金光小区住宅电气设计

装装 订订 线线 . . . 山东农业大学 毕毕 业业 设设 计计 金光小区住宅电气设计金光小区住宅电气设计 院 部 机械与电子工程学院 专业班级 电气班 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 年月日 目 录 摘 要I ABSTRACT 第一章小区住户照明计算.1 1.1 照度计算和照明设备布置.1 第 2 章 电气主接线设计.2 2.1 主接线接线方式3 2.2 电气主接线的选择4 第 3 章 主变压器的选择.5 3.1 负荷计算.5 3.2 主变压器型式的选择6 第 4 章 短路电流计算.6 4.1 短路计算的目的及步骤6 第 5 章 设备选择.11 5.1 选择设备的一般原则和基本要求11 5.2 高压断路器的选择13 5.2.1 断路器选择的具体技术条件.13 5.2.2 断路器选择及校验.13 5.3 隔离开关的选择15 5.4 电流互感器选择16 5.5 电压互感器选择计算18 5.6 各级电压母线的选择22 第 6 章 继电保护配置.24 6.1 变电所母线保护配置25 6.2 变电所主变保护的配置26 第 7 章 防雷接地.26 7.1 避雷器的选择26 7.2 变电所的进线段保护.27 7.3 避雷针的配置29 7.4 接地装置的设计.30 第 8 章 无功补偿装置的选择.32 8.1 概述.33 8.2 补偿装置的确定33 8.3 补偿装置容量的选择34 第 9 章 电气总平面布置及配电装置的选择.34 9.1 配电装置应满足以下基本要求34 9.2 配电装置特点34 9.3 屋外配电装置类型及应用34 9.4 配电装置的确定35 9.5 10KV 高压开关柜选择35 9.6 电气总平面布置36 9.7 结束语36 致 谢.38 Contents Abstract .I 1.Area residents lighting calculations chap. .1 1.1 Calculation of illumination and lighting equipment layout 1 2.Electrical wiring design1 2.1 main connection wiring. .2 2.2 select main electrical wiring 3 3.Select of the main transformer .4 3.1 Load Calculation.5 3.2 Main Transformer Type Selection .5 4 .short-circuit current calculation .6 4.1 Purpose and short circuit calculation6 5 Device Select .10 5.1 General principles and basic requirements . .11 5.2 high voltage circuit breaker selection .13 5.2.1 breaker selected specific technical conditions . .13 5.2.2 Selection and verification breaker14 5.3 disconnector.14 5.4 Current Transformer Select .16 5.5 voltage transformer selection and calculation 18 5.6 bus voltage levels 22 6. protection configuration.24 6.1 substation bus protection configuration 25 6.2 substation main transformer protection configuration. .26 7. Lightning Protection .26 7.1Select arrester .26 7.2 substation into the line protection 27 7.3 lightning rod configurations 29 7.4 Design of grounding 31 8. reactive power compensation device32 8.1 Overview. .33 8.2Determine compensation device .33 8.3 compensating device capacity selection .34 9 .general layout and electrical distribution equipment.34 9.1 Distribution device must meet the following basic requirements .34 9.2 Distribution Equipment34 9.3 Outdoor Power Distribution Equipment Type and Application 35 9.4 Distribution Equipment35 9.5 10KV High Voltage Switchgear Select .36 9.6 Electric general layout 36 9.7Conclusion37 Acknowledgements. 38 I 山东农业大学南校区电气设计山东农业大学南校区电气设计 （山东农业山东农业大学 机械与电子工程学院） 摘要摘要：本说明书以 10KV 小区住宅电气设计为例，论述了电力系统工程中小区供配电及变电所部分电 气设计的全过程。通过对变电所的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳 定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平 面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计，小区住户照明及其供配电设计，较为详细地完成了电力 工程中得主要设计部分。受限于毕业设计的具体要求和设计时间的限制，本毕业设计只对小区住户照 明及变电所电气一次部分做了较为详细的理论设计，而对其电气二次部分只有部分涉及，这有待于在 今后的学习工作中进行研究。 