1）=2800.88=246 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=373 kVAI30=S303Un=566.

11、7 A(4)辦公樓查表，Kd=0.8，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.842=34 kWQ30（1）=340.88=16 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=38 kVAI30=S303Un=57.7 A(5)學(xué)生宿舍1查表，Kd=0.7，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7180=126 kWQ30（1）=1260.48=60 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=140 kVAI30=S303Un=212.7 A(6)學(xué)生宿舍2查表，Kd=0.7，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7

12、280=196 kWQ30（1）=1960.48=94 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=217 kVAI30=S303Un=329.7 A(7)團學(xué)樓、車庫查表，Kd=0.4，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.480=32 kWQ30（1）=320.48=15 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=35 kVAI30=S303Un=53.2 A(8)南校區(qū)查表，Kd=0.7，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.7760=532 kWQ30（1）=5320.48=255 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2

13、=590 kVAI30=S303Un=896.4 A(9)鍋爐房查表，Kd=0.9，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.950=45 kWQ30（1）=450.48=40 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=60 kVAI30=S303Un=91.2 A(10)商鋪查表，Kd=0.95，cos=0.9，計算求得sin=0.48，故P30（1）=0.9535=33 kWQ30（1）=330.48=16 kvarS30=P30（1）2+Q30（1）2=37 kVAI30=S303Un=56.2A2.確定變電所變壓器低壓側(cè)的計算負荷 考慮到全校負荷的同時系數(shù)（取

14、Kp=0.95，Kq=0.97）P30=KpP30（1）=1582kWQ30=KqQ30（1）=1017kvarS30=P302+Q302=1881kVAI30=S30（2）3Un=2858ACos= P30（2）/ Q30（2）=0.84以上負荷計算可列成表2-1所示電力負荷計算表表2-1所示電力負荷計算表廠房編號廠房名稱設(shè)備容量/kW需要系數(shù)Kd功率因數(shù)cos計 算 負 荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1綜合教學(xué)樓150090.8513584159242.62食堂2800.90.75252222336510.53實驗樓3500.80.75280246373566.74

15、辦公樓420.80.934163857.75學(xué)生宿舍11800.70.912660140212.76學(xué)生宿舍22800.70.91969421732977團學(xué)樓、車庫800.40.932153553.28南校區(qū)7600.70.9532255590896.49鍋爐房500.90.7545406091.210商鋪350.950.933163756.2合計220715821017188128582.3無功功率補償顯然變壓器低壓側(cè)的功率因數(shù)低，考慮到變壓器本身的無功功率損耗遠大于有功功率損耗，因此在變壓器低壓側(cè)進行無功功率補償時，低壓側(cè)的功率因數(shù)應(yīng)略高于0.90，才能滿足要求。現(xiàn)取Cos=0.93。由

16、式（2-38）得低壓側(cè)無功補償容量為Qc= P30（tanarccos0.84- tanarccos0.93）=397 kvar考慮無功自動補償控制器可控制電容器，選擇成套并聯(lián)電容屏，電容器投切的回路數(shù)為10組，安裝的電容器為BSMJ0.4-40-3自愈式并聯(lián)電容器，每組容量為40kvar，則總?cè)萘繛镼c=400 kvar補償后的功率因數(shù)補償后變壓器低壓側(cè)P30（2）=1582kWQ30（2）=Q30 Qc=1017-397=620kvarS30（2）=P30（2）2+Q30（2）2=1699kVAI30(2)=S30（2）3Un=2581.36A變壓器損耗PT=0.01 S30（2）=16.

