[毕业设计精品]全楼总降压变电所及配电系统设计

1、毕业设计 1 第 1 章 绪绪 论论 1.1 概述 电力工业是国民经济的重要部门之一，它既为现代工业、现代农业、现代科学 技术和现代国防提供必不可少的动力，又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。因此，电力工业的发展无疑与我国的社会主义建设和实现四个现 代化是有着极其密切的联系的。供配电系统是电力系统中的一个重要环节，由电器 设备及配电线路按照一定的接线方式组成；它从电力系统取得电能，通过其变换、 分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设 场所，使电能为国民经济和人民生活发

2、挥巨大的作用。 随着经济水平的日益发展,人民生活水平的不断提高,在电力系统这一领域，人 们对供配电系统提出了越来越多的要求。我国的电力建设较经济建设已成落后趋势。 目前，无论在繁华的都市还是在偏远的乡镇，都要求有现代化的配电系统与之相适 应.并且随着高层建筑及家用电器日益增加,都希望得到充足、可靠、合理的高质量 电能。基于这一现状，国内的大，中，小型的变配电站都向着智能化的方向转变或 是正在向这一方向转变，电力系统中的五遥（遥控，遥测，遥调，遥视，遥信）技 术的日趋完善，就充分说明这一发展趋势的势在必行。这样一来，在变电站微机智 能化的前提下，对于设置在用户端的 380v 低压配电装置的要求也

3、就越来越高，具体 表现在配电的灵活性、可靠性、经济性、操作和维修的便捷性等诸多方面，相比之 下操作笨拙，维修复杂，可靠性差的传统配电装置已经不能满足供配电系统中提出 的越来越高的要求，必将被新一代配电装置所淘汰。 本设计将本着这一出发点考虑，设计出一套适应社会经济迅速发展的新一代低 压配电装置，力图实现配电装置更新换代，配合上经济建设、电力先行的特点，与 国内经济发展同步伐，并与其向国外发达国家的水平靠近，使我国早日实现步入发 达国家水平。 1.2 设计原则 按照国家标准 gb50052-95供配电系统设计规范 、gb50059-9235110kv 变 电所设计规范 、gb50053-9410

4、kv 及以下设计规范 、gb50054-95低压配电设计 毕业设计 2 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，技术先进和经济合 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

5、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。 1.3 设计及步骤 全楼总降压变电所及配电系统设计，是根据各个楼层的负荷数量和性质，生产 工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠 以及分配电能问题。其基本内容有以下几方面。 1、负荷计算 全楼总降压变电所的负荷计算，是在负荷计算的基础上进行的。考虑变电所变 压器的功率损耗，从而求出总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷 计算表、显示计算结果。 2、电容补偿 按

6、负荷计算求出总降压变电所的功率因数，通过查表或计算求出达到供电部门 要求数值所需补偿的无功率。由手册或产品样本选用所需无功功率补偿柜的规格和 数量。 3、变压器选择及变电所布置 根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合计算负荷以 及扩建和备用的需要，确定变压器型号及供电平面图。 4、短路电流和尖锋电流的计算 通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限大容量系 统供电进行短路计算。求出各短路点的三相短路电流及相应有关参数。 毕业设计 3 5、高、低压设备选择及校验 参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择高、低压配 电设备，如隔离开关、断路器

7、、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等 设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验，并列表表示。 6、导线、电缆的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择 时必须满足发热条件： 导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热 温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。 7、继电保护设计 8、二次回路 为了监视、控制和保证安全可靠运行，各用电设备，皆需设置相应的控制、信 号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算。给出二次系统接线原理 图。 9、防雷与接地 参考本地区气象及地质资料，设计防雷接地装置，绘制防雷接地平面图。 毕业

8、设计 4 第第 2 2 章章 负荷计算负荷计算 2.1 定义 2.1.1、计算负荷又称需要负荷或最大负荷。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 30 分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。 2.1.2、平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用 最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时 也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。 2.2 负荷计算的方法 负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。 本设计将采用需要系数法予以

9、确定。 所用公式有： 有功功率 p30= kd pe (2-2a) 无功功率 q30= p30tan （2-2b） 视在功率 s30=p30/cos （2-2c） 计算电流 i30=s30/un （2-2d） 3 2.2.1 风机泵类 查工厂供电附录表 1 取 kd=0.7，cos=0.8， p30 = kd pe =588kw q30= p30tan=588kw0.75=441kvar 2.2.2 住户用电设备类 查工厂供电附录表 1 取 kd=0.7, cos=1.0， p30= kd pe =280kw q30= p30tan=0 毕业设计 5 2.2.3 电梯 查工厂供电附录表 1 取

