35kv变电站电气设计精讲

1、成都理工大学工程技术学校35kV变电站电气设计报告题目：35kV变电站电气设计班级：电传3班学号：200920305402姓名：X X指导老师：X X X变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接 线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能， 然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。本变电所的设计首先是要进行负荷的分析与计算，负荷分析的方法有许多， 需用系数法，二项式法等等。经过分析，采用需用系数法更加的适合。接着就是 无功补偿，通过公式和查阅无功补偿率的表可以求出所需的无功补偿容量。在变压器台数及容量的选择时，为了提高变

2、电所供电的可靠性，采用的是两台型号相 同的变压器，而主接线的设计，在高低压侧都采用了单母线分段接线。 短路计算 中最终采用了更为普遍的标么值法。对于设备的选择可分为高压侧（10kV侧）和低压侧（380V侧）两种。并根据不同的要求看是否需要进行动稳定或热稳定 的校验。从而选择更适合的设备以及电缆，母线等。接下来是变压器的继电保护， 对于容量小于800kVA的油浸式变压器可采用了电流速断，过电流，以及过负荷 三种保护。最后就是防雷与接地的设计，常用的防雷设备有避雷针，避雷带和避 雷线。最终经过分析，采用了四支避雷针作为变电所电气部分的防雷保护。关键词变电站、负荷、输电系统、配电系统、补偿装置-、绪

3、论1、1变电所的设计意义 4.1、2变电所的设计要求 4.1、3变电所电气部分的设计应达到的目的 41、4变电所电气部分的设计方案 5二、变压器台数及其容量的选择2、1变压器的分类与联结组别 52、 2变电所主变压器容量及台数，型号的确定 6三、主接线的设计3、 1主接线的概述6.3、 3变电所主接线的设计 .9.四、电气设备的选择4、 1高压设备的选择及校验114、2低压设备的选择及校验124、3母线及电缆的选择校验 13五、继电器保护的设计5、1继电保护的基本知识155、2供配电线路的继电保护 155、3变压器的继电保护及计算 16六、防雷及接地的设计6、1防雷的基本慨念 226、2变电所

4、防雷的设计20第一章 绪论1、1变电所的设计意义是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电 能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的， 要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展， 律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分， 的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，电能是发展国民经济的基础,须随时保持功率平衡。这是世界电力工业发展规它直接影响整个电力系统起着变换和分配电能的作用。对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求， 还能有效地减少投资和资源浪费。1、2变电所的设计要求由于本地区经济发展的需要电力供

5、不应求的情况下，为了适应本地区经济的发展要在本地区建设10kV变电站。具体要求如下。该变电所所用电压为0.4kV， 厂区配电电压为10kV,：表1.1负荷如下表序号出线COS有功功率序号出线COS有功功率1#10.65946#60.8302#20.71107#70.75303#30.7908#80.65944#40.6535#9 0.71105#50.6513010#100.790本电力系统应包括变电，配电以及相应的安全自动、继电保护等设施。在国 家发展计划的统筹规划下，合理的开发资源，用最少的资金为国民经济各部门及 人民生活提供充足、可靠、合格的电能。1、3变电所电气部分的设计应达到的目的本

6、毕业设计课题主要是综合训练运用发电厂电气部分，电力系统继电保护， 工厂供电，高低压电气，电力系统分析等电气工程及其自动化专业知识完成“大连老虎滩变电所电气部分的设计” 通过设计，培养综合运用所学基础理论，专业 知识与技能，巩固过去所学的电气知识，把所学理论应用到实际工程上去， 解决 实际问题，进一步了解工程设计规范，要求，掌握设计基本内容和方法，为学生 参加工作打好基础！1、4变电所电气部分的设计方案1 ）应先进行负荷分析计算： 求出计算负荷，目的是为了合理地选择变电所内 的各级电压供电网络，变压器容量和电器设备型号等。2 ）变压器台数及容量的选择：其中包括数量以及容量的选择。3 ）主接线的设

