某廠10KV變電所主接線及二次回路設(shè)計

1、 2012 屆畢業(yè)設(shè)計說明書 某廠10KV變電所主接線及二次回路設(shè)計 系 、 部： 電氣與信息工程 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職稱 講 師 專 業(yè)： 班 級： 完成時間： 摘 要10kV變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量。本論文主要是針對某企業(yè)10kV變電站的設(shè)計，概述了變電站設(shè)計的基本過程和方法。首先分析了供電系統(tǒng)；其次介紹了供配電所的主接線設(shè)計和主接線的選擇，根據(jù)該廠的原始資料進(jìn)行負(fù)荷計算和主變壓器及其容量的選擇，確定主變壓器容量和型號；接著對10k

2、V變電站做了短路電流計算和電器設(shè)備的選擇，短路電流是為后面設(shè)備的選型提供了依據(jù)并根據(jù)短路電流可以進(jìn)行設(shè)備的整定和校驗；接著對配電所二次回路進(jìn)行設(shè)計和主變壓器保護(hù)設(shè)計和變電站的防雷保護(hù)等。關(guān)鍵詞：變壓器；負(fù)荷計算；短路電流計算；繼電保護(hù)；防雷設(shè)計ABSTRACT10kV substation is an important part of the power distribution is the key link in grid construction. Substation design quality is good or bad, is directly related to powe

3、r system security, stability and economic operation, to meet the growing needs of urban capacity, improve reliability of supply to consumers and power quality. This study focuses on the design of an enterprise 10kV substation, an overview of the basic process of substation design and methods. First

4、analysis of the power supply system; then introduces the main power supply wiring design and the choice of the main terminal, according to the Machinery Plant Load the raw data and the choice of main transformer and its capacity to identify and model the main.transformer capacity; then made on the 1

5、0kV substation electrical equipment short-circuit current calculation and the choice of short-circuit current is behind the selection of equipment to provide a basis for short-circuit current can be conducted in accordance with tuning and calibration of equipment; followed by the secondary circuit o

6、f the power distribution design and the main transformer substation lightning protection design and protection.Key words： transformers；load calculation；short-circuit current calculations；relay protection；lightning protection design目 錄前言11 供配電系統(tǒng)分析21.1 電力系統(tǒng)概述21.2 負(fù)荷分級及其供電方式21.3 供配電系統(tǒng)22 變配電所的主接線設(shè)計32.1

7、變電所主接線的選擇原則32.2 主接線方案選擇42.3 最終方案的確定43 負(fù)荷計算及短路電流計算及主變選擇53.1 原始資料53.2 負(fù)荷計算63.3 主變壓器的選擇93.4 短路電流計算114 設(shè)備的選型及校驗154.1 一次側(cè)電氣設(shè)備選擇與校驗原則154.2 高壓設(shè)備的選擇及校驗174.3 低壓電氣設(shè)備選擇195 配電所的二次回路215.1 站用電源及操作電源215.2 斷路器控制與信號回路215.3 自動裝置235.4 供配電系統(tǒng)保護(hù)246 主變壓器保護(hù)256.1 瓦斯保護(hù)256.2 主變壓器保護(hù)的計算267 變電所防雷設(shè)計317.1 防雷的基本知識及設(shè)計原則317.2 本次設(shè)計所采用

8、的防雷保護(hù)31參考文獻(xiàn)33致謝34附錄3537前 言10KV變電所屬于中壓變電站，它延伸至用電負(fù)荷中心居民小區(qū)內(nèi)，直接面對工礦企業(yè)和居民等廣大用戶的供電需要，起著承上啟下確保用戶用電的作用。10KV變電所所處地位十分重要，是能否保證系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)可靠地運(yùn)行的一個重要條件。該次設(shè)計是根據(jù)某廠10kV變電站現(xiàn)有的工作系統(tǒng)和原有生產(chǎn)材料而進(jìn)行設(shè)計的。本設(shè)計一共分為七章，按照供電設(shè)計程序來安排章節(jié)，并根據(jù)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠、靈活的主導(dǎo)思想來設(shè)計。我借鑒了原有的變電所工作系統(tǒng)，并把握了主體設(shè)計思想，翻閱了大量的書籍和期刊，參考了指導(dǎo)老師的意見，結(jié)合自己的理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗一步一步地完成變電所設(shè)計。1 供配電

9、系統(tǒng)分析1.1 電力系統(tǒng)概述電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、電力線路和用電設(shè)備聯(lián)系在一起組成的統(tǒng)一整體，各組成部分分別起到生產(chǎn)、轉(zhuǎn)換、分配、輸送和使用電能的作用。電力系統(tǒng)中，電能的生產(chǎn)、輸送和使用幾乎是同時進(jìn)行的。即發(fā)電機(jī)在某一時刻發(fā)出的電能，經(jīng)過送電線路立刻送給用電設(shè)備，而用電設(shè)備立刻將其轉(zhuǎn)換成其他形式的能量，一瞬間就完成了發(fā)電供電用電的全過程。而且，發(fā)電量隨著用電量的變化而變化，生產(chǎn)量和消費(fèi)量是嚴(yán)格平衡的。1.2 負(fù)荷分級及其供電方式為了使供配電系統(tǒng)達(dá)到技術(shù)上合理和經(jīng)濟(jì)上節(jié)約，既能滿足供電可靠和運(yùn)行維修的安全、靈活、方便，又能使供配電系統(tǒng)投資少，在確定供配電系統(tǒng)之前，要正確地劃分電力負(fù)荷的等級

