10KV变电所及低压配电系统的设计毕业论文设计

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1、甘肃机电职业技术学院电气工程系毕业设计（论文）论文题目： 10KV变电所及低压配电系统的设计 班 级： G103401班 专 业： 电气自动化技术 姓 名： 指导教师： 2013年4月28日目 录第一章 电气主接线设计 11.1 电气主接线的基本要求 11.2 电气主接线的方案与分析 11.3 电气主接线的确定 3第二章 变压器的选择与负荷计算 42.1 变压器的选择原则 42.1.1 变压器类型的的选择原则 42.1.2 变压器台数的选择 52.1.3 变压器容量的选择 52.2 负荷计算 6 2.2.1 负荷计算的意义 62.2.2 负荷计算的方法 62.3 无功补偿计算 10 2.4 补

2、偿方法 11第三章 电气部分的短路计算 113.1 短路原因 113.2 短路危害 113.3 短路计算的目的 113.4 短路计算的方法 123.5 三项短路电流计算 12第四章 电气设备的选择 154.1 按正常条件电气设备的选择原则 154.2 按短路状态对电路设备进行校检 154.2.1 校检原则 16 4.2.2 短路热稳定度 164.2.3 短路动稳定度 16 4.3 按短路能力选择 17 4. 4 10kv侧断路器与隔离开关的选择与校验 17 4. 5 高压隔离开关 184.6 0.4KV侧断路器与隔离开关的选择与校验 19 4. 7 10kv侧高压开关柜的选择与效验 204.8

3、 10kv侧高压熔断器的选择 21 4.9 互感器的选择 214.10 母线的选择 23第五章 变压器的保护 26 5.1 变压器的保护原则 26 5.2 电流速断保护 275.3 纵联差动保护 285.4 保护过负荷 29 5.5 过电流保护 30第六章 配电装置和防雷保护设计 32 6.1 低压配电装置 32 6.1.1 低压保护电器 32 6.1.2 保护类型 32 6.2 防雷保护 35 6.2.1 过电压及其保护 35 6.2.2 防雷装置 366.3 接地装置设计 37 6.3.1 接地装置 37 6.3.2 自热接地体和人工接地体 39课 题 摘 要 变电所是电力系统的一个重要组

4、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）继

5、电保护的选择与整定（6）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ABSTRACTThe 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 electric power system, through its function of

6、 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 mission for carrying and customers carries etc

7、. 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, then calculate the short-circuit electric

8、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 calculation of the short-circuit electric current

9、 (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：substation；load；transmission system；power distribu

10、tion syset绪 论1.工厂变配电所的设计1) 用户供电系统电力用户供电系统由外部电源进线、用户变配电所、高低压配电线路和用电设备组成。按供电容量的不同，电力用户可分为大型（10000kVA以上）、中型（1000-10000kVA）、小型（1000kVA及以下）. 大型电力用户供电系统大型电力用户的用户供电系统，采用的外部电源进线供电电压等级为35kV及以上，一般需要经用户总降压变电所和车间变电所两级变压。总降压变电所将进线电压降为6-10kV的内部高压配电电压，然后经高压配电线路引至各个车间变电所，车间变电所再将电压变为220/380V的低电压供用电设备使用。某些厂区环境和设备条件许可

11、的大型电力用户也有采用所谓“高压深入负荷中心”的供电方式，即35kV的进线电压直接一次降为220/380V的低压配电电压。. 中型电力用户一般采用10kV的外部电源进线供电电压，经高压配电所和10kV用户内部高压配电线路馈电给各车间变电所，车间变电所再将电压变换成220/380V的低电压供用电设备使用。高压配电所通常与某个车间变电所合建。. 小型电力用户供电系统一般小型电力用户也用10kV外部电源进线电压，通常只设有一个相当于车间变电所的降压变电所，容量特别小的小型电力用户可不设变电所，采用低压220/380V直接进线。2) 工厂变配电所的设计原则.必须遵守国家的有关规程和标准，执行国家的有关

