遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)

1、摘 要本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)算；負(fù)荷計(jì)算；無(wú)功功率補(bǔ)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(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計(jì)；防雷保護(hù)設(shè)計(jì)等。根據(jù)電氣主線設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)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(duì)低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計(jì)計(jì)算采用需要系數(shù)法；為減少無(wú)功損耗，提高電能的利用率， 本設(shè)計(jì)進(jìn)行了無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)計(jì)，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9；短路電流的計(jì)算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計(jì)算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電

2、流選擇，按短路電流計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)的方法；繼電保護(hù)設(shè)計(jì)主要是對(duì)變壓器進(jìn)行電流速斷保護(hù)和過(guò)電流保護(hù)的設(shè)計(jì)計(jì)算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針?lè)乐睋衾妆Ｗo(hù)。本設(shè)計(jì)十分注重運(yùn)用我國(guó)電氣設(shè)計(jì)的新技術(shù)和新的設(shè)備，實(shí)用性及強(qiáng)，考慮到是實(shí)際工程的應(yīng)用，便以通俗易懂的語(yǔ)言進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：變電所設(shè)計(jì)；電氣主接線；繼電保護(hù)目 錄前言VI第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)概述11.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目11.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的11.3畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容1第2章 負(fù)荷計(jì)算22.1負(fù)荷概述22.2負(fù)荷計(jì)算2第3章 無(wú)功功率補(bǔ)償73.1并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償73.2無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算7第4章 主變壓器選擇94.1變電所變壓器容量、臺(tái)數(shù)、型

3、號(hào)選擇9變壓器容量9主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)9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(diǎn)114.4干式變壓器的使用注意事項(xiàng)11第5章 變電所電氣主接線125.1對(duì)電氣主接線的基本要求和原則12電氣主接線的基本要求12電氣主接線的原則125.2電氣主接線設(shè)計(jì)程序135.3主接線設(shè)計(jì)14第6章 短路計(jì)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(jì)算19第7章 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)237.1電氣設(shè)備及分類237.2電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)237.3高壓斷路器選擇與校驗(yàn)24高壓斷路器的選擇24高壓斷路器的校驗(yàn)257.4隔離開關(guān)選擇與校驗(yàn)26隔離開關(guān)原理與類型26隔

4、離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù)26隔離開關(guān)的校驗(yàn)267.5互感器選擇與校驗(yàn)27互感器應(yīng)用27電流互感器原理與結(jié)構(gòu)28電流互感器校驗(yàn)297.6電壓互感器30電壓互感器原理307.7母線選擇與校驗(yàn)317.7.1 母線的選擇31母線校驗(yàn)32第8章 繼電保護(hù)338.1繼電保護(hù)33對(duì)繼電保護(hù)的基本要求33繼電保護(hù)原理338.2過(guò)電流與速斷保護(hù)整定值的計(jì)算34過(guò)電流整定值計(jì)算34速斷保護(hù)整定值計(jì)算36第9章 配電裝置389.1對(duì)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(jì)步驟39第10章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)4210.1雷電過(guò)電壓4210.2雷電的危害4210.3防雷保護(hù)裝置421

5、0.4防雷設(shè)計(jì)4310.5防雷保護(hù)計(jì)算43總 結(jié)47參考文獻(xiàn)48致謝49 前言經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使社會(huì)中各行各業(yè)都在不斷地發(fā)展壯大，各大高校相繼出現(xiàn)了前所未有的發(fā)展勢(shì)頭，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(gè)廣義的范疇，伴隨負(fù)荷的不同，對(duì)電的要求也會(huì)隨之改變。這次設(shè)計(jì)的題目為遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)。取自遼寧工學(xué)院的實(shí)際工程應(yīng)用。理論與實(shí)際有效地結(jié)合，具備了實(shí)用性、科學(xué)性和合理性。自2005年遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓投入使用以來(lái)，為學(xué)校做出了重要貢獻(xiàn)，為廣大師生提供了良好的工作、學(xué)習(xí)

