35KV地方降压变电站设计毕业设计论文

'毕业设计（论文）题目:35KV地方降压变电站设计 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　指导教师签名：　　　　　日　　期：　　　　　使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名：　　　　　日　期：　　　　　 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日 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评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格建议成绩：□优□良□中□及格□不及格（在所选等级前的□内画“√”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日 教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况□优□良□中□及格□不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况□优□良□中□及格□不及格3、学生答辩过程中的精神状态□优□良□中□及格□不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？□优□良□中□及格□不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？□优□良□中□及格□不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义□优□良□中□及格□不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？□优□良□中□及格□不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平□优□良□中□及格□不及格评定成绩：□优□良□中□及格□不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年月日教学系意见：系主任：（签名）年月日V 35KV地方降压变电站设计摘要变电所是电力系统的重要组成部分，变电所起着变换和分配电能的作用，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，在工厂中有着极其重要的作用。变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装2～3台主变压器；330千伏及以下时，主变压器通常采用三相变压器，其容量按投入5～10年的预期负荷选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求。变电所继电保护分系统保护（包括输电线路和母线保护）和元件保护（包括变压器、电抗器及无功补偿装置保护）两类。变电所的控制方式一般分为直接控制和选控两大类。前者指一对一的按钮控制。对于控制对较多的变电所，如采用直接控制方式，则控制盘数量太多，控制监视面太大，不能满足运行要求，此时需采用选控方式。选控方式具有控制容量大、控制集中、控制屏占地面积较小等优点；缺点是直观性较差，中间转换环节多。在本次设计中，以10KV站为主要设计对象，分为任务书、计算说明书二部分，同时附有1张电气主接线图加以说明。该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为35kV、和10kV两个电压等级。两个电压等级均单母线分段带旁路母线的接线方式。本次设计中进行了电气主接线图形式的论证、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）。关键词：变电所；短路电流；电气主接线35KVstep-downsubstationdesignV AbstractSubstationistheimportantpartofpowersystem,substationplaysatransformationandelectricenergydistributionfunction,ithasadirectimpactonthewholeelectricpowersystemsafetyandeconomicaloperationofthefactory,hastheextremelyvitalroleThedesignofthemainstationto10KVdesignobject,thetaskisdividedintobooks,calculationspecificationoftwoparts,atthesametime,accompaniedby1mainelectricalwiringdiagramtoillustrate.Thestationisequippedwith2maintransformerstationmainwiring,dividedinto35kVand10kV,twovoltagelevels.Twovoltagelevelsaresub-buswithbusbypassconnectionmode.Thedesignofthemainelectricalwiringdiagramformofargumentation,short-circuitcurrentcalculation,themainelectricalequipmentselectionandcheck(includingcircuitbreaker,isolatingswitch,currenttransformer,voltagetransformer).Keywords:substation;shortcircuitcurrent;electricalmainwiringV 目录1.