学院供配电课程设计论文

1、新开源2车间专用变电所10KV电气一次设计摘 要本设计的题目为“某工厂10kV车间变电所电气部分设计”。设计的要紧内容包括：变电所的位置与形式；主变台数、容量、型号；电气主接线方案设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择及校验（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；低压配电网络设计、连接方式；导线截面选择及线损计算等。选择继电爱护装置，防雷爱护和接地装置方案及设计，10/0.4kV变电所主变压器选择；配电装置设计；继电爱护规划设计；防雷爱护设计等。其中还对变电所的主接线通过CAD制图直观的展现出来。本次设计的内容紧密结合实际，通过查找大量相关

2、资料，设计出符合当前要求的变电所。本变电所对低压侧负荷的统计计算采纳需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率，本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.74提高到0.96；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采纳了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电爱护设计要紧是对变压器进行电流速断爱护和过电流爱护的设计计算；配电装置采纳成套配电装置；本变电所采纳避雷针防直击雷爱护。关键词： 负荷计算，短路电流计算，继电爱护，接地装置，变压器 目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295804443 前言 PAGEREF _

3、Toc295804443 h 1 HYPERLINK l _Toc295804444 第1章 任务讲明 PAGEREF _Toc295804444 h 3 HYPERLINK l _Toc295804445 1.1 设计要求 PAGEREF _Toc295804445 h 3 HYPERLINK l _Toc295804446 1.2 车间概况及设备平面布置图 PAGEREF _Toc295804446 h 3 HYPERLINK l _Toc295804446 1.3 负荷情况 PAGEREF _Toc295804446 h 3 HYPERLINK l _Toc295804447 1.4 供

4、电电源情况 PAGEREF _Toc295804447 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.5 电价计算 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.6 建设期用电 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804448 1.7气象、地质水文资料 PAGEREF _Toc295804448 h 4 HYPERLINK l _Toc295804449 第2章 机加工车间的负荷计算 PAGEREF _Toc295804449 h 5 HYPERLINK l _

5、Toc295804450 2.1 负荷计算 PAGEREF _Toc295804450 h 5 HYPERLINK l _Toc295804451 2.2 无功功率补偿 PAGEREF _Toc295804451 h 7 HYPERLINK l _Toc295804452 第3章 工厂变电所的设备选择及主接线设计 PAGEREF _Toc295804452 h 9 HYPERLINK l _Toc295804453 3.1 总降压变电所位置的确定 PAGEREF _Toc295804453 h 9 HYPERLINK l _Toc295804454 3.2 变压器数量及容量的选择 PAGERE

6、F _Toc295804454 h 9 HYPERLINK l _Toc295804455 3.3 变电所的电气主接线的选择 PAGEREF _Toc295804455 h 10 HYPERLINK l _Toc295804456 3.3.1 变电所主接线的选择 PAGEREF _Toc295804456 h 10 HYPERLINK l _Toc295804457 3.3.2 变电所主接线方案的绘制 PAGEREF _Toc295804457 h 11 HYPERLINK l _Toc295804458 第4章变电所的短路电流计算 PAGEREF _Toc295804458 h 13 HYP

7、ERLINK l _Toc295804459 4.1 短路电流计算的目的及方法 PAGEREF _Toc295804459 h 13 HYPERLINK l _Toc295804460 4.2 短路电流计算 PAGEREF _Toc295804460 h 13 HYPERLINK l _Toc295804461 4.2.1 绘制计算电路图 PAGEREF _Toc295804461 h 13 HYPERLINK l _Toc295804462 4.2.2 确定基准值 PAGEREF _Toc295804462 h 14 HYPERLINK l _Toc295804463 4.2.3 计算短路电

8、路中各要紧元件的电抗标幺值 PAGEREF _Toc295804463 h 14 HYPERLINK l _Toc295804464 4.2.4 k-1故障点的短路电流计算 PAGEREF _Toc295804464 h 15 HYPERLINK l _Toc295804465 4.2.5 k-2故障点的短路电流计算 PAGEREF _Toc295804465 h 16 HYPERLINK l _Toc295804466 第5章 变电所一次设备的选择校验 PAGEREF _Toc295804466 h 17 HYPERLINK l _Toc295804467 5.1 变电所高压一次设备的介绍

