10KV变电站供电系统设计

1、目 录摘 要IAbstractII绪 论1第一部分 设计说明书3第1章 主接线的设计31.1 电气主接线系统的基本知识31.2 电气主接线系统的基本要求31.3 电气主接线系统的设计41.3.1主接线的设计依据41.3.2几种主接线方式51.3.3主接线的确定6第2章 负荷计算72.1 负荷计算的目72.2 负荷计算的方法7第3章 短路电流计算83.1 产生短路的原因83.2 短路的危害83.3 短路电流计算的目的和用途83.4 短路电流的计算方法9第4章 主变的选择114.1 变、配电站分类114.1.1 按变、配电站用途分类114.1.2 按变、配电站设置地点分类114.2 变电站站址的选

2、择原则124.3 变电所形式的确定12第5章 电气设备的选择与校验135.1 电气设备选择的一般要求135.2 一次侧电气设备的选择与校验原则145.2.1 开关电器的选择145.2.2 互感器的选择165.2.3 母线的选择与校验17第6章 变电站的防雷与接地设计186.1 变电站直击雷过电压保护186.2 雷电侵入波过电压保护196.3 接地装置中的一般规定19第二部分 计算书20第1章 负荷计算201.1 1#、2#、3#教学楼，A、B、C座实验楼负荷计算201.2 科技楼、图书馆、消防设施负荷计算201.3 男生宿舍负荷计算211.4 女生宿舍负荷计算211.5 教职工公寓负荷计算22

3、1.6 研究生公寓楼、服务楼、食堂、等负荷计算22第2章 短路电流计算232.1 T1变压器短路电流计算232.2 T2、T3变压器短路电流计算252.3 T4、T5变压器短路电流计算262.4 T6变压器短路电流计算272.5 T7变压器短路电流计算28第3章 一次侧设备的选择与校验293.1 T1变压器一次侧的设备的选择和校验303.1.1 断路器的选择与校验303.1.2 高压隔离开关的选择与校验303.1.3 接地开关的选择与校验313.1.4 电流互感器的选择与校验323.1.5 电压互感器的选择与校验323.1.6 熔断器的选择与校验333.1.7 操动机构的选择333.1.8 操

4、作电源的选择333.2 母线的选择与校验343.2.1 高压侧母线的选择与校验343.2.2 低压侧母线选择与校验35第4章 防雷与接地接地设计364.1 变电站直击雷过电压保护364.1.1 防雷等级364.1.2 保护措施374.2 变电站雷电侵入波过电压保护384.2.1 电缆进线保护384.2.2 所内过电压保护38结束语39附录1：参考文献40附录2：负荷分布情况详表41附录3: 10kv变电站设计一次部分主接线图4510kv变电站的设计摘 要 根据设计任务书的要求，本次设计为10kV变电站电气一次部分初步设计，并绘制电气主接线图。该变电站设有七台主变压器，站内主接线分为10kV和0

5、.4KV两个电压等级。为一学校提供稳定的高质量的电能。此次变电站的设计，其主要内容包括对电气主接线的确定，主要是电气设备的选择，包括断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，母线等。首先，根据主接线的经济可靠性.运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取最优接线方式；其次，利用需要系数法进行负荷计算，根据计算的短路容量进行主变压器的选择；再次，进行短路电流计算，利用等值网络，根据各短路点计算出各点各周期的短路稳态电流和短路冲击电流值；最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后根据热稳定和动稳定条件进行校验。此外，从变电站直击雷过电压保护

6、和雷电侵入波过电压保护两方面进行防雷与接地保护的设计。关键词 变电站/主接线/短路电流/电气设备 绪 论随着国民经济的发展，各类民用建筑以多层建筑为主，配电距离在变长，配电功率在变大，负荷密度在增加，10kv配电网络承担着重大的供配电任务。而变电所在供配电网络中起着接受、变换和分配电能的作用，所以，变电所在供配电网络中处于举足轻重的地位1。 在10kv变电所设计中，主要完成以下任务：主接线方案的设计与论证；负荷计算；短路电流计算；高、低压侧配电系统设计；电气设备的选择与校验；变电所形式的确定；防雷和接地等。目前，在10kv变电所的设计中，普遍采用金属封闭铠装开关柜设备，将变压器一、二次开关设备

