工业园区66kv变电所毕业设计

页1绪论1.1电力系统的基本概念1.1.1电力系统的形成电力系统是通过各级电压的电力线路，将发电厂、变电所和电力用户连接起来的一个整体。该系统起着电能的生产、输送、分配和消耗的作用。在电力系统中，通常将输送、交换和分配电能的设备称为电力网，它由变电所和各种不同电压等级的电力线路组成，可分为地方电力网、区域电力网及超高压远距离输电网三种类型[1]。1.1.2联合电网的优点1.可以减少系统的总装机容量。2.可以减少系统的备用容量。3.可以提高供电的可靠性。4.可以安装大容量的机组。5.可以合理利用动力资源，提高系统运行的经济性。基于上述优点，世界上工业发达的国家大多数都建立了全国统一电力系统，甚至相邻国家间还建立了跨国联合电力系统。我国的电力系统发展也很迅速，目前全国已形成东北、华北、西北、南方共六个跨省（区）电网[1]。1.1.3电力系统运行的特点和基本要求（1）运行特点：电能不能大量储存、过渡过程十分短暂、与国民经济各部门和人民日常生活的关系极为密切。（2）基本要求：保证供电的可靠性、保证良好的电能质量、为用户提供充足的电能、提高电力系统运行经济性。1.2变电所发展现状1.2.1高压电气设备发展现状在我国随着电力系统的发展，近年来高压电气设备发展得非常快，技术越来越先进，质量越来越可靠，各种类型的GIS组合电器相继问世。随着GIS不断完善，目前66kV及以上电压等级的变电所选用GIS越来越普遍。GIS组合电器在1969年就由ABB公司生产出来，在世界各国已投入运行的5000多个SF6GIS间隔运行经验的基础上，90年代初期，ABB公司开发研制出了额定电压为145l(V的LK-04型GIS，其将所有元件模块化，GIS的体积变得更小，向小型化、组合化发展，GIS的性价比进一步提高。GIS可靠性高、施工方便、占用面积少，是发展的主要方向。因为组合电器具有其它电器无法比拟的优越性，近年来GIS被越来越多的项目使用，在国外使用组合电器的项目更加明显扩大。如欧洲的维也纳变电所于上世纪七十年就开始使用GIS，到现在有40多年的历史。一些国家GIS的使用量已占到全部变电所的50％以上。GIS今后的发展，明显趋向高电压、大容量、小型化和更高可靠性。国内于上世纪七十年代，由一些高压设备生产企业联合科研院所联合开发的110kVGIS运行至今，已有四十多年的历史。随着我国经济的发展和技术水平的提高，GIS发展非常快，在不久将来GIS将应用在所有变电站中[10]。1.2.2变电所一次设备主接线方式的现状近年来，随着电气产品质量及功能的完善，产品可靠性不断提高，变电所主接线方式向简单化发展。如随着电器生产工艺的发展，产品质量大大提高，一些产品很长时间才需要维修一次，有些如GIS甚至可以免维护。在上世纪七十年代，当时产品质量不是很高，要提高可靠性，变电所一次设备主接线就复杂些。在当今的技术下，随着产品质量的提高，产品可靠性不断提高，简单的主接线方式就可以满足要求，有时越简单，故障率越低，可靠性越高。在采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线[3]。1.2.3变电站二次系统及综合保护的发展现状微机综保系统与传统继电保护相比，接线简单，设备相对减少，系统性更强等。过去采用的变电所二次保护装置，是安装在现场开关柜或保护屏上，分散且二次接线比较复杂，各系统之间靠硬件连线完成，每一套继电保护都是需要有若干个元器件组成。而综合继电保护则是由一套微机保护装置组成，二次设备减少了很多，接线大量减少。系统性强，易于维护。微机继电保护在电力系统中越来越重要，是继电保护发展的方向[2]。1.2.4变电所的类型变电所是联系发电厂和用户的中间环节，由电力电压器和配电装置所组成，起着变换电压、交换和分配电能的作用。根据变电所在电力系统中的地位不同，可分为枢纽变电所、地区变电所和终端变电所等。1.枢纽变电所：它是大供电区域的核心变电所，汇集多个大电源和大容量联络线，其高压侧电压为330～750kv，全所一旦停电，将引起供电区域大面积停电，系统解列甚至瓦解。2.地区变电所：其高压侧为110～220kv，以对地区供电为主，一般作为地区或城市配电网的主要变电所，全所一旦停电，使整个地区终断供电。3.终端变电所：是作为电网的末端变电所，一般位于输电线路终端，接近负荷点，其高压侧35～110kv，经降压后直接向用户变、配电所供电。全所一旦停电，仅使该用户中断供电[1]。1.3课题来源和背景台安工业园成立于2001年，规划总面积35平方公里，现已实施面积达10平方公里。截止2009年末，以实现“五通一平”。园区已落地项目有：广东威华股份有限公司投资5亿元的22万立方米的中密度纤维板的项目；英国ACE投资1亿美元年产15万立胶合板项目；鞍山雨虹公司投资2.5亿年产20万平方米高档门窗项目等。现如今入园项目达81个（其中43个规模以上企业），项目总投资88亿，安排就业人数达1万人。目前，园区已形成六个产业集群：木业加工产业、石油精细化工业、新型建材和机械加工业、农副产品深加工业、矿产品冶金炉料加工业、循环经济产业。