-10kv变电站设计

'毕业设计（论文）（说明书）题姓编目:名:号:10KV变电站设计XXXXXXXX学院2013年5月10日 XXXXXX学院毕业设计（论文）任务书姓名专业任务下达口期2013年3月4日设计（论文）开始日期2013年3月10日设计（论文）完成日期2013年5月20B设计（论文）题目：10KV变电站设计A.编制设计B.设计专题（毕业论文）指导教师系（部）主任 2013年5J110U XXXXXX学院毕业设计（论文）答辩委员会记录工程系与维护专业,学生于2013年6月B进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目：10KV变电站设计专题（论文）题口：10KV变电站设计指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，,, XXXXXXXXXX学院毕业设计（论文）评语第页共页学生姓名：X专业毕业设计（论文）题目：评阅人：指导教师：弓维护年级2010级10KV变电站设计（签字）年月成绩：系（科）主任：（签字）年月毕业设计（论文）及答辩评语： 某机械化安装公10kv变电站的设计摘要变电所是电力系统的一个重耍组成部分，rti电器设备和线路按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能,然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电所供配电设计需要考虑很多方面，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况•利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电所的主接线方式，再进行短路电流计算，选择导线，选择变电所高低压电气一次设备等。本变电所的设计包括了：（1）总体方案的确定；（2）负荷分析；（3）短路电流的计算；（4）主接线方案的选择；（5）继电保护的选择与整定；（6）防雷设计。关键词：变电所，负荷，短路电流，防雷设计 目录第一章工厂变配电所的设计11.1电力用户供电系统的分类11.1.1工厂变配电所的设计原则11.2原始资料21.2.1课题来源21.2.2设计背景2第二章变电所的负荷计算32.1负荷统计32.2负荷计算3第三章变电所变压器台数和容量的选择63.1变压器的选择原则63.2变压器类型的选择63.3变压器台数的选择63.4变压器容量的选择7第四章电气主接线方案的设计84.1主接线的基本要求84.2主接线的基本形式与分析84.3变电所主接线方案的选择10第五章短路电流的计算125.1产生短路电流的原因、危害及计算方法125.2高压电网三相短路计算12第六章变电所高压进线、一次设备和低压线路的选择与效验166.1高压侧的负荷计算166.1.1变压器的功率损耗计算166.1.2高压侧的负荷计算166.2高压一次设备的选择176.2.1高压断路器的选择与效验176.2.2高压隔离开关的选择与效验186.2.3高压熔断器的选择与效验196.2.4电流互感器的选择与效验206.2.5电压互感器的选择216.2.6接地开关的选择与效验216.2.7高压侧母线的效验226.2.8绝缘子的效验236.3变电所低压一次设备的选择236.4低压线路导线的选择25第七章变电所二次回路方案选择及继电保护的整定28 7.1二次回路的定义和分类287.2二次回路操作电源的选择287.3二次回路的接线要求287.4高压断路器的控制和信号回路297.5变电所的电能计量回路297.6变电所的测量和绝缘监测回路297.7继电保护的整定29第八章变电所防雷与接地装置的确定328.1防雷保护的选择32总结33参考文献34致谢35 第一章工厂变配电所的设计1.1电力用户供电系统的分类电力用户供配电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配屯线路和用屯设备组成。按供电容量的不同,电力用户可分为大型（lOOOOkV-A以上）、中型（lOOO-lOOOOkV•A）、小型（1000kV・A及以下）》。1•大型电力用户供电系统大型电力用户的用户供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，一般需耍经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。总降压变屯所将进线屯压降为6-10RV的内部高压呢电电压，然后经高压配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V的低电压供用电设备使用。2•中型电力用户一般采用10kV的外部屯源进线供屯电压，经高压配屯所和10kV用户内部高压配屯线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。3•小型电力用户供电系统对于小型电力用户供电系统，由于所需容量较小，通常只设冇一个相当于车间变电所的降压变电所，将6-10KV电压降为低压用电设备所需电压。1.1.1工厂变配电所的设计原则1・必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。2.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。3.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。4•必须从全局出发，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等,合理确定设计方案。 1.2原始资料1.2.1课题来源本课题是某机械化安装公司的变电所新建项目。1.2.2设计背景本公司现要新建一个10/0.4kV的变配电所，向公司生产区、办公楼、职工住宅区及其生活水泵组供电。原先变电所只能满足两个车间、办公楼和生活区的用电负荷。