7、全部合为一体。而开关设备的发展是变电所、电力系统发展的先驱。真空开关、SF6断路器、重合器、分段器、自动配电开关、新型熔断器的出现，为变电所向小型化、智能化、免维护、易施工方向发展创造了良好的条件。随着科学技术的发展，变电所综合自动化系统运用的日益广泛，逐步融入了IT技术，借助计算机技术和网络通信技术，对配电网进行在线和离线的智能化监控管理。做到保护、运行、管理的自动化。随着微机监控系统和配电自动化技术的应用，变电所内逐步实现了无人值守。这就大大减少了危险场所人为事故发生率，增强了供配电系统的可靠性和稳定性。在先进技术不断发展的今天，变电所综合自动化系统以其系统化、标准化和面向未来的概念正逐步

8、取代繁琐而复杂的传统控制保护系统。所以综合自动化是变电所发展的总方向2。本次设计为一学校10kv变电站，其中有功功率4170KW，无功功率1739.45kvar，视在功率4521.6KVA。根据分类，科技楼、图书馆和消防设施作为二级负荷，其他均为三级负荷。根据设计要求，高压侧8回路出线，初步设定六座变电所，两座独立变电所，五座箱式变电所。一号独立变电所负荷为科技楼、图书馆和消防设施，由于是二级负荷，采用两台变压器，一用一备；二号独立变电所负荷为教师公寓；一号箱式变电所负荷为实验楼和教学楼；二号箱式变电站负荷为男生宿舍楼，三号箱式变电站负荷为女生宿舍楼；四号箱式变电站负荷为活动中心、餐厅、服务楼

9、及其他负荷。通过本次设计，要达到的目的有：巩固和提高对所学的专业理论知识的认识，并在毕业设计的实践过程中得到灵活应用；学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法，树立正确的设计思想；培养独立分析和解决实际问题的工作能力及实际工程设计的基本技能；培养查阅、使用国家规范、设计手册及其他参考资料的能力；为今后从事电力工程设计、建设、运行及管理工作打下必要的坚实基础。第一部分 设计说明书第1章 主接线的设计1.1 电气主接线系统的基本知识电气主接线是发电厂和变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的主要环节。 主接线是指由各种开关电器、电力变压器、母线、电力电缆或导线、移相电容器、避雷器等电气设备依一定

10、的次序相连接的接受和分配电能的电路。而用规定的电气设备图形符号和文字符号并按照工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。 主接线可分为有母线接线和无母线接线两类。有母线接线分为单母线接线和双母线接线；无母线接线分为单元式接线、桥式接线和多角形接线。而在中、低压供配电系统中主要采用单母线接线、单元式接线和桥式接线3。 1.2 电气主接线系统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确定，且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节省投资等要求4。 电气主接线的基本要求:

11、 1) 可靠性： （1）研究可靠性应注意的问题： a、应重视网内外长期运行的实践经验及其可靠性的运行分析。 b、应包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合。 c、在很大程度上取决于设备的可靠程度。 d、考虑待设计发电厂，变电所在电力系统中的地位和作用。 （2）具体要求： a、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 b、断路器或引线检修及引线故障时，尽量减少停远回路和停远时间，并保证对一级负荷及全部及大部分二级负荷的供电。 c、尽量避免变电所全停的可能性。 d、大机组，超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。 2) 灵活性：主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 （1）调度时，应可

12、以灵活地投入和切除发电机，变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式及特殊运行方式下的系统调度要求。 （2）检修时，可以方便地停运断路器，母线及其继电保护设备进行安全检修而不致影响电力网和对用户的供电。 （3）扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。3) 经济性：主接线在满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。 （1）投资省 a、主接线要求简单，以节省断路器、隔离开关、电流互感器和电压互感器、避雷器等一次设备。 b、要使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。 c、要能限制短路电流，以便选择价廉的电器设备和轻

13、型电器。 d、如能满足系统安全运行及继电保护要求，110KV及以下终端和分支变电所可用简单接线方式。 （2）占地面积小，主接线设计要为配电装置创造条件，尽量使占地面积减少。 （3）电能损失小，经济合理地选择各种电气，减少电能损失。 （4）具有未来发展和扩建的可能性。1.3电气主接线系统的设计1.3.1主接线的设计依据主接线的设计依据5:1）发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用。 电力系统中的变电所有：系统枢纽变，地区重要变电所和一般变电所三种类型，一般变电所多为终端和分支变电所，电压为110KV及以下。 2）发电厂、变电所的分期和最终建设规模。 变电所根据510年电力系统发展规划进行设计，一