17、99kW QT=0.06 S30（2）=101.94kvar變壓器高壓側(cè)的計算負荷為P30（1）=1582+16.99=1598.99kWQ30（1）=620+101.94=720.94kvarS30（1）=P30（1）2+Q30（1）2=1754.00kVAI30=S30（1）3Un=101.27A補償后校區(qū)的功率因數(shù)為Cos= P30（1）/ S30（1）=0.910.90 滿足要求。表2-2 計算總負荷表計算負荷P30/kwQ30/kVarS30/kVAI30/A低壓側(cè)158262016992581.36變壓器損耗16.99101.94高壓側(cè)1598.99720.941754.00101

18、.273.主變壓器的選擇與保護主要考慮變壓器的臺數(shù)，容量；變壓器的型式等。3.1 主變臺數(shù)的確定電力變壓器臺數(shù)的選取應(yīng)根據(jù)用電負荷的特點、經(jīng)濟運行、節(jié)能和降低工程造價等因素綜合確定。對于一般車間、居民住宅、機關(guān)學(xué)校等，如果一臺變壓器能滿足用電負荷需要時，宜選用一臺變壓器，其容量大小由計算負荷確定，但總的負荷通常在1000KV以下，且用電負荷變化不大。對于有大量一、二級用電負荷或用電負荷季節(jié)性（或晝夜）變化較大，或集中用電負荷較大的單位，應(yīng)設(shè)置兩臺及以上的電力變壓器。如有大型沖擊負荷，為減少對照明或其它用電負荷的影響，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)絡(luò)線或采用低壓聯(lián)絡(luò)線不

19、經(jīng)濟時，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)能滿足一臺變壓器故障或檢修時，另一臺仍能對一級和部分二級負荷供電。主變壓器臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設(shè)兩臺及以上主變壓器：有大量一級或二級負荷。季節(jié)性負荷變化較大，適于采用經(jīng)濟運行方式。集中負荷較大，例如大于1250KVA時。3.2 本變電站變壓器的選擇變壓器臺數(shù)的選取：根據(jù)校區(qū)實際，雖然一臺變壓器現(xiàn)已滿足了現(xiàn)在二次側(cè)隨著本科教育工作的推進和未來幾年的繼續(xù)擴招，為未來發(fā)展提供足夠的空間：這主要表現(xiàn)在電力變壓器及一些相當重要的配電線路上，應(yīng)力求在滿足現(xiàn)有需求的基礎(chǔ)上從大選擇，以避免一臺變壓器或一組

20、變壓器剛服役不到幾年又因為容量問題而臺而光榮下崗的情況的發(fā)生。同時校區(qū)的季節(jié)性負荷變化較大，故本變電所宜裝兩臺主變壓器。變壓器容量的選擇：每臺變壓器的容量應(yīng)同時滿足以下兩個條件：1） 任一臺變壓器單獨運行時，宜滿足：2） 任一臺變壓器單獨運行時，應(yīng)滿足：，即滿足全部一、二級負荷需求。代入數(shù)據(jù)可得：SN.T （0.60.7）S30=（1019.41189.3）KVA SN.T 375 KVA又考慮到本校的氣象資料（年平均氣溫為22），同時又考慮到未來510年的負荷發(fā)展，我們這里初步取=1250KVA 。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊，“供電系統(tǒng)中沒有特殊要求和民用建筑獨立變電所常采用三相油浸自冷式電力

21、變壓器?！笨紤]到安全性和可靠性的問題，確定變壓器為S13-M-RL系列三相卷鐵心全密封油浸式電力變壓器，臺數(shù)為兩臺。型號：S13-1250/10 ，其主要技術(shù)指標如下表所示： 表3-1 變壓器技術(shù)指標表變壓器型號額定容量/額定電壓/kV聯(lián) 結(jié) 組型 號損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負載S13-1000/10100010.50.4Dyn110.98120.124.5該變壓器符合國際標準是指國際標準化組織(ISO)和國際電工委員會(IEC)所制定的標準，以及ISO確認并公布的其他國際組織制定的標準。10kv S13/S11型級超低損耗三角形卷鐵心無勵磁調(diào)壓油浸式配電變壓器繼承了卷鐵芯電