随着近年来，随着企业内部的调整，下属子公司Z间的相互合并等原因，公司扩充了规模，兼并了原来其他单位的一些用电设备，因此，原先的变电所已经不能满足需要，耍在原址旁边新建一座10/0.4kV变配电所，以满足单位改革后用电负荷的要求。对某机械化安製公司全厂用电设备的统计如表2.1表1.1用电负荷统计用电设备负荷统计(kW)负荷类别机床设备组433.45三级电焊机设备组129.35三级起重机组113.2三级办公楼30三级住宅区水泵组176三级住宅用电768三级厂区照明29三级 第二章变电所的负荷计算2.1负荷统计用电设备负荷统计(kW)负荷类别机床设备组433.45三级电焊机设备组129.35三级起重机组113.2三级办公楼30三级住宅区水泵组176三级住宅用电768三级厂区照明29三级对某机械化安装公司全厂用电设备的统计如表2.1表2.1用电负荷统计2.2负荷计算按需要系数法计算各组负荷由式了(2.1)和式了(2.3)可知:有功功率无功功率视在功率Q30二£otan0S30二J竝+念(2-5)(2-6)(2-7)上述三个公式屮“&每组设备容量之和，单位为kW；瓦：需要系数；cos(p.用电设备组的平均功率因数；也11。：对应于用电设备组cos°的正切值。查相关资料确定数值：1•小批量生产的金属冷加工机床电动机：K"二0.16-0.2(取0.2)cos卩二0.5tan(p二1.73有功负荷:无功负荷:竝⑴二巳⑴二0.2*433.45二86.69(kW)Q30⑴二£()(】)tan°二86.69*1.73=149.97(kvar) 视在功率：S30⑴二jAo⑴+0：⑴二174.74(kV•A)2•电焊机组的计算负荷：K心0.35心0二o.35tan(P-2.68有功负荷：心⑵二K”£(2)二o35*129.35二45.27(kW)无功负荷：0)⑵⑵tan(p二45.27*2.68=121.33(kvar)视在功率：S30⑵二J圧⑵+0)⑵=i29.5(kV-A)3•起重机的计算负荷：^=0.1-0.15(取0.15)cos^=0.5tan(P=1.73有功负荷：§0(3)二K”£(3)二0.15*113.2二16.98(kW)无功负荷：Qo⑶二心⑶tan(p=1698*1.73=29.38(kvar)视在功率：几⑶二职⑶+Q；3)=33,93(kV•A)2.住宅区水泵组：K”二o.&cos0=0.&tan二o.75有功负荷：呂o⑷二©匕4)4二0.8*176=140.8(kW)无功负荷；03o(4)=^o(4)tan(p=075*140.8=105.6(kvar)视在功率：$30(4)二7忌⑷+030(4)二］76(kV・A)5•办公楼：K”二08COS0二］tan(p二0有功负荷：妁o(5)二Kd&(5)二o.8*30=24(kW)无功负荷：°3o(5)二^3o(5)tan(p—q(kvar)视在功率：$30(5)二J圧)(5)+@)(5)二24(kV•A)6•住宅区：K#二045cos卩二itan(p_q冇功负荷：Ao(6)二K”巧(6)=o45*768=345.6(kW)无功负荷：°3o(6)二妁0(6)tan(p_q(kvar)视在功率：S30⑹二J§()(6)+@o(6)二345.6(kV•A)7•厂区照明：K心］cos。二］tan(p二0有功负荷：呂。⑺二K”乡⑺二1*29二29(kW)无功负荷：@0(7)二£o(7)tan(p_q(kvar) 视在功率：S30（7）二⑺+么⑺二29（kV•A）因此对于干线的总负荷的计算:（取Kzp=0.95,K叫0.97）1.有功功率：NBnKyn工Ao⑴30=zp曰=0.95*688.34=653.92(KW)2.无功功率：N0K—工Q3W)M30二/=l二0.97*406.28=394.09(kvar)3.视在功率：S30二J氏+Ql二763.49(kV•A)对于低压母线的总负荷的计算：（取人—=0.90,«宾二o.95）1.有功功率：NKy^30(/)30=工P0=0.90*688.34=619.506(KW)N2.无功功率：。30二％举30⑴二0.95*406.28=385.966(kvar)3.视在功率：S30二J圧+念二729.9(kV•A) 第三章变电所变压器台数和容量的选择3.1变压器的选择原则屯力变压器是供屯系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于屯能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。选择吋必须遵照冇关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。3.2变压器类型的选择电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却方式、联结组别等。变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。10kV配电变压器一般采用无载调压方式。变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统人多采用双绕组变压器。变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式(SF6)等。10kV配电变压器冇YynO和Dynll两种常见联结组。出于Dynll联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流人，具有利丁•故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压屯网中得到越來越广泛的应用。由上面分析得出选择变压器的类型为：汕浸式、无载调压、双绕组、Dynll联结组。3.3变压器台数的选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。《10kV及以下变电所设计规范GB50053-94》中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器： (1)有大量一级或二级负荷；（2）季节性负荷变化较大；（3）集中负荷容量较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.4变压器容量的选择变压器的容量氐7首先应保证在计算负荷S30下变压器能长期可靠运行。