10KV变电所毕业设计(论文).doc

10KV变电所毕业设计 1 变电所总体设计及供配电系统分析1.1 变电所设计原则进行变电所设计时须遵照变电所设计规范所规定的原则。根据3510kV变电所设计规范要求：第1.0.3条 变电所的设计应根据工程的510年发展规划进行，做到远近结合、以近为主，正确处理近期建设与远景发展的关系，适当考虑扩建的可能性。第1.0.4条 变电所的设计必须从全局出发、统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案。第1.0.5条 变电所的设计，必须节约用地的原则。1.2 变电所设计目的与任务毕业设计是本专业教学计划中的重要环节。此次毕业设计的目的是通过变电所设计实践，综合运用所学知识，贯彻执行我国电力工业有关方针政策，理论联系实践，锻炼独立分析和解决电力工程设计问题的能力，为未来的实际工作奠定必要的基础。1.3 PG新校区供电需求分析PG新校区10KV变电所为位于PG新校的变电所，由系统S1、系统S2向PG新校区供电，来供给该校教学、实验、施工及生活用电，PG新校区变电所的建立可保障新校区的正常用电，提高供电质量和供电可靠性。PG新校区变电所变电压等级为10/0.4KV，是以向终端用户供电为主的变电所,全所停电后将对该校中断供电。1.4 变电所总体分析1.4.1 建站必要性与建站规模1 建站必要性PG新校区10KV变电所为终端变电所，在系统中主要起变配电作用，全所停电将造成全校停电，它供给该校教学、实验、施工及生活用电。故为满足该校用电要求决定建设本变电站。2 建站规模PG新校区10KV变电所电压等级为10/0.4KV线路回路数：近期6回，远期2回；近期最大负荷4627KW。1.4.2 所址概况与所址条件1 所址概况PG新校区10KV变电所位于该校图书馆周围，西部电源和东部电源进线先通过10kV变电所高压侧开关站进行电能分配，然后馈出六回线分配给两个独立变电所和四个箱式变电站，独立变电所和箱式变电站经过变压后供给其所带负荷用电。2 所址条件依据10kV及以下变电所设计规范GB5005394 第2.0.1条，变电站所址的选择，应根据下列要求经技术、经济比较确定：一、接近负荷中心；二、进出线方便；三、接近电源侧；四、设备运输方便；五、不应设在有剧烈振动或高温的场所；六、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；七、不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所相贴邻；八、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，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爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定；九、不应设在地势低洼和可能积水的场所。PG新校区10KV变电所建在该校内部，为节约用地、接近负荷中心、进出线方便，故采用建立两个独立变电所和四个箱式变电站的方针。1.5 负荷分析1.5.1 负荷的分类与重要性1一级负荷: 对供电要求最高，要求不断电或可极短时间断电。必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级负荷不间断供电；2 二级负荷: 对供电要求较高，要求基本不断电或可短时间断电。一般要有两个独立的电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；3 三级负荷: 对供电要求相对较低，可为一、二级负荷的紧急用电让路。对三级负荷一般只需要一个电源供电。1.5.2 负荷资料负荷统计与计算 详见 附录一由附录二知： 该校有二级负荷和三级负荷，二级负荷包括行政楼和图书馆中的二级负荷部分（图书馆消防负荷），其余为三级负荷。二级负荷，近期有2回出线、远景1回出线；三级负荷近期有4回出线、远景1回出线。2 主变选择与主结线设计2.1 主变的选择依据电力工程电气设计手册1第五章，发电厂电气部分第二章第3节，10kV及以下变电所设计规范第三章第3节，电力技术设计规范第三章等进行技术选择。2.1.1 主变容量和台数的选择1 容量选择原则 (1) 主变容量选择一般按变电所建成以后510年的规划负荷选择，并适当考虑到远期1020年发展。 (2) 根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60%。(3) 同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。2 台数选择原则 结合PG新校区全部负荷统计后容量的确定(详见 附录一)和10KV变电所主结线方案的选择来选择变压器台数。3 容量选择计算 详见 附录一 主变容量ST的选择必须符合以下三个条件：STSca ST主变压器容量 Sca本回路全部用电设备总计算负荷2.1.2 主变型号的选择查电气设备实用手册上册P497综合后选择变压器型号为1 独立变电所变压器选用系列三相油浸自冷双绕组铜线无载调压变压器。