分析原始资料12.主变压器容量、型号和台数的选择32.1主变压器的选择32.2主变台数选择32.3主变型号选择32.4主变压器参数计算33.主接线形式设计43.110kV出线接线方式设计53.235kV进线方式设计73.3总主接线设计图94.短路电流计算104.1短路电流计算的目的104.2变压器等值电抗计算104.3短路点的确定114.4各短路点三相短路电流计算124.5短路电流汇总表135.电气一次设备的选择145.1高压电气设备选择的一般标准145.2高压断路器及隔离开关的选择175.3导体的选择215.4电流互感器的选择225.5电压互感器的选择236.防雷266.1防雷设备266.2防雷措施266.3变配电所的防雷措施277.接地297.1接地与接地装置297.2确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢29总结31致谢32参考文献33V 前言随着科学技术的发展，电力工业作为现代工业发展的基础和先行官，也随之有了很大的发展。因为电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点，被广泛的应用于现代工业。电力需求的大大增加，促使电力技术和电力行业进一步向高电压、大机组、大电网的方向发展。由于大电网的出现，世界各国电力工业发展和运行的经验告诉我们：电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经验效益就愈好，应变事故的能力就愈强。这可以说是现代电力工行业发展的重要标志。由于电力工业在国民经济中占有十分重要的地位，是工业的先行，只有电力工业优先发展，整个国民经济才能不断前进。因此，电力工业的发展水平已成为衡量一个国家综合国力和现代化水平的重要标志。鉴于此，我国已经形成东北、华北、华中、西北和西南联营等跨省（区）的联合电力系统。已经投入运营的三峡水电站，更促使了全国电力系统的形成，成为全国电力系统的枢纽。根据我国社会经济发展的需求，目前已形成新的发展战略：“西电东输，南北互供，全国性联网”的发展战略。为了能更好地合理开发一次能源，减少电力系统的总装机容量，提高供电的可靠性及电能质量，进而形成强大的联合电力系统，更好地为工农业和人民生活服务，就需要建设各种枢纽变电所和区域性配电站。变电所是汇集电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电所有升压变电所和降压变电所两大类。升压变电所通常是发电厂升压部分，仅靠发电厂。降压变电所通常远离发电厂而靠近负荷中心。输送和分配电能是十分重要的一个环节，变电所使电厂或上级电站经过调整后的电能输送给下级负荷，是电能输送的核心部分。其功能运行情况、容量大小直接影响下级负荷的供电，进而影响工业生产及生活用电。经过对电力系统的正确分析才能选择变电所的正确设计方案，电力系统的分析应满足一下几点：（1）变电所的设计应根据工程的5—10年发展规划进行做到远、近期结合。以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；（2）变电所的设计，必须以全出发，统筹兼顾。按照负荷性质，用电容量，工程特点和地区供电条件，综合国情合理地确定设计方案；（3）变电所的设计，必须坚持节约用地的原则；（4）变电所设计除应执行本规范外，尚应符合现行的国家有关标准和规范的规定。V 1.分析原始资料1、变电站类型：35kv地方降压变电站2、电压等级：35kV/10kV3、负荷情况：35kV：最大负荷12.6MVA10kV：最大负荷8.8MVA4、进，出线情况：35kV侧　2回进线10kV侧　6回出线5、系统情况：（1）35kv侧基准值：SB=100MVAUB1=37KV（2）10kV侧基准值：SB=100MVAUB2=10.5KV（3）线路参数：35kv线路为LGJ-120，其参数为r1=0.236Ω/kmX1=0.348Ω/kmΩ/km34 Z=z1*l=0.436*10=4.36Ω6、气象条件：最热月平均气温30℃变电站是电力系统的需要环节，它在整个电网中起着输配电的重要作用。本期设计的35kV降压变为10kV地方变电站，其主要任务是向县城和乡镇用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。根据设计任务书的要求，设计规模为10kV出线6回，35Kv进线2回；负荷状况为35kV最大12.6MVA，10kV最大8.8MVA。