工厂供电设计报告 冶金机械全厂总降压变电所的电

摘要某冶金厂全厂总降压变电所的电气设计是对工厂供电具有针对性的设计，设计对工厂供电方式、主要设备的选择、保护装置的配置进行了详细的表达，内容主要包括高压侧和低压侧的短路计算，设备选择及校验，主要设备继电保护设计，配电装置设计等。在供电设计中某些重要工程工程存在几种方案，因此有必要进行经济比拟，最后确定合理方案。一般需要比拟的工程工程有:电源系统方案，变电所位置方案，变压器容量及台数方案，变电站主结线及布置方案，电压等级及厂区供电系统方案，车间供电方案等。本设计通过计算出的有功、无功和视在功率选择变压器的大小和相应主要设备的技术参数，再根据用户对电压的要求，计算电容器补偿装置的容量，从而得出所需电容器的大小，选择工厂上下压配电系统及其一次设备，以及工厂电力线路；通过对短路电流，短路容量的相关计算，对所选设备及线路进行校验保护。同时，按照国家的一些技术标准设计工厂供电系统的继电保护，二次回路保护。关键词：配电系统，负荷计算，短路计算，主接线，继电保护目录摘要 I第1章 绪论 11.1 课程设计的目的与任务 11.2 设计依据 11.3 负荷情况、条件及设计步骤 2第2章 负荷计算 42.1 负荷计算 4负荷计算的目的 4负荷计算的根本公式 4负荷计算 5负荷计算根本公式 5第3章 变压器的选择 123.1 变压器选择原那么 123.2 变压器台数、容量及类型选择 133.3 供电系统中的功率损耗 13第4章 改善功率因素装置设计 144.1 无功功率补偿 14提高功率因数的意义 15提高功率因数的方法 15电力电容器的安装方式 15电容器补偿量的计算 15全厂计算负荷 16第5章 高、低压电网的导线型号及截面的选择 16上下压导线选择原那么 16高压侧导线截面选择 17低压侧导线截面选择 17第6章 变电所主接线方案的设计 196.1 总变电所的主接线设计的原那么和意义 196.2 电气主接线的根本方式 206.3 本设计的主接线的根本方式 206.4 一次接线系统图 21第7章 短路电流计算 227.1 短路电流计算的意义和方法 227.2 短路计算 22绘制短路电流计算示意图 22短路电流及容量的计算 23短路计算表 26第8章 变电所一次设备的选择与校验 268.1 按正常工作条件选择 26按工作电压选择 26按工作电流选择 27按断流能力选择 278.2 按短路条件校验 278.3 开关设备的校验选择 29断路器的选择和校验 29隔离开关的选择与校验 298.3.33.熔断器的选择 30第9章 继电保护整定及二次保护 319.1 总变电所的继电保护装置 31对继电保护装置的根本要求 319.2 继电保护的灵敏系数 329.3 电力变压器保护装置的配置要求 329.4 变压器过电流保护的整定计算 33过电流保护动作电流的整定计算 33过电流保护动作时间的整定计算 33过电流保护灵敏系数的校验 349.5 变压器电流速断保护的整定计算 34电流速断保护动作电流的整定计算 34电流速断保护灵敏系数的校验 349.6 变压器过负载保护的整定计算 35过负荷保护动作电流的整定计算 35过负荷保护动作时间得整定计算 359.7 高压进线线路的过电流保护整定计算 35过电流保护动作电流的整定计算 35过电流保护动作时间 36过电流保护灵敏系数的校验 36第10章 心得体会 37参考文献 38附录 39绪论课程设计的目的与任务工厂供电是自动化专业的专业课，具有很强的实践性和工程背景，工厂供电课程设计的目的在于培养学生综合运用供电系统与电气控制的知识和理论分析和解决供电系统设计问题，使学生建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、标准和方法，提高学生调查研究、查阅文献及正确使用技术资料、标准、手册等工具书的能力，理解分析、制定设计方案的能力，设计计算和绘图能力，实验研究及系统调试能力，编写设计说明书的能力。本次设计任务是：某冶金机械厂全厂总降压变电所的电气设计。设计依据1设计总平面布置图如下列图所示2全厂各车间负荷计算如下表所示厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kW需要系数功率因数1仓库动力52－1020.2－0.30.60－0.70照明3－40.7－0.91.02铸造车间动力202－4020.3－0.40.65－0.70照明7－120.7－0.91.03锻压车间动力202－4020.2－0.30.60－0.65照明7－120.7－0.91.04金工车间动力202－4020.2－0.30.60－0.65照明7－120.7－0.91.05工具车间动力202－4020.2－0.30.60－0.65照明7－120.7－0.91.06电镀车间动力152－3020.4－0.60.70－0.80照明7－120.7－0.91.07热处理车间动力102－2020.4－0.60.70－0.80照明7－120.7－0.91.08装配车间动力102－2020.3－0.40.65－0.75照明7－120.7－0.91.09机修车间动力102－2020.2－0.30.60－0.70照明4－70.7－0.91.010锅炉房动力102－2020.4－0.60.60－0.70照明3－40.7－0.91.0宿舍区照明202－4020.6－0.81.03供用电协议按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ－185,导线为等边三角形排列，线距为1.2米；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。