毕业设计-校园生活区配电系统设计.doc

平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）毕 业 设 计（论文） 题 目： 校园生活区配电系统设计姓 名： 薄计划 学 号： 20112004342 平顶山工业职业技术学院2014年5月8日目 录目录1前言3第一部分 说明书4第一章 设计任务41.1.原始资料41.1.1.设计题目41.1.2.设计要求41.1.3.设计依据4第二章 用电设备计算52.1宿舍区楼层用电设备计算52.1.1 照明组52.1.2 电风扇组52.1.3 电脑组62.1.4 空调组62.2实训工厂计算62.2.1 吊扇 41个 (65w)62.2.2 吊灯16（30w）72.2.3 白炽灯 90 （40w）72.2.4 缝衣机150 （400w）72.2.5 加热蒸汽锅炉 9kw372.2.6 空调6个（大）（2000w）8第三章 变电所及主变压器的选择83.1.变电所所址选择的一般原则83.2.利用生活区的负荷来选变电所的位置83.3.变电所型式的选择93.4.变电所主变压器和主结线方案的选择93.4.1.变电所主变压器的选择93.4.2.变电所主结线方案的选择，按上面考虑的两种主变压器的方案可以设计下列两种主结线方案：10第四章 变压器有关保护124.1瓦斯保护124.2纵差保护134.3外部相间短路的后备保护134.4外部接地短路的后备保护14第五章 短路电流计算155.1短路产生的原因165.2短路产生的危害165.3计算短路的目的175.4短路计算的方法175.4.1短路电流计算175.4.2计算短路电流和短路容量19第六章 变配电所一次设备的选择校验196.1 一次设备选择与校验的条件与项目206.1.1 一次设备选择与校验的条件206.1.2 一次设备选择与校验的项目206.1.3继电保护的整定21第七章 防雷保护和接地装置的设计227.1 配电变压器防雷接线227.1.1接地电阻的数值237.1.2共同接地的连接方式247.1.3接地装置的设计经验257.1.4接地引下线的连接方式267.1.5接地装置的施工267.1.6 低压侧安装避雷器277.1.7中性线及其连接做法287.2 配电变压器低压侧的接地型式28第八章 变配电所进出线的选择318.1 电缆型式的选择318.1.1 高压电缆线的选择318.1.2 低压电缆线328.2 导线和电缆截面的选择依据328.2.1 按发热条件选择或校验导线和电缆的截面328.2.2 按电压损耗校验导线和电缆的截面328.2.3 按短路热稳定校验导线和电缆的截面33总结与体会34谢辞35参考文献36前 言毕业设计是学生走出校门、走向社会相关工作岗位的一道考核，也是一次对学生三年所学知识的巩固程度的大考验。毕业设计由指导老师指导、由学生独立完成的知识成果，可以体现一个学生对所学知识的巩固程度以及学生独立设计的能力。故本次设计是我最努力、最全面的一次设计，从中我可以学习到很多知识和体验到很多平时难得的设计。 本次设计是对学校生活区配电系统进行设计,共完成了: 确定变电所主变压器的台数与容量,类型, 选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线, 确定二次回路方案以及选择整定继电保护装置等. 通过完成这次设计，巩固和加深了对三年来所学有关专业知识的理解，获得了实践经验，从而为以后完成相关的设计打下良好的基础，同时也使自己该方面的学习成果得到综合考核。 最后，再次恳请各位老师批评指正,以便我在日后的相关设计得到提高。 摘要 要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照学好全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置。 关键词 配电系统 变电所 短路 变压 功率第一部分 说明书第一章 设计任务1.1.原始资料1.1.1.设计题目 学校生活区配电系统设计1.1.2.设计要求 要求根据本校所能取得的电源及本校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照学好全可靠、技术先进、经济合理的要求，确定变电所的位置与型式，确定变电所主变压器的台数与容量、类型，选择变电所主结线方案及高低设备和进出线，确定二次回路方案，选择整定继电保护装置，确定防雷和接地装置，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。1.1.3.设计依据（1） 学校生活区总平面图 宿舍北门新5#新6#新1#新4#篮球场新2#西门营业厅澡堂新3#实训工厂学校生活区概况图（2） 气象资料 本所在地区的年最高温度为, 年平均气温为。（3）地质水文资料 本校所在地区海拔最高2135米，最低68.5米。