[毕业设计精品]全楼总降压变电所及配电系统设计

1、毕业设计1第 1 章 绪绪 论论 1.1 概述电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供必不可少的动力，又和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。因此，电力工业的发展无疑与我国的社会主义建设和实现四个现代化是有着极其密切的联系的。供配电系统是电力系统中的一个重要环节，由电器设备及配电线路按照一定的接线方式组成；它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所，使电能为国民经济和人民生活发挥巨大的作用。随着经

2、济水平的日益发展,人民生活水平的不断提高,在电力系统这一领域，人们对供配电系统提出了越来越多的要求。我国的电力建设较经济建设已成落后趋势。目前，无论在繁华的都市还是在偏远的乡镇，都要求有现代化的配电系统与之相适应.并且随着高层建筑及家用电器日益增加,都希望得到充足、可靠、合理的高质量电能。基于这一现状，国内的大，中，小型的变配电站都向着智能化的方向转变或是正在向这一方向转变，电力系统中的五遥（遥控，遥测，遥调，遥视，遥信）技术的日趋完善，就充分说明这一发展趋势的势在必行。这样一来，在变电站微机智能化的前提下，对于设置在用户端的 380v 低压配电装置的要求也就越来越高，具体表现在配电的灵活性、

3、可靠性、经济性、操作和维修的便捷性等诸多方面，相比之下操作笨拙，维修复杂，可靠性差的传统配电装置已经不能满足供配电系统中提出的越来越高的要求，必将被新一代配电装置所淘汰。本设计将本着这一出发点考虑，设计出一套适应社会经济迅速发展的新一代低压配电装置，力图实现配电装置更新换代，配合上经济建设、电力先行的特点，与国内经济发展同步伐，并与其向国外发达国家的水平靠近，使我国早日实现步入发达国家水平。1.2 设计原则按照国家标准 gb50052-95供配电系统设计规范 、gb50059-9235110kv 变电所设计规范 、gb50053-9410kv 及以下设计规范 、gb50054-95低压配电设计

4、毕业设计2规范等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：1、遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，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、安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3、近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4、全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的

5、生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。1.3 设计及步骤全楼总降压变电所及配电系统设计，是根据各个楼层的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠以及分配电能问题。其基本内容有以下几方面。1、负荷计算 全楼总降压变电所的负荷计算，是在负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变压器的功率损耗，从而求出总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、显示计算结果。2、电容补偿 按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品

6、样本选用所需无功功率补偿柜的规格和数量。3、变压器选择及变电所布置 根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及供电平面图。4、短路电流和尖锋电流的计算通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。毕业设计35、高、低压设备选择及校验 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配电设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。6、导线、电缆的选择为了保证

7、供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择时必须满足发热条件：导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。7、继电保护设计8、二次回路 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。给出二次系统接线原理图。9、防雷与接地 参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置，绘制防雷接地平面图。毕业设计4第第 2 2 章章 负荷计算负荷计算2.1 定义2.1.1、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间

8、内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。2.1.2、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2 负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计将采用需要系数法予以确定。所用公式有： 有功功率 p30= kd pe (2-2a) 无功功率 q30= p30tan （2-2b） 视在功率 s30=p30/cos （2-2c） 计算电流

9、i30=s30/un （2-2d） 32.2.1 风机泵类 查工厂供电附录表 1 取 kd=0.7，cos=0.8， p30 = kd pe =588kw q30= p30tan=588kw0.75=441kvar2.2.2 住户用电设备类 查工厂供电附录表 1 取 kd=0.7, cos=1.0，p30= kd pe =280kw q30= p30tan=0毕业设计52.2.3 电梯查工厂供电附录表 1 取 kd=0.15，cos=0.5p30= kd pe =27kw q30= p30tan=271.73=46.7kvar2.2.4 地下车库照明用电设备查工厂供电附录表 1 取 kd=0.

