机械厂降压变电所的电气设计论文

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1、前 言毕业设计是教学过程中的一个重要环节，通过课程设计可以巩固本课程理论知识，掌握供配电设计的基本方法，通过解决各种实际问题，培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力，同时对电力工业的有关政策、方针、技术规程有一定的了解，在计算、绘图、设计说明书等方面得到训练，为今后的工作奠定基础。工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂

2、里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能

3、源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：（1） 安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2） 可靠 应满足电能用户对供电可靠性的要求。（3） 优质 应满足电能用户对电压和频率等质量的要求（4） 经济 供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局又要考虑细节。本设计中从模拟的红旗机械厂出发，结合实际，统筹兼顾的进行了整个工厂变电所的设计。本设计可分为九部分：负荷

4、计算和无功功率计算及补偿；变电所位置和形式的选择；变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择；短路电流的计算；变电所一次设备的选择与校验；变电所高、低压线路的选择；变电所二次回路方案选择及继电保护的整定；防雷和接地装置的确定；设计总结与心得体会以及附参考文献。由于学生知识掌握的深度和广度有限，本设计尚有不完善的地方，敬请老师、同学批评指正！目 录前言1目录2第一章 负荷计算和无功补偿3第二章 变电所主接线方案的设计12第三章 变电所位置和形式选择15第四章 短路电流的计算16第五章 变电所一、二次设备的选择与校验18第六章 变电所进出线的选择与检验20第七章 变电所二次回路方案的选择及继电保护

5、的整定21第八章 防雷保护和接地装置的设计25附录及参考文献第一章 负荷计算和无功补偿1.1 电力负荷计算一、负荷计算目的和意义及计算方法 电力负荷是工厂供电设计中非常重要的一环，它是今后合理选择导线、电缆截面和电器设备型号规格的理论依据。 负荷计算有多种计算方法，本次设计采用设计院常采用的设计方法需要系数法进行负荷计算。二、各车间计算负荷1、机修车间的电力负荷计算 (1)、冷加工机床 查表的得 =0.25 =0.5 =1.73=0.25800=200kw (2)、通风机 查表的得 =0.8 =0.8 =0.75 （3）、电焊机 查表的得 =0.35 =0.35 =0.75 （4)、吊车 查表

6、的得 =0.15 =0.5 =1.73 （5）、实验设备 查表的得 =0.5 0.5 =1.73 （6)、照明 =6.2kw =4 kw（7）、机修车间的总计算负荷，P=KP(i) = 0.95（200486.816.9712.56.2）4 = 266.456kw+4=270.456kwQ= KQ(i) = 0.95（346+36+18.25+12.06+21.625）=412.238kvar S= =493.04kvAI = =749.98A2、 机加工车间的计算负荷（1）、冷加工 查表2 取Kd=0.25 cos=0.5 tan=1.73 P=Kd P=0.25200=50kw Q= P

7、tan=501.73=86.5kvar（2）、通风机 查表 取Kd=0.8 cos=0.8 tan=0.75P=Kd P=0.860=48kw Q= Ptan=480.75=36kvar（3）、电焊机 查表 取Kd=0.35 cos=0.35 tan=2.68P=Kd P=0.352330.35=6.81kw Q= P tan=6.812.68=18.26kvar（4）、行车 查表 取Kd=0.15 cos=0.5 tan=1.73P= 2PKd=0.2480.15=5.58kw Q= Ptan=5.581.73=9.65kvar（5）、电焊设备 查表 取Kd=0.35 cos=0.35 ta

8、n=2.68P= ScosKd=1.250.350.35=12.35kw Q= Ptan=12.352.68=33.09kvar (6)、照明 P= P=6.2kw (7)、综合负荷 P= P=5kw (8)、机械加工的总计算负荷P=KP(i) = 0.95（50486.815.5812.356.25） = 127.243kwQ= KQ(i) = 0.95（86.5+36+18.26+9.65+33.9）=174.325kvar S= =215.824kvAI = =328.30A3、铸造车间计算负荷 动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.7 tan=1.02 P=Kd P=0.3300=

9、90kwQ= Ptan=901.02=91.8kvar照明 P= P=6kw 铸造车间的总计算负荷 P= P+ P=906=96 kw Q=91.8 kvar S= = =132.83kvA I = =202.05A4、锻压车间 动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.65 tan=1.17 P=Kd P=0.3350=105kwQ= Ptan=1051.17=122.85kvar照明 P= P=8kw 锻压车间的总计算负荷 P= P+ P=1058=113 kw Q=122.85 kvar S= = =166.92kvA I = =253.90A5、金工车间动力 查表得 取Kd=0.2 c

