10kv變電所及低壓配電系統(tǒng)的設計

目錄1引言 11.1.用戶供電系統(tǒng) 12變電所負荷計算和無功補償的計算 22.1負荷情況 22.1.1負荷記錄全廠的用電設備記錄如下表 22.2變電站的負荷計算 22.1.2負荷計算 22.3無功補償的目的和方案 32.4無功補償的計算及設備選擇 33變電所變壓器臺數和容量的選擇 53.1變壓器的選擇原則 53.2變壓器類型的選擇 53.3變壓器臺數的選擇 53.4變壓器容量的選擇 64主接線方案的擬定 74.1主接線的基本規(guī)定 74.1.1安全性 74.1.2可靠性 74.1.3靈活性 74.1.4經濟性 74.2主接線的方案與分析 74.3電氣主接線的擬定與繪圖 85短路電流的計算 115.1短路電流及其計算 115.2三相短路電流的計算 106變電所高壓進線、一次設備和低壓出線的選擇 146.1用電單位總計算負荷 146.2高壓進線的選擇與校驗 146.2.1架空線的選擇 146.2.2電纜進線的選擇 146.3變電所一次設備的選擇 146.3.1高壓斷路器的選擇 146.3.2高壓隔離開關的選擇 156.3.3高壓熔斷器的選擇 156.3.4電流互感器的選擇 156.3.5電壓互感器的選擇 166.3.6高壓開關柜的選擇 166.4低壓出線的選擇 176.4.1低壓母線橋的選擇 176.4.2低壓母線的選擇 177防雷保護與接地裝置的設計 187.1架空線路的防雷措施 187.2變配電所的防雷措施 187.3變電所公共接地裝置的設計 197.3.1接地電阻的規(guī)定 197.3.2接地裝置 197.4變配電所配電裝置的保護 208變電所二次回路方案 218.1繼電保護的選擇與整定 218.1.1繼電保護的選擇規(guī)定 218.1.2繼電保護的裝置選擇與整定 21結論 26謝辭 27參考文獻 281引言1.1用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電設備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型（10000kV·A以上）、中型（1000-10000kV·A）、小型（1000kV·A及以下）1.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進線供電電壓等級為35kV及以上，一般需要經用戶總降壓變電所和車間變電所兩級變壓。總降壓變電所將進線電壓降為6-10kV的內部高壓配電電壓，然后經高壓配電線路引至各個車間變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓進一步負荷中心”的供電方式，即35kV的進線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。中型電力用戶供電系統(tǒng)一般采用10kV的外部電源進線供電電壓，經高壓配電所和10kV用戶內部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成220/380V的低電壓供用電設備使用。高壓配電所通常與某個車間變電所合建。3.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用10kV外部電源進線電壓，通常只設有一個相稱于車間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設變電所，采用低壓220/380V直接進線。2.變電所負荷計算和無功補償的計算2.1負荷情況本廠多數車間為三班制，最大負荷運用小時，除1#、2#、3#車間部分設備屬二級負荷外，其它均屬三級負荷。低壓動力設備均為三相，額定電壓為380V。電氣照明設備為單相，額定電壓為220V。本廠的負荷記錄參見下表1-1。供電部門對功率因數的規(guī)定值：10kV供電時，。變電所位置已選定，每個車間距離變電所的距離為：1#車間：110m；2#車間：80m；3#車間：100m；4#車間：90m。表1-1車間負荷情況車間設備類別各機械組代號設備容量Pe/kVA需要系數1#動力No.11800.70.95No.2750.650.94No.3154.70.430.92No.435.20.20.5No.548.60.20.52#動力No.61820.40.9No.71560.680.88照明No.81870.490.78No.9120.360.883#動力No.101590.30.45No.111350.30.45照明No.1280.360.884#動力No.131800.30.5No.141470.30.56No.15100.360.882.2變電站的負荷計算2.2.1負荷計算按需要系數法計算各組負荷：有功功率P=KdΣpei（2.1）無功功率Q=P（2.2）視在功率S=（2.3）上述三個公式中：ΣPei：每組設備容量之和，單位為kW；Kd：需要用系數；:功率因數?？傌摵傻挠嬎悖?.有功功率Pc=K∑pΣPc.i（2.4）2.無功功率Qc=K∑qΣQc.i（2.5）3.視在功率Sc=（2.6）式中：對于干線，可取K∑p=0.85-0.95，K∑q=0.90-0.97。對于低壓母線，由用電設備計算負荷直接相加來計算時，可取K∑p=0.8-0.9，K∑q=0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取K∑p=0.9-0.95，K∑=0.93-0.97。2.3無功補償的目的和方案由于用戶的大量負荷如感應電動機、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷，使得功率因數偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數。