2 箱式变电站选用系列，其内部变压器也选用系列变压器。变压器具体选择 详见 附录二 2.2 电气主结线设计的基本要求电气主结线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统网络结构的主要组成部分，它直接影响运行的可靠性和灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的拟定，都有决定性的关系，对电气主结线设计的基本要求，应包括可靠性，灵活性和经济性，以及扩建的可能性，保证供电可靠性是电气主结线最基本的要求，电气主结线应能适应各种运行状态，并能灵活的进行运行方式的转换，主结线的设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理，应从以下几个方面考虑：a.投资省 b.占地面积小 c.电能损耗小。1 电气主结线设计的基本要求 电气主结线应满足安全性、可靠性、灵活性、经济性、扩建可能性，考虑国家的方针政策，少占良田，尽可能用过关的国内设备。根据10kV及以下变电所设计规范GB5005394 规定：第3.2.1条 配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。第3.2.2条 配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。第3.2.3条 从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。第3.2.4条 配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧，应装设带保护的开关设备。第3.2.5条 10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。第3.2.6条 两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另一侧装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。第3.2.7条 配电所的引出线宜装设断路器。当满足继电保护和操作要求时，可装设带熔断器的负荷开关。第3.2.8条 向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。第3.2.9条 10kV或6kV固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。第3.2.10条 采用10kV或6kV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。第3.2.11条 接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关。配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。第3.2.12条由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。第3.2.13条 变压器一次侧开关的装设，应符合下列规定：一、以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器；二、以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关。当变压器在本配电所内时，可不装设开关。第3.2.14条 变压器二次侧电压为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关或隔离触头。当属下列情况之一时，应采用断路器：一、出线回路较多；二、有并列运行要求；三、有继电保护和自动装置要求。第3.2.15条 变压器低压侧电压为0.4kV的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。第3.2.16条 当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时,在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。2 电气主结线中考虑的基本问题：(1) 变电所在系统中的地位和作用变电所是电力系统的重要组成部分，其可靠性应与系统相适应。PG新校区10KV变电所由系统S1、系统S2向PG新校区供电，PG新校区变电所的建立可保障新校区的正常用电，提高供电质量和供电可靠性。(2) 分期和最终的建设规模根据电力系统发展的需要，PG新校区变电所远景规划有扩建的可能，所以在设计主结线时应留出发展扩建的余地，本设计采用一次设计，分期投资，扩建，尽快发挥经济效益。