毕业设计（论文）10KV降压变电所电气一次设计

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1、 西南科技大学城市学院本科生毕业论文 III10KV降压变电所电气一次设计摘要：变电所是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。变电所涉及方面很多，需要考虑的问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电所高低压电气设备，为变电所平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设

2、计包括了：（1）总体方案的确定（2）负荷分析（3）短路电流的计算（4）配电系统设计与系统接线方案选择（5）防雷与接地保护等内容。关键词：变电所；负荷；输电系统；配电系统Abstract：The substation is an importance part of the electric power system, it is consisted of the electric appliances equipments and the Transmission and the Distribution. It obtains the electric power from the elec

3、tric power system, through its function of transformation and assign, transport and safety. Then transport the power to every place with safe, dependable, and economical. The region of factory effect many fields and should consider many problems.Analyse change to give or get an electric shock a miss

4、ion for carrying and customers carries etc. circumstance, make good use of customer data proceed then carry calculation, ascertain the correct equipment of the customer. At the same time following the choice of every kind of transformer, then make sure the line method of the transformer substation,

5、then calculate the short-circuit electric current, choosing to send together with the electric wire method and the style of the wire, then proceeding the calculation of short-circuit electric current. This first step of design included:(1) ascertain the total project (2) load analysis(3) the calcula

6、tion of the short-circuit electric current (4) the design of an electric shock the system design to connect with system and the choice of line project (5) the choice and the settle of the protective facility (6) the contents to defend the thunder and protection of connect the earth.Keywords：substati

7、on；load；transmission system；power distribution system目录第一章 原始资料11.1工厂总平面布置图11.2 工厂供电协议11.3.地理位置及其气象资料11.4.负荷统计2第二章 负荷计算和无功功率计算及补偿42.1电力负荷分级及供电要求42.2负荷计算和无功功率计算42.3 无功功率补偿8第三章 变电所位置和形式的选择113.1变配电所所址选择的一般原则113.2确定变电所位置的选择11第四章 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择134.1 变电所主变压器台数的选择134.2 变电所主接线方案的选择及供电接线形式的选择144.2.1主接

8、线的基本要求144.2.2电气主接线的设计原则144.2.3主接线的设计步骤154.3变配电所的主接线方案的技术比较154.3.1电源进线方案的确定154.3.2供电接线方案选择18第五章 短路电流的计算205.1短路电流的原因及其计算20第六章 变电所一次设备的选择与校验246.1高低压成套设备的选择246.1.1 高压开关柜的选择246.1.2 计量柜的选择246.1.3 低压配电屏的选择256.2变电所高压一次设备的选择256.2.1高压断路器的选择256.2.2高压隔离开关的选择266.2.3高压熔断器的选择276.2.4电流互感器的选择276.2.5电压互感器的选择286.3变电所高

9、压一次设备的校验296.3.1设备的动稳定校验296.3.2高压设备的热稳定性校验306.4变电所低压一次设备的选择316.4.1变电所低压一次设备的校验316.4.2变电所高、低压线路的选择32第七章 防雷和接地装置的确定357.1防雷的装置及方案的确定357.1.1防雷装置确定357.1.2防雷方案的确定357.1.3雷电侵入波的保护377.2确定共用人工接地装置377.2.1 确定接地电阻允许值RE(al)377.2.2人工接地体的初步敷设方案37结 束 语39致谢40附录参考文献41西南科技大学城市学院本科生毕业论文第一章 原始资料1.1工厂总平面布置图1.2 工厂供电协议设计10kv

10、变电所. 该变电所由距离工厂大约6公里的上一级区域变电站，为进线一路电源作为正常工作电源，电压等级10.0/0.4KV。根据负荷统计，厂区有二级负荷。全厂功率因数，COS0.9。，工厂实行两班制工作，年最大负荷利用小时计算，取TMAX=4800H。全厂设备容量约2800KW。本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为20元/kVA，动力电费为0.9元/Kw.h，照明电费为0.55元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9，此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性向供电部门交纳供电贴费：610VA为800

11、/kVA。1.3.地理位置及其气象资料四川省雅安市名山机械厂座落于“雨城”雅安市工业园区，东临成雅高速名山出口200米处，南距雅安8公里，北距名山县城1公里，交通便捷，环境优美。当地年最高气温：40，最高月平均气温：34，年最低气温：-4，地震最大烈度：7度以上，年平均雷电日：38天。1.4.负荷统计工厂负荷情况 本厂的供电除二级负荷（电镀车间、铸造车间、锻压车间、金工车间、工具车间）外，均为三级负荷，统计资料如表所示名山机械厂负荷统计资料厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw 需要系数kd功率因数1仓库动力880.251.170.65照明20.801.02铸造车间动力3380.351.0