12、方针政策，包括节约能源、节约有色金属等技术经济政策。.应做到保障人身和设备安全、供电可靠、电能质量合格、技术先进和经济合理，应采用效率高、能耗低、性能较先进的电气产品。.应根据工程特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远、近期结合，以近期为主，适当考虑扩建的可能性。.必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。第一章 电气主接线的设计1.1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

13、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。 1 安全性安全包括设备安全及人身安全。一次接线应符合国家标准有关技术规范的要求，正确选择电气设备及其监视、保护系统，考虑各种安全技术措施。 2可靠性不仅和一次接线的形式有关，还和电气设备的技术性能、运行管理的自动化程度因素有关。 3灵活性用最少的切换来适应各种不同的运行方式，适应负荷发展。 4经济性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

14、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。1.2主接线的方案与分析主接线的基本形式有单母线接线、双母线接线、桥式接线等多种。1.2.1单母线接线这种接线的优点是接线简单清晰、设备少、操作方便、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等）故障检修，均需要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：适应于容量较小、对供电可靠性要求不高的场合，出线回路少的小型

15、变配电所，一般供三级负荷，两路电源进线的单母线可供二级负荷。图1.1 单母线不分段主接线1.2.2单母线分段主接线当出线回路数增多且有两路电源进线时，可用断路器将母线分段，成为单母线分段接线。母线分段后，可提高供电的可靠性和灵活性。在正常工作时，分段断路器可接通也可断开运行。两路电源进线一用一备时，分段断路器接同运行，此时，任一段母线出现故障，分段断路器与故障段进线断路器都会在继电保护装置作用下自动断开，将故障段母线切除后，非故障段母线便可继续工作，而当两路电源同时工作互为备用时，分段断路器则断开运行，此时若任一电源出现故障，电源进线断路器自动断开，分段断路器可自动投入，保证给全部出线或重要负

16、荷继续供电。图1.2 单母线分段主接线单母线分段接线保留了单母线接线的优点，又在一定程度上克服了它的缺点，如缩小了母线故障的影响范围、分别从两段母线上引出两路出线可保证对一级负荷的供电等。1.3电气主接线的确定电源进线为两路，变压器台数为两台。二次侧采用单母线分段接线。两路外供电源容量相同且可供全部负荷，采用一用一备运行方式，故变压器一次侧采用单母线接线，而二次侧采用单母线分段接线。该方案中，两路电源均设置电能计量柜，且设置在电源进线主开关之后。变电所采用直流操作电源，为监视工作电源和备用电源的电压，在母线上和备用进线断路器之前均安装有电压互感器。当工作电源停电且备用电源电压正常时，先断开工作

17、电源进线断路器，然后接通备用电源进线断路器，由备用电源供所有负荷。备用电源的投入方式采用备用电源自动投入装置APD。第二章 变压器的负荷计算2.1变压器的选择原则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提。选择时必须遵照有关国家规范标准，因地制宜，并应优先选用技术先进、高效节能、免维护的新产品，并优先选用技术先进的产品。2.1.1变压器类型的选择电力变压器类型的选择是指确定变压器的相数、调压方式、绕组形式、绝缘及冷却

18、方式、联结组别等。，变压器按相数分，有单相和三相两种。用户变电所一般采用三相变压器。变压器按调压方式分，有无载调压和有载调压两种。10kV配电变压器一般采用无载调压方式。变压器按绕组形式分，有双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器等。用户供电系统大多采用双绕组变压器。变压器按绝缘及冷却方式分，有油浸式、干式和充气式（SF6）等。10kV配电变压器有Yyn0和Dyn11两种常见联结组。由于Dyn11联结组变压器具有低压侧单相接地短路电流大，具有利于故障切除、承受单相不平衡负荷的负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点，从而在TN及TT系统接地形式的低压电网中得到越来越广泛

