10kv变电所及低压配电系统的设计

目录1引言 11.1.用户供电系统 12变电所负荷计算和无功赔偿计算 22.1负荷情况 22.1.1负荷统计全厂用电设备统计以下表 22.2变电站负荷计算 22.1.2负荷计算 22.3无功赔偿目标和方案 32.4无功赔偿计算及设备选择 33变电所变压器台数和容量选择 53.1变压器选择标准 53.2变压器类型选择 53.3变压器台数选择 53.4变压器容量选择 64主接线方案确实定 74.1主接线基础要求 74.1.1安全性 74.1.2可靠性 74.1.3灵活性 74.1.4经济性 74.2主接线方案和分析 74.3电气主接线确实定和绘图 85短路电流计算 115.1短路电流及其计算 115.2三相短路电流计算 106变电所高压进线、一次设备和低压出线选择 146.1用电单位总计算负荷 146.2高压进线选择和校验 146.2.1架空线选择 146.2.2电缆进线选择 146.3变电所一次设备选择 146.3.1高压断路器选择 146.3.2高压隔离开关选择 156.3.3高压熔断器选择 156.3.4电流互感器选择 156.3.5电压互感器选择 166.3.6高压开关柜选择 166.4低压出线选择 176.4.1低压母线桥选择 176.4.2低压母线选择 177防雷保护和接地装置设计 187.1架空线路防雷方法 187.2变配电所防雷方法 187.3变电所公共接地装置设计 197.3.1接地电阻要求 197.3.2接地装置 197.4变配电所配电装置保护 208变电所二次回路方案 218.1继电保护选择和整定 218.1.1继电保护选择要求 218.1.2继电保护装置选择和整定 21结论 26谢辞 27参考文件 281引言1.1用户供电系统电力用户供电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。按供电容量不一样，电力用户可分为大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）1.大型电力用户供电系统大型电力用户用户供电系统，采取外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，通常需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。总降压变电所将进线电压降为6-10kV内部高压配电电压，然后经高压配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V低电压供用电设备使用。一些厂区环境和设备条件许可大型电力用户也有采取所谓“高压深入负荷中心”供电方法，即35kV进线电压直接一次降为220/380V低压配电电压。中型电力用户供电系统通常采取10kV外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V低电压供用电设备使用。高压配电所通常和某个车间变电所合建。3.小型电力用户供电系统通常小型电力用户也用10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于车间变电所降压变电所，容量尤其小小型电力用户可不设变电所，采取低压220/380V直接进线。2.变电所负荷计算和无功赔偿计算2.1负荷情况本厂多数车间为三班制，最大负荷利用小时，除1#、2#、3#车间部分设备属二级负荷外，其它均属三级负荷。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。本厂负荷统计参见下表1-1。供电部门对功率因数要求值：10kV供电时，。变电所位置已选定，每个车间距离变电所距离为：1#车间：110m；2#车间：80m；3#车间：100m；4#车间：90m。表1-1车间负荷情况车间设备类别各机械组代号设备容量Pe/kVA需要系数1#动力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#动力No.61820.40.9No.71560.680.88照明No.81870.490.78No.9120.360.883#动力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#动力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.882.2变电站负荷计算2.2.1负荷计算按需要系数法计算各组负荷：有功功率P=KdΣpei（2.1）无功功率Q=P（2.2）视在功率S=（2.3）上述三个公式中：ΣPei：每组设备容量之和，单位为kW；Kd：需要用系数；:功率因数。总负荷计算：1.有功功率Pc=K∑pΣPc.i（2.4）2.无功功率Qc=K∑qΣQc.i（2.5）3.视在功率Sc=（2.6）式中：对于干线，可取K∑p=0.85-0.95，K∑q=0.90-0.97。对于低压母线，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，可取K∑p=0.8-0.9，K∑q=0.85-0.95。由干线负荷直接相加来计算时，可取K∑p=0.9-0.95，K∑=0.93-0.97。