12、20.70照明100.801.03锻压车间动力3380.251.170.65照明100.801.04金工车间动力3380.251.330.60照明100.801.05工具车间动力3380.251.170.65照明100.801.06电镀车间动力3380.500.880.75照明100.801.07热处理车间动力1380.501.330.60照明100.801.08装配车间动力1380.351.020.70照明100.801.09机修车间动力1380.251.170.65照明50.801.010锅炉房动力1380.501.170.65照明20.801.0宿舍区照明4000.701.0第二章 负荷

13、计算和无功功率计算及补偿2.1电力负荷分级及供电要求电力负荷又称电力负载，它有两种含义：一是指耗用电能的用电设备或用电单位（用户），如说重要负荷，不重要负荷等；另一是指用电设备或用电单位所耗用的电功率或电流大小，如说轻负荷（轻载）、重负荷（重载）和空负荷（空载）等。负载的类别包括交直流电阻性负载、交流电感性负载、交流电容性负载，如水泵电动机为交流电感性负载。电力负荷的具体含义要依具体情况而定。电力负荷是进行供配电系统设计的主要依据，包括负荷计算和负荷等级的确定。 计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假象负荷。它是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容

14、量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件，如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小，则依此选用的设备和载留部分有过热危险，轻者是线路和配电设备寿命降低，重者影响配电系统的安全运行。负荷计算偏大，则造成设备的浪费和投资的增大。因此，正确进行负荷计算是供电设计的前提，也是实现供配电系统安全、经济运行的必要手段。负荷计算常用的方法有：需要系数法、二项式法、和利用系数法，前两种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等， 此设计因为具有重要的二级负荷和三级负荷，

15、车间设备台数较多而容量差别较小，故此采用需要系数法来对电力负荷进行计算，因为需要系数是用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。这种方法简便，应用广泛，尤其使用于变配电所的负荷计算，2.2负荷计算和无功功率计算在负荷计算时，采用需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分最后和宿舍区照明一起计算。具体步骤如下。仓库：动力部分 ，； 照明部分，； 铸造车间：动力部分，；照明部分，；锻压车间：动力部分，； 照明部分，； 金工车间：动力部分，； 照明部分，； 工具车间：动力部分，； 照明部分，； 电镀车间：动力部分，； 照明部分，； 热处理车间：动力部分，； 照明部分

16、，； 装配车间：动力部分，； 照明部分，； 机修车间：动力部分，； 照明部分，； 锅炉房：动力部分，； 照明部分，；11.宿舍区照明，。另外，所有车间的照明负荷：取全厂的同时系数为：，则全厂的计算负荷为：； 名山机械厂负荷统计资料厂房编号用电单位名称负荷性质设备容量/kw 需要系数功率因数P30/KWQ30/KVARS30/KVAI30/A1仓库动力880.251.170.652225.733.8651.45照明20.801.01.61.62铸造车间动力3380.351.020.70118.3120.666168.96256.75照明100.801.0883锻压车间动力3380.251.170

17、.6584.598.865168.96256.75照明100.801.0884金工车间动力3380.251.330.6084.598.865130.06197.61照明100.801.0885工具车间动力3380.251.170.6584.598.865130.06197.610照明100.801.0886电镀车间动力3380.500.880.75169148.72225.12342.026照明100.801.0887热处理车间动力1380.501.330.606991.77114.82170.46照明100.801.0888装配车间动力1380.351.020.7048.349.26668.

