阜宁新区中学双回路10KV变配电所设计毕业设计论文

扬州大学本科毕业设计(论文）本科生毕业论文毕业论文题目阜宁新区中学双回路10KV变配电所设计学生姓名所在学院专业及班级指导教师完成日期2014年6月.负荷等级确定及供电电源1.1工程概况与设计参考资料1.1.1工程概况教学照明电价负荷：①

行政办公楼照明负荷容量120kW。Kd=0.8，cos=0.85。②

教学楼照明负荷容量七幢每幢120kW。Kd=0.8，cos=0.85。③

图书馆照明负荷容量150kW。Kd=0.8，cos=0.85。④

实验楼照明负荷容量85kWKd=0.7，cos=0.85⑤

食堂照明负荷容量每处100kW。Kd=0.85，cos=0.8。⑥

超市及服务设施照明负荷容量80kW。Kd=0.9，cos=0.8。⑦

锅炉房照明负荷10kW。Kd=0.8，cos=0.85。生活照明电价负荷：学生宿舍公寓楼三幢每幢150kW。Kd=0.8，cos=0.8。电力电价负荷：①

食堂动力容量120kW。Kd=0.8，cos=0.8。②

锅炉房动力容量80kW。Kd=0.8，cos=0.8。③

行政楼电梯容量50kW。Kd=0.7，cos=0.8。注：考虑变电所用电15kW，cos=0.85。各用电设备的负荷等级及其配电要求根据规范确定。供电条件：（1）供电部门提供双回路10kV电源，一用一备。（2）电源进线处三相短路容量160MVA。（3）采用高供高计，要求月平均功率因数不小于0.9。不同电价负荷，计量分开。（4）考虑负荷发展，留有一路10kV电源出线备用，负荷容量630kVA。（5）变配电所设于校区中心，为独立式，有人值班。低压最大供电距离350m。其他资料当地年最高气温为38℃，年平均气温为25℃，年最低气温－6℃，年最热月平均最高气温为33℃，年最热月平均气温为27℃，年最热月地下0.8m处平均温度为25℃。当地年雷暴日数为25天。当地地质平坦，海拔高度为100m，土壤为普通粘土。1.1.2设计参考项目1）毕业设计任务书2）国家现行电气设计规范：a）供配电系统设计规范GB50052—95b)10kV及以下变电所设计规范GB50053—94c)低压配电系统设计规范GB50054—95d）民用建筑电气设计规范JGJ/T16—92e)建筑物防雷设计规范GB50057-94f)工业企业照明设计标准GB50034-92g)民用建筑电气设计规范JGJ16-2008h)电气工程电缆设计规范GB50217-2007i)低压电器施工及验收规范GB50254-96j)电力交流设备施工及验收规范GB50255-96k)电气照明装置施工及验收规范GB50259-96l)电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范GB50168-923)相关专业提供的条件4)当地供电部门有关管理规定5）业主有关要求1.2负荷等级确定1.2.1电力负荷的分级原则规定根据GB50052—2009《供配电系统设计规范》的规定，用电负荷根据对供电可靠性的要求及中断供电在对人生安全、经济损失上所造成的影响程度，分为一级负荷、二级负荷、三级负荷，并应符合表1-1的规定。表1-1负荷分级的原则负荷分级原则定义一级负荷1）中断供电将造成人身伤亡2）中断供电将在政治、经济上造成重大损失3）中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作4）在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷二级负荷1）中断供电在政治、经济上造成较大损失2）中断将影响重要单位的正常工作三级负荷不属于一级、二级负荷者1.2.2供电电源的确定二级负荷的供电系统，宜由两回线路供电。两回线路与双重电源略有不同，两者都要求线路有两个独立部分，而后者还强调电源的相对独立。在负荷较小或地区供电条件困难时，二级负荷可由一回6KV及以上专用的架空线路供电。当线路自配电所引出采用电缆线路时，应采用两回线路。这是考虑电缆发生故障后，有时检查故障点和修复需时较长，而一般架空线路修复方便。三级负荷对供电方式无特殊要求，但在不增加投资或经济允许的情况下，也应尽量提高供电可靠性。

2.负荷计算与无功补偿2.1负荷数据阜宁新区中学由两路10KV电源进线引自10KV配电所。设置10/0.4KV变电所一座，变电所内设置10KV配电柜、变压器2台和若干低压配电柜。两路10KV电源同时工作，互为备用，当一路电源故障时，另一路承担全部一二级负荷和部分三级负荷。变电所低压侧设无功补偿，补偿后功率因数不低于0.92。见表2-1。表2-1负荷数据2.2用电设备的负荷计算2.2.1照明负荷低压配电干线负荷计算照明负荷0.38KV配电干线负荷计算采用需要系数法计算，详见表2-2.(1)一组用电设备组计算负荷的确定有功计算负荷：无功计算负荷：Qc=Pctanφ视在计算负荷：计算电流：(2)多组用电设备组计算负荷的确定（K∑p、K∑q为有功同时系数和无功同时系数）总的有功计算负荷：Pc=K∑p·∑Pc总的无功计算负荷：Qc=K∑q·∑Qc总的视在负荷：总的计算电流：(3)无功补偿容量的确定：补偿后的计算负荷为：表2-2照明负荷低压配电干线负荷2.2.2电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算电力负荷与平时消防负荷低压配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见下表表2-3电力负荷低压配电干线负荷2.2.3变电所负荷计算变电所负荷低压配电干线负荷计算采用需要系数法计算，见表2-4表2-4变电所负荷低压配电干线负荷

