某冶金机械厂总降压变电所附配电系统设计

1、某冶金机械厂总降压变电所及配电系统设计二、生产任务及车间组成1、本厂产品及生产规模本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻造、铆焊、毛坯件为主体，生产规模为：铸钢件 1万件、铸铁件 3千吨、锻件1千吨、铆焊件2千5百吨。2、本厂车间组成（1）铸钢车间；（2）铸铁车间；（3）锻造车间；（4）铆焊车间；（5）木型 车间及木型库；（6）机修车间；（7）砂库；（8）制材场；（9）空压站;（10）锅炉房；（11）综合楼；（12）水塔；（13）水泵房；（14）污水 提升站等。三、设计依据1全车间各车间负荷计算表如下：2、供用电协议工厂与电业部门所鉴定的供用电协议主要内容

2、如下：（1）工厂拟从电业部门某220/35千伏变压所，用35千伏双回架空线引 入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源不 并列运行，该变电所距厂东侧 8公里。（2）供电系统短路技术数据系统运行方式短路容量说明最大运行方式sfhx = 200兆伏安最小运行方式SdU =175兆伏安供电系统如图()(3) 电业部门对本厂提出的技术要求 区域变电所35千伏配出线路定时限过流保护装置的整定时间为2秒,工厂“总降”不应大于1.5秒； 在总降压变电所35千伏侧进行计量； 本厂的功率因数值应字0.9以上四、本厂负荷性质本厂为三班工作制，最大有功负荷年利用小时数为6000小时。属于二级负荷。五

3、、本厂的自然条件1、气象条件(1) 最热月平均最高温度为30C；(2) 土壤中0.71米深处一年中最热月平均温度 20C；(3) 年雷暴日为31天；(4) 土壤冻结深度为1.10米；(5) 夏季主导风向为南风2、地质及水文条件根据工程地质勘探资料获悉，厂区地址原为耕地，地势平坦， 地层以砂质粘 土为主，地质条件较好，地下水位为2.85.3米。地耐压力为20吨/平方米。六、设计任务及设计大纲1总降压变电站设计（1）主结线设计。（2）短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护的需要确定短路计算 点，计算三相短路电流，计算结果列出汇总表。（3）主要电气设备选择：主要电气设备的选择，包括断路器、隔离开关

4、、 互感器、导线截面和型号等设备的选择和校验。选用设备型号、数 量汇成设备一览表。（4）主要设备继电保护设计：包括主变压器、线路等元件的保护方式选 择和整定计算。（5）配电装置设计。（6）防雷、接地设计。2、车间变电所设计根据车间负荷情况，选择车间变压器的台数、容量，以及变电所位置的原 则考虑。3、厂区10千伏配电系统设计根据所给资料，列出配电系统结线方案，经过详细计算和分析比较，确定最优方案。七、设计成果1设计说明书内容包括设计过程中涉及的计算、 选择、整定等的具体过程，并附有必要 的计算表格。2、设计图纸（1）总降压站电气主结线单线图。（2）主变压器保护原理接线图。（3）进线断路器控制及保

5、护原理图。第一章负荷系统计算一 负荷计算的意义及方法计算负荷是供电系统设计的基础，负荷计算的的目的是确定供电系统的最大 负荷（也称计算负荷）。它是选择供电系统变压器，导线以及开关等电气设备的 依据。企业进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备的安装容量， 这些用电设备品种多，数量大，工作情况复杂。估算的准确程度，影响工厂的电 力设计的质量，如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有 色金属，增加初投资和运行管理工作量，特别是由于工厂是国家电力的主要用户。 不合理的工厂电力需用量是作为基础的国家电力系统的建设，将给国民经济建设带来很大的危害。如估算过低，又会使工厂投入生产

6、后，供电系统的线路及电气 设备由于承担不了实际电流而过热，如加速绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正确可靠运行。确定全厂的计算负荷的方法很多，需要系数法是最常用的一种，即先从用电 端求逐级起往电源方向计算，首先按照需要系数法求得各车间低压侧有功及无功 计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，既得车间变电所高压侧的计算负荷。其次是将全厂各车间高压侧负荷相加（如有高压用电设备，也加上高压用电设备的计算负荷），同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同 时系数，便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷，然后考虑无功功率的影响和 总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就