19、的应用。2.1.2变压器台数的选择变压器的台数一般根据负荷等级、用电容量和经济运行等条件综合考虑确定。10kV及以下变电所设计规范GB5005394中规定，当符合以下条件之一时，宜装设两台及两台以上的变压器： 有大量一级或二级负荷； 季节性负荷变化较大； 集中负荷容量较大。变电所中单台变压器（低压为0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，可选用较大容量的变压器。在一般情况下，动力和照明宜共用变压器。当属下列情况之一时，可设专用变压器：一、当照明负荷较大或动力和照明采用共用变压器严重影响照明质量及灯泡寿命时，可设照明专用变压器；二、单台单相负荷较大时，

20、宜设单相变压器；三、冲击性负荷较大，严重影响电能质量时，可设冲击负荷专用变压器。四、在电源系统不接地或经阻抗接地，电气装置外露导电体就地接地系统（IT 系统）的低压电网中，照明负荷应设专用变压器。由于本单位的用电设备负荷有二级负荷和三级负荷。根据设计规范GB5005394的要求，宜装设两台变压器，选择台数为两台。2.1.3变压器容量的选择 变压器的容量SNT首先应保证在计算负荷SC下变压器能长期可靠运行。 对有两台变压器的变电所，通常采用等容量的变压器，每台容量应同时满足以下两个条件： 满足总计算负荷70%的需要，即SNT0.7 SC； （3.1） 满足全部一、二级负荷SC(I+II)的需要，

21、即SNTSC(I+II) （3.2）条件是考虑到两台变压器运行时，每台变压器各承受总计算负荷的50%，负载率约为0.7，此时变压器效率较高。而在事故情况下，一台变压器承受总计算负荷时，只过载40%，可继续运行一段时间。在此时间内，完全有可能调整生产，可切除三级负荷。条件是考虑在事故情况下，一台变压器仍能保证一、二级负荷的供电。根据无功补偿后的计算负荷，SC=674.19kVA 即SNT0.7*674.19=471.933kVA 取变压器容量为500kVA因此，选择S9-500/10 Dyn11型电力变压器。为油浸式、无载调压、双绕组变压器。表2.1 主变压器的选择额定容量SN /kVA联结组别

22、空载损耗PO /kW短路损耗PK /kW空载电流I O %阻抗电压U K %500Dyn111.034.95342.2 负荷计算2.2.1负荷计算的意义负荷计算是根据已知工厂的用电设备安装容量来确定预期不变的最大假想负荷。它是按发热条件选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的依据，所以非常重要。如估算过高，将增加供电设备的容量，使工厂电网复杂，浪费有色金属，增加初投资和运行管理工作量。特别是由于工厂企业是国家电力的主要用户，以不合理的工厂电力需要量作为基础的国家电力系统的建设，将给整个国民经济建设带来很大的危害。但是如果估算过低，又会使工厂投入生产后，供电

23、系统的线路及电器设备由于承担不了实际负荷电流而过热，加速其绝缘老化的速度，降低使用寿命，增大电能损耗，影响供电系统的正常可靠运行。因此，我们在设计时必须认真确定。2.2.2负荷计算的方法常用负荷计算的方法：(1)需要系数法(2)二项式系数法(3)形状系数法。在此次选择的设计中，设备台数较多，各台设备容量相差不太悬殊，所以考虑采用需要系数法。需要系数法的主要步骤：(1)将用电设备分组，求出各组用电设备的总额定容量。(2)查出各组用电设备相应需要系数及对应的功率因数。(3)用需要系数法求车间或全厂的计算负荷时，需要在各级配电点乘以同期系数K。需要系数法的计算过程：先从用电端起逐级往电源方向计算，即

24、：首先按需要系数法求得各车间低压侧有功及无功计算负荷，加上本车间变电所的变压器有功及无功功率损耗，即得车间变电所高压侧计算负荷；其次是将全厂各车间高压则负荷相加同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数。便得出工厂总降压变电所低压侧计算负荷；然后再考虑无功功率的影响和总降压变电所主变压器的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。需要系数法的计算公式表2-2计算公式计算负荷计算公式适用条件有功（K w）已知三相用电设备组或用电单位（工厂、车间）的设备容量及功率因数，求其计算负荷。无功（Kvar）tan视在（KVA）电流（A）计算负荷计算公式适用条件有功（K w）已求出各设备组或各单位的有功和无功计

