磨家供配電系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計-畢業(yè)設(shè)計-

綿陽師范學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）題目綿師院磨家供配電系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計專業(yè)電氣工程及其自動化院部物理與電子工程學(xué)院學(xué)號0909040148姓名張歡指導(dǎo)教師歐劍答辯時間二0一三年五月工作時間：2012年7月至2013年5月綿師院磨家供配電系統(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計學(xué)生:張歡指導(dǎo)老師:歐劍摘要:本次設(shè)計的內(nèi)容是磨家?guī)熢汗┡潆娤到y(tǒng)優(yōu)化改造設(shè)計，這次是為師院供配電主變壓器的優(yōu)化，給學(xué)校供給電能。且大學(xué)對供電要求較高。所以，必須采用可靠性較高的優(yōu)化方案。原始材料的負(fù)荷計算、短路電流計算及變壓器的選擇及優(yōu)化、主接線圖的選擇。其中，主接線代表了變配電所主體結(jié)構(gòu)，它對電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的選擇、繼電保護(hù)等都有關(guān)系，且將長期影響系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性。我參考了供配電系統(tǒng)設(shè)計、變配電所設(shè)計、工廠供電等許多的書籍，最后對該校供配電系統(tǒng)進(jìn)行了初步優(yōu)化改造設(shè)計。這次設(shè)計為畢業(yè)設(shè)計，我通過設(shè)計改造實踐，綜合運(yùn)用所學(xué)的知識，培養(yǎng)了獨(dú)立分析和解決問題的能力，為以后的工作奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞:變壓器;電氣主接線;電氣設(shè)備;繼電保護(hù)OptimizationofSchoolPowerSupplyUndergraduate:zhanghuanSupervisor:oujianAbstract:ThisdesigntopicisthepowersupplyanddistributionsystemforaexperimentalhighschoolofAcity,thissystemisconnectedwiththepubliclineof10kVthroughstep-downtransformers,anddistributeelectricalpowertoexperimentalhighschoolofAcity.TheexperimentalhighschoolofAThechargecomputation,short-circuitcurrentcomputation,electricalmainwiringdesign,electricalequipmentchoiceandverification(includingmainvoltagetransformerchoice,circuitbreakeranddisconnectingswitchwithcheck-up,conductorchoicewithcheck-up,currenttransformerchoicewithcheck-up,voltagetransformerchoicewithcheck-upandlightningprotectorchoiceandsoon),thedisposalandconfigurationofthetransformersubstationdesign.Betweenthem,theelectricalmainwiringhasrepresentedthemainbodiesstructureofthesubstation,ithasthedecisiverelationsabouttheelectricalequipmentchoice,thepowerdistributionequipmentarrangement,therelayprotection,thedecisionofautomaticdeviceandthecontrolmode,andithaslong-terminfluenceaboutthereliability，security，flexibilityandefficiencyoftheelectricalpowersystemmovement.Inordertofinishthedesign,Ireferringtothepowersupplyanddistributiondesignstandard,thetransformersubstationdesignstandard，theelectricaldesignstandardofarchitectureandsoon,carryonthepreliminarydesigntothispowersystem.Thisdesignisagraduationdesign.Thepurposeofthisdesignistogiveusachanceofsyntheticalusageoftheknowledgewehavelearned.Besides,itcantrainourabilitytoanalyzeandsolvepracticalproblemsinConstructelectricityindependentlysothatthetheoryisconnectedwithpracticeandasolidbaseismadeinfavoroffuturework.Keywords:transformer;electricalmainwiring;electricalequipment;relayprotection 目錄1緒論 11.1供配電設(shè)計的意義和要求 11.2供配電設(shè)計步驟 12負(fù)荷及無功功率補(bǔ)償?shù)挠嬎?22.