7、是全厂的计算负荷式中P 30 i、Q30i为各用电组一、用电设备组的计算负荷， 是指用电设备组 从供电系统中取用的半小时最大符合 P30 ,用电设备组的设备容量Pe是指用电设 备组所以设备的额定容量PN只和即巳=7 PN用电设备组的有功计算负荷应为30Pee WL式中Pe为设备容量，令 t Pe=©，Kd就称为需要系数。实际上，需要系数还与操作人员的技能及生产等多种因素有关。由上式可知需要系数的定义为：Kd= P30/ P e由此可得较需要系数发的确定三相用电设备组有功计算负荷的基本公式为30 = K d P e在求出有功计算负荷P30后，可按下列各式分别求出其余的计算符合无功计算符

8、合Q30 = P 30 tan tan一对应于用点设备组cos的正切值视在计算符合S 30 = P 30 /cos计算电流 I 30=S30/3UnUn额定电压对单台电机，白炽灯，电热设备，电炉变压器等，设备的额定容量的值就是计算负荷，即:e= P对单台反复短时工作制的设备末期额定容量均作为计算符合，不过对于吊车，如Jc工25%，电焊机Jc工100%则相应的换算为25%或 100%勺设备容量。对多组用电设备的符合计算则应采用以下步骤： 将用电设备分组，求出各用电设备的总额定容量。 查出各组用电设备响应的需要系数及对应的功率因数则：P30 .1 = K d .1 P NQ30 .1 = P 30

9、 .1 tan 1P30 .2 = K d .2 P N 2Q30 .2 = P 30 .2 tan 2于是30 = Ro.i30 =二 Q30.i30 = . P30Q30的计算负荷 用需要系数法求车间或全厂计算符合时，需要在各级配电点乘以同时系数K, Ku取值一般为0.850.95，但是他们的连乘积建议不小于0.8，由于愈趋向电流端，负荷愈平稳，所以对应的Ku也愈大，根据以上负荷计算的原则，得到负荷计算表如表1由工厂各车间设备进行工厂负荷统计得计算负荷具体如下表:用电名称设备容量需用系数功率因数计算负荷负荷车间号、KVAKdCos/有功功率Kw无功功率Kvar视在功率KVA类型NO.1铸钢

10、车间20000.400.658009361231I类NO.2铸钢车间10000.400.70400408571I类砂车1100.70r o.6o77102.4128小计1110477510.4699NO.3铆焊12000.300类#1水泵房280.750.80211528小计1228381728827NO.4空压站3900.850.75332292442n类机修车间1500.250.65385769锻造车间2200.300.6566100120:木型车间185.850.350.606587108制材场200.280.60679综合楼200.901.0018018小计9

11、85.85525543324NO.5锅炉房3000.750.80225169281n类仓库88.120.300.65263140污水提升站140.650.809711r 2#水泵房280.75r o.8o211626小计430281223359千伏 高压 负何电弧炉2*12500.900.87225012832590I类r工频炉2*3OO0.80r o.9148023532空压机2*2500.850.90425264500小计3600315517773621总计9353.855646.24712.27336.7刀 Qo.i =4712.2 Kvar由以上电力负荷统计表可得：刀 Ro.i =56

12、46.2Kw取K刀p=0.92K刀f0.95贝U有 有功功率 P30=Klp 刀 Pao.i =0.92 X 5646.2 = 5194.4 Kw无功功率 Q30=KqE Qo.i =0.95 X 4712.2 = 4476.6 Kvar视在功率 S30= P0 - q3o =6857.4 KVA功率因数 Cos 为=Ro/S3°=5194.4/6857.4=O.76第二章功率因数补偿和变压器选择在工厂系统中，绝大多数用电设备都具有电感的特性，这些设备不仅需要 从电力系统中吸收有功功率，还要吸收无功功率，以产生这些设备正常工作所 必要的交变磁场，然而在输送有功功率一定的情况下，无功功

13、率增大，就会降 低功率因数，因此功率因数是衡量工厂供电系统电能利用程度及电气设备使用 状况的一个具有代表性的重要指标。根据该工厂的实际设计要求，工厂功率因数补偿采用集中补偿为主，对其 他电气设备采用就地补偿。一功率因数的分析对于新厂，在最初设计时，补偿容量可按下式确定Qc =P3o （ tan 为一tan 为）tan为一补偿前平均功率因数角 Cos/对应的正切值 tan为 补偿后功率因数角tan为对应的正切值 P3o 设计时求得的平均负荷（KW由于Cos/ = 0.76达不到电业部门对本工厂用电的要求，故要在变压器的低压侧进行无功补偿，这里我取Cos/' = 0.93。要使低压侧功率因

