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. . 毕 业 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 届 次 学生姓名 学 号 指导教师 二xx年六月六日目 录摘 要.IABSTRACT .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.38ContentsAbstract .I1.Area residents lighting calculations chap. .11.1 Calculation of illumination and lighting equipment layout .12.Electrical wiring design.12.1 main connection wiring. .22.2 select main electrical wiring .33.Select of the main transformer . .43.1 Load Calculation.53.2 Main Transformer Type Selection . .54 .short-circuit current calculation .64.1 Purpose and short circuit calculation.65 Device Select .105.1 General principles and basic requirements . .115.2 high voltage circuit breaker selection .135.2.1 breaker selected specific technical conditions . .135.2.2 Selection and verification breaker.145.3 disconnector.145.4 Current Transformer Select .165.5 voltage transformer selection and calculation 185.6 bus voltage levels. .226. protection configuration.246.1 substation bus protection configuration .256.2 substation main transformer protection configuration. .267. Lightning Protection .267.1Select arrester .267.2 substation into the line protection .277.3 lightning rod configurations 297.4 Design of grounding 318. reactive power compensation device.328.1 Overview. .338.2Determine compensation device .338.3 compensating device capacity selection .349 .general layout and electrical distribution equipment.349.1 Distribution device must meet the following basic requirements .349.2 Distribution Equipment.349.3 Outdoor Power Distribution Equipment Type and Application .359.4 Distribution Equipment359.5 10KV High Voltage Switchgear Select .369.6 Electric general layout 369.7Conclusion.37Acknowledgements. .38I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IIShandong Agricultural University, South Campus residential electrical designAbstract The specification 10KV quarters distribution and substation design, for example, discusses the whole process of power system engineering section quarters distribution and substation electrical design (one part). Through the substation main wiring design, wiring electricity station design, short-circuit current calculations to determine the electrical equipment dynamic and thermal stability test, the main electrical equipment models and parameters, operating mode analysis, design of lightning protection and over-voltage protection devices, electrical distribution equipment for general plan and section design and reactive power compensation program design, lighting and residential tenants for power distribution design, detail completed power projects have major design section.Subject to the limitations of