某学校生活区配电系统设计.doc

09自动化 李绍平某学校生活区配电系统设计学 院： 楚雄应用技术学院 专 业： 电气自动化 姓 名： 李绍平 学 号： 200921705116 指导教师： 朱明生 日 期： 2011年12月23日 目 录前 言1概 论2第一章 毕业设计的目的与内容3第二章 电力负荷计算及无功功率补偿72.1电力负荷及其计算82.2无功功率补偿13第三章 变电所位置、型式及其主变压器台数、容量和类型的选择153.1 变电所位置选择153.2 变压器的选择17第四章 学生宿舍楼配电系统的确定20第五章 变电所主接线的设计215.1变电所主接线方案235.2主接线方案的确定25第六章 短路电流的计算266.1 k-1点的短路电流和短路容量266.2 k-2点的短路电流和短路容量28第七章 变电所一次设备的选择与较验307.1.高压断路器的选择317.2.高压断路器的校验327.3.隔离开关选择与校验337.4.互感器347.5电压互感器37第八章 变电所进出线的选择与校验418.1高压侧联络线的选择与校验418.2高压母线的选择与校验428.3低压母线的选择与校验438.4低压侧中性线的选择448.5各用电区导线的选择与校验45第九章 变电所二次回路的选择及继电保护的整定509.1 变电所二次回路的选择529.2 变电所继电保护装置55第十章 变电所防雷保护与接地装置的设计5910.1变电所的防雷保护5910.2变电所公共接地装置的设计60总结与体会64谢辞65参考文献66附录表67ii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，也是一次对学生所学知识巩固程度的综合考验。毕业设计由指导老师指导、学生独立完成，可以体现出一个学生对所学知识的巩固程度以及独立设计的能力。经过三年的理论知识学习，在所有指导老师的指导下，我们经过多次熟悉操作及实践，使我对电力系统有了初步的认识与了解。本设计是对某学校生活区配电系统进行设计，含：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。本设计书根据昆明理工大学楚雄应用技术学院09级电气自动化技术专业毕业设计任务书的要求进行编写，介绍了电力规划、设计的基本知识，包括设计原则、设计步骤和计算方法等。本设计书主要对设计的原则、要求及具体的方法以文本的形式来表达，其主要理论来源于与之相关的课程内容。它介绍了负荷计算、变电所位置和型式的选择、变压器的选择、电力系统主接线设计、短路计算及继电保护的整定计算的设计等内容，主要反映电力系统的控制、继电保护装置、生活区综合电气自动化等领域的知识。经过认真阅读、分析原始材料后，参考阅读了发电厂变电所电气设备、供配电一次系统、工厂供电安全用电、机械制图等参考书籍后，在朱明生老师的悉心指导下，经过周密的计算，完成了本次毕业设计。经过一个多月的毕业设计，我了解了设计的要求及内容，理论与实践相结合，更加深刻的掌握了课本中的知识。尤其对变压器、电气设备以及导体等设备的选择方法和主接线设计有了进一步地了解。概 论电能是工业生产的主要能源和动力，做好供电系统设计对于发展工业生产、实现工业现代化，具有十分重要的意义。供电系统首先要能满足生活用电的需要，其次要确保安全，供电可靠，技术先进和经济合理，并做好节能。本设计根据该校生活区所能取得的供电电源和该校生活区用电负荷的实际情况，并适当考虑日后的发展，按供电系统的基本要求，确定为10kv电压供电。然后对其进行了分析，建设10kv总降压变电所，本次设计的主要内容既为10kv总降压变电所设计。该设计书共十个章节，其中主要包括了负荷的计算、短路电流的计算、一次设备的选择及校验（包括断路器、隔离开关、熔断器、电流互感器、电压互感器等）、主变压器的保护设计、防雷保护和接地装置的设计等内容。 对该校各建筑物供电进行了负荷计算和无功补偿；确定出了变电所的位置及变电所内变压器台数、容量和型式；计算了短路电流；选择了各线路导线截面和变电所高低压设备；配置了继电保护装置、防 雷和接地装置；该变电所设1台主变压器，分为两个电压等级，既为10kv和400v。10kv侧采用单母线接线，400v侧也采用单母线的主接线方式，并附上了本所电气主接线图、学校用电接线图和学校变电所平面图、剖面图。关键词：计算负荷 无功补偿 变压器 主接线 电气设备 短路电流 继电保护第一章 毕业设计的目的与内容 某学校生活区配电系统设计一、 设计题目某学校生活区配电系统设计二、 设计目的 (1)通过该校生活区配电系统设计培养学生综合运用所学的基础理论知识、基本技能和专业知识进行分析和解决实际问题的能力。