學院電網(wǎng)改造初步設(shè)計—改造后電氣設(shè)備選擇保護與工程造價畢業(yè)論文

1、 PAGE59 / NUMPAGES62目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc294192822前言 PAGEREF _Toc294192822 h 1HYPERLINK l _Toc294192823第一章 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 PAGEREF _Toc294192823 h 2HYPERLINK l _Toc2941928241.1畢業(yè)設(shè)計題目 PAGEREF _Toc294192824 h 2HYPERLINK l _Toc2941928251.2畢業(yè)設(shè)計的目的 PAGEREF _Toc294192825 h 2HYPERLINK l _Toc29419282

2、61.3 畢業(yè)設(shè)計的容 PAGEREF _Toc294192826 h 2HYPERLINK l _Toc2941928271.4畢業(yè)設(shè)計步驟 PAGEREF _Toc294192827 h 2HYPERLINK l _Toc294192828第二章 短路電流計算 PAGEREF _Toc294192828 h 3 HYPERLINK l _Toc294192829 2.1 短路造成的危害 PAGEREF _Toc294192829 h 3 HYPERLINK l _Toc294192830 2.2 短路電流計算的目的 PAGEREF _Toc294192830 h 3 HYPERLINK l

3、 _Toc294192831 2.3 短路電流計算的規(guī)定 PAGEREF _Toc294192831 h 4 HYPERLINK l _Toc294192832 2.4 短路電流計算 PAGEREF _Toc294192832 h 4HYPERLINK l _Toc2941928332.4.1 054新安回路短路電流計算 PAGEREF _Toc294192833 h 6HYPERLINK l _Toc2941928342.4.2 058銀河回路短路電流計算 PAGEREF _Toc294192834 h 11HYPERLINK l _Toc294192835第三章 電氣設(shè)備選擇 PAGERE

4、F _Toc294192835 h 17HYPERLINK l _Toc2941928363.1 電氣設(shè)備與分類 PAGEREF _Toc294192836 h 17HYPERLINK l _Toc2941928373.2 電氣設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc294192837 h 18HYPERLINK l _Toc2941928383.2.1高壓熔斷器的選擇 PAGEREF _Toc294192838 h 19HYPERLINK l _Toc2941928393.2.2 高壓隔離開關(guān)選擇 PAGEREF _Toc294192839 h 21HYPERLINK l _Toc2941928

5、403.2.3 高壓斷路器的選擇 PAGEREF _Toc294192840 h 22HYPERLINK l _Toc2941928413.2.4 互感器的選擇 PAGEREF _Toc294192841 h 23HYPERLINK l _Toc2941928423.3 電纜截面選擇 PAGEREF _Toc294192842 h 25HYPERLINK l _Toc2941928433.3.1 10kV高壓電纜出線選擇 PAGEREF _Toc294192843 h 25HYPERLINK l _Toc2941928443.3.2 0.4kv低壓電纜出線選擇 PAGEREF _Toc2941

6、92844 h 26HYPERLINK l _Toc294192845第四章 繼電保護 PAGEREF _Toc294192845 h 28 HYPERLINK l _Toc294192846 4.1繼電保護的概述 PAGEREF _Toc294192846 h 28 HYPERLINK l _Toc294192847 4.1.1繼電保護的基本要求和任務(wù) PAGEREF _Toc294192847 h 28 HYPERLINK l _Toc294192848 4.1.2微機保護原理 PAGEREF _Toc294192848 h 28 HYPERLINK l _Toc294192849 4.1

7、.3 微機繼電保護裝置特點 PAGEREF _Toc294192849 h 29HYPERLINK l _Toc2941928504.2 電力線路微機保護 PAGEREF _Toc294192850 h 30HYPERLINK l _Toc2941928514.2.1 電力線路的微機保護 PAGEREF _Toc294192851 h 30HYPERLINK l _Toc2941928524.2.2 電力線路保護的整定與檢驗 PAGEREF _Toc294192852 h 32HYPERLINK l _Toc2941928534.3 電力變壓器微機保護 PAGEREF _Toc29419285

8、3 h 35HYPERLINK l _Toc2941928544.3.1 變壓器電流保護的整定與計算 PAGEREF _Toc294192854 h 36HYPERLINK l _Toc2941928554.3.2 10KV/0.4KV變壓器微機保護 PAGEREF _Toc294192855 h 40HYPERLINK l _Toc294192856第五章 防雷保護 PAGEREF _Toc294192856 h 44HYPERLINK l _Toc2941928575.1 雷電過電壓的相關(guān)概念 PAGEREF _Toc294192857 h 44HYPERLINK l _Toc294192

9、8585.1.1 雷電過電壓 PAGEREF _Toc294192858 h 44HYPERLINK l _Toc2941928595.1.2 雷電的危害 PAGEREF _Toc294192859 h 44HYPERLINK l _Toc2941928605.2 防雷保護的裝置 PAGEREF _Toc294192860 h 45HYPERLINK l _Toc2941928615.3 防雷設(shè)計 PAGEREF _Toc294192861 h 46HYPERLINK l _Toc2941928625.3.1 對改造后的變電所的防雷保護 PAGEREF _Toc294192862 h 46HY

10、PERLINK l _Toc2941928635.3.2 對改造后的變電所公共接地裝置的設(shè)計 PAGEREF _Toc294192863 h 47HYPERLINK l _Toc2941928645.4 防雷保護措施 PAGEREF _Toc294192864 h 48HYPERLINK l _Toc2941928655.4.1 變配電所建筑物防雷保護 PAGEREF _Toc294192865 h 48HYPERLINK l _Toc2941928665.4.2 變配電所的防雷措施 PAGEREF _Toc294192866 h 49HYPERLINK l _Toc2941928675.4.