10、 kd=0.15，cos=0.5 p30= kd pe =27kw q30= p30tan=271.73=46.7kvar 2.2.4 地下车库照明用电设备 查工厂供电附录表 1 取 kd=0.6，cos=1.0 p30= kd pe =4.8kw q30= p30tan=0 2.2.5 路灯照明设备 查工厂供电附录表 1 取 kd=1.0，cos=1.0 p30= kd pe =3kw q30= p30tan=0 总的计算负荷： p30=0.95（588+27+280+4.8+3）=857.7kw s30=979.5kv.a q30=0.97（46.7+441）=473.1kvar i30=

11、1488a 2.3 负荷计算结果 表 2-1 动力负荷计算表 计算负荷 序 号 用电 设备 名称 台 数 n 设备容量 （kw） 需要系 数 kd cos tan 30 p (kw) 30 q (kvar) 30 s (kva) 30 i (a) 1 风机 泵类 486400.70.80.75588441 2 住户 用电 设备 4000.71.002800 3 电梯 121800.150.51.7327 46.7 4 地下 车库 照明 20.61.00 4.8 0 5 路灯 31.01.00 3 0 小计 857.7473.1979.51488 毕业设计 6 第 3 章 变压器及主接线的选择

12、3.1 变电所设计条件要求 该变电所用电负荷为三级负荷，本楼楼区东侧有 10kv 高压电网。补偿前功 率因数为 0.88，确定变压器台数、容量，计算补偿容量，高低压侧设备的选型、 校验，导线电缆的选型、校验（包括进厂线缆、变电室至各楼层或建筑物的线 缆等） ，二次接线图（包括电能测量、计量；设备必要的继电保护等） ，变配电 所及楼区的简单平面布置图，防雷接地等。 3.2 变压器台数、容量选择 变电所低压侧的功率因数 cos” =0.88，所以对变压器低压侧进行无功补偿； 低压侧补偿后的功率因数应略高于 cos=0.90，这里取 0.92；要使低压侧的功率因 数由 0.8 升到 0.9，低压侧需

13、设的并联电容器容量为： qc= p30 (arctan0.88-arctan0.92)=98 kvar 取整 qc=210kvar 由 3 个型号为 bjmj0.4-70-3 电容器并联做为补偿； 补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：= 900 kv.a 30 s 变压器的功率损耗为： qt=0.06s30(2)=0.06900=54 kvar pt=0.015s30(2)=0.015900=13.5 kw 变电所高压侧的计算负荷为： =857.7+13.5=871.2 kw )1(30 p =(473.1-200)kvar+54 kvar=327.1kvar )1(30 q =930.6kv

14、a )1(30 s 补偿后工厂的功率因数：=/=871.2/930.60.936 cos )1(30 p )1(30 s 因此这一功率因数满足要求。 毕业设计 7 由于对居民小区变电所油浸式变压器单台容量不宜大于 630 kv.a，因此应装两 台变压器，每台容量： sn.t =(0.60.7)s30=（558.4651.4） 选 s9 系列铜线配电变压器 s9630/10 两台并联，变压器联结组为 dyn11。 3.3 主接线的设计原则 主接线的确定是一次部分的重中之重，所以要求比较严格，并且确定下来后， 一般不再有所改动。 首先,对主接线的基本要求分析如下： （1）可靠性 供电可靠是电能生产

15、、分配的首要任务，主接线应满足这一要求。包括要求发 生事故可能性小及发生事故后要求停电范围小，恢复供电迅速等特点。根据系统和 用户的要求，保证必要的供电可靠性和电能质量。在运行中供电被迫中断的机会愈 少或事故后影响的范围愈小，则主接线的可靠性就愈高。 由于可靠性与投资经济性之间存在的矛盾，使得在主接线设计中应充分考虑各 地实际情形和供电负荷对可靠性要求，即应注意以下几个问题： 主接线可靠性要与系统负荷及负荷对可靠度的要求相适应。负荷作用、地位不 同，对供电可靠性要求也不相同，本设计的供电系统要求比较高，所以要求比较高 的可靠性。为保证用户可靠供电，常需要考虑设备备用电源、备用设备、线路等， 但

16、这并不意味着简单的依靠增加设备、采用复杂的接线就能显著提高可靠性，相反 在某些情况下，由于接线复杂，会导致较复杂的操作及切换程序烦琐，可能会因此 引起错误操作几率上升，反而降低了可靠性；同时电力系统从可靠性计算角度可简 化为有一定故障概率的元件的串并联网络，设备数量的增加在一定条件下也会引起 系统供电中断可能性的增大。因而应结合设备具体参数以及运行人员运行经验、水 平等多种因素全面、客观的评价主接线的可靠性。 （2）灵活性、方便性、适应性 主接线应满足在调度、检测及发展扩建时的操作方便及运行灵活的要求，此外 也要便于检修。 a.调度时，要能灵活地投、且某些机组、变压器或线路，调配电源和负荷，满