18、99104.82照明100.801.0889机修车间动力1380.251.170.6534.540.36553.1080.18照明50.801.04410锅炉房动力1380.501.170.656980.73106.2161.36照明20.801.01.61.6宿舍区照明4000.701.02802802.3 无功功率补偿我国供电营业规则规定：容量在100kVA及以上高压供电用户，最大负荷时的功率因数不得低于0.9，如达不到上述要求，则必须进行无功功率补偿。一般情况下，由于用户的大量如：感应电动机、电焊机、电弧炉及气体放电灯等都是感性负荷，使得功率因数偏低，达不到上述要求，因此需要采用无功补偿

19、措施来提高功率因数。当功率因数提高时，在有功功率不变的情况下，无功功率和视在功率分别减小，从而使负荷电流相应减小。这就可使供电系统的电能损耗和电压损失降低，并可选用较小容量的电力变压器、开关设备和较小截面的电线电缆，减少投资和节约有色金属。因此，提高功率因数对整个供电系统大有好处。要使功率因数提高，通常需装设人工补偿装置。最大负荷时的无功补偿容量QNC应为：QNC=PC（-） 按此公式计算出的无功补偿容量为最大负荷时所需的容量，当负荷减小时，补偿容量也应相应减小，以免造成过补偿。因此，无功补偿装置通常装设无功功率自动补偿控制器，针对预先设定的功率因数目标值，根据负荷的变化相应投切电容器组数，使

20、瞬时功率因数满足要求。提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备。前者主要有同步补偿机和并联电容器。动态无功功率补偿设备用于急剧变动的冲击负荷。低压无功自动补偿装置通常与低压配电屏配套制造安装，根据负荷变化相应循环投切的电容器组数一般有4、6、8、10、12组等。用上式确定了总的补偿容量后，就可根据选定的单相并联电容器容量qNC来确定电容器组数： 在用户供电系统中，无功补偿装置位置一般有三种安装方式：(1)高压集中补偿 补偿效果不如后两种补偿方式，但初投资较少，便于集中运行维护，而且能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿，以满足企业总功率因数的要求，所以在一些大中型企业中

21、应用。(2)低压集中补偿 补偿效果较高压集中补偿方式好，特别是它能减少变压器的视在功率，从而可使主变压器的容量选的较小，因而在实际工程中应用相当普遍。(3)低压分散补偿 补偿效果最好，应优先采用。但这种补偿方式总的投资较大，且电容器组在被补偿的设备停止运用时，它也将一并被切除，因此其利用率较低。由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：这时低压侧的功率因数为：为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取： 。要使低压侧的功率因数由0.79提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：确定了总的补偿容量后，选用补偿电容器的型号为BWF10.5-40-1W,就可根

22、据选定的单相并联电容器容量qNC来确定电容器组数：=478.92/36=13.3因此，选择补偿电容器为3的倍数即15个取:=480则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：计算电流变压器的功率损耗为： 变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为：满足（大于0.90）的要求。年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： 年无功电能耗电量： 结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：年有功耗电量： ；年无功耗电量：。第三章 变电所位置和形式的选择3.1变配电所所址选择的一般原则变配电所所址的选择，应根

23、据下列要求并经技术经济分析比较后确定。 尽量接近负荷中心，以降低配电系统的电能损耗、电压损耗和有色金属的损耗。 进出线方便，特别是要便于架空进出线。 不应妨碍企业的发展，有扩建的可能。 接近电源侧。 设备便于运输，特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电设备的运输。 不应设在有剧烈震动或高温的地方，无法避开时，应有相应的保护。 不宜设在多尘或有腐蚀气体的场所，无法远离时，不应在污染源的下风侧。 不应设在厕所、浴室和其他经常积水的场所的正下方，且不宜与上述场所相邻。3.2确定变电所位置的选择 名山机械厂厂区负荷指示图本次设计采用负荷指示图的方法来确定变电所的位置，通过负荷指示图能直观的确定工厂的负

24、荷中心，再结合上述选择变电所所址的其他条件全面考虑，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。其设立位置参见附图厂区供电线缆规划图。第四章 变电所主变压器台数和容量及主接线方案的选择电力变压器是供电系统中的关键设备，其主要功能是升压或降压以利于电能的合理输送、分配和使用，对变电所主接线的形式及其可靠性 与经济性有着重要影响。所以，正确合理地选择变压器的类型、台数和容量，是对接下来主接线设计的一个主要前题。选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，结合实际情况，合理选择，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用

25、技术先进的产品。4.1 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。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：任一台变压器单独运行时，宜满足：任一台变压器单独运行时，应满足：，即满足全部一、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，同时又考虑到未来510

26、年的负荷发展，初步取=1000 。考虑到安全性和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号：SC3-1000/10 ，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SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：参考尺寸（mm）：长：1760宽：1025高：1655 重量（kg）：3410） 4.2 变电所主接线方案的选择及供电接线形式的选择4.2.1主接线的基本要求主接线是指由各种开关电器、电力变压器、互感器、母线、电力电缆、并联电容器等电气设备按一定次序连接的接受和