7、计：每种接线都有各自的特点，需要在其中选择最合适的。而且 还要满足可靠性和电能质量的要求。接线简单、清晰，操作简便。必要的运行灵 活性和检修方便。投资少，运行费用低。具有扩建的可能性。4 ）根据主接线进行短路计算：确定中性点接线方式，采用标幺值的方法进行计 算。另外它也可以选择适当的接触器的参数， 继电保护的灵敏度也是用它来效验 的。5）电气设备的选择及其校验：其中包括断路器，隔离开关，负荷开关等开关电 器，电压互感器，电流互感器，熔断器，电力电缆和导线等主要设备。在选择后还要进行热稳定和动稳定校验。6 ）继电保护的设计：其中包括供电线路的继电保护和变压器的保护。为了保证 供电的可靠性还应设置

8、备用电源自动投入装置（BZT。7 ）防雷与接地的设计：对于变电所防雷有两个重要方面，即直击雷的防护和对 由线路侵入的过电压的防护。8 ）无功补偿的计算：在系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电 变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。合理的选择补偿装置， 可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。9 ）编写说明书：对课程设计进行总体的说明和概括，以及说明在那方面还需要 改进。第二章 变压器台数及容量的选择2、1变压器的分类与联结组别电力变压器是变电所中最关键的一次设备， 其功能是将电力系统中的电能电 压升高或降低，以利于电能的合理输送，分配和使用。电力变压器按功能

9、可分为 升压变压器和降压变压器两大类， 工厂变电所采用的都是降压变压器。 直接供电 给用电设备的终端变电所的降压变压器常称为配电变压器。电力变压器按容量系列分为R8和R10两大类。R8容量系列指容量等级是按1.33倍数递增的。我国 老式的变压器常采用此系列。R10容量系列是指容量等级按1.26倍数递增的。 我国新变压器的容量常采用此系列。电力变压器的联结组别是指变压器一二次侧绕组因采取不同的联结方式而 形成变压器一二次侧对应线电压之间的不同相位关系。对于10KV配电变压器（二 次侧电压为220/380V）有YynO和Dy nil两种常见的联结组。我国过去差不多全 采用YynO联结的配电变压器。

10、近10年来，Dy nil联结的配电变压器已得到推广 应用。Dy nil较之采用YynO联结有下列优点：（1）有利于抑制高次谐波电流。（2） Dyn11联结变压器的零序阻抗较之 Yyn联结变压器的小得多，从而更有利于单相 接地短路故障的保护和切除。（3）Dynil联结变压器的中性线电流允许达到相电 流的75沖上，其承担单相不平衡负荷的能力远比 Yyn联结变压器大。这在现代 供电系统中单相负荷急剧增长的情况下，推广采用Dynii联结变压器就显得更有 必要。2、2变电所主变压器容量及台数，型号的确定1、 选择主变压器台数时应考虑下列原则：（i）应满足用电负荷对供电可靠性 的要求。对有大量一二级负荷的

11、变电所， 应采用两台变压器，以便当一台变压器 发生故障或检修时，另一台变压器能对一二级负荷继续供电。 对只有二级而无一 级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所 相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。（2）对季节性负荷或昼夜负荷变 动较大而宜采用经济运行方式的变电所，也可以考虑采用两台变压器。（3）除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。 但是负荷集中且容量相当大 的变电所，虽为三级负荷，也可以采用两台或者多台变压器。（4）在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定余地。2、 变电所主变压器容量的选择原则：（i）只装设一台主变压器的变

12、电所：主变压器的容量Sn应满足全部用电设备计算负荷 Sjs的需要，即Snt Sjs （I ） 装设两台主变压器的变电所：任一台变压器单独运行时，宜满足计算负荷Sjs的60%-70%勺需要。 即Snt （0.7-0.8）Sjs.还有就是任一台变压器单独运行时，应满足全部的一二级负荷的需要。即 SntSjs （I +H）3、变压器并列运行的条件：（1）两台并列变压器的电压一定要相同，允许差值不得超过+5% （2）并列运行的变压器阻抗电压必须相同，允许差值不得超 过+10。（3）并列变压器的联结组别必须相同。此外并列运行的变压器应尽量相 同或相近，其最大容量与最小容量之比一般不宜超过3： 1.若不这