6、環(huán)境。在其地下，建設(shè)有遼寧工學(xué)院最大的地下變電所。根據(jù)學(xué)校用電量結(jié)合實(shí)際確定為10kV變電所。經(jīng)過(guò)與老師探討和與工程技術(shù)人員的研究分析，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(shuō)對(duì)10kV變電所的設(shè)計(jì)具有十分重要的意義。對(duì)此題目的設(shè)計(jì)除了注重實(shí)際應(yīng)用外，還應(yīng)考慮可靠性、經(jīng)濟(jì)性和電能的質(zhì)量。如線路保護(hù)、接地保護(hù)、變壓器保護(hù)等保護(hù)的有關(guān)問(wèn)題及其設(shè)備元件的選擇。此題目的設(shè)計(jì)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(hù)、電力系統(tǒng)自動(dòng)化等所學(xué)習(xí)過(guò)的課程及相關(guān)內(nèi)容。此設(shè)計(jì)的題目是針對(duì)綜合樓10kV變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)伊始，在工程技術(shù)人員的陪同下對(duì)變電所進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)

7、，并把所設(shè)計(jì)的有關(guān)內(nèi)容做了整體的記錄，參觀過(guò)程中通過(guò)技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實(shí)際情況，選擇變電所的高低壓部分設(shè)計(jì)，這部分設(shè)計(jì)相信對(duì)自己將來(lái)的工作也會(huì)有很大的幫助。本設(shè)計(jì)按照以下的步驟進(jìn)行：首先：依照主接線的特點(diǎn)，選擇各個(gè)電壓等級(jí)的接線方式，進(jìn)行綜合比較，選擇最佳接線方式。其次：進(jìn)行短路電流計(jì)算，根據(jù)短路點(diǎn)計(jì)算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電氣元件，結(jié)合實(shí)際繪制設(shè)計(jì)圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進(jìn)行校驗(yàn)。以上是理論知識(shí)的體現(xiàn)而更中要的一點(diǎn)是在設(shè)計(jì)中培養(yǎng)自己運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)工程觀，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要立足于應(yīng)用所學(xué)基本理論和專業(yè)知識(shí)，大膽地運(yùn)用新理論

8、、新技術(shù)去分析解決實(shí)際問(wèn)題,以便更好地適應(yīng)工作的需要。了解整個(gè)設(shè)計(jì)的目的、內(nèi)容和基本要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的資料推備。資料準(zhǔn)備主要通過(guò)查閱(包括上網(wǎng)查問(wèn))文獻(xiàn)資料和參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)兩條渠道進(jìn)行。此設(shè)計(jì)充分吸收專業(yè)理論知識(shí)， 考慮自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題方向，有目的、有計(jì)劃地查閱與選題方向有關(guān)的文獻(xiàn)資料，特別是在參加生產(chǎn)實(shí)習(xí)的過(guò)程中有意識(shí)地搜集生產(chǎn)過(guò)程及新技術(shù)、新設(shè)備、改革新成果的應(yīng)用等方面資料，這也是為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題收集資料的最重要途徑。選定題目后，應(yīng)再有針對(duì)性地查閱一些資料，最后對(duì)所有收集的資料進(jìn)行整理。并對(duì)其進(jìn)行完善，對(duì)于一個(gè)完整的設(shè)計(jì)而言，文字與圖紙并存。文字的詳細(xì)敘述使內(nèi)容豐富，而圖紙則一目了然。最后由于設(shè)

9、計(jì)者的水平有限，以及對(duì)電氣技術(shù)日新月異的發(fā)展掌握不夠，加之國(guó)外電氣技術(shù)和產(chǎn)品的大量引進(jìn)，我國(guó)對(duì)電氣設(shè)計(jì)設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還在不斷地改進(jìn)和完善，所以設(shè)計(jì)難免有不足，希望老師給予批評(píng)指正，使本設(shè)計(jì)更加完善。 第1章 畢業(yè)設(shè)計(jì)概述1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的本設(shè)計(jì)是針對(duì)遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)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(hù)”等課程有關(guān)內(nèi)容，通過(guò)設(shè)計(jì)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決本專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問(wèn)題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)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(jì)和科學(xué)研究的初步能力；包