10、。對于工業(yè)與民用供電負(fù)荷，根據(jù)其重要性和短時中斷供電在政治、經(jīng)濟(jì)上所造成的經(jīng)濟(jì)損失和政治影響，可分為三個等級。根據(jù)本工程的實(shí)際情況，該配電所為高壓供電高壓計量方式，按一級負(fù)荷設(shè)計。供電系統(tǒng)供電方式的選用了兩路高壓電源進(jìn)戶，（這兩路電源進(jìn)線是從廠區(qū)一次高壓開關(guān)站引來的），兩路電源分列運(yùn)行的供電方式設(shè)計。符合供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范GB50052-95中第2.0.2條規(guī)定。1.3 供配電系統(tǒng)1.3.1 10KV終端變電所的型式10KV終端變電所（車間變電所或建筑物變電所）按變壓器安裝的位置，一般有以下型：附設(shè)變電所;車間內(nèi)變電所;獨(dú)立變電所;屋外變電所;桿上變電所（臺）1.3.2 配電系統(tǒng)的接線網(wǎng)絡(luò)方式

11、供電系統(tǒng)接線網(wǎng)絡(luò)方式的確定：結(jié)合本工程的實(shí)際情況，我選用了一、二級負(fù)荷采用放射式配電網(wǎng)絡(luò)，其中一級負(fù)荷電源為雙路電源帶末端互投裝置供電。根據(jù)GB50052-92中第6.0.1-6.0.5條之規(guī)定。2 變配電所的主接線設(shè)計變電所主接線表示工廠接受和分配電能的路徑，由各種電力設(shè)備（變壓器、避雷器、斷路器、互感器、隔離開關(guān)等）及其連接線組成，通常用單線表示。變電所主接線對變電所設(shè)備的選擇和布置，運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系，是供配電設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)。1、變配電所主結(jié)線應(yīng)滿足的基本要求：（1）可靠性（2）靈活性（3）安全性（4）經(jīng)濟(jì)性2、主結(jié)線的類型（1）單母線不分段結(jié)線 在主

12、結(jié)線中，單母線不分段電路是比較簡單的結(jié)線方式，特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡單，使用設(shè)備少，配電裝置的建造費(fèi)用低；供電可靠性和靈活性差，只適用于用戶對供電連續(xù)性要求不高的情況。（2）單母線分段結(jié)線 將兩個電源分別接在兩段母線上，兩段母線間用隔離開關(guān)或斷路器聯(lián)接起來，特點(diǎn)是：供電可靠程度高，適用于大容量的三級或部分的一、二級負(fù)荷。2.1 變電所主接線的選擇原則1、當(dāng)滿足運(yùn)行要求時，應(yīng)盡量少用或不用斷路器，以節(jié)省投資。2、當(dāng)變電所有兩臺變壓器同時運(yùn)行時，二次側(cè)應(yīng)采用斷路器分段的單母線接線。3、當(dāng)供電電源只有一回線路，變電所裝設(shè)單臺變壓器時，宜采用線路變壓器接線。4、為了限制配出線斷路電流，具有多臺主變壓器同時運(yùn)行

13、的變電所，應(yīng)采用變壓器分列運(yùn)行。5、接在線路上的避雷器，不宜裝設(shè)隔離開關(guān)；但接在母線上的避雷器，可與電壓互感器合用一組隔離開關(guān)。6、610KV固定式配電裝置的出線側(cè)，在架空線路或有反饋可能的電纜出線回路中，應(yīng)裝設(shè)線路隔離開關(guān)。7、變壓器低壓側(cè)為0.4KV的總開關(guān)宜采用低壓斷路器或隔離開關(guān)。當(dāng)有繼電保護(hù)或自動切換電源要求時，低壓側(cè)總開關(guān)和母線分段開關(guān)均應(yīng)采用低壓斷路器。2.2 主接線方案選擇對本變電所原始材料進(jìn)行分析，結(jié)合對電氣主接線的可靠性、靈活性等基本要求，綜合考慮。在滿足技術(shù)、經(jīng)濟(jì)政策的前提下，力爭使其技術(shù)先進(jìn)，供電可靠，經(jīng)濟(jì)合理的主接線方案,故擬定的方案如下：方案、一次側(cè)采用外橋式接線，

14、二次側(cè)采用單母線分段的主接線方案。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，可靠性較高，對變壓器的切換方便，且投資少，占地面積小。缺點(diǎn)：供電線路的切入和投入較為復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時供電。橋連斷路器檢修時，兩個回路需并列運(yùn)行。 適用場合：適用于、級負(fù)荷工廠，這種外橋式適用于電源線路短而變電所負(fù)荷變動較大及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行需經(jīng)常切換變壓器的總降壓變電所。方案、一次側(cè)采用內(nèi)橋式接線，二次側(cè)采用單母線分段的主接線方案。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，一次側(cè)可設(shè)線路保護(hù)，倒換線路操作方便。缺點(diǎn)：變壓器的切入和投入較為復(fù)雜，需動作兩臺斷路器，影響一回線路的暫時供電。橋連斷路器檢修時，兩個回路需

15、并列運(yùn)行。適用場合：適用于、級負(fù)荷工廠，多用于電源線路較長因而發(fā)生故障和停電機(jī)會較多，并且變電所的變壓器不需要經(jīng)常切換的總降壓變電所。方案、一 、二次側(cè)均采用單母線分段的主接線方案。這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，接線清晰，投資少，運(yùn)行操作方便且有利于擴(kuò)建母線斷路器可以提高供電的可靠性和靈活性。采用雙電源供電，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常母線不間斷供電，不致使得重要用戶停電。適用場合：適用于、級負(fù)荷工廠，用于一、二次側(cè)進(jìn)出線較多的總降壓變電所。2.3 最終方案的確定本次設(shè)計絕大部分用電設(shè)備屬于長期連續(xù)負(fù)荷，負(fù)荷變動較小，電源進(jìn)線不長（1Km），主變壓器不需要經(jīng)常切換，另