(2)培养学生独立获取新知识、新技术和新消息的能力,使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。(3)掌握供配电系统设计计算和运行维护所必须的基本理论和基本技能。(4)掌握供配电设计的基本原则和方法,深刻理解“安全、可靠、优质、经济”的设计要求，为今后从事工厂供配电技术工作奠定一定的基础。三、 设计要求(1)根据本校所能取得的电源及校用电负荷的实际情况，并适当考虑到学校的发展，按照安全可靠、技术先进、经济合理的要求，通过技术经济比较，确定变电所的位置和型式。 （2）确定变电所主变压器的台数与容量、类型。 （3）选择变电所主结线方案及高低压设备和进出线。 （4）确定二次回路方案。 （5）选择整定继电保护装置。 （6）确定防雷和接地方案。(7)撰写毕业设计说明书。四、设计依据1、学校生活总平面图如图1-1所示。2、学校宿舍楼标准层建筑平面图如图1-2所示。图 1-1图 1-23、供电电源情况 在学校南侧1000m处有一座10kv配电所，其出口断路器是sn1010型，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护整定的动作时间为1.3s。为满足学校二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。4、学校生活区负荷情况学校生活区负荷情况见表1-3所示。表1-3学校生活区负荷情况编号名称p30/kwq30/kvar1学生食堂4502852锅炉2002003教师楼3501604校医院175135户外照明35306本所用电1507学生宿舍楼由学生设计计算5、气象子资料 本校所在地区的年最高气温为35，年平均气温为19，年最热月平均最高气温为28，年最热月平均气温26，年最热月地下0.8 m处平均温度为18。6、地质水文资料 本校所在地区平均海拔1765 m。地层以粘性(土质)为主;地下水位为5 m。7、其他 在高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。发电厂最大负荷时的功率因数不得低于0.90 。五、设计任务（1）负荷计算机和无功功率补偿。（2）变电所位置和型式的选择。（3）变电所主变压强的台数与容量、类型的选择。(4) 学生宿舍楼配电系统的确定。（5）变电所主结结方案的设计。（6）短路电流计算。（7）变电所一次设备的选择与校验。（8）变电所进出线的选择与校验。（9）配电所二次回路方案的选择及继电器保护的整定。（10）防雷保护和接地装置的设计。六、应完成的技术资料1、开题报告（2000字左右）2、毕业设计说明书（10000字左右）3、技术资料（1）变电所主结线图一张。（2）学校用电结线图一张。（3）学校变电所平面图、剖面图各一张。（4）若时间允许，绘制高低开关柜配置图、接地及照明图各一张。第二章 电力负荷计算及无功功率补偿电力负荷的分级电力负荷又称电力负载，有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用户，如说重要负荷、一般负荷、动力负荷、照明负荷等。另一是指用电设备或用户的功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）、空负荷(空载)、满负荷（满载）等。电力负荷的具体含义视具体情况而定。电力负荷，按gb 500521995供配电系统设计规范规定，根据其对供电可靠性的要求和中断供电造成的损失或影响的程度分为三级。一级负荷：一级负荷为中断供电将造成人身伤亡者；或将在政治上，经济上造成重大损失者；或中断将影响有重大政治经济意义的用电单位的正常工作者。就学校供配电这一块来讲，我校现没有一级用电负荷。二级负荷：二级负荷为中断供电将在政治上，经济上产生较大损失的负荷，如主要设备损坏，大量产品报废等；或中断供电将影响重要的用电单位正常的工作负荷，如交通枢纽、通信枢纽等；或中断供电将造成秩序混乱的负荷等。校区现有的二级负荷有：学生食堂厨房用电、锅炉、本所用电等。三级负荷：三级负荷为不属于前两级负荷者。对供电无特殊要求。该校除了前面罗列的二级负荷外，全为三级负荷2.1 电力负荷及其计算一、概述 通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值，称为负荷计算。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的基本依据。计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。