電力系統(tǒng)規(guī)定用戶的功率因數不低于0.9，按照實際情況本次設計規(guī)定功率因數為0.92以上，因此，必須采用措施提高系統(tǒng)功率因數。目前提高功率因數的常用的辦法是裝設無功自動補償并聯電容器裝置。根據現場的實際情況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。2.4無功補償的計算及設備選擇我國《供電營業(yè)規(guī)則》規(guī)定：容量在100kV·A及以上高壓供電用戶，最大負荷時的功率因數不得低于0.9，如達不到上述規(guī)定，則必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等都是感性負荷，使得功率因數偏低，達不到上述規(guī)定，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數。當功率因數提高時，在有功功率不變的情況下，無功功率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損耗和電壓損失減少，并可選用較小容量的電力變壓器、開關設備和較小截面的電線電纜，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數對整個供電系統(tǒng)大有好處。要使功率因數提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量QN·C應為：QN·C==PC（-）(2.7)按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償容量也應相應減小，以免導致過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自動補償控制器，針對預先設定的功率因數目的值，根據負荷的變化相應投切電容器組數，使瞬時功率因數滿足規(guī)定。提高功率因數的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設備。前者重要有同步補償機和并聯電容器。動態(tài)無功功率補償設備用于急劇變動的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據負荷變化相應循環(huán)投切的電容器組數一般有4、6、8、10、12組等。用上式擬定了總的補償容量后，就可根據選定的單相并聯電容器容量qN·C來擬定電容器組數：(2.8) 在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集中運營維護，并且能對公司高壓側的無功功率進行有效補償，以滿足公司總功率因數的規(guī)定，所以在一些大中型公司中應用。(2)低壓集中補償補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓器的視在功率，從而可使主變壓器的容量選的較小，因而在實際工程中應用相稱普遍。(3)低壓分散補償補償效果最佳，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資較大，且電容器組在被補償的設備停止運用時，它也將一并被切除，因此其運用率較低。本次設計采用低壓集中補償方式。PCQCSC取自低壓母線側的計算負荷，提高至0.92===0.85QN·C=PC（-）=619.506*[tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92)]=120kvar選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯電容器，qN·C=20kvar（2.9）=120kvar/20kvar=6取n=6補償后的視在計算負荷SC==674.19kV·A==0.923.變電所變壓器臺數和容量的選擇3.1變壓器的選擇原則電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關鍵設備，其重要功能是升壓或降壓以利于電能的合理輸送、分派和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經濟性有著重要影響。所以，對的合理地選擇變壓器的類型、臺數和容量，是對接下來主接線設計的一個重要前題。選擇時必須遵照有關國家規(guī)范標準，因地制宜，結合實際情況，合理選擇，并應優(yōu)先選用技術先進、高效節(jié)能、免維護的新產品，并優(yōu)先選用技術先進的產品。3.2變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指擬定變壓器的相數、調壓方式、繞組形式、絕緣及冷卻方式、聯結組別等。，變壓器按相數分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調壓方式分，有無載調壓和有載調壓兩種。10kV配電變壓器一般采用無載調壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯結組。由于Dyn11聯結組變壓器具有低壓側單相接地短路電流大，具有助于故障切除、承受單相不平衡負荷的負載能力強和高壓側三角形接線有助于克制零序諧波電流注入電網等優(yōu)點，從而在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網中得到越來越廣泛的應用。3.3變壓器臺數的選擇變壓器的臺數一般根據負荷等級、用電容量和經濟運營等條件綜合考慮擬定?！?0kV及以下變電所設計規(guī)范GB50053－94》中規(guī)定，當符合以下條件之一時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器：⑴有大量一級或二級負荷；⑵季節(jié)性負荷變化較大；⑶集中負荷容量較大。