11、3 雷電侵入波過電壓保護 PAGEREF _Toc294192867 h 50HYPERLINK l _Toc294192868第六章工程造價 PAGEREF _Toc294192868 h 51HYPERLINK l _Toc2941928696.1 工程造價的概述和分類 PAGEREF _Toc294192869 h 51HYPERLINK l _Toc2941928706.1.1 工程造價的概念與其特點 PAGEREF _Toc294192870 h 51HYPERLINK l _Toc2941928716.1.2 工程造價的分類 PAGEREF _Toc294192871 h 51HY

12、PERLINK l _Toc2941928726.1.2 改造后工程造價分析 PAGEREF _Toc294192872 h 51HYPERLINK l _Toc294192873第七章設(shè)計總結(jié) PAGEREF _Toc294192873 h 54HYPERLINK l _Toc294192874參考文獻 PAGEREF _Toc294192874 h 55HYPERLINK l _Toc294192875致 PAGEREF _Toc294192875 h 56前 言本次設(shè)計的題目是根據(jù)紅河學院10KV供電電網(wǎng)改造后的設(shè)計。設(shè)計的主要容是：對短路電流計算、高壓電氣設(shè)備的選擇、保護(繼電保護和防

13、雷保護)與工程造價分析，以便使設(shè)計進一步完善，更能保證設(shè)備安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟運行。設(shè)計之初，在指導教師和后勤管理處老師的帶領(lǐng)下做了整體的記錄，通過老師的指導使我們對紅河學院電網(wǎng)有了整體的了解。電能是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，電能的優(yōu)點在于既易于由其它形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供使用。對不合理電網(wǎng)就要進行改造，電網(wǎng)改造的目的是提高電網(wǎng)的供電能力、供電質(zhì)量、供電可靠性，從而滿足用戶用電的需求。對學校的電網(wǎng)改造以后，還有必要進行完善。具體如下，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與分析電力系統(tǒng)是短路計算的最終目的，有必要進行短路電流計算

14、，本次設(shè)計短路電流是根據(jù)電氣主接線改造的方案一來計算的。為了滿足在正常工作時能安全可靠運行，在短路故障時不至損壞設(shè)備，應(yīng)進行電氣設(shè)備的選擇；以便使開關(guān)電器具有足夠的斷流能力，并適應(yīng)的位置(戶或戶外)、環(huán)境溫度、海拔高度，以與防塵、防火、防腐、防爆等環(huán)境條件。然而，在電力系統(tǒng)中為了預(yù)防事故或縮小事故圍提高系統(tǒng)運行的可靠性、安全性，就必須采用繼電保護來進行。另外，為了防止雷電的危害，有必要進行防雷接地保護。從經(jīng)濟性考慮，為了能節(jié)約更多的電能和經(jīng)濟成本開支，因此，有必要進行工程造價分析。本次設(shè)計按以下步驟進行：首先，通過大量的查閱資料，按照主接線路的改造方案和變壓器容量、型號的選擇，來進行短路電流的

15、計算。其次，根據(jù)改造后的負荷分析和短路電流計算，來進行高壓電氣設(shè)備的選擇、繼電保護和防雷接地保護。最后，根據(jù)改造前和改造后經(jīng)濟可行性分析與比較，來進行工程造價。由于設(shè)計者的水平有限，以與紅河學院原有的資料缺乏，有的參數(shù)無法找到，加之對電氣技術(shù)日新月異的發(fā)展掌握不夠，有的知識欠缺，限于本人水平，設(shè)計難免有紕漏之處，希望老師給予批評指正，以便使設(shè)計更完善，本人不勝感激！畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書1.1畢業(yè)設(shè)計題目學院電網(wǎng)改造初步設(shè)計改造后電氣設(shè)備選擇、保護與工程造價1.2畢業(yè)設(shè)計的目的本設(shè)計是根據(jù)學校電網(wǎng)改造設(shè)計后進行的，設(shè)計中涉與到了“工廠供電”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程有關(guān)容，通過本次畢業(yè)設(shè)計培養(yǎng)了我們

16、綜合運用所學知識的能力、解決本專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問題的能力；也培養(yǎng)我們獨立自學能力。使我們更能了解電力系統(tǒng)供電情況，實踐能力也得到了進一步提高。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；撰寫學術(shù)論文或設(shè)計說明書等的能力。本次畢業(yè)設(shè)計給學校提供了一定的改造依據(jù)。1.3 畢業(yè)設(shè)計的容首先進行數(shù)據(jù)采集，查找相關(guān)的資料。設(shè)計之初，通過對5個變配電室相關(guān)數(shù)據(jù)的記錄，對學校負荷情況進行分析，了解紅河學院負荷情況，然后進行紅河學院10KV電網(wǎng)改造設(shè)計。根據(jù)改造后的方案,進行設(shè)計。設(shè)計的主要容包括：短路計算、電氣設(shè)備的選擇、繼電保護、防雷保護設(shè)計、工程造價。1

