電氣工程及其自動化畢業(yè)論文

青島農(nóng)業(yè)大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）PAGEVIIPAGE摘要本設(shè)計的主要內(nèi)容包括：10/0.4kV變電所主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；負(fù)荷計算；無功功率補(bǔ)償；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計；繼電保護(hù)規(guī)劃設(shè)計；防雷保護(hù)設(shè)計等。根據(jù)電氣主線設(shè)計應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求，本變電所電氣主接線的高壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線分段的電氣主接線形式；對低壓側(cè)負(fù)荷的統(tǒng)計計算采用需要系數(shù)法；為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設(shè)計進(jìn)行了無功功率補(bǔ)償設(shè)計，使功率因數(shù)從0.69提高到0.9；短路電流的計算包括短路點(diǎn)的選擇及其具體數(shù)值計算；而電氣設(shè)備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結(jié)果進(jìn)行校驗的方法；繼電保護(hù)設(shè)計主要是對變壓器進(jìn)行電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)的設(shè)計計算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護(hù)。本設(shè)計十分注重運(yùn)用我國電氣設(shè)計的新技術(shù)和新的設(shè)備，實用性及強(qiáng)，考慮到是實際工程的應(yīng)用，便以通俗易懂的語言進(jìn)行闡述。關(guān)鍵詞：變電所設(shè)計；電氣主接線；繼電保護(hù)AbstractThedesignonthetopicof"LiaoningInstituteofTechnologyTeachingBuildingsubstationexpansionpreliminarydesign."Themaindesignelementsinclude:10/0.4kVmaintransformersubstationchoice;ElectricalSubstationmainwiringdesign;Short-circuitcurrentcalculation;LoadCalculation;Reactivepowercompensation;ElectricalEquipment(bus,HVcircuitbreakers,isolationswitches,currenttransformerandvoltagetransformer,andcompensationcapacitorMOA);DistributionEquipmentdesign;relayPlanningandDesign;Lightningprotectiondesign.Accordingtothemainlineofelectricaldesignshouldmeetthereliability,flexibility,economyrequirements,ThesubstationmainelectricalwiringHighSidesingle-buswiring,lowvoltagesideofthesingle-busabovethemainelectricalwiringform;thelow-pressuresideloadcalculatedusingthestatisticalneedscoefficient;Toreducethereactivepowerloss,increasedenergyutilization,Thedesignofreactivepowercompensationdesign,powerfactorfrom0.69to0.9;short-circuitcurrentcalculationsincludeshort-circuitpointfortheselectionandspecificnumericalcalculation;andelectricalequipmentchosenbythechoiceofratedcurrent,short-circuitcurrentcalculationbytheresultsofthecalibrationmethods;relaydesignofthemaintransformerCurrentProtectionandover-currentprotectiondesign;distributioninstallationscompletesetofpowerdistributionequipment;Thesubstationusingdirectlightningstrokepreventionlightningprotection.Thedesignisverycloseattentiontotheuseofourelectricaldesignofthenewtechnologyandnewequipment,practicalandstrong,Takingintoaccounttheactualapplication,inauser-friendlylanguagetodescribeit.Keywords：:substationdesign;Electricalwiring;Relay.

目錄TOC\o"1-4"\h\z\u前言 VI第1章畢業(yè)設(shè)計概述 11.1畢業(yè)設(shè)計題目 11.2畢業(yè)設(shè)計目的 11.3畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容 1第2章負(fù)荷計算 22.1負(fù)荷概述 22.2負(fù)荷計算 2第3章無功功率補(bǔ)償 73.1并聯(lián)電力電容器補(bǔ)償 73.2無功補(bǔ)償容量的計算 7第4章主變壓器選擇 94.1變電所變壓器容量、臺數(shù)、型號選擇 94.1.1變壓器容量 94.1.2主變壓器臺數(shù)和型號 94.1.3主變壓器確定 104.2干式變壓器的結(jié)構(gòu) 104.3干式變壓器的特點(diǎn) 114.4干式變壓器的使用注意事項 11第5章變電所電氣主接線 125.1對電氣主接線的基本要求和原則 125.1.1電氣主接線的基本要求 125.1.2電氣主接線的原則 125.2電氣主接線設(shè)計程序 135.3主接線設(shè)計 14第6章短路計算 186.1短路概述 186.2造成短路原因 186.3短路危害 186.4短路計算 19第7章電氣設(shè)備選擇與校驗 237.1電氣設(shè)備及分類 237.2電氣設(shè)備選擇與校驗 237.3高壓斷路器選擇與校驗 247.3.1高壓斷路器的選擇 247.3.2高壓斷路器的校驗 257.4隔離開關(guān)選擇與校驗 267.4.1隔離開關(guān)原理與類型 267.4.2隔離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù) 267.4.3隔離開關(guān)的校驗 267.5互感器選擇與校驗 277.5.1互感器應(yīng)用 277.5.2電流互感器原理與結(jié)構(gòu) 287.5.3電流互感器校驗 297.6電壓互感器 307.6.1電壓互感器原理 307.7母線選擇與校驗 317.7.1母線的選擇 317.7.2母線校驗 32第8章繼電保護(hù) 338.1繼電保護(hù) 338.1.1對繼電保護(hù)的基本要求 338.1.2繼電保護(hù)原理 338.2過電流與速斷保護(hù)整定值的計算 348.2.1過電流整定值計算 348.2.2速斷保護(hù)整定值計算 36第9章配電裝置 389.1對配電裝置的基本要求 389.2配電裝置的類型 389.3配電裝置的應(yīng)用 389.4配電裝置的設(shè)計步驟 39第10章防雷保護(hù)設(shè)計 4210.1雷電過電壓 4210.2雷電的危害 4210.3防雷保護(hù)裝置 4210.4防雷設(shè)計 4310.5防雷保護(hù)計算 43總結(jié) 47參考文獻(xiàn) 48致謝 49附錄Ⅰ 50附錄Ⅱ 55前言經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步促使社會中各行各業(yè)都在不斷地發(fā)展壯大，特別是各種高、新、尖、精的技術(shù)應(yīng)用，而所有的一切都離不開電，而電的中樞—變電所更是必不可少，起到至關(guān)重要的作用。電是一個廣義的范疇，伴隨負(fù)荷的不同，對電的要求也會隨之改變。10kV的變電所應(yīng)用較為廣泛，其涉及工業(yè)、農(nóng)業(yè)等諸多領(lǐng)域，所以說對10kV變電所的設(shè)計具有十分重要的意義。此設(shè)計的題目是針對10kV變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計，在設(shè)計伊始，在工程技術(shù)人員的陪同下對變電所進(jìn)行了參觀學(xué)習(xí)，并把所設(shè)計的有關(guān)內(nèi)容做了整體的記錄，參觀過程中通過技術(shù)人員的指導(dǎo)和結(jié)合自身的實際情況，選擇變電所的高低壓部分設(shè)計，這部分設(shè)計相信對自己將來的工作也會有很大的幫助。