负荷情况、条件及设计步骤〔1〕负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大负荷利用小时为4800h，日最大负荷持续时间8h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。〔2〕自然条件①气象条件〔1〕最热月平均最高气温为31.5；〔2〕年最高气温为40；〔3〕土壤中0.8米深处一年中最热月平均温度为28.7；〔4〕年雷暴日为31.3天；〔5〕土壤冻结深度为1.1米；〔6〕夏季主导风向为东风。②地质及水文条件本厂所在地区平均海拔130m，地层以沙粘土为主，地下水位为3m。〔3〕设计步骤及要求全厂总降压变电所及配电系统设计，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。解决对各部门的平安可靠，经济的分配电能问题。其根本内容有以下几方面。①负荷计算：全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的根底上进行的。求出全厂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变压器的台数、容量及类型根据电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器型号及全厂供电平面图。③选择上下压导线型号及截面为了保证供电系统平安、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面选择。④改善功率因数装置设计按负荷计算求出总降压变电所的功率因数，高压侧最大负荷时功率因数不应低于0.9，低压侧不应低于0.85。然后进行电容补偿。⑤变电所主接线方案的设计根据负荷类别及对供电可靠性的要求进行负荷计算，绘制一次系统图，确定变电所高、低接线方式。对它的根本要求，即要平安可靠又要灵活经济，安装容易维修方便。⑥短路电流计算工厂用电，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。⑦变电所一次设备的选择与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、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动稳定检验，并列表表示。⑧继电保护装置的设计〔选做〕；⑨变电所防雷装置设计〔选做〕负荷计算负荷计算负荷计算的意义与方法计算负荷也称需要负荷或最大负荷，目的是为了合理地选择工厂各级电压供电网络、变压器容量和设备型号等。负荷计算的内容包括:(l)求尖峰电流，用于计算电压波动、电压损失，选熔断器、低压断路器，整定保护装置等。(2)求平均负荷，用来计算全厂电能需要量、电能损耗和选择无功补偿装置等。负荷计算的方法：常用的负荷计算方法有需要系数法、二项式法、利用系数法、ABC法、单位产品耗电量法和面积功率法等。在实际工程配电设计中，广泛采用系数法，因其计算方便，多采用方案估算，初步设计和全厂大型车间变电所的施工设计。在本设计中我采用的是需要系数法来确定计算负荷。需要系数法是把设备功率乘以需用系数〔；〕，直接求出计算负荷的一种简单计算方法。因而在实际应用中被广泛采用。负荷计算的根本步骤(1)求总降压变压器低压侧的计算负荷P求低压各用电设备组的计算负荷总和乘以同时系数即为该车间变压器低压侧计算负荷。(2)求总降压变压器高压侧的计算负荷P计算车间变压器的功率损耗，变压器低压侧计算负荷加该变压器有功、无功损耗即得变压器高压侧计算负荷。该值可用于选择变电所高压侧进线导线侧面。(3)总降压变电所进线的计算负荷。(4)全厂计算负荷。工厂负荷计算〔1〕设备组的负荷计算公式〔2-1〕〔2-2〕〔2-3〕〔2〕车间变电所的负荷计算公式〔2-4〕〔2-5〕〔2-6〕〔3〕单相设备的负荷计算公式〔3-4〕〔3-5〕〔3-6〕P30=3P30.mφQ30=3Q30.mφ以上公式中PN指用电气设备组的设备额定功率；Kd指需要系数；tanφ指用电设备的功率因数角的正切值；〔4〕总降压变电所的负荷计算公式为各车间变电所计算负荷之和再乘以同时系Kp数和Kq。