17、 足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的调度要求； b.检修时，可以方便地停运检修断路器、母线及其继电保护设备，而不致过多 地影响对用户的供电和电力系统的运行； 毕业设计 8 c.扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响供电或停电时间 最短的情况下，投入新机组、变压器、或线路，完成过渡方案的实施，并对一次和 二次接线部分的改建工作量最少。 （3）经济性 主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下尽可能做到经济合理。它包括以下 几方面内容： a.投资省。主接线应力求简单清晰，以节省开关电器、电压互感器和电流互感 器，降低投资；要使继电保护和二次侧回路不过于复杂，以利于运行和

18、节约二次设 备及电缆的安装；要适当采用限制短路电流的措施，以便可以选择廉价的电器或轻 型电器； b.占地面积小。主接线设计要为配电装置布置创造节约占地面积的条件；同时 也应注意节约搬迁、安装和外汇等费用，经济发达的大城市这一点尤为重要； c.年运行费用少。在发电厂或变电所中要合理选择主变压器的容量和台数，以 节省电能损耗等费用。 （4）主接线应简单明了、运行方便 使主要元件投入或切除时所得的操作步骤最少。简化接线，有利于电网自动化 的实现配电网自动化、变电所无人化，是现代电网发展的必然趋势，主接线形式要 为这一技术的实施创造条件。 （5）具有扩建的可能性 由于主接线设计中，其可靠性于经济性之间

19、往往会有较大的矛盾，因而须注意 在一定程度上加以协调解决。 3.4 主接线方案的确定 变电所高压采用单母线、低压侧采用单母线分段接线方式，其优点是当某回受 电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继 续对两段母线上的重要负荷供电。且操作方便、运行灵活，可实现自动切换以提高 供电的可靠性。但在高压母线或电源进线需要检修或发生故障时，整个变电所仍要 停电，只能供电给三级负荷。 变电所的主接线图见附录 b-1. 毕业设计 9 第 4 章 三相短路电流，短路容量和尖峰电流的计算 4.1 短路电流计算的目的及方法 短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电

20、保护装置 的整定计算。 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所 考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。 短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。 接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。 在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标 明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，由于将电力系 统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并 联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和

21、短路容量。 短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又 称相对单位制法） ，工程上常用标幺制法。 4.2 短路计算 架空线 l=100m 电源 sn1010 10kv s963010 s963030 k-2 k-1 380v g 图 4-1 短路计算电路 4.2.1 k-1 点的三相短路电流和短路容量 毕业设计 10 计算短路电路中的元件的电抗及总电抗： 电力系统的阻抗：由附录表 4 查得 sn1010型断路器的断流容量 soc=500mva，因此 x1= uc12/soc =(10.5kv)2/500mva =0.22 电缆线路的电抗： x2= x0l=0.35(/

22、km)5 km=1.75 计算电抗： x(k1)= x1 +x2=0.22+1.75=0.62 三相短路电流周期分量有效值 ik1= uc1/x(k1)=10.5kv/(1.97)=3.08ka33 三相短路暂态电流和稳态电流 i= i=ik1=3.08ka 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 ish=2.55 i=2.553.08 ka =7.58ka ish=1.51 i=1.513.08 ka =4.65 ka 三相短路容量 sk1=uc1 ik1=56 mv.a3 4.2.2. k-2 点的三相短路电流和短路容量 电力系统的电抗 x3= uc22/soc =(0.4kv)2/

23、500mva =3.210-4 架空线路的电流 x4=x0l(uc2/uc1)2 =0.35(/km)5 km(0.4/10.5kv)2=24.510-4 电力变压器的电抗：由工厂供电附录表 5 得 uk=5,因此 x5=x6= (uk%uc22)/( 100sn)=1.2610-2 计算其总电抗 x(k2= x3 +x4+ x5 x6=3.210-4+25.410-3+0.013/2=9.2710- 3 三相短路电流周期分量有效值 ik2= uc2/x(k2)= 0.4kv/(9.2710-3)=24.9 ka33 毕业设计 11 三相短路暂态电流和稳态电流 i= i=ik2=24.9ka

24、三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 ish=1.84 i=1.8432ka =45.8ka ish=1.09 i=1.0932ka =27.1 ka 三相短路容量 sk2=uc2 ik2 =0.4kv24.9ka= 16.4mva33 表 42 短路计算表 三相短路电流 短路计算 点 ik )3( i )3( i )3( i3shi3sh 三相短路 容量 （mva） k13.08ka3.08ka3.08ka7.85ka4.65ka56.0 k224.9ka24.9ka24.9ka45.8ka27.1ka16.4 4.3 尖峰电流的计算 含多台用电设备的线路上的尖峰电流按下式计算： i

25、pk= i30+（istin）max 式（5-1） 式中，i30为全部设备运行时的计算电流；（istin）max 为用电设备中起动电流与额定电 流之差为最大的那台设备的起动电流与额定电流之差。 利用公式 in=p/(ucos)a ，ist=6in3 4.3.1 1 和 2 号楼各单元用电设备负荷 表 4-3 设备汇总表 参数电梯风机、泵类住户用电设备 额定电流 in/a 6.826.642.5 起动电流 ist/a 41159255.3 所以尖峰电流为 ipk=135.4+（255.342.5）=348.2a 4.3.2 3 和 4 号楼各单元用电设备的尖锋电流 毕业设计 12 表 4-4 设

