摘要直流穩(wěn)壓電源作為電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，廣泛應(yīng)用于教學(xué)、科研、工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。隨著集成電路的發(fā)展，自動(dòng)化測(cè)試系統(tǒng)對(duì)電源設(shè)備的精度和功耗提出了更高的要求。傳統(tǒng)的線性電源體積大，轉(zhuǎn)換效率低。目前對(duì)直流穩(wěn)壓電源的研究主要集中在帶PID反饋控制的開(kāi)關(guān)電源上。這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及一個(gè)學(xué)校的設(shè)計(jì)。介紹了電站設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，包括負(fù)荷計(jì)算、三相短路分析、短路電流計(jì)算、高低壓設(shè)備的選擇和校準(zhǔn)、變壓器繼電保護(hù)、電站二次回路和自動(dòng)裝置、防雷和接地、電站過(guò)電壓保護(hù)、讀表、功率因數(shù)校正以及其他設(shè)計(jì)和主接線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。該校變電站采用了單一的10千伏電源，1600千伏安的主變壓器，最大裝機(jī)容量為1636千瓦，用于中央低壓補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容器，變壓器過(guò)流保護(hù)，氣體保護(hù)，建筑物的第三類防雷保護(hù)，以及用于建筑物保護(hù)的強(qiáng)、弱聯(lián)合接地系統(tǒng)。在供電系統(tǒng)短路計(jì)算的基礎(chǔ)上，進(jìn)行電力電纜規(guī)劃、電氣設(shè)備選擇和室外設(shè)施的初步規(guī)劃。關(guān)鍵詞：供配電；繼電保護(hù)；防雷與接地；負(fù)荷計(jì)算AbstractAsthebasicequipmentofelectronicinformationindustry,DCvoltagestabilizingpowersupplyiswidelyusedinteaching,scientificresearch,industrialproductionandotherfields.Withthedevelopmentofintegratedcircuit,automatictestsystemhashigherrequirementsontheprecisionandpowerconsumptionofpowerequipment.Traditionallinearpowersupplyhaslargevolumeandlowconversionefficiency.Atpresent,theresearchonDCstationarypowersupplymainlyfocusesontheswitchingpowersupplywithPIDfeedbackcontrol.Thisgraduationprojectinvolvesthedesignofaschool.Variousaspectsofpowerstationdesignareintroduced,includingloadcalculation,three-phaseshortcircuitanalysis,shortcircuitcurrentcalculation,selectionandcalibrationofhighandlowvoltageequipment,transformerrelayprotection,secondarycircuitandautomaticdevice,lightningprotectionandgrounding,overvoltageprotection,reading,powerfactorcorrectionandotherdesignandmainwiringtopology.Thesubstationadoptsasingle10kvpowersupply,1600kVAmaintransformerwithamaximuminstalledcapacityof1636kW,whichisusedforshuntcapacitorofcentrallowvoltagecompensation,transformerovercurrentprotection,gasprotection,thethirdtypeoflightningprotectionforbuildings,andastrongandweakcombinedgroundingsystemforbuildingprotection.Onthebasisofshortcircuitcalculationofpowersupplysystem,powercableplanning,electricalequipmentselectionandpreliminaryplanningofoutdoorfacilitiesarecarriedout.Keywords:powersupplyanddistribution;relayprotection;lightningprotectionandgrounding;loadcalculation