10、6，cos=1.0p30= kd pe =4.8kw q30= p30tan=02.2.5 路灯照明设备查工厂供电附录表 1 取 kd=1.0，cos=1.0 p30= kd pe =3kw q30= p30tan=0总的计算负荷： p30=0.95（588+27+280+4.8+3）=857.7kw s30=979.5kv.a q30=0.97（46.7+441）=473.1kvar i30=1488a 2.3 负荷计算结果 表 2-1 动力负荷计算表计算负荷 序号用电设备名称台数n设备容量（kw）需要系数 kdcostan30p(kw)30q(kvar)30s(kva)30i(a)1风机泵

11、类486400.70.80.755884412住户用电设备4000.71.0028003电梯121800.150.51.7327 46.7 4地下车库照明20.61.00 4.8 05路灯31.01.00 3 0小计857.7473.1979.51488毕业设计6第 3 章 变压器及主接线的选择3.1 变电所设计条件要求该变电所用电负荷为三级负荷，本楼楼区东侧有 10kv 高压电网。补偿前功率因数为 0.88，确定变压器台数、容量，计算补偿容量，高低压侧设备的选型、校验，导线电缆的选型、校验（包括进厂线缆、变电室至各楼层或建筑物的线缆等） ，二次接线图（包括电能测量、计量；设备必要的继电保护等

12、） ，变配电所及楼区的简单平面布置图，防雷接地等。3.2 变压器台数、容量选择 变电所低压侧的功率因数 cos” =0.88，所以对变压器低压侧进行无功补偿；低压侧补偿后的功率因数应略高于 cos=0.90，这里取 0.92；要使低压侧的功率因数由 0.8 升到 0.9，低压侧需设的并联电容器容量为： qc= p30 (arctan0.88-arctan0.92)=98 kvar 取整 qc=210kvar由 3 个型号为 bjmj0.4-70-3 电容器并联做为补偿；补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：= 900 kv.a30s变压器的功率损耗为：qt=0.06s30(2)=0.06900=

13、54 kvarpt=0.015s30(2)=0.015900=13.5 kw变电所高压侧的计算负荷为： =857.7+13.5=871.2 kw )1(30p =(473.1-200)kvar+54 kvar=327.1kvar)1(30q=930.6kva)1(30s补偿后工厂的功率因数：=/=871.2/930.60.936cos)1(30p)1(30s因此这一功率因数满足要求。毕业设计7由于对居民小区变电所油浸式变压器单台容量不宜大于 630 kv.a，因此应装两台变压器，每台容量：sn.t =(0.60.7)s30=（558.4651.4）选 s9 系列铜线配电变压器 s9630/10

14、 两台并联，变压器联结组为 dyn11。 3.3 主接线的设计原则主接线的确定是一次部分的重中之重，所以要求比较严格，并且确定下来后，一般不再有所改动。首先,对主接线的基本要求分析如下：（1）可靠性供电可靠是电能生产、分配的首要任务，主接线应满足这一要求。包括要求发生事故可能性小及发生事故后要求停电范围小，恢复供电迅速等特点。根据系统和用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会愈少或事故后影响的范围愈小，则主接线的可靠性就愈高。由于可靠性与投资经济性之间存在的矛盾，使得在主接线设计中应充分考虑各地实际情形和供电负荷对可靠性要求，即应注意以下几个问题：主接线可靠性要与

15、系统负荷及负荷对可靠度的要求相适应。负荷作用、地位不同，对供电可靠性要求也不相同，本设计的供电系统要求比较高，所以要求比较高的可靠性。为保证用户可靠供电，常需要考虑设备备用电源、备用设备、线路等，但这并不意味着简单的依靠增加设备、采用复杂的接线就能显著提高可靠性，相反在某些情况下，由于接线复杂，会导致较复杂的操作及切换程序烦琐，可能会因此引起错误操作几率上升，反而降低了可靠性；同时电力系统从可靠性计算角度可简化为有一定故障概率的元件的串并联网络，设备数量的增加在一定条件下也会引起系统供电中断可能性的增大。因而应结合设备具体参数以及运行人员运行经验、水平等多种因素全面、客观的评价主接线的可靠性。

16、（2）灵活性、方便性、适应性主接线应满足在调度、检测及发展扩建时的操作方便及运行灵活的要求，此外也要便于检修。a.调度时，要能灵活地投、且某些机组、变压器或线路，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调度要求；b.检修时，可以方便地停运检修断路器、母线及其继电保护设备，而不致过多地影响对用户的供电和电力系统的运行；毕业设计8c.扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响供电或停电时间最短的情况下，投入新机组、变压器、或线路，完成过渡方案的实施，并对一次和二次接线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尽可能做到经济合理。

17、它包括以下几方面内容：a.投资省。主接线应力求简单清晰，以节省开关电器、电压互感器和电流互感器，降低投资；要使继电保护和二次侧回路不过于复杂，以利于运行和节约二次设备及电缆的安装；要适当采用限制短路电流的措施，以便可以选择廉价的电器或轻型电器；b.占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造节约占地面积的条件；同时也应注意节约搬迁、安装和外汇等费用，经济发达的大城市这一点尤为重要；c.年运行费用少。在发电厂或变电所中要合理选择主变压器的容量和台数，以节省电能损耗等费用。（4）主接线应简单明了、运行方便使主要元件投入或切除时所得的操作步骤最少。简化接线，有利于电网自动化的实现配电网自动化、变电所无