3.供配电系统一次接线设计3.1电压选择与电能质量本工程的总有功负荷1395.4KW，采用10KV供电。本工程为低层建筑，用电设备额定电压为220/380V,低压配电距离最长不大于200m。所以本工程只设置一座10/0.4KV变电所，对所有用电设备均采用低压220/380KV三相四线制TN-S系统配电。本工程将采取下列措施以使电能质量满足规范要求：变电所低压侧采用无功补偿，补偿后高压侧功率因数不低于0.92。采用铜芯电缆，选择合适的导体截面，将电压损失限制在5%以内。将单相用电设备均匀分布于三相配电系统中。(4)照明与电力配电回路分开。对于较大容量的电力设备采用专线供电。3.2电力变压器的选择为了保证变配电所中电气装置的安全运行，根据GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》的规定，变压器应符合容量、结构、使用场合等。电力变压器是供配电系统中的重要的不可或缺的设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是主接线设计中的一个主要问题。3.2.1变压器型式选择变压器类型选择见表3-1。表3-1变压器型式选择序号类型选择结果依据1变压器相数3根据用户需要和技术要求2变比及调压方式10kV/0.4kV无载调压10kV配电变压器一般采用无载调压方式3绕组型式双绕组变压器用户供电系统大多采用双绕组变压器4绝缘及冷却方式干式风冷用于室内，提高过载能力，防火5外壳防护等级IP20变压器和配电柜在附房内，防尘不防水6联结组Dyn11Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，有利于故障切除等优点7型号SC(B)10此型号变压器损耗小，而且容量符合要求，防护等级较高，安全性高3.2.2变压器台数和容量选择（一）在工程设计中，变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大，有利于变压器经济运行；C、集中负荷容量较大的三级负荷。当备用电源容量受限制时，将重要负荷集中并且与非重要负荷分别由不同的变压器供电，可以方便备用电源的切换。结合本学校的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。由于本校区有二级重要负荷，考虑到供电可靠性，采用两路进线，一路经10kV公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据《变电所位置和形式的选择规定》及GB50053－1994的规定，结合本校区的实际情况，这里变电所采用独立式结构，有人值班，最大供电距离350m。（二）变压器容量应根据负荷特点和经济运行进行选择。对于有两台变压器运行的变电所，通常采用等容量的变压器，并且每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：满足总计算负荷的60%~70%，即B、满足全部一、二级负荷的需求，即表3-2变压器容量选择序号项目计算负荷选择两台变压器容量/kVA1视在计算负荷Sc/kVA1358.7200020.7Sc/kVA951.14变压器负荷率T169%1000T266%1000综上所述，为了变压器的独立性和安全性，采用低损耗的SCB10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器。变压器采用无励磁调压方式，分接头为±5%，联接组别为Dyn11，带风机冷却并配置温控仪自动控制。其主要技术指标如下表所示：表3-3SCB10/0.4kV型变压器规格变压器型号额定容量kV·A额定电压kV联结组型号损耗kW空载电流%短路阻抗高压低压空载负载SCB10/0.4kV100010.50.4Dyn112.0311.00.96.0附：参考尺寸（单位：mm）1260×1270×1700质量（单位：kg）3060（三）变压器负荷分配计算及补偿装置选择变压器负荷分配计算及补偿装置选择见下表。本工程取，，故变压器T1无功补偿前的低压母线计算负荷为：变压器T1无功自动补偿并联电容器装置的容量计算如下：（1）补偿前的视在计算负荷及功率因数（2）确定无功补偿容量（3）选择电容器组数及每组容量考虑到无功自动补偿控制器电容器投切的回路数为4、6、8、10、12等。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为：查询《治愈式低压并联电力电容器的主要技术数据》知，选择BSMJ0.4-15-3型治愈式并联电容器，每组容量，则总容量为12×15=180kvar。实际最大负荷时的补偿容量为12×15=180kvar。补偿后视在计算负荷以及功率因数为：视在计算负荷：功率因数：故，满足要求。表3-4变压器T1的负荷计算变压器T2无功补偿前的低压母线计算负荷：变压器T2无功自动补偿并联电容器装置的容量计算如下：补偿前的视在计算负荷及功率因数（2）确定无功补偿容量（3）选择电容器组数及每组容量考虑到无功自动补偿控制器电容器投切的回路数为4、6、8、10、12等。故选择成套并联电容器屏，可安装的电容器组数为12组，则需要安装的电容器单组容量为查询《治愈式低压并联电力电容器的主要技术数据》知，选择BSMJ0.4-25-3型治愈式并联电容器，每组容量=20kvar，则总容量为12×20=240kvar。实际最大负荷时的补偿容量为12×25=300kvar。补偿后视在计算负荷以及功率因数为视在计算负荷：功率因数：故满足要求。表3-5变压器T2的负荷计算3.3变电所电气主接线设计3.3.1变电所电气主接线设计遵循的步骤及基本原则变电所电气主接线设计主接线设计遵循的步骤：(1)根据已知条件确定供电电源电压及其进线回路数；(2)根据负荷大小与性质选择主变压器的台数，容量及类型；(3)拟定可能采用的主接线形式；(4)考虑所用电与操作电源的取得；(5)由公用电网供电还需确定电能计量方式；(6)确定对负荷的配电方式和无功补偿方式；(7)选择高低压开关电器；通过各方案的技术经济比较，确定最终方案.确定相应的配电装置布置方案。变电所电气一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活、经济等方面。安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。（1）可靠就是一次接线应符合电力负荷特别是一、二级负荷对供电可靠性的要求。可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度等因数有关，因此，对一次接线可能性的评价应客观、科学、全面和发展。（2）灵活是用最少的切换来适应各种不同的运行方式，如变压器经济运行方式、电源线路备用方式等。检修时应操作简便，不致过多影响供电可靠性。另外，还应能适应负荷的发展，便于扩建。（3）经济是一次接线在满足上述技术要求的前提下，尽量做到接线简化、投资省、占地少、运行费用低。3.3.2变电所电气主接线高压侧接线设计本工程由供电部门提供双回路10kV电源，一用一备，初步分析确定可能采用的主接线高压侧接线方案见图3-6。考虑到本工程采用的是10kV双电源进线，双电源一用一备，故变压器一次侧采用单母线接线，二次侧采用分段单母线接线。一次侧双电源供电进线一用一备单母线接线优点是简单、清晰、设备少，可以提高供电可靠性，所有电源进线和引出线都连接于同一组母线上，每一路进出线装有断路器，并配有继电保护装置，以便于线路或设备发生故障时自动跳闸。但是两路进线都必须有断路器，并且操作连锁，只有在工作电源进线断路器断开后，备用电源进线断路器才能接通，以保证两路电源不并列运行。二次侧采用分段单母线接线优点是可以提高供电的灵活性和可靠性。正常工作时，分段断路器断开运行，对重要用户可以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不间断供电和不致使重要用户停电。故本工程变电所电气主接线一次侧接线设计方案如图3-6。图3-6主接线方案该方案确定后，本工程高压开关柜采用中置式手车柜，柜内配置真空断路器；低压配电屏采用抽出式柜，其插接头可起到隔离开关的作用，变压器采用低损耗双绕组干式变压器，联结组别为Dyn11，电压比为。在高压侧设有电能计量柜并设置在进线断路器之前，采用高供高计，不同电价负荷，计量分开，计量柜中设有计量专用的电流互感器与电压互感器。变电所所用电（指工作照明与检修用电、应急照明和操作电源用电等）电源直接由主变压器低压侧取得。该变电所负荷无功补偿除就地补偿外，还采用低压母线集中补偿方式，选用低压成套无功自动补偿装置，可与低压配电屏并排安装，无功自动补偿控制器电流采样用电流互感器安装在低压进线柜中。低压进线总开关和低压出线开关均采用低压断路器。两台变压器采用互为备用运行方式，正常运行时，低压母线分段断路器断开，当有一台变压器故障或应负荷较轻而退出运行时，断开其两侧的断路器，将低压母线分段断路器接通，此时由另一台变压器供电给重要负荷或全部轻负荷。3.3.3变电所电气主接线低压侧接线设计变电所设有两台变压器，因此，低压配电系统电气主接线采用单母线分段接线。运行方式如下：正常运行时，两台变压器同时运行，母线断路器断开，两台变压器分别运行，各承担一半负荷。当任一台变压器故障或检修时，切除部分三级负荷后，闭合母联电路器，由另一台变压器承担全部二级负荷和部分三级负荷。低压配电柜采用MNS(BWL3)-0.4型抽出式开关柜。MNS(BWL3)-0.4型抽出式开关柜抽屉层的抽出组件规格有1/2单元、1单元、2单元、4单元等，根据出线回路的负荷及开关配置相应选择。