确定得过大，将使电器和导线电缆选得过大，造成投资和有色金属的浪费。确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷下运行，增加电能损耗，产生过热，导致绝缘过早老化甚至燃烧引起火灾，同样会造成更大损失。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。二、按需要系数法确定计算负荷采用需要系数法比较简便，适用于用电设备台数比较多，而单台设备容量相差不大的情况，因而广泛使用，应用此法计算时，首先要正确判明用电设备的类别和工作状态。当用电设备台数少而功率相差悬殊时，需要系数法计算结果往往偏小，故不适用于低压配电线路的计算，而适用于计算变、配电所的负荷。确定拥有变电所低压母线上的计算负荷，应结合学校生活区情况其有功负荷和无功负荷分别计入一个同时系数（又称参差系数或综合系数）kp和kq设备组计算负荷直接相加来计对于低压母线用电算时，由用电设备计算负荷直接相加来计算时，取 kp =0.800.90kq =0.850.95 由车间干线计算负荷直接相加来计算时，取 kp=0.900.95 kq=0.930.97 在计算时用电设备组从供电系统中取用的1个小时最大负荷p30 ，用电设备组的设备容量pe ，是指用电设备组所有设备（不含备用的设备）的额定容量pn之和，即pe =pn 有功计算负荷 p30 =kdpe 无功计算负荷 q30 = p30tan 视在计算负荷 计算电流为 总的有功计算负荷为 p30 = kpp30.i总的无功计算负荷为 q30 =q30.i 总的视在计算负荷为 总的计算电流为 根据本工程的设计要求及给定的供电电源的分配，并对学校生活区的负荷情况表1-3所示进行计。 学生宿舍总共有八栋：照明的设备容量, 在初步设计中按不同的性质建筑物的单位水平面积上照明容量() 法来估算.照明设备容量 = 或者按照照明设计计算所得的安装容量来计算.（查表附录）单位容量: p0 = 又 p = p0a 式中，p为受照房间总的光源安装容量；pn为每一光源的安装容量；n为总的光源数；a为受照房间水平面积。单间寝室的建筑面积： a = 4.23.6 = 15.12 pn =40w 取二条40 w的荧光灯。单间学习室的建筑面积：a= 33.6 = 10.8 pn =40w 取二条40 w的荧光灯。卫生间和走廊建筑面积：a = 3.61.5 = 5.4 卫生间和走廊各取一个15 w的节能灯走廊的建筑面积a=1.8 （3.630.32）1.8 （3.652.7）2.72.13.623.632=94.87走廊和楼梯取15 w的节能灯共12个含每个楼梯口需安装一个插座：插座容量及同时使用系数，根据建筑电气设计技术规程jgj16-83、第9.8.9条规定，“民用建筑中的插座在无具体设备联接时，每个可按100w计算”，“全国住宅电气设计会议”，确定住宅也按每个100w计算。计算插座容量时，查下表2-1插座的数量（个）45678910同时系数kd10.90.80.70.650.60.6所以各个宿舍可以安装10个插座（学习室、寝室各四个，卫生间两个）：单间宿舍的插座容量：p0 =10010=1000w= 1000tan=10000.6 =600w单间宿舍总照明容量（学习室、寝室、卫生间、走廊、插座）：p30=402+402+15+15+1000=1190w一层宿舍楼的总负荷为：= 11908+1215=9700w每栋宿舍所用总负荷为：= 97005= 48.5 kw八栋学生宿舍的总负荷为：= 48.58 = 388 kw一间宿舍的荧光灯: p30 =kdpe=0.8(402+402+15+15)=0.152 kwq30 = p30tan=0.1520=0 一栋宿舍的荧光灯： =0.15285=6.08 kwq30 = tan=6.080=0 插座：p30 =kdpe=0.6(100085)=24kw八栋学生宿舍的荧光灯：=6.088=48.64 kw 插座：=248=192 kw荧光灯和插座：=48.64+192=240.64 kw学生宿舍总负荷为：=240.64+(15125) 8)/1000 =247.84kwq30=0本工程的总计算 p30 = kpp30.iq30 =q30.i p30 = kp( p30(1) + p30(2)+ p30(3) + p30(4)+ p30(5)+ p30(6) + p30(7) =0.85(450+200+350+175+35+15+247.84) =1252kwq30 =（q30(1) + q30(2)+ q30(3) + q30(4)+ q30(5)+ q30(6) + q30(7)= 