13、样，很容易在变压器间产生环流，并且容易造成小容量变压器的过负荷。第三章主接线的设计3、1主接线的概述电气主接线是指变电所中的一次设备按照设计要求连接起来的，表示接受分配电能的电路，也称为主电路。电气主接线中的设备用标准的图形符号和文字负 荷表示的电路称为主接线图。电气主接线的形式，将影响到配电装置的布置，供电可靠性。运行灵活性和二次接线，继电保护等问题。电气主接线对变电所以及 电力系统的安全，可靠经济的运行起着重要的作用。3、2主接线的分类及其各的特点1、单母线接线的特点（1）优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。运行经验表明，误 操作是造成系统故障的重要原因之一， 主接线简单，操作人

14、员发生错误操作的可 能性极小，因而接线简单也是评价主接线的条件之一。（2）缺点：可靠性和灵活性差。例如当母线或母线隔离开关发生故障或检修时， 必须断开所有回路的电源， 造成对全部用户供电中断。但当某一出线发生故障或检修出线断路器时，可只中断对该出线上用户的供电，而不影响其他用户，所以仍具有一定的可靠性。（3）适用范围：这种接线形式一般只用在出线回路少， 并且没有重要负荷的发电厂和 变电站中。2、单母线分段接线的特点（1）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段切除， 保证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。

15、（2）缺点：当一段母线或母 线隔离开关故障或检修时，该段母线的问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；扩建时密向两个方向均衡扩建。（3）适用范围：这种接线广泛用于中小容量发电厂和变电站6-10kV接线中。但是，由于这种接线对重要负荷必须采用两条出线供电，大大增加了出线数目，使整个母线系统可靠性受到限制，所以在重要负荷的出线回路较多，供电容量较大时， 一般不予采用.3、双母线接线的特点（1）优点：首先是供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检 修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回 路的母线隔离开关时，只需断开此隔离开

16、关所属的一条回路和与此隔离开关相连 的该组母线，其它回路均可通过另外一组母线继续运行， 但其操作步骤必须正确。 例如：欲检修工作母线，可把全部电源和线路倒换到备用母线上。其步骤是：先 合上母联断路器两例的隔离开关，再合母联断路器 QF,向备用母线充电，这时， 两组母线等电位，为保证不中断供电，按“先通后断”原则进行操作，即先接通 备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上的隔离开关。 完成转换后，再断开母 联QF及其两侧的隔离开关，即可使原工作母线退出运行进行检修。其次是调度 灵活。各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活地适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 通过倒闸

17、操作可以组成各种运行 方式。例如：当母联断路器闭合，进出线分别接在两组母线上，即相当于单母线 分段运行；当母联断路器断开，一组母线运行，另一组母线备用全部进出线均 接在运行母线上，即相当于单母线运行，两组母线同时工作，并且通过母联断路 器并联运行，电源与负荷平均分配在两组母线上，即称之为固定连接方式运行。 这也是目前生产中最常用的运行方式， 它的母线继电保护相对比较简单。 还有就 是扩建方便。向双母线左右任何方向扩建，均不会影响两组母线的电源和负荷自 由组合分配，在施工中也不会造成原有回路停电。 当有双回架空线路时，可以顺 序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

18、最后就是便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开。（2）缺点：增加了电气设备的投资，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器 需在隔离开关和断路器之间装设闭锁装置。 当馈出线断路器或线路侧隔离开关故 障时停止对用户供电。（3）适用范围：由于双母线接线有较高的可靠性，广泛用 于出线带电抗器的6-10kV配电装置，35-60kV出线数超过8回，或连接电源较 大，负荷较大时，110-220kV出线数为5回及以上时。图3.1单母线接线图3.2单母线分段接线4、桥形接线可分为内桥接线和外桥接线。内桥接线适用于供电线路长，线路故障几率多， 负荷比较平稳，主变压器不经常切换退出工作的，没有