本期设计要严格按《电力工程手册》、《发电厂电气部分》等参考资料进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。34 2.主变压器容量、型号和台数的选择2.1主变压器的选择变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后5－10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的60%或全部重要负荷选择，即：SN=0.6Smax/(N-1)(MVA)式中N为变电所主变压器台数，本题目中N=2。注：本变电所输出总容量为，S=3P/cosΦ+3S1=8800KVA2.2主变台数选择根据题目条件可知，主变台数为两台。2.3主变型号选择本变电所有35kV、10kV两个电压等级，根据设计规程规定，“具有两个电压等级的变电所中，首先考虑双绕组变压器。根据以上条件，选择S9-6300/35变压器。2.4主变压器参数计算额定电压高压侧35±2×2.5%，低压侧10.5kV，连接组别为YN，d11，阻抗电压百分数Uk％=7.5%，Pk=34.50KW.34 3.主接线形式设计电气主接线是变电所电气设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。主接线方案的确定对电力系统整体及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响，因此，必须正确处理好各方面的关系。根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料。依据对主接线的基本要求和适用范围，确定一个技术合理，经济可靠的主接线最佳方案。主接线设计的依据有：（1）变电所在电力系统中的地位和作用：一般变电所的多为终端或分支变电所，电压一般为35kV。（2）变电所的分期和最终建设规模：变电所建设规模根据电力系统5—10年发展计划进行设计，一般装设两台主变压器。（3）负荷大小和重要性：对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部一级负荷不间断供电，对于二级负荷一般也要两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电，对于三级负荷一般只需一个独立电源供电。（4）系统备用容量的大小：装有两台及以上主变电器的变电所，当其中一台事故断开时其余主变压器的容量应保证该变电所70％的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一、二级负荷供电。主接线设计的基本要求：我国《变电所设计的技术规程》规定：“变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位，回路数，设备特点，及负荷性质等条件的确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节省投资等要求”。另外，变电所主接线设计的基本原则是：①符合设计任务的要求；②符合有关的方针、政策和技术规范、规程；③结合具体工程的特点，设计出技术经济合理的主接线。为此，应考虑下列情况：（1）确定变电所在电力系统中的地位和作用各类变电所在电力系统中的地位是不同的，所以对主接线的可靠性、灵活性和经济性等的要求也不同，因此，就决定了有不同的电气主接线。（2）确定变压器的运行方式有重要负荷的农村变电所，应装设两台容量相同或不同的变压器。农闲季节负荷低时，可以切除一台，以减少空载损耗。34 （3）合理地确定电压等级农村变电所高压侧电压普遍采用一个等级，低压侧电压一般为1—2个等级，目前多为一个等级。（4）变电所的分期和最终建设规模变电所根据5—10年电力系统发展规划进行设计。一般装设两台主变压器。当技术经济比较合理时，终端或分支变电所如只有一个电源时，也可只装设一台主变压器。（5）开关电器的设置在满足供电可靠性要求的条件下，变电所应根据自身的特点，尽量减少断路器的数目。特别是农村终端变电所，可适当采用熔断器或接地开关等简易开关电器，以达到提高经济性的目的。（6）电气参数的确定最小负荷为最大负荷的60%—70%，如果主要负荷是农业负荷，其值为20%—30%；按不同用户，确定最大负荷利用小时数；负荷同时系数Kt：35kV以下的负荷，取0.85—0.9；大型工矿企业的负荷，取0.9—1；综合负荷功率因数取0.8，大型冶金企业功率因数取0.95；线损率平均值取8%—12%，有实际值时按实际值计算。3.110kV出线接线方式设计对于10KV有六回出线，可选母线连接方式有分段的单母线接线，单母线带旁路母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。根据要求，单母线带旁路母线接线方式满足“不进行停电检修”和经济性的要求，因此10KV母线端选择单母线带旁路母线接线方式。(1)单母线带旁路母线的接线34 (1)单母线带旁路母线的接线注：旁路母线SW的作用：可以不停电地检修与它相连的任一断路器。虚线表示旁路母线系统也可以用来不断开电源的检修电源断路器。1．正常运行时，SQF、QS3、QS4、SQS都断开，旁路不带电。2．