0.95(285+200+160+13+30+0+0)=0.95688kvar=653.6 kvar =1412.34kv =2145.83a功率因数：= p30/ s30 =1252/1412.34=0.89总功率表编 号名 称p30/kwq30/kvars30/kvai30/a 1学生食堂450285532.66809.292锅 炉200200282.84429.733教师楼350160384.84584.74校医院17513175.48266.615户外照明353046.197.396本所用电1501522.797学生宿舍楼247.840247.84376.55合计1472.846881684.762587.062.2无功功率补偿1、无功功率补偿所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。由于受感性负荷的影响使功率因数降低，负荷电流减小，这将使系统的电能损耗和电压损耗相应降低，既节约了电能，又提高了电压质量，而且可选较小容量的供电设备和导线电缆，因此提高功率因数对供电系统大有好处。则需考虑增设无功功率补偿装置，其容量 为 或 式中，称为无功补偿率或比补偿容量。这无功补偿率，是表示使的有功功率由提高到所需要的无功补偿容量值。在负荷计算中，s9型低损耗电力变压器的功率损耗可按下列简化公式近似计算。有功损耗 无功损耗 配电所装设了无功补偿装置以后，则在确定补偿地点以前的总计算负荷时，应扣除无功补偿容量，即总的无功计算负荷 补偿后总的视在计算负荷 （1）无功补偿容量 按规定，变电所高压侧的，而目前只有0.89，因此，需进行无功功率的补偿。提高功率因数的方法分为改善自然功率因数和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单又快，因此，这里采用在低压母线装设电容屏的方法来提高功率因数。考虑到变压器无功功率补偿损耗远大于有功功率损耗。一般,因此在低压补偿时，低压侧补偿的功率略高于0.9，这里取。而补偿前低压侧的功率因数只有0.89，由此可得低压侧电容屏的容量为： =108.1kvar取 kvar（2）补偿后变压器容量和功率因数：补偿后变电所低压侧的视在计算负荷： =1364.92kva主变压器的功率损耗： 变压器高压侧的计算负荷：有功计算负荷：无功计算负荷：视在计算负荷： 补偿后的功率因数为 这一功率因数满足规定（0.90）要求.由此例可以看出，采用无功补偿来提高功率因数能使本工程取得可观的经济效果。第三章 变电所位置、型式及其主变压器台数、容量和类型的选择3.1 变电所位置选择1、变电所位置选择的一般原则：1） 变电所得位置应尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗量。2） 进出线方便，特别要便于架空进出线。3） 设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套设备装置的运输。4） 不应设在有剧烈振动或高温的成所，无法避开时，应有防振和隔热的措施。5） 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所，无法远离时，不应设在污染源的下风侧。6） 不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴临。7） 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方。8） 不应设在走势低洼和可能有积水的场所变电所的形式选择室外模式，露天或半露天变电所的变压器四周应设不低于1.7m高的固定围栏，变压器外廓与围栏的净距离不应小于0.8m，变压器底部距地面不应小于0.3m。变电所担负着从电力系统受电，经过变压，然后配电的任务。显然，变配电所是整个学校生活区供电系统的枢纽，在学校生活区占有特殊而重要的地位。在本设计中，考虑到学校生活区对电能需要的重要性，联系本学校生活区的实际地理位置情况，将本变电所设计为独立式变电所，位置设在教室楼旁（见图3-1）图3-13.2 变压器的选择一、变压器的选择1、主变压器台数选择原则1）、应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一、二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能继续供电。对只有二级负荷的变电所，页可只装设一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相联的备用电源。