(3) 电压等级和出线回路数近期6回，远期2回：二级负荷，近期有2回出线、远景1回出线；三级负荷近期有4回出线、远景1回出线。2.3 各电压级主结线型式的选择根据10kV及以下变电所设计规范GB5005394 规定，详见 3.2 中内容。可列出下表：10KV侧主接线方案比较表2.1 10kV主接线方案比较表方案项目方案1 单母线分段方案2 单母线分段带旁母 可 靠 性用分段断路器进行分段，可以提高供电可靠性，对重要用户不同段引出两回馈电线路，由两个电源供电。通过两组母线隔离开关的倒闸操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断。一组母线故障后，能迅速恢复供电。双回路供电，可以顺序连接于不同母线上。灵活性灵活性差，各电压等级便于扩建和发展向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷的自由分配，能灵活地适应电力系统的各种运行方式经济性运行设备少，投资少，占地面积小投资多，设备多，费用大由于学校用电大多为三级负荷，只有行政楼和图书馆消防为二级负荷，对供电可靠性和灵活性要求不是太高，只需满足经济性要求就可以了，故选用方案1 （单母线分段）。 依据电力工程设计手册第10-2节“635KV配电装置”所述，610KV配电装置一般均为屋内布置，当出线不带电抗器，一般采用成套开关柜单层布置。鉴于10KV侧负荷性质对供电可靠性要求，可选用备用小车屋内配电装置。2.4 中性点接地方式的选择1 中性点接地方式的原则根据电气设计手册I第27节中关于“主变压器中性点接地方式”的规定，电力网中性点的接地方式，决定了主变压器的中性点的接地方式。(1) 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正序电抗之比X0/X13，以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭弧电压；X0/X11.5以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流.(2) 所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地,以使运行调度灵活选择接地点.(3) 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的系统.2 主变压器663KV多用中性点不接地或经消弧线圈接地方式663KV电网多采用中性点不接地方式,但当单相接地故障电流大于30A( 610KV电网)或10A(2063KV电网)时,中性点应经消弧线圈接地,用消弧线圈接地时应注意:(1) 消弧线圈应由系统统筹规划,分散布置,应避免整个电网中只装一台消弧线圈,也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈,在任何运行方式下,电网不得失去消弧线圈的补偿。(2) 在变电所中,消弧线圈一般装在变压器中性点上610KV消弧线圈也可装在调相机的中性点上.(3) 当两台主变压器合用一台消弧线圈时,应分别经隔离开关与变压器中性点。依据上述原则，PG新校区10kV变电所的主变压器均采用中性点不接地方式。2.5 无功补偿1 无功补偿的重要意义电站装设的并联电容器装置的主要目的是为了改善电网的功率因数，并联电容器装置向电网提供可阶梯调节的容性无功以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。电压是电能质量的重要指标，电压质量对电力网络安全经济运行，对保证用户的安全用电和产品质量是非常重要的。根据统计，用户消耗的无功功率是它有功功率的50%100%。同时，电力系统本身消耗的无功功率可以达到用户的25%75%，无功功率不足，将造成电压的下降，电能损耗增大，电力系统稳定的破坏，所以电力系统的无功电源和无功功率必须平衡，系统的无功功率不仅靠发电机供给，而且调相机并联电力系统的无功补偿可以采用分散补偿的方式，因为电力系统的无功负荷主要是感性功率，所以具体无功补偿就是高压网上的低压侧并联电容器，利用阶梯式调节的容性无功补偿感性无功，所以无功补偿意义为：补偿变压器的无功损耗，补偿高压网的无功缺额。2 无功补偿装置容量的选择依据10kV及以下变电所设计规范GB5005394 ：第一节 一般规定第5.1.1条 本章适用于电压为10kV及以下作并联补偿用的电力电容器装置的设计。第5.1.2条 电容器装置的开关设备及导体等载流部分的长期允许电流，高压电容器不应小于电容器额定电流的1.35倍，低压电容器不应小于电容器额定电流的1.5倍。第5.1.3条 电容器组应装设放电装置，使电容器组两端的电压从峰值（2倍额定电压）降至50V所需的时间，高压电容器不应大于5min；低压电容器不应大于1min。第二节 电气接线及附属装置第5.2.1条 高压电容器组宜接成中性点不接地星形，容量较小时宜接成三角形。低压电容器组应接成三角形。第5.2.2条 高压电容器组应直接与放电装置连接，中间不应设置开关或熔断器。