电气工程及其自动化-10KV某中学教学楼配电系统设计

10kv某中学教学楼配电系统设计摘要：本课题针对学校的教学楼，在教学楼地下一层，设计一个针对学校供电和消防的10KV箱变设计。并且，为了满足学校负荷的需要，需要加装一组备用电源保证学校的供电可靠性。对该教学楼用电的箱变结构设计、负荷计算、无功补偿、备用电源的选择、主接线设计，高低压设备的选型及校验以及教学楼的防雷接地设计。关键词：箱式变电站；10KV配电系统；备用电源Designof10kVdistributionsysteminaschoolAbstract：Requirementsofelectricityconservation,energysaving,equipmentcompact,safeandintelligentdesign.Inthissituation,theboxsubstationhasdevelopedrapidly.Thisprojectisaimedattheoutpatientandinpatientbuildingoftheschool.Ontheundergroundflooroftheoutpatientbuilding,a10KVboxtransformerisdesignedforthepowersupplyandfireprotectionoftheschool.Moreover,inordertomeettheneedsoftheschoolload,asetofstandbypowersupplyneedstobeinstalledtoensurethepowersupplyreliabilityoftheschool.Totheoutpatientbuildingelectricityboxvariablestructuredesign,loadcalculation,reactivepowercompensation,backuppowersupplyselection,mainwiringdesign,highandlowvoltageequipmentselectionandverificationandlightningprotectionoutpatientbuildinggroundingdesign. Keywords:Boxsubstation;Outpatientbuildingoftheschool;10KVpowerdistribution;Standbypower目录第1章引言 第1章引言1.1课题背景为了伴随电网建设的发展，在建设和改造城乡电网的时候，需要高压直接进入用电负荷中心，使高压供电，变压器变压，低压受电的结构逐步形成。要求用电节约化、节能化、设备紧凑化，安全智能化的设计。在这种形势下，箱式变电站得到了飞快的发展。1.2本课题研究的意义近年来，电气设备的制作工艺技术和设计的水平都得到了飞速发展，取代了油浸式变压器，干式变压器得到了广泛的应用，开关柜的安全性和可靠性方面有了很大的加强。于是，箱式变电站渐渐步入大家的眼中，它的工程量较普通的变电站小得多，与环境的协调性也非常强，安全可靠，维护便捷，迁移方便，占地面积较小。应市场的需要，它能够深入到负荷中心，使线路损耗降到了很低的程度，提供相当可靠的电能水平。在当今社会能够适应时代的进步。

第2章箱式变电站概述2.1箱变的概况箱式变电站，不同于普通的土建变电站，它分为3个基本部分，高压受电，变压器变压，和低压配电，三个部分有序的排布成一个整体。它拥有工厂预制，并且安装排布紧凑的诸多特点。

第3章负荷计算及无功补偿3.1负荷数据学校楼有需要一直运行的用电设备，也有在发生火灾时才运行的消防负荷。根据资料显示，各层用电负荷如表3-1所示：表3-1学校楼各层用电设备负荷情况一览表负荷类型负荷点负荷等级额定容量/kW需要系数功率因数照明一层～十一层一般照明三级4500.80.85走道照明及重要教学负荷二级800.80.85五层实验室照明等一级1150.80.85动力负荷和平时消防负荷三层数字演示室二级950.80.8三层阅读室二级850.80.8三层图书馆二级150.80.8十一层屋面设备层热水设备三级1500.80.8设备层辅助电加热电源三级800.80.8一层消控中心一级3.510.8一层微机中心一级510.8设备层空调机组一级1400.80.8设备层空调机组一级1500.80.8设备层空调机组一级1000.80.8设备层稳压泵一级2.2510.8十一层电梯一级100.80.7屋顶电梯一级200.80.8火灾时消防负荷一层消控中心一级3.510.9