10、括：調(diào)查研究、搜集資料（含文獻(xiàn)檢索）；方案論證、技術(shù)方案的計(jì)劃與實(shí)施；理論分析、設(shè)計(jì)和計(jì)算；撰寫學(xué)術(shù)論文或設(shè)計(jì)說(shuō)明書等的能力。1.3畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計(jì)；短路電流計(jì)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(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計(jì)；繼電保護(hù)設(shè)計(jì)；防雷保護(hù)設(shè)計(jì)；繪制電氣主接線圖，繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護(hù)范圍圖。1. 進(jìn)行10kV變電所擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)；2. 完成任務(wù)書中的全部?jī)?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(hù)范圍圖；5. 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書按統(tǒng)一格式打印裝訂成冊(cè)；6. 說(shuō)明書文字在1 .5萬(wàn)字以上

11、，語(yǔ)言通順簡(jiǎn)練，圖表畫法符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；7. 完成與設(shè)計(jì)有關(guān)的英文資料翻譯；第2章 負(fù)荷計(jì)算2.1負(fù)荷概述設(shè)計(jì)遼寧工學(xué)院的變電所為綜合樓提供可靠的電源，負(fù)荷的確定是為了正確、合理地選擇電氣設(shè)備和線路，并為無(wú)功補(bǔ)償提高功率因數(shù)提供依據(jù)，由此再合理選擇變壓器開關(guān)電器等元件。電力負(fù)荷及其大小是供電設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的根本依據(jù)，正確合理地進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，對(duì)于投資的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)上的安全可靠性以及以后的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和維護(hù)等關(guān)系重大，在本設(shè)計(jì)中采用需要系數(shù)法來(lái)確定計(jì)算負(fù)荷。根據(jù)設(shè)計(jì)，兩臺(tái)主變壓器分別供有不同的負(fù)荷，在此設(shè)計(jì)中忽略了部分負(fù)荷，根據(jù)工程技術(shù)的要求選取以下負(fù)荷：2.2負(fù)荷計(jì)算1#變壓器負(fù)荷計(jì)算照明部分如上表可知

12、：1=295KW =206.5KW299.425Kvar消防電梯表2-1 遼寧工學(xué)院綜合樓負(fù)荷一覽表1#號(hào)變壓器設(shè)備功率KWCOStg數(shù)目2#號(hào)變壓器設(shè)備功率KWCOStg數(shù)目照明設(shè)備150700801455照明設(shè)備5007008007511201302211401計(jì)算機(jī)2400800800752消防電梯440200501701消防電梯440200501701電力設(shè)備16007008007512001消防照明干線50070080075112021802進(jìn)風(fēng)機(jī)750700850621301正壓風(fēng)機(jī)140600800751進(jìn)風(fēng)機(jī)計(jì)算機(jī)污水泵消防照明干線2#變壓器負(fù)荷計(jì)算電梯部分正壓風(fēng)機(jī)消防照明干線

13、電力專用1#變壓器最后計(jì)算負(fù)荷 2#變壓器最后計(jì)算負(fù)荷第3章 無(wú)功功率補(bǔ)償所謂無(wú)功功率補(bǔ)償是把具有容性功率的裝置與感性負(fù)荷聯(lián)接在同一電路，當(dāng)容性裝置釋放能量在相互轉(zhuǎn)化，感性負(fù)荷所吸收的無(wú)功功率可由容性裝置輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償。根據(jù)遼寧工學(xué)院綜合樓的具體情況，及其無(wú)功補(bǔ)償方法的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較選用電力電容器補(bǔ)償中的并聯(lián)補(bǔ)償方法。并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)把電容器并接到被補(bǔ)償設(shè)備的電路上，以提高功率因數(shù)，這種方法稱為并聯(lián)電容器補(bǔ)償，這種方法適用于用電單位。3.1并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償如圖3-1所示為并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償?shù)脑韴D。由圖可見電力電容器在圖中所示位置進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，線路WL1輸送無(wú)功功率仍為無(wú)功功率，即，而