14、数由0.76提高到0.93低压侧需装设的并联电容的容量为Q c =P30 ( tan /- tan /')=2389.2 Kvar补偿后变电所低压侧的视在计负荷为S30 = Jp3： +(Q30 _Qc 丫 =5598.2 KVA变压器的功耗为？ PT" 0.015S30(2)=0.015 X 5641.5=83.973 Kw Q" 0.06S3o（2）=0.06 X 5641.5=335.9 Kvar变电所高压侧的计算负荷为P 3°（2）=Ro + P=5278 KwQ3o（2）=（Q30 Q）+ Q=2423.3KvarS30（2） = y'P

15、32（2）+Q30（2）=5807.7 KVA补偿后工厂的功率因数为Cos厂=Ro（2）/S3o（2）=0.908二变压器的选择2. 1变压器的分类变压器分类方法比较多，按功能分有升压变压器和降压变压器；按相数分有单相和三相两类；按绕组导体的材质分有铜绕组变压器；按冷却方式和绕组绝缘分有油浸式、干式两大类，其油浸式变压器又有油浸自冷式、油浸风冷式、油浸水冷 式和强迫油循环冷却方式等，而干式变压器又有绕注式、开启式、冲七式（SF6）等；按用途分又可分为普通变压器和特种变压器。2. 2变压器台数的确定在选择变压器时，应选用低损耗节能型变压器，如S9系列或S10系列。变压器需安装在楼内时，则应选择干

16、式变压器。在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场所，应选择密闭型变压器或防腐蚀型变压器。变压器台数的选择应考虑下列原则：（1）满足用电负荷对可靠性的要求。在有一、二级负荷的变电所中，宜选择 两台主变压器，当在技术经济上比较合理时，主变压器也可选择多于两 台。二级负荷一般选择一台主变压器，如果负荷较大时，也可选择两台 主变压器。（2）对负荷变化较大宜采用经济运行方式的变电所，应选择两台变压器。（3）在选择变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有扩展增容 的余地。2. 3器容量确定1、单台变压器容量的确定单台变压器的额定容量Sn应能满足全部用电设备的计算负荷 Sc,留有余量， 并考虑变

17、压器的经济运行，即：Sn=（1.151.4）Sc工厂车间变电所中，单台变压器容量不宜超过 1000KVA对装设在二层楼以上的干式变压器，其容量不宜大于 630KVA2、装有两台变压器容量的确定任意一台变压器容量Sn应同时满足下列两个条件： 当任意一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60%70的要求。Sn= (0.60.7 ) Sc 任一台变压器单独运行时，应能满足全部一、二级负荷Sc( I +n)的需要Sn>Sc( I +n)35KV主变压器的选择型号额定容量/KVA额定电压/Kv损耗/W阻抗电压(%)联结组别尺寸/mm长X宽X高咼压低压空载负载7.5Yd113100 X 2230

18、X 3520SZ763003510.582004100010kv车间变压器的选择(1) 一号车间变压器的选择N0.1和N0.2为二类负荷且容量都大于或接近1000KVA所以要考虑装设两台变压器选择方法每台变压器的容量Sn.t应满足以下两个条件： 任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷S30的大约60% 70%勺需要，即Sn.t= (0.60.7 ) S30 任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即故有主变的容量 Sn.t= (0.60.7 )X 1273=738 861 KVA即选择两台型号为SL7-800/10(2) 二号车间选择两台型号为SL7-500/10(3) 三号车间

19、变电所主变压器的选择根据Sc=824.8KVAR设计要求三号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择 即选择变压器的型号为 SL7-1000/10变压器一台。(4) 四号车间变电所主变压器的选择根据Sc=721.07KVAR设计要求四号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为 SL7-800/10变压器一台。(5) 五号车间变电所主变压器的选择根据Sc=393.67KVAR设计要求五号车间变电所设置一台变压器，按总容量的选择即选择变压器的型号为SL7-400/10变压器一台。各车间变压器型号列表额定电压联损耗/W车间额定容量/KV结阻抗电型号编号/KVA组空压(%)咼压低压

20、负载别载N0.1S9-800/1080060.4Yyn140075004.5N0.2S9-500/10500120062004.5N0.3S9-1000/10100001700103004.5N0.4S9-800/1080080043004N0.5S9-400/1040080043004第三章变电所位置及变电所主接线的选择变配电所类型的选择本厂为大型企业所以要设总降压变电所和车间变电所选择原则根据 尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色 金属消耗量 进出线方便，特别是便于架空线进出 接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所 设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高压

