XX配电工程设计毕业论文全套资料（附cad）

1、前言现在的人们对供配电的质量要求越来越高，例如电器设备外观及寿命、供配电可靠性、占用空间的大小等。质高价低的产品，即节能又不污染环境的产品最受欢送。当然，由于环境的复杂，具体工程的要求是不同的，所需要的最合理配电方案也就不同了。所以在电气行业中，任何一个新的配电工程都需要根据各方面的要求来具体的设计，尽管工作量很大，但是对电能使用上可以做到平安、稳定、节能并可持续开展。随着现代工业的开展，对电气设备控制自动化和智能化程度的要求越来越高，利用现代电子技术、传感器技术、通讯技术、计算机及网络技术，将电力设备在正常及事故情况下的监测、保护、控制、电力计量同工厂集散控制系统DCS、PLC、企业资源方案

2、管理融合在一起，到达高层次、高透明度的良好管理，已成为一种必然趋势和开展方向。在数字化的时代，INTERNET风行全球，也改变着全世界。它正式宣布数字化网络时代已经来临。这意味着一切运行和经营管理方式均需数字化，并且必须与电脑、通信相融合。从80年代末到90年代初，随着计算机技术、微电子技术、电力电子技术、抗干扰技术等新技术的迅速开展，特别是网络通讯技术的开展使得电力自动化技术得到了空前开展。各大公司开始把这些技术应用于配电系统，也就是所谓的把强电控制与微电子技术、计算机技术、网络通讯技术相结合，从而诞生了智能型开关柜及相关产品，如德国西门子公司SIVACON系列，英国ALSTOM公司GALA

3、XIS和TRIMLINE系列，ABB公司HONOR系列等。智能化是电气设备的开展趋势，但各式各样的智能控制都是要建立在合理的电气线路的根底上的。为此，掌握配电工程的设计思路是十分必要的。而本人所在实习单位正是生产降压变电设备、配电装置的威海华通开关设备，所以，本人试设计威海尚城国际的配电工程，以充分利用0.4KV10KV变配电装置。由于本人水平有限，加之时间比拟仓促，设计过程中的错误和不当之处在所难免，敬请批阅本设计的老师和其他读者批评指正。设计者 二零零五年五月1 概述本次设计是针对山东威海尚城国际的配电工程进行的初步技术设计。尚城国际是在山东威海市内为开展旅游业而建的大型商城，分为东楼和西

4、楼两栋近邻的大厦。威海市位于山东半岛最东端，是中韩交流的桥头堡，自然环境秀美、幽静、整洁，被誉为“最适人居城。威海是一个很有开展潜力的旅游城市，所以尚城国际的规模不亚于大都市的商城。威海市的自然环境与大连很相近，属于海洋性气候，平均空气湿度适中，低温极限在-20C左右，高温极限不超过40C，无易腐蚀性和易爆炸性等，不需要在设备的选择上做出这方面的特别要求。由于尚城国际位于市内，接近负荷中心，电源的引入和配出都很方便，高压电压值为10KV，系统容量可视为无穷大。但同时也因为位于市内，所以，配电室只能建在室内，且由于是大型商城，为了合理的布局和顾客平安，故将变电所建设于地下室较为合理；室内变压器宜

5、选用干式变压器；且需要引入双进线以保证供电。据统计，尚城国际配电工程需要向下面的设备供电：消防卷帘排风机75KW、东楼电梯36 KW、风机64.5 KW、西楼电梯36 KW、消防泵喷淋泵100 KW、潜水泵118.5 KW、潜水泵218.5 KW、生活泵30 KW且计算容量为100 KW、西楼照明插座1000 KW、东楼照明插座700 KW、直流屏、备用、生活泵110 KW。一个配电工程可能有各种组合方案，组合方案的变化必然会影响到投资费用和运行费用的变化。因此，得到可靠、平安、合理、经济的方案是设计工作的核心内容。本设计是针对尚城国际配电工程进行设计，配电方案的线路应比拟简单。初步设想应从高

6、压网上引进至高压室，在进行计量后送入变电室，经变电后送到低压室对各设备进行配电。2 负荷计算负荷计算的意义及方法在进行变配电设计前首要任务就是进行负荷计算，所谓负荷计算就是根据用户提供的用电设备安装容量，求出计算负荷，并正确估计用户所需的电力和电量，从而选择与之匹配的变电设备。估算的准确程度，影响着用户电力设计的质量，如估算过高，将增加供电设备的容量，使电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。但如估算过低，又会使用电设备在投入使用后，供电系统的线路及电气设备由于承当不了实际符合电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。因此，在为尚城国

7、际工程进行配电设计前，首要任务就是进行负荷计算；并且变电所负荷的大小是确定变电所的供电系统选择变压器容量、导线截面积及量程的依据，同时也是继电保护整定的重要数据。负荷计算的方法有：利用系数法、二项式法、单位电耗法、需要系数法。目前一般工程的负荷计算主要采用需要系数法或利用系数法，较为方便快捷。需要系数法即变电所各设备的实际负荷容量总是小于它的连接设备额定总容量，其比值叫需要系数Kd。本设计中涉及到的设备需要系数如表2-11用电设备组名称Kdcostan电梯类因本楼为商场用泵、排风机等照明、空调等设备插座表2-1用电设备的需要系数Kd值需要系数法求计算负荷公式1如下：Pcn=KdnPNn 2-1