9、PAGEREF _Toc295804467 h 17 HYPERLINK l _Toc295804468 5.2 一次设备的选择与校验的条件和项目 PAGEREF _Toc295804468 h 17 HYPERLINK l _Toc295804469 5.3 变电所10kV一次设备的选择与校验 PAGEREF _Toc295804469 h 19 HYPERLINK l _Toc295804471 5.5 高压母线的选择 PAGEREF _Toc295804471 h 23 HYPERLINK l _Toc295804472 第6章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择 PAGEREF _To

10、c295804472 h 24 HYPERLINK l _Toc295804473 6.1 导线和电缆截面选择时满足的条件 PAGEREF _Toc295804473 h 24 HYPERLINK l _Toc295804474 6.2 10kV高压进线的选择校验 PAGEREF _Toc295804474 h 24 HYPERLINK l _Toc295804475 6.2.1 10kV高压进线与邻近单位联络线的选择 PAGEREF _Toc295804475 h 25 HYPERLINK l _Toc295804476 6.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择 PAGEREF _

11、Toc295804476 h 25 HYPERLINK l _Toc295804479 第7章 变电所队继电爱护装置的选择 PAGEREF _Toc295804479 h 30 HYPERLINK l _Toc295804486 7.1继电爱护的概念 PAGEREF _Toc295804486 h 327.1.1继电爱护的定义及组成 PAGEREF _Toc295804486 h 327.1.2继电爱护装置装置的差不多要求 PAGEREF _Toc295804486 h 32 HYPERLINK l _Toc295804487 7.2 电力变压器的继电爱护装置 PAGEREF _Toc2958

12、04487 h 33 HYPERLINK l _Toc295804488 7.2.1变压器的瓦斯爱护 PAGEREF _Toc295804488 h 34 HYPERLINK l _Toc295804489 7.2.2 变压器的电流爱护 PAGEREF _Toc295804489 h 35 HYPERLINK l _Toc295804489 7.2.2 变压器的差动爱护 PAGEREF _Toc295804489 h 35 HYPERLINK l _Toc295804490 第8章 变电所的防雷爱护与接地装置的设计 PAGEREF _Toc295804490 h 36 HYPERLINK l

13、_Toc295804491 8.1变电所的防雷爱护 PAGEREF _Toc295804491 h 36 HYPERLINK l _Toc295804492 8.1.1 直击雷防护 PAGEREF _Toc295804492 h 36 HYPERLINK l _Toc295804493 8.1.2 雷电侵入波的防护 PAGEREF _Toc295804493 h 36 HYPERLINK l _Toc295804494 8.2 变电所爱护接地的设计 PAGEREF _Toc295804494 h 37 HYPERLINK l _Toc295804495 8.2.1 接地与接地装置 PAGERE

14、F _Toc295804495 h 37 HYPERLINK l _Toc295804496 8.2.2爱护接地的分类及应用 PAGEREF _Toc295804496 h 37变电所(substation)是电力系统的重要组成部分，它直接阻碍整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，是 HYPERLINK /view/69126.htm t _blank 电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。变电所(substation)确实是 HYPERLINK /view/69126.htm t _blank 电力系统中对电能的电压和电流进行变换、集中和分配的场所。为

15、保证电能的质量以及设备的安全，在变电所中还需进行电压调整、以及输配电线路和要紧电气设备的爱护。不管国内国外，依旧从治理方、运行方及设计单位关于变电站实现综合自动化均取得了共识。变电站综合自动化也采纳了新的技术全分散式变电站自动化系统和先进的网络技术。本课题设计了一个某工厂的供电系统，再满足工厂供电设计中安全、可靠、灵活、经济的差不多要求的前提下，首先依照全厂和车间的用电设备情况和生产工艺要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计(包括无功补偿容量计算和补偿设备选择、校验)，确定了工厂的供电方案，通过技术经济比较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文

16、设计了厂区供电和配电网络，进行了车间变电因此及车间配电系统和车间电气照明设计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进行正确的短路电流计算，进行了要紧电气设备的选型和校验。最后，本文还进行了电力变电压器和要紧电力线路的继电爱护设计。通过上述设计，差不多确定了某机加工厂内部的供配电系统，同时在本设计中，尽可能选择低损耗电气设备，以节约电能，体现了节能环保的设计思想。工厂供电设计必须遵循的一般原则：(1) 工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和规范，执行国家的有关方针、政策，包括节约能源、节约有色金属等经济技术政策。(2) 工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电