短路电流计算与高低压电器选择4.1变电所高压侧短路电流计算根据所设计的供配电系统一次接线，本工程变电所高压侧短路电流计算电路如图4.1所示。短路点k-1、k-2点选在变电所10kV母线上。高压电网短路电流的计算公式：三相对称短路电流初始值三相短路容量电力系统的电抗标幺值电力线路的电抗标幺值电力变压器的电抗标幺值三相对称短路电流初始值三相对称开断电流三相稳态短路电流三相短路电流峰值三相短路冲击电流有效值本工程配电系统如图4-1所示。电力系统变电所高压馈电线出口处在系统最大运行方式下的三相对称短路容量为，教学楼变电所在系统最大运行方式下，10kV母线上k-1点短路和两台变压器并联运行、分列运行情况下低压380V母线上k-2点三相短路时的上下功夫电流和短路容量计算如下：根据《工业与民用配电设计手册》（第三版）知，10kV电力电缆单位长度每相阻抗值，根据GB/T10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》知道，SCB10-1250/10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器，联接组别为Dyn11，。图4-1供配电系统高压侧的短路计算电路确定基准值取100MV·A，10.5kV，0.4kV而=100MV·A/（×10.5kV）=5.50kA=100MV·A/（×0.4kV）=144.34kA2、计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值（1）电力系统100MV·A/160MV·A=0.625（2）电力电缆=0.10（Ω/kM）×5km×=0.45（3）电力变压器=4.8绘制短路计算等效电路如图4-2所示，图上标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。图4-2短路计算等效电路求k-1点的短路电路总阻抗标幺值以及三相短路电流和容量（1）总阻抗标幺值=0.625+0.45=1.075（2）三相对称短路电流初始值=5.50kA/1.075=5.12kA（3）其他三相短路电流=5.12kA=2.55×5.12kA=13.06kA=1.51×5.12kA=7.73kA（4）三相短路容量=100MV·A/1.075=93.02MV·A求k-2点的短路电路总阻抗标幺值以及三相短路电流和短路容量两台变压器并联运行情况下：（1）总阻抗标幺值∥=0.625+0.45+=3.475（2）三相短路电流周期分量有效值41.54=144.34kA/3.475=41.54kA（3）其他三相短路电流在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般，可取=1.6，因此=2.26，，则41.54kA=2.26=2.26×41.54kA=93.88kA=1.31×41.54kA=54.42kA（4）三相短路容量=100MV·A/3.475=28.78MV·A两台变压器分列运行情况下：（1）总阻抗标幺值=0.625+0.45+4.8=5.875（2）三相短路电流周期分量有效值=144.34kA/5.875=24.57kA（3）其他三相短路电流24.57kA=2.26=2.26×24.57kA=55.53kA=1.31×24.57kA=32.19kA（4）三相短路容量=100MV·A/5.875=17.02MV·A故，本工程短路计算表，如下表4-3。表4-3高压短路计算表4.2变电所低压侧短路电流计算本工程低压母线采用型号为TMY-3（125×10）+1（80×10）的铜母线，三相线路电线电缆型号为YJV-3×39+2×50，供电距离350米。求短路k-1、k-2、k-3处的三相短路电流和单相对地短路电流。本工程低压配电网络短路计算电路如图4-4。图4-4供配电系统低压侧的短路计算电路1、计算有关电路元件的阻抗（1）高压系统电抗（归算到400V侧）每相阻抗:相—保护导体阻抗为:（2）变压器的阻抗查询GB/T10228-2008《干式电力变压器技术参数和要求》，SCB10-1250/10型10/0.4kV三相干式双绕组电力变压器，Dyn11联接，。每相阻抗为：相—保护导体阻抗（Dyn11联接）为：（3）母线和电缆的阻抗对于母线W，查询《工业与民用配电设计手册》（第三版），得其20℃时单位长度每相阻抗r=0.019mΩ/m，相电抗x=0.105mΩ/m，相-保护导体电阻0.045mΩ/m，=0.026mΩ/m。每相阻抗：相—保护导体阻抗：对于型号为YJV-3×39+2×50的电缆，查询《工业与民用配电设计手册》（第三版），得其20℃时单位长度每相阻抗r=0.185mΩ/m，相电抗x=0.077mΩ/m，相-保护导体电阻0.804mΩ/m，=0.186mΩ/m。每相阻抗：相—保护导体阻抗：2、计算各短路点的短路电流（1）求k-1点的三相，两相和单相短路电流三相短路回路总阻抗：三相短路电流：21.78kA短路电流冲击系数：1.57三相短路冲击电流：单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：单相对地短路电流为：（2）k-2点的三相，两相和单相短路电流三相短路回路总阻抗：三相短路电流：短路电流冲击系数：三相短路冲击电流：单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：单相对地短路电流为：（3）求k-3点的三相和单相短路电流三相短路回路总阻抗：三相短路电流：短路电流冲击系数：三相短路冲击电流：单相对地短路回路的总相—保护导体阻抗为：单相对地短路电流为：采用欧姆法计算，计算结果见表4-5。表4-5低压短路计算表