變電所中單臺變壓器（低壓為0.4kV）的容量不宜大于1250kV·A。當用電設備容量較大、負荷集中且運營合理時，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器。當屬下列情況之一時，可設專用變壓器：一、當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質量及燈泡壽命時，可設照明專用變壓器；二、單臺單相負荷較大時，宜設單相變壓器；三、沖擊性負荷較大，嚴重影響電能質量時，可設沖擊負荷專用變壓器。四、在電源系統(tǒng)不接地或經阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系統(tǒng)（IT系統(tǒng)）的低壓電網中，照明負荷應設專用變壓器。由于本單位的用電設備負荷有二級負荷和三級負荷。根據設計規(guī)范GB50053－94的規(guī)定，宜裝設兩臺變壓器，選擇臺數為兩臺。3.4變壓器容量的選擇變壓器的容量SN·T一方面應保證在計算負荷SC下變壓器能長期可靠運營。對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量的變壓器，每臺容量應同時滿足以下兩個條件：滿足總計算負荷70%的需要，即SN·T≈0.7SC；（3.1）（3.2）條件①是考慮到兩臺變壓器運營時，每臺變壓器各承受總計算負荷的50%，負載率約為0.7，此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計算負荷時，只過載40%，可繼續(xù)運營一段時間。在此時間內，完全有也許調整生產，可切除三級負荷。條件②是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二級負荷的供電。根據無功補償后的計算負荷，SC=674.19kV·A即SN·T≥0.7*674.19=471.933kV·A取變壓器容量為500kV·A因此，選擇S9-500/10Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調壓、雙繞組變壓器。表3.1主變壓器的選擇額定容量SN/kV·A聯結組別空載損耗△PO/kW短路損耗△PK/kW空載電流IO%阻抗電壓UK%500Dyn111.034.95344.主接線方案的擬定4.1主接線的基本規(guī)定主接線是指由各種開關電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯電容器等電氣設備按一定順序連接的接受和分派電能的電路。它是電氣設備選擇及擬定配電裝置安裝方式的依據，也是運營人員進行各種倒閘操作和事故解決的重要依據。概括地說，對一次接線的基本規(guī)定涉及安全、可靠、靈活和經濟四個方面。4.1.1安全性安全涉及設備安全及人身安全。一次接線應符合國家標準有關技術規(guī)范的規(guī)定，對的選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各種安全技術措施。4.1.2可靠性不僅和一次接線的形式有關，還和電氣設備的技術性能、運營管理的自動化限度因素有關。4.1.3靈活性用最少的切換來適應各種不同的運營方式，適應負荷發(fā)展。4.1.4經濟性在滿足上述技術規(guī)定的前提下，主接線方案應力求接線簡化、投資省、占地少、運營費用低。采用的設備少，且應選用技術先進、經濟合用的節(jié)能產品。總之，變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內附屬設備，從而達成減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并能可靠安全的運營，避免不必要的定期檢修，達成減少投資的目的。4.2主接線的方案與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。1．單母線接線這種接線的優(yōu)點是接線簡樸清楚、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置；缺陷：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障檢修，均需要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關分段，但當一段母線故障時，所有回路仍需短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才干恢復非故障段的供電。合用范圍：適應于容量較小、對供電可靠性規(guī)定不高的場合，出線回路少的小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。圖4.1單母線不分段主接線2．單母線分段主接線當出線回路數增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，成為單母線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時，分段斷路器可接通也可斷開運營。兩路電源進線一用一備時，分段斷路器接同運營，此時，任一段母線出現故障，分段斷路器與故障段進線斷路器都會在繼電保護裝置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當兩路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運營，此時若任一電源出現故障，電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給所有出線或重要負荷繼續(xù)供電。