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的 22.2負(fù)荷計算的結(jié)果 22.3無功補(bǔ)償?shù)哪康?42.4無功功率補(bǔ)償?shù)挠嬎?43磨家?guī)熢鹤兣潆娝O(shè)計改造 53.1變配電所位置選擇 53.2變配電所主接線設(shè)計要求 53.3主接線概述 63.4變電所主變壓器選擇的優(yōu)化 64短路電流計算 74.1標(biāo)么值法計算短路電流 74.2短路電流的計算結(jié)果 85主要電氣設(shè)備的選擇與校驗 95.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 95.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 95.310kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇 105.4380V側(cè)斷路器的選擇 125.5互感器的選擇 125.6熔斷器的選擇 135.7開關(guān)柜的選擇 146變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定 146.1二次回路方案選擇 146.2繼電保護(hù)的整定 15參考文獻(xiàn) 18致謝 19附錄 20附錄1磨家?guī)熢浩矫鎴D 20附錄2配電室平面布置示意圖 21附錄3主接線圖 22附錄4變壓器繼電保護(hù)原理圖 23附錄510kV側(cè)繼電保護(hù)圖 241緒論1.1供配電設(shè)計的意義和要求供配電技術(shù)，就是研究電力的供應(yīng)和分配問題。電力，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，是現(xiàn)代文明的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。沒有電力，就沒有工業(yè)現(xiàn)代化，就沒有整個國民經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化?，F(xiàn)代社會的信息化和網(wǎng)絡(luò)化，都是建立在電氣化的基礎(chǔ)之上的。工業(yè)生產(chǎn)只有電氣化以后，才能大大增加產(chǎn)量，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，減輕工人的勞動強(qiáng)度，改善工人的勞動條件，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。但是工礦企業(yè)的電力供應(yīng)如果突然中斷，則將對企業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重的后果，甚至可能發(fā)生重大的設(shè)備損壞事故或人身傷亡事故。因此做好供配電工作，對于保證企業(yè)生產(chǎn)的正常進(jìn)行和實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化具有十分重要的意義。供配電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)，切實保證工業(yè)生產(chǎn)和國民經(jīng)濟(jì)的需要，切實搞好安全用電、節(jié)約用電、計劃用電（合稱“三電”）工作，必須達(dá)到下列基本要求：安全在電力的供應(yīng)、分配和使用中，不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故?？煽繎?yīng)滿足電力用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求。優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電力用戶對電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量等方面的要求。經(jīng)濟(jì)應(yīng)使供配電系統(tǒng)的投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，并盡可能地節(jié)約電能和減少有色金屬消耗量。此外，在供配電工作中，應(yīng)合理地處理局部與全局、當(dāng)前與長遠(yuǎn)的關(guān)系，既要照顧局部和當(dāng)前的利益，又要有全局觀點，能顧全大局，適應(yīng)發(fā)展。例如計劃用電問題，就不能只考慮本單位的局部利益，更要有全局觀點，要服從公共電網(wǎng)的統(tǒng)一調(diào)度。1.2供配電設(shè)計步驟供配電設(shè)計內(nèi)容主要包括變配電設(shè)計、高壓配電線路設(shè)計、低壓配電線路設(shè)計和電氣照明設(shè)計等。其設(shè)計步驟一般如下：1．收集原始資料在動手設(shè)計之前，應(yīng)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，收集用電設(shè)備的性質(zhì)、特征、功率、布局、環(huán)境及氣象條件；各用電單位的平面圖及斷面圖；用電設(shè)備平面布置圖；電源的電壓、容量及可能提供的供電方式。2．電力負(fù)荷的分析計算根據(jù)提供的各用電單位的電力負(fù)荷清單，分析那些電力設(shè)備屬一級負(fù)荷，那些屬二級負(fù)荷，那些屬三級負(fù)荷，然后按需要系數(shù)法分別計算出各用電單位及全部的計算負(fù)荷，在大學(xué)平面圖上畫出各用電單位的負(fù)荷圖。