对变电所分别取0.85-1和〔5〕计算用电设备的计算负荷:①仓库:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30Q30=S30I302②铸造车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30QSI③锻压车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30Q30S30I302④金工车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：PQ30S30I302⑤工具车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30Q30S30I302⑥电镀车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30Q30S30I302⑦热处理车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：PQSI⑧装配车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：PQS30I302⑨机修车间:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30Q30SI⑩锅炉房:动力设备〔三相〕：PQ照明设备〔单相〕：PPQQ总的车间计算负荷：P30QSI⑾宿舍区:照明设备〔单相〕：PPQQS30I302全厂变电的计算负荷:有功功率:P=0.9×=1413.54KW无功功率:Q=0.95×=889.58KVAR视在功率：S计算结果如表2-1所示:表2-1全厂各车间负荷计算表序号用电单位负荷性质设备容量〔千瓦〕需要系数Kd功率因数COSø功率因数角正切tgø计算负荷有功P302〔千瓦〕无功Q302〔千乏〕视在S302〔千伏安〕计算电流〔安培〕1仓库动力1000.30.701.0232.430.644.5767.72照明30.81.002铸造车间动力3100.40.701.02148126.5194.7295.8照明100.81.003锻压车间动力3200.30.651.17120112.3164.424.9照明100.81.004金工车间动力3300.30.651.17123115.8169256.8照明100.81.005工具车间动力3500.30.651.17132122.9180.4274.1照明100.91.006电镀车间动力2000.50.800.7510875131.5199.8照明100.81.007热处理车间动力1500.50.800.758356.3100.3152.4照明100.81.008装配车间动力1500.40.751.026861.291.5139照明100.81.009机修车间动力1500.30.601.3349.86078118.5照明60.81.0010锅炉房动力1500.50.601.3376.499.8125.7191照明30.81.0011宿舍区照明3000.71.006300630957.2小结全厂合计〔KP=0.9,KQ=0.95〕\\\\1413.54889.581670.2\变压器的选择变压器选择原那么(1)只装一台变压器的变电所变压器的容量:应满足用电设备全部的计算负荷的需要，即ST≥S30，但一般应留有(2)装有两台变压器的变电所每台变压器的容量应满足以下两个条件。①任一台变压器工作时，宜满足总计算负荷的大约70%的需要，即为ST≈0.7②任一台变压器工作时，应满足全部一、二级负荷的需要，即。小结：本设计中所有负荷均除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。故变电所选取的变压器应同时考虑①和②。变压器台数、容量及类型选择本设计中所采用的总降压变压器为降压器中的10KV级S9系列三相铜线配电变压器。由于工厂有少量二级负荷，因此选用两台主变压器。根据上述原那么：SS根据供用电协议，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。所以总降压变电所变压器的选择，其容量为1250KVA的S9-1250/10的变压器两台，结果如表2-2：表2-2变电所变压器的容量总降压变电所台数21670.2KVA1250KVA所选变压器技术数据如表2-3所示：表2-3选变压器技术数据总降压变电所型号额定容量KVA额定电压损耗〔W〕空载电压阻抗电压高压低压空载短路〔%〕〔%〕S9-1250/10125011，10.5，10，6.3，60.41950120000.64.5供电系统中的功率损耗在电流通过导线和变压器时耗也需要由电力系统供应。因此就要引起有功功率和无功功率的损耗，这局部功率损在确定全厂的计算负荷时应把这局部功率损耗加进去。计算功率损耗。∆P∆Q计算结果列于表2-4：表2-4总降压变电所功率损耗参数总降压变电所∆PT33.404∆QT(KVAR167.02因此，总降压变压器高压侧计算负荷：PQSI说明：P301P302改善功率因素装置设计无功功率补偿本设计中的功率因数〔高压侧〕为:cosφ=P301因此需要进行功率补偿提高功率因数。提高功率因数的意义上下，关系到降低电能损耗，提高供电质量运行，提高经济效益，减少供电网的功率损耗。