4.3高压电器的选择4.3.1高压电器选择的一般要求高压电器的选择，必须贯彻国家的经济技术政策，达到技术先进、安全可靠、经济适用、符合国情的要求。除了应该满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求外，还应按当地使用环境条件校核。为了保证高压电器的安全可靠运行，选择高压电器的一般要求见表4-6。表4-6选择高压电器的一般要求序号选择项目一般要求1正常工作条件应满足电压、电流、频率、机械负荷等方面的要求；对一些开断电流的电器，如熔断器、断路器和负荷开关等，则应该有开断电流能力的要求2短路条件按最大可能的短路故障条件校验高压电器的动稳定性和热稳定性（熔断器不需要校验），对断路器还需要校验额定关合电流，对熔断器、断路器校验开断短路电流能力3环境条件选用的高压电器应考虑电器的使用场合、环境温度、海拔，防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及湿热或干热地区的特点。4承受过电压能力及绝缘水平应满足额定短时工频过电压及雷电冲击过电压下的绝缘配合要求5其他条件按所选高电压电器的不同特点进行选择，包括开关电器的操作性能、熔断器的保护特性配合、互感器的负载及准确度等级选择4.3.2高压断路器的选择根据本学校所在地区的外界环境条件，以及设备设置的后备保护动作时间为0.8s。高压断路器采用常熟开关制造有限公司生产的VD4-12-630A/20kA型户内高压真空断路器，配用弹簧操作机构，二次设备为DC110V。高压断路器的选择校验见表，由表可知，所选断路器技术参数合格。表4-7高压断路器的选择校验序号选择项目装置地点技术参数断路器技术参数结论1额定电压2额定电流3额定短路开断电流4额定峰值耐受电流5额定短时（4s）耐受电流（断路器全开断时间取0.1s）6额定短路关合电流7环境条件华东地区建筑物室内高压开关柜内正常使用环境满足条件4.3.3高压熔断器的选择高压户内熔断器一般为限流式，即在规定电流范围内动作时，以本身所具备的功能可以将电流限制到地狱预期电流峰值，从而使被保护设备免受大的电动力及热效应的影响。根据高压熔断器熔体额定电流的不同，高压熔断器可以分为：保护电力变压器：保护电力变压器的熔体额定电流按变压器一次侧额定电流的1.5-2倍选择；（2）保护电压互感器：保护电压互感器的熔体额定电流一般为0.5A或1A；（3）保护并联电容器：保护并联电容器的熔体额定电流按电容器回路额定电流的1.5-2倍选择。本工程保护电力变压器熔断器选择户内限流电力变压器保护高压熔断器，型号为XRNP1-12SC/0.5-50，高压熔断器的选择校验见表4-8，由表可知，所选熔断器技术参数合格。表4-8保护电力变压器高压熔断器的选择校验序号选择项目装置地点技术参数断路器技术参数结论1额定电压2额定电流3额定最大开断电流4频率50Hz50Hz合格7环境条件华东地区建筑物内正常使用环境满足条件本工程保护电压互感器熔断器选择户内限流插入式电压互感器保护高压熔断器作为电压互感器的过载短路保护，型号为XRNP1-12SC/0.5-50，校验合格，校验方法如电力变压器保护高压熔断器校验方法，此处略。本工程保护并联电容器熔断器选择户内限流带弹簧撞击器电容器保护高压熔断器作为电力电容器组的短路保护，型号为XRNC3-12D/125-50，校验合格，校验方法如电力变压器保护高压熔断器校验方法，此处略。4.3.4电流互感器的选择电流互感器在电路中作用主要是测量和P类保护用。计量用电流互感器，额定一次电流按线路正常负荷电流的1.25倍，保护用电流互感器，当与测量共用时，只能选用相同的额定一次电流。本工程高压母线三相短路时。设计的后备保护动作时间0.8s。本工程选用LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器，作继电保护及测量使用，准确级0.5/10P。电流互感器的选择参数见表4-9。表4-9电流互感器器的选择校验序号选择项目装置地点技术参数断路器技术参数结论1额定电压2额定一次电流3额定二次电流合格4准确级及容量测量/保护0.5/10P（20V·A/15V·A）合格5额定动稳定电流6额定短时（1s）热电流（断路器全开断时间取0.1s）7环境条件华东地区建筑物室内高压开关柜内正常使用环境满足条件测量用电流互感器的实际二次负荷及其准确级校验，测量用电流互感器的二次侧为三相星形联结，电流表为电子式仪表，电流回路负荷。已知本工程二次回路的铜导线截面积为，电流互感器二次端子到仪表接线端子的单相长度为3m。单位电阻值为，则电流互感器的实际二次负荷为：LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器在，准确级为0.5级时的额定二次负荷，满足准确级要求。保护用电流互感器的稳态性能校验（采用一般选择验算条件）查阅《LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器的主要技术参数》，LZZBJ12-10A型户内高压电流互感器的准确极限系数15，则额定准确限值一次电流。保护校验故障电流取保护区内末端（即变压器低压母线）故障时流过互感器的最大短路电流。即。，满足要求。保护出口短路时，流过互感器的短路电流最小为大于互感器额定准确值一次电流2.25kA，互感器可能局部出现饱和，误差增大，互感器测量的短路电流将比实际值小，但远大于速断保护动作电流1.81kA，扔在电流速断保护动作区内。