根據(jù)各用電單位的負(fù)荷性質(zhì)及平面布局，確定在那些地方設(shè)變電所及各變電所中的變壓器臺數(shù)。然后根據(jù)確定的變電所布局，擬出各用電單位變電所供電范圍，并計算各變電所的計算負(fù)荷。3．大學(xué)配電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化改造應(yīng)根據(jù)工藝設(shè)計所提供大學(xué)配電系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)備平面布置圖、擬出另外一種可行的大學(xué)配電系統(tǒng)優(yōu)化方案進(jìn)行比較。4．變配電所平面布置設(shè)計及變電所優(yōu)化改造后的供配電主接線圖的設(shè)計5．繼電保護(hù)及二次回路的選擇和測量保護(hù)2負(fù)荷及無功功率補(bǔ)償?shù)挠嬎?.1負(fù)荷計算的內(nèi)容和目的（1）負(fù)荷計算的內(nèi)容包涵:設(shè)備功率計算，計算負(fù)荷，尖峰電流，一、二級負(fù)荷和平均負(fù)荷等內(nèi)容。計算負(fù)荷就是一個假想持續(xù)性的負(fù)荷，熱效應(yīng)和相同時間內(nèi)實際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計中，經(jīng)常采用30分鐘的最大平均負(fù)荷作為發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。（2）負(fù)荷計算的目的:為了合理的選擇供電系統(tǒng)中的導(dǎo)線、開關(guān)電器、變壓器等元件、整定繼電保護(hù)，使電氣設(shè)備和材料得到充分利用和安全運(yùn)行。2.2負(fù)荷計算的結(jié)果根據(jù)磨家綿陽師范學(xué)院資料，按照需要系數(shù)法，負(fù)荷計算結(jié)果下表2-1負(fù)荷計算表建筑名稱負(fù)荷性質(zhì)數(shù)量總?cè)萘啃枰禂?shù)cosφtgφ計算負(fù)荷教學(xué)樓熒光燈576223.0420.80.551.5236.86455.29667.026白熾燈8823.5220.951.006.68806.688投影機(jī)4829.620.60.80.7511.528.6414.4空調(diào)4829620.70.80.75134.410.8168消防電7281.440.50.80.7540.7230.5450.9合計345.76230.192195.276301.86綜合樓熒光燈1947.760.80.551.526.2089.43611.287白熾燈441.760.951.001.67201.672空調(diào)30600.70.80.754233.652.5電腦320960.30.80.7528.821.636實驗器材200.81.0016016消防電1620.300.50.80.7510.167.6212.7合計205.84104.8472.256127.33辦公樓熒光燈64025.60.850.551.5221.7633.07439.56白熾燈1602.40.951.002.2802.28電腦320960.30.80.7528.821.636空調(diào)1603200.70.80.75224168280消防電4080.80.50.80.7540.430.350.5合計524.8317.24252.98405.751#-9#宿舍樓熒光燈1009490.60.551.5221.632.83239.263白熾燈9891.4790.951.0012.57012.569電風(fēng)扇10091090.50.750.884539.660.008消防電18920.3690.50.80.7591.6268.715114.53合計322.47170.79141.15221.561、2食堂熒光燈803.20.60.551.521.922.91483.49電視163.20.50.750.881.61.4082.134電風(fēng)扇4040.50.750.8821.762.346電磁爐801600.851.001360136電冰箱80320.60.71.0219.219.58427.428消防栓2040.40.50.80.7520.215.1525.25合計242.8180.9240.820185.47圖書館熒光燈1204.80.60.551.522.884.3765.24白熾燈160.640.951.000.60800.608空調(diào)12240.70.80.7516.812.621電腦123.60.30.80.751.080.811.350消防栓840.160.50.80.7520.0815.0625.1合計73.241.44832.84852.886體育中心白熾燈803.20.951.003.0403.04音響2020.50.750.881.00.881.334消防栓840.160.50.80.7520.0815.0625.1合計45.7624.1215.9428.912保衛(wèi)室熒光燈40.160.50.551.520.080.12160.146空調(diào)240.70.80.752.82.13.5電腦20.60.30.80.750.180.13500.2250消防栓440.080.50.80.7520.0415.03025.050合計44.8423.117.38728.312校園內(nèi)路燈白熾燈15060.951.005.705.7合計65.705.7體育場白熾燈120.720.951.000.68400.684音響1010.50.750.880.50.440.667合計1.721.1840.441.26總合計1982.81226.14976.71410.74取Kt=0.90;根據(jù)上表可算出：∑P30i=1226kW;∑Q30i=976.7kvar

則P30=Kt∑P30i=0.9×1226kW=1103.4kW