25、算负荷后，求总的计算负荷。无功（Kvar）视在（KVA）电流（A） 设备组或单位的设备容量，不记备用设备容量。设备额定电压。 需要系数有功和无功负荷同时系数。设备组的有功和无功计算负荷。（1）对反复短时工作制设备，其容量必须按规定的负荷持续率进行换算（2）用电设备组、车间和工厂的需要系数参见有关表格。（3）由设备组计算车间配电干线时，可取：K=0.850.95,K=0.90.95。1）机加车间：表2.1 用电负荷统计用电设备负荷统计（kW）负荷类别机加车间 100三级铸造车间 100三级焊接车间100三级照明车间 40三级（1） 机加车间计算负荷：=0.10.15(取0.15) COS=0.5

26、 tan=1.73有功负荷：=100*0.15=15kw无功负荷：=15*1.73=25.95kvar视在负荷：=15/0.5=30KVA计算电流：=30/0.66=45.45A（2） 铸造车间计算负荷：（取0.25） COS=0.5 tan=1.73有功负荷：=100*0.25=25kw无功负荷：=25*1.73=43.25kvar视在负荷：=25/0.5=50KVA计算电流：=50/0.66=75.76A（3） 焊接车间计算负荷：=0.30.35（取0.35） COS=0.65 tan=1.17有功负荷：=0.35*100=35kw无功负荷：=35*1.17=40.95kvar视在负荷：=

27、35/0.65=53.85KVA计算电流：=53.85/0.66=85.59A（4） 照明车间计算负荷：=0.7 COS=1 tan=0有功负荷：=0.7*40=28kw无功负荷：=28*0=0kvar视在负荷：=28/1=28kv计算电流：=28/0.66=42.42A(5)总的计算负荷：(取=0.95，)总的有功计算负荷：=0.95*（15+25+35+28）=97.85kw总的无功计算负荷：=0.97*（25.95+43.25+40.95）=106.84kvar总的视在计算负荷： =144.87KVA总的计算电流：=144.87/0.66=219.52.3无功补偿计算（1）补偿前的主变压

28、器容量和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为=144.87KVA变电所低压侧的功率因数为 cos=97.85/144.87=0.675按条件选择变压器容量，应选为160KVA(参看附录表8)。（2）无功补偿容量 按规定，变电所高压侧功率因数应为0.90以上，即Cos0.90.考虑到变压器的无功功率损耗远大于其有功功率损耗，一般=（45），因此在变压器低压侧进行无功补偿时，要使变电所高压侧功率因数达到0.90以上，低压侧补偿后的功率因数因略高于0.90，这里取=0.95.低压侧需装设的并联电容器容量为： =97.85*（tanarccos0.67-tanarccos0.95）kvar=76.3

29、23kvar查附录表7，选择自愈式低压并联电容器BSMJO.4-20-3，台数n=76.32/20=3.81，取n=4，则实际补偿容量为 =4*20kvar=80kvar（3）无功补偿后的主变压器容量和功率因数 变电所低压侧的视在计算负荷为 =105.98KVA因此无功补偿后，主变压器容量可选为125KVA（参看附录表8）变压器的功率损耗为 =0.015=0.015*105.98=1.58kw =0.06=0.06*105.98=6.35kvar变电所高压侧的变电负荷为 =97.85kw+1.58kw=99.43kw =（106.84-80）kvar+6.35kvar=33.19kvar =K

30、VA无功补偿后，用户高压侧的功率因数为 = /=99.43/104.8=0.948所以，变电所高压侧功率因数满足规定要求。2.4 补偿方法本设计无功补偿的方法为并联电容进行补偿。型号为BSMJO0.4-20-3第三章 电气部分短路计算3.1短路原因（1）电气绝缘损坏（2）误操作（3）鸟兽危害3.2短路危害(1)短路电流通过电气设备时，温度急剧上升，会使绝缘老化或损坏；同时产生很大的电动力，会使设备载流部分发生机械变形甚至损坏。（2）短路会使系统电压骤降，影响系统其他设备的正常运行。（3）短路可造成停电事故，而且越靠近电源，停电范围越大，给国民经济造成的损失也越大。（4）严重的短路会影响电力系统