2.3无功赔偿目标和方案因为用户大量负荷如感应电动机、电焊机、气体放电灯等，全部是感性负荷，使得功率因数偏低，所以需要采取无功赔偿方法来提升功率因数。电力系统要求用户功率因数不低于0.9，根据实际情况此次设计要求功率因数为0.92以上，所以，必需采取方法提升系统功率因数。现在提升功率因数常见措施是装设无功自动赔偿并联电容器装置。依据现场实际情况，确定采取低压集中赔偿方法进行无功赔偿。2.4无功赔偿计算及设备选择中国《供电营业规则》要求：容量在100kV·A及以上高压供电用户，最大负荷时功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必需进行无功功率赔偿。通常情况下，因为用户大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等全部是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，所以需要采取无功赔偿方法来提升功率因数。当功率因数提升时，在有功功率不变情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流对应减小。这就可使供电系统电能损耗和电压损失降低，并可选择较小容量电力变压器、开关设备和较小截面电线电缆，降低投资和节省有色金属。所以，提升功率因数对整个供电系统大有好处。要使功率因数提升，通常需装设人工赔偿装置。最大负荷时无功赔偿容量QN·C应为：QN·C==PC（-）(2.7)按此公式计算出无功赔偿容量为最大负荷时所需容量，当负荷减小时，赔偿容量也应对应减小，以免造成过赔偿。所以，无功赔偿装置通常装设无功功率自动赔偿控制器，针对预先设定功率因数目标值，依据负荷改变对应投切电容器组数，使瞬时功率因数满足要求。提升功率因数赔偿装置有稳态无功功率赔偿设备和动态无功功率赔偿设备。前者关键有同时赔偿机和并联电容器。动态无功功率赔偿设备用于急剧变动冲击负荷。低压无功自动赔偿装置通常和低压配电屏配套制造安装，依据负荷改变对应循环投切电容器组数通常有4、6、8、10、12组等。用上式确定了总赔偿容量后，就可依据选定单相并联电容器容量qN·C来确定电容器组数：(2.8) 在用户供电系统中，无功赔偿装置位置通常有三种安装方法：(1)高压集中赔偿赔偿效果不如后两种赔偿方法，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧无功功率进行有效赔偿，以满足企业总功率因数要求，所以在部分大中型企业中应用。(2)低压集中赔偿赔偿效果较高压集中赔偿方法好，尤其是它能降低变压器视在功率，从而可使主变压器容量选较小，所以在实际工程中应用相当普遍。(3)低压分散赔偿赔偿效果最好，应优先采取。但这种赔偿方法总投资较大，且电容器组在被赔偿设备停止利用时，它也将一并被切除，所以其利用率较低。此次设计采取低压集中赔偿方法。PCQCSC取自低压母线侧计算负荷，提升至0.92===0.85QN·C=PC（-）=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120kvar选择BSMJ0.4-20-3型自愈式并联电容器，qN·C=20kvar（2.9）=120kvar/20kvar=6取n=6赔偿后视在计算负荷SC==674.19kV·A==0.923.变电所变压器台数和容量选择3.1变压器选择标准电力变压器是供电系统中关键设备，其关键功效是升压或降压以利于电能合理输送、分配和使用，对变电所主接线形式及其可靠性和经济性有着关键影响。所以，正确合理地选择变压器类型、台数和容量，是对接下来主接线设计一个关键前题。选择时必需遵照相关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选择技术优异、高效节能、免维护新产品，并优先选择技术优异产品。3.2变压器类型选择电力变压器类型选择是指确定变压器相数、调压方法、绕组形式、绝缘及冷却方法、联结组别等。，变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所通常采取三相变压器。变压器按调压方法分，有没有载调压和有载调压两种。10kV配电变压器通常采取无载调压方法。变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多采取双绕组变压器。变压器按绝缘及冷却方法分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。因为Dyn11联结组变压器含有低压侧单相接地短路电流大，含有利于故障切除、承受单相不平衡负荷负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式低压电网中得到越来越广泛应用。3.3变压器台数选择变压器台数通常依据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。《10kV及以下变电所设计规范GB50053－94》中要求，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上变压器：⑴有大量一级或二级负荷；⑵季节性负荷改变较大；⑶集中负荷容量较大。