Q30=Kt∑Q30i=0.9×976.7kvar=879.03kvarS30==1410.74KV.A

COSф=P30/S30≈0.782.3無功補(bǔ)償?shù)哪康陌凑展╇娋值囊?guī)定，低壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95，高壓功率因數(shù)要求0.9。采用無功補(bǔ)償，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，可以節(jié)能、減少線路壓降，還能提高供電質(zhì)量，也可以提高系統(tǒng)供電的裕量。所以，供配電系統(tǒng)中的無功功率補(bǔ)償是必不可少的。并聯(lián)電容器個數(shù)式中qc——單個電容器的容量（單位為kvar）2.4無功功率補(bǔ)償?shù)挠嬎阌韶?fù)荷計算表知，墨家?guī)熢簩W(xué)校380v側(cè)最大負(fù)荷時的功率因數(shù)為0.9以上。而民用建筑各地供電局規(guī)定低壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95,高壓功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。暫取0.92來計算380V側(cè)所需無功功率補(bǔ)償容量：=(tan-tan)=1103.4×[tan(arccos0.78)-tan(arccos0.92)]（2-1）=1103.4×(0.8023-0.4260)=415.19kvar裝設(shè)了無功補(bǔ)償后，總的有功計算負(fù)荷不變，而總的無功計算負(fù)荷應(yīng)扣除無功補(bǔ)償容量，即總的無功計算負(fù)荷：（2-2）補(bǔ)償后總的視在計算負(fù)荷為：（2-3）補(bǔ)償后的計算電流為：（2-4）補(bǔ)償后的功率因素為：（2-5）這一功率因數(shù)滿足要求。計算可知，裝設(shè)了無功補(bǔ)償裝置后，總有功計算負(fù)荷變，而總視在計算負(fù)荷減少，因而主變壓器的容量可選得小一些，從而降低了變電所的初投資和電費(fèi)開支。3磨家?guī)熢鹤兣潆娝O(shè)計改造3.1變配電所位置選擇（1）盡量選擇靠近負(fù)荷中心，減少配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗及有色金屬消耗量。（2）進(jìn)出線方便，采用架空線進(jìn)出時應(yīng)考慮這一點。（3）接近電源側(cè)，對總變、配電所特別要考慮這一點。（4）設(shè)備運(yùn)輸方便。（5）盡量避開劇烈震動和高溫場所。（6）不宜設(shè)在有多塵和有腐蝕性氣體的場所，當(dāng)無法遠(yuǎn)離時。則應(yīng)設(shè)在污源的上風(fēng)側(cè)。（7）不宜設(shè)在廁所、浴池或其他經(jīng)常積水場所的正下方，且不宜與上述場所相貼鄰。（8）不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正上方或正下方。且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正上方或正下方。（9）高壓配電所應(yīng)盡量與車間變電所或有大量高壓用電設(shè)備建筑物合建。（10）不應(yīng)妨礙其他建筑物的發(fā)展，并適當(dāng)考慮今后的擴(kuò)建。3.2變配電所主接線設(shè)計要求電氣主接線設(shè)計可滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三項要求。（1）可靠性供電可靠性是指能長期、連續(xù)、正常地向用戶供電,是電力生產(chǎn)和分配的首要要求，主接線的設(shè)計首先應(yīng)滿足這個要求。電氣主接線要保證在正常運(yùn)行時,還要考慮到檢修和事故時,不能導(dǎo)致一類負(fù)荷停電,一般負(fù)荷也要盡量減少停電時間。顯然,這些都會導(dǎo)致費(fèi)用的增加,與經(jīng)濟(jì)性的要求發(fā)生矛盾。所以,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,保證必要的可靠性,不可片面地追求高的可靠性。（2）靈活性①滿足調(diào)度時的靈活性要求。根據(jù)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的目標(biāo)，靈活地投入和切換電源、變壓器和線路，滿足系統(tǒng)在事故運(yùn)行方式、檢修運(yùn)行方式以及特殊運(yùn)行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求。②滿足檢修時的靈活性要求。在某一設(shè)備需要檢修時，應(yīng)能方便地停運(yùn)斷路器、母線及其繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電力網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電，并使該設(shè)備與帶電運(yùn)行部分有可靠的安全隔離，保證檢修人員檢修時的方便和安全。③滿足擴(kuò)建時的靈活性要求。大的電力工程往往要分期建設(shè)。從初期的主接線到最終方案的確定，每次過渡都應(yīng)比較方便，對已運(yùn)行部分影響小，不影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入新裝變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的改建工作量最少。（3）經(jīng)濟(jì)性在設(shè)計主接線時，主要矛盾往往發(fā)生在可靠性與經(jīng)濟(jì)性之間。欲使主接線可靠、靈活，必然要選用高質(zhì)量的設(shè)備和現(xiàn)代化的自動裝置，從而導(dǎo)致投資費(fèi)用的增加。