17、.4畢業(yè)設(shè)計步驟(1)收集學院供電系統(tǒng)原有資料，對學校變配電所供電的情況進行了解，并對變配電室數(shù)據(jù)進行記錄；(2)根據(jù)學校原有供電系統(tǒng)和負荷情況進行分析，提出電氣主接線改造方案，按照改造后的方案，進行變壓器的容量，然后對短路電流進行計算；(3)根據(jù)短路電流計算，然后對電氣設(shè)備選擇、繼電保護、防雷接地保護。(4)根據(jù)改造前后的比較，來選擇和經(jīng)濟運行分析，進行工程造價分析并繪制相關(guān)的圖紙。短路電流計算本次設(shè)計，是緊扣著負荷分析和電網(wǎng)改造來進行的。通過改造后的方案，確定主接線，繪出計算電路圖，進行短路計算。短路計算的最終目的是選擇電氣設(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與分

18、析電力系統(tǒng)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實際運行經(jīng)驗，破壞供電系統(tǒng)正常運行的故障一般最常見的是各種短路。2.1 短路造成的危害(1)短路時要產(chǎn)生很大的電動力和很高的溫度，而使故障組件和短路電路中的其它組件受到損壞和破壞，甚至引發(fā)火災(zāi)事故。(2)短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設(shè)備的正常運行。(3)短路時保護裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源，停電圍越大，造成的損失也越大。(4)嚴重的短路會影響電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統(tǒng)解列。(5)不對稱短路包括單相短路和兩相短路，其短路電流將產(chǎn)生較強的不平衡交變電磁場，對附近的通信線路、電子設(shè)備等產(chǎn)生電磁干

19、擾，影響其正常運行，甚至使之發(fā)生誤動作。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、類型與持續(xù)時間等因素有關(guān)。2.2 短路電流計算的目的變電所的電氣設(shè)計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾方面：1)在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限制短路電流的措施等，均需進行必要的短路電流計算。2)在選擇電氣設(shè)備時，為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全、可靠地工作同時又力求節(jié)約資金，這就需要進行全面的短路電流計算。3)在設(shè)計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件校驗軟導線的相間和相對地的安全距離。4)在選擇繼電保護方

20、式和進行整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。2.3 短路電流計算的規(guī)定(1)計算的基本情況1)電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負載下運行；2)所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；3)短路發(fā)生在短路電流為最大值時的瞬間；4)所有電源的電動勢相位角相等；5)應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有組件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大全電流有效值時才考慮。(2)接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式(即最大運行方式)，不能僅用在切換過程中可能并列運行的接線方式。(3)計算容量應(yīng)按本工程設(shè)計規(guī)劃容量計算，考慮電力

21、系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮工程建成后510年）。(4)短路種類一般按三相短路計算。若自耦變壓器等回路中單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應(yīng)該按嚴重情況的進行校驗。(5)短路計算點在正常接線方式中，通過電器設(shè)備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。對于帶電抗器的610KV出線與廠用分支線回路母線至母線隔離開關(guān)之間的引線、套管時，短路計算點應(yīng)該取電抗器前。選擇其導體和電器時，短路計算點一般取在電抗器后。2.4 短路電流計算短路是電力系統(tǒng)中最常見且很嚴重的故障。短路故障將使系統(tǒng)電壓降低和回路電流大大增加，它不僅會影響用戶的正常供電，而且會破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并損壞電氣設(shè)備。因此，在

22、發(fā)電廠變電站以與整個電力系統(tǒng)的設(shè)計和運行中，都必須對短路電流進行計算。短路電流計算的目的是為了選擇導體和電器，并進行有關(guān)的校驗。按三相短路進行短路電流計算。進行短路電流計算，首先要繪制電路圖，在電路圖上，將短路計算所考慮的各個組件的額定參數(shù)都表示出來，并將各組件按次編號，然后確定短路計算。短路計算點要選擇的使需要進行短路校驗的電氣組件有最大可能通過，接著，所選擇的短路計算點繪出等級電路圖，并計算電路中各組件的阻抗。聯(lián)系我校的實際情況，進行短路電流計算時，本次設(shè)計采用電氣主接線改造的方案一來計算。由改造后的主接線路可看出，054#新安線供給1#、2#變配電室，058#線路供給3#、4#、5#變配

23、電室，5#變配電室與3#變配電室之間用高壓聯(lián)絡(luò)電纜連接起來，而5#變配電室054#回線作為備用電源。經(jīng)調(diào)查，054#新安線和058#線路不是同一個回路，它們分別由兩個電源系統(tǒng)供電。因此，從G1電源系統(tǒng)到054#新安線供給1#、2#變配電室的回路中，可能發(fā)生最大短路電流的短路電流計算點有3個，即10KV變電站至054#新安線短路(K1點)，1#變電所0.4KV母線短路(K2點)，2#變電所0.4KV母線短路(k3點)，具體見短路計算電路圖2-1所示。從G2電源系統(tǒng)到058#線路供給3#、4#、5#變配電室的回路中，其中，054#新安回作為備用電源，短路計算中，不再考慮。在058#線路的回路中，可

24、能發(fā)生最大短路電流的短路計算點有4個，即10KV變電站至058#線路短路(K1點)，3#變電所0.4KV母線短路(K2點)，4#變電所0.4KV母線短路(k3點)，5#變電所0.4KV母線短路(k4點)具體見短路計算電路圖2-1所示。圖2-1學院短路計算電路短路計算的方法有標幺值法和有名值法，本次設(shè)計選擇標幺值法對5個變電所進行短路計算。對繼電保護中的整定計算中，通常要考慮電力系統(tǒng)出現(xiàn)的最大運行方式和最小運行方式。所謂電力系統(tǒng)的最小運行方式是指系統(tǒng)中等值阻抗最大，流過保護裝置的短路電流最小時的運行方式。系統(tǒng)等值電流阻抗最小、流過保護裝置的短路電流最大時的運行方式稱最大運行方式。選取最小運行方式