8、Qcn=Pcn tann 2-2其中Kdx需要系数 Pcn设备的有功功率 Qcn设备的无功功率自然功率因数角于是 Pc =Pci 2-3Qc=Qci 2-4Sc= 2-52.2负荷计算消防卷帘排风机75KW：Pc1=Kd1PN175=60KWQc1=Pc1 tan=600.75=45 KVAR东楼电梯36 KWPc2=Kd2PN2=36=KWQc2=Pc2tan2=1.73=KVAR风机64.5 KWPc3=Kd3PN364=48KWQc3=Pc3tan3=48=36KVAR西楼电梯36 KWPc4=Kd4PN4Qc4=Pc4tan4=VAR消防泵喷淋泵100 KWPc5=Kd5PN5100=

9、75KWQc5=Pc3tan5VAR潜水泵118.5 KWPc6=Kd6PN618.5=13.9KWQc6=Pc6tan613.9VAR潜水泵218.5 KWPc7=Kd7PN718.5=13.9KWQc7=Pc7tan713.9VAR生活泵110 KWPc8=Kd8PN8110=KWQc8=Pc8tan8=KVAR西楼照明插座1000 KWPc9=Kd9PN9=0.91000=900KWQc9=Pc9tan9=900=432KVAR东楼照明插座700 KWPc10=Kd10PN10700=630KWQc10=Pc10tan10=630=3KVAR预留设备用支路100KW按普通照明插座计算Pc

10、11=Kd11PN11100=95KWQc11=Pc11tan11KVAR直流屏55 KW电容储能Pc12=Kd12PN1255=11KW有功功率：Pc =Pci = 60+28.8+48+28.8+75+13.9+13.9+82.5+900+630+95+11=KW无功功率：Qc=Qci=45+49.8+48+49.8+56.3+10.4+10.4+61.9+432+=11KVAR总计算容量Sc=KW工程自然功率因数：cos= 0.873由于自然功率因数低于0.9，故应进行无功功率补偿。补偿方法有两种：一种是采用同步调相机；另一种是采用静电电容器。目前本公司的配电低压柜多采用的方法是后者，具

11、体计算在下面选择各个变压器时进行。3 配电方案变电器容量和数量的选择，根据计算负荷的大小与负荷等级的需求大型商场的许多设备如消防泵、电梯等属于二级负荷初步设想采用三台变压器对用电设备分组供电。正常工作状态下，三台变压器同时供电，分别向以下三组供电设备供电：二级负荷：东楼电梯36KW、潜水泵1、潜水泵2、消防泵喷淋泵100KW、消防卷帘排风机75KW、西楼电梯36KW、风机64.5KW、 直流屏1路、生活泵1路、备用设备1路三级负荷：东楼照明插座700KW三级负荷：西楼照明插座1000KW根据上一章的设备负荷计算可得每组的计算负荷组别有功功率PKW无功功率QKVAR计算负荷Scos1263070

12、039004321000表3-1 三组设备负荷统计表将第一组负荷等级较高的设备，在其他两组变压器上引出备用支路，大致分组如下： 东楼照明插座700 KW、东楼电梯36 KW、潜水泵118.5 KW、潜水泵218.5 KW、消防泵喷淋泵100 KW 西楼照明插座1000 KW、消防卷帘排风机75KW、西楼电梯36 KW、风机64.5 KW为了提高对电能利用应对系统进行无功功率补偿。首先，对第一组设备进行无功功率补偿；然后再选择变压器的容量。考虑到变压器的无功损耗，将功率因数提高到0.95，那么对电容器进行如下计算：cos=0.771， cos tan=0.826 , tan根据公式：QC=PZ(

13、tan-tan)2 3-1其中：QC静电电容器补偿容量，KVAR；PZ此组设备有功功率计算负荷，KW。代入数据得：QC-0.328)=227.5 KVAR选用10块CLMD43/25KVAR型电容器，每个电容器的容量为25KVAR。接线方式：选用三角形接线方式。如图3-1所示。因此，此电容柜的设备容量为250KVAR。经人工补偿后：图3-1电容柜接线方式Fig3-1 Capacity connects the line有功功率：Pm无功功率：Qm=QZ-QC视在功率：Sm=功率因数：cos=在初选型前只能对主变压器的损耗进行估算，其计算公式2为Ptm 3-2Qtm 3-3其中：Pt 变压器损失

14、有功局部估算值Qt变压器无功损失局部估算值Pm 最大连续有功负荷计算值；Qm 补偿后母线最大连续无功负荷计算值代入数据得： PtQt考虑变压器损耗后总功率为：=Pm+Pt=Qm+Qt=第一组设备需要选用的变压器容量为Sb= 3-4其中： 13； cos考虑人工补偿和变压器损失后的功率因数。选择变压器型号为SG10-独立三相空气“干式自然循环冷却装置、双绕组、 无励磁调压、铜导线材质4。用同样方法求得正常状态下第二、三组的设备计算容量。相关数据表3-2组别123无功补偿QCKVAR250250360补偿后有功功率Pm(KW)630900补偿后无功功率Qm(KVAR)72补偿后视在功率Sm(KVA

15、)补偿后功率因数Cos估算的有功功率(KW)918估算的无功功率(KVAR)估算的视在功率(KVA)估算的功率因数Cos初选容量(KVA)100010001250表3-2 三组设备的计算容量其中1#变压器的额定容量之所以远远大于计算容量，是有两个原因：首先，如果选用800KVA的变压器，那么在同一个工程中出现三台不同规格的变压器，不利于日后的维修等，再者当2#或3#变压器出现故障时，无法实现备用。所以，选择1000KVA变压器是合理的。而3#变压器是根据其计算容量而选择，不易为了求同而减小。2#变压器要为1#变压器所负担的东楼电梯36 KW、潜水泵118.5 KW、潜水泵218.5 KW、消防