检修QF所需的步骤：（内桥接线与外桥接线图1）先合隔离开关QS3和QS4，再合上SQF（对旁路母线充电检查）；（2）合上SQS（两端为等电位）；（3）断开QF，再断开QS1和QS2；3．QF检修完，投入使用（1）合上QS1和QS2，再合上QF；（2）断开SQF，再断开隔离开关QS3和QS4；（3）断开SQS；（2）不分段双母线接线：34 注：一组作为工作母线，另一组作为备用母线，在两组母线之间，通过母线联络断路器（简称为母联断路器）QFc进行连接。1.三种运行方式所有电源和出线回路都连接在同一组母线上，另一组母线备用；电源和出线回路均匀接在两组母线上，母联断路器断开；均匀接在两组母线上，母联断路器接通。2.优点：⑴供电可靠a.检修任一母线时，不会停止对用户连续供电。例如，检修工作母线，可将全部电源和线路倒换到备用母线上。b.检修任一母线隔离开关，只需断开该回路，其他电路均可通过另一组母线继续运行。c.检修任一出线断路器，只有该回路停止工作。（3）分段的双母线接线34 注：用分段断路器将工作母线分为两段，每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连，电源和出线回路均匀分布在两端工作母线上。可靠性比不分段双母线高，当一段工作母线故障时，只需部分短时停电；但增加离两台断路器，投资增加。分段双母线广泛应用于大、中型发电厂的发电机电压配电装置中；在220～500KV大电容配电装置中，也使用四分段双母线接线。3.235kV进线方式设计本题目中有两台变压器和两回输电线路，故需采用桥形接线，可使断路最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。34 注：如左图（a）：桥断路器QF3接在变压器侧，称之为内桥接线。内桥接线在线路故障或切除、投入时，不影响其余回路工作，并且操作简单；而在变压器故障或切除、投入时，要使相应线路短路停电，操作复杂。适用于线路较长和变压器不需经常切换的情况如右图（b）：桥断路器QF3接在线路侧，称之为外桥接线。外桥接线在线路故障或切除、投入时，要是相应变压器短时停电，并且操作复杂；而在变压器故障或切除、投入时，不影响其他回路，操作简单。适用于线路较短和变压器需要经常切换的情况。外桥形接线的特点为：①供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路器并有一台变压器停运。②桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，③变压器检修时，变压器需较长时间停运。内桥形接线的特点为：①变压器的投入和切除较为复杂，需动作两台断器，影响一回线路的暂时供电②桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，③出线断路器检修时，线路需较长时间停运。其中外桥形接线满足本题目中“输电线路较短，两变压器需要切换运行”的要求，因此选择外桥接线。34 3.3总主接线设计图34 4.短路电流计算短路电流计算是用于修正由于电路问题产生的过电流。主要发生在三相短路、两相短路等电路连接方式中。短路电流计算可以避免由过电流造成的供电破坏，以及电机的过大负荷等问题。短路电流计算为了修正由于故障或连接错误而在电路中造成短路时所产生的过电流。电力系统在运行中相与相之间或相与地或中性线之间发生非正常连接短路时流过的电流称为短路电流。在三相系统中发生短路的基本类型有三相短路、两相短路、单相对地短路和两相对地短路。三相短路因短路时的三相回路依旧是对称的，故称为对称短路；其他几种短路均使三相电路不对称，故称为不对称短路。在中性点直接接地的电网中，以一相对地的短路故障为最多，约占全部短路故障的90%。在中性点非直接接地的电力网络中，短路故障主要是各种相间短路。发生短路时，由于电源供电回路阻抗的减小以及突然短路时的暂态过程，使短路回路中的电流大大增加，可能超过回路的额定电流许多倍。短路电流的大小取决于短路点距电源的电气距离，例如，在发电机端发生短路时，流过发电机的短路电流最大瞬时值可达发电机额定电流的10～15倍，在大容量的电力系统中，短路电流可高达数万安培。4.1短路电流计算的目的（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对电力网发生的各种短路进行计算和分析（3）在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同的方案的接线图，确定是否采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算。（4）进行电力系统暂态稳定计算，研究短路时用电客户工作的影响等。也包含一部分短路计算。计算短路电流一般规定验算导体和电器的动稳定，热稳定以及电器开断电流所用的短路电流应按本工程的设计规划容量计算。确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式。选择导全和电器用的短路电流，应考虑电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流为最大的点。导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路电流计算。