2）、对季节性负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行的变电所，也可考虑采用两台变压器。3）、除以上两种情况外，一般车间变电所宜装设一台变压器。4）、选择主变压器台数时，还应考虑负荷的发展，留有一定的余地。因此根据本校的负荷可以选一台主变压器或两台主变压器。2、变压器容量选择（1）、只装一台主变压器的变电所主变压器容量应满足全部用点设备总计算负荷的需要，即选择一台主变压器时：=1412.34kva考虑今后510年的负荷发展，留20%裕量，得：根据以上计算结果，本所选用容量为2000kva的变压器。本所内所有和类负荷总共有1578.48kva，小于所选单台变压器的容量2000kva，理论上选择2000kva容量的变压器符合要求，但是考虑到本所是一台主变压器独立运行，若出现故障，短时间过负荷并不会太大的影响变压器的寿命，并且从经济性的角度考虑，若选择2500kva容量的变压器将大大的提高建设投资且常年处于更严重的欠负荷状态，造成了变压器容量的严重浪费，故最终选择了2000kva容量的变压器。即s9-2000/10型（2）、装有两台主变压器的变电所每台主变压器的容量应同时满足两个条件：1)、任一台变压器单独运行时，应满足总计算负荷的60% 70%的需要，即 2)、任一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷的需要，即 选择两台变压器时：=（0.60.7）1412.34=847.4988.64kva=830.5 kva所以选择两台s9-1000/10型低损耗变压器，校区二级负荷所需的备用电源，由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为dyn11 。 二、主变压器台数的确定一般学校变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中且容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或多台变压器。对于只采用一台变压器的，必须在低压侧敷设与其他变电所相联的联络线作为备用电源，或另有自备电源。在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。根据以本校负荷情况得知，本校大部分负荷为三级负荷，要求供电性能的可靠，同时拥有备用电源，根据上述原则至少应设一台或一台以上变压器，考虑到节约投资，本校选用一台变压器作为主变压器。三、 本所主变压器其他指标的确定1、相数、绕组数和连接组别由于供电电压为10kv高压，采用三相供电，并且本变电所只有两个电压等级，故本变电所主变压器应当选择三相双绕组变压器，连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行，10kv采用y形连接，400v采用形连接。2、调压方式普通型的变压器调压范围小，仅为，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而且有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，即要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决。因此本所选用有载调压变压器。3、冷却方式变压器一般采用的冷却方式有：自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性、要求及维护工作量，本所选择自然风冷冷却方式。综上所述，经过查表对比，本所应选择s9-2000/10型变压器。主变压器容量、类型的主要技术参数如下型 号额 定容 量kva额定电压（kv）连接组标号损耗空载电流（%）短路阻抗（%）一次二次空载损耗kw负载损耗kws9-2000/10200010.50.4dyn113180.86第四章 学生宿舍楼配电系统的确定由于学校变电所提供的是10kv电压等级供电，所以在该校内学生宿舍楼由400v供电是符合电力要求的。 学生宿舍楼配电系统图学生宿舍楼配电系统中性点运行方式由tn-c-s系统完成第五章 变电所主接线的设计变电所的电气主接线由各种电气设备（变压器、断路器、隔离开关）及其连接线组成，用以接受和分配电能，是供电系统的组成部分。它与电源回路线、电压等级和负荷的大小、级别以及所用变压器的台数、容量等因数有关，确定变电站的主接线对变电所电气设备的选择、配电装置的布置及运行的可靠性与经济性等都由密切的关系，主接线的设计是变电所设计中的重要任务之一。