27、分配电能的电路。它是电气设备选择及确定配电装置安装方式的依据，也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处理的重要依据。概括地说，对一次接线的基本要求包括安全、可靠、灵活和经济四个方面。在满足上述技术要求的前提下，主接线方案应力求接线简化、投资省、占地少、运行费用低。采用的设备少，且应选用技术先进、经济适用的节能产品。 总之，变电所通过合理的接线、紧凑的布置、简化所内附属设备，从而达到减少变电所占地面积，优化变电所设计，节约材料，减少人力物力的投入，并能可靠安全的运行，避免不必要的定期检修，达到降低投资的目的。4.2.2电气主接线的设计原则（1）考虑变电所在电力系统的地位和作用变电所在电力系统的地位和

28、作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。（2）考虑近期和远期的发展规模变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部

29、分二级用电负荷供电；三级用电负荷一般只需一个电源供电。（3）考虑主变台数对主接线的影响变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。（4）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直

30、接影响主接线的形式。4.2.3主接线的设计步骤电气主接线的具体设计步骤如下：一分析原始资料(1) 本工程情况 变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。(2) 电力系统情况 电力系统近期及远景发展规划（510年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。(3) 负荷情况 负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。(4) 环境条件 当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。(5) 设备制造情况 为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器

31、的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。4.3变配电所的主接线方案的技术比较4.3.1电源进线方案的确定1两条电源进线的主接线方案 如下图所示2一条电源进线的主接线方案 如下图所示两种主结线方案的技术经济比较见表 比较项目一条电源进线两条电源进线技术指标供电安全性满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求灵活方便性只有一条电源进线，灵活性稍差由于有两条电源进线，灵活性较好扩建适应性稍差一些更好一些经济指标高压开关柜（含计量柜）的综合投资额查表（JYN2-10/4ZTTA)型柜按每台3.5万元计，其综合投资为单价1.5倍，因此综合投资为4*1.

32、5*3.5=21万元本方案采用了6台（JYN2-10/4ZTTA)柜，总投资为6*1.5*3.5=31.5万元，比一条进线多投资10.5万元高压开关柜的年运行经费参照资料计算，高压开关柜的折旧及维修管理每年为0.495万元参照资料计算，高压开关柜的折旧及维修管理每年为0.99万元，比一条进线的方案多0.495万元 备注：以上数据均由参考工厂供电设计指导查表得 。从上表可以看出，按技术指标，两条电源进线的主接线方案略优于一条进线的方案，但由于一条和两条电源进线都满足其负荷要求，从经济的考虑，因此，选用一条电源进线的主接线方案（见设计附图1）4.3.2供电接线方案选择根据系统电源情况，工厂离减压变

33、电站不远，线路电压降落应不大，电能损失少，并且与电业部门签订供电协议，采用的电源进线为10kv架空进线。由此，工厂供电接线方案有以下几种来确定。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

34、，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，采用方案三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，参见附图变电所高压电气主接线图。第五章 短路电流的计算5.1短路电流的原因及其计算供电系统应该正常的不间断地可靠供电，以保证生产和生活的正常进行。但是供电系统的正常运行常常因为发生短路故障而遭到破坏。所谓短路，就是供电系统中一相或多相载流导体接地或相互

35、接触并产生超出规定值的大电流。造成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏、误动作、雷击或过电压击穿等。短路电流数值通常是正常工作电流值的十几倍或几十倍。当它通过电气设备时，设备的载流部分变形或损坏，选用设备时要考虑它们对短路电流的稳定。短路电流在线路上产生很大的压降，离短路点越近的母线，电压下降越厉害，从而影响与母线连接的电动机或其它设备的正常运行。由于本设计中回路线路较多，比较复杂，为了计算的准确性。固此，计算方法采用标幺值法计算。进行计算的物理量，不是用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。标幺值的概念是：某量的标幺值= （5.1）所谓基准值是衡量某个物理量的标准

36、或尺度，用标幺值表示的物理量是没有单位的。供电系统中的元件包括电源、输电线路、变压器、电抗器和用户电力线路，为了求出电源至短路点电抗标幺值，需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值。本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用一路电源供线，以距本厂6km的馈电变电站经LGJ-185架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为。下面计算本厂变电所高压10kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。（一）下面采用标么制法进行短路电流计算。(一) 确定基准值：取，所以： (二) 计算短路电路中各主要元件的电抗标么值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）1) 电力系