预计2015年，台安县工业园区可实施16平方公里，配套设施和服务体系建设将全面完善，建成一个功能完备的扩大开发先导区和经济发展增长区。1.4设计原则工业园区变电所设计必须遵循以下原则：1.遵守规程、执行政策必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。2.安全可靠、先进合理应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。3.近期为主、考虑发展应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。4.全局出发、统筹兼顾按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。变电所设计是整个工业园区设计中的重要组成部分[4]。2负荷计算和主变压器选择2.1负荷分类与概念电力负荷分三个等级1.一级负荷：中断供电将导致人身的伤亡或重大设计损坏，且难以复修，或在政治、经济上造成重大损失者属于一级负荷[1]。2.二级负荷：中断供电将造成局部设计的破坏或生产流程的紊乱，且难以修复或大量产品报废，重点企业大量减产[1]。3.三级负荷：既非一级又非二级的电力负荷，可用单回线路供电[1]。工业园变电所是针对整个工业园区各个企业供电，一旦停止供电将会对企业造成极大的经济损失。因此，它属于一级负荷，采用两个独立电源供电[1]。2.1.1负荷计算负荷计算的方法有利用系数法、需要系数法和二项式等几种。本设计将采用需要系数法[1]。工业园内所用企业计算负荷公式有：(2.1)式中，分别为该企业设备的有功计算负荷（kW）、无功计算负荷（kvar）和视在计算负荷（kVA）；为所有设备的设备容量总和(kW)；为该用电设备组平均功率因数角的正切值；为用电设备组的需要系数；为用电设备组的功率因数[1]。多组用电设备计算负荷公式：(2.2)式中,分别为变电所负荷的总有功、无功、视在功率计算值（kW、kvar、kVA）；分别为变电所有功、无功功率计算值之和,（kW、kvar）；分别有功无功最大负荷同时系数,组数越多其值越小。=0.9=0.95[1]。2.1.2无功功率补偿《全国供用电规则》的规定：100kVA及高压供电的工业用户功率因数应该在0.90以上，其功率因数补偿后的功率因数不低于0.9。若达不到要求，应装设必要的无功补偿装置[1]。（1）电容器补偿容量的计算电容器的无功补偿容量为：(2.3)式中，补偿前功率因数角的正切值；补偿后应达到的功率因数角的正切值。（2）台数的确定无功补偿所需电容器总台数N为：（2.4）式中，单台电容器柜的额定容量(kvar)；电容器的实际工作电压(kV)；电容器的额定电压(kV)。确定电容器的总台数时，应选取不小于计算值N的整数。（3）补偿后的实际功率因数实际的补偿容量为： （2.5）式中，电容器的实际补偿容量（）；N所选电容器的实际台数。补偿后变电所负荷的总无功功率为:(2.6)补偿后变电所的负荷总容量:(2.7)补偿后的功率因数:(2.8)式中，、、分别为补偿后变电所负荷的总无功功率、总容量和功率因数（）；、分别为补偿前变电所负荷的用功功率、无功功率的计算值（kW、）。2.1.3主变压器的选择（1）主变压器台数确定本次设计工业园区变电所采用两台主变压器，分别为东西两侧选取主变压器。（2）主变压器容量的确定变压器的容量应该按下式计算：主变压器型号的选择应尽量考虑采用低损耗、高效率的变压器。根据实际情况本设计选择了东侧SFZ-16000/63、西侧SJL1-8000/63主变压器两台。2.2负荷计算根据负荷表提供的原始数据可算计算负荷：（1）东母线侧负荷计算：1.工业一线的总负荷把所有处在该工业线上的公司负荷加在一起，即工业一线的总计算负荷，计算10kV侧总的计算负荷，要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取，则2.工业二线的总负荷把所有处在该工业线上的公司负荷加在一起，即工业二线的总计算负荷：3.镇工一线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起,即镇工一线的总计算负荷：(2)西母线侧负荷计算：1.工威线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即工威线的总计算负荷：2.镇河线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即镇河线的总计算负荷：3.镇工二线的总负荷把所有在该线上的公司负荷加在一起，即镇工一线的总计算负荷：（3）计算负荷统计得：10kV东母线总计算负荷要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取，则功率因数：10kV西母线总计算负荷要考虑各个公司最大负荷的同时系数，本设计取，则功率因数：工业园区负荷统计表见附录A。