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（电气2011级）专业模块课程设计题目：某冶金机械修造厂总降压变电所及高压配电系统设计 学院：嘉兴学院机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：电气11学号：201133495208姓名：张红旋 指导教师：张今朝孙红贵教务处制 2014年7月4日33摘 要 随着我国国民经济的飞速发展，工业对电力的需求也越来越迫切。随着中国工业规模的不断扩大，对电力供应的安全性、可靠性提出了更高的要求，因此电力系统与用户直接关联的供电系统尤为重要。作为供电系统的主要组成部分，电气设备的质量及其性能的先进性是决定供电系统安全可靠运行的前提条件之一。本设计根据该冶金机械厂的相关资料和实际情况，对该厂的总降压变电所和高压供电系统进行设计。本设计首先根据工厂提供的资料对工厂的负荷情况进行了计算，根据负荷情况对变压器的容量和台数进行了选择。该厂电源由某变电所以35kV双回路架空线引出，本设计选择在该厂设立总降压变电所先将电压降为厂区供电电压10kV，在由各车间变电所降为负荷所需电压。为保证供电系统的可靠性，总降压变电所采用单母线分段式接线方式，厂区供电系统采用放射式接线方式。通过计算，本设计对各变电所的主要电气设备、电缆和母线进行了选择和校验，对一次侧主要设备进行了继电保护整定，对避雷和接地装置进行了选择。关键词：变电所；供电系统；电气设备;主接线目录摘 要2目录31绪论51.1工厂供电的背景51.2工厂供电的意义与要求51.3工厂供电设计的原则61.4设计的具体步骤61.5工厂原始资料72负荷计算与无功功率计算及补偿821 负荷计算82.1.1负荷计算的意义82.1.2按需要系数法确定车间计算负荷822无功电流计算及补偿103变压器的选择与主接线方案的设计1231 变电所所址选择的要求123.2变电所形式的选择133.3变压器的选择143.4变电所主接线方案的设计原则与要求154短路电流的计算174.1短路电流计算的目的174.2短路电流计算方法与步骤174.3短路电流的计算195 一次设备的选择与校验225.1电气设备选择与校验的条件225.2电气设备选择225.2.2 隔离开关的选择245.2.3 高压熔断器选择256变电所高、低压线路的选择286.1电缆、母线的选择287防雷保护与接地装置297.1防雷保护与设计297.2接地装置298继电保护选择与整定308.1 35kV电力线路保护308.2 6kv线路的保护319结论319.1心得与体会3110参考文献321绪论1.1工厂供电的背景 从十九世纪七十年代开始，人类开始了以电能的广泛使用为显著特点的第二次工业革命。这个时期的电力工业和电器制造业迅速发展起来，同时为社会创造了巨大的社会财富，也极大地提高了人们的生活水平，更为以后电子计算机的问世奠定了基础。1831年，法拉第发现了电磁感应定律，它揭示了电、磁现象之间的相互联系，为以后发电机的发明、电能的大规模生产和传输以及电能的广泛应用提供了重要理论基础。随着电能在社会各个方面的广泛应用，人类社会从此进入了电气化时代，电能成为主要的能源，并极大地促进了社会生产力的发展。1.2工厂供电的意义与要求 电能不仅是人们生活的能源，更重要的是工业生产的主要能源和动力。电能容易从其他一次能源中获得，也容易转化为工业生产中的电能、动能，而且使用方便灵活。电能的输送和分配简单经济是电能的又一优点，通过导线可以直接把电能引至负荷，不像蒸汽机、内燃机那样笨重，更避免了一次能源费时耗力的运输。当代工厂里应用的信息技术、生产自动化技术和其他高新技术无一不是建立在电能应用的基础之上的。因此，电能在当代工业生产有着及其广泛的应用，是工业生产中不可替代的能源。 在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。 在工厂中，供电系统起着至关重要的作用。要保证工厂内的正常生活生产秩序、保证人民群众财产，就要有一个可靠稳定的供电系统。一个优质的工厂供电系统必须达到以下基本要求： （1）安全 电能在供应、分配和使用中，要保证输电线路的安全性，设计合理的供电系统，不能够因为供电系统出现人身伤亡事故和设备事故； （2）可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。对于一些要求连续不间断供电的企业，可靠性是第一位的。对于一些负荷，如果由于电力系统故障供电系统突然中断，可能会造成重大设备损坏、大量产品报废很严重的经济财产损失，甚至发生重大的人身伤亡事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失； （3）优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。使用电设备在额定的电压、频率下进行生产，不仅可以避免设备损坏，而且也以提高产品质量，给企业带来利润； （4）经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。