因此，主接線的設(shè)計應(yīng)在滿足可靠性和靈活性的前提下作到經(jīng)濟(jì)合理。一般應(yīng)當(dāng)從以下幾方面考慮。①節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采取限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器的數(shù)量、選用價廉的電器或輕型電器，以便降低投資。②電能損耗少，經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的形式、容量和臺數(shù)，避免兩次壓降而增加電能損失。③占地面小。主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件，盡可能使占地面積少；同時，要注意節(jié)約搬遷費(fèi)用、安裝費(fèi)用和外匯費(fèi)用。對大容量電廠或變電站，在可能和允許的條件下，應(yīng)采取一次設(shè)計，分期投資建設(shè)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。3.3主接線概述主接線圖或者叫主電路圖，表示在供電系統(tǒng)中電能的輸送和分配路線的電路，也叫一次電路圖。對于接線方案的選擇必須同時考慮電氣主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性。（1）可靠性是變電站的首要問題。主接線的設(shè)計，應(yīng)保證供電的連續(xù)性，并盡可能減少傳輸中的能量損失。為此，變電站的主接線的可靠性，應(yīng)從以下幾方面考慮：1）當(dāng)對斷路器進(jìn)行檢修時，不宜影響到對系統(tǒng)的供電。2）當(dāng)斷路器或母線發(fā)生故障以及當(dāng)對母線檢修時，應(yīng)盡可能減少停運(yùn)的回路數(shù)以及停運(yùn)時間，并且要能夠保證對一級負(fù)荷和全部或大部分二級負(fù)荷的供電。3）要盡量避免變電站全部停運(yùn)的可能性。（2）主接線還應(yīng)滿足在檢修、調(diào)度和擴(kuò)建時的靈活性。在檢修時，可比較方便地停止運(yùn)行斷路器、母線和繼電保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修而不致影響電網(wǎng)的運(yùn)行和對用戶的供電。在調(diào)度時，應(yīng)可較靈活地投入和切除掉變壓器和線路，調(diào)配系統(tǒng)電源及負(fù)荷。在擴(kuò)建時，可較方便地從初期的接線逐漸過渡到最終的接線。當(dāng)出現(xiàn)不直接影響連續(xù)供電或停電時間最短的情況下，投入變壓器或線路而不互相干擾，并且對一次和二次部分的擴(kuò)建工作量最少。（3）在滿足可靠性、靈活性的前提下，也要滿足經(jīng)濟(jì)性，盡可能使投資省、占地面積小、電能損失少。3.4變電所主變壓器選擇的優(yōu)化根據(jù)學(xué)校的負(fù)荷性質(zhì)和電源情況，得知該學(xué)校變電所的原有的供配電設(shè)計是靠裝有一臺主變壓器（S9-1600/10）的變電所。由于此種方案造成能量大量損耗運(yùn)營成本較高，所以在此基礎(chǔ)上設(shè)計采用兩臺變壓器的主接線圖，這樣可以大大減少能量的損耗，長期投入運(yùn)營更節(jié)省投資，提高變壓器的運(yùn)行效率。分散投資一個以上的主變壓器比直接用一個大型變壓器更經(jīng)濟(jì)可靠。由于裝有兩臺主變壓器的變電所其中每臺主變壓器容量應(yīng)小于總的計算負(fù)荷的60%，最好是總的計算負(fù)荷的70%左右，即≈（0.6～0.7）同時每臺主變壓器容量不應(yīng)小于全部一﹑二級負(fù)荷之和（Ⅰ+Ⅱ），即≥（Ⅰ+Ⅱ）主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停運(yùn)時，其余容量至少能保證所供一級負(fù)荷或為變電所全部負(fù)荷的60~75%。由系統(tǒng)分析計算得知380V側(cè)的負(fù)荷總量為1.2MVA?？紤]5%的年負(fù)荷增長率，5年規(guī)劃年限內(nèi)計算負(fù)荷可表示為：（3-1）式中—第一年的負(fù)荷；—年負(fù)荷增長率；n—規(guī)劃年數(shù)；i—年利率。帶入i=0.1，n=5，=5%，=1.2MVA得=1.81MVA。再考慮同時系數(shù)時，可按下式算：（3-2）式中—負(fù)荷同時系數(shù)帶入=0.85得=1.54MVA。對于兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定：（3-3）總安裝容量為2（0.7）=1.4所以采用兩臺S9-1250/10型變壓器。對于變壓器的聯(lián)結(jié)組別，6～10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種聯(lián)結(jié)組。在我國目前階段，大多選用Dyn11（即/-11）聯(lián)結(jié)組。所以本次優(yōu)化設(shè)計改造也采用Dyn11聯(lián)結(jié)組。（圖見附錄）4短路電流計算4.1標(biāo)么值法計算短路電流相對值就是實際有名值與選定的基準(zhǔn)值間的比值，即標(biāo)么值＝我們一般先選定基準(zhǔn)容量Sd和基準(zhǔn)電壓Ud。根據(jù)三相交流電路中的基本關(guān)系，推得基準(zhǔn)電流Id和基準(zhǔn)電抗值分別為（4-1）（4-2）據(jù)此，可以直接寫出以下標(biāo)么值表示式容量標(biāo)么值 (4-3）電壓標(biāo)么值 (4-4）電流標(biāo)么值 (4-5）電抗標(biāo)么值 (4-6）在進(jìn)行短路計算時，為方便起見通常選擇基準(zhǔn)值Sd＝100MVA，基準(zhǔn)電壓（Ud）為線路平均額定電壓（Uc）。