26、备汇总表 参数电梯风机、泵类住户用电设备 额定电流 6.826.663.8 起动电流 41159382.9 所以尖峰电流为 ipk =233.8+（382.963.8）=552.9a 4.3.3 路灯和地下停车场照明的尖峰电流： 表 4-5 设备汇总表 参数路灯地下车场 额定电流 in/a 4.61.8 起动电流 ist/a 27.310.9 ipk=11.9+（27.3-4.6）=34.6a 毕业设计 13 第 5 章电器设备选择 5.1 高压断路器的选择 （1）按主要额定特性参数包括电压、电流、频率、开断电流等选择； （2）按短路条件进行动稳定、热稳定校验； （3）按承受电压能力及绝缘水平

27、选择； （4）按环境条件，如温度、湿度、海拔等选择； （5）按各类高压电器的不同特点进行选择 该变电所 10kv 母线短路时，=3.08ka )3( k i 由公式=630(130%)/10kv=47.29a 30 i 3 继电器保护动作时间选 1.1s，断路器断路时取 0.2s 查工厂供电附录表 8，选择 sn1010i 型断路器。 校验： 表 51 断路器主要参数 装设地点的电气条 件 sn1010i/630300序号 项 目 数据 项目数据 结论 1un10kv un10kv 合格 2i3047.29a in630a 合格 3ik(30 ) 3.08ka ioc16ka 合格 4ish

28、25.04ka imax40ka 合格 5 i(3)2tima 3.08*(1. 1+0.2)=4 i2tt 162*4=10 24 合格 校验结果：所选 sn1010i 型是最合格的 5.2 10kv 侧高压隔离开关的选择 毕业设计 14 表 5-2 高压隔离开关的选择校验表 从上表计算中可知，gn19-10/400 型隔离开关的额定值都大于实际值，所以该设备 符合要求。 5.3 高压电流互感器的选择 电流互感器选用 lqj10 型户内环氧树脂浇注绝缘式高压电流互感器，尺寸小， 性能好，安全可靠。等级为 0.5/3，0.5 级用于测量，3 级用于继电保护。额定电压 为 10kv，额定电流为

29、100/5a。 动稳定度校验 kesi1n=2250.1ka=31.8kaish=7.85ka 22 热稳定度校验 （kt i1n） t=（900.1） 1=81t ima=3.08ka 22 2 i 式中，kes动稳定倍数； kt热稳定倍数； i1n电流互感器的一次侧电流； tima般电流互感器的热稳定试验时间，t ima =1s。 5.4 高压电压互感器、熔断器的选择 本设计为终端变电所，不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台双圈油 浸互感器，其型号为 jdj10，属户外式电压互感器，采用 v 型接法分别接在 10kv 母线上，配用二个 rn 10 型限流熔断器，该产品仅作为电压互感器

30、一次侧的短路 2 保护，其结构尺寸较小，熔体额定电流一般为 0.5a。最大切断电流为 17ka，最大切 断容量 1000mva。 5.5 10kv 避雷器选择 项目实际需要值gn19-10/400 电压10kv10kv 电流47.29a400a 电流动稳定 4.16ka75 ka 热稳定t ima=6.64 2 i 25.8 毕业设计 15 变电所选用 fs-10 型避雷器，选两组分放在 10kv 母线上，与电压互感器供用一 个间隔。 5.6 低压电流互感器的选择 低压侧选 lmzj1-0.5 树脂浇注绝缘支柱母线式电流互感器。 表 5-3 低压电流互感器的选择校验表 额定二次阻抗 型号 额定

31、电 压kv 额定电 流比 级次组 合 0.5 级 1级3级d级 一秒 热稳 定倍 数 动稳 定倍 数 lmzj1-0.50.51250/50.5/d12 5.7 低压断路器的选择 低压侧选 dw16-1500 低压短路器 表 5-4 低压断路器的选择校验表 5.8 低压熔断器的选择 5.8.1 1 和 2 号楼各单元配电室的熔断器的选择： 熔体额定电流 in.fei30=135.4a 还应该躲过尖锋电流 in.fekipk(取 k=0.4) fen i . in.fekipk =0.4348.2=139.3a 项目实际需要值dw15-1500 电压0.4kv0.4kv 电流1367.4a150

32、0a 断流能力 24.9ka50 ka 毕业设计 16 因此查工厂供电附录表 10-1.可选 rto-200 型熔断器 ，即 in.fe =200a,而 熔体选 in.fe =200a 校验熔断器 查工厂供电附录表 10-1，得 rto- 200 型的熔断器保护的 ioc=50ka=i(30)k=24.9ka )3( i 其断路能力满足要求 熔断器只做短路保护用。因此导线和熔断器保护的配合条件为 in.feial1.5,现 in.fe =200a 1.5206a,=309a，ial =206a 已求出，所以 in.fe =24.9ka, )3( i 其断流能力满足要求。 熔断器只依短路保护用，