1.3工厂供电设计的原则 工厂供电设计必须遵循以下原则： （1）工厂供电设计必须遵守国家的有关法令、标准和技术规范，执行国家的有关方针政策，包括节约能源、节约有色金属和保护环境等技术经济政策； （2）工厂供电设计应做到保障人身和设备的安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，设计中应采用符合国家标准的效率高、能耗低、性能先进及与用户投资能力相适应的经济合理的电器产品； （3）工厂供电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，合理确定设计方案； （4）工厂供电设计应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。1.4设计的具体步骤 该冶金机械厂总降压变电所及高压配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况，解决对电能分配的安全可靠，经济合理的问题。其基本内容有以下几方面：（1）负荷计算和无功功率计算及补偿；（2）变电所位置和形式的选择；（3）变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选；（4）短路电流计算；（5）变电所一次设备的选择与校验；（6）变电所高、低压线路的选择；（7）变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；（8）防雷和接地装置的确定。1.5工厂原始资料 本设计的原始资料如下： 工厂总平面布置图，如下图 2、工厂生产任务、规模及产品规格：本厂主要承担全国冶金工业系统矿山、冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造、锻压、铆焊、毛坯件为主体。年生产规模为铸钢件1000t，铸铁件3000t，锻件1000t，铆焊件2500t。 3、工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量见表2.1和表2.2。 4、供用电协议1）工厂电源从供电部门某220/35kV变电站以35 kV双回架空线路引入本厂，其中一路作为工作电源，另一路作为备用电源。两个电源不并列运行。变电站距厂东侧8km。2）系统的短路数据，如表1.1所示。3）供电部门对工厂提出的技术要求:区域变电站35kV馈线电路定时限过流保护装置的整定时间top=2s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于1.5s工厂在总降压变电所35k电源侧进行电能计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0. 9。 5、厂负荷性质：本厂为三班工作制，年最大有功利用小时为6000h属二级负荷。表1.1 区域变电站35kV母线短路数据 2负荷计算与无功功率计算及补偿21 负荷计算2.1.1负荷计算的意义 计算负荷又称需要负荷或最大负荷Pmax。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用半小时最大平均负荷P30作为按发热条件选择电器或导体的依据。 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。如果计算负荷确定得过大，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。如果计算负荷确定得过小，又将使电器和导线电缆处于过负荷状态下运行，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。由此可见，正确确定计算负荷意义重大。但是负荷情况复杂，影响负荷计算的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能及能源供应的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。2.1.2按需要系数法确定车间计算负荷 车间计算负荷是选择工厂内配电线路电缆型号和主要电气设备包括车间变压器的基本依据。我国目前普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法、利用系数法和二项式法。需要系数法是国际上普遍采用的确定计算负荷的基本方法，本设计采用需要系数法进行负荷计算。又因为负荷是多组用电设备计算，所以，要根据多组用电设备计算负荷的计算公式来计算。计算的基本公式如下：有功计算负荷的计算公式： 式中所有设备组有功计算负荷P30之和； 有功符合同时系数，资料有提供为0.9无功计算符合（单位为kVar）的计算公式： 式中对应于用电设备组功率因数的正切值，资料提供为0.9。 