本設(shè)計按照以下的步驟進(jìn)行：首先：依照主接線的特點(diǎn)，選擇各個電壓等級的接線方式，進(jìn)行綜合比較，選擇最佳接線方式。其次：進(jìn)行短路電流計算，根據(jù)短路點(diǎn)計算三相短路穩(wěn)態(tài)電流和沖擊電流。再次：根據(jù)所選電氣元件，結(jié)合實際繪制設(shè)計圖紙，包括主接線圖、二次回路圖等。最后進(jìn)行校驗。以上是理論知識的體現(xiàn)而更中要的一點(diǎn)是在設(shè)計中培養(yǎng)自己運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新精神，增強(qiáng)工程觀，在設(shè)計過程中主要立足于應(yīng)用所學(xué)基本理論和專業(yè)知識，大膽地運(yùn)用新理論、新技術(shù)去分析解決實際問題,以便更好地適應(yīng)工作的需要。了解整個設(shè)計的目的、內(nèi)容和基本要求進(jìn)行設(shè)計的資料推備。資料準(zhǔn)備主要通過查閱(包括上網(wǎng)查問)文獻(xiàn)資料和參加生產(chǎn)實習(xí)兩條渠道進(jìn)行。此設(shè)計充分吸收專業(yè)理論知識，考慮自己畢業(yè)設(shè)計的選題方向，有目的、有計劃地查閱與選題方向有關(guān)的文獻(xiàn)資料，特別是在參加生產(chǎn)實習(xí)的過程中有意識地搜集生產(chǎn)過程及新技術(shù)、新設(shè)備、改革新成果的應(yīng)用等方面資料，這也是為畢業(yè)設(shè)計課題收集資料的最重要途徑。選定題目后，應(yīng)再有針對性地查閱一些資料，最后對所有收集的資料進(jìn)行整理。并對其進(jìn)行完善，對于一個完整的設(shè)計而言，文字與圖紙并存。文字的詳細(xì)敘述使內(nèi)容豐富，而圖紙則一目了然。PAGE76畢業(yè)設(shè)計概述1.1畢業(yè)設(shè)計題目《遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓變電所擴(kuò)大初步設(shè)計》1.2畢業(yè)設(shè)計目的本設(shè)計是針對變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計，設(shè)計中涉及“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護(hù)”等課程有關(guān)內(nèi)容，通過設(shè)計培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析、解決本專業(yè)領(lǐng)域工程技術(shù)問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立自學(xué)能力；使學(xué)生受到工程師的基本訓(xùn)練，即工程設(shè)計和科學(xué)研究的初步能力；包括：調(diào)查研究、搜集資料（含文獻(xiàn)檢索）；方案論證、技術(shù)方案的計劃與實施；理論分析、設(shè)計和計算；撰寫學(xué)術(shù)論文或設(shè)計說明書等的能力。1.3畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容主變壓器選擇；變電所電氣主接線設(shè)計；短路電流計算；電氣設(shè)備選擇（母線、高壓斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補(bǔ)償電容器）；配電裝置設(shè)計；繼電保護(hù)設(shè)計；防雷保護(hù)設(shè)計；繪制電氣主接線圖，繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護(hù)范圍圖。進(jìn)行10kV變電所擴(kuò)大初步設(shè)計；完成任務(wù)書中的全部內(nèi)容；繪制變電所電氣主接線圖；繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護(hù)范圍圖；畢業(yè)設(shè)計說明書按統(tǒng)一格式打印裝訂成冊；說明書文字在1.5萬字以上，語言通順簡練，圖表畫法符合國家標(biāo)準(zhǔn)；完成與設(shè)計有關(guān)的英文資料翻譯；主變壓器選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應(yīng)原理，以相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。4.1變電所變壓器容量、臺數(shù)、型號選擇4.1.1變壓器容量變壓器空載運(yùn)行時需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過大，不但增加投資，而且使變壓器長期處于輕載運(yùn)行，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數(shù)降低，網(wǎng)絡(luò)損耗增加。若容量選的小，會使變壓器長期過負(fù)載，易損壞設(shè)備。變壓器的最佳負(fù)載率在40%-70%之間，負(fù)載過高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負(fù)載稍有增長，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢必增加投資，且影響供電?？傊x擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負(fù)荷為依據(jù)，按照5-10年的發(fā)展計劃來確定，按照遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計選用的變壓器容量為1000kVA。4.1.2主變壓器臺數(shù)和型號1．臺數(shù)變壓器的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行進(jìn)行選擇，要由負(fù)荷大小，對供電的可靠性和電能質(zhì)量的要求來決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運(yùn)行造價、維護(hù)設(shè)備等因素，確定變壓器臺數(shù)應(yīng)綜合考慮，進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。按負(fù)荷的等級和大小來說，對于帶一、二級負(fù)荷的變電所，當(dāng)一、二級負(fù)荷較多時，應(yīng)選兩臺或兩臺以上變壓器，如只有少量的一、二級負(fù)荷并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺變壓器。對于像遼寧工學(xué)院綜合樓來說主要負(fù)荷是二、三類負(fù)荷，二級負(fù)荷主要是消防電梯、應(yīng)急照明等負(fù)荷；而三級負(fù)荷主要是電力設(shè)備和普通照明，根據(jù)需要擬裝設(shè)兩臺變壓器。2．型號主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素：1）.變電所的所址選擇；2）.建筑物的防火等級；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用電設(shè)備對供電的要求；5）.當(dāng)?shù)毓╇姴块T對變電所的管理體制等。設(shè)置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器，應(yīng)選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應(yīng)采取相應(yīng)的防火措施。主變壓器安裝在地下時，根據(jù)消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風(fēng)條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結(jié)合校的具體情況選型為SCB9-1000/10KV變壓器。4.1.3主變壓器確定位于遼寧工學(xué)院綜合樓地下變電所的主變壓器型號為環(huán)氧樹脂澆注型，其技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。表4-1SCB9-1000/10變壓器技術(shù)參數(shù)型號額定容量（KVA）額定電壓（kV）空載損耗（W）負(fù)載損耗（W）短路阻抗（%）空載電流（%）變壓器連接組高壓低壓SCB9-1000/10100010.50.41660855061.04.2干式變壓器的結(jié)構(gòu)為了確保供電安全，迫切需要即可深入負(fù)荷中心又無燃燒危險的變壓器，而當(dāng)今，隨著社會進(jìn)步，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《干式變壓器》定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不浸入液體中的變壓器。