2017屆畢業(yè)設計（論文）設計（論文）題目某企業(yè)變電站擴容設計華北科技學院畢業(yè)設計論文說明書題目某企業(yè)變電站擴容設計姓名222指導老師333編號（）字號2016年11月20日畢業(yè)設計（論文）評閱書姓名KKJJN學號201KKJNM221專業(yè)電氣工程及自動化班級2班設計（論文）題目某企業(yè)變電站擴容設計評閱人評語成績評閱人（職稱）年月日指導教師評語成績指導教師（職稱）年月日注畢業(yè)設計（論文）成績等級實行五級記分制，即優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格。畢業(yè)設計（論文）答辯委員會記錄專業(yè)學生于年月日進行了畢業(yè)設計（論文）答辯。學生向答辯委員會提交的材料有設計（論文）說明書份，共頁，其它材料有_。畢業(yè)設計（論文）及答辯評語_。根據學生所提交的材料、評閱人評語、指導教師評語和學生答辯情況，畢業(yè)設計（論文）答辯委員會研究評定，給予畢業(yè)設計（論文）成績?yōu)開。答辯委員會主任_答辯委員會委員_系（部、院）公章_年_月_日2017屆畢業(yè)設計（論文）任務書姓名BVCDF專業(yè)電氣工程及其自動化班級2任務下達時間2016年9月1日任務完成時間11月20日畢業(yè)設計（論文）題目某企業(yè)變電站擴容設計題目主要內容企業(yè)擴容針對電力設施進行分析及設計，以滿足企業(yè)規(guī)模擴大后用電設施正常使用目的要求、主要技術指標運用目前學到的電器知識，進行場地擴建后電力設施的設計重點突出電力系統(tǒng)的基礎設計，根據企業(yè)實際情況將所學應用到實際當中提高問題分析、解決方案及各文獻的查閱利用能力應完成的主要任務1電力系統(tǒng)分析2電力系統(tǒng)繼電器的應用3電氣設備選擇等主要參考文獻1陳躍，電氣工程專業(yè)畢業(yè)設計指南電力系統(tǒng)分冊，北京中國水利水電出版社，200382陳化鋼,電氣設備及其運行,合肥合肥工業(yè)大學出版社,20043賀家李等,電力系統(tǒng)繼電保護原理,北京中國電力出版社，20044尹克寧,變壓器設計原理,北京中國電力出版社，20035張連斌變電所電氣部分北京中國水利電力出版社，2002指導教師教研室主任摘要本文的主要內容包括變壓器選擇；變電所電氣主接線設計；短路電流計算；負荷計算；無功功率補償；電氣設備選擇關、電流互感器、電壓互感器、配電裝置設計；繼電保護規(guī)劃設計；防雷保護設計等。根據電氣主線設計應滿足可靠性、靈活性、經濟性的要求，本變電所電氣為減少無功損耗，提高電能的利用率，本設計進行了無功功率補償設計，使功率因數從069提高到09；短路電流的計算包括短路點的選擇及其具體數值計算；而電氣設備選擇采用了按額定電流選擇，按短路電流計算的結果進行校驗的方法；繼電保護設計主要是對變壓器進行電流速斷保護和過電流保護的設計計算；配電裝置采用成套配電裝置；本變電所采用避雷針防直擊雷保護。這些都是在企業(yè)擴容及增加大量設備需要進行方案設計的，所應用的內容包含面比較廣闊，文章中可能會存在不足，但涉及內容都是電器設計中能查找出的。關鍵詞電氣主接線；繼電保護目錄第1章畢業(yè)設計概述611畢業(yè)設計題目612畢業(yè)設計目的613畢業(yè)設計內容6第2章主變壓器選擇621變電所變壓器容量、臺數、型號選擇6211變壓器容量6212主變壓器臺數和型號7213主變壓器確定722干式變壓器的結構823干式變壓器的特點824干式變壓器的使用注意事項8第3章變電所電氣主接線931對電氣主接線的基本要求和原則9311電氣主接線的基本要求9312電氣主接線的原則1032電氣主接線設計程序1033主接線設計11第4章短路計算1441短路概述1442造成短路原因1443短路危害1544短路計算15第5章電氣設備選擇與校驗1751電氣設備及分類1752電氣設備選擇與校驗1853高壓斷路器選擇與校驗19531高壓斷路器的選擇19532高壓斷路器的校驗2054隔離開關選擇與校驗20541隔離開關原理與類型20542隔離開關運行與維護21543隔離開關的校驗2155互感器選擇與校驗22551互感器應用22552電流互感器原理與結構23553電流互感器校驗2456電壓互感器24561電壓互感器原理2457主線選擇與校驗26571主線的選擇26572主線校驗26第6章繼電保護2761繼電保護27611對繼電保護的基本要求27612繼電保護原理2762過電流與速斷保護整定值的計算27621過電流整定值計算27622速斷保護整定值計算30第7章配電裝置3071對配電裝置的基本要求3172配電裝置的類型3173配電裝置的應用3174配電裝置的設計步驟31第8章防雷保護設計3481雷電過電壓3482雷電的危害3483防雷保護裝置3484防雷設計3485防雷保護計算35總結38參考文獻39第1章畢業(yè)設計概述11畢業(yè)設計題目某企業(yè)變電站擴容設計12畢業(yè)設計目的本設計是針對變電所進行的擴大初步設計，設計中涉及“發(fā)電廠電氣部分”、“電力系統(tǒng)分析”、“電力系統(tǒng)繼電保護”等課程有關內容，通過設計培養(yǎng)學生綜合運用所學知識分析、解決本專業(yè)領域工程技術問題的能力；培養(yǎng)學生獨立自學能力；使學生受到工程師的基本訓練，即工程設計和科學研究的初步能力；包括調查研究、搜集資料（含文獻檢索）；方案論證、技術方案的計劃與實施；理論分析、設計和計算；撰寫學術論文或設計說明書等的能力。