某学校生活区配电系统设计

1、某学校生活区配电系统设计院 别: 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 日 期: 目录绪论3摘要4第一章 设计任务5第二章 负荷分析计算和无功补偿9第三章 变电所及主变压器的选择13第四章 配电系统的确定16第五章 变电所主接线方案的设计19 第六章 短路电流计算及设备的选择21 第七章 变电所二次回路方案的选择和继电保护选择28 第八章 变电所一次设备的选择与校验32 第九章 变电所进出线的选择和校验41 第十章 防雷保护和接地装置的设计43 参考文献44 附录45绪论 供配电技术，就是研究电力的供应及分配的问题。电力，是现代工业生产、民用住宅、及企事业单位的主要能源和动力，是现代文明的

2、物质技术基础。没有电力，就没有国民经济的现代化。现代社会的信息化和网络化，都是建立在电气化的基础之上的。因此，电力供应如果突然中断，则将对这些用电部门造成严重的和深远的影响。故，作好供配电工作，对于保证正常的工作、学习、生活将有十分重要的意义。供配电工作要很好的为用电部门及整个国民经济服务，必须达到以下的基本要求：（1） 安全在电力的供应、分配及使用中，不发生人身事故和设备事故。（2） 可靠应满足电力用户对供电可靠性和连续性的要求。（3） 优质应满足电力用户对电压质量和频率质量的要求。（4） 经济应使供配电系统投资少，运行费用低，并尽可能的节约电能和减少有色金属消耗量。 另外，在供配电工作中，

3、还应合理的处理局部和全局，当前与长远的关系，即要照顾局部和当前利益，又要有全局观点，能照顾大局，适应发展。我们这次的毕业设计的论文题目是：某高校供配电工程总体规划方案设计；作为高校，随着本科教育工作的推进和未来几年的继续扩招，对学校的基础设施建设特别是电力设施将提出相当大的挑战。因此，我们做供配电设计工作，要作到未雨绸缪。为未来发展提供足够的空间：这主要表现在电力变压器及一些相当重要的配电线路上，应力求在满足现有需求的基础上从大选择，以避免一台变压器或一组变压器刚服役不到几年又因为容量问题而台而光荣下岗的情况的发生。总之一句话：定位现实，着眼未来；以发展的眼光来设计此课题。摘 要 本次设计为某

4、学校生活区配电系统的设计,首先了解了原始资料后，确定为10KV电压供电。然后对其进行了分析，建设10KV总降压变电所，本次设计的主要内容既为10kV总降压变电所设计。本设计书共分为十个章节，其中主要包括了负荷的计算、短路电流的计算、一次设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、熔断器、电流互感器、电压互感器等）、主变压器的保护设计、防雷保护和接地装置的设计等内容。 该变电所设1台主变压器和1台备用变压器，分为2个电压等级，既为10kV和400V。10kV侧采用单母线接线，400V侧采用单母分段带旁路母线的主接线方式，并附上了本所电气主接线图和主变压器保护全图。详细内容请阅读设计书相关章节。关键词

5、：负荷计算 主接线 短路电流 电气设备 继电保护第一章 设计任务1.1原始资料1.1.1 设计题目 某学校生活区配电系统的设计1.1.2 设计目的 (1)通过该校生活区配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。(2)培养学生独立获取新知识、新技术和新消息的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。(3)掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。(4)掌握供配电设计的基本原则和方法,深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。1.1.3设计要求 (1)要求根据本校所能取得的电

6、源及本校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照学好全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，(2)确定变电所主变压器的台数与容量、类型。（3）选择变电所主结线方案及高低设备和进出线。（4）确定二次回路方案。（5）选择整定继电保护装置。（6）确定防雷和接地装置。（7）最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.1.4 设计依据 1） 学校生活区平面图2）学校宿舍楼标准层建筑平面图。建筑平面图如图所示3) 电源的南侧1000m处, 有一座10kv的配电所, 其出口断路器是SN10-10II型,此断路器配电备有定时限过电流保护和电流速断保护, 定时限过流整定的动作时间1.3