37、统的电抗标么值： 2) 架空线路的电抗标么值：查手册得，因此： 3）电力变压器的电抗标么值：由所选的变压器的技术参数得，因此： 可绘得短路等效电路图如图（二）所示。图（二）(三) 计算k-1点的短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量1) 总电抗标么值：2) 三相短路电流周期分量有效值： 3) 其他三相短路电流： 4) 三相短路容量：计算k-2点短路电路总电抗标么值及三相短路电流和短路容量两台变压器并列运行：1) 总电抗标么值：2) 三相短路电流周期分量有效值：3) 其他三相短路电流： 4) 相短路容量：以上计算结果综合如下表 短路计算点三相短路电路/kA三相短路容量/MVAk-12.61

38、2.612.616.673.9547.53k-228.228.228.251.930.719.59 第六章 变电所一次设备的选择与校验6.1高低压成套设备的选择6.1.1 高压开关柜的选择目前我国大量生产和广泛应用的较为JYN2-10（Z）型户内移开式交流金属封闭开关设备。现以No102（见附图）为例，对高压开关柜的选择列表，如下表所示。高压开关柜的选择表型 号主 要 设 备接 线 方 式JYN2-10（Z）名称型号断路器ZN24-10/1250-20隔离开关GN1910C/400注：根据主接线方式，该金属加工厂的所有高压开关柜都采用JYN2-10（Z）型。6.1.2 计量柜的选择按要求凡地区

39、变电站用专线供电的工厂变电站，其专用电能计量柜宜装设在进线开关柜的前面；如果工厂变电站接在电力系统的公共干线上，则专用电能计量柜宜装在进线开关柜的后面。而该金属加工厂正是从公共干线获得电源，所以专用电能计量柜装在进线开关柜的后面。 JYN2-10（Z）的主要设备及接线方式型 号主 要 设 备接 线 方 式JYN2-10（Z）名称型号高压隔离开关GN1910C/400高压熔断器RN2-10电流互感器LZZQB6-10-0.5电压互感器JDZJ-10这里选用JYN2-10（Z）型专用电能计量柜，其型号为JYN2-10（Z）04，该专用电能计量柜的主要设备及接线方式如上表所示。6.1.3 低压配电屏

40、的选择 低压配电屏是按一定接线方案将有关电气设备组装在一起的一种金属框架，结构简单、价廉，并可双面维护，检修方便，在变电所中作为低压配电装置。其中应用最普遍的是GGD2型，它结构比较合理、性能比较优越。现以No201为例，根据该干线的接线方式，采用GGD2-34比较合适，该型号的低压配电屏的主要设备及接线方式如下表所示。GGD2-34主要设备及接线方式 型 号主 要 设 备接 线 方 式GGD2-34名称型号规格低压断路器TM30S低压刀开关HD13、HS13、HR36.2变电所高压一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用天津市长城电器有限公司生产的JYN2-10（Z）型户内移开

41、式交流金属封闭开关设备。此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA（说明：4：一次方案号；Z：真空断路器；T：弹簧操动；TA ：干热带）。其内部高压一次设备根据本厂需求选取，具体设备见附图三变电所高压电气主接线图。初选设备：高压断路器： ZN24-10/1250/20 高压熔断器：RN2-10/0.5 -50 电流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 电压互感器：JDZJ-10 接地开关：JN-3-10/25母线型号：TMY-3（504）；TMY-3（8010）+1（606）绝缘子型号：ZA-10Y抗弯强度：3.75kN（户内支柱绝缘子）从高压配电柜引出的10kV三芯电缆采用交联

42、聚乙烯绝缘电力电缆，型号：YJV-350，无钢铠护套，缆芯最高工作温度。6.2.1高压断路器的选择高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证设备的安全运行。常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。（1）高压断路器的主要参数：额定电压：是指断路器正常工作时的线电压；额定电流：是指环境温度在40时，断路器允许长期通过的最大工作电流；额定断开电流：它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；额定开断容量：开断能力常用断流容量表示，；热稳定电流：热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；动稳定电流或极限通过电流：表示能承受

