35KV降压变电站及配电系统设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
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前 言毕业设计是我们在学完全部理论课程及各项实习的基础上进行的一项综合性任务。通过工厂变电所的毕业设计可以巩固和进一步扩大所学的专业理论知识；可以学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法；可以培养自己独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本能力；并且可以培养自己查阅使用有关设计手册、规范及其他参考资料的能力。因此以35kV变电站为毕业设计对象，介绍了35kV总降压变电所电气设计的具体内容。变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，是接受电能与分配电能并改变电能电压的枢纽，它主要由电力变压器与一些配电设备构成。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置来实现既经济又安全可靠的供电系统，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。因此按照我们所学专业的技术要求，首先对原始资料进行分析，对变电站站址进行选择，降压变电站电力负荷的计算和无功功率的补偿，变电所主变压器台数和容量、形式的确定，变电所主接线方案的选择，进出线的选择，短路计算及一次设备（包括断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等）的选择，对所选电气设备进行动、热稳定校验；二次回路方案的确定及继电保护的选择与整定，防雷保护与接地和接零的设计，编制此说明书，绘制变电所主电路图、变电站平面布置图等。但由于本人知识欠缺，设计说明书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。摘 要本文介绍了工厂35KV总降压变电站电气部分的设计，主要论述了高压供电系统及降压变电站的电力负荷计算及设备选择等的设计。通过对原始资料分析，根据变电站所带总的负荷的供电要求拟定三种供电方案，经过技术、经济的分析计算比较，确定最优的供电方案。并按所选主接线方案，根据变电所带的总的负荷及5-10 年的规划负荷选择了主变压器；根据主接线可靠性、灵活性、经济性的原则，设计各级电压接线方式，然后进行短路电流的计算，通过计算的相应结果及设备选择的相关原则，逐次选择了变电所内的一次设备（包括断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等），并对所选电气设备进行动、热稳定校验，最后是主变压器配电装置设计、继电保护装置设计及防雷保护装置设计，较为详细地完成了35kV总降压变电站设计。关键词：主接线 短路电流的计算 电力变压器 电气设备选择 配电装置 继电保护 防雷接地目 录前言摘要第一章电力负荷的计算、无功补偿及主变压器的选择11.1各变电站负荷计算11.1.1负荷计算的目的和依据11.1.2负荷计算11.1.3各车间变压器的选择121.2降压变电站的计算负荷及无功补偿和主变压器的选择151.2.1计算降压变电站的计算负荷151.2.2无功功率的补偿161.2.3主变压器的选择18第二章 35KV变电站主接线设计192.1供、配电系统电压的选择192.1.1供电电压的确定192.1.2高压供电系统设计202.2主接线的选择212.2.1对电气主接线的基本要求212.2.2工厂降压变电站电气主接线的选择22第三章 短路电流计算263.1 概述263.2短路电流计算273.2.1短路电流计算程序273.2.2短路电流计算的方法273.2.3高压系统短路电流计算29第四章 主要一次设备的选择374.1电气设备选择的基本原则374.1.1一般原则374.1.2按正常工作条件选择电器374.1.3按短路情况校验电器的稳定性384.2 35KV设备的选择394.2.1高压断路器的选择394.2.2高压隔离开关的选择424.2.3电流互感器的选择444.2.4电压互感器的选择464.2.5高压熔断器的选择474.3 35KV架空线的选择484.3.1选用的原则484.3.2设备选择494.3.3校验494.3.4机械强度校验504.4 主变低压侧（10KV）设备的选择504.4.1 10KV断路器的选择504.4.2 10KV电流互感器514.4.3 10KV电压互感器524.4.4 备用电源设备（10KV）的选择534.5 备用（10KV）电源进行的选择534.5.1按经济电流密度选择导线截面544.5.2设备选择544.5.3校验544.5.4 机械强度校验554.6母线的选择564.6.1选择母线的材料564.6.2母线截面的选择方法564.6.3设备选择574.6.4校验574.7 10KV高压开关柜馈线柜出线的选择594.7.1选择电压等级为10KV594.7.2电缆截面的选择594.7.3热稳定校验604.8 10KV配电室设备的选择614.8.1 10KV高压开关柜的选择614.8.2 工作电源段的开关柜电气设备选择634.8.3备用电源段的开关柜电气设备选择644.8.4高压开关柜（四个 备用）配置64第五章 主变压器10KV线路继电保护的设计655.1概述655.1.1继电保护概念655.1.2 继电保护的基本要求665.1.3 继电保护的基本原理675.2主变压器保护675.2.1 变压器故障及保护配置概述675.2.2 变电站主要变压器继电保护装置配置及整定675.3 10KV馈电线路的保护745.3.1 10KV线路一NO1变电站的保护配置755.3.2 10KV线路一NO2、NO3、NO4配电所的保护配置76第六章 防雷设计及配电装置786.1雷电概述786.1.1雷电的危害786.1.2雷电的类型786.2变电所防雷786.2.1防雷装置及组成786.2.2变电所对直击雷的防护796.2.3变电所对雷电冲击波的防护856.3 配电装置906.3.1概述906.3.2屋内配电装置906.3.3屋外配电装置916.3.4成套配电装置92第七章 厂区10KV配电系统设计927.1 车间变压器927.1.1 变压器台数的选择原则927.1.2 变压器容量的选择原则937.2 厂区10KV线路配电方式的确定957.2.1确定厂区10KV线路配电方式957.2.2 导线电缆的选择95致谢96参考文献97附录98第一章电力负荷的计算、无功补偿及主变压器的选择1.1各变电站负荷计算由设计任务原始资料可知，供电示意图如下：1.1.1负荷计算的目的和依据确定供电系统的最大负荷（也称计算负荷）。它是按发热条件选择供电变压器和导线及开关等电器设备的依据。1.1.2负荷计算1计算方法工厂负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法。接自配电线路上用电设备组的多台设备不可能同时运转，即使都运行的设备又不可能都是满负荷，因此对工业用电设备组的负荷计算，均采用需要系数法和二项式法计算。需要系数法计算比较简单，适用于方案估算并且接近实际负荷，故本厂的负荷计算一律用需要系数法。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用这种方法计算时，可由负荷到电源逐级计算，即首先按需要系数法求得车间低压侧有功及无功计算负荷加上本车间变电所变压器的有功及无功损耗，即得本车间变电所高压侧负荷；其次将全厂各车间变电所高压侧负荷相加，同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数（有功及无功均取0.9），便得工厂降压变电站低压侧计算负荷，然后再考虑无功影响及降压变电站主变的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。2计算公式（1）用电设备组的计算负荷 kW Kvar KVA A需要系数查原始资料表一有功计算负荷KW用电设备组的设备功率KW。与设备铭牌功率不完全相同无功计算负荷Kvar视在计算负荷KVA负荷功率因素 查原始资料表得用电设备功率因素角的正切值 查原始资料表得用电设备额定电压（线电压）V（2）车间变电所的计算负荷 kW Kvar KVA A功率因素：有功功率同时系数，取0.90.95无功功率同时系数，取0.920.983各车间负荷计算流程 根据原始资料表一及需要系数法的计算公式计算如下：原始资料表一序号用电或车间单位名称设备容量（千瓦）(一) No1变电所1织造车间5250.80.80.750.950.972染整车间4900.80.80.753浴室、理发室4.880.814食堂20.630.750.80.755独身宿舍200.81（二）No2变电所6制条车间3400.80.80.750.950.977纺纱车间3400.80.80.75（三）No3变电所8软水站86.10.650.80.750.950.979锻工车间86.90.30.651.1710机修车间296.20.30.51.7311托儿所、幼儿园12.80.60.61.3312仓库37.060.30.651.17（三）No4变电所13锅炉房2400.750.80.750.950.9714水泵房2000.750.80.7615化验室1000.750.80.7516卸油泵房600.750.80.75各车间的计算负荷： 一变电所负荷计算1、织造车间 2、染整车间 3、浴室、理发室 4、食堂 5、独身宿舍 二变电所负荷计算6、织条车间7、纺纱车间 三变电所负荷计算8、软水站 （Kvar）(KVA) 9、锻工车间 （Kvar）(KVA)10、机修车间 （Kvar）(KVA) 11、托儿所、幼儿园 （Kvar）(KVA(A)12、仓库 （Kvar）(KVA 四变电所负荷计算13、锅炉房 14、水泵房15、化验室 16、卸油泵房 计算各个车间变电所的负荷，即各车间变电所变压器低压侧和高压侧的负荷变压器低压侧和高压侧的负荷计算，同时系数取。一变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即 高压侧： 二变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 三变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 四变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算低压侧： 高压侧： 各车间高、低压侧的计算负荷和车间变压器损耗列表名称低压侧变压器损耗高压侧（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KW）车(Kvar)（KW）(Kvar)（KVA）（A）NO1变电所601.98601.981005.191527.6415.0860.31820.08662.291054.160.86NO2变电所516.8395.76650.93989.269.7639.06526.56434.82682.8939.43NO3变电所180.47242.26302.09459.14.5318.13185260.39319.4218.44NO4变电所427.5328.83539.34819.678.0932.36435.59361.19565.8632.671.1.3各车间变压器的选择变压器的选择应在变压器的容量基础上进行选择。