16、外再考慮到今后的長遠(yuǎn)發(fā)展?？纱_定該廠的主接線方式為一 、二次側(cè)均采用單母線分段。 供電系統(tǒng)主結(jié)線方式的確定：根據(jù)以上的分析，又結(jié)合本工程的實(shí)際情況，采用了單母線分段聯(lián)絡(luò)，雙電源分列運(yùn)行的主結(jié)線形式。又因為兩路10KV高壓母線聯(lián)絡(luò)非經(jīng)過特殊許可的，一般只能作手動操作分、合高壓斷路器；而在低壓側(cè)220/380V配電系統(tǒng)母線上采用高性能低壓斷路器作自投、互投、自復(fù)裝置，系統(tǒng)回路設(shè)置過電流、短路、失壓、過電壓保護(hù)。3 負(fù)荷計算及短路電流計算及主變選擇3.1 原始資料1.氣象資料本廠所在地區(qū)的年最高氣溫為38，年平均氣溫為23，年最低氣溫為-9，年最熱月平均最高氣溫為26。當(dāng)?shù)刂鲗?dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)，年雷暴日

17、為20。2、該設(shè)計某機(jī)械廠10KV高壓配電所主接線及二次回路設(shè)計各車間負(fù)荷如下表3.1：表3.1負(fù)荷表用電單位編號用電單位名稱負(fù)荷性質(zhì)設(shè)備容量（KW）需要系數(shù) 功率因數(shù) 備注1鑄鋼車間動力和照明15000.400.652鑄鐵車間動力和照明10000.400.703熱處理車間動力和照明7500.600.704組裝車間動力和照明10000.420.725機(jī)修車間動力和照明5000.250.606氧氣站動力和照明6000.850.807乙炔站動力和照明900.740.908危險品倉庫動力和照明100.910.909五金倉庫動力和照明100.710.8810成品倉庫動力和照明200.860.7911辦

18、公大樓動力和照明500.850.90（計算工廠總負(fù)荷時可?。?3、電費(fèi)制度 基本電價:按變壓器安裝容量4元/KVA/月計費(fèi).電度電價:35KV: 10KV: 線路功率損失附加投資按1000元kW計算。3.2 負(fù)荷計算在進(jìn)行工業(yè)供電設(shè)計時，首先遇到的問題就是確定系統(tǒng)中各部分的負(fù)荷量，以便用來合理地選擇系統(tǒng)中必需的各種電氣設(shè)備和導(dǎo)線，使電氣設(shè)備和材料得到充分利用和安全運(yùn)行。因此，負(fù)荷計算是供電設(shè)計工作中很重要的一環(huán)。3.2.1 負(fù)荷曲線定義：表示電力負(fù)荷隨時間變化情況的圖形稱為負(fù)荷曲線。1、年最大負(fù)荷和年最大負(fù)荷利用小時數(shù) 年最大負(fù)荷：就是全年中負(fù)荷最大的工作班內(nèi)消耗電能最多的半小時的平均功率，也

19、稱為半小時最大負(fù)荷。 年最大負(fù)荷利用小時數(shù)：它是一個假想時間，在這一段時間內(nèi)，電力負(fù)荷按年最大負(fù)荷持續(xù)運(yùn)行所消耗的電能，恰恰等于電力負(fù)荷全年實(shí)際消耗的電能。2、平均負(fù)荷和負(fù)荷系數(shù) 平均負(fù)荷：就是電力負(fù)荷在一定時間內(nèi)平均消耗的功率。負(fù)荷系數(shù)：平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之比。有時為了區(qū)別有功和無功，定義為：為有功負(fù)荷系數(shù)， 通常；為無功負(fù)荷系數(shù)， 通常3.2.2 負(fù)荷計算方法目前設(shè)計單位進(jìn)行電力負(fù)荷計算主要采用的方法有：（1）單位指標(biāo)法（單位面積耗電量法、單位產(chǎn)品耗電量法）;（2）需要系數(shù)法;（3）二項式系數(shù)法;（4）利用系數(shù)法;因為單位指標(biāo)法簡單和利用系數(shù)法復(fù)雜，因此設(shè)計將要選用需要系數(shù)法或者是二項式法

20、；又因為結(jié)合本工程的實(shí)際情況，我選用了需要系數(shù)法這種負(fù)荷計算方法。1、按需要系數(shù)法確定計算負(fù)荷:(為需要系數(shù))（1）先求各組的計算負(fù)荷:單組的有功計算負(fù)荷: 單組的無功計算負(fù)荷: 單組的視在計算負(fù)荷：單組的計算電流：（2）再求總的計算負(fù)荷(）總的有功計算負(fù)荷為：總的無功計算負(fù)荷為: 以上兩式中的和分別表示所有各組設(shè)備的有功和無功計算負(fù)荷之和。總的視在計算負(fù)荷 總的負(fù)荷電流 2、按逐級計算法確定工廠的計算負(fù)荷 供配電系統(tǒng)的負(fù)荷計算的步驟應(yīng)從負(fù)載端開始，逐級上推，到電源進(jìn)線端為止。首先確定各用電設(shè)備的用電容量，然后將用電設(shè)備按需要系數(shù)表上的分類方法分成若干組，進(jìn)行用電設(shè)備組的負(fù)荷計算；將配電干線上