the specific requirements and design time of graduation, this graduation only for residential tenants lighting and electrical substation part time to do a more detailed theoretical design, but it did not involve secondary electrical part, which needs to be in future study and work study.Keywords: lighting；Short circuit currents; Moving stability；Thermal stability; Over-voltage protection devices; reactive power compensation; protection lighting1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12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152.711BV 导线BV,2.5米62.512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 C1S(1%)cosntipK（3.1）式中 某电压等级的计算负荷CS 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） 。tK 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。cosP1、0.38KV 负荷计算63004100 81003000 ;3000203020PKWKWKWKWPPPKWKWKW3.2 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%3.02NSMVA1600KVA，可满足负荷需求。63.2.3 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。74 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 AocS0.35/km确定基准值，取，=，100dSMVA1dU1cU10.5k V220.4 kVdcUUd1d1S1005.50 kA3U3 10.5dId2d2S100144 kA3U30.4dI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： *1X =S10/ 60000.167docSb）架空线路电抗标幺值：00.35/kmXd2022c1S1000.35 61.905U10.5XX l c）电力变压器的电抗标幺值：查表得，%5KU3%5 100 1600kV A5.0100100 1600kV AKdNUSXS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-1X= X + Xb）三相短路电流周期分量有效值： 31115.50 kA2.654 kA2.072dKKIIXc）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 33312.654 kAKIIId）三相短路冲击电流及其有效值： 332.552.552.6546.7677kA shiI 331.511.51 2.6544.01 kAshIIe）三相短路容量： 311100MV A48.26MV A2.072dKKXssf）两相短路电流的有效值： 233311222.6542.298kAKKIIKA（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：123425.0/ /0.167 1.9054.5722KXXXXXb）三相短路电流周期分量有效值： 3222144 kA31.496 kA4.572dKKIIXc）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333231.496 kAKIIId）三相短路冲击电流及其有效值： 331.841.84 31.49657.953kAshiI 331.091.09 31.49634.33kAshIIe）三相短路容量：10 322100MV A21.87MV A4.572dKKXssf）两相短路电流的有效值： 2333222231.49627.276 kAKKIIKA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：30.167+1.905=2.072*12K-X= X + X b）三相短路电流周期分量有效值： 31335.50 kA2.654 kA2.072dKKIIX c）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 33332.654kAKIIId）三相短路冲击电流及其有效值： 332.552.55 2.6546.7677 kA shiI 331.511.51 2.6544.0 kAshIIe）三相短路容量： 333100MV A48.26MV A2.072dKKXssf）两相短路电流的有效值： 23333232.6542.298 kA2KKIIKA（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：1112340.167 1.90557.072KXXXX b）三相短路电流周期分量有效值： 3244144kA20.36kA7.072dKKIIXc）三相短路次暂态电流和稳态电流有效值： 333420.36 kAKIIId）三相短路冲击电流及其有效值： 331.841.84 20.3637.46kAshiI 331.091.09 20.3622.19kAshII e）三相短路容量：(3)4(4)100MVA14.14 MVA7.072dKKSSX f）两相短路电流的有效值： 23443320.36kA17.63 kA22KKII5 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 UNNSU (5.1)NSNUU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1.15NU实际电网运行的一般不超过。