10、os=0.65 tan=1.17 P=Kd P=0.2400=80kw Q= Ptan=93.6kvar照明 P= P=10kw 金工车间的总计算负荷 P= P+ P=8010=90 kw Q=93.6 kvar S= = =129.85kvA I = =197.52A6、工具车间动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.6 tan=1.33 P=Kd P=0.3360=108kw Q= Ptan=1081.33=143.64kvar照明 P= P=7kw 工具车间的总计算负荷 P= P+ P=1087=115kw Q=143.64 kvar S= = =184kvA I = =279.90A

11、7、电镀车间动力 查表得 取Kd=0.5 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.5250=125kw Q= Ptan=93.75kvar照明 P= P=5kw 电镀车间的总计算负荷 P= P+ P=1255=130kw Q=93.75 kvarS= = =160.28kvA I = =243.81A8、热处理车间动力 查表得 取Kd=0.6 cos=0.7 tan=0.75 P=Kd P=0.6150=90kw Q= Ptan=900.75=67.5kvar照明 P= P=5kw 热处理车间的总计算负荷 P= P+ P=905=95kw Q=67.5 kvarS= = =116.

12、54kvA I = =177.27A9、装配车间动力 查表得 取Kd=0.3 cos=0.65 tan=1.02 P=Kd P=0.3180=54kw Q= Ptan=55.08kvar照明 P= P=6kw 装配车间的总计算负荷 P= P+ P=546=60kw Q=55.08 kvarS= = =81.45kvA I = =123.89A10、锅炉房动力 查表得 取Kd=0.7 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.750=35kwQ= Ptan =350.75=26.25kvar照明 P= P=1kw 锅炉房的总计算负荷 P= P+ P=351=36kw Q=26.25 k

13、varS= = =44.55kvA I = =67.77A11、仓库动力 查表得 取Kd=0.4 cos=0.8 tan=0.75 P=Kd P=0.420=8kw Q= Ptan=80.75=6kvar照明 P= P=1kw 仓库的总计算负荷 P= P+ P=81=9kw Q=6 kvarS= = =10.82kvA I = =16.45A12、生活区总计算负荷 P= P=350kw 三、求低压侧总计算负荷1、 取混合系数 K =0.9 2、 低压侧计算负荷P低=KP = 0.95（200486.816.9712.56.2）4 = 266.456kw+4=270.456kwQ低= KQ =

14、0.95（346+36+18.25+12.06+21.625） =412.238kvar 3、低压侧总容量：S低= = =1776kvAI低= =2701.55A3、 求低压侧平均功率因数cos根据设计书得本厂为：三班工作制。 =0.8 =0.88cos=0.72功率因数cos0.95， 因此必须采用无功补偿。1.2 无功补偿及全厂负荷计算1、求补偿容量QQ=q P=0.6351342.53=852.51 kvar2、确定电容器型号、规格补偿方式有三种1）低压集中补偿 2）高压集中补偿 3）高低压分散补偿本次采用低压集中补偿方式，进行无功补偿。查设计手册选用BWF0.4-75-1/33、电容器

15、的数量n=11.3668 取12个。4、实际补偿容量Q实=1275=900 kvar5、求出补偿后低压侧总计算负荷 P低= P低=1342.53kwQ低= Q低Q实=1162.67900=262.67 kvar S低= =1367.98 kvA6、变压器台数和容量的确定根据原始资料提供本厂有级负荷存在，故变压器应选两台。容量确定.根据原始资料提供条件，部存在今后负荷发展。故变压器的容量按补偿后低压侧总容量S低来确定。由S低=1367.98 kvA 初选S9-1000/10型号的变压器2台，S变=1000 kvA（1）任一台单独运行时，必须满足全部用电负荷60%70%的要求S低70%=1367.

