10KV变电站一次部分设计毕业论文

10KV 变电站一次部分设计 本本 科科 生生 毕毕 业业 论论 文（设文（设 计）计） 题目：10KV 变电站一次部分设计 1 10KV 变电站一次部分设计 内容摘要 本设计设计了一个电子厂的供电系统，在满足工厂供电设计中安全、可靠、优质、 经济的基本要求的前提下，本文首先根据全厂和车间的用电设备情况和生产工艺 要求，进行了负荷计算，通过功率因数的计算，进行无功补偿设计（包括无功补 偿容量计算和补偿设备选择、校验） ，确定了电子厂的供电方案，通过技术经济比 较，确定了供电系统的主接线形式，选择了主变压器的台数和容量。其次，本文 设计了厂区供电和配电网络，进行了车间变电所以及车间配电系统和车间电气设 计，按照经济电流密度法，选择了合适的导线和电缆，通过合理设置短路点，进 行正确的短路电流计算，进行了主要电气设备的选型和校验。 关键词：供电系统； 负荷计算； 主变压器； 设备选择 1 10KV 变电站一次部分设计 目录 内容摘要.错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 引言.1 第 1 章、分析原始资料，确定电源的引入方式 .错误！未定义书签。 错误！未定义书签。 1.1.工厂总平面图 . 3 1.2.工厂生产任务规模及产品规格 . 3 1.3 工厂负荷情况 . 3 1.4 供电电源请况 . 4 1.5.气象资料 . 4 第 2 章、负荷计算及无功功率补偿计算 . 5 2.1 用电设备负荷的计算 . 5 2.2 负荷计算表 . 6 2.3 无功功率补偿 . 8 第 3 章、变电站的位置与型式、合理地布置好各设备的位置 . 10 3.1. 主变压器选择 . 10 3.2.主变压器位置的确定 . 10 第 4 章、变电站主变压器的台数、容量及类型的选择 . 13 第 5 章、变电站主结线方案的设计 . 14 5.1 变电所主要结线方案的提出 . 14 5.2 变电所主要结线方案的选择 . 14 第 6 章、短路电流的计算 . 18 6.1 绘制计算电路图 . 18 6.2 计算短路电流 . 18 第 7 章、变电站一次设备的选择 . 21 7.1 10KV 侧一次设备的选择校验. 21 2 10KV 变电站一次部分设计 7.2 380V 侧一次设备的选择校验. 25 第 8 章、防雷接地 . 30 8.1 变电站的防雷设计 . 30 8.2 接地保护系统设计 . 33 第 9 章、设备材料清单 . 36 结 论 . 38 3 10KV 变电站一次部分设计 引言 电能是现代工业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量 转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经 济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代 工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在企业工厂里，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（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在 于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而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。从另一方面 来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。 可见，做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产，实现工业现代化，具有 十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对 于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能 源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。 工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需 要，并确实做好节能环保工作，就必须达到以下基本要求： （1） 安全： 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。 （2） 可靠： 应满足电能用户对供电可靠性的要求。 （3） 优质： 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 （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。 此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要 照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应社会的发展。为了 保证工厂供电的正常运转，就必须要有一套完整的保护，监视和测量装置。目前 多以采用自动装置，将计算机应用到工厂配电控制系统中去。 工厂供电设计的一般原则: 1 10KV 变电站一次部分设计 按照国家标准 GB50052-95 供配电系统设计规范、GB50053-94 10kv 及 以下设计规范、GB50054-95 低压配电设计规范等的规定，进行工厂供电设 计必须遵循以下原则： （1） 遵守规程、执行政策； 必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源， 节约有色金属等技术经济政策。 （2） 安全可靠、先进合理； 应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经合 理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。 （3） 近期为主、考虑发展； 应根据工作特点、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，适当考虑扩建的可能性。 （4）全局出发、统筹兼顾。按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等， 合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电 设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必 要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。 2 10KV 变电站一次部分设计 第 1 章、分析原始资料，确定电源的引入方式 1.1.工厂总平面图 图图 1-11-1 工厂总平面图工厂总平面图 1.2.工厂生产任务规模及产品规格 本厂生产电子产品，年生产能力为 100000 万个电子元件。 1.3 工厂负荷情况 本厂的供电均为三级负荷，统计资料如表 1-1 所示： 3 10KV 变电站一次部分设计 表表 1-11-1 负荷统计资料负荷统计资料 序号 用电设备组 名称 容量 Pe需要系数 Kdcos） 综合本厂各方面负荷情况，决定选用一台 S9-2000/10 型低损耗配电压器。 13 10KV 变电站一次部分设计 第 5 章变电站主结线方案的设计 5.1 变电所主要结线方案的提出 针对本厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主要变压器可有下列三种方 案： 方案一：放射式接线方案 方案二: 树干式接线方案 方案三：环形式接线方案 主变压器的联结组别均采用 Yyn0。 5.2 变电所主要结线方案的选择 按上面考虑的三种主变压器的方案可设计三种主结线方案： （1）放射式接线方案，如图 5-1 所示： 图图 5-15-1 放射式主结线图放射式主结线图 （2）树干式接线方案，见图 5-2 所示； 14 10KV 变电站一次部分设计 图图 5-25-2 树干式主结线图树干式主结线图 （3）环形式接线方案，如图 5-3 示： 图图 5-35-3环形式主接线图环形式主接线图 三种主接线的优缺点比较： （1）放射式 优点：接线的线路之间相互不影响，工电可靠性较高，而且便于装设自动装 15 10KV 变电站一次部分设计 置，保护装置也较简单，多用于设备容量较大或对供电可靠性要求较高的用电设 备。 缺点：一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较多。 （2）树干式 优点：多数情况下，能减少线路的有色金属消耗量，采用的开关设备数量少， 投资较省。 缺点：供电可靠性较低，当干线发生故障时，影响停电的范围大。 （3）环形式 优点：供电可靠性较高，任一线路发生故障或检修时，都不致造成供电中断， 或只短时停电，一旦切换电源的操作完成，即能恢复供电。同时，可使电能损耗 和电压损耗减少。 缺点：其保护装置及其整定配合比较复杂。