NSU1.1NU2）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0Q应不小于该回路的最大持续工作电流。eImaxgI即 (5.2)maxgeII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 max1.05geII（为电器额定电流） 。Ie (5.3)max1.053NgNSIU3）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)0alalealII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040。253、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)2tkI tQ上式中：短路电流的热效应（）Qk2KA S13t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（）tI2KA St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)shesiishesII上式中: ,短路冲击电流幅值及其有效值esiesI ,-厂家给出的动稳定电流的幅值和有效值shishI5.2 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。maxgI3)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PtIPtNbrIINbrINbrII选择，为短路电流值。I4)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NclI路电流最大冲击电流值shi (5.7)NclshIi5)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： NSNUU10NUKV2）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 max2geII14即： KAmax1.05 3.020.17410.53gI3）按开断电流选择： 即3.48NbrIIKA3.48NbrIKA4）按短路关合电流选择： 即8.874NclshiiKA8.874NcliKA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 0.07skprbr = + 1.50.071.57tttS2tKI tQ222/2( 10)36.212 29kkkttktIIISQKA22t31.5 31.5 32976.75 I tKA S即满足要求2tkI tQ6）校验动稳定： esshii满足要求es1008.874kAAiK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： NNSUU0.38NUKV2）额定电流选择： maxegII即：max1.05 3.024.820.383gIKA3）按开断电流选择： 即28.92NbrIIKA28.92NbrIKA4）按短路关合电流选择： 即根据以上数据73.746NclshiiKA73.746NcliKA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 0.06s2tkI tQkprbr = + 1.50.061.56tttS15 222/2( 10)73.69721kkkttktIIIQKA S2t25 25 42500I t KA S即 满足要求。2tKI tQ6）检验动稳定： shesii 满足要求。17.638100esKAKAi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.maxI3）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： NSNUU10NSUKV2）考虑到电源进线发生故障，所以相应回路的 gmax=2eII即： max2 3.020.33210.53gIKA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 2tKI tQ 满足要求36.229 KQ KA S2t20 20 41600 I tKA S2tkI tQ4）校验动稳定： shesii 13.55shiKA100esiKA16即： 满足要求shesii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： NSNUU0.38NSUKV2）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shesii应回路的 gmaxe=1.05II即：max1.05 3.024.820.383gIKA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 2tkI tQ 236.229KQKA S22t20 20 41600I tKA S满足要求2tkI tQ4）校验动稳定： shesii 36.86shiKA100esiKA即： 满足要求shesii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( )fyjdcZUUUU式中：测量仪表电流线圈电阻yU 继电器电阻jU 连接导线电阻dU 接触电阻一般取 0.1cU 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eewUUgmaxeII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：1eIKr (5.11)221()KreK II t zQd7)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12eIdk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 d2esI ki5.4.2 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181）额定电流： gmax433.020.22110.53eIIKA2）额定电压： NSNUU10NSUKV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 236.229kQKA S22rel( )(7520.2)55kA SIK即: 满足要求2rel( )kk IQ4）动稳定校验： 220.2 15042.42eesI KKA 14.034esiKA即： 满足要求ees2esI Ki2、 0.38KV 侧电流互感器 LZZBJ9-0.5A3G1）额定电压选择：, NNSUU0.38NSUKV2）额定电流选择： 即：maxgeIIgmax4/33.026.120.383eIIKA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： 273.697kSQKA222rel( )(65 0.6)1521k IKA S即 满足要求2rel( )kk IQ4）动稳定校验： ees220.6 10084.84I KKA 17.638esiKA即： 满足要求。ees2I K5.5 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果的大小和相位有误差，而电压互感器的误差与负荷有关，所以用一台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量，通常额定容量是指对应于最高准确级的容量。2、按一次回路电压选择为了保证电压互感器安全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应在 范围内变动，即应满足：1.1 0.9Ue (5.13)e11e11.10.9UUU3、按二次回路电压选择电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求，电压互感器二次侧额定电压可按下表选择,如表 5.1表表 5.15.1 电压互感器型号选择表电压互感器型号选择表接 线 型 式电网电压（KV）型 式二次绕组电压（V）接成开口三角形辅助绕组电压 IV一台 PT 不完全接线3-35单相式100无此绕组110J-500J单相式100/31003-60单相式100/3100/3Yo/ Yo/ Yo3-15三相五柱100100/3（相）4、电压互感器及型式的选择电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择，在 635KV 屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110220KV 配电装置中一般采用半级式电磁式电压互感器。220KV 及以上配电装置，当容量和准确级满足要求时，一般采用电容式电压互感器。5、按容量的选择互感器的额定二次容量（对应于所要求的准确级） ，Se2 应不小于互感器的二次负荷S2，即： (5.14)22eSS (5.15)2200()()SPQ 仪表的有功功率和无功功率00PQ5.5.2 电压互感器选择电压互感器选择1、10KV 侧电压互感器表表 5.25.2 10KV10KV 电压互感器参数表电压互感器参数表20型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电 容 量载 波一次绕组二次绕组剩余电压绕组0.5 级1 级高压电容中压电容耦 合电 容YDR-1010000/3380/3100150VA300VA12.550105.6 各级电压母线的选择各级电压母线的选择5.6.1 裸导体选择的具体技术条件裸导体选择的具体技术条件1）型式：载流导体一般采用铝质材料。对于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，或采用硬铝导体穿墙套管有困难时，以及对铝有较严重的腐蚀场所，可选用铜质材料的硬导体。回路正常工作电流在 40008000A 时，一般选用槽型导体。10KV 及以上高压配电装置，一般采用软导线。2）按长期发热允许电流选择导线截面 S (5.16)maxalIK I式中：相应于某一母线布置方式和环境温度为+25时的导体长期允许载流量；alI 温度修正系数；K为导体在回路的长期持续工作电流maxI3）电晕电压效验电晕放电引起电能损耗和无线电子干扰，对于 10KV 及以上的各种规格导体，应按晴天不出现电晕的条件效验，使导体的临界电晕电压大于最高工作电压。 (5.17)crmaxUU式中，为临界电晕线电压有效值。crU4）热稳定校验：裸导体热稳定校验公式为：（mm） (5.18)minKfQ KSSC式中：根据热稳定决定的导体最小允许载截面（mm）minS热稳定系数C 21短路电流的热效应KQ 2()KA S 集肤效应系数fK 5.6.2 母线的选择计算母线的选择计算1、10KV 侧母线的选择1）按最大负荷持续工作电流选择： max2 3.020.33210.53gIKA按以上计算选择和设计任务要求可选择 YJV-10KV 型钢芯铝绞线，最高允许温度为70，长期允许载流量为 500A，基准环境温度为+25，外径为 d=120mm。,考虑到环境温度的修正系数：070340.8947025yKy25C500 0.894447KIaAIgmaxo2）热稳定校验KAS222/2( 10)36.22912kkkttKtIIIQ运行时导体最高温度： max200()()34(7034)(262/310)(2662/310)59.07gyyII查表得 满足短路时发热的最小导体截面91C fK1min66.2KfQ KSSC2mm上式中：小于所选导体截面 ,由以上数据表明，选择 YJV-10KV 型钢芯铝绞线min S能满足要求2、0.38kv 母线选择1）按最大负荷持续工作电流选择：max1.05 3.024.8170.383gIKA按以上计算选择和设计任务要求可选择 4x(TMY-120x6)最高允许温度为 70，长期允许载流量为 6000A，基准环境温度为+25，外径为 d=120mm 。