4.3.5电压互感器的选择电压互感器在高压电路中作用主要是测量、计量用，和保护用。对于测量和保护用的电压互感器选用0.5-1级。对于计量用电压互感器，选用0.2级，并且校验实际二次负荷容量是否小于对应于准确级的额定容量。本工程高压母线三相短路时。设JDZ12-10型户内高压电压互感器，作继电保护及测量使用，电压互感器安装在金属封闭开关设备内。高压电压互感器一般选择的校验如下表4-10。表4-10高压电压互感器一般选择的校验序号选择项目装置地点技术数据互感器技术数据结论1额定一次电压2额定频率50HZ50HZ合格3额定二次电压100V合格4准确级及容量AH2(计量）AH1（测量）0.2（30VA）0.5（80VA)合格合格5环境条件华东地区建筑物室内高压开关柜内正常使用环境满足条件6其他条件两只单相电压互感器接成Vv满足条件

4.4低压电气设备选择校验4.4.1低压选择校验项目1、按正常工作条件选择选择低压电气设备首先要考虑所选择设备的工作环境，如户内、户外、环境温度、海拔或有无防尘、防腐、防火、防爆等要求，以及沿海或是温热地域的特点，其次要保证电器的额定电压不低于所在线路的额定电压，电器的额定电流应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流，最后保护电器要按保护特性选择。2、按短路条件校验（1）可能通过短路电流的电器（如刀开关、熔断器式开关），应满足在短路条件下短时和峰值耐受电流的要求。（2）断开短路电流的保护电器（如熔断器、低压断路器），应满足在短路条件下分断能力的要求。4.4.2低压空气断路器选择已知本工程低压出线电流为180A，本工程选用CW2系列抽出式空气断路器，电干线保护断路器和出线短路器均安装在柜内，如表4-8为变电所低压电源进线断路器的选择校验。表4-11为变电所低压电源进线断路器的选择校验序号选择项目装置地点技术数据断路器技术数据结论1类别选择电源进线，母线联络保护用抽出式空气断路器，选择型三段保护，CW2-2000/3M25合格2级数选择TN-S系统3P合格3额定电流选择4分断能力选择5附件选择标准附件配置电操、电分、电合均为AC220，带合分辅助触点信号及过电流脱扣器动作报警信号满足要求本工程变电所低压电源出线断路器选用CM2Z系列塑料外壳式断路器。校验如表4-12表4-12变电所低压电源出线断路器选择校验序号选择项目装置地点技术数据断路器技术数据结论1类别选择低压出线抽出式空气断路器，选择型三段保护，CM2Z-225M/3合格2级数选择TN-S系统3P合格3额定电流选择4分断能力选择5附件选择非消防用电回路断电及动作信号返回电分为AC220V，带合分辅助触点及脱扣器动作报警触点满足要求

4.4.3电流互感器选择校验低压进线及主要配电干线测量用电流互感器选择校验及脱扣整定见表4-13，从表中可以看出所选设备均满足要求。低压联络测量用电流互感器选择同进线测量用电流互感器，其他出线测量用电流互感器选择方法同主要配电干线，具体型号规格及整定见设计图纸标注。表4-13低压电流互感器的选择校验选择校验项目电压电流精度等级其他系统电压互感器额定电流计算电流互感器变化低压进线电流互感器BH100-2000/50.381012831500：50.5BH-40配电干线1电流互感器BH100-2000/50.3810306.6300：50.5BH-30配电干线2电流互感器BH100-2000/50.3810180200：50.5BH-30