视在计算负荷（单位为kVA）的计算公式： 计算电流（单位为A）的计算公式： 根据工厂给出的资料，通过计算整理，得出该工厂各车间的负荷计算表及该工厂6kV高压设备的负荷计算表，结果见表2.1和表2.2。计算过程如下：NO.1变电所（铸钢车间）负荷计算：同理可得其他车间的负荷计算过程也是一样的。 380V车间的负荷计算表6kV车间的负荷计算表 22无功电流计算及补偿 工厂中由于有大量的感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等感性负载，还有感性的电力变压器，从而使功率因素降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因素的情况下，尚达不到规定的工厂功率因素要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。假设功率因数由cos提高到cos，这时在用户需要的有功功率P30不变的条件下，无功计算功率和视在功率都有所减小。相应地负荷电流I30也得以减小，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，因此提高功率因素对供电系统大有好处。在提高功率因素的同时，工厂总降压变电所的主变压器容量可以选的小一些，这不仅可降低变电所的初投资，而且可以减少工厂的电费开支，因此进行无功功率补偿对工厂本身也有一定经济实惠。 在供电营业规则中规定：“用户在当地供电企业规定的电网高峰负荷时的功率因素应达到下列规定：100kVA及以上高压供电的用户功率因素为0.90以上。”并规定，凡功率因素未达到上述规定的，应增添无功补偿装置。 无功功率的人工补偿装置主要有同步补偿机和并联电容器两种。由于并联电容器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此本设计选用并联电容进行无功补偿。 补偿前的功率因数： 补偿后的功率因数：根据系统要求，变压器高压侧的功率因数应大于0.9。因此变电所低压侧补偿后的功率因数可取： 补偿容量：，所以取标准值根据上面的计算可以初步选出主变压器：可选变压器S9-6300/35 补偿后总降压变电所低压侧计算负荷：有功功率补偿前后不变：无功功率变化为：视在功率变化为：所以补偿后的功率因数：损耗计算：变压器是一种能量转换装置，在转换能量过程中必然同时产生损耗。变压器的损耗可以分为铁损耗和铜损耗。变压器的基本铁损耗就是主磁通在铁心中引起的磁滞损耗和涡流损耗。变压器的基本铜损耗是指电流流过时所产生的直流电阻损耗。我们可以同过查询变压器得到空载损耗和短路损耗，也就是铁损耗和铜损耗。由工厂供电的书本可知：（1）有功功率损耗公式： 铁损耗，即空载损耗 铜损耗，负载损耗 有功功率损耗 ，变压器的负荷率由以上的计算可知： （2） 无功功率损耗公式： 无功功率损耗由用来产生磁通的励磁电流的一部分无功功率损耗和变压器一次、二次绕组电抗上的无功功率损耗两部分组成。总降压变电所高压母线计算负荷高压侧平均功率因数为：符合题目的要求。 即在6kV母线上每相设计30个型号为BWF6.3-100-1(额定容量为100kVar)的并联电容补偿器。3变压器的选择与主接线方案的设计31 变电所所址选择的要求 变电所所址的选择按照国家有关标准和规范，应根据下列要求，选择确定：1、靠近负荷中心；2、节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地；3、与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出；4、交通运输方便；5、环境宜无明显污秽，如空气污秽时，所址宜设在受污源影响最小处；6、具有适宜的地质、地形和地貌条件(例如避开断层、滑坡、塌陷区、溶洞地带、山区风口和有危岩或易发生滚石的场所)，所址宜避免选在有重要文物或开采后对变电所有影响的矿藏地点，否则应征得有关部门的同意；7、所址标高宜在50年一遇高水位之上，否则，所区应有可靠的防洪措施或与地区(工业企业)的防洪标准相一致，但仍应高于内涝水位；8、应考虑职工生活上的方便及水源条件；9、应考虑变电所与周围环境、邻近设施的相互影响。根据上面的要求，本设计结合该工厂的负荷情况和工厂的布局，选择该厂的西南角锅炉房东面作为总降压变电所的所址，其变电所所址示意图见图所示3.2变电所形式的选择 变电所的形式有很多种，优点各异。露天式配电装置具有运行维护方便，占地面积少、投资少等优点，而屋内式配电装置安装方便、运行可靠，故本设计总降压变电所35kV侧采用屋外式配电装置，变压器放置于露天，6kV侧采用屋内式配电装置。 根据各车间的地理位置，车间建筑物结构、周围环境和车间负荷等情况，本设计详细考虑了各个车间的变电所形式，其中第一、二、三和四号车间变电所采用车间附设式变电所。由于第五号车间变电所在锅炉房旁边，故采用独立式，以保证供电安全。3.3变压器的选择 根据工厂提供的数据，本工厂负荷为二级负荷，且工厂视在计算负荷为5669.63kVA，故本工厂总降压变电所应选择两台主变压器。