为了使车间变压器能经济地运行，车间变压器容量应比车间计算负荷高15%，即车间计算负荷的1.15倍，取负荷率为85%。车间变压器容量如下：NO1：NO2：NO3：NO4：1. 变压器容量的选择变压器容量应根据计算负荷选择。对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取85%左右，对昼夜或季节性波动较大的负荷供电的变压器，其容量与台数应考虑运行合理，并可在高峰时适当过载运行，对短时负荷供电的变压器要充分利用其过载能力。选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。车间变电所变压器的单台容量，一般不大于1000KVA。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近车间负荷中心，以减少配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗。2. 变压器台数的选择变压器台数主要根据负荷大小、对供电可靠性和电能质量的要求来决定并兼顾节约电能、降低造价、运行方便。负荷等级选用原则带有一、二级负荷的变电所1、 一、二级负荷较多时，应选用两台或两台以上变压器；2、 只有少量一、二级负荷，并能从邻近变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器。带有三级负荷的变电所1、 负荷较小时采用一台变压器；2、 负荷较大，一台变压器不能满足要求时，采用两台及两台以上变压器；3、 昼夜负荷或季节性负荷变化较大，选用一台变压器在技术上不合理，宜两台变压器。从设计任务书知道，本厂有四个生产车间，均为级负荷，中断供电会造成严重经济损失，要求供电系统无论是正常还是发生事故时，都应保证其连续供电。因此，对一级供电负荷，应由两个独立的电源供电。其他辅助车间为级负荷。根据以上计算数据和资料，查建筑电气设备手册选择各车间变压器型号及台数如下：NO1： SG1000/10 3台NO2： SG800/10 2台NO3： SG500/10 1台NO4： SG500/10 1台各车间搞低压侧的计算负荷和车间变压器损耗及车间变压器容量、变压器选择情况名称低压侧变压器损耗高压侧车间变压器容量（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KW）(Kvar)（KW）(Kvar)（KVA）（A）（KVA）NO1601.98601.981005.191527.6415.0860.31820.08662.291054.160.861212.24变压器型号：SG1000/10 台数：3NO2516.8395.76650.93989.269.7639.06526.56434.82682.8939.43785.32变压器型号：SG800/10 台数：2 NO3180.47242.26302.09459.14.5318.13185260.39319.4218.44367.33变压器型号：SG500/10 台数：1NO4427.5328.83539.34819.678.0932.36435.59361.19565.8632.67650.74变压器型号：SG500/10 台数：1附表1 SG型10KV三项铜线干式电力变压器技术参数表型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-1000/101000105%0.42.911.323101.44Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC3.123.405H级绝缘2110114022603型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-800/10800105%0.42.3959.4781.64Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC2.753.026H级绝缘198098021602型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组初级次级空载短路SG-500/10500105%0.41.8736.745.51.96Y/Y0-12重量（T）绝缘外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC1.842.058H级绝缘1690860195021.2降压变电站的计算负荷及无功补偿和主变压器的选择1.2.1计算降压变电站的计算负荷由于降压变电站变压器低压侧至各车间变压器线路较短，故不再计算线路损耗。考虑同时系数取0.90.95，0.98。在本设计中同时系数取。1、厂总降压站低压侧（10KV）的负荷计算=0.95（820.08+526.56+185.00+435.59）=0.951967.23=1868.87KW=0.97（662.29+434.82+260.39+361.19）=0.971718.69=1667.13Kvar2、变压器损耗近似计算在负荷计算中，SL7、S7、S9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即 3、厂总降压站高压侧（35KV）的负荷计算 1.2.2无功功率的补偿一般工业电气设备，由于采用大量感应电机及变压器，电源除供给有功功率外尚需供给大量无功功率。由于无功电流通过线路系统，导致配电设备能力未能得到充分利用，并引起下列损害:.功率因素愈低则电力损耗也愈大；.电压降亦愈大；.增加了设备容量和电力损耗；.影响电费收费率。供电部门一般要求企业的功率因素达到0.9以上。从计算的结果知道该工厂的功率因素目前只有0.72，因此，需进行无功功率补偿。提高功率因素的方法分为改善自然功率因素和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单，见效又快。对于感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷的两端并联电容器的方法，使其原为感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷语容性负载之间的补偿，这样就减轻了电源的负担，提高了电源的利益率，减小了输电线路上的电能损耗。这里采用在主变压器低压侧装设电力电容器的方法来提高功率因素。由原始资料知本厂的功率因素cos，因此在低压侧补偿时，低压侧补偿后的功率略高于0.9，cos。补偿电容器的容量计算公式：有功负荷系数，一般按负荷情况选取，由工作班次决定。由原始资料知：=0.650.85 故取=0.85。tg补偿前计算负荷功率因素角的正切值tg补偿后功率因素角的正切值cos=0.7541.41 cos=0.9223.07=0.851868.87（tg41.41- tg23.07）=0.851868.87(0.88-0.43)=714.84 Kvar据上计算,查工厂常用电气设备手册选择并联电容器的型号规格：选BWF10.5-120-1W确定并联电容器的数量： 单个电容器额定容量只考虑三相均衡分配，因此决定装设6只，每一相2只。这时并联电容器的实际容量为：补偿并联电容器：BWF10.5-120-1W 6只附表2 BWF10.5-120-1WX型电容器技术参数表型号额定电压（KV）标称容量（Kvar）标称电容(F)频率(Hz)相数外形尺寸（mm）重量(Kg)LBHhBWF10.5-120-1W10.51203.47501620130740340351.2.3主变压器的选择1、补偿后主变压器高压侧的视在计算负荷：2、无功补偿后工厂的功率因素： 这一功率因素满足规定要求3、确定变压器的额定容量： 主定变压器容量，因此确定主定变压器容量为2500KVA查工厂常用电气设备手册确定主定变压器的型号为：SL7-2500/35三相油浸自冷式铝线电力变压器。4、确定变压器台数的选择工厂总降压变电所主变压器的容量与台数的选择在很大程度上取决于负荷的大小及其对供电可靠性的要求，同时应考虑工厂发展规划等因素并与电气接线简单，运行方便，供电可靠，节约电能与减少投资。变压器台数多则供电可靠性高，但设备投资也大，运行费用也要增加。因此，在能满足可靠性要求时，变压器台数越少越好，对能取得备用电源的一级负荷供电时，选用一台主变压器。从原始资料知该工厂引了一路10KV架空线作为该工厂的备用电源。工作电压正常时，备用电源进线开关处于断开状态。所以该总降压变电所采用一台主变压器。附表3 SL72500/35三相油浸自冷式铝线电力变压器技术参数表型号额定容量（KVA）额定电压（KV）损耗（KW）阻抗电压（%）空载电流（%）连接组高压低压空载短路SL72500/3525003510.54.023.06.51.1Y/-11重量（T）外形尺寸(mm)台数（台）器身总重ABC3.056.6852490202028401第二章 35KV变电站主接线设计降压变电站是工厂接受和分配电能的中枢。它由变压器、配电装置、保护和控制设备、测量仪表以及其它附属设备（试验、维修、油处理设备等）及有关建筑物构成。变电站的电气主接线是变电工程的关键部分。它与电力系统、电气设备的选择与布置，以及供电系统运行的可靠性和经济性等方面均有关系，因此设计变电所的电气主接线时必须全面分析一些有关的因素，正确处理它们之间的关系。2.1供、配电系统电压的选择工厂供配电电压主要取决于地区电网供电电源电压、工厂计算负荷的大小及高压用电设备的容量。2.1.1供电电压的确定工厂供电电源电压主要根据工厂负荷的大小，供电距离及地区电网可能供电的电源电压，与电力部门协商确定。一般大型工厂可选用110KV或220KV，中小型工厂可选用35KV或10KV电压，作为工厂供电的电源电压。一般工厂可选用一种或两种供电电压。选用较高的供电电压可减少电能损耗，提高电能质量，节约有色金属，但要增加设备投资费用。如果有两种电压都可满足供电要求可供选择时，则应技术经济比较并结合工厂发展规划，择优确定。2.1.2高压供电系统设计1、供电电压的选择、方案的拟定根据系统电源的实际情况及本厂电气设备、负荷类型，经过分析研究，对供电电压的确定初步提出两个可行方案：方案一：工作电源由架空线从地区变电所引35KV电源，备用电源由附近联合企业中心的变电站引出10KV架空线。方案二：工作电源和备用电源均为35KV，工作电源由地区变电所引出35KV架空线，备用电源由附近联合企业中心的变电站引出35KV架空线。、方案分析及比较、方案一分析 优点：正常运行时，电压损失不大。