33、因此导线和熔断器保护的配合条件为 in.feial1.5,现 in.fe =200a 1.5247a=370a，ial =247a 已求出，所以 in.fe 370a,故满足熔断器 保护与导线的配合要求。 5.8.3 路灯和地下停车场照明熔断器的选择 熔体额定电流：in.fei30 =11.9a 还应躲过尖峰电流 in.fe (取 k=0.6) fen i . pk ki in.fekipk =0.634.6=20.76a 故查工厂供电附录表 10-1，可选 rto-100 型的熔断器，即=100a,而熔 fdn i . 体选 in.fe =30a 熔断器只作断路保护用，因此导线与熔断器保护的

34、配合条件为：in.fe1.5 ial，ial =25，现 in.fe =30a986.1mm2。 中性母线截面选 606 所以选用 lmy-3（12510）+1（606）型矩型硬铝母线 a 按最大长期工作电流校验。查表得 12510=1250 mm2水平放置环境温度为 25时允许载流量为 ip=2089a i30=1367.4a 所以选用 lmy-3（12510）+1（606）型矩型硬铝母线 b 校验热稳定取短路动作保护时间=0.6s 由表得 c=87a mm2=0.6s k t /s imak tt 故 =24.9ka=248 mm2 min a (3) i ima t c 0.6 87a/

35、mm2 s s 由于母线实际截面 a=12510=1250 mm2 ,因此该母线满足热稳定度要求。 min a c 校验动稳定：档距为 l=900mm,档数大于 2，相邻两相母线的轴线距离 a=160mm 因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为： =1.73i(3)2.l/a.10-7 =2041n (3) f 毕业设计 20 母线在作用下的弯曲力矩为 (3) f =183.7n.m m (3) 10 fl 母线的截面系数为 w=b2h/6=1.667 5 10 3 m 故母线在三相短路时所受的应力为 =m/w=11mpa c 而硬铝母线的允许应力为 70 mpa11mpa 故动稳定满足要求

36、。 6.3 到 1 井楼 1 单元配电室的引线 =135.4a，=135.4a。取=206a，温度为 35时，满足发热条件， 30 i al i 30 i al i =70 4 a 2 mm 中性线截面的选择：0.5=35 取=35。 0 a 0 a 4 a 2 mm0 a 2 mm 保护线截面 ape 的选择：由于35 ， 0.5=35 4 a 2 mmape4 a 2 mm 所选导线型号表示为： 500(370135pe35) blx 校验：查工厂供电附录表 15，钢芯铝线最小截面为 25，min 2 mm4 a 4 a 满足要求。 到 1 号楼 2 单元和到 2 号楼 1，2 单元的配电

37、室选线同上。 6.4 到 3 井楼 1 单元配电室的引线 i30=233.8a 。选500 型钢芯铝线。iali30=233.8a。 blx 选 ial=247a，温度为 35时，满足发热条件，因此 a4=95 2 mm 中性线 a0的选择：按 a00.5a4=50 2 mm 保护线截面 ape 的选择： 由于 a450， =0.5 a4=50 2 mmape 2 mm 所选导线型号可为：500(395150pe50) blx 校验：查工厂供电附录表 15，钢芯铝线最小截面积为 25，a4=95a4 min， 2 mm 2 mm 满足要求。 毕业设计 21 到 3 号楼 2 单元和到 4 号楼

38、 1，2 单元的配电室选线同上。 6.5 车库和路灯线的选择 i30=11.9a 按发热条件选择导线截面 ，ial =25a i30 =11.9a 由表得 blx 的截面为 2.5 mm2 =2.5 mm2 =2.5 mm2 0 a ape 所以选 blx-500-（32.512.5pe2.5）铝心橡皮绝缘线。 毕业设计 22 第第 7 7 章章 变电所继电保护的设计变电所继电保护的设计 7.1 概述 供电系统在运行中可能发生一些故障和不正常的运行状态。往往造成严重后果， 并伴随着强烈的电弧、发热和电动力，使回路内的电气设备遭受损坏。长期过负荷 使设备绝缘老化；一相断线易引起电动机过负荷。 为

39、了保证安全可靠地供电，供电系统的主要电气设备及线路都要装设继电保护 装置。为了使继电保护装置能准确地及时完成上述保护任务，在设计和选择继电保 护装置时，一般应满足选择性、快速性、灵敏性、可靠性四个基本要求。 7.2 继电保护的优化配置及整定原则 继电保护的设置与系统的运行方式密切相关，所以继电保护的优化配置要以系 统的主要或经常采用的运行方式为主，并兼顾系统故障后或因停电检修时而转换成 其它运行方式。为了保证可靠性，供电系统中任何一台设备，任何一段线路都必须 具有双重及以上的保护。在保证选择性方面，以保证主保护的选择性为主，并兼顾 后备保护的选择性。在保证快速性方面，以保证主保护的快速性为主，