关键词关键词： 照明 短路电流 动稳定 热稳定 过电压保护装置 无功补偿 防雷保护 II Shandong Agricultural University, South Campus residential electrical design Peichuan Liu (Mechanical Moving stability；Thermal stability; Over-voltage protection devices; reactive power compensation; protection lighting 1 引言引言 电能不仅为现代工业、现代农业、现代科学技术和现代国防提供不可少的动力，而 且和广大人民群众的日常生活有着密切的关系。电力是工业的先行。电力工业的发展必 须优先于其他的工业部门，整个国民经济才能不断前进。 我国具有极其丰富的能源。这些优越的自然条件为我国电力工业的发展提供了良好 的物质基础。但是，旧中国的电力工业落后，无法将其利用。不过，随着改革开放的深 入发展，我国电力工业的发展很快。到 2000 年，我国电力工业已跃升世界第 2 位，电力 工业的发展为我国的国民经济的高速发展做出了巨大的贡献。不仅如此，目前我国的电 力工业已开始进入“大电网” 、 “大机组” 、 “超高压交、直流输电”等新技术发展的新阶 段，一些世界水平的先进的高新技术，已在我国电力系统中得到了相应的应用。 我国积极解决电煤供应矛盾，保证电力长期稳定运行。2010 年电煤市场需求状况的 剧烈变动对电力企业产生了很大影响，电煤价格之争也对电力稳定供应形成了潜在的威 胁。为了加快协调电力企业和煤炭企业的关系，我国应该利用目前有效需求不足、能源 价格相对较低的时机，进一步健全电煤供应市场机制、法律机制和企业诚信机制，构建 煤炭和电力企业“合作共赢，和谐发展”的合作伙伴关系，保障电煤的长期稳定供应。 1 小区住户照明计算小区住户照明计算和设计和设计 1.1 照度计算和照明设备布置照度计算和照明设备布置 根据小区住户各房间照度要求和经验选择合适的的灯具，使用天正电气照度计算的 功能计算灯具数，选择合适的方式布灯。 根据照度计算选取合适的灯具，开关，插座，器材统计如下； 表表 1.11.1 设备统计表设备统计表 序 号 名称规格单 位 数量备注 1照明配电箱台1 2筒灯NDL3125P 3x3W盏13安装高度为 3.2 米 3二管荧光灯HLTG364 2x24W 盏1安装高度为 3.0 米 4嵌入式方格栅顶灯JC18-1 3x15W盏4安装高度为 3.5 米 5单管荧光灯YG4-1 36W盏1安装高度为 2.7 米 6空调插座A86PZ13K16个3安装高度为 2.5 米 7防淋插座56SO310F个1安装高度为 1.4 米 8双联二三极暗装插 座 G11Z223 S6个10安装高度为 0.4 米 9单联单控开关G11K112Y S6 10A 个8安装高度为 1.4 米 10BV 导线BV,4米152.7 11BV 导线BV,2.5米62.5 12穿低压流体输送用SC15米49.9(结果不含垂直长度) 2 焊接钢管(钢导管)敷 设 13穿硬塑料导管敷设PC15米32.3(结果不含垂直长度) 灯和插座的布置见图纸。 2 电气主接线设计电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分，也是电力构成的重要环节。电气主 接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质，选择出某种与变电所在系统中 的地位和作用相适应的接线方式 2.1 主接线接线方式主接线接线方式 2.1.1 单母线接线单母线接线 优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线或母线隔离开关等）故障时检修，均需使整 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的母线段分开后才能恢复非故障母线的供电。 适用范围：6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回；35-63KV 配电装置出线回路 数不超过 3 回；110-220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回。 2.1.2 单母线分段接线单母线分段接线 优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电 源供电。当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常段母线不间断供 电和不致使重要用户停电。 缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间 内停电。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。 适用范围：6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时；35KV 配电装置出线回路 数为 4-8 回时；110-220KV 配电装置出线回路数为 3-4 回时。 2.1.3 单母分段带旁路母线单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多，容量不大的中小型电压等级为 35-110KV 的变电所较为 实用，具有足够的可靠性和灵活性。 2.1.4 桥型接线桥型接线 1、内桥形接线 优点：高压断器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运； 桥连断路器检修时，两个回路需解列运行；出线断路器检修时，线路需较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器不经常切换或线路较长， 故障率较高的情况。 2、外桥形接线 3 优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器。 缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。 高压侧断路器检修时，变压器较长时期停运。 适用范围：适用于较小容量的发电厂，变电所并且变压器的切换较频繁或线路较短， 故障率较少的情况。 