干式變壓器的結(jié)構(gòu)與油浸式變壓器的差別不大，采用晶粒取向電工鋼片，軛和柱采用全斜接縫，心柱用鋼帶或自干型絕緣粘帶綁扎，也有用粘結(jié)劑將鐵心膠合，鐵心為防止因凝結(jié)而引起銹蝕，在鐵心表面涂有耐熱的防銹覆蓋漆或樹脂，容量較大時，鐵芯中要有氣道，氣道尺寸為15-20mm，而干式變壓器的繞組材料是銅箔或鋁箔，有時也采用銅線繞制，而低壓線圈（1000V及以下），用銅箔（或鋁箔）與預(yù)浸環(huán)氧樹脂的絕緣材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強(qiáng)樹脂包封，經(jīng)過工藝處理后，使高低壓線圈各自成為一個堅固的整體，不但具有很強(qiáng)的承受短路能力，而且經(jīng)過冷熱循環(huán)試驗，證明了線圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式變壓器的適用材料不同，其絕緣等級也不同，絕緣材料等級與絕緣材料最高允許溫度見表4-2。表4-2絕緣等級與最高允許溫度絕緣等級YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度(）951051201301551802204.3干式變壓器的特點(diǎn)占地面積小，不必單獨(dú)建設(shè)變壓器室，它可以和10kV的高壓柜，380/220V的低壓配電柜裝在一個室內(nèi)。運(yùn)行、維修量小。具有耐熱、防塵、耐潮的特點(diǎn)，適合于安裝負(fù)荷中心，對系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行節(jié)電起到了一定作用。損耗小、噪聲小。絕緣性好，局部放電量小，耐雷電沖擊力強(qiáng)。機(jī)械強(qiáng)度高,抗溫度變化，抗短路能力強(qiáng)。價格昂貴。壽命期后，不易回收，污染環(huán)境。4.4干式變壓器的使用注意事項干式變壓器選擇不同的外殼，是由所處的環(huán)境和防護(hù)要求而定。干式變壓器繞組的絕緣，很大程度影響變壓器的安全和使用壽命。自然空氣冷卻和強(qiáng)迫空氣冷卻。4．干式變壓器的過載能力與環(huán)境溫度、載前的負(fù)荷情況、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時間常數(shù)有關(guān)。變電所電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強(qiáng)電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對電氣主接線的基本要求概括地說應(yīng)包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性。5.1對電氣主接線的基本要求和原則5.1.1電氣主接線的基本要求1．可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實踐。經(jīng)過長期運(yùn)行實踐的考驗，對變電所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性不僅要考慮—次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。2．靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求；1)調(diào)度要求?？梢造`活的投入和切除變壓器、線路、調(diào)配電源和負(fù)荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式下、檢修方式下以及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。2)檢修要求。可以方便的停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3)擴(kuò)建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴(kuò)建時，無論一次和二次設(shè)備改建量最小。3．經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。5.1.2電氣主接線的原則1．考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要求也不同。2．考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計應(yīng)根據(jù)5—10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度以及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和出線回數(shù)。3．考慮負(fù)荷的重要性分級和出線回數(shù)多少對主接線的影響對一級負(fù)荷，必須有兩個獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，應(yīng)保證全部一級負(fù)荷不間斷供電；對二級負(fù)荷，一般要有兩個電源供電，且當(dāng)一個電源失去后，能保證大部分二級負(fù)荷供電。三級負(fù)荷一般只需一個電源供電。4．考慮主變臺數(shù)對主接線的影響變電所主變的容量和臺數(shù)，對變電所主接線的選擇將產(chǎn)生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。5.2電氣主接線設(shè)計程序1、電氣主接線的設(shè)計程序電氣主接線的設(shè)計伴隨著變電所的整體設(shè)計，即按照工程基本建設(shè)程序，歷經(jīng)可行性研究階段、初步設(shè)計階段、技術(shù)設(shè)計階段和施工設(shè)計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務(wù)的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設(shè)計思路、方法和步驟相同。(1)對原始資料進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：1)本工程情況。主要包括：變電所類型；設(shè)計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數(shù)；運(yùn)行方式等。2)電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃(5—10年)；變電所在電力系統(tǒng)中的位置(地理位置和容量位置)和作用；本期工程和遠(yuǎn)景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點(diǎn)接地方式等。3)負(fù)荷情況。負(fù)荷的性質(zhì)及地理位置、電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量等。電力負(fù)荷在原始資料中雖已提供，但設(shè)計時應(yīng)該認(rèn)真地辯證地分析。因為負(fù)荷的發(fā)展和增長速度受政治、經(jīng)濟(jì)、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設(shè)計時，只依據(jù)負(fù)荷計劃數(shù)字，而投產(chǎn)時實際負(fù)荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應(yīng)不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。4)環(huán)境條件。當(dāng)?shù)氐臍鉁?、濕度、覆冰、污穢、風(fēng)向、水文、地質(zhì)、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應(yīng)子以重視。對重型設(shè)備的運(yùn)輸條件也應(yīng)充分考慮。5)設(shè)備制造情況。為使所設(shè)計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設(shè)計的先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和可行性。(2)擬定主接線方案。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案(近期和遠(yuǎn)期)。應(yīng)依據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn)，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2—3個技術(shù)上相當(dāng)，又都能滿足任務(wù)書要求的方案，再進(jìn)行可靠性定量分析計算比較，最后獲得技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)可行的主接線方案。(3)主接線經(jīng)濟(jì)比較。(4)短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進(jìn)行短路電流計算。(5)電器設(shè)備的選擇。(6)繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。(7)工程概算。包括：主要設(shè)備器材費(fèi)；安裝工程費(fèi)；其他費(fèi)用。