此方案只需一台主变压器，经济投资及占地面积不大。缺点：当35KV线路故障时，10KV备用电源投入运行时，电压降很大。、方案二分析优点：供电电压高，线路功率损耗少，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资，供电的安全可靠性较高。缺点：工厂内要设总降压变电所，占用的土地面积多，总降压变电所要装设两台主变压器，投资及运行维护费用高。、方案比较方案一的的投资比方案二的投资少，虽然备用电源投入运行时，电压降较大，但在实际运行中，备用电源投入的几率较小，对线路的电压损失，可通过适当提高10KV主线路导线截面来降低；另外，10KV主线路较短，故电压损失不会太大。经分析比较，确定方案一为本最佳设计方案。2、厂区高压配电电压选择一般工厂采用的高压配电电压为610KV，从经济技术指标来看，最好采用10KV，如果选用6KV，又需增加一个变压器，这就增加了设备投资费用，不经济。2.2主接线的选择电气主接线是变电所的主要电路，它表明了变电所电能接受与分配的主要关系，是变电所允许操作的主要依据。在设计中，主接线的拟定对电气设备选择，配电装置布置，维护和控制、测量的设计，投资建议及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性有密切的关系，所以主接线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。2.2.1对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性。1. 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些变电所来说是可靠的，而对另一些变电所来说则不一定满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电所在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几方面：、 操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。、调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。、扩建的方便性。对将来要扩建的变电所，其主接线必须具有扩建的方便性。在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：、节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量。、占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能占地面积少。、电能损耗少。电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.2.2工厂降压变电站电气主接线的选择1、工厂降压变电站的特点、供电、配电的电压为35110KV/610KV；、电源进线为12回；、主变压器为2台。2、降压变电站高压侧、低压侧的接线形式变电所的主接线形式有多种，常见的有如下几种：、线路变压器组接线当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器接线，高压侧可装设隔离开关、高压跌落式熔断器、高压断路器受电，装设设备视具体情况而定。优点：接线简单，使用设备少，基建投资省。缺点：供电可靠性低，当主接线中任何设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，如大型企业的车间变电所和小型用电单位的10KV变电所等。、桥式接线为了重要负荷得到可靠供电，大型企业变电所通常有两回电源进线，并且装设两台主变压器，在这种情况下，变电所高压侧多采用桥式接线。优点：采用设备少，接线清晰简单。缺点：可靠性不高，且隔离开关为操作电源。桥式接线分为全桥、内桥和外桥三种方式。内桥和外桥接线方式如下图：、内桥接线的特点：内桥接线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资及占地面积均较全桥少。缺点是操作变压器和扩建成全桥或单母线不如外桥方便。因此，内桥接线适用于进线距离长，变压器切换少的中端变电所。、外桥接线的特点：外桥接线对变电所的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过度到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便，一次侧无线路保。因此，外桥接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所及可能发展为有穿越负荷的变电所。、桥式接线运行方式：根据桥连断路器QDF及低压母线分段开关FDL的不同状态，桥式接线在正常情况下有多种运行方式：、高压断路器QDF闭合，低压母线分段开关FDL也闭合，这时两回电源进线和两台变压器均作为并联运行，可靠性高，但短路电流大，继电保护装置复杂。、 高压断路器QDF断开，低压分段开关FDL闭合，这种运行方式可限制短路电流。适用于来自同一电源的双回进线。、 高压断路器QDF断开，低压母线分段开关FDL也断开，这种运行方式适用于两个未经同期的独立电源，它的运行性能相当于两个互为备用的线路变压器组。、 高压断路器QDF闭合，低压母线分段开关FDL断开，这种运行方式适用于高压两回电源进线来自不同的地区变电所，其中有一电源进线是正常工作电源，而另一电源进线在正常情况下则是备用电源，这种情况下低压母线分段开关是为了减少短路电流。所以桥形接线只适用于小容量发电厂和变电所，及作为最终发展为单母线。、单母线分段式接线有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配点母线及桥式接线变电所主变压器二次侧的配电母线，多采用单母线分段的接线方式。优点：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，保证继续对两端母线上的重要负荷供电，多用于具有一、二级负荷，且进、出线较多的变电所。母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济、操作安全。缺点：当其中一段母线需要检修或发生故障时，接于改母线的全部进、出线均停止运行。因此，一、二级负荷必须由接在两段母线上的环形系统或双回路供电，以便互为备用。结合原始资料分析比较，由于本厂设计中有两回电源进线，而初选方案为方案一，因此，高压侧只需采用一台主变压器，不采用桥式接线。而变压器低压侧采用单母线分段接线方式，一般分为两段，分段开关可采用断路器或隔离开关。本设计中采用短路器分段，所有负荷均接于两段上，这有利提高供电的可靠性和灵活性。确定降压变电站主接线图为下图的供电示意图：该接线主要特点：、总降压变电所设1台2500KVA，35/10KV的降压变压器，变压器与35KV线路接成线路变压器组。在变压器高压侧装设真空断路器，这便于变电所的控制运行和维护。、降压变电所的10KV侧采用单母线分段接线，用10KV真空断路器将母线分成两段。、主变压器低压侧经真空断路器接在10KV母线的一个分段上，而备用10KV线路也真空断路器接在另一个分段上。、各车间的一级负荷由两段母线供电，以保证供电可靠性。、根据规定，备用电源只有在主电源停止运行或主变压器故障（检修）时才投入，因此，正常时备用电源进线开关是断开的。10KV母线断路器是闭合的。、在10KV母线侧，工作电源与备用电源之间设有备用电源自动投切装置（BZT），当工作电源因故障断开时，备用电源会立即投入供电。当主电源发生故障时，变电所的操作电源来自备用电源断路器前的所用变压器。第三章 短路电流计算3.1 概述短路的后果非常严重，因此必须尽力消除可能引起短路的一切因素；同时进行短路电流计算，以便正确地选择电气设备，使电气设备具有足够的动稳定性和热稳定性，以保证在发生最大短路电流时不致损坏。为了选择切除短路故障的开关电器、整定短路保护的继电保护装置和选择限制短路电流的元件（如电抗器）等，也必须计算短路电流。3.2 短路电流计算3.2.1短路电流计算程序在进行短路电流计算前，应根据计算目的搜集有关资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术数据等，然后按下述步骤进行计算：1、 确定计算电路；2、 作等值电路图；3、 求电路各元件电抗；4、 网络化简，求短路回路总电抗；5、 计算短路电流。3.2.2短路电流计算的方法对于工厂供电系统，短路电流的计算一般采用近似的方法，计算中假定：1、供电的电源是无限大功率系统；2、认为短路回路的元件的电抗为常数；3、元件的电阻一般略去不计，只有在短路电路中总电阻大于总电抗的三分之一时考虑电阻，否则认为=。当电源系统运行方式改变时，短路电流也要变化，选择电气设备时，确定电气设备容量或额定参数时，需要知道通过该设备最大可能的三相短路电流，因此要按系统最大运行方式计算短路电流。当校验继电保护装置的灵敏度是否合格及选择熔断器、整定继电保护装置和校验电动机启动的依据，需要计算出系统最小运行方式下的最小短路电流值。在选择和校验电气设备，载流导体及进行继电保护整定计算中，一般需要计算以下短路电流值：三相短路电流周期分量有效值（KA）次暂态短路电流（三相短路电流周期分量第一周期的有效值（KA）短路后0.2秒的短路电流周期分量有效值（KA）三相短路电流稳态有效值（KA）短路冲击电流（KA）短路全电流最大有效值（KA）0秒短路容量（MVA）高压短路电流一般采用标幺值计算，使运算步骤简单，数值简明便于分析。所谓标幺值就是对各个物理量选一个固定的数值作基准值，取实际值与基准值之比称为该物理量的标幺值。即：标幺值（相对值）=有名值/基准值计算中用到的元件的四个电气量的标幺值为：容量标幺值 电压标幺值电流标幺值 电抗 标幺值式中：S、U、I、X容量、电压、电流、电抗的有效值Sj、Uj、Ij、Xj容量、电压、电流、电抗的有效值为计算方便，通常取基准容量Sj=100MVA基准电压Uj用各级的平均额定电压，即Uj=Up=1.05UeKV，其中Ue为额定电压KV。当基准容量Sj和基准电压Uj确定后，基准电流Ij和基准电抗Xj便可确定，即：Ij= Xj= 由此可求出三相电力系统中，有名值电抗为X的电路元件的电抗标幺值为：3.2.3高压系统短路电流计算1、原始资料分析针对本设计，短路时可能出现的电网情况：35KV 三相三线制，其中中性点一般采用消弧线圈接地或不接地。10/6KV 三相四线制，中性点不接地，当系统的单项接地故障电流超过30A时，采用消弧线圈接地。本设计中的最大运行方式为：地区变电所两台变压器并列运行。最小运行方式为：地区变电所两台变压器分列运行。2、短路点的选择短路计算点选择的原则：凡是在供电系统中连接电气设备的高压、低压母线及用电设备的连接设备的接线端钮处均应选作短路计算点，故选计算点为下图d1、d2、d3、d4点。由于d2和d3点间的导线非常短，认为d2和d3点的短路电流相等。