13畢業(yè)設計內容主變壓器選擇；變電所電氣主接線設計；短路電流計算；電氣設備選擇（主線、高壓斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器和補償電容器）；配電裝置設計；繼電保護設計；防雷保護設計；繪制電氣主接線圖，繪制配電裝置平面圖及直擊雷保護范圍圖。第2章主變壓器選擇在發(fā)電廠和變電站中，用來向電力系統(tǒng)或用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。在輸配電系統(tǒng)中，變壓器起到橋梁作用，變壓器是借助電磁感應原理，以相同的頻率，交換交流電壓和電流而傳輸交流電能的一種靜止電器。21變電所變壓器容量、臺數、型號選擇211變壓器容量變壓器空載運行時需用較大的無功功率，這些無功功率需由供電系統(tǒng)供給，變壓器容量如選的過大，不但增加投資，而且使變壓器長期處于輕載運行，出現(xiàn)“大馬拉小車”現(xiàn)象，使空載的損耗增加，功率因數降低，網絡損耗增加。若容量選的小，會使變壓器長期過負載，易損壞設備。變壓器的最佳負載率在4070之間，負載過高，損耗明顯增加，另一方面，由于變壓器容量裕度小，負載稍有增長，便需要增容，更換大容量的變壓器，勢必增加投資，且影響供電?？傊x擇變壓器的容量，要以現(xiàn)有的負荷為依據，按照510年的發(fā)展計劃來確定，按照企業(yè)擴展計劃投入選用的變壓器容量為1000KVA。212主變壓器臺數和型號1臺數變壓器的臺數應根據負荷的特點和經濟運行進行選擇，要由負荷大小，對供電的可靠性和電能質量的要求來決定，并兼顧節(jié)約電能、降低運行造價、維護設備等因素，確定變壓器臺數應綜合考慮，進行認真的技術經濟比較。按負荷的等級和大小來說，對于帶一、二級負荷的變電所，當一、二級負荷較多時，應選兩臺或兩臺以上變壓器，如只有少量的一、二級負荷并能從相鄰的變電所取得低壓備用電源，可以只采用一臺變壓器。對于企業(yè)擴展規(guī)模來說主要負荷是二、三類負荷，二級負荷主要是消防類、應急照明等負荷；而三級負荷主要是電力設備和普通照明，根據需要擬裝設兩臺變壓器。2型號主變壓器的型號選擇主要考慮以下因素1）變電所的所址選擇；2）建筑物的防火等級；3）建筑物的使用功能；4）主要用電設備對供電的要求；5）當地供電部門對變電所的管理體制等。設置在一類高、低壓主體建筑中的變壓器，應選擇干式、氣體絕緣或非可燃性液體絕緣的變壓器；二類高、低壓主體建筑也宜如此，否則應采取相應的防火措施。主變壓器安裝在地下時，根據消防要求，不得選用可燃性油變壓器，地下層一般比較潮濕，通風條件不好，也不宜選用空氣絕緣的干式變壓器，而宜采用環(huán)氧樹脂澆注型或者六氟化硫型變壓器，綜合所述結合校的具體情況選型為SCB91000/10KV變壓器。213主變壓器確定位于企業(yè)地下變電所的主變壓器型號為環(huán)氧樹脂澆注型，其技術參數如表21所示。表21SCB91000/10變壓器技術參數額定電壓（KV）型號額定容量（KVA）高壓低壓空載損耗（W）負載損耗（W）短路阻抗（）空載電流（）變壓器連接組SCB91000/10100010504166085506101,YND22干式變壓器的結構為了確保供電安全，迫切需要即可深入負荷中心又無燃燒危險的變壓器，而當今，隨著社會進步，干式變壓器得到了廣泛的應用，根據國家標準干式變壓器定義，所謂干式變壓器，就是指鐵心和繞組不浸入液體中的變壓器。干式變壓器的結構與油浸式變壓器的差別不大，采用晶粒取向電工鋼片，軛和柱采用全斜接縫，心柱用鋼帶或自干型絕緣粘帶綁扎，也有用粘結劑將鐵心膠合，鐵心為防止因凝結而引起銹蝕，在鐵心表面涂有耐熱的防銹覆蓋漆或樹脂，容量較大時，鐵芯中要有氣道，氣道尺寸為1520MM，而干式變壓器的繞組材料是銅箔或鋁箔，有時也采用銅線繞制，而低壓線圈（1000V及以下），用銅箔（或鋁箔）與預浸環(huán)氧樹脂的絕緣材料緊密繞制，采用纏繞玻璃纖維加強樹脂包封，經過工藝處理后，使高低壓線圈各自成為一個堅固的整體，不但具有很強的承受短路能力，而且經過冷熱循環(huán)試驗，證明了線圈具有耐潮、耐裂、阻燃和自熄功能。由于干式變壓器的適用材料不同，其絕緣等級也不同，絕緣材料等級與絕緣材料最高允許溫度見表22。絕緣等級YAEBFHC絕緣材料最高允許溫度）C9510512013015518022023干式變壓器的特點1占地面積小，不必單獨建設變壓器室，它可以和10KV的高壓柜，380/220V的低壓配電柜裝在一個室內。2運行、維修量小。3具有耐熱、防塵、耐潮的特點，適合于安裝負荷中心，對系統(tǒng)經濟運行節(jié)電起到了一定作用。4損耗小、噪聲小。5絕緣性好，局部放電量小，耐雷電沖擊力強。6機械強度高,抗溫度變化，抗短路能力強。7價格昂貴。8壽命期后，不易回收，污染環(huán)境。24干式變壓器的使用注意事項1干式變壓器選擇不同的外殼，是由所處的環(huán)境和防護要求而定。2干式變壓器繞組的絕緣，很大程度影響變壓器的安全和使用壽命。3自然空氣冷卻和強迫空氣冷卻。4干式變壓器的過載能力與環(huán)境溫度、載前的負荷情況、變壓器的絕緣散熱情況和發(fā)熱時間常數有關。第3章變電所電氣主接線電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。電氣主接線是變電所電氣設計的首要部分，也是構成電力系統(tǒng)的首要環(huán)節(jié)。對電氣主接線的基本要求概括地說應包括電力系統(tǒng)整體及變電所本身運行的可靠性、靈活性和經濟性。31對電氣主接線的基本要求和原則311電氣主接線的基本要求1可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。