5.3主接線設(shè)計主接線的基本形式，就是主要電氣設(shè)備常用的幾種形式，分為兩大類：有匯流母線的接線形式、無匯流母線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源(變壓器)、母線和出線(饋線)。各個變電所的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯印Ｔ谶M(jìn)出線數(shù)較多時(一般超過4回)，為便于電能的匯集和分配，采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運(yùn)行方便有利于安裝和擴(kuò)建。但有母線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設(shè)備增多。無匯流母線的接線使用開關(guān)電器較少，占地面積小，但只適用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的變電所。有匯流母線的接線形式主要有：單母線接線和雙母線接線。設(shè)計中僅以單母線接線為例。一、單母線接線圖5-1單母線接線如圖5-1所示，單母線接線的特點(diǎn)是整個配電裝置只有一組母線，每個電源線和引出線都經(jīng)過開關(guān)電器接到同一組母線上。供電電源是變壓器或高壓進(jìn)線回路。母線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源l或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關(guān)，靠近母線側(cè)的隔離開關(guān)QS2稱作母線隔離開關(guān)，靠近線路側(cè)的QS3稱為線路隔離開關(guān)(在實際變電所中，通常把靠近電源側(cè)的隔離開關(guān)稱為甲刀閘，把靠近負(fù)荷側(cè)的隔離開關(guān)稱為乙刀閘)。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負(fù)荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關(guān)沒有滅弧裝置．其開合電流能力極低，只能于設(shè)備停運(yùn)后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側(cè)或兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān)，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側(cè)沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設(shè)線路隔離開關(guān)。但如果費(fèi)用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設(shè)。同一回路中串接的隔離開關(guān)和斷路器，在運(yùn)行操作時，必須嚴(yán)格遵守下列操作順序：如對饋線送電時，須先合上隔離開關(guān)QS2和QS3，再投入斷路器QF2；如欲停止對其供電，須先斷開QF2，然后再斷開QS3和QS2。為了防止誤操作，除嚴(yán)格按照操作規(guī)程實行操作票制度外。還應(yīng)在隔離開關(guān)和相應(yīng)的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機(jī)械閉鎖。接地開關(guān)(又稱接地刀間)QS4是在檢修電路和設(shè)備時合上，取代安全接地線的作用。當(dāng)電壓在110kV及以上時，斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)扣線路隔離開關(guān)的線路側(cè)均應(yīng)配置接地開關(guān)。對35kV及以上的母線，在每段母線上亦應(yīng)設(shè)置1—2組接地開關(guān)或接地器，以保證電器和母線檢修時的安全。1．單母線接線的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：靈活性和可靠性差，當(dāng)母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2．單母線接線的適用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況：(1)6-10kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過5回。(2)35-66kV配電裝置的出線回路數(shù)不超過3回。二、單母線分段接線為了克服一般單母線接線存在的缺點(diǎn)，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單母線分成幾段，在每段母線之間裝設(shè)一個分段斷路器和兩個隔離開關(guān)。每段母線上均接有電源和出線回路，便成為單母線分段接線，如圖5-2所示。1．單母線分段接線的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；②當(dāng)一證正常段母線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點(diǎn)：①當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電；②當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；③擴(kuò)建時需向兩個方向均衡擴(kuò)建。2．適用范圍(1)6一10kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時。(2)35—66kV配電裝置出線回路數(shù)為4—8回時。圖5-2單母線分段接線現(xiàn)階段最常用的接線形式有兩種：單母線接線和單母線分段接線，依據(jù)遼寧工學(xué)院變電所中實際情況的了解，以及對單母線接線和單母線分段的比較，并且從經(jīng)濟(jì)性、可靠性、靈活性三個方面的對比，選擇單母線接線方式。遼寧工學(xué)院變電所為終端變電所高壓為10kV低壓為0.4kV。這在主接線的選擇上確定了范圍，根據(jù)5-10年的發(fā)展計劃設(shè)計，并依據(jù)遼寧工學(xué)院的供電情況，擬裝設(shè)兩臺主變壓器。1．10kV主接線根據(jù)設(shè)計要求及綜合考慮，10kV側(cè)兩條銅電纜，一條運(yùn)行，一條備用兩條電纜的各種參數(shù)均相同，來自供電中心的高壓電經(jīng)隔離開關(guān)、調(diào)相機(jī)、電流互感器接到母線上，而后經(jīng)隔離開關(guān)、計量柜進(jìn)入母線接到兩臺變壓器上，其間由隔離開關(guān)和斷路器分離。如附錄Ⅱ。2．0.4kV主接線所謂0.4kV是一種電壓等級,按正常工作需用380kV，10kV高壓經(jīng)過變壓器降壓后為0.4kV等級，低壓經(jīng)過隔離開關(guān)、電流互感器、高壓斷路器接到母線上，而后經(jīng)過隔離開關(guān)、儀表通過低壓母線接到降壓變壓器母線上，兩臺變壓器低壓分別帶有不同的負(fù)荷這是0.4kV。如附錄Ⅱ所示。短路計算選擇電氣設(shè)備、整定繼電保護(hù)、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計算的最終目的。所謂短路是指不同電位導(dǎo)電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導(dǎo)體的金屬性短接或者經(jīng)小阻抗的短接，也有中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線）。6.1短路概述電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種：正常運(yùn)行狀態(tài)、不正常運(yùn)行狀態(tài)、短路故障。在電氣設(shè)計和運(yùn)行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運(yùn)行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時的情況，最嚴(yán)重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行時，其相與相之間，中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的中性線與相線之間，都是通過負(fù)荷或阻抗連接的。6.2造成短路原因電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞大多是由于未及時發(fā)現(xiàn)和消除設(shè)備的缺陷，以及設(shè)計、制造、安裝和運(yùn)行不當(dāng)所致，如由于設(shè)備長期運(yùn)行，絕緣自然老化或由于設(shè)備本身絕緣強(qiáng)度不夠而被正常電壓擊穿；設(shè)備絕緣正常而被內(nèi)部人員違反操作規(guī)程和安全規(guī)程，造成誤操作而引發(fā)短路。電力系統(tǒng)的其他某些故障也可能導(dǎo)致短路，如輸電線路斷線和倒桿事故等。此外，飛禽及小動物跨接裸導(dǎo)體，老鼠咬壞設(shè)備、導(dǎo)線的絕緣，都可能造成短路。6.3短路危害1.