变电所的电气主接线应根据该变电站在电力系统中的地址、变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求来考虑设计。主接线设计方案的基本要求：一、 可靠性。供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这一要求。其可靠性具体要求包括：1、断路器检修时，不宜影响对系统的供电。2、断路器或母线故障及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电。3、尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。4、大机组超高电压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。二、 灵活性。主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。其灵活性具体要求包括：1、调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。2、检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护装备，进行安全检修而不至影响电力网的运行和对用户的供电。3、扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路而互不干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。三、 经济性。主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理。其经济性要求具体如下：1、投资省。主接线应力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器，避雷器等一次设备；要能使继电保护及二次回路不太复杂，以节省二次设备和控制电缆；要限制短路电流，以便于选择廉价的电气设备或轻型电气；如能满足系统安全运行及继电保护要求，110kv及以下终端或分支变电所可采用简易电器。2、占地面积小。主接线设计要求为配电室装置布置创造条件，尽量使占地面积减小。3、电能损失少。要避免因两次变压而增加电能损失。此外，在系统规划设计中，要避免建立复杂的操作枢纽，为简化主接线，发电厂，变电所接入系统的电压等级一般不超过两种。四、安全性 。安全才是最重要的。必须符合有关国家标准和技术范围的要求，能充分保证人身和设备的安全。51变电所主接线方案1.单台变压器运行的主接线形式优点：经济简单，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，单母线接线方式配电造价格也比较低，适用于三级负荷并且对电能要求不是很高的工厂电力用户缺点：供电可靠性不高，不够灵活可靠，任一元件故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线接线的方式灵活性能较差只是适用于小型工厂用户。2.两台变压器高低压侧采用单母分段的主接线形式优点：母线分段后，对主要用户可从不同段供电，保证供电的可靠性，另外，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电。调度灵活，灵敏度高，扩建方便。缺点：增加一组母线，每一回路增加一组母线隔离开关，从而增加投资，维护不方便，也容易造成误操作52主接线方案的确定综上所述，结合该校负荷等级及其规模以及发展前景，在满足其安全有效的运行等方面技术的前提下，从经济角度出发并为重要衡量条件，该校变电所的主接线方案选择单台变压器运行方式的主接线方案。如下图所示第六章 短路电流的计算图6-1电力线路每相的单位长度电抗平均值（）线路结构线路电压35kv及以上610kv220/380v架空线路电缆线路0.400.120.350.080.320.06661 k-1点的短路电流和短路容量求k-1点的短路电流和短路容量。（1）计算短路电路中各元件的阻抗及总阻抗1） 电力系统的电抗： 2） 架空线路的电抗: 3） 总阻抗: （2）计算三相短路电流和短路容量:1）三相短路电流周期分量有效值：2）三相短路次暂态电流和稳态电流：3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：4）三相短路容量：6.2 k-2点的短路电流和短路容量求k-2点的短路电流和短路容量。