圖4.2單母線分段主接線單母線分段接線保存了單母線接線的優(yōu)點，又在一定限度上克服了它的缺陷，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一級負荷的供電等。4.3電氣主接線的擬定與繪圖電源進線為兩路，變壓器臺數為兩臺。二次側采用單母線分段接線。兩路外供電源容量相同且可供所有負荷，采用一用一備運營方式，故變壓器一次側采用單母線接線，而二次側采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設立電能計量柜，且設立在電源進線主開關之后。變電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當工作電源停電且備用電源電壓正常時，先斷開工作電源進線斷路器，然后接通備用電源進線斷路器，由備用電源供所有負荷。備用電源的投入方式采用備用電源自動投入裝置APD。下表為該變電所的各用電車間負荷計算結果，如表4-3所示表4-3車間負荷計算表編號名稱類別各機械組代號設備容量Pe/kW需要系數KdcosTan計算負荷P30/kWQ30/kvarS30/kVAI30/A1機加工動力No.11800.70.950.3312641.6132.6201.5No.2750.650.940.3648.817.651.978.8No.3154.70.430.920.4366.528.672.3109.9No.435.20.20.51.737.012.214.021.31車間No.548.60.20.51.739.716.819.429.5小計-493.5258116.6290.3441.12鑄造車間動力No.61820.40.90.4872.834.980.9122.9No.71560.680.880.5410657.3120.5183.0No.81870.490.780.8091.673.3117.5178.5照明No.9120.360.880.544.32.34.97.5小計-537274.7167.8321.9489.13鉚焊車間動力No.101590.30.452.047.795.4106161.1No.111350.30.452.040.58190136.7照明No.1280.360.880.542.91.63.35.0小計-30291.1178199.3302.84電修車間動力No.131800.30.51.735493.4108164.1No.141470.30.561.4844.165.278.8119.7照明No.15100.360.880.543.61.94.16.2小計-337101.7160.5190.9290總計(380V側)所有線路1669.5725.5622.91004.31525.8取，653591.8881.31339因此最終方案是高壓側采用單母線，低壓側單母線分段，同時旁路加上與其他的變電所相連的聯絡線。根據各個車間的負荷情況用電氣CAD對其繪制主接線電路圖，如圖4-4所示。圖4-4某車間變電所主接線電路圖5.短路電流的計算5.1短路電流及其計算供電系統(tǒng)應當正常的不間斷地可靠供電，以保證生產和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運營經常由于發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或互相接觸并產生超過規(guī)定值的大電流。導致短路的重要因素是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電壓擊穿等。短路電流數值通常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定。短路電流在線路上產生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害，從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運營。計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用品體單位的值，而是用其相對值表達，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是：某量的標幺值=（5.1）所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表達的物理量是沒有單位的。供電系統(tǒng)中的元件涉及電源、輸電線路、變壓器、電抗器和用戶電力線路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐個地求出這些元件的電抗標幺值。5.2三相短流計算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電所供電，出口處的短路容量為250MV·A。圖5.1短路電流計算圖求10kV母線上K-1點短路和380V低壓母線上K-2點短路電流和短路容量。電源側短路容量定為Sk=250MV·A⑴．擬定基準值：取Sd=100MV·AUc1=10.5kVId1==100MV·A/（*10.5kV）=5.50kAZd==(10.5kV)2/100MV·A=1.10?⑵．計算：電力系統(tǒng)X1*=Sd/Sk=100MV·A/250MV·A=0.4架空線路X2*=X0LSd/Uc2=0.35Ω/km*3km*=0.95電力變壓器X3*=Uk%Sd/100SNT==8⑶．