在本设计后车间以下的设备不再考虑设计，故d4短路点不再考虑。3、短路电流计算、计算各元件电流的标幺值、设基准容量Sj=100MVA，基准电压Uj1=37V、Uj2=10.5V，基准电流Ij=、查已知资料，系统的短路容量Sxt=1900MVASB1N= SB2N=31500KVA=31.5MVASB31N= 2500KVA=2.5MVAUB1d%=10.5 UB3d%=6.5、计算各元件电抗的标幺值、系统电抗的标幺值：、变电所变压器的标幺值：、35KV的标幺值： (X0单位长度电抗)、厂总降压站主变压器的标幺值：、等值电路图、各短路点电流计算、d1点短路点电流计算根据原始资料确定最大运行方式和最小运行方式下的短路电流：、最大运行方式：为两台变压器并列运行，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333/0.333+0.294=0.514基准电流：短路电流：标幺值有效值因为供电电源的容量是无限大容量系统。所以短路电流周期分量在整个短路过程中保持不变，即短路电流不衰减。即冲击电流全电流最大有效值：短路电容：有效值、最小运行方式：为地区变压器单台运行等电路，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333+0.294=0.680基准电流：短路电流：标幺值有效值冲击电流：全电流最大有效值：短路电容：有效值d1点短路点电流计算表项目（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）计算公式=2.55=1.52最大运行方式3.0363.0367.7424.615194.553最小运行方式2.2962.2965.8553.490147.059、d2点短路点电流计算根据原始资料确定最大运行方式和最小运行方式下的短路电流：、最大运行方式：为两台变压器并列运行，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333/0.333+0.294+3.25=3.764基准电流：Ij2=KA短路电流：标幺值有效值KA冲击电流（KA）全电流最大有效值：（KA）短路电容：有效值、最小运行方式：为地区变压器单台运行等电路，其等值电路为短路电流总电抗标幺值：=0.053+0.333+0.294+3.25=3.930基准电流：Ij1=KA短路电流：标幺值有效值冲击电流：全电流最大有效值：短路电容：有效值d2点短路点电流计算表项目（KA）（KA）（KA）（KA）（KA）计算公式=2.55=1.52最大运行方式1.4631.4633.7312.22426.582最小运行方式1.3971.3973.5622.12325.445第四章 主要一次设备的选择电气设备选择是电气设计的主要内容之一，正确选择电气设备是保证电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极稳妥采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。4.1电气设备选择的基本原则工厂35KV降压变电站的各种高压电气设备，主要指610KV以上的断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、互感器、电抗器、母线、电缆、支持绝缘子及穿墙套管等。这些电器各自的功能和特点不同，要求运行条件和装设环境也各不相同，但也具有共同遵守的原则。4.1.1一般原则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；2、应按当地使用环境条件校验； 3、应力求技术选进和经济合理；4、与整个工程的建设标准应协调一致；5、同类设备应尽量减少品种；6、选择的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。电气设备要能可靠地工作，必须按正常工作条件进行选择，并且按短路情况进行稳定校验。4.1.2按正常工作条件选择电器正常工作条件是指： 1、电器的额定电压不应小于所在回路的工作电压，即：2、电器的额定电流不应小于该回路的最大长期工作电流，即：我国目前生产的电器，设计时取周围介质温度为40，如果电器的工作环境最高气温达于或小于40，由于冷却条件不同，其允许电流应加以校正。、当电器的工作环境高于+40时，环境温度每升高1，额定电流应减少1.8%。、当电器的工作环境低于+40时，环境温度每降低1，额定电流可增加0.5，但增加的总数不得超过20%I。3、选择电器时应考虑设备的装设地点，即工作环境，运行条件和要求，选择设备的型号规格，如屋内或屋外设备，防爆型或普通型设备，如工作环境污染严重，应选用加强绝缘的电器，电路操作频繁时应选用胜任频繁操作的真空断路器而不应选用不适宜频繁操作的少油式断路器等。4.1.3按短路情况校验电器的稳定性1、短路热稳定校验短路热稳定校验就是要求所选的电器，当短路电流通过它时，其最高温度不应超过制造厂规定的短路时发热最高允许稳定。即：短路时电流产生的热量；电器在短路时的允许发热量，制造厂家常以t秒（通常为1、4、5秒）内允许通过所产生的热量表示；短路的电流假想时间（S）秒 =秒短路延续时间（S）；主保护动作时间（短路保护装置实际最长的动作时间）（S）；断路器分闸时间（断路器的固有分闸时间与其电弧延然时间之和）（S）；对于一般高压断路器（如油断路器），可取=0.2S；对于高速断路器（如真空路器），可取=0.10.15S；如果缺乏断路器分闸时间数据，当主保护为速动时，短路延续时间可取下列数值：对于快速及中速断路器=0.15S；对于低速断路器=0.2S；此外，当1秒时，可认为=由原始资料可知：厂总降压站35KV侧 1.5S；厂总降压站10KV侧 1S；10KV馈电线路0.5S；2、电动力稳定校验电动稳定是指电器随短路电流引起机械效应的能力，在校验时，用短路电流的最大幅值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即：式中、短路冲击电流及其有效值；4.2 35KV设备的选择4.2.1高压断路器的选择1、高压断路器的用途高压断路器是高压供电系统中最重要的电气设备之一。它能在有负荷的情况下接通和断开电路，当系统发生短路故障时，能迅速切断短路电流。2、选择的条件、方法根据其主要技术参数来选择，即除前节所述的一般条件外，还应满足额定切断电流（或切断容量）的条件，即：或式中断路器在额定电压下的开断电流（切断容量）；断路器安装地点发生三相短路时的次暂态短路电流（或0.2秒时短路电流）；0秒短路容量（或0.2秒时短路容量）。3、设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，Imax=43.45A，使用地点：屋外查工厂供电设计4-2，初选ZW7-40.5/1250真空断路器，技术数据见附表1附表1 ZW7-40.5/1250真空断路器技术数据序号名称单位数据1额定电压KV40.52绝缘水平1min工频耐压干试95潮试80雷电冲击耐压（峰值）1853额定电流A12504额定短路开断电流KA205额定操作顺序分-0.3S-合分 180S-合分6额定短路开断电流次数次127额定短路关合电流（峰值）508额定峰值耐受电流9额定短时耐受电流2010额定短路持续时间S411触头开距mm22212触头超行程4113平均分闸速度m/s1.50.214平均合闸速度0.70.215触头合闸弹跳时间ms216三相合（分）闸同期型217合闸时间15018分闸时间6019机械寿命次1000020额定操作电压及辅助回路额定电压vDC 110-22021每相回路直流电阻（不含互感器）10022重量kg8004、设备校验、额定电流 满足要求、额定切断容量 式中 查上表得=400MVA；短路容量，经前章计算出=194.553 MVA；即：=400MVA=194.553MVA 满足要求、热稳定校验查上表得Tt=6.6KA t=4s 三相短路电流有效值，经前章计算为3.036KA 或 不考虑0.05 )所以 满足要求、动稳定校验因为=17KA，=7.742KA所以 满足要求根据以上校验，ZW7-40.5/1250型高压真空断路器满足条件，故选用断路器ZW740.5/1250。35千伏断路器结论如下表:项目计算数据断路器厂家数据结论额定电流(A)39.95600厂家数据大于计算数据,因此满足要求额定电压(V)开断电流(A)热稳定(KA2.S)15.669174.24动稳定(KA)7.742174.2.2高压隔离开关的选择1、高压隔离开关的用途在检修高压电气时，将被修理的设备与其它带电的部分可靠地断开，并构成明显的断开点，以保证修理时的安全，在一定条件下，允许用隔离开关接通或隔开小功率电路，如容量不大的空载变压器或电压互感器。2、选择的条件、方法按额定电压、额定电流、装置种类和结构形式选择，按短路条件校验动稳定和热稳定。3、设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，Imax=43.45A，使用地点：屋外查工厂供电设计4-6，初选GW2-35GD/600高压隔离开关，技术数据见附表2附表2 GW235GD/600高压隔离开关技术数据型号额定电压（KV）额定电流（A）极限通过电流（KA）5秒热稳定电流（KA）操动机型号峰值有效值GW235GD/600356005014CS8/2D4、设备校验、额定电流 满足要求、额定电压 满足要求、热稳定校验 或 所以满足条件、动稳定校验因为=7.742KA，KA所以 满足要求根据以上校验，GW235GD/600高压户外隔离开关满足条件，故选用隔离开关GW235GD/600。35KV隔离开关结论如下:项目计算数据隔离开关厂家数据结论额定电压额定电流热稳定动稳定4.2.3电流互感器的选择1、电流互感器的用途、用来使仪表、继电器等二次设备与主电路绝缘，这既可避免主电路的高电压直接引入仪表、继电器等二次设备，又防止仪表、继电器等二次设备的故障硬线主电路，提高一、二次电路的安全性和可靠性，并有利与人身安全。、用来扩大仪表、继电器等二次设备的应用范围，它是利用变压器变电流的原理制成。2、电流互感器的使用主要事项、二次回路接线应采用截面积不小于2.5mm2的绝缘铜线。、为减轻电流互感器一次线圈对外壳和二次回路漏电的危险，其外壳和二次回路的一点应良好接地。、对于接在线路中的没有使用的电流互感器，应将其二次线圈短路并接地。、电流互感器在运行时，副线圈严禁开路，同时二次电路也不允许接保险丝。、电流互感器的总阻抗不得超过其额定值。、电流互感器的极性和相序必须正确。3、电流互感器的选择电流互感器应按装设地点的条件及额定电压、一次电流、二次电流（一般为5A）、准确度等级条件进行选择，并校验其短路稳定度和热稳定度。此外，尚应满足测量与计量仪表对准确度的要求。继电保护用电流互感器还应满足10%误差特性曲线的要求。4、设备选型35KV的户外配电装置多采用油浸瓷箱式的独立式电流互感器或瓷套管式电流互感器，后者可减少占地面积，降低造价。