2.3无功功率补偿2.3.110kV东母线功率因数提高电容器补偿容量的计算（1）电容器所需补偿容量10kV东母线所需补偿容量：（2）电容器柜数及型号确定：选择电容器型号BWF10.5-100-1W即额定容量为100kvar，额定电压10.5kv的电容器，装于电容器柜中，每柜装18个，则电容器柜数：所以10kv东母线侧装7个电容器柜。（3）电容器的实际补偿容量：（4）无功补偿后的功率因数：故满足要求。2.3.210kV西母线的功率因数提高1.电容器补偿容量计算（1）电容器所需补偿的容量：（2）电容器柜数及型号确定：选择电容器型号BWF10.5-120-1W即额定容量为120kvar，额定电压10.5kV的电容器，装于电容器柜中，每柜装17个，则电容器柜数：所以10kv西母线侧装3个电容器柜。（3）电容器的实际补偿容量：（4）无功补偿后的功率因数：故满足要求。2.4主变压器的选择因为本次设计是工业园区的变电所设计，所有负荷几乎都为一类负荷，对供电要求比较高，所以采用两台主变压器：一是专供66kv母线10kv西母线间变压器即1#主变；一是专供66kv母线10kv东母线间变压器即2#主变。根据，本设计选取SFZ-16000/63和SJL1-8000/63主变压器两台。两台变压器负荷率：1#主变功率损耗：总负荷：2#主变功率损耗：总负荷：所以两台主变压器选取合格。

3电气主接线设计3.1设计原则变电所电气接线是电气主接线的重要部分，它可以实现安全的发电、输变电、配电。根据设计规程，需考虑变电所在电力系统的地位，用电负荷的重要性分级和出线回数，设备特点及近期和远期的发展规模。并且以安全可靠，操作灵活，经济可行为基准要求[5]。3.2设计的基本要求安全：保证在任何时刻、任何操作保证人身和设备的安全[1]。可靠：满足各级电力负荷对供电可靠性的要求[1]。灵活：适应各种运行方式的操作检修、维护需要[1]。经济：主接线力求简单，尽可能减少一次性投资和运行费用[1]。3.3主接线的确定3.3.166KV侧主接线选取常用有线路变压器组接线和单母线接线两种方案。两种方案的接线图如下：图3-1单母线接线图图3-2线路变压器组接线图线路变压器组接线优点是接线简单，所用电气设备少，配电装置简单，节约投资。而缺点是该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所要全部停电，供电可靠性都不高，只可供三级负荷；单母线接法除了具备以上优点并且还有便于扩建这一优点，非常符合本变电所的未来设计。相对于缺点而言，该接线是每当检修一条线路的断路器时，该回路才需停电。为避免可靠性不高，本设计66KV侧主接线采用双回路进线的单母线接法[5]。3.3.210KV侧主接线选取根据变电所规程上讲，当变电所接两台主变压器时，6-10kV侧宜选取单母线分段接线方案。虽然它在供电可靠性和灵活性上有所不足，但由于工业园变电所为两回路进线，这样有两个电源供电大大提高了供电的可靠性。因此，10kV侧主接线选择单母线分段接法[5]。单母线分段接法图：图3-3单母线分段接线图变电所设计主接线图见附录B。

4短路电流计算4.1短路的基本概念4.1.1短路的原因及其后果“短路是电力系统中最常见和最严重的一种故障。引起短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏。引起绝缘损坏的原因有：各种形式的过电压（如遭雷击）、绝缘材料的自然老化、遭受机械损伤以及设备运行维护不良等。此外，运行人员由于未遵守安全操作规程而带来的误操作、鸟兽跨接在裸露的载流部分以及风、雪、雨、雹等自然现象均会引起短路故障[1]。”短路引起的短路引起后果的破坏性，具体表现在：短路电流的热效应、短路电流的力效应、影响电气设备的正常条破坏系统的稳定性、造成电磁干扰[1]。4.1.2短路的基本类型三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路和两相接地短路。三相短路是对称性短路，其他类型短路都是不对称性短路。根据运行经验表明：单相接地短路占绝大多数，而三相短路机会最少，但其对系统造成的危害最为严重，必须予以重视[1]。4.2短路电流的计算方法短路电流的计算方法常用的有有名值和标幺值两种方法，本设计采用标幺制法计算短路电流[1]。4.3短路电流的计算1.确定基准值为了计算方便，基准容量通常取。基准电压用各级线路的平均额定电压：高压侧取69.3kV；低压侧取10.5kV。2.各元件标幺值的计算（1）变压器：（4.1）式中，为变压器的额定容量(MVA)；为短路电压百分数。（2）输电线路：（4.2）式中，为线路每公里的电抗值()；L为线路长度（km）。（3）断路器：（4.3）式中，为接在该点的断路器QF的额定断流容量(MVA)。短路电流的计算西侧：变压器电抗：输电线路电抗：输电线路选取LGJ-150其中：L=5km、断路器电抗：66kv侧断路器QF的断路容量为1250MVAS1点发生短路时：S2点发生短路时：西侧等效电抗图：图4-1（2）东侧：该侧除变压器阻抗与西侧不同，其余器件都与西侧相同。变压器阻抗：S1点发生短路时：S2点发生短路时：东侧等效电抗图：图4-2短路电流计算数据如表4.1表4.1短路电流计算数据表东西侧S1点短路电流S2点短路电流(KA)(KA)(MVA)(KA)(KA)S(MVA)西侧7.4819.07816.214.4911.4381.66东侧7.4819.07816.218.8322.51160.59