25、和最大運行方式的依據(jù)是：通過保護安裝處短路電流最大系統(tǒng)電抗最小時的運行方式為最大運方式；反之，通過保護安裝處短路電流最小系統(tǒng)電抗最大時的運行方式為最小運行方式。2.4.1 054新安回路短路電流計算1.在最小運行方式下(1)確定基準值取=100WV.A ， =10.5kv ,=0.4kv 故 = = KA= =144.34KA(2)計算短路電路中各主要組件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由工廠供電附錄表8查得Soc=300MV.A,因此，架空線路的電抗標幺值由工廠供電附錄表3-1查得，線路長8km，故電力變壓器的電抗標幺值改造后變配電所變壓器的型號如下：1#變壓器型號： SC9-200/10，

26、2#變壓器型號：SCB-400/10，查得，變電所中電力變壓器電抗標幺值都選擇為Uk%=4。故1#電力變壓器的電抗標幺值：2#電力變壓器的電抗標幺值：繪短路等效電路圖如圖2-2所示，圖上標出各組件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。圖2-2 最小運行方式下的短路等效電路圖（標幺制法）(3)計算K1的短路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(4)計算點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(5)計算K3點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流

27、和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：2.在最大運行方式下(1)確定基準值取=100WV.A ， =10.5kv ,=0.4kv而= = KA= =144.34KA(2)計算短路電路中各主要組件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由工廠供電課本中的附錄表8查得Soc=400MV.A,因此架空線路的電抗標幺值由工廠供電課本中的表3-1查得，線路長8km，故電力變壓器的電抗標幺值改造后變配電所變壓器的型號如下：1#變壓器型號： SC9-200/10，2#變壓器型號：SCB-400/10，由工廠供電課本中的附錄表5查得，變電所中電力變壓器電抗標幺值都選擇為U

28、k%=4。故1#電力變壓器的電抗標幺值：2#電力變壓器的電抗標幺值：繪短路等效電路圖2-3所示，圖上標出各組件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。圖2-3 最大運行方式下的短路等效電路圖（標幺制法）(3)計算K1的短路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(4)計算點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流： 三相短路容量：(5)計算K3點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：

29、(6)短路電流計算結(jié)果見表2-1所示：表2-1 三相短路電流計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA在最小運行方式下1.921.921.924.92.934.8411.2211.2211.2228.6116.947.7711.2211.2211.2228.6116.947.77在最大運行方式下1.971.971.975.022.9735.8411.2911.2911.2928.7917.057.8211.2911.2911.2928.7917.057.822.4.2 058銀河回路短路電流計算1.在最小運行方式下(1)確定基準值取=100WV.A ， =10.05kv ,=0.

30、4kv而= = KA= =144.34KA(2)計算短路電路中各主要組件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由工廠供電課本中的附錄表8查得Soc=300MV.A,因此架空線路的電抗標幺值由工廠供電課本中的表3-1查得，線路長8km，故電力變壓器的電抗標幺值繪短路等效電路圖所示，圖上標出各組件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。改造后變配電所變壓器的型號如下： 3#變壓器型號： SC9-630/10，4#變壓器的型號為：SG10-630/10，5#配電室變壓器型號： SC9-500/10。由工廠供電課本中的附錄表5查得，變電所中電力變壓器電抗標幺值都選擇為Uk%=4。故3#電力變壓器的電抗標幺值：

31、4#電力變壓器的電抗標幺值：5#電力變壓器的電抗標幺值：繪短路等效電路圖2-4所示，圖上標出各組件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。圖2-4 最小運行方式下的短路等效電路圖（標幺制法）(3)計算K1的短路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(4)計算點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(5)計算K3點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(6)計算的短

32、路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：2.在最大運行方式下(1)確定基準值取=100WV.A ， =10.05kv ,=0.4kv而(2)計算短路電路中各主要組件的電抗標幺值電力系統(tǒng)的電抗標幺值由工廠供電課本中的附錄表8查得Soc=400MV.A,因此架空線路的電抗標幺值由工廠供電課本中的表3-1查得，線路長8km，故電力變壓器的電抗標幺值改造后變配電所變壓器的型號如下：3#變壓器型號： SCB-630/10，4#變壓器的型號為：SG10-250/10，5#配電室變壓器型號： SCB-400/10。由工廠供電課本中的附

33、錄表5查得，變電所中電力變壓器電抗標幺值都選擇為Uk%=4。故3#電力變壓器的電抗標幺值：4#電力變壓器的電抗標幺值：5#電力變壓器的電抗標幺值：繪短路等效電路圖2-5所示，圖上標出各組件的序號和電抗標幺值，并標明短路計算點。圖2-5 最大運行方式下的短路等效電路圖（標幺制法）(3)計算K1的短路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(4)計算點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(5)計算K3點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量

34、總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：(6)計算點的短路電路總電抗標幺值與三相短路電流和短路容量總電抗標幺值：三相短路電流周期分量有效值：其它三相短路電流：三相短路容量：3)短路電流計算結(jié)果見表2-2：2-2表 短路電流計算結(jié)果短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVA在最小運行方式下1.921.921.924.92.934.8415.6615.6615.6639.923.6510.8513.2813.2813.2833.8620.059.1911.2211.2211.2228.6116.947.77在最大運行方式下1.971.971.975.022.