低压电容器组和放电设备之间，可设自动接通的接点。第5.2.3条 电容器组应装设单独的控制和保护装置，当电容器组为提高单台用电设备功率因数时，可与该设备共用控制和保护装置。第5.2.4条 单台高压电容器应设置专用熔断器作为电容器内部故障保护，熔丝额定电流宜为电容器额定电流的1.52.0倍。第5.2.5条 当电容器装置附近有高次谐波含量超过规定允许值时，应在回路中设置抑制谐波的串联电抗器。第5.2.6条 电容器的额定电压与电力网的标称电压相同时，应将电容器的外壳和支架接地。当电容器的额定电压低于电力网的标称电压时，应将每相电容器的支架绝缘，其绝缘等级应和电力网的标称电压相配合。依据上述规范，决定在低压侧进行无功功率补偿，低压电容器组应接成三角形，每回线路需补偿的容量及需装设的电容器台数： 详见 附录二 3 电容器及接线方式的选择电容器的接线方式有三角型和星型接线方式，选择不同的接线方式电容器的额定电压不同，本设计采用三角形接线方式。选用型电容器，单台容量。 附图： 高低压主结线图（01图） 10kV一次系统图（02图） 1#变电所二次系统图（03图） 2#变电所二次系统图（04图）3 短路电流计算3.1 短路电流计算的目的短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害主结线的运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择轻型电器，在主结线设计时，应考虑限制Id的措施，即而需要计算Id。短路电流计算的一般规定： 为了所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。短路电流计算应包括以下规定：1 验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。2 选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。3 选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6-10kV出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。4 导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。3.2 短路电流计算结果表3.1 短路电流计算结果统计表变压器号短路计算点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAIK(3)I(3)I(3)ish(3)Ish(3)SK(3)1变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K239.539.539.582.747.727.42变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K239.539.539.582.747.727.43变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K239.539.539.582.747.727.44变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K239.539.539.582.747.727.45变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K231.731.731.765.437.8226变压器K115.2815.2815.2838.923.07277.8K231.731.731.765.437.822短路电流计算过程 详见 附录三4 电气设备选择4.1 电气设备选择的任务4.1.1 导体导体的选择主要有：各电压级的汇流母线，出线。常用导体材料有铜、铝和铝合金。铜的电阻率低，强度大，抗腐蚀性较强，是很好的导体材料。但它的用途广，且我国铜的储量不多，价高，因此铜导体只用在持续工作电流大，且出线位置特别狭窄或污秽对铝有严重腐蚀而对同腐蚀较弱的场合。铝的电阻率为铜的1.72倍,但密度只有铜的30%，我国铝的储量丰富，价廉。因此采用铝或铝合金材料作为导体材料.常用的硬导体截面有矩形,槽型和管型.常用的软导体有钢芯铝绞线,组合导线,分裂导线和扩径导线,前者多用于330kV及以上的配电装置.4.1.2 电气设备电气设备包括出线断路器，分段断路器，以及相应的隔离开关，熔断器等。用于保护和测量用的电流互感器，开关柜的选择及其一次接线的编号。高压断路器的主要功能是:正常运行时,用它来倒换运行方式,把设备或线路接入电路或退出运行,起着控制作用;当设备或线路发生故障时,能快速切除故障回路,保证无故障部分能正常运行,其保护作用.隔离开关,在检修电气设备时,用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离.