16、980.7=957.586 kvA1000 kvA，满足（2）应满足全部、级负荷用电要求铸造车间：S低=132.83 kvA，电镀车间：S低=160.28 kvA锅炉房： ：S低=44.55 kvA级负荷 S总=132.83+160.28+44.55=337.66 kvA1000 kvA 满足故S9-1000/10 满足工厂要求。7、求出变压器损耗（1） 变压器的有功损耗P P=0.015S低=0.0151776=26.64kw（2） 变压器的无功损耗Q Q=0.06S低=0.061776=106.65 kvar8、 求出高压母线上的计算负荷 = P=1342.53+26.64=1369.17

17、kw= Q=262.67+106.56=369.23 kvar=1418.08 kvA= =81.88 A9、求出电力线路的损耗 由题知，LGJ-150 =0.211) 有功损耗： P=3 I高R=381.88（0.218）=33.78985kw2）无功损耗： Q=3 I高R=381.880.3588=56.70364 kvar10、 全厂总计算负荷 = P=1369.17+33.78985=1402.96kw=Q=369.23+57.60364=426.83 kvar= = =1466.45 kvA= =84.66A第二章 变电所主接线方案的设计变电所的主结线又称为主电路，指的是变电所中各种

18、开关设备、变压器、母线、电流互感器等主要电气设备，按一定顺序用导线连接而成的，用以接受和分配电能的电路它对电气设备选择、配电装置布置等均有较大影响，是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据2.1 主结线的选择原则1当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。2当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线3当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。4为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。5接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。6610KV

19、固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。7采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。8由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。9变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。10当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触2.2 主结线方案确定单母线接线：优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，

20、便于扩建和采用成套配电装置缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障段的供电。适用范围：一般只适用于一台发电机或一台主变压器单母线分段接线：优点：1 用断路器把母线分段后，对重要的用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电2 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电缺点：1 当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电2 当出线为双回路时，常使架空线出现交

21、叉跨越。3 扩建时需向两个方向均衡扩建适用范围：1 610KV 配电装置出线回路数为6回及以上2 3563KV 配电装置出线回路数为48回3 110220KV 配电装置出线回路为34回双母线接线优点：1 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致使供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电；检修任一回路的母线隔离开关，只停该回路。2 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。3 扩建方便。像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可

22、以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那样导致出线交叉跨越。4 便于试验。当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。缺点：1 增加一组母线，每回路就需要增加一组母线隔离开关。2 当母线故障或检修时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作。为了避免隔离开关误操作，需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：（1）610KV配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时（2）3563KV配电装置，当出线回路数超过8回时，或连接的电源较多，负荷较大时（3）110220KV配电装置出线回路数为5回及以上时，或当110220KV配电装置在系统中居重要地位，出线回路数为

23、4回及以上。双母线分段接线：分段原则：1 当进出线回路数为1014回时，在一组母线上用断路器分段2 当进出线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段3 在双母线分段接线中，均装设两台母联兼旁路断路器4 为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求，可根据需要将母线分段单断路器双母线接线的主要缺点：1 在倒换母线操作过程中，须使用隔离开关按等电位原则进行切换操作，因此，在事故情况下，当操作人员情绪紧张时，很容易造成误操作。2 工作母线发生故障时，必须倒换母线，此时，整个配电装置要短时停电3 这种接线使用的母线隔离开关数目较多，使整个配电装置结构复杂，占地面积和投资费用也相应增大为克服

24、上述缺点，采取如下补救措施：1 为了避免在倒闸操作过程中隔离开关误操作，要求隔离开关和对应的断路器间装设闭锁装置，（机械闭锁或电气闭锁），同时要求运行人员必须严格执行操作规程，以防止带负荷开、合隔离开关，避免事故的发生。2 为了避免工作母线故障时造成整个装置全部停电，可采用两组母线同时投入工作的运行方式。3 为了避免在检修线路断路器时造成该回路短时停电，可采用双母线带旁路母线的接线。采用上述措施后，单断路器双母线接线具有较高的的供电可靠性和运行灵活性。双断路器双母线接线：优点：任何一组运行母线或断路器发生故障或进行检修时，都不会造成装置停电，各回路均用断路器进行操作，隔离开关仅作检修时隔离电压

25、之用。因此，这种接线工作是非常可靠与灵活，检修也很方便。缺点：这种接线要用较多的断路器和隔离开关，设备投资和配电装置的占地面积也都相应增加，维修工作量也较大。对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。总降压变电所主结线图表示工厂接受和分配电能的路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成，通常用单线表示。主结线对变电所设备选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供电设计中的重要环节。2.2变电所主变压器和主结线方案的选择变压器

26、台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。2.3变电所主接线方案的选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列两种方案：方案：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电；当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电；当出线为双回路时，常使架空线