2.1.5 双母线接线双母线接线 优点： 1）供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障时，能迅速恢 复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。 2）调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应 系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3）扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负 荷均匀分配，不会引起原有回路的停电。 4）便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母 线上。 缺点： 1）增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。 2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。为了避免隔离 开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围：6-10KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35KV 配电 装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多、负荷较大时；110-220KV 配电装 置，出线回路数为 5 回及以上时，或 110-220KV 配电装置在系统中占重要地位，出线回 路数为 4 回及以上时。 2.1.6 双母线分段接线双母线分段接线 双母线分段可以分段运行，系统构成方式的自由度大，两个元件可完全分别接到不 同的母线上，对大容量且相互联系的系统是有利的。由于这种母线接线方式是常用传统 技术的一种延伸，因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题，而较容易实现 分阶段的扩建优点。但容易受到母线故障的影响，断路器检修时需要停运线路。占地面 积较大。一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时，母线不分段。 2.2 电气主接线的选择电气主接线的选择 2.2.1 10kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示可以初步选择以下两种方案： 1)单母分段带旁母且分段断路器兼作旁路断路器, 610kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时，如果有一类负荷可采用单母线分段带旁路接线, 如图 2.1。 4 图图 2.12.1 单母线分段带旁母接线单母线分段带旁母接线 2)双母接线，一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活 性较高的场合,如图 2.2。 图图 2.22.2 双母线接线双母线接线 表表 2.1 10KV 主接线方案比较主接线方案比较 方案 项目 方案 单母分段带旁路方案 双母接线 技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修，可以 用利用旁路不会造成停 电 扩建时需向两个方向均 衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少设备少 可选择用分段断路器兼作 旁路断路器 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大 经过综合比较方案在经济性上比方案好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。 5 在根据此变电站的用途,所以选用方案。 3 主变压器的选择主变压器的选择 变压器是变电所中的主要电器设备之一，它的主要作用是变换电压以利于功率的传 输，电压经升压变压器升压后，可以减少线路损耗，提高了经济效益，达到远距离送电 的目的。而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电压，以满足用户的需 要。 3.1 负荷计算负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。 首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷 10kV 负荷、0.38kV 负荷。 由公式 1 C 1 S(1%) cos n t i p K （3.1） 式中 某电压等级的计算负荷 C S 同时系数（10KV 取 0.9,0.38KV 取 0.9，负荷与 0.38KV 取 0.9，站用负荷取 0.9） 。 t K 该电压等级电网的线损率，一般取 5%。% 各用户的负荷和功率因数。cosP 1、0.38KV 负荷计算 63004100 81003000 ; 3000203020 PKWKWKWKW PPPKWKWKW 3.2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 3.2.1 主变台数的选择主变台数的选择 由原始资料可知，我们本次设计的变电所一个位于小区的 10KV/0.38KV 变电所，由 于出线中有多回 II 类符合，停电回造成重的影响。因此选择主变台数时，要确保供电的 可靠性。 为了提高供电的可靠性，故可选择两台主变压器。 3.2.2 主变压器容量的选择主变压器容量的选择 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的 变电站，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计及过负荷能力后的允许 时间内，应保证用户的一级和二级负荷：对一般性变电站停运时，其余变压器容量就能 保证全部负荷的。条件所限制。所以，两台主变压器应各自承担 6070% 3.02 N SMVA 1600KVA，可满足负荷需求。 