在倒闸操作时,投入备用母线或旁路母线以改变运行方式,配合断路器完成操作,同时隔离开关还可以用来分合小电流.电流互感器、电压互感器,就是将一次回路的大电流或大电压转化为标准的二次测的低电流和低电压,以保证设备和人身安全.4.2 电气设备选择的原则1 选择导体和电器的一般原则：根据导体和电器选择技术规定SDGJ14-86第1.1.2条规定：(1) 力求技术先进，安全适用，经济合理。(2) 满足正常运行，检修，短路，过电压情况下的要求，并考虑远景发展。(3) 应按当地环境条件校准。(4) 选择的导体品种不宜过多。(5) 应与整个工程建设标准协调一致。(6) 选用新产品应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管单位鉴定合格。2 选择导体和电气设备的技术条件： 在选择导体和电气设备都是按照正常条件选定，按照短路条件校验。(1) 按照长期工作条件选择：导体和电气设备选择技术规定第1.1.3条规定：选用的电器允许最高工作电压不得低于该回路的最高运行电压，用公式表示如下：UalmUsm 式中 Ualm电器的最高工作电压，取1.15 UN Usm回路的最高运行电压，取1.1 UNS实际上当满足UNUNS时即可满足上述要求。导体和电气设备选择技术规定第1.1.4条规定：选用的导体的长期允许电流不得小于该回路的持续工作电流。由于高压开关断路器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可能的持续工作电流的要求。用公式表示为： 在选择导体时： IalImax 在选择电器时： INImax式中 Ial导体的长期允许电流 IN导体的额定电流 Imax在各种合理运行方式下最大持续工作电流 在断路器、隔离开关等电器各部分的最大允许发热温度不超过交流高压电器在长期工作时的发热GB76374 所规定的数值情况下，当这些电器使用在环境温度高于+40（但不高于+60）时，环境温度每增高1，减少额定电流1.8%；但使用在环境温度低于+40时，环境温度每降低1，增加额定电流0.5%，但其最大过负荷不得超过额定电流的20%。(2) 按热稳定条件选择导体 中压线路由于距系统较近，短路电流大且故障切除时间较长，但其上负荷电流较小，线缆选择的主要矛盾是能否承受短时短路电流的作用，即热稳定问题。因此，一般用热稳定条件来确定线缆截面。 按热稳定条件来确定线缆截面：根据导体和电器选择技术规程第2.1.6条规定，除配电装置的汇流母线以外较长导体的截面应按照经济电流密度来选择，选择后应按照长期发热来校验。根据导体和电器选择技术规程第2.3.1条规定20KV及以下回路的正常工作电流在4000A及以下时，宜选用矩形导体，在40008000A时，宜选用槽形导体。110KV及以上高压配电装置，当采用硬导体时，宜用铝合金管形导体，也可选用软导体，如钢芯铝铰线，组合导线等。3 电气设备的型式选择导体和电器选择技术规程第2.1.3条规定载流导体宜采用铝质材料。下列场所可选用铜质材料的硬导体： 持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机、变压器出线端部或采用硬铝导体穿套管有困难的。 污秽对铜腐蚀轻微，而对铝有严重腐蚀的场所。(1) 断路器按照电力工程设计手册P237高压断路器选择规定：断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于施工调试和运行维护，并经技术经济比较后确定选择断路器。(2) 隔离开关根据供配电系统P148 选择隔离开关。(3) 电压互感器依据电力工程设计手册对电压互感器配置的规定： 电压互感器的数量和配置，与主结线方式有关，并应满足测量，保护周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时，保护装置不得失压，周期点的两侧都能提取到电压。 6220KV电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器。 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。根据导体和电器选择技术规定SDGJ14-86：第10.0.1条：电压互感器应按下列技术条件选择和校验 回路电压 二次电压 二次负荷 准确度等级 继电保护及测量的要求第10.0.3条：电压互感器的型式应按下列使用条件选择：320KV屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构，也可采用树脂浇注绝缘结构的电磁式电压互感器。第10.0.7条：用于中型点直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100V，用于中性点非直接接地系统的电压互感器，其第三绕组电压应为100/3V。 根据以上原则，可选择电压互感器。(4) 电流互感器根据电力工程电气设计手册（电气一次部分）第28节： 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。 