22、力變壓器的所有優(yōu)點：1、鐵芯均在生產(chǎn)線上進行卷制，不需要橫剪設(shè)備，消除了由人工疊片、疊裝、拆裝鐵軛造成的質(zhì)量波動。2、三角形立體卷鐵芯經(jīng)退火處理后，能徹底消除內(nèi)應(yīng)力，磁路各處均無高磁阻存在。故空載損耗與勵磁電流可大幅度下降，試驗表明空載損耗比傳統(tǒng)變壓器下降40-50%；空載電流下降90%以上。3、由于三角形立體卷鐵芯是用不間斷連續(xù)硅鋼帶繞制而成，只有幾個接縫不會產(chǎn)生疊片式鐵芯那樣因磁路不連貫而發(fā)出的噪聲，噪聲一般可降低10-15db，達到靜音狀態(tài)。三角形立體卷鐵芯電力變壓器與傳統(tǒng)插片式電力變壓器相比，具有以下一系列突出優(yōu)點：1、節(jié)電節(jié)能：空載損耗減小40-50%，負載損耗減小7-10%；2、降

23、低線損：空載電流減小90%以上；3、超靜音：噪聲降低10-15分貝；4、無干擾：漏磁減小50%以上；5、節(jié)約原材料：銅鐵成本減小20-30%；6、經(jīng)濟效益顯著：十年變電成本比新S9下降17.2%，比非晶態(tài)變壓器下降12.5。3.3變壓器的故障類型與特征變壓器的故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類，油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險，由于油箱內(nèi)充滿了變壓器油，故障后強大的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性瓦斯氣體，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常的運行狀態(tài)

24、主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。3.4變壓器保護配置的基本原則 1、瓦斯保護:800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出信號。2、縱差保護或電流速斷保護:6300KVA及以上并列運行的變壓器，10000KVA及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用或工業(yè)企業(yè)中自用6300KVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護。其他電力變壓器，應(yīng)裝

25、設(shè)電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應(yīng)大于0.5S。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護?？v差保護用于反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障，其保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器并發(fā)相應(yīng)信號。3、相間短路的后備保護:相間短路的后備保護用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護（或電流速斷保護）的后備保護，其動作時限按電流保護的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，并發(fā)相應(yīng)信號。一般采用過流保護、復(fù)合電壓起動過電流保護或負序電流單相低電壓保護等。4、接地短路的零序保護:對于中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓

26、器，應(yīng)裝設(shè)零序保護，零序保護用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。 5、過負荷保護:對于400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，其動作時限較長，延時動作于發(fā)信號。 6、其他保護:高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標準要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護裝置。4.電氣主接線的選擇4.1 選擇原則電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電站電氣設(shè)計的主題。它與電力系統(tǒng)、電廠動能參數(shù)、基本原

27、始資料以及電廠運行可靠性、經(jīng)濟性的要求等密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備選擇和布置、繼電保護和控制方式等都有較大的影響。因此，主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案。電氣主接線設(shè)計的基本原則是以設(shè)計任務(wù)為依據(jù)，以國家經(jīng)濟建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標準為準繩，結(jié)合工程實際情況，在保證供電可靠、調(diào)度靈活、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設(shè)備元件和設(shè)計的先進性與可靠性，堅持可靠、先進、實用、經(jīng)濟、美觀的原則。4.1.1主接線設(shè)計的基本要求及原則對所選用的主結(jié)線

28、，必須滿足下列要求：（1）可靠性，要盡量減少計劃外停電時間，盡量縮小事故后的影響范圍。（2）靈活性，主接線應(yīng)力求簡單，滿足在調(diào)度，檢修及擴建市的靈活性。（3）安全性，保證在一切操作切換時工作人員和設(shè)備的安全，以及能在安全條件下進行維護檢修工作。（4）經(jīng)濟性，應(yīng)使主接線的初投資和年運行費用達到經(jīng)濟合理。 選擇原則：1、當滿足運行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2、當變電所有兩臺變壓器同時運行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3、當供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器組、接線。4、為了限制配出線短路電流，具有多臺主變壓器同時運行的變電所，應(yīng)采用變壓器分列