經過長期運行實踐的考驗，對變電所采用的主接線經過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性不僅要考慮次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性不是絕對的，而是相對的。一種主接線對某些變電所是可靠的，而對另一些變電所可能是不可靠的。2靈活性主接線的靈活性有以下幾方面要求；1調度要求。可以靈活的投入和切除變壓器、線路、調配電源和負荷，能夠滿足系統(tǒng)在事故運行方式下、檢修方式下以及特殊運行方式下的調度要求。2檢修要求。可以方便的停運斷路器、主線及其繼電保護設備，進行安全檢修，且不致影響對用戶的供電。3擴建要求。可以容易的從初期過渡到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改建量最小。3經濟性經濟性主要是投資省、占地面積小、能量損失小。312電氣主接線的原則1考慮變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經濟性的要求也不同。2考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設計應根據510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據負荷的大小和分布、負荷增長速度以及地區(qū)網絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數和出線回數。3考慮負荷的重要性分級和出線回數多少對主接線的影響對一級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一級負荷不間斷供電；對二級負荷，一般要有兩個電源供電，且當一個電源失去后，能保證大部分二級負荷供電。三級負荷一般只需一個電源供電。4考慮主變臺數對主接線的影響變電所主變的容量和臺數，對變電所主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電所，由于其傳輸容量大，對供電可靠性要求高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電所，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低。32電氣主接線設計程序1、電氣主接線的設計程序電氣主接線的設計伴隨著變電所的整體設計，即按照工程基本建設程序，歷經可行性研究階段、初步設計階段、技術設計階段和施工設計階段等四個階段。在各階段中隨要求、任務的不同，其深度、廣度也有所差異，但總的設計思路、方法和步驟相同。1對原始資料進行分析，具體內容如下1本工程情況。主要包括變電所類型；設計規(guī)劃容量；變壓器容量及臺數；運行方式等。2電力系統(tǒng)情況。電力系統(tǒng)近期及遠景發(fā)展規(guī)劃510年；變電所在電力系統(tǒng)中的位置地理位置和容量位置和作用；本期工程和遠景規(guī)劃與電力系統(tǒng)連接方式以及各級電壓中性點接地方式等。3負荷情況。負荷的性質及地理位置、電壓等級、出線回路數及輸送容量等。電力負荷在原始資料中雖已提供，但設計時應該認真地辯證地分析。因為負荷的發(fā)展和增長速度受政治、經濟、工業(yè)水平和自然條件等方面影響。如果設計時，只依據負荷計劃數字，而投產時實際負荷小了，就等于積壓資金，否則電量供應不足，就會影響其他工業(yè)的發(fā)展。4環(huán)境條件。當地的氣溫、濕度、覆冰、污穢、風向、水文、地質、海拔、地震等因素對主接線中電器的選擇和配電裝置的實施均有影響。特別是我國土地遼闊，各地氣象、地理條件相差甚大，應子以重視。對重型設備的運輸條件也應充分考慮。5設備制造情況。為使所設計的主接線具有可行性，必須對各主要電器的性能、制造能力和供貨情況、價格等資料匯集并分析比較，保證設計的先進性、經濟性和可行性。2擬定主接線方案。根據設計任務書的要求，在原始資料分析的基礎上，可擬定若干個主接線方案。因為對電源和出線回路數、電壓等級、變壓器臺數、容量以及主線結構等考慮的不同，會出現(xiàn)多種接線方案近期和遠期。應依據對主接線的基本要求，從技術上論證各方案的優(yōu)缺點，淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留23個技術上相當，又都能滿足任務書要求的方案，再進行可靠性定量分析計算比較，最后獲得技術合理、經濟可行的主接線方案。3主接線經濟比較。4短路電流計算。對擬定的電氣主接線，為了選擇合理的電器，需進行短路電流計算。5電器設備的選擇。6繪制電氣主接線圖及其他必要的圖紙。7工程概算。包括主要設備器材費；安裝工程費；其他費用。33主接線設計主接線的基本形式，就是主要電氣設備常用的幾種形式，分為兩大類有匯流主線的接線形式、無匯流主線的接線形式。變電所電氣主接線的基本環(huán)節(jié)是電源變壓器、主線和出線饋線。各個變電所的出線回路數和電源數不同，且每路饋線所傳輸的功率也不一樣。在進出線數較多時一般超過4回，為便于電能的匯集和分配，采用主線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便有利于安裝和擴建。但有主線后，配電裝置占地面積較大，使用斷路器等設備增多。無匯流主線的接線使用開關電器較少，占地面積小，但只適用于進出線回路少，不再擴建和發(fā)展的變電所。