变电所中单台变压器（低压为0.4kV）容量不宜大于1250kV·A。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选择较大容量变压器。在通常情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器：一、当照明负荷较大或动力和照明采取共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；二、单台单相负荷较大时，宜设单相变压器；三、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。四、在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT系统）低压电网中，照明负荷应设专用变压器。因为本单位用电设备负荷有二级负荷和三级负荷。依据设计规范GB50053－94要求，宜装设两台变压器，选择台数为两台。3.4变压器容量选择变压器容量SN·T首先应确保在计算负荷SC下变压器能长久可靠运行。对有两台变压器变电所，通常采取等容量变压器，每台容量应同时满足以下两个条件：满足总计算负荷70%需要，即SN·T≈0.7SC；（3.1）（3.2）条件①是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件②是考虑在事故情况下，一台变压器仍能确保一、二级负荷供电。依据无功赔偿后计算负荷，SC=674.19kV·A即SN·T≥0.7*674.19=471.933kV·A取变压器容量为500kV·A所以，选择S9-500/10Dyn11型电力变压器。为油浸式、无载调压、双绕组变压器。表3.1主变压器选择额定容量SN/kV·A联结组别空载损耗△PO/kW短路损耗△PK/kW空载电流IO%阻抗电压UK%500Dyn111.034.95344.主接线方案确实定4.1主接线基础要求主接线是指由多种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接接收和分配电能电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方法依据，也是运行人员进行多种倒闸操作和事故处理关键依据。概括地说，对一次接线基础要求包含安全、可靠、灵活和经济四个方面。4.1.1安全性安全包含设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准相关技术规范要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑多种安全技术方法。4.1.2可靠性不仅和一次接线形式相关，还和电气设备技术性能、运行管理自动化程度原因相关。4.1.3灵活性用最少切换来适应多种不一样运行方法，适应负荷发展。4.1.4经济性在满足上述技术要求前提下，主接线方案应努力争取接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采取设备少，且应选择技术优异、经济适用节能产品。总而言之，变电所经过合理接线、紧凑部署、简化所内隶属设备，从而达成降低变电所占地面积，优化变电所设计，节省材料，降低人力物力投入，并能可靠安全运行，避免无须要定时检修，达成降低投资目标。4.2主接线方案和分析主接线基础形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多个。1．单母线接线这种接线优点是接线简单清楚、设备少、操作方便、便于扩建和采取成套配电装置；缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障检修，均需要使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障母线段分开后才能恢复非故障段供电。适用范围：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高场所，出线回路少小型变配电所，通常供三级负荷，两路电源进线单母线可供二级负荷。图4.1单母线不分段主接线2．单母线分段主接线当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提升供电可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器和故障段进线断路器全部会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，确保给全部出线或关键负荷继续供电。图4.2单母线分段主接线单母线分段接线保留了单母线接线优点，又在一定程度上克服了它缺点，如缩小了母线故障影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可确保对一级负荷供电等。4.3电气主接线确实定和绘图电源进线为两路，变压器台数为两台。二次侧采取单母线分段接线。