表3-1学校楼各层用电设备负荷情况一览表（续）负荷类型负荷点负荷等级额定容量/kW需要系数功率因数一层～十一层应急照明一级3010.9二层屋面正压送风一级310.8十一层消防电梯一级1010.7十一层正压送风一级9.510.8屋顶正压送风一级9.510.8屋顶排风机一级6.510.8其他负荷三级350.70.63.2负荷计算考虑学校的实时情况，由于需要系数法计算简便，同时也是普遍采用的方法，其主要计算规则如下：（1）单个负荷计算负荷的计算公式1）有功负荷（KW）的计算公式 (3-1)2）无功负荷（单位为kvar）的计算公式：（3-2）3）视在负荷（单位为KVA）的计算公式：（3-3）4）电流（单位为A）的计算公式：（3-4）（2）多组负荷的计算公式1）有功负荷（单位为kW）的计算公式：（3-5）2）无功负荷（单位为kvar）的计算公式：（3-6）3）视在负荷（单位为KVA）的计算公式：QUOTESc=Pc2+Qc24）电流（单位为A）的计算公式：（3-8）应学校要求，需要为消防负荷和实验室照明提供备用电源，所以将其分为两个部分分别计算3.2.1直接只由电网供电的负荷计算根据上述公式及学校负荷统计资料可得学校单电源供电负荷计算，如表3-2所示：表3-2单电源供电负荷计算表负荷名称负荷等级额定容量/kW需要系数功率因数tanφ计算负荷P30/KAWQ30/KWS30/KVAI30/A一层～十一层一般照明三级4500.80.850.62360.00223.11423.53611.3走道照明及重要教学负荷二级800.80.850.6264.0039.6675.29108.6五层实验室照明等二级950.80.80.7576.0057.0095.00137.1三层数字演示室二级850.80.80.7568.0051.0085.00122.7三层阅读室二级150.80.80.7512.009.0015.0021.6十一层屋面设备层热水设备三级1500.80.80.75120.0090.00150.00216.5表3-2单电源供电负荷计算表（续）设备层辅助电加热电源三级800.80.80.7564.0048.0080.00115.5其他负荷三级350.70.61.3324.5032.6740.8358.9合计990788.55550.44964.6613923.2.2含备用电源的双电源供电的负荷计算根据上述公式及学校负荷资料可得楼单电源供电负荷计算，如表3-3所示：表3-3含备用电源的负荷计算负荷名称负荷等级额定容量/kW需要系数功率因数tanφ计算负荷P30/kWWQ30/KWS30/KVAI30/A五层实验室照明等一级1150.80.850.6292.0057.02108.24156.2一层消控中心一级3.510.80.753.502.634.386.3一层微机中心一级510.80.755.003.756.259.0设备层空调机组一级1400.80.80.75112.0084.00140.00202.0设备层空调机组一级1500.80.80.75120.0090.00150.00216.5设备层空调机组一级1000.80.80.7580.0060.00100.00144.3设备层稳压泵一级2.2510.80.752.251.692.814.1十一层电梯一级100.80.71.028.008.1611.4316.5屋顶电梯一级200.80.80.7516.0012.0020.0028.9一层消控中心一级3.510.90.483.501.703.895.6一层～十一层应急照明一级3010.90.4830.0014.5333.3348.1二层屋面正压送风一级310.80.753.002.253.755.4十一层消防电梯一级1010.71.0210.0010.2014.2920.6表3-3含备用电源的负荷计算（续）十一层正压送风一级9.510.80.759.507.1311.8817.1屋顶正压送风