17、可靠。电能质量合格。技术先进和经济合理，设计中应采纳符合国家现行有关标准的效率高、能耗低、性能先进的电气产品。(3) 工厂供电设计必须从全局动身，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，合理确定设计方案。(4) 工厂供电设计应依照工程特点、规模和进展规划，正确处理近期建设与远期进展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性1。表0-1示出了工厂供电设计依据的要紧设计规范。表0-1 工厂供电设计依据的要紧设计规范序号规范代号规范名称1GB50052-2009供配电系统设计2GB50053-9410kV及以下变电所设计3GB50054-2011低压配电设计4GB5

18、0055-93通用用电设备配电设计5GB50057-94建筑物防雷设计6GB50059-9235110kV变电所设计7GB50060-923110kV高压配电装置8GB50061-9766kV及以下架空电力线路设计第1章 任务讲明1.1 方案论证 1. 依照设计题目的要求，适当考虑工厂生产、进展的实际情况，按照安全、可靠、经济、灵活的原则，确定设计方案并进行了方案论证. 2.选择继电爱护装置，防雷和接地装置方案及设计；3. 参考工程设计手册和其他参考书，按规范要求作出设计讲明，绘出设计图样并进行设备选型。HYPERLINK N:整理后某工厂10kv车间变电所电气部分设计03.doc l 1.2

19、 车间概况及设备平面布置图1.2 车间概况及设备平面布置图 新开源2#车间为全框架钢结构车间，长150米、宽68 米、高14 米，车间内共四跨，每跨宽 米全通透，每跨配有行车四台，2台16T，2台5T。共16台。车间内用电设备要紧为中频电加热设备、电辅助加热气体加热炉 以及冲压、锻压设备，其余设备为一般机加工及焊接设备。设备按照生产工艺要求摆放，同类设备多在同一区域，车间分区比较明确。如图1-1： 图1-1 车间平面简图1.3 负荷情况低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明设备为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计参见下表1-1。供电部门对功率因数的要求值：10kV供电时，。车

20、间的用电设备（所在位置见附1）情况如下：序号名称规格型号台数 单台容量 总容量1推弯机21912402402推弯机D42612002003液压机B315122224液压机X500164645液压机B315122226热处理炉160607加热炉RX12011501508天然气加热炉RX12019天然气加热炉RX120110挤压三通液压机4000T113213211挤压三通液压机114T152.552.512照明组13电动坡口机Q1260-13144214电动坡口机 STPG-8001181815电动坡口机D4261151516电动坡口机D2701101017车床C630-137.522.518车

21、床C620-1B1101019车床6181101020牛头刨床B65017.57.521钻床ZX50C-II14422天车5T81518023天车16T82510024电焊机ZX7-50084032025空气压缩机V0.6/12.51404026等离子切割机120020027焊条烘干机1303028电焊机BX1-400A1303029整口机219-27317.57.530整口机325-37717.57.531整口机406-42617.57.532整口机480-6301101033自动抛光机Q3761282834自动抛光机Q37B112121.4 供电电源情况工厂东北方向3公里处有新建110KV

22、老井变电站，110/35/10kV，140MVA变压器一台作为工厂的主电源，同意用35kV或10kV中的一种电压向工厂供电。35kV侧系统的最大三相短路容量为1500MVA，最小三相短路容量为1000 MVA。10kV侧系统的最大三相短路容量为450MVA，最小三相短路容量为200 MVA1.5电价计算供电部门实行两部电价制。1:差不多电价：按变压器安装容量每1kVA，20元/月计费；2:电度电价：供电电压为35kV时，=0.62元/（kWh）；供电电压为10kV时，=0.65元（kWh）。1.6建设期用电：建设初期用电取自红山乡坡地村0.4kv低压配电线路， 建设后期及生产调试用电取自2#车

23、间变电所，变压器容量统筹考虑。1.7 气象、地质水文资料本厂所在地区的年最高气温为38，年平均气温为17，年最低气温为-8。年雷暴天数约为20天。本厂所在地区，地层以砂质粘土为主。第2章 机加工车间的负荷计算2.1 负荷计算我国目前普遍采纳的确定设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种，而前者应用最为普遍。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算计算负荷。当用电设备台数较多、各台设备容量相差不甚悬殊时，通常都采纳需要系数法计算；二次项系数法：将符合分为差不多负荷和附加负荷，后者考虑一定数量大容量设备阻碍。当用电设备台数少而容量相差悬殊，用二项式法计算1-3。本设计结合实际

24、情况，采纳需要系数法确定。要紧计算公式有：有功计算负载：无功计算负载：视在计算负载：计算电流：各用电车间负荷计算结果如表2-1所示表2-1 车间负荷计算表编号名称类不各机械组代号设 备容量Pe/kW需要系数KdcosTan计算负荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1机加工动力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.41.737.012.214.021.3续表2-1 车间负荷计算表车间No.51.739