40、并兼顾后备 保护的快速性，即使后备保护的快速性尽量提高。在保证灵敏性方面，以保证主保 护和近后备保护的灵敏性为主，并兼顾远后备保护的灵敏度，若远后备保护的灵敏 度过低，也可放弃远后备保护。 7.3 变电所继电保护设计 7.3.1 10kv 电力线的保护 10kv 电力线设置过电流和限时速断保护。 (1)动作电流： iop=krelkwil.max/krelki 式（7-1） 式中，可靠系数，一般取 1.3； rel k 继电器接线系数，取 1； w k 继电器的返回系数，取 0.8； re k 电流互感器的变流比，取 20； i k 毕业设计 23 线路的最大负荷电流。 maxl i =2i3

41、0=21367.4=2734.8a maxl i 故 iop=1.312734.8/0.820a=222.2a (2) 灵敏度校验： sp=kwi(2)k.min/ ki iop1.5 式（7-2） 式中，i(2)k.min线路末端 k2 的最小两相短路电流。 由前面的短路电流计算可知，最小短路电流 i(2)k.min =0.86624.9=21.6ka，则 sp =121600/20222.2=4.91.5 由此可见，整定的动作电流满足保护灵敏度的要求。 (3) 动作时间： =+0.5s=1.5s op t top t 式中，变压器过流保护的动作时间。 top t 图 71 电流速断保护原理

42、图 7.3.2 限时速断保护的整定计算 ii a c ka1ka2 kskm 信号 yr qf qf + + + ta1 ta2 毕业设计 24 图 72 过电流保护原理电路图 (1)动作电流： 由前面计算的短路电流可知，母线末端最大三相短路电流为 24.9ka，则速断电 流为： iop=krelkwil.max/ki 式（7-3） 故 iop1.3124.9/20ka=1.6ka (2)灵敏度校验： sp =kw i(2)k.min / ki iop1.52 式（7-4） 式中，限时速断的动作电流； op i 10kv 母线上的最小两相短路电流。 )2( mink i 由前面短路电流计算可知

43、，10kv 母线上的最小二相短路电流为 3.080.866=2.67ka，则： sp =12.67/201.6=0.081.5 不合格 即进线的限时速断保护的灵敏度不够，此时，限时速断的动作电流再改作下式 整定，以保证限时速断能可靠地动作。即 ii a c ka1 ka2 kt kskm 信号 yr qf qf + + + + ta1 ta2 毕业设计 25 iopi(2)k.min /1.5 =2.67/1.5 =1.78 ka (3)动作时限：top =0.5 s 7.3.3 变电所主变压器保护 变电所主变压器保护设置瓦斯保护、过流保护、过负荷保护。主变压器选用的 是两台 10/0.4kv

44、、容量均为 630kva 的变压器，连接组为 dyn11。其高压侧继电保护 用电流互感器变流比为 100/5。 7.3.4 变压器的过电流保护 为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为瓦斯保护的后备保护，变 压器还必须装设过电流保护，对于单侧电源的变压器，过电流保护安装在电源侧， 保护动作时切断变压器各侧开关。过电流保护的动作应按躲过变压器的最大工作电 流整定。 (1)过电流保护的动作电流整定： 取 krel=1.3，kw=1，kre=0.8，ki=100/5=20， il.max=2i1n.t=2630kva/（10 kv）=72.7a 3 式中，i1n.t变压器的额定一次电流。 故其

45、动作电流 iop =krelkwil.max/kikre=1.3172.7/0.820a=5.9a 动作电流整定为 6a (2)灵敏系数校验： 变压器二次侧母线在最小运行方式下发生两相短路时，电流 0.866=0.86624.9ka=21.6ka,换算到一次侧电流为 2k i =21.60.38/10=0.82ka min k i 因此 sp=kwik.min/ki iop=6.81.5 由此可见，整定的动作电流满足保护灵敏度的要求。 (3)动作时间整定为 1.0s。 7.3.5 主变压器的过负荷保护 变压器过负荷大都是三相对称的，所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方 式，经过一定延时作用于

46、信号，保护装置的动作电流按躲过变压器额定一次电流整 毕业设计 26 定。 (1)过负荷保护动作电流的整定： iop = krel i1n.t / ki 式（7- 5） 式中，可靠系数，取 1.3； rel k 电流互感器变流比； i k 变压器的额定一次电流。 tn i 1 故动作电流为 =1.372.7a/200.8=5.9a op i (2)动作时限整定： 变压器过负荷保护的动作时限一般取 1015s，这里取=10s。 op t 图 73 过负荷保护电路 7.3.6 瓦斯保护 瓦斯保护，又称气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本 i ka ks 信号 qf + + ta +