27、路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。方案：单母线分段带旁路。优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案：高压采用单母线、低压单母线分段。优点：任一主变压器检修或发生故障时，通过切换操作，即可迅速恢复对整个变电所的供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。以上三种方案均能满足主接线要求，采用三方案时虽经济性最佳，但是其可靠性相比其他两方案差；采用方案二需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差；采用方案一既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案。根据所选的接线方式，画出主接线图，

28、参见附图三变电所高压电气主接线图。第三章 变电所位置和形式选择3.1变电所位置和型式的选择3.1.1、变电所位置和型式的选择应遵循以下几点来选择a、变电所的位置应尽量靠近负荷中心b、变电所应选择在地势比较高处避免低洼积水c、交通运输必须方便，便于设备运输d、变电所周围必须无易燃易爆物品e、变电所进出线则应无高大建筑物f、建议本厂变电所应靠近XX车间为宜由计算结果可知，工厂的负荷中心在2，3，5，6号车间之间。考虑到方便进出线，周边环境及交通情况，决定在5号车间的西侧仅靠车间修建工厂变电所，其形式为附设式。由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电可靠性的要求，采用两路进线，一路经10kV公共市电架空

29、进线；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围环境情况确定，根据变电所位置和形式的选择规定及GB500531994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。3.1.2 变电所主变压器台数的选择变压器台数应根据负荷特点和经济运行进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上变压器：有大量一级或二级负荷；季节性负荷变化较大；集中负荷较大。结合本厂的情况，考虑到二级重要负荷的供电安全可靠，故选择两台主变压器。3.2 变电所主变压器容量选择。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：2） 任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部

30、一、二级负荷需求。代入数据可得：=（0.60.7）1169.03=（701.42818.32）。又考虑到本厂的气象资料（年平均气温为），所选变压器的实际容量：也满足使用要求，初步取=1000 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为S9系列箱型干式变压器。型号：S9-1000/10 ，其主要技术指标如下表所示：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S9-1000/1010006/6.30.4Yyn01.7010.300.74.5（附：参考尺寸（mm）：长：2280宽：1560高：2468 重量（kg）：8960 轨距：（mm）820）

31、 所以本设计中变电所位置和形式如下：1、位置 第四章 短路电流的计算4.1 短路电流计算的目的及方法短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。 进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。对于工厂供电系统来说，

32、由于将电力系统当作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺制法。本设计采用标幺制法进行短路计算。4.1.1 短路电流计算（1）确定基准量: 取：、 基准电流为（1）计算短路电路中各元件电抗标幺值1）电力系统电抗标幺值2）架空线路电抗标幺值3）电力变压器的电抗标幺值=绘制等值电路如图所示，图上标出个元件序号和电抗标幺值和短路计算点(1) 点总电抗标幺值以及三相短路电流各值和短路容量1）总电抗标幺值2） 三像短路电流的周期分量有效值 3）其他三相短路电流0.021

33、.514）三相短路容量（2）计算点的总电抗标幺值以及三相短里电流各值和短路容量 1）总电抗标幺值2）三像短路电流的周期分量有效值A3）其他三相短路电流AAA3） 三相短路容量4）第五章 变电所一、二次设备选择与校验5.1电气设备选择的一般条件1、按正常工作条件选择 正常工作条件是指按电器设备的装置地点、使用条件、检修和运行要求以及环境条件等来选择导体和电器的种类和形式。(1) 电压：电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，可能高于电网的额定电压，这对裸铝、铜导体不会有任何影响，但对电器和电缆，则要规定其允许最高工作电压得底于所接电网的最高运行电压。(2) 电流：导体（或电气设备）的额定电

34、流是指在额定环境温度下，长期允许通过的电流（）。在额定的周围环境温度下，导体（或电气设备）的恶毒能够电流应不允许小于该回路的最大持续工作电流。周围环境温度不等时，长期允许电流可按下式修正。式中导体或电气设备正常发热允许最高温度数值，可查表，一般可取=我国生产的电气设备的额定环境温度=，裸导体的额定环境温度。（3）环境条件：在选择电器时还要考虑带暖气安装地点的环境条件，一般电器的使用条件如不能满足当地气温、风速、湿度、污秽程度、海拔高度、地震强度和覆冰厚度等环境条件时，应向制造部门提出要求或采取相应的措施。2、按短路条件校验（1） 热稳定校验：导体或电器通过短路电流时，各部分的温度（或发热效率）