6 3.2.3 主变相数的选择主变相数的选择 主要考虑变压器的制造条件，可靠性要求及运输条件等因素，特别是大型变压器 尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超过遂洞、涵洞、桥洞的允许通过限额，运 输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输工具的允许承载能力，当不受运输条件限制时， 一个 10KV 变电所，位于小区，故可选择三相变压器。 3.2.4 绕组数的选择绕组数的选择 在具有两种电压等级变电所，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变压器容量 的 15%以上，本次所设计的变电所具有两种电压等级、高压侧负荷容量均为主变压器容 量的 15%以上，考虑到运行维护和操作的工作量，及占地面积等因素，因此选择双绕组 变压器。 综上分析，本次设计的变电所选择普通双绕组变压器。 3.2.5 主变调压方式的选择主变调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比实现的。 本次设计的变电站选择有载调压方式。 3.2.6 连接组别的选择连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采 用的绕组连接方式只有 Y 和。我国 110KV 及以上电压，变压器绕组都采用 YO 连接， 35KV 亦采用 Y 连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV 以下电压，变压器绕组都采 用连接。 全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点，且零序阻抗较大，对限制单相短路 电流有利，同时也便于接入消弧线圈，但是由于全星形变压器三次谐波无通路，因此将 引起正弦波电压的畸变，并对通讯设备发生干扰，同时对继电保护整定的准确度和灵敏 度有影响,采用接线可以消除三次谐波的影响。 本次设计的变电所的两电压等级分别为 10KV、0.38KV，所以选用主变的接线组别为 YNd11 接线方式。 3.2.7 冷却方式的选择冷却方式的选择 根据原始资料计算可知，10KV 及 0.38KV 容量比较大，主变压器一般采用的冷却方 式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却,小容量 变压器一般采用自然风冷却,大容量变压器一般采用自然风冷却。 本次设计的变电所位于小区，要求不严格，自然风冷却方式。 综上所述，故选择主变型号为 SCB9-1600。 7 4 短路电流计算短路电流计算 4.1 短路计算的目的及步骤短路计算的目的及步骤 4.1.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的 电力系统常常在运行中发生故障。电力系统的故障可以分为简单故障和复合故障,简 单故障是指某一时刻只在电力系统的一个地方发生故障；复合故障一般是指某一时刻在 电力系统两个及两个以上的地方同时发生故障。电力系统的故障通常是短路故障和断线 故障。一般情况下，短路故障比短线故障发生的几率大，也比断线故障严重。 短路是电力系统的严重故障。当短路发生时，系统将从一种运行状态剧变到另一种 运行状态，并伴随发生复杂的暂态现象。所以计算系统的短路电流将具有非常重要的意 义。 4.1.2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定 1.计算的基本情况 （1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； （2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置； （3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （4）所有电源的电动势相位角相同； （5）应考虑对短路电流值有影响的所有的元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异 步电动机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大安全电流有效值时才予以考虑。 2.接线方式：计算短路电流之时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常 接线方式（即最大运行方式） ，而不能仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 3.计算容量：按此次工程设计最终容量计算，并考虑电力系统远景发展规划（一般为 本工程建设后 510 年） 。 4.短路种类：一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或直接接地系统以及 自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应该按严重 情况进行校验。 5.短路计算点：在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点，称为短 路计算点。 4.1.3 短路电流的计算步骤短路电流的计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用使用曲线法。步骤如下： 1.选择计算短路点。 2.画等值网络图： （1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次 暂态电抗； （2）选取基准容量和基准电压（一般取各级的平均电压） ； （3）将各元件电抗换算为同一基准值的标幺电抗； 8 （4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 3.化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，将等值网络分别化简为以短路点 为中心的辐射形等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗。 4.求计算电抗(将各转移阻抗按各发电机额定功率归算)。 5.查运算曲线查出各供给的短路电流周期分量标幺值。 