14、變壓器輸送的無(wú)功功率則為，線路WL1輸送的無(wú)功功率則為，因此，電源只需向電力負(fù)荷提供的功率。圖3-1 并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償?shù)脑韴D通過(guò)以上可知并聯(lián)電力電容器降低了通過(guò)輸電線路及變壓器的功率（或電流），同時(shí)也減少了對(duì)發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的需求量。3.2無(wú)功補(bǔ)償容量的計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求與實(shí)際需要變電所的功率因數(shù)達(dá)到0.9，所以對(duì)無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償。1#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償：功率因數(shù)：，現(xiàn)將其提高到0.90。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：2#變壓器的負(fù)荷補(bǔ)償功率因數(shù)為：現(xiàn)欲將提高到0.90。經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后：第4章 主變壓器選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來(lái)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

15、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(tái)數(shù)、型號(hào)選擇變壓器容量變壓器空載運(yùn)行時(shí)需用較大的無(wú)功功率，這些無(wú)功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過(guò)大，不但增加投資，而且使變壓器長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)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(huì)使變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)載，易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負(fù)載率在40%-70%之間，負(fù)載過(guò)高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)載稍有增長(zhǎng)，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢(shì)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(fù)荷為依據(jù)，按照5-1

16、0年的發(fā)展計(jì)劃來(lái)確定，按照遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計(jì)選用的變壓器容量為1000kVA。主變壓器臺(tái)數(shù)和型號(hào)1臺(tái)數(shù)變壓器的臺(tái)數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，要由負(fù)荷大小，對(duì)供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來(lái)決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運(yùn)行造價(jià)、維護(hù)設(shè)備等因素，確定變壓器臺(tái)數(shù)應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。按負(fù)荷的等級(jí)和大小來(lái)說(shuō)，對(duì)于帶一、二級(jí)負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級(jí)負(fù)荷較多時(shí)，應(yīng)選兩臺(tái)或兩臺(tái)以上變壓器，如只有少量的一、二級(jí)負(fù)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(tái)變壓器。對(duì)于像遼寧工學(xué)院綜合樓來(lái)說(shuō)主要負(fù)荷是二、三類負(fù)荷 ，二級(jí)負(fù)荷主要是消防電梯、應(yīng)急照明等負(fù)荷；而三級(jí)負(fù)荷主要是電

17、力設(shè)備和普通照明，根據(jù)需要擬裝設(shè)兩臺(tái)變壓器。2型號(hào)主變壓器的型號(hào)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(jí)；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設(shè)備對(duì)供電的要求；5）.當(dāng)?shù)毓╇姴块T對(duì)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)采取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時(shí)，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

18、變壓器。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(hào)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(hào)額定容量（KVA）額定電壓（kV）空載損耗（W）負(fù)載損耗（W）短路阻抗（%）空載 電流（%）變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.04.2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(fù)荷中心又無(wú)燃燒危險(xiǎn)的變壓器，而當(dāng)今，隨著社會(huì)進(jìn)步，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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

19、，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(shí)，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(shí)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)氧樹脂的絕緣材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強(qiáng)樹脂包封，經(jīng)過(guò)工藝處理后，使高低壓線圈各自成為一個(gè)堅(jiān)固的整體，不但具有很強(qiáng)的承受短路能力，而且經(jīng)過(guò)冷熱循環(huán)試驗(yàn)，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(jí)也不同，絕緣材料等級(jí)與絕緣材