35、应不超过允许值。满足热稳定的条件为式中、t导体或电器允许通过的热稳定电流和持续时间，由产品样本查得。稳态短路电流假想时间（2） 动稳定校验：等稳定，即导体和电器承受短路电流机械效应能力。应满足的动稳定条件为或式中、短路冲击电流幅值以及其有效值；、导体或电器允许的动稳定电流幅值以及其有效值；由于回路的特殊性，对下列几种情况可不校验热稳定或动稳定1） 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔体的熔断时间保证，故可不校验热稳定。2） 采用限流熔断器保护的设备可不校验动稳定，电缆因有足够的请度可不校验动稳定。3） 装设在电压互感器回路的裸导体和电器不校验动、热稳定。高压一、二次设备的校验条件为：1、 电器的额

36、定电压不低于所在电路的额定电压2、 电器的额定电流应不小于所在电路的计算电流3、 电器的最大开断电流应不小于它可能开断的最大电流4、 短路电流校验1) 动稳定度：按三相短路冲击电流校验2) 热稳定度：按三相短路动态电流校验一、 高压设备一览表序号设备名称型号与规格数量备注1高压隔离开关GN8-10/2008CS32高压少油断路器SN10-10/6303CT83高压电流互感器LQJ-103150/54高压避雷器FS4-103单独接地5电压互感器JDZJ10110000/1006高压绝缘子FC160/1706粗瓷7高压母线LMY404着色10Kv低压设备一览表序号设备名称型号与规格数量备注1低压刀

37、开关HD13-15002主二次23低压电流互感器4低压绝缘子LXHY4-70细瓷5低压电容器BW6低压母线LMY12010中线LMY80 (五)变电所一次设备的选择校验1. 10KV侧一次设备的选择校验（表5-1）高压电气校验：高压少油断路器表5-1类别型号额定电压/KV额定电流/KA开断电流/KA短路容量/MVA动稳定电流峰值/KA热稳定电流/KA固有分闸时间/ 合闸时间/ 配用操动机构型号少油短路器101000163004016（4s）0.060.2CT8装设地点实际参数类别型号额定电压/KV额定电流/KA开断电流/KA短路容量/MVA动稳定电流峰值/KA热稳定电流/KA固有分闸时间/ 合

38、闸时间/ 配用操动机构型号少油短路器1010001.8633.784.7437.44（4s）1.7S0.2CT8经过技术参数比较型高压少油断路器的所有技术参数均大于装设地点实际参数，动稳定、热稳定和发热均满足要求，故最终选用型高压少油断路器。2、 380侧一次设备的选择校验（表5-2） 表5-2 380侧一次设备的选择校验型号脱扣器额定电流/A长延时动作额定电流/A短延时动作额定电流/A瞬时动作额定电流/A单相接地短路动作电流/A分断能力配用操动机构型号电流/KADW16-400032002048320030096001920160080CT7、8CD10变电所低压一次设备的选择低压侧采用的也

39、是天津长城电器有限公司生产的GGD2型低压开关柜，所选择的主要低压一次设备参见附图四变电所低压电气主接线图。部分初选设备：第六章 变电所进出线的选择与检验为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，选择导线和电缆时应满足下列条件：发热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。根据设计经验：一般10KV及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条件选择导线和电缆截面，再校验其电压损耗和机械强度。对于低压照明线路，因对电压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。6.1高压线路导线的选择架空进线LGJ-50做引入线，高压主接线。高压侧计算电流所选导线的允许载流量：满足发

40、热条件。6.2低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用VV22型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：1) 相线截面的选择以满足发热条件即，；2) 中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足；3) 保护线（PE线）的截面选择一、 时，；二、 时，三、 时，4) 保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。根据原始资料可以知道本厂年平均最高气温为30度，固选择个车间线形的时候根据 来选择导线型号。结合计

41、算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：电镀车间：BLX-120 =280A237.68A铸造车间：BLX-70 =206A195.56A锅炉房： BLX-16 =79A66.55A锻压车间：BLX-150 =226A245.82A金工车间：BLX-70 =206A187.3A工具车间：BLX-120 =280A273.36A热处理车间：BLX-70 =206A171.13A装配车间：BLX-35 =129A117.33A机修车间：BLX-185 =800A746.76 并联Ial=746.76/2=373.38仓库：BLX-2.5 =25A13.45A宿舍区：BLX-10 =60