21、各用電設(shè)備組的計算負(fù)荷相加后乘以最大負(fù)荷同期系數(shù)，即得配電干線上的計算負(fù)荷；采用同樣的方法確定車間變電所低壓母線上的計算負(fù)荷，根據(jù)低壓母線的計算負(fù)荷就可以選擇電力變壓器、低壓側(cè)主開關(guān)和低壓母線等，由于低壓配電線路一般不長，線路的功率損耗可略去不計。3、配電系統(tǒng)負(fù)荷計算的確定結(jié)合本工程的實(shí)際情況，按照以上介紹的計算負(fù)荷的方法，將以表的形式列出：（如下表3.2所示） 表3.2 全廠各車間負(fù)荷計算用電單位名稱設(shè)備容量kw需要系數(shù) 功率因數(shù) 有功功率kw 無功功率kvar視在功率kva計算電流A鑄鋼車間15000.400.651200140318462797鑄鐵車間10000.40.708008161

22、1431732熱處理車間7500.600.7090091812861948組裝車間10000.420.72420405583883機(jī)修車間5000.250.60250333536812氧氣站6000.850.80510383638967乙炔站900.740.90673274112危險品倉庫100.910.90951015五金倉庫100.710.8874812成品倉庫200.860.7917132132辦公大樓500.850.9043214873合計55300.490.712648259737875738乘以同時系數(shù)有功同時系數(shù)(k1)無功同時系數(shù)（k2）有功功率同時無功功率視在功率計算電流0.

23、900.902383233733385058根據(jù)供電部門提供的有關(guān)規(guī)定，工業(yè)企業(yè)平均功率因數(shù)如果達(dá)不到要求，須進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。需要補(bǔ)償?shù)娜萘繛?因為是功率自動補(bǔ)償裝置，是通過投切電容器隨時調(diào)整的，考慮三相均衡分配應(yīng)裝設(shè)15個，每相5個，每個容量為100kvar,自動補(bǔ)償?shù)娜萘繎?yīng)該為1500KVar.補(bǔ)償電容器的型號為：BWF10.5-100-1W（型號中字母含義：B-并聯(lián)電容器；W-十二烷基苯；F-紙、薄膜復(fù)合；W-戶外型）補(bǔ)償后實(shí)際平均功率因數(shù)為:表3.3 功率補(bǔ)償表補(bǔ)償前功率因數(shù)補(bǔ)償后功率因數(shù)無功補(bǔ)償容量（KVAR）實(shí)際補(bǔ)償容量 （KVAR）補(bǔ)償后計算有功功率（KW）補(bǔ)償后計算無功功率

24、（KVAR）補(bǔ)償后計算視在功率（KVA）補(bǔ)償后計算電流（A）0.710.90121015002383837252628273.3 主變壓器的選擇供配電系統(tǒng)的功率損耗,包括有功損耗和無功損耗。因為本工程為工廠車間的供配電設(shè)計,而工廠的配電系統(tǒng)的線路較短,所以在計算時可以忽略不計,只計算電力變壓器的功率損耗。3.3.1 電力變壓器的選型1、變電所主變壓器臺數(shù)的選擇選擇主變壓器臺數(shù)時應(yīng)考慮下列原則：（1）應(yīng)滿足用電負(fù)荷對供電可靠性要求。對共有大量一，二級負(fù)荷的變電所，宜采用兩臺變壓器，以便當(dāng)一臺變壓器發(fā)生故障或檢修時，另一臺變壓器能對一，二級負(fù)荷繼續(xù)供電。對只有二級而無一級負(fù)荷的變電所，也可以只用一

25、臺變壓器，但必須在低壓側(cè)敷設(shè)于其它變電所相聯(lián)絡(luò)線作為備用電源。（2）對季節(jié)性負(fù)荷或晝夜負(fù)荷變動較大宜于采用經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方式變電所，也可考慮用兩臺變壓器。（3）除上述情況外，一般車間變電所宜采用一臺變壓器。但是負(fù)荷及中而容量相當(dāng)大的變電所，雖為三級負(fù)荷，也可以采用兩臺或以上變壓器。（4）在確定變電所主變壓器臺數(shù)時，應(yīng)適當(dāng)考慮負(fù)荷的發(fā)展。2、變電所主變壓器容量選擇（1）只裝一臺主變壓器的變電所主變壓器容量（設(shè)計中，一般可概略地當(dāng)作額定容量）應(yīng)滿足全部用電設(shè)備總計算負(fù)荷的需要，即（2）裝有兩臺主變壓器的變電所每臺變壓器的容量（一般可概略地當(dāng)作額定容量）應(yīng)同時滿足以下兩個條件：1）任一臺變壓器單獨(dú)運(yùn)行時，

26、宜滿足總計算負(fù)荷的大約60%70%的需要，即 2）任意臺單獨(dú)運(yùn)行時，應(yīng)滿足一，二級負(fù)荷的需要，即綜上所述：裝設(shè)兩臺主變壓器，滿足以下兩個條件：所以選用S9型銅線電力變壓器，容量為2500KVA詳細(xì)型號為S9-2500/10型，額定容量2500KVA，額定變比為10/0.4KV，高壓分接頭范圍±2×2.5，聯(lián)結(jié)組別為D,yn11，空載損耗為3.5KW，負(fù)載損耗為25KW，空載電流為0.8，阻抗電壓為6，（以上數(shù)據(jù)為查閱工廠供電設(shè)計指導(dǎo)劉介才主編 2005年6月）。由所選得的變壓器得出最大負(fù)荷率為從其經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和一次投資的因素考慮是比較經(jīng)濟(jì)合理的。3.3.2電力變壓器功率損耗1有