29、運行。5、接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6、610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7、采用610 KV熔斷器負荷開關(guān)固定式配電裝置時，應(yīng)在電源側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)。8、由地區(qū)電網(wǎng)供電的變配電所電源出線處，宜裝設(shè)供計費用的專用電壓、電流互感器。9、變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當有繼電保護或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。10、當?shù)蛪耗妇€為雙電源，變壓器低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)采用低壓斷路器時，在總開關(guān)的出線側(cè)及母線分段

30、開關(guān)的兩側(cè)，宜裝設(shè)刀開關(guān)或隔離觸頭。4.1.2主接線的基本形式和特點單母線接線及單母線分段接線1、單母線接線單母線接線供電電源在變電站是變壓器或高壓進線回路。母線既可保證電源并列工作，又能使任一條出線都可以從任一個電源獲得電能。各出線回路輸入功率不一定相等，應(yīng)盡可能使負荷均衡地分配在各出線上，以減少功率在母線上的傳輸。單母接線的優(yōu)點：接線簡單，操作方便、設(shè)備少、經(jīng)濟性好，并且母線便于向兩端延伸，擴建方便。缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止工作，也就成了全廠或全站長期停電。調(diào)度不方便，電源只能并列運行，不能分列運行，并且線路側(cè)發(fā)生短路時，有較大的短路電流3。綜上所述

31、，這種接線形式一般只用在出線回路少，并且沒有重要負荷的發(fā)電廠和變電站中。2、單母分段接線單母線用分段斷路器進行分段，可以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；當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將用戶停電；兩段母線同時故障的幾率甚小，可以不予考慮。在可靠性要求不高時，亦可用隔離開關(guān)分段，任一母線故障時，將造成兩段母線同時停電，在判別故障后，拉開分段隔離開關(guān)，完成即可恢復(fù)供電。這種接線廣泛用于中、小容量發(fā)電廠和變電站610KV接線中。但是，由于這種接線對重要負荷必須采用兩條出線供電，大大增加了出線數(shù)目，使整體母線系統(tǒng)可靠性受到限制，所以，在重要負荷的出線回

32、路較多、供電容量較大時，一般不予采用。3、單母線分段帶旁路母線的接線單母線分段斷路器帶有專用旁路斷路器母線接線極大地提高了可靠性，但這增加了一臺旁路斷路器，大大增加了投資。雙母線接線及分段接線1、雙母線接線雙母接線有兩種母線，并且可以互為備用。每一個電源和出線的回路，都裝有一臺斷路器，有兩組母線隔離開關(guān)，可分別與兩組母線接線連接。兩組母線之間的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。其特點有：供電可靠、調(diào)度靈活、擴建方便等特點。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于：出線帶電抗器的610KV配電裝置；3560KV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負荷較大時；110220KV出線數(shù)為5回及以上時。2、雙母線分

33、段接線為了縮小母線故障的停電范圍，可采用雙母分段接線，用分段斷路器將工作母線分為兩段，每段工作母線用各自的母聯(lián)斷路器與備用母線相連，電源和出線回路均勻地分布在兩段工作母線上。雙母接線分段接線比雙母接線的可靠性更高，當一段工作母線發(fā)生故障后，在繼電保護作用下，分段斷路器先自動跳開，而后將故障段母線所連的電源回路的斷路器跳開，該段母線所連的出線回路停電；隨后，將故障段母線所連的電源回路和出線回路切換到備用母線上，即可恢復(fù)供電。這樣，只是部分短時停電，而不必短期停電。雙母線分段接線被廣泛用于發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配置中，同時在220550KV大容量配電裝置中，不僅常采用雙母分段接線，也有采用雙母線分四段