(1) 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗1) 电力系统的电抗：2）架空线路的电抗：3）电力变压器的电抗：4）总电抗：(2) 计算三相短路电流和短路容量1）三相短路电流周期分量有效值：2）三相短路次暂态电流和稳态电流：3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值：4）三相短路容量：短路计算表短 路计算点三相短路电流/ka三相短路容量/mv.ak-110.6410.6410.6427.1316.1193.5k-247.8147.8147.81121.9272.1933.12第七章 变电所一次设备的选择与较验电气一次设备是指直接用于生产、输送和分配电能的生产过程的高压电气设备。它包括发电机、变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电流互感器、电压互感器、避雷器、消弧线圈、电抗器、电动机等。主变断路器的额定电流按其额定容量或者最大长期负荷电流选择，出线断路器按最大负荷电流选择，分段断路器按一台主变检修时可能最大电流选择，所选主变各侧的断路器均能通过主变的额定电流。而电气低压一次设备在选择时，则可依照满足额定电流、额定电压等级即可初步选定。电气设备选择与校验电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的，在表7-1中列出了导体和电器选择与校验的项目。从表中可以看出为保证设备可靠的运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路条件校验动稳定和热稳定。表7-1高压一次设备的选择与较验项目电气设备名称额定电压（kv）额定电流（a）断流能力ka/mv.a短路电流校验热稳定动稳定高压熔断器-高压断路器高压负荷开关高压隔离开关-电流互感器-电压互感器-母线-电缆-支柱绝缘子-套管绝缘子-7.1、高压断路器的选择高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大事故范围。断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行。为此要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。7.2、高压断路器的校验根据图6-1高压断路器的型号规格。在短路计算中我们得知10kv侧母线上短路电流为10.64ka，线路继电保护装置整定的动作时间为1.3s.变压器高压侧实际最大工作电流按变压器额定电流计算。 线路首端短路时，流过短路电流最大，而线路首端（k-1）点短路和母线（k-2）点短路，其短路电流相等，即：短路电流冲击值：短路容量：根据相关数据，选用sn1010型高少油断路器。表7-2 sn1010型高少油断路器序号安装电气条件sn1010型校验结论项目数据项目技术数据110kv10（12）kv合格2115.47a630a合格310.64ka16ka合格4193.5mv.a300mv.a合格527.13ka40ka合格615.96ka16（4s）ka合格7.3.隔离开关选择与校验7.3.1隔离开关原理与类型隔离开关是发电厂和变电所中常用的开关电器，用于隔离电源，以保证对其它电器设备和线路运行安全检修。隔离开关是应用于断路器的配套装置使用的，但是隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和断开负荷电流和短路电流。隔离开关的类型较多，按装接地点不同分：屋内式和屋外式；按绝缘支柱数目分：单柱式、双柱式和三柱式；此外还有v型隔离开关。隔离开关的型式对配电装置的分布和占地面积有很大的影响，隔离开关选型时应根据实际情况选择，该校选择型号为：gn30-10d/630，这种型号隔离开关系列为高压10kv，三相电流频率50hz的户内装置，安装于高压开关柜内，使高压开关柜结构紧密占地面积小，安全性高。如下表所示7-3为gn30-10d/630的技术数据。表7-3 gn30-10d/630技术数据型号型式序号额定电压kv额定电流a结构标志gn30-10d/630户内3010630带接地刀闸7.3.2隔离开关运行与维护隔离开关运行与维护的注意事项：（1）.载流回路及引线端子无过热。（2）.瓷瓶无裂痕，瓷瓶与法兰接触处无松散及起层现象。（3）.传动机构外露的金属无明显锈蚀痕迹。（4）.触头罩无异物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合闸过程应无卡劲，触头中心要标准，三相是否同时接触。