16、泵喷淋泵100 KW提供备用，故应检查其是否满足要求。P2Q2=选用无功补偿柜补偿功率为250KVAR，P2Q2-=所以2#变压器容量可满足平安备用要求。=选用无功补偿柜补偿功率为360KVAR，P3Q3-S3=所以3#变压器容量可满足平安备用要求。根据变压器的选型手册可知有关参数表3-35所示。变压器的损耗计算以其损耗最大的方式考虑。即以最大负荷时一台变压器工作的情况进行计算，此时，负荷率为：= 3-5在三个变压器中，在1#变压器出现故障时，2#、3#变压器的负荷到达最大，且3#变压器的负荷量较大一些；所以就以1#变压器出现故障时，3#变压器的负荷举例计算。故有如下计算：=有功损耗：Pb=P

17、 0+=2.35+设备组别123所选变压器型号SG10-1000KVASG10-1000KVASG10-1250KVA额定电压(KV)高压101010低压额定电流(A)高压低压14431443空载电流I%空载损耗P 0 (KW)短路电压U%6%622.5%622.5%短路损耗(KW)阻抗电压(%)负载损耗(KW)联接组别DYN11即/Y-11/Y-11/Y-11尺寸mm31590*1020*15701590*1020*15701610*1270*1700表3-3三台变压器相关参数无功损耗：Q=参加变压器损耗后，3#变电所总的容量为：Pmax=Pm+P b=Qmax=Qm+Q b=Smax=co

18、s=满足要求6故所选变压器和电容器均满足要求。3.3配电工程主接线方式表示电气设备的元件与其相互间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原理接线图。二次接线图表示仪表及保护元、器件的介入和联结。主接线图表示电能由电源分配至用户的主要电路。一般来说，主接线图只表示电气装置的一相连接，因为三相交流电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，这种图称之为单线图。接线应从平安、可靠、灵活、经济出发。平安包括设备平安及人身平安；可靠就是接线应能满座不同类型负荷的不中断供电要求；灵活就是利用最少的切换，能适应不同的运行方式；经济实在满足了以上要求的条件下，保证需要的设

19、计投资最少；确定接线方式还应考虑未来的开展7。图3-2接线图Fig3-2 Connect the line diagram从电网中引出两条进线，即双进线式，且采用单母线分段制，这是现阶段建筑供配电较常用的接线方式8。见图3-24 短路电流的计算供电系统应该正常地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统运行常常因为发生短路故障遭到破坏。概述所谓短路，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大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流局部的绝缘损坏、误操作、雷击或电压击穿等。短路电流值通常是正常工作的电流值的十几倍或几十倍。当他通过电气设备时，设备温度急剧上升，过热会

20、使绝缘加速老化或损坏，同时产生很大的电动力，使设备的载流局部变形或损坏，选用设备是要考虑他们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降的越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其他设备的正常运行。供电系统中的短路的类型与其电源的中性点是否接地有关。短路的根本类型分三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。其中三相短路称为对称短路，其他为不对称短路。为了选择和校验电气设备、载流导体和整定供电系统的继电保护装置，需要计算三相短路电流；在校验继电保护装置的灵敏度时还需计算不对称短路电流值；校验电气设备及载流导体的力稳定和热稳定，就要用到短路冲击电流、稳态短路电流，短

21、路容量；但对瞬时动作的低压自动空气开关，那么需用冲击电流有效值来进行其动稳定校验。选取适当的短路点是十分重要的。因为它是校验电气设备及计算继电保护装置正丁酯的主要依据，也是校验保护装置灵敏度的重要参数，本设计确定了5个短路点，如图4-1所示。图4-1 短路点的选取Fig4-1 Bit short-circuit selection第一个短路点选在10KV母线上；第二个短路点选在1#变压器所联设备线路末端；第三个短路点选在2#变压器所联设备线路末端；第四个短路点选在3#变压器所联设备线路末端；第五个短路点选在生活区线路末端。 导线截面的选择为了做到供电上的平安可靠、经济和技术合理，导线截面应按以

22、下原那么选择：按经济电流密度初选导线截面；按长时允许电流选择导线截面；按电压损失选择导线截面；架空线路按机械强度来选择；电缆线路按最小热稳定截面来选择电缆截面。 一. 按经济电流密度初选导线截面为了供电的经济性，导线截面应按紧急电流密度进行选择；各段导线的电流案子按式4-19计算： 4-111#变压器的视在功率：S=1000KVA高压侧 低压侧 =1443A根据年利用小时为Tmax3000222。2按经济电流密度初选各段导线截面为：S1#=25.7 mm2S1#=2选择25mm2的铜芯电缆或30 mm2的铝芯电缆。22#变压器1#变压器情况33#变压器所联设备线路末端S=1250KVA高压侧

23、低压侧 按经济电流密度初选各段导线截面为：S1#= mm2S1#=62.8 mm2选择30mm2的铜芯电缆或60 mm2的铝芯电缆。4预留生活区输出端假设容量为：S=2000KVA CosI5S5=100.4 mm2选择100 mm2的铝芯电缆或50 mm2的铜芯电缆。510KV母线的进线电流：=+S4=2选择120mm2的铜芯电缆。4.2.2 导线阻抗的估算从电力系统网络10KV高压线上引出的进线长度约为2km；从高压柜到变压器室电缆长度为0.05km；从变压器室到低压柜电缆长度为0.05km；阻抗计算在交流电路中，由于集肤效应和近距效应，其电阻是以有效电阻来计算的，如果采用有色金属导线，在