目錄1.1課題背景 第1章緒論1.1課題背景自第二次工業(yè)革命以來(lái)，電力的普及使用對(duì)于人類的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了極其重大的改變，可以說(shuō)從那時(shí)開(kāi)始人類正式進(jìn)入自動(dòng)化時(shí)代，電力隨之成為最重要的能源，近現(xiàn)代以來(lái)，隨著電子產(chǎn)品的問(wèn)世，人類世界的運(yùn)作在下一種新型能源到來(lái)之前必將處處有賴于電力，且只能依賴于電力來(lái)維持。自然，關(guān)乎人類“住”的建筑行業(yè)，電力是需要考慮的首要問(wèn)題。1.2供電系統(tǒng)總布局教學(xué)樓內(nèi)設(shè)有配電室以及若干配電箱，配電室位于教學(xué)樓底部，配電箱位于教學(xué)樓道中，變壓器位于學(xué)校外部。1.3擬定設(shè)計(jì)方案該學(xué)校擁有九棟教學(xué)樓一間圖書(shū)館，每棟教學(xué)樓高五層，其中每一棟樓還擁有一間地下室，圖書(shū)館一共六層。學(xué)生宿舍一共六棟樓，每棟六層樓。還需要行政樓一棟，行政樓共五層。為了盡可能滿足穩(wěn)定，安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的供電需求，擬定采用多條備用母線的供電方案，保證供電可靠性，穩(wěn)定性。總配電室一個(gè)，次級(jí)小配電室若干，爭(zhēng)取做到一樓一配電室。其次，配備若干安全開(kāi)關(guān)，后文中會(huì)詳細(xì)介紹，在此不再過(guò)多贅述。1.4變電室選址1.4.1選址因素變電室的選址不僅僅要考慮到便捷與否的問(wèn)題，更要考慮到經(jīng)濟(jì)效益，安全性以及可靠性等諸多的問(wèn)題。1.4.2距離如若只優(yōu)先考慮距離問(wèn)題的話，即是考慮經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題，所涉及的經(jīng)濟(jì)效益的問(wèn)題即是接線距離和成本的問(wèn)題。由于線路的電阻r=l·x，其中x為每單位長(zhǎng)度上的電阻，也就是說(shuō)線路越長(zhǎng)，成本越高，因此，需要將變電室選在較近的位置。但是出于安全考量，也不適宜太近。1.4.3負(fù)荷要求盡管學(xué)校屬于三級(jí)負(fù)荷，但該學(xué)校擬定建設(shè)省級(jí)重點(diǎn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)室，對(duì)于供電的要求也比較高，因此，必須保證供電的可靠性。1.4.4交通運(yùn)輸根據(jù)該學(xué)校周邊的交通狀況分析，此地商鋪，大型商場(chǎng)較多，因此人流量車流量相對(duì)較大，但是主干道較為寬闊，紅綠燈時(shí)差合理，因此平時(shí)并不怎么堵車。1.4.5地質(zhì)條件此地地形平穩(wěn)，地質(zhì)堅(jiān)硬厚實(shí)，土質(zhì)松軟但不失支撐力，附近植被較多，不易形成雨后坍塌的問(wèn)題。并且此地遠(yuǎn)離華北平原地震帶，近兩千年來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)地震。因此，決定將總配電室放在距離學(xué)校100米處的路旁。此地距離主干道的距離為50米左右，就算路面上發(fā)生了重大的爆燃事故，也影響不了學(xué)校的正常供電。其次，此地地形平穩(wěn)，并且經(jīng)過(guò)一些時(shí)日的觀察，此地下雨天時(shí)不易積水，經(jīng)過(guò)一系列的測(cè)算，此地是最合適的選地。第2章負(fù)荷情況2.1負(fù)荷類型2.1.1有功負(fù)荷由于系統(tǒng)之中會(huì)有許多的發(fā)熱部分，比如過(guò)電流的電阻，旋轉(zhuǎn)的電風(fēng)扇，都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的熱量，如果有勵(lì)磁的存在，還會(huì)有別的形式的能量轉(zhuǎn)換，這些都會(huì)是系統(tǒng)所需要承受的負(fù)荷。對(duì)于交流電路，以電壓為參考方向，則電壓相量位于復(fù)平面的實(shí)軸上。U=Uarg(0o)，由于電容和電感的存在，電流以復(fù)數(shù)的形式表示：I=Ire+jIim.則將電流分解為與電壓同方向的分量和與電壓垂直的分量，由此可以定義有功功率：P=U·Ire。電力系統(tǒng)中，有功負(fù)荷的合理規(guī)劃和有功功率的平衡是電力系統(tǒng)穩(wěn)定的一大條件，也是電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的前提。因此，需要重點(diǎn)考慮布線等一系列的問(wèn)題。該校整體看來(lái)，有功負(fù)荷的損耗占主要部分，日常的使用用電器都會(huì)造成損耗，發(fā)熱。