19、穿越功率的终端降压变电 所。外桥接线适用于供电线路短，线路故障几率小，工厂负荷变化大，变压器操 作频繁，有穿越功率流经的中间变电所，采用外桥接线，工厂降压变电所运行方 式的变化不影响公共电力系统的功率潮流。旁路母线的设置原则：当110kV出线在6回及以上，220kV出线在4回及以上时, 宜采用带专用旁路断路器的旁路母线， 带有专用旁路断路器的接线，增加了投资 然而对接于旁路母线的线路回数较多，且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分 必要的。图3.3双母线接线图3.4 桥形接线（内桥）3、3变电所主接线的设计1高压侧无母线，低压侧单母线分段：这种主接线的供电可靠性较高，当任 一主变压器或任一电源进

20、线停电检修或发生故障时， 该变电所通过闭合低压母线 分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电。如果两台主变压器高压侧断路器 装设互为备用的备用电源自动投入装置，则任一主变压器高压侧断路器因电源断 电（失压）而跳闸时，另一主变压器高压侧的断路器在备用电源自动投入装置作 用下自动合闸，恢复整个变电所的供电。这时该变电所可供一二级负荷。（如图3.5）2高压侧采用单母线，低压侧采用单母线分段：这种主接线适用于装有两台 及以上主变压器或具有多路高压出线的变电所，其供电可靠性也较高，任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。 但 在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，

21、整个变电所仍要停电。这时只能供电给三级负荷。如果有与其他变电所相连的高压或低压联络线时，则可供一二 级负荷。（如图3.6）3高低压侧均采用单母线分段接线：这种变电所的两段高压母线，在正常时 可以接通运行，也可以分段运行。任一台主变压器或任一路电源进线停电检修或 发生故障时，通过切换操作，均可迅速恢复整个变电所的供电， 因此供电可靠性 相当的高，可供一二级负荷。（如图3.7）图3.5高压侧无母线，低压单母线分段图3.6高压侧单母线，低压单母线分段图3.7高压侧，低压侧均为单母线分段接线第四章电气设备的选择4、1高压设备的选择及校验高压一次设备的选择，必须满足一次电路在正常条件下和短路故障条件下工

22、 作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。电气设备 按正常条件下工作选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。 环境条件 就是指电气装置所处的位置（室外或室内），环境温度，海拔以及有无防尘，防 腐，防火，防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压，电流，频率等方 面的要求。对一些断流电器，如开关，熔断器等，还应考虑其断流能力。电气设 备按短路故障条件下工作选择，就是要按最大可能的短路故障时的动稳定和热稳 定度进行校验。对于电缆不必校验动稳定度。电流互感器也不必校验动稳定度和 热稳定度。1高压断路器的选择及校验：SN10-10型户内少油断路器。这种少油断路器是由框架，

23、传动机构和油箱 等三个主要部分组成。油箱是其核心部分。油箱下部是由高强度铸铁成的基座。 基座上部固定着中间滚动触头。断路器跳闸时，动触头离开静触头，最后离开弧 触片。这种断路器的油箱上部设有油气分离室， 其作用是使灭弧过程中产生的油 气混合物旋转分离，气体从油箱顶部的排气孔排出。表4.1高压断路器的校验表如下:安装地点的电气条件SN10-10I/630-300 型断路器额定电压Un10kV10kV合格额定电流Ijs24.7A630A合格短路电流有效值Id12.86kA16kA合格冲击电流i Sh1）7.3kA40kA合格热稳定校验I黒2 *Tima2.862 *1.4=11.451 6 2 *