18、人化，是现代电网发展的必然趋势，主接线形式要为这一技术的实施创造条件。（5）具有扩建的可能性由于主接线设计中，其可靠性于经济性之间往往会有较大的矛盾，因而须注意在一定程度上加以协调解决。3.4 主接线方案的确定变电所高压采用单母线、低压侧采用单母线分段接线方式，其优点是当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两段母线上的重要负荷供电。且操作方便、运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。但在高压母线或电源进线需要检修或发生故障时，整个变电所仍要停电，只能供电给三级负荷。变电所的主接线图见附录 b-1.毕业设计9第 4 章 三相短路电流，短路容量和尖

19、峰电流的计算4.1 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，

20、因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法） ，工程上常用标幺制法。4.2 短路计算架空线l=100m电源sn101010kv s963010s963030 k-2k-1380vg图 4-1 短路计算电路4.2.1 k-1 点的三相短路电流和短路容量毕业设计10计算短路电路中的元件的电抗及总电抗：电力系统的阻抗：由附录表 4 查得 sn1010型断路器的断流容量soc=500mva，因此 x1= uc12/soc =(10.5kv)2/500mva =0.22

21、电缆线路的电抗： x2= x0l=0.35(/km)5 km=1.75计算电抗： x(k1)= x1 +x2=0.22+1.75=0.62三相短路电流周期分量有效值 ik1= uc1/x(k1)=10.5kv/(1.97)=3.08ka33三相短路暂态电流和稳态电流 i= i=ik1=3.08ka三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 ish=2.55 i=2.553.08 ka =7.58ka ish=1.51 i=1.513.08 ka =4.65 ka三相短路容量 sk1=uc1 ik1=56 mv.a34.2.2. k-2 点的三相短路电流和短路容量电力系统的电抗x3= uc22

22、/soc =(0.4kv)2/500mva =3.210-4架空线路的电流 x4=x0l(uc2/uc1)2 =0.35(/km)5 km(0.4/10.5kv)2=24.510-4电力变压器的电抗：由工厂供电附录表 5 得 uk=5,因此 x5=x6= (uk%uc22)/( 100sn)=1.2610-2计算其总电抗x(k2= x3 +x4+ x5 x6=3.210-4+25.410-3+0.013/2=9.2710-3 三相短路电流周期分量有效值ik2= uc2/x(k2)= 0.4kv/(9.2710-3)=24.9 ka33毕业设计11 三相短路暂态电流和稳态电流i= i=ik2=2

23、4.9ka三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值ish=1.84 i=1.8432ka =45.8kaish=1.09 i=1.0932ka =27.1 ka三相短路容量sk2=uc2 ik2 =0.4kv24.9ka= 16.4mva33 表 42 短路计算表三相短路电流短路计算点ik)3(i)3( i)3(i3shi3sh三相短路容量（mva）k13.08ka3.08ka3.08ka7.85ka4.65ka56.0k224.9ka24.9ka24.9ka45.8ka27.1ka16.44.3 尖峰电流的计算含多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算： ipk= i30+（istin）

24、max 式（5-1）式中，i30为全部设备运行时的计算电流；（istin）max 为用电设备中起动电流与额定电流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流之差。利用公式 in=p/(ucos)a ，ist=6in34.3.1 1 和 2 号楼各单元用电设备负荷表 4-3 设备汇总表参数电梯风机、泵类住户用电设备额定电流 in/a6.826.642.5起动电流ist/a41159255.3所以尖峰电流为 ipk=135.4+（255.342.5）=348.2a4.3.2 3 和 4 号楼各单元用电设备的尖锋电流毕业设计12表 4-4 设备汇总表参数电梯风机、泵类住户用电设备额定电流6.826.66

25、3.8起动电流41159382.9所以尖峰电流为 ipk =233.8+（382.963.8）=552.9a4.3.3 路灯和地下停车场照明的尖峰电流：表 4-5 设备汇总表参数路灯地下车场额定电流 in/a4.61.8起动电流ist/a 27.310.9 ipk=11.9+（27.3-4.6）=34.6a毕业设计13第 5 章电器设备选择5.1 高压断路器的选择（1）按主要额定特性参数包括电压、电流、频率、开断电流等选择；（2）按短路条件进行动稳定、热稳定校验；（3）按承受电压能力及绝缘水平选择；（4）按环境条件，如温度、湿度、海拔等选择；（5）按各类高压电器的不同特点进行选择该变电所 10