24、50Hz的情况下，集肤效应并不大，导线的电阻可用下式计算： 4-2式中导线材料的电阻率；导线长度；导线截面。铝绞线的电阻率为,铜芯电缆的电阻率为2那么那么1#变压器: r1=L1=528那么2#变压器: r2=L2=那么3#变压器: r3=L3=那么10KV母线: r4=L4=那么生活区: r5=L5=0.634导线的电抗的大小，与导线的几何尺寸，三相导线的排列方法及乡间距离有关。导线的电抗可以用下式计算： 4-3式中f交流电频率，单位Hz,我国的工频位f=50Hz；Dav三相导线间的几何平均距离; 相间及对地的平安距离为0.4 KV2公分,10 KV12.5公分;r 导线的外半径，单位为cm

25、；导线材料的相对磁导率，对于有色金属=1。本设计的f=50Hz，相间距Dav=130mm, =1；所以可求得：X10=/km，X20/kmX30/kmX40=/kmX50/kmX1= X10，X2= X20，X3= X30，X4= X40。X5= X50。线路电压损失按下式计算： 4-4电压损失百分数由下式计算： 4-5U1=466U1%=0.0264%U2=U2%=0.0346%U3=918VU3%=0.0254%U4=96VU4%=0.96%U5=20000.634+2000U5%=%故供电线路的电压损失都满足要求。先选定基准容量KVA和基准电压KV，根据求出基准电流值。1选=100MVA

26、取=10KV那么=5.774KA取=144.3KA2计算系统中各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图4-2，图上按顺序标出其阻抗值M表示最大运行方式，m表示最小运行方式=0.5，=最小运行方式总容量为估测值线路阻抗标么值：=0.054=0.054图4-2等效电路图Fig4-2 Equal circuit diagram 变压器阻抗标么值：=6=63求电源点至短路点的总阻抗点： =+0.568=点： =+0.054+6=+0.054+6=点： 点： 点： 4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：点：=93.6MVA最小运行方式时：=以此计算可知表4-1的数据。短路点RklXklZk

27、l/KA/KA/KA/MVA表4-1各个短路点相关数据5 高压电气设备的选择 概述变配电系统中高压电器对电能起着接收、分配、控制和保护作用。高压电气主要有短路器、隔离开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电装置等。电器的选择原那么是根据环境及系统参数确定电器的形式和参数，保证正常工作时平安可靠，故障时不致损坏，并且在技术合理的情况下注意节约，其选择步骤如下：,选择时要跟据以下几个方面：1环境条件:产品制造上分户内型及户外型，户外型设备工作条件较差，选择时要注意。根据电器的工作环境确定，使用户内式设备还是户外是设备。此外，还应考虑防腐蚀、防爆、防尘、防火等要求。2电压：根据设备装设处的电

28、网电压等级确定设备的额定电压，应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的额定电压，即 5-1但设备可在高于其铭牌标明的额定电压1015%情况下平安运行1。3电流：电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设备长期允许通过的电流。选择设备或载流导体时应保证满足以下条件： 5-2式中设备铭牌标出的额定电流；该设备或载流导体长期通过的最大工作电流。目前我国规定电器产品的=C，如果电气设备或载流导体所处的周围环境是时，那么设备或载流导体允许通过电流可修正如下： 5-3式中、分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环境温度1。1短路情况下的力稳定 即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流

29、的冲击电流相比，且 5-4式中设备极限通过电流的幅值；冲击电流。某些电气设备例如电流互感器由制造厂家提供动稳定倍数，选择设备时的要求： 5-5式中电流互感器一次侧的额定电流。2短路情况下的热稳定 热稳定应满足短路电流热效应的等效法的要求。对电流互感器那么应满足下面的热稳定关系 5-6或 式中有产品目录给定的热稳定倍数；电流互感器一次侧额定电流；有产品目录给定的热稳定时间。高压断路器的选择负荷开关，高压断路器是供电系统中最重要的开关电器，它不仅能平安地切合负荷电流，而且，更重要的是它还能可靠的和迅速地切除短路电流，因此，高压断路器的额定遮断容量必须大于或等于其安装处的短路容量，其额定的短路能力必

30、须大于或等于其安装处的短路电流4，即 5-7或 5-8如果断路器安装在较其额定电压低的电路中，其遮断容量按照5-9式也应相应地减少。 5-9式中：、电网及断路器的额定电压2。高压断路器根据灭弧介质可分为五类：即油断路器分户内多油DN型，户外多油DW型，户内少油SN型，气体断路器QW型，空气断路器KW型，SF6断路器LN型和真空断路器ZN型等4。在供电系统中，为了占地面积小，经济，有时采用负荷开关，这种开关的灭弧装置能力较小，只适用于切断及合上负荷电流，切断短路电流要依靠与它配套的高压熔断器来实现，这种与负荷开关配套的高压熔断器的选择原那么与高压供电系统中选择高压熔断器的原那么相同。并需要校验它

31、的断流能力，即熔断器的容量要满足式5-7或式5-8的要求。选择负荷开关只需按照上述选择电器设备的一般条件进行，不需要进行力稳定和热稳定校验。按工作环境选型和电压、电流选择断路器型号。10KV侧设备的正常工作条件为：Ue=10KV，Ig1#=4AIg2#=Ig3#=生活区输出： Ig4=段、A母联柜：Ig6=因额定电压为10KV，长时最大工作电流为5。之所以选用真空断路器，是因为它具有以下特点4：息弧能力强，燃弧及全分断时间均短。触头电侵蚀小，电寿命长，触头不受外界有害气体的侵蚀。触头开距小，操作功小，机械寿命长。适宜于频繁操作和快速切断，特别是切断电容性负载电路。体积和重量均小，结构简单，维修