34、接線的。3、雙母線帶旁路母線的接線雙母線可以帶旁路母線，用旁路斷路器替代檢修中的回路斷路器工作，使該回路不致停電。這樣多裝了價高的斷路器和隔離開關(guān)，增加了投資，然而這對于接于旁路母線的線路回數(shù)較多，并且對供電可靠性有特殊需要的場合是十分必要的。4.2變電站主接線方案的擬定4.2.1確定變電站主接線方案變壓器一次側(cè)采用單母線接線，二次側(cè)采用單母線分段接線根據(jù)所選的接線方式，畫出主接線圖，參見附錄2 10kV系統(tǒng)一次結(jié)線圖，附錄3開關(guān)房高壓電氣一次結(jié)線圖，附錄4 10KV降壓變電站電氣一次主接線（高壓部分）。4.2.2變電站主接線方案的優(yōu)缺點變壓器高壓側(cè)采用單母線接線。優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，

35、操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，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)非故障段的供電。變壓器低壓側(cè)采用單母線分段接線。優(yōu)點：1用斷路器把母線分段后，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。2當一段母線發(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：1.當一段母線或母線隔離開關(guān)故障時或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2當出線為雙回路時，常使架空線出現(xiàn)交叉跨越。3擴建時需

36、向兩個方向均衡擴建。5. 短路電流計算5.1短路電流計算的目的及假設(shè)電力系統(tǒng)發(fā)生短路后將造成停電事故，嚴重的短路會影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使系統(tǒng)中個電廠之間的功率平衡受到破壞。但是，短路有時是不可避免的，因此除積極設(shè)法防范可能發(fā)生短路的一切因素外，還要進行短路計算，以便正確的選擇電氣設(shè)備，進行繼電保護裝置的整定計算，使其有足夠的動熱穩(wěn)定性即使在發(fā)生最大的短路電流時也不至于損壞。本校的供電系統(tǒng)簡圖如圖4-1所示。采用一路電源供線，取自3公里外的龔家灣變電站的10kV架空線路進線供電。下面計算本校變電所高壓10kV母線上k-1點短路和低壓380V母線上k-2點短路的三相短路電流和短路容量。k-1S1

37、3-1250/10QF 架空線路L=3KMk-2GS13-1250/10圖5-1供電系統(tǒng)簡圖5.2短路電流計算及計算結(jié)果下面采用標么制法進行短路電流計算。確定基準值：取，所以： 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值：（忽略架空線至變電所的電纜電抗）1) 電力系統(tǒng)的電抗標么值： 2) 電纜線路的電抗標么值：查手冊得X0=0.365（/km），因此：X2*=0.365km3km100MVA10.5kV2=0.99 3） 電力變壓器的電抗標么值：由所選的變壓器的技術(shù)參數(shù)得，因此：4） X3*=X4*=Uk%100*SdSN=3.6可繪得短路等效電路圖如圖5-2所示。3/3.62/0.991/0.2k

38、-1k-24/3.6圖5-2計算k-1點的短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量:1) 總電抗標么值:X（K-1)*=X1*+X2*=1.192) 三相短路電流周期分量有效值：IK-1*=Id1X（k-1）*=4.62kA3) 其他三相短路電流：II= I=4.62kA I=2.554.62kA = 11.78kA I=1.554.62kA =6.98kA 4) 三相短路容量：S=84.03MV.A計算k-2點短路電路總電抗標么值及三相短路電流和短路容量1) 總電抗標么值：X（k-2）*=X1*+X2*+X3*/X4*=2.992) 三相短路電流周期分量有效值：IId2X（k-2）*=4