由于本工厂选用两台主变压器，故每台主变压器的容量SNT不应小于总的计算负荷S30的60%70%。但由于本工厂的负荷均为二级负荷，故该工厂的总降压变电所选用两台容量为6300kVA型号为S9-6300/35的变压器，其技术参数见下表： S9-6300/35变压器技术参数额定容量/kVA额定电压/kV损耗/kW阻抗电压（%）空载电流（%）联结组别总体质量/t备注高压低压空载短路630035，38 22.5%3.156.310.57.9034.507.50.7Y d1111.15 电力系统的35kV供电电源引入该厂后，经过厂区内的35/6kV总降变电所将电压降至6kV给厂区供电。6kV仍是高压电源，不能被380V以下负荷所用，固还需要进行降压才能供负荷使用。根据工厂布局并结合实际情况，在该工厂设立五个6/0.4kV车间变电所，给车间380V以下负荷供电。由于该厂有6kV高压负荷，故可以直接对其供电。对于有重要的二级负荷且容量较大的车间变电所，需要采用两台变压器进行供电，以保证供电的可靠性。本设计结合工厂实际情况和各车间的负荷需要，总结各车间变电所所需变压器型号见表1所示，以及所需变压器的技术参数见表2所示 表1车间变电所变压器型号车间变电所代号变压器台数及容量/kVA变压器型号No.121600S9-1600/10No.22800S9-800/10No.31800S9-800/10No.41800S9-800/10No.51400S9-400/10表2 各型号变压器技术参数变压器型号额定容量/kVA额定电压/kV损耗/kW阻抗电压（%）空载电流（%）联结组别总体质量/t备注高压低压空载短路S9-400/1040065%6.35%105%0.40.844.2041.4Y yn01.64S9-800/108001.457.204.51.23.26S9-1600/1016002.4514.01.05.1583.4变电所主接线方案的设计原则与要求 变电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因素综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。1、安全性（1）在高压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设高压隔离开关；（2）在低压断路器的电源侧及可能反馈电能的另一侧，必须装设低压刀开关；（3）在装设高压熔断器-负荷开关的出线柜母线侧，必须装设高压隔离开关；（4）35kV及以上的线路末端，应装设与隔离开关联锁的接地刀闸；（5）变电所高压母线上及架空线路末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器，宜与电压互感器公用一组隔离开关，接于变压器引出线上的避雷器，不宜装设隔离开关。2、可靠性（1）变电所的主接线方案，必须与其负荷级别相适应。对一级负荷，应由两个电源供电。对二级负荷，应由两回路或一回6kV及以上专用架空线或电缆供电； 其中采用电缆供电时，应采用两根电缆并联供电，且每根电缆应能承受100%的二级负荷；（2）变电所的非专用电源进线侧，应装设带短路保护的断路器或负荷开关-熔断器。当双电源供多个变电所时，宜采用环网供电方式；（3）对一般生产区的车间变电所，宜由工厂总变配电所采用放射式高压配电，以确保供电可靠性，但对于辅助生产区及生活区的变电所，可采用树干式配电；（4）变电所低压侧的总开关，宜采用低压断路器。当低压侧为单母线，且有自动切换电源要求时，低压总开关和低压母线分段开关，均应采用低压断路器。3、灵活性（1）变配电所的高低压母线，一般宜采用单母线或单母线分段接线方式；（2）35kV及以上电源进线为双回路时，宜采用桥形接线和线路-变压器组接线；（3）需带负荷切换主变压器的变电所，高压侧应装设高压断路器或高压负荷开关；（4）变电所的主接线方案应与主变压器的经济运行要求相适应；（5）变电所的主接线方案应考虑到今后可能的增容扩展，特别是出线柜便于添置；4、经济性（1）变电所的主接线方案在满足运行要求的前提下，应力求简单。变电所高压侧宜采用断路器较少或不用断路器的接线；（2）变电所的电气设备应选用技术先进、经济适用的节能产品，不得选用国家明令淘汰的产品；（3）工厂的电源进线上应装设专用的计量柜，其中的电流、电压互感器只供计费的电能表使用；（4）应考虑无功功率的人工补偿，使最大负荷时功率因素达到规定的要求。 由于外桥的接线方式的特点是需用断路器和其它设备少，占地面积和所需投资相对较少，但可靠性不太高；适用于较短的输电线路，故障机率相对较低，而变压器又需经常切换，或系统有穿越功率流经就较为适宜。而输送本厂电能的输电线路长度仅8km，出现故障的机会较少，因此，该接线方式比较合适。 由于工厂的负荷为二级负荷，总降压变电所出线较多，故本降压变电所采用单母线分段方式的接线，这种接线方式采用的高压开关设备较多，初期投资较大。