27、功功率損耗： 為變壓器最大有功功率損耗（KW）為變壓器空載有功損耗（KW）為變壓器短路有功損耗（KW）Sc為變壓器的額定容量（KVA）Sr為變壓器的計算負(fù)荷（KVA）2無功功率損耗： 變壓器空載電流占額定電流的百分比，變壓器短路電壓占額定電壓的百分比根據(jù)以上的變壓器功率損耗的計算，現(xiàn)列表3.4如下：表3.4變壓器的功率損耗表空載損耗/KW短路損耗/KW有功損耗/KW變壓器無功損耗/Kvar計算有功功率/KW計算無功功率/Kvar計算視在功率/KVA計算電流/A3.52560.8291832412102026183968變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)，滿足要求。3.4 短路電流計算供配電系統(tǒng)中的短路，是指

28、相導(dǎo)體之間或相導(dǎo)體與地之間不通過負(fù)載阻抗而發(fā)生的電氣連接，是系統(tǒng)常見的故障之一。進(jìn)行短路電流計算主要是為了：（1）校驗系統(tǒng)設(shè)備能否承受可能發(fā)生的最嚴(yán)重短路。（2）作為設(shè)置短路保護(hù)的依據(jù)。（3）可通過短路電流大小判斷系統(tǒng)電氣聯(lián)系的緊密程度，作為評價各種接線方案的依據(jù)之一。系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是系統(tǒng)中某一部位的絕緣遭到破壞。絕緣遭到破壞的原因有很多，根據(jù)長期的事故統(tǒng)計分析，主要有以下一些原因：（1）雷擊或高電壓侵入；（2）絕緣老化或外界機(jī)械損傷；（3）誤操作；（4）動、植物造成的短路。對中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，后者是指兩根相線和大地三者之

29、間的短路。單相短路有相線與中性線間的短路，也有相線直接與大地之間的短路，這時的單相短路又稱單相接地短路。對中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短路和兩相短路。另外，異相接地也應(yīng)算作一種特殊類型的短路，它是指有兩相分別接地，但接地點(diǎn)不在同一位置而形成的相間短路。據(jù)統(tǒng)計，從短路發(fā)生的類型來看，單相短路或接地的發(fā)生率最高；從短路發(fā)生的部位來看，線路上發(fā)生的短路或接地的比例最大。我國在中壓系統(tǒng)中采用中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，主要就是為了避免單相接地造成的停電。短路電流計算： , 變壓器高壓側(cè)設(shè)為無限大容量電源，即 短路計算分最小，最大運(yùn)行方式兩種計算 1.最小運(yùn)行方式，計算短路電流選定功率基值 確定基

30、準(zhǔn)電流值 架空線路： 求K1點(diǎn)的短路總阻抗及三相短路電流和容量總阻抗標(biāo)幺值 繪制等效電路圖3.1如下：短路等效電路圖3.1三相短路電流周期分量有效值其它三相短路電流對L較大的中高壓系統(tǒng)，取Ksh=1.8,則 三相短路容量 計算點(diǎn)短路中元件電抗值 架空線路架空線路電力變壓器的阻抗繪短路等效電路如圖3.2所示短路等效電路圖3.2計算K2短路電路總阻抗 K2點(diǎn)三相短路電流 短路沖擊電流有效值 三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流 三相短路容量2.最大運(yùn)行方式短路計算 （1）繪制等效電路圖如圖3.3：短路等效電路3.3（2）計算總阻抗（3）點(diǎn)與最小運(yùn)行方式相同（4）三相短路電流周期分量有效值三相短路次暫態(tài)電流

31、和穩(wěn)態(tài)電流 （5）短路沖擊電流有效值 三相短路容量 3.短路計算結(jié)果短路計算結(jié)果見表3.5、3.6表3.5 最小運(yùn)行方式計算結(jié)果16.1816.1816.1841.1824.4329452.5552.5552.5596.757.336.5表3.6 最大運(yùn)行方式16.1816.1816.1841.1824.4329493.5193.5193.51172.06101.9365 4 設(shè)備的選型及校驗電氣設(shè)備的選擇是變電所設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，設(shè)備選擇的適當(dāng)與否直接影響到變電所運(yùn)行的安全、可靠性能的高低，選擇適當(dāng)?shù)碾姎庠O(shè)備會降低基建成本，提高運(yùn)行質(zhì)量。4.1 一次側(cè)電氣設(shè)備選擇與校驗原則1、開關(guān)電器的選擇：

32、開關(guān)電器的選擇原則具有互通性，即不僅要保證開關(guān)電器正常時的可靠工作，還應(yīng)保證系統(tǒng)故障時，能承受短路時的故障電流的作用，同時尚應(yīng)滿足不同的開關(guān)電器對電流分?jǐn)嗄芰Φ囊螅虼?，開關(guān)電器的選擇應(yīng)符合下列條件：（1）滿足正常工作條件1）滿足工作電壓要求 即：， 式中 開關(guān)電器最高工作電壓； 開關(guān)電器裝設(shè)處的最高工作電壓； 開關(guān)電器額定電壓； 系統(tǒng)的額定電壓。2）滿足工作電流要求 即 式中開關(guān)電器額定電流 開關(guān)電器裝設(shè)處的計算電流3）滿足工作環(huán)境要求 選擇電氣設(shè)備時，應(yīng)考慮其適合運(yùn)行環(huán)境條件要求，如：溫度、風(fēng)速、污穢、海拔、地震、烈度等。（2）滿足短路故障時的動、熱穩(wěn)定條件1）滿足動穩(wěn)定要求 ， 或 式