第二章 用电设备计算2.1宿舍区楼层用电设备计算宿舍间数 306=180间日光灯 2180=360（30w）白炽灯 2180=360（40w）电风扇 1180=180(65w)电脑 平均每个宿舍5台 5180=900（60w）空调总 100个2.1.1 照明组tan&=1 un=220v kd=0.7有功计算负荷：p30总=kdp总p03=0.7(36030w2)=15.12kw无功计算负荷：q30=p30tan&q30=1.5121=15.12kvar2.1.2 电风扇组kd=0.9 cos&=0.9tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总p30=0.918065 =10.53kw无功计算负荷：q30=p30tan& =0.9kvar2.1.3 电脑组kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.990060 =48.6kw无功计算负荷：q30=p30tan& =4.860.9 =43.7kvar2.1.4 空调组kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.91000100 =90kw无功计算负荷：q30=p30tan& =900.9 =81kvar2.2实训工厂计算2.2.1 吊扇 41个 (65w)kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.94165 =2.4kw无功计算负荷：q30=p30tan& =2.16kvar2.2.2 吊灯16（30w）kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.91630 =0.4kw无功计算负荷：q30=p30tan& =0.36kvar2.2.3 白炽灯 90 （40w）kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.99040 =3.2kw无功计算负荷：q30=p30tan& =2.88kvar2.2.4 缝衣机150 （400w）kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.9150400 =5.4kw无功计算负荷：q30=p30tan& =48.6kvar2.2.5 加热蒸汽锅炉 9kw3kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.990003 =24.3kw无功计算负荷：q30=p30tan& =21.8kvar2.2.6 空调6个（大）（2000w）kd=0.9 cos&=0.9 tan&=0.9有功计算负荷：p30=kdp总 =0.962000 =10.8kw无功计算负荷：q30=p30tan& =9.7kvar第三章 变电所及主变压器的选择3.1.变电所所址选择的一般原则选择生活区变、配电所的所址，应根据下列要求经技术、经济比较后确定： （1） 接近负荷中心。 （2） 进出线方便。 （3） 接近电源侧。 （4） 设备运输方便。 （5） 不应设在有剧烈振动或高温的场所。 （6） 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，当无法远离时，不应设在污染源盛行风向的下风侧。 （7） 不应设在厕所、浴室或其它经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。 （8） 不应设在有爆炸危险的正上方和正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方，当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准gb5005892爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。（9） 不应设在地势低洼和可能积水的场所。3.2.利用生活区的负荷来选变电所的位置利用生活区的负荷来选变电所的位置。因为该生活区的负荷较集中于学生宿舍和食堂。所以考虑到方便进出线及周围环境情况。决定该变电所选在学生宿舍和食堂的中间来修建变电所，其型式附设式。3.3.变电所型式的选择变电所有屋内式和屋外式两大型。 屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择生活区变电所的型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选用屋内式。 负荷较大的地方，宜设附设式或半露天式变电所。 负荷较大的及高层建筑内，宜设在室内变电所或组合式成套变电站。 负荷小而分散的生活区，或需要远离有易燃易爆危险及有腐蚀性时，宜设独立变电所。如户外环境正常，亦可设露天式变电所。 