按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，Imax=43.45A，使用地点：屋外查工厂供电设计表4-19，初选LCW35型户外独立式电流互感器，技术数据见附表3附表3 LCW35型户外独立式电流互感器，技术数据型号额定电流比(A)级次组合准确级次二次负荷（）10%倍数IS热稳定倍数动稳定倍数重量(kg)3级10级二次负荷（）倍数油总重LCW-351501000/50.5/31.5228651002701600324255、设备校验、额定电流 满足要求、热稳定校验 或 ) 所以满足条件、动稳定校验因为=7.742KA，(KA)所以 满足要求根据以上校验，LCW35型户外独立式电流互感器满足条件，故选用隔离开关G LCW35型电流互感器。4.2.4电压互感器的选择1、电压互感器的用途将线路上的高电压变换成低电压，以便于各种测量仪表和继电保护装置使用。2、电压互感器的使用主要事项、二次回路接线应采用截面积不小于1.5mm2的绝缘铜线。、电压互感器的外壳和二次回路的一点应良好接地。、一、二次回路均不许短路。为防止电压互感器一、二次短路的危险，一、二次回路都应装有熔断器。、电压互感二次回路中的工作阻抗不得太小，以避免超负荷运行。、电压互感器的极性和相序必须正确。3、电压互感器的选择电压互感器应按额定电压、安装环境、准确度等级二次侧负荷来选择。电压互感器的准确度等级分为0.2、0.5、1、3、10等几个等级。计量电费的电度表用的电压互感器，其准确度等级应为0.5级，而配电盘上的监测仪表则用13级的电压互感器。由于互感器二次侧负荷的增大，会使电压误差增大，故对不同正确度皆有不同的二次侧额定负荷。如果计量仪表及继电器的电压线圈总视在功率不超过电压互感器技术数据规定的功率，则可保证相应的准确度。由于电压互感器二次侧各相负荷是不平衡的，故在考虑准确度时，应以一最大相负荷为依据将此负荷与互感器的额定容量相比较，应满足 式中在测量仪表要求的最高准确度级下，电压互感器的额定容量（伏安）；S互感器二次侧最大相的负荷（伏安）；由于电压互感器是与电路并联连接的，当系统发生短路时，互感器本身并不受短路电流作用，因此，不需校验动稳定与热稳定。4、设备选型按正常工作条件选择：查工厂供电设计表4-21，初选JDJJ35油浸式电压互感器，技术数据见附表4附表4 JDJJ35油浸式电压互感器技术数据型号额定变比（V/V）不同准确度时负荷（VA）最大容量（VA）0.5级1级3级JDJJ35/15025060012004.2.5高压熔断器的选择高压熔断器用于供电线路、电压互感器、电力变压器及电力电容器等电气设备的短路保护和连续过载保护。高压熔断器具有结构简单、造价低廉、容易维护、使用方便的特点。高压熔断器的选择包括型式选择、参数选择、容体额定电流选择。1、型式选择高压熔断器按安装地点可分为户内式和户外式，按是否限流又可分为限流式和非限流式。2、参数选择选择参数正常工作条件电压 电流保护性最大开断电流、最小开断电流、熔断特性3、容体额定电流选择保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和额定开断电流选择，而不必选择额定电流。4、设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=35KV，UPT=1.2KVA，I=0.02A使用地点：屋外作用：保护电压互感器查工厂供电设计表4-19，初选RW935型户外限流熔断器，技术数据见附表5附表5 RW935型户外限流熔断器技术数据型号额定电压（KV）额定电流(A)断流容量（三相）过电压倍数（不超过）切断最大短路电流（限流）（KA）用途RW9-35350.520002.5倍工作电压23保护电压互感器4.3 35KV架空线的选择4.3.1选用的原则先按经济电流密度来选择，再按发热条件、电压损失及机械强度校验。按经济电流密度来选式中：S截面面积（mm2）；Imax最大工作电流（A）；Je经济电流密度由原始资料知：年最大负荷利用小时数为6000小时，环境温度为30，查工厂供电设计知：Je=0.90A/ mm2。4.3.2设备选择按正常工作条件查工厂供电设计表7-1初选LGJ50钢芯铝绞线，技术数据见附表6。附表6 LGJ50钢芯铝绞线技术数据型号标称截面积mm2实际截面积mm2股数/直径mm外径mm20直流电阻/km重量Kg/Km制造长度m屋外载流量A铝钢LGJ505048.36/3.21/3.29.60.60919520002204.3.3校验1、按发热条件校验按发热条件选择导线截面也是按允许载流量选择导线截面，即应满足下述条件： 对应某一环境温度时，导线允许的长期工作电流（A）实际载流量（A）线路最大长期工作电流（A）温度校正系数由原始资料知，t平均=30，查资料知，运行载流量=220A（环境温度+25） 需修正查表知=0.94 =0.94220=206.8A因为=41.24A 所以 满足要求2、校验电压损失U%因为 几何平均距离 m取m查表知：LGJ50的R0，X0 R0=0.65/Km X0=0.394/Km由原始资料知：L=10 Km电压损失的计算公式： 所以满足条件4.3.4机械强度校验查表：最小运行截面为25 mm2，选择截面为50 mm2最小运行截面25 mm2，机械强度足够。根据以上校验，LGJ50钢芯铝绞线满足条件，故选用LGJ50钢芯铝绞。4.4 主变低压侧（10KV）设备的选择4.4.1 10KV断路器的选择1、设备选型按正常工作条件查工厂常用电气设备手册，初选ZN510/630型户内真空断路器，技术数据见附表7附表7 ZN510/630型户内真空断路器技术数据型号额定电压（KV）额定电流（A）开断电流（KA）动稳定电流标称值（KA）热稳定电流（KA）固有分闸时间（S）合闸时间（S）配用的操作机构ZN5-10/63010630203020（2）秒0.050.1专用CD型2、校验、额定电流 满足要求、额定电压KV 满足要求、额定断流容量 式中查资料得=300MVA短路容量， 即：=300MVA=25.34 MVA 满足要求、热稳定校验 = )所以 满足要求、动稳定校验 KA KA 满足要求根据以上校验，ZN510/630型户内真空断路器满足条件，故选用ZN510/630型断路器。4.4.2 10KV电流互感器1、设备选型按正常工作条件查工厂常用电气设备手册，初选LDJ10300/5环氧树脂浇注式电流互感器，技术数据见附表8。附表8 LDJ10300/5环氧树脂浇注式电流互感器技术数据型号额定电流比（A）级次组合准确级次二次负荷（）10%倍数2S热稳定倍数动稳定倍数0.8级0.5级3级DB级二次负荷（）倍数LDJ-10-300/5300/50.510201520D级1520552、校验、额定电流 满足要求、额定电压KV 满足要求、热稳定校验 = 所以 满足要求、动稳定校验因为=3.73(KA)，(KA)所以 满足要求根据以上校验，LDJ10300/5型穿墙式电流互感器满足条件，故选用电流互感器LDJ10300/5型。4.4.3 10KV电压互感器按正常工作条件查工厂供电设计表4-21，选JDZJ10型浇注式电压互感器，技术数据见附表9附表9 JDZJ10型浇注式电压互感器技术数据型号额定变比（V/V）不同准确度时负荷（VA）最大容量（VA）0.5级1级3级JDZJ1040601503004.4.4 备用电源设备（10KV）的选择1、高压熔断器设备选型按正常使用条件选择：正常使用时UN=10KV，UPT=0.3KVA，I=0.02A使用地点：屋外作用：保护电压互感器查建筑电气设备手册，选RW910型户外高压限流熔断器，技术数据见附表10附表10 RW910型户外高压限流熔断器技术数据型号额定电压（KV）额定电流(A)断流容量（三相）（KVA）切断最大短路电流（限流指）（KA）用途RW910350.520060保护电压互感器2、其它设备同主变低压侧（10KV）设备的选择相同。4.5 备用（10KV）电源进行的选择主要方法与35KV架空线的选择相同由原始资料知10KV备用电源架空线长2Km，=10KV。4.5.1按经济电流密度选择导线截面由原始资料知：系统要求只有工作电源因故停电时才允许备用电源供电，工作电源正常时，备用电源进线开关处于断开。由此知年最大负荷利用小时数3000小时，环境温度为30，查工厂供电设计表4-24，知（裸铝导线）。A4.5.2设备选择按正常工作条件查工厂供电设计表7-1初选LGJ70钢芯铝绞线，见附表11。附表11 LGJ70钢芯铝绞线技术数据型号标称截面积mm2实际截面积mm2股数/直径mm外径mm20直流电阻/km重量Kg/Km制造长度m屋外载流量A铝钢LGJ-707068.056/3.81/3.811.40.422275200022754.5.3校验1、按发热条件校验按发热条件选择导线截面也是按允许载流量选择导线截面，即应满足下述条件： 式中：对应某一环境温度时，导线允许的长期工作电流（A）；实际载流量（A）；线路最大长期工作电流（A）；温度校正系数。由原始资料知，t平均=30，查资料知，运行载流量=275A（环境温度+25） 需修正查表知=0.94 =0.94275=258.5A因为=144.34A 所以 满足要求2、校验电压损失U%因为 所以几何平均距离 m ,取m查表知：LGJ70的R0，X0 R0=0.65/Km X0=0.394/Km由原始资料知：L=2 Km电压损失的计算公式： 因此满足条件4.5.4 机械强度校验查表：最小运行截面为25 mm2，选择截面为70 mm2最小运行截面25 mm2，机械强度足够。根据以上校验，LGJ70钢芯铝绞线满足条件，故选用LGJ70钢芯铝绞。4.6母线的选择选择配电装置中母线应考虑如下内容：.选择母线的材料，结构和排列方式；. 选择母线的截面；.校验短路时的热稳定；. 校验母线短路时的电动力。4.6.1选择母线的材料母线的材料有铜和铝两种，铜的电阻率低，机械强度大，抗腐蚀性强，是很好的母线材料，但由于铜在工业上有很多重要用途，而且储量不多，价格较贵，因此铜母线仅用于空气中含腐蚀性气体的配电装置中。铝的电阻率为铜的1.72倍，重量只有铜的30%，而且储存量多，价格也低，因此广泛用于屋内外的配电装置中。结合本厂的特点选择选择矩形铝母线平放方式。4.6.2母线截面的选择方法母线截面的选择有两种方法：1、按最大长期工作电流选择母线截面母线的截面应选在正常工作运行时，通过母线的最大长期工作电流不应超过它的长期允许电流，即满足下列条件： 式中相应于某一周围环境温度和母线布置方式（如矩形母线平房比立放降低58%）下，母线长期允许电流（安）该母线在电路中的最大长期工作电流（安）矩形母线的长期允许电流是按导体长期允许温度为70，周围气温为25的条件下确定的。当周围实际温度不为25时，其长期允许电流应乘以温度校正系数。2、按经济电流密度选择导线截面在设计中仍采用经济电流密度选择导线截面根据经济电流密度选择导线可使其年运行费用降低，母线的经济截面可按下式决定： （为经济电流密度，查资料可得=0.9A/mm2）4.6.3设备选择按正常工作条件查工厂供电设计表4-23初选LMY-404型硬母线，技术数据见附表12。