两路外供电源容量相同且可供全部负荷，采取一用一备运行方法，故变压器一次侧采取单母线接线，而二次侧采取单母线分段接线。该方案中，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关以后。变电所采取直流操作电源，为监视工作电源和备用电源电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源供全部负荷。备用电源投入方法采取备用电源自动投入装置APD。下表为该变电所各用电车间负荷计算结果，如表4-3所表示表4-3车间负荷计算表编号名称类别各机械组代号设备容量Pe/kW需要系数KdcosTan计算负荷P30/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.435.20.20.51.737.012.214.021.31车间No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小计-493.5258116.6290.3441.12铸造车间动力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5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.1280.360.880.542.91.63.35.0小计-30291.1178199.3302.84电修车间动力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小计-337101.7160.5190.9290总计(380V侧)全部线路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339所以最终方案是高压侧采取单母线，低压侧单母线分段，同时旁路加上和其它变电所相连联络线。依据各个车间负荷情况用电气CAD对其绘制主接线电路图，图4-4所表示。图4-4某车间变电所主接线电路图5.短路电流计算5.1短路电流及其计算供电系统应该正常不间断地可靠供电，以确保生产和生活正常进行。不过供电系统正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。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要求值大电流。造成短路关键原因是电气设备载流部分绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值十几倍或几十倍。当它经过电气设备时，设备载流部分变形或损坏，选择设备时要考虑它们对短路电流稳定。短路电流在线路上产生很大压降，离短路点越近母线，电压下降越厉害，从而影响和母线连接电动机或其它设备正常运行。计算方法采取标幺值法计算。进行计算物理量，不是用具体单位值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值概念是：某量标幺值=（5.1）所谓基准值是衡量某个物理量标准或尺度，用标幺值表示物理量是没有单位。供电系统中元件包含电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件电抗标幺值。5.2三相短流计算电源取自距本变电所3km外35kV变电站，用10kV双回架空线路向本变电所供电，出口处短路容量为250MV·A。图5.1短路电流计算图求10kV母线上K-1点短路和380V低压母线上K-2点短路电流和短路容量。电源侧短路容量定为Sk=250MV·A⑴．确定基准值：取Sd=100MV·AUc1=10.5kVId1==100MV·A/（*10.5kV）=5.50kAZd==(10.5kV)2/100MV·A=1.10Ω⑵．计算：电力系统X1*=Sd/Sk=100MV·A/250MV·A=0.4架空线路X2*=X0LSd/Uc2=0.35Ω/km*3km*=0.95电力变压器X3*=Uk%Sd/100SNT==8⑶．求K-1点短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量：总电抗标幺值X*∑(k-1)=X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路电流周期分量有效值Ik-1(3)=Id1/X*∑(k-1)=5.50kA/1.35=4.07kA其它三相短路电流Ik-1”(3)=I∞k-1(3)=Ik-1(3)=4.07kAish(3)=2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3)=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MV·A/1.35=74.1MV·A·⑷．