如果其保护得整定配合不当，容 易发生误操作，反而扩大故障停电范围。 综上所述：在考虑到三种接线方案的技术指标和经济指标，且蹦工厂负荷比 较集中，决定采用放射式接线方案作为本设计的主接线方案。 16 10KV 变电站一次部分设计 电源进线 GW4-15G/200 GW4-12-400 FS4-10 LQJ-10 RN2-10/0.5 JDJ-10 G G - 1 A ( J )- 0 3 LMY-3(40*4) N O . 1 0 1 G G - 1 A ( F )- 0 7 ZN5-10/630 LQJ-10 N O . 1 0 3 RW5-10-200 FS4-10 (10000/1.732)/(100/1.732)/(100/3) S9-2000 10/0.4KV Yyn0 HR5-400 DW15-2500 LMZJ1-0.5 压 器 P G L 2 0 5 主 变 开关柜编号 开关柜型号 开关柜用途 线 路 编号 线 路 去向 计 算电 流 NO.202 PGL2-29 NO.203 PGL2-29 NO.204NO.205 NO.206 PGL2-29 PGL2-30 PGJ12-1.3 N O . 2 0 1 BWF6 .3-25*-1 W 动 力 1 2 3 1# 2# 3# 841.7841.7841.7 照明 9 9# 81 动 力 10 11 10# 11# 151.9151.9 动 力 12 13 12# 13# 253253 无 功 补 偿 4 5 6 7 8 4# 5# 6# 7# 8# 8181818181 N O . 1 0 2 GW4-12-400 G G - 1 A ( F )- 5 4 GW4-12-400 图 5-3 一台主变压器的方案总图 - 17 10KV 变电站一次部分设计 第 6 章 短路电流的计算 6.1绘制计算电路图 计算电路图，是一种简化了的电气单线图，本设计的计算电路图如下图 6-1 所示 图图 6-16-1 短路计算电路短路计算电路 6.2 计算短路电流 我们知道计算短路电流的方法有欧姆法和标幺值法，欧姆法适合简单一点的 短路计算，而标幺值法适合复杂一点的短路计算。虽然两者的计算方法不一致， 但计算结果一致，这里采用标幺值法进行计算。 1、确定基准值设Sd=100MVA，U d =Uc，即高压侧U d1 =10.5kV，低压侧 U d 2 =0.4kV，则 Sd100MVA =5.50kA 3Ud1310.5kV Sd100MVA =144.34kAI d2 = 30.4kV3Ud2 2、计算短路电路中各元件的电抗标幺值 (1) 电力系统 I d1 = X 1 =Sd/Soc=100MVA/200MVA=0.5 (2) 架空线查工厂供电设计指导表 5-1 得 LGJ-150 的 10kV 架空线的 X0=0.36/km，而线长为 5km，故 100MVA = X0lSd/U2c=（0.365）=1.62X 2 2（ 10.5kV） (3) 电力变压器查设计手册得 S9-2000 变压器容量为 2000Kva 的电抗值为 U Z%=6，故 18 10KV 变电站一次部分设计 =X 3 U K% S d 6100MVA =3= 100S N 1002000kVA 同样，可以由此计算出其它变压器的电抗标幺值，因此绘等效电路，如图 6-2 图 6-2 等效电路 3、计算 k-1 点（10kV 侧）的短路总电抗及三相短路电流和短路容量 (1)总电抗标幺值 X k-1 = X 1 + X 2 =0.5+1.62=2.12 (2)三相短路电流周期分量有效值 (3)I k k-1 =5.5kA/2.12=2.60kA 1 =I d1 /X (3)其他短路电流 (3)(3)=I k I(3)=I 1 =2.60kA (3)= 2.55I(3)=6.63kAi sh (3)=1.51 I (3)=3.92kAI sh (4)三相短路容量 )S k (3 1 S d / X k-1=100MVA/2.12=47.1MVA 4、计算 k-2 点（0.4kV 侧）的短路电路总电抗及三相短路电流和短路容量 (1)总电抗标幺值 X k-2 = X 1 + X 2 +X 3 =5.12 (2)三相短路电流周期分量有效值 (3) I k2 =I d2 /X k-2 =144.34kA/5.12=28.2kA (3)其他短路电流 (3)(3)I(3)=I =I k2 =28.2kA (3)i sh = 1.84I(3)=51kA (3)I sh =1.09 I (3)=30.7kA (4)三相短路容量 )S k (3 2 S d / X k-2=100MVA/5.12=22.1MVA 