39、8.16kA3) 其他三相短路電流：II=IK-2(3)=48.16kA I=1.8448.16kA = 88.61kA I=1.0948.16kA=52.49kA4) 三相短路容量：S =33.44MV.A列出短路計算表短路計算點三相短路電流/kAIk(3)I(3)I(3)ish(3)Ish(3)K-1點4.624.624.6211.786.98K-2點48.1648.1648.1688.6152.496.電氣設(shè)備和導(dǎo)體的選擇6.1電氣設(shè)備的選擇原則電器設(shè)備選擇的一般條件如下：（1）按正常條件選擇電器設(shè)備按正常條件選擇，就要考慮電器裝置的環(huán)境條件和電氣要求。環(huán)境條件是指電器裝置所處的位置特征

40、；電器要求是指電器裝置對設(shè)備的電壓、電流、頻率（一般為50HZ）等方面的要求；對一些斷路電器如開關(guān)、熔斷器等，還應(yīng)考慮起斷流能力。1）考慮所選設(shè)備的工作環(huán)境。如戶內(nèi)、戶外、防腐、防暴、防塵、放火等要求，以及沿?；驖駸岬赜虻奶攸c。2）所選設(shè)備的額定電壓 應(yīng)不低于安裝地點電網(wǎng)電壓 即 （1）一般電器設(shè)備的電壓設(shè)計值滿足 1.1 應(yīng)而可在應(yīng)1.1 下安全工作。3）電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度0下，電器的長期允許電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)的工作電流 ，即 （2） 由式可以推算，當電器的環(huán)境溫度高于40（但不高于60）時，環(huán)境溫度每升高1，應(yīng)減少允許電流1.8%；當使用環(huán)境

41、低于 40時，每降低1，允許電流增加0.5%。 （2）按短路條件校驗1）動穩(wěn)定校驗 動穩(wěn)定（電動力穩(wěn)定）是指導(dǎo)體和電器承受短路電流機械效力的能力。滿足穩(wěn)定的條件 （3）或 （4）式中 、 設(shè)備安裝地點短路沖擊電流的峰值及其有效值（kA） 、 設(shè)備允許通過電流的峰值及其有效值（kA）對于下列情況可不校驗動穩(wěn)定或熱穩(wěn)定。a 用熔斷器保護的電器，其熱穩(wěn)定由熔斷時間保證，故不校驗熱穩(wěn)定。b電壓互感器及其所在回路的裸導(dǎo)體和電器可不校驗動、熱穩(wěn)定，因為短路電流很小。c電纜一般均有足夠的機械強度，可不校驗動穩(wěn)定。 2）熱穩(wěn)定校驗短路電流通過時，電器各部件溫度不應(yīng)超過短時發(fā)熱最高允許值，即 t （5） 式中

42、設(shè)備安裝地點穩(wěn)態(tài)三相短路電流； 短路電流假想時間； t秒內(nèi)允許通過的短路電流值或稱t秒熱穩(wěn)定電流（kA）；t廠家給出的熱穩(wěn)定計算時間，一般為4s、5s、1s等。6.2 變電所高壓一次設(shè)備的選擇6.2.1高壓開關(guān)柜的選擇根據(jù)學(xué)校所在地區(qū)的外界環(huán)境，高壓側(cè)采用常熟開關(guān)有限公司生產(chǎn)的KYN28A-12。該開關(guān)柜的主要優(yōu)點：本開關(guān)柜滿足IEC298、GB3906等標準要求，具有防止帶負荷推拉斷路器手車，防止誤分、合斷路器、防止接地開關(guān)處在閉合位置時關(guān)合斷路器、防止誤入帶電隔室，防止在帶電時誤合接地開關(guān)的連鎖功能。其內(nèi)部高壓一次設(shè)備根據(jù)本校需求選取，具體設(shè)備見附圖四變電所電氣一次主接線圖（高壓部分）。柜