附表12 LMY404型硬母线技术数据型号规格（M）重量（Kg/m）铝铝允许电流（A）每极或每相片数12LMY-4044040.43480-/8554.6.4校验1、按发热条件校验导线允许的长期工作电流正常工作的最大长期工作电流，满足要求。2、按条件校验母线热稳定按正常条件选择母线的截面，必须交验它们在短路时的热稳定。工程上简化计算，常用短路时发热满足最高容许温度的条件，所需的导体最小截面积来校验载流导体的热稳定性，当所选的导体截面积大于或等于时便是热稳定，反之，就不稳定。式中 C热稳定系数，查工厂供电设计手册表4-25，为171集肤效应系数，当铝形母线截面在1000平方毫米以下时为1，母线截面为10001200毫米时为1.1，铜形母线为11.183、动稳定校验 按下列二式进行: 式中: 作用于母线上的计算应力(公斤/平方厘米)； 母线最大允许应力(公斤/平方厘米)硬铝为700,硬铜为1400； 母线形状系数(取=1)； 两绝缘子间的母线长度(厘米),取200cm； 母线间距离,取30cm； 截面系数,母线平放时为0.167bh2,母线立放时为0.167b2h； 三相短路冲击电流(KA),经第三章计算知=3.731KA； b母线厚度(cm)； h母线宽度(cm) 。满足方程要求。 式中: 一最大允许跨距; 一三相短路时,母线单位长度所受的力。根据以上校验,LMY-40X4型硬母线满足条件,故选用LMY-40X4型硬母线。4.7 10KV高压开关柜馈线柜出线的选择电力电缆根据它的结构类型，电压和经济电流密度来选择，并校验其长期发热温度，正常和故障情况下的电压损失及短路时的热稳定。电缆可不必校验其短路时的动稳定。目前使用较多的时交连聚氯乙稀绝缘及护套电缆，本设计选用的是铝芯交连聚氯乙稀绝缘及护套电缆（YJLV型）。4.7.1选择电压等级为10KV4.7.2电缆截面的选择按长期工作电流选择电缆截面，电路长期最大工作电流（安）。在规定条件下，电缆允许的长期工作电流（安）K电缆敷设条件异于规定条件时，电缆允许长期工作电流的校正系数。电缆允许的长期工作电流是根据电缆的长期发热温度（如10KV由绝缘电缆为60）和周围介质的计算温度（敷设在空气中时为+25，埋在地中时为15）确定的。当周围介质温度不是25或15时，要乘以；当电缆是多根并列敷设时，要乘以，当电缆是直接列敷设而土壤电阻率不同时，乘以系数。根据原始资料查工厂供电设计表7-10、7-11、7-12，单根敷设，正常热阻系数。查工业与民用配电设计手册，初选YJLV-350交连聚氯乙稀绝缘电缆。 满足条件4.7.3热稳定校验电缆截面的热稳定校验方法与母线热稳定校验方法相同。式中C热稳定系数，查工厂供电设计手册表4-25，为80 满足要求由于进线只有几十米，线路电压损失不会太大，故不进行线损失校验。根据以上校验，YJLV-350交连聚氯乙稀电力电缆满足条件，故选用LYJLV-350交连聚氯乙稀电力电缆。4.8 10KV配电室设备的选择4.8.1 10KV高压开关柜的选择1、概述在工厂供电系统的变电所中，对10KV以下的配电装置常采用成套配电装置。成套配电装置是将同一回路的开关电器、互感器、测量仪表、保护继电器和辅助设备装配在一个（或两个）全封闭或半封闭的金属柜中，制造厂生产有各种不同电路的开关柜和元件，在设计中，一般按主接线选择各种电路的开关柜或元件，组成整个配电装置。成套配电装置可分为低压成套配电装置、高低压成套配电装置（俗称高压开关柜）、SF6全封闭组合电器。选择高压开关柜时，可根据环境特点和运行条件要求选择型号，根据电气主接线情况选择线路的方案编号，并用短路数据进行校验。2、选择型号和方案我国目前生产的335KV高压开关柜，都采用空气和瓷（或塑料、树脂等）绝缘子作为绝缘材料，并选用普通常用电器组成。从结构形式分类有固定式和手车式两种。按安装地点可分为户内式和户外式两种，由于户外有防水、防腐蚀等问题，故目前大量使用的是户内式高压开关柜。从维护要求又分为靠墙或不靠墙安装，单面或双面维护等类型。选用时，可按环境条件选用一般型或封闭型。手车式高压开关柜造价高，但灵活性号，使用与大型变电所或可靠性要求较高的变电所或配电所。本设计为工厂配电所，采用手车式高压开关柜。在选用高压开关柜时，可根据环境特点和运行要求选择型号，根据电气主接线情况选择电路方案编号。并用短路数据进行校验。由于开关柜在生产过程中已作了配套设计，故断路器能满足断流容量要求时，其它元件不必再逐项校验。因SF6气体对人体有伤害，须进行其泄漏监测，而本设计为工厂配电所，故采用带真空断路器的开关柜。总上所述，本设计高压开关柜初选KYN-10型交流金属铠装移开式高压开关柜。高压开关柜选KYN-10型交流金属铠装移开式高压开关柜，主要用于310KV三相交流50Hz系统中作为接受与分配电能之用，特别适合频繁操作的场合，并具有防止误操作断路器、防止带负荷推拉刀闸、防止带电关合接地刀闸、防止接地刀闸在接地位置送电和防止误入带电间隔等“五防”闭锁功能。本开关柜用钢板弯制，焊接组合而成，全封闭型结构，外壳防护等级符合IP2X，它有间电器室、手车室、母线室和电缆室四个部分组成。各部分用钢板分隔，螺栓连接，具有架空线进出线及左右联络的功能。附表14 KYN-10型交流金属铠装移开式高压开关柜技术数据技术数据类别形式电压等级KV额定电流A主开关型号：ZN5-10/T 630外形尺寸长宽高mm额定电压KV额定电流A热稳定电流KA额定开端电流KA动稳定电流标称值KA固有分闸时间S合闸时间S操作机构型号KYN-10单母线手车式106301063020（2）S20500.050.1CD专用型80015002200额定断流容量（MVA）：3003、校验、额定电压 满足要求、额定电流因为 满足要求、额定切断容量查表的短路容量，前章计算出=26.567MVA即：=26.567MVA 满足要求根据以上校验，KYN-10型交流金属铠装移开式高压开关柜满足条件，故选用KYN-10型交流金属铠装移开式高压开关柜。4.8.2 工作电源段的开关柜电气设备选择1、站用变压器降压变电站的断路器控制、信号电源可由母线电压互感器供给，照明电源应尽量由邻近配电变压器供给，仅在必要时才装一台所用变压器。站用变压器选择SL7-30/10，Y/Y0型高压开关柜为KYN-10型主要设备：PN2-10型熔断器3一次线路方案编号：382、电力电容补偿小间高压开关柜选高压开关柜KYN-10型主要设备：ZN5-10/T 630、LDJ-10电流互感器2一次线路方案编号：383、电压互感器高压开关柜选高压开关柜KYN-10型主要设备：JDZJ型电压互感器3、RN2-10型熔断器3、FS2型避雷器3一次线路方案编号：414、母线连接高压开关柜选高压开关柜为KYN-10型主要设备：ZN5-10/T 630、LDJ-10电流互感器2一次线路方案编号：015、馈线高压开关柜选高压开关柜为KYN-10型主要设备：ZN5-10/T 630、LDJ-10电流互感器2、JN-10接地开关一次线路方案编号：046、工作电源高压开关柜选高压开关柜为KYN-10型主要设备：ZN5-10/T 630、LDJ-10电流互感器2、ZDJ型电压监视装置、JN-10接地开关一次线路方案编号：084.8.3备用电源段的开关柜电气设备选择与工作电源段的开关柜电气设备选择一样。4.8.4高压开关柜（四个 备用）配置1、四个车间变电站：8个2、高压电容器间：2个3、电压互感器避雷器柜：2个4、母联开关：1个5、站用柜：1个6、工作电源开关：1个7、备用电源开关：1个8、留用小间：2个根据电气主接线需要和KYN-10型高压开关柜线路方案编号及柜内设备汇总表序号用途方案编号主回路主要高压电器数量1工作电源PT柜08JDZJ型电压互感器RN2-10型熔断器FS2型避雷器12馈线柜04ZN5-10/T.630ALDJ-10电流互感器JN-10接地开关83站用柜38RN2-10型熔断器14电容器柜01ZN5-10/T.630ALDJ-10电流互感器25母联开关柜01ZN5-10/T.630ALDJ-10电流互感器16工作电源开关08ZN5-10/T.630ALDJ-10电流互感器27备用电源PT柜41JDZJ型电压互感器RN2-10型熔断器FS2型避雷器1第五章 主变压器10KV线路继电保护的设计5.1概述5.1.1继电保护概念电力系统中的各种设备在运行中，可能发生各种保障和不正常运行状态。最常见也是最危险的故障保护是发生各种形式的短路，各种故障会产生大于额定电压几倍甚至几十倍的短路电流，同时使系统的电压降低，且后果可能导致烧毁或损坏电气设备，破坏用户的工作连续性、稳定性或影响产品质量，严重者可能破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至瓦解。电力系统中电气设备中电气设备的正常工作遭到破坏，但并未发生短路故障，这种情况属于不正常运行状态，例如：设备过负荷，温度过高等故障和不正常运行状态都可能在电力系统中引起事故，在电力系统中应采取各种措施消除和减少故障，当设备发生故障，应迅速将故障设备切除，恢复正常运行，而当设备不正常处于不正常运行状态时，要及时处理，以免引起设备故障。继电保护的基本任务是：1、自动迅速由选择地将故障设备从电力系统中切除，保证其它部分迅速恢复正常生产，使故障设备免于继续遭到破坏。2、反应电器设备的不正常运行状态，可动作于发生信号，减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是带有一定的时限，以保证选择性。5.1.2 继电保护的基本要求动作于跳闸的继电保护，在技术上一般应满足四个基本要求。1、选择性 当供电系统发生保障时，继电保护装置动作应只切除故障设备，即首先切除靠近故障点的短路器，使停电范围尽量缩小，从而保护系统中无故障部分仍能正常运行。2、速动性 快速地切除故障部分可以提高电力系统并列运行的稳定性，减轻短路电流对设备的损坏程度，加快系统电压的恢复。3、灵敏性 灵敏是指保护装置在其保护范围内，对发生故障或不正常运行状态的反应能力。在保护范围内，不论短路点的位置和短路的性质如何，保护装置都应正确反应，保护装置的灵敏性，通常用灵敏系数来衡量，灵敏系数越高，愈能反应轻微故障。4、可靠性 保护装置的可靠性是指在规定的保护范围内，发生恶劣属于它反应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何不属于它应该动作的情况下，则不应该误动作。5.1.3 继电保护的基本原理电力系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流、电压间相位的变化。因此，利用故障参数与正常运行时的差别，就可以构成各种不同原理和类型的继电保护。1反应电流变化的，有电流速断，定时限过电流及零序电流保护。2反应电压改变的，有低电压和过电压保护。3反应输入电流与输出电流之差的，有差动保护等。5.2主变压器保护5.2.1 变压器故障及保护配置概述电力变压器是电力系统设备之一，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是非常贵重的设备。变压器故障可分为内部和外部故障两种。变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生单相间接地故障等。