表表 6-16-1 短路计算结果短路计算结果 三相短路电流/kA 短路计算点 k-1 （3） I k （3） I （3） I i sh (3) I sh 3.92 （3） 三相短路容量 /MVA （3） S k 47.12.602.602.60 19 6.63 10KV 变电站一次部分设计 30.719.5k-228.228.228.251 20 10KV 变电站一次部分设计 第 7 章变电站一次设备的选择 7.1 10KV 侧一次设备的选择校验 本设计中，选择的是一号主接线方案，故将选择的高压开关柜按接线顺序编 号如表 7-1 所示： 表表 7-17-1 高压开关编号高压开关编号 开关柜编号 NO.101 NO.102 NO.103 NO.104 (1)高压断路器的选择 开关柜接线编号 GG-1A(J)-03 GG-1A(F)-54 GG-1A(F)-07 GG-1A(F)-07(备用电源) 在 NO.103 和 NO.104 开关柜中，装设真空断路器的柜价约比少油断路器的柜 价高出一万元。但考虑到现在市面上，少油断路器基本已被淘汰，室内广泛使用 真空断路器，考虑到维护以及更换，本设计中使用真空断路器。 此设计中，进线的计算电流为 92.5A， ，配电所母线的三相短路电流周期分量 (3)(3) 2.6KA，继电保护的动作时间为 1.7S。动稳定度为i sh 有效值I K =6.63KA，热稳 度为 i( 3). t ima =12.17。在高压电路中发生三相短路时，ish=2.55I(断路器型号数据查 工厂供电附表 12 可知) 校验要求，校验值应不小于被校验值。 选择 ZN5-10 型，根据 IC=92.5A，可初步选择 ZN5-10/630 型号进行校验，校 验可见下表 7-2: 序 号 1 2 3 安装地点的电气条件 项目 UN I30 (3)（断流 I K ZN5-10/630 型断路器 项 目 UN. QF 数据 10KV 92.5A 2.6KA 数据 10KV 630A 20KA IN.Q F 结 论 合 格 合 格 合 格 能力） IOC 21 10KV 变电站一次部分设计 imax50KA 20KA22s=800KA2. s 合 格 合 格 4 (3)（动稳i sh 定度） i( 3). t ima （热稳定 度） 2.552.6KA=6.63KA 5(2.6KA)(1.7+0.1)s=12.17KA .s 22 I t 2 t 总结：10KV 侧高压断路器选择 ZN5-10/630 型号断路器满足校验要求 (2) 高压隔离开关的选择 按照国家相关标准，高压隔离开关不需要进行断流能力校验。 对于户外的高压隔离开关，选择 GW4 型号，初步选择 GW4-12/400，其相关数据 查工厂供电设计指导表 5-14、5-15，即: 序 号 1 2 3 安装地点的电气条件 项目 UN I30 (3)（动稳i sh GW4-12/400 型隔离开关 项 目 UN. QS 数据 10KV 92.5A 2.552.6=6.63KA 数据 12KV 400A 25KA 10KA25s=500KA2 .s 结论 合格 合格 合格 IN.Q S 定度） i( 3). t ima （热稳定 度） imax 4(2.6KA)(1.7+0.1)s=12.17KA .s 22 I t 2 t 合格 总结：10KV 侧高压隔离开关选择 GW4-12/400 型号隔离开关满足校验要求 (3) 对开关柜柜内隔离开关的选择校验 校验数据与户外隔离开关的校验数据一致，在开关柜中 NO.101，NO.103 和 66NO.104 中，选择 GN 8 型隔离开关，初步选择 GN 8 -10./200 型号,其相关数据见工 厂供电指导书表 5-14、5-15，即: 序 号 1 2 安装地点的电气条件 项目 UN I30 数据 10KV 92.5A 6GN 8 -10T/200 型号隔离开关 项 目 UN. QS 数据 10KV 200A IN.Q S 结 论 合 格 合 格 22 10KV 变电站一次部分设计 imax25.5KA 10KA25s=500KA 2.s 合 格 合 格 3 (3)（动稳 i sh 定度） i( 3). t ima （热稳定 度） 2.552.6=6.63KA 4(2.6KA)(1.7+0.1)s=12.17KA .s 22 I t 2 t 开关柜 NO.102 中，则装设 GN8-10/200 型号隔离开关。校验过程以及校验结 果同上表。 6总结：10KV 侧开关柜柜内隔离开关选择 GN 8 -10/200 型号开关柜柜内隔离开关满 足校验要求。 (4) 高压熔断器的校验 按照国家相关标准，高压熔断器的校验不需要进行动稳定和热稳定校验。