5电气设备选取与校验5.1电气设备选择的一般原则保证电气设备在正常工作条件下能可靠工作，而在短路情况下不被损坏。即按正常工作条件进行选择，按短路条件进行校验。按正常工作条件选择使用环境条件：主要包括设备的安装地点（户内或户外）、环境温度、海拔、相对湿度等。额定电压：电气设备的额定电压应不小于设备安装地点电网的最高工作电压，即（5.1）额定电流：电气设备的额定电流应不小于设备正常工作时的最大负荷电流，即（5.2）式中，电气设备的最大长期工作负荷电流，取线路的计算电流或变压器的额定电流[1]。按短路情况进行校验动稳定校验：动稳定是指电气设备承受短路电流力效应的能力，满足动稳定的条件是(5.3)式中，分别为电气设备允许通过的最大电流峰值和有效值；分别为设备安装地点短路冲击电流的峰值和有效值[5]。（2）热稳定校验：热稳定是指电器设备承受短路电流热效应的能力，满足热稳定的条件是(5.4)式中，为电气设备在t时间内的热稳定电流（kA）；是三相短路稳态短路电流（kA）；是假想时间（s）；是厂家给出的热稳定试验时间（s）[5]。5.2高电压断路器的选择5.2.1选择条件额定电压：断路器的额定电压应不小于所在处电网的额定电压。额定电流：断路器的额定电流应不小于它最大回路持续电流。动稳定校验：断路器的动稳定电流应不小于三相短路时通过断路器的冲击电流[5]。热稳定校验：断路器短时允许产生的热量应不小于短期短路产生的热量[5]。5.2.2高压侧断路器选择（1）66kV西侧断路器选择：①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是66kkV。本设计初步选SF6断路器，其型号LW9-66。②动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流63kA，大于冲击电流，满足动稳定校验。③热稳定校验：短路热效应验算时通常取3s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件（2）66kV东侧断路器选择：①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选：最大长期电流，安装地点的额定电压是66kV。本设计初步选SF6断路器，其型号LW9-66。②动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流63kA，大于冲击电流即满足动稳定校验。③热稳定校验：短路热效应验算时通常取3s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件。其参数见表5-1：表5-1LW9-66/2500型断路器数据参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定峰值耐受电流（KA）分闸时间（ms）LW9-66/250066250063305.2.3低压侧断路器选择（1）10kＶ东侧断路器选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期电流，安装地点的额定电压是10kV由此，本设计初步选SF6断路器，其型号ZN-10。②动稳定校验：所选断路器额定峰值耐受电流80kA,大于冲击电流满足动稳定校验。③热稳定校验：短路热效应验算时通常取4s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件10kＶ西侧断路器选取据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：安装地点的额定电压是10kV。由此，本设计初步选SF6断路器，其型号ZN-10。②动稳定校验所选断路器额定峰值耐受电流80kA，大于冲击电流满足动稳定校验。③热稳定校验短路热效应验算时通常取4s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件其参数见表5-2：表5-2ZN12-10/1600型断路器参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定峰值耐受电流（KA）分闸时间（ms）ZN12-1010160080655.3高压隔离开关选择因为隔离开关与断路器串联在回路中，故计算数据与断路器数据选择完全相同选择条件。5.3.1高压侧隔离开关选择（1）66kV东侧隔离开关选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是66kV。本设计初步选型号GW4-66。②动稳定校验开关动稳态电流kA，大于冲击电流。