35、9735.8415.7915.7915.7940.2623.8410.9713.3813.3813.3834.1120.29.2711.2911.2911.2928.7917.057.82電氣設(shè)備選擇供配電系統(tǒng)中的電氣設(shè)備是在一定的電壓，電流、頻率和工作條件下工作的，電氣設(shè)備的選擇，除了應(yīng)滿足在正常工作時能安全可靠運行之外，還應(yīng)滿足在短路故障時不至損壞的條件，開關(guān)電器還必須具有足夠的斷流能力，并有適應(yīng)的位置（戶或戶外）、環(huán)境溫度、等環(huán)境條件。3.1 電氣設(shè)備與分類按所起的作用不同，電氣設(shè)備可分為一次設(shè)備和二次設(shè)備兩大類：(1)一次設(shè)備：生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換和輸配電能的設(shè)備，稱為一次設(shè)備。主要有以下幾種。

36、1)生產(chǎn)和轉(zhuǎn)換電能的設(shè)備：同步發(fā)電機、變壓器與電動機，它們都是按電磁感應(yīng)原理工作的，統(tǒng)稱為電機。2)開關(guān)電器；開關(guān)電器的作用是接通或斷開電路。斷路器（俗稱開關(guān)）：斷路器有滅弧裝置，可用來接通或斷開電路的正常工作電流、過負荷電流或短路電流，是電力系統(tǒng)中最重要的控制和保護電器。 隔離開關(guān)（俗稱刀閘）：隔離開關(guān)沒有滅弧裝置，用來在檢修設(shè)備時隔離電源，進行電路的切換操作與接通或斷開小電流電路。它一般只有電路斷開的情況下才能操作。 負荷開關(guān)：負荷開關(guān)具有簡易的滅弧裝置，可以用來接通或斷開電路的正常工作電流和過負荷電流，但不能用來接通或斷開短路電流。還可用來在檢修設(shè)備時隔離電源。還有用于配電系統(tǒng)的自動重合

37、器和自動分段器等。3)限流電器：其作用是限制短路電流，使發(fā)電廠或變電站選擇輕型電器和選用截面積較小的導體。 4)載流導體：母線用來匯集和分配電能或?qū)l(fā)電機、變壓器與配電裝置連接；架空線和電纜線用來傳輸電能。 5)補償設(shè)備：調(diào)相機；電力電容器，電容器補償有并聯(lián)和串聯(lián)補償兩類弧線圈，用來補償小接地電流系統(tǒng)的單相接地電容電流，以利于熄滅電??； 并聯(lián)電抗器，作用是吸收過剩的無功功率，降低有功損耗，提高送電效率。6)互感器：包括電流互感器和電壓互感器。7)保護電器：保護電器包括用于過負荷電流或短路電流保護的熔斷器和防雷裝置。熔斷器用來斷開電路的過負荷電流或短路電流。8)絕緣子9)接地裝置：接地裝置用來保

38、證電力系統(tǒng)正常工作或保護人身安全。(2)二次設(shè)備對一次設(shè)備進行監(jiān)察、測量、控制、保護、調(diào)節(jié)的輔助設(shè)備，稱為二次設(shè)備。1)測量表計：測量表計用來監(jiān)視、測量電路的電流、電壓、功率、電能、頻率與設(shè)備的溫度等，如電流表、電壓表、功率表、電能表、頻率表、溫度表等。2)絕緣監(jiān)察裝置：用來監(jiān)察交、直流電網(wǎng)的絕緣狀況。 3)控制和信號裝置：控制主要是指采用手動或自動方式通過操作回路實現(xiàn)配電裝置中斷路的分、合閘。信號裝置，用來反映電氣設(shè)備的事故或異常狀態(tài)。4)繼電保護與自動裝置：繼電保護的作用是當發(fā)生故障時，作用于斷路器跳閘，自動切除故障組件；當出現(xiàn)異常情況時發(fā)出信號。自動裝置的作用是實現(xiàn)變電站的備用電源自動投

39、入、輸電線路自動重合閘。 5)直流電源設(shè)備：用作開關(guān)電器的操作、信號、繼電保護與自動裝置的直流電源，以與事故照明和直流電動機的備用電源。6)塞流線圈：塞流線圈起到阻止高頻電流向變電站或支線泄漏、減小高頻能量損耗的作用。3.2 電氣設(shè)備的選擇導體和電氣的選擇是變電所設(shè)計的主要容，正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟的重要條件。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程的實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)約投資，選擇合適的電氣設(shè)備。(1)電氣設(shè)備選擇的一般原則1)應(yīng)滿足導體和電器正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。2)應(yīng)按當?shù)丨h(huán)境條件

40、校驗。3)應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。4)選擇導體時應(yīng)盡量減少品種5)擴建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致。6)選用的新品，均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。(2)電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件1)電壓：所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高電壓，即。2)電流：導體和電器的額定電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流，即。(3)按短路情況校驗1)短路熱穩(wěn)定校驗滿足的條件為：且 。2)短路動穩(wěn)定校驗滿足的條件為：且。3.2.1 高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器有戶和戶外型兩種，熔斷器額定電壓一般不超過35Kv.熔斷器沒有觸頭，而且分段短路電流后熔斷，故不必校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。僅需校驗斷流能力