5.进出线电缆选择校验5.1高低压母线类型选择及敷设5.1.1高压电源进线电缆选择及敷设10KV电源引入电缆先按允许温升条件初步选用型电缆，其电压损失和短路热稳定校验见表。电缆型号规格表示：ZC-YJV22-0.6/1表5-1高压电源出线电缆截面选择序号选择校验项目具体内容结论1允许温升线路计算电流Ic=62.99A满足条件合格初选电缆截面按敷设方式与环境条件确定的母线载流量2电压损失计算负荷Pc=1061.55kwQc=753kvar满足条件合格线路参数（见附录表2-10）。已知线路长度L=1.5km电压损失计算值ΔU=0.4%允许电压损失3短路热稳定三相短路电流IK3=7.23A满足条件合格短路持续时间热稳定系数热稳定最小允许截面Smin=51.44mm2电缆实际截面5.1.2高压电源出线电缆选择以高压柜至变压器T1一次侧的电缆为例。，高压柜至变压器T1一次侧的电缆选用ZB-YJV-8.7/10型3芯电缆。高压电源出线电缆截面仅按允许温升条件进行初选，未校验短路热稳定条件，由于该段电缆长度较短，电压损失极小，不需校验，见表。表5-2高压电源出线电缆截面选择序号选择校验项目具体内容结论1允许温升线路电流计算=94.08A满足条件<合格初选电缆截面S=70按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量=255×0.91×0.72=167.1A电缆型号规格表示：ZC-YJV22-0.6/15.2变电所硬母线选择5.2.1高压开关柜母线选择本工程采用KYN44A-12型铠装移开式交流金属开关柜，选用硬裸铜母线。母线截面先按允许温升条件选择，然后校验其短路热稳定和动稳定。由于母线长度较短，电压损失较小，不需校验。表5-3高压开关柜母线选择序号选择校验项目具体内容结论1允许温升母线计算电流Ic=62.99A高压断路器额定电流满足条件合格初选母线截面或载流量相当的异型母线按敷设方式与环境条件确定确定的母线载流量（已知环境温度38℃）2短路热稳定三相短路电流热效应IK3=7.23AQt=33.9KA2s满足条件合格额定短时(4s)耐受电流KYN44A-12：3短路动稳定三相短路电流峰值ip3=18.45KA满足条件合格额定峰值耐受电流KYN44A-12型高压开关柜:5.2.2低压开关柜主母线选择本工程采用MNS(BWL3)-04型低压开关柜，选用硬裸铜母线。母线截面先按允许温升条件选择，然后校验其短路热稳定和动稳定。由于母线长度较短，电压损失较小，不需校验。表5-4低压开关柜母线选择序号选择校验项目具体内容结论1允许温升母线计算电流允许变压器1.2倍过载时满足条件合格初选母线截面项母线N母线截面为或载流量相当的其他规格母线按敷设方式与环境条件确定确定的母线载流量2短路热稳定三相短路电流热效应IK3=26AQt=439.4KA2s满足条件合格额定短时(1s)耐受电流MNS(BWL3)-04型低压开关柜：（查附录三）3短路动稳定三相短路电流峰值ip3=58.78KA满足条件合格额定峰值耐受电流MNS(BWL3)-04型低压开关柜：（查附录三）母线型号规格表示：TMY-4(100×8)5.3低压配电干线电缆选择采用ZC-YJV-0.6/1型电缆，电缆自变电所引出后，再经垂直与水平的管路或电缆桥架引至各强电间。由于干线负荷容量较大且为树干式照明配电线路，故采用CCX6型普通插接式密集绝缘母线槽，交流380V三相五线等截面，IP2X铝合金外壳。母线槽从变电所采用吊装引致电气竖井后，采用垂直支架安装固定。表5-5配电干线1APE1电缆截面选择序号选择校验项目具体内容结论1允许温升线路电流计算=67.6A满足条件<合格初选电缆截面相线S=240，N线S=120按敷设方式与环境条件确定的电缆载流量=236A×0.55=129.8A2电压损失计算负荷P=40kW，Q=19.4kvar满足条件<合格线路参数r=0.091Ω/km，x=0.077Ω/km。已知线路长度L=0.028km电压损失计算值=O.1允许电压损失=13短路热稳定三相短路电流=14kA满足条件<合格短路持续时间t=0.25s(见表7-1)热稳定系数K=143/热稳定最小允许截面=48.95电缆实际截面S=7010kV专线电源A引入电缆选用YJV22——8.7/10型3芯电缆，在变电所外采用直埋/穿管埋地、在变电所内采用用户内密集绝缘型母线槽。按发热条件选择母线截面，按动稳定校验，同时要校验母线截面与其保护装置是否配合得当。高低压开关柜内的硬母线选择校验见表5-6。从表中可以看出所选母线均满足要求。表5-6高低压配电装置母线选择校验选择校验项目电流动稳定热稳定装置地点条件技术参数数据高压电源进线95.113.465.921.1T1低压进线95.19.283.641.1T2低压进线95.19.283.641.1开关柜内母线规格技术参数高压开关柜（TMY-3(80*10)）62550254T1低压配电屏（TMY-3(125*10)+80*10）625105501T2低压配电屏（TMY-3(125*10)+80*10）6251055015.4高压进出线电缆选择校验为了保证供配电线路的安全，可靠，优质，经济的运行，供配电线路的导线和电缆截面的选择必须满足以下要求：（1）发热条件：导线和电缆（包括母线）在通过正常最大电流（即计算电流）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。（2）电压损失条件：导线和电缆在通过最大正常负荷电流产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。对于用户内部较短的高压线路，可不进行电压损失校验。（3）机械强度条件：导线截面应不小于其最小允许截面。（4）短路热稳定条件：对绝缘导线，电缆，母线，应校验其短路热稳定。高压进出线电缆选择校验见表5-7。从表中可以看出所选电缆均满足要求。表5-7高压进出线电缆选择校验选择校验项目电压电流电压损失热稳定装置地点条件参数数据高压电源进线1095.11514.7646.293±59.7121.11高压出线至T11097.31514.7646.2910±55.450.65电缆型号规格技术参数（kV）（A）(km)高压进线（YJV22-8.7/10-3*95）25：11250.120.8732.238.725高压出现至T1（YJV22-8.7/10-3*50）25：11250.120.8732.238.725高压出现至T2（YJV22-8.7/10-3*50）25：11250.120.8732.238.725注：，对于YJV电缆5.5低压出线电缆选择校验为了保证供配电线路安全、可靠、优质、经济的运行，供配电线路的导线和电缆截面的选择必须满足下列条件：（1）发热条件：导线和电缆（包括母线）在通过正常最大符合电流（即计算电流）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。（2）电压损失条件：导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时，产生的电压损失不应超过正常运行时允许的电压损失。对于用户内部较短的高压线路，可不进行电压损失校验（3）经济电流密度条件35kv及以上高压线路及电压35kv一线但距离长、电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用指出接近最小，所选截面成为“经济截面”。拥护的10kv及以下线路，通常不按此条件选择。（4）短路热稳定条件：对绝缘导线、电缆和母线，应校验稳定性。本工程低压配电干线1、2电缆选择校验见表5-8。从表中可以看出所选电缆均满足要求。其余出线选择详见低压系统图。表5-8低压进出线电缆选择校验选择校验项目电压电流电压损失热稳定装置地点条件参数数据配电干线10.380.1±58.531.1配电干线20.380.1±58.531.1电缆型号规格技术参数/kV配电干线1（YJV-0.6/1KV-4*35）0.6/12990.180.0770.14.6718.68120配电干线2（YJV-0.6/1KV-4*150）0.6/12990.180.0770.14.6718.68120注：，对于YJV电缆