31、运行的稳定性，可是并列运行的发电机组失去同步，造成电力系统解列。（5）电力系统发生不对称短路时，其电流会产生较强的不平衡交变磁场，对附近的通信线路、电子设备等产生电磁干扰，影响其正常运行，甚至使之发生误动作。3.3短路计算的目的（1）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。(2)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

32、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，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（有称有名单位制法）和标幺制法（又称相对单位制法）。3.4短路计算的方法（1）欧姆法；适用于电压等级较少的电网中。（2）标幺制法；应用比较普遍，适宜于电压等级较多的高压电网中采用*（3）短路容量法3.5 三项短路电流计算采用标幺制法进行计算（1）确定基准值 取=100MVA

33、，=0.4KV, 而=100MVA/*10.5=5.50KA100MVA/=144.34KA（2）计算短路电流中各主要元器件的电抗标幺值1）电力系统电抗标幺值。以地区变电站10KV馈线出口断路器的断流容量进行估算，由断路器型号知 =160MVA则电力系统电抗标幺值为 =100MVA/160 MVA=0.6252）架空线路电抗标幺值 =0.35*5*=1.593）电力变压器电抗标幺值（由附录表8查的%=4.5）为 =绘出短路等效电路如图所示，图中标出各元件的序号和电抗标幺值，并标出短路计算点。图（3-1）（1） 求k-1点的短路电路总电路电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1） 总电抗标幺值 =+

34、=0.625+0.95=1.5752） 三相短路电流周期分量有效值 =5.50/1.575=3.49KA3)其他三相短路电流 =3.49 =2.55*3.49=8.9 =1.51*3.49=5.273） 三相短路电容 =100/1.575=63.49(4)求变压器并列运行时k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值 =+0.625+1.95+28.13=29.702)三相短路电流周期分量有效值 =144.34/29.70=4.86KA3)其他三相短路电流 =4.86KA =1.84*4.86=8.93KA =1.09*4.86=5.29KA4)三相短路容量 =100

35、/29.30=3.37MVA第四章 电气设备的选择电气设备的选择与校验是供配电系统设计的主要内容之一，选择电气设备必须满足供配电系统在正常工作条件下和短路故障工作情况下工作的要求，同时在保证供配电系统安全可靠的前提下，力争做到技术先进，经济合理。4.1按正常条件选择电气设备的原则电气设备按正常条件下工作选择，就是要考虑电气装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电气装置所处的位置、环境温度、海拔以及有无防尘、防腐、防火防爆等要求。电气要求是指电气装置对设备的电压、电流、频率等方面的要求；对一些断流电器，如开关、熔断器等，还应考虑其断流能力。按正常的工作条件，选择时要根据以下的几个方面：（1）对环

36、境 环境条件有电气装置所处的位置、环境温度、海拔以及有无防尘、防腐、防火防爆等要求。产品制造时分户内和户外型，户外的设备工作条件较差，选择时要注意。（2）对电压 选择设备时应使装设时应使装设地点的电路额定电压小于或等于设备的额定电压。额定电压：电气设备的最高允许工作电压不得低于装设回路的最高运行电压。一般可以按照电气设备的额定电压不低于装设地点的电网的额定电压; （3）对电流 电气设备铭牌上给的额定电流是指周围空气温度为某个值时电气设备长期允许通过的电流。额定电流：所选电气设备的额定电流不得低于装设回路最大持续工作电流。4.2按短路状态对电气设备进行校验电气设备按短路故障条件下工作选择，就是要