（7）.隔离开关严禁带负荷分、合闸，维修时检查它与断路器的连锁。7.3.3隔离开关的校验 根据型号拟选gn30-10d/630。 短路电流的冲击值：短路容量：短路电流假想时间： 校验情况如下表表7-4 gn30-10d/630校验数据计算数据gn30-10d/630工作电压（kv）10最大工作电流（a）115.47短路电流 （ka）10.64短路冲击电流（ka）27.13热稳定性校验kaka根据以上数据可得满足热稳定校验条件。7.4.互感器互感器包括电流互感器和电压互感器。电流互感器又称仪用变流器，文字符号为ta；电压互感器又称仪用变压器，文字符号为tv。从基本结构和工作原理来说，互感器是一种特殊变压器。互感器有如下作用；(1)安全绝缘采用互感器作一次电路与二次电路之间的中间元件，可避免一次电路的高电压直接引入测量仪表、继电器等二次设备，有利于保障人身安全；可避免一次电路发生短路使二次仪表、继电器等电流线圈受大电流冲击而损坏；也可避免二次电路的故障影响一次电路。这样就提高了一、二次电路工作的安全性和可靠性。(2)按比例减小电流和降低电压电流互感器是将一次大电流按比例变成二次小电流的装置。虽然电流互感器一次额定电流不同，但二次额定电流一般为5a。电压互感器是将一次高电压按比例变成二次低电压的装置，虽然电压互感器一次额定电压不同，但二次额定电压一般为100v。(3)扩大二次设备的使用范围采用互感器后，就相当于扩大了仪表和继电器的使用范围。例如：用一只量程为5a的电流表与不同变流比的电流互感器配套使用，就可测量不同范围的电流。同样，用一只量程为100v的电压表与不同变压比的电压互感器配套使用，就可测量不同范围的电压。此外，使用互感器后，可使二次仪表和继电器等的电流或电压规格统一，有利于这些产品的标准化、小型化和大规模生产。7.4.1.电流互感器原理与结构1工作原理电流互感器的基本结构与变压器相似，原理接线如图7-4-1所示其一次绕组的匝数很少(有的利用一次导体穿过其铁芯，只有一匝)，导体较粗，串接在被测电路中，因此一次电流完全取决于被测电路的负载电流；其二次绕组的匝数很多，且与低阻抗的仪表或继电器的电流线圈相连，因而二次阻抗很小，所以它实际上就相当于一个短路运行的变压器。电流互感器一、二次额定电流之比叫变流比，用表示，由变压器的基本知识可知： （7-1）式中 、电流互感器一、二次绕组的匝数；、电流互感器一、二次额定电流；、电流互感器一、二次实际电流；由式7-1可知，若已知电流互感器的变流比(或一、二次绕组的匝数)和二次实际电流，便可计算出一次实际电流的近似值。图 7-4-1 电流互感器原理接线图1铁芯；2一次绕组；3二次绕组2结构电流互感器的结构如图7-5-1所示，它主要由铁芯、一次绕组、二次绕组和绝缘构成。按照一次绕组匝数的多少，电流互感器又可分为单匝式和多匝式，多匝式电流互感器又分为只有一个铁芯和具有两个铁芯的两种类型。7.4.2电流互感器校验对于大多数电流互感器，给出了相对于额定一次电流的动稳定倍数和热稳定倍数，因此其动、热稳定度应按下式校验。动稳定倍数：则动稳定校验的条件为：拟定型号为：lzzbj9-10型电流互感器，查表得，a热稳定倍数：，则热稳定度校验条件为：，一般为1s热稳定倍数，即电流互感器试验时间t=1s，因此上式可改写为：27130a通过计算结果可知满足热稳定校验。7.5电压互感器1.电压互感器原理如图右图7-5-1为电压互感器原理接线图，其基本结构与变压器相同，电压互感器一、二次侧额定电压之比称为变压比，用表示。1铁芯；2一次绕组；3二次绕组式中 、电压互感器一、二次绕组的匝数；、电压互感器一、二次额定电压；、电压互感器一、二次实际电压；由式可知电压互感器变压比和二次实际电压，可计算出一次实际电压的近似值。2电压互感器的结构一次绕组被分为匝数相等的两部分，分别绕在上下铁芯柱上并且并联起来，其连接点于铁芯相连，二次绕组绕在铁芯上，此外还有一个平衡线圈，也有匝数相等的两部分组成，分别绕在上下两个铁芯上，并且串起来，连接点与铁芯相连。3电压互感器校验为了保证电压互感器的安全运行和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压互感器应满足下列条件：其中式中 为电网电压； 为电压互感器一次绕组额定电压；其电压互感器参数如下表所示表7-5-2 电压互感器参数型号额定电压（kv）一次绕组额定容量（va）二次绕组额定容量（va）最大容量（va）jdz18-10一次二次0.5133p6p400100.15080200综合公式： 校验后满足要求。如表7-5-2所示，可知所选一次