求K-2点短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量：两台变压器并列运行：总电抗标幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.4+0.95+=5.35三相短路电流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/5.35=26.98kA其它三相短路电流在10/0.4KV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，R∑<<X∑，可取ksh=1.6，所以：Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=26.98kAish(3)=2.26*26.98kA=60.97kAIsh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/5.35=18.69MV·A两台变压器分列运行：①总电抗标幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35②三相短路电流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/9.35=15.44kA③其它三相短路电流Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=15.44kAish(3)=2.26*15.44kA=34.89kAIsh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA④三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/9.35=10.7MV·A表5.1三相短路电流计算结果短路计算点总电抗标幺值三相短路电流/kA三相短路容量/MV·AX*∑Ik(3)I”(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-11.354.074.074.0710.386.1574.1k-2变压器并列运行5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69变压器分列运行9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.76.变电所高压进线、一次设备和低压出线选择6.1用电单位总计算负荷对于本单位而言，变电所变压器高压侧计算负荷即是全厂及家眷住宅区总计算负荷，所以，不需要采取需要系数逐层计算法和全厂需要系数法进行计算。P=Pc+△PT=619.506+10.03=629.91kWQ=Qc+△QT=285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kV·AI=40.72A6.2高压进线选择和校验高低压配电电路最普遍两种户外结构是架空线和电缆。架空线关键优点是：设备简单，造价低；有故障易于检修和维护；利用空气绝缘，建造比较轻易。电力电缆建设费用高于架空线路，含有美观、占地少，传输性能稳定、可靠性高等特点。对于高压开关柜，从柜下进线时通常需经过电缆引入，所以，采取架空线长距离传输，再由电缆线引入接线方法。对给变压器供电高压进线和变电所用电电源线路，因短路容量较大而负荷电流较小，通常先按短路热稳定条件选择导体截面，然后再校验发烧条件。6.3变电所一次设备选择表6.1关键电气设备表序号设备名称型号和规格110kV真空断路器VS1—12/630—16型断路器2隔离开关GN19—10C/400型隔离开关3电流互感器LZZJ—10Q200/50.5/10P20LZZJ—10Q200/50.2/0.2LZZJ—10Q100/50.5/10P204电压互感器JDZ10—10B10/0.10.2/0.2JDZ10—10B10/0.11.0/90V·A5熔断器XRNP3—10型熔断器6避雷器HY5WZ-12.7/45710kV开关柜KYN28A—12型高压固定式开关柜6.3.1高压断路器选择高压断路器除在正常情况下通断电路外，关键是在发生故障时，自动而快速将故障切除，以确保设备安全运行。常见高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。6.3.2高压隔离开关选择（1）高压隔离开关作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路输电设备，和对被检修高压母线、断路器等电器设备和带电高压线路进行电气隔离设备。（2）形式结构：高压隔离开关通常有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。通常配有独立电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸和接地刀闸间通常全部设有机械连锁装置，确保二者之间操作次序正确。各类高压隔离开关、接地开关依据不一样安装场全部多种不一样安装方法（3）选择条件：海拔高度小于1000米为一般型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超出8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值小于95%，月平均值小于90%（有些产品要求空气相对湿度小于85%）；户外产品覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气显著污秽污染，无常常性猛烈震动。