14、般装设两台主变压器，终端或分支变电所如只有一个电源时，可只装设一台主变压器。 3）负荷大小和重要性 （1）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，能保证对全部一级负荷不间断供电。 （2）对于二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。 （3）对于三级负荷，一般只需一个电源供电。 4）系统备用容量大小 装有两台及以上主变的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变的容量，应保证该变电所70%的全部负荷，在经过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，系统备用容量的大小将会影响运行方式的变化。在主接线设计时应充分考虑这一

15、因素。 5）系统专业对电气主接线提供的具体资料（1）出线的电压等级、回路数、每回路输送容量和导线截面。 （2）主变压器台数，容量和型号；变压器各侧的额定电压，阻抗等。 （3）系统的短路容量或归算电抗值。 （4）变压器中性点的接地方式及接地点的选择。 （5）初期和最终变电所与系统连接方式，变电所的地理位置等。1.3.2几种主接线方式 由原始资料可知，待设计的变电所为10KV开闭所，为一般变电所，它的修建目的主要是提供可靠优质电能，根据电力工程设计手册6，我们可基本选定主接线方式为： 一）单母线接线方式：单母线接线具有简单清晰，设备小，投资小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，但可靠性和灵活性较差

16、，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所接的电源；与之相接的所有电力装置，在整个检修期间均需停止工作。此外在出线断路器检修期间，必须停止该回路的工作。因此，这种接线只适用于6220KV系统中只有一台发电机或一台主变压器，且出线回路又不多的中、小型发电厂和变电所，它不能满足、类用户的要求，但若采用成套配电装置，由于可靠性高，也可用于较重要用户的供电。二）单母线分段： 单母线分段接线具有简单清晰，设备较少，投资较小，运行操作方便，且有利于扩建等优点，并可提高供电可靠性和灵活性。对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路。由两个电源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段

17、母线不间断供电，不致使重要用户停电，两段母线同时故障的可能甚小，可以不予考虑。分段的数目，取决于电源数量和容量。段数分得越多，故障时停电范围越小，但使用断路器数量也越多，且配电装配和运行也越复杂，通常以23段为宜，这种接线广泛用于中、小容量发电厂的610KV接线和6220KV变电所中。1.3.3主接线的确定表1-1 单母线接线与单母线相比较单母线 单母线分段 断路器台数 12台11台隔离开关台数16台14台占地面积 占地面积较大 占地面积较小些 优点 接线简单、清晰、设备小、操作方便、便于扩建、投资较小 接线简单、操作方便、便于扩建供电可靠性，灵活性较好 缺点供电的可靠性，灵活性较差，不能满足

18、、类用户需要投资较大些，占地面积较大 适用范围 用于6220KV系统中仅一台发电机或一台主变，且出线不多的中、小型变电所 适用于610KV电压等级引出线在6回以上的中、小型变电所根据提供的原始资料，电力系统的发展，和用户的需求等几方面考虑，从近期及远景的发展规划，经过比较确定采用两路10kv电源一用一备供电。两路10kv电源有两路独立电源供给，高压侧为单母线分段联络接线，10kv电源进线经一号独立变电所采用放射式引线出至本所400v段和二号独立变电所及1-5号箱式变电所。各变电所低压侧采用单母线接线。进出线均采用高压铠装电力电缆。 该设计整个主接线网络采用双电源放射式结构，符合供电标准，满足对

19、负荷密度大，供电要求较高的基本要求。第2章 负荷计算2.1 负荷计算的目的计算负荷是确定供电系统、选择变压器容量、电气设备、导线截面和仪表量程的依据，也是整定继电器保护的重要数据。计算负荷确定得是否合理，直接影响到电器和导线的选择是否合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线截面选择过大，造成投资和有色金属的浪费；如果计算负荷过小，又将使电器和导线运行时增加电能消耗，并产生过热，引起绝缘过早老化，甚至烧毁，一致发生事故，同样给国家造成损失。为此，正确进行负荷计算是供配电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。 2.2 负荷计算的方法负荷计算成用的方法有需要系数法、二项式法和利用系数

20、法7。目前前两种方法在国内使用比较普遍。由于需要系数法比较简便，广泛使用。但是当用电设备台数较少功率相差悬殊时，需要系数法的计算结果往往偏小，但使用于计算变、配电所的负荷。本次设计采用的就是需要系数法。第3章 短路电流计算3.1 产生短路的原因短路发生的主要原因是系统中某一部位的绝缘遭到破坏。绝缘遭到破坏的原因主要有以下方面：1、雷击或高电位侵入； 2、绝缘老化或外界机械损伤； 3、误操作； 4、动、植物造成的短路。 3.2 短路的危害 短路的危害8有：1、短路电流IK远大于正常工作电流，短路电流产生的力效应和热效应足以使设备受到破坏。 2、短路点附近母线电压严重下降，使接在母线上的其他回路电