7、s. 为满足学校二级负荷的要求, 可采用高压联络线由邻近的单位取得电源。4） 学校生活区负荷表,编号名称 /kw /kw 1 学校食堂 308 210 2 锅炉 100 100 3 教师楼 270 120 4 校医室 130 9 5 户外照明 25 20 6 本所用电 10 0 7 学生宿舍由学生设计计算5）气象资料本所在地区的年最高温度为，年平均气温为,年最热月平均最高气温为, 年最热月平均气温为, 年最热月地下0.8m处平均温度为。6）地质水文资料 本校所在地区平均海拔1000m, 地层一砂粘土为主, 地下水位为2m。7）其他 在高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。发电厂最

8、大负荷时的功率因数不得低于0.85。1.2设计任务1) 负荷计算和无功功率补偿. 2) 变电所位置和型式的选择. 3) 变电所主变压器的台数与容量,类型的选择. 4) 学生宿舍楼配电系统的确定. 5) 变电所主结线方案的设计. 6) 短路电流的计算. 7) 变电所一次设备的选择与校验. 8) 变电所进出线的选择与校验. 9) 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定. 10) 防雷保护和接地装置的设计.1.3应完成的技术资料 1开题报告（2000字左右） 2毕业设计说明书（10000字左右） 3技术资料 （1）变电所主接线图一张 。 （2）学校用电接线图一张。 （3）学校变电所平面图、剖面图各

9、一张， （4）若时间允许，绘制高低压开关柜配置图、接地及照明图各一张。第二章 负荷分析计算和无功补偿2.1、 负荷计算的目的及方法2.1.1、目的 负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载流部分有过热危险，轻者使线路和配电设备寿命降低，重者影响供电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。为此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。2.1.2、方法目前，我国设计部门在进行企业供电设计时, 经常采用的电力负荷计算方法有:需要系数法、二项式系数法、利用系数

10、法、单位电耗法和单位面积功率法等.需要系数法计算简便, 对于任何性质的企业负荷均适用, 且计算结果 上符合实际, 因此, 这种计算方法采用最广泛. 尤其对各用电设备容量相差较小, 且用电设备数量较多的用电设备组, 这种计算最适宜. 二项式系数法则主要适用于各种设备容量相差大的场所, 如机械加工企业、煤矿综合采工作面等。利用系数法是平均负荷作为计算依据,利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系。这种计算方法虽理论依据较充分, 但由于目前积累的实用数据不多, 且计算步骤较繁琐, 精确度也并不比前两种方法强多少, 所以, 目前以逐渐不被采用. 最后两种方法常用于方案估算。2.1.3、学生宿舍的负荷分

11、析和计算整个生活区的计算负荷表如下编号名称 计 算 负 荷 /kw /kw 1 学校食堂 308 210 2 锅炉 100 100 3 教师楼 270 120 4 校医室 130 9 5 户外照明 25 20 6 本所用电 10 0 7学生宿舍 3802802.1.4 按需要系数法确定计算负荷根据本工程的设计要求及给定的供电电源的分配，并对学校生活区的负荷情况如表1-3所示进行计。采用需要系数法比较简便，适用于用电设备台数比较多，而单台设备容量相差不大的情况，因而广泛使用，应用此法计算时，首先要正确判明用电设备的类别和工作状态。当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法计算结果往往偏小，故不

12、适用于低压配电线路的计算，而适用于计算变、配电所的负荷。确定拥有变电所低压母线上的计算负荷，应结合学校生活区情况其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）。和对于低压母线用电设备组计算负荷直接相加来计算时取：,在计算时用电设备组从供电系统中取用的半个小时最大负荷，用电设备组的设备容量，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量之和，即。有功计算负荷，无功计算负荷，视在计算负荷，计算电流为 总的有功计算负荷为，总的无功计算负荷为，总的视在计算负荷为,总的计算电流为 ，则本工程的总计算负荷为 ： 功率因数：2.1.5按二项式法确定计算负荷 二项式法德基本公式是 式中