4.2变压器等值电抗计算（1）35KV侧基准值,标幺值计算取SB=100MVAUB1=37KV（规定)(B表示基准值、N表示额定值)34 （2）10KV侧基准值,标幺值计算取SB=100MVAUB=10.5KV（规定)4.3短路点的确定在正常接线方式下，通过电器设备的短路电流为最大的地点称为短路计算点，比较断路器的前后短路点的计算值，比较选取计算值最大处为实际每段线路上短路点。基于该原则选取短路点如下：35KV线路上短路点为F3,F410KV线路上短路点为F1,F234 图4-1短路点标示图4.4各短路点三相短路电流计算（1）F1点短路三相电流IF1计算等值电路如下左图示34 图4-2短路点标示图（2）F2点短路三相电流IF2计算等值电路如上右图示（3）F3点短路三相电流IF3计算等值电路如下左图示（4）F4点短路三相电流IF4计算等值电路如上右图示4.5短路电流汇总表表4-1短路电流汇总：短路点F1F2F3F4短路电流5.63.553.7372.6634 5.电气一次设备的选择5.1高压电气设备选择的一般标准为了保障高压电气设备的可靠运行，高压电气设备选择与校验的一般条件有：按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择；按短路条件包括动稳定、热稳定校验；按环境工作条件如温度、湿度、海拔等选择。由于各种高压电气设备具有不同的性能特点，选择与校验条件不尽相同，高压电气设备的选择与校验项目见下表。高压电气设备的选择与校验项目设备名称额定电压额定电流开断能力短路电流校验环境条件其它动稳定热稳定断路器√√√○○○操作性能负荷开关√√√○○○操作性能隔离开关√√○○○操作性能熔断器√√√○上、下级间配合电流互感器√√○○○电压互感器√○二次负荷、准确等级支柱绝缘字√○○二次负荷、准确等级穿墙套管√√○○○母线√○○○电缆√√○○注：表中“√”为选择项目，“○”为校验项目。一、按正常工作条件选择高压电气设备（一）额定电压和最高工作电压高压电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压，故所选电气设备允许最高工作电压Ualm不得低于所接电网的最高运行电压。一般电气设备允许的最高工作电压可达1.1~1.15UN，而实际电网的最高运行电压Usm一般不超过1.1UNs，因此在选择电气设备时，一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNs的条件选择，即UN≥UNs（7-1）（二）额定电流电气设备的额定电流IN是指在额定环境温度下，电气设备的长期允许通过电流。IN应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流Imax，即IN≥Imax（7-2）计算时有以下几个应注意的问题：34 （1）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Imax为发电机、调相机或变压器的额定电流的1.5倍；（2）若变压器有过负荷运行可能时，Imax应按过负荷确定（1.3~2倍变压器额定电流）；（3）母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Imax；（4）出线回路的Imax除考虑正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其它回路转移过来的负荷。（三）按环境工作条件校验在选择电气设备时，还应考虑电气设备安装地点的环境(尤须注意小环境)条件，当气温、风速、温度、污秽等级、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等环境条件超过一般电气设备使用条件时，应采取措施。例如:当地区海拔超过制造部门的规定值时，由于大气压力、空气密度和湿度相应减少，使空气间隙和外绝缘的放电特性下降，一般当海拔在1000~3500m范围内，若海拔比厂家规定值每升高l00m，则电气设备允许最高工作电压要下降1%。当最高工作电压不能满足要求时，应采用高原型电气设备，或采用外绝缘提高一级的产品。对于110kV及以下电气设备，由于外绝缘裕度较大，可在海拔2000m以下使用。当污秽等级超过使用规定时，可选用有利于防污的电瓷产品，当经济上合理时可采用屋内配电装置。当周围环境温度θ0和电气设备额定环境温度不等时，其长期允许工作电流应乘以修正系数K，即（7-3）我国目前生产的电气设备使用的额定环境温度θN=40℃。如周围环境温度θ0高于40℃(但低于60℃)时，其允许电流一般可按每增高1℃，额定电流减少1.8%进行修正，当环境温度低于40℃时，环境温度每降低1℃，额定电流可增加0.5%，但其最大电流不得超过额定电流的20%。二、按短路条件校验（一）短路热稳定校验短路电流通过电气设备时，电气设备各部件温度(或发热效应)应不超过允许值。满足热稳定的条件为（7-4）式中It—由生产厂给出的电气设备在时间t秒内的热稳定电流。I∞—短路稳态电流值。t—与It相对应的时间。tdz—短路电流热效应等值计算时间。（二）电动力稳定校验电动力稳定是电气设备承受短路电流机械效应的能力，也称动稳定。