24、4=1024合格2高压隔离开关选择及校验：高压隔离开关（文字符号：QS：它的功能主要是隔离高压电源，以保证其 他设备和线路的安全检修。因此结构有以下特点，即断开后有明显可见的断开间 隙，而且断开间隙的绝缘及相同绝缘都是足够可靠的，能充分保证设备检修的人身安全。但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此不允许带负荷操作。然而它可 用来通断一定的小电流，如励磁电流不超过 2A的空载变压器，电容电流不超过 5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。表4.2高压隔离开关的校验表如下:安装地点的电气条件GN6-10T /600型隔离开关额定电压Un10kV10kV合格额定电流Ijs24.7A600A合格短路

25、电流有效值Id12.86kA52kA合格冲击电流i Sh3）7.3kA20kA合格热稳定校验1*Tima22.862 *1.4=11.4520kA（ 5S热稳定电流）合格4、2低压设备的选择及校验低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须满足在正常条件下 合短路故障条件下工作的要求，同时设备应工作安全可靠，运行维护方便，投资 经济合理。对于大部分的低压设备一般可以不校验动稳定和热稳定。1、低压断路器的选择及校验：低压断路器（文字符号：QF）：又叫自动开关，它既能带负荷通断电路，又 能在短路，过负荷和低电压（或失压）时自动跳闸，其功能与高压断路器类似。 当线路上出现短路故障时，其过电流脱

26、扣器动作，使开关跳闸。如出现过负荷时， 其串联在一次线路上的电阻发热， 使双金属片弯曲，也使开关跳闸。低压断路器 按灭弧介质分，有空气断路器和真空断路器等，按用途分有配电用断路器，电动 机用断路器，照明用断路器和漏电保护断路器等。 配电用低压断路器按保护性能 分，有选择型和非选择型两类。非选择型断路器一般为瞬时动作， 只做短路保护 作用，也有的为长延时保护动作，只做过负荷保护用。选择型断路器则有两段保 护，三段保护，和智能化保护等。配电用断路器按结构形式分为：有塑料外壳式（DZ和万能式（DW两大类。表4.3低压断路器的校验表如下安装地点的电气条件GN6-10T /600型断路器额定电压Un0.

27、4kV0.4 kV合格|额定电流Ijs627.5A630 A合格短路电流有效值Id117.37kA （选最大）30 kA合格冲击电流i Sh?）31.96 kA120 kA合格热稳定校验1 J *Tima17.3*1.45=437.5230 *1.35= 1215合格2、低压隔离开关：低压隔离开关用于500V以下线路，既可用于线路开、合，又有电流过载熔 断功能，保护用电设备。结构采用自挂式操作方便。隔离开关与断路器配合，按系统运行方式的需要进行倒闸操作， 以改变系统运行接线方式。隔离开关主要用 来将高压配电装置中需要停电的部分与带电部分可靠地隔离，以保证检修工作的安全。隔离开关的触头全部敞露在

28、空气中， 具有明显的断开点，隔离开关没有灭 弧装置，因此不能用来切断负荷电流或短路电流， 否则在高压作用下，断开点将 产生强烈电弧，并很难自行熄灭，甚至可能造成飞弧（相对地或相间短路），烧损设备，危及人身安全，这就是所谓“带负荷拉隔离开关”的严重事故。隔离开 关还可以用来进行某些电路的切换操作，以改变系统的运行方式。例如：在双母 线电路中，可以用隔离开关将运行中的电路从一条母线切换到另一条母线上。同时，也可以用来操作一些小电流的电路。大表4.4低压隔离开关的校验表如下安装地点的电气条件HD17-1000型隔离开关|额定电压Un380 V380 V合格|额定电流Ijs627.5A1000A合格断