在 开关柜 NO.101 和 NO.102 中，熔断器是针对电压互感器的保护，选择RN2 型，初 步选择 RN2-10 型号。 （查工厂供电设计指导表 5-23 得相关数据） 熔断器额定电压 UN.FU应与所在线路的额定电压 UN相适应，即： UN.FU=Umax.S IN.FU不应小于它锁装设的熔体额定电流 IN.FE，即： IN.FU IN.FE 一般 IN.FE取 0.5A，不必进行校验,具体数据见表 7-5 所示: 安装地点的电气条件 序号 项目数据项目数据结论 RN2-10 型号熔断器 1 2 UN I30 10KV - UN.FU IN.FU 10KV 0.5A 合格 合格 3 (3)（断流能力） I K 2.6KAIOC50KA合格 总结：10KV 侧高压熔断器选择 RN2-10 型号熔断器满足校验要求 （5）高压侧电压互感器的选择 在开关柜 NO.101，电压互感器选择 JDJ-10,将 10KV 的电压转化为 100V 的电压。 在开关柜 NO.102，电压互感器为Y。/Y。/（开口三角）的接线。选择JDZJ-10， 23 10KV 变电站一次部分设计 100.1 0.1 /KV。 333 （6）高压侧电流互感器的选择及校验 一次侧电压为 按照国家相关标准，高压电流互感器的校验不需要进行断流能力校验。 初选 LQJ10 型高压电流互感器。经工厂供电附录表 16 查得 LQJ-10 的 动稳定倍数Kes=225,额定一次电流I1N=100A,1s热稳定倍数Kt=90。 其校验见表7-6： 序 安装地点的电气条件LQJ10 型电流互感器 号 项结 项目数据数据 目论 合UN. 1UN10KV10KV 格 QF 合IN.Q 2I3092.5A100A 格 F 4 (3)（动稳 i sh 定度） i( 3). t ima 2.552.6=6.63KAimax 22520.1kA=31 .8kA (900.1)2 1=81KA 合 格 合 格 （热稳定 度） 综上所述所选一次设备均满足 10kv 侧一次设备的选择校验，如下表 7-7 所示: 表表 7-7 10kv7-7 10kv 侧一次设备的选择校验侧一次设备的选择校验 断流动稳结 选择校验项目电压电流热稳定度 能力定度论 (3)(3)(3)2I 30 U N iIIt ima 参数 shk 数据 2.621.8 10kV92.5A2.6KA6.63kA数据 =12.17 U NI N I oc i max I t 2t 额定参数 合 一 ZN5-10/630 型断 10kV63020kA50kA2022=800 路器格 次 6 设GN 8 -10T/200 型 备 号隔离开关 型 RN2-10 型号熔断 号 器 规 电压互感器 格 JDJ-10 5(2.6KA)(1.7+0.1)s=12.17KA .s 22 I t 2 t 10kV 10kV 10/0.1 kV 10kV 3 200 200A 25.5K A 28.5k A 合 10 5=500 格 2 电压互感器 JDZJ-10 / 合 格 合 格 合 格 24 10KV 变电站一次部分设计 0.1kV / 3 0.1kV 3 电流互感器 LQJ -10 10kV100A 2252 0.1kA= 31.8kA 25KA (900.1)2 1=81 2 合 格 户外式高压隔 10KV离开关 GW5-12/400GW 上表所选设备均满足校验要求。 400A 合 10 5=500 格 7.2 380V 侧一次设备的选择校验 本次设计中，低压开关柜编号如表 7-7 所示： 开关柜编号开关柜接线编号 NO.201PGL2-05 NO.202 NO.203 NO.204 NO.205 NO.206-14 (1)在低压柜 NO.201 中 PGL2-29 PGL2-29 PGL2-29 PGL2-30 PGJ12-1.3 3)U N =380V，I 30=2350A，I ( K =28.2KA 3)i( sh =51KA，i( 3). t ima =28.220.7=569 t ima 为假象时间取 0.7 选择 DW15 型的断路器，初步选择 DW15-2500（断路器型号数据查工厂供 电附表 13 可知） ，低压电路中发生三相短路时，ish=1.84I,低压刀开关的选择， 初步选择 HD13-2500（其相关数据查 HD13 刀开关系列资料得）,电流互感器的选 择，初步选择 LMZJ1-0.5 2500/5 型号（其相关数据查供电设计指导书表 5-23） 。 