一级9.510.80.759.507.1311.8817.1屋顶排风机一级6.510.80.756.504.888.1311.7合计一级617.75510.75367630909.73.2.3380V侧负荷总计和计算电流取同时系数和分别取0.9和0.95，所以:(3-9)(3-10)所以，由计算负荷可得视在功率为(3-11)所以，由计算负荷可得功率因数为（3-12)最后得到380V侧计算电流(3-13)所以最后得到计算电流和总负荷如表3-4所示：表3-4负荷总计及计算电流表负荷侧额定容量需要系数功率因数tanφ计算负荷P/kWQ/kVarS/kVAI/A低压侧合计1607.751299.25917.481594.892302.0K∑p=0.91607.750.800.751169.33871.611458.432215.86K∑q=0.953.3变电站无功补偿由上边数据显示，学校低压侧的负荷的功率因数只有0.8，这明显时不满足要求的，供电部门要求月功率因数大于0.93。加之变压器有损耗，且无功损耗远远大于有功损耗，必须要稍稍取大一点计算，暂时取0.94的来计算。低压侧所需无功功率补偿容量：(3-14)所以经计算QUOTEQc=558.145kvar查阅《工业与民用配电设计手册》，ES-2010低压无功补偿柜，并找到型号为BW0.4-14-3型，30个总共容量补偿容量420KVar。其参数如表3-5所示：表3-5BW0.4-14-3型电容器参数型号额定电压KV额定容量KVar使用海拔m工作温度℃电容偏差%BW0.4-14-30.414<1000-40℃～+45℃-5%～+15%由以上的电容补偿后，0.4KV侧和10KV侧的负荷情况如表3-6所示：表3-6无功补偿计算表项目功率因数计算负荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A400V侧补偿前负荷0.801169.33871.611458.43400V侧无功补偿容量-420.00400V侧补偿后负荷0.931169.33451.611253.511809.28主变压器功率损耗18.8075.2110KV侧负荷总计0.911188.13526.821299.6975.043.4变电站的主变压器设计和主接线设计3.4.1变压器台数及容量的选择由于本次学校的负荷一二级负荷居多，为了学校供电的可靠性，选用两台主变压器为学校供电，互为备用，满足其需要。每台变压器的容量应同时满足以下两个条件：1)任一台变压器单独运行时，宜满足：(3-14)2)任一台变压器单独运行时，应满足：(3-15)代入数据可得：=（0.6~0.7）×900.53=（540.32~630.37）(3-16)查看资料，学校教学楼的气象资料年平均气温大概在20.5℃，所以变压器的实际容量还需要调整，其计算为：取最大=630.37KVA（3-17）本次的变压器时箱式变电站，安装在地下一层的变配电室内，通风条件不好，变压器的两侧风口会有较大的温差，因此，变压器的温度会较室外高大概8℃，所以变压器的容量需要减小8%，即：0.92×630.37=579.94KVA（3-18）也满足使用要求，但是不能只计算当前，也需要考虑到该地区未来几年的发展情况，大致选择容量为：（3-19）3.4.2电力变压器型式选择干式变压器与油浸式变压器，顾名思义，两者的材质有些不同，主要体现在他们的冷却介质不同，前者的冷却和绝缘介质是变压器油，后后者的冷却介质是空气或者其他气体。他们的比较如表3-7所示：表3-7油浸式变压器与干式变压器对比变压器类型冷却介质容量分布使用环境成本其他干式变压器风冷≤35KV户内较高环保，阻燃，抗冲击油浸式变压器油液循环全电压等级全容量户外较低可燃可爆综合考虑经济性和可靠性，在学校这种人员密集的地方，且安装在箱变内，所以选择干式变压器作为主变。考虑到安全性和可靠性问题，确定变压器为SCB10系列箱型干式变压器。SCB10，是一种环氧树脂浇注型材质变压器，其种类是干式变压器，由于其材质的关系，所以较为安全，能够阻燃和防火，没有污染，不需要维护、能够很便捷的地安装，对潮湿的环境有一定的抵抗力，停止运行后可不经过预干燥就直接投入运行。此变压器自备很完善的温控机制，所以他的运行很可靠，在标准上，它的可靠性在国内上已经达到了前列。