25、.716.819.429.5小计-493.5258116.6290.3441.12铸造车间动力No.618872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.57.5小计-537274.7167.8321.9489.13铆焊车间动力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.55.0小计-30291.11781

26、99.3302.84电修车间动力No.1318035493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.56.2小计-337101.7160.5190.9290总计(380V侧)全部线路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339由前面统计结果，取，计算总有功计算负荷，总无功计算负荷，总的视在计算负载，总的计算电流： 最大负荷时的功率因数：计算的结果同样填入上表。2.2 无功功率补偿供电部门对功率因数的要求为当以35kV供电时，cos0.85，以10kV供电时，

27、cos0.90。基于此，我们取cos应大于0.9。而由上面计算可知，低于0.9，因此必须进行无功补偿1-3。考虑到变压器本身的无功功率损耗QT远大于其有功功率耗损PT,一般，因此，在变压器低压侧进行无功补偿时，低压侧补偿后的功率因数应略高于0.90，那个地点取。要使低压侧功率因数由0.74提高到0.92，低压侧需装设的并联电容容量为： = =313.4 kvar，取QC = 450 kvar参考附图2可知，选PGJ1型低压自动补偿屏，并联电容可选用BWF6.3-50-1型。因此，其电容器的个数为：。由于电容器是单相的，因此应为3的倍数，经计算，取9个正好。无功补偿后，变电所低压侧的计算负荷为：

28、变压器的功率损耗为是变电所高压侧的计算负荷为无功率补偿后，工厂的功率因数为即工厂的功率因数因此，符合本设计的要求。无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表2-2所示。表2-2 无功补偿后工厂的计算负荷项 目cos计 算 负 荷PN/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A380V侧补偿前负荷0.74653591.8881.31339380V侧无功补偿容量-450-380V侧补偿后负荷0.98653141.8668.21015.2主变压器功率消耗-1040-10kV侧负荷总计0.96663181.8687.539.7第3章 工厂变电所的设备选择及主接线设计3.1 总降压变电所位置的

29、选择变电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心。工厂的负荷中心按功率矩法来确定。结合本厂的实际情况，那个地点变电所采纳独立变电所。其设立位置参见图3-1。图中亦标出了各车间距离变电所的距离。图3-1 厂区供电线缆规划图3.2 变压器台数及容量的选择1. 变压器台数和容量的选择依据主变压器台数应依照符合特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器。(1) 大量一级或二级负荷。(2) 合变化较大，适于采纳经济运行方式。(3) 中负荷较大，例如大于1250kVA。其他情况下宜装设一台变压器2. 工厂的负荷特性和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：(1) 设一台主变压

30、器采纳型号为S9型，容量依照式，即采纳一台S9-800/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。(2) 设两台变压器采纳S9型变压器，每台的容量按下列公式选择：而且因此选两台S9-500/10型低损耗配电变压器。二级负荷的备用电源由与邻近单位相联的高压联络线来承担。由于该厂的负荷含二级负荷，且二级负荷容量较大，对电源的供电可靠性要求高，在经济条件同意的条件下应采纳两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷接着供电，故选两台变压器。主变压器的联结组不均采纳Yyn0。高压开关柜选用GG-1A(F)型3,4。3.3 变电

31、所主接线的选择3.3.1 变电所主接线的选择原则1. 变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能汇合起来，并分给各用户。它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。因此电气主接线是变电所电气部分的主体，对变电因此及电力系统的安全、可靠、经济运行起着重要作用，并对电气设备选择、配电装置配置、继电爱护和操纵方式的拟定有较大阻碍。2. 在选择电气主接线时的设计依据(1) 变电所所在电力系统中的地位和作用。(2) 变电所的分期和最终建设规模。(3) 负荷大小和重要性。(4) 系统备用容量大小。3. 主接线设计的差不

32、多要求：(1) 安全性：安全包括设备安全和人身安全。(2) 可靠性：可靠确实是变电所的主接线应能满足各级负荷对供电可靠性的要求。(3) 灵活性：灵活确实是在保障安全可靠的前提下主接线能够适应不同的运行方式。(4) 经济性：满足以上要求的前提下，尽量降低建设投资和年运行费用2,3,5。3.3.2 变电所主接线方案的选择母线制是指电源进线与各馈出线之间的连接方式。常用的母线制要紧有三种：单母线制，单母线分段制和双母线分段制。方案：高、低压侧均采纳单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户能够从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线