26、kv 母线短路时，=3.08ka)3(ki由公式=630(130%)/10kv=47.29a30i3继电器保护动作时间选 1.1s，断路器断路时取 0.2s查工厂供电附录表 8，选择 sn1010i 型断路器。校验：表 51 断路器主要参数 装设地点的电气条件sn1010i/630300序号项目 数据项目数据结论1un10kvun10kv合格2i3047.29ain630a合格3ik(30)3.08kaioc16ka合格4ish 25.04kaimax40ka合格5i(3)2tima3.08*(1.1+0.2)=4 i2tt162*4=1024合格校验结果：所选 sn1010i 型是最合格的5

27、.2 10kv 侧高压隔离开关的选择毕业设计14表 5-2 高压隔离开关的选择校验表 从上表计算中可知，gn19-10/400 型隔离开关的额定值都大于实际值，所以该设备符合要求。5.3 高压电流互感器的选择电流互感器选用 lqj10 型户内环氧树脂浇注绝缘式高压电流互感器，尺寸小，性能好，安全可靠。等级为 0.5/3，0.5 级用于测量，3 级用于继电保护。额定电压为 10kv，额定电流为 100/5a。动稳定度校验 kesi1n=2250.1ka=31.8kaish=7.85ka22热稳定度校验 （kt i1n） t=（900.1） 1=81t ima=3.08ka222i式中，kes动稳

28、定倍数； kt热稳定倍数； i1n电流互感器的一次侧电流； tima般电流互感器的热稳定试验时间，t ima =1s。5.4 高压电压互感器、熔断器的选择本设计为终端变电所，不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台双圈油浸互感器，其型号为 jdj10，属户外式电压互感器，采用 v 型接法分别接在 10kv母线上，配用二个 rn 10 型限流熔断器，该产品仅作为电压互感器一次侧的短路2保护，其结构尺寸较小，熔体额定电流一般为 0.5a。最大切断电流为 17ka，最大切断容量 1000mva。5.5 10kv 避雷器选择项目实际需要值gn19-10/400电压10kv10kv电流47.29a40

29、0a电流动稳定4.16ka75 ka热稳定t ima=6.642i25.8毕业设计15变电所选用 fs-10 型避雷器，选两组分放在 10kv 母线上，与电压互感器供用一个间隔。5.6 低压电流互感器的选择低压侧选 lmzj1-0.5 树脂浇注绝缘支柱母线式电流互感器。表 5-3 低压电流互感器的选择校验表额定二次阻抗型号额定电压kv额定电流比级次组合0.5级1级3级d级一秒热稳定倍数动稳定倍数lmzj1-0.50.51250/50.5/d125.7 低压断路器的选择低压侧选 dw16-1500 低压短路器表 5-4 低压断路器的选择校验表5.8 低压熔断器的选择5.8.1 1 和 2 号楼各

30、单元配电室的熔断器的选择：熔体额定电流 in.fei30=135.4a还应该躲过尖锋电流 in.fekipk(取 k=0.4)feni.in.fekipk =0.4348.2=139.3a 项目实际需要值dw15-1500电压0.4kv0.4kv电流1367.4a1500a断流能力24.9ka50 ka毕业设计16因此查工厂供电附录表 10-1.可选 rto-200 型熔断器 ，即 in.fe =200a,而熔体选 in.fe =200a校验熔断器查工厂供电附录表 10-1，得 rto- 200 型的熔断器保护的ioc=50ka=i(30)k=24.9ka)3(i其断路能力满足要求熔断器只做短

31、路保护用。因此导线和熔断器保护的配合条件为 in.feial1.5,现in.fe =200a 1.5206a,=309a，ial =206a 已求出，所以 in.fe =24.9ka, )3(i其断流能力满足要求。熔断器只依短路保护用，因此导线和熔断器保护的配合条件为 in.feial1.5,现in.fe =200a 1.5247a=370a，ial =247a 已求出，所以 in.fe 370a,故满足熔断器保护与导线的配合要求。5.8.3 路灯和地下停车场照明熔断器的选择熔体额定电流：in.fei30 =11.9a还应躲过尖峰电流 in.fe (取 k=0.6)feni.pkkiin.fe