41、高壓熔斷器在選擇時，要注意戶型熔斷器主要有RN1型和RN2型，RN1型用于線路和變壓器的短路保護，而RN2型用于電壓互感器的短路保護。聯(lián)系我們學校的情況，初次選擇戶型RN1用于線路和變壓器的短路保護。(1)保護線路的熔體電流規(guī)格的選擇1)熔體額定電流不得小于線路的計算電流，即。2)熔體額定電流應(yīng)躲過尖峰電流，即(對一般線路來說，按線路計算電流與尖峰電流比值情況，取K=0.51)3)熔體額定電流還應(yīng)與被保護線路的允許載流量相配合，滿足的條件為：。(2)保護電力變壓器的熔體額定電流的選擇可按下式選擇：(式中K-系數(shù)，一般為1.52)(3)熔斷器電壓、電流規(guī)格的選擇與校驗1)熔斷器額定電壓應(yīng)與所在線

42、路的額定電壓相適應(yīng)，即。2)熔斷器額定電流應(yīng)不小于它所裝設(shè)的熔體額定電流，即。3)熔斷器斷流能力的校驗條件：對限流式熔斷器：，對非限式熔斷器：。對跌落式熔斷器：斷流上限,斷流下限。由以上條件可知，我校的5個變電所變壓器高壓側(cè)熔斷器選擇，其高壓側(cè)計算電流為：1#變電所變壓器1-1T高壓側(cè)電流： 1#變電所變壓器1-2T高壓側(cè)電流： 2#變電所： 3#變電所： 4#變電所： 5#變電所： 參照上面計算出來的數(shù)據(jù)，經(jīng)查表和校驗條件可知，3#變電所高壓側(cè)設(shè)備熔斷器選擇，根據(jù)下表校驗，初選3#變電所為戶型RN1-10/30，用于線路和變壓器的短路保護。以3#變電所高壓側(cè)設(shè)備熔斷器選擇為依據(jù)：1)選擇熔斷

43、器額定電流：=30.02A，=0.330.024=36.24A由工廠供電設(shè)計指導表5-14查的，=75A。因此，由工廠供電設(shè)計指導表5-23，選RN1-10/30型熔斷器，即=50A，而熔體選=40A2)校驗熔斷器的斷流能力：查表5-23，由短路計算可知：=39.9KA，其斷流能力滿足要求得表3-1。表3-1 高壓熔斷器校驗表序號RN1-10/50選擇要求裝設(shè)地點電氣條件結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)110kV10kV合格275A30.02A合格350KA39.9KA合格依照3#變電所變壓器的高壓熔斷器的選擇原則和校驗條件，將其它變壓器高壓側(cè)熔斷器選型，參照工廠供電設(shè)計指導表5-23得表3-2如下所示。

44、表3-2 高壓熔斷器選型變電名稱高壓側(cè)相電流 /A熔斷器型號1#變電所1-1T10.21RN1-10/151#變電所1-2T8.08RN1-10/102#變電所21.78RN1-10/303#變電所30.02RN1-10/304#變電所7.7RN1-10/105#變電所21.89RN1-10/303.2.2 高壓隔離開關(guān)選擇由于隔離開關(guān)主要是用于電氣隔離而不能分離正常負荷電流和短路電流，因此，只需要選擇額定電壓和額定電流，校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。根據(jù)我校的地理位置，我校的5個變電所高壓隔離開關(guān)用戶式隔離開關(guān)，以3#變電所為例：查工廠供電設(shè)計指導表5-18得，高壓隔離開關(guān)的型號初選為GN6-10T/

45、400。它的額定電壓=10kV，額定電流=400A，動穩(wěn)定電流峰值=40kA，4s熱穩(wěn)定電流=1425=980kA2s ，取繼電保護動作時間為0.7s,斷路器短路時間取0.1s。由短路電流計算得：=39.9KA，=15.66KA。變電所變壓器高壓側(cè)隔離開關(guān)的選擇，參照前面計算出來的數(shù)據(jù)，經(jīng)查表和校驗條件可知，變電所高壓側(cè)設(shè)備隔離開關(guān)選擇，見下表3-3所示。表3-3 高壓隔離開關(guān)校驗表序號GN6-10T/400選擇要求裝設(shè)地點電氣條件結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)110kV10kV合格2200A36.37A合格340kA39.9kA合格41425=980kA2s15.662 （0.7+0.1）=245.2

46、4kA2s合格依照3#變電所變壓器的高壓隔離開關(guān)的選擇原則和校驗條件，參照工廠供電設(shè)計指導第二版，表5-18部分高壓隔離開關(guān)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)，將其它變壓器高壓側(cè)隔離開關(guān)進行選型，見表3-4所示。表3-4 高壓隔離開關(guān)選型表變電名稱高壓側(cè)相電流 /A隔離開關(guān)型號1#變電所1-1T10.21GN6-10T/4001#變電所1-2T8.08GN6-10T/4002#變電所21.78GN6-10T/4003#變電所30.02GN6-10T/4004#變電所7.7GN6-10T/4005#變電所21.89GN6-10T/4003.2.3 高壓斷路器的選擇高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的設(shè)備之一。由于成套電裝

47、置應(yīng)用普遍，斷路器大多選擇戶型的，如果是戶外型變電所，則應(yīng)選擇戶外型斷路器。高壓斷路器一般選用少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器。具體方法如前所述。根據(jù)我們學校變電所的情況，初選為戶型變電所，故選擇少油斷路器。每個變電所高壓斷路器的額定電流是根據(jù)變電所二次額定電流來選取的。我校高壓側(cè)都是10kv，根據(jù)供電系統(tǒng)圖10kv高壓配電所進線側(cè)的高壓戶少油斷路器的型號規(guī)格。以3#變電所為例，短路電流的有效值，線路的計算電流= 630/(1.7320.4)= 909.35A（取=1000A），主保護動作時間為0.06s,斷路器斷路時間為0.2S。參照工廠供電設(shè)計指導，查表5-17得，初步選用SN10-1