47、 kt qs 毕业设计 27 的保护装置。按 gb5006292 规定，800kva 及以上的一般油浸式变压器和 400kva 及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护的主要元件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通 管上。当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入 气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有 残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。这时上触点接通而接通信号 回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作” 。 当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地 由变压器

48、油箱通过联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲 击挡板，使下油杯下降。这时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器） ，同时发出音 响和灯光信号（通过信号继电器） ，这称之为“重瓦斯动作” 。 如果变压器油箱漏油，使得气体继电器内的油也慢慢流尽。先是继电器的上油 杯下降，发出报警信号，接着继电器内的下油杯下降，使断路器跳闸，同时发出跳 闸信号。 本设计的瓦斯保护动作时间如下: 重瓦斯：0.8m/s 时动作于跳闸 轻瓦斯：300cm 时动作于信号 3 毕业设计 28 图 75 变压器瓦斯保护原理图 7.3.7 0.4kv 母联保护 0.4kv 母联保护设置限时速断保护，它可作远离变压

49、器的一段 0.4kv 母线的保 护，也可作该段该母线上的所有出线的后备保护。但更主要的是有了这限时速断保 护，当远离主变压器的一段母线发生故障时，0.4kv 母联开关 7qf 跳闸，切除该段 母线，而不影响另一段母线进的继续供电，提高了供电的可靠性。 7qf 上的限时速断主要是保护远离主变压器的一段 0.4kv 母线，又由于 0.4kv 出线都要设置速断保护或无时限的过流保护，所以 (1)动作电流： =/1.5 式（7-6） op i )2( mink i 故 =0.86624.9/1.5=14.4ka op i 式中，0.4kv 母线的最小二相短路电流，1.5 为灵敏系数。 )2( mink

50、 i (2)动作时间： =0.5s op t 该整定方法称为“逆向整定”法。这种方法能保证 0.4kv 母线短路时，母联保 护能可靠地动作，且无须作灵敏度的校验。 a n n km r xb ks a kg qk t qf qs n yr 2 1 4 3 qf 重瓦斯 信号 轻瓦斯 信号 1 2 34 12 34 a 毕业设计 29 毕业设计 30 第 8 章 二次回路 8.1 概述 变电所的二次回路是指用来控制、指示、监测和保护一次回路运行的电路，亦 称二次系统，包括控制系统、信号系统、监测系统、继电保护和自动化系统等。 二次系统在供电系统中虽是其一次系统的辅助系统，但它对一次电路的安全、

51、可靠、优质、经济地运行有着十分重要的作用，因此必须予以充分的重视。 8.2 二次回路的接线原理图 接线图是用来表示成套装置或设备中各元件之间的连接关系的一种简图，主要 用于二次回路的安装接线、线路检查、维修和故障处理。 在供配电系统中，用来表示继电保护、监视和测量仪表以及自动装置的工作原 理的电路图叫做原理接线图，原理接线图可归总式和展开式两种方式绘制。 8.2.1 高压断路器的控制和信号回路 高压断路器的控制回路，是指控制（操作）高压断路器分、合闸的回路。高压 断路器的信号回路，是用来指示一次回路电路设备运行状态的。图 8-1 8.2.2 10kv 线路测量及保护回路 10kv 线路的二次回

52、路接线，往往将控制、信号、保护和测量设备与一次接线装 在同一台高压开关柜上。图 8-2 8.2.3 变压器的控制和信号回路 当变压器内部发生轻微故障时，气体继电器 kg 的上触点 kg1-2 闭合，动作于报 警信号。当变压器内部发生严重故障时，气体继电器 kg 的下触点 kg3-4 闭合，经中 间继电器 km 动作于断路器 qf 的跳闸线圈 yr，同时通过信号继电器 ks 发出跳闸信 号。图 8-3 毕业设计 31 bc bc bf k1 k1 c r r4 wh sb km kl1 kl ko qf2 kl2 gn r1 85 11 9 14 16 67 13 15 12 10 rdr2 k

53、l i u qf1yr r3kl3 k r5 1 319 17 qf fu ko yo ko fu 熔断器 自动合闸，防跳 手动合闸 手动跳闸灯光信号 自动跳闸闪光信号 自动合闸闪光信号 手动合闸灯光信号 手动跳闸，防跳 事故自动跳闸 事故跳闸发生信号 断路器合闸线圈回路 sa （+） （-） （+） 图 8-1 断路器的控制回路和信号回路 sa控制开关 bc小母线 bf闪光母线 kl防跳继电器 km中间继电器 ko合闸接触器 yo合闸线圈 yr跳闸线圈 bas事故音响小母线 k继电保护触点 k1闪光继电器 sb实验按钮 毕业设计 32 s2 ta1 s1 pj1 pj2 电流测量回 路 s2