42、35 A另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BLV型号。第七章 变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定7.1 二次回路方案选择7.1.1二次回路选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。7.1.2 二次回路方案二次回路图是电力系统安装、运行的重要图样资料，一般有3种；电路原理图、展开图和安装接线图。而最常用的就是二次回路原理展开图。二次回路展开图有如下特点：1） 查线方

43、便，避免了展开图和安装图相互对照使用的麻烦，可一图多用。2） 读图方便，容易掌握3） 分析问题快而准。该图不但能清楚地分析工作原理，而且把每个设备端子的来龙去脉标示清楚。4） 这种二次回路展开原理图能够帮我们迅速排除故障，有一定的使用价值，推广运用它，会给运行、检修、试验人员带来很大方便。二次回路图如下（图7-1）7.1.3 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。7.2 继电保护的整定继电

44、保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作于信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10 。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、

45、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。7.2.1变压器继电保护变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时，由于电流、电压、油温等随之发生变化，通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围，继而作出相应的反应和处理。电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电气设备。虽然它有别于发电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少。但它一旦发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。为了保证变压器的安全运行、防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和选择性好的保护装置是十分必要的。1瓦斯保护瓦斯保护(包括重瓦斯、轻瓦斯保护)

46、用来反应变压器油箱内的故障(包括油面降低)。容量为0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的室内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。其中，轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳开变压器各侧断路器。2纵联差动保护或电流速断保护纵联差动保护或电流速断保护用来反应变压器油箱内或其引出线的短路故障。对63MVA以下的厂用工作变压器，并联运行的变压器和10MVA以下的厂用备用变压器、单独运行的变压器，当后备保护的时限大于0.5s时，应装设电流速断保护作为快速保护。当所装设电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护(在纵联差动

47、保护对单相接地短路的灵敏性不符合要求时，应增设零序差动保护)。3过电流保护或负序电流保护过电流保护用来反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时是变压器内部相间短路的后备保护。当采用一般过电流保护而灵敏度不能满足要求时，可采用复合电压起动的过电流保护或负序电流保护。4零序电流保护在电压为110kV及以上中性点直接接地电网中的变压器上，一般应装设零序电流保护，主要用来反应变压器外部接地短路引起的变压器过电流，同时作为变压器内部接地短路的后备保护。 5过负荷保护过负荷保护用来反应变压器的对称过负荷。容量为0.44MVA及以上的变压器，数台并列运行或单独运行且作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护

48、。对于自耦变压器或多线圈变压器，其过负荷保护应能反应公共线圈及各侧的过负荷，过负荷保护动作后发出信号。对无人值班的变电站，过负荷保护动作后，可起动自动减负荷装置，必要时跳开断路器。6过励磁保护过励磁保护用于大容量变压器，反应变压器过励磁(实际工作磁密超过额定工作磁密)且动作于信号或跳开变压器。7.3继电保护和绝缘监查这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。a) 10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。b) 变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。c) 电力变压器高压侧：装设电流表和有功电

49、能表各一只。d) 380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。e) 低压动力线路：装设电流表一只。电测量仪表与绝缘监视装置1、考虑到系统运行时会产生各种形式的短路，因此厂区线路上应设有反时限过流保护。反时限过流保护如下图（按集中表示法绘制）工作原理由于小电流接地系统发生单相接地时，仍能满足三相用电设备的要求，因而可不装设继电保护装置来中断供电，而只装设绝缘监察装置，发出信号，以利于值班人员及时采取措施，消除故障。 绝缘监察装置由三相五柱式电压互感器、电压表和电压继电器组成，三块电压表监测三相对地电压，开口三角形连接的绕组和电压继电器构成零序电压过滤器。 当系统发生单相接地时，接地相对地电

50、压降低(完全接地时为零)，完好的两相电压升高，从三块电压表的读数，即可判断出故障相，同时，开口三角形出口出现零序电压，起动电压继电器，发出信号。 2、反时限过流保护由两个GL25型电流继电器和开关元件以及仪表器件组成3、原始资料提供系统的保护动作时限为1.7秒，本厂反时限过流保护保护动作时限应为1.0秒，与系统保护动作时限差一个时间级差der t der t=0.7秒4、本设计高、低压均设有短路器，故变压器不再加其他保护措施5、绝缘监察装置采用一个三相五柱式电压互感器和2快电压表组成第八章 防雷保护和接地装置的设计8.1 防雷保护8.1.1 进出线的防雷保护1、：310kv配出线的防雷保护当变