22070340.8947025yKym25Cax6000 0.894 5364 KIagAIo满足长期负荷发热的要求。2)热稳定校验： KAS222/273.69( 10)271kkkttKtIIIQ运行时导体最高温度：查表得 C=90 max200347034433/ 48662.5(56(3)gyyII满足短路时发热的最小导体截面fK1 mm 小于所选导体截面,能满足要求min95.44521KfQ KSSC3)动稳定校验相间距 a=0.25m冲击电流 ies=36.473KA 单位长度上的相间电动力:7211.73 10()xshfiNa7211.73 10364731920.554/0.25NM 按弯矩 N/M22920.554 1.2132.561010xf LM22350.008 0.125()2.08 1066bhWm55132.5663.73 102.08 10phMPAW对于硬铝,满足要求670 10phalpa满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩 max10alphWLf23 6510 70 102.08 103.98920.554m而L=1.2m3.98m满足求。由以上计算表明，选择 1258mm 的单条矩形铝导体能满足要求5.6.3 引接线的选择计算引接线的选择计算1、10KV 引接线选择1）按经济电流密度选择：由于小时/每年,所以取 max4800T2 0.8/Jmmmax1.05 3.020.18310.53gIKA2/187/0.8228.75SIgmax Jmm按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBGJ-185 型钢芯铝绞线，最高允许温度为70，长期允许载流量为 385A，基准环境温度为+25，外径为 d=19mm ，其中钢芯外径 7.5mm。2）热稳定校验:222/22( 10)36.22912kkkttKtIIIQKA S运行时导体最高温度： max200347034 137 /38538.6(33(9)gyyII查表得 C =99 Kf=1 满足短路时发热的最小导体截面2min60.7KfQ KSSmmC 小于所选导体截面,由以上数据表明，选择 LHBGJ-185 型钢芯铝绞线能满足要求minS2、0.38KV 引接线选择1）按经济电流密度选择：由于年最大负荷利用小时数小时，所以取 max4800T20.8/Jmmmax1.05 3.024.8180.383gIKA即： 2max/4818/0.86022.3jgSIJmm24按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBJ-6500 型钢芯铝合金绞线，最高允许温度为 70，长期允许载流量为 5000A，基准环境温度为+25，外径为 d=95mm .2）热稳定校验：222/22( 10)73.69712kkkttKtIIIQKA运行时导体最高温度：max2003470344818/ 70947.)(7()44gyyII查表得 96C 1fK 满足短路时发热的最小导体截面2min88.56500fkK QSSmmC由以上数据表明，选择 LHBGJQ-6500 型钢芯铝绞线能满足要求动稳定校验：相间距 a=0.25m 冲击电流 ies= 36.473KA 单位长度上的相间电动力:7211.73 10()xshfiNa 7211.73 10364731920.554/0.25NM 按弯矩 22350.01 0.1()3.33 1033bhWm22920.554 1.2132.56/1010xf LMN M55132.5639.807 103.33 10phMPAW对于硬铝,满足要求670 10phalpa满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩max10alphWLf6510 70 103.33 105.03920.554m而 L=1.2m5.03m 满足要求。25由以上计算表明，选两条 的两条矩形铝导体平放布置,满足要求。2100 10mm6 继电保护配置继电保护配置继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障，在此设计变电所继电保护结合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性，可靠性、快速性、灵敏性、运用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电所综合自动化水平。6.1 变电所母线保护配置变电所母线保护配置1、10KV 线路保护：1)10kV 线路保护：采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。 2)10kV 电容器保护：采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。 3)10kV 母线装设小电流接地选线装置6.2 变电所主变保护的配置变电所主变保护的配置电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，而本次所设计的变电所是 10kv 降压变电所，如果不保证变压器的正常运行，将会导致全所停电，影响变电所供电可靠性。6.2.1 主变压器的主保护主变压器的主保护1、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。2、差动保护对变压器绕组和引出线上发生故障，以及发生匝间短路时，其保护瞬时动作，跳开各侧电源断路器。6.2.2 主变压器的后备保护主变压器的后备保护1、过流保护为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，所以需装设过电流保护。