当变压器容量在350kva及以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。3.4.变电所主变压器和主结线方案的选择3.4.1.变电所主变压器的选择 根据生活区的负荷和电源情况，生活区的主变压器可有下列两种方案： （1）装设一台主变压器变电所，型式采用s9，主变压器容量应不小于总计算负荷，而容量根据所得出来的数据，选=1600kva =14050kvar, 即选一台s9-1600/10型的低损耗配电变压器。至于生活区的二次负荷的备用电源，由与邻近单位相联的高压联络线来承担。（注：由于二次负荷达到335.1kva，380v侧电流达到509a，距离又较长，因此不能采用低压联络线作备用电源。）（2）装设两台主变压器、型号采用s9，而每台容量的选择，即 同时每台主变压器容量不应小于全部一、二负荷之和 即 因此选两抬s9-1000/10型的低损耗配电变压器。本所二级负荷的备用电源亦由与邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组别均采用yyn0。 图3-1 装设一台主变的主结线方案 图3-2 装设两台主变的主结线方案 （附高压柜列图） （附高压柜列图）3.4.2.变电所主结线方案的选择，按上面考虑的两种主变压器的方案可以设计下列两种主结线方案：（1）装设一台主变压器的主结线方案 （2）装设两台主变压器的主结线方案 （3）两种主结线方案的技术经济比较比较项目装设一台主变的主结线方案装设两台主变的主结线方案 技 术指标供电安全性满足要求满足要求供电的可靠性基本满足要求满足要求供电质量由于一台主变，电压损耗略大由于两台主变并列，电压损耗小灵活方便性只一台主变，灵活性稍差由于两台主变，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济比较电力变压器的综合投额查表得s9-1600单价为15.18万元，而查表得变压器综合投资约为其单价的2倍，因此其综合投资约为215.18万元=30.36万元查表得s9-1000单价为10.76万元，因此两台综合投资为410.76万元=40.06万元，比一台主变的方案多投资12.68万元高压开关柜（含计量柜）的综合投资查表的gg-1a（f）型柜按每台3.5万元计，查表得其综合投资按设备价1.5倍计，因此其综合投资约为41.53.5万元=21万元本方案采用6台gg-1a（f）型柜，其综合投资额约为61.53.5万元=31.5万元，比一台主变的方案多投资10.5万元交供电部门的一次性供电贴费按800元/kva计，贴为16000.08万元=128万元贴费为210000.08万元=160万元，比1台主变的方案多投32万元从上表可以看出，按技术指标，装设两台主变的主结线方案（图3-2）略优于装设一台主变的主结线方案（图3-1），但按经济指标，则装设一台主变的方案（图3-1）远优于装设两台主变方案（图3-2），因此决定采用装设一台主变的方案，即s9-1600。第四章 变压器有关保护4.1瓦斯保护在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体（含瓦斯成分），从油箱向油枕流动，反应这种气体与油流而动作的保护成为瓦斯保护。瓦斯保护的测量元件是气体继电器，气体继电器安装在变压器油箱和油枕的通道上。瓦斯保护又分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护。轻瓦斯保护是指当变压器内发生轻微故障时，产生的气体较少且速度较慢，气体上升后逐渐积聚在继电器的上部，是气体继电器内的右面下降，是其中一个触点闭合而作用与信号。重瓦斯保护是指当变压器内发生严重故障时，强烈的电弧将产生大量的气体，油箱压力迅速升高，迫使变压器油沿着油箱冲向油枕，在油流的强烈冲击下，是另一触点接闭而动作与跳闸。轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号，而重瓦斯保护动作，发跳闸命令。瓦斯保护能够反应油箱内部各种故障，且灵敏度高。但是瓦斯保护却不能反应油箱外的引出线和绝缘套管上的短路故障。4.2纵差保护差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。变压器差动保护中其差动回路中不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多，所以必须采取措施躲开不平衡电流或设法减小不平衡电流的影响。而引起变压器差动不平衡电流的因素有：（1）电流互感器的计算变比与实际变比不同在变压器保护中对变压器两侧一次电流进行幅值折算时需要应用变压器变比，但折算变比有可能与实际变比不同，从而引起不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。