满足动稳定校验。③热稳定校验短路热效应验算时通常取3s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件（2）66kV西侧隔离开关选择①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是66kV。本设计初步选型号GW4-66。②动稳定校验开关动稳态电流kA,大于冲击电流。满足动稳定校验。③热稳定校验短路热效应验算时通常取3s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件其参数见表5-3：表5-3GW-66型隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳态电流（KA）GW-6666630505.3.2低压侧隔离开关选择（1）10kV东侧隔离开关选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是10kV。本设计初步选型号GN8-10。②动稳定校验：动稳态电流100kA，大于冲击电流。满足动稳定校验。③热稳定校验：短路热效应验算时通常取4s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件。（2）10kV西侧隔离开关选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是10kV。本设计初步选型号GN8-10。②动稳定校验动稳态电流100kA,大于冲击电流。满足动稳定校验。③热稳定校验短路热效应验算时通常取4s，查表得。短路产生的热量：断路器额定周期发热量：满足热稳定条件。其参数见表5-4：表5-4GN8-10型隔离开关参数型号额定电压（KV）额定电流（A）动稳态电流（KA）GN8-101020001005.4电流互感器的选择5.4.1电流互感器的选择选择电流互感器时，应根据安装地点（户内、户外）和安装方式（穿墙式、支持式、母线式等）选择其形式。选择条件如下：额定电压：应不低于安装地点电网的额定电压。一次绕组的额定电流：取线路的最大工作电流或变压器额定电流的1.2～1.5倍。确定准确度等级与二次侧负荷的选择：电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10等级。保证其准确度，其二次侧的实际负荷必须小于其准确度等级所规定的额定二次侧负荷[6]，即动稳态校验：电流互感器产品给出动稳态倍数,动稳态条件为热稳定校验：电流互感器产品给出热稳态倍数,热稳态条件为5.4.2高压侧电流互感器选择（1）66kV东侧电流互感器选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是66kV。本设计初步选型号LZW-662×200/5。②动稳定校验满足动稳态要求。③热稳定校验小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。（2）66kV西侧电流互感器选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是66kV。本设计初步选型号LZW-662×200/5。②动稳定校验满足动稳态要求。③热稳定校验小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。其参数见表5-5：表5-5LZW-662×200/5型电流互感器技术参数型号额定电压（KV）额定一次侧电流（A）额定二次侧电流（A）准确级绕组组合1S热稳定倍数动稳定倍数LZW-666620050.20.2/0.2/10P/10P2253605.4.3低压侧电流互感器选取（1）10kV东侧电流互感器选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是10kV。本设计初步选型LBJ-101500/5。②动稳定校验满足动稳态要求。③热稳定校验小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。（2）10kV西侧电流互感器选取①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是10kV。本设计初步选型LBJ-101500/5。②动稳定校验满足动稳态要求。③热稳定校验小于电流互感器的1s热稳定倍数，故满足要求。其参数见表5-6：表5-6LBJ-101500/5型电流互感器参数型号额定电压（KV）额定一次电流（A）额定二次电流（A）绕组组合LBJ-101015005000.2S/0.5/10P额定二次负荷（VA）10P级确限值1S热稳定倍数动稳定倍数0.2级0.5级10P1010101050905.5母线的选择5.5.1母线的选择条件母线的材料、类型室外配电装置的母线多采用钢芯铝绞线，而室内配电装置因线间距离较小，布置紧凑，采用硬母线[6]。