13、，表示用电设备组的平均功率，其中是用电设备组的总容量，计算方法同需要系数法；表示用电设备组中台容量最大的设备投入运行时增加的附加负荷，其中是台最大容量的设备总容量；、二项式系数。如果用电设备组只有12台设备时，则可认为。对于单台电动机，则,这里为电动机额定容量，为其额定效率。在设备台数较少时，也宜适当取大。本工程计算为： 2.2无功功率补偿2.2.1由于受感性负荷的影响使功率因数降低，负荷电流也减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，有提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。则需考虑增设无功功率补偿装置，其容量为 或 式中，

14、称为无功补偿率或比补偿容量。这无功补偿率，是表示使的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量值。在负荷计算中，S9型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算。有功损耗 无功损耗 配电所装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷 补偿后总的视在计算负荷 2.2.2（1）无功补偿容量按规定，变电所高压侧的，而目前只有0.84，因此，需进行无功功率的补偿。 提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大

15、于有功功率损耗。一般,因此在低压补偿时，低压侧补偿的功率略高于0.9，这里取。而补偿前低压侧的功率因数只有0.84，由此可得低压侧电容屏的容量为：=215.248Kvar取=220Kvar(2) 补偿后变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷：主变压器的功率损耗： 变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷：补偿后的功率因数为: 这一功率因数满足规定（0.85）要求。由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使本工程取得可观的经济效果。第三章 变电所及主变压器的选择3.1 变电所所址选择的一般原则选择生活区变、配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后

16、确定： （1） 接近负荷中心。 （2） 进出线方便。 （3） 接近电源侧。 （4） 设备运输方便。 （5） 不应设在有剧烈振动或高温的场所。 （6） 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。 （7） 不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。 （8） 不应设在有爆炸危险的正上方和正下方，且不宜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GB5005892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。 变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后

17、配电的任务。显然，变配电所是整个学校生活区供电系统的枢纽，在学校生活区占有特殊而重要的地位。 在本设计中，考虑到学校生活区对电能需要的重要性，联系本学校生活区的实际地理位置情况，将本变电所设计为独立式变电所，位置设在教室楼旁（见图3-1） 图3-1即在教师楼旁的空地上另建一幢建筑，用于放置变压器，隔离开关等设备。3.2、主变压器台数的确定一般学校变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或多台变压器。对于只采用一台变压器，必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余

18、地根据以本校负荷情况得知，本校大部分负荷为三级负荷，要求供电性能的可靠，根据上述原则至少应设一台或一台以上变压器，考虑到节约投资，本校选用一台变压器作为主变压器。3.3 主变压器容量的确定3.3.1变电所主变压器容量的选择：因为本所只装一台变压器，所以主变压器的容量SN.T应满足全部用电设备总计算负荷S30的需要，适当考虑负荷的发展，应适当考虑今后510年电力负荷的增长，留有一定的余地。变压器的过负荷能力较小，更宜留有较大的裕量。3.3.2本所主变压器容量的确定由于本校选用了一台主变压器，根据上述原则，即：考虑今后510年的负荷发展，留20%裕量，得：根据以上计算结果，本所选用容量为1600K

19、VA的变压器。3.4变电所主变压器和主结线方案的选择3.4.1变电所主变压器的选择 根据生活区的负荷和电源情况，生活区的主变压器可有下列两种方案：（1）装设一台主变压器变电所，型式采用S9，主变压器容量应不小于总计算负荷，而容量根据所得出来的数据，选=1600KVA =1163KVA, 即选一台S9-1600/10型的低损耗配电变压器。至于生活区的二次负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（注：由于二次负荷达到335.1KVA，380V侧电流达到509A，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。）（2）装设两台主变压器、型号采用S9，而每台容量的选择，即同时每台主变压器容量

20、不应小于全部一、二负荷之和 即 因此选两抬S9-1000/10型的低损耗配电变压器。本所二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。 3.5 本所主变压器其他指标的确定1 相数、绕组数和连接组别由于供电电压为10KV高压，采用三相供电，并且本变电所只有两个电压等级，故本变电所主变压器应当选择三相双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，10KV采用Y形连接，400V采用形连接。2 调压方式普通型的变压器调压范围小，仅为，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压