（2）变压器带负载调节分接头带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了变压器的变比，出现不平衡差流。克服措施是增大动作电流门槛值。（3）电流互感器传变误差变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感器的型号不同，它们的特性差别较大，故引起较大的不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。（4）变压器励磁涌流当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁心中的磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和，出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可达变压器额定电流的48倍，如不采取措施变压器纵差保护将会误动。4.3外部相间短路的后备保护 相间后备保护用以防止变压器外部短路引起变压器绕组的过电流及作为变压器本身差动保护和瓦斯保护的后备，当变压器所连接母线未装设专用母线保护时也作为母线的保护。相间后备保护可选用过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。过电流保护动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定：需要分别考虑躲过并列运行的变压器切除一台时产生的过负荷电流，躲过电动机负荷的自起动电流等，动作时限和灵敏度需要与相邻元件的过电流保护相配合。复合电压启动的过电流保护负序过电压继电器作为不对称故障的电压保护，而低电压继电器作为三相短路的电压保护。 动作电流按躲过变压器额定电流整定 ：负序电压过电压继电器的动作电压按躲过正常运行时出现的最大不平衡电压整定：负序过电流保护负序电流保护灵敏度较高，但整定计算相对复杂，由于负序电流不反应三相对称短路，所以必须加装一套单相式低电压启动的过电流保护来反应三相短路故障。 低阻抗保护当电流、电压保护不满足灵敏度要求或根据系统各保护之间配合的要求，可采用阻抗保护。阻抗保护常用于330-500kv大型升压及降压变压器，作为变压器引线、母线及相邻线路相间故障后备保护。 4.4外部接地短路的后备保护对110kv及以上中性点直接接地电网（大接地电流系统）中的变压器，应装设接地故障后备保护，作为变压器内部绕组、引线以及相邻元件（母线和线路）接地故障的后备保护。变压器接地故障的后备采用零序保护。变压器接地保护的方式与变压器中性点的接地方式以及所连系统的中性点运行方式密切相关。变压器中性点是否接地运行与变压器中性点的绝缘水平有关。220kv及以上大型变压器，高压绕组一般采用分级绝缘，中性点绝缘有两种：500kv变压器中性点绝缘水平38kv，必须直接接地运行；220kv变压器中性点绝缘水平110kv，可以直接接地也可以在系统中不失去接地点情况下不接地运行。变压器中性点不同的运行方式，接地保护的配置也不尽相同。中性点直接接地的变压器零序电流保护由两段式零序过电流保护构成，通常以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。 中性点可能接地或不接地变压器的零序电流、电压保护 对于有多台变压器并列运行的情况，通常只有部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地。当相邻母线或线路发生接地故障，故障元件保护拒动时，则中性点接地变压器的零序电流保护动作，将中性点接地变压器切除，此时中性点不接地变压器可能产生过电压。对于变压器的过负荷保护、过励磁保护、其他非电气量的保护等，实际应用的比较少而已。当前变压器主保护主要用的是瓦斯保护和纵差保护，但是随着电力系统容量的日益增大，范围越来越广，对变压器的要求也将越来越高，对其保护装置的要求也将更加严格，新的保护方式将会诞生。与此同时，我们也将从全局出发，发展我们的电力系统事业，更深一步的进行电力系统继电保护的相关研究！第五章 短路电流计算“短路”是电力系统中常发生的一种故障。所谓短路是电网中某一相导体未通过任何负荷而直接与另一相导体或“地”相碰触。电网正常运行的破坏大多数是由短路故障引起的。因此，正确计算短路电流尤为重要。5.1短路产生的原因 (1)电气设备载流部分的绝缘损坏，如设备长期运行，绝缘老化；设备本身设计、文装和运行维护不良；绝缘材料陈旧；绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被过电压(包括雷电过电压)击穿；设备绝缘受到机械损伤都能造成短路，这是短路的原因。 (2)气象条件恶化，如雷击、过电压造成的闪络放电，风灾引起架丰线路断线或导线覆冰引起电什倒塌等造成短路。 (3)人为过失，如运行人员带贝柯误拉隔离开关，造成弧光短路；检修线路或设备时末拆除检修接地线就合闸供电，单片机造成按地短路等。