6.计算无限大容量的电源供给的短路电流周期分量。 7.计算短路电流周期分量有名值。 4.1.4.短路电流计算短路电流计算 根据小区原始资料可知，供电部门采用 LGJ-185 的高压架空线（钢芯铝绞线）为该 小区供电，距小区为 6Km，电力系统馈电变电站首端所装高压断路器的断流容量 ，查表知 10KV 架空线路每相单位长度电抗平均值为。600M V A oc S 0.35/km 确定基准值，取，=，100 d SMVA 1d U 1c U10.5k V 22 0.4 kV dc UU d 1 d1 S100 5.50 kA 3U3 10.5 d I d 2 d2 S100 144 kA 3U30.4 d I 系统最大运行方式： （1）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 a）电力系统电抗标幺值： * 1 X =S10/ 60000.167 doc S b）架空线路电抗标幺值： 0 0.35/kmX d 20 22 c1 S100 0.35 61.905 U10.5 XX l c）电力变压器的电抗标幺值： 查表得，%5 K U 3 %5 100 1600kV A 5.0 100100 1600kV A Kd N US X S 根据以上计算结果绘制等效电路图如图所示： 图图 4.1.4.14.1.4.1 等效阻抗图等效阻抗图 9 （2）求 K-1 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标幺值： 0.167+1.905=2.072 * 12K-1 X= X + X b）三相短路电流周期分量有效值： 3 1 1 1 5.50 kA 2.654 kA 2.072 d K K I I X c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333 1 2.654 kA K III d）三相短路冲击电流及其有效值： 33 2.552.552.6546.7677kA sh i I 33 1.511.51 2.6544.01 kA sh I I e）三相短路容量： 3 1 1 100MV A 48.26MV A 2.072 d K K X s s f）两相短路电流的有效值： 2333 11 22 2.6542.298kA KK IIKA （3）求 K-2 点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标幺值： 12342 5.0 / /0.167 1.9054.572 2 K XXXXX b）三相短路电流周期分量有效值： 3 2 2 2 144 kA 31.496 kA 4.572 d K K I I X c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333 2 31.496 kA K III d）三相短路冲击电流及其有效值： 33 1.841.84 31.49657.953kA sh i I 33 1.091.09 31.49634.33kA sh I I e）三相短路容量： 10 3 2 2 100MV A 21.87MV A 4.572 d K K X s s f）两相短路电流的有效值： 2333 22 22 31.49627.276 kA KK IIKA 根据要求绘制短路的单相等效电路图如图所示： 图图 4.1.4.24.1.4.2 等效电路图等效电路图 （1）求 K-3 点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标幺值： 3 0.167+1.905=2.072 * 12K- X= X + X b）三相短路电流周期分量有效值： 3 1 3 3 5.50 kA 2.654 kA 2.072 d K K I I X c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333 3 2.654kA K III d）三相短路冲击电流及其有效值： 33 2.552.55 2.6546.7677 kA sh i I 33 1.511.51 2.6544.0 kA sh I I e）三相短路容量： 3 3 3 100MV A 48.26MV A 2.072 d K K X s s f）两相短路电流的有效值： 233 33 2 3 2.6542.298 kA 2 KK IIKA （2）求 K-4 点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量 a）总电抗标么值： 11 1234 0.167 1.90557.072 K XXXX b）三相短路电流周期分量有效值： 3 2 4 4 144kA 20.36kA 7.072 d K K I I X c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333 4 20.36 kA K III d）三相短路冲击电流及其有效值： 33 1.841.84 20.3637.46kA sh i I 33 1.091.09 20.3622.19kA sh I I e）三相短路容量： (3) 4 (4) 100MVA 14.14 MVA 7.072 d K K S S X f）两相短路电流的有效值： 23 44 33 20.36kA17.63 kA 22 KK II 5 设备选择设备选择 导体和设备的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接 线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况， 在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的 电气设备。 5.1 选择设备的一般原则选择设备的一般原则和基本要求和基本要求 1、基本要求 1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要； 2）应按当地环境条件校核； 3）应力求技术先进和经济合理； 4）选择导体时应尽量减少品种； 5）扩建工程应尽量使新老设备的型号一致； 6）选用的新品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 2、按正常工作条件选择导体和电气设备 1）电压： 12 所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行电压即 UN NS U (5.1) NSN UU 一般电缆和电器允许的最高工作电压，当额定电压在 220KV 及以下时为，而1.15 N U 实际电网运行的一般不超过。 