33、不间断供电和不致使重要用户停电 ，供电可靠性相当高，可供一、二级负荷。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案： 高压采纳单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，但第三种最经济，因此优先考虑。但可靠性较低，但假如高

34、低压侧有与其他的变电所相连的联络线时，则供电可高性将得到大大的提高。因此最终方案是高压侧采纳单母线，低压侧单母线分段，同时旁路加上与其他的变电所相连的联络线。主接线电路图如图3-2所示。图3-2 某车间变电所主接线电路图第4章 工厂供、配电系统短路电流计算4.1 短路电流计算的目的及方法所谓短路，确实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。短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电爱护装置的整定计算。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

35、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，并计算电路中各要紧元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些要紧元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。关于工厂供电系统来讲，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，因此一般只需采纳阻抗串、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。4.2 短路电流计算短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法两种。该设计采纳标幺值法计算短路电流。在标幺值法中，参与运算的物体量均用其相对值。因此标幺值的概念是：所谓的基准

36、值是衡量某个物理量的标准或尺度。4.2.1 绘制计算电路图短路点k-1，k-2取变压器两侧。因此短路计算电路图如图4-1所示。图4-1 短路计算电路4.2.2 确定基准值设，低压侧，则基准电流： 4.2.3 计算短路电路中各要紧元件的电抗标幺值1. 电源的电抗标幺值由任务资料断路器容量为，因此2. 架空线路的电抗标幺值架空线路初选LJ-120，验证在第6章进行。假设架空线路线间几何均距为1500mm，则由附录表14可查得，而线路长5km，故架空线路的的电抗标幺值为3. 电力变压器的电抗标幺值依照第3章3.1节中对变压器台数和容量的选择结果，本设计中选择2台型号为S9-500/10 的变压器，查

37、附表1可得，其短路电压百分数，因此绘短路等效电路图如图4-2所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标明了短路计算点。图4-2 短路等效电路图4.2.4 k-1故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值2. 三相短路电流周期重量有效值3. 其他短路电流4. 三相短路容量4.2.5 k-2故障点的短路电流计算1. 总电抗标幺值2. 三相短路电流周期重量有效值3. 其他短路电流4. 三相短路容量计算结果综合如表4-2所示1-7。表4-2 短路计算结果短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAk7.44.452.1k224.324.324.344.826.516.9第5章 变电所一次设备的选择校

38、验5.1 变电所高压一次设备的介绍变电所的电气设备分为一次设备和二次设备。 高压开关柜是变电所的要紧一次成套设备。为了实现对符合的灵活操纵和保障操作人员、供电系统和电气设备的安全，在配电给各个用电设备组的馈出线的出口处，必须设置相应的操作开关、爱护设备和测量设备，而这些设备通常装设在与各条馈出线相对应的配电开关柜中，以便装配、操作和维护。下面介绍要紧的一次设备和用途。1. 高压断路器 供电系统中最重要的开关电器之一。线路正常时，用来通断负荷电流；线路短路时，在爱护装置的作用下用来切断巨大的短路电流。断路器具有专门好的灭弧装置和较强的灭弧能力。2. 隔离开关 没有灭弧装置，仅当电气设备停电检修时

39、，用来隔离电源，造成一个明显的断开点。3. 熔断器 线路或设备故障时，用于切断强大的短路电流。4. 避雷器 避雷器要紧用来抑制架空线路和母线上的雷电过电压和操作过电压爱护电气设备免受损害。5. 静电电容器 要紧用于补偿无功功率。6. 电流互感器 将主回路中的大电流变换成小电流信号，供计量和继电爱护用。7. 电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电爱护用1-8。5.2 一次设备的选择与校验的条件和项目1. 按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(1) 工作电压选择 设备的额定电压UNe不应小于所在线路的额定电压UN，即。(2) 工作电流选择 设备的额定电压INe不应小于所在

40、线路的额定电压IN，即。(3) 按断流能力选择设备的额定开断电流I0c或断流容量Soc不应小于设备分段瞬间的短路电流有效值Ik或短路容量Sk，即，。2. 按短路条件进行动稳定和热稳定的校验。隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验：(1) 动稳定校验条件或式中 、开关的极限通过电流（动稳定电流）峰值和有效值（单位为kA）；、开关所在处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（单位为kA）。(2) 热稳定校验条件式中 开关的热稳定电流有效值（单位为kA）；t开关的热稳定试验时刻（单位为s）；开关所在处的三相短路稳态电流（单位为kA）；短路发热假想时刻（单位为s）。短路发热假想时刻tima一般按下式计算