20、料最高允許溫度見表4-2。表4-2 絕緣等級(jí)與最高允許溫度絕緣等級(jí)YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度(）951051201301551802204.3干式變壓器的特點(diǎn)1. 占地面積小，不必單獨(dú)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(gè)室內(nèi)。2. 運(yùn)行、維修量小。3. 具有耐熱、防塵、耐潮的特點(diǎn)，適合于安裝負(fù)荷中心，對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(qiáng)。6. 機(jī)械強(qiáng)度高,抗溫度變化，抗短路能力強(qiáng)。7. 價(jià)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(xiàng)1. 干式變壓器選擇不

21、同的外殼，是由所處的環(huán)境和防護(hù)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(qiáng)迫空氣冷卻。4干式變壓器的過(guò)載能力與環(huán)境溫度、載前的負(fù)荷情況、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時(shí)間常數(shù)有關(guān)。第5章 變電所電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過(guò)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(qiáng)電流、高電壓的網(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(hào)并按工作順序排列，詳細(xì)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(jì)的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對(duì)電氣主接線的基本要求

22、概括地說(shuō)應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。5.1對(duì)電氣主接線的基本要求和原則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(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)變電所采用的主接線經(jīng)過(guò)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)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線對(duì)某些變電所是可靠的，而對(duì)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

23、電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。 2)檢修要求。可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對(duì)用戶的供電。 3)擴(kuò)建要求。可以容易的從初期過(guò)渡到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無(wú)論一次和二次設(shè)備改建量最小。3經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。5.1.2電氣主接線的原則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?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。2考

24、慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長(zhǎng)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(yùn)行方式，來(lái)確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)。3考慮負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)負(fù)荷不間斷供電；對(duì)二級(jí)負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)負(fù)荷供電。三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。4考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量大，對(duì)供電可靠性要求高

25、，因此，其對(duì)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(duì)主接線的可靠性、靈活性要求低。5考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電、適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不問(wèn)。例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。5.2電氣主接線設(shè)計(jì)程序1、電氣主接線的設(shè)計(jì)程序電氣主接線的設(shè)計(jì)伴隨著變電所的整體設(shè)計(jì)，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(jì)階段、技術(shù)設(shè)計(jì)階段和施工設(shè)計(jì)階段等四個(gè)階段。在各階

26、段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計(jì)思路、方法和步驟相同。 (1)對(duì)原始資料進(jìn)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(jì)規(guī)劃容量；變壓器容量及臺(tái)數(shù)；運(yùn)行方式等。 2)電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)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(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級(jí)電壓中性點(diǎn)接地方式等。 3)負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級(jí)、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因?yàn)樨?fù)荷的發(fā)展和增長(zhǎng)速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計(jì)時(shí)，只

27、依據(jù)負(fù)荷計(jì)劃數(shù)字，而投產(chǎn)時(shí)實(shí)際負(fù)荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會(huì)影響其他工業(yè)的發(fā)展。 4)環(huán)境條件。當(dāng)?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(duì)主接線中電器的選擇和配電裝置的實(shí)施均有影響。特別是我國(guó)土地遼闊，各地氣象、地理?xiàng)l件相差甚大，應(yīng)子以重視。對(duì)重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。 5)設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計(jì)的主接線具有可行性，必須對(duì)各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價(jià)格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計(jì)的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。(2)擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計(jì)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(gè)主接線方案。因?yàn)閷?duì)電源和出線回路數(shù)、電壓等級(jí)、變

28、壓器臺(tái)數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會(huì)出現(xiàn)多種接線方案(近期和遠(yuǎn)期)。應(yīng)依據(jù)對(duì)主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個(gè)技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計(jì)算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。 (3)主接線經(jīng)濟(jì)比較。 (4)短路電流計(jì)算。對(duì)擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計(jì)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(fèi)；安裝工程費(fèi)；其他費(fèi)用。5.3主接線設(shè)計(jì)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