但单母线分段接线方式比其他接线方式的灵活性、可靠性更高，考虑到总降压变电所的在工厂的特殊地位，故本设计采用单母线分段方式的主接线方案。 总降压变电所35kV侧（高压侧）采用外桥接线方式，2台主变，一台运行另一台热备用（定期切换，互为备用，不并列运行）；6kV侧（低压侧）由运行的主变供电，采用单母（开关）分段的接线方式，经开关供9路出线负荷，其中6路通过变压器将6kV降到380V。 根据上述对于变电所高压侧、低压侧主结线方式的比较讨论；变压器的选择，确定了总降压变电所的主接线图35kV线路上的电压互感器可选择JYN-35,112。35kV线路上的电流互感器可选择JYN-35,43。35kV主变压器低压侧的6kV出线端电流互感器可选择JYN2-10。6kV变压器低压侧的380V出线端电流互感器可选择PGL2-05。6kV母线上的电压互感器可选择GG1A(F)-54。 通过以上各步骤的设计，我们可以得出比较完整的变配电所主接线图，我们可以通过AUTOCAD2013绘制得出，在附录4短路电流的计算4.1短路电流计算的目的 所谓短路，是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。短路后，系统中出现的短路电流比正常负荷电流大得多。在电力系统中，短路电流可达几万安甚至几十万安。如此大的电流可产生很大的点动力和很高的温度，而使线路中的原件受到损害。由于短路时电路的电压骤降，严重影响电气设备的正常运行和降低产品质量。继电保护装置在发现短路电流后动作，切除故障线路，可造成不同范围的停电。 由此可见，短路的危害是很大的，因此必须尽力设法消除可能引起短路的一切因素；同时需要进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。 为了断则切除短路故障的开关电源、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的原件等，也必须计算短路电流。4.2短路电流计算方法与步骤 进行短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法，工程上常用标幺值法。故本设计采用标幺值法进行计算。1、绘制计算电路图、选择短路计算点。计算电路图上应将短路计算中需计入的所有电路元件的额定参数都表示出来，并将各个元件依次编号。短路计算点应选择得使需要进行短路效验的电器元件有最大可能的短路电流通过。2、设定基准容量Sd=100MVA和基准电压Ud=Uav（短路计算电压，即1.05UN），并计算基准电流Id。 3、计算短路回路中各主要元件的阻抗标幺值（一般只计算电抗标幺值）（1）电力系统的电抗标幺值 式中，SOC电力系统出口断路器的断流容量，单位为MVA。（2）电力线路的电抗标幺值 式中，Uav线路所在电网的短路计算电压，单位为kV，Uav=1.05UN.采用标幺值计算时，无论短路计算点在哪里，线路的电抗标幺值不需换算。（3）电力变压器的电抗标幺值 式中，Uk%变压器的短路电压（阻抗电压）百分值； SN 变压器的额定容量。4、绘制短路回路等效电路，并计算总阻抗（总电抗标幺值）。5、计算短路电流，分别对各短路计算点计算各短路电流、等 在无穷大容量系统中，存在下列关系： = 高压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算： 低压电路中的短路冲击电流及其有效值，按下列公式近似计算： 5、计算短路容量，三相短路容量按下式计算： 4.3短路电流的计算短路等效图如下图所示：取为100MVA，且35kV线路只有一路运行，另一路备用。38kV网络的基准电流：6.3kV网络的基准电流：400V网络的基准电流：线路阻抗标幺值：35KV变压器T的阻抗标幺值：两台变压器并联后：对与6kV的出线线路电阻，由于距离太短阻抗可以忽略不计。变压器T分2种情况：当短路K3发生在变压器S9-400/6时，阻抗电压为4%，当短路K3发生在变压器S9-800/6或S9-1600/6时，阻抗电压为4.5%。变压器T1： 有两台变压器时：变压器T2： 当时：电力系统的阻抗标幺值：(38kV侧)K1短路时的短路电流：(38kV侧)K1短路时的冲击电流和短路冲击电流有效值分别是： (6.3kV侧)K2点短路时的短路电流和短路稳态电流以及次暂态电流分别为：(6.3kV侧)K2点短路时的冲击电流和短路电流有效值： (0.4kV侧)K3点短路时的短路电流和短路稳态电流以及次暂态电流分别为：对于T1：（1） (0.4kV侧) K3点短路时的冲击短路电流： （2） (0.4kV侧)d3点短路时的短路电流和短路稳态电流以及次暂态电流分别为：对于T2： (0.4kV侧) )d3点短路时的冲击电流和短路电流有效值： 表4.1 200MVA短路计算表短路计算点三相短路电流/kA短路容量Sk/KVAIk(3)I”(3)I(3)Ish(3)k12.12.12.13.175.36138.89k26.946.946.9410.4817.7075.75k320.7820.7820.7831.3852.9814.40k311.48 11.48 11.4817.3329.2747.96d312.7512.7512.7519.2532.518.835 一次设备的选择与校验5.1电气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、频率及开断电流等选择。