2.1.2無(wú)功負(fù)荷一般的特指電力系統(tǒng)中不做功的相關(guān)負(fù)荷，比如上邊所述的電阻，電風(fēng)扇所產(chǎn)生熱量的元件，其中勵(lì)磁元件就是一種非常典型的一種無(wú)功元器件。當(dāng)其自己所產(chǎn)生的不能滿足電網(wǎng)需求時(shí)，需要借助外力來(lái)幫助系統(tǒng)建立相應(yīng)所需要的磁場(chǎng)的部分，以維持系統(tǒng)正常運(yùn)作。因此，需要加裝無(wú)功補(bǔ)償器來(lái)解決此問(wèn)題。無(wú)功負(fù)荷直接影響電壓水平和因數(shù)，因此需要加以控制。2.2設(shè)備功率計(jì)算負(fù)荷計(jì)算需要用系數(shù)法和二項(xiàng)式法。（1）首先使用系數(shù)法的時(shí)候，需要斷定系統(tǒng)正在處于一個(gè)什么樣的工作狀態(tài)，因?yàn)楣ぷ鳡顟B(tài)極大地決定了之后的計(jì)算結(jié)果。一般地，會(huì)有一個(gè)系數(shù)，我們暫且稱之為K，一般的，K<1，如此這樣，可以使得計(jì)算結(jié)果更加接近設(shè)備從電網(wǎng)取用的功率。（2）負(fù)荷會(huì)分成基本部分和附加部分，對(duì)于二項(xiàng)式法來(lái)說(shuō)的話，不僅需要考慮設(shè)備的平均最大負(fù)荷，更加需要考慮大容量用電設(shè)備的對(duì)于整體進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的影響。不過(guò)這樣的計(jì)算方法局限性過(guò)大，不適合用于此類計(jì)算。原因是由于學(xué)校設(shè)備較多，并且計(jì)算使用較少，因此不會(huì)有太多的并且確定正確的相關(guān)數(shù)據(jù)的支持。表2.1相關(guān)數(shù)據(jù)分析名稱負(fù)荷系數(shù)所需負(fù)荷無(wú)功視在電流學(xué)生宿舍11350.6810.750.8871.28108155.88學(xué)生宿舍21350.6810.750.8871.28108155.88學(xué)生宿舍31350.6810.750.8871.28108155.88學(xué)生宿舍41350.6810.750.8871.28108155.88學(xué)生宿舍51800.61080.750.8895.04144207.85學(xué)生宿舍61800.61080.750.8895.04144207.85學(xué)生宿舍71800.61080.750.8895.04144207.85學(xué)生宿舍82250.61350.750.88118.8180259.81學(xué)生宿舍92250.61350.750.88118.8180259.81學(xué)生宿舍102250.61350.750.88118.8180222.7餐廳11200.91080.71.02110.16154.29222.7餐廳21200.91080.71.02110.16154.2972.17鍋爐房500.8400.80.753050197.74超市1200.8960.71.0297.62137.14207.85醫(yī)院1800.61080.750.8895.04144144.34活動(dòng)中心1000.6600.61.3379.810096.23浴室500.8400.61.3353.266.7總計(jì)1502.92上表中：負(fù)荷：；無(wú)功計(jì)算：；視在功率計(jì)算：；電流計(jì)算式：，另外，將同時(shí)系數(shù)取到那么經(jīng)過(guò)以上的綜合計(jì)算，得到總的有功的負(fù)荷為：總計(jì)無(wú)功負(fù)荷：如此一來(lái)，由，得到1763.73KVA2.3補(bǔ)償2.3.1補(bǔ)償類型補(bǔ)償類型分為無(wú)功補(bǔ)償和有功補(bǔ)償2.3.2補(bǔ)償目的電力系統(tǒng)無(wú)論體量大小，都需要功率的平衡，決定了系統(tǒng)可否能正常運(yùn)行，一旦用戶的負(fù)荷增高并且呈現(xiàn)高度上升態(tài)勢(shì)，可用以緩沖作用并減輕無(wú)功功率所帶來(lái)的消耗，并起到補(bǔ)償作用。2.3.3補(bǔ)償方式（1）集中補(bǔ)償將所需要的具有補(bǔ)償功能的電容器，連接到低壓母線上。其特點(diǎn)是相關(guān)的裝置便于維修保養(yǎng)以及監(jiān)視控制。（2）就地補(bǔ)償把補(bǔ)償電容器直接用以并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)和電力設(shè)備或者說(shuō)是用電器之間的連接，但是這種并聯(lián)方式需要的是兩者之間的距離需要近一些，若這樣做的話，則可以做到同相應(yīng)用電設(shè)備共同投入使用或者說(shuō)進(jìn)行共同檢修，所謂的無(wú)功倒送的情況近乎不會(huì)出現(xiàn)。2.3.4具體措施對(duì)于無(wú)功功率的補(bǔ)償措施，根據(jù)現(xiàn)有的條件和預(yù)算，我們可以采用：①將電容器組并聯(lián)，此方法可以有效減少電網(wǎng)所損失的無(wú)功功率②同步調(diào)相機(jī)，其本質(zhì)上就是個(gè)空轉(zhuǎn)的同步電機(jī)，容量較大，如若再加以勵(lì)磁，那么可以變成為無(wú)功發(fā)電機(jī)。