(4)其他原因，鸟兽跨越十裸露的相线之间或相线与接地物体之间，或者咬坏设备导线的绝缘造成短路。5.2短路产生的危害 发生短路时，由于部分负荷阻抗被短接供电系统的总阻抗减小，因而短路回路小的短路电流比正常丁作电流大得多。在大容量电力系统中，短路电流可达几万安培甚至几十万安培。如此大的短路电流会对供电系统产生极大的危害。 (1)短路电流通过导体时，使导体人丛发热温度急剧升高，从而破坏设备绝缘；同时，通过短路电流的导休会受到很大的电动力作用，使导体受形甚全损坏。 (2)短路点可能会出现电弧。at89c2051电弧的温度很高，使电气设备迈到破坏，使操作人员的人身安全受到威胁。 (3)短路电流通过的线路，要产生根大的电压降，伎系统的电压水平骤降，引起电动机转速突然下降，其于停转，严重影响电气设备的正常运行。 (4)短路可造成停电状态，而民越靠近电源，停电范围越大，给同经济造成的损失也越多。 (5)严重的短路故障发生在靠近电源的地方，且维持时间校长，使并联运行的发电机组欠去同步，严重的可能造成系统解列。 (6)不对称的接地短路，共不平衡电流将产生较强的小平衡磁场，对附近的通信线路、电子设备及具他弱电控制系统可能产生干扰信号，侦通信失真、控制失灵、设备产生误操作。出此可见，短路的后果是十分严重的。所以必须设法消除可能引起短路的一切冈素，使系统安全可靠的运行。5.3计算短路的目的（1） 为保证电力系统的安全运行，在设计选择电气设备时，都要用可能流经该设备的最大短路电流进行热稳定和动稳定校验，以保证该设备在运行中能够经受住突发短路引起的发热和电动力的巨大冲击。（2） 为尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动的使有关断路器跳闸，继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。5.4短路计算的方法短路电流计算的方法常用的有欧姆法（有名单位制法）和标么值法。在电力系统计算短路电流时，如计算低压系统的短路电流，常采用有名单位制；但计算高压系统短路电流，由于有多个电压等级，存在着电抗换算问题，为使计算简化常采用标么制。因此，本设计采用的是标么值法来计算短路电流。5.4.1短路电流计算变电站 sl7-6300/35 s1g架空线路2km 35kv电缆 0.5km 电抗电压百分数 6kv电缆 0.25km电抗值0.4/km 0.12/km us%=7.5 0.08/km用相同值法进行短路电流计算（优点，不必进行阻抗拆算，不必计算化简） 1选定基准容量 sda 基准电压uda 基准电流ida 基准电抗xdaida= xda=一般sda取100mva uda选各短路点线路平均电压uav，即电网额定电压升高5%；2系统各元件相对基准电抗估计算： 电源系统相对基准电抗xsy*da= ss-母线上短路容量，常取700800mva 变压器的相对基准电抗xt*da=uz%阻抗电压百分数sn.t变压器额定容量 线路相对基准电抗xw*da=x0lx0线路千米电抗值3短路回路总相对基准电抗x*da=xsg*da+xt*da+xw*da4短路电流的计算短路电流相对基准估i(3)s*da= 测i(3)s= i(2)s=0.866 i(3)s三相短路容量 ss=uav i(3)s用相对值法解上题1绘制短路计算电路和等值电路图，并计算相对基准电抗电源系统：x1*da=0.125架空线：x2*da=x0l=0.42=0.058变压器：x3*da=1.1935kv电缆线路 x4*da=x0l4=0.120.5=0.00436kv电缆线路 x5*da=x0l5=0.080.25=0.055.4.2计算短路电流和短路容量(1)s1点短路时短路回路总是相对基准电抗：x*da=x1*da+x2*da+x3*da+x4*da+x5*da=0.125+0.058+1.19+0.0043+0.05=1.4273(2)s1点的短路电流和短路容量：s1点基准电流：ida=9.165ka三相短路电流：i(3)s1=6.421ka两相短路电流：i(2)s1=0.866i(3)s1=0.8666.421=5.56ka三相短路容量：ss1=70.06ka第六章 变配电所一次设备的选择校验一次设备是指直接参与生产变换输送分配和消耗电能的设备，常用的高压一次电气设备有：高压熔断器、高压隔离开关、高压负荷开关、高压断路器、高压开关柜、高压避雷器和互感器等。在建筑工程常见的低压电气设备有刀开关、熔断器、自动空气开关、接触器、低压配电柜等。6.1 一次设备选择与校验的条件与项目6.1.1 一次设备选择与校验的条件为了保证一次设备安全可靠地运行，必须按下列条件选择和校验：（1）按正常工作条件，包括电压电流频率开断电流等选择。（2）按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。