户外产品使用环境为一般型，用于Ⅰ级污秽区，防污型用于Ⅱ级（中污型）、Ⅲ级（重污型）污秽区。6.3.3高压熔断器选择高压熔断器是一个过流保护元件,由熔件和熔管组成。当过载或短路时，熔件熔断，达成切断故障保护设备目标。电流越大，熔断时间越短。在选择熔件时，除确保在正常工作条件下（包含设备起动）熔件不熔断外，还应该符合保护选择性要求。6.3.4电流互感器选择电流互感器是一次电路和二次电路间连接元件，用以分别向测量仪表和继电器电压线圈和电流线圈供电。电流互感器结构特点是：一次绕组匝数少（有只有一匝，利用一次导体穿过其铁心），导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路方法是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组和仪表、继电器等电流线圈串联，形成一个闭合回路，因为二次仪表、继电器等电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路靠近短路状态。二次绕组额定电流通常为5A。电流互感器在使用中要注意以下几点：①电流互感器在工作时其二次侧不得开路，二次侧不许可串接熔断器和开关；②电流互感器二次侧有一端必需接地，预防一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧高电压窜入二次侧，危及人身和设备安全。电流互感器选择条件：（1）额定电压大于或等于电网电压：（2）原边额定电压大于或等于长时最大工作电流:（3）二次侧总容量应大于该精度等级所要求额定容量:（4）校验：内部动稳定按：:电流互感器额定一次电流；：动稳定倍数外部动稳定按:6.3.5电压互感器选择电压互感器一次侧是并接在主接线高压侧，二次线圈和仪表和继电器电压线圈串联，一次侧匝数很多，阻抗很大，所以，它接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数少，阻抗小，而并接仪表和继电器线圈阻抗大，在正常运行时，电压互感器靠近于空载运行。二次绕组额定电压通常为100V。电压互感器类型及接线按相数分单相、三相三芯和三相五芯柱式；按线圈数来分有双线圈和三线圈；实际中广泛应用三相三线五柱式（Y－Y）.电压互感器在使用中要注意以下几点：①一次、二次侧必需加熔断器保护，二次侧不能短路，预防发生短路烧毁互感器或影响一次电路正常运行；②电压互感器二次侧有一端必需接地，预防一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧高电压窜入二次侧，危及人身和设备安全；③二次侧并接电压线圈不能太多，避免超出电压互感器额定容量，引发互感器绕组发烧，并降低互感器正确度。6.3.6高压开关柜选择开关柜是金属封闭开关设备俗称，是按一定电路方案将相关电气设备组装在一个封闭金属外壳内成套配电设备。金属封闭开掼设备分为三种类型：铠装式，即各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型；间隔式，即各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型；箱式，即含有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型。从中压断路器置放方法来看，分为：落地式，即断路器手车本身落地推入柜内；中置式，即手车装于开关柜中部。依据一次主接线形式和所选设备来看，10kV高压开关柜选择KYN28A—12型高压中置式开关柜。进线柜中配真空断路器额定电流为630A、额定开断电流为40kA。计量柜中配隔离开关，并和进线柜中真空断路器连锁，计量用电流、电压互感器，电压互感器用熔断器保护。压变、避雷器柜中配电压互感器测量过电压，并用熔断器保护，还有避雷器。出线柜配真空断路器和保护用电流互感器，配接地开关。各柜均以带电显示器显示计量读数。6.4低压出线选择低压出线包含连接变压器和低压母线低压母线桥和低压母线，选择时必需使其载流量大于计算电流。按发烧条件选择电缆截面，低压母线侧无功赔偿后计算负荷Pc=619.506kwQc=385.966-120=265.966kvarSc=674.19kV·AIc=1024.33A6.4.1低压母线桥选择依据计算电流，选择截面为630mm20.6/1kV级聚氯乙烯绝缘铜芯VV型电力电缆，在直埋敷设时载流量为1113A，均大于1024.33A。6.4.2低压母线选择依据计算电流，选择TMY-80*6单片低压铜母线，在25℃、30℃、35℃、40℃载流量为1480A、1390A、1300A、1200A，均大于1024.33A。7.变配电所防雷保护方法7.1架空线路防雷方法（1）架设接闪线这是防雷有效方法，但造价高，所以只在66kv及以上架空线路上才全线架设。35kv架空线路上，通常只进出变配电所一段线路上装设。而10kv及以下架空线路上通常不装设。（2）提升线路本身绝缘水平在架空线路上，可采取木横担、瓷横担或高一级电压绝缘子，以提升线路防雷水平。