32、kipk =0.634.6=20.76a故查工厂供电附录表 10-1，可选 rto-100 型的熔断器，即=100a,而熔fdni.体选 in.fe =30a熔断器只作断路保护用，因此导线与熔断器保护的配合条件为：in.fe1.5 ial，ial =25，现 in.fe =30a986.1mm2。中性母线截面选 606所以选用 lmy-3（12510）+1（606）型矩型硬铝母线a 按最大长期工作电流校验。查表得 12510=1250 mm2水平放置环境温度为25时允许载流量为 ip=2089a i30=1367.4a所以选用 lmy-3（12510）+1（606）型矩型硬铝母线b 校验热稳定

33、取短路动作保护时间=0.6s 由表得 c=87a mm2=0.6skt/simaktt故 =24.9ka=248 mm2 mina(3)iimatc0.6 87a/mm2 ss由于母线实际截面 a=12510=1250 mm2 ,因此该母线满足热稳定度要求。minac 校验动稳定：档距为 l=900mm,档数大于 2，相邻两相母线的轴线距离 a=160mm因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为： =1.73i(3)2.l/a.10-7 =2041n(3)f毕业设计20母线在作用下的弯曲力矩为(3)f=183.7n.mm(3)10fl母线的截面系数为 w=b2h/6=1.6675103m故母线

34、在三相短路时所受的应力为=m/w=11mpac而硬铝母线的允许应力为 70 mpa11mpa故动稳定满足要求。6.3 到 1 井楼 1 单元配电室的引线=135.4a，=135.4a。取=206a，温度为 35时，满足发热条件，30iali30iali=704a2mm 中性线截面的选择：0.5=35 取=35。0a0a4a2mm0a2mm保护线截面 ape 的选择：由于35 ， 0.5=354a2mmape4a2mm所选导线型号表示为： 500(370135pe35)blx校验：查工厂供电附录表 15，钢芯铝线最小截面为 25，min 2mm4a4a满足要求。到 1 号楼 2 单元和到 2 号

35、楼 1，2 单元的配电室选线同上。6.4 到 3 井楼 1 单元配电室的引线 i30=233.8a 。选500 型钢芯铝线。iali30=233.8a。blx选 ial=247a，温度为 35时，满足发热条件，因此 a4=952mm 中性线 a0的选择：按 a00.5a4=502mm 保护线截面 ape 的选择：由于 a450， =0.5 a4=502mmape2mm所选导线型号可为：500(395150pe50)blx校验：查工厂供电附录表 15，钢芯铝线最小截面积为25，a4=95a4 min，2mm2mm满足要求。毕业设计21到 3 号楼 2 单元和到 4 号楼 1，2 单元的配电室选线

36、同上。6.5 车库和路灯线的选择i30=11.9a 按发热条件选择导线截面 ，ial =25a i30 =11.9a由表得 blx 的截面为 2.5 mm2 =2.5 mm2 =2.5 mm2 0aape所以选 blx-500-（32.512.5pe2.5）铝心橡皮绝缘线。毕业设计22第第 7 7 章章 变电所继电保护的设计变电所继电保护的设计7.1 概述供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。往往造成严重后果，并伴随着强烈的电弧、发热和电动力，使回路内的电气设备遭受损坏。长期过负荷使设备绝缘老化；一相断线易引起电动机过负荷。为了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要

37、装设继电保护装置。为了使继电保护装置能准确地及时完成上述保护任务，在设计和选择继电保护装置时，一般应满足选择性、快速性、灵敏性、可靠性四个基本要求。7.2 继电保护的优化配置及整定原则继电保护的设置与系统的运行方式密切相关，所以继电保护的优化配置要以系统的主要或经常采用的运行方式为主，并兼顾系统故障后或因停电检修时而转换成其它运行方式。为了保证可靠性，供电系统中任何一台设备，任何一段线路都必须具有双重及以上的保护。在保证选择性方面，以保证主保护的选择性为主，并兼顾后备保护的选择性。在保证快速性方面，以保证主保护的快速性为主，并兼顾后备保护的快速性，即使后备保护的快速性尽量提高。在保证灵敏性方面

38、，以保证主保护和近后备保护的灵敏性为主，并兼顾远后备保护的灵敏度，若远后备保护的灵敏度过低，也可放弃远后备保护。7.3 变电所继电保护设计7.3.1 10kv 电力线的保护 10kv 电力线设置过电流和限时速断保护。 (1)动作电流： iop=krelkwil.max/krelki 式（7-1） 式中，可靠系数，一般取 1.3；relk 继电器接线系数，取 1；wk 继电器的返回系数，取 0.8；rek 电流互感器的变流比，取 20；ik毕业设计23 线路的最大负荷电流。maxli=2i30=21367.4=2734.8amaxli故 iop=1.312734.8/0.820a=222.2a