求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：總電抗標幺值X*∑(k-1)=X1*+X2*=0.4+0.95=1.35三相短路電流周期分量有效值Ik-1(3)=Id1/X*∑(k-1)=5.50kA/1.35=4.07kA其他三相短路電流Ik-1”(3)=I∞k-1(3)=Ik-1(3)=4.07kAish(3)=2.55*4.07kA=10.38kAIsh(3)=1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Sk-1(3)=Sd/X*∑(k-1)=100MV·A/1.35=74.1MV·A·⑷．求K-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺變壓器并列運營：總電抗標幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*//X4*=0.4+0.95+=5.35三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側低壓母線發(fā)生三相短路時，R∑<<X∑，可取ksh=1.6，因此：Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=26.98kAish(3)=2.26*26.98kA=60.97kAIsh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/5.35=18.69MV·A兩臺變壓器分列運營：①總電抗標幺值X*∑(k-2)=X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35②三相短路電流周期分量有效值Ik-2(3)=Id2/X*∑(k-2)=144.34kA/9.35=15.44kA③其他三相短路電流Ik-2”(3)=I∞k-2(3)=Ik-2(3)=15.44kAish(3)=2.26*15.44kA=34.89kAIsh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA④三相短路容量Sk-2(3)=Sd/X*∑(k-2)=100MV·A/9.35=10.7MV·A表5.1三相短路電流計算結果短路計算點總電抗標幺值三相短路電流/kA三相短路容量/MV·AX*∑Ik(3)I”(3)I∞(3)ish(3)Ish(3)Sk(3)k-11.354.074.074.0710.386.1574.1k-2變壓器并列運營5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69變壓器分列運營9.3515.4415.4415.4434.8920.2310.76.變電所高壓進線、一次設備和低壓出線的選擇6.1用電單位總計算負荷對于本單位而言，變電所變壓器高壓側的計算負荷即是全廠及家屬住宅區(qū)的總計算負荷，因此，不需要采用需要系數逐級計算法和全廠需要系數法進行計算。P=Pc+△PT=619.506+10.03=629.91kWQ=Qc+△QT=285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kV·AI=40.72A6.2高壓進線的選擇與校驗高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結構是架空線和電纜。架空線的重要優(yōu)點是：設備簡樸，造價低；有故障易于檢修和維護；運用空氣絕緣，建造比較容易。電力電纜的建設費用高于架空線路，具有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性高等特點。對于高壓開關柜，從柜下進線時一般需通過電纜引入，因此，采用架空線長距離傳輸，再由電纜線引入的接線方式。對給變壓器供電的高壓進線以及變電所用電電源線路，因短路容量較大而負荷電流較小，一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導體截面，然后再校驗發(fā)熱條件。6.3變電所一次設備的選擇表6.1重要電氣設備表序號設備名稱型號和規(guī)格110kV真空斷路器VS1—12/630—16型斷路器2隔離開關GN19—10C/400型隔離開關3電流互感器LZZJ—10Q200/50.5/10P20LZZJ—10Q200/50.2/0.2LZZJ—10Q100/50.5/10P204電壓互感器JDZ10—10B10/0.10.2/0.2JDZ10—10B10/0.11.0/90V·A5熔斷器XRNP3—10型熔斷器6避雷器HY5WZ-12.7/45710kV開關柜KYN28A—12型高壓固定式開關柜6.3.1高壓斷路器的選擇高壓斷路器除在正常情況下通斷電路外，重要是在發(fā)生故障時，自動而快速的將故障切除，以保證設備的安全運營。常用的高壓斷路器有油斷路器、六氟化硫斷路器和真空斷路器。6.3.2高壓隔離開關的選擇（1）高壓隔離開關的作用：高壓隔離開關是在無載情況下斷開或接通高壓線路的輸電設備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設備與帶電的高壓線路進行電氣隔離的設備。（2）形式結構：高壓隔離開關一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、靜觸頭、傳動機構等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構，單相或三相操動。高壓隔離開關主刀閘與接地刀閘間一般都設有機械連鎖裝置，保證兩者之間操作順序對的。