2、过负荷保护变压器的过负荷电流，只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且双绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。3、变压器的零序过流保护对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一26套用于中性点不接地运行方式。7 防雷接地防雷接地变电所是电力系统的中心环节，是电能供应的来源，一旦发生雷击事故，将造成大面积的停电，而且电气设备的内绝缘会受到损坏，绝大多数不能自行恢复会严重影响国民经济和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保证电气设备的安全运行。变电所的雷害来自两个方面，一是雷直击变电所，二是雷击输电线路后产生的雷电波沿线路向变电所侵入，对直击雷的保护，一般采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器，以限制侵入变电所的雷电波的幅值，防止设备上的过电压不超过其中击耐压值，同时在距变电所适当距离内装设可靠的进线保护。避雷针的作用：将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地，从而保护设备，避雷针必须高于被保护物体，可根据不同情况或装设在配电构架上，或独立装设，避雷线主要用于保护线路，一般不用于保护变电所。避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备，它实质是一个放电器，与被保护的电气设备并联，当作用电压超过一定幅值时，避雷器先放电，限制了过电压，保护了其它电气设备。7.1 避雷器的选择避雷器的选择7.1.1 避雷器的配置原则避雷器的配置原则1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器。2）旁路母线上是否应装设避雷器，应在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。3）220KV 以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并尽可能靠近设备本体。4）220KV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。5）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。7.1.2 避雷器选择技术条件1、型式：选择避雷器型式时，应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点，按下表选择如表 7.1:表表 7.1.17.1.1 避雷器型号选择表避雷器型号选择表型号型式应用范围FS配电用普通阀型10KV 以下配电系统、电缆终端盒FZ电站用普通阀型3-220KV 发电厂、变电所配电装置FCZ电站用磁吹阀型1、 330KV 及需要限制操作的 220KV 以及27以下配电2、 某些变压器中性点FCD旋转电机用磁吹阀型用于旋转电机、屋内型号含义： F阀型避雷器； S配电所用；Z发电厂、变电所用； C磁吹；D旋转电机用；J中性点直接接地2、额定电压：避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。NU3.校验项目：（1）灭弧电压 (7.1)mhdmUC U接地系数，对于非直接接地，20KV 及以下，35KV 及以上；对dC 1.1dC 1.0dC 直接接地。 最高工作允许电压，为电网额定电压的 1.15 倍。0.8dC mU （2）工频放电电压下限值： (7.2)0xggfxUk U式中：内部过电压允许计算倍数，对非直接接地 63KV 及以下；110KV 及0k 04k 以下3.5；对直接接地 110220KV，3。0k 0k 设备最高运行相电压（KV） 。xgU上限值： (7.3)1.2gfsgfxUU（3）避雷器的残压，指波形为 8/20的一定幅值的冲击电流通过避雷器时，在阀片s上产生的电压峰值。我国标准规定：220KV 及以下避雷器冲击电流幅值为 5KA。 (7.4)bcbhmhUk U式中：避雷器的保护比，FZ 型，FCZ 型。bhk2.32.35bhk1.862bhk 灭弧电压的幅值。mhU（4）避雷器冲击放电电压上限值 (7.5)bcchfdUU7.1.3 避雷器的选择和校验避雷器的选择和校验1、10KV 母线侧避雷器的选择和校验（1）型式选择 根据设计规定选用 FZ 系列普通阀式避雷器。（2）额定电压的选择：2810NNSUUKV （3）灭弧电压校验 最高工作允许电压1.151.15 1011.5mNUUKV直接接地：，满足要求。0.8 11.59.2mhdmUC UKV 选择 FZ10 型普通阀式避雷器.表表 7.1.27.1.2 10KV10KV 型普通阀式避雷器参数表型普通阀式避雷器参数表工频放电电压有效值（KV）型号额定电压（KV）灭弧电压有效值（KV）不小于不大于冲击放电电 峰值（1.5/20）不大s于（KV）s20/8冲击残压不大于（KV）FZ101012.6155314375415（4）工频放电电压校验下限值：011.5319.923gfxxgUk UKV 上限值：1.21.2 11.9223.931.4gfsgfxUUKVKV所以上、下限值均满足要求。（5）残压校验 ，满足要求。2.3529.230.5841.5bcbhmhUk UKVKV（6）冲击放电电压校验 满足要求。33.637.5chfdbcUUKVKV故所选 FZ10 型普通阀式避雷器合格。7.1.4 0.38KV 侧避雷器的选择和校验侧避雷器的选择和校验（1）型式选择 根据设计规定选用 FZ 系列磁吹阀式避雷器。（2）额定电压的选择：0.38NNSUUKV因此，选择 FZ0.38 型磁吹阀式避雷器如表 7.1.3表表 7.1.3 FZ0.38 型普通阀式避雷器参数表型普通阀式避雷器参数表工频放电电压有效值（KV）型号额定电压（KV）灭弧电压有效值（KV）不小于不大于冲击放电电压峰值（1.5/20）不大s于（KV）s20/8冲击残压不大于（KV）29FZ0.380.380.410.600.851.121.22（3）灭弧电压校验 最高工作允许电压1.151.15 0.380.437mNUUKV直接接地：满足要求。