型号：SCB10-1000/10/0.4kV，其主要技术指标如表3-8所示：表3-8SCB10-630/10/0.4kV干式变压器技术指标变压器型号额定容量/额定电压/kV联结组型号损耗/kW空载电流%短路阻抗%高压低压空载负载SCB10-630/10/0.4kV63010.50.4Dyn111.365.881.063.4.3箱式变电站主接线的比较与选择（1）单母线接线这是一种最简单的接线，最开始指示为了满足最基础的供电，但是，当母线有故障的发生，需要断开所有引出负荷，使大面积停电，所以此种接法只适用于大部分的三级负荷或者对供电要求不高的地方。其模型如下图3-1所示：图3-SEQ图3-\*ARABIC1单母线接线图3-SEQ图3-\*ARABIC1单母线接线（2）单母线分段接线是采用断路器将母线隔开，根据需要分成若干段，其下同样引出接线负荷，如果线路发生了故障，可以断开故障端的断路器及母线让非故障段能够保持正常供电。其模型如下图3-2所示：图3-SEQ图3-\*ARABIC2单母线分段接线（3）双母线分段接线如果电源进线回路较多，或者母线上所接的电源数较多时，在线路故障后需要立即回复供电的时候，就应该采用双母线分段接线。其模型如图3-3所示：图3-SEQ图3-\*ARABIC3双母线分段接线通过分析如上的各种接线方式的特点，综上各种接线方式，得出的优缺点比较如表3-9所示：表3-9不同主接线方式比较表主接线方式优点缺点单母线接线接线方式简单操作简便扩建方便成本低供电可靠性很低。线路上任意设备处故障或者检修导致停电时，整个配电地区将全部停电单母线分段接线接线较为简单在有一定的简便的同时，一定程度上保证了供电的可靠性如果线路发货所能故障，则会引起部分的停电，但是仍然可以维持部分供电回路数比单母线多，成本相对高一点双母线母线发生故障后，能够迅速切换另一条线路某一个位置发生故障线路断开后，能够在另一条线路上快速恢复供电造价很高工期时间长隔离开关倒换操作容易发生误动作此上为各种接线方式的比较，然后我们看看学校的实际情况：学校楼的大部分负荷都是1级或2级负荷，如果电源进线端采用一工作一备用电源时，需要装备备用电源自动投切装置，能够极大提高供电的可靠性。所以，分析各种接线方式和电源进线方式：对于复杂程度来说，单母线较为简单，对于可靠性来说，双母线更加可靠，考虑成本的话，单母线成本较低。所以，我们需要一个折中的方案。QUOTEX(k-1)*=X1*+X2*综上，对于本次的学校楼，由于供电部门只提供了一路10KV的进线，所以高压侧采用一路进线，考虑到可靠性，在低压侧外加一组备用电源，供给消防负荷和重要的1级和部分2级负荷。高压侧采用单母线不分段接线，低压侧采用单母线分段接线，另一方面，供电稳定性也能够有一定的保障。所以，其高压侧主接线图如图3-4所示：图3-4高压侧主接线高压侧由供电部门提供的一路10KV专线单电源供电，母线上接2个630KVA主变压器，变压器和母线之间分别接一个避雷器和一个熔断器，总体是单母线接线，但是，不用担心其可靠性，因为低压侧会有一组备用电源弥补其不足。所以，低压侧主接线如图3-5所示：图3-5低压侧主接线如上图，低压侧采用单母线分段接线，而且是分为3段式，中间的一段是学校要求的消防负荷和实验室照明，在其母线上接上备用电源，且采用APD自动投切装置，保证在变压器一侧发生故障时，能够实时投入或切开备用电源，保证了供电的可靠性。3.4.4变压器接线组别的选择本箱变变压器为降压变压器，将10KV降至0.4KV，由以上的计算及选择，选用的是SCB10-630/10/0.4kV型变压器2台，变压器容量为630KVA。查阅相关资料，因为是10KV的较为低压的系统，所以采用三相三柱式。3.4.5中性点接地方式选择在电力系统里边，中性点的工作接地方式有：中性点的直接接地、中性点经过消弧线圈接地和中性点不接地等三种。单相接地故障电容电流计算如下：（3-20）式中是角频率，，C是相对地电容，Uo是相电压，所以，，A（3-21）显然，Ic小于30A，所以变压器采用中性点不接地的方式。