③進(jìn)相機(jī)這次的低壓側(cè)所計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)：對(duì)于該因數(shù)來(lái)說(shuō)的話，由于國(guó)家規(guī)定，學(xué)校這類場(chǎng)所運(yùn)行時(shí)的因數(shù)必須高于0.85，并且含有調(diào)壓設(shè)備的因數(shù)必須達(dá)到0.9以上才行。因此若按照以上所計(jì)算出來(lái)的因數(shù)運(yùn)行是不安全的。因此提高因數(shù)迫在眉睫。所以考慮到以上情況，可以考慮位于低壓一側(cè)加裝電容器，由于對(duì)于實(shí)際情況來(lái)說(shuō)，不存在理想的情況，即變壓器和電線沒(méi)有電阻的情況，因此這些因素也需要一并考慮進(jìn)來(lái)。若令，如此一來(lái)通過(guò)計(jì)算可得：Qc為電容器容量不僅如此，電容器也需要合適的接線方式才能發(fā)揮其作用。通常對(duì)于10KV以下的電路，我們采用三角形的接線方式，選擇理由如下：①我們可以類比三相的接線方式，一般的，三相接線互相對(duì)稱，為的就是達(dá)到一種平衡狀態(tài)，這里也是一樣，對(duì)稱放置能有效避免電容容量不對(duì)稱的問(wèn)題，容量若不對(duì)稱，則會(huì)出現(xiàn)電壓過(guò)大的情況，嚴(yán)重?fù)p壞相關(guān)設(shè)備。②穩(wěn)定性高，如若其中的一個(gè)電容器發(fā)生事故，那么事故會(huì)僅限于一條線路之中，大大提升整體安全性可靠性。③此種接線方法可以有效提升補(bǔ)償能力。由電容器的相關(guān)知識(shí)，有Qca=UI=U2Xc=ωC如此一來(lái)，一相上需要加裝九個(gè)電容器，結(jié)合上述的整體接線方法，每段線路需要的電容器五個(gè)。2.4變壓器2.4.1選擇變壓器由于所計(jì)算出來(lái)的總負(fù)荷數(shù)據(jù)為：根據(jù)實(shí)際情況分析，學(xué)校的負(fù)荷等級(jí)均為三級(jí)，不過(guò)由于學(xué)校人流密集，所需要的容量相對(duì)較大，并且大學(xué)中，宿舍樓較多，還有實(shí)驗(yàn)室，一旦變壓器損壞，則會(huì)造成難以估量的損失。為了提升整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性，我們要求一臺(tái)變壓器的容量需要保證全部滿載的百分之七十到八十，所以：最終，經(jīng)過(guò)仔細(xì)慎重的考慮，綜合了經(jīng)濟(jì)成本，產(chǎn)品質(zhì)量，組成材料等因素，我們決定選擇器。第3章供電主接線3.1基本要求電氣主接線重要性在電力系統(tǒng)中的地位不言而喻。作為電力系統(tǒng)中最重要的一環(huán)，近乎決定了一切，比如所需要花費(fèi)的成本，運(yùn)行時(shí)候的可靠性，還需要具有便捷性，操作不可太過(guò)于復(fù)雜。與此同時(shí)，相關(guān)設(shè)備的選擇、電氣設(shè)備的布置、保護(hù)性裝置的投入使用以及其余的自動(dòng)性裝置的投入，皆由主接線來(lái)決定。（1）可靠性：用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平以及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等等。（2）靈活性：包括操作調(diào)度和擴(kuò)建的便捷性經(jīng)濟(jì)性：包括一次投資，占地面積小盡可能減少，減小電能損耗。3.2供電主接線基本形式3.2.1有匯流母線接線（1）單母線接線單母線接線顧名思義，即是具有一條母線的接線方法，其中，所相連的每一條用電設(shè)備所需要的開(kāi)關(guān)，都分散且有一定距離地接在上面。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)潔，成本較為劃算，檢修或者進(jìn)行其他操作時(shí)步驟較少，方便于檢查和修理。方便擴(kuò)大面積進(jìn)行建設(shè)亦或采用成套的配電裝置。缺陷：穩(wěn)定靈活性能比較差強(qiáng)人意，其中任意斷路器檢修停止運(yùn)行時(shí)，其所在回路必須被迫斷電，如若母線發(fā)生故障需要檢測(cè)的話，那么整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)面臨被迫停電。（2）單母線分段接線為了提高供電可靠性，在單母線接線的基礎(chǔ)上，加裝隔離開(kāi)關(guān)或者斷路器將單母線分段。優(yōu)點(diǎn)：每段母線既可以分列運(yùn)行，也可以并列運(yùn)行，靈活性更高；若某點(diǎn)出現(xiàn)故障，只需故障段停電即可。缺點(diǎn)：某段母線或開(kāi)關(guān)檢修時(shí)必須斷開(kāi)相應(yīng)電源，用戶供電受限；任意斷路器檢修時(shí)，也必須停電；增加了投資和占地面積。