0.8 0.4370.3496mhdmUC UKV（4）工频放电电压校验 下限值00.349630.6063gfxxgUk UKV 上限值： 1.21.2 0.6060.72720.85gfsgfxUUKVKV所以上、下限值均满足要求。（5）残压校验满足要求。2.3520.34961.1621.22bcbhmhUk UKVKV（6）冲击放电电压校验 ，满足要求。1.121.22chfdbcUUKVKV故所选 FZ0.38 型磁吹阀式避雷器合格。7.2 变电所的进线段保护变电所的进线段保护为使避雷器可靠的保护变压器，还必须设法限制侵入波陡度和流过避雷器的冲击电流幅值。因为避雷器的残压与雷电流的大小有关，过大的雷电流致使过高，而且阀片RU通流能力有限，雷电流若超过阀片的通断能力，避雷器就会坏。因此，还必须增加辅助保护措施配合避雷器共同保护变压器，这一辅助措施就是进线段。如果线路没有进线段保护，雷直击变电所附近导线时，流过避雷器的雷电流幅值和陡度是有可能超过容许值的。因此，为了限制侵入波的陡度和幅值，使避雷器可靠动作，变电所必须有一段进线段保护。本设计中采用的是在进线进线 12km 范围内装设避雷器。其原理接线图见下图 7.2 所示：图图 7.2 变电所进线段的保护接线变电所进线段的保护接线307.3 避雷针的配置避雷针的配置7.3.1 避雷针位置的确定避雷针位置的确定首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求1、电压 110KV 及以上的配电装置，一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上，但在土壤电阻率大于的地区，宜装设独立的避雷针。1000m2、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置，其工频接地电阻不超过10m3、35KV 及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。4、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，因为门形架距变压器较近，装设避雷针后，构架的集中接地装置，距变压器金属外壳接地点在址中距离很难达到不小于 15m 的要求。初步确定避雷针的安装位置后，再根据下列公式进行计算，校验是否在保护范围之中。7.4 接地装置的设计接地装置的设计接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连，使该物体或节点与大地保持等电位，埋入地中的金属接地体称为接地装置。7.4.1 设计原则设计原则 1、由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大，在接地设计中要满足电力行业标准 DL/T621-1997交流电气装置的接地中 R2000/I 是非常困难的。现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达到 0.5，而是允许放宽到5，但这不是说一般情况下，接地电阻都可以采用 5，接地电阻放宽是有附加条件的，即：防止转移电位引起的危害，应采取各种隔离措施; 考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，3-10kV 避雷器不应动作或动作后不应损坏; 应采取均压措施，并验算接触电位差和跨步电位差是否满足要求, 施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。2、在接地故障电流较大的情况下，为了满足以上几点要求，还是得把接地电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是 0.5，也不是 5，而应根据工程的具体条件，在满足附加条件要求的情况下，不超过 5 都是合格的。7.4.2 接地网型式选择及优劣分析接地网型式选择及优劣分析220kv 及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为 5m-8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置 2.5m-3m 的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定，没有辅助的计算程序和对计算结果进行分析，设计简单而粗略。因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分的 3-4 倍，因此，地网边缘部分的电场强度比中心部分高，电位梯度较大，整个地网的电位分布不均匀。31接地钢材用量多，经济性差。在 220kV 及以下的变电工程中采用长孔网或方孔网，因为入地故障电流相对较小，地网面积不大，缺点不太突出。而在 500kV 变电站采用，上述缺点的表现会十分明显，建议 500kV 变电站不采用长孔或方孔地网。7.4.3 降低接地网电阻的措施降低接地网电阻的措施1、利用地质钻孔埋设长接地极根据接地理论分析，接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效果，可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。如果用打深井来装设长接地极，则施工费很高，如利用地质勘察钻孔埋设长接地极，施工费将大大节省。但需注意：利用地网边缘的地质钻孔，间距不小于接地极长的两倍；钻孔要伸入地下含水层方可利用，工程中我们曾经进行过实测，未插入到含水层的长接地极降阻效果差。2、使用降阻剂 在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂，无论是变电还是发电工程例子都很多。20 世纪的 70 年代到 80 年代，使用较多的是膨润土降阻剂和碳基类降阻剂。据了解，多个使用降阻剂的工程，接地完工后测量接地电阻情况都不错，但由于缺乏长期的跟踪监测，对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂，降阻效果不能持久，对接地网造成腐蚀，引起各地对降阻剂使用意见分岐。 