43、短路电流所产生的电动力的能力；断路器的分、合闸时间：表示断路器的动作速度。（2）选择时，除按一般原则选择外，由于断路器还有切断短路电流，因而必须校验短路容量，热稳定性及动稳定性等各项指标。按工作环境选择：选择户外或户内，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；按额定电压选择：应该大于或等于所在电网的额定电压，即： ；按额定电流选择：应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即： ；校验高压断路器的热稳定性： It2tI2tima； 校验高压断路器的动稳定性： ；校验高压断路器的断流容量（或开断电流）：熔断断流容量按校验；根据上述分析并查资料：10KV高压断路器选择ZN24-10/1250/20ZN24

44、-10/1250/20断路器的技术参数类别型号额定电压kV额定电流A开断电流kA断 流容量MVA动稳定电流峰值/kA热稳定电流kA固有分闸时间/s合闸时间/s配用操动机构型号ZN24-10/1250-20101250205020（4S）0.060.1CT8等6.2.2高压隔离开关的选择（1）高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。（2）形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关

45、主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式（3）选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+400C，户内产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿度不大于85%）；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用

46、于级污秽区，防污型用于级（中污型）、级（重污型）污秽区。根据设计条件，选择户内型高压隔离开关，根据上述条件和要求并查表有：10KV的高压隔离开关选择GN1910C/400型6.2.3高压熔断器的选择高压熔断器是一种过流保护元件,由熔件与熔管组成。当过载或短路时，熔件熔断，达到切断故障保护设备的目的。电流越大，熔断时间越短。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下（包括设备的起动）熔件不熔断外，还应该符合保护选择性的要求。高压熔断器的选择：除按环境、电网电压、电源选择型号外，还必须按校验熔断器的断流容量；选择的主要指标是选择熔件合熔管的额定电流，熔断器额定电流按 选。所选择的熔件应在长时最大工作电流

47、及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下开关熔断；要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合（即动作要有选择性）。 这里主要用做电压互感器保护用。根据上述条件并查表有：10kV的高压熔断器选择RN2-10/0.5 -50。6.2.4电流互感器的选择电流互感器是一次电路与二次电路间的连接元件，用以分别向测量仪表和继电器的电压线圈与电流线圈供电。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少（有的只有一匝，利用一次导体穿过其铁心），导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路，由于二次仪表、

48、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以电流互感器工作时二次回路接近短路状态。二次绕组的额定电流一般为5A。电流互感器在使用中要注意以下几点：电流互感器在工作时其二次侧不得开路，二次侧不允许串接熔断器和开关；电流互感器二次侧有一端必须接地，防止一次、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全。电流互感器的选择条件：（1）额定电压大于或等于电网电压： （2）原边额定电压大于或等于长时最大工作电流: （3）二次侧总容量应不小于该精度等级所规定的额定容量: （4）校验：内部动稳定按：: 电流互感器额定一次电流；：动稳定倍数外部动稳定按: 电流互感器选择LZZQB6-10-0.5-20

49、0/56.2.5电压互感器的选择电压互感器一次侧是并接在主接线高压侧，二次线圈与仪表和继电器电压线圈串联，一次侧匝数很多，阻抗很大，因而，它的接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数少，阻抗小，而并接的仪表和继电器的线圈阻抗大，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行。二次绕组的额定电压一般为100V。电压互感器的类型及接线按相数分单相、三相三芯和三相五芯柱式；按线圈数来分有双线圈和三线圈；实际中广泛应用三相三线五柱式（YY）.（1）电压互感器在使用中要注意以下几点：一次、二次侧必须加熔断器保护，二次侧不能短路，防止发生短路烧毁互感器或影响一次电路正常运行；电压互感器二次侧有一端必须接地，防止一次、

50、二次绕组绝缘击穿时，一次侧的高电压窜入二次侧，危及人身和设备的安全；二次侧并接的电压线圈不能太多，避免超过电压互感器的额定容量，引起互感器绕组发热，并降低互感器的准确度。（2）电压互感器的技术要求与说明：.电压互感器能在1.1倍额定电压下长期运行，并能在8小时内无损伤的承受2倍额定电压，当额定电压在330kV以上时，互感器绝缘所能承受的耐压强度为额定操作冲击耐受电压值和额定雷电冲击耐受电压值；当额定电压在330kV以下时，互感器绝缘所能承受的耐压强度为额定短时工频耐受电压值和额定雷电冲击耐受电压值。.额定电压因数，即在规定时间内仍然能满足热性能和准确级要求的最高一次电压与额定一次电压的比值，额