有匯流主線的接線形式主要有單主線接線和雙主線接線。設計中僅以單主線接線為例。一、單主線接線圖31單主線接線如圖31所示，單主線接線的特點是整個配電裝置只有一組主線，每個電源線和引出線都經過開關電器接到同一組主線上。供電電源是變壓器或高壓進線回路。主線既可以保證電源并列工作，又能使任一條出線回路都可以從電源L或2獲得電能。每條引出線回路中部裝有斷路器和隔離開關，靠近主線側的隔離開關QS2稱作主線隔離開關，靠近線路側的QS3稱為線路隔離開關在實際變電所中，通常把靠近電源側的隔離開關稱為甲刀閘，把靠近負荷側的隔離開關稱為乙刀閘。由于斷路器具有開合電路的專用滅弧裝置，可以開斷或閉合負荷電流和開斷短路電流，故用來作為接通或切斷電路的控制電器。隔離開關沒有滅弧裝置其開合電流能力極低，只能于設備停運后退出工作時斷開電路，保證與帶電部分隔離，起著隔離電壓的作用。所以，同一回路中在斷路器可能出現(xiàn)電源的一側或兩側均應配置隔離開關，以便檢修斷路器時隔離電源。若饋線的用戶側沒有電源時，斷路器通往用戶則可以不裝設線路隔離開關。但如果費用不大，為了防止過電壓的侵入。也可以裝設。同一回路中串接的隔離開關和斷路器，在運行操作時，必須嚴格遵守下列操作順序如對饋線送電時，須先合上隔離開關QS2和QS3，再投入斷路器QF2；如欲停止對其供電，須先斷開QF2，然后再斷開QS3和QS2。為了防止誤操作，除嚴格按照操作規(guī)程實行操作票制度外。還應在隔離開關和相應的斷路器之間，加裝電磁閉鎖、機械閉鎖。接地開關又稱接地刀間QS4是在檢修電路和設備時合上，取代安全接地線的作用。當電壓在110KV及以上時，斷路器兩側的隔離開關扣線路隔離開關的線路側均應配置接地開關。對35KV及以上的主線，在每段主線上亦應設置12組接地開關或接地器，以保證電器和主線檢修時的安全。1單主線接線的優(yōu)缺點優(yōu)點接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。缺點靈活性和可靠性差，當主線或主線隔離開關故障或檢修時，必須斷開它所連接的電源，與之相連的所有電力裝置在整個檢修期間均而停止工作。此外，在出線斷路器檢修期間，必須停止該回路的供電。2單主線接線的適用范圍一般適用于一臺主變壓器的以下兩種情況1610KV配電裝置的出線回路數不超過5回。23566KV配電裝置的出線回路數不超過3回。二、單主線分段接線為了克服一般單主線接線存在的缺點，提高它的供電可靠性和靈活性，可以把單主線分成幾段，在每段主線之間裝設一個分段斷路器和兩個隔離開關。每段主線上均接有電源和出線回路，便成為單主線分段接線，如圖52所示。1單主線分段接線的優(yōu)缺點優(yōu)點用斷路器把主線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電；當一證正常段主線不間斷供電和不致使大面積停電。缺點當一段主線或主線隔離開關故障或檢修時，該段主線的回路都要在檢修期間內停電；當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建。2適用范圍16一10KV配電裝置出線回路數為6回及以上時。23566KV配電裝置出線回路數為48回時。圖32單主線分段接線現(xiàn)階段最常用的接線形式有兩種單主線接線和單主線分段接線，依據企業(yè)變電所中實際情況的了解，以及對單主線接線和單主線分段的比較，并且從經濟性、可靠性、靈活性三個方面的對比，選擇單主線接線方式。企業(yè)變電所為終端變電所高壓為10KV低壓為04KV。這在主接線的選擇上確定了范圍，根據510年的發(fā)展計劃設計，并依據企業(yè)的供電情況，擬裝設兩臺主變壓器。110KV主接線根據設計要求及綜合考慮，10KV側兩條銅電纜，一條運行，一條備用兩條電纜的各種參數均相同，來自供電中心的高壓電經隔離開關、調相機、電流互感器接到主線上，而后經隔離開關、計量柜進入主線接到兩臺變壓器上，其間由隔離開關和斷路器分離。如附錄。204KV主接線所謂04KV是一種電壓等級,按正常工作需用380KV，10KV高壓經過變壓器降壓后為04KV等級，低壓經過隔離開關、電流互感器、高壓斷路器接到主線上，而后經過隔離開關、儀表通過低壓主線接到降壓變壓器主線上，兩臺變壓器低壓分別帶有不同的負荷這是04KV。如附錄所示。第4章短路計算選擇電氣設備、整定繼電保護、確定電氣主接線方案、考慮限制短路電流的措施及分析電力系統(tǒng)是短路計算的最終目的。所謂短路是指不同電位導電部分之間的不正常短接，既有相與相之間導體的金屬性短接或者經小阻抗的短接，也有中性點直接接地系統(tǒng)或三相四線制系統(tǒng)中單相或多相接地（或接中性線）。41短路概述電力系統(tǒng)的狀態(tài)有三種正常運行狀態(tài)、不正常運行狀態(tài)、短路故障。在電氣設計和運行中，不僅要考慮系統(tǒng)正常運行狀態(tài)，而且要考慮它發(fā)生故障時的情況，最嚴重的故障是電路乃至系統(tǒng)發(fā)生短路。電力系統(tǒng)正常運行時，其相與相之間，中性點接地系統(tǒng)的中性線與相線之間，都是通過負荷或阻抗連接的。42造成短路原因電力系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣被損壞。絕緣損壞大多是由于未及時發(fā)現(xiàn)和消除設備的缺陷，以及設計、制造、安裝和運行不當所致，如由于設備長期運行，絕緣自然老化或由于設備本身絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿；設備絕緣正常而被內部人員違反操作規(guī)程和安全規(guī)程，造成誤操作而引發(fā)短路。