21、压严重低于正常电压,会影响电气设备的正常工作，甚至可能造成电机烧毁等事故。3、短路点处可能产生电弧，电弧高温对人身安全及环境安全带来危害。如误操作隔离开关产生的电弧常会使操作者严重灼伤，低压配电系统的不稳定电弧短路可能引起火灾等4、不对称短路可能在系统中产生复杂的电磁过程，从而产生过电压等新的危害。5、不对称短路使磁场不平衡，会影响通信系统和电子设备的正常工作，造成空间电磁污染。3.3 短路电流计算的目的和用途短路是电力系统常见的故障之一，短路电流是系统重要的技术参数8，主要有以下用途：1、校验系统设备能否承受可能发生的最严重短路；2、作为设置短路保护的依据；3、可通过短路电流判断系统电气联系

22、的紧密程度，作为评价各种接线方案的依据之一。3.4 短路电流的计算方法短路电流的计算步骤9：1）确定计算条件，画计算电路图（1）计算条件：系统运行方式，短路点、短路类型和短路后采取的措施。（2）运行方式：系统中投入的发电、输电、变电、用电设备的多少及它们之间的连接情况。（3）根据计算目的确定系统运行方式，画相应的计算电路图。（4）选电气设备：选择正常运行方式画计算图：（5）短路点选取使被选设备通过的短路电流最大的点。2）画等值电路，计算参数： 分别画各短路点对应的等值电路3）简化网络，分别求出短路点至各等值电源点之间的总电抗。 （1）星角变换公式 角星变换公式 （2）等值电源规算a、同类型且至

23、短路点的电气距离大致相等的电源可归并；b、至短路点距离较远的同类型或不同类型的电源可归并；c、直接连于短路点上的同类型发电机可归并；表3-1电抗标幺值和有名值的变换公式序号元件名称标幺值有名值1发电机（或电动机）2变压器3电抗器4线路表3-2 各个变压器高、低压侧短路电流值、短路容量值汇总表T1T2T3T4T5T6T7高压侧(KA)15.28同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值同T1各值(KA)38.96(KA)23.07(KA)15.28(KA)15.28(MVA)277.8低压侧(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)44.985.8

24、385.8336.4136.4166.1440.31(KA)26.049.7949.7921.1121.1138.4223.30(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)21.937.7037.7018.2618.2629.519.66(KA)15.226.1226.1212.6512.6520.4413.62第4章主变的选择4.1 变、配电站分类 4.1.1 按变、配电站用途分类 按变、配电站用途的分类有10：1、在供配电系统中，一般将110/10（6）kv或35/10（6）kv 的变电站称为区域变电站或总降压变电站，这是因为10（6）kv只能供少数用

25、电设备使用，大多数用电设备都需再次降压后才能使用。 2、10(6)/0.4kv的变、配电称为用户变电站，在工业企业中称为车间变电站。 3、10kv配电站又称为开闭所，在城市电网中使用较为广泛。 4.1.2 按变、配电站设置地点分类 按变、配电站设置地点的分类有10：1）110kv以上的变电站通常为室外变电站。 2）35/6kv变电站一般为室内变电站。这种形式的变电站运行维护方便，占地面积少。 3）配电站（开闭所）可为独立建筑物，也可附设于大型工业或民用建筑物中。 4）10(6)/0.4kv变电站的型式由用户负荷状况和周围环境情况综合考虑确定。 （1）负荷较大的车间和站房，一般设附设变电站或半露

26、天变电站 （2）负荷较大的多跨厂房，负荷中心在厂房中部且环境许可时，宜设车间内变电站或组合式成套变电站 （3）高层或大型民用建筑物内，一般设室内变电站或组合式成套变电站。 （4）负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区一般设独立变电站，也可设附设式变电站或户外箱式变电站。 （5）环境允许的中小城市居民区和工厂的生活区，当变压器容量在315KVA以下时，可设杆上或高台式变电站 4.2 变电站站址的选择原则 变电站站址选择的原则有11：1、接近负荷中心处。主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。 2、进出线方便。要求有足够的进出线走廊，提供给架空线、电缆或电缆隧道。 3、靠近电源侧。变电