21、成套配电装置的运输 不应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 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 应符合国标GB50051992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定二、接线图的意义和目的表示电气设备的元件与其相互连接顺序的图称为接线图，接线图分为两 类：即二次接线图及主接线图。主接线图表示电能与电源的分配的用户的主要电路，在此图上应表示出所有的电气设备，有时更好的说明电力系统的工作，也列入二次接线的元件。一般来说，主接线图只表示电气装置的相连线因为三想交流电力装置中的所有三相连接方法是相同的，所接的电气设备也一样，这种图称为

22、单线图，三、高压线路的接线方式工厂的高压线路有放射式、树干式和环形式等基本接线方式，由于放射式线 路之间互不影响，因此供电可靠性高， 而且便于自动装置，但是高压开关设备用 得较多，而且每台高压断路器必须装设一个高压开关柜，从而使投资增加，而且这种放射式线路发生故障或检修时，该线路所供电的负荷都要停电。其他两种接线方式都各有优缺点，根据该厂实际情况需要，这里的高压部分选择放射式较为合适，低压部分也选用放射式接线方式，这样总的主接线图确定为放射式。2.1对工厂变电所主接线的要求（1） 安全 主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求，能充分 保证人身和设备的安全。（2）可靠 应满足用电设备对供电

23、可靠性的要求。（3）灵活 能适应各种不同的运行方式，操作检修方便。（4）经济 在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单、投资少、运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属消耗量。2.3工厂变电所常用主接线工厂变电所常用主接线按其基本形式可分为三种类型（1）线路-变压器组单元接线；这种接线的优点：接线简单，所用电气设备少，配电装置简单节约了建设投资。缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全不停电,可靠性不高。使用范围：适用于小容量三级负荷、小型工厂或非生产性用户。单母线接线；它可分为单母线不分段接线和单母线分段接线单母线不分段接线当只有一路电源进线时，常用这种接线优点：线路简单

24、清晰使用设备少，经济性好。操作人员发生误操 作可能性少。缺点：可靠性灵活性差。使用范围：可用于对供电连续性要求不高的三级负荷用户，或有备 用电源的二级负荷用户。单母线分段接线当有双电源供电时，常采用高压侧单母线分段进线优点：供电可靠性高，操作灵活，除母线故障检修外，可对用户可对一、连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍用50%左右的用户停电。使用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段进线,二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高 了单母线用断路器分段接线的供电可靠性。桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座 桥。主要有内桥式接线和外桥式接线。 断路

25、器跨在进线断路器的内 侧，靠近变压器，称为内桥式接线，若断路器跨在进线断路器的外 侧，靠近电源侧，称为外桥式接线。桥式接线的特点（1）接线简单 高压侧无母线，没有多余设备（2） 经济由于不需设母线，4个回路只用了 3只断路器， 省去了 12台断路器，节约了投资。（3）可靠性高 无论那条回路故障或检修，均可通过倒闸操作迅 速切除该回路，不致使二次侧母线长时间停电。（4） 安全每台断路器两侧均装有隔离开关，可行成明显的断 开点，以保证设备安全检修。（5） 灵活操作灵活，能使用多种运行方式。使用范围：对工厂35KV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器 时，一般采用桥式接线。第四章短路电流的

26、计算、短路的原因短路发生的主要原因是电力系统中电器设备载流导体的绝缘损坏。 造成绝缘 损坏的原因主要有设备绝缘自然老化，操作过电压，大气过电压， 绝缘受到机械 损伤等。运行人员不遵守操作规程发生的误操作， 如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆除地线合闸等；或鸟兽跨越在裸露导体上，这些也是引起短路的原因、短路的危害发生短路时，由于短路回路的阻抗很小，产生的短路电流较正常电路大数十 倍，可能高达数万安培甚至数十万安培。同时，系统电压降低，离短路点越 近电压降低越大。三相短路时，短路点的电压可降低到零。因此，短路将造 成严重危害。1短路产生很大的热量，导体温度升高，将绝缘损坏。2、短路产生巨大的电动力

27、，使电气设备受到机械损伤坏。3、短路使系统电压严重降低，电器设备正常工作受到破坏。例如异步电动 机的转矩与外施电压的平方成正比，当电压降低时，其转矩降低使转速 减慢，造成电动机过热烧坏。4、短路造成停电，给国民经济带来损失，给人民生活带来不便。5、严重的短路将影响电力系统的稳定性，使并列的同步发电机失步，造成 系统解列，甚至崩溃。6、单相短路产生的不平衡磁场，对附近的通信线路和弱点设备产生严重的 电磁干扰，影响其正常的工作。由上可见，短路产生的后果极其严重。在供配电系统的设计和运行中应 采用有效措施，设法消除可能引起短路的一切原因。同时为了减轻短路 的严重后果和防止故障扩大，需要计算短路电流，