29、接線形式、無(wú)匯流母線的接線形式。變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(gè)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?。在進(jìn)出線數(shù)較多時(shí)(一般超過(guò)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(jiǎn)單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)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(wú)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(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：?jiǎn)文妇€接線和雙母線接線。設(shè)計(jì)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(diǎn)是整個(gè)配電

30、裝置只有一組母線，每個(gè)電源線和引出線都經(jīng)過(guò)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(jìn)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(shí)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(fù)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(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來(lái)作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒(méi)有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時(shí)斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔

31、離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(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(shí)隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒(méi)有電源時(shí)，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(fèi)用不大，為了防止過(guò)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(yùn)行操作時(shí)，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對(duì)饋線送電時(shí)，須先合上隔離開關(guān)QS2和QS3，再投入斷路器QF2；如欲停止對(duì)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(yán)格按照操作規(guī)程實(shí)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(jī)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(shí)合上，取代安全接

32、地線的作用。當(dāng)電壓在110kV及以上時(shí)，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(duì)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(shí)的安全。1單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。 缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，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(gè)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(tái)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(guò)5回。 (2)35-6

33、6kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過(guò)3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(diǎn)，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(gè)分段斷路器和兩個(gè)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：用斷路器把母線分段后，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路，有兩個(gè)電源供電；當(dāng)一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該段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(shí)，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。 2適用范圍 (1)6一10kV配電裝置

34、出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)。 (2)3566kV配電裝置出線回路數(shù)為48回時(shí)。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：?jiǎn)文妇€接線和單母線分段接線，依據(jù)遼寧工學(xué)院變電所中實(shí)際情況的了解，以及對(duì)單母線接線和單母線分段的比較，并且從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性三個(gè)方面的對(duì)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(jì)劃設(shè)計(jì)，并依據(jù)遼寧工學(xué)院的供電情況，擬裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。110kV主接線根據(jù)設(shè)計(jì)要求及綜合考慮，10kV側(cè)兩條銅電纜，一條運(yùn)行，一條備用兩條電纜的各種參數(shù)均相同，來(lái)自供電中心的高壓電經(jīng)隔離開關(guān)

35、、調(diào)相機(jī)、電流互感器接到母線上，而后經(jīng)隔離開關(guān)、計(jì)量柜進(jìn)入母線接到兩臺(tái)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(jí),按正常工作需用380kV，10kV高壓經(jīng)過(guò)變壓器降壓后為0.4kV等級(jí)，低壓經(jīng)過(guò)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(guò)隔離開關(guān)、儀表通過(guò)低壓母線接到降壓變壓器母線上，兩臺(tái)變壓器低壓分別帶有不同的負(fù)荷這是0.4kV。如附錄所示。第6章 短路計(jì)算選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護(hù)、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(jì)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

36、接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點(diǎn)直接接地系統(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(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)、短路故障。在電氣設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時(shí)的情況，最嚴(yán)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(yùn)行時(shí)，其相與相之間，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線與相線之間，都是通過(guò)負(fù)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(shí)發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行不當(dāng)所致，如由于設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣強(qiáng)度不夠而被正常

37、電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被內(nèi)部人員違反操作規(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(dòng)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(shí)，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(guò)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(dá)到幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)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(guò)導(dǎo)體時(shí)，同時(shí)也使導(dǎo)體受到很大的電動(dòng)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(dòng)(機(jī)械)穩(wěn)定度。 4.短路

38、必將造成局部停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大、給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。 5.短路也同時(shí)引起系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電壓降低特別是靠近短路點(diǎn)處降低得更多，短路點(diǎn)的電壓為零，結(jié)果可能導(dǎo)致非故障范圍部分或全部用戶的供電破壞。當(dāng)電壓降低到額定值的80左右時(shí)，電磁開關(guān)有可能斷開，因而中斷供電；當(dāng)電壓下降到30一40。并持續(xù)達(dá)1s以上時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使工廠產(chǎn)品報(bào)廢，甚至造成人身傷亡事故。直到短路故障被切除后，非故障系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)電壓才能得以恢復(fù)。由此可見。短路的后果是十分嚴(yán)重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點(diǎn)、類型及持續(xù)時(shí)間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減輕短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除