发电机和变压器的中性点，发电机和变压器的出口，桥形接线的跨条上等也应装设电流互感器。 对直接接地系统，按三相配置，对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相装配。根据以上原则可选择: 导体、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器等电气设备4.3 电气设备选择一览表 表4.1 导体选择结果电压级导体类型10KV0.4KV母线LMY(405)型硬铝母线单条竖放LMY型硬铝母线(导体尺寸及安装形式详见附录五 电气设备选择)电力电缆YJV22(395mm2)YJV22（各回线路电缆的选择详见附录五 电气设备选择）表4.2 断路器、隔离开关和熔断器选择结果电压级导体类型10KV0.4KV断路器ZN15-10/10003WE系列（各回线路断路器的选择详见附录五 电气设备选择）隔离开关GN19-10/630QP系列（各回线路隔离开关的选择详见附录五 电气设备选择）熔断器RN2-10表4.3 电流互感器和电压互感器选择结果电压级导体类型10KV0.4KV电流互感器LDZBJ1-10W1LMG-0.38（各回线路电流互感器变比的选择详见附录五 电气设备选择）电压互感器JDZ-10电气设备选择具体计算 详见 附录四5 配电装置及平面布置设计5.1 配电装置设计原则 1 根据10kV及以下变电所设计规范GB5005394第一节 型式与布置第4.1.1条 变电所的型式应根据用电负荷的状况和周围环境情况确定，并应符合下列规定：三、高层或大型民用建筑内，宜设室内变电所或组合式成套变电站；四、负荷小而分散的工业企业和大中城市的居民区，宜设独立变电所，有条件时也可设附设变电所或户外箱式变电站；第4.1.2条 带可燃性油的高压配电装置,宜装设在单独的高压配电室内。当高压开关柜的数量为6台及以下时，可与低压配电屏设置在同一房间内。第4.1.3条 不带可燃性油的高、低压配电装置和非油浸的电力变压器，可设置在同一房间内。第4.1.4条 室内变电所的每台油量为100kg及以上的三相变压器，应设在单独的变压器室内。第4.1.5条 在同一配电室内单列布置高、低压配电装置时，当高压开关柜或低压配电屏顶面有裸露带电导体时，两者之间的净距不应小于2m；第4.1.6条 有人值班的配电所，应设单独的值班室。当低压配电室兼作值班室时，低压配电室面积应适当增大。高压配电室与值班室应直通或经过通道相通，值班室应有直接通向户外或通向走道的门。第4.1.7条 变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。设于二层的配电室应设搬运设备的通道、平台或孔洞。第4.1.8条 高（低）压配电室内，宜留有适当数量配电装置的备用位置。第4.1.9条 高压配电装置的柜顶为裸母线分段时，两段母线分段处宜装设绝缘隔板，其高度不应小于0.3m。第4.1.11条 户外箱式变电站和组合式成套变电站的进出线宜采用电缆。第二节 通道与围栏第4.2.1条 室内、外配电装置的最小电气安全净距，应符合表5.1的规定。 表5.1 室内、外配电装置的最小电气安全净距（mm）符号适用范围场所额定电压（kV）0.53610无遮栏裸带电部分至地（楼）面之间室内屏前2500屏后2300250025002500室外2500270027002700有IP2X防护等级遮栏的通道净高室内1900190019001900A裸带电部分至接地部分和不同相的裸带电部分之间室内2075100125室外75200200200B距地（楼）面2500mm以下裸带电部分的遮栏防护等级为IP2X时，裸带电部分与遮护物间水平净距室内100175200225室外175300300300不同时停电检修的无遮栏裸导体之间的水平距离室内1875187519001925室外2000220022002200裸带电部分至无孔固定遮栏室内50105130155C裸带电部分至用钥匙或工具才能打开或拆卸的栅栏室内800825850875室外825950950950低压母排引出线或高压引出线的套管至屋外人行通道地面室外3650400040004000注：海拔高度超过1000m时，表中符号A项数值应按每升高100m增大1%进行修正。B、C两项数值应相应加上A项的修正值。第4.2.4条 可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距，应符合表4.2.4的规定。 表5.2 可燃油油浸变压器外廓与变压器室墙壁和门的最小净距（mm）变压器容量（kVA）10010001250及以上变压器外廓与后壁、侧壁净距变压器外廓与门净距6008008001000第4.2.6条 配电装置的长度大于6m时，其柜（屏）后通道应设两个出口，低压配电装置两个出口间的距离超过15m时，尚应增加出口。第4.2.7条 高压配电室内各种通道最小宽度，应符合表4.2.7的规定。 