各類高壓隔離開關、接地開關根據不同的安裝場合有各種不同的安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，海拔高度大于1000米為高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+400C，戶內產品環(huán)境溫度不低于-100C，戶外產品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內產品空氣相對濕度在+250C時其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些產品規(guī)定空氣相對濕度不大于85%）；戶外產品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內產品周邊空氣不受腐蝕性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經常性的劇烈震動。戶外產品的使用環(huán)境為普通型，用于Ⅰ級污穢區(qū)，防污型用于Ⅱ級（中污型）、Ⅲ級（重污型）污穢區(qū)。6.3.3高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件,由熔件與熔管組成。當過載或短路時，熔件熔斷，達成切斷故障保護設備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔件時，除保證在正常工作條件下（涉及設備的起動）熔件不熔斷外，還應當符合保護選擇性的規(guī)定。6.3.4電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結構特點是：一次繞組匝數少（有的只有一匝，運用一次導體穿過其鐵心），導體相稱粗；而二次繞組匝數很多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯接入一次電路；而將二次繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器在使用中要注意以下幾點：①電流互感器在工作時其二次側不得開路，二次側不允許串接熔斷器和開關；②電流互感器二次側有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備的安全。電流互感器的選擇條件：（1）額定電壓大于或等于電網電壓：（2）原邊額定電壓大于或等于長時最大工作電流:（3）二次側總容量應不小于該精度等級所規(guī)定的額定容量:（4）校驗：內部動穩(wěn)定按：:電流互感器額定一次電流；：動穩(wěn)定倍數外部動穩(wěn)定按:6.3.5電壓互感器的選擇電壓互感器一次側是并接在主接線高壓側，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈串聯，一次側匝數很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二次線圈匝數少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運營時，電壓互感器接近于空載運營。二次繞組的額定電壓一般為100V。電壓互感器的類型及接線按相數分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線圈數來分有雙線圈和三線圈；實際中廣泛應用三相三線五柱式（Y－Y）.電壓互感器在使用中要注意以下幾點：①一次、二次側必須加熔斷器保護，二次側不能短路，防止發(fā)生短路燒毀互感器或影響一次電路正常運營；②電壓互感器二次側有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一次側的高電壓竄入二次側，危及人身和設備的安全；③二次側并接的電壓線圈不能太多，避免超過電壓互感器的額定容量，引起互感器繞組發(fā)熱，并減少互感器的準確度。6.3.6高壓開關柜的選擇開關柜是金屬封閉開關設備的俗稱，是按一定的電路方案將有關電氣設備組裝在一個封閉的金屬外殼內的成套配電設備。金屬封閉開摜設備分為三種類型：鎧裝式，即各室間用金屬板隔離且接地，如KYN型和KGN型；間隔式，即各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN型；箱式，即具有金屬外殼，但間隔數目少于鎧裝式或間隔式，如XGN型。從中壓斷路器的置放方式來看，分為：落地式，即斷路器手車自身落地推入柜內；中置式，即手車裝于開關柜中部。根據一次主接線形式和所選設備來看，10kV高壓開關柜選用KYN28A—12型高壓中置式開關柜。進線柜中配真空斷路器額定電流為630A、額定開斷電流為40kA。計量柜中配隔離開關，并與進線柜中的真空斷路器連鎖，計量用電流、電壓互感器，電壓互感器用熔斷器保護。壓變、避雷器柜中配電壓互感器測量過電壓，并用熔斷器保護，尚有避雷器。出線柜配真空斷路器和保護用電流互感器，配接地開關。各柜均以帶電顯示器顯示計量讀數。6.4低壓出線的選擇低壓出線涉及連接變壓器和低壓母線的低壓母線橋和低壓母線，選擇時必須使其載流量大于計算電流。按發(fā)熱條件選擇電纜截面，低壓母線側無功補償后的計算負荷Pc=619.506kwQc=385.966-120=265.966kvarSc=674.19kV·AIc=1024.33A6.4.1低壓母線橋的選擇根據計算電流，選擇截面為630mm2的0.6/1kV級聚氯乙烯絕緣銅芯VV型電力電纜，在直埋敷設時的載流量為1113A，均大于1024.33A。6.4.2低壓母線的選擇根據計算電流，選擇TMY-80*6的單片低壓銅母線，在25℃、30℃、35℃、40℃的載流量為1480A、1390A、1300A、1200A，均大于1024.33A。7.