電力系統(tǒng)的其他某些故障也可能導致短路，如輸電線路斷線和倒桿事故等。此外，飛禽及小動物跨接裸導體，老鼠咬壞設備、導線的絕緣，都可能造成短路。43短路危害1電力系統(tǒng)發(fā)生短路時，網絡總阻抗減小很多，短路回路中的短路電流可能超過該回路的正常工作電流十幾倍甚至幾十倍，如610KV的大容量裝置，短路電流可達到幾萬甚至幾十萬安。2選的各種電氣設備應有足夠的熱穩(wěn)定度。3短路電流通過導體時，同時也使導體受到很大的電動力作用、使導體發(fā)生變形，甚至損壞。因此，電氣裝置中所選的各種電氣設備還應有足夠的電動機械穩(wěn)定度。4短路必將造成局部停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大、給國民經濟造成的損失也越大。由此可見。短路的后果是十分嚴重的，且短路所引起的危害程度，與短路故障的地點、類型及持續(xù)時間等因素有關。為了保證電氣設備安全可靠運行，減輕短路的影響，除應努力設法消除可能引起短路的一切因素外，一旦發(fā)生短路，應盡快切除故障部分，使系統(tǒng)的電壓在較短的時間內恢復到正常值。為此，需要進行短路電流計算，以便正確地選擇具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設備，以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。44短路計算根據實際情況及圖紙的要求分析企業(yè)變電所的設計，短路計算要恰到好處，確定短路點位高低壓側各一個，互相分析計算，如圖41所示。圖41電力系統(tǒng)短路計算電路圖計算短路前給定電力系統(tǒng)饋線出口短路器2QF為2N1210I型。計算方法采用比較簡潔常用的計算方式。確定基準值取，而MVASD10KVUNAVD5101KVUNAVD4022AI3/3/1SDD140/10/22計算短路回路中主要元件的電抗標幺值電力系統(tǒng)根據有關資料，則KAIOC531MVAIUSOCN503118/0/1SXDS架空線路由資料可知，則KMO/4081510/5/40/222KVMAKMULXNAVISDW電力變壓器有資料得，則5K51/01/5/1043VASXNDKTD做出等值電路圖并化簡電路，求出點及其點短路回路阻抗標幺值，根據34K計算電路圖及其回路中個主要元件的電抗標幺值做出等值電路圖。91802153XXK42/5/432164K求出點三相短路電流和短路容量3如圖所示42點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路。3K圖42點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路3K5091/3DDKXIKAK762/5/13IIKK3ISH09762572KAIIS431MVVXSKDK2509/0/33求出點三相短路電流和短路容量4K如圖43點供電系統(tǒng)的等值電路圖的短路回路第5章電氣設備選擇與校驗在各級電壓等級的變電所中，使用各種電氣設備，諸如變壓器、斷路器、隔離開關、電流互感器、電壓互感器、主線、補償電容器等，這些設備的任務是保證變電所安全、可靠的供電，因為選擇電氣設備時，必須慮及電力系統(tǒng)在正常和故障時的工作情況。所謂電氣設備的選擇，則是根據電氣設備在系統(tǒng)中所處的地理位置和完成的任務來確定它們的型號和參數。電氣設備選擇的總原則是在保證安全、可靠工作的前提下，適當留有裕度，力求在經濟上進行節(jié)約。51電氣設備及分類1、電氣設備電氣設備是指電力系統(tǒng)中發(fā)電、輸電、變配電、用電設備的總稱，它包括發(fā)電機、變壓器及各種高低壓開關設備、保護設備、導線、電纜和用電設備等。2、電氣設備的分類電氣設備通常分類方法如下（1）按電壓分通常把1KV以上的設備稱為高壓設備，1KV以下的稱為低壓設備。（2）按電能質量分交流設備、直流設備、交直流兩用設備。（3）按設備所屬的電路性質分一次設備、二次設備。（4）按是否組合分單元件設備、成套設備。52電氣設備選擇與校驗電氣設備的選擇是供配電系統(tǒng)設計的重要內容之一。安全、可靠、經濟、合理是選擇電氣設備的基本要求。電氣設備選擇的一般原則為按正常工作條件下選擇額定電流、額定電壓及型號，按短路情況下校驗開關的開斷能力、短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。在供配電系統(tǒng)中盡管各種電器設備的作用不一樣，但選擇的條件有諸多是相同的，在表51中列出了導體和電器選擇與校驗的項目。從表中可以看出為保證設備可靠的運行，各種設備均應按正常工作條件下的額定電壓和額定電流選擇，并按短路條件校驗動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。表51導體和電器的選擇與校驗項目選擇項目校驗項目短路電流設備名稱額定電壓（KV）額定電流（A）裝置類（戶內戶外）準確度級熱穩(wěn)定動穩(wěn)定開斷能力（KA）高壓斷路器高壓負荷開關53高壓斷路器選擇與校驗531高壓斷路器的選擇高壓斷路器是高壓電氣中的重要設備，是一次電力系統(tǒng)中控制和保護電路的關鍵設備，它在電網中的作用有兩方面，其一是控制作用，即根據電力系統(tǒng)的運行要求，接通或斷開工作電路，其二是保護作用，當電力系統(tǒng)中發(fā)生故障時，在繼電保護裝置的作用下，斷路器自動斷開故障部分，以保證無故障部分的正常運行。