電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，網(wǎng)絡(luò)總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能超過該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如6—10kV的大容量裝置，短路電流可達(dá)到幾萬甚至幾十萬安。2.選的各種電氣設(shè)備應(yīng)有足夠的熱穩(wěn)定度。3.短路電流通過導(dǎo)體時，同時也使導(dǎo)體受到很大的電動力作用、使導(dǎo)體發(fā)生變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設(shè)備還應(yīng)有足夠的電動(機(jī)械)穩(wěn)定度。4.短路必將造成局部停電，而且短路點(diǎn)越靠近電源，停電范圍越大、給國民經(jīng)濟(jì)造成的損失也越大。由此可見。短路的后果是十分嚴(yán)重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點(diǎn)、類型及持續(xù)時間等因素有關(guān)。為了保證電氣設(shè)備安全可靠運(yùn)行，減輕短路的影響，除應(yīng)努力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應(yīng)盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時間內(nèi)恢復(fù)到正常值。為此，需要進(jìn)行短路電流計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。6.4短路計算根據(jù)實際情況及圖紙的要求分析遼寧工學(xué)院綜合樓變電所的設(shè)計，短路計算要恰到好處，確定短路點(diǎn)位高低壓側(cè)各一個，互相分析計算，如圖6-1所示。圖6-1電力系統(tǒng)短路計算電路圖計算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N12-10I型。計算方法采用比較簡潔常用的標(biāo)幺值計算。確定基準(zhǔn)值取，，，而計算短路回路中主要元件的電抗標(biāo)幺值電力系統(tǒng)根據(jù)有關(guān)資料，，則架空線路由資料可知：，則電力變壓器有資料得：，則做出等值電路圖并化簡電路，求出點(diǎn)及其點(diǎn)短路回路阻抗標(biāo)幺值，根據(jù)計算電路圖及其回路中個主要元件的電抗標(biāo)幺值做出等值電路圖。求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖所示6-2點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。圖6-2點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路求出點(diǎn)三相短路電流和短路容量如圖6-3點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路圖6-3點(diǎn)供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路在工程設(shè)計中，往往還要列短路計算表，如下圖所示。表6-1短路計算表短路計算點(diǎn)三相短路電流（KV）三相短路容量（MVA）點(diǎn)2.762.762.767.094.2250.25點(diǎn)32.0732.0732.0759.0134.9622.27電氣設(shè)備選擇與校驗在各級電壓等級的變電所中，使用各種電氣設(shè)備，諸如變壓器、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線、補(bǔ)償電容器等，這些設(shè)備的任務(wù)是保證變電所安全、可靠的供電，因為選擇電氣設(shè)備時，必須慮及電力系統(tǒng)在正常和故障時的工作情況。所謂電氣設(shè)備的選擇，則是根據(jù)電氣設(shè)備在系統(tǒng)中所處的地理位置和完成的任務(wù)來確定它們的型號和參數(shù)。電氣設(shè)備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當(dāng)留有裕度，力求在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行節(jié)約。7.1電氣設(shè)備及分類1、電氣設(shè)備電氣設(shè)備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變配電、用電設(shè)備的總稱，它包括發(fā)電機(jī)、變壓器及各種高低壓開關(guān)設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、導(dǎo)線、電纜和用電設(shè)備等。2、電氣設(shè)備的分類電氣設(shè)備通常分類方法如下：（1）.按電壓分通常把1kV以上的設(shè)備稱為高壓設(shè)備，1kV以下的稱為低壓設(shè)備。（2）.按電能質(zhì)量分交流設(shè)備、直流設(shè)備、交直流兩用設(shè)備。（3）.按設(shè)備所屬的電路性質(zhì)分一次設(shè)備、二次設(shè)備。（4）.按是否組合分單元件設(shè)備、成套設(shè)備。7.2電氣設(shè)備選擇與校驗電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容之一。安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求。電氣設(shè)備選擇的一般原則為：按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗開關(guān)的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。在供配電系統(tǒng)中盡管各種電器設(shè)備的作用不一樣，但選擇的條件有諸多是相同的，在表7-1中列出了導(dǎo)體和電器選擇與校驗的項目。從表中可以看出為保證設(shè)備可靠的運(yùn)行，各種設(shè)備均應(yīng)按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表7-1導(dǎo)體和電器的選擇與校驗項目設(shè)備名稱選擇項目校驗項目額定電壓（KV）額定電流（A）裝置類（戶內(nèi)戶外）準(zhǔn)確度級短路電流開斷能力（KA）熱穩(wěn)定動穩(wěn)定高壓斷路器√√√√√√高壓負(fù)荷開關(guān)√√√√√√高壓隔離開關(guān)√√√√√高壓熔斷器√√√√電流互感器√√√√√√電壓互感器√√√母線√√√√電纜√√7.3高壓斷路器選擇與校驗7.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設(shè)備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護(hù)電路的關(guān)鍵設(shè)備，它在電網(wǎng)中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護(hù)作用，當(dāng)電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護(hù)裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運(yùn)行。斷路器工作性能好壞直接關(guān)系到供配電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。為此要求斷路器具有相當(dāng)完善的滅弧裝置和足夠強(qiáng)的滅弧能力。圖7-1高壓斷路器的QF的型號規(guī)格7.3.2高壓斷路器的校驗根據(jù)圖7-1高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10kV側(cè)母線上短路電流為5.3kA，控制QF的線路繼電保護(hù)裝置實際最大的動作時間為1.0s變壓器高壓側(cè)實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。線路首端短路時，流過短路電流最大，而線路首端（）點(diǎn)短路和母線（）點(diǎn)短路，其短路電流相等，即：短路電流沖擊值：短路容量：擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間：短路假想時間：根據(jù)擬定條件和相關(guān)數(shù)據(jù)，選用ZN12-10I型高壓真空斷路器。表7-2ZN12-10I型高壓真空斷路器序號安裝電氣條件ZN12-10I校驗結(jié)論項目數(shù)據(jù)項目技術(shù)數(shù)據(jù)110KV10KV合格257.7A1250A合格32.76KA31.5KA合格47.038KA25KA合格57.84126合格7.4隔離開關(guān)選擇與校驗7.4.1隔離開關(guān)原理與類型隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電所中常用的開關(guān)電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設(shè)備和線路運(yùn)行安全檢修。隔離開關(guān)是應(yīng)用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開關(guān)無滅弧裝置，不能用來接通和斷開負(fù)荷電流和短路電流。