21、器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决。因此本所选用有载调压变压器。3 冷却方式变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性、要求及维护工作量，本所选择自然风冷冷却方式。3.6 学生宿舍楼配电系统的确定第四章 配电系统的确定由于学校变电所仅能提供10KV电压等级供电，所以本工程拟定了两套供电方案，并经过各项指标的对比，选择其

22、中较为合适的一套作为本工程的供电方案。一、 采用400V电压供电 1、 400V电压供电的特点及电压损失计算（1）400V电压供电的特点：1）不需投资建设工厂总降压变电所，并且少占土地面积；2）工厂内不装设主变压器，可简化接线，便于运行操作；3）减轻了维护工作量，较少了管理人员；4）线路的故障率比10KV的高，即供电可靠性不如10KV。2、电压损耗计算全厂计算负荷有功功率：无功功率：视在功率： 功率因素：负荷电流：方案一采用400V电压供电，厂内不设总降压变电所，即不装设主变压器，故无变压器损耗问题。考虑到本校负荷增长是逐渐的，为了节约有色金属消耗量，按允许发热条件选择导线截面。查看有关手册或

23、产品样本，选择钢芯铝绞线LGJ-35，其允许载流量为179A101.8A满足要求。该导线单位长度电阻R0=，单位长度电抗为X0=。二、采用10KV电压供电及变压器的选择1、 10KV电压供电的特点1）对功率因素要求较低，可用减少提高功率因数补偿设备的投资；2）电压损失小，调压问题容易解决；3）需要建设总降压变电所，工厂供电设备便于集中控制管理，但要多占一定的土地面积；4）根据运行统计数据，10KV架空线路的故障率比400V架空线路的故障率低一半，因而供电可靠性高；2、根据本所主变压器容量、类型的确定，可知其主要技术参数如下：型 号额 定容 量KVA电压组合（KV）连接组标号空载损耗KW负载损耗

24、KW空载电流（%）短路阻抗（%）重量（kg）高压分接（%）低压油重器身重总重S9-1600/10160010.512.50.4Dyn112112.55825182736183、 本所主变压器容量确定后的计算负荷及电压损失计算（1）变压器损耗计算：有功损耗：无功损耗：（2）10KV侧计算负荷：功率因素：（符合要求）负荷电流：4、输电线路电压损耗计算 为使两个方案比较在同一基础上进行，也按允许发热条件选择导线截面。查看有关手册或产品样本，选择LGJ-35型钢芯铝绞线，其允许载流量为179A101.8A满足要求。该导线单位长度电阻R0=0.89，单位长度电抗为X0=0.39。本章小结：经过综合对比，

25、方案二比方案一适合于本校配电系统要求，而且方案一以400V电压供电，电压损失到达了极为严重的程度，无法满足类负荷长期正常运行的要求。因此，选用方案二，即采用10KV电压供电，建设校内总降压变电所，不论从经济性上还是从技术性上来看，都是合理的。第五章 变电所主接线方案的设计4.1 对电气主接线的基本要求变配电所的电气主接线，是按照一定的工作顺序和规程要求连接变电所一次设备的一种电路形式。主电路图又称一次接线图、主接线图、一次接线图。由于电力系统为三相对称系统，所以电器主接线图通常以单线图来表示，使其简单清晰。它直观地表示了变配电所结构特点、运行性能、使用电气设备的多少及前后安排等，对边配电所的安

26、全运行电气设备的选择配电装置布置和电能质量等都起着决定性作用。变配电所主接线方案的确定必须综合考虑安全性、可靠性、灵活性、经济性等多方面的要求。（1） 安全性：符合国家标准和有关技术规范的要求，能充分保证人生和设备的安全。（2） 可靠性：应根据负荷的等级，满足符合在各种运行方式下对负荷供电可靠性的要求。（3）灵活性和方便性：能适应系统所需的各种运行方式，操作维护简便。在系统故障和设备检修时，应保证非故障和非检修回路继续供电。能适应符合发展，要求考虑最终接线的实现以及在场地和施工等方面的可靠性。 （4）经济性：在满足以上要求的前提下尽量使主接线简单，投资少，运行费用低。 此外，对主接线的选择，还