32、工作量小，而且真空灭弧室和触头无需检修。环境污染小，开断是在密闭容器内进行，电弧生成物不致污染环境，无易燃易爆介质，无爆炸及火灾危险，也无严重噪声。综上所述，真空断路器非常适用于此工程需要，即平安又经济。所选断路器的电气参数见表5-15型号额定电压额定电流机械寿命操动机构合闸时间VS1-10/125010KV1250A2000次永磁式100ms极限电流峰值额定短路电流固有分闸时间额定开断电流时间80KA50ms4S表5-1断路器电气参数表按短路条件校验2动稳定性校验1.15Ue=11.5KVUxmax=10KVmax=80KA 短路电流冲击值=A故动稳定合格热稳定校验=A其中：取短路电流持续时

33、间为1.7秒，故热稳定性合格。断流容量的校验Sed=UI=315MVASd1=MVA合格经以上校验，所选断路器各项参数云满足要求。应选型真空断路器七组。5.3 高压电流互感器的选择在高压电网中，计量仪表的电流线圈如电流表、功率表等和继电保护装置中断电器的电流线圈都是通过电路互感器供电的。这样可以隔离高压电，有利于运行人员的平安，同时还可以是仪表及继电器等制造标准化。电流互感器的二次侧的额定电流一般是5A。电流互感器的准确度分为假设干等级：如0.2级、0.5级、1级、2级等。0.2级用于实验室的精密测量，0.5级、1级用于工程上。如计量电费时就用0.5级的。继电保护、一般测量或估计被测值用1级、

34、3级等。由于测量仪表和继电保护对准确度要求不同，所以电流互感器设有一个一次线圈，两个铁芯和两个不同准确度的二次线圈，准确度高的接测量仪表用于计量，低的接继电器用。电流互感器的准确度与它的二次侧所接的负荷大小有关，即与它接入的阻抗Z2大小有关。如果接入阻抗的功率消耗，那么它便不能保持原有的准确度，而在更低的准确度下工作。因而要限制接入其二次侧的阻抗Z2以保证其规定的准确度。二次侧算等。电流互感器的结构类同一个双绕组变压器，但它一次侧通常只有1匝。互感器铁芯中的磁化力方程3为 5-10磁化电流。由于一次侧电流是馈电线路上的工作电流，它并不随其二次侧负载变化，因之，当二次侧开路时，合成磁化力方程变为

35、，使通过铁芯的磁通增加很多倍，铁芯损耗过大，温升过高，可能烧坏绝缘。更为严重的是，铁芯严重饱和，使前沿后沿变化陡峭，这将引起二次侧开路处极高的感应电势。对运行人员和接入的仪表、继电器的绝缘都有极大的危险。所以，电流互感器二次侧在运行中不得开路。电流互感器的绕组线圈可以长期通过120%的额定电流而不致于造成故障。电流互感器的选择工程如下：一次绕组的额定电压；1.5倍；按准确度等级允许的额定容量选定二次侧的接入负荷Z2；稳定和热稳定校验按式5-4、式5-5进行校验短路冲击电流通过它以次侧绕组时在出线瓷帽处出现的应F是否低于绝缘瓷帽上给定的最大允许应力Fal， 5-11式中的Fal的两绝缘子之间的分

36、布系数。根据上述条件，本设计选用的电流互感器一次为10KV，初步选用LZZBJ9-12型。其技术参数见表5-2型号LZZBJ9-12-500/5ALZZBJ9-12-400/5ALZZBJ9-12-150/5A额定电压12KV12KV12KV1秒热稳定电流63KA45KA150In KA动稳定电流120KA375KA额定一次电流500A400A150A表5-2 三种型号电流互感器的技术参数校验:以150A为例1 1.15Ue=KV Ue=10KV合格2 I1e=150A 1.5Ig=合格3动稳定性校验 I=375KA =KA热稳定校验=150 In KA =A故动、热稳定性均符合要求。5.4高

37、压电压互感器电压互感器是测量高压用的。其一次绕组与高压电路并联，额定电压与电路电压同一等级，二次绕组额定电压均为100V。准确度有0.2级，0.5级，1级和3级。电压互感器采用的是矩形整体铁芯，尺寸小，重量轻，不需要专门的冷却装置，其常用的三种接线图5-1方式及应用范围如下： 1图a)是两个单相电压互感器接成V-V形，或称开口三角形接法，这种接线方式常用于中性点不接地系统中，可以测量三相相电压，也可接电度表或功率表。2图b)为三相三芯式的正正0接法，这种接法方式可用来测量三相相间电压，也可接电度表和功率表，但不能测量相对地电压。图5-1电压互感器三种接法Fig5-1 Three kinds o

38、f connect the potential transformers3图c)是三相五芯三绕组电压互感器的正0正0接法，这种界限方适用的最广泛。二次侧正接法可用来测量线电压、相电压及接电度表和功率表，另一个二次辅助线圈接成开口三角形，用来测量电路对地绝缘，即测量零序电压值。电压互感器二次侧不能短路运行。为了保护电压互感器，在高、低压两侧均装设熔断器来切除内部故障。电压互感器的选择工程如下：1其额定电压要与供电电路的额定电压相同；2适宜的类型：户内型、户外型；3准确度和二次符合应满足下式关系： 5-12式中的及为仪表并联线圈所消耗的功率及其功率因数。此值可查有相关手册得到。由于电压互感器两侧均