6.变配电所的二次接线6.1二次接线6.1.1概念供电系统的二次接线是指用来对一次接线的运行进行控制、监控、指示和保护电路，亦称二次回路。二次回路按电源性质分，有直流回路和交流回路。交流回路又分交流电源回路和交流电压回路。交流电流回路由电流互感器供电，交流电压回路由电压互感器供电。二次回路按其功能分，有操作电源回路、电气测量回路与绝缘监控装置、高压断路器的控制和信号回路、中央信号装置、继电保护回路及其自动化装置。结合本变配电所设计的实际情况，简单介绍以下几种二次回路。6.1.2操作电源回路变配电所的操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号回路、等二次回路所需要的工作电源。操作电源对变配电所的安全可靠运行起着极为重要的作用，正常运行时能保证断路器的合闸和跳闸；事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，应能保证继电保护系统可靠地工作，所以要求其充分可靠，容量足够并具有独立性。本工程中变配电所的二次回路采用带免维护铅酸蓄电池、镉镍电池组储能的硅整流的直流操作电源，在一次系统电压正常时直流负荷由开关电源输出的直流电直接供电，此时蓄电池组处于浮充状态用于弥补电池的自放电损失；当一次系统发生故障时，浮冲充的蓄电池组开始向直流负荷供电，保证二次回路特别是继电保护回路及断路器跳闸回路可靠工作，详见附录图纸。6.1.3电气测量回路为监视供电系统的运行状态和计量一次系统消耗的电能，保证供电系统安全、可靠、优质和经济合理地运行，在变配电装置中必须装设一定数量的电气测量仪表。6.1.4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用控制开关或遥控命令操作断路器跳、合闸的回路，它主要取决于断路器的操动机构的形式和操作电源的类别。本设计中断路器采用了弹簧操动机构，其控制方式为开关柜就地控制。信号回路是用来指示一次设备运行状态的二次回路。信号按用途分，有位置信号、事故信号和预告信号。断路器位置信号是用来显示断路器正常工作的位置状态，一般红灯亮，表示断路器处于合闸位置；绿灯亮，表示断路器处于跳闸位置。事故信号是用来显示断路器在事故情况下的工作状态。一般红灯闪光，表示断路器自动合闸；绿灯闪光，表示断路器自动跳闸。预告信号是在系统出现不正常状态时或故障初期发出的报警信号。6.1.5继电保护回路1．继电保护的任务：（1）有选择性将故障元件从供电系统中快速、自动切除，使其损坏程度减至最轻，保证最大限度地迅速恢复无故障部分的正常运行（2）反应电气元件的异常运行状态，根据运行维护的具体条件和设备的承受能力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。2．对继电保护装置的基本要求：（1）选择性当供电系统发生故障时，只有离故障最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其他部分仍然正常运行。满足这一要求的动作，称为“选择性动作”。（2）速动性为防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快地动作，切除故障。（3）可靠性保护装置在应该动作时必须动作，不应该拒动作；而在不应该动作时不能误动作。（4）灵敏度保护装置的灵敏度是表征保护装置对其保护区故障和不正常工作状态反应能力的一个参数。如果保护装置对其保护区内极轻微的故障都能及时地反应动作，说明保护装置的灵敏度高。6.2继电保护设计6.2.1保护配置本工程采用直流操作电源，采用静态电流继电器、时间继电器和信号继电器组成定时限过电流保护和短时限电流速断保护，保护采用三相三继电器式。具体配置情况是：在电源进线处设短时限电流速断保护、定时限过电流保护、失压保护，在变压器保护处设置电流速断保护、定时限过电流保护、温度保护。6.2.2整定计算已知变压器低压侧无电动机自起动，其高压侧短时最大负荷电流取1.4。变压器低压母线短路时，低压断路器瞬时脱扣跳闸。供电部门要求电源进线定时限过电流保护动作延时不大于0.8s。6.3二次接线设计6.3.1电气测量与电能计量回路设计电源进线柜装设1只三相数字电流表、变压器柜装设1只三相数字电流表、1只三相有功电能表和1只三相无功电能表，数字表的辅助电源DC110V来自直流屏。根据当地供电部门管理规定，专用电能计量柜内装设1只三相多功能电能表，1只电能计量专用接线盒、监视PT二次回路断线的1只三相数字电压表及电压互感器失压断相计时仪。电能计量柜二次接线图见电06~07。电源进线电压互感器柜装设1只三相数字电压表和3只低电压继电器以监测电源电压，并设置有电压互感器切换装置，即当工作电源进线断路器失电跳闸后，由备用电源进线互感器供电。电源进线电压互感器柜二次电路图见附录图纸。6.3.2高压断路器控制与信号回路设计本工程变电所有人值守，高压断路器采用就地操作的灯光监视回路，采用“不对应接线”构成事故跳闸信号回路。进线断路器与进线隔离手车实现电气联锁，母线分段联络断路器与母联隔离手车实现电气联锁，以防止带负荷误分合隔离手车。每台断路器的合闸控制回路中还串联接入断路器手车处于工作位置的辅助触点SQ1及试验位置的辅助触点SQ2，以确保断路器仅在断路器手车处于工作位置及试验位置时才能进行合闸。6.3.3中央信号装置设计本工程采用不重复动作的中央信号装置。中央信号装置由事故信号装置和预告信号装置组成。本工程将中央信号装置与变电所交流所用电源装置合用一面屏，上层为中央信号装置，下层为交流电源装置，两层用金属隔板隔开。