4.2短路電流的計算結(jié)果為了選擇高壓電氣設(shè)備，整定斷電保護(hù)，需計算配電系統(tǒng)380v側(cè)、10kv側(cè)配電線路末端的短路電流，因此選取二個短路點，分別為a、b點。變電所為兩臺S9-1250/10雙繞組變壓器，其短路阻抗電壓是5%.采用的是分段單母線接線。10kV側(cè)：（4-7）（4-8）380V側(cè)：（4-9）（4-10）表4-1電壓，電流，電抗基準(zhǔn)值（SJ＝100MVA）基準(zhǔn)電壓（kV）基準(zhǔn)電流(kA)基準(zhǔn)電抗(Ω)10.55.501.100.41440.0016表4-2三相短路電流計算結(jié)果表短路點編號短路點額定電壓平均工作電壓短路電流周期分量有效值短路點沖擊電流短路容量有效值最大值U/kVU/kVI/kAI/kA/kA/kAS/MVAa0.380.428.228.242.671.719.6b1010.51.771.772.674.5132.35主要電氣設(shè)備的選擇與校驗5.1電氣設(shè)備選擇的一般原則（1）安全、經(jīng)濟(jì)、合理是選擇電氣設(shè)備的基本要求。（2）應(yīng)滿足正常運(yùn)行、短路和過電壓等情況下的要求，并考慮長遠(yuǎn)發(fā)展。（3）應(yīng)保證技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理并重；（4）應(yīng)按照變電站所在地環(huán)境條件進(jìn)行校核；（5）如果是同類設(shè)備，應(yīng)盡可能減少品種；5.2電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件當(dāng)選擇高壓電器時，應(yīng)保證其在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下正常運(yùn)行。。1長期工作條件（1）電壓選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug，即UmaxUg（2）電流選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig，即IeIg由于變壓器短時過載能力想當(dāng)大，雙回路出線的工作電流變化幅度也很大，所以應(yīng)根據(jù)實際的需要確定其計算工作電流。因為高壓電器沒有明確的過載能力，故當(dāng)選擇其額定電流時，應(yīng)保證各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流滿足要求。（3）機(jī)械荷載所選電器端子的允許荷載，應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時的最大作用力。2短路穩(wěn)定條件（1）校驗的一般原則①電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時，應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。②用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。（2）短路的熱穩(wěn)定條件（5-1）式中—在計算時間t秒內(nèi)，短路電流的熱效應(yīng)（kA*S）；I—電器的熱穩(wěn)定電流的有效值（kA）；t—電器的熱穩(wěn)定試驗時間（s）。（3）短路的動穩(wěn)定條件（5-2）（5-3）式中—三相短路沖擊電流峰值（kA）；I—第一個周期短路全電流有效值（kA）；—電器的動穩(wěn)定電流峰值（kA）；—電器的動穩(wěn)定電流有效值（kA）。5.310kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流（5-4）額定電壓選擇10kV額定電流選擇開斷電流選擇本設(shè)計中10kV側(cè)采用SF6斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比，SF6斷路器采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，這種斷路器具有斷口耐壓高，允許的開斷次數(shù)多，檢修時間長，開斷電流大，滅弧時間短，操作時噪聲小，壽命長等優(yōu)點。因此可選用LN2—10型戶外高壓SF6斷路器。選用的斷路器額定電壓為10kV，最高工作電壓為12kV，系統(tǒng)電壓10kV,滿足要求。選用的斷路器額定電流1250A，去除1.8%的溫度影響為1228A，大于最大持續(xù)工作電流72.17A，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流25kA，大于短路電流周期分量有效值1.77kA，滿足要求。動穩(wěn)定校驗ish=4.51kA=63kA滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。由《電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分》表6—5知，選用高速斷路器，取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動作時間0.6S，斷路器分匝時間0.03S，則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.63S（后面熱穩(wěn)定校驗時間一樣）。因此Qk==28.220.63=501[（kA）2S]。電氣設(shè)備=2524=2500[（kA）2S]。滿足要求。