变压器外部系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线是那个发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地短路，引出线之间的相间故障等。变压器的不正常运行包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：1 防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。2 防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的差动保护或电流速断保护。3 防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护后备的过电流保护。4 大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。5 防御变压器对称过负荷的过负荷保护。6 防御变压器过励磁的过励磁保护（500KV及以上的大容量变压器宜装设过励磁保护）。5.2.2 变电站主要变压器继电保护装置配置及整定变压器一般根据容量的大小以及控制和保护装置间的配合情况来装设相应的保护装置。本设计的降压变电站主变型号未SL7-2500/35，根据工厂供电设计资料，查表电力变压器的继电保护装置，主变可设置以下保护：瓦斯保护、电流速断保护（或纵联差动保护）、带时限的过电流保护、过负荷保护、温度信号。1电流速断保护变压器的电流速断保护一般装在电源侧，通常采两相不完全星形接线，其整定动作电流应躲开系统最大运行方式时变压器二次侧母线短路时的最大短路电流。即：动作电流应躲过系统最大运行方式时，变压器二次侧三相短路值。式中：KK可靠系数，采用KL型继电器时取1.31.4；采用GL型继电器取1.51.6.I（3）d2max最大运行方式时，变压器二次侧母线三相短路时归算倒一次侧的电流。则：归算倒35KV侧：速断保护的灵敏度按系统最小运行方式时保护装置安装处的两相短路电流来校验。IdZ(2)1min系统最小运行方式变压器一次侧两相短路电流。根据短路计算知，式中I(2)d、I（3）d两相、三相短路电流的等效值。灵敏度校验 满足要求。当变压器电源侧线圈和电源侧套管及引出线故障时，电流互感器的二次故障电流启动电流继电器LJ3、LJ4，并联的两对常开触点接通信号继电器XJ2和中间继电器ZJ，发出信号和接通TQ线圈，断路器跳闸切除故障。2过电流保护总降压变电所内的变压器，一般装设过电流保护，如过电流保护的动作时限超过0.5S时，还需增加电流速断保护，保护装置设在电源侧它既能反应外部故障，还可以作为变压器内部故障的后备保护。、过电流保护的整定原则为：按躲过变压器一次侧可能出现的最大负荷电流来整定计算采用两个电流互感器结成不安全星形接线方式，继电器采用KL-11型保护动作电流按躲过变电器一次侧可能出现的最大负荷电流来整定，即：式中：Kk可靠系数，KL型取1.2，GL型取1.3；Kf返回系数，对于DL型继电器取0.8，GL型取0.85；Kzq电动机自起动系数，由试验或实际运行数据来确定。流入继电器的电流：式中：Kjx接线系数，不完全星形接线系数取1Ki电流互感器变比 150/5、过流保护装置的灵敏系数变压器过电流保护的灵敏度校验，灵敏度按二次侧线发生两相短路的条件来校验： 满足要求、过电流保护的动作时间整定根据设计任务书的资料可知，地区变电站35KV线路定时限过电流保护整定时限为1.5S，厂降变电站不大于1.0S，厂内10KV馈线不大于0.5S。变压器过电流保护的动作时间，应比二次侧保护装置多一个时间阶段t，故保护与厂内馈线时间配合为：t=0.5+t=0.5+0.5=1S当变压器外部短路电流通过互感器时，电流继电器LJ1、LJ2被启动，常开触点闭合，时间继电器SJ1动作，经过一定时间，常开触点闭合，信号继电器XJ1发出信号，中间继电器ZJ动作，接通TQ线圈，使断路器跳闸断开故障。3过负荷保护变压器过负荷保护，一般动作于信号，因变压器过负荷电流多为三相对称，所以过负荷保护只需在一相装设电流继电器。过负荷保护装置的动作电流整定值按躲过变电器额定电流IeB来整定，即：式中：Kk可靠系数，取1.051.10 IEb查主变压器技术数据得到, IEb=51.4为防止在大电机洞或外部短路故障时发出不必要的信号，过负荷保护的冬菇赞哦时限整定为915S。 4比例差动保护的整定计算变压器差动保护为了防止区外故障引起不平衡的差动电流造成误动作，采取比率制动特性。比率制动式差动保护作为变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障，高压侧单相接地短路及匝间层短路故障。ABIresIres.minIop.minIop理想的制动特性曲线为通过原点且斜率为制动系数K的一条直线，如图示中的BC 直线是具有一段水平线的比率制动特性，如图中的AB线。水平线的动作电流称为最小动作电流Iop.min，电器开始具有制动作用的最小制动电流称为拐点电流Ires.min。由于制动特性曲线中折线不一定通过原点，如图BD。斜率m=（Iop-Iop.min）/（Ires.min）为常数，而制动系数K=Iop/Ires却随制动电流不断变化，故整定的比率制动系数Kb实际上是折线的斜率m。为防止区外故障时误动，依靠的是制动系数K，而不是斜率m，因此必须使各点的K值均满足选择型及灵敏性，使继电器的制动曲线位于理想的制动特性曲线上部。制动特性曲线由三个定值决定：、比率制动系数KB2。、拐点电流Ires.min。、最小动作电流Iop.m。、比率制动系数KB的整定：KB=Krel(Kifi+U+f)式中rel可靠系数取1.3-1.5Ki电流互感器同型系数取1.0Fi电流互感的最大相对误差满足10取0.1；U变压器由于调压所引起的相对误差，取调压范围中偏离额定值的最大值；f变压器经过电流互感器变比，不能完全补偿所产生的相对误差。微机保护软件可以完全补偿，f=0KB一般在0.3-0.5中选取。KB=0.4、拐点电流Ires.min的整定一般整定为变压器额定电流。即：Ires.minIenL=50/5Idzj=39.01/10=3.9=4.0A、最小动作电流Iop.m的整定按满足制动特性的要求整定，使制动系数不随制动电流而变化，则最小动作电流与拐点电流的关系为：Iop.minkbIe=（0.439.01）/101.56、二次谐波闭锁功能设置差电流二次谐波闭锁差动保护的功能，主要是防止变压器的励磁涌流导致差动保护误动作，二次谐波制动的判据如下:Iop2K2Iop式中Iop差动电流的基波分量；Iop2 差动电流中的二次谐波分量；K2二次谐波制动系数，可取0.15。Iop2K2Iop0.151.20.18、瓦斯保护变压器正常运行状态时，瓦斯继电器的触点断开，瓦斯保护不动作。当发生轻微故障时，变压器内产生的气体聚集在继电器上方，油面降低，上开口杯下降，促使干簧接点闭合，构成轻瓦斯保护，其动作后，再经信号继电器发出延时预报信号；当变压器内部发生严重故障时，产生大量气体，造成强烈油冲击挡板，使下开口转动，干簧接点闭合，构成重瓦斯挂号信，其动作后再经信号继电器启动中间继电器，使变压器的高低压两侧断路器的跳闸线圈得电，断路器DL跳闸，切除故障。瓦斯保护的整定：瓦斯保护灵敏、快速、接线简单，可以有效地反应变器的内部故障，属于变压器的主保护之一。其装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上，为使油箱内产生的气体能够顺利地通过瓦斯继电器排往油枕，变压器安装应取1.5的倾斜度，而变压器在制造时，联通管对油箱顶盖也有24的倾斜度。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回咱组成。变压器内部发生轻微故障或油面降低时，保护瞬时动作发“轻瓦斯动作”信号；当变压器内部发生严重故障时，瓦斯继电器的一对下触点闭合，构成重瓦斯保护，瞬时动作跳开变压器各侧的断路器。一般瓦斯保护的整定为轻瓦斯是250300cm/s,重瓦斯的动作值是按油的流速来整定的，对油浸自冷变压器通常整定在0.61.0米/秒，对强油循环的变压器整定为1.11.2米/秒。主变压器保护配置原理图如下所示：5.3 10KV馈电线路的保护工厂供电系统的配电线路一般是单端电源电线路，而且线路较短，电压不高，所以保护方式比较简单，一般设：过电流保护；电流速断保护；单相接地保护。由于工厂配电系统，6KV-10KV线路不长，系统简单，因此多数情况只装设过电流保护就可以满足要求。在本设计从设计任务书中原始资料中反应的馈线负荷情况不是很全面，故速断保护就不配置。5.3.1 10KV线路一NO1变电站的保护配置1、过流保护过电流保护分为两种：定时限过电流保护和反时限过电流保护。定时限过电流保护保护装置的动作时间取决于继电器预先整定的时间，与短路电流大小无关。反时限过电流保护反时限过电流保护是采用具有反时限特性的GL型感应式电流断电器，断电器本身动作有时限，具有反时间特性，即短路电流大，其动作时间越短。短路电流越小，其动作时间越长。根据设计任务书的资料可知，地区变电站35KV线路定时限过电流保护装置整定时限为1.5秒，厂降压变电站不大于1.0秒，厂内10KV馈线不大于0.5秒。要求。考虑线路保护的灵敏性要求，采用低电压起动过电流保护，可提高过流保护的灵敏性。、过电流保护的整定计算带低电压启动的过电流保护装置的启动电流仅按躲过正常最大工作电流整定，不考虑电动机的自启动电流。因此过电流保护装置的一次侧启动电流，即式中k可靠系数，DL型继电器取1.2f返回系数，DL型继电器取0.8从负荷计算表中可查到NO1变电所的计算负荷为Ijs3=Ifh max=60.86A 过电流保护的动作值为：低电压继电器的动作电压，可按下式整定式中e线路额定电压10KVKu电压互感器变比10KV/100动作电压：、电流速断保护过电流保护虽然有良好的选择性，但整定逐级增加t，因为越靠近电源端，短路电流越大，保护动作时限反而越长，不利于安全运行，为了弥补此缺点，可采用瞬时动作的电流速断保护配合使用。过电流保护是速断保护的后备保护。电流速断保护的优点是动作迅速，能缩短故障切除时间，其缺点是存在死区，不能保护线路全长，电流速断保护不能单独使用的，必须与过电流保护配合。在正常的运行方式下，电流速断保护范围不应该小于全长的15%，作为线路的保护装置其灵敏系数按系统最小运行方式时，应按安装保护装置外发生两相短路的条件来校验，并要求K1m不小于2。当采用放射式配电方式，线路末端是车间变电所，故接有配电变压器。此时电流速断保护的起动电流可按配电变压器二次侧短路时流经路的最大短路电流来整定。变压器二次侧在最大运行方式时发生三相短路时流经线路的电流由于变压器阻抗一般比较大，因此该点短路电流大为减小。按此条件整定的电流速断保护可使保护范围没有死区，可保护线路的全长，并能保护变压器的一部分。、单相接地保护工厂6KV-35KV配电系统一般中性点不接地，属小电流接地系统，接地电容电流不大，保护动作于发信，允许短时接地运行，可寻找故障接地点后，以排除接地故障。