33、中開關(guān)電器的極限通過電流峰值 開關(guān)電器的極限通過電流有效值； 開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流； 開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流有效值2）滿足熱穩(wěn)定要求 式中 開關(guān)電器的t秒熱穩(wěn)定電流有效值； 開關(guān)電器安裝處的三相短路電流有效值； 假想時間。（3）滿足開關(guān)電器分?jǐn)嗄芰Φ囊?）斷路器 斷路器應(yīng)能分?jǐn)嘧畲蠖搪冯娏?式中 斷路器的額定分?jǐn)嚯娏鳎?斷路器安裝處的三相短路電流有效值。2）負(fù)荷開關(guān) 負(fù)荷開關(guān)應(yīng)滿足最大負(fù)荷電流 式中 負(fù)荷開關(guān)的額定分?jǐn)嚯娏鳎?負(fù)荷開關(guān)安裝處的最大負(fù)荷電流。2、互感器的選擇：互感器發(fā)主要作用是：實(shí)現(xiàn)隔離作用；降低儀表成本；實(shí)現(xiàn)儀表標(biāo)準(zhǔn)化。（1）滿足工作電壓要求 即：， 式

34、中 互感器最高工作電壓； 互感器裝設(shè)處的最高工作電壓； 互感器額定電壓； 系統(tǒng)的額定電壓。（2）滿足工作電流要求 應(yīng)該一次、二次側(cè)分別考慮 1）一次側(cè)額定電流：即 式中 互感器一次額定電流 ； 互感器裝設(shè)處的計算電流 2）二次側(cè)額定電流 ： （3）準(zhǔn)確度等級：已知電流互感器的準(zhǔn)確度與一次側(cè)電流大小和二次側(cè)負(fù)荷大小有關(guān)。通常測量儀表用的互感器（含電壓互感器和電流互感器），應(yīng)具有0.5或1級的準(zhǔn)確度；電費(fèi)計量用的互感器應(yīng)具有0.5級的準(zhǔn)確度；監(jiān)視用的互感器應(yīng)具有1級的準(zhǔn)確度；繼電保護(hù)用的互感器應(yīng)具有B級或D級的準(zhǔn)確度。準(zhǔn)確級反映了互感器轉(zhuǎn)變一次側(cè)電氣量的準(zhǔn)確程度。 1）考慮到二次儀表的指針在儀表盤

35、1/22/3左右時較易準(zhǔn)確讀數(shù)，因此，一般為：2）二次側(cè)負(fù)荷與二次側(cè)所接儀表有關(guān)，儀表越多，二次側(cè)阻抗越大，準(zhǔn)確度越差。因此，二次側(cè)負(fù)荷容量因滿足條件為： 式中 電流互感器的二次負(fù)荷；電流互感器的二次側(cè)與某一準(zhǔn)確度等級對應(yīng)的額定容量。（4）由于短路時，短路電流會流過電流互感器的一次繞組，所以應(yīng)該做動、熱穩(wěn)定變化；而電壓互感器是并聯(lián)接入電路的，不會承受一次回路上通過的短路電流，因此無須做短路動、熱穩(wěn)定校驗。 1）滿足短路故障時的動穩(wěn)定條件只須滿足，就可滿足動穩(wěn)定性。2）滿足短路故障時的熱穩(wěn)定條件：只須滿足 即可。4.2 高壓設(shè)備的選擇及校驗1、高壓開關(guān)柜的選擇：選用KYN10系列開關(guān)柜，KYN1

36、0系列開關(guān)柜技術(shù)數(shù)據(jù)：額定電壓(KV):10 最高工作電壓(KV):115 額定電流(A):630，1000，125，1600，2500斷路器額定電流(A):630，1000，1250，2000，3000額定斷開電流(KA):16，31.5，40最大關(guān)合電流(KA):50，80，100峰值耐受電流(KA):50，80，100短時耐受電流(KA):16，20，31.5，40外形尺寸（mm）（寬×深×高）:800×1800×2200，1000×1650×2200，1000×1800×22002、高壓斷路器選擇：斷路器是

37、一種開關(guān)電器，能切除和投入正常負(fù)荷，并能切斷故障回路。故障回路中故障電流通常很大，切斷故障回路需專門具有強(qiáng)滅弧能力的滅弧裝置，所以斷路器主觸頭設(shè)于滅弧裝置內(nèi)，無法觀察其通斷狀態(tài)，即斷開時無可見斷點(diǎn)。通常和隔離開關(guān)配合使用。幾種常用斷路器的特點(diǎn)比較。（1）少油斷路器：特點(diǎn)是油量少，重量輕，不用采取特殊的防火防爆措施，且其尺小，占地面積小造價低。因此凡是在技術(shù)上能滿足要求的場合應(yīng)優(yōu)先采用，但少油斷路器由于油量少，在低溫環(huán)境下易于凝凍，故不適宜嚴(yán)寒地區(qū)低溫下進(jìn)行。也不適于多次重合的場合。（2）空氣斷路器：它的特點(diǎn)是無油不會起火，而且其動作速度快，斷路時間短，斷流容量大，適用于多次重合的場合。但是其結(jié)