（3）考虑电气设备运行环境条件如温度湿度海拔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入断路器的操纵性能互感器的二次负荷准确级等进行选择。6.1.2 一次设备选择与校验的项目选择一次设备时应校验的项目如表5-1表5-1选择一次设备的校验项目一次设备名称额定电压 v额定电流 a开断电流 ka短路电流校验环境条件其他动稳定热稳定高低压熔断器是是是不一定否是高压隔离开关是是否是是是操作性能高压负荷开关是是是是是是操作性能高压断路器是是是是是是操作性能低压刀开关是是是不一定不一定是操作性能低压负荷开关是是是不一定不一定是操作性能低压断路器是是是不一定不一定是操作性能电流互感器是是否是是是二次负载准确级电压互感器是否否否否是二次负荷准确级并联电容器是否否否否是额定容量母线否是否是是是电缆是是否否是是支柱绝缘子是否否是否是穿墙套管是是否是是是备注表中“是”表示必须校验，“否”表示不必校验，“不一定”表示一般不必校验6.1.3继电保护的整定1 对400 kva及以上的中小型变电所内油浸式电力变压器、户外800 kva以上油浸式电力变压器应装设气体保护。2 对10 mva以下变压器，且过电流保护动作时限大于0.5 s时，应采用电流速断保护。3 对并列运行或单独运行的变压器。 1）对1000 kva以上的变压器如果电流速断保护灵敏度达不到要求时，应装设纵差动保护。2）对并列运行的变压器容量为6300 kva及以上，允许装设电流速断保护来代替纵差动保护。3）对厂用工作变压器，容量为6300 kva及对工厂备用变压器，允许装设电流速断保护来代替纵差动保护。4）对单独运行的电力变压器容量为10 mva及以上时，应装设纵差动保护。5）过电流保护一般用于降压变压器。复合电压起动的过电流保护过电流保护，一般用于升压变压器及降压变压器。6）负序电流及单相式低压起动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器及系统联络变压器。7）针对60 kv系统的二次降压变电所，主容量在10mva左右时，应考虑装设气体保护，电流速断保护和过负荷保护。继电保护装置原理图继电保护装置展开图第七章 防雷保护和接地装置的设计7.1 配电变压器防雷接线目前，常规的配电变压器防雷接线如图1所示。它是将配电变压器的防雷、工作、保护这三种接地共同接在了一起的。图1配电变压器防雷、工作、保护共同接地7.1.1接地电阻的数值三点共同接地就是将防雷接地（高、低压避雷器）、保护接地（外壳）和工作接地（低压中性点）连接在同一个接地装置，其接地电阻应满足三者之中的最小值，其中防雷接地一般规定小于10，但要有垂直接地极，以利散流。低压工作接地一般应小于4。因而接地电阻主要取决于高压侧对地击穿时的保护接地，一般情况下配电变压器都是向b类建筑物供电的，标准上有规定，只有当保护接地的接地电阻r50/i时，高压侧防雷及保护接地才能与低压侧工作接地共用一个接地装置。反过来说，如果采取三点共同接地，则r50/i时，其中i为高压系统的单相接地电流。对不接地系统，i为系统的电容电流，对消弧线圈接地系统，i为故障点的残流。有些系统虽装有消弧线圈，但常常运行不正常而退出运行，目前不少10 kv系统ic都在40 a左右，所以较大的高压系统中r应取1。如果按上述计算结果大于4，则由于低压工作接地要求，不得大于4。公式r50/i中，50为低系统的安全电压，即高压侧对外壳单相接地时，接地电流流过接地装置的压降不得超过50 v。而10 kv系统中的电容电流差别很大，有的不足10 a，有的高达上百安或数百安，所以配电变压器三点共同接地时，要根据所在高压系统的情况来确定接地装置的接地电阻，不能笼统地规定4或10。当低压工作接地单独另设时，100 kva以下的配电变压器的低压侧工作接地电阻，可放宽到10，因为变压器小，绕组的阻抗大，限制了接地电流，也就限制了地电位的升高。7.1.2共同接地的连接方式除图1的方式外，施工中还有其它接地装置的连接方式，见图2、3所示。图2施工中常用的接地方式图3施工中常用接地方式这三种方式中都是共同接地的，只是它们连接的次序不同，最终还是连在了一起了。采用哪种方式为好，现分析如下。高压侧避雷器的作用是用来保护变压器高压线圈与外壳之间的绝缘，按图2的接法，高压线圈与外壳之间承受的电压除避雷器残压外，还增加了接地引下线的电阻上的压降，这个压降在雷电流冲击下是不可忽视的，使其保护效果大为降低。而图1的接法也会产生一个问题，就是低压线圈及中性线全部承受接地装置上的压降，特别是当中性点存在重复接地，接地电阻小于配电变压器接地电阻，且离配电变压器较近时，高压侧避雷器的放电冲击电流将较多流向重复接地，有时会将重复接地的引下线烧断（重复接地线一般较细）。所以图3的接法较为合理，对高压线圈的防雷保护合理，对低压中性线的冲击也较小，因为部分雷电流已通过接地装置流入地中。