7.配变电所电气装置布置及照明设计7.1变电所的所址与结构形式7.1.1变电所的所址选择变电所所址选择应遵循以下原则：变电所的位置应接近负荷中心、接近电源侧、同时应该考虑进出线方便、设备运输方便；为确保变电所安全运行，应避开有剧烈震动、高温、污染源、积水、漏水、地势低洼、易燃易爆等区域；10kV配电所可与邻近的10/0.38kV变电所合建为10kV配电所；高层建筑的10kV配电所，宜设在地下一层或首层；当建筑物超过100m时，也可以在高层区的避难层；变电所根据GB50053-1994《10kV及以下变电所设计规范》、GB50352-2005《民用建筑设计通则》规定。根据上述要求，考虑到变压器的独立性和安全性，并经技术比较后确定本工程10kV变电所地址选择在校区中心。有人值班。低压最大供电距离350m。7.1.2变电所的结构形式用户35/10（6）kV变电所一般为全户内或半户内独立式结构，即35kV和10（6）kV开关柜放置在屋内，主变压器可放置在屋内或屋外，依据地理环境条件，因地制宜。综上所述，本校区变电所采用独立式结构。7.2变电所的总体布置设计变电所的布置是在其位置与数量，电气主接线，变压器型式数量及容量确定的基础上进行的，且与变电所的类型密切相关。变电所的总体布置应满足以下的要求：（1）便于运行维护与检修：有人值班的变电所，应设单独的值班室。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通。有人值班的独立变电所，适宜设立厕所和给排水设施，变电装置要有足够安全净距和操作维护通道。（2）便于进出线：如高压架空线，则高压配电室适宜位于进线侧。变压器低压出线侧电流较大，一般采用封闭母线桥，因此变压器的位置适宜靠近低压配电室。低压配电室位于出线侧。（3）保证运行安全：变压器室，配电室的门应向外开，想领的配电室之间有门时，此门能双向开启。长度大于7m的配电室应设两个出口，并适宜布置在配电室的两侧。长度大于60m时，适宜增加一个出口。（4）节约土地与建筑费用：室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相油锓式变压器，应设在单独的变压器室内。而干式变压器只要具有不低于IP2X的防护外壳，就可和高低压配电装置设置在同一房间内。现代高压开关柜和低压配电屏均为封闭外壳，防护等级不低于IP3X级，2者可以靠近布置。（5）适应发展要求：高低压配电室内，应该留有适当数量配电装置的备用装置。变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器可能。本工程（配）变电所的总体布置见附录图纸。7.3变配电所的具体布置与结构设计7.3.1高压配电装置布本工程高压配电装置为中置式开关柜，采用单列布置，柜前后通道宽度为900mm,满足规范要求。柜前后通道宽度见表7-1。表7-1高压开关柜前后通道宽度（mm）通道分类柜后维护通道固定柜柜前操作通道手车柜操作通道规范要求本工程规范要求本工程规范要求本工程单列布置80090015001500单车长+12002400

7.3.2变压器布置本工程变压器采用干式变压器带IP20防护外壳，与配电装置布置在同一房间内，变压器与墙、门的净距离见表7-2，均满足规范要求。表7-2低压开关柜前后通道宽度（mm）项目干式变压器(带IP20外壳)规范要求本工程金属外壳距后壁，侧墙净距0.6（0.8）0.8金属外壳与门净距0.8（1.0）1.0相邻两台干变侧面间距0.6（0.8）0.8相邻两台干变正面间距0.8（1.0）1.07.3.3低压配电装置布置本工程低压配电装置为成套固定式开关柜，采用单列布置，柜前后通道宽度见表7-3。从表中知，布置均满足要求。表7-3柜前后通道宽度通道分类柜后维护通道固定柜柜前操作通道规范要求本工程规范要求本工程单列布置1000—1500—双列面对面布置1000100020002000双列背对背布置1500—1500—7.4变配电所电气照明设计为了变配电所正常照明，本工程需进行电气照明的设计。设计的主要内容包括照度的选择、光源的利用、灯具的选择与布置、照明计算、方案确定等。本变配电所的照明按照明方式看对光照方向、照度等无特殊要求，故采用一般照明即可。本工程变配电所的电气照明见附图17。

8.变电所接地装置布置8.1接地类型及要求本工程电气设备接地类型有保护接地、防雷接地、变压器中性点接地、低压保护接地。根据规范，独立变电所设备公共接地的接地电阻要求不大于4欧。8.2接地装置设计8.2.1自然接地体和人工接地体自然接地体的种类较多，其工频接地电阻的计算方法复杂并且各不相同，在工程设计中，可以通过实际测量或查阅有关手册换算获得。人工接地体的材料可采用水平敷设的圆钢、扁钢、垂直敷设的角钢、圆钢等。接地装置的导体截面，应符合热稳定与均压的要求，且不应小于表8-1所列规格。表8-1钢接地体和接地线的最小规格类别地上地下屋内屋外圆钢直径（毫米）

扁钢截面（cm2）

厚度（毫米）

角钢厚度（毫米）5

24

3

26

48

4

2.58

48

4

4钢管管壁厚度（毫米）作为接地体2.52.52.5作为接地线1.62.51.6变电所的接地装置，除利用自然接地体外，还应敷设人工接地网。但对10千伏及以下变电所，若用建筑物的基础作接地体且接地电阻又满足规定值时，可不另设人工接地。人工接地网的外缘应闭合，外缘各角应做成圆弧形。当不能满足接触电势或跨步电势的要求时，人工接地网内应敷设水平均压带。人工接地网的埋设深度宜采用0.6米。独立变电所采用人工