43、內(nèi)所有設(shè)備均滿足IEC和GB最新標準，初選設(shè)備如下表：6.2.2高壓斷路器的選擇與校驗初步選擇CV2系列戶外交流高壓斷路器，該系列斷路器供發(fā)電廠、變電所切換額定電流、短路故障和瞬間自動重合閘用。選用CV2型斷路器，校驗該型斷路器是否滿足要求。（1）電壓校驗：UmaxUg=12KV（2）電流校驗：IN（3）開斷電流能力校驗：IocI=4.62KA（4）動穩(wěn)定校驗：imaxish=11.78KA（5）熱穩(wěn)定校驗：It2tI2timaIt為廠家直接給出設(shè)備的熱穩(wěn)定電流允許時間，tima為短路假想時間，此處取5s。查手冊，該型斷路器的4S熱穩(wěn)定電流為16.5KA t取4s。I2tima=4.6225=

44、106.72KA2S，It2t=252*4=2500KA2S因此，額定參數(shù)均大于計算參數(shù)，滿足要求。6.2.3 高壓電流互感器的選擇初步選用LZZBJ9-10-250/5 0.2/10p型電流互感器。本型互感器采用環(huán)氧樹脂全封閉澆注、支柱式結(jié)構(gòu)，耐污染及潮濕，適宜于熱帶地區(qū)，特別適應(yīng)各種10kV手車式開關(guān)柜，尤其適用于中置柜。在額定電壓為10kV及以下、額定頻率為50Hz的電力線路及其設(shè)備中作電流、電能的測量和繼電保護使用。（1）電壓校驗：UmaxUN=10KV（2）電流校驗：InIg故選用LZZBJ-35-250/5 0.2/10p型電流互感器滿足要求。6.2.4 高壓電壓互感器的選擇電壓互

45、感器除按工作電壓選擇外，主要電氣二次的要求選定，初步選定JDZ10-10,10/3,0.1/3, 0.1/3 戶外單相澆注電壓互感器。本型電壓互感器為單相環(huán)氧樹脂澆注戶內(nèi)雙線圈電壓互感器。適用于交流50HZ的電力系統(tǒng)中作電壓、電能測量及繼電保護用。6.2.5高壓熔斷器的選擇熔斷器XRNP-10: 本產(chǎn)品使用于戶內(nèi)交流50Hz，額定電壓3.6-40.5KV系統(tǒng)作為電壓電互感器的過載及短路保護之用。6.2.6高壓母線的選擇 初步選用LGJ-120型。按照發(fā)熱條件，LGJ-120型在25的載流量為380AIal=380AI30=101.27A（2）按經(jīng)濟電流密度校驗： S= IJ （45）I30=1

46、01.27A,Tmax取5000h,由經(jīng)濟電流密度查表得，J=1.15A/mm2 ， S= IJ=101.27/1.15=88.06mm2120mm288.06mm2故選用LGJ-120型架空線路滿足要求。6.2.7高壓一次設(shè)備的匯總表6-1 高壓一次設(shè)備表電壓等級電氣設(shè)備10KV高壓斷路器CV1電流互感器LZZBJ9-10電壓互感器JDZ10-10高壓熔斷器XRNP1-10避雷器YH5W接地開關(guān)JN-3-10/25母線TMY-3（10010）+1（606）主變壓器S13-1250/106.3變電所低壓一次設(shè)備的選擇與校驗6.3.1低壓一次設(shè)備的選擇低壓側(cè)采用的也是常熟開關(guān)有限公司生產(chǎn)的CGH

47、L型低壓開關(guān)柜，該低壓開關(guān)柜主要優(yōu)點有：分斷能力高、動熱穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)先進合理、電氣方案靈活、系列性、通用性強、各種方案單元任意組合。一臺柜體，容納的回路數(shù)較多、節(jié)省占地面積、防護等級高、安全可靠、維修方便等。所選擇的主要低壓一次設(shè)備參見附圖五變電所電氣一次主接線圖（低壓部分）。柜內(nèi)所有設(shè)備均滿足IEC和GB最新標準。6.3.2 低壓開關(guān)柜選擇選擇常用的CGHL-0.4型低壓開關(guān)柜，該型開關(guān)柜目前較為通用，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，可靠性高。其技術(shù)參數(shù)如表41所示：6.3.3 校驗CW2-4000型斷路器是否滿足要求（1）電壓校驗：UmaxUg=0.4KV斷路器的額定電壓應(yīng)大于安裝處電網(wǎng)電壓的1.0