29、流能力17.37kA （选最大）20 kA合格3、电流互感器的选择电流互感器保护的接线方式是指电流继电器与电流互感器二次线圈之间的 连接方式。常用的有如下三种：（1）三相星形接线：电流互感器和三只电流继电 器均接成星形。三个继电器的触点为并联，其中任一触点闭合后均可动作于跳闸 或起动时间继电器等。它可以反映各种相间短路和中性点直接接地电网中的单相 接地短路。接线系数等于 1.。主要同于中性点直接接地系统。（2）不完全星形 接线：这种接线节省投资，而且在中性点不接地系统中，对于单相接地故障可不 立即跳闸，允许继续运行两小时，所以在工厂供电系统的6-35kV中性点不接地的过电流保护中广泛采用。其接

30、线系数也为 1。（3）两相电流差接线：由装在AC 相上的两只电流互感器和一只电流继电器连接组成。但是其灵敏度也各有不同。 它主要用于线路和电动机的保护。对于电流互感器采用的是两相不完全星形接线。 在继电保护中，这种接线称 为两相两继电器接线，在中性点不接地的三相三线制电路中，广泛用于三相电流， 电能的测量及过电流的继电保护。4、3母线及电缆的选择校验1、母线的选择与校验：在变电所中各级电压配电装置的连接，以及变压器等电气设备和相应配电装 置的连接，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线， 这统称为母线。母线的作 用是汇集、分配和传送电能。由于母线在运行中，有巨大的电能通过，短路时， 承受着很大的

31、发热和电动力效应，因此，必须合理的选用母线材料、截面形状和 截面积以符合安全经济运行的要求。母线按结构分为硬母线和软母线。硬母线又分为矩形母线和管形母线。矩形母线一般使用于主变压器至配电室内，其优点是施工安装方便，运行中变化小， 载流量大，但造价较高。软母线用于室外，因空间大，导线有所摆动也不致于造成线间距离不够。软母线施工简便，造价低廉。对于380V侧母线，我选用的是LMY-50*5的硬铝母线，平放，相邻轴线距离160MM档数大于2,档距900MM 首先要进行动稳定校验：因为 380V侧额定电流 ln*m=627.5A。380V母线在三相短路时所受的最大电动力（K f =1）F (3) =、

32、3* (31.96* 103A *0.9M/0.16M* 10”N/A2=995.14N。母线在 F (3)作用下的弯曲力矩：M=F (3)*L/10= (995.14N*0.9M) /10=90N*M母线的截面系数：W=B2H /6= 0.052*0.005M/6=2.08* 10上 M3母线在三相短路时所受的计算应力：二 c =M/W=90N*M / 2.08*10M 3= 43.3* 106 Pa= 43.3Mpa而铝线（LMY的允许应力a a1 = 70Mpa a c = 43.3 Mpa所以满足动稳定的要求。其次热稳定的校验:已知 断路器的短路时间为0.2S，短路保护动作时间为0.6

33、S，母线正常运行最高温度为55度。用，L =55度去查铝导体的曲线，对应Kl=0.5* 104 ( A2* S/M M4 ) Tima= Tk+0.05S=0.6S+0.2S+0.05S=0.85S424Kk=0.5* 10( A * S/M M ) +(17.37KA/50*5 MM 2*0.75S* 106=0.59* 104 A2* S/M M4查表度查已知铝!线k*max =0度度所以足短路定要求查表得CA2*S/M M4，最!允许面3$Amin =17.37* 10 A*J0.7 5S/ 87 A2* S/M M4=172.9 MM2而母线的实际截面 A=50*5=250 MM2 A

34、min。因此满足热稳定的要求同理高压母线选LMY-40*4型。其也满足动稳定和热稳定的要求。2、电缆的选择及校验对于工厂的低压配电线路：常用的接线方式有放射式，树干式和环形接线。 大连老虎滩变电所采用的就是放射式接线：其引出线发生故障时互相不影响，供电可靠性较高，但是一般情况下，其有色金属消耗量较多，采用的开关设备也较 多。放射式接线多用于设备容量也较多。 放射式接线多用于设备容量较大或对供 电可靠性要求较高的设备配电。电缆线路与架空线路相比，具有成本高，投资大，维修不便等缺点。但是具 有运行可靠，不易受外界影响，不需要架设电杆，不占地面，不碍观瞻等优点， 特别是在有腐蚀性气体和易燃，易爆的场