28、以便正常的选择和校验各种电器设备，计算和整定保护短路的继电器保护装置和选择限制短路电流设备（如电抗器）等由此可见断路的后果是非常严重的，因此必须设法消除可能引起短路的一切 因素，同时需要进行断路电力计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有 足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大断路电流时不致损坏， 为了选择切除短路故障的无关电器，整定短路保护的继电器保护和选择限制短路 电流的元件等也必须计算短路电流。三、短路电流计算短路电流的计算方法有欧姆发、 标么值法、短路容量法，根据设计的实际情 况，我们选择了表么值法。按表么值法进行短路电流计算时，一般是先确定基准容量S和基准电压Ud基准

29、容量的选取是任意的，但工程上通常取 S=100MVA基准电压，通常去元件所在处的短路计算电压，即取U=U确定了基准容量和基准电压以后电流可按下试计算IdSd35计算电抗按下式计算XdUdF面分别介绍供电系统各主要元件电抗标么值的计算(取 Sd -100MVA， Ud =Uc)电力系统的电抗标么值X XsX s 二Xd2UdSdSds：2Uds:电力变压器的电抗表么值Xt2UdUk%X100Sn2Ud100Uk%SdX 100Sn电抗器的电抗标什么值XL_ XL%10031 ln UUlnSdx d2d短路电流中所有元件的电抗的标么值求出来后，就利用其他等效电路进行电路化简，计算总的电抗标么值，

30、由于个元件电抗的采用相对值，与短路计算点无关，因此无需进行换算。短路点的计算：S j =100MV A对于 K 13) 点,取 U j1 =37KV,贝U I j1= 100=1.56KAj1 -3 37对于 K(3)点,取 Uj2=10.5KV,则 I j2="。一 =5.5KV如 10.5最大运行方式及最小运行方式下，系统电抗Xm及xm各为c Sj100X1M = Skr=200 =0.5=Sj1mS(3)Sk min= 100175=0.571*Si100供电线路电抗）X2=x01l 产斗二。/ 8=0.23(35KVUavl37总降主变压器电抗）x；=ud 鱼=L 型=1.1

31、9(100 Se 1006.3求短路电流的周期分量，冲击电流及短路容量最大运行方式:(3)* =Z1押1=10.73=2IZ3J =1 Z3J I j1=2 1.56=3.12 KAiS3) M =2.55I (3)m =2.55 x3.12=7.956 KAIS3) M =>! 二5 =3.23 KA釧 1.6861.686SkJ = I Z3)*mS j =1.37 100=200 MVA最小运行方式:(3)* =z1和1*X、1 m10.801=1.751IX= I Z1)*mI j1=1.25 1.56=2.731 KA对于 k23)处 X ； 2 拗=X；1M+X；=0.73+

32、1.19=1.92+X3=0.801+1.19=1.991* z2拗11 =0.521.92(3)* z2 <m=11.991=0.502Z3L = I ZIG j2=0.52 75=2.86 KAI Z?mI j2 =0.502 X 5.5=2.761 KAsh2 M(3) z2 M=1.84 4.1525=5.2624 KA sh2 M (3)=Ish2 创1.68610.591.686=6.28 KAS；3)» = I Zl)*M Sj =0.52 汉 100=52 KVA第五章导线截面的选择、电线、电缆截面选择35KV线路对于35KV的架空线路，我们采用经济电流密度来选

33、择导线截面根据我们规定的导线和电缆经济电流密度表，即jec表，如下表所示:线路类别导线材料年最大负荷利用小时3000H以下3000H5000H5000H以上架空线铝1.651.150.90铜3.002.251.75电缆铝1.921.731.54铜2.502.252.00、济电流密度选择原则从两方面考虑1、选择截面越大，电能损耗就越小，但是线路投资，有色金属消耗量及维修管理费用就越高。2、选择小，线路投资，有色金属消耗量及维修管理费用既然底，但电能损耗大。从全面的经济效益考虑，使线路的年运行费用接近最小的导线截面,称为经济截面，用符号Sec表示。对应于经济截面的电流密度称为经济电流密度，用符Je

34、c号表示。ec公式为：J ec式中，Ic为线路计算电流本设计的导线截面的选择的计算如下：（1）35KV架空线选择经济截面I = S=05691.92 +2687.42c v 3U n,3 35查表可知：Jec=0.9ASec=lc/j ec=103.8/0.9=115.4mm2选择导线截面95 mm即型号为LGJ-95钢芯铝铰线Ial=335A> I c=103.8A所以满足发热条件校验机械强度35KV架空铝铰线的机械强度最小截面为Smin=35mn<S=115.4 mm因此所选的导线截面也满足机械强度。10KV母线的选择（铜芯电缆）I（=6300/（ 1.732 10.5）=34