隔離開關(guān)的類型較多，按裝接地點(diǎn)不同分：屋內(nèi)式和屋外式；按絕緣支柱數(shù)目分：單柱式、雙柱式和三柱式；此外還有V型隔離開關(guān)。隔離開關(guān)的型式對配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開關(guān)選型時應(yīng)根據(jù)實際情況選擇，遼寧工學(xué)院選擇型號為：GN30-10D/630，這種型號隔離開關(guān)系列為高壓10kV，三相電流頻率50HZ的戶內(nèi)裝置，安裝于高壓開關(guān)柜內(nèi)，使高壓開關(guān)柜結(jié)構(gòu)緊密占地面積小，安全性高。如下表所示7-3為GN30-10D/630的技術(shù)數(shù)據(jù)。表7-3GN30-10D/630技術(shù)數(shù)據(jù)型號型式序號額定電壓KV額定電流A結(jié)構(gòu)標(biāo)志GN30-10D/630戶內(nèi)3010630帶接地刀閘7.4.2隔離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù)隔離開關(guān)運(yùn)行與維護(hù)的注意事項：（1）.載流回路及引線端子無過熱。（2）.瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現(xiàn)象。（3）.傳動機(jī)構(gòu)外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）.觸頭罩無異物堵塞。（5）.接地良好。（6）.分合閘過程應(yīng)無卡勁，觸頭中心要標(biāo)準(zhǔn)，三相是否同時接觸。7.4.3隔離開關(guān)的校驗根據(jù)型號擬選GN30-10D/630。短路電流的沖擊值：短路容量：短路電流假想時間：校驗情況如下表表7-4GN30-10D/630校驗數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)GN30-10D/630工作電壓（KV）10最大工作電流（A）57.73短路電流（KA）2.76——短路沖擊電流（KA）7.038熱穩(wěn)定性校驗根據(jù)以上數(shù)據(jù)可得滿足熱穩(wěn)定校驗條件。7.5互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷骸⒋箅娏靼幢壤兂傻碗妷?100、)和小電流(5、1A)，其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護(hù)等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢?，主要是電磁式的。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應(yīng)用。非電磁式的新型互感器，如電子式、光電式互感器，尚未進(jìn)入廣泛的工業(yè)實用階段。7.5.1互感器應(yīng)用互感器包括電流互感器和電壓互感器。電流互感器又稱儀用變流器，文字符號為TA；電壓互感器又稱儀用變壓器，文字符號為TV。從基本結(jié)構(gòu)和工作原理來說，互感器是一種特殊變壓器?；ジ衅饔腥缦伦饔?；(1)安全絕緣采用互感器作一次電路與二次電路之間的中間元件，可避免一次電路的高電壓直接引入測量儀表、繼電器等二次設(shè)備，有利于保障人身安全；可避免一次電路發(fā)生短路使二次儀表、繼電器等電流線圈受大電流沖擊而損壞；也可避免二次電路的故障影響一次電路。這樣就提高了一、二次電路工作的安全性和可靠性。(2)按比例減小電流和降低電壓電流互感器是將一次大電流按比例變成二次小電流的裝置。雖然電流互感器一次額定電流不同，但二次額定電流一般為5A。電壓互感器是將一次高電壓按比例變成二次低電壓的裝置，雖然電壓互感器一次額定電壓不同，但二次額定電壓一般為100V。(3)擴(kuò)大二次設(shè)備的使用范圍采用互感器后，就相當(dāng)于擴(kuò)大了儀表和繼電器的使用范圍。例如：用一只量程為5A的電流表與不同變流比的電流互感器配套使用，就可測量不同范圍的電流。同樣，用一只量程為100V的電壓表與不同變壓比的電壓互感器配套使用，就可測量不同范圍的電壓。此外，使用互感器后，可使二次儀表和繼電器等的電流或電壓規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、小型化和大規(guī)模生產(chǎn)。7.5.2電流互感器原理與結(jié)構(gòu)1．工作原理電流互感器的基本結(jié)構(gòu)與變壓器相似，原理接線如圖7-2所示．其一次繞組的匝數(shù)很少(有的利用一次導(dǎo)體穿過其鐵芯，只有一匝)，導(dǎo)體較粗，串接在被測電路中，因此一次電流完全取決于被測電路的負(fù)載電流；其二次繞組的匝數(shù)很多，且與低阻抗的儀表或繼電器的電流線圈相連，因而二次阻抗很小，所以它實際上就相當(dāng)于一個短路運(yùn)行的變壓器。電流互感器一、二次額定電流之比叫變流比，用表示，由變壓器的基本知識可知：（7-1）式中、——電流互感器一、二次繞組的匝數(shù)；、——電流互感器一、二次額定電流；、——電流互感器一、二次實際電流；由式7-1可見，若已知電流互感器的變流比(或一、二次繞組的匝數(shù))和二次實際電流，便可計算出一次實際電流的近似值。圖7-2電流互感器原理接線圖1—鐵芯；2—一次繞組；3—二次繞組2．結(jié)構(gòu)電流互感器的結(jié)構(gòu)如圖7-2所示，它主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組和絕緣構(gòu)成。按照一次繞組匝數(shù)的多少，電流互感器又可分為單匝式和多匝式，多匝式電流互感器又分為只有一個鐵芯和具有兩個鐵芯的兩種類型。7.5.3電流互感器校驗對于大多數(shù)電流互感器，給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數(shù)和熱穩(wěn)定倍數(shù)，因此其動、熱穩(wěn)定度應(yīng)按下式校驗。動穩(wěn)定倍數(shù)：則動穩(wěn)定校驗的條件為：擬定型號為：LZZBJ9-10型電流互感器，查表得，熱穩(wěn)定倍數(shù)：，則熱穩(wěn)定度校驗條件為：，一般為1S熱穩(wěn)定倍數(shù)，即電流互感器試驗時間t=1s，因此上式可改寫為：通過計算結(jié)果可知滿足熱穩(wěn)定校驗。7.6電壓互感器7.6.1電壓互感器原理如圖所示7-3為電壓互感器原理接線圖，其基本結(jié)構(gòu)與變壓器相同，電壓互感器一、二次側(cè)額定電壓之比稱為變壓比，用表示。圖7-3電壓互感器原理接線圖1—鐵芯；2—一次繞組；3—二次繞組式中、——電壓互感器一、二次繞組的匝數(shù)；、——電壓互感器一、二次額定電壓；、——電壓互感器一、二次實際電壓；由式可知電壓互感器變壓比和二次實際電壓，可計算出一次實際電壓的近似值。1．電壓互感器的結(jié)構(gòu)一次繞組被分為匝數(shù)相等的兩部分，分別繞在上下鐵芯柱上并且并聯(lián)起來，其連接點(diǎn)于鐵芯相連，二次繞組繞在鐵芯上，此外還有一個平衡線圈，也有匝數(shù)相等的兩部分組成，分別繞在上下兩個鐵芯上，并且串起來，連接點(diǎn)與鐵芯相連。2．電壓互感器校驗為了保證電壓互感器的安全運(yùn)行和在規(guī)定的準(zhǔn)確級下運(yùn)行，電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)電壓互感器應(yīng)滿足下列條件：其中式中為電網(wǎng)電壓；為電壓互感器一次繞組額定電壓；其電壓互感器參數(shù)如下表所示表7-5電壓互感器參數(shù)型號額定電壓（KV）一次繞組額定容量（VA）二次繞組額定容量（VA）最大容量（VA）JDZ18-10一次二次0.5133P6P400100.15080200綜合公式：校驗后滿足要求。7.7母線選擇與校驗7.7.1母線的選擇根據(jù)設(shè)計要求，變電所10kV側(cè)為電纜線，而屋內(nèi)配電10kV側(cè)和0.4kV側(cè)應(yīng)用硬母線，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選用硬母線即矩形硬母線，它的優(yōu)點(diǎn)是便于固定和連接，散熱性能好，缺點(diǎn)是集膚效應(yīng)系數(shù)較大，集膚效應(yīng)系數(shù)與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)，為了避免集膚效應(yīng)系數(shù)過大，應(yīng)減小導(dǎo)體片（條）間的距離，相應(yīng)地改變它有關(guān)因素。7.7.2母線校驗實際工程應(yīng)用10kV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗，其電壓損耗和機(jī)械強(qiáng)度。對于一般建筑物的10kV線路距離短，電流不太大，按經(jīng)濟(jì)電流密度確定經(jīng)濟(jì)截面的意義并不大。選擇根據(jù)負(fù)荷計算電流：折算到10kV得到高壓側(cè)電流：根據(jù)變壓器SCB9-1000/10型空載電流為0.8%，其有名值：空載電流;根據(jù)實際情況：，電流經(jīng)濟(jì)密度10kV側(cè)：0.4kV側(cè)：故選用10kV側(cè)：TMY-30.4kV側(cè)：經(jīng)過與短路電流的比較滿足條件。