这是10kv及以下架空线路防雷基础方法之一。（3）利用三角形排列顶线兼做防雷保护线对于中性点不接地系统3—10kv架空线路，可在其三角形排列顶线绝缘子上装设保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上保护间隙被击穿，经过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下边两根导线。因为线路为中性点不接地系统，通常也不会引发线路断路器跳闸。（4）装设自动重合闸装置线路上因雷击放电造成线路电弧短路时，会引发线路断路器跳闸，但断路器跳闸后电弧会自行熄灭。假如线路上装设一次自动重合闸，使断路器经0.5s自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对通常见户不会有多大影响。（5）部分绝缘微弱地点加装避雷器对架空线路中部分绝缘微弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆和木杆线路中部分金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。7.2变配电所防雷方法（1）装设接闪杆室外配电装置应装设接闪杆（避雷针）来保护直击雷。假如变配电所在周围更高建筑物上防雷方法保护范围之内或变配电所本身为车间内型，，则可无须再考虑直击雷保护。独立接闪杆宜设独立接地装置。在非高土壤电阻率地域，其工频接地电阻RE≤10Ω。当装设独立接地装置有困难时，可将接地装置和变配电所主接线网连接，但接闪杆和主接地网地下连接点至35kv及以下设备和主接地网地下连接点之间，沿接地线长度不得小于15m。独立接闪杆及其引下线和变配电装置在空气中水平间距不得小于5m。独立接闪杆接地装置和变配电所主接地网分开时，则它们在地中水平间距不得小于3m。这些要求全部是为了预防雷电过电压对变配电装置进行反击闪络。（2）装设接闪线处于峡谷地域变配电所，可利用接闪线（避雷线）来保护直击雷。在35kv及以上变配电所架空进线上，架设1—2km接闪线，以消除一段进线上雷击闪络，避免其引发雷电侵入波对变配电所电气装置危害。（3）装设避雷器用来预防雷电侵入波对变配电所电气装置尤其是对主变压器危害。变配电所对高压侧雷电侵入波侵入保护接线图图7-1所表示。1）高压架空线路终端杆装设阀式避雷器（FV）或排气式避雷器（FE）。假如进线是带有一段引入电缆架空线路，则架空线路终端装设避雷器接地线应和电缆头处金属外皮相连接而且一同接地。2）每组高压母线上应装设阀式避雷器（FV）或金属氧化物避雷器（FMO）。全部避雷器应以最短接地线和主接地网连接。阀式避雷器和主变压器及其它保护设备电气距离应尽可能缩短，其最大电气距离见附表25【7】。3）3—10kv配电变压器低压侧中性点不接地时，如IT系统，应在中性点装设击穿熔断器。35kv/0.4kv高压侧均应装设阀式避雷器。变压器两侧避雷器应和变压器中性点及其金属外壳一同接地。图7-1变配电所对高压侧雷电波侵入防护接线图7.3变电所公共接地装置设计7.3.1接地电阻要求此变电所公共接地装置接地电阻应满足以下条件：RE≤4Ω所以，RE≤120V/IE＝120V/27A＝4.4Ω，式中IE＝10（80+35×25）/350＝27A，所以，该公共接地装置接地电阻RE≤4Ω。7.3.2接地装置供电系统中电气设备接地，可分为三大类。即IT类；TN类；TT类。而TN类又可分为三个系统，即TN-S;TN-C;TN-C-S系统。供电系统采取电压通常在110KV以下是中性点不接地系统，但在380/220V，则通常是中性点接地系统，是为了满足220V单相用电设备工作电压要求，也为了预防变压器一次、二次绕组绝缘损坏，致使高压展现于低压危险。另外，低压用电设备外壳及外露可导电部分也实施接地。采取人工接地线，接地线截面大小通常不超出钢100mm2;铝35mm2；铜25mm2。用长2.5m、Φ50mm钢管16根，沿变电所三面均匀部署（变电所前面部署两排），管距5m，垂直打入地下，管顶离地面0.6m。管间用40mm×4mm镀锌扁钢焊接相连。变电所变压器室有两条接地干线、高低压配电室各有一条接地干线和室外公共接地装置焊接相连，接地干线均采取25mm×4mm镀锌扁钢。总垂直接地体电阻为：＝40Ω/（16×0.65）＝3.85Ω(1.16)式中，n为多根垂直接地体数目，η利用系数，有接地体数目、材料结构决定。查表0.65满足RE≤4Ω接地电阻要求。7.4变配电所配电装置保护对于此10kV变配电所每段母线上和每路架空进出线上全部应装设避雷器。架空进线采取双回路塔杆,有同时遭到雷击可能,在确定避雷器和主变压器最大电气距离时,应按一路考虑,而且在雷雨季节中应避免将其中一路断开。总而言之,只要正确合理选择变配电所防雷保护方法及接地保护方法,确保电力系统长久安全稳定运行,我们就能尽可能减小和预防雷电危害。8.