27、站应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。 4、满足供电半径的要求。由于电压等级决定线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大的会导致线路上电压损失过大，使末端用电设备处的电压不能满足要求，因此变电站的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内。 5、运输设备方便。因为变配电设备通常体积较大，不易拆卸，应考虑运输通道。 6、避免有剧烈震动和高温的场所。剧烈震动会使变配电设备导电部分的连接螺栓变松，使得连接部位接触电阻变大，发热加剧；高温的场所会使电气设备正常运行时超过起允许温度或不能达到额定功率，影响电气设备使用且依造成设备损坏。 7、避免多尘或有腐蚀性

28、气体的场所。电气元件在多尘或有腐蚀性的场所易受损坏。如无法远离，应避免在污染源的主导风向的下风侧。 8、避免设在潮湿或易积水场所。因为潮湿易导致设备绝缘损坏。 9、避免设在有爆炸危险的区域内或设在有火灾危险区域的正上面或正下面。4.3 变电所形式的确定本次设计为一学校10kv变电站，其中有功功率4170KW，无功功率1739.45kvar，视在功率4521.6KVA。根据分类，科技楼、图书馆和消防设施作为二级负荷，其他均为三级负荷。根据设计要求，高压侧8回路出线，初步设定六座变电所，两座独立变电所，五座箱式变电所。一号独立变电所负荷为科技楼、图书馆和消防设施，由于是二级负荷，采用两台变压器，一

29、用一备；二号独立变电所负荷为教师公寓；一号箱式变电所负荷为实验楼和教学楼；二号箱式变电站负荷为男生宿舍楼，三号箱式变电站负荷为女生宿舍楼；四号箱式变电站负荷为活动中心、餐厅、服务楼及其他负荷。根据变电站的用途、负荷状况，并结合供配电理论知识，变电站形式确定如下：表1-4-1 变电站形式确定表变压器序号变电所形式变压器型号箱式柜壳规格T1箱式变电所SCB8-630/10ZBW1-10/630T2独立变电所SCB8-1600/10T3独立变电所SCB8-1600/10T4箱式变电所S9-400/10ZBW1-10/630T5箱式变电所S9-400/10ZBW1-10/630T6独立变电所SCB8-

30、1250/10T7箱式变电所S9-630/10ZBW1-10/630第5章 电气设备的选择与校验5.1 电气设备选择的一般要求电气设备选择的一般要求有12：1）满足正常情况下短路、过电压、检修。 2）按当地环境条件校核。 3）力求技术先进和经济合理。 4）与整个工程建设标准协调一致。 5）同类设备尽量减少品种。 6）选用新产品应具有可靠试验数据，并经正式鉴定合格 为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应满足下列条件： 1）按正常工作条件包括电压、电流、频率、开断电流等选择； 2）按短路条件包括动稳定、热稳定和持续时间校验； 3）按环境条件如温度、湿度、海拔、环境、介质状态等选择； 4）按各类高压

31、电器的不同特点，如断路器的操作性能、互感器的二次侧负荷和准确等级、熔断器的上下级选择性配合等进行选择。 表5-1 选择高压电器时应校验的项目电气名称额定电压额定电流额定开断电流短路电流校验环境条件其他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配合限流电抗器电流互感器二次负荷准确等级电压互感器二次负荷准确等级支柱绝缘子穿墙套管母线电缆注：1、表中“”为选择电器进行的项目。 2、此表是按电气设备用于50HZ的情况，用于其他频率时对频率也要校验。5.2 一次侧电气设备的选择与校验原则5.2.1 开关电器的选择 开关电器的选择原则具有互通性，即不仅要保证开关电器正常时的可靠

32、工作，还应保证系统故障时，能承受短路时的故障电流的作用，同时尚应满足不同的开关电器对电流分断能力的要求，因此，开关电器的选择应符合下列条件： 1）满足正常工作条件12 （1）满足工作电压要求 即： （5-1） （5-2）式中 Um 开关电器最高工作电压； Uw开关电器装设处的最高工作电压； Ur 开关电器额定电压； UN系统的额定电压。 （2）满足工作电流要求 即式中 Ir开关电器额定电流 Ic开关电器装设处的计算电流 （3）满足工作环境要求 选择电气设备时，应考虑其适合运行环境条件要求，如：温度、风速、污秽、海拔、地震、烈度等。 2）满足短路故障时的动、热稳定条件 （1）满足动稳定要求 （5