7.1.3接地装置的设计经验有关标准规定，配电变压器台区的接地装置应敷设为闭合环形，并加垂直接地极，这是因为环形内的接触电压比较低，而沿环形接地体走路的行人，其跨步电压也较小，城区的配电变压器大多安装在路边，因常有人走动，为行人安全着想，必须敷设为环形。环形的大小，一般以5m为直径，这是因为要发挥水平接地极和垂直接地极的散流效果，减少相互屏蔽，降低接地电阻而必需的。但有些安装地点过于狭窄时，则可为椭圆形，短轴距不得低于3 m。由图4可见，两个垂直接地极宜打在短轴两端点附近，高压避雷器及外壳接地和中性点的接地分别引至垂直接地极附近，以利于散流。如土壤电阻率较高，做一个环后，测试接地电阻不合要求，则应在环外再做一个大环，两环相距45 m，埋深比第一环深，至少两处相连接，直至满足要求为止。图4接地装置敷设为椭圆形7.1.4接地引下线的连接方式按部颁标准，除设备的接线端子可用螺栓连接外，引下线及接地装置都应使用焊接，但为安装方便，通常在电杆下的1.82.0 m处有一个断接卡，也用螺栓连接。引下线一般用扁钢，但也有采用钢绞线。钢绞线与扁钢的连接应制作接线板，最好采用双螺栓相连，并且采用不锈钢的螺栓，以利于接触良好。目前的实际情况是，高压避雷器接地端分别用钢绞线接线，三根钢绞线再连在一起，且都是绞合连接，配电变压器外壳的接地线也用钢绞线与避雷器接地线绞合，然后再与接地装置的引上线用螺栓连接，有的也未压制接线鼻，这些连接都不符合标准的要求，接头过多，容易造成接触不良。比较好的做法是将三个高压避雷器的接地端用304的扁钢连成一体，从中间引下与外壳的接地扁钢相连，均采用焊接，也不宜在中间设断连卡，而直接入地与接地装置进行焊接，低压中性点直接用扁钢引至接地装置与之焊接，扁钢宜采用3040 mm2。7.1.5接地装置的施工接地装置的地下水平接地极应采用404的扁钢，垂直接地极用l404，埋深大于60cm，填土时用干净的原土并夯实。有条件时，应将环形水平接地极的面积适当增大些，或往环外再做一个环，两处相连，以降低接地电阻，尽可能达到1。地下连接处应采用焊接，并符合要求。扁钢的搭接长度应为扁钢宽度的2倍，且应三面或四面焊接，三面焊接时尽量二短边一长边，利于电流通过，圆钢的焊接长度为圆钢直径的6倍，应两面焊接，且不得有虚焊。焊接处应采取防腐措施。7.1.6 低压侧安装避雷器由于采用三点共地后，高压侧避雷器的放电电流（特别当三相同时放电时）很大，在接地电阻上的压降也很高。该压降加在低压线圈上，通过低压线路电容接地，在低压线圈中就有一冲击电流使线圈励磁，通过电磁感应使高压线圈感应出很高的电压。高压侧电压受高压侧避雷器残压所限制，高压线圈中性点电位就很高，容易在中性点附近，导致对地击穿或匝间短路而损坏变压器，因而必须采取措施，限制低压线圈承受的电压，即一般采取低压侧也加一组避雷器。当地电位升高时，通过避雷器放电，使低压线圈只承受低压避雷器的残压（1300 v左右），这样高压中性点附近的过电压就被限制在可承受范围之内，这就是防止逆变换损坏变压器，见图5所示。同样当低压线路感应雷传到配电变压器时，低压侧避雷器也会动作，使雷电流入地，低压线圈的电压被限制在低压避雷器残压之内，防止配电变压器高压侧被按变比由低压而感应的电压所损坏。因此，必须在配电变压器的低压侧安装一组低压避雷器。这种情况属于正变换过电压，由于配电变压器的低压侧绝缘裕度高于高压侧，所以配电变压器雷击事故常发生在高压侧，尤其是中性点附近，如图6所示。图5配电变压器逆变换情况图6配电变压器正变换情况低压侧加装避雷器，因其往往采用高、低压架空线，容易受雷击，35/0.4 kv直配变压器因其变比大，更应在低压侧加装一组避雷器。加装低压避雷器后，原来的三点共同接地就成了四点共同接地，见图1。7.1.7中性线及其连接做法中性线在三相负荷不平衡时流过电流，按有关规定该电流不得大于相线电流的25%。另外，中性线、中性点接地线与配电变压器低压中性线端头的连接应可靠，应制作接线鼻（板），螺栓应压紧，防止接触不良流过电流时发热烧断。中性线断线意味着低压系统失去接地，成为不接地系统。三相负荷不平衡时，导致三相电压相差很大，过高的电压将烧毁用电设备。7.2 配电变压器低压侧的接地型式前述配电变压器低压侧中性点接地，并与高压侧避雷器接地共用一个接地装置，适应于大量采用的低压系统为tn和tt，但是如采用it 制式，则中性点就不能接地。tn系统，又分三种情况：tn-c系统，整个系统中用电气设备外壳保护线与中性线合一；tn-s系统,整个系统中电气设备外壳保护接地线与中性线分开，有专用保护线；tn-c-s系统，系统中有部分线路的中性线和保护线合一。tt系统，系统中有一点直接接地，用电设备外壳采取接地保护。it系统，配电变压器低压中性点不接地，用电气设备外壳单独接地保护。（1）tn-c系统（2）tn-cs系统（3）tn-s系统（4）tt系统（5）it系统图7系统接地各种型式示意图一般居民用户可用tn-c-s系统，即低压从配电变压器引出的主干线可以采取tn-c系统（四线制），到用户的支线采取tn-s系统；工厂车间可以采用tt系统，电动机用三相电源，照明及其它单相负载用用单相电源，配电变压器中性点接地，到车间后，车间设备的外壳单独接地。