39、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(shí)間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進(jìn)行短路電流計(jì)算，以便正確地選擇具有足夠的動(dòng)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(shí)不致?lián)p壞。6.4短路計(jì)算根據(jù)實(shí)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(jì)，短路計(jì)算要恰到好處，確定短路點(diǎn)位高低壓側(cè)各一個(gè)，互相分析計(jì)算，如圖6-1所示。 圖6-1電力系統(tǒng)短路計(jì)算電路圖計(jì)算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計(jì)算方法采用比較簡(jiǎn)潔常用的標(biāo)幺值計(jì)算。確定基準(zhǔn)值取 ，而 計(jì)算短路回路中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，則架空線路由資

40、料可知：，則電力變壓器有資料得：，則做出等值電路圖并化簡(jiǎn)電路，求出點(diǎn)及其點(diǎn)短路回路阻抗標(biāo)幺值，根據(jù)計(jì)算電路圖及其回路中個(gè)主要元件的電抗標(biāo)幺值做出等值電路圖。求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖所示6-2 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。 圖6-2 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖6-3 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖6-3 點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路在工程設(shè)計(jì)中，往往還要列短路計(jì)算表，如下圖所示。表6-1短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA）點(diǎn)2.762.762.767.094.2250.25點(diǎn)32.0732.0732.0759.

41、0134.9622.27第7章 電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)在各級(jí)電壓等級(jí)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(bǔ)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?yàn)檫x擇電氣設(shè)備時(shí)，必須慮及電力系統(tǒng)在正常和故障時(shí)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(lái)確定它們的型號(hào)和參數(shù)。電氣設(shè)備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當(dāng)留有裕度，力求在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)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(jī)、變壓器及各種高低壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、導(dǎo)

42、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。（5）.一次設(shè)備按其在一次電路中功能，又可分為發(fā)電設(shè)備、變換設(shè)備、控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、補(bǔ)償設(shè)備和用電設(shè)備。7.2電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一。安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、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(hào)，按短

43、路情況下校驗(yàn)開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)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(yàn)的項(xiàng)目。從表中可以看出為保證設(shè)備可靠的運(yùn)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(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表7-1導(dǎo)體和電器的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)備名稱選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額定電壓（KV）額定電流（A）裝置類（戶內(nèi)戶外）準(zhǔn)確度級(jí)短路電流開斷能力（KA）熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定高壓斷路器高壓負(fù)荷開關(guān)高壓隔離開關(guān)高壓熔斷器電流互感器電壓互感器母線電纜7.3高壓斷路器選擇與校驗(yàn)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

44、次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)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(yùn)行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護(hù)作用，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時(shí)，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動(dòng)斷開故障部分，以保證無(wú)故障部分的正常運(yùn)行。高壓斷路器的主要作用是：在正常運(yùn)行時(shí)用它接通或切斷負(fù)荷電流；在發(fā)生短路故障或嚴(yán)重負(fù)荷時(shí)，借助繼電保護(hù)裝置用它自動(dòng)、迅速地切斷故障電流，以防止擴(kuò)大事故范圍。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(yùn)行。為此要求斷路器具有相當(dāng)完善的滅弧裝置和足夠強(qiáng)的滅弧能力。圖7-1高壓斷路器的QF的型號(hào)規(guī)格7.3.2高壓斷路器的校驗(yàn)根據(jù)圖7-1高壓斷路器的QF的型號(hào)規(guī)格