33、-3） 或 （5-4）式中 imax开关电器的极限通过电流峰值 Imax开关电器的极限通过电流有效值； ish开关电器安装处的三相短路冲击电流； Ish开关电器安装处的三相短路冲击电流有效值 （2）满足热稳定要求式中 It开关电器的t秒热稳定电流有效值； I开关电器安装处的三相短路电流有效值； tim假想时间。 3）满足开关电器分断能力的要求 （1）断路器 断路器应能分断最大短路电流: （5-5）式中 Ibr 断路器的额定分断电流； I(3)K断路器安装处的三相短路电流有效值。 （2）负荷开关 负荷开关应满足最大负荷电流: （5-6）式中 Ibr 负荷开关的额定分断电流； Ic 负荷开关安装处

34、的最大负荷电流。5.2.2 互感器的选择 互感器的选择应满足以下条件7：1） 满足工作电压要求 即： （5-7） （5-8）式中 Um 互感器最高工作电压； Uw互感器装设处的最高工作电压； Ur 互感器额定电压； UN系统的额定电压。 2）满足工作电流要求 应该一次、二次侧分别考虑 （1）一次侧额定电流Ir1： （5-9） （5-10）式中 Ir1互感器一次额定电流 Ic互感器装设处的计算电流 （2）二次侧额定电流Ir2 ： 3）准确度等级：已知电流互感器的准确度与一次侧电流大小和二次侧负荷大小有关。通常测量仪表用的互感器（含电压互感器和电流互感器），应具有0.5或1级的准确度；电费计量用的

35、互感器应具有0.5级的准确度；监视用的互感器应具有1级的准确度；继电保护用的互感器应具有B级或D级的准确度。准确级反映了互感器转变一次侧电气量的准确程度。 4）由于短路时，短路电流会流过电流互感器的一次绕组，所以应该做动、热稳定变化；而电压互感器是并联接入电路的，不会承受一次回路上通过的短路电流，因此无须做短路动、热稳定校验。 （1）满足短路故障时的动稳定条件 ：只须满足即可（2）满足短路故障时的热稳定条件： 只须满足即可。5.2.3 母线的选择与校验5.2.3.1 母线选择条件 母线的选择应符合如下条件13： 1、满足正常负荷下的长期运行条件； 2、能承受故障时故障电流，尤其是短路电流的短时

36、的作用； 3、为保证电源质量，必须限制线路上的压损，以满足线路末端的电压偏差要求，即应满足线路压损的要求；4、应满足机械强度的要求； 5、应考虑线路的经济运行条件。5.2.3.2 母线选型母线选型标准13：户内硬母线优先采用铝、其次为铜，截面分为矩形、槽型、管型，布置方式有水平垂直布置及平放、立放之分。 户外软母线优先采用钢芯铝绞线。 电缆包括线芯材料，电缆绝缘型式、密封层、保护层。 在本次设计10KV侧采用屋内配电装置，因此采用硬铝排母线。 5.2.3.3 母线选择条件分析及校验 1）中压线路 由于距离系统较近，短路电流大且故障切除时间较长，但其上负荷电流较小，母线选择的主要矛盾是能否承受短

37、时电流的作用，既热稳定问题。因此，一般用热稳定条件确定母线截面，在以其他条件进行校验。 2）低压线路 由于低压线路负荷电流相对较大，短路电流较小且故障切除时间短，母线选择的主要矛盾是能否承受工作电流，故一般以载流量条件选择母线截面，用其他条件校验。第6章 变电站的防雷与接地设计6.1 变电站直击雷过电压保护建筑物防雷设计，应认真调查地质、地貌、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等，因地制宜地采用防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理。35KV及以下高压配电装置构架或房顶不宜装避雷针，因为其绝缘水平很低，雷击时易引起反击，所以宜采用避雷带14。 采用避雷带保护的技术要求： 1）

38、避雷带应具有足够的截面和机械强度； 2）避雷带的布置，应尽量避免万一断路时造成全厂停电或者大面积停电事故。 3）当避雷带附近有电气设备、导线或63KV及以下架构时应验算避雷带对上述设施的间隙距离。 4）为降低雷击过电压，应尽量降低避雷带接地端的接地电阻，一般不超过10欧5）应尽量缩短一端绝缘的避雷带的档距，以便减小雷击点到接地装置的距离，降低雷击避雷带时的过电压。 6）对一端绝缘的避雷带，应通过计算选定适当数量的绝缘子个数。 7）当有两根及以上一端绝缘的避雷带并行敷设时，为降低雷击时的过电压，可考虑将各条避雷带的绝缘末端用与避雷带相同的钢绞线连接起来，构成雷电通路，以减少阻抗，降低过电压。 由