第4章短路电流计算4.1高压侧短路电流由于给定了10KV母线的短路电流为20KA，所以三相短路电流周期分量有效值QUOTEIk-1(3)=Id1X(k-1)*所以，次暂态短路电流QUOTEI''(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=4.1KA查阅书籍，由冲击短路电流的相互关系，高压侧的冲击短路电流计算如下：QUOTEish(3)=2.55I''(3)=2.55×4.1KA=10.45KA（4（4-4）所以高压侧短路电流如表4-1所示：表4-1高压侧短路计算结果短路计算点三相短路电流/KAk-120202051314.2低压侧计算电流由于低压侧的阻抗未知，所以用低压侧的计算电流代替短路电流选择设备，由表3-6计算电流得低压母线的计算电流为QUOTEIk-1(3)=Id1X(k-1)*所以，次暂态短路电流（4-6）QUOTEI''(3)=I∞(3)冲击短路电流QUOTEish(3)=2.55I''(3)=2.55×4.1KA=10.45KA（4（4-8）表4-2低压侧短路计算结果三相短路电流/KA1.8092.2612.2614.161.971

第5章箱式变电站高压设备选型5.1基本选择依据高压电器动稳定度校验基本条件：QUOTEimax≥ish(3)（5-QUOTEImax≥Ish(3)（5-高压电器热稳定性校验基本条件：QUOTEIt2t≥I∞(3)2tima5.2高压真空断路器本箱变高压断路器作为变压器进线端保护，母线的联络以及低压出线端的保护。由以上短路电流计算得,。查阅相关设备型号，完整考虑安全性和经济性选用ZN12-10/1250/10的真空断路器，其校验如下：额定电压:(5-5)额定电流:(5-6)额定频率:(5-7)额定短路开断电流:(5-8)额定短路关合电流:(5-9)额定峰值耐受电流（动稳定）:(5-10)额定短时耐受电流（热稳定）:,(5-11)(5-12)所以，高压断路器的校验结果如表5-1所示：表5-1高压断路器选择校验表选择项目装置地点数据断路器参数结论额定电压12KV合格额定电流合格额定频率合格额定短路开断电流51KA80KA合格额定短路关合电流51KA80KA合格动稳定校验51KA80KA合格热稳定校验467500合格5.3高压隔离开关查阅相关设备型号，完整考虑安全性和经济性选用GN19-10XQ的隔离开关，其校验如下：额定电压(5-13)额定电流(5-14)动稳定校验(5-15),,其热稳定校验(5-16)所以，高压隔离开关的校验结果如表5-2所示：表5-2高压隔离开关选择校验选择项目装置地点数据隔离开关参数结论额定电压10KV12KV合格额定电流36A630A合格动稳定校验51KA80KA合格热稳定校验4803969合格5.4高压电流互感器在计量时，应该选用0.2的准确度，在测量和保护时，应该选用0.5的准确度。高压测电压为10KV时，变压器高压侧额定电流（5-17）所以，高压计量配电流互感器为50/5。参考电流互感器的型号，选择LZZBJ12-10系列，变比为50/5的电流互感器，其主要技术参数如表5-3所示：表5-3低压电流互感器型号额定电压一次电流/A二次电流/A级次组合准确等级额定动稳定电流/KA1s短时热电流/KALZZBJ12-1010KV5~3000A5A或1A0.2S/10P150.27.5~80KA3~32KA其校验如下：额定电压（5-18）一次额定电流（5-19）二次额定电流(5-20)动稳定校验(5-21),,其热稳定校验(5-22)原定选择50/5的电流互感器，但是一次电流为50的互感器动稳定不合格，所以查阅相关型号，选择大一点的200/5的电流互感器，电流互感器的校验结果如表5-4所示：表5-4电流互感器选择校验选择项目装置地点数据电流互感器参数结论额定电压合格额定一次电流合格额定二次电流5A5A合格额定频率50HZ50HZ合格准确级和容量AH2/AH9计量0.2S（10VA）合格AH3/AH4/AH5/AH7/AH8(测量/保护)0.5/10P(20VA/15VA)合格动稳定校验51KA80KA合格热稳定校验4801024合格5.5高压电压互感器电流互感器的熔断器通过的短路电流越大，它就会越快熔断，熔丝必须在短路电流还没达到最大值就熔断。电压互感器不能装设保护，所以需要确保动稳定和热稳定。但是，相较于电流互感器，电压互感器装有熔断器，短路电流不会对其有冲击，所以不用校验动稳定和热稳定度。