NS U1.1 N U 2）电流 导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度 下，导体和电器的长期允许电流 0 Q 应不小于该回路的最大持续工作电流。 e I maxg I 即 (5.2) maxge II 由于变压器在电压降低 5%时，出力保持不变，故其相应回路的 max 1.05 ge II （为电器额定电流） 。Ie (5.3) max 1.05 3 N g N S I U 3）按当地环境条件校核 当周围环境温度 Q 和导体额定环境温度 Q0不等时，其长期允许电流 I 可按下式修 正 (5.4) 0 al ale al II 导体或电气设备长期发热允许温度 al 我国目前生产的电气设备的额定环境温度，裸导体的额定环境温度为 0 40 。 25 3、按短路情况校验 设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验，一般校验取三 相短路时的短路电流，如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有限流作用时， 可不验算动稳定，用熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定动稳定. 1）热稳定校验式为 (5.5) 2 t kI tQ 上式中：短路电流的热效应（）Qk 2 KA S 13 t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（） t I 2 KA S t设备允许通过的热稳定电流时间（s） 2）动稳定校验式为 或 (5.6)sh es iish es II 上式中: ,短路冲击电流幅值及其有效值 es i es I ,-厂家给出的动稳定电流的幅值和有效值 sh i sh I 5.2 高压断路器的选择高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设 备。 5.2.1 断路器选择的具体技术条断路器选择的具体技术条件件 1）电压选择同式(5.1) 2）电流选择同式(5.2) 由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能运 行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流。 maxg I 3)开断电流选择 高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量 INbr 即 ,当断路器的较系统短路电流大很多时，简化计算可用进行 Pt I PtNbr II Nbr I Nbr II 选择，为短路电流值。 “ I 4)短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全，断路器的额定关合电流不应小于短 Ncl I 路电流最大冲击电流值 sh i (5.7) Nclsh Ii 5)热稳定校验式同(5.5) 6)动稳定校验式同(5.6) 5.2.2 断路器选择断路器选择及校验及校验 1、10KV 进线侧断路器选择 1）额定电压选择： NS N UU10 N UKV 2）额定电流选择： maxegII 考虑到电源进线发生故障，所以相应回路的 max2geII 14 即： KA max 1.05 3.02 0.174 10.53 g I 3）按开断电流选择： 即 “ 3.48 Nbr IIKA3.48NbrIKA 4）按短路关合电流选择： 即8.874 Nclsh iiKA8.874 Ncl iKA 根据以上数据可以初步选择断路器 ZN28-12-200A/100KA 5）校验热稳定，取后备保护为 1.5S,全开断时间 0.07s kprbr = + 1.50.071.57tttS 2 tK I tQ 222 /2 ( “10) 36.2 12 29 kk ktt k tIII SQKA 22 t 31.5 31.5 32976.75 I tKA S 即满足要求 2 t kI tQ 6）校验动稳定： essh ii 满足要求 es 1008.874kAAiK 故选择 ZN28-12-100A/100KA 断路器能满足要求。 2、0.38KV 断路器选择 1）额定电压选择： N N SUU0.38 N UKV 2）额定电流选择： maxegII 即： max 1.05 3.02 4.82 0.383 g IKA 3）按开断电流选择： 即 “ 28.92 Nbr IIKA28.92 Nbr IKA 4）按短路关合电流选择： 即根据以上数据73.746 Nclsh iiKA73.746 Ncl iKA 可以初步选择 ZN28-0.5-5000A/100KA 断路器 5）校验热稳定: ，取后备保护为 1.5S,全开断时间为 0.06s 2 t kI tQ kprbr = + 1.50.061.56tttS 15 222 /2 ( “10) 73.697 2 1 kk ktt k tIII QKA S 2 t 25 25 42500I t KA S 即 满足要求。 2 tK I tQ 6）检验动稳定： sh es ii 满足要求。17.638100 es KAKAi 由以上计算表明选择 ZN28-0.5-5000A/100KA 型断路器能满足要求， 5.3 隔离开关的选择隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还 可以拉、合小电流电路。 