39、于本站为10KV变电站，占地面积较小，从经济性和可靠性两方面考虑，防直击雷采用在女儿墙上装设避雷带，即利用建筑物混泥土的钢筋引地下的地基作大地可靠接地，坚直连结良好后，沿房顶一圈再与混泥土内的钢筋连结牢固，形成避雷带。6.2 雷电侵入波过电压保护配电装置对侵入雷电波的过电压保护是采用阀型避雷器及与阀型避雷器相配合的进线保护段等保护措施。220KV及以下的配电装置电气设备绝缘与阀型避雷器通过雷电流为5000A幅值的残压进行配合；330KV、500KV配电装置电气设备绝缘与磁吹阀型避雷器通过雷电流为10KA幅值的残压进行配合。 进线保护段的作用，要于利用其阻抗限制雷电流幅值和利用其电晕衰耗来降低雷

40、电波陡度，并通过进线段上管型避雷器的作用，使之不超过绝缘配合所要求的数值。防雷保护设备的接地对保护作用的发挥有着直接的影响，其接地电阻的大小对电力系统的安全运行有着密切的关系。 6.3 接地装置中的一般规定 接地装置的一般规定为14：1）为保证人身和设备的安全，电气设备宜接地或接零。 2）为了将各种不同用途和各种不同电压的电气设备接地，应使用一个总的接地装置。 3）如作接地装置有困难时，允许用绝缘台来维护和操作电气设备。 4）电压为1KV以下的交直流电气设备，中性点可直接接地或不接地。 5）在中性点直接接地的低压电力网中，电力设备的外壳宜采用低压接零保护，即“接零”。 6）在中性点非直接接地的

41、低压电力网中，应防止变压器高、低压绕组间绝缘击穿引起的危险。 7）电气设备的人工接地体应尽可能使在电气设备所在地点附近对地电压分布均匀。 8）设计接地装置时，应考虑到一年四季中，均能保证接地电阻的要求值。 9）在确定变电所接地装置的型式和布置时，应降低接触电势和跨步电势，使其不超过规定值。第二部分 计算书第1章 负荷计算1.1 1#、2#、3#教学楼，A、B、C座实验楼负荷计算 负荷容量： 需要系数：，同期系数：，功率因数：， 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在功率计算负荷： 根据，考虑到今后的发展，选择SCB8-630/10变压器一台。1.2 科技楼、图书馆、消防设施负荷计算 负荷容量：

42、需要系数：，同期系数：，功率因数：， 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在功率计算负荷： 根据，因为这部分为二级负荷，并考虑到今后的发展，为了增容一个等级，选择SCB8-1600/10 变压器两台。 1.3 男生宿舍负荷计算 负荷容量： 需要系数：，同期系数，功率因数， 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在功率计算负荷： 根据，考虑到今后的发展，选择S9-400/10 变压器一台。 1.4 女生宿舍负荷计算 负荷容量：需要系数：，同期系数：，功率因数：， 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在功率计算负荷： 根据，考虑到今后的发展，选择S9-400/10 变压器一台。 1.5 教职工公寓负荷计算

43、 负荷容量： 需要系数：，同期系数：，功率因数：, 有功计算负荷： 无功计算负荷： 视在功率计算负荷： 根据，考虑今后的发展，选择SCB8-1250/10 变压器一台1.6 研究生公寓楼、服务楼、食堂、等负荷计算负荷容量：需要系数：，同期系数，功率因数：，有功计算负荷：无功计算负荷：视在功率计算负荷：根据，考虑今后的发展，选择SCB8-630/10 变压器一台。表1-1 变压器选型、负载率以及负荷范围主变序号容量及型号实际容量（KVA）负载率负荷范围一号SCB8-630/10525.6983.4%教学楼、实验楼二号SCB8-1600/101570.3398.1%科技楼、图书馆三号SCB8-16