母线截面的选择①按经济电流密度选择对于年平均负荷较大、母线较长、传输容量较大的回路，为降低年运行费用，可按经济电流密度选择母线截面。(5.5)式中，是母线最大长期工作电流A，经济电流密度。②按最大长期工作电流选择母线长期允许电流应不小于通过母线的最大长期电流，即（5.6）③动稳定校验当短路冲击电流通过母线时，产生的最大计算应力不大于母线的允许应力，即④热稳定校验应满足母线截面应比母线在短路时最小允许截面大，即（5-7）式中，C导体的热稳定系数5.5.210kV侧母线选择（1）10kV东侧母线的选取①按经济电流密度最大负荷利用小时数为T=5000h，查得经济电流密度，。初步选双条铜母线TMY2×（80×8）母线截面为②按最大长期工作电流查手册2×（80×8）=的母线水平放置环境温度40℃的最大长期允许电流为③热稳定度校验故满足要求。④动稳定校验三相短路时，位于同一平面的三相平行母线中产生的最大电动力为=876.59N/m式中，L为跨距；a为相间距。导体所受最大弯矩：产生的最大应力：=31<故满足动稳定条件。由以上的短路电流计算和母线选择条件，10kV西侧母线也选择该母线所以10kV母线选择2TMY-808。5.6避雷器的选择5.6.110kV避雷器选择东侧避雷器选择：①根据安装地点工作电压，最大长期工作电流选择：最大长期工作电流，安装地点的额定电压是10kV。本设计初步选型号HY5WZ-17/45。②短路关合电流>22.51kA满足动稳定校验。③热稳定度校验：短路热效应4s校验，查表得。短路产生的热量：避雷器短时周期产生的热量： 所以满足热稳定校验。由以上计算可知，西侧10kV避雷器也选择HY5WZ-17/45型表5-7HY5WZ-17/45型避雷器参数型号避雷器额定电压（KV）系统额定电压（KV）额定短路开路电流（KA）额定短路开合电流(KA)HY5WZ-17/4517104580

6变电所的布置方案6.1本所的电气布置方案本所设立于工业园区的专用变电所，地势平坦，交通方便。以节省造价为基准，将66kV线路，主变电所及10kV电容器等设备布置在室外。10kV配电装置及控制保护部分布置在室内。6.2室外部分该所66kV侧采用室外布置，单母线接法，由两回路进线，经隔离开关、断路器和电流互感器引至主变压器的一次侧，进而使1#、2#主变压器运行。布置在室外的还有主变压器中性点的避雷器。10kV侧的电容器组也布置在室外部分[5]。6.3室内部分变电所室内布置主要含有10kV配电室、控制保护室、维修室和值班室四部分[5]。（1）10kV配电室配电室选用KYN28-12式开关柜，其中主要包括总受柜、PT柜、电容器柜、隔离柜、联络柜。（2）控制保护室66kV受电线路、继电保护及监控装置均在控制保护室内。

7变电所继电保护7.1继电保护概述7.1.1继电保护的原理在电力系统中，一旦发生故障，迅速而有选择性地切除故障元件即继电保护。为完成继电保护的任务，需要利用继电保护装置，一般整套的继电保护装置是由测量部分、逻辑部分和执行部分构成。现今，微机继电保护应用日趋广泛[7]。7.1.2继电保护的分类继电保护分为主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护[7]。(1)主保护主保护能有选择地以最快速度动作的保护，以满足系统稳定和设备安全的需求[7]。(2)后备保护主保护拒动后用于切除故障的保护为后备保护。可分为远后备和近后备方式。在主保护拒动后，由相邻线路或电力设备的保护实现后备称为远后备;由该电力线路或设备的另一套保护实现后备的保护称为近后备[7]。7.1.3继电保护的基本要求选择性：电力系统发生故障时，应由距离短路点最近的保护装置动作，仅将故障元件从电力系统中切除，使停电范围尽可能缩小，以保证系统中无故障部分仍能继续安全运行[7]。速动性：快速切除故障可以提高电力系统并联运行的稳定性，减少用户在电压降低情况的时间，以及缩小故障元件的损坏程度[7]。灵敏性：对其保护范围发生的任何故障或不正常运行状态的反应能力[7]。可靠性：在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，不该拒动，反之，则不该误动[7]。7.2线路的保护整定7.2.1线路三段式电流保护方式电流速断保护：①原理：对于仅反应于电流增大而瞬时动作的电流保护，只保护线路的一部分[7]。②保护基本原则:为了保证电流速断保护动作的选择性，保护装置的动作电流必需大于其保护回路范围内可能出现的最大短路电流，即（7.1）式中，可靠系数=1．2～1．3[7]。限时电流速断保护①原理：限时电流速断保护作为本线路速断保护的后备，不仅能保护本线路的全长，它的保护范围不超出下一条线路速断保护的范围，而动作时限则比下一条线路的速断保护高出一个时间段[7]。②保护整定计算基本原则：保护1的电流速断整定值，保护2的限时电流速断整定值,即（7.2）式中，可靠系数。③动作时限的选取：限时速断的动作时限应选择比下一条线路瞬时速断保护的动作时限高出一个时间阶段，即（7.3）④保护装置灵敏性的校验：用灵敏系数来衡量限时速断具有足够的反应能力。