39、装有熔断器，故不需进行断路的力稳定和热稳定校验。根据上述条件，本设计选用的电压互感器额定电压为10KV，初步选用RZL-10型，因是用于工程计量，所以准确度均选用0.5级。其技术参数见表5-2型号最大容量额定电压副线圈容量RZL-10350VA30VA表5-2 电压互感器技术参数校验：1.1Ue=11KV U=10KV故所选电压互感器满足要求。电压电流互感器在运行中特别注意电压相符：电压互感器一次、二次相序、极性正确，二次侧禁止短路。二次侧应有一点B相接地保护。电流互感器一次侧穿线P1进、P2出，二次侧接地禁止开路，二次输出端S2(K2)应接地保护。接入计量表计时，极性不能接反。母线的选择常用

40、的母线材料是铜、铝和钢。目前变电所的母线出音带按电流用铜外，一般尽量采用铝母线，而电流不大的支干线或低压系统的零线那么有时用钢母线。母线的形状有圆形、矩形和楔形。母线截面可按紧急电流截面选择： 5-13式中经济截面；工作电流实际的电流；经济电流密度；母线的选择10KV侧母线的选择1按长时最大工作电流选择母线截面，应满足下式要求：母线最大工作电流应按主变满载计算，即：A根据开关柜产品设计400A以下主母线截面积为。查电工手册可知时TMY-的Ial=422A。应选择TMY-的矩形铜母线，考虑到动稳定性，母线采用平放，其允许电流值应再降低8%，故：=388A 那么长时允许电流符合要求。2热稳定校验查

41、电工手册可知铜母线c=87，故，k2点的tb=1s,快速断路器的tQF=0.15s, tj=1.15s。mm2=43.4 mm2 mm2并配以配套的绝缘子。规格：主母线TYM-3*2*120*10、零母线TYM-120*10、PT线TYM-80*10。在施工中母线的安装在具体施工中，为了确保准确无误，母线的相序排列是有一定规律的。一次系统中的母线安装相序排列顺序是如何确定，应用什么颜色标示，常见的是以下几种：必须从用点设备正面观看即面对设备垂直排列左中右N ABC最后黄绿红淡蓝水平排列上A黄中B绿下C红最下N淡蓝 前后排列从里到外远A黄中B绿近C 红直流系统中母线安装相序排列顺序：垂直： 水平

42、排列： 前后排列：从里向外远棕近兰上棕下兰左棕右兰在电路中安装铜排应有以下要求考前须知：选择铜牌规格应根据设计要求及载流量而定。母线外表光洁平滑、无裂纹、折皱、划痕、锤痕、不变形扭曲、加工钻孔、冲孔的全边毛刺应消除。折弯不裂纹，搭接面要涂导电膏，铜铝搭接要加铜铝过渡板，与所有电器设备相联接时，保证相间及对地平安距离，螺丝要紧固，露出3扣为宜相序要标明，并符合要求。多根母线并联使用时，片间应保持不小于母线厚度的间隔。成套高压配电柜的选择成套高压配电柜是将控制设备、计量表计、保护装置及操动机构等组装在一起，成为一套完整的配电装置。10KV侧接线系统见图5-2根据此结线系统图，配电装置选用KYN28

43、-12型高压开关柜。主线路图及设备参数详见附图“高压一次系统图图5-2 接线系统Fig5-2 Connect the line systemGB39061991?335KV交流金属封闭开关设备?对“五防作出了规定，为了保证可靠的运行和操作者的平安，金属封闭开关设备应具有：1防止带负荷分、合隔离开关隔离插头；2防止误分误合断路器、负荷开关、接触器允许提示性；3防止接地开关处在闭合位置时关合断路器、负荷开关等开关；4防止在带电时误合接地开关；5防止误入带电隔离开关。6 配电工程的保护在供电系统中发生故障时，必须有相应的保护装置将故障局部及时地从系统中切除，以保证非故障局部的继续工作，或发出报警信号

44、，以便值班人员检查并采取消除故障的措施。供电系统的高压配电网保护装置采用继电保护装置或高压熔断器，低压配电系统保护装置采用低压断路器和低压熔断器。6.1概述101当被保护装置或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择地将故障局部断开，以减轻故障危害，防止事故蔓延；2当设备出现不正常运行状态，保护装置一般作用于信号，以便及时采取措施，防止事故发生，一般作用于断路器脱口线圈或给出报警信号。为使继电保护装置能准确及时的完成上述保护任务，在设计和选择继电保护装置时，一般应满足以下四点根本要求：选择性继电保护动作的选择性是指在供电系统发生故障时，只使电源一侧距离故障点最近的继电保护装置动作，通过开断电器

45、将故障切除，而非故障局部仍然正常运行，如图6-1。当k-1点发生短路时，那么继电保护装置动作只应使断路器1QF跳闸，切除电机M。而其他断路器不跳闸；当k-3点短路时，只应由断路器1QF跳闸切除故障线路。如图6-1这样的单端供电系统中，继电保护装置动作的选择性是通过选取不同的动作时间来保证的。距负荷端越近的断路器1QF、2QF，其动作时间越短，据电源越近的断路器5QF，其保护动作时间整定得越大。为使靠近故障处保护装置能迅速地动作，可配合线路自动重合闸或自动备用电源自动投入装置，进行无选择性动作。灵敏性保护范围内发生故障和不正常工作状态时，继电保护的反响能力称为灵敏性。灵敏性是以灵敏系数来衡量的。