37、按最大可能的短路故障时的动稳定度和热稳定度进行校验。对熔断器及装有熔断器保护的电压互感器，不必进行短路动稳定度和热稳定度的校验。对于电力电缆，也不必进行动稳定度的校验。动稳定：电气设备在冲击短路屯流所产生的电动力作用下，电气设备不至损坏。热稳定：电气设备载流导体在最大隐态短路屯流作用下，其发热温度不超过载流导体短时的允许发热温度。4.2.1校验原则各种电气设备的功能尽管不同，但都在供电系统中工作，所以在选择时必然有相同的基本要求。在正常工作时，必须保证工作安全、运行维护方便，投资经济合理。在短路的情况下，能满足力稳定和热稳定的要求。1、设备的额定电压应不小于装置地点的额定电压 2、设备的额定电

38、流应不小于通过设备的计算电流3、设备的最大开断电流（或功率）应不小于它可能开断的最大电流（或功率）4.2.2短路热稳定度（1）热稳定校验：当短路电流通过所选的电气设备时，断路器、负荷开关、隔离开关、电抗器的动稳定电流的峰值应不小于可能的最大的短路冲击电流，或其动稳定电流有效值应不小于可能的最大的短路冲击电流，即或、分别为开关的极限通过电流峰值和有效值，、分别为开关所处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值（2）电流互感器大多数给出动稳定倍数，其动稳定度校验条件为；式中，为电流互感器的额定一次电流。4.2.3短路动稳定度（2）动稳定校验：所选电气设备通过最大短路电流值时，不应因短路电流的电动力效应而造

39、成变形或损坏4.3按断流能力选择对一些需要开断电流的设备，则还有断流能力的要求，即最大开断电流应不小于安装地点可能开断的最大电流，或者按断流容量选择。4.4 10KV侧断路器与隔离开关的选择与校验4.4.1高压断路器的选择与校验电气设备的选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电气设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电气设备选择时必须符合国家有关经济技术政策。技术要先进，经济要合理，安全要可靠，运行要灵活，而且要符合现场的自然条件要求。所选设备正常时应能可靠工作，短路时应能承受多种短路效应。电气设备的选择应遵循以下两个原则：1.按正常工作状态选择；2.

40、按短路状态校验。4.4.2高压断路器的功能和类型高压断路器具有相当完善的灭弧装置，因此它不仅能通断正常负荷电流，而且能通断一定的短路电流。它还能在保护装置的作用下自动跳闸，切除短路故障。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。4.4.3高压断路器的选择与校验额定电压：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，；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

41、。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。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；根据设计条件，选择断路器，根据上述条件和要求并查表有：选择与校验项目安装地点数据VS163012额

42、定电压U=10kv12kv额定电流I=14.45A630A断流能力I=4.07kAI=20kA动稳定度i=10.38kAi=50kA热稳定度it=4.071.2kAs=23.90 kAsIt=204 kAs=1600 kAs（表4-1 断路器的选择校验表）本设计10KV高压断路器选择断路器型号为：VS163012断路器。4.5高压隔离开关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。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

43、手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关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

44、震动。户外产品的使用环境为普通型，用于级污秽区，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GN810T/200型选择与校验项目安装地点数据GN810T/200额定电压U=10kv10kv额定电流I=14.45A200A断流能力I=4.07kA动稳定度i=10.38kAi=25.5kA热稳定度it=4.071.2kAs=23.90 kAsIt=204 kAs=1600 kAs（表4.2高压隔离开关的选择校验表）4.6 0.4KV侧断路器与隔离开关的选择与校验4.6.1低压断路器的选择及效验(一)低压断路

45、器过电流脱扣器的选择过电流脱扣器的额定电流I也应不小于线路的计算电流I,即II(二)低压断路器热脱扣器的选择热脱扣器的额定电流I也应不小于线路的计算电流I,即 II(三)低压断路器的选择低压断路器的额定电压U应不低于线路的额定电压U,即UU 低压断路器的额定电流I应不小于它所安装的脱扣器额定电流I或I，即IIII（四）低压断路器断流能力的校验对动作时间0.02s以上的万能式断路器，其极限分断电流I应不小于通过它的三相短路电流周期分量有效值I，即II对动作时间0.02s以下的塑壳式断路器，其极限分断电流I或i应不小于通过它的三相短路电流周期分量有效值I或i，即IIii故所选设备合格。4.7 10