51、定电压因数与互感器初级绕组接线方式有关。.电压互感器的误差极限：在额定频率、80%-100%额定电压间任一电压值，功率因数为0.8（滞后）、二次负荷为25%-100%额定负荷中任一值下，各准确等级的电压互感器误差不超过下表所列限值，对保护用电压互感器，在额定频率、5%额定电压及额定电压因数相对应的电压、二次负荷为25%-100%额定负荷、功率因数为0.8（滞后）时，电压互感器误差限值不超过下表中3P、6P两项值；在2%额定电压、二次负荷为25%-100%额定负荷、功率因数为0.8（滞后）时，电压互感器误差限值不超过下表中3P、6P两项限值的两倍。对于中性点有效接地系统的接地电压互感器，其剩余电

52、压绕组的标准准确级为3P或6P，对于中性点非有效接地系统的接地电压互感器，其剩余电压绕组的标准准确级为6P，如果有次级绕组，次级绕组带有保护准确级，二次负荷在25%-100%额定负荷下、功率因数为0.8（滞后）下，剩余电压绕组还应满足规定的准确级。电压互感器选择JDZJ-106.3变电所高压一次设备的校验根据高压一次设备的选择校验项目和条件，在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上，对所选的高压侧设备进行必需的动稳定校验和热稳定度校验。6.3.1设备的动稳定校验高压电器动稳定度校验校验条件： 由以上短路电流计算得= ；= 。并查找所选设备的数据资料比较得：高压断路器ZN24-10/1250/2

53、0 =50kA ，满足条件；电流互感器LZZQB6-10-0.5-200/5 =79kA，满足条件；JN-3-10/25接地开关=63 kA ，满足条件。绝缘子动稳定度校验校验条件： 母线采用平放在绝缘子上的方式，则：（其中=200mm；=900mm）。所以：= 满足要求。 母线的动稳定校验校验条件： TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。10kV母线的短路电流=；= 三相短路时所受的最大电动力： =母线的弯曲力矩： 母线的截面系数： 母线在三相短路时的计算应力： 可得，=140MPa=，满足动稳定性要求。6.3.2高压设备的热稳定性校验高压电器热稳定性校验校验条件： 查阅产品资料：高压

54、断路器：=31.5kA,t=4s；电流互感器：=44.5kA ,t=1s；接地开关：=25kA,t=4s。取，=，将数据代入上式，经计算以上电器均满足热稳定性要求。高压母线热稳定性校验校验条件： A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。母线的截面： A=504=200允许的最小截面： 从而，该母线满足热稳定性要求 。 3) 高压电缆的热稳定性校验校验条件： A=允许的最小截面： 所选电缆YJV-350的截面 A=50从而，该电缆满足热稳定性要求 。 6.4变电所低压一次设备的选择低压侧采用的也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变电所低压电气主接

55、线图。部分初选设备：低压断路器：NA1 型智能万能断路器、TMS30型塑壳无飞弧智能断路器 低压熔断器：NT系列 电压互感器：JDZ1系列电流互感器：LMZJ1 、LMZ1 系列 母线型号： TMY-3（8010）+1（606）绝缘子型号：ZA-6Y抗弯强度：3.75kN（户内支柱绝缘子）另外，无功补偿柜选用2个GCJ1-01型柜子，采用自动补偿，满足补偿要求。6.4.1变电所低压一次设备的校验由于根据低压一次设备的选择校验项目和条件进行的低压一次侧设备选择，不需再对熔断器、刀开关、断路器进行校验。关于低压电流互感器、电压互感器、电容器及母线、电缆、绝缘子等校验项目与高压侧相应电器相同，这里仅

56、列出低压母线的校验：380kV侧母线上母线动稳定性校验：校验条件： TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。380kV母线的短路电流=;=三相短路时所受的最大电动力为：母线的弯曲力矩： 母线的截面系数： 母线在三相短路时的计算应力： 可得，=140MPa=，满足动稳定性要求。380V侧母线热稳定性校验：校验条件： A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。母线的截面： A=8010=800允许的最小截面： 从而，满足热稳定性要求 。 6.4.2变电所高、低压线路的选择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。1.架空线的选择 按热稳定条件选择导体截面：长度为8km查工厂供电附表得，C=87Amm2，取1.2（取值为继电器动作时间）AAmin=I*103/C=4.07*103*/87=51.25 mm2初选70 mm2的LGJ型钢芯铝绞线。按发热条件进行校验：全厂总计算电流为：Ic=40.72A查表，70 mm2的LGJ型钢芯铝绞线在25、30时的载流量为275A、259A，大于47.