27、应考虑受电容量地点短路容量的大小、用电负荷的重要程度、对电能计量（如高压侧还是低压侧计量动力及照明分别计量等）及运行操作技术的需要等因数。如需要高压侧计量电能的，则应配置高压侧电压互感器和电流互感器（或计量柜）；受用电大小和用电负荷得重要得或对运行操作快速的用户，则应配置自动开关及相应的电气操作系统装置；手电容量虽小，但受电地点短路容量大的，则应考虑保护设备开断短路电流的能力，如采用真空断路器等；一般容量小且不重要的用电负荷，可以配置跌落式熔断器控制和保护。4.2 本次变电所设计的主接线方案方案：单母线主接线 原理图如下: 从性质和负荷等级来看，属于二级负荷。不属于对供电可靠性要求较高的用户。

28、本设计中为了节省经济开支，故采用单母线主接线。第六章 短路电流计算及设备的选择6.1短路故障的原因、种类、及危害 短路是指不同相之间，相对中性线或地线之间的直接金属性连接和经小阻抗连接。短路时不同电位的导电体之间通过电弧和其他小阻抗非正常连接在一起。一、短路的原因造成短路的主要原因，是电气设备载流部分的绝缘损坏。1 工作人员由于没有遵守操作规程而发生的误操作，如带负荷拉、合隔离开关，检修后忘拆地线合闸，也可能造成短路。2 电力线路发生短线和倒干事故导致短路，或者误将高压设备接入较高电压。3 鸟兽跨越在裸露的相线之间或相线与接地物体之间或者咬坏设备的绝缘也时导致短路的一个原因。二、短路的种类在两

29、相短路中，可能发生的短路类型有两相接地短路和单相短路。三相交流系统的短路主要有三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路几种。三相短路是指供配电系统三相导体间的短路，用表示。如图a所示；两相短路是指三相供配电系统中任意两相导体间的短路，用表示。如图b所示；单相短路是指供配电系统中任意一相经大地与中性点或与中性线发生的短路，用表示，如图c所示；两相接地短路是指中性点不接地系统中任意两相发生了单相接地而产生的短路，用表示，如图d所示。上述各种短路中，三相短路属于对称短路，短路回路的三相阻抗相等，所以三相短路的电流和电压也是对称的，只是电流值比正常值增大，电压比额定电压降低。其他短路属于不对称短路。

30、因此，三相短路可以用对称三相电路分析，不对称短路可以采用对称分量法分析，即把一组不对称的三相量分解成三组对称的正序、负序和零序分量来分析研究。在电力系统中发生单相短路的可能性最大，发生概率约在10%-15%左右。发生三相断路可能性佷小，只有5%左右。但通常三相短路的短路电流最大，危害最严重，所以短路电流的计算重点三相短路电流的计算。三、短路危害发生短路时，由于短路回路的阻抗很小，产生的短路电流较正常电流大数十倍，可能高达数万甚至数十万安。同时，系数电压降低，离短路点越近电压降低越大，三相短路时，短路点的电压可能降低到零，短路将造成严重危害。因此，在配电系统设计和运行中应采取有效措施设法消去可能

31、引起短路的一切原因，使系统安全可靠运行。6.2、短路电流计算的目的：在发电厂和变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其目的是：（1）在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采取限制短路电流的措施等。（2）在选择载流导体及电器元件时，为了保证设备在正常运行和短路情况下都能安全，可靠地工作，同时又力为节约资金，这就需对有关短路电流值进行动稳定、热稳定和开断能力的检验。（3）为选择继电保护方式和进行整定计算提供依据。（4）接地装置的设计，也需用短路电流。6.3、短路电流计算的一般规定：按照高压配电装置设计技术规程SDJ5-85和导体和电器选择设计技术规定SDG

32、J14-86的有关条文，对于验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。（1）计算的基本情况：a、电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；b、所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）；c、短路发生在短路电流为最大值的瞬间；d、所有电源的电势相位角相同；e、应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。（2）接线方式：计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式（即最大运行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。6.2短路计算的基本概念一、无限大容量供电系统三