（7.4）式中，为两相短路电流[7]。定时限过电流保护①原理和整定计算基本原则:起动电流按躲开最大负荷电流整定的一种保护，它在正常运行时不应起动，而在系统发生故障时能反应于电流的增大而动作，在一般情况下它不仅能保护本线路全长，而且也能保护相邻线路全长，起到远后备保护作用[7]。图7-1过电流保护动作电流和动作时间网络图当外部故障切除后，流经保护4的电流仍然是在继续运行中的负荷电流。由于短路电压降低，因此在故障切除后电压恢复时，电动机有个自启动过程。电动机的自启动电流应大于其正常运行时的电流因而，引入一个自启动系数[7]。表示两者的关系，即（7.5）保护4和5在这个电流的作用下必须能够立即返回。为此引入可靠系数[7]，则（7.6）式中，可靠系数一般取1.25～1.5；自启动系数大于1；返回系数取0.85[7]。②动作时限整定定时限过电流保护的动作时限，其动作时限与短路电流的大小无关。过流保护采用阶梯形时限，故障越靠近电源，短路电流越大，而过流保护动作的时限越长。电流速断和限时电流速断来作为本线路的主保护，利用过电流保护来作为本线路及相邻元件的后备保护[1]。③过电流保护灵敏系数的校验当过电流保护作为本线路的主保护时，1．3～1．5，用最小运行方式下本线路末端两相短路时的电流进行校验。当作为相邻线路的后备保护时，[1]。7.3.2线路三段式电流保护计算保护I段整定计算保护II段整定计算故满足要求。动作时限（3）保护III段整定计算故满足要求。7.3变压器保护整定7.3.1变压器的保护方式常用的保护方式：变压器过电流保护、电流速断保护、过负荷保护、零序电流保护[9]。7.3.2变压器的过电流保护计算计算项目：①过电流保护动作电流的整定：保护装置的动作电流：（7.7）式中,为可靠系数取1.3；为接线系数取1；为继电器返回系数取0.85；为电流互感器的变比取40；为变压器高压侧额定电流，A[9]。②过电流保护动作时间的整定保护装置的动作时限（应与下一级保护动作时限相配合），一般取0.5～0.7s[9]。③过电流保护灵敏系数的检验按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流校验[9]。 （7.8）式中，为最小运行方式下低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流；为保护装置一次动作电流，A[8]。（2）1#主变压器的过流保护计算：动作电流：=5.6A一般取整数即6A动作时限：t=0.5s灵敏度校验：=6.251.5（3）2#主变压器的过流保护计算：动作电流：=2.8A一般取整数即3A动作时限：t=0.5s灵敏度校验：=12.51.57.3.3变压器的电流速断保护计算计算项目：①保护装置的动作电流：应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流，即(7.9)式中，为可靠系数取1.5；为接线系数取1；为电流互感器的变比取40；为最大运行方式下变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的超瞬态电流，A。②保护装置的灵敏度校验：按系统最小运行方式下，保护装置安装处两相短路电流较验，即(7.10)式中，为保护装置一次动作电流（A）；为最小运行方式下保护装置安装处两相短路超瞬态电流，A[8]。（2）1#主变压器电流速断保护计算：动作电流：=200A灵敏度校验：=2.072（3）2#主变压器电流速断保护计算：动作电流：=200A灵敏度校验：=2.072满足灵敏度校验。

结论按照毕业设计任务书的要求，通过详细的分析和规划，对工业园区66KV变电所进行了初步的设计。设计中严格遵守电气设计的规范的要求，按照安全可靠，技术先进，经济合理，便于检修和维护的原则。在设计过程中，通过借阅各种电气类书籍，查阅相关方面的资料，从负荷计算、主接线设计、短路计算、电气设备高低压侧选择到绘制图纸，经过多次演算、修改与完善。通过本论文的编写，对所从事的项目进行总结，把我的实际工作经验与理论紧密联系在一起，理论知识大大提高，为以后的工作提供坚实的理论基础。通过这次设计，提高了我分析问题，解决问题的能力。

致谢时光荏苒，转眼间四年的学习生活已将结束。即将走出母校，告别我敬爱的老师和亲爱的同学们，借此机会向他（她）们表达深深的谢意。首先感谢我的导师。本文从开题、写作直至最终定稿，杨老师给予了诸多建设性建议，并在百忙之中三阅其稿。老师严谨的治学态度、科学的治学方法、渊博的学识、诲人不倦的精神和平易近人的工作作风令我钦佩和敬慕，并将使我终生受益。感谢母校内所有教过我的老师和使我受教的老师们，他（她）们无私的传道授业解惑，让我在漫漫的人生长路上大步向前。还要感谢长期以来给我诸多帮助的同学们，彼此的友情将是我一生最值得珍惜的财富和最值得怀念的情感。