35、6.4A母线计算截面Sc=l c/j ec=346.4/2=173.2 mm22其标准截面185 mm型号 YJV-185第六章电气设备选择的一般原则供配电系统中的电气设备总是在一定的电压、电流、频率和工作条件下工作的，所以电气设备的选择除了满足正常工作条件下安全可靠运行，还应满足在短路故障条件下不损坏，开关电器还必须具有足够的断流能力， 并适应所处的位置 （户内或户外）、环境温度、海拔高度以及防尘、防火、防腐、防爆等环境条件。选择电气设备就是选择其型号规格。 因此，电气设备的选择应满足下列的一般原 则。（1）按工作环境要求选择电气设备的型号如户内户外、海拔高度、环境温度、矿山（井）、防尘、防

36、爆等。（2）按工作电压选择电气设备的额定电压电气设备的额定电压UN应不低于其所在线路的额定电压 UWn，即：Uki>Uk n例如在10KV的线路中，应选择额定电压为10KV的电气设备，380V系统中应选 择额定电压为380V（0.4KV）或500V的电气设备。（3）按最大负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流I N应不小于实际通过它的最大负荷电流I maX（或计算电流I c）, 即：I NI max或 I N> Ic(4) 按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度电气设备在短路故障条件下必须具有足够的动稳定度和热稳定度，电气设备按短路故障条件下进行校验，就是要按最大可能

37、的短路电流校验设备的动、 热稳定度, 以保证电气设备在短路故障时不至于损坏。校验公式为：动稳定度校验imax> i sh(3)或 I maxI sh(3)式中，i max为电气设备的极限通过电流峰值；I max为电气设备的极限通过电流有效 值。热稳定度校验I2t > I(3)200t min式中，11为电气设备的热稳定电流；t为热稳定时间(5) 开关电器必须校验断流能力(3)k max或ax开关电器设备的断流容量不小于安装地点的最大三相短路容量，即:I oc> I高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行， 高压电器应按下列原则选 择(1) 按正常工作条件，及电压，电流频率、

38、开关电流选择(2) 按短路条件，及动稳定性、热稳定性和持续时间校验(3) 按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。（4）按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能，互感器的二次侧负载和准确等级，熔断器的上下级选择性配合等运行选择35KV高压开关柜及柜内元气件的选择高压开关柜的选择为了保证高压电器的可靠运行，高压电器应按下列原则选择（1）按正常工作条件，及电压，电流频率、开关电流选择（2）按短路条件，及动稳定性、热稳定性和持续时间校验（3）按环境温度、湿度、海拔、介质状态等选择。（4）按各类高压电器的不同点，如短路器的操作性能，互感器的二次侧负载和准确等级，熔断器的上下级选择性配合等运行选择以下

39、我们以高压开关柜为单位进行开关柜及柜内电器的选择，开关柜均选择手车式开关柜GFC-35型1、电流互感器的选择在 高压电网中，计量仪表的电流线圈和继电保护中继电器的电流线圈都是 通过电流互感器通电的，这样可以隔离高压电，有利于运行人员的安全。 、电流互感器的选择与校验主要有以下几个条件（1）电流互感器额定电压应不低于装设点线路额定电压（2）根据一次负荷电流Ic选择电流互感器变比（3）根据二次回路的要求选择电流互感器的准确度并校验准确度（4）校验动稳定度和热稳定度 、动稳定度倍数Kes和热稳定倍数K, t为电流稳定时间。因此，按下列公式分 别校验动稳定度和热稳稳定度即可。（1）动稳定度校验KesX

40、 21 in> 1,3）热稳定度校验（Kt I 1N）2? > |（3）2Tima这里我们选LCZ 35型0.5级次额定一次电流200A>103.8A动稳定校验查表额定一次电流20600A时，动稳定倍数Kes=150KesX . 2 I in> I 黑=150X ,2 X 200=42426.4 > 5449.9A（合格）热稳定校验查表的热稳定倍数K=65则 K t*I in=65X 200=13000根号 ti/t*id= 根号 0.9/1 X 2137.2=2341.2<13000（合格） 电流互感器的型号含义L电流互感器J浇注绝缘C瓷绝缘D差动保护2、