斷路器工作性能好壞直接關系到供配電系統(tǒng)的安全運行。為此要求斷路器具有相當完善的滅弧裝置和足夠強的滅高壓隔離開關高壓熔斷器電流互感器電壓互感器主線電纜圖51高壓斷路器的QF的型號規(guī)格532高壓斷路器的校驗根據圖71高壓斷路器的QF的型號規(guī)格。在短路計算中我們得知10KV側主線上短路電流為53KA，控制QF的線路繼電保護裝置實際最大的動作時間為10S變壓器高壓側實際最大工作電流按變壓器額定電流計算。AUSINTN75103/3/130線路首端短路時，流過短路電流最大，而線路首端（）點短路和主線（）點1K2K短路，其短路電流相等，即短路電流沖擊值KAIISH03876252短路容量MVUSKCK103擬定選用高壓真空斷路器，斷路時間STOC1短路假想時間TTOPCIMA01根據擬定條件和相關數據，選用ZN1210I型高壓真空斷路器。表52ZN1210I型高壓真空斷路器安裝電氣條件ZN1210I序號項目數據項目技術數據校驗結論1NU10KVNU10KV合格230I577AI1250A合格3K276KAOC315KA合格43ISH7038KAMASI25KA合格5IMATI23784TI2126合格54隔離開關選擇與校驗541隔離開關原理與類型隔離開關是發(fā)電廠和變電所中常用的開關電器，用于隔離電源，以保證對其它電器設備和線路運行安全檢修。隔離開關是應用于斷路器的配套裝置使用的，但是隔離開關無滅弧裝置，不能用來接通和斷開負荷電流和短路電流。隔離開關的類型較多，按裝接地點不同分屋內式和屋外式；按絕緣支柱數目分單柱式、雙柱式和三柱式；此外還有V型隔離開關。隔離開關的型式對配電裝置的分布和占地面積有很大的影響，隔離開關選型時應根據實際情況選擇，企業(yè)選擇型號為GN3010D/630，這種型號隔離開關系列為高壓10KV，三相電流頻率50HZ的戶內裝置，安裝于高壓開關柜內，使高壓開關柜結構緊密占地面積小，安全性高。如下表所示73為GN3010D/630的技術數據。表53GN3010D/630技術數據型號型式序號額定電壓KV額定電流A結構標志GN3010D/630戶內3010630帶接地刀閘542隔離開關運行與維護隔離開關運行與維護的注意事項（1）載流回路及引線端子無過熱。（2）瓷瓶無裂痕，瓷瓶與法蘭接觸處無松散及起層現(xiàn)象。（3）傳動機構外露的金屬無明顯銹蝕痕跡。（4）觸頭罩無異物堵塞。（5）接地良好。（6）分合閘過程應無卡勁，觸頭中心要標準，三相是否同時接觸。543隔離開關的校驗根據型號擬選GN3010D/630。AUSINCA7351031短路電流的沖擊值KISH0862短路容量MVASK154713短路電流假想時間STIRACMR0校驗情況如下表表54GN3010D/630校驗數據計算數據GN3010D/630工作電壓（KV）1010NU最大工作電流（A）577363I短路電流（KA）276短路沖擊電流（KA）703850MARI熱穩(wěn)定性校驗SATIIMAR22238176SATI221984根據以上數據可得滿足熱穩(wěn)定校驗條件。55互感器選擇與校驗互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓100、和小電流V3/105、1A，其一次側接在一次系統(tǒng)，二次側接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時的安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠的接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高電壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鲀纱箢悾饕请姶攀降?。此外，電容式電壓互感器在超高壓系統(tǒng)中也被廣泛應用。非電磁式的新型互感器，如電子式、光電式互感器，尚未進入廣泛的工業(yè)實用階段。551互感器應用互感器包括電流互感器和電壓互感器。電流互感器又稱儀用變流器，文字符號為TA；電壓互感器又稱儀用變壓器，文字符號為TV。從基本結構和工作原理來說，互感器是一種特殊變壓器?；ジ衅饔腥缦伦饔?；1安全絕緣采用互感器作一次電路與二次電路之間的中間元件，可避免一次電路的高電壓直接引入測量儀表、繼電器等二次設備，有利于保障人身安全；可避免一次電路發(fā)生短路使二次儀表、繼電器等電流線圈受大電流沖擊而損壞；也可避免二次電路的故障影響一次電路。這樣就提高了一、二次電路工作的安全性和可靠性。2按比例減小電流和降低電壓電流互感器是將一次大電流按比例變成二次小電流的裝置。雖然電流互感器一次額定電流不同，但二次額定電流一般為5A。電壓互感器是將一次高電壓按比例變成二次低電壓的裝置，雖然電壓互感器一次額定電壓不同，但二次額定電壓一般為100V。3擴大二次設備的使用范圍采用互感器后，就相當于擴大了儀表和繼電器的使用范圍。例如用一只量程為5A的電流表與不同變流比的電流互感器配套使用，就可測量不同范圍的電流。同樣，用一只量程為100V的電壓表與不同變壓比的電壓互感器配套使用，就可測量不同范圍的電壓。此外，使用互感器后，可使二次儀表和繼電器等的電流或電壓規(guī)格統(tǒng)一，有利于這些產品的標準化、小型化和大規(guī)模生產。552電流互感器原理與結構1工作原理電流互感器的基本結構與變壓器相似，原理接線如圖72所示其一次繞組的匝數很少有的利用一次導體穿過其鐵芯，只有一匝，導體較粗，串接在被測電路中，因此一次電流完全取決于被測電路的負載電流；其二次繞組的匝數很多，且與低阻抗的儀表或繼電器的電流線圈相連，因而二次阻抗很小，所以它實際上就相當于一個短路運行的變壓器。