39、(2) 灵敏度校验：sp=kwi(2)k.min/ ki iop1.5 式（7-2）式中，i(2)k.min线路末端 k2 的最小两相短路电流。由前面的短路电流计算可知，最小短路电流 i(2)k.min =0.86624.9=21.6ka，则sp =121600/20222.2=4.91.5由此可见，整定的动作电流满足保护灵敏度的要求。(3) 动作时间：=+0.5s=1.5sopt topt式中，变压器过流保护的动作时间。 topt图 71 电流速断保护原理图7.3.2 限时速断保护的整定计算iiacka1ka2kskm信号yrqfqf+ta1ta2毕业设计24图 72 过电流保护原理电路图(

40、1)动作电流：由前面计算的短路电流可知，母线末端最大三相短路电流为 24.9ka，则速断电流为： iop=krelkwil.max/ki 式（7-3）故 iop1.3124.9/20ka=1.6ka(2)灵敏度校验： sp =kw i(2)k.min / ki iop1.52 式（7-4）式中，限时速断的动作电流；opi10kv 母线上的最小两相短路电流。)2(minki由前面短路电流计算可知，10kv 母线上的最小二相短路电流为3.080.866=2.67ka，则：sp =12.67/201.6=0.081.5不合格即进线的限时速断保护的灵敏度不够，此时，限时速断的动作电流再改作下式整定，以

41、保证限时速断能可靠地动作。即iiacka1ka2ktkskm信号yrqfqf+ta1ta2毕业设计25iopi(2)k.min /1.5 =2.67/1.5 =1.78 ka(3)动作时限：top =0.5 s7.3.3 变电所主变压器保护变电所主变压器保护设置瓦斯保护、过流保护、过负荷保护。主变压器选用的是两台 10/0.4kv、容量均为 630kva 的变压器，连接组为 dyn11。其高压侧继电保护用电流互感器变流比为 100/5。7.3.4 变压器的过电流保护为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备保护，变压器还必须装设过电流保护，对于单侧电源的变压器，过电流保护安装

42、在电源侧，保护动作时切断变压器各侧开关。过电流保护的动作应按躲过变压器的最大工作电流整定。(1)过电流保护的动作电流整定：取 krel=1.3，kw=1，kre=0.8，ki=100/5=20， il.max=2i1n.t=2630kva/（10 kv）=72.7a3式中，i1n.t变压器的额定一次电流。故其动作电流 iop =krelkwil.max/kikre=1.3172.7/0.820a=5.9a动作电流整定为 6a(2)灵敏系数校验： 变压器二次侧母线在最小运行方式下发生两相短路时，电流0.866=0.86624.9ka=21.6ka,换算到一次侧电流为2ki =21.60.38/1

43、0=0.82kamin ki因此 sp=kwik.min/ki iop=6.81.5由此可见，整定的动作电流满足保护灵敏度的要求。(3)动作时间整定为 1.0s。 7.3.5 主变压器的过负荷保护变压器过负荷大都是三相对称的，所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方式，经过一定延时作用于信号，保护装置的动作电流按躲过变压器额定一次电流整毕业设计26定。(1)过负荷保护动作电流的整定：iop = krel i1n.t / ki 式（7-5）式中，可靠系数，取 1.3；relk 电流互感器变流比；ik 变压器的额定一次电流。tni1故动作电流为=1.372.7a/200.8=5.9aopi(2)动作

44、时限整定：变压器过负荷保护的动作时限一般取 1015s，这里取=10s。opt图 73 过负荷保护电路7.3.6 瓦斯保护瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本ikaks信号qf+ta+ktqs毕业设计27的保护装置。按 gb5006292 规定，800kva 及以上的一般油浸式变压器和400kva 及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油

45、而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作” 。 当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器） ，同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器） ，这称之为“重瓦斯动作” 。 如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。本设计的瓦斯保护动作时间如下:重瓦斯：0.8m/s 时动

46、作于跳闸轻瓦斯：300cm 时动作于信号3毕业设计28图 75 变压器瓦斯保护原理图7.3.7 0.4kv 母联保护0.4kv 母联保护设置限时速断保护，它可作远离变压器的一段 0.4kv 母线的保护，也可作该段该母线上的所有出线的后备保护。但更主要的是有了这限时速断保护，当远离主变压器的一段母线发生故障时，0.4kv 母联开关 7qf 跳闸，切除该段母线，而不影响另一段母线进的继续供电，提高了供电的可靠性。7qf 上的限时速断主要是保护远离主变压器的一段 0.4kv 母线，又由于 0.4kv出线都要设置速断保护或无时限的过流保护，所以(1)动作电流：=/1.5 式（7-6）opi)2(min