变电所二次回路方案8.1继电保护选择和整定8.1.1继电保护选择要求表7.1继电保护装置选择通常要求序号一次系统情况继电保护装置选择要求16-10kV高压线路高压断路器采取手动或弹簧操作机构相间短路保护采取去分流跳闸反时限过电流保护，两相两继电器式接地，继电器本身兼含有电流速断保护2高压断路器采取电磁操动机构或弹簧操作机采取定时限或反时限过电流保护，两相两继电器式接地，当动作时限大于0.5-0.7s时，加电流速断保护3在电缆线路较多时单相接地保护46-10/0.4kV电力变压器高压断路器采取手动或弹簧操动机构相间短路保护同序号15高压断路器采取电磁操动机构或弹簧操动机构同序号26低压侧为含中性线三相系统高压侧开关为断路器低压侧单相短路保护变压器低压侧中性线上装零序电流保护7高压侧过电流保护改用两相三继电器式接线8高压侧开关不限低压侧装三相带过电流脱扣器低压断路器9低压侧三相装熔断器保护10高压侧开关为断路器过负荷保护11高压侧开关为断路器气体继电器保护（瓦斯保护）8.1.2继电保护装置选择和整定输出信号输入信号继电保护种类很多，不过就通常情况来说，它是由测量部分、逻辑部分、实施部分组成，其原理图以下：定值调整输出信号输入信号实施部分测量部分逻辑部分实施部分测量部分逻辑部分图7.2继电保护装置原理框图测量部分从被保护对象输入相关信号，再和给定整定值相比较，决定保护是否动作。依据测量部分各输出量大小、性质、出现次序或它们组合，使保护装置按一定逻辑关系工作，最终确定保护应有动作行为。由实施部分立即或延时发出报警信号或跳闸信号。1、过电流保护当流过被保护元件中电流超出预先整定某个数值时就使断路器跳闸或给出报警信号装置称为过电流保护装置，它有定时限和反时限两种。反时限：接线简单、经济，广泛应用于10kV以下中小型工厂供电系统，可同时实现电流速断保护，但动作时间较麻烦，误差较大。定时限：接线复杂，动作时间简单，应用于35kV以上供电系统。过电流保护装置整定计算：过电流保护装置动作电流计算通常包含动作电流计算，动作时限整定和灵敏度校检。（1）过电流保护装置动作电流整定=1.2*300/0.95=378.9A（7.1）式中——可靠系数，取1.2～1.3；——返回系数，取0.85～0.95；——变压器可能出现最大负荷电流；（2）过电流保护灵敏系数校验规程要求中性点不接地系统在最小运行方法时，保护区末断发生两相短路时，可考虑系数不应小于1.25～1.5，即:2、电流速断保护过电流保护装置为了确保有选择性,其整定时限必需逐层增加△t秒，越靠近电源，短路电流越大，而保护装置动作时限也越长，这对设备安全运行很不利，为填补此缺点，能够采取瞬时动作电流速断保护配合使用。电流速断保护优点是动作快速，能缩短故障切除时间，其缺点是存在死区，不能保护整个线段，其保护范围可由本线段短路电流分布曲线确定。电流速断保护不能单独使用，必需和过电流保护配合。速断保护动作电流应按本线路末端在最大运行方法下发生短路短路电流来整定。（7.3）速断保护继电器动作电流为：（7.4）式中——可靠系数，DL型继电器取1.2～1.3，GL型继电器取1.5～1.6。速断保护灵敏度是在系统最小运行方法下保护安装处两相短路电流和其动作电流之比，即（7.5）电流速断保护就是一个瞬时动作过电流保护，也称瞬时电流速断保护。对于采取DL系列电流继电器速断保护来说，就相当于定时限过电流保护中抽去时间继电器，即在起动用电流继电器以后，直接接信号继电器和中间继电器，最终由中间继电器触头接通断路器跳闸回路。因为确保断路器动作选择性而引入可靠系数后，速断保护动作电流大于被保护范围末端最大短路电流，使保护装置不能保护全段线路而有一段死区，所以速断保护不能做主保护，必需和过电流保护装置配合使用，作为辅助保护是比较经济合理。3、单相接地保护单相接地保护有零序电压保护和零序电流保护两种。4电力变压器继电保护变压器故障通常分为内部故障和外部故障，内部故障关键有绕组相间短路、绕组匝间短路和中性点直接接地侧单相接地短路。外部故障有引出线上绝缘套管故障，可能造成引出线相间短路或单相接地短路。变压器不正常工作状态有：因为外部短路和过负荷而引发过电流，油面过分降低和温度升高等。依据变压器故障种类及不正常运行状态，变压器通常应装设下列保护装置：⑴电流速断保护或差动保护;⑵过电流保护;⑶中性点直接接地侧单相接地保护;⑷过负荷保护;⑸瓦斯保护;⑹温度信号①过电流保护和电流速断保护变压器过电流保护组成、原理和线途经电流保护组成、原理完全相同，其动作电流整定计算公式和线途经电流保护基础相同，公式（7.6）中Il.max为（1.5—3）I1N.T（I1N.T为变压器额定一次电流）。其动作时间亦按“阶梯标准”整定，和线途经电流保护完全相同。不过对6-10KV降压变电所，其动作时间可整定为最小值0.5S。变压器过电流保护灵敏度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方法下发生两相短路高压侧穿越电流值来检验，要求SP>1.5。按要求，假如变压器过电流保护动作时间大于0.5S，应装设电流速断保护。变压器电流速断保护，其组成、原理和线路电流速断保护完全相同。变压器电流速断保护动作电流整定计算公式也和线路电流速断保护基础相同，公式（7.7）式中为低压母线三相短路电流周期分量有效值换算到高压侧穿越电流值，即变压器电流速断保护速断电流按躲过低压母线三相短路来整定。变压器电流速断保护灵敏度，按保护装置装设处（高压侧）在系统最小运行方法下发生两相短路短路电流来检验，要求SP>1.5。②变压器低压侧单相接地保护对于6-10kV降压变压器，其低压绕组中性点直