提高功率因数的方法(1)采用电力电容进行无功补偿。(2)采用同步电动机进行无功补偿。(3)采用同步调相机进行无功补偿。(4)合理选择电机的型号、规格和电容，使其接近满载运行。(5)降低轻载感应电机的定子绕组电压。本设计中采用的是电力电容进行无功补偿，它是目前最行之有效且应用最广的无功补偿的措施，它主要用于频率为50Hz的电网中提供功率因数，作为产生无功功率的电源。电力电容器的安装方式(1)集中补偿电容器组集中装设在企业工厂的总降压变电所的低压侧母线上，用以提高整个配电所的功率因数，使该配电所供电范围内的功率根本平衡，减少了高压线路的无功损耗，同时能提高配电所的供电质量。(2)分组补偿将电容器组分别装设在功率因数较低的车间或变电所高压或低压母线上，这种补偿具有与集中补偿相同的优点，但补偿的容量和范围相对较小，可补偿效果较明显。(3)就地补偿将电容器组分别装设在感性设备的附近，就地进行补偿。它即提高用电设备供电线路的功率因数，又改善用电设备的电压质量。一般，中、小型用电设备尤为适用。小结:本设计中采用集中补偿。电容器补偿量的计算cos所以φ补偿到0.95，所以φQ本设计中所用电容器型号为GR-I(107)BWFl0.5-30-1n=所以n=21个。即每相分布7个电容。并联电容器的参数如下：表2-3所选并联电容器技术数据型号额定容量KVAR额定电压额定电容相数BWFl0.5-30-13010.52.41全厂计算负荷经过无功补偿之后的全厂计算负荷：PSIcos高、低压电网的导线型号及截面的选择上下压导线选择原那么⑴中性线〔N线〕截面的选择一般三相四线制线路的中性线截面A0，应不小于相线截面Aφ的50%，即由三相四线制线路引出的两相三线线路和单相线路，由于其中性线电流与相线电流相等，因此它们的中性线截面A0应与相线截面Aφ相等，即对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路，由于各相的三次谐波电流都要通过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流，因此这种情况下，中性线截面A0宜等于或大于相线截面Aφ，即⑵保护线〔PE线〕截面的选择

保护线要考虑三相系统发生单相短路故障时单相短路电流通过时的短路热稳定度。根据短路热稳定度的要求，保护线〔PE线〕截面APE，按GB50054?95?低压配电设计标准?①当Aφ≤16mm2时A②当16mm2＜Aφ≤35mm2时APE≥16mm2

③当Aφ＞35mm2时⑶保护中性线〔PEN线〕截面的选择保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能，因此其截面选择应同时满足上述保护线和中性线的要求，取其中的最大值。高压侧导线截面选择总降压变压器的进线侧导线选择。①相线型号和截面Aφ的选I查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为25mm2的铝芯橡皮线的Ial=102A≥②中性线截面AφA③保护线截面Aφ由于16A因此，所选导线型号可表示为：BLX-500-(3×25+1×25+PE16)。.低压侧导线截面选择〔1〕仓库进线①相线型号和截面AφI查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为16mm2的铝芯橡皮线的Ial=77A≥②中性线截面AφA③保护线截面Aφ由于AA所选导线型号可表示为：BLX-500-(3×16+1×8+PE16)。〔2〕铸造车间进线①相线型号和截面AφI查表得环境温度为30摄氏度时的明敷的BLX-500型截面为95mm2的铜芯橡皮线的Ial=319A≥②中性线截面AφA③保护线截面Aφ由于AA所选导线型号可表示为：BX-500-(3×95+1×48+PE48)。同理可得到其他车间的导线进线情况。导线选择如表5-1。表5-1上下压侧导线选择情况进线单位导线型号、截面总降压变压器高压侧BLX-500-(3×25+1×25+PE16)仓库BLX-500-(3×16+1×8+PE16)铸造车间BX-500-(3×95+1×48+PE48)锻压车间BLX-500-(3×2.5+1×1.25+PE2.5)金工车间BLX-500-(3×120+1×60+PE60)工具车间BLX-500-(3×120+1×60+PE60)电镀车间BLX-500-(3×70+1×35+PE35)热处理车间BLX-500-(3×50+1×25+PE16)装配车间BLX-500-(3×50+1×25+PE16)机修车间BLX-500-(3×35+1×18+PE16)锅炉房BLX-500-(3×70+1×35+PE35)宿舍区〔负荷重，双母线〕BX-500-(3×120+1×60+PE60)变电所主接线方案的设计根据本厂与供电局部所签定的供用电协议，供电电压为从供电部门某110/10KV变电所用10KV架空线路向本厂供电，工作电源仅采用10KV电压一种。总配电所内的10KV母线采用母线不分段，电源进线均用断路器控制。