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附录附录A工业园区负荷现状统计表单位名称使用容量备注（报停或停产）需用系数辽宁仁泰食品集团有限公司1260工业一线5台安县九股河农业发展有限公司1250镇工一线5台安县西郊饲养场80镇工一线5中粮辽宁银鼎米业有限公司800镇工一线0.60.750.88台安县重型汽车修理服务有限公司80工业一线3鞍山市顺达复合肥厂80工业二线0.60.750.88台安县金色谷农资超市经营有限公司395工业二线8辽宁省台安商贸有限公司辽河石油精细化工厂50工业二线0.60.750.88台安县三洋氧气厂50镇工一线0.750.80.75台安县博达石化有限责任公司30工业一线0.450.780.802博达诚信加油站30镇工一线0.450.780.802鞍山海虹制衣有限公司80工业二线0.60.750.88麦特伦电子（台安）有限公司100镇工一线0.370.810.724鞍山市庆丰饮品有限公司345镇工一线5鞍山六和食品有限公司1260工业二线5台安东方机动车检测有限责任公司80镇工一线3鞍山六和仁泰饲料有限公司800镇工一线0.60.750.88鞍山市奥鞍耐火材料有限责任公司1880镇工一线0.340.651.169鞍山海量有色金属材料制造有限公司4630工业一线0.340.651.169辽宁信德食品发展有限公司335镇工一线5鞍山皓亿钛业有限公司810镇工一线5辽宁台安威利邦木业有限公司15890工威线3辽宁隆成化工有限责任公司80镇工一线0.60.750.88仁泰纸制品厂30工业一线5鞍山畅业沥青股份有限公司200镇工一线0.80.352.68辽宁恒丰农业综合开发有限公司445工业一线5辽宁天和新能源开发有限公司800工业一线0.340.651.169辽宁克纳研磨材料有限公司500镇工一线0.340.651.169鞍山添赢汽车销售服务有限公司80工业一线3鞍山市六和嘉好食品有限公司1600工业二线5鞍山市三态冶化设备有限公司630镇工一线0.340.651.169辽宁银恒镀锌彩涂钢板有限公司80工业二线0.340.651.169辽宁双强塑胶科技开发有限公司3050工业二线5鞍山恒速物流有发展限公司630工业二线8辽宁昊轩风电设备有限公司100镇工一线0.340.651.169鞍山市绿家园饮料食品有限公司80镇工一线5鞍山奥德曼门窗有限公司250工业二线0.620.80.75辽宁金鼎粮油工业有限公司160工业二线8辽宁中驰众力汽配有限公司365镇工一线3辽宁山川装备制造有限公司300镇工二线0.340.651.169辽宁中汇环保科技有限公司4750镇河线8鞍山华冠风机制造有限公司630镇工一线0.340.651.169辽宁源宇化工有限公司1000镇工三线0.60.750.88鞍山绿纳纸业有限公司1250镇河线5鞍山市伟胜起重设备有限公司500工业二线0.350.790.8鞍山市奥鞍耐火材料有限责任公司（三期）4000镇工一线0.340.651.169鞍山雨虹门窗有限公司台安分公司250工业二线0.60.750.88鞍山夺标机电化工股份有限公司315镇工一线0.60.750.88台安金山钢构配套材料有限公司160镇工一线0.340.651.169台安德源燃气有限公司160镇工一线0.450.780.802辽宁本特耐科技发展有限公司395镇工一线8鞍山羿能新型建材有限公司250工业二线3鞍山市福瑞达建筑工程有限公司880镇工一线0.70.750.88鞍山市合丰金工有限公司250镇工一线0.20.651.169鞍山中威塑业有限公司815镇工二线5鞍山晟利佳家具有限公司315镇工一线3鞍山市台安县福利支座轮制造厂2500镇工二线0.340.651.169鞍山市超乾建筑外加剂制造有限公司200镇工二线0.340.651.169鞍山市嘉豪印业有限公司130镇工一线0.40.651.169辽宁久大管业有限公司1250镇工一线0.340.651.169鞍山华新木业有限公司50镇工一线3台安盛益大洒店(总)1890工业二线0.90.750.88台安盛益宾馆有限公司(80)80工业二线0.350.90.48台安县东雨建筑保温装饰材料有限公司80镇工一线0.340.651.169鞍山安家地板有限公司800工业一线3台安盛益中小企业创业园有限公司200工业一线3辽宁山能仪表有限公司200镇工一线0.370.810.724鞍山仁丰农业发展有限公司125镇工一线5台安天马汽车销售服务有限公司30镇工一线3万达饲料开发公司90镇工一线0.60.750.88京安孵化厂50镇工一线0.80.352.68丰华养殖场30镇工一线5台安星河建材厂50镇工一线3盘锦高速台安基地315镇工一线5台安县东盛机动车驾驶员培训中心30工业二线5台安县宏泰工艺纸制品厂30工业一线5农发良种示范厂50工业一线8鞍山市宏博塑料编织厂315工业一线5台安县晨光包装制品有限公司80工业一线0.340.651.169台安县诚志秸杆颗粒有限公司80工业一线0.40.651.169台安县托管服务中心315工业一线2

附录B工业园主接线图基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究HYPERLINK"/deta