2)按短路条件包括动稳定和热稳定进行校验。3)考虑电气设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。4)按各类设备的不同特点和要求如短路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确度级等进行选择。5.2电气设备选择5.2.1断路器的选择 断路器形式的选择，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。根据当前我国生产制造情况，电压6200kV的电网一般选用少油断路器；电压110330kV的电网，当少油短路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫或空气断路器；大容量机组采用封闭母线时，如果需要装设断路器，宜选用发电机专用断路器。断路器选择的具体技术要求如下：（1）电压： （2）电流： （3）开断电流： 断路器t秒的开断容量。断路器的额定开断电流。断路器额定开断容量。（4）动稳定： 断路器极限通过电流峰值。三相短路电流冲击值。（5） 热稳定： 稳态三相短路电流。短路电流发热等值时间。断路器t秒而稳定电流。各电压等级断路器的选择：35kV等级变压器高压侧选择少油断路器SW3-35。电压： 电流： 断流能力： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求 6kV等级变压器低压侧与出线选择少油短路器SN1010。电压： 电流： 断流能力： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求380V等级选择低压断路器DW162000。电压： 电流： 断流能力： 380V低压短路器不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足。5.2.2 隔离开关的选择 负荷开关型式的选择，其技术条件与断路器相同，但由于其主要是用来接通和断开正常工作电流，而不能断开短路电流，所以不校验短路开断能力。 隔离开关型式的选择，应该根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，进行综合的技术经济比较然后确定。（1）电压： （2）电流： （3）动稳定： 断路器极限通过电流峰值。三相短路电流冲击值。（4）热稳定： 稳态三相短路电流。短路电流发热等值时间。断路器t秒而稳定电流。各电压等级隔离开关的选择：35kV等级：变压器高压侧选择隔离开关GW435/600。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。6kV等级：变压器低压侧选择隔离开关GN19D10/400。电压： 电流： 动稳定度： 热稳定度： 满足要求。380V等级隔离开关选择为HH15G-2500(QP)。电压：电流：低压隔离开关不需要考虑动稳定和热稳定，所以满足要求。5.2.3 高压熔断器选择 熔断器的形式可根据安装地点、使用要求选用。高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选择性的前提下，当在本段保护范围内发生短路时，应能在最短时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。（1）电压：限流式高压熔断器不宜使用在工作低于其额定电网中，以免因过电压使电网中的电器损坏，故应该。（2）电流： 熔体的额定电流。熔断器的额定电流。（3）断流容量： 三相短路冲击电流的有效值。熔断器的开断电流。各电压等级高压熔断器的选择：35kV等级：变压器高压侧选择高压熔断器RW10-35/0.5。电压：电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量： 满足要求。6kV等级：变压器低压侧选择高压熔断器RN16。电压：电流：由于高压熔断器是接在电压互感器上，最大工作电流非常小，因此满足要求。断流容量： 满足要求。