对有两台变压器的变电所，通常釆用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：满足总计算负荷70%的需要，即%卩~0・7%；（3-1）满足全部一、二级负荷刖丿的需要，即Sn.t$S3o（i+n丿（3-2）条件①是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%,负载率约为0.7,此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%,可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件②是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。根据无功补偿后的计算负荷：几=674.19kV-A,代入数据可得:仏上0.7*674.19二471.933kUA,同时乂考虑到未来5-10年得负荷发展，初步取=500kV.Ao考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列油浸式变压器。型号：S9-500/10,其主要技术指标见表3.1表3.1主变压器的技术指标主变型号额定容量联结组别空载损耗短路损耗空载电流阻抗电压Sn/kV・A帆/kW^/kW"o%乞％S9-500/10500Dynll1.034.9534 第四章电气主接线方案的设计4.1主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重耍依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。1.安全性安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。2.可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度凶素有关。3.灵活性用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。4.经济性在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。4.2主接线的基本形式与分析主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。1.单母线接线这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、便丁•扩建和采用成套配电装置；缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线町用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短吋停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：适应于容量较小、对供电口J靠性要求不高的场合，出线回路少的小型变配电 所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。如图4.1所示图4.1单母线不分段主接线1.单母线分段主接线当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可捉高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下口动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部岀线或重要负荷继续供电。如图4.2所示 /图4.2单母线分段主接线单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。4.3变电所主接线方案的选择方案I:高低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户口J以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电：当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常断母线不间断供电和不致使重耍用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出现须停电。方案II:单母线分段带旁路。优点：貝有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断用户供电。缺点：投资高。 方案III:高压采用单母线、低压采用单母线分段。优点：任一主变压器检修或发牛故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发牛故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，釆用第三个方案时虽然经济性最佳，但是其可靠性相比其他网方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，他们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求乂较经济，故本次设计选用方案1。 第五章短路电流的计算5.1产生短路电流的原因、危害及计算方法供电系统应该正常的不间断地口J靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的人电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数値通常是正常工作屯流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备吋，设备的载流部分变形或损坏，选用设备吋要考虑它们对短路屯流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。