查阅相关资料，选择JDZ10-10Q的电压互感器，，其参数如下：额定一次电压：(5-23)额定频率：(5-24)额定二次电压：(5-25)准确级为级所以，比较以上条件得到以下的校验表5-5所示：表5-5电压互感器校验表选择项目装置地点数据电流互感器参数结论额定一次电压合格额定频率合格额定二次电压合格准确级合格5.6高压熔断器的选择高压侧主要是母线和变压器的保护，其主要校验项目：通过查阅相关型号和资料，决定选用XRNP1-12-0.5/50KA,其主要技术参数如下：额定电压：（5-26）额定频率：（5-27）熔断器额定电压（5-28）熔体额定电流（5-29）额定开断电流（5-30）所以，根据其技术参数，其校验表如表5-6所示：表5-6高压熔断器校验表选择项目装置地点数据高压熔断器结论额定电压10KV12KV合格额定频率50HZ50HZ合格熔断器额定电流0.5A合格额定开断电流31KA50KA合格5.7高压母线的动稳定及热稳定校验通过查阅资料，高压母线应该选用裸铜母线，常用的是TMY连接，其校验如下：5.7.1动稳定校验条件：（5-31）综合考虑安全性和经济性，选用TMY母线材料其最大允许应力为QUOTEσai=140MPa。10kV母线的短路电流：QUOTEIsh3=6.19KA（5-32）QUOTEish(3)=10.45KA（5-33）三相短路时所受的最大电动力：QUOTEF(3)=3×(10.45KA)2×0.90.2×母线的弯曲力矩：（5-35）母线的截面系数：QUOTEW=b2h6=0.052×0.0046=1.07×母线在三相短路时的计算应力：（5-37）可得：QUOTEσai=140MPa≥σc=4.55MPa满足动稳定性要求。5.7.2热稳定校验校验条件：QUOTEA≥Amin=I∞(3)timaC查产品资料，得铜母线的QUOTEAsmm2，取QUOTEtima母线的截面：QUOTEA=50×4mm2=200mm2（5-允许的最小截面：（5-41）从而，，该母线满足热稳定性要求。5.8高压开关柜选型根据负荷等级，高压开关柜有如下的选择方式：（1）一级和二级负荷最好选择金属封闭式户内移开式开关柜。（2）三级负荷最好金属封闭户内固定式开关柜。而本次学校的负荷大多为1、2级负荷，所以选择前者，通过查阅相关规范及部分资料，JYN2-10型适用于3-10kV的额定电压，频率为50HZ的交流电系统，它的操作较复杂，所以基本已经过淘汰了。现在使用较多的是KYN28-12(Z)(GZS1)型，是适用于3.6~12KV的安装与户内的成套开关柜。它由于操作简单，防护性好，所以现在普遍都采用。考虑经济安全等方面，决定选择KYN28-12系列的成套开关柜。供电部门要求在高压侧进行计量，且计量柜在主进线柜之前，而且隔离柜在最前面。所以在定制开关柜时，需要向生产商说明。

第6章箱式变电站低压设备选型6.1低压设备选择基本准则低压配电选择的设备，应该符合国家的相关标准，应该符合以下的基本准则：1）正常的工作条件下：设备的电压电流等应该符合。2）短路条件下：应该考虑其正常工作条件：比如额定电压电流等。3）比较短路电流再进一步进行比较校验，比如动稳定和热稳定等。4）环境条件：就是安置的外部环境，电器设备应该适应安置环境的恶劣。6.2低压断路器在出线柜的每路出线都应该有一个低压断路器，其选择规则如下：1）额定电压应该比设备所处线路的额定电压大。2）低压断路器的壳架等级额定电流应该比脱扣器的额定电流大(6-1)3）低压断路器的额定短路分断电流应该比装置安装处的最大短路电流大。万能式低压断路器，如果分断时间在0.02s以上，则校验公式如下：(6-2)塑料外壳式低压断路器，如果分断时间在0.02s以下时，则校验公式如下：(6-3)各种不同功能的断路器的选择如下：6.2.1母线联络保护用断路器的选择查阅相关的短路器的型号，发现选择E3N的低压断路器，其参数如下：额定电压(6-4)额定电流(6-5)分断能力(6-6)所以，其校验如表6-1所示：表6-1母线联络保护用断路器的选择选择项目装置地点数据低压断路器参数结论类别电源进线端作为母线联络用抽出式空气断路器选择型三段保护，E3N，32，PR122/P-LSI合格级数选择/3P合格额定电流18063200A合格分断能力31KA65KA合格所以，校验合格。