见表 7-8 所示： 选择校验项目 参数 数据 主 数据 额定参数 电压 U N 电流 I 30 断流 能力 I k (3) 动稳 定度 (3)i sh 热稳定度 (3)2I t ima 结 论 380V U N 2350A I N 28.2K A I oc 51kA i max 28.220.7 =569 I t 2t 25 10KV 变电站一次部分设计 变 压 低压断路器 器 DW15-2500 低压刀开关 HD13-2500 电流互感器 LMZJ1-0.5 总结：满足校验要求 380V 380V 500V 2500A 2500A 2500/5 60KA 合 格 合 格 合 格 (2)在低压柜中 NO.202 中，由于此开关柜的线路去向为 1#，2#,3#即为老化室 1，老化室 2，老化室 3，其计算电流均为 I30=841.7A。因为车间计算电流相一致， 所以选择保护设备一致，现以 1#线路为例。 低压断路器、低压刀开关、电流互感器的选择以及校验 方法从上，初步选择低压断路器DZ20-1250/3（其相关数据查供电设计指导 书 表 5-17） ， 低压刀开关 HD13-1000 （其相关数据查 供电设计指导书 表 5-18） ， 电流互感器 LMZB1-0.51000/5（其相关数据查供电设计指导书表 5-23） 。具 体数据见下表 7-9 所示： 选择校验项目 数据参数 数据 额定参数 老 化 室 等 低压断路器 DZ20-1250/3 低压刀开关 HD13-1000 电流互感器 LMZB1-0.5 总结：满足校验要求 (3)在低压柜中 NO.203，由于此开关柜的线路去向4#，5#，6#，7#，8#，9#即为办 公室 1，办公室 2，办公室 3，工模室，研发室，厂区。其计算电流为I30=81A，因 为车间计算电流相差不大，所以选择保护设备一致，现以 4#线路为例。 低压断路器、低压刀开关、电流互感器的选择以及校验方法从上，初步选择低压 断路器 DZ20-100 （其相关数据查 供电设计指导书 表 5-17） ， 低压刀开关 HR5-100 电压 U N 电流 I 30 断流 能力 I k (3) 动稳 定度 (3)i sh 热稳定度 (3)2It ima 结 论 合 格 合 格 合 格 380V U N 28.2K 841.7A A I N I oc 51kA i max 28.220.7 =569 380V 380V 500V I t 2t 1000A 1000A 1000/5 50KA 26 10KV 变电站一次部分设计 （其相关数据查供电设计指导书表 5-19） ，电流互感器 LMZB1-0.5100/5（其 相关数据查供电设计指导书表 5-23）具体数据见下表 7-10 所示： 断流动稳 选择校验项目电压电流热稳定度 能力定度 (3)(3)(3)2I 30 U N iIIt ima 数据参数 shk 28.2K28.220.7 380V81A51kA数据 A=569 U NI N I oc i max I t 2t 额定参数 办低压断路器 380V100A35KA 公DZ20-100 室 低压刀开关 380V100A 等HR5_100 电流互感器 LMZB1-0.5 总结：满足校验要求 (4)在低压柜中 NO.204，由于此开关柜的线路去向为 10#，11#，12#即为生产室 1，生产室 2，生产室 3，其计算电流电修车间为 I30=151.9A，现以 10#线路为例。 低压断路器、低压刀开关、电流互感器的选择以及校验方法从上。初步选择 低压断路器 DZ20-400/3（其相关数据查供电设计指导书表5-17） ，低压刀开关 HR5-200 （其相关数据查 供电设计指导书 表 5-19） ， 电流互感器 LMZB1-0.5 200/5 （其相关数据查供电设计指导书表 5-23） 。见表 7-11 所示： 断流动稳 选择校验项目电压电流热稳定度 能力定度 (3)(3)(3)2I 30 U N iIIt ima 数据参数 shk 28.2K28.220.7 数据380V151.9A51kA A=569 U NI N I oc i max I t 2t 额定参数 生低压断路器 380V200A30KA 产DZ20-400/3 室 低压刀开关 380V200A 等HR5-200 电流互感器 LMZB1-0.5 总结：满足校验要求 500V200/5 结 论 合 格 合 格 合 格 500V100/5 结 论 合 格 合 格 合 格 27 10KV 变电站一次部分设计 (5)在低压柜中 NO.205，由于此开关柜的线路去向为 13#，14#，即为仓库 1， 仓库 2，其计算电流为 I30=253A，因为两车间计算电流相差不大，选择保护设备一 致，现以 13#线路为例。 低压断路器、低压刀开关、电流互感器的选择以及校验方法从上。