计算方法采用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：甘且的籽乡伯•一该量的实际值（任意单位）、木卑的标幺但_该量的标准值（与实际值同单位）所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，用标幺值农示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、屯抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。5.2高压电网三相短路计算电源取自距木变电所3km外的35kV变屯站，用10kV双回架空线路向本变屯所供屯，出 口处的短路容量为250MV.Ao图5.1高压电网短路电流计算图求10kV母线上K-1点短路和380V低压母线上K-2点短路电流和短路容量。电源侧短路容量定为Sk=250MV.A1.确定基准值：取»二ioomv・a^1=10.5kV"c2二o.4KVSd而/山二巧U“二ioomv.A/（盯*10.5kV）二5.50kA<72=V3Uc2=1oomv.A/（的*0・4kV）=144.34kA2.计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值：电力变压器：4*100*10"kV・AUk%=4,而®g500KV・A,因此X^=X4=Uk%/1005/vr=100*500kV・A=8 然后绘出短路电路的等效电路如图5.2K438图5.2等效电路1.求K-1点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值：Xz(K-)=X+火2二0.4+0.95=1.35三相短路电流周期分量右效值：二5.50kA/l.35=4.07kA其他三相短路电流：广(3)7(3)f(3)"k—i二1二"一1二4.07kA町二2.55*4.07kA=10.38kA7(3)5=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量：二Sd/Xm丿二］o0mv•a/1.35=74.1MV•A2.求K-2点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量：两台变压器并列运行：总电抗标幺值：8X》(k-2)=X；+X；+兀〃X4=04+0.95+2=5.35三相短路电流周期分量有效值临二仃2亿3二144・34kA/5.35=26.98kA其他三相短路电流：在10/0.4KV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，由于冬V1/3VX-可取心二］.6,因此：广(3)_/⑶_/(3)一"ook-2一"・2=26.98kA=2.26*26.98kA=60.97kA?（3丿 f=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量：9?二Sd/X》（K_2）二ioomv•A/5.35=18.69MV•A两台变压器分列运行：①总电抗标幺值x*K-2）二X]+“2+X3二04+0.95+8=9.35②三相短路电流周期分量右效值：4-2=73o=40.72Ac.动稳定校验：10KV母线三相短路冲击电流：肚二10.38(KV),GN19—10C/400隔离开关的极限通过电••⑶•流仏丫二50(KA)如V仏i•符合动稳定要求。d.热稳定效验：由于继电器的动作时间取1.2秒，即仏=1.2秒，10KV母线短路容量:©=E仏二(6.15kA)2*(l・2)S=45・4(kA2•S),GN19—10C/400隔离开关的4秒热稳定电流:It二12.5(kA),二(12.5kA)2*4S二625(kA2•S),川‘叽符合热稳定要求。过以上效验可知，10KV隔离开关选GN19—10C/400型隔离开关符合要求。6.2.3高压熔断器的选择与效验高压熔断器是一种过流保护元件，由熔件与熔管组成。当过载或短路吋，熔件熔断，达到切断故障保护设备的目的。屯流越人，熔断吋间越短。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下(包括设备的起动)熔件不熔断外，还应该符合保护选择性的要求。高压熔断器的选择：按额定电压选择：熔断器的电压应该大于或等于所在电网的额定电压，即：Unh"U「按额定电流选择：熔断器的电流应该等于或大于它本身所安装的熔体额定电流，1山»厶0；校验高压熔断器的开断电流：即：。loc>10kV熔断器的选择1.额定电压："mf〃二10KV2.额定电流：">变压器高压侧最大长期工作电流厶。,ho=S/仮/心705.33/(1.732x10丿二40.72A3.根据有关资料初选RN2—10/200型熔断器如表6.3表6.3RN2—10/200型熔断器型号技术参数额定电流‘5(A)额定开断电流(KA) RN2—10/20020050(4)校验：a.5.阳二log二5b.“皿二200A>/3o二40.72Ac・额定开断电流校验：*3丿10KV母线三相稳态短路电流几=4.07KA,RN2—10/200型熔断器的额定开断电流5二50KA符合要求。通过以上效验可知，10KV熔断器选RN2-10/200型熔断器符合要求。6.2.4电流互感器的选择与效验电流互感器是一次电路与二次电路间的连接元件，用以分别向测量仪表和继电器的电压线圈与电流线圈供电。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少，导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路，由于二次仪表、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近短路状态。