41、电压互感器的选择电压互感器是测量高压的，其有次线路绕组与高压电路并联额定电压与电路电压 同一等级，将高电压变为低电压，供计量和继电器保护用，电流互感器二次侧额 定电压通常为100V，在这个柜中我们采用 V-V型电压互感器。电压互感器应按装设地点的条件及一次电压、二次电压、准确度级等条件进行选择。由于它的一、二次侧均有熔断保护，故不需进行短路稳定度的校验。电压互感器的准确度也与其二次负荷容量有关，满足的条件与电流互感器 的相同，即S2N> S2,这里S2为二次侧所有并联的仪表、继电器电压线圈所消耗的 总视在功率，即s二匹 pj +瓦 qU式中，工Pu=2 （SuCos为），工Q=X （Su

42、Sin为），分别为仪表、继电器电压线圈消耗 的总有功功功率和总无功功率。电压互感器的选项如下：额定电压与供电电压相同合适类型由于二次侧装有熔断器，无需力校验，热稳定校验这里选择JDJ235型3 、熔断器的选择保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择，不必校验额定电流这里选RN2 35型额定电流0.5A，最大断开电流17A三相最大断流容量1000MVA > 137MVA （合格）4 、断路器的选择线路正常时，用来通断负荷电流，线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器具有很好的灭弧装置和较强的灭弧能力，因此断路器额定容量必须大于安装处短路容量，期额定短流能力In.QF必须大于安

43、装处的短路电流即满足Sn.QFSk（）I n.QF A I k这里我们选SN 35型油断路器额定电压35KV额定电流1000A额定断开电流16KA额定容量1000MVA经校验：Sn.QF=1000MVA > S（3） =1000>137MVAIn.QF=16KA> Ik（3）=16>5.4499KA均满足要求断路器型号意义：S少油式断路器D一一多油式断路器K空气断路器C磁吹断路器L六氟化硫断路器Z真空断路器N户内型W户外型SN - 35 型S产品名称（少油式断路器）N安装条件（户内式）35额定电压（千伏）5、避雷器的选择FZ 35 型型号说明F阀式避雷器Z电站用35额定

44、电压使用条件（1）使用地点的海拔高度不超过1000米，高于1000米的区域，选用高原型避雷器；（2）使用地区的环境温度不高于+40。C,不低于-40。C；（3）户内和户外;(4) 没有剧烈震动和冲击的场所;(5) 没有严重污秽或腐蚀金属、绝缘见的气体的第三节10KV高压开关柜及柜内设备选择GFC- 10A型手车式高压开关柜GFC- 10A型手车式高压开关柜用于交流频率 50赫兹、额定电压310千伏，额 定电流900安以下三相单母线系统，作为接受或分配电能及控制电机等用。柜内的主要设备有断路器、电流互感器、电压互感器、熔断器等。(1) 断路器SN10-10型高压少油断路器是三相、户内式高压电气设

45、备。适用于饿帝国电压 为10KV交流50Hz的电力系统中，供工矿企业、发电厂、变电所和具有相同要 求的场所，作为电力设备和电力线路的控制和保护之用，也可用于操作较频繁的地方和开断电容器组，能进行快速自动重合闸操作。其技术数据如下：额定电压10KV最高工作电压11.5KV，额定电流630A额定断流容量300MVA热稳定电流为16KA断路器额定遮断容量必须大于安装处的短路容量，其额定断流能力Inqf必须大于安装处的短路电流即满足SqP Sk( 3)I NQFIk"'校验 Snqf> Sk(3)=1000MV俣 75.5MVAI nqf I k(3) =16KA>4.5

46、19KA均符合要求。(2) 电流互感器LZJC-10型电流互感器为浇注绝缘户内型电流互感器，适用于交流50HZ 10KV以上的高压线路上，供电流、电能和功率测量及继电保护用。其技术数据如下： 额定一次电流：51500A额定二次电流：5A,电流互感器的级次组合为 0.5。 动稳定校验：查表额定一次电流5400A动稳定倍数为Kes=150.I sh(3)/根号 21 ntA=1059/根号 2X 200=3.744<Kes满足所需要求。 热稳定校验：热稳定倍数K=75kil nat=75X 200=15000根号Tj/T=根号1.2 X 4125.5=4519<15000满足所需要求。

47、(3) 电压互感器JDZJ-10型为单像三线圈浇注式户内型电压互感器。适用于交流50HZ 10KV以下，中性点不直接接地的供电系统，供测量电压、电能和功率以及继电保护、自 动装置和信号装置使用。(4) 熔断器RN10型熔断器供电压互感器做短路保护之用， 当短路电流值达到最大值之前， 熔断器即将电路切断，其熔断电流为 0.61.8A，分钟内熔体熔断。(5) 并联电容器第七章继电保护及二次接线在电力系统中，继点保护和自动装置是保证电力系统安全运行和提高电能质量的重要工具。电力系统运行中，由于风、雨，雷电的影响，设备的缺陷和设备的老化、运 行维护不当和操作错误等原因，致使组成电力系统的电器元件（发电