经过以上的一次设备的选择与校验，我们可以归纳出以下表:35kV设备选型表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件(kV)I30（A）IKish(30) I2tima35116.102.115.368.90额定参数(kV)IN（A）IocimaxIt2t少油断路器SW3-35356306.617174.24隔离开关GW4-35/600356005015.8电压互感器JDJ2-3535电流互感器LZZB8-35(D)35200/522.3k40高压熔断器RW10-35/0.5350.566k避雷器Y5CZ442/11735表5.2 380V设备选择选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件(kV)I30（A）Ik(kA)ish(kA)I0tima(kA)380V1870.A48.35kA额定参数(kV)IN（A）Ioc(kA)imax(kA)It2t(kA)变压器低侧断路器DW16-2000380200040低压刀开关HD13-1500/30380200025主变低压电流互感器LMZJ10.53802000/56kV设备选型表选择校验项目电压电流断流能力动稳定度热稳定度装置地点条件(kV)I30（A）Ik(kA)ish(kA)I0tima(kA)6kV331.48A6.9417.7096.33额定参数(kV)IN（A）Ioc(kA)imax(kA)It2t(kA)变压器断路器SN10-10106301640512出线断路器SN10-10106301640 512隔离开关GN19D10/4001040031.5625高压熔断器RN1-660.5192.5电压互感器JDZB-66主变低压电流互感器LZZQB-6/4006400/5126 1024出线电流互感器LZZQB6-6/4006400/51261024避雷器HY5W47.6/3106变电所高、低压线路的选择6.1电缆、母线的选择 导线和电缆是电能传输的唯一途径，因此合理的选择电缆来保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行时至关重要的。导线的界面越大，电能损耗越小，但是线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量都要增加。因此从经济方面考虑，可选择一个比较合理的导线截面，既是电能损耗小，又不致过分增加线路投资、维修管理费用和有色金属消耗量。 变电所进出线的型号规格线路名称导线或电缆的型号规格35kV进线LGJ-70铝绞线（三相三线架空）6kV母线LMY-505硬型钢母线6kV变压器进线至1号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至2号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至3号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至4号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆至5号车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV铸钢车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV铸铁车间VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆6kV空压站VLV22-6000型聚氯乙烯绝缘铝芯电缆7防雷保护与接地装置7.1防雷保护与设计 本设计各处变压器和母线的防雷装置可如以下设计：（1）对于35kV线路可能引入雷电入侵波，主要采用线路避雷器来防止。本厂的设计主要是选用型号为Y5CZ442/117的串联间隙金属氧化锌避雷器。（2）对主变低压侧出口处可能出现的过电压，主要选用型号为HY5W47.6/30合成绝缘氧化锌避雷器。（3）于6kV母线处、馈线引入的过电压和6kV变压器低压出口处，主要选用型号为HY5W47.6/30合成绝缘氧化锌避雷器。（4）直击雷，主要采用避雷针来防止对设备造成破坏。（5）35kV及以下设备的绝缘水平低，所避雷针不得装设在配电设备的构架上，且为防反击要求避雷针与配电装置导电部分的空气距离不得少于5米。7.2接地装置 本设计各处变压器和母线的防雷装置可如以下设计：因该工程未给出自然接地体的相关数据，因此该变电所采取人工接地体的形式，对各高低压设备及变电所的其他设施进行接地保护。查资料可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件： RE120V/IE RE4 本设计总降压变电所的接地电阻要求RE4。现初步考虑围绕变电所周围一圈直径50mm、长2.5的钢管接地体，每隔5m打入一根，管子之间用404mm2的扁钢焊接相联。该变电所土质属于砂质粘土，查资料可得砂质粘土的电阻率=100m，求得单根钢管接地电阻： RE（1）100/2.5=40根据RE（1）/ RE=40/4=10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应和变电所布局，初选28根接地体。以n=28和a/l=5m/2.5m=2去查找资料，可得E0.58。因此可得满足要求即可。8继电保护选择与整定8.1 35kV电力线路保护 考虑到管子之间的电流屏蔽效应和变电所布局，