满足动稳定的条件为34 (7-5)或（7-6）式中ich、Ich—短路冲击电流幅值及其有效值；ies、Ies——电气设备允许通过的动稳定电流的幅值及其有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：（1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不校验热稳定。（2）采用限流熔断器保护的设备，可不校验动稳定。（3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电气设备可不校验动、热稳定。（三）短路电流计算条件为使所选电气设备具有足够的可靠性、经济性和合理性，并在一定时期内适应电力系统发展的需要，作校验用的短路电流应按下列条件确定。（1）容量和接线按本工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划(一般为本工程建成后5~10年)；其接线应采用可能发生最大短路电流的正常接线方式，但不考虑在切换过程中可能短时并列的接线方式(如切换厂用变压器时的并列)。（2）短路种类一般按三相短路验算，若其它种类短路较三相短路严重时，则应按最严重的情况验算。（3）计算短路点选择通过电器的短路电流为最大的那些点为短路计算点。（四）短路计算时间校验热稳定的等值计算时间tdz为周期分量等值时间tz及非周期分量等值时间tfz之和，对无穷大容量系统，，显然tz按和短路电流持续时间相等,按继电保护动作时间tpr和相应断路器的全开断时间tab之和，即tz=tb+tkd(7-7)而tkd=tgf+th式中tkd—断路器全开断时间；td—保护动作时间；tgf—断路器固有分闸时间，可查附录1；th—断路器开断时电弧持续时间，对少油断路器为0.04~0.06s，对SF6和压缩空气断路器约为0.02~0.04s。开断电器应能在最严重的情况下开断短路电流，考虑到主保护拒动等原因，按最不利情况，取后备保护的动作时间。对于导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。①应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。②按当地环境条件校核。③应力求技术先进和经济合理34 ④选择异体时应尽量减少品种⑤扩建工程应尽量使新老电器型号一致⑥选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这里架设各断路器的全开断时间为0.06s，由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应QK。等值时间法计算短路电流周期分量热效应QK：为短路电流周期分量的起始值其中令k=1查电力工程手册得到等值时间tjz表5-1：时间10kv线路10kv分段开关主变10kv侧主变35KV侧35KV线路桥35KV线路Tpr（s）0．51．01．52．02．53．0tab（s）0．060．060．060．060．060．06Tk=tpr+ta（s）0．561．061．562．062．563．06tjz（s）0．40．781．251．682．12．585.2高压断路器及隔离开关的选择开关电器的选择及校验原则选择较验①电压②电流③按断开电流选择，INbr④按短路关合电流来选择INcl⑤按热稳定来选择34 注：()（1)主变压器35KV侧断路器及隔离开关的选择MVAKVA在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流A最热月平均气温30℃，综合修正系数K=1.05表5-2开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF3(KA)3.727INbr16.5QK23.34ISh=2.55Izt(KA)9.5INcl2530Ies42Ies52（2)35KV侧桥断路器及隔离开关的选择MVAKVAA最热月平均气温30℃，综合修正系数K=1.05表5-3开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数34 SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF4(KA)2．66INbr16.5QK14．86ISh=2.55Izt(KA)6．783INcl2530Ies42Ies52（3）主变压器35KV侧线路隔离开关的选择其余同主变压器35KV侧隔离开关的选择相同参看表1-3（4）主变压器10KV侧少油断路器的选择MVAKV363.7A在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流最热月平均气温30℃，综合修正系数K=1.05表5-4开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)545．6Ie630Izt=IF2(KA)3．55INbr16QK15．75ISh=2.55Izt(KA)9．