變配電所的防雷保護措施7.1架空線路的防雷措施（1）架設接閃線這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66kv及以上的架空線路上才全線架設。35kv的架空線路上，一般只進出變配電所的一段線路上裝設。而10kv及以下的架空線路上一般不裝設。（2）提高線路自身的絕緣水平在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級電壓的絕緣子，以提高線路的防雷水平。這是10kv及以下架空線路防雷的基本措施之一。（3）運用三角形排列的頂線兼做防雷保護線對于中性點不接地系統(tǒng)的3—10kv架空線路，可在其三角形排列的頂線絕緣子上裝設保護間隙。在出現雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下邊兩根導線。由于線路為中性點不接地系統(tǒng)，一般也不會引起線路斷路器的跳閘。（4）裝設自動重合閘裝置線路上因雷擊放電導致線路電弧短路時，會引起線路斷路器跳閘，但斷路器跳閘后電弧會自行熄滅。假如線路上裝設一次自動重合閘，使斷路器經0.5s自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有多大影響。（5）個別絕緣薄弱地點加裝避雷器對架空線路中個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。7.2變配電所的防雷措施（1）裝設接閃桿室外配電裝置應裝設接閃桿（避雷針）來保護直擊雷。假如變配電所在附近更高的建筑物上防雷措施的保護范圍之內或變配電所自身為車間內型，，則可不必再考慮直擊雷的保護。獨立接閃桿宜設獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻RE≤10Ω。當裝設獨立接地裝置有困難時，可將接地裝置與變配電所的主接線網連接，但接閃桿與主接地網的地下連接點至35kv及以下設備與主接地網的地下連接點之間，沿接地線的長度不得小于15m。獨立接閃桿及其引下線與變配電裝置在空氣中的水平間距不得小于5m。獨立接閃桿的接地裝置與變配電所主接地網分開時，則它們在地中的水平間距不得小于3m。這些規(guī)定都是為了防止雷電過電壓對變配電裝置進行反擊閃絡。（2）裝設接閃線處在峽谷地區(qū)的變配電所，可運用接閃線（避雷線）來保護直擊雷。在35kv及以上的變配電所架空進線上，架設1—2km的接閃線，以消除一段進線上的雷擊閃絡，避免其引起的雷電侵入波對變配電所電氣裝置的危害。（3）裝設避雷器用來防止雷電侵入波對變配電所電氣裝置特別是對主變壓器的危害。變配電所對高壓側雷電侵入波侵入保護的接線圖如圖7-1所示。1）高壓架空線路的終端桿裝設閥式避雷器（FV）或排氣式避雷器（FE）。假如進線是帶有一段引入電纜的架空線路，則架空線路終端裝設的避雷器接地線應與電纜頭處的金屬外皮相連接并且一同接地。2）每組高壓母線上應裝設閥式避雷器（FV）或金屬氧化物避雷器（FMO）。所有避雷器應以最短的接地線與主接地網連接。閥式避雷器與主變壓器及其他保護設備的電氣距離應盡量縮短，其最大電氣距離見附表25【7】。3）3—10kv配電變壓器低壓側中性點不接地時，如IT系統(tǒng)，應在中性點裝設擊穿熔斷器。35kv/0.4kv的高壓側均應裝設閥式避雷器。變壓器兩側的避雷器應與變壓器中性點及其金屬外殼一同接地。圖7-1變配電所對高壓側雷電波侵入的防護接線圖7.3變電所公共接地裝置的設計7.3.1接地電阻的規(guī)定此變電所的公共接地裝置的接地電阻應滿足以下條件：RE≤4Ω所以，RE≤120V/IE＝120V/27A＝4.4Ω，式中IE＝10（80+35×25）/350＝27A，因此，該公共接地裝置接地電阻RE≤4Ω。7.3.2接地裝置供電系統(tǒng)中電氣設備的接地，可分為三大類。即IT類；TN類；TT類。而TN類又可分為三個系統(tǒng)，即TN-S;TN-C;TN-C-S系統(tǒng)。供電系統(tǒng)采用的電壓一般在110KV以下是中性點不接地系統(tǒng)，但在380/220V，則一般是中性點接地系統(tǒng)，是為了滿足220V單相用電設備工作電壓的規(guī)定，也為了防止變壓器一次、二次繞組絕緣損壞，致使高壓呈現于低壓的危險。此外，低壓用電設備的外殼及外露可導電部分也實行接地。采用人工接地線，接地線的截面大小一般不超過鋼100mm2;鋁35mm2；銅25mm2。用長2.5m、Φ50mm的鋼管16根，沿變電所三面均勻布置（變電所前面布置兩排），管距5m，垂直打入地下，管頂離地面0.6m。管間用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼焊接相連。變電所的變壓器室有兩條接地干線、高低壓配電室各有一條接地干線與室外公共接地裝置焊接相連，接地干線均采用25mm×4mm的鍍鋅扁鋼?？偟拇怪苯拥伢w電阻為：＝40Ω/（16×0.65）＝3.85Ω(1.16)式中，n為多根垂直接地體數目，η運用系數，有接地體數目、材料結構決定。查表0.65滿足RE≤4Ω的接地電阻規(guī)定。7.4變配電所配電裝置的保護對于此10kV變配電所的每段母線上和每路架空進出線上都應裝設避雷器。架空進線采用雙回路塔桿,有同時遭到雷擊的也許,在擬定避雷器與主變壓器的最大電氣距離時,應按一路考慮,并且在雷雨季節(jié)中應避免將其中的一路斷開。綜上所述,只要對的合理的選擇變配電所的防雷保護措施及接地保護方式,保證電力系統(tǒng)的長期安全穩(wěn)定運營,我們就能盡也許減小和防止雷電的危害。8.