41、在无限大容量系统中，由于，因此式中 tk短路持续时刻，采纳该电路主爱护动作时刻加对应的断路器全分闸时刻。当时，。 电流互感器的短路稳定度校验：(1) 动稳定校验条件或(2) 热稳定校验条件或3. 考虑电气设备运行的环境以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4. 按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确级等进行选择3,9。选择一次设备时应校验的项目如表5-1所示。表5-1 选择一次设备的校验项目一次设备名称额定电压额定电流断流容量短路电流校验环境条件其他动稳定热稳定熔断器高压隔离开关操作性能高压断路器操作性能低压刀开关操作性能低压断路器操作性能电流互感器操作性能电压互

42、感器操作性能母线电缆备注表中“”表示必须校验项目。5.3 变电所10kV侧一次设备的选择电气设备的选择与校验1.断路器在选择高压断路器时，除了考虑其额定电压、额定电流及动稳定和热稳定等因素外，还应校验其断流容量。（1）按工作环境选型 （2）按正常工作条件选择断路器的额定电压及额定电流 依照机械厂所在地区的外界环境，高压侧采纳GG-1A(F)型户内移开式交流金属封闭开关设备。其内部高压一次设备依照本厂需求选取，假设继电爱护都做时刻为1.1s，断路器短路时刻为0.2s，初选设备：高压断路器： SN10-10I；高压熔断器：RN1-10/50高压隔离开关：-10T/200；避雷器：FS4-10 电流

43、互感器：LQJ-10/0.5；电压互感器：JDZ-10因为继电爱护都做时刻为1.1s，断路器短路时刻为0.2s，因此tima=tk=1.3。因此由上述一次设备验证条件可知：高压断路器SN10-10I：查附录表2可知额定电压为10kV，额定电流630A，额定开断电流16kA，极限通过电流40kA，热稳定电流16kA。本设计中，。依照5.2节中高压断路器的验证条件则； ；。因此符合条件。高压隔离开关：查附录表3可知额定电压为10kV，额定电流200A,动稳定电流峰值为25.5kA，热稳定电流为10kA。本设计中，。依照5.2节中高压隔离开关的验证条件则： ；。因此符合条件。电流互感器LQJ-10：

44、查附录表8可知额定电压为10kV，额定电流一次100A,二次5A，1s热稳定倍数90，动稳定倍数225。本设计中，。依照5.2节中电流互感器的验证条件则： ；动稳定校验条件：热稳定校验条件： 。因此均满足条件。高压熔断器：查附录表6可知RN1-10/50：额定电压10kV，额定电流50A，熔体电流40A。本设计中，依照5.2节中电流互感器的验证条件则： ； 因此满足条件表 5-2 变电所10kV侧一次设备的选择校验表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件参数UNI30Ikish数据10kV39.72.9kA7.4 kA额定参数UNINIocimax高压少油断路器SN10-10

45、I10KV63016kA40kA332.8电流互感器LQJ-1010KV100/5A_31.89避雷器FS4-1010KV_高压隔离开关10KV200A_25.5kA130电压互感器JDZ2-1010/0.1KV_表5-2所选设备均满足要求。5.4 变电所380V低压一次设备的选择初选设备：低压断路器DW15-1500；低压断路器DZ20-630；低压熔断器RT0-1000；低压刀开关HD13-1500/3；电流互感器LMZJ1-0.5；电流互感器LMZ1-0.5低压断路器DW15-1500：查附表4可知额定电压为380V，脱扣器额定电流1500A，额定开断电流40kA。此断路器装在总线端，总

46、。据5.2节中高压断路器的验证条件则：；。因此符合条件。低压断路器DZ20-630：查附表5可知额定电压为380V，脱扣器额定电流630A，额定开断电流30kA，极限通过电流40kA，热稳定电流16kA。此断路器装在各车间线端，各分车间的电流都不大于500A。据5.2节中低压断路器的验证条件则：； ；。因此符合条件。电流互感器LMZJ1-0.5：查附表10可知额定电压为380V，额定电流10003000A，极限通过电流和热稳定电流书中用“”表示，不必验证。此断路器装在总线端，依照上述验证条件：；因此符合条件。低压熔断器RT0-1000：查附表7可知额定电压为380V，额定电流1000A，额定开