053INcl40(峰值)Ies40（5）10KV侧线路断路器的选择34 MVAKV363.7A在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流A最热月平均气温30℃，综合修正系数K=1.05该处断路器的选择同10KV侧线路断路器列表如下表5-5开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)181．85Ie630Izt=IF1(KA)5．6INbr16QK12．54ISh=2.55Izt(KA)14．28INcl40(峰值)Ies40（6）10KV母线分段开关的选择MVAKV在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流最热月平均气温30℃，综合修正系数K=1.05该处断路器的选择和10KV侧线路断路器相同列表如下：表5-6计算数据断路器型号及参数34 SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)181．85Ie630Izt=IF1(KA)5．6INbr16QK24．46ISh=2.55Izt(KA)14．28INcl40(峰值)Ies405.3导体的选择（1）主变压器10KV引出线35KV以下，持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，本设计中低压侧Imax=545.6A。根据要求，查表可选择单条竖放铝导体LMY.其长期允许载流量为594A现对其进行较验：满足长期允许发热条件热稳定校验：满足热稳定。共振校验动稳定34 其中满足动稳定。(2)10KV母线的选择因其最大电流同10KV引出线上最大电流相同，所以母线导体的选择及校验同上。5.4电流互感器的选择（1）35KV侧桥上电流互感器A确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。（2）主变35KV侧电流互感器确级准0.5选取L-35型电流互感器。（3）主变10KV侧电流互感器确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。（4）10KV母线电流互感器确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。（5）10KV引出线电流互感器34 确级准0.5选取LB-35型电流互感器。5.5电压互感器的选择（1）主变35KV侧电压互感器选择油浸式电压互感器初级绕组35次级绕组O.1选择JDJ-35（2）主变10KV侧电压互感器选择油浸式电压互感器初级绕组10次级绕组O.1选择JDJ-106、支持绝缘子和穿墙套管的选择（1）35KV户外支持绝缘子根据额定电压选择ZL-35/4Y校验动稳定:所选元件符合要求。（2）10KV户内支持绝缘子动稳定校验:34 所选元件符合要求。（3）10KV进线穿墙套管根据额定电压和额定电流选择CB-10热稳定校验：动稳定校验：满足条件。（4）10KV出线穿墙套管根据额定电压和额定电流选择CC-10热稳定校验：动稳定校验：34 满足条件。6.防雷　34 防雷，是指通过组成拦截、疏导最后泄放入地的一体化系统方式以防止由直击雷或雷电电磁脉冲对建筑物本身或其内部设备造成损害的防护技术。6.1防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。6.2防雷措施1.架空线路的防雷措施（1）架设避雷线这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线由于3～10KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。6.3变配电所的防雷措施变电站是电力系统重要组成部分，变电站发生雷击事故，将造成大面积的停电，会对电网形成较大的危害，这就要求防雷措施必须十分可靠。34 　　变电站遭受的雷击主要来自两个方面：一是雷直击在变电站的电气设备上；二是架空线路的感应雷过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入变电站。因此，直击雷和雷电侵入波对变电站进线及变压器的破坏的防护十分重要。　　变电站的直击雷防护。装设避雷针是直击雷防护的主要措施，避雷针是保护电气设备、建筑物不受直接雷击的雷电接受器。它将雷吸引到自己的身上，并安全导入地中，从而保护了附近绝缘水平比它低的设备免遭雷击。　　装设避雷针时对于35kV变电站必须装有独立的避雷针，并满足不发生反击的要求；对于110kV及以上的变电站，由于此类电压等级配电装置的绝缘水平较高，可以将避雷针直接装设在配电装置的架构上，因此，雷击避雷针所产生的高电位不会造成电气设备的反击事故。　　变电站对雷电侵入波的防护。变电站对侵入波防护的主要措施是在其进线上装设阀型避雷器或保护间隙。阀型避雷器的基本元件为火花间隙和非线性电阻，目前，FS系列阀型避雷器为火花间隙和非线性电阻，其主要用来保护小容量的配电装置SFZ系列阀型避雷器，主要用来保护中等及大容量变电站的电气设备；FCZ1系列磁吹阀型避雷器，主要用来保护变电站的高压电气设备。　　变电站的进线防护。对变电站进线实施防雷保护，其目的就是限制流经避雷器的雷电电流幅值和雷电波的陡度。当线路上出现过电压时，将有行波沿导线向变电站行进，其幅值为线路绝缘的50%冲击闪络电压。线路的冲击耐压比变电站设备的冲击耐压要高很多。