表5-1LN2—10具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)LW8—35A10kV10kV72.17A1250A1.77kA25kA4.51kA63kA501[（kA）2S]2500[（kA）2S]隔離開關(guān)選擇GN19-10/630-20型號隔離開關(guān)選用的隔離開關(guān)額定電壓為10kV，最高工作電壓11.5kV,系統(tǒng)電壓10kV,滿足要求。選用的斷路器額定電流630A，去除1.8%的溫度影響為618.7A，大于最大持續(xù)工作電流72.17A，滿足要求。動穩(wěn)定校驗ish=4.51kA=50kA滿足要求。熱穩(wěn)定校驗Qk==28.220.63=501[（kA）2S]設(shè)備=202=800[（kA）2S]，滿足要求。表5-2GN19-10/630-20具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)GW14—35/63010kV10kV72.17A630A4.51kA50kA501[（kA）2S]800[（kA）2S]5.4380V側(cè)斷路器的選擇380V側(cè)選用萬能式低壓斷路器中的DW系列。對于不同的負(fù)荷采用不同的低壓斷路器。采用DW15-600型斷路器。選用的低壓斷路器額定電壓為380V，系統(tǒng)電壓380V，符合要求。選用的低壓斷路器額定電流600A，大于最大持續(xù)工作電流292.6A，滿足要求。選用的低壓斷路器額定短路開斷電流30kA，大于三相短路電流周期分量有效值28.2kA，滿足要求。與上述分析相同，經(jīng)檢驗各車間斷路器的選擇滿足要求。表5-3斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表位置斷路器隔離開關(guān)10kV進(jìn)線側(cè)LN2—10GN19-10/630-2010kV主變側(cè)LN2—10GN19-10/630-20380V側(cè)DW15-600--5.5互感器的選擇1.電流互感器的選擇1.電流互感器選擇的原則電流互感器的選擇應(yīng)滿足變電所中電氣設(shè)備的繼電保護(hù)、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。選擇的電流互感器一次回路允許最高工作電壓Umax應(yīng)大于或等于該回路的最高運(yùn)行電壓，即（5-5）式中—電流互感器最高電壓，單位為kV；—回路工作電壓，即系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，單位kV。電流互感器的一次額定電流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次側(cè)額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。二次額定電流有5A和1A兩種，強(qiáng)電系統(tǒng)一般選5A，弱電系統(tǒng)一般選用1A。電流互感器動穩(wěn)定可按來下式校驗（5-6）式中—為電流互感器允許通過的最大動穩(wěn)定電流，單位kA；—系統(tǒng)短路沖擊電流，單位kA 。電流互感器短時熱穩(wěn)定應(yīng)大于或等于系統(tǒng)短路時的短時熱穩(wěn)定電流。2.10kV側(cè)電流互感器的選擇10kV側(cè)選用LAJ-10型電流互感器。動穩(wěn)定校驗，電流互感器動穩(wěn)定電流為60.8kA,大于短路沖擊電流4.51kA,滿足要求。熱穩(wěn)定校驗，電流互感器的熱穩(wěn)定，Qk==28.220.63=501[（kA）2S]。電氣設(shè)備=[（kA）2S]。滿足要求。3.380V側(cè)電流互感器的選擇380V進(jìn)線選用LYMJ1-0.5型電流互感器。額定電壓380V，大于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓1380V，額定電流30000A，大于380V側(cè)負(fù)荷電流，滿足要求。額定二次電流為5A。低壓側(cè)不需進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，綜上所述，故選擇的電流互感器滿足要求。2.電壓互感器的選擇1電壓互感器選擇的原則電壓互感器正常工作條件時，按一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷、準(zhǔn)確度等級、機(jī)械荷載條件選擇。10kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)；在高壓開關(guān)柜中，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時，一般采用三相五柱電壓互感器。210kV側(cè)電壓互感器的選擇選擇JDZJ-10型環(huán)氧樹脂澆注絕緣的戶內(nèi)電壓互感器，適于在額定頻率為50HZ、額定電壓10kV的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中，做電壓、電能測量及繼電保護(hù)用。5.6熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。熔斷器的主要元件是一種易于熔斷的熔斷體，簡稱熔體，當(dāng)通過熔體的電流達(dá)到或超過一定值時，由于熔體本身產(chǎn)生的熱量，使其溫度升高，達(dá)到金屬的熔點時，熔斷切除電源，因而完成過載電流或短路電流的保護(hù)。對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓，額定電流必須大于回路的最大工作持續(xù)電流，開斷電流必須大于或等于短路沖擊電流。在本站中，熔斷器只用于保護(hù)電壓互感器，其只需按額定電壓及斷流容量（S＝）兩項來選擇。當(dāng)短路容量較大時，可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。10kV側(cè)熔斷器的選擇選擇RN2—10型限流熔斷器，額定電壓10kV，滿足要求。