48、机、变压器、 母线、输电线路、电动机等）可能发生各种故障和不正常工作状态。电力系统发 生的故障主要是各种类型的短路，及三相短路、两相短路、单相接地短路，以及 发电机、变压器同一相绕组的匝间短路。此外，还有书店线路的断线，以及短路 与断线组合的复故障等。常见的不正常工作状态主要是过负荷，系统震荡和频率 降低等。故障的危害是：（1）故障点的电弧可能烧坏故障设备。（2）故障回路中的设备，由于短路电流产生的热效应和电动力的作用， 会 遭受破坏或损伤。（3）电力系统部分地区的电压大幅度下降，影响用户的正常生产。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统震荡，甚至使整个系统瓦 解，造成大面积停电。因此，

49、任何电力系统在设计和运行时，必须考虑到系统中可能发生的故障和不正常工作状态，并利用继电保护装置予以消除，以保证电力系统正常运行。继点保护的任务是：（1）当被保护的电器元件发生故障，保护装置迅速动作，使短路器跳闸, 将故障的电气元件从电力系统中切除， 使其损坏程度减至最小，并保 证无故障部分继续正常运行；（2）当被保护的电气元件出现不正常的工作状态时，保护装置发出信号，告诉运行人员予以处理。在无人值班的变电所，保护可作用与减负荷 或延时跳闸。电力系统的安全自动装置一方面配合继电保护装置提高供电的可靠性（如自动重合闸、备用电源自动投入装置）；另一方面不断调整系统电压与频率， 以保证供电质量及并联运

50、行机组间功率的合理分配。一、继电保护一与自动装置的基本要求：为了使继电保护装置（以下简称保护装置）能及时、正确地完成他所担负的 任务，对反应短路故障的保护装置有以下四个基本要求：选择性、快速性、灵敏 性和可靠性。1选择性选择性指的是保护装置选择故障元件的能力。 当被保护的电气元件发生故障 时，保护装置动作并通过断路器只将故障元件从系统中切除， 以保证无故障 部分继续运行，使故障影响限制在最小范围内。2快速性快速切除故障可以减小故障元件的损坏程度，加快非故障部分电压的恢复，为电动机自起动创造有利条件，更重要的是可以提高超高压电网系统运行的稳定性。3灵敏性灵敏性是指保护装置对被保护电气元件可能发生

51、的故障的反应能力。灵敏性通常用灵敏系数Ksen衡量，灵敏系数应根据对保护装置动作最不利的条件进 行计算。4可靠性可靠性是指在保护装置应该动作时， 它不应拒动；而在不应该动作时，他不 应误动。上述四个基本要求是设计、配置和评价保护装置性能的基础。他们之间是相 互联系的，即存在矛盾的一面，又有在一定条件下统一的一面。因此，必须 正确的了解被保护对象，明确矛盾的主次，取得具体问题的矛盾统一。此外, 在满足技术要求的前提下，尚需考虑经济性。对安全自动装置，同样应满足对他提出的可靠性、选择性、灵敏性和速 动性的要求。对电力变压器的保护一、瓦斯保护作用；当变压器内部发生故障时，故障点局部产生高温，使油温升

52、高体积膨胀，而且故障点产生电弧，使绝缘物和变压器油分解而产生大量气体。 这些气体 必然从油箱内部流向上部的油枕，故障越严重，流向油枕的油气流速度就越大， 利用这些内部故障产生的油气流而使瓦斯保护继电器动作的保护称为瓦斯保护。工作原理瓦斯保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的相当良效的保护装置, 其接线图如下图（1-1）当变压器内部发生轻微故障（轻瓦斯）时，瓦斯继电器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（重 瓦斯）时，KG的下触 点KG3-4闭合，通常是经中间继电器 KM动作于断路器QF的跳闸机构YR同时 通过信号继电器KS发出跳闸信号。但KG3-4闭合，也可以利用切换片 XB切换， 使KS线圈串接限流电阻R,动作于报警信号。轻瓦斯重瓦斯、变压器的电流速断保护作用；防御变压器线圈和引出线圈的多相短路，动作与跳闸电流速断保护一次的动作值I aCl应按下式计算式中；X可靠系数，取1.21.3IK32max 变压器出口处端子上发生最大三相短路， 归算到保护安装处的 最大三