（3）雙母線接線具有互為備用的兩組母線優(yōu)點(diǎn)：供電可靠性提高，調(diào)度更加靈活，擴(kuò)建更方便。依據(jù)以上的接線方式，若要選擇合適的接線，必須考慮到穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益以及供電的可靠性。對(duì)于雙母線接線來(lái)說(shuō)的話，相比來(lái)說(shuō)所需要的投資成本大大提高，并不劃算。建議采用單母線分段接線方式，相比于多一條母線來(lái)說(shuō)的話，僅僅多出一個(gè)斷路器，其成本自然會(huì)大大降低。所以，我們決定進(jìn)行單母線接線的布置安裝。第四章短路計(jì)算學(xué)校變壓器運(yùn)行方式是分列運(yùn)行的，為了進(jìn)行相應(yīng)短路計(jì)算，我們分別取了位于高壓側(cè)和低壓側(cè)兩邊的短路點(diǎn)，同時(shí)，我們并假定此系統(tǒng)的容量。基準(zhǔn)值：標(biāo)幺值：電源電抗：電纜電抗：線路長(zhǎng)度為一千米，每千米0.08歐姆變壓器：簡(jiǎn)化電路圖如圖K1點(diǎn)：總的標(biāo)幺值為：由于短路電流具有周期分量，其中的有效值為：其余的電流：，kA容量為：K2點(diǎn)：同理，有效值：其余電流：=37.64kA在此種情況下的整體容量為：第五章選擇配電設(shè)備5.1電氣設(shè)備的選擇的一般條件5.1.1按照額定電壓選擇設(shè)備所選設(shè)備的最高的允許工作電壓必須高于電網(wǎng)的最高所波動(dòng)到的電壓。選擇時(shí)，依據(jù)通常的規(guī)定來(lái)說(shuō)的話，需要使得其電壓為最高工作電壓的1.1-1.5倍，這是由于電網(wǎng)的波動(dòng)值不高于1.15倍的額定電壓。根據(jù)學(xué)校的電力系統(tǒng)中的位置，并且220*1.41=380V，因此最低為418V，570V，所以在選擇設(shè)備的時(shí)候，必須選擇承受力大于570V的電氣設(shè)備以用作供電，以此來(lái)保證供電的可靠性和安全性。5.1.2按照額定電流選擇工作設(shè)備由于電流的大小受限于諸多條件，例如溫度，海拔高度，風(fēng)速，日照以及光照條件都會(huì)影響電流大小。這是由于這些因素會(huì)對(duì)于學(xué)校整體的電阻會(huì)有影響，或者說(shuō)具體到某一個(gè)電氣設(shè)備來(lái)說(shuō)，日照時(shí)間長(zhǎng)之后，并且根據(jù)電氣設(shè)備內(nèi)部的金屬零件組成，溫度的變化會(huì)造成物質(zhì)的伸縮，進(jìn)而電阻會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而依據(jù)歐姆定律，電流會(huì)發(fā)生變化。由于學(xué)校的特殊性，屬于長(zhǎng)期運(yùn)行的場(chǎng)所，因此需要對(duì)此進(jìn)行加以考察。各種設(shè)備的物質(zhì)構(gòu)成不同，因此其承受的電流倍數(shù)也不盡相同?；芈访Q最大持續(xù)工作電流發(fā)電機(jī)，調(diào)相機(jī)回路Imax=1.05In變壓器回路不允許過(guò)負(fù)荷：Imax=1.05IN允許通過(guò)負(fù)荷：Imax=(1.03-2.0)IN母線聯(lián)絡(luò)回路母線上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或者變壓器的Imax母線分段電抗器回路母線上最大的一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘的時(shí)候，保證該母線的負(fù)荷所需電流或者最大的一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的50%-80%出線回路I[max=PL/√3UNcosy5.1.3根據(jù)工作環(huán)境地點(diǎn)來(lái)選擇根據(jù)所在的地方，并且根據(jù)走訪得知，此地近1000年來(lái)氣候大致是這樣的一個(gè)趨勢(shì)：冬天的最低氣溫依據(jù)記載顯示，該時(shí)期到目前為止，最低氣溫為零下二十度，最高氣溫為零上四十二度，并且春秋長(zhǎng)度較為短暫，近乎為春夏或者夏春之間的過(guò)渡季節(jié)。因此，氣溫變化較為平緩，沒(méi)有大起大落。所以設(shè)備經(jīng)過(guò)計(jì)算，進(jìn)行了專門(mén)的定制。5.1.4按照短路狀態(tài)校驗(yàn)（1）熱穩(wěn)定動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)熱穩(wěn)定：導(dǎo)體：正常時(shí)導(dǎo)體截面為S，則必須有：S>Smin，Smin為最小的截面積，查閱可知Smin=1mm.電氣設(shè)備：設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，由于電流的熱效應(yīng)，發(fā)熱部分令設(shè)備溫度劇烈升高，短路電流與此同時(shí)也會(huì)大大升高，電氣設(shè)備開(kāi)始發(fā)熱，溫度上升，容易發(fā)生危險(xiǎn)，因此容易造成電氣設(shè)備的損壞。