第8章繼電保護(hù)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)是繼電保護(hù)技術(shù)和繼電保護(hù)裝置的統(tǒng)稱。它對保證系統(tǒng)安全運(yùn)行和電能質(zhì)量、防止故障擴(kuò)大和事故發(fā)生起著及為重要的作用。8.1繼電保護(hù)8.1.1對繼電保護(hù)的基本要求動作于跳閘線圈的繼電保護(hù)在技術(shù)上一般滿足以下幾個方面：選擇性它是繼電保護(hù)裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)非故障元件仍繼續(xù)運(yùn)行，盡量減小停電范圍。靈敏性靈敏性是指對于保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生故障或非正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力。速動性速動性是指快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以及減小故障元件的損壞程度?？煽啃钥煽啃允侵冈谄湟?guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動作的故障時，它不應(yīng)該拒絕動作，而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動作情況下，則不應(yīng)該錯誤動作。8.1.2繼電保護(hù)原理電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量的主要特征變化如下：電流增大；電壓降低；電流與電壓之間的相位角發(fā)生變化；測量阻抗發(fā)生變化；出現(xiàn)負(fù)序和零序分量；電氣元件流入與流出電流的關(guān)系發(fā)生變化；利用故障時電氣量的變化特征，可以構(gòu)成各種作用原理的繼電保護(hù)。8.2過電流與速斷保護(hù)整定值的計算8.2.1過電流整定值計算計算變壓器過電流的整定值式中——繼電保護(hù)動作整定值（A）；——保護(hù)裝置的可靠系數(shù)；——接線系數(shù)；——電流互感器電流比；——線路最大負(fù)載電流（A）；——繼電器返回系數(shù)；式中——繼電器返回電流，電流互感器開始釋放的最大電流（A）；——繼電器起動電流，電流繼電器開始吸合的最小電流（A）;DL型繼電器的一般要求在0.85-0.9。若返回系數(shù)小于0.85，說明繼電器傳動部分有油污，應(yīng)清洗加油，以減少摩擦阻力矩，如果清洗加油后，仍達(dá)不到0.85以上，應(yīng)考慮更換電流互感器。設(shè)計中所選用的變壓器型號為SCB9-1000/10變壓器，10KV/0.4KV，57.7A/1443A，干式變壓器，其中電流互感器電流比為其過電流整定值計算如下所示：電流整定值：，過電流保護(hù)繼電器選用DL-11/11型。（1）.過電流保護(hù)動作時限（2）．靈敏度的校驗。變壓器過電流保護(hù)的靈敏度，按變壓器低壓側(cè)母線在系統(tǒng)最小運(yùn)行方式下運(yùn)行，發(fā)生兩相短路來檢驗，其靈敏度也與線路過電流保護(hù)要求相同，即，個別情況下，允許。即（靈敏度合格）。電流速斷保護(hù)對于小容量的變壓器，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)和氣體保護(hù)一起構(gòu)成變壓器主保護(hù)。變壓器電流速斷保護(hù)的工作原理與輸電線路的相同，只是將保護(hù)設(shè)備換成變壓器保護(hù)而已。保護(hù)的原理接線圖如附錄Ⅱ。保護(hù)的原理接線圖如圖8-1，由于容量較小的變壓器一般為單側(cè)電源，此時注意將電流速斷保護(hù)裝于變壓器電源側(cè)。保護(hù)動作電流的整定值有兩個原則：躲過變壓器二次測母線上Ｋ1處故障時流過保護(hù)的最大短路電流，即式中－可靠系數(shù)，取1.2－1.3。躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流。通常取式中－保護(hù)安裝側(cè)變壓器的額定電流。保護(hù)動作電流取上述兩者中最大者。保護(hù)的靈敏度按保護(hù)安裝出Ｋ2點(diǎn)故障時流過保護(hù)的最小兩相短路電流校驗，即要求：變壓器電流速斷保護(hù)具有接線簡單、動作迅速等優(yōu)點(diǎn)，但是由于不能保護(hù)變壓器的全部，且范圍隨系統(tǒng)運(yùn)行方式及類型的變化而變化，因此，只能在容量較小的變壓器中，與氣體保護(hù)構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。圖8-1電流速斷保護(hù)原理接線圖圖8-2電流速斷保護(hù)原理接線圖展開式8.2.2速斷保護(hù)整定值計算式中——電流繼電器速斷保護(hù)動作電流（A）；——保護(hù)裝置可靠系數(shù)，取=1.2；——接線系數(shù)，取=1；——電流互感器電流比，=75/5=15；——線路末端最大短路電流，即三相金屬性短路電流穩(wěn)定性（A）；取，對于電力系統(tǒng)末端供配電電力變壓器的速斷保護(hù)，一般取額定電流的2-3倍。則；速斷保護(hù)動作電流整定值為10A；動作時限為0s;靈敏度校驗公式：；取；；（靈敏度合格）第9章配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用，它是電氣主接線的連接方式，由開關(guān)電氣、保護(hù)和測量電氣、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成的總體裝置。當(dāng)系統(tǒng)中發(fā)生故障時能迅速切斷故障部分，維持系統(tǒng)正常運(yùn)行。9.1對配電裝置的基本要求保證運(yùn)行可靠；便于操作、巡視和檢修；保證工作人員的安全；力求提高經(jīng)濟(jì)性；具有擴(kuò)建的可能；9.2配電裝置的類型配電裝置按電氣設(shè)備裝設(shè)的地點(diǎn)不同，可分為屋內(nèi)配電裝置和屋外配電裝置；按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式。在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配配電裝置；在制造廠按要求預(yù)先將開關(guān)電器、互感器等組成各種電器成套后運(yùn)至現(xiàn)場安裝使用的稱為成套配電裝置。9.3配電裝置的應(yīng)用在發(fā)電廠和變電站中，35kV以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，其中3-10kV的大多采用成套配電裝置；110kV及以上的大多采用屋外配電裝置；對于110-220kV的配電裝置有特殊要求時，如建于城市中心也可以采用屋內(nèi)配電裝置。目前我國采用一般的屋內(nèi)配電裝置，3-35kV的各種配電裝置，在發(fā)電廠和變電所已經(jīng)廣泛使用，110-500kV的全封閉組合電器以已經(jīng)得到廣泛使用。9.4配電裝置的設(shè)計步驟1.選擇配電裝置的型式。選擇時應(yīng)考慮配電裝置的電壓等級、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式有關(guān)的電抗器、地形、環(huán)境條件等因素；2.配電裝置的形式確定，接著擬定配電裝置圖；3.按照所選電氣設(shè)備的外形尺寸、運(yùn)輸方法、檢修和巡視方便的安全等要求，遵照配電裝置設(shè)計的有關(guān)規(guī)定。并考慮各種配電裝置的典型設(shè)計和手冊，設(shè)計繪制配電裝置平面圖和斷面圖。遼寧工學(xué)院的綜合樓變電所為屋內(nèi)配電裝置；框如圖9-1下所示：圖9-1高壓側(cè)配電裝置圖如圖9-2其中1SGGD-36Ｇ柜包括：B樓負(fù)一層照明、B樓一層照明、B樓二層照明、B樓三層照明、B樓四層照明、B樓五層計算機(jī)房、備用。2SGGD-36G柜包括：B樓六層計算機(jī)房、B樓七層照明、B樓八層照明、B樓九層照明、備用、備用。3SGGD-36G柜包括：A樓負(fù)一層照明、A樓負(fù)二層照明、A樓一層照明、A樓二層照明、A樓三層照明、A樓四層照明、備用。4SGGD-08G柜包括：段受電。5SGGD-09G柜包括：I段受電。6S柜包括：無功優(yōu)化補(bǔ)償裝置。7SGGD-12G柜包括：段受電。圖9-21#變壓器配電裝置圖如圖9-3為2#變壓器配電裝置圖8SGGD-09G柜包括：消防電梯1備用、消防電梯2、正壓風(fēng)機(jī)、消防污水泵、B樓負(fù)一層人防電力備用、備用、變點(diǎn)所用電。9SGGD-36G柜包括：A樓消防電力干線備用、A樓消防照明干線、B樓消防照明干線、B樓進(jìn)風(fēng)機(jī)、直流屏電源高壓柜內(nèi)照明、備用。10SGGD-09G柜包括：母線聯(lián)絡(luò)。11SGGD-36G柜包括：消防電梯1、消防電梯2備用、正壓風(fēng)機(jī)、消防污水泵備用、B樓負(fù)一層人防電力、變點(diǎn)所用電備用、備用。12SGGD-36G柜包括：A樓消防電力干線、A樓消防照明干線備用、B樓消防照明干線、B樓進(jìn)風(fēng)機(jī)備用、直流屏電源備用、備用。13SGGD-12G柜包括：段受電。14S柜：無功優(yōu)化補(bǔ)償裝置。15SGGD-10G柜包括：段受電。16SGGD-08G柜包括：段受電。17SGGD-36G柜包括：A樓負(fù)二層電力、B樓負(fù)一層電力、備用、備用。18SGGD-36G柜包括：B樓負(fù)二層電力、B樓三層電力、B樓四層電力、備用。