初步选择 低压断路器 DW15-600/1（其相关数据见工厂供电（第四版） 附录表13） ，低压 刀开关HR5-400 （其相关数据查 供电设计指导书 表5-19） ， 电流互感器LMZB1-0.5 300/5（其相关数据查供电设计指导书表 5-23） 。见表 7-12 所示： 断流动稳 选择校验项目电压电流热稳定度 能力定度 (3)(3)(3)2I 30 U N iIIt ima 数据参数 shk 28.2K28.220.7 380V253A51kA数据 A=569 U NI N I oc i max I t 2t 额定参数 低压断路器 380V300A30KA仓 DW15-600/1 库 低压刀开关 等380V300A HR5-400 电流互感器 LMZB1-0.5 总结：满足校验要求 将上述设备的选择校验按照一次设备选择校验表的格式表 7-13 所示： 断流能动稳定 选择校验项目电压电流热稳定度 力度 装置 地点条件 参数 数据 额定参数 U N 380V U N.e I 30 总 2350A I N.e 3)I( K 结 论 合 格 合 格 合 格 500V400/5 3)i( sh i( 3). t ima 28.220.7=56 9 I t 2.t 28.2KA I OC 51KA i max 一 次 设 备 型 号 规 格 低压断路器 DW15-2500/3 D 低压断路器 DZ20-1250/3 低压断路器 DZ20-100 380V 380V 380V 2500A 1000A 100A 60KA 50KA 35KA 28 10KV 变电站一次部分设计 低压断路器 DZ20-400 低压断路器 DW16-630/1 低压刀开关 HD13-2500 低压刀开关 HR5-400 低压刀开关 HR5-200 低压刀开关 HR1-100 低压刀开关 HD13-1000 电流互感器 LMZJ1-0.5 电流互感器 LMZB1-0.5 380V 380V 380V 380V 380V 380V 380V 500V 300A 200A 2500A 300A 200A 100A 1000A 2500/5 1000/5 300/5 200/5A 100/5A 30KA 30KA 500V 上表所选一次设备均满足要求 29 10KV 变电站一次部分设计 第 8 章防雷接地 8.1 变电站的防雷设计 变电站的防雷设计，应根据国家标准建筑防雷规范进行设置。设置的目 的是为了保证人身安全；防止直击雷破坏，保护变电站不致因雷击而烧毁和损坏。 在建筑物供配电设计中，防雷接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电 系统的可靠性，安全性。变电站年预计雷击次数应按下式确定： N=0.024KT a 1.3Ae（8-1） 式中 N建筑物预计雷击次数（次/a）; K校正系数，在一般情况下取 1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤 立的建筑物取 2；金属屋面的砖木结构建筑物取 1.7；位于河边、湖边、山坡下或 山地中土壤电阻率较小处地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以 及特别潮湿的建筑物取 1.5； T a-年平均雷暴日数，按当地气象台、站资料确定； A e与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）,按 GB500571994 规 定的方法计算。 此地的年平均雷暴日为 34.9d/a,本变电站的等效面积约为 0.04k 。计算出年预计 雷击次数为 N=0.024134.91.30.04=0.066 次/a 根据 GB50057-1994建筑物防雷设计规范 ，预计雷击次数大于或等于 0.06 次/a， 且小于 0.3 次/a 的住宅、办公楼等一般性民用建筑物应划为第三类防雷建筑物。 因此，本设计应按第三类防雷建筑物的防雷措施进行防雷设计。 （1）直接防雷设计 可采取在变电站上装设避雷针。由变配电所的地址选择，变电所的主变压器 装在室外的，则应在变电所外面装设独立的避雷针，其装设高度应使其防雷保护 范围包括整个变电所。而避雷针是用镀锌焊接钢管制成，它安装在构架上，其下 端经引下线与接地装置焊接。 单支避雷针的保护范围，按下列方法确定单支避雷针的保护范围如下图 8-1 30 10KV 变电站一次部分设计 所示。 图图 8-18-1单支避雷针的保护范围单支避雷针的保护范围 避雷针在地面上的保护半径为 r=1.5h。 从真的顶点向下作 45的斜线构成锥形 保护空间的上部，从距离针底各方向1.5h 处向避雷针 0.75h 高度处作连接线。