所以必須存在某種限度，大于最大的允許存在的短路電流。那么，則必須有：I2tt>Qk，Qk為電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即是所產(chǎn)生的熱量，為熱量的產(chǎn)生。（2）短路動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)硬導(dǎo)體：硬導(dǎo)體的最大計(jì)算應(yīng)力為，經(jīng)查閱得知，銅導(dǎo)體最大計(jì)算應(yīng)力為13720N/cm2.5.2高壓斷路器和隔離開(kāi)關(guān)的選擇（1）高壓斷路器的選擇斷路器的結(jié)構(gòu)決定了其用途，那么結(jié)構(gòu)所決定了其所能承受的最大電流或最大電壓，決定了在電網(wǎng)中所處的位置，并且耐用，不需要投入過(guò)高成本用于運(yùn)行維護(hù)工作，并且滅弧性能比較好。因?yàn)閷W(xué)校是屬于特殊場(chǎng)所，需要持續(xù)供電，并且對(duì)于大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)供電穩(wěn)定性更是必不可少的選項(xiàng).學(xué)校建設(shè)不僅要考慮可靠性，地理位置，環(huán)境因素，更要考慮成本預(yù)算問(wèn)題。所以根據(jù)適用的電壓等級(jí)來(lái)說(shuō)，可以采用SF6斷路器，真空斷路器以及少油斷路器。這些斷路器均適用于6-10kv的使用場(chǎng)所使用。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和事實(shí)可以知道，每一個(gè)適用場(chǎng)所的負(fù)荷以及功率都處于不斷變化之中的，并且會(huì)有一個(gè)歷史極大值或者歷史極小值，需要知道這些數(shù)據(jù)用以選擇相關(guān)的設(shè)備。那么電壓和電流就是一個(gè)非常重要的因素因此需要：IN>10A，UN>220V，Imax是最大持續(xù)工作電流。之后重復(fù)上述步驟，進(jìn)行熱穩(wěn)定性校驗(yàn)以及動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)即可做出相應(yīng)選擇。（2）隔離開(kāi)關(guān)的選擇事實(shí)上，兩者的選擇方式類似，只是隔離開(kāi)關(guān)上還有滅弧裝置，通常來(lái)說(shuō)，滅弧裝置不承擔(dān)通斷時(shí)所產(chǎn)生的負(fù)荷電流和短路電流的任務(wù)，因此不需要校驗(yàn)額定開(kāi)斷的電流和電路關(guān)合的電流。選擇標(biāo)準(zhǔn)和斷路器的選擇標(biāo)準(zhǔn)電壓電流相同。（3）相關(guān)計(jì)算①首先必須達(dá)到所需要的電壓的要求，，并且其開(kāi)關(guān)做能承受的最大電壓Um必須大于等于開(kāi)關(guān)所設(shè)置的地方電器最高的工作電壓Uw，同理可得，相關(guān)電流Ir②進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定以及熱穩(wěn)定的檢驗(yàn)（1）動(dòng)穩(wěn)定要求是開(kāi)關(guān)所能承受的極限的電流峰值，大寫(xiě)的是所能承受的極限電流的有效值。是位于安裝處的三相短路所產(chǎn)生的沖擊電流，是的有效值。（2）熱穩(wěn)定It為開(kāi)關(guān)運(yùn)行了t秒之后的熱穩(wěn)定電流的有效值，單位為KAI∞是開(kāi)關(guān)加裝交合處產(chǎn)生的三相的短路電流的有效值ti我們將其作為假定的時(shí)間，t是熱穩(wěn)定相關(guān)的測(cè)試時(shí)間，其中對(duì)于It（3）投切能力為了安全考慮，我們必須及時(shí)的切掉相關(guān)的短路段。其中其所能承受的最大的通過(guò)電流必須大于所進(jìn)行投切時(shí)的最大的電流值。故必有。（4）校驗(yàn)同樣的，最大承受值必須大于最大所遭受的沖擊值，；我們已經(jīng)知道：所以，我們選擇ZN28-10/1000斷路器ZN28-10/100010KV12KV1000A20KA50KA20KA50KA綜合上述條件可知，不等式均成立，由此，我們可以：高壓側(cè)母聯(lián)ZN28-10/630變壓器進(jìn)線ZN28-10/630變壓器出線DW15-2500低壓側(cè)母聯(lián)DW15-1600低壓側(cè)出線DWX15-6305.3互感器的選擇安裝地點(diǎn)：戶內(nèi)或戶外形式：穿墻式，支持式以及裝入式電流互感器的一次回路需要承受來(lái)自于電網(wǎng)的電壓，因此選擇標(biāo)準(zhǔn)需呀以一次側(cè)為準(zhǔn)，即是一次側(cè)的額定電壓需要大于安裝位置的電網(wǎng)額定電壓，不小于安裝地點(diǎn)最大工作電流接近。對(duì)于二次側(cè)來(lái)說(shuō)，在中國(guó)，電流互感器的額定電流或者。