電流互感器一、二次額定電流之比叫變流比，用表示，由變壓器的基本知識可IK知（51）2121INIKI式中、電流互感器一、二次繞組的匝數；1、電流互感器一、二次額定電流；NI12、電流互感器一、二次實際電流；由式51可見，若已知電流互感器的變流比或一、二次繞組的匝數和二次實際電流，便可計算出一次實際電流的近似值。圖52電流互感器原理接線圖1鐵芯；2一次繞組；3二次繞組2結構電流互感器的結構如圖72所示，它主要由鐵芯、一次繞組、二次繞組和絕緣構成。按照一次繞組匝數的多少，電流互感器又可分為單匝式和多匝式，多匝式電流互感器又分為只有一個鐵芯和具有兩個鐵芯的兩種類型。553電流互感器校驗對于大多數電流互感器，給出了相對于額定一次電流的動穩(wěn)定倍數和熱穩(wěn)定ESK倍數，因此其動、熱穩(wěn)定度應按下式校驗。動穩(wěn)定倍數TK2/1NMASESII則動穩(wěn)定校驗的條件為SHESIK302擬定型號為LZZBJ910型電流互感器，查表得，20ESK5/1I3793240152021SHNESIIK熱穩(wěn)定倍數，則熱穩(wěn)定度校驗條件為NTTI1/，一般為1S熱穩(wěn)定倍數，即電流互感器試驗時間T1S，IMANTI2321TK因此上式可改寫為IMANTTIK3112803IA通過計算結果可知滿足熱穩(wěn)定校驗。56電壓互感器561電壓互感器原理如圖所示73為電壓互感器原理接線圖，其基本結構與變壓器相同，電壓互感器一、二次側額定電壓之比稱為變壓比，用表示。UK圖53電壓互感器原理接線圖1鐵芯；2一次繞組；3二次繞組2121UNKU式中、電壓互感器一、二次繞組的匝數；1、電壓互感器一、二次額定電壓；NU12、電壓互感器一、二次實際電壓；由式可知電壓互感器變壓比和二次實際電壓，可計算出一次實際電壓的近似值。2U1電壓互感器的結構一次繞組被分為匝數相等的兩部分，分別繞在上下鐵芯柱上并且并聯(lián)起來，其連接點于鐵芯相連，二次繞組繞在鐵芯上，此外還有一個平衡線圈，也有匝數相等的兩部分組成，分別繞在上下兩個鐵芯上，并且串起來，連接點與鐵芯相連。2電壓互感器校驗為了保證電壓互感器的安全運行和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓互感器應滿足下列條件1190EEU其中式中為電網電壓；為電壓互感器一次繞組額定電壓；1E其電壓互感器參數如下表所示表75電壓互感器參數型號額定電壓（KV）一次繞組額定容量（VA）二次繞組額定容量（VA）最大容量（VA）一次二次0513JDZ1810100150802003P6P400綜合公式22222SINCOQPS校驗后滿足要求。57主線選擇與校驗571主線的選擇根據設計要求，變電所10KV側為電纜線，而屋內配電10KV側和04KV側應用硬主線，經技術經濟比較選用硬主線即矩形硬主線，它的優(yōu)點是便于固定和連接，散熱性能好，缺點是集膚效應系數較大，集膚效應系數與電流的頻率、導體的形狀和尺寸有關，為了避免集膚效應系數過大，應減小導體片（條）間的距離，相應地改變它有關因素。572主線校驗實際工程應用10KV及以下高壓線路及低壓動力線路，通常先按發(fā)熱條件選擇截面，再校驗，其電壓損耗和機械強度。對于一般建筑物的10KV線路距離短，電流不太大，按經濟電流密度確定經濟截面的意義并不大。選擇根據負荷計算電流AIC78263147823折算到10KV104JGI得到高壓側電流C51078263根據變壓器SCB91000/10型空載電流為08，其有名值ASIJBEJEG145031空載電流IJO680AIIJGOJ021546510根據實際情況，電流經濟密度HTMAS2/0M10KV側722JISHIN04KV側68134GZ故選用10KV側TMY3004KV側2TMY經過與短路電流的比較滿足條件。第6章繼電保護電力系統(tǒng)的繼電保護是繼電保護技術和繼電保護裝置的統(tǒng)稱。它對保證系統(tǒng)安全運行和電能質量、防止故障擴大和事故發(fā)生起著及為重要的作用。61繼電保護611對繼電保護的基本要求動作于跳閘線圈的繼電保護在技術上一般滿足以下幾個方面選擇性它是繼電保護裝置動作時，僅將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證系統(tǒng)非故障元件仍繼續(xù)運行，盡量減小停電范圍。靈敏性靈敏性是指對于保護范圍內發(fā)生故障或非正常運行狀態(tài)的反應能力。速動性速動性是指快速地切除故障可以提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性，減少用戶在電壓降低的情況下的工作時間，以及減小故障元件的損壞程度?？煽啃钥煽啃允侵冈谄湟?guī)定的保護范圍內發(fā)生了它應該動作的故障時，它不應該拒絕動作，而在任何其他該保護不應該動作情況下，則不應該錯誤動作。612繼電保護原理電力系統(tǒng)故障后工頻電氣量的主要特征變化如下電流增大；電壓降低；電流與電壓之間的相位角發(fā)生變化；測量阻抗發(fā)生變化；出現(xiàn)負序和零序分量；電氣元件流入與流出電流的關系發(fā)生變化；利用故障時電氣量的變化特征，可以構成各種作用原理的繼電保護。62過電流與速斷保護整定值的計算621過電流整定值計算計算變壓器過電流的整定值MAX,LIREWLOPIKI式中繼電保護動作整定值（A）；OP保護裝置的可靠系數；REL接線系數；W電流互感器電流比；IK線路最大負載電流（A）；MAX,LI繼電器返回系數；REOPREI式中繼電器返回電流，電流互感器開始釋放的最大電流（A）；REI繼電器起動電流，電流繼電器開始吸合的最小電流（A）OPDL型繼電器的一般要求在08509。