45、。在短路計(jì)算中我們得知10kV側(cè)母線上短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護(hù)裝置實(shí)際最大的動(dòng)作時(shí)間為1.0s變壓器高壓側(cè)實(shí)際最大工作電流按變壓器額定電流計(jì)算。 線路首端短路時(shí)，流過(guò)短路電流最大，而線路首端（）點(diǎn)短路和母線（）點(diǎn)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(shí)間：短路假想時(shí)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(hào)安裝電氣條件ZN12-10I校驗(yàn)結(jié)論項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目技術(shù)數(shù)據(jù)110KV10KV合格257.7A1250A合格32.76KA31.5KA合格47.038KA25KA合

46、格57.84126合格 7.4隔離開關(guān)選擇與校驗(yàn)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(duì)其它電器設(shè)備和線路運(yùn)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(wú)滅弧裝置，不能用來(lái)接通和斷開負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的類型較多，按裝接地點(diǎn)不同分：屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目分：?jiǎn)沃健㈦p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(duì)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(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇，遼寧工學(xué)院選擇型號(hào)為：GN30-10D/630，這種型號(hào)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

47、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，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(hào)型式序號(hào)額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標(biāo)志GN30-10D/630戶內(nèi)3010630帶接地刀閘7.4.2隔離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù) 隔離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù)的注意事項(xiàng)：（1）.載流回路及引線端子無(wú)過(guò)熱。（2）.瓷瓶無(wú)裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無(wú)松散及起層現(xiàn)象。（3）.傳動(dòng)機(jī)構(gòu)外露的金屬無(wú)明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無(wú)異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過(guò)程應(yīng)無(wú)卡勁，觸頭中心要標(biāo)準(zhǔn)，三相是否同時(shí)接觸。（7）.隔離開關(guān)嚴(yán)禁帶負(fù)荷分、合閘，維修時(shí)檢查它與斷路器

48、的連鎖。7.4.3隔離開關(guān)的校驗(yàn) 根據(jù)型號(hào)擬選GN30-10D/630。 短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假想時(shí)間： 校驗(yàn)情況如下表表7-4 GN30-10D/630校驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)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(yàn)根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)條件。7.5互感器選擇與校驗(yàn)互感器是電力系統(tǒng)中測(cè)量?jī)x表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。互感器將高電壓、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(cè)量?jī)x表與繼電保護(hù)等。為了確保工作人員

49、在接觸測(cè)量?jī)x表和繼電器時(shí)的安全，互感器的每一個(gè)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(zhǎng)期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢?，主要是電磁式的。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(jìn)入廣泛的工業(yè)實(shí)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(hào)為TA；電壓互感器又稱儀用變壓器，文字符號(hào)為TV。從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來(lái)說(shuō)，互感器是一種特殊變壓器?；ジ衅饔腥缦伦饔茫?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(cè)量

50、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；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(kuò)大二次設(shè)備的使用范圍采用互感器后，就相當(dāng)于擴(kuò)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(cè)

51、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(cè)量不同范圍的電壓。此外，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(biāo)準(zhǔn)化、小型化和大規(guī)模生產(chǎn)。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(guò)其鐵芯，只有一匝)，導(dǎo)體較粗，串接在被測(cè)電路中，因此一次電流完全取決于被測(cè)電路的負(fù)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(shí)際上就相當(dāng)于一個(gè)短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器一、二次額定電流之比叫變流比，用

52、表示，由變壓器的基本知識(shí)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、二次額定電流；、電流互感器一、二次實(shí)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(shí)際電流，便可計(jì)算出一次實(shí)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(gè)鐵芯和具有兩個(gè)鐵芯的兩種類型。電流互感器校驗(yàn)對(duì)于大多數(shù)電流互感器，給出了相對(duì)于額定一次電流的動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動(dòng)、熱穩(wěn)定度應(yīng)按下式校驗(yàn)。動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)：則動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)的條件為：擬定型號(hào)為：LZZBJ9-10型電流互感器，查表得，熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為：，一般為1S熱穩(wěn)定倍數(shù)，即電流互感器試驗(yàn)時(shí)間t=1s，因此上式可改寫為：通過(guò)計(jì)算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗(yàn)。7.6電壓互感器