33、相短路电流的计算。三相短路电流的计算常用的计算方法有欧姆法和标幺值法两种。欧姆法是短路电流计算的基本方法，适用于两个及两个以下的电压等级的供电系统；而标幺值适用于多个电压等级的供电系统。1 欧姆法。短路计算中阻抗都采用“欧姆”为单位。对无限大系统，三相短路电流周期分量有效值按下式计算： 式中，短路点的计算电压，一般取0.4、6.3、10.5、37等；、分别是短路的总阻抗、总电阻和总电抗值。 在高压电路的短路计算中通常总电阻比医电阻大，所以一般只记电抗，不记电阻；在低压电路的短路计算中，也只有当短路电路的时，才考虑电阻。若不记电阻，三相周期分量有效值为 三相短路容量为 2 标幺值法 标幺值用上表

34、*表示，基准值用下表表示。容量、电压、电流、阻抗的标幺值分别为 基准容量、基准电压、基准电流和基准阻抗应遵守功率方程和电压方程。因此，四个基准值中有两个基准值是独立的，通常选额定的基准容量和基准电压按下式求出基准电流和基准阻抗： 基准值的选取是任意的，但为了计算方便，通常取100为基准容量，取线路平均额定电压为基准电压。线路的额定电压和基准电压对照下表线路的额定电压和基准电压额定电压/0.3861035110220500基准电压/0.46.310.537115230550用基准容量和元件所在电压等级的基准电压计算的阻抗标幺值，和将元件的阻抗换算到短路点所在的电压等级，在用基准容量和短路点所在电

35、压等级的基准电压计算的阻抗标幺值相同，即变压器的变化比标幺值等于1，从而避免了多几点呀系统中阻抗的换算。从而，短路回路总店抗的标幺值可直接由各个元件的电抗标幺值相加而得。这也是采用标幺值计算短路电流具有的计算简单、结果清晰的优点。3 短路回路元件的标幺值阻抗：短路电流计算时，需要计算短路回路中各个电器元件的阻抗及短路回路阻抗。电力系统的电抗标幺值： 电力变压器电阻抗标幺值： 电力线路电抗标幺值： 电抗器电抗标幺值： 短路电路中各个元件的电阻抗标幺值求出以后，即可以利用其等效电路图进行电路简化，计算其总店主抗标幺值。4 三相短路电流计算无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值可按下式计算

36、 由此可求得三点短路电流周期分量有效值及三相短路容量的计算公式 利用前面的公式可以求出其他短路电流6.3学校变电所的短路电流计算一、三相短路电流的计算1、点短路1） 查工厂供电附录表8得型断路器的断流容量为，因此 2） 架空线路的电阻：查工厂供电表31得 3） 绘出短路等效图，计算其总阻抗 计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 2) 三相短路次暂态电流和稳态电流 3） 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 4） 短路容量 2、点短路（）1） 电力系统的电抗 2）架空线路的电抗 3）变压器的电抗：由工厂供电附录表5可查得 4）绘制短路等效电路图 总阻抗值为 计算三相

37、短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值 2）三相短路次暂态电流和稳态电流 3）三相短路冲击电流及第一个短路全电流有效值 4）三相短路容量 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/ MVAK-112.112.112.130.8618.27220.1K-222.3522.3522.3541.124. 3615. 48二、两相短路电流的计算实际中出了需要计算三相短路电流，还需要计算不对称短路电流。用于继电保护灵敏度的校验。不对称短路电流计算一般采用对称分量法。 第七章 变电所二次回路方案的选择和继电保护选择7.1高压断路器的操作机构控制与信号回路高压断路器的操作机构控制与信号

38、回路，断路器采用手力操作机构，其控制与信号回路如图5-1所示。7.2 变电所的电能计量回路变电所的电能计量回路，变电所高压侧装设专用计量柜，装设三相有功 电度表和无功电度表，分别计量整个生活区消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月生活区的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。7.3变电所的测量和绝缘监察回路变电所的测量和绝缘监察回路，变电所高压侧装有电压互感器、避雷器柜，其中电压互感器为3个JDZJ-10型，组成Y。/Y。/（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察如其结线图。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表，结线见图，高压进线上，亦装有电流