35、所，不宜架设架空线路，只有敷设电缆 线路。在现代工厂和城市中，电缆线路得到了越来越广泛的应用。特别是在10kV 的变配电所中广泛采用。电缆是一种特殊结构的导线，在其几根（或单根）绞绕的绝缘导电芯线外面， 包有绝缘层和保护层。保护层又分为内护层和外护层。 电缆的类型很多。供电系统中常用的电力电缆，按其电缆芯材质分铜芯和吕芯两大类。 按其采用的绝缘介 质分油浸纸绝缘电缆和塑料绝缘电缆两大类。油浸纸绝缘电缆具有耐压强度高， 耐热性能好和使用寿命长等优点，因此，应用相当普遍，但是它在运行中，其中 的油浸油会流动，因此它的两端安装的高度差有一定得限制， 否则电缆纸中低的 一端可能因油压过大而使端头漏油，

36、而其高的一端可能因油流失而失去绝缘干 枯，耐压强度下降，甚至被击穿损坏。塑料电缆具有结构简单，制造方便，重量 较轻，敷设安装方便。不受敷设高度差的限制及抗酸腐蚀性好等优点，因此在工厂供电系统中有逐步取代油浸式电缆的趋势。 目前我国生产的塑料绝缘电缆有两 种：一种是聚氯乙烯绝缘及护套电缆，另一种是交联聚氯乙烯绝缘护套电缆， 其 性能更优的优越。必须注意：在选择电缆线芯材质时，一般情况下可选用价格低 廉的吕芯电缆。除了以下情况：（1）震动剧烈，有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷 的工作环境。（2）安全性，可靠性要求高的重要回路。（3）耐火电缆及靠紧高温 设备的电缆等。第五章继电保护的设计5、1继电保护的

37、基本知识对继电保护的基本要求：（1）选择性：首先先由距离点最近的断路器动作切除故障线路，使停电范 围尽量缩小，从而保证系统中无故障部分仍能正常运行。（2）速动性：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，故障的切除时间等 于保护装置动作时间和断路器动作时间之和。（3）灵敏性：是指保护装置在保护 范围内对发生故障或不正常运行状态的反应能力。（4）可靠性：该动作时不应拒 动作，不该动作时，不应误动作。在三相交流电力系统中，作为供电电源的发电机和电力变压器的中性点有三 种运行方式：一种是中性点不接地系统，一种是电源中性点经阻抗接地或经消弧 线圈接地，另一种是中性点直接接地或低电阻

38、接地， 前两者且都属于小电流接地 系统。在我国3-10kV系统，一般采用中性点不接地的运行方式。如果单相接地 电流大于一定数值时，则采用中性点经消弧线圈接地的运行方式。电力系统电源 中性点的不同运行方式，对电力系统的运行，特别是在系统发生单相接地故障时 有明显的影响，而且影响到系统二次侧的继电保护及监测仪表的选择与运行，因此有必要予以研究讨论。5、2供配电线路的继电保护工厂供电网络基本上是开式单端供电网络， 供电线路不是很长，供电电压不 太高，大多数在35kV以下，属于小电流接地系统。在这样的系统中，线路发生 单相接地短路时，只有接地电容电流，并不影响三相系统的正常运行，只需装设 绝缘监视装置

39、或单相接地保护给出信号即可。当线路发生相间短路故障时，其特点是：线路中的电流突然增大，电压突然 下降。利用电流突然增大而引起电流继电器动作的保护，就是线路的电流保护。 电流保护又可分为定时限过电流保护，电流速断保护等。母线本身发生故障的可 能性较小，但一旦发生故障，将造成大面积停电，后果是严重的。运行实践证明， 电压等级愈高，母线发生故障的可能性愈小，电压等级愈低，发生故障的可能性 愈大。对一般变电所来说，可利用供电元件的保护装置切除母线故障。例如，变 电站低压侧母线发生故障中，可由相应的供电变压器的过电流保护将母线切除。 这种保护方式的优点是简单，经济，不需另外增加设备，缺点是切除故障的时间