47、断电流50kA。此断路器装在总线及各车间线端，据5.2节中低压熔路器的验证条件则：；。因此符合条件。电流互感器LMZ1-0.5：查附表10可知额定电压为380V，额定电流5400A，极限通过电流和热稳定电流书中用“”表示，不必验证。此断路器装在各车间端，据5.2节中高压断路器的验证条件则：；。因此符合条件。表 5-3 变电所380V侧一次设备的选择校验表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度其他装置地点条件参数UNI30数据380V总1015.224.3KA44.8KA额定参数UNI30Iocimax低压断路器DW15-1500/3380V1500A40kA低压熔断器DZ20-20038

48、0V200A50kA低压断路器DZ20-630380V630A30kA低压刀开关HD13-1500/30380V1500A电流互感器LMZJ1-0.5380V1500/5A表5-3所选设备均满足要求。5.5 高压母线的选择参照附表11，10kV母线选LMY-3(404)，即母线尺寸为40mm4mm；380V母线选LMY-3(806)+505。必须注意，附录表13选择的母线尺寸，一般均满足短路动稳定和热稳定要求，因此不必再进行短路校验。但关于高压配电所及35kV或以上的变电所，则不能采纳此表的母线尺寸，而应按发热条件进行选择，并校验其短路稳定度。第6章 变电所进出线与邻近单位联络线的选择6.1

49、导线和电缆截面选择时满足的条件为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件。1. 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同意温度。2. 电压损耗条件导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时同意的电压损耗。3. 经济电流密度35kV及以上的高压线路及电压在35kV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。4. 机械强度导线（包括

50、裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小同意截面。关于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。关于绝缘导线和电缆，还应满足工作电压的要求。依照设计经验，一般10kV及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件来选择截面，再校验电压损耗和机械强度。低压照明线路，因其对电压水平要求较高，因此通常先按同意电压损耗进行选择，再校验发热条件和机械强度。对长距离大电流及35kV以上的高压线路，则可先按经济电流密度确定经济截面，再校验其它条件1-10。6.2 10kV高压进线的选择校验6.2.1 10kV高压进线与邻近单位联络线的选择采纳LJ型铝绞线架空敷设，接往10kV公

51、用干线。初选LJ-120型号的架空线。下面从两个方面进行验证。1. 校验发热条件查附表14，LJ-120型铝绞线的同意载流量(假设环境温度为35) ，满足发热条件。2. 校验机械强度查附表13得10kV架空钢芯铝线的最小截面，因此所选的LJ120型铝绞线也满足机械强度要求。由于此线路专门短，不需校验电压损耗和检验经济电流密度。6.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择采纳YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直接埋地敷设。1. 按发热条件选择由，及土壤温度25，查附表17可知，初选缆芯为35 mm2的交联电缆，其，满足发热条件。2. 校验短路热稳定按下式校验式中的C值是短路热

52、稳定系数由附录表12查得。因此YJL22-10000-335电缆满足要求。6.3 380V低压出线的选择1. 馈电给1号厂房（机加工车间）的线路采纳VLV22-1000型交联氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由及最高平均温度约为75，查附表16选240mm2，其，满足发热条件。(2) 校验电压损耗由图3-1可知，变电所距机加工车间110m，而由附录表15查得240mm2的铜芯电缆的 (按缆芯工作温度75计)，又1号厂房的，因此按下式计算得： 满足同意电压损耗5%的要求。(3) 短路热稳定度校验由附录表12查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的C值为115可见短路热稳度符合要求。即可选用V

53、LV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。2. 馈电给2号厂房（铸造车间）的线路亦采纳VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择同样的方法，由，查附表16，初选300mm2，其，满足发热条件。即可选用VLV22-1000-3300+1150型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。(2) 校验电压损耗由图3-1可知，变电所距铸造车间80m，而查附表15查得240mm2的铜芯电缆的 （按缆芯工作温度75计），又1号厂房的，因此按下式计算得：满足同意电压损耗5%的要求。(3) 短路热稳定度校验附表12查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的C值为115。可见短路热稳度

54、符合要求。3. 馈电给3号厂房（铆焊车间）的线路亦采纳VLV22-1000型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由，查附表16，初选240mm2，满足发热条件。(2) 校验电压损耗由图3-1可知，变电所距铆焊车间100m，而查附表15得240mm2的铜芯电缆的 （按缆芯工作温度75计），又1号厂房的的，因此按下式计算得： 满足同意电压损耗5%的要求。(3) 短路热稳定度校验查附表12得氯乙烯绝缘铜芯电缆的C值为115可见短路热稳度符合要求。即可选用VLV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。4. 馈电给4号厂房（电修车间）的线路亦采纳VLV22-10