47、ki故 =0.86624.9/1.5=14.4kaopi式中，0.4kv 母线的最小二相短路电流，1.5 为灵敏系数。)2(minki(2)动作时间： =0.5sopt该整定方法称为“逆向整定”法。这种方法能保证 0.4kv 母线短路时，母联保护能可靠地动作，且无须作灵敏度的校验。a n nkmr xbksakgqktqfqsnyr2143qf重瓦斯 信号轻瓦斯 信号12341234a毕业设计29毕业设计30第 8 章 二次回路8.1 概述变电所的二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路，亦称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。二次系统在供电系统

48、中虽是其一次系统的辅助系统，但它对一次电路的安全、可靠、优质、经济地运行有着十分重要的作用，因此必须予以充分的重视。8.2 二次回路的接线原理图接线图是用来表示成套装置或设备中各元件之间的连接关系的一种简图，主要用于二次回路的安装接线、线路检查、维修和故障处理。在供配电系统中，用来表示继电保护、监视和测量仪表以及自动装置的工作原理的电路图叫做原理接线图，原理接线图可归总式和展开式两种方式绘制。8.2.1 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路，是指控制（操作）高压断路器分、合闸的回路。高压断路器的信号回路，是用来指示一次回路电路设备运行状态的。图 8-18.2.2 10kv 线路测量及

49、保护回路10kv 线路的二次回路接线，往往将控制、信号、保护和测量设备与一次接线装在同一台高压开关柜上。图 8-28.2.3 变压器的控制和信号回路当变压器内部发生轻微故障时，气体继电器 kg 的上触点 kg1-2 闭合，动作于报警信号。当变压器内部发生严重故障时，气体继电器 kg 的下触点 kg3-4 闭合，经中间继电器 km 动作于断路器 qf 的跳闸线圈 yr，同时通过信号继电器 ks 发出跳闸信号。图 8-3毕业设计31bcbcbfk1k1crr4whsbkmkl1klkoqf2kl2gnr18511914166713151210rdr2kliuqf1yrr3kl3kr51319 17

50、qffukoyokofu熔断器自动合闸，防跳手动合闸手动跳闸灯光信号自动跳闸闪光信号自动合闸闪光信号手动合闸灯光信号手动跳闸，防跳事故自动跳闸事故跳闸发生信号断路器合闸线圈回路sa（+）（-）（+）图 8-1 断路器的控制回路和信号回路sa控制开关 bc小母线 bf闪光母线 kl防跳继电器 km中间继电器 ko合闸接触器 yo合闸线圈 yr跳闸线圈 bas事故音响小母线 k继电保护触点 k1闪光继电器 sb实验按钮毕业设计32s2ta1s1pj1pj2电流测量回路s2ta2s1pj1pj2pas2ta3s1ka1yr1ka1i kas2ta4s1ka2yr2ka2i ka2wv(a)ws(b)

51、wv(c)pj1pj1pj2ws(a)ws(c)rdgnr1r2qfqf1342信号回路电压测量回路过电流保护回路图 8-2 高压线路二次回路展开式原理图毕业设计33qsqftqkyrn1234qfa1234kmrxbkskga1234轻瓦斯信号重瓦斯信号an图 8-3 变压器瓦斯保护的原理接线图t电力变压器 kg气体继电器 ks信号继电器 km中间继电器 qf断路器 yr跳闸线圈 xb切换片毕业设计349.1 所址选择的一般原则(1) 尽量接近负荷中心，以降低备电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。(2) 进出线方便，特别是要便于架空进出线。(3) 接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所

52、和高压配电所。(4) 设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。(5) 不因设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时， 应有防震和隔热的措施。(6) 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。(7) 不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻。(8) 不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不应设在有火灾危险环境的正上方或正下方。当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准 gb50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。(9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。9.2 总体布置要求(1

53、) 便于运行维护和检修有人值班的变配电所，一般应设值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且有门直通。如值班室靠近高压配电室有困难时，则值班室可经走廊与高压配电室相通。值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端,低压配电装置到墙的距离不应小于 3m.主变压器应靠近交通运输方便的马路侧。条件许可时，可单设工具材料或检修间。昼夜值班的变配电所，应设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排水设施。(2) 保证运行安全值班室内不得有高压设备。值班室的门应外开。高低压配电室和电容器室的门毕业设计35应朝值班室开，或外开。油量为 100kg 及以上的变压器应装设在单独的变压器室内。