48、5-1.1倍。（2）電流校驗：IN=2581A斷路器的額定電流應(yīng)大于或等于所在回路的最大長期工作電流。（3）開斷電流能力校驗：IbrI 斷路器的額定開斷電流Ibr應(yīng)大于等于所在回路短路初始瞬間有效值I。（4）動穩(wěn)定校驗：imaxich短路器允許的動穩(wěn)定電流imax應(yīng)大于等于所在回路的沖擊電流峰值。（5）熱穩(wěn)定校驗：It2tI2tima額定參數(shù)均大于計算參數(shù)，滿足要求。6.3.4 電流互感器的選擇初步選擇BH-0.66KV（1）電壓選擇：UmaxUg=0.4kv。（2）一次工作電流選擇：IN=2581A。電流互感器的一次繞組的額定值應(yīng)選擇比一次回路最大長期工作電流略大的標準值。=2581A,故I

49、1N選擇3000A。電流互感器的額定電流比KL=I1N/5=3000/5=600。（3）熱穩(wěn)定校驗：(IINKT)2Qk=I2tima（4）動穩(wěn)定校驗：電流互感器內(nèi)部動穩(wěn)定能力應(yīng)滿足：2I1NKdich。Kd為電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。額定參數(shù)均大于計算參數(shù)，滿足要求。6.3.5低壓側(cè)所有元件的匯總電壓等級電氣設(shè)備0.4KV高壓斷路器CW2-4000電流互感器BH-0.66KV另外，無功補償柜也是選用3個GCK型柜子，采用自動補償，滿足補償要求6.4 變電所高、低壓導(dǎo)線的選擇為了保證供電的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟，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)濟電流密度；機械強度。根據(jù)設(shè)

50、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行選擇，再校驗其發(fā)熱條件和機械強度。6.4.1高壓線路導(dǎo)線的選擇從高壓配電柜引出的10kV三芯電纜采用阻燃交聯(lián)電力電纜，型號： YJV22-0.6/1-3*50+25+PE25，無鋼鎧護套，纜芯最高工作溫度。1. 相線截面積的選擇查相關(guān)手冊知，環(huán)境溫度為25時直接埋地敷設(shè)的0.6/1kV型YJV截面積為50mm2時，Ial=138AI30=101.27A滿足發(fā)熱條件，因此相線截面積選S=50mm2。2. N線截面積的選

51、擇按S00.5S，S=25mm2。3. PE線截面積的選擇由于S35mm2，選SPE0.5，S=25mm2。因此選擇電纜為YJV22-0.6/1-3*50+25+PE256.4.2低壓線路導(dǎo)線的選擇進入各個用電戶的導(dǎo)線接線采用TN-C-S系統(tǒng)；從變電所到各個教學(xué)樓及宿舍區(qū)用埋地電纜供電，電纜采用YJV22型電纜，根據(jù)不同的用電負荷采用不同的截面。其中導(dǎo)線和電纜的截面選擇滿足條件：相線截面的選擇以滿足發(fā)熱條件即，；中性線（N線）截面選擇，這里采用的為一般三相四線，滿足；保護線（PE線）的截面選擇時，；時，時，保護中性線（PEN）的選擇，?。∟線）與（PE）的最大截面。結(jié)合計算負荷（Error! Reference source not found.所示），可得到由變電所到各個用電戶的低壓電纜的型號為：綜合教學(xué)樓：YJV22-3150+170 Ial=260I30=242.6A食堂：YJV22-3185+195，兩根并聯(lián)； Ial=2