46、KV侧高压开关柜的选择与校验开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电设备。金属封闭开掼设备分为三种类型：铠装式，即各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型；间隔式，即各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型；箱式，即具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型。从中压断路器的置放方式来看，分为：落地式，即断路器手车本身落地推入柜内；中置式，即手车装于开关柜中部。根据一次主接线形式和所选设备来看，10kV高压开关柜选用KYN28A12型高压中置式开关柜。进线柜中配真空断路器额定电流为630A、额定开断电流为40kA。

47、计量柜中配隔离开关，并与进线柜中的真空断路器连锁，计量用电流、电压互感器，电压互感器用熔断器保护。压变、避雷器柜中配电压互感器测量过电压，并用熔断器保护，还有避雷器。出线柜配真空断路器和保护用电流互感器，配接地开关。各柜均以带电显示器显示计量读数。4.8 10KV侧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

48、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RN210/200型熔断器。4.9 互感器的选择4.9.1 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：

49、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、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

50、：: 电流互感器额定一次电流；：动稳定倍数外部动稳定按: 即选：LZZJ10200/54.9.2 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

51、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、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

52、，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

53、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选择计量用为JN3-10型电压互感器4.10 母线的选择 为了保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，进行导线和电缆截面时必须满足下列条件:1.发热条件 导线和电缆(包括母线)在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的发热温度，不应超过其正常运行时的最高允许温度。2.

54、电压损耗条件 导线和电缆在通过正常最大负荷电流即线路计算电流时产生的电压损耗，不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路，可不进行电压损耗校验。3.经济电流密度 35KV及以上的高压线路及电压在35KV以下但距离长电流大的线路，其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择，以使线路的年费用支出最小。所选截面，称为“经济截面”。此种选择原则，称为“年费用支出最小”原则。工厂内的10KV及以下线路，通常不按此原则选择。4.机械强度 导线（包括裸线和绝缘导线）截面不应小于其最小允许截面。对于电缆，不必校验其机械强度，但需校验其短路热稳定度。母线也应校验短路时的稳定度。对于绝缘导线和电缆，还

55、应满足工作电压的要求。4.11 10KV侧母线的选择导线的型号根据它们使用的环境、工作电压等选择。工厂户外架空线路一般采用裸导线，其中铝绞线（LJ）导电较好，重量轻，对风雨作用的抵抗力较强；对化学腐蚀作用的抵抗力较差。多用在10KV以下线路下，其杆距不超过100125m。工厂车间内采用的配电线路及从电杆上引进户内的线路多为绝缘导线。绝缘导线的线芯材料有铝芯和铜芯两种，一般优先采用铝芯线BLV。绝缘导线外皮的绝缘材料有塑料和橡皮绝缘两种。塑料绝缘线的绝缘性能良好，价格较低，又可节约大量橡胶和面纱，在室内敷设可取代橡皮绝缘线。由于塑料在低温时要变硬变脆，高温时易软化，因此塑料绝缘线不宜在户外使用。

56、导线截面的选择必须满足安全、可靠的条件。也就是说，从满足正常发热条件看，要求通过导线或电缆的电源不应当大于它的允许载流量；从满足机械强度条件看，要求架空导线的截面不应小于它的最小允许截面。此外还应保证电压质量，即线路电压损失不应大于正常运行时允许的电压损耗；以及满足经济要求等。按发热条件选择高压母线截面的效验选择高压母线截面时必须使其载流量大于计算电流。高压母线无功补偿后的电流计算由上面计算可知=40.72A，根据计算电流，查表选择截面为200mm2 的TMY型铜排 在平放时的载流量为425A，在竖放时的载流量为422A，；选择截面为800 mm2 的TMY型铜排在平放时为1295A,在竖放时为1666A，它们均大于40.7A.于是选择高压母线型号为TMY-3*(50*4)和TMY-3*(80*1