46、图6-1继电保护装置选择性示意图Fig6-1 Sketch design对于过电流保护装置，其灵敏系数ks为ks= 6-1式中被保护区末端发生金属性短路时的最小短路电流，单位为A； 保护装置的一次侧动作电流，单位为A。对于低电压保护，那么灵敏系数为ks= 6-2式中被保护区内发生短路时，连接该保护装置的母线上的实际电压，单位为V； 保护装置的动作电压，单位为V。灵敏系数标志着在故障发生之初，继电保护反响故障的能力。高灵敏度的保护装置使故障易于反响，从而减小了故障对系统的影响和涉及范围。但高灵敏度的保护装置复杂，昂贵，有可能是工作的可靠性有所降低。我国电力设计技术标准规定的各类保护装置的灵敏系数

47、如下表6-1所示1可靠性继电保护装置必须可靠地工作，接线方式力求简单，出点回路少，实际保护装置时不必考虑故障极难发生的特殊情况。继电保护装置的可靠性可以用拒动率及误动率来衡量。显然拒动率及误动率愈小，那么保护的可靠性愈高。速动性速动性就是快速切除故障。当系统内发生短路故障时，快速切除故障可使电压降低保护分类保护装置作用保护类型组成元件灵敏系数主保护快速而有选择地切除被保护元件范围内的故障带方向或不带方向的电流保护和电压保护电流元件和电压元件个别情况下可为1.25中性点非直接接地电网中的单相保护架空线路的电流元件电缆线路的电流元件变压器、线路和电动机的纵联差动保护差动电流元件变压器、线路和电动机

48、的电流速断保护按保护安装处短路计算电流元件后备保护应优先采用远后备保护。远后备保护按相邻保护区末端短路计算电流元件和电压元件辅助保护为了快速切断故障或消除方向元件的死区，可以用电流速断作为辅助保护电流速断的最小保护范围为被保护线路1520%表6-1 我国电力设计技术标准规定的各类保护装置的灵敏系数的时间缩短，减少用电设备的影响。如果故障能在0.2s内切除，那么一般对电动机就不会停转。速动性还可减少故障回路电气设备遭受损坏的程度，缩小故障影响的范围，提高自动重合闸装置ARD的动作效果，提高电力系统运行的稳定性。继电保护装置除满足上面的根本要求外，还要求投资省，便于调试及维护，并尽可能满足系统运行

49、时要求的灵活性。6.2继电保护装置的操作电源高压断路器的合闸、跳闸回路，继电保护装置中的操作回路、控制回路、信号回路和保护回路等所需的电源称为操作电源。继电保护装置的操作电源要求非常可靠，以期在故障情况下，装置能可靠地动作。供电系统中采用的操作电源有三种：由蓄电池供电的直流电源，整流电源和交流电源。由蓄电池供电的直流操作电源，其优点是蓄电池的电压与被保护的网路电压无关，但需要修建有特殊要求的蓄电池室，购置充电设备及蓄电池组，辅助设备多，投资大，运行复杂，维护工作量大，加上直流系统接地故障多，可靠性低，因此，本设计不采取此种方法。整流操作电源有两种方式，即电容补偿和复式整流。整流操作电源要求供应

50、的交流电源更加可靠，一般至少应有两个独立电源给整流器供电，其中之一最好是与本变电所没有直接联系的电源了。本设计采用直流屏为继电保护装置提供操作电源。6.3电力变压器的保护6.3.1 概述变压器是电力系统中的重要设备之一，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是非常贵重的设备。故此必须根据变压器容量和重要程度来装设专用的保护装置。变压器可能发生的故障有：变压器内部绕组的相间短路、匝间短路、单相接地短路；变压器外部绝缘套管及引出线的相间短路、单相接地短路。变压器内部故障不仅会烧毁变压器，而且容易由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化，而导致变压器油箱爆炸。本设计采用的

51、是干式变压器，无易燃易爆介质，不需要瓦斯保护。变压器不正常状态主要有：过负荷、过电流及油箱油面降低。变压器常用的保护装置有：瓦斯保护本设计不需要，故不作分析，纵联差动保护，过负荷保护。.纵联差动保护本设计采用HH54P AC220型继电器作为差动保护继电器保护原理及不平衡电流11变压器差动保护接线及等效电路如图6-2所示：在正常运行和外部故障时，=+=0继电器不动作。当变压器内部发生故障时，那么=，其值为短路电流，继电器动作，使两侧断路器跳闸。继电器线圈但是，由于许多因素的影响，在正常运行和外部故障时，在继电器中流过不平衡电流，会直接影响差动保护的灵敏度。其原因是：图6-2利用快速饱和变流器限

52、制激磁涌流a)接线图 b)等效电路变压器两侧装设的电流互感器型式不同；两侧电流互感器变比不同；在运行中改变变压器变比；励磁涌流的产生；变压器个侧绕组接线形式不同。整定计算按躲过不平衡电流的原那么进行整定。确定根本侧变压器一次、二次工作电流击所选电流互感器参数见表6-2，6-3名称一次侧二次侧额定电压KV10变压器额定电流A1443电流互感器接线方式Y电流互感器计算变比选用电流互感器变比150/5=302000/5=400电流互感器二次额定电流表6-2 1000KVA变压器参数表名称一次侧二次侧额定电压KV10变压器额定电流A电流互感器接线方式Y电流互感器计算变比选用电流互感器变比150/5=3