51、电所310kv配出线路上落雷时，雷电入侵波会沿配出线侵入变电所，对配电装置及变压器绝缘构成威胁。因此在每段母线上和每路架空线上应装设阀型避雷器。对于有电缆段的架空线路，避雷器应装在电缆与架空线的连接处，其接地端应与电缆金属外壳相连。若配出线上有电抗器时，在电抗器和电缆头之间，应装一组阀型避雷器，以防电抗器端电压升高时损害电缆绝缘。8.1.2 配电网的防雷保护 1.与架空线连接的3kv10kv配电变压器，其3kv10kv侧应用阀型避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点（或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险器的接地端）以及金属外壳连在一起接地。2.多雷区的3kv10k

52、v,y,yn0和y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220v避雷器、440v压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。3.3kv10kv柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10欧姆。a)3kv10kv架空配电线路不装设避雷线。b)为了提高3kv10kv钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横担或高一级电压的绝缘子。c)低

53、压架空线路接户线的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30欧姆。土壤电阻率在200欧姆m及以下的铁横担钢筋混凝土杆线路，在入口处宜将绝缘子铁脚与该接地装置相连，不另设接地装置。人员密集的公共场所，如剧院和教师的接户线，以及又木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并应装设专用的接地装置，但钢筋混凝土杆的自然接地电阻不超过30欧姆则除外。年平均雷暴日不超过30天的地区、低压线路被建筑物等屏蔽的地区，以及接户线距低压接地点不超过50m的地方，接户线绝缘子铁脚都可不接地。d)在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。8.1.3 本厂的防雷措施1、利用周围建筑物上的辟雷针防直击雷2

54、、在变电所高压进户线侧装设阀式辟雷器防感应雷3、变电所的防雷接地应该单独接地接地电阻Rjd=104、防雷接地的接地体采用等电位均压式接地网7、变电所防雷接地与变压器公共接地之间至少要保证20米以上的安全距离8.2、变电所接地装置与系统8.2.1.应当接地的部分：1、电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳；2、电气设备传动装置；3、互感器的二次绕组，但继电保护另有规定着除外；4、配电屏与控制屏的框架；5、屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；6、交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳盒电缆的技术外皮、穿线的钢管等；7、铠装控制电缆的外皮、非铠装电缆的12

55、根屏蔽芯线。8.2.2 不需要接地的部分：1、在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380v及以下、流440v及以下的电力设备外壳（当人有可能同时触及接地物体时除外）。2、在干燥场所，额定电压为交流127v及以下、直流110v及以下的电力设备外壳（有爆炸危险的场所除外）。3、安装在配电屏、控制屏盒配电装置上的仪表、继电器和其它低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。4、安装在已接地的金属构架上的设备（保证接触良好），如套管等（有爆炸危险的场所除外）。5、额定电压220v及以下的蓄电池室内的支架。8.2.3工作接地的范围1、变压器、发电机、电

56、容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地。2、电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。8.2.4 本厂的接地方式1、变电所的公共接地采用长2.5米直径5mm焊接钢管离5米远 每阁5米打一根，围成一个圈中间用40x4扁刚焊接。根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得E 0.66。 因此可得： n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.664) 15考虑到接地体的均匀对称布置，选16mm根直径50mm、长2.5m的钢管作地体，用404mm2的

57、扁钢连接，环形布置。2、变电所公共接地所需钢管根数计算。3、变电所公共接地的接地电阻R=4。4、变电所变压器外壳的接地，变压器中性点接地，高低压配电柜外壳接地，其他金属物体设备以及设备的外壳接地均按照在变电所公共接地。总结经过接近一个月的时间，在老师的指导下，我依次设计了负荷计算和无功补偿、变配电及主变压器的选择、变配电所主接线方案的设计、矩形计算以及一次设备的选择，变配电的位置与结构设计、防雷保护和接地装置的设计并绘制出了变电所电气主结线图。在设计过程中我们是我更为重视严谨、认真这些良好品德因为有时候因为你一步不认真就会给整个设计带来巨大的隐患。也更加明白只有学会解决问题才能更好的完成整个设计。通过这次实训我巩固和加深了对本门课程理论