6.2.2变压器低压大容量断路器的选择以最大容量的611KA的出线为例：查阅相关的短路器的型号，发现选择E1N的低压断路器，其参数如下：额定电压(6-7)额定电流(6-8)分断能力(6-9)所以，其校验如表6-2所示：表6-2变压器低压大容量断路器的选择选择项目装置地点数据低压断路器参数结论类别低压的大容量出线端作为保护用抽出式空气断路器选择型三段保护，E3N，32，PR122/P-LSI合格级数选择/3P合格额定电流611A1200A/1600A合格分断能力31KA50KA合格所以，校验合格。6.2.3变压器低压中小容量断路器的选择以4.1A至108.6A为界限选择。查阅相关的短路器的型号，发现选择T2S的低压断路器，其参数如下：额定电压(6-10)额定电流(6-11)分断能力(6-12)所以，其校验表6-3所示：表6-3变压器低压大容量断路器的选择选择项目装置地点数据低压断路器参数结论类别低压的中小容量出线端作为保护用抽出式空气断路器选择型三段保护，E3N，32，PR122/P-LSI合格级数选择/3P合格额定电流108.6A4.1A160A160A合格分断能力31KA50KA合格所以，校验合格。6.3低压电流互感器低压侧的电流互感器一般在交流线路中作电流的计量和测量用，还有的是作为保护用。查阅了相关型号及资料，从安全，可靠，经济三个方面综合考虑后，决定采用LMZ1-0.5的低压电流互感器。其主要参数如下：额定电压：(6-13)额定一次电流(6-14)额定二次电流(6-15)额定频率(6-16)准确级(6-17)由以上技术参数，可得低压电流互感器如表6-4所示：表6-4低压电流互感器校验选择项目装置地点数据电流互感器参数结论额定电压400V500V合格额定一次电流1806A5000A合格额定二次电流/5A合格额定频率50HZ50HZ合格准确级0.50.2~1合格所以，低压电流互感器校验合格。6.4低压开关柜的选型现在普遍用的低压开关柜，大概有以下几种主要的型号：GGD、GCK、GCS、MNS、MCS，选了其中最常见的几种类型比较。综合对比，其主要参数比较如下表6-5所示：表6-5几种抽屉式开关柜的比较产品型号互换性联锁位置固定与抽出混装方式抽屉推进式抽屉间隔安装方式分断接通能力二次最大安装回路数动稳定和热稳定垂直排布GCK差/无可以左右高16好三相GCS良好良好不明显可以旋转高20高三相MNS良好良好不明显可以联锁强20强三相四线综合考虑安全性，可靠性和经济性，决定选用GCS型低压开关柜，因为MNS柜固然好，其价格也相对较高，GCS已经能够满足需要了，所以本次箱变选择GCS低压开关柜。6.5备用电源之柴油发电机6.5.1备用电源的意义供电级别较高的建筑，在正常情况下要能够提供充足的电源，在正常使用的电源出现故障时也要有足够的备用电源，当建筑遇到紧急情况时(如:火灾)，也必须有应急电源保证救灾和人员疏散。任何建筑都需要消耗大量电能才能得以正常使用和运转，建筑消耗的电能，在很多情况还会设置柴油发电机组和蓄电池储能设备作为备用和应急电源6.5.2柴油发电机的选择为了满足这些要求，需要有一个能够自动投切柴油发电机组的设备，查阅相关资料，发现可以采用APD自动投切装置。学校要求为消防负荷和实验室照明提供备用电源，所以根据负荷计算得（6-18）因此通过查阅发电机的规格选择采用型号为KTA38-G2B容量为700KW的康明斯柴油发电机组。

第7章箱式变电站的防雷和接地设计7.1变电站年预计雷击次数由于学校楼，建筑高度约50米。建筑面积约为20000m2。假设其长100m，宽200m,而当地年平均雷电日为36.9个，故有： (7-1)(7-2)(7-3)k=1；Td=15；故(7-4)由于年/次，即该学校楼可能平均运行13年就要遭受一次雷击。7.2箱变直击雷的防护直击雷，是指雷电直接击中配电设施，带电云层（雷云）与建筑物、其它物体、大地或防雷装置之间发生的迅猛放电现象，并伴随的一系列破坏。而本次的设计，学校的箱变设计在地下一层变配电室，所以不存在直击雷的侵害，所以不用设计直击雷的防护。7.3变电站雷电侵入波防护7.3.1雷电侵入波防护概述正常情况下，箱变内的变压器遭雷击的可能性几乎没有，然而，雷击一般都会击中附近的线路，沿着线路就会产生雷电侵