因此，在靠近变电站的进线上加装避雷线是防雷的主要措施。如果没架设避雷线，当靠近变电站的进线上遭受雷击时，流经避雷器的雷电电流幅值可超过5kA，且其陡度也会超过允许值，势必会对线路造成破坏。　　变压器的防护。变压器的基本保护措施是靠近变压器安装避雷器，这样可以防止线路侵入的雷电波损坏绝缘。　　装设避雷器时，要尽量靠近变压器，并尽量减少连线的长度，以便减少雷电电流在连接线上的压降。同时，避雷器的接线应与变压器的金属外壳及低压侧中性点连接在一起，这样，当侵入波使避雷器动作时，作用在高压侧主绝缘上的电压就只剩下避雷器的残压了(不包括接地电阻上的电压压降)，就减少了雷电对变压器破坏的机会。34 变电站的防雷接地。变电站防雷保护满足要求以后，还要根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后避雷针和避雷器下面增加接地体以满足防雷的要求，或者在防雷装置下敷设单独的接地体。（1）装设避雷针室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气如下表。表6-1：避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。34 7.接地7.1接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。7.2确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢1确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE≤250V/IERE≤10ΩIE=IC=60×(60＋35×4)A/350=34.3A故RE≤350V/34.3A=10.2Ω综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE≤10Ω2接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所2～3m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40×4mm2的扁钢焊接。3计算单根钢管接地电阻单根钢管接地电阻RE(1)≈100Ω·m/2.5m=40Ω4确定接地钢管数和最后的接地方案根据RE(1)/RE=40/4=10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n=15和a/l=2再查有关资料可得ηE≈0.66。因此可得n=RE(1)/(ηERE)=40Ω/(0.66×4)Ω≈15考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作34 地体，用40×4mm2的扁钢连接，环形布置。34 总结这次课程设计，虽然短暂，但却给了我一次自主设计工厂供电电气一次部分的机会。在设计过程中，以前书本上的内容第一次完完全全的在实际中实现，并且遇到了书本中不曾学遇到的情况。作为一个电气方面的大学生，在今后的工作中需要很强的实践动手能力，在摸索该如何设计变电所供电，使之实现所需功能的过程中，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。通过这次的课程设计，让我把理论实践联系了起来。这样不但巩固了我的理论知识。让我认识到学习中的很多不足。同时也让我让我对书本上的知识有了一个总体而又明确的理解。在这个课程的设计中，让我对工厂供电熟悉程度加深。设计过程中运用了很多的知识，因此如何将知识系统化就成了关键。如本设计中用到了工厂供电的绝大多数的基础理论和设计方案，因此在设计过程中侧重了知识系统化能力的培养，为今后的工作和学习打下了很好的理论基础。在设计过程中，发现了很多的不足，在以后更要认真学习各方面的知识，不断前进，用知识充实、完善自己。34 参考文献[1]周泽存，沈其工等.高电压技术[M].中国电力出版社,2007.[2]刘介才.工厂供电[M].第四版.北京：机械工业出版社，2009年6月.[3]熊信银，张步涵.电气工程基础[M].湖北:华中科技大学出版社,2005.[4]陈先禄，刘渝根，黄勇.接地[M].重庆:重庆大学出版社，2002年7月.[5]刘介才.工厂供电设计指导[M].第二版.北京：机械工业出版社，2009.[6]姚志松，姚磊等.新型配电变压器结构、原理和运用[M].北京：机械工业出版社，2007年2月.[7]王守相，王成山.现代配电系统分析[M].北京：高等教育出版社，2007.[8]任孝岐.110kv城区变电所设计思路.西北电力技术[J].2004,第32卷第3期：56-58，192.[9]钱银其.110kv变电站典型设计.江苏电机工程[J].2007,第25卷第5期：59-62.[10]刘介才.实用供配电技术手册[M].北京：中国水利水电出版社，2002[11]韩笑.继电保护分册[M].北京：中国水利水电出版社，2003年3月34 [12]刘介才.供电设计中若干问题的探讨[D].四川省电工科技学会优秀论文集，1990.[13]王国君.电气制图与读图手册[M].北京：科学普及出版社，1994[14]石方安.电气图形符号使用手册[M].北京：中国劳动出版社，199734'