总变电所的主接线设计的原那么和意义按照工厂与当地供电部门签订的供用电协议规定，本厂可由附近一条10Kv的公用电源线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ－185,导线为等边三角形排列，线距为1.2米；电力系统馈电变电站距本厂6km,该干线首端所装高压断路器的断流容量为500MVA，此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，其定时限过电流保护整定的动作时间为1.5秒。为满足工厂二级负荷的要求，可采用高压或低压联络线由邻近的单位取得备用电源。电气主接线对电气设备的选择，配电所的布置，运行的可靠性和灵活性，操作和检修的平安以及今后的扩建，对电力工程建设和运行的经济节约等，都有很大的影响。进行工厂变电所主接线选择设计时，应满足一下几点要求：〔1〕平安。设计应符合有关国家标准和技术标准的要求，能充分保证人身平安和设备的平安。〔2〕可靠。应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。〔3〕灵活。应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的开展。〔4〕经济。力求要使主接线结构简单，投资少，运行费用低。电气主接线的根本方式(1)单母线接线母线是连接电源和引出线的中间环节，起聚集和分配电能的作用，只有一组母线的接线称为单母线.单母线接线简单明了，操作方便，便于扩建，投资少。(2)双母线连线在单母线连线的根底上，设备备用母线，就成为双母线。它在供电可靠性和运行灵活性方面是最好的一种主接线。可投资大，开关电器多，配电装置复杂，占地面积大，不适合一般配电所。(3)桥式接线当配电所只有两回路电源进线和两台主变压器时，采用桥式接线用的断路器台数最少，投资低。(4)线路一变压器组单元接线当单回路单台变压器供电时，宜采用此进线，所有的电气设备少，配电装置简单，节约建设投资。本设计的主接线的根本方式本设计中，由于只有一条进线和多台变压器，且负荷除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。因此，在10kv侧采用单母线分段接线方式较适宜。该种接线的主要特点如下: (l)总配电所不装主变压器，无变压器损耗，简化接线，减低了本钱及运行费用。用10kV真空短路器保护。(2)总配电所进线装置短路保护控制，切换操作十分方便灵活，而且可配以继电器保护和自动装置，使供电可靠性大大提高。(3)为了保证短路器检修人员的人身平安，短路器侧应装高压熔断器。(4)为了与供电部门经济费用明确，在电源进线总开关(高压短路器)柜台，装置一台CFC-15Z-19型高压计量柜，其中的电压互感器和电流互感器只用来连接计费电度表。(5)各车间的负载都由单母线供电，这样能够保证可靠供电。(6)为了便于测量、监视、保护和控制主电路设备，母线上接有电压互感器，进(出)线上均串有电流互感器。(7)为了防止雷电过电压侵入配电室击毁电气设备，母线上设有避雷器。(8)由于高压配电线路都是由高压母线来电，因此，其出线侧母线上加装真空断路器，以保证出线的平安检查。一次接线系统图图3-1采用内桥式接线的总降压变电所主接线图由于该厂有一路电源进线和一路备用电源进线，选用了两台变压器，因此一次侧采用内桥式接线、二次侧单母线分段主接线，这样就提高了供电可靠性，保证局部二级负荷的连续供电。详图见附图中的一次主接线图。短路电流计算短路电流计算的意义和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，而且短路电路也比拟简单，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。短路计算500MVAS92000/10G10.5KV0.4欧姆500MVAS92000/10G10.5KV0.4欧姆/km6kmk-1k-2图4-1短路电流计算示意图短路电流及容量的计算1〕最大运行方式下确定基准值=100MVA,,=10.5kv,=0.4kv那么=5.50KA=144.34KA短路电路中各主要元件的电抗标幺值：〔1〕区域变电站电力系统电抗标幺值由=500MVA。得=100/500=0.2〔2〕电力线路的电抗标幺值根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-185，=0.35欧/千米〔3〕总降压变电所变压器的电抗标幺值X2〕k-1点的短路电流和短路容量〔1〕总电抗标幺值〔2〕三相短路电流周期分量有效值〔3〕其他三相短路电流〔4〕三相短路容量3〕K-2点的短路电流和短路容量〔1〕总电抗标幺值〔2〕三相短路电流周期分量有效值〔3〕其他三相短路电流=37.23KA=1.84*37.23=68.5KA=1.09*37.23=40.58KA〔4〕三相短路容量2〕最小运行方式下确定基准值=100MVA,,=10.5kv,=0.4kv那么=5.50KA=144.34KA短路电路中各主要元件的电抗标幺值：〔1〕区域变电站电力系统电抗标幺值由=500MVA。