54、 ta2 s1 pj1pj2 pa s2 ta3 s1ka1 yr1 ka1 i ka s2 ta4 s1 ka2 yr2 ka2 i ka2 wv(a)ws(b)wv(c) pj1 pj1 pj2 ws(a) ws(c) rd gn r1 r2 qf qf 1 3 4 2 信号回路 电压测量回路 过电流保护 回路 图 8-2 高压线路二次回路展开式原理图 毕业设计 33 qs qf t qk yr n 1 2 3 4 qf a12 34 km r xb ks kg a1 2 3 4 轻瓦斯 信号 重瓦斯 信号 a n 图 8-3 变压器瓦斯保护的原理接线图 t电力变压器 kg气体继电器 ks

55、信号继电器 km中间继电器 qf断路器 yr跳闸线圈 xb切换片 毕业设计 34 9.1 所址选择的一般原则 (1) 尽量接近负荷中心，以降低备电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属消 耗量。 (2) 进出线方便，特别是要便于架空进出线。 (3) 接近电源侧，特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。 (4) 设备运输方便，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。 (5) 不因设在有剧烈震动或高温的场所，无法避开时， 应有防震和隔热的措施。 (6) 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。 (7) 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

56、所相 贴邻。 (8) 不应设在有爆炸危险环境的正下方或正上方，且不应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 gb50058-1992爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范的规定。 (9) 不应设在地势低洼和可能积水的场所。 9.2 总体布置要求 (1) 便于运行维护和检修 有人值班的变配电所，一般应设值班室。值班室应尽量靠近高低压配电室，且 有门直通。如值班室靠近高压配电室有困难时，则值班室可经走廊与高压配电室相 通。 值班室也可以与低压配电室合并，但在放置值班工作桌的一面或一端,低压配电 装置到墙的距离不应小于 3m. 主变压器应靠近交

57、通运输方便的马路侧。条件许可时，可单设工具材料或检修 间。 昼夜值班的变配电所，应设休息室。有人值班的独立变配电所，宜设有厕所和给排 水设施。 (2) 保证运行安全 值班室内不得有高压设备。值班室的门应外开。高低压配电室和电容器室的门 毕业设计 35 应朝值班室开，或外开。 油量为 100kg 及以上的变压器应装设在单独的变压器室内。变压器室的大门应 朝马路开，但应避免朝向露天仓库。在炎热地区，应避免朝西开门。 变电所宜单层布置。当采用双层布置时，变压器应设在底层。 高压电容器组一般应装设在单独得房间内；但数量较少时，可装设在高压配电 室内。低压电容器组可装设在低压配电室内，但数量较多时，以装

58、设在单独的房间 内。所有带电部分隔墙和离地的尺寸以及各室维护操作通道的宽度等，均应符合有 关规程的要求，以确保运行安全。 (3) 便于进出线 如果是架空进线，则高压配电室宜位于进线侧。 考虑到变压器低压出线通常是采用矩形裸母线因此变压器的安装位置（户内式 变电所）即为变压器室，宜靠近低压配电室。 (4) 节约土地和建筑费用 值班室可与低压配电室合并，这时低压配电室面积应适当增大，以便安置值班 桌或控制台，满足运行值班的要求。 高压开关柜不多于 6 台时，可与低压配电屏设置在同一房间内，但高压柜与低 压屏的间距不得小于 2m。 不带可燃油的高低压配电装置和非油浸电力变压器，可设置在同一房间内。

59、具有符合 ip3x 房户等级外壳的不带可燃性油的高低压配电装置和非油浸电力变 压器，当环境允许时，可相互靠近布置在车间内。 周围环境正常的变电所，宜采用露天或半露天变电所 高压配电所应尽量与邻近的车间变电所合建。 (5) 适应发展要求 变压器室应考虑到扩建时有更换大一级容量变压器的可能。 高低压配电室内均应留有一定数量开关柜（屏）的备用位置。 既要考虑到变电所留有扩展的余地，又要不妨碍工厂或车间今后的发展。 9.3 平面布置图见附录 b-2。 毕业设计 36 第第 1010 章章 接地装置与防雷保护接地装置与防雷保护 10.1 变电所防雷装置 （1）避雷针 为防止直击雷对变电所电气设备、线路及

60、建筑物等的侵害， 变电所装有避雷针。避雷针高于被保护设备，并具有良好的接地，所以能起到保护 作用。变电所防雷保护的避雷针接地线与保护接地线在土壤中距离大于 3000mm，防 止雷击时电流在接地装置上产生的高电位对被保护建筑物和配电装置及接地装置进 行“反击闪络” 。 （2）避雷器 10kv 装设的避雷器主要是保护主变压器的，以免雷电过电压 沿高压线路侵入变电所，击毁变压器。为此要求避雷器靠近变压器安装，且一端与 被保护设备并联，另一端接地，放电电压低于被保护设备的绝缘水平。它当感应雷 (雷电波)入侵设备时，避雷器首先被击穿并对地放电，从而使电气设备受到保护。 本设计的阀式避雷器至 310kv