三相斷流容量1000MV·A，大于10kV側(cè)短路容量32.3MV·A短路，滿足要求。最大開斷電流50kA，大于短路沖擊電流2.67kA，滿足校驗。5.7開關(guān)柜的選擇1）10kV高壓開關(guān)柜本設(shè)計10kV側(cè)采用高壓開關(guān)柜的配電裝置。選用XGN2—10型固定式開關(guān)柜，該型開關(guān)柜用于3kV、6kV、10kV三相交流50Hz系統(tǒng)中作為接受和分配電能之用，特別適用于頻繁操作的場合。開關(guān)柜符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB3906—1991《3—35kV交流金屬封閉式開關(guān)設(shè)備》及國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC298的要求，并且有“五防”閉鎖功能—防止誤分、誤合斷路器，防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)，防止帶電掛地線，防止帶地線合閘、防止誤入帶電間隔。表5-4XGN2—10型固定式開關(guān)柜的技術(shù)參數(shù)XGN2—10系統(tǒng)額定電壓10kV電壓10kV最高工作電壓11.5kV額定電流2000—3150A長期工作電流94.11A額定開斷電流40kA短路電流周期分量1.533kA額定動穩(wěn)定電流100kA短路沖擊電流最大值3.9015kA額定熱穩(wěn)定電流40kA熱穩(wěn)定1.48[（kA）2S]熱穩(wěn)定時間4S操作方式電磁式、彈簧儲能式——2）380kV低壓開關(guān)柜0.4KV低壓開關(guān)柜按正常工作條件選擇，按短路狀態(tài)校驗，一般對于接線簡單、出線回路較少的場合采用PGL2型低壓開關(guān)柜。6變電所二次回路方案選擇及繼電保護(hù)的整定6.1二次回路方案選擇二次回路電源選擇二次回路操作電源有直流電源，交流電源之分。蓄電池組供電的直流操作電源帶有腐蝕性，并且有爆炸危險；由整流裝置供電的直流操作電源安全性高，但是經(jīng)濟(jì)性差?？紤]到交流操作電源可使二次回路大大簡化，投資大大減少，且工作可靠，維護(hù)方便。這里采用交流操作電源。高壓斷路器的控制和信號回路高壓斷路器的控制回路取決于操作機(jī)構(gòu)的形式和操作電源的類別。結(jié)合上面設(shè)備的選擇和電源選擇，采用彈簧操作機(jī)構(gòu)的斷路器控制和信號回路。電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置這里根據(jù)GBJ63-1990的規(guī)范要求選用合適的電測量儀表并配用相應(yīng)絕緣監(jiān)視裝置。10KV電源進(jìn)線上：電能計量柜裝設(shè)有功電能表和無功電能表；為了解負(fù)荷電流，裝設(shè)電流表一只。變電所每段母線上：裝設(shè)電壓表測量電壓并裝設(shè)絕緣檢測裝置。電力變壓器高壓側(cè)：裝設(shè)電流表和有功電能表各一只。380V的電源進(jìn)線和變壓器低壓側(cè)：各裝一只電流表。低壓動力線路：裝設(shè)電流表一只。電測量儀表與絕緣監(jiān)視裝置在二次回路中安裝自動重合閘裝置（ARD）（機(jī)械一次重合式）、備用電源自動投入裝置（APD）。6.2繼電保護(hù)的整定1.電力變壓器的繼電保護(hù)供電系統(tǒng)對繼電保護(hù)的基本要求有：選擇性，速動性，可靠性和靈敏性。主變壓器的繼電保護(hù)裝置的接線方式采用兩相兩繼電器式接線，因為這種接線方式對不同短路的保護(hù)靈敏度一致，優(yōu)于兩項一繼電器式接線；其操作方式采用交流操作電源供電中的“去分流跳閘”操作方式，因為它的接線簡單，靈敏可靠；繼電器型號都采用GL型感應(yīng)式電流繼電器。其優(yōu)點是：繼電器數(shù)量大為減少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，可采用交流操作，運(yùn)行簡單經(jīng)濟(jì)，投資大大降低。本次設(shè)計對變壓器裝設(shè)過電流保護(hù)裝置、速斷保護(hù)裝置、過負(fù)荷保護(hù)裝置和瓦斯保護(hù)裝置；在低壓側(cè)裝設(shè)三項均帶過電流脫扣器的低壓斷路器保護(hù)來實現(xiàn)低壓側(cè)的單項短路保護(hù)。以下分別對以上保護(hù)進(jìn)行說明：1）裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，裝設(shè)在當(dāng)變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管中部。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量的瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù)的接線圖見附錄4。2）裝設(shè)帶時限過電流保護(hù)。帶時限過電流保護(hù)分為定時限過電流保護(hù)和反時限過電流保護(hù)兩種。本次設(shè)計選擇反時限過電流保護(hù)，其優(yōu)點在于繼電器數(shù)量少，而且可同時實現(xiàn)電流速斷保護(hù)，因此簡單經(jīng)濟(jì)。采用GL15型感應(yīng)式過電流繼電器，兩相兩繼電器式結(jié)線，去分流跳閘的操作方式。a)過電流保護(hù)動作電流整定(6-1)其中，可靠系數(shù),接線系數(shù),繼電器返回系數(shù),電流互感器電流比=200/5=40，因此動作電流為：因此過電流保護(hù)動作電流整定為6A。b)過電流保護(hù)動作時間的整定因本變電所為電力系統(tǒng)的終端變電所，故其過電流保護(hù)的動作時間（10倍的動作電流動作時間）可整定為最短的0.5s。c)過電流保護(hù)靈敏度系數(shù)的檢驗