得=100/500=0.2〔2〕电力线路的电抗标幺值根据计算电流，初选架空线进线为LGJ-185，=0.35欧/千米〔3〕总降压变电所变压器的电抗标幺值X2〕k-1点的短路电流和短路容量〔1〕总电抗标幺值〔2〕三相短路电流周期分量有效值〔3〕其他三相短路电流〔4〕三相短路容量3〕K-2点的短路电流和短路容量〔1〕总电抗标幺值〔2〕三相短路电流周期分量有效值〔3〕其他三相短路电流=25.32KA=1.84*37.23=46.58KA=1.09*37.23=27.59KA〔4〕三相短路容量短路计算表表4-1总变的短路计算电流及容量短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量/MVA(KA)(KA)(KA)(KA)(KA)(MVA)最大运行方式K-13.95547.62K-268.540.5825.8最小运行方式K-13.95547.62K-225.3225.3225.3246.5827.5917.54变电所一次设备的选择与校验关于电器设备选择，虽然发电厂、变电所及配电系统中采用的各种电器设备，其工作条件和运行要求不尽相同，然而在选择这些电器设备时，都应遵守以下几项共同原那么:(1)按正常工作条件，包括电压、电流、频率、开断电流等选择。(2)按短路条件，包括动稳定和热稳定来校验。(3)考虑电器设备运行的环境条件如温度、湿度、海拔以及有无防尘、防腐、放火、防爆等要求。(4)按各类设备的不同特点和要求如断路器的操作性能、互感器的二次负荷和准确等级等进行选择。按正常工作条件选择按工作电压选择设备的额定电压，不仅要求符合设备所在电网的额定电压，并应等于或大于正常工作时可能出现的最大工作电压，即。电气设备装设地点的海拔越高，空气密度和湿度相对越低，因此应选用额定电压较高的电气设备。根据实验结果，海拔在1000-4000M范围，其使用电压约降低。按工作电流选择电气设备的额定电流应大于或等于所在电路中的计算电流，即。按断流能力选择设备的额定的开断电流或断流容量应不小于设备分断瞬间的短路电流有效值或短路容量，即，。在此设计中以上校验手段均要用到，同时还要用到下面的按短路条件进行校验的方法，这些都是配电设备中必备的条件，因此，前面所有的计算结论在此都将得到应用或检验。按短路条件校验按短路条件校验，就是校验电气设备的热稳定和动稳定性。表5-1给出各类设备对热稳定和动稳定性的校验。表5-1各设备对热稳定性和动稳定性的校验设备名称计算工程计算公式说明断路器负荷开关隔离开关动稳性--设备的极限通过电流及其有效值〔KA〕--三相短路冲击电流峰值及全电流有效值〔KV〕热稳性--设备在t秒内允许通过的热稳定电流〔KA〕--短路稳态电流〔KA〕-假想时间〔S〕电流互感器动稳性--电流互感器动稳定倍数--电流互感器额定一次电流(A)热稳性电流互感器的一秒钟热稳定性倍数--短路稳态电流〔KA〕母线动稳性式中：--母线计算机械应力--母线允许机械应力热稳性铜母线铝母线--导体所需最小截面电缆热稳性10KV以下绝缘电缆铜电缆铝电缆--导体所需最小截面而在对电气设备热稳定校验时其三相短路电流发热假想时间在无限大容量供电系统中一般按此式计算:〔考虑短路电流非周期分量的影响)。t--短路延续时间，为保护继电器整定动作时间与开关动作时间之和，短路器的短路动作时间一般为0.25s；对电力电缆，由于其机械强度足够，所以不必进行短路动稳定度的校验。开关设备的校验选择表中的参数:为线路的计算电流，为极限分断电流，为熔体的额定电流，熔断器的断流容量，为可靠系数，取为1.2，为线路的尖峰电流，为导线允许的过负荷系数，取为4.5，为导线允许载流量。断路器的选择和校验10kV断路器的选择及校验高压断路器的指标主要有额定电压、额定电流、断流容量。在进行设备选择时我们主要考虑的也是这三者。⑴高压断路器的额定电压须大于等于工作电网电压。⑵高压断路器的额定遮断容量SN.QF必须大于或等于其安装处的短路容量Sk(3)。⑶其额定断流能力IN.QF必须大于或等于其安装处的最大短路电流Ik(3)⑷如果断路器装在较其额定电压低的电路中，其遮断容量也相应的减少。S注：：电网电压；：断路器的额定电压。对于10KV电力线路进线K-1点，87.78A,表5-2短路计算数据工程冲击电流()kA短路电流()kA短路容量()k-1点短路5.92.31342.069根据以上数据,选择断路器的型号为高压断路器QW1-10Ⅰ。10kV出线上断路器的选择与10kV侧断路器的选择相同。隔离开关的选择与校验(1)隔离开关的主要用途1)隔离电压，在检修电气设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的平安。2)倒闸操作，投入备用母线或旁路母线以及改变运行方式时，常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。3)分、合小电流。(2)隔离开关选择和校验的原那么是:1);(为隔离开关额定电压,为隔离开关所在电路的额定电压)2);(为隔离开关额定电流,为通过电器的计算电流)3)动稳定校验；〔为电器的动稳定电流峰值，为三相短路冲击电流〕4)热稳定校验。