3、利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地。当变电站附近有低土壤电阻率区（水塘、水田、水洼地） ，可以敷设辅助接地网与所内主接地网连接，这种方式叫引外接地。这也是降低接地电阻的有效措施。4. 扩大接地网面积 我们知道，在均匀分布的土壤电阻率条件下，接地电阻与接地网面积的平方成反比，接地网面积增大，则接地电阻减小，因此，利用扩大接地网面积来降低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。7.4.4 接地刀闸的选择与校验接地刀闸的选择与校验1、10KV 侧接地刀闸的选择：根据系统电压可以选择 JW2-10 型接地刀闸。表表 7.4 JW2-10 型接地刀闸参数表型接地刀闸参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压长期通流能力 (A)全波（8/20）s全波冲击对地耐压（KV）动稳定电流峰值(kA)热稳定电流2S(kA)2 JW2-1010KV 12610030.5104校验热稳定: 2tKI tQ32 36.229KQKA S 2t4 4 232KA SI t 则所以满足要求2tKI tQ校验动稳定： 14.034esiKA10shiKA则所以满足要求esshii可见所选的 型接地刀闸能够满足要求。2 10JW2、0.38KV 侧接地刀闸的选择：根据系统电压可以选择 型接地刀闸。0.38JW 表表 7.6 JW2-0.35 型接地刀闸参数表型接地刀闸参数表型号额定电压Ue(kV)最高工作电压长期通流能力 (A)全波（8/20）全波冲击s对地耐压（KV）动稳定电流峰值(kA)热稳定电流2S(kA)2 JW-0.380.38KV0.4KV52校验热稳定: 2tKI tQ 73.697KQKA S 2t2 2 28KAI tS 则所以满足要求2tKI tQ校验动稳定：esshii满足要求1.385esiKAKA可见所选的型接地刀闸能够满足要求。0.38JWKV8 无功补偿装置的选择无功补偿装置的选择8.1 概述概述无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。据统计，电33力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的 50-100%。另外电力系统中的无功功率损耗也很大，在变压器内和输电线路上所消耗掉的总无功功率可达用户消耗的总无功功率的 75%和 25%。因此，需要由系统中各类无功电源供给的无功功率为总有功功率的 1-2 倍。由无功功率的静态特性可知，无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关系更为密切，从根本上来说，要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电源。无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力，电网电能损失增大，故需要无功补偿。有功功率必须由发电厂送至负荷点，而无功功率则不宜由输电线路远距离输送，这有以下原因：1）电压降增加，使电压控制复杂化；2）由于加大电流而增加损失，使输电费用增加；3）由于加大电流，使变压器、架空线路和电缆等电气设备和导体的热容量不能充分利用。所以，现代电力系统中的无功电源和无功负荷都在各级电压电网中的变电所和用户处逐级补偿，就地平衡，我国现行规程规定，以 35 千伏及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数不得低于 0.90。8.2 补偿装置的确定补偿装置的确定1）同步调相机：同步调相机在额定电压5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压，在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高（）或导线截面小的线路，由于 PR/V 分量的比0.95cos重大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为 35KV 或10KV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的配电线路上。3）静电补偿器补偿装置：它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器，与同步调机相相比较，运行维护简单，功率损耗小，但相对串联电容及并联电容补偿装置，其造价高维护较复杂，一般适用以较高的电压等级 500KV 变电所中。4）并联电容器补偿装置：并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有投资省，34装设地点不受自然条件限制，运行简便可靠等优点，故一般首先考虑装设并联电容器。由于它没有旋转部件，维护也较方便，为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除。由于本次设计的变电所为 10KV 降压变电站，以补偿的角度来选择，以上四种均能满足要求，但是在经济和检修方面来考虑，首先选择并联和串联补偿装置。而原始资料可知，补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以选择并联补偿装置。8.3 补偿装置容量的选择补偿装置容量的选择将 由 0.85 提高到 0.9 所需要的补偿容量（由无功功率补偿率表查得无功功率补偿率cos=0.18）为：Cq0.25 1600400KVARCQ 采用 BGF2001W 型苯甲基硅油纸、薄膜复合并联电容器。其主要技术数据见表 8.1所示：表表 8.1 BGF2001W 技术数据技术数据外形尺寸（）标称容量（Kvar）标称电容（）F频率（HZ）相数长宽高重量（）0.382005.7850137512255025电容器的个数为： ，所以采用 4 个电容器并联。8004200cQnq9 电气总平面布置及配电装置的选择电气总平面布置及配电装置的选择配电装置是变电所的重要组成部分。它是按主接线的要