二次绕组的额定电流一般为5Ao屯流互感器的选择条件:(1)一次侧额定电压大于或等于电网电压：(2)一次侧额定电流大于或等于长吋最大工作电流：Z(L2~1.5丿厶)(3)校验：按热稳定校验：(K/Jd(/俨尸仏按动稳定校验：迈【忌肿—，sh1"n：电流互感器额定一次电流;K°m:动稳定倍数电流互感器的选择：(1)二5二10KV(2)>1.51=1.5X40.7=61.08(A)(3)初选LZZJ—10—200/5,其技术参数如下表:表6.4LZZJ—10—200/5技术参数 型号技术参数电流比额定电压(KV)KtLZZJ—10—200/5200/51013575/ls(4)校验：①热稳定校验:°山二V加二45.4(kA2・S),Z^=100A；Kt=75；t=ls尸I®1X75)2X1=56.25(kA2S)丿％符合要求。②动稳定校验：K伽二135；/i/v=iooa；心二10.38(KA)迈1屁和=近利.1*135二19.1(KA)忑Ka”?—Lsh通过以上校验可知，选择LZZJ—10—200/5型电流互感器符合要求。6.2.5电压互感器的选择电压互感器一次侧是并接在主接线高压侧，二次线圈与仪表和继电器电压线圈串联，一次侧匝数很多，阻抗很大，因而，它的接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数少，阻抗小,而并接的仪表和继屯器的线圈阻抗人，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行。二次绕组的额定电压一般为100Vo电压互感器的类型及接线按相数分单相、三相三芯和三相五芯柱式；按线圈数來分有双线圈和三线圈；实际中广泛应用三相三线五柱式(Y-Y)o结合上面内容并查相关资料电压互感器初选JDZJ-10型电压互感器。6.2.6接地开关的选择与效验1.初选接地开关为JN3-10型，经查资料可知JN3-10型的接地开关的技术参数如表6.5 表6.5JN3-10型的接地开关的技术参数型号技术参数额定电压“NJ(KV)•极限通过电流臨-(kA)JN3-1010501.动稳定效验：10KV母线三相短路冲击电流：/二10.38(KV)JN3-10型接地开关的极限通过电流篇丫二50(KA)因为i"影所以接地开关选JN3-10型符合要求。6.2.7高压侧母线的效验1.按发热条件选择高压母线截而的效验选择高压母线截而时必须使英载流量大于计算电流。高压母线无功补偿后的电流计算由上而计算可知厶。二40.72A,根据计算电流，查表选择截面为200mm2的TMY型铜排在平放时2的载流量为425A,在竖放时的载流量为422A,；选择截而为800的TMY型铜排在平放时为1295A,在竖放时为1666A,它们均大于40.7A。于是选择高压母线型号为TMY-3*(50*4)和TMY-3*(80*10)+1*(60*6)都符合。2.按动稳定效验效验条件：勺亡戈TMY母线林料的最大龙祚应力岛二140必巧.由于10KV母线的短路电流山=6.15KA;仏=10.38KA三相短路时所受的最大点动力：矿*=阴2山*血(其中a=200mm；/=900mm)代入数据得:二JT(10.38/C4)2x0.9m/0.2mxlO_7N/A2=g3g小母线的弯曲力矩：M=Fc"10二83.91Nx09??/1O二7.6N/加母线的截面系数：W=h2h/6=(0.05m)2x0.004m/6=1gyxlO-6m3母线在三相短路时的计算应力：戈二MW二7.6(N/m)/1.67x1O"6m3=45gMPa可得：勺号"氏=4.56“号，满足动稳定性要求。3.按热稳定性效验效验条件：d/C查产品资料，得铜母线的C二171A打/加莎，取0.75S, .o2”母线的截面：A=50*4尬府=200m",允许的最小截面：二4.07KAxJ0.75S/171（«/血）切.7mm2从而，久.该母线满足热稳定性要求。6.2.8绝缘子的效验1）按动稳定效验效验条件：-^（3）母线采用平放在绝缘子上的方式，贝山或"=^）2x//axlO-7N/A2（其中沪20伽；So血Fc=V3~（10.38/C4）2x0.9/n/0.2mxl0_7N/A2=g391N<375KN满足耍求6.3变电所低压一次设备的选择（-）低压侧采用的也是天津长城电器有限公司生产的GGD2型低压开关柜，所选择的主要低压一次设备参见附图一，低压部分设备初选：低压断路器:DW15-1500低压刀开关：KD13-1500/30低压熔断器：RT0-1200电容器:BSMJO.4-20-3电流互感器：LMZJ1—0.38—200/5低压母线型号：TMY-3*（80*10）+1*（60*6）另外，无功补偿柜选用2各GCJ1-01型柜子,采用自动补偿，满足补偿要求。（-）变电所低压一次设备的效验rtr丁根据《低压一次设备的选择效验项目和条件》进行的低压一次侧设备选择，不需要对低压熔断器、低压刀开关、低压断路器进行效验，所以低压电流互感器和低压母线的效验如下:1.电流互感器的效验1）・按动稳定度效验效验条件:由以上短路电流计算得肚二60.97KA；Z^=35.34KA.并查找设备的数据资料比较得：屯流互感器:LMZJ1—0.5—200/5■血=400KA>60.97KA2）・按热稳定性效验效验条件：（厶），宀（/缪门沁，查阅产品资料: If=t亠fjr(3)电流互感器：l=50KAV0.02So取仏少"二0.7+0.02二0.72S,-=26.98KA,将数据代入上式，即E二(65尸xo.O2二84.5K2S,(F)%二(26.98)2x0.72=1943K2S因为(/;)2r>(r3))2r,,w,所以选择LMZJ1-0.5-200/5型电流互感器满足稳定性要求。1.380V侧母线的效验1)按发热条件选择低压母线截面的效验选择低压母线截面时必须使其载流量大于计算电流。低压母线无功补偿后的电流计算，由表2.2可知心二619.506kw°3o二385.966kvar@0二°3O—Qv.c二385.966-120=265.966kvarS3。二J再+Q『打(619・506丿2+(385・966-120尸二674.i9kV•补偿后的计算电流人。