〔为电器热稳定电流,为通过电器的三相短路稳态电流，t为热稳定试验时间〔S〕，为短路发热假想时间〕。与断路器选择方法类似，选用隔离开关型号为GW2-10G/600。3.熔断器的选择熔断器是最简单的保护电器,常用于电力电容器,35ＫＶ及以下线路，小型变压器和电压互感器等的过载及短路保护。保护35kV侧所用变的熔断器的选择GW2-10G/600。所以有高压熔断器RW5-10/200满足要求。同理选择其余各电气设备，故而有表5-3高压一次设备的选择与校验计算数据高压断路器QW1-10Ⅰ隔离开关GW2-10G/600电流互感器LCWD1-10D/1电压互感器JDZXW-10熔断器RW5-10/200U=10KV10kV10kV10kV10kV10kVI=87.78A630A600A150A-200AI16kA8kA--Sk300MVAish40kA42kA31.8kA--I8kA--同理选择低压侧的各类电气设备，故而有表5-4低压一次设备的选择与校验计算数据低压断路器DW15-1500/3D低压隔离开关GW5-630低压熔断器RT0-200电流互感器LMZJ1-0.5电压互感器LMZ1-0.5U=0.38KV380V380V380V500V500VI=87.78A1500A630A200A1500/5A100/5A160/5AI40kA60KA50kA--SkishI从以上数据表可以得知:该供配电系统中所选开关设备及母线电缆都是能够满足系统运行要求的。继电保护整定及二次保护总变电所的继电保护装置对继电保护装置的根本要求(1)可靠性指保护装置该动作时，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为平安性，即可靠性，包括信赖性和平安性。(2)选择性指首先由故障设备或线路的本身的保护切除故障。当设备或线路本身的保护时，那么应由相邻设备或线路的保护切除故障。(3)灵敏性指保护设备或线路范围内发生金属性断路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。(4)速动性指保护装置应尽快的切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度。继电保护的灵敏系数保护装置的灵敏系数，应根据不利运行方式和故障类型进行计算。保护装置灵敏系数按下式计算:〔6-1〕式中：为继电保护的保护区内在电力系统的最小运行方式下的最小断路电路〔单位为A〕。为继电保护的动作电流换算到变压器一侧电路的值，称为一次动作电流(单位为A)。电力变压器保护装置的配置要求〔1〕瓦斯保护80KVA及以上的油侵式变压器和40KVA及以上的车间内油侵式变压器，均应装设瓦斯保护。(2)纵差保护1000KVA及以上的单独运行变压器和630KVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。630KVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。(3)过电流保护和电流速断保护1000KVA以下的变压器，可装设过电流保护和电流速断保护。10KVA及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜改装纵联差动保护。40KVA及以上、一次电压为10KV及以下、线圈为三角一星型联结的变压器可采用两相三继电器时的过电流保护。(4)负荷保护400KVA及以上变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它附和的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护采用单相式接线，带时限动作于信号。在无经常人员值班的变电所，过负荷保护可动作于跳闸或断开局部负荷。在低压配电线路上，在选择熔断器和自动空气开关等保护电器时，必须注意上、下级保护电器之间的正确配合，这是因为配电系统某处发生故障时，为了防止事故扩大到非故障段区，要求上、下级保护电器之间应具有正确的配合，具体要求如下:①当上、下级均采用熔断器保护时，一般要求上一级熔断器熔体本身的额定电流比下一级熔体本身的额定电流大2-3倍。②当上、下级保护采用自动开关时，应使上一级自动开关脱钩器的额定电流大于下一级自动开关脱钩器的额定电流的1.2倍以上。变压器过电流保护的整定计算过电流保护动作电流的整定计算〔6-2〕式中为变压器的最大负荷电流，可取为，为变压器的一次额定电流。保护装置的可靠系数，对定时限，可取1.2，对反时限取1.3；为保护装置的接线系数，对相电流结线取1，对象电流差接线取；为流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说，应0.8；为电流互感器的变化比。在次设计中：因此动作电流因此整定为10A。过电流保护动作时间的整定计算〔6-3〕式中为变压母线发生三相短路时高压侧继电保护的动作时间，在变压器低压侧保护装置发生低压母线发生三相短短时的一个最长的动作时间，为前后两极保护装置的时间级差，对定时限过电流保护，可取0.5s，对反时限过电流保护可取0.7s。