變電所二次回路方案8.1繼電保護的選擇與整定8.1.1繼電保護的選擇規(guī)定表7.1繼電保護裝置選擇的一般規(guī)定序號一次系統(tǒng)情況繼電保護裝置選擇規(guī)定16-10kV高壓線路高壓斷路器采用手動或彈簧操作機構相間短路保護采用去分流跳閘的反時限過電流保護，兩相兩繼電器式接地，繼電器自身兼具有電流速斷保護2高壓斷路器采用電磁操動機構或彈簧操作機采用定期限或反時限過電流保護，兩相兩繼電器式接地，當動作時限大于0.5-0.7s時，加電流速斷保護3在電纜線路較多時單相接地保護46-10/0.4kV電力變壓器高壓斷路器采用手動或彈簧操動機構相間短路保護同序號15高壓斷路器采用電磁操動機構或彈簧操動機構同序號26低壓側為含中性線的三相系統(tǒng)高壓側開關為斷路器低壓側單相短路保護變壓器低壓側中性線上裝零序電流保護7高壓側過電流保護改用兩相三繼電器式接線8高壓側開關不限低壓側裝三相帶過電流脫扣器的低壓斷路器9低壓側三相裝熔斷器保護10高壓側開關為斷路器過負荷保護11高壓側開關為斷路器氣體繼電器保護（瓦斯保護）8.1.2繼電保護的裝置選擇與整定輸出信號輸入信號繼電保護的種類很多，但是就一般情況來說，它是由測量部分、邏輯部分、執(zhí)行部分組成的，其原理圖如下：定值調整輸出信號輸入信號執(zhí)行部分測量部分邏輯部分執(zhí)行部分測量部分邏輯部分圖7.2繼電保護裝置的原理框圖測量部分從被保護對象輸入有關信號，再與給定的整定值相比較，決定保護是否動作。根據測量部分各輸出量的大小、性質、出現的順序或它們的組合，使保護裝置按一定的邏輯關系工作，最后擬定保護應有的動作行為。由執(zhí)行部分立即或延時發(fā)出報警信號或跳閘信號。1、過電流保護當流過被保護元件中的電流超過預先整定的某個數值時就使斷路器跳閘或給出報警信號的裝置稱為過電流保護裝置，它有定期限和反時限兩種。反時限：接線簡樸、經濟，廣泛應用于10kV以下的中小型工廠供電系統(tǒng)，可同時實現電流速斷保護，但動作時間較麻煩，誤差較大。定期限：接線復雜，動作時間簡樸，應用于35kV以上的供電系統(tǒng)。過電流保護裝置的整定計算：過電流保護裝置動作電流計算一般涉及動作電流的計算，動作時限的整定和靈敏度的校檢。（1）過電流保護裝置動作電流整定=1.2*300/0.95=378.9A（7.1）式中——可靠系數，取1.2～1.3；——返回系數，取0.85～0.95；——變壓器也許出現的最大負荷電流；（2）過電流保護的靈敏系數的校驗規(guī)程規(guī)定中性點不接地系統(tǒng)在最小運營方式時，保護區(qū)末斷發(fā)生兩相短路時，可考慮系數不應小于1.25～1.5，即:2、電流速斷保護過電流保護裝置為了保證有選擇性,其整定期限必須逐級增長△t秒，越靠近電源，短路電流越大，而保護裝置動作時限也越長，這對設備安全運營非常不利，為填補此缺陷，可以采用瞬時動作的電流速斷保護配合使用。電流速斷保護的優(yōu)點是動作迅速，能縮短故障切除時間，其缺陷是存在死區(qū)，不能保護整個線段，其保護范圍可由本線段短路電流分布曲線擬定。電流速斷保護不能單獨使用，必須與過電流保護配合。速斷保護的動作電流應按本線路末端在最大運營方式下發(fā)生短路的短路電流來整定。（7.3）速斷保護繼電器動作電流為：（7.4）式中——可靠系數，DL型繼電器取1.2～1.3，GL型繼電器取1.5～1.6。速斷保護的靈敏度是在系統(tǒng)最小運營方式下保護安裝處兩相短路電流與其動作電流之比，即（7.5）電流速斷保護就是一種瞬時動作的過電流保護，也稱瞬時電流速斷保護。對于采用DL系列電流繼電器的速斷保護來說，就相稱于定期限過電流保護中抽去時間繼電器，即在起動用的電流繼電器之后，直接接信號繼電器和中間繼電器，最后由中間繼電器觸頭接通斷路器的跳閘回路。由于保證斷路器動作選擇性而引入可靠系數后，速斷保護動作電流大于被保護范圍末端的最大短路電流，使保護裝置不能保護全段線路而有一段死區(qū)，因而速斷保護不能做主保護，必需和過電流保護裝置配合使用，作為輔助保護是比較經濟合理的。3、單相接地保護單相接地保護有零序電壓保護和零序電流保護兩種。4電力變壓器的繼電保護變壓器的故障一般分為內部故障和外部故障，內部故障重要有繞組的相間短路、繞組匝間短路和中性點直接接地側的單相接地短路。外部故障有引出線上絕緣套管的故障，也許導致引出線的相間短路或單相接地短路。變壓器的不正常工作狀態(tài)有：由于外部短路和過負荷而引起的過電流，油面的過度減少和溫度升高等。根據變壓器的故障種類及不正常運營狀態(tài)，變壓器一般應裝設下列保護裝置：⑴電流速斷保護或差動保護;⑵過電流保護;⑶中性點直接接地側的單相接地保護;⑷過負荷保護;⑸瓦斯保護;⑹溫度信號①過電流保護與電流速斷保護變壓器的過電流保護的組成、原理與線路過電流保護的組成、原理完全相同，其動作電流整定計算公式與線路過電流保護基本相同，公式（7.6）中的Il.max為（1.5—3）I1N.T（I1N.T為變壓器的額定一次電流）。其動作時間亦按“階梯原則”整定，與線路過電流保護完全相同。但是對6-10KV降壓變電所，其動作時間可整定為最小值0.5S。變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器低壓側母線在系統(tǒng)最小運營方式下發(fā)生兩相短路的高壓側穿越電流值來檢查，規(guī)定SP>1.5。按規(guī)定，假如變壓器過電流保護的動作時間大于0.5S，應裝設電流速斷保護。變壓器的電流速斷保護，其組成、原理和線路的電流速斷保護完全相同。變壓器電流速斷保護動作電流的整定計算公式也與線路電流速斷保護基本相同，公式（7.7）式中的為低壓母線的三相短路電流周期分量有效值換算到高壓側的穿越電流值，即變壓器電流速斷保護的速斷電流按躲過低壓母線三相短路來整定。變壓器電流速斷保護的靈敏度，按保護裝置裝設處（高壓側）在系統(tǒng)最小運營方式下發(fā)生兩相短路的短路電流來檢查，規(guī)定SP>1.5。②變壓器低壓側的單相接地保護對于6-10kV降壓變壓器，其低壓繞組的中性點直接接地，變壓器低壓側的單相短路電流并不能完全反映到