=S3。/后何二674.19/(1.732x0.3811024.33A根据计算电流，选择截而为800加府的T1Y型铜排，在平放时的载流量为1295A,在竖放时的载流量为1225A,均大于1024.33A.于是选择低压母线型号为TMY-3*(80*10)+1*(60*6)满足要求。2)按动稳定性效验：效验条件：查资料TMY母线材料的最大允许应力勺/二140;(3)/(3)380V母线的短路电流如二60.97KA；心=35.34KA三相短路吋所受的最大点动力为：尸⑶=希x(60・97曲)2><0.9加/0.2加x10"N/A2二289730(N)母线的弯曲力矩：M=F⑶//1O=2897.3NxO・9m/1O=26076("/加)母线的截面系数：^=b2h/6=(0.08/n)2xO.Olzn/6=1.07X10"5(m3)母线在三相短路时应：§<=M/W=260.76(N/w)/(1.07xl(T")n?=2437(“匕)可得，^=140M^-^=24.37^,满足动稳定性要求。查产品资料，得铜母线的C=l7lA(^/mm2),取tima二°75s。母线的截面：A=80xl0m/n2=800mm2允许的最小截面：久m二26.987G4x".75S/171(A77/mm?)二】35.64(mm2)从而，人二£祜,满足热稳定性要求。6.4低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TT系统；从变电所到各个 车间、办公楼、住宅区等等都采用绝缘导线明敷，绝缘导线采用BLV-500型铜芯塑料线，根据不同的车间、不同的用电负荷采用不同的截面。其中导线的截面选择满足条件：1）相线截面的选择以满足发热条件即，恥‘3。2）中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足九‘°・5坷下面对各个车间、办公楼、住宅区等进行导线的选择。1.电焊车间的导线选择1）电焊车间的电流计算£=45・27KW,°c二i21.33kvar所以【C二JPf+Qc2/二J45.272+121.33?KV.A/V^xO.38KU二创.4A2）按发热条件选择导线的截面（R相线截面的选择截面为70加莎的BLV-500型铜芯塑料线在25%、35丫吋的载流量为264A、228A,均大于A2198.4Ao满足发热条件,故选0=70呦。（b）N线截面的选择按4）no.5九，选4=36综上可知，电焊车间所选的导线型号和规格可表示为BLV-500-（3*70+1*36）2.机车车间的导线选择1）机床车间的屯流计算"二86.69KW,2二14997kvar所以Ic=JP^Q^二V86.692+149.972A：V.A/V3x0.38/rV=266.46A2）按发热条件选择导线的截面（小相线截面的选择截面为95加亦的BLV-500型铜芯塑料线在25%、35匕时的载流量为323A、279A,均大于266.46Ao满足发热条件，故选。二95加矿。（b）N线截面的选择按人》0・5儿，选4=48mm2综上可知，机床车间所选的导线型号和规格可表示为BLV-500-（3*95+1*48）3.起重机车间的导线选择1）起重机车间的电流计算^=16.98KW,2二29.38kvar所以心二JpJ+Qc2/爲5二V16.982+29.382/T.V./l/V3xO.38/fV=5l.42A 2)按发热条件选择导线的截面(R相线截面的选择截面为16呦彳的BLV-500型铜芯塑料线在25%、35%时的载流量为103A.89A,均大于A251.42Ao满足发热条件,故选0=16加府。(b)N线截面的选择按A)-。・5每,选A二］0”肿综上可知，起重机车间所选的导线型号和规格可表示为BLV-500-(3*16+1*10)4.办公楼导线的选择1)办公楼的电流计算/二24KW,Q•二Okvar所以^=7^+2?/凤n二丁2牢+O"KV.A/的xO.38KV二36.36A2)按发热条件选择导线的截面(a)相线截面的选择截面为6呦彳的RLV-500型铜芯塑料线在25匕、35%时的载流量为54A、46A,均大于A336.36AO满足发热条件，故选。二6加矿。(b)N线截面的选择按人)"0・5列，选4=5综上可知，办公楼所选的导线型号和规格可表示为：BLV-500-(3*6+l*5)5.水泵组导线的选择1)水泵组的电流计算^=140.8KW,°c二105.6kvar所以Ic=ylpc2^Qc2/屁n二J140.X+1O5.6?KV.A/巧xO.38KU=266<67A2)按发热条件选择导线的截面(a)相线截而的选择截面为95的BLV-500型铜芯塑料线在25怙、35%时的载流量为323A.279A,均大于A2266.67AO满足发热条件，故选©二95加府。(b)N线截面的选择按4)"0.5九,，选4=48mm2综上可知，水泵组所选的导线型号和规格可表示为：BLV-500-(3*95+1*48)6.厂区照明导线的选择1)厂区照明的电流计算&=29KW,°c二okvar所以!c=Jpf十Qc2/二如+0吹5/x/3x0.38KU二43.94A2)按发热条件选择导线的截面(a)相线截面的选择 截面为10呦彳的BLV-500型铜芯塑料线在25%、35%吋的载流量为76A、66A,均大于A43.94A。满足发热条件，故选卩二10加加(b)N线截面的选择按A)nO・5A。，选4=6mm2综上可知，厂区照明所选的导线型号和规格可表示为：BLV-500-(3*10+1*6)7•住宅区一导线的选择1)住宅区一的电流计算/二145.6KW,Q•二Okvar所以lc=JpJ+Qc，/二7145.62+02/C.V.A/希x0.38KU=200.6A2)按发热条件选择导线的截面(a)相线截面的选择截面为70的BLV-500型铜芯塑料线在25匕、35怙时的载流量为264A、228A,均大于200.6AO满足发热条件，故选卩二70加沪。(b)N线截面的选择按人》0・5每，选人二36加莎综上可知，住宅区一所选的导线型号和规格可表示为:BLV-500-(3*70+1*36)8.