必须注意：对反时限过电流保护装置，由于其过电流继电器的整定时间只能是“10的倍动作电流的动作时间〞，因此整定时必须借助继电器的动作特性曲线，以确定相应的实际动作时间，或由实际动作时间确定整定时间。但是，对于变压器的过电流保护时，其动作时间一般整定为住0.6s即可满足要求。过电流保护灵敏系数的校验〔6-4〕式中为在电力系统最小运行方式下，低压母线两相短路电流折合到变压器高压侧的值；为继电保护的动作电流换算到一次电路的值，称为一次动作电流〔单位为A〕。如果作为后备保护，那么灵敏系数即可。在此设计设计中因此其保护灵敏度系数为：,灵敏系数满足要求。变压器电流速断保护的整定计算电流速断保护动作电流的整定计算〔6-5〕式中为变压器低压母线三相短路电流周期分量有效值。为可靠系数。为变压器的电压比。在此设计中因此速断电流电流速断保护灵敏系数的校验〔6-5〕式中为在电力系统最小运行模式方式下，变压器高压侧的两相短路电流。为速断电流殃算刽一次电路的值〔单位为A〕如果有困难，那么灵敏系数即可。在此设计中因此其保护灵敏系数为：满足灵敏系数2的要求。变压器过负载保护的整定计算过负荷保护动作电流的整定计算〔6-6〕式中为变压器的额定一次电流，为电流互感器的变流比。过负荷保护动作时间得整定计算〔6-7〕高压进线线路的过电流保护整定计算过电流保护动作电流的整定计算〔6-8〕式中：线路最大负荷电流，可取为1.5-3,为线路计算负荷电流。保护装置的可靠系数，对DL型，取1.2，对GL型取1.3；保护装置的结线系数，对相电流结线为1，对相电流差结线取。电流继电器的返回系数，对于感应式电流继电器GL-15/10来说应取0.8。电流互感器的变流比。必须注意：对感应式继电器的应整定为整数，且在10A以内。在此设计中：因此动作电流为：因此整定为10A。过电流保护动作时间过电流保护动作时间整定为1.2s，前后两极保护装置的时间级差一般取0.6s，同时也符合区域变电所的定时限电流保护的整定时间不大于1.5s的要求。过电流保护灵敏系数的校验〔6-9〕式中在电力系统最小运行方式下，高压线路末端两相短路；继电保护的动作电流换算到一次电路的值，称为一次动作电流。如果作为后备保护，那么灵敏系数即可。在此设计中，因此其保护灵敏系数为:灵敏系数满足要求。接地与防雷设计接地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，对各上下压设备及变电所的其它设施进行接地保护。人工接地体接地电阻的计算：〔1〕单根垂直管形接地的接地电阻〔单位为〕(7-1)式中，为土壤电阻率〔单位〕；L为接地体长度〔单位m〕。〔2〕多根垂直管形接地体并联的接地电阻〔单位为〕n根相同的垂直管形接地体并联时，由于接地体间屏蔽效应的影响，使得总的接地电阻。实际的总接地电阻为(7-2)式中，为单根接地体的接地电阻〔单位为〕；为多根接地体并联时的利用系数，课利用管间距离a与管长L之比及管子数。〔3〕单根水平带形接地体的接地电阻〔单位为〕(7-3)式中，为土壤电阻率〔单位〕；L为接地体长度〔单位m〕。〔4〕n根放射形水平接地带〔〕的接地电阻〔〕〔7-4〕式中，为土壤电阻率〔单位〕〔5〕环形接地网〔带〕的接地电阻〔〕(7-5)式中为土壤电阻率〔单位〕；A为环形接地网〔带〕所包围的面积〔〕。防雷雷和闪电是常见的自然现象，雷击建筑物和电力设备往往造成极大的危险，因此对高层建筑物和电力设备应采取防雷措施。防雷装置防雷装置是指接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其他连接导体的总和。国际电工委员会标准IEC1024文件把建筑物的防雷装置分为两大类—外部防雷装置和内部防雷装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成，即传统的避雷装置。内部防雷装置主要用来减小建筑物内部的雷电流及其电磁效应。接闪器是专门用来接受雷击的金属物体。接闪的金属杆，称为避雷针。接闪的的金属线，称为避雷线或架空地线。接闪的金属带、金属网，称为避雷带、避雷网。〔1〕避雷针避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌焊接钢管制成。它通常安装在构架、支柱或建筑物上，其下端经引下线与接地装置焊接。避雷针的功能实际上是引雷.由于避雷针高出被保护物，由和大地直接连接，当雷云先导接近时，它与雷云之间的电场强度最大，因而可将雷云放电的通路吸引到避雷针本身并经引下线和接地装置将雷电流安针泄放到大地中去，使被保护物免受雷击。所以，避雷针实际上是引雷针，它把雷电波引入地下，从而保护附近线路、设备及建筑物。〔2〕避雷线避雷线架设在架空线路的上边，用以保护架空线路和其他物体免遭受直接雷击。由于避雷线即架空又接地，因此它称为架空地线。避雷线的原理和功能与避雷针根本相同〔3〕避雷带和避雷网避雷带和避雷网普通用来保护较高的建筑物免受雷击。避雷带一般设物顶周围装设，高出屋面100mm，支持长间距离1m避雷网除沿屋顶周围装置外，需要时屋顶上面还有圆钢或扁钢纵横连接成网。避雷带、网必须经引下线与接地装置可靠的连接。〔4〕避