5.3.2 10KV线路一NO2、NO3 、NO配电所的保护配置馈线一NO2、变电站的保护配置可参考上述保护配置情况。35KV降压变电站保护配置图如下图所示。35KV降压变电站保护配置图第六章 防雷设计及配电装置6.1雷电概述6.1.1雷电的危害雷电所引起的大气过电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重的危害。雷电数十万至百万伏的电压可能毁坏电气设备和绝缘，造成大面积、长时间停电。绝缘损坏引起的短路，火花和雷电的放电火花可能引起火灾和爆炸事故，巨大的雷电流通导体，在极短的时间内转换成大量的热能，使金属熔化，飞溅而引起火灾或爆炸，如果雷击发生在易燃物上，更容易引起火灾，等等，危害极大。6.1.2雷电的类型按照雷电的危害方式，雷电分成三种类型：直击雷、感应雷、雷电侵入波。6.2变电所防雷6.2.1防雷装置及组成防雷装置的种类很多，避雷针、避雷线、避雷带、避雷网，避雷器都是经常采用的防雷装置。一套完整的防雷装置应由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。避雷针主要用来保护露天的变配电设备、建筑物和构筑物。避雷器主要用来保护电力设备。防雷接地装置与一般接地装置的要求基本相同，但所用材料的最小尺寸应稍大于其他接地装置的最小尺寸。为了防止跨步电压伤人，防直击雷接地装置距建筑物出入口和人行道边的距离不应小于3m，距电气设备接地装置要求在5m以上。其工频接地电阻一般不大于10，如果防雷接地与保护接地合用接地装置时，接地电阻不应大于1。6.2.2变电所对直击雷的防护1、直击雷的保护措施露天变电所的建筑物和电气设备通常用避雷针或避雷线防止直接雷击。它一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。比较保护设备高，具有良好的接地的装置，其作用是将雷电吸引到自己身上并安全导于地中，从而保护了附近比它矮的设备，建筑免受雷击。避雷针包括三部分：接闪器（避雷针的针头）、引下线和接地体。接闪器可用直径为1012mm的圆钢，引下线可用直径为6mm的圆钢，接地体一般可用三根2.5m长的40mm4mm的角钢打入地中再并联后与引下线可靠连接。保护措施：、主控制室或户内配电装置直击雷的保护措施：、若有金属屋顶或屋顶上有金属结构，将金属部分接地。、若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地。、若结构为非导电的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带网格为810m，每隔1020m设引下线接地。上述的接地可与总接地网连接并在连接上加装集中接地装置，其接地电阻不大于10。、峡谷中变电所宜采用避雷线保护。、建筑物屋顶上的设备金属外壳、电缆外皮和建筑物金属构体，均应接地。上述需装设直击雷保护装置的设施，其接地可利用变电所的主接地网，但应在直击雷保护装置附近装设集中接地装置。2、避雷针、避雷线的装设原则及接地要求、独立避雷针（线）宜设独立的接地装置。在非高土壤电钻率地区，其接地电阻不宜超过10当有困难时，该接地装置可与主接地电网连接，使两者的接地电阻都得到降低。但为了防止经过接地电网反击，35KV及以下设备，要求避雷针与主接地网的地下连接线沿接地体和长度不小于15m。、独立避雷针的设置点应避开经常通行的地方，一般应距道路3m以上，否则应采取均压措施，或敷设砾石或沥青地面。、35KV及以下高压配电装置构架或房顶上不宜装设避雷针，因其绝缘水平很低，雷击时易引起反击。、避雷针与主接地网的地下连接点至变压器接地线与主接地网的地下连接点，接地体的长度不得小于15m。、在变压器的门型架构上，不应装设避雷针、避雷线，这是因为门型构架距变压器较近，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地中距离很难到达不小于15m的要求。、35KV的配电装置，在土壤电阻率不大于500/m的地区，允许将避雷针引到门型构架上，但应装设集中接地装置；在土壤电阻率大于500/m的地区，避雷线应架设到线路终端杆塔到配电装置的一档线路的保护，可采取独立避雷针，也可在线路终端杆上装设避雷针。3、避雷针、避雷线保护范围计算、单支避雷针的保护范围所谓避雷针的保护范围是指被保护物在空间范围内不致遭受雷击而言。单支避雷针的被保护范围如下图所示。它是一个旋转的圆锥体。、避雷针在地面上的保护半径按下式计算：r=1.5h式中r地面上保护半径（m）h避雷针的高度（m）、在保护物高度hx水平面上的保护半径按下式计算：当式中：rx避雷针在hx水平面上的保护半径（m）；hx被保护物的高度（m）； P避雷针高度影响系数，当h30m时，P1 当 30h120m时， 当 h120m，暂按h=120m计算、两只等高避雷针保护范围两针避雷针联合的保护范围要比其各自保护范围叠加起来为大。因为在单针时，雷电受针吸引往之可以被吸到离针脚较近的地面上，但在两针联合保护时，出在两针之间的上空，雷电因受两针吸引难于击中离针脚较近的地面上，两针联合保护正如图示。、两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方法计算、两针间的保护最低高度h0按下式计算：式中：h0两针间保护最低点和高度（m） D两针间的距离（m）、两针间hx水平面上保护范围的一侧最小宽度按下式计算：当当当一般两针间的距离与针高之比不宜大于5。4、避雷针的设计与计算本厂的降压变电站保证企业生产所需电能的供应中心，属于企业的要害部分,一旦因遭受雷击而破坏，其后果和影响十分严重，因此目前均按第一类建筑物的要求标准设计防雷保护措施，避雷针及避雷线是防直击雷的有效装置。它的作用是将雷电吸引到金属针（线）上并安全地导入地中，从而免受雷击。本降压变电站初步采用20m高的避雷针来防直接雷击，安装位置下图：在安装中对避雷针与带电设备应满足的距离要求为：空中Sd5m 地下Sd3m由于三支避雷针所处位置为一个特殊三角形直角三角形由直角三角形的几何特性知其直角所对斜边为这个三角形同圆的直径，用D表示，按D8ha，即可求出相应的h、rx、bx。在计算中： ax两根避雷针之间的距离 rx在保护高度hx平面上的保护半径,mhx被保护物的高度,mha避雷针的有效高度,ha=h-hx mh0两针保护范围边缘最低点的高度, mbx在被保护高度hx水平面上保护范围的单侧宽度, mP 避雷针高度影响系数h30m时P130h120m P= h120m暂按h120m计算计算过程： 由以上计算知：当建筑物不管是5.7m还是7.3m都在保护的范围内，故三支20m等高避雷针满足要求，所以选用20m长的避雷针6.2.3变电所对雷电冲击波的防护由于线路落雷比较频繁和其绝缘强度又高于设备的绝缘强度，所以雷电侵入波是造成变电所雷害事故的主要原因。雷击线路机会远比雷直击变电所为多，所以沿线路侵入，变电所的雷电过电压进行波是很常见的，双因为线路的绝缘要比变压器（或其他设备）的冲击试验电压高得多，所以变电所对进行曲波的保护十分重要。1、保护措施 对于侵入雷电波过电压的保护主要措施是在变电所内安装阀型避雷器，以限制电气设备上的过电压幅值；同时在变电所的进线段上采取进线保护，限制流过阀型避雷器电流幅值和降低侵入波的陡度。 35KV及以下配电装置的电气设备绝缘与阀型避雷器通过5KA幅值的残压进行配合。进线保护段的作用，在于利用其阻抗来限制雷电流幅值和利用其电晕哀耗来降低雷电波陡度，并通过进线上和管型避雷器的作用，使之不超过绝缘配合所要求的数值。避雷器应与被子保护的设备并联，当线上出现危险及设备绝缘的过电压时，它就对地放电，从而保护了设备的绝缘。2、进线段保护为了降低雷电波的陡度和限制雷电流幅值，通常在进线段设置“进线保护”。进线保护的作用在于使雷电不直接击在导线上，且利用进线段本身阻抗来限幅雷电流幅值，用导线的电晕衰耗来降低雷电波陡度。对未沿全长装设避雷线的35110KV架空电力线，变电所进线段的标准防雷电保护方式见下图。即在进线段设12公里的避雷线和两组管型避雷器（WGB1和WGB2），并在母线上设阀型避雷器（FZ）一组。35KV架空线路在变电所进线段上架设12Km的避雷线，且避雷线的保护角不宜大于20,最大不能超过30。加强防雷措施，以降低进线段雷电的直击、反击及绕击于导线和雷电流值及陡度。WGB1的装设条件是在线路绝缘水平很高情况下，如在木杆或木横但钢筋混凝土杆线路进线段的首端，为了降低侵入波幅度，装一组管型避雷器WGB1，其工频接地电阻不宜超过10。WGB2的装设条件是，如果变电所35KV进线的隔离开关或断路器在雷季经常断开，而线路又带电，则必须在靠近隔离开关或断路器处设一组管型避雷器WGB2。以防沿线有雷电波入侵时，在隔离开关或断路器开点发生全反射使电压升高一倍，造成开路的隔离开关或断路器对地闪络，而其工频短路电流以可能造成隔离开关或断路器的绝缘支座烧毁事故。另外，当断路器闭合运行时，入侵雷电波不应使WGB2动作，亦即此时WGB2应在变电所阀型避雷器保护范围之内，如WGB2在断路器闭合运行时入侵波使之放电，其截波可能危及变压器的纵绝缘。若无合适参数的管型避雷器，则WGB2也可用阀型避雷器或保护间隙代替。3、变压及电气设备保护为了保护变压器及电气设备，在配电装置内装设阀型避雷器。阀型避雷器与主变压及其他被子侵入方向。必要时可能性用下式算出允许的最大保护距离（联线距离）。式中：a冲击波头陡度，对6-35千伏系统工程。可按150-300千伏/微秒；雷电冲击波传播速度，为300米/微秒；避雷器冲击放电电压，千伏；被保护设备的绝缘冲击耐压值，千伏，如找不到期技术数据，可按5倍额定电压值代入。避雷器应设置在配电装置中心位置，在任何运行方式下所有电气设备都有应在避雷器保护范围内，阀型避雷器与主变压的确良电气距离超过允许值时，应在主变压器附近增役一组阀型避雷器。变电所3-10千伏侧防止侵入波的保护接线下图示，在每路架空路上安装一组阀型避雷器FZ，对具有电缆段的架空出线，阀型避雷器装设在电缆与架空线连接处，若出线上有电抗器时，避雷器装在靠线路侧，在变电所每组母线上装一组阀型避雷器。保护接线图见下图4、避雷器的选择、阀型避雷器的选择、额定电压与系统额定电压一致；、校验避雷器的灭弧电压，在中性点非直接接地的电力网中应不低开设备最高运行线电压，在中性点直接接地的电力网中应取设备最高运行电压的80%。、校验工频放电电压，在中性点绝缘或经阻抗接地的系统中，一般应大于最大运行相电压的3.5倍；中性点直接接地的系统中，应大于最大运行相电压的3倍。、校验冲击放电电压及残压。一般阀型避雷器的冲击放电电压作用时间较短，而一般电气设备绝缘的载波试验电压均高于同级避雷器放电电压，故绝缘配合主要考虑残压值。被保护电器绝缘的基本冲击电压水平（约为电器的冲击试验电压的90%）大于避雷器残压的15%，不过一般国产避雷器与电器绝缘可以配合，此项校验可以省略。、管型避雷器的选择、根据安装点的额定电压及可能产生的短路电流的范围决定。、管型避雷器在使用过程中，随着动作次数的增加，管径逐渐加大，下限电流将升高，故选择下限电流时要有裕度。、管型避雷器的伏
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