住宅区二导线的选择1)住宅区二的电流计算々二200KW,=Okvar所以pc2+Qc/=V2002+02K.V.A/V3x0.38/TV=393.3A2)按发热条件选择导线的截面(a)相线截而的选择截面为150呦彳的BLV-500型铜芯塑料线在25%、35%时的载流量为419A、362A,均大A2于303.3Ao满足发热条件，故选。二150加府。(b)N线截面的选择按A)»。・5码,选&二76mnr综上可知，住宅区二所选的导线型号和规格可表示为：BLV-500-(3*150+1*76)第七章变电所二次回路方案选择及继电保护的整定在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备吋，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作情况。所谓电气设备的选择，则是根据屯气设备在系统中所处的地理位置和完成的任务來确定它们的型号和参数。 电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。7.1二次回路的定义和分类二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继屯保护装置、自动装置和运动装置等。根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系的电路，称为二次接线或二次回路。按二次接线的性质來分，有交流回路和直流回路，按二次接线的用途來分，冇操作电源冋路、测量表计冋路、断路器控制和信号冋路、中央信号冋路、继电保护和自动装置冋路等。7.2二次回路操作电源的选择操作电源按其性质分，有直流操作电源和交流操作电源两人类。莆屯池组供电的直流操作屯源带冇腐蚀性，并且冇爆炸危险：冇整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。因此这里采用交流操作屯源，并且从屯流互感器取得屯流源。7.3二次回路的接线要求继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连结与组合，在系统发生故障时,继电保护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统进行保护的口的。继屯保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为依据，并应满足速动性、选择性、可靠性和灵敏性四项基本要求：1•选择性：当供电系统发生故障时，要求只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其它部分仍然正常运行。2.速动性：为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障。3.可靠性：保护装置在应该动作时，就应该可靠动作，不应拒动作，而在不应该动作时就不应该误动作。4.灵敏性：表征保护装置对其保护区内故障和不止常工作状态反应能力的一个参数，如果保护装置对其保护区内故障轻微的故障能力都能及时地反应动作，就说明保护装置的灵敏度高。 7.4高压断路器的控制和信号回路断路器采用弹簧储能操作机构，其控制和信号冋路（釆用弹簧操作机构的断路器控制与信号回路），可实现一次重合闸。7.5变电所的电能计量回路变电所高压侧装设专用计量柜，其上装有三相有功电能表和无功电能表，分别计量全程消耗的有功电能和无功电能。7.6变电所的测量和绝缘监测回路高压侧母线段装冇电压互感器一避雷器柜，其屮电压互感器为3个JDZJ—10型，组成YO/YO/A（开口三角）的接线，用以实现电压测量和绝缘监视。7.7继电保护的整定继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本变电所的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式釆用交流操作电源供电屮的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护製置。型号都采用GL-25/lOo其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设瓦斯保护、反时限过电流保护、电流速断保护。.1)主变压器的继电保护装置(1)装设瓦斯保护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号：当因严重故障产生大量瓦斯时，则动作于跳闸。(2)装设反时限过电流保护采用GL-25/10型感应式过电流继电器，两相两继电器式接线,去分流跳闸的操作方式。(a)过电流保护动作电流的整定J-KUJILKrr 利用公式°P，elWLjllaX八，式||l‘Sax为(1.5~3)厶0,即人.nm二2/曲二2x500KE4/"xl0KU)二57.74A,5二1.3,枕二1,J二o8,匕•二200A/5A,因此过电流保护动作电流爲二®代/皿弘丛二1.3x1x57.74/(0.8x40)人二2.35A因此过电流保护动作电流匚整定为3AO(a).过电流保护动作吋间的整定由于木变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为0.5So(b).过电流保护灵敏系数的检验利用式/九&6闍2/K2(m6xl5.44"/(10Ky/0.4Ky」o55KA,因此其保护灵敏系数Sp=心“罰/&"“)Jx550A/(40x4.69)A二2.93>1,5满足其保护灵敏系数1.5的要求。(1)装设电流速断保护利用的电流速断装置来实现。(a)速断电流的整定利用式/八®心g仏心，式中々max二必二15.44KA,S二1.4,忍=1,《=200A/5A,^=10KV/0.4KV=25,因此速断电流为/"二[(1.4*1)/(40*25)]*15440A二21.62A速断电流K—j/j倍数整定为qb一滋/G二21.62A/2.35A=9.22(b)电流速断保护灵敏系数的检验利用Sp=仏心,式中=。