55、00型聚氯乙烯绝缘铜芯电缆直接架空敷设。(1) 按发热条件选择由，查附表16，初选240mm2，其，满足发热条件。(2) 校验电压损耗由图3-1可知，变电所距电修车间90m，而查附表15得240mm2的铜芯电缆的 （按缆芯工作温度75计），又1号厂房的的，因此按下式计算得：满足同意电压损耗5%的要求。(3) 短路热稳定度校验查附表12查得氯乙烯绝缘铜芯电缆的C值为115可见短路热稳度符合要求。即可选用VLV22-1000-3240+1120型聚氯乙烯绝缘铜芯四芯电缆。6.4 作为备用电源的高压联络线的选择校验采纳YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆直埋敷设，与相距约2Km的相邻单位

56、变配电所的10kV母线相联。1. 按发热条件选择工厂总负载容量为496.6kVA， （最热月土壤平均温度可视为25）。查附表17，初选缆芯截面为25 mm2的交联聚乙烯绝缘铝芯电缆，其满足发热条件。2. 校验电压损耗查附表15可查的缆芯为25 mm2的铝芯电缆的 （按缆芯工作温度75计），又的，线路长度按2km计，因此按下式计算得：满足同意电压损耗5的要求。3. 短路热稳定校验按本变电所高压侧短路电流校验，由前述引入电缆的短路热稳定校验，可知缆芯25 mm2交联电缆时满足热稳定要求的。而邻近单位10kV的短路数据不知，因此该联络线的短路热稳定校验计算无法进行，只有暂缺。综上所述，所选变电所进出

57、线和联络线的导线和电缆型号规格如下表所示3,11。表6-1 变电所进出线和联络线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格10kV电源进线LJ型铝绞线(三相三线架空敷设)主变引入电缆YJL22-10000-335交联电缆(直埋)380V低压出线至1号厂房VLV22-1000-3240+1120型铜芯四芯电缆(架空)至2号厂房VLV22-1000-3300+1150型铜芯四芯电缆(架空)至3号厂房VLV22-1000-3240+1120型铜芯四芯电缆(架空)至4号厂房VLV22-1000-3240+1120型铜芯四芯电缆(架空)与相邻单位10kV联络线YJL22-10000-325交联电缆型(直埋)

58、第7章 变电所二次回路方案的选择7.4 变电所的爱护设备7.4.1 对继电爱护装置的差不多要求继电爱护装置的差不多要求：1. 可靠性 指爱护装置该动作时动作，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，即可靠性包括信赖性和安全性。2. 选择性 指首先由故障设备或线路本身的爱护切除故障。当故障设备或线路本身的爱护拒动时，则应由相邻设备或线路的爱护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的爱护，前后两级之间的灵敏性和动作时刻应相互配合。3. 灵敏性 指在被爱护设备或线路范围内发生金属性短路时，爱护装置应具有必要的灵敏系数。4. 速动性 指爱护装置应能尽快地切除短路故障，提高系统稳定性

59、，减轻故障设备和线路的损坏程度。当需要加速切除短路故障时，可同意爱护装置无选择性动作，但应利用自动重合闸或备用电源自动投入装置，减小停电范围。7.4.2 主变压器的继电爱护装置电力变压器的常见故障及异常的运行状态，一般应装设下列继电爱护：1. 装设瓦斯爱护当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作与信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。2. 装设反时限过电流爱护变压器内外部故障或异常运行都可能导致其过电流现象，应设置相应的电流爱护。采纳GL15型感应式过电流继电器，两相两继电器式结线，去分流跳闸的操作方式，因为他具有反时限动作特性和速断特性。(1) 过电流爱护动作电流的整定取

60、，。因此，动作电流故动作电流整定为5A。(2) 过电流爱护动作时刻的整定因本变电所为电力系统的终端变电所，故其过电流爱护的动作时刻（10倍动作电流淌作时刻）可整定为最短的0.5s。(3) 过电流爱护灵敏系数的检验已知：, ,因此其爱护灵敏系数为满足灵敏系数1.5的要求。3. 装设电流速断爱护变压器的过电流爱护尽管能爱护整个变压器，但动作时限较长，切除故障不迅速，故需要装设反应迅速的电流速断爱护。利用GL15的速断装置。(1) 速断电流的整定已知，因此速断电流为：速断电流倍数整定为Kqb可不为整数，但必须在28之间。(2) 电流速断爱护灵敏系数的检验已知：，因此其爱护灵敏系数为：按GB50062