若返回系數小于085，說明繼電器傳REKREK動部分有油污，應清洗加油，以減少摩擦阻力矩，如果清洗加油后，仍達不REK到085以上，應考慮更換電流互感器。設計中所選用的變壓器型號為SCB91000/10變壓器，10KV/04KV，577A/1443A，干式變壓器，其中電流互感器電流比為1YND其過電流整定值計算如下所示5/7IK電流整定值，AIKIOPIREWLOP5,45/7802取過電流保護繼電器選用DL11/11型。（1）過電流保護動作時限SSTT5112（2）靈敏度的校驗。變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器低壓側主線PSPS在系統(tǒng)最小運行方式下運行，發(fā)生兩相短路來檢驗，其靈敏度也與線路過電流P保護要求相同，即，個別情況下，允許。51PS251PS581275031MIN,OPKIS即（靈敏度合格）。82P電流速斷保護對于小容量的變壓器，可裝設電流速斷保護和氣體保護一起構成變壓器主保護。變壓器電流速斷保護的工作原理與輸電線路的相同，只是將保護設備換成變壓器保護而已。保護的原理接線圖如附錄。保護的原理接線圖如圖81，由于容量較小的變壓器一般為單側電源，此時注意將電流速斷保護裝于變壓器電源側。保護動作電流的整定值有兩個原則躲過變壓器二次測主線上1處故障時流過保護的最大短路電流，即MAX1KIMAX1MAX1KRELKIKI式中可靠系數，取1213。RELK躲過變壓器空載合閘時的勵磁涌流。通常取TNACTII53式中保護安裝側變壓器的額定電流。TN保護動作電流取上述兩者中最大者。保護的靈敏度按保護安裝出2點故障時流過保護的最小兩相短路電流校驗，即要求MINKI2MINACTKSENIK變壓器電流速斷保護具有接線簡單、動作迅速等優(yōu)點，但是由于不能保護變壓器的全部，且范圍隨系統(tǒng)運行方式及類型的變化而變化，因此，只能在容量較小的變壓器中，與氣體保護構成變壓器的主保護。信號圖61電流速斷保護原理接線圖圖62電流速斷保護原理接線圖展開式622速斷保護整定值計算MAX,KIWRELQBII式中電流繼電器速斷保護動作電流（A）；QB保護裝置可靠系數，取12；RELRELK接線系數，取1；WW電流互感器電流比，75/515；IKI線路末端最大短路電流，即三相金屬性短路電流穩(wěn)定性（A）；MAX,LI取，AIAKIQBK9612057,1202013AX,則對于電力系統(tǒng)末端供配電電力變壓器的速斷保護，一般取額定電流的23倍。則；IQB2397521速斷保護動作電流整定值為10A；QBI動作時限為0S2T靈敏度校驗公式；1MIN,OPKIS?。籄IK10381022AX,信號AKIIOPOP1501；92638PS（靈敏度合格）第7章配電裝置配電裝置是發(fā)電廠和變電所的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中起著接受和分配電能的作用，它是電氣主接線的連接方式，由開關電氣、保護和測量電氣、主線和必要的輔助設備組建而成的總體裝置。當系統(tǒng)中發(fā)生故障時能迅速切斷故障部分，維持系統(tǒng)正常運行。71對配電裝置的基本要求保證運行可靠；便于操作、巡視和檢修；保證工作人員的安全；力求提高經濟性；具有擴建的可能；72配電裝置的類型配電裝置按電氣設備裝設的地點不同，可分為屋內配電裝置和屋外配電裝置；按其組裝方式，又可分為裝配式和成套式。在現(xiàn)場將電器組裝而成的稱為裝配配電裝置；在制造廠按要求預先將開關電器、互感器等組成各種電器成套后運至現(xiàn)場安裝使用的稱為成套配電裝置。73配電裝置的應用在發(fā)電廠和變電站中，35KV以下的配電裝置多采用屋內配電裝置，其中310KV的大多采用成套配電裝置；110KV及以上的大多采用屋外配電裝置；對于110220KV的配電裝置有特殊要求時，如建于城市中心也可以采用屋內配電裝置。目前我國采用一般的屋內配電裝置，335KV的各種配電裝置，在發(fā)電廠和變電所已經廣泛使用，110500KV的全封閉組合電器以已經得到廣泛使用。74配電裝置的設計步驟1選擇配電裝置的型式。選擇時應考慮配電裝置的電壓等級、電氣設備的型式、出線多少和方式有關的電抗器、地形、環(huán)境條件等因素；2配電裝置的形式確定，接著擬定配電裝置圖；3按照所選電氣設備的外形尺寸、運輸方法、檢修和巡視方便的安全等要求，遵照配電裝置設計的有關規(guī)定。并考慮各種配電裝置的典型設計和手冊，設計繪制配電裝置平面圖和斷面圖。企業(yè)的變電所為屋內配電裝置；框如圖91下所示圖71高壓側配電裝置圖如圖72其中1SGGD36柜包括B樓負一層照明、B樓一層照明、B樓二層照明、B樓三層照明、B樓四層照明、B樓五層計算機房、備用。2SGGD36G柜包括B樓六層計算機房、B樓七層照明、B樓八層照明、B樓九層照明、備用、備用。3SGGD36G柜包括A樓負一層照明、A樓負二層照明、A樓一層照明、A樓二層照明、A樓三層照明、A樓四層照明、備用。4SGGD08G柜包括段受電。MI15SGGD09G柜包括I段受電。6S柜包括無功優(yōu)化補償裝置。7SGGD12G柜包括段受電。XFI主線槽主線槽圖721變壓器配電裝置圖如圖93為2變壓器配電裝置圖8SGGD09G柜包括消防電梯1備用、消防電梯2、正壓風機、消防污水泵、B樓負一層人防電力備用、備用、變點所用電。9SGGD36G柜包括A樓消防