表5.3 高压配电室内各种通道最小宽度（mm）开关柜布置方式柜后维护通道柜前操作通道固定式手车式单排布置8001500单车长度+1200双排面对面布置8002000双车长度+900双排背对背布置10001500单车长度+1200注：固定式开关柜为靠墙布置时，柜后与墙净距应大于50mm，侧面与墙净距应大于200mm；通道宽度在建筑物的墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。第4.2.8条 当电源从柜（屏）后进线且需在柜（屏）正背后墙上另设隔离开关及其手动操动机构时，柜（屏）后通道净宽不应小于1.5m。第4.2.9条 低压配电室内成排布置的配电屏，其屏前、屏后的通道最小宽度，应符合表4.2.9的规定。 表5.4 配电屏前、后通道最小宽度（mm）型式布置方式屏前通道屏后通道固定式单排布置15001000双排面对面布置20001000双排背对背布置15001500抽屉式单排布置18001000双排面对面布置23001000双排背对背布置18001000注：当建筑物墙面遇有柱类局部凸出时，凸出部位的通道宽度可减少200mm。2 设计原则和要求 (1) 节约用地(2) 运行安全和操作巡视方便(3) 便于检修和安装(4) 节约“三材”3 型式选择配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，它是根据主结线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。按电器装设地点不同，可分为屋内和屋外；按组装方式，又可分为装配式和成套式。屋内式特点：(1) 占地面积小(2) 室内进行，不受气候影响(3) 污秽空气影响小(4) 房屋建筑投资较大屋外式特点：(1) 土建工作量和费用小，建设周期短(2) 扩建方便(3) 相邻设备之间距离大，便于带电作业(4) 占地面积大(5) 受外界环境影响，须加强绝缘(6) 不良气候对设备维修和操作有影响4 成套配电装置的特点是：(1) 电器布置在封闭或半封闭的金属外壳中，相间和对地距离可以缩小，结构紧凑(2) 电器元件已在工厂组装成一体，大大减少现成安装工作量，有利于缩短建设周期，也便于扩建和搬迁(3) 运行可靠性高，维护方便(4) 耗用钢材较多，造价较高配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，10KV的配电装置宜采用屋内式. 5 配电装置设计的基本步骤：(1) 根据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式，有无电抗器，地形、环境条件等因素选择配电装置的型式。(2) 拟定配电装置的配置图。(3) 按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照规程参考典型设计绘制图。选择配电装置的型式，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。 6 配电装置的确定10 KV配电装置采用屋内小车式配电装置。5.2 电气平面设计降压变电所主要由屋内、外配电装置、主变压器、主控制室及辅助设施等组成。总体布置应根据外界条件，依据配电装置的电压等级和型式、出线方向、出线方式和出线走廊的条件、地形情况等因素，并满足防火及环境保护要求，因地制宜进行设计。1 应在满足安全运行的前提下，尽量简化。详见6.1中 型式与布置。则 本变电站主控制室布置在10KV一侧。2 补偿电容器可和10KV屋内布置设在同一楼室内。3 端子箱、配电箱电缆沟的位置：电缆沟应位于各条母线下方，然后通向主控室，端子箱位于电缆沟旁。4 屋外配电装置要考虑道路的设置; 根据变电所总平面设计技术规定SDG6384 ：第6.2.2条：所外道路应利用已有道路或现成道路。第6.2.3条：当路基宽度小于5.5m时且道路亮端不能通过时，适当位置设置错车道。第6.2.4条：所外道路宜采用中级路面，根据施工条件可采用次高级路面。第6.3.3 条：所内路面宽度为3.5m。第6.3.4 条：所内道路转弯半径不小于7m。第6.3.8 条：巡视道路路面宽度宜为0.71.0m。附图： 10kV变电所高压侧开关站电气布置图(05) 1#变电所电气布置图(06) 2#变电所电气布置图(07)6 防雷设计变配电站的雷电过电压，主要是侵入雷电波过电压，也就是线路上的直击雷或感应雷过电压行波沿导线传导至变配电所，由于变配电所有大量的配、变电设备，侵入雷电波过电压对这些设备的绝缘构成了严重威胁。由于雷电过电压行波行至变配电所后，传输通道的特性发生了变化，最明显的变化就是电气设备的波阻抗与传输线路的波阻抗不一致，使波的行为复杂化，再由于避雷器动作前后对过电压行波产生的不同作用，更使问题变得复杂。变配电所电气设备的过电压保护一般采用阀式或金属氧化物避雷器对变配电所设备进行保护；避雷器一般安装在母线上，应尽量靠近变压器和其他设备；避雷器与所有被保护设备的电气距离均不能超过其最大允许值，若不能满足要求，则应增设避雷器。本设计进出线均采用埋地电缆，受雷击或雷电感应的可能性很小。