・866型=0866*26.98KA二23.36KA,忍二1，《二200A/5A因此其保护»=23360A/(40*21.62)A二6.75>1.51)10KV侧继电保护在此选用GL-25/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5S；过电流保护采用两和两继电器式接线；高压侧线路首段的三和短路电流为4.07KV；变比为200/5A保护用电流互感器动作电流3A。下面对高压母线处的过电流保护装置进行整定(高瞪母线处继电保护用电流互感器变比为200/5A)整定必的动作电流：取ZL.max=2.5厶0(1)=2.5*40.72A=101.8A,—二1.3,®=0.8,忍=1,心二200A/5A,故⑴=5"厶.max"丛二1.3x1x101.8A/(0.8x40)二4.14A,根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为4A.整定包的动作时限：母线三相短路电流«反映到K4中的电流：1K⑺=Kw⑺1K/心⑵二1x4.07K4/4O=ioi.8Ao/k⑵对曲2的动作电流/硼2）的倍数，up.n2=〔K⑵/打⑵二101.8A/3A二33.9由《反吋限过电流保护的动作吋限的整定曲线》确定矶的实际动作吋间：°二o.5S.昭的实际动作时间：人=r2+0.75=Q>5S+0.7S=1.2S 3）0.38KV侧低压断路器保护（a）瞬时过流脱扣器动作电流整定:门pj>kp瞬时过流脱扌II器的动作电流应躲过线路的尖峰电流冰，即°p®一rel冰式中为可靠系数,对K同取1.35,卩卩严Ji"©gppPk=L07*1024.33A=1096.03A于是/"（o）-K“fpk二i.35*1024.33A二1479.64A所以嶙时过流脱扌II器动作电流整定为1480Ao（b）长延时过流脱扌II器动作电流整定：长延时过电流脱扌II器的动作电流，"⑷，应躲过线路的计算电流山，即G（z）"K屛30式中对K同取1.1,厶0二1024.33A于是/"山》心/人（）二i」*io24.33A=1126.76A,所以长延时过流脱扣器动作电流整定为1200A. 第八章变电所防雷与接地装置的确定雷电所引起的人电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重危害，因此，在变电所和高压输电线路中必须采取有效措施，以保证电气设备安全。雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要表现在以下几个方面：雷电的热效应：雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备；雷电的机械效应：雷电流产生的电动力，可摧毁设备、杆塔、建筑物和伤害人；雷电的电磁效应：雷电过电压将会使电气绝缘被击穿，其至引起火灾和燃烧，造成人身伤亡和设备损坏。另外雷电的闪落放电，可能烧坏绝缘子，使断路器跳闸，造成停电事故。变配电所的防雷保护，包括对直击雷的保护和对沿屯力线路入侵的雷屯侵入波保护。实际运行表明，对于变配屯所防直击雷的保护避雷针和避雷器是很冇效的，雷电波入侵则必须装设阀型避雷器保护，防雷保护涉及应认真调查地质地貌气象环境等条件和雷电的活动规律,以及被保护物的特点等，因地制宜地采取防雷保护措施，做到安全口J靠、技术先进、经济合理等。8.1防雷保护的选择在每路进线终端和每组母线上装设避雷器，冇屯缆进线段的架空线路，在屯缆与架空线的连接处应装设避雷器。由于本站占地面积不大，从经济性和可靠性两方面考虑可利用建筑物混凝土的钢筋引地下的地基以作犬地可靠接地，再在本站建设屋的房顶上用钢筋在外沿打20m*20m的方格子，竖直连结好后，沿房顶一圈再与混凝土内的钢筋连结牢固，形成避雷线。 总结本次设计把我们所学专业的理论与实际紧密的连接了起來，学习并掌握了传统的设计手段，着重培养了自匕对电力系统的基本设计能力及三年來所学专业知识的综合应用能力；培养了独立分析和解决问题的能力，提高了工作能力和工程设计的基本技能，对我的专业知识冇了一个新的提高。在设计中我们依据现有的降压变电站的接线形式作为参考资料，通过理论与实际相联系确定出最优方案，本次设计的10KV降压变电站接线形式从目前来看是比较可靠、经济的，而且是变电站通常采用的一种接线形式。电气设备的选择依据所学知识理论原理为依据，通过短路计算，结合现有电厂运行设备进行选择的，并进行设备校验。最后运用继电保护和高电压技术等方面的理论，进行了变压器保护整定计算及变电站防雷接地计算，具有一定的科学性、适用性。 刘介才编著.雷振山编著.李华峰编著.王子午编著.参考文献《工厂供电》，第4版，机械工业出版社，2005《中小型变电所实用设计手册》，第1版，中国水利水电出版社，2000o《实用供配电技术手册》，第1版，中国水利水电出版社，2002o《常用供配电设备选型手册》，第一版，煤炭工业出版社，1998。[5]徐泽植编著・《10kV及以下供配电设计与安装图集》，第一版，煤炭工业出版社，2002o[6]李康编著•《工厂常用电气设备手册下册补充本》，第一版，中国电力出版社，2003o[7]张德福编著.《建筑工程常用材料设备产品大全》，第一•版，中国建筑工业出版社，1992o[8]陈昌编著.《工业与民用配电设计手册第二版》，第一版，中国电力出版社，1994。[9]李正明编著.《现代建筑电气设计实用指南》，第一版，中国水利水电出版社，2000。 致谢在我的毕业论文即将完成之际，我要感谢我的论文指导教师XXX老师和曾经教过我的各位老师，可以这样说，没有这些老师的辛勤教悔，就没有今天课程设计的顺利完成。在我的论文的整个设计过程中，梁老师给我了我很人的帮助，每当我的论文无法进行遇到困难时，梁老师总会为我提供各种宝贵的意见，使得我的论文得以顺利进行，并按时间完成，在此我也要向电力工程系的所有老师特别是梁老师诚挚的说一声“谢谢您的指导！”。光阴似箭，三年的大学生活即将结束了，在这里向三年來培养我、教育我的电气工程系的各位老师致以深深的谢意和诚挚的祝福。本篇论文经过多次的修改，补充，增删，现己成稿。但由于本人水平有限，难免会有错误和遗漏，请各位批阅教师批评和指正。'