39、表。低压侧的动力出线上，均装有有功电度表和无功电度表，低压照明线路上装有三相四线有功电度表。低压并联电容器组线路上，装有无功电度表。每一回路均装有电度表低压母线装有电压表。仪器的准确度等级按规范要求。7.4变电所的保护装置7.4.1主变压器的继电保护装设瓦斯保护。当变压器油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。装设反时限过过电流的保护。采用GL15型感应式过流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的操作方式。 过电流保护动作电流的整定。其中 整定为10A。（注：只能整数且不能大于10A）。 过电流保护动作时间的整定：因本变电所为电力系统的终

40、端变电所，故其过电流保护的动作时间（10倍动作电流动作时间）可整定为最短的0.5s。过电流保护灵敏系数的检验：其中 = 满足灵敏系数的要求装设电流速断保护。利用GL15的速断装置。 速断电流的整定：其中 ，A速断电流倍数整定为(注：可以不为整数，但是必须在28之内) 电流速断保护灵敏系数的检验：（或2）其中，因此其保护灵敏系数为： =查表可知：按GB50062-92规定，电流保护含电流速断保护的最小灵敏系数为1.5，则这里装设的电流速断保护系数稍低一些。7.4.2作为备用电源的高压联络线的继电保护装置（1）装设反时限过电流保护。亦采用GL15型感应式电流继电器，两相两继电器式接线，去分流跳闸的

41、操作方式。 过电流保护动作电流的整定其中，取， 整定为10A 过电流保护动作时间的整定。按终端保护考虑，动作时间整定为0.5s。过电流保护灵敏系数。因无邻近单位变电所10KV母线经联络线至本校变电所低压母线的短路数据，无法检验灵敏系数，只有从略（2）装设电流速短保护亦采用GL15的速断装置但因无经邻近单位变电所和联络线至本校变电所高压母线的短路数据，无法整定计算和检验灵敏系数，只有从略7.4.3变电所低压侧的保护装置（1）低压总开关采用DW15-2500/3型低压断路器，三相均装过流脱扣器，既可保护低压侧的相间短路和过负荷（利用其长延时脱扣器），而且可保护低压侧单相接地短路动稳定校验 热稳定校

42、验 满足要求（1） 低压侧所有出线均采用DZ-20型低压断路器控制，其瞬时脱扣器可时限对线路短路故障的保护第八章 变电所一次设备的选择与校验一、 架空线的选择与校验1、架空线的选择架空线路是指是为设架在电杆上用于输送电能的线路。由于其要经常承受自身重量和各种外力的作用，而且承受大气中有害物质的侵蚀，所以导电材质必须有良好的导电性、耐腐蚀性和机械强度。然而，学校生活区的线路多采用架空线，这是应为它具有投资费用低，施工容易，故障易查找，便于检修等优点。但它具有可靠性差，受外界环境影响大，需要足够的线路长廊，有碍观瞻等缺点，时期使用范围受到一定的限制。导线有裸导线和绝缘导线两种，架空线路一般采用裸导

43、线，因为裸导线的散热条件比绝缘导线的好，可以传输较大的电流。同时裸导线的造价比绝缘导线造价低却得到了广泛使用。导线的材料有铝和铜两种。铝绞线是架空线路应用较多的导线，其重量轻，价格低，其导线性能比铜差、机械强度低,运行中已形成氧化铝薄膜，使接头的接组电阻增大。绞线又分为铜绞线、铝绞线、钢芯铝绞线。2、导线截面的选择1） 按经济电流选择导线 2）按允许载流量选择导线 3）按机械强度选择导线从上述选择条件和对各种性质的架空导线的优缺点来看。此次设计的架空线选择下表中的型号和参数（工厂供电附录表14）导线种类最小允许截面备注35310低压与铁路交叉跨越时应为35钢芯铝绞线352516二、补偿电容器的