与上 述 45斜线相交，交点以下的斜线构成锥形保护空间的下部。 在被保护高度h x 的平面上，保护半径r x 可由下式确定： h 当h x r=（h-h x ）p（8-2） 2 h 当h x r=（1.5h-2h x ）p （8-3） 2 式中 p由模仪试验和运行经验确定的系数。当 h30m 时 p=5.5/h；当 h 30m 时 p=1。 由变电站平面布置图中数据可知，避雷针在h x 高度处水平面上的保护至少为 1.2m，假设r x 为 1.25m，h x 为 1.0m， 代入上面的计算式 8-3 解得：可知装设一支 1.5m 高的避雷针，采用 的镀锌圆钢。即可安全保护整个变电所的建筑物不受直接雷击。 同时，按规定，独立避雷针宜设独立的接地装置。接地装置的接地电阻在 非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻RE10。通常采用 36 根长的 2.5m 、 25mm 50mm 的钢管，在装避雷针的杆塔附近作一排，管间距离 5m，打入 地下，管顶距地面 0.6m 。接地管间用 40mm 4mm 的镀锌扁钢焊接相 31 10KV 变电站一次部分设计 连。引下线采用 25mm 4mm的镀锌扁钢，下与接地体焊接相连，并 与装避雷针的杆塔及其基础的钢筋相焊接，上与避雷针焊接相连。 避雷针与配电装置的安全距离示意图如下图 8-2 所示： 图图 8-28-2 避雷针与配电装置的安全距离示意图避雷针与配电装置的安全距离示意图 （2）防雷电感应：为防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附 近金属物或电气线路的反击，引下线与附近金属物和电气线路的间距应符合规范 的要求 (3)雷电侵入波的保护：装设避雷器，本设计中装设 FS4-10 阀式避雷器 避雷器是用来防护雷电产生的过电波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内， 以免危及被保护设备的绝缘，避雷器应与被保护设备并联，在被保护设备的电源 侧。如图 8-3 所示 32 10KV 变电站一次部分设计 图 8-3避雷器的连接图 在 10kV 电源进线的终端杆上装设 FS4-10 阀式避雷器。引用线采用 25mm 4mm 的镀锌扁钢，下与公共接地网焊接相连，上与避雷器接地端螺 栓连接。 在 10kV 高压配电室内装设有 GG-1A(F)-54 型开关柜，其中配有 FS4-10 型 阀式避雷器，靠近主变压器。主变压器主要靠此避雷器来保护，防止雷电侵入波 的危害。 在 380V 的低压架空出杆上，装设有保护间隙，或将其绝缘子的铁脚接地， 用以防护沿低压架空线侵入的雷电波。 8.2 接地保护系统设计 （一）接地概念及接地故障保护系统： 电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接，称为接地。为保障人身安 全，防止间接触电而将设备的外露可导电部分进行接地。成为保护接地。低压配 电系统按保护接地的型式不同，可分为 TN 系统，TT 系统和 IT 系统。 (二)变电站接地要求 变电站的接地装置的接地电阻越小越好，接地电阻要求小于 4 欧姆，利用基 础底板中的钢筋作为接地体，周边沿基础底板通长焊接成环路，中间沿柱网通长 焊接成网格。 当接地电阻满足不了要求时， 在距离建筑物 3M 以外打人工接地体以 满足要求。 33 10KV 变电站一次部分设计 (三)接地保护措施 此变电站 10KV 属于小电流接地系统，其接地电流可近似估算，电缆长度为 8KM，架空线为 5km. （1）确定接地电阻 IE=UN（35lcab+loh）/350=10 x(35x8+5)/350=8.14A 此变电站共用接地装置的接地电阻应同时满足 RE120v/I=120/8.14=14.7 RE4 则此变电站共用接地装置要求接地电阻为 RE=4 可利用的自然接地体电阻 RE （nat）=60 需要补充人工接地体，人工接地体的总电阻 RE(man)为 RE(man)= RE （nat）RE/(RE（nat）-RE)=4.29 （2）初步敷设方案为 现初步考虑围绕变电站建筑四周，距变电站 23m，打入一圈直径 50mm，长 2.5m 的钢管接地体，每隔 5 米打入一根（为减小屏蔽效率，一般管距不应小于管 长的 2 倍） 。管间用 404mm2的扁钢焊接相连。 计算单根钢管的接地电阻 查工厂供电附录表 27，得 =100 .m 则单根钢管的接地电阻为 RE(man)1=0.3 =1000.3=30 (4)确定接地的钢管数和最后接地方案 根据 RE(m