44、00/101570.3398.1%二号备用四号S9-400/10299.4674.9%男生宿舍五号S9-400/10325.4781.4%女生宿舍六号SCB8-1250/101164.9393.2%教职工公寓七号S9-630/10543.1686.2%其他注：SCB8型变压器系广东顺德特种变压器厂产品 S9型变压器系福州变压器厂产品第2章 短路电流计算本次设计一次侧采用标幺值法，二次侧采用有名值法进行短路电流的计算。假设本系统为无限大容量电力系统。2.1 T1变压器短路电流计算T1变压器： 1）高压侧：（1）, , 确定基准电流： （2）电缆线路电抗: 其等值电路为图 2-2-1： X1 K-

45、1（3）求 k-1 点的短路总阻抗及三相短路电流和短路容量： 总阻抗： 三相短路电流周期分量有效值： 其他三相短路电流： 对L较大的中、高压系统，取，则: 三相短路容量： 2）低压侧：（1）电力电缆线路的阻抗（折算到低压侧）： ， （2）电力变压器的阻抗： ,其中 （3）绘制的等值电路图如图2-2-2： X1 R1 XT RT K-2得k-2点短路时电路的总阻抗： （4）求三相短路电流周期分量有效值： （5）三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值： （注：，查表可知：） （6）三相短路容量： 2.2 T2、T3变压器短路电流计算T2、T3变压器： 1）高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同

46、，这里不再重复。2）低压侧：（1） 电力电缆线路的阻抗（折算到低压侧）： ， （2） 电力变压器的阻抗： ,其中 （3） 绘制的等值电路图如图2-2-3： X1 R1 XT RT K-2得k-2点的短路电路总阻抗为：（4）求三相短路电流周期分量有效值 （5）三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值：（注：，查表可知：） （6）三相短路电容：2.3 T4、T5变压器短路电流计算T4、T5变压器： 1） 高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再重复。2） 低压侧：（1）电力电缆线路的阻抗（折算到低压侧）：， （2）电力变压器的阻抗：，其中（3）绘制的等值电路图如图2-2-4： X1 R1

47、 XT RT K-2得k-2点的短路电路总阻抗为：（4）三相短路电流周期分量有效值为：（5）三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值为： （注：，查表可知：） （6）三相短路容量： 2.4 T6变压器短路电流计算T6变压器： 1）高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再重复。2）低压侧：（1）电力电缆线路的阻抗（折算到低压侧）：， （2）电力变压器的阻抗： ，其中 （3）绘制等值电路图为图:2-2-5： X1 R1 XT RT K-2得 k-2 点的短路电路总阻抗为：（4）三相短路电流周期分量有效值为： （5）三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值为：（注：，查表可知：） （6）三

48、相短路容量为： 2.5 T7变压器短路电流计算T7变压器： 1）高压侧短路电流及短路容量与T1变压器相同，这里不再重复。2）低压侧：（1）电力电缆线路的阻抗（折算到低压侧）：， （2）电力变压器的阻抗：，其中： （3）绘制的等值电路图如图2-2-6： X1 R1 XT RT K-2 得 k-2 点的短路电路总阻抗为：（4）三相短路电流周期分量的有效值为： （5）三相短路冲击电流及第一个短路全电流的有效值为：（注：，查表可知：） （6）三相短路的容量为：第3章 一次侧设备的选择与校验已知数据：， ， 3.1 T1变压器一次侧的设备的选择和校验3.1.1 断路器的选择与校验表3-1：VD4型真空断

49、路器技术参数额定电压Ur10KV额定电流Ir630A4s额定热稳定电流It（有效值）16KA额定动稳定电流imax（峰值）40KA额定短路开断电流Ibr40KA注：厦门ABB开关有限公司产品校验：1） 满足短路故障时的热稳定条件：须满足即可，其中因，所以满足热稳定条件。2） 满足短路故障时的动稳定条件：须满足即可。因，所以满足动稳定性条件。3） 满足分断能力要求：须满足即可。因，所以满足分断能力条件。综上：T1变压器选择上述型号断路器能满足要求。 3.1.2 高压隔离开关的选择与校验表3-2：GN19-10型户内高压隔离开关技术参数:额定电压Ur10KV额定电流Ir630A4s额定热稳定电流It（有效值）20KA额定动稳定电流imax（峰值）50KA最高工作电压Umax12KV注：沈阳高压开关有限责任公司产品校验:1） 满足短路故障时的热稳定条件：须满足即可，其中因，所以满足热稳定条件。2）满足短路故障时的动稳定条件：须满足即可。因，所以满足动稳定性条件。综上：T1变压器选择上述型号高压隔离开关能满足要求。3.1.3 接地开关的选择与校验表3-3：JN1-10（C）I型接地开关技术参数额定电压Ur10KV额定动稳定电