5.3.1 隔离开关选择的具体技术条件隔离开关选择的具体技术条件 1）电压选择同式(5.1) 2）电流选择同式(5.2) 由于高压隔离开关没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能 运行方式下回路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流. max I 3）热稳定校验式同(5.5) 4）动稳定校验式同(5.6) 5.3.2 隔离开关选择计算隔离开关选择计算 为了维护及操作方便，同理 10KV、0.38KV 都选同类型 1、10KV 进线侧隔离开关 1）额定电压选择： NS N UU10 NS UKV 2）考虑到电源进线发生故障，所以相应回路的 gmax=2 eII 即： max 2 3.02 0.332 10.53 g IKA 根据以上数据，可以初步选择户 G5-10型，隔离开关 3）校验热稳定：同断路器校验相同 2 tK I tQ 满足要求36.229 K Q KA S 2 t 20 20 41600 I tKA S 2 t kI tQ 4）校验动稳定： sh es ii 13.55 sh iKA100 es iKA 16 即： 满足要求 sh es ii 由上述计算表明，选择 G5-10型隔离开关能满足要求， 2、0.38KV 变压器侧隔离开关 1）额定电压选择： NS N UU0.38 NS UKV 2）额定电流选择：考虑到变压器在电压降低 5%时其出力保持不变，所以相sh es ii 应回路的 gmaxe =1.05II 即： max 1.05 3.02 4.82 0.383 g IKA 根据以上数据，可以初步选择 D5-0.38型，隔离开关， 3）校验热稳定：同断路器校验相同 2 tk I tQ 2 36.229 K QKA S 22 t 20 20 41600I tKA S 满足要求 2 t kI tQ 4）校验动稳定： sh es ii 36.86 sh iKA100 es iKA 即： 满足要求sh es ii 由上述计算表明，选择 D5-0.38型隔离开关能满足要求 5.4 电流互感器选择电流互感器选择 互感器包括电压互感器和电流互感器，是一次系统和二次系统间的联络元件，用以 分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电，正确反映电气设备的正常运行和 故障情况。 5.4.1 电流互感器的选择电流互感器的选择技术条件技术条件 1)电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响，使一次电流在数值和相位上都 有差异，即测量结果有误差，所以选择电流互感器应根据测量时误差的大小和准确度来 选择。 2)电流互感器 10%误差曲线： 是对保护级电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。对测量级电流互感器 的要求是在正常工作范围内有较高的准确级，而当其通过故障电流时则希望早已饱和， 以便保护仪表不受短路电流的损害，保护级电流互感器主要在系统短路时工作，因此准 确级要求不高，在可能出现短路电流范围内误差限制不超过-10%。电流互感器的 10%误 17 差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件下，一次电流的倍数入与电流互感 器允许最大二次负载阻抗 Z2f 关系曲线。 3)额定容量 为保证互感器的准确级，其二次侧所接负荷 S2 应不大于该准确级所规定的额定容量 Se2。 (5.9)22SeS (5.10) 2 ( ) fyjdc ZUUUU 式中：测量仪表电流线圈电阻 y U 继电器电阻 j U 连接导线电阻 d U 接触电阻一般取 0.1 c U 4)按一次回路额定电压和电流选择 电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选择必须满足： ，为了确保所供仪表的准确度，互感器的一次工作电流应尽量接近 eew UU gmaxe II 额定电流 5)种类和型式的选择 选择电流互感器种类和形式时，应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要求，再 根据安装地点（屋内、屋外）和安装方式（穿墙、支持式、装入式等）来选择。 6)热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以 1s 允许通过一次额定电流 的倍数 来表示即： 1e I Kr (5.11) 22 1 () Kre K II t zQd 7)动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值（）的倍数 动稳定电流倍 1 2 e I d k 数，表示其内部动稳定能力，故内部动稳定可用下式校验： (5.12) e1 d 2 es I ki 5.4.2 电流互感器选择及校验电流互感器选择及校验 1、 10KV 电流互感器选择 18 1）额定电流： gmax 4 3 3.020.221 10.53 e IIKA 2）额定电压： NS N UU10 NS UKV 根据以上计算数据，可以初步选择 LZZBJ9-10A3G 型电流互感器， 3）热稳定校验 2 36.229 k QKA S 22 rel ( )(7520.2)55kA SIK 即: 满足要求 2 rel ( )kk IQ 4）动稳定校验： 220.2 15042.42eesI KKA 14.034 es iKA 即： 满足要求 ees 2esI Ki 2、 0.38KV 侧电流互感器 LZZBJ9-0.5A3G 1）额定电压选择：, NNS UU0.38 NS UKV 2）额定电流选择： 即：maxg e II gmax 4/3 3.026.12 0.383 e IIKA 根据以上计算数据，可初步选择 LZZBJ9-10A3G 型电流互感器 3）热稳定校验： 2 73.697 k SQKA 222 rel ( )(65 0.6)1521k IKA S 即 满足要求 2 rel ( )kk IQ 4）动稳定校验： ees 220.6 10084.84I KKA 17.638 es iKA 即： 满足要求。 ees 2I K 5.5 电压互感器选择计算电压互感器选择计算 5.5.1 电压互感器选择电压互感器选择技术条件技术条件 1、电压互感器的准确级和容量 电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内，负荷功率因数 为额定值时，电压误差最大值，由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗，导致测量结 19 果的大小和