53、02000/5=400电流互感器二次流出电流表6-3 1250KVA变压器参数表由表6-2和表6-3看出：电流互感器二次回路额定电流大于10KV，因此，以侧为根本侧。(2)计算保护装置侧的一次动作电流a).躲过励磁涌流式中可靠系数，取b).躲过外部故障时产生的最大不平衡电流式中经上述计算知：最大动作电流是躲过外部故障时产生的最大不平衡电流，因此，应按躲过外部故障不平衡电流条件选侧一次动作电流为KA。3确定线圈与匝数平衡线圈、分别接于侧和10KV侧。a).计算根本侧继电器动作电流b).根本侧工作线圈计算匝数式中AW0继电器动作安匝，取60安匝。选择实际整定匝数为WI=8匝，其中取差动线圈匝数WC

54、=6，平衡线圈的匝数WPI=24确定10KV侧平衡线圈的匝数确定平衡线圈的实际匝数WPZ=3匝5计算由于实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差：因为0.05，故不需要校验动作电流。60.4KV侧母线最小三相短路电流折算到10KV侧。那么=KA10KV侧流过继电器的电流为：=A继电器整定电流：最小灵敏系数为: 2满足要求为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为差动保护的后备，变压器还必须装设过电流保护。对于单侧电源，过电流保护安装在电源侧，其动作电流应按躲过变压器的最大工作电流整定。即：A式中Kf返回系数，取0.85；Kz自起动系数，取2；Ig变压器的工作电流。保护装置灵敏度：=3.92 2

55、符合要求。式中最小运行方式下，保护范围末端发生两短路电流。6.3.4 变压器的过符合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，经过一定延时作用信号，动作时间通常取10S，保护装置的动作电流，按躲过变压器额定电流整定。即：整定为100A；动作时限定为10S7 配电工程的防雷与接地概述在电力系统中，由于过电压使绝缘破坏是造成系统故障的主要原因之一。过电压包括内过电压和外过电压。系统中磁能和电能之间的转化，或能量通过电容的传递，以及线路参数选择不当，致使工频电压或高次谐波电压下发生谐振等产生的过电压。都称之为内过电压。操作切换网络故障就是能量激发的重要原因，其中，由

56、于操作引起的内过电压，也称为操作过电压。从供电系统来看，常见的过电压倍数不超过45倍的相电压，对供电网络的电压等级来说，还不会造成很大的威胁。所以，对供电系统来说，可不更多地考虑内过电压的影响。外过电压那么是由雷击引起的，所以又叫雷电过电压或大气过电压。它对供电系统的影响是非常大的，也正是防护的主要方面。在某些条件下，由于电器设备的绝缘损坏，使不带电的外壳带电，易造成危险。只要将设备的外壳妥善的接地，就可保证人身及设备的平安。此外，接地还可以使直击雷通过接地装置导入地下。供电系统的平安性、可靠性是十分重要的，因此要求有可靠的防雷措施和保护接地。每到雷雨季节，变配电系统经常遭受雷击，影响正常供电

57、，经济损失很大。供电，雷电是一对矛盾。为了化解这一矛盾。采用高、低压侧加装避雷器，把雷电泄放入大地，确保变配电的正常运行。变配电系统遭受雷击的原因也是多方面的。下面是几方面的原因及其预防：一、避雷器安装前未做交接实验，避雷器损坏未被及时发现。因以上原因，避雷器在雷击时起不到避雷作用，雷电直接施加到配电变压器及其他配电设备上，导致绝缘击穿烧坏，所以避雷器在安装之前，必须首先核对其铭牌。其标准是否与安装地点的要求相符合，同时应对避雷器进行一次交接试验。其性能必须符合出厂标准。各种部件应完整无缺，外表要洁净，当避雷器安装固定以后，其上端接相线，下端接地保护线，切勿颠倒。相间距离不应小于安装设计规程的

58、规定，避雷器在运行中，应定期进行巡视和检查，注意绝缘套裙是否完好，有无闪路痕迹；引线连接及接地是否牢固可靠。按规定每年雷雨季节之前，应将避雷器做一次预防性试验，不合格的要及时调换。二、正反变换过电压损坏配电变压器及设备。当变压器高压侧装有高压避雷器，而低压侧未装设避雷器时，防雷接地与工作接地共用一组接地装置，在配电变压器能产生过电压，过电压分两种情况：(1)正变换：:当低压侧遭受雷击时，通过变压器的次级绕组的冲击电流，将按变比感应电动势，而使高压侧绕组的中性点电压升高，有可能发生绝缘击穿。(2)反变换：当高压侧遭受电击时，经过避雷器的电流较大，在接地装置上产生压降，这个压降同时作用在低压绕组的

59、中性点，并加到低压绕组上，通过电磁感应也会反响在高压侧出现高电压，对星形接线的配电变压器对中性点也会产生对绝缘有危险的过电压。根据以上情况，为了防止正变换和反变换所引起的过电压，配电变压器的上下压两侧都必须加装避雷器保护，如果只在一侧加装避雷器，或有一侧避雷器损坏，都将造成配电变压器因雷击而损坏。这里需要注意的是上下侧避雷器接地线与变压器外壳要共同使用一根接地线时压螺丝一定要紧要牢固，千万不能松动。否那么不能起到防雷的作用。可见配电变压器低压侧加装避雷器是大有必要，对减少事故、提高供电可靠性具有重要意义的。三、避雷器的接地引下线不符合规程要求，使雷电流不能泄入大地，有的接地引下线连接不牢固，选择导线材料及截面不按规程要求选择，避雷器动作时，将连接处烧断，不能起到避雷作用。所以，安装避雷器的接地引下线时应采用焊接或螺丝栓连接，并经常进行巡视检查，发现问题及时处理。引下线的选择原那么：铜导线不应小于16mm2,埋入接地导体应采用404镀锌扁铁铜。四、接地电阻