44、选择由设计任务书可知，该学校生活区有锅炉、食堂中的用电设备等感应负载，还有感应的电力变压器，功率因数达不到国家规定的要求。如在充分发挥设备潜力，改善设备运行性能提高其自然因数的情况下尚达不到规定的功率因数时，则需考虑增设无功功率补偿装置。移相电容就是一种常用的无功补偿装置。移相电容与同步电容相比，因无旋转部分，所以具有安装简单，运行维护方便以及有功损耗小（一般约占无功容量的0.3%0.5%）等优点。所以在电力系统中，尤其是在工业企业的供电电网中，得到了十分广泛应用。移相电容的缺点是，使用寿命短，损害后不便修复。另外，移相电容的无功出力与电压的平方成正比，这样将系统电压降低，需要更多的无功功率补

45、偿以提高电压时，而电容器因电压降低了出力。反之，若系统不需要补偿无功功率时，电容仍向电网补偿无功功率，使负载电压过分提高，这也是他的一个缺点。1、并联电容器的接线无功功率的并联电容器大多采用形连接，只有少数容量较大的高压电容器组除外。而低压并联电容器大多数是做成三相的，而且内部已接成三角形。 三个电容为的电容器接成行，容量为，式中为三相线路的线电压。如果三个电容为的电容器连接成形，则容量，式中为三相线路的相电压，由于，因此。这是并联电容采用形连接的一个优点，另外电容器采用形连接时，任一相电容器断线，三相线路仍到无功补偿；而采用Y形连接，一相断线时，断线的哪一项将失去无功补偿。但是也必要指出，电

46、容器采用形连接时，任一相短路时，将造成三相线路的两项短路，短路电流很大有可能引起电容器爆炸。2、并联电容器的装设位置并联电容器在电力系统中的装设位置，有高压集中补偿、低压集中补偿和单独就地补偿三种方式。在此设计中补偿电容器的选择采用低压集中补偿（接线方式采用形接法并联在低压母线上）。低压集中补偿是将低压电容器集中装设在变电所的低压母线上。这种补偿方式能补偿变电所低压母线以前包括变压器以及高压线路和电力系统的无功功率。由于这种补偿方式能使变电所主变压器的视在功率减小，从而可以选较小的主变压器，因此比较经济。根据要求变电所功率因数不低于0.85，把功率因数提高到0.92的补偿容量为310。计算公式

47、和结果如下：即。 补偿装置设在低压侧，接线为三角形接法，因此选择系列低压自愈式并列电容器其主要数据如下表；型号额定容量/额定电容/额定电压/电流单项电流（）三相电流（）0.4253250.4需要电容器的个数为 所取电容个数为3的整数倍数所以取3个。三、10 KV侧断路器的选择高压断路器具有可靠的灭弧装置，它不仅能通断正常负荷电流，而且能接通和承担一定时间的短路电流，并能在保护装置下自动跳闸，切除短路故障。高压断路器的形式可以按适用场合分为户外和户内内两种。也可以按采用的灭弧介质分为高压压缩空气断路器、高压油断路器、高压真空断路器、高压断路器等多种形式。目前高压压缩空气断路器以基本不使用高压油断

48、路器也属于淘汰产品，高压真空断路器和高压断路器得到料广泛适用。1 高压真空断路器高压真空断路器利用真空灭弧室作为独立元件，安装调试简单、方便；触头开距短，灭弧室小巧，操作功率小、动作快、灭弧能力强、燃弧时间短。适用于平凡操作，开断能力强。2 高压六氟化硫断路器（）高压六氟化硫断路器（）；电弧在六氟化硫中燃烧时，电弧电压降特别低，燃烧时间也特别短因而六氟化硫断路器触头烧伤很轻微。适用于平凡操作，检修周期长。但电气受电场均匀及水分等影响特别大，故对六氟化硫断路器的密封结构，元件结构及六氟化硫气体本身质量要求较严格。3 变电所的高压断路器的选择额定关合电流： 开断电流选择： 短路计算时间： 短路电流的热效应： 选择结果如下表：计算数据 10 （KV） 10（KV） 40.9（A） 1250（A） 23.23 （KA） 31.5（KA） 26.98 （） 42.74 （KA） 80（KA） 25.32 （KA） 80（KA）四、高压隔离开关的选择高压隔离开关具有明显的分段间隙，因此他主要用来隔离高要电源，保证安全检修，并能通断一定的小电流。不允许切断正常负荷电流