40、 过长，往往不能满足运行要求。因此，只能用于不太重要的较低电压的网络中。 变电站中610kV单母线一般都不装设专用的母线保护。 但对出线较多，负荷性 质又较重要的单母线分段母线，装设电流速断保护及过电流保护。5、3变压器的继电保护及计算变压器是工厂供电系统中最重要的电气设备。它的故障将对供电的可靠性和 正常运行带来严重的影响。变压器的故障可发生在油箱内和油箱外。 油箱内的故 障包括绕组的相间短路，匝间短路以及铁心烧损等。油箱外的故障主要是套管和 引出线上发生短路。此外变压器还有外部短路引起的过电流等。而变压器的不正 常运行状态主要为过负荷和油面降低。变压器常要装设的保护有：（1）瓦斯保护：容量

41、在800kVA及其以上的油浸 式变压器和400kVA及其以上的车间内油浸式变压器应装设瓦斯保护，作为变压 器油箱内各种故障和油面降低的主保护。（2）纵差动保护和电流速断保护。它可 作为变压器绕组，绝缘套管及引出线相间短路的主保护。（3）过电流保护：一般用于降压变压器，作为瓦斯保护和纵差动保护的后备保护。（4）零序电流保护：当变压器的中性点直接接地或经放电间隙接地时，应装设零序电流保护，作为变压器外部接地的短路保护。（5）过负荷保护：接于一相电流上，并延时作用于信 号。表5.1变压器选择参数:参数名称10kV 侧0.4kV变压器额疋电流I1n =315/V3*10=18.2A12n =315/7

42、3*0.4=454.7A电流互感器接线方式星形星形电流互感器变比100/5=20100/5=20电流互感器一次电流V3*18.2=31.5A454.7A二次回路额定电流31.5/20= 1.58A454.7/ 20=22.7A已知 最大运行方式下I（3） d1*max = 7.3 kAI （3） d 2*max = 31.96 kA最小运行方式下Id1*min =7.3 kAId2*min = 18 kA1电流速断保护的整定计算电流继电器的动作电流按下式整定按下式整定：IdzjA Kk * Kjx* ldw*max/KLh其中：Kk为可靠系数，取Kk=1.3Kx为接线系数，K x=1I dw*

43、max为变压器低压侧母线三相短路时的最大短路电流已知Idw*max=31960A K Lh为电流互感器变比带入数值后得：I dzj 1.3*1*31960* (0.4/10 ) / 20=83.1A灵敏系数按保护安装处两相最小短路电流计算：K Lm =I d2min / K Lh * I dzj = .3*7300/2*20*83.仁3.8 2.满足要求2过电流保护的整定计算为了提高保护的灵敏度，电流互感器采用三相星形接线，按躲过最大负荷电流整 定时，用下式计算电流继电器的整定值。I dzj ( Kk*Kjx*Kzq/Kf*KLh)*Inb其中K zq为电动机的自启动系数，取K zq =1.5

44、K f为继电器返回系数，取Kf =0.85代入具体数值后得：I dzj (1.3*1*1.5 /0.85*20)*18. 2= 2.1 A所以动作电流的整定值可取2A,动作时限可取T=0.15 S灵敏系数 K Lm = I d*min /( K Lh * I dzj )式中的Id2min为折算到高压侧的低压侧两相短路时的最小短路电流。所以，灵敏系数 K Lm = ( .3/2 ) *18000* (0.4/10 ) / (20*5) =6.2 其1.5 满足要求。3过负荷保护动作于发出信号，时限一般取 4-15S。动作电流按下式整定I dzj (Kk* Kjx* Inb)( Kf* KLh)Kk为可