需防爆的场所（如井矿盐制盐及盐化工企业的热电站输煤系统）最好采用it系统，三根相线或四根（三相四线：三根相线加一根中性线）送过去，中性点不接地，外壳单独接地，这样相线碰地或碰外壳，电流很小，不会产生火花，可有效地防止爆炸。有防腐要求的场所（如制盐企业、化工企业等），其接地装置最好是采用铜质材料来制作。接地引下线、水平接地体可采用相应规格的圆铜条或铜排，垂直接地体可采用相应规格的铜棒。现在还有一种既防腐，又廉价实惠的铜覆钢复合接地棒，它既有很好的导电及防腐性能（铜材），又有较高的机械强度（钢材），是一种很值得推广的新型接地材料，用它来逐步代替钢材来作接地装置材料，是今后的发展方向。第八章 变配电所进出线的选择变配电所进出线方式有架空线和电缆两种。架空线用在供电可靠性要求不很高或投资较少的中小型供电设计中优先选用。电缆用在供电可靠性要求交高或投资较高的各类供电设计中优先选用。8.1 电缆型式的选择8.1.1 高压电缆线的选择根据电力工程电缆设计规范 gb50217-94规定，高压电缆的选择应遵循以下原则：（1） 一般环境和场所可用铝芯电缆；但有特殊要求的场所，应采用铜芯电缆；（2） 埋地敷设的电缆，应采用外护层的铠装电缆；但在无机械损伤可能的场所，可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆；（3） 在可能发生位移的土壤中埋地敷设的电缆，应采用钢丝铠装电缆；（4） 敷设在管内或排管内的电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（5） 电缆沟内敷设的电缆，一般采用裸铠装电缆、塑料护套电缆或裸铅包电缆；（6） 交联聚乙稀绝缘电缆具有优良性能，宜优先选用；（7） 电缆除按敷设方式及环境条件选择外，还应符合线路电压要求。8.1.2 低压电缆线根据电力工程电缆设计规范 gb50217-94规定，低压电缆线的选择应遵循以下原则：（1） 一般采用铝芯电缆，但有特殊要求的线路可采用铜芯电缆；（2） 电缆沟内电缆，一般采用塑料护套电缆，也可采用裸铠装电缆；（3） tn系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。8.2 导线和电缆截面的选择依据8.2.1 按发热条件选择或校验导线和电缆的截面（1） 相线截面的选择 需满足：（2） 中性线（n线）截面的选择 当配电变压器为yyn0联结时 一般三相四线制线路中的n线：当配电变压器为dyn11联结时 8.2.2 按电压损耗校验导线和电缆的截面线路在最大负荷（计算负荷）时的电压损耗u不得超过允许电压损耗ual。线路的允许电压损耗 研究所的高压配电线路和低压动力线路的允许电压损耗一般为5；而低压照明线路，由于电压对照度的影响极大，为保证照明质量，其允许电压损耗通常为2.55 。8.2.3 按短路热稳定校验导线和电缆的截面 导线截面 式中amin为满足短路热稳定条件的最小截面积； c为电缆材料的热稳定系数，埋地取最热月地下0.81m的土壤平均温度或近似的取当地最热月平均气温）；线路的计算电流。必须注意：对变压器高压进线，应取变压器高压绕组的额定电流；对并联电容器组的回路，应取电容器组额定电流的1.35倍（据gb5022795规定）。（2）按电压损耗校验导线和电缆的截面线路在最大负荷（计算负荷）时的电压损耗不得超过允许的电压损耗，即线路电压损耗的一般计算根公式为： 式中 pq线路各负荷点的有功和无功负荷； rx线路首端至负荷点的线路电阻和电抗； 线路额定电压。总结与体会经过这一个多月的毕业设计和对相关资料的收集,在设计过程中一些电缆的设计让我很头痛，原因是必须考虑本专业的一些要求规范，从而形成了一些矛盾点，这些矛盾在处理上让人很难斟酌，正是基于这种考虑我意识到：要向更完美的进行一次设计，与其他专业人才的交流沟通是很有必要的。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。但由于个人水平限制原因，我对这个课题研究还不是很深入，论文本身还存在诸多欠妥之处，恳请老师给我提出宝贵的意见，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行，今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现，并争取尽快的掌握这些先进的知识。谢辞 回想三年前我才刚走进学校的大门，现在我就快毕业了，时间过得真的很快，我也完成了很多电力方面的专业课程，现在也顺利地完成了学校生活区配电系统的毕业设计。我之所以能够得到这样的成绩，不但是自己的一翻努力，同学的帮助，同时离不开学校的支持，更离不开三年来悉心指导我的各位老师，在毕业设计中，老师对我的帮助是非常大的，可以这么说吧，本次的毕业设计,老师至少有一半的功劳，在此，我想衷心