6.1 防雷设计的原则根据高压配电装置技术规程SDJ779规定：第71条 35KV及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。第78条 变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。第80条 大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。第83条 连接的三绕组变压器的10kV绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。第85条 变电站310KV配电装置，应在每相母线和每路架空线上装设阀型避雷器。雷电侵入波保护：保护间隙与被保护绝缘并联，且前者的击穿电压要比后者为低，当过电压波袭来时，保护间隙先击穿，使过电压波寸有幅值限制到等于保护间隙的击穿电压值。6.2 防雷设计结果避雷器选择结果：在10KV侧母线上装设 Y5WZ-12.7/45型氧化锌避雷器。防雷设计相关计算 详见 附录六附图： 10kV变电所高压侧开关站防雷平面图（08） 1# 2#变电所防雷平面图（09）7 变压器保护7.1 继电保护概述7.1.1 继电保护在供配电系统中的作用 根据供配电系统(雍静主编.机械工业出版社) 第六章(1) 当被保护设备或线路发生故障时，保护装置迅速动作，有选择性地将故障元件与电源切开，以减轻故障危害，防止事故蔓延，保证其他部分迅速恢复正常生产。 (2) 当线路及设备出现不正常运行状态时，保护装置发出信号、减负荷或跳闸。保护装置是供配电系统自动化的重要组成部分，是保证系统可靠运行的主要措施之一。7.1.2 供配电系统对保护装置的要求根据中华人民共和国水利电力部继电保护和安全自动装置技术规程 SDJ683对保护装置有如下要求：第2.1.2条 继电保护装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。(1) 可靠性：是指保护该动作时应可靠动作，不该动作时继电保护装置不动作。可靠四性的前提，在拟制、配置和维护保护装置时，都必须满足可靠性的要求。为保证可靠性，宜选用可能的最简单的保护方式，应采用由可靠的元件和尽可能简单的回路构成的性能良好的装置，并应采取必要的检测、闭锁和双重化等措施。此外，保护装置还应便于整定、调试和运行维护。(2) 选择性：是指首先由故障设备或线路的保护切除故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时，应由相邻设备或线路的保护切除故障。为保证选择性，对相邻设备和线路有配合要求的保护和同一保护内的两个元件，其灵敏性与动作时间均应相互配合。当重合于故障，或在非全相运行期间全相又发生故障时，线路保护应保证选择性，在重合闸后加速的时间内以及单相重合闸过程中，发生区外故障时，允许被加速线路保护无选择性。在某些条件下，必须加速切除短路时，可使保护装置无选择性动作，但必须采取补救措施。(3) 灵敏性：是指在被保护设备或线路范围内故障时，保护装置应具备必要的灵敏系数。灵敏系数应根据不利运行方式和不利的故障类型计算。(4) 速动性：是指保护装置应尽快的切除短路故障，其目的是提高系统的稳定性，限制故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。7.1.3 选择保护装置的基本原则根据继电保护和安全自动装置技术规程SDJ683对继电保护有如下要求：第1.0.1条 继电保护和安全自动装置应符合可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求。当确定其配置方案时，应考虑以下几个方面：(1) 电力设备和电力网的结构特点和运行特点；(2) 故障出现的概率和可能造成的结果；(3) 电力系统的近期发展情况；(4) 经济上的合理性；(5) 国内和国外的成熟经验。7.1.4 继电保护设计的主要内容(1) 选择保护方式(2) 分析系统运行方式，考虑多种情况(3) 对短路点电流的计算(4) 整定计算：变压器保护整定计算。7.2 变压器保护配置1 保护配置根据电力工程电气设计手册电气部分二次部分，第294节：变压器一般装设下列继电保护：(1) 反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。(2) 相间短路保护。(3) 后备保护，对由于外部相间短路引起的变压器过流，可采用复合电压启动用的过电流保护，它适用于降压变压器，保护装置的整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。(4) 过负荷保护，对多绕组变压器，保护装置应能够反应备用侧过负荷的情况，过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。2 配置结果：(1) 瓦斯保护(2) 相间短路保护(3) 单相短路保护。(4) 过负荷保护：动作于信号7