38、構(gòu)復(fù)雜，附有一套壓縮空氣裝置，價格高。因此只在要求動作速度快，多次重合的情況下才選用空氣斷路器。（3）六氟化硫斷路器：特點(diǎn)是滅弧性能好，斷流容量大，檢修期長，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，有益于變電所小型化，但設(shè)備價格高，在密封不好的情況下，在斷路器周圍環(huán)境中易于沉積六氟化硫氣體，并需進(jìn)行充氣。鑒于以上性能特點(diǎn)的比較，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際，選用少油斷路器： 少油斷路器SN310/3000校驗：-開關(guān)電器額定電壓，-系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓， -開關(guān)電器額定電流，-開關(guān)電器裝設(shè)處的計算電流， -斷路器額定分?jǐn)嚯娏鳎?-斷路器裝設(shè)處最大運(yùn)行方式下三相短路電流有效值， ，-斷路器的額定分?jǐn)嗳萘浚?斷路器裝設(shè)處最大運(yùn)行方式下的

39、短路容量。動穩(wěn)定性校驗：-開關(guān)電器的極限通過電流峰值-開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流熱穩(wěn)定性校驗：-開關(guān)電器的t秒熱穩(wěn)定電流有效值-開關(guān)電器安設(shè)處的三相短路電流有效值-假象時間=保護(hù)動作時間+開關(guān)分閘時間+非周期分量假象時間=0.6+0.06+0.05=0.71該斷路器滿足要求。3、隔離開關(guān)的選擇：隔離開關(guān)是一種隔離電器，只能切除或投入空載或很小的負(fù)荷，斷開時有明顯可見斷點(diǎn)。往往與斷路器配合使用。隔離開關(guān)采用GN8103000校驗：-開關(guān)電器額定電壓，-系統(tǒng)的標(biāo)稱電壓， -開關(guān)電器最高工作電壓，-開關(guān)電器裝設(shè)處的最高工作電壓， -開關(guān)電器額定電流， -開關(guān)電器裝設(shè)處的計算電流。4秒熱穩(wěn)定電流

40、： -開關(guān)電器的t秒熱穩(wěn)定電流有效值，-開關(guān)電器安設(shè)處的三相短路電流有效值-假象時間=保護(hù)動作時間+開關(guān)分閘時間+非周期分量假象時間-開關(guān)電器的極限通過電流峰值， -開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流該隔離開關(guān)滿足要求。4、電壓互感器：JDZ810校驗：最高工作電壓：11.5KV短時（1min）工頻耐受電壓(有效值)：42KW三次繞組極限容量：1000MVA動穩(wěn)定要求：-開關(guān)電器的極限通過電流峰值-開關(guān)電器安裝處的三相短路沖擊電流熱穩(wěn)定要求：-開關(guān)電器的t秒熱穩(wěn)定電流有效值-開關(guān)電器安設(shè)處的三相短路電流有效值-假象時間=保護(hù)動作時間+開關(guān)分閘時間+非周期分量假象時間=0.6+0.06+0.05=

41、0.71該電壓互感器滿足要求5、電流互感器：LBJ10校驗：額定電流比：600-8005A 準(zhǔn)確極限值系數(shù)：9.25 短時熱電流（倍數(shù)）：50 動穩(wěn)定電流（倍數(shù)）：90KA=41.18KA 額定絕緣水平：11.5KW 該電流互感器滿足要求。6、氧化鋅避雷器的選擇本工程采用了FS4-10交流系統(tǒng)用復(fù)合外套無間隙金屬氧化物避雷0.28kV51kV復(fù)合外套交流無間隙金屬氧化物避雷器是用于保護(hù)0.22kV35kV交流電力系統(tǒng)輸變電設(shè)備免受雷電及操作過電壓損害的重要保護(hù)電器。4.3 低壓電氣設(shè)備選擇1、低壓成套配電柜的技術(shù)參數(shù)本工程采用了封閉抽出式（GCS）型號的低壓成套配電柜：（現(xiàn)列表3.1如下）表3

42、.1 封閉抽出式（GCS）低壓成套配電柜型號型式額定工作電壓（V）可裝主斷路器型號主斷路器分?jǐn)嗄芰cs(KA)交流電頻率（HZ）防護(hù)等級IP安裝型式型號來源GCS封閉抽出式380660M、F、ME、DW91450、70、80、100、12050、60IP30IP40槽鋼座固定式標(biāo)定2、低壓側(cè)主斷路器的選擇低壓斷路器既能分合負(fù)荷電流，短路電流，還能反映系統(tǒng)的故障狀態(tài)，判斷是否需要分?jǐn)嚯娐?，并?zhí)行分?jǐn)鄤幼鞯谋Ｗo(hù)功能萬能式斷路器容量較大（10004000A），并可裝設(shè)較多的脫扣器，輔助觸頭的數(shù)量也較多，并且不同的脫扣器組合產(chǎn)生不同的保護(hù)特性不同額定容量（KVA）的變壓器，對應(yīng)不同的額定負(fù)荷電流（I

43、B），根據(jù)所設(shè)計工程具體的變壓器容量，計算出該變壓器二次側(cè)0.4KV的額定電流。本工程采用了S9-10/0.4KV-2500KVA電力變壓器，它的低壓側(cè)額定負(fù)荷電流根據(jù)查表得出，宜選用MW系列的型號MW40 4000A萬能式低壓斷路器做主斷路器。3、低壓成套配電柜配電回路的斷路器的選擇本工程采用了斷路器的型號是：MW40 4000A（母聯(lián)）NS630H STR53UE 配電回路采用NS系列開關(guān)，帶有故障跳閘及輔助觸頭，轉(zhuǎn)動手柄操作，在各出線回路面板上設(shè)有合閘及故障跳閘指示燈。4、10kv高壓進(jìn)線和引入電纜選擇校驗（1）進(jìn)線選擇校驗 采用LJ型鋁絞線，按發(fā)熱條件選擇及室外溫度33，查工廠供電設(shè)計