54、变压器室的大门应朝马路开，但应避免朝向露天仓库。在炎热地区，应避免朝西开门。变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。高压电容器组一般应装设在单独得房间内；但数量较少时，可装设在高压配电室内。低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，以装设在单独的房间内。所有带电部分隔墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有关规程的要求，以确保运行安全。(3) 便于进出线如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。考虑到变压器低压出线通常是采用矩形裸母线因此变压器的安装位置（户内式变电所）即为变压器室，宜靠近低压配电室。(4) 节约土地和建筑费用值班室可与低压配电室合并，这时低压

55、配电室面积应适当增大，以便安置值班桌或控制台，满足运行值班的要求。高压开关柜不多于 6 台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低压屏的间距不得小于 2m。不带可燃油的高低压配电装置和非油浸电力变压器，可设置在同一房间内。具有符合 ip3x 房户等级外壳的不带可燃性油的高低压配电装置和非油浸电力变压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。周围环境正常的变电所，宜采用露天或半露天变电所高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。(5) 适应发展要求变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。高低压配电室内均应留有一定数量开关柜（屏）的备用位置。既要考虑到变电所留有扩展的余地，又要不

56、妨碍工厂或车间今后的发展。9.3 平面布置图见附录 b-2。毕业设计36第第 1010 章章 接地装置与防雷保护接地装置与防雷保护10.1 变电所防雷装置 （1）避雷针 为防止直击雷对变电所电气设备、线路及建筑物等的侵害，变电所装有避雷针。避雷针高于被保护设备，并具有良好的接地，所以能起到保护作用。变电所防雷保护的避雷针接地线与保护接地线在土壤中距离大于 3000mm，防止雷击时电流在接地装置上产生的高电位对被保护建筑物和配电装置及接地装置进行“反击闪络” 。 （2）避雷器 10kv 装设的避雷器主要是保护主变压器的，以免雷电过电压沿高压线路侵入变电所，击毁变压器。为此要求避雷器靠近变压器安装

57、，且一端与被保护设备并联，另一端接地，放电电压低于被保护设备的绝缘水平。它当感应雷(雷电波)入侵设备时，避雷器首先被击穿并对地放电，从而使电气设备受到保护。本设计的阀式避雷器至 310kv 变压器的最大电器距离为 15m。10.2 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

58、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。10.3 接地装置的初步方案接地电阻应满足以下条件：毕业设计37re4查表可得，砂黏土的电阻率 =100m由 re(1)=/l 可得：单根钢管接地电阻 re(1)=100/2=50，根据red (1)/re=50/4=12.5,考虑到管子之间的电流屏蔽效应，初选 15 根直径 50mm 长2m 的钢管作接地体，以 n=15 和 /l=5m/2m=2.5 查表（取 n= 10 和

59、 n=20 在/l=2.5 的e 值的中间值）可得 e=0.66，n= re(1)/e=50/0.664=19，考虑到对称布置选 20 根，故采用长 2m，50 的钢管 20 根，沿变电所环行布置，管距 5m 垂直打入地下，管顶离地 0.6m，管间用 40mm4mm 的镀锌扁钢。接地电阻的验算：r=50/(200.66)=3.79满足 re4 的要求毕业设计38第第 1111 章章 结论结论与展望与展望11.1 结论 本设计是科技大学中区高职楼变电所的设计，主要完成了以下工作： （1）对变电所的负荷进行了统计，并按需要系数法进行了负荷计算，此方法比较简单。根据计算结果进而对所需的主变压器进行了

60、选择。 （2）对变电所的运行方式进行了分析，并根据高职楼的实际情况选择了适合该所的运行方式，即一路运行一路备用的运行方式。 （3）采用欧姆法对短路电流的做了计算，分析了计算短路电流的目的以及发生短路对供电质量的影响，根据短路电流计算结果，对电气设备进行了选择。 （4）设计了变电所的继电保护装置，并对其做了校验。 （5）设计了变电所的防雷系统。 设计 10kv 变电所是比较复杂的，涉及到现场的每一件设备都需要严格的选择，有时候虽然在理论上符合，但在现场就不一定适合，所以是否能符合实际情况还需进一步的验证。因此本次毕业设计只是对工程设计的一个初步了解，培养一种工程设计的思维方法。只是对 10kv