48、0型。如表3-5對3#變電所高壓斷路器進行校驗：表3-5 高壓斷路器的選擇校驗表序號裝設(shè)地點的電氣條件SN10-10型斷路器項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論110Kv10Kv合格2909.35A1000A合格315.66KA31.5KA合格42.5515.66 KA=39.9KA80KA合格5I2tt31.522=1984.5合格校驗結(jié)果，3#變電所初選SN10-10型斷路器是合格。我校五個變電所變壓器高壓側(cè)斷路器選型，依據(jù)前面的短路電流計算和額定電流計算，經(jīng)查工廠供電設(shè)計指導可知，選擇斷路器型號，變壓器一次設(shè)備斷路器選擇，見表3-6所示。表3-6 高壓斷路器選型表變電名稱高壓側(cè)相電流 /A斷路器型號1#

49、變電所1-1T10.21SN10-101#變電所1-2T8.08SN10-102#變電所21.78SN10-103#變電所30.02SN10-104#變電所7.7SN10-105#變電所21.89SN10-103.2.4 互感器的選擇互感器是電力系統(tǒng)中一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)組件，用以變換電壓或電流，分別為測量儀表、保護裝置和控制裝置提供電壓或電流信號，反映電氣設(shè)備的正常運行和故障情況，分為電壓互感器(TV)和電流互感器(TA)。 1.電流互感器的選擇1)額定電壓和額定電流的選擇，按一次回路額定電壓和電流選擇。二次側(cè)的額定電流一般為5A，也有1A的。UNUNs,INImax(UNs是電流互

50、感器所在電力網(wǎng)的額定電壓，UN、IN是電流互感器的一次額定電壓和電流，Imax是電流互感器一次回路最大工作電流)。2)電流互感器種類和型式選擇：裝置類別和結(jié)構(gòu)的確定。電流按安裝方式可分為穿墻工、支持式、裝入式；按絕緣可分為干式、澆注式、油浸式。安裝地點(如屋、屋外)，安裝方式(如穿墻式、支持式、裝入式等)。3)選擇電流感器的準確度等級和額定容量互感器的準確度等級不得低于所供測量儀表的準確度等級。用于計量的一般選0.2級作為運行監(jiān)視、估算電能的電度表、發(fā)電廠變電所的功率表和電流表等所用一般0.5級；一般保護用電流互感器，其準確度可選為5級；對差動保護應(yīng)選用0.5級。4)熱穩(wěn)定校驗： (KtIN1

51、)2 I2KtK (Ik為短路電流穩(wěn)態(tài)值；tk為短路計算時間)5)動穩(wěn)定校驗：(短路電流的沖擊電流和有效值)(1)根據(jù)我校5個變電所情況，滿足以上的條件，對3#變電所電流互感器選擇：1)額定電流：= EQ F(6301.05, R(3)10) = 34A2)額定電壓：= 10KV經(jīng)查工廠供電設(shè)計指導書和根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)可以初步選擇LDEB610型電流互感器，其參數(shù)為額定電流比為400/5，準確級次為0.5，熱穩(wěn)定電流為31.5kA，動穩(wěn)定電流為80kA。3)校驗熱穩(wěn)定：同樣跟10kV斷路器一樣，= 0.8S4)熱穩(wěn)定校驗： = 15.6620.8 =196.18（kA2S）= 31.522 =

52、 1984.5（kA2S） 滿足要求。5)校驗動穩(wěn)定： 因為=39.9（kA），查表得，= 80（kA）即 滿足要求。故選擇戶型電流互感器能滿足要求，由計算可列出3#變電所戶LDZB610型電流互感器數(shù)據(jù)下表3-7所示：表3-7 戶LDZB610型電流互感器數(shù)據(jù)設(shè) 備項 目LDZB610產(chǎn)品數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)10kV10kV400A34A1984.5kA2.S196.18kA2.S80kA39.9kA其它的4個變電所跟3#的電流互感器選擇一樣，它們的型號均為戶LDZB610型的電壓互感器。2.電壓互感器的選擇電壓互感器應(yīng)按裝設(shè)地點的條件一次電壓、二次電壓(一般100v)、準確度級等條件選擇。由于它的

53、一、二次側(cè)有熔斷器保護，故無需進行短路穩(wěn)定度校驗。1)按一次回路電壓選擇電壓互感器一次繞組所接電力網(wǎng)電壓UNs應(yīng)在1.160.85UNI圍變動，即滿足下列條件：0.85UNIUNsn段時間定值；c.相應(yīng)于過流相的方向條件與低電壓條件滿足。(2) 三段式電流保護當電力線路發(fā)生短路故障時，瞬時電流速斷保護和限時電流速斷保護作為主保護能相互配合，在短時間快速切除故障，并發(fā)出報警信息；定時限過電流保護作為后備保護當主保護拒絕動作時，用以切除故障。因此，決定裝設(shè)三段式電流保護來作為電力線路相間短路保護。聯(lián)系我校的實際情況，我們將對里仁校區(qū)和明德校區(qū)進行三段式電流保護。最后，將計算的整定值寫入微機保護的軟