當(dāng)采用弱電控制系統(tǒng)或者說(shuō)距離配電裝置控制室距離較遠(yuǎn)的時(shí)候，為了減小電纜截面，提高帶二次負(fù)荷的準(zhǔn)確級(jí)，額定二次電流應(yīng)盡可能采用1A，強(qiáng)電控制盡可能采用5A。那么，根據(jù)所需要的指定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看的話，還需要選擇互感器的準(zhǔn)確級(jí)，以保證儀器的精準(zhǔn)度。根據(jù)學(xué)校所需要的變壓器來(lái)說(shuō)，其中的準(zhǔn)確級(jí)應(yīng)不低于0.5級(jí)；學(xué)校不僅僅需要供電裝置，還需要估算電能的電能表或儀表控制盤(pán)上的電流互感器，用以監(jiān)測(cè)學(xué)校的時(shí)時(shí)刻刻的供電清況，以便在發(fā)生突發(fā)狀況時(shí)做出最正確的操作。這些儀器的準(zhǔn)確級(jí)為0.5-1.0級(jí)。另外，還有關(guān)于繼電保護(hù)的電流互感器，其準(zhǔn)確級(jí)可以采用D或B級(jí)或者新型P級(jí)TYP級(jí)。每種儀器都受限于自己本身的條件，現(xiàn)實(shí)世界中沒(méi)有無(wú)限大容量的事物，因此還需要選擇合適的容量。1.動(dòng)穩(wěn)定：2.熱穩(wěn)定：若如此檢驗(yàn)的話，則需要一些數(shù)據(jù)。目前具有以下的數(shù)據(jù)：經(jīng)過(guò)測(cè)算，決定加裝LZZJ9-10電流互感器，大致的參數(shù)見(jiàn)如下：電流比例為：1000/5，四秒之內(nèi)熱穩(wěn)定的額定電流的有效值動(dòng)穩(wěn)定電流的額定值大小為：100KA，準(zhǔn)確級(jí)選擇0.5，如上已經(jīng)做出相應(yīng)的說(shuō)明.對(duì)于以上條件進(jìn)行檢驗(yàn)：1.動(dòng)穩(wěn)定：2.熱穩(wěn)定：=40*40*4=6400>9.65*9.65*0.15=14因此，我們做出如下選擇：名稱互感器變比高壓聯(lián)絡(luò)線LZZJ9-10600/5變壓器進(jìn)線側(cè)LZZJ9-10100/5變壓器出線側(cè)LMZJ6-0.38May-00低壓聯(lián)絡(luò)線LMZJ6-0.381500/5宿舍1-4LQK6-0.38200/5宿舍5-10LMZ6-0.38300/5餐廳LMZ6-0.38300/5鍋爐房LQK6-0.38100/5超市LMZ6-0.38300/5醫(yī)院LMZ6-0.38300/5活動(dòng)中心LQK6-0.38200/5浴室LQK6-0.38150/55.4限流電抗器的選擇系統(tǒng)進(jìn)行合閘時(shí)，必定會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的較大電流，高次諧波，因此需要一種相應(yīng)的元件，來(lái)削減這種電流以及高次諧波。所以需要加裝電抗器。一般來(lái)說(shuō)，通常由銅或鋁組成線圈。具有油浸式干式兩種冷卻方式。需要加裝在配電線路上用以限流。同一個(gè)母線上引出的分支饋線幾乎都有電抗器，限制所產(chǎn)生的相應(yīng)的短路電流，保持所在母線上的電壓平穩(wěn)，位于一個(gè)正常的水平線上。一般來(lái)說(shuō)，常用的限流電抗器分為普通電抗器和分裂電抗器兩種。選擇原則：1.限流電抗器的額定電壓電流不應(yīng)該低于電網(wǎng)的電壓電流。1.電抗百分?jǐn)?shù)一般電抗器：系統(tǒng)發(fā)生短路，產(chǎn)生較大電流，此時(shí)需要安裝電抗器用來(lái)限流。如若設(shè)定安全值為I’，那么電源到短路點(diǎn)的阻抗標(biāo)幺值”，Id為基準(zhǔn)電流。分裂電抗器：這種電抗器有三種形式：即電抗器在中間抽頭有電源，兩臂沒(méi)有電源，單臂短路時(shí)，；電抗器中間抽頭沒(méi)有電源，兩臂有電源，其中一個(gè)短路時(shí)；電抗器兩臂均有電源，而中間短路時(shí)，5.5高壓熔斷器的選擇顧名思義，高壓熔斷器是保護(hù)電氣設(shè)備用來(lái)免受過(guò)載和短路電流的傷害。因此，首先需要選擇的是熔斷器的承受能力，根據(jù)以上選擇標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)，依舊是不能低于電網(wǎng)的額定電壓，并且選擇時(shí)還需要填充一些石英砂作為緩沖。熔斷器由熔體和熔管組成，選擇額定電流時(shí)，需要對(duì)于熔體和熔管加以分析。熔體：根據(jù)學(xué)校的位置以及使用方式斷定，學(xué)校屬于高密度人群場(chǎng)所，因此一旦發(fā)生火災(zāi)后果不堪設(shè)想。因此需要在發(fā)生短路時(shí)立刻進(jìn)行相應(yīng)反應(yīng)。純銅或者純銀的熔體，電導(dǎo)率高，電阻率以及功耗低，容易滿足高分?jǐn)嚯娏鞯囊?。但是缺點(diǎn)就是熔點(diǎn)太高，銅1083oC，銀960oC，容易產(chǎn)生更高的溫度，損壞熔斷器。