44、指導(dǎo)表8-35，初選LJ-50，其35度時，滿足發(fā)熱條件。校驗機(jī)械強(qiáng)度。查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表8-33，最小允許截面為35，因此LJ-50滿足機(jī)械強(qiáng)度，故選LJ-50。由于此線路短，不需要校驗電壓損失。（2） 由于高壓配電室至住變的一段電纜選擇校驗，采用YJL22-10000型，交聯(lián)聚乙烯絕緣鋁芯電纜。按發(fā)熱條件選擇及土壤溫度25查工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表8-43，初選纜心為185的交聯(lián)電纜，其滿足發(fā)熱條件。校驗短路熱穩(wěn)定。 C 值由工廠供電設(shè)計指導(dǎo)表5-12查得 因此，YJL22-10000-3*185電纜滿足條件。5 配電所的二次回路二次回路是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護(hù)一次電路運(yùn)行的電路，亦稱二

45、次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及繼電保護(hù)和自動化系統(tǒng)等。二次回路在供電系統(tǒng)中雖是其一次電路的輔助系統(tǒng)，但他對一次電路的安全、可靠、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行有著十分重要的作用，因此必須予以重視。5.1 站用電源及操作電源1、站用電源變電站為維持自身的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，需要開關(guān)操作系統(tǒng)電源，控制回路、信號回路、保護(hù)回路的電源，以及照明、維修等電源。站用電源是非常重要的，它是變電站正常供電的基礎(chǔ)條件。結(jié)合本工程的實(shí)際情況10kv及以下的站用電源，引自就近的配電變壓器的220/380V側(cè)。2、操作電源斷路器需要配用專門的操作機(jī)構(gòu)，操作機(jī)構(gòu)工作時需要電源；另外，控制回路、信號回路、保護(hù)回路的工作也需要電源，這

46、些電源稱為操作電源。操作電源有直流操作電源和交流操作電源之分。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，宜采用彈簧儲能操動機(jī)構(gòu)合閘和去分流跳閘的全交流操作，亦可采用手力操作機(jī)構(gòu)合閘和交流去分流跳閘。5.2 斷路器控制與信號回路1、控制回路：控制回路是指控制（操作）斷路器分、合閘的回路。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，選用了彈簧儲能直流操作電源的控制回路。2、 信號回路：是指用于指示一次系統(tǒng)中設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的二次系統(tǒng)（1） 位置信號：用來顯示斷路器正常工作的位置狀態(tài)，一般用紅燈亮，表示斷路器在合閘位置，用綠燈亮，表示斷路器在跳閘位置。（2） 事故信號：用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)，一般用紅燈閃光，表示斷路器自動合閘，用

47、綠燈閃光，表示斷路器自動跳閘。（3） 預(yù)告信號：是在一次設(shè)備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或故障初期發(fā)出報警信號。 3、對斷路器控制回路及信號回路的基本要求：（1）應(yīng)能監(jiān)視控制回路保護(hù)裝置（如熔斷器）及其分、合閘回路的完好性，以保證斷路器的正常工作。 （2）合閘或跳閘完成后，應(yīng)能使其命令脈沖解除，即能切斷合閘或跳閘的電源。 （3）應(yīng)能指示斷路器正常合閘和跳閘的位置狀態(tài)，并在自動合閘和自動跳閘時有明顯的指示信號。 （4）各斷路器均應(yīng)有事故跳閘信號。 （5）對有可能出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)或故障的設(shè)備，應(yīng)裝設(shè)預(yù)告信號。 4、采用手動操作的斷路器控制和信號回路是手動操作的斷路器控制和信號回路原理圖如圖5.1。圖5.1手

48、動操作的斷路器控制和信號回路原理圖說明：WC控制小母線 WS信號小母線 GN綠燈 RD紅燈 R限流電阻 YR跳閘線圈 KA繼電保護(hù)觸電 QF16斷路器 QM手動操作機(jī)構(gòu) 合閘時，推上操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點(diǎn)QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。由于有限流電阻R2，跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小，不會動作。紅燈RD亮還表明跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器FU1FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。跳閘時 ，扳下操作機(jī)構(gòu)手柄使斷路器跳閘。斷路器的輔助操作觸點(diǎn)QF3-4斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點(diǎn)QF1-2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器

49、已經(jīng)跳閘。綠燈GN亮，還表明控制回路的熔斷器FU1FU2是完好的，即綠燈GN同時起著監(jiān)視控制回路完好性的作用 。 當(dāng)一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護(hù)裝置KA動作，其出口繼電器觸點(diǎn)閉合，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘。隨后QF3-4斷開，紅燈滅，并切斷YR的跳閘電源。同時，QF1-2閉合使綠燈亮。這是雖然操作機(jī)構(gòu)的手柄仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動跳閘，同時事故信號回路接通，發(fā)出音響和燈光信號。但值班員得知事故跳閘信號后，可將操作手柄扳下至跳閘位置，這時黃色指示牌隨之返回，事故信號也隨之消除。5.3 自動裝置供配電系統(tǒng)常用的自動裝置是備用電源自動投入裝置和自動重合閘裝置。結(jié)合本工程的實(shí)際情況，選用了機(jī)械型的自動合閘裝置（ARD）。1、自動重合閘的作用 在線路上，尤其是架空線路上，由于雷電大氣過電壓或電網(wǎng)操作過電壓，在線路或設(shè)備上引起放電閃絡(luò)，閃絡(luò)時使線路形成短路，使斷路器分閘，線路停電，造成損失，據(jù)此，人們提出了自動重合閘裝置，以減少瞬時性故障停電所造成的損失2、對自動重合閘裝置的要求按照電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范（GB500