54、件中。采用微機保護對學校電力線路進行保護。1)里仁校區(qū)低壓側(cè)電流保護整定計算對電流保護段，即瞬時電流速斷保護進行整定計算： a.動作電流計算：在第二章短路電流計算的最大運行方式下，流過保護的短路電=11.29KA，取瞬時電流速斷保護的可靠系數(shù)=1.21.3.二次動作電流，接線系數(shù)，取1，電流互感器變比(由抄表數(shù)據(jù)可知，變比為600/5)。對電流保護段，即限時電流速斷保護進行整定計算：a.動作電流電流：流過保護的短路電流=11.29KA, 取=1.2, =1.1 ,=1。b.動作時限： 根據(jù)動作時限的整定原則，限時電流速斷保護的動作時限一般取0.5s 故0.5s。c.靈敏度校驗：最小運行方式下，

55、流過保護的=11.22KA，則=()對電流保護段，即定時過電流保護進行整定計算a.動作電計算：可靠系數(shù)，取1.2，電動機自起動系數(shù)一般取1.53，電流組件的返回系數(shù)，一般取0.85，由第二章的2#變電所負荷得，。b. 動作時限：由于不知道保護2中定時限過電流保護的動作時限，只能按情況來取=2.5s。c.靈敏度校驗：2）明德校區(qū)電流保護整定計算對電流保護段，即瞬時電流速斷保護進行整定計算：動作電流：由第二章短路電流計算的最大運行方式下，流過保護的短路電流=27.76KA，電流互感器變比。對電流保護段，即限時電流速斷保護進行整定計算：a.動作電流計算：（因為流過保護的短路電流=11.29KA）b.

56、動作時限：根據(jù)動作時限的整定原則，限時電流速斷保護的動作時限一般取0.5s，故0.5s。c.靈敏度校驗：對電流保護段，即定時過電流保護進行整定計算a.動作電流：可靠系數(shù)，取1.2，電動機自起動系數(shù)一般取1.53，電流組件的返回系數(shù)，一般取0.85，由第二章的2#變電所負荷得，。b.動作時限：由于不知道保護2中定時限過電流保護的動作時限，只能按情況來取=2.5s。c.靈敏度校驗：此外，對可能經(jīng)常出現(xiàn)過負荷的電纜線路應(yīng)裝設(shè)過負荷保護，過負荷保護的動作電流可按躲過線路的計算電流來整定，即其整定計算公式為, 式中為電流互感器的電流比。由于對學校配電纜線路負荷不確定，且有些參數(shù)也并不了解，對過負荷的電纜

57、線路動作電流，不方便進行整定和計算。為了提高過電流保護的靈敏度與提高整套保護動作的可靠性，線路的電流保護還可經(jīng)低電壓元件閉鎖，低電壓元件在三個線電壓中的任一個低于低電壓定值時動作，釋放被閉鎖的保護元件。利用低電壓元件，可以保證裝置在非故障情況下不出現(xiàn)誤動作。在常規(guī)保護常很少這樣配置，但對微機線路保護設(shè)備采用軟件很容易實現(xiàn)。4.3 電力變壓器微機保護根據(jù)改造后變壓器容量的選擇可知，我校的變配電所都采用干式變壓器。它們的容量分別為：1#變電所1-1T變壓器容量為200KVA,1-2T變壓器容量200KVA；2#變壓器容量為400KVA；3#變電所變壓器容量為630KVA；4#變電所變壓器容量為 2

58、50KVA；5#變電所變壓器容量為400KVA。對于10kv變電所變壓器來說，電力變壓器的主保護主要包括瓦斯保護、縱聯(lián)差動保護與電流速斷保護等。對容量為800KVA與以上的油浸式變壓和400KVA級以上的油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護；10000KVA與以上的單獨運行變壓器和6300KVA與以上的并聯(lián)運行變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護；10000KVA以下的變壓器，可裝設(shè)過電流保護和電流速斷保護。根據(jù)我校改造后的變電所變壓器容量和型號可知，由于變壓器都為干式，則不需要對變壓器進行瓦斯保護；又由于它們的容量都在10000KVA與以下，也不需要縱聯(lián)差動保護。對于高壓側(cè)為6-10KV的變電所主變壓器來說，

59、通常裝設(shè)帶時限的過電流保護；如果過電流保護動作時限大于0.5-0.7s時，還應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。容量在400KVA與以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或者單臺運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負荷的情況裝設(shè)過負荷保護。因此，本次設(shè)計我校的5個變電所變壓器保護采用過電流保護，2#、3#和5#變電所的變壓器采用過負荷保護。4.3.1 變壓器電流保護的整定與計算(1)變壓器過電流整定原則1)起動電流的整定公式 (4-1)式中可靠系數(shù)，取1.21.3；保護返回系數(shù)，取0.85；2)計算應(yīng)作以下考慮對于并列運行的變壓器， (4-2)式中n變壓器的最少臺數(shù)，,為每臺變壓器的額定電流。對于降壓變壓器應(yīng)考

60、慮低壓側(cè)電動機的影響，即 (4-3)對于6-10KV側(cè)取1.5-2.5。2)動作時限的整定：按階梯原則整定，即動作時限應(yīng)比相鄰的元件過電流保護中最大時限者大一個階梯時限,一般取。3)靈敏度校驗公式 (4-4)最小運行方式下的兩相短路電流，。(2)對5個變電所變壓器過電流整定計算1)1#變電所變壓器過電流整定計算改造后兩臺并列運行，取=1.3，=0.85。 起動電流為：，起動電流整定為35A；電纜線路由于參數(shù)不確定，則動作時限不能準確反應(yīng)，故??；靈敏度校驗(取=11.22KA)滿足要求。2)2#變電所變壓器過電流整定計算起動電流為：，起動電流整定為88A；由于參數(shù)不確定，則動作時限不能準確反應(yīng)，