圖9-32#變壓器配電裝置圖第10章防雷保護(hù)設(shè)計雷電所引起的大電壓將會對電氣設(shè)備和變電所的建筑物產(chǎn)生嚴(yán)重危害，因此，在變電所和高壓輸電線路中必須采取有效措施，以保證電氣設(shè)備安全。10.1雷電過電壓雷云放電在電網(wǎng)（或者電力系統(tǒng)）中引起的過電壓，統(tǒng)稱雷電過電壓由于這種過電壓和電網(wǎng)的工作電壓本身沒有直接關(guān)系，其所需要的電磁場能量來自電網(wǎng)外部，所以又稱為外部過電壓，又由于雷云放電發(fā)生在大氣中，所以這種過電壓也成為大氣過電壓。該種過電壓通常為單極性，持續(xù)時間很短為級（幾微秒至幾十微秒）幅值可能很高（可達(dá)100MV）對電網(wǎng)危害很大，應(yīng)當(dāng)加以限制。雷電過電壓又分為：直擊雷過電壓和感應(yīng)雷過電壓。直擊雷過電壓是由于雷直擊于電網(wǎng)引起的，感應(yīng)雷過電壓則是雷直擊于電氣設(shè)備附近，由于電磁感應(yīng)而在電網(wǎng)中產(chǎn)生的。感應(yīng)雷過電壓的幅值不太高，一般不超過500-600kV，它主要對35kV及以下電網(wǎng)構(gòu)成威脅。10.2雷電的危害雷電的破壞作用主要是雷電波過電壓引起的，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1．雷電的熱效應(yīng)雷電流產(chǎn)生的熱量，可能燒斷導(dǎo)線和燒毀電力設(shè)備；2．雷電的機(jī)械效應(yīng)雷電流產(chǎn)生的電動力，可摧毀設(shè)備、桿塔、建筑物和傷害人；3．雷電的電磁效應(yīng)雷電過電壓將會使電氣絕緣被擊穿，甚至引起火災(zāi)和燃燒，造成人身傷亡和設(shè)備損壞。另外雷電的閃落放電，可能燒壞絕緣子，使斷路器跳閘，造成停電事故。10.3防雷保護(hù)裝置變配電所的防雷保護(hù)，包括對直擊雷的保護(hù)和對沿電力線路入侵的雷電侵入波保護(hù)。實際運(yùn)行表明，對于變配電所防直擊雷的保護(hù)避雷針和避雷器是很有效的，雷電波入侵則必須裝設(shè)閥型避雷器保護(hù)，防雷保護(hù)涉及應(yīng)認(rèn)真調(diào)查地質(zhì)地貌氣象環(huán)境等條件和雷電的活動規(guī)律，以及被保護(hù)物的特點(diǎn)等，因地制宜地采取防雷保護(hù)措施，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理等。10.4防雷設(shè)計對于遼寧工學(xué)院綜合樓的特點(diǎn)，采用避雷針保護(hù)，因為變電所設(shè)計的地理位置決定的，直擊雷和感應(yīng)雷無法對其造成危害，但是侵入波卻可以沿架空線進(jìn)入變電所，因此對雷電的危害，設(shè)計中選擇了避雷針保護(hù)。圖10-1為避雷器與被保護(hù)設(shè)備的連接其中1——相線；2——被保護(hù)設(shè)備；3——避雷針；4——過電壓波。10.5防雷保護(hù)計算依據(jù)圖紙要求及新的國際標(biāo)準(zhǔn)《建筑物標(biāo)準(zhǔn)手冊》及遼寧工學(xué)院綜合樓實際情況可得：1．遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓防雷保護(hù)防雷直擊：采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)或避雷針，或由其混合組成的接閃器。防雷電感應(yīng)：建筑物內(nèi)的設(shè)備管道構(gòu)架等主要建筑物，應(yīng)就近接至防直擊雷接地裝置或電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置上，可不另設(shè)接地裝置。防雷電波侵入：1）地電線路全長采用埋地電纜或敷設(shè)架空金屬線槽內(nèi)的電纜引入時，在入戶端應(yīng)將金屬電纜外皮，金屬線槽接地。2）低壓架空線轉(zhuǎn)換金屬改裝電纜或護(hù)套電纜穿鋼管直接埋地引入時，其埋地長度應(yīng)大于或等于15m。低壓架空線直接引入時，在入戶處應(yīng)裝設(shè)避雷器，并將其與絕緣子鐵腳金具連在一起接到電氣設(shè)備的接地裝置上。2．建筑物防雷接閃器有以下幾種形式（1）獨(dú)立避雷針（2）架空避雷線或架空避雷網(wǎng)（3）直接安裝在建筑物上的避雷針避雷帶或避雷網(wǎng)3．變配電所建筑物防雷保護(hù)（1）變配電所屋外配電裝置應(yīng)裝設(shè)防直擊雷保護(hù)裝置，一般采用避雷針或避雷器。（2）屋內(nèi)配電裝置如雷設(shè)防直擊雷保護(hù)裝置，屋頂有金屬結(jié)構(gòu)時，將金屬部分接地，屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，將其焊接成網(wǎng)接地，屋頂為非導(dǎo)體結(jié)構(gòu)時，采用避雷網(wǎng)保護(hù)。（3）35kV及以下的屋外高壓配電裝置，采用獨(dú)立避雷器或避雷線保護(hù)，宜裝設(shè)獨(dú)立的接地裝置，接地電阻不宜超過20。（4）獨(dú)立避雷針不應(yīng)設(shè)在人經(jīng)常通行的地方，避雷針及接地裝置與道路或建筑物的出入口等的距離不宜小于3m。（5）35kV及以下高壓配電裝置的架構(gòu)或變電所房頂上不宜裝設(shè)避雷針。（6）35kV配電裝置在土壤電阻率不大于500m的地區(qū)允許將線路的避雷線接至于出線門型架構(gòu)上但要裝設(shè)集中接地裝置。（7）獨(dú)立避雷針避雷線與配電裝置帶電部分，變電所電力設(shè)備接地部分、構(gòu)架接地部分之間的空氣距離一般不小于5m，當(dāng)條件允許時應(yīng)盡量增大，以便降低感應(yīng)過電壓。4．雷電侵入波過電壓保護(hù)架空進(jìn)線的10kV變電所，10kV架空線應(yīng)全線裝設(shè)避雷線，若未沿全線裝設(shè)，應(yīng)在變電所1-2km所進(jìn)線段架設(shè)避雷線如圖所示。變電所3-10kV配電裝置（包括電力變壓器）應(yīng)在每組母線和每回架空線路上裝設(shè)發(fā)行避雷器避雷器與變壓器的最大電氣距離雷季經(jīng)常運(yùn)行的進(jìn)出路數(shù)1234及以上最大空氣距離m15232730圖10-3架設(shè)避雷線圖10-4架空線路上裝設(shè)發(fā)行避雷器5：防雷計算變電所占地面積，高57.3m，采用4根避雷針保護(hù)，為避免反擊，避雷針距離變電所5m。相鄰兩根距離對角避雷針間距避雷針的有效高度為避雷針的高為在高度上的保護(hù)半徑為全在保護(hù)范圍內(nèi)AA2=60A1=15=15B2x=0.085b1x=6.46

總結(jié)此畢業(yè)論文設(shè)計了遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓的變電所，這是一次綜合設(shè)計的考驗。在設(shè)計中電氣主接線根據(jù)原始資料及實際工程應(yīng)用，分析并選定兩種接線方式，通過實地考察和供電情況分析，最終選定的接線方式為：高壓側(cè)采用單母線接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，在本變電所的設(shè)計中還對變壓器選擇、短路電流的計算及設(shè)備選擇進(jìn)行了設(shè)計。在主變壓器選擇中首先確定了變壓器的容量、臺數(shù)、型號，而后根據(jù)變電所所帶負(fù)荷情況采用需要系數(shù)法計算，同時結(jié)合相關(guān)的功率因數(shù)計算出變壓器的容量。設(shè)計變壓器繼電保護(hù)時，采用了過電流保護(hù)、速斷保護(hù)。防雷保護(hù)設(shè)計，參照設(shè)計要求利用滾球法為防雷保護(hù)的設(shè)計方法，并且采用四支等高等距離的避雷針。通過完成遼寧工學(xué)院綜合教學(xué)樓的變電所的設(shè)計，把過去所學(xué)的專業(yè)知識綜合的利用起來，并運(yùn)用到了實際工程當(dāng)中去，把基礎(chǔ)知識與工程實際相互結(jié)合。既做到技術(shù)先進(jìn)又保證安全可靠，進(jìn)一步提高了自己設(shè)計的能力，而最重要的是培養(yǎng)了自己的工程觀念，為以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)[1]熊信銀，發(fā)電廠電氣部分（第三版），北京：中國電力出版社，2004.8[2]陳躍，電氣工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計指南電力系統(tǒng)分冊，北京：中國水利水電出版社，2003.8[3]丁毓山雷振山，中小型，變電所實用設(shè)計手冊，北京：中國水利水電出版社，2000.6[4]陳化鋼,電氣設(shè)備及其運(yùn)行,合肥：合肥工業(yè)大學(xué)出版社,2004[5]賀家李等,電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理,北京：中國電力出版社，2004.[6]朱獻(xiàn)清,物業(yè)供用電,北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003[7]尹克寧,變壓器設(shè)計原理,北京：中國電力出版社，2003[8]張連斌.變電所電氣部分.北京：中國水利電力出版社，2002

致謝在畢業(yè)設(shè)計過程中，衷心的感謝閆鈿老師和遼寧工學(xué)院供電中心的欒迪工程師，在百忙之中對我