因此，我們采用的是鉛錫合金，由70%鉛和30%錫組成，200-300oC即可熔斷，能保證安全性，同時(shí)也能保證成本不致過(guò)高。35KV以下變壓器，有INs=KImax，K為可靠系數(shù)，不考慮電機(jī)自啟動(dòng)時(shí)，K=1.1-1.3；考慮時(shí)，K=1.5-2.0；保護(hù)電容器時(shí)：INd=KINc。單臺(tái)電容器，K=1.5-2.0，一組時(shí)，K=1.3-1.8.熔管選擇時(shí)，只需要大于額定電流即可。另外，高壓熔斷器還需要校驗(yàn)選擇性，這些都可以根據(jù)制造商提供的安秒特性曲線上查出。5.6導(dǎo)體和電纜的選擇1.導(dǎo)體的選擇(1)常見(jiàn)的三種導(dǎo)體，是銅，鋁和鋁合金。通常，采用鋁導(dǎo)體。持續(xù)工作電流較大的地方，或者出線口地方容易污染的地方，會(huì)對(duì)于鋁產(chǎn)生較強(qiáng)的腐蝕性，因此可以采用銅作為導(dǎo)線。(2)根據(jù)學(xué)校在整個(gè)電力系統(tǒng)中所處的位置，以及到達(dá)學(xué)校時(shí)候的電壓級(jí)，采用矩形或者槽型導(dǎo)體。(3)布置方式矩形或槽型導(dǎo)體，采用三相水平布置或三相垂直布置，經(jīng)過(guò)了實(shí)地考察之后，決定采用這種布置方式。(4)計(jì)算對(duì)于母線的選擇，需要選擇兩側(cè)的參數(shù)：10KV選擇：由于高壓總負(fù)荷15610KVA，并且有之前的計(jì)算結(jié)果，故此用矩形硬母線。，根據(jù)歷史資料記載，根據(jù)最高的溫度為四十度來(lái)說(shuō)，必定有：根據(jù)相應(yīng)理論知識(shí)，查閱可知對(duì)母線進(jìn)行平放，有動(dòng)穩(wěn)定：KYN型開(kāi)關(guān)柜：寬度840mm，柜中空間為18mm，母線中心距離大小為25mm，因此，有：彎矩：應(yīng)力：經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)，動(dòng)穩(wěn)定檢驗(yàn)合格。熱穩(wěn)定：由于，因此可以選母線。5.7配電裝置5.7.1配電裝置的基本要求一個(gè)配電裝置如若想長(zhǎng)期運(yùn)行，那么則安全性穩(wěn)定性必不可少，由于電力設(shè)備多為高壓設(shè)備，因此若人走入安全距離以內(nèi)，會(huì)造成安全事故。因此必須留有一定的安全距離。同時(shí)，用料也需要仔細(xì)斟酌，既不可以不安全不耐用，也不可以不考慮經(jīng)濟(jì)性。仍要考慮的是，不僅僅在本來(lái)的所處的地方不再擴(kuò)建，而是還具有擴(kuò)建的可能性，因此還需要一定的余地用以擴(kuò)建，以防萬(wàn)一。5.7.2配電裝置的最小安全凈距空氣作為一種最常見(jiàn)的介質(zhì)，盡管常見(jiàn)，但是在電力系統(tǒng)中顯得十分重要?？諝饪梢愿艚^電力設(shè)備之間的電壓，以防止兩個(gè)電氣設(shè)備之間互相造成設(shè)備損壞。由于空氣介質(zhì)本身性質(zhì)是不受電壓大小的影響，因此需要增加電氣設(shè)備之間距離。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)論證，該室外設(shè)備網(wǎng)狀柵欄高度設(shè)定為1.5m，柵條之間的距離為15cm，網(wǎng)狀遮攔下邊通行部分的高度設(shè)計(jì)為2m.5.7.3配電裝置的類型及應(yīng)用類型特點(diǎn)應(yīng)用戶內(nèi)配電裝置安全凈距小并可分層布置，占地面積小。容易巡視和檢查，外界不容易污染。戶內(nèi)設(shè)備價(jià)格較低35KV以下，110-220kv戶外配電裝置土建工作量和費(fèi)用小，設(shè)備之間距離大，適合帶電作業(yè)。但是極易受到外界環(huán)境影響。110kv以上成套配電裝置布置在封閉或者半封閉的金屬外殼中，相間和對(duì)地距離可以縮小，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，工作量小，可靠性好，但是費(fèi)用高。3-10kv,220-500kv,全封閉組合電器SF6通過(guò)查閱資料，決定采用6-10kv的成套配電裝置，選用S9，或者高壓配電屏系列配電裝置，更加節(jié)能環(huán)保。配電柜符合以上要求即可。5.8配電裝置的原則5.8.1戶內(nèi)配電裝置分類布置型式特點(diǎn)適用范圍三層式根據(jù)輕重用以作為分布依據(jù)不易發(fā)生事故，穩(wěn)定；不過(guò)內(nèi)部精密復(fù)雜，價(jià)格貴，運(yùn)行檢修難。6-10KV出線有電抗器雙層式斷路器，電抗器在第一層，母線隔離開(kāi)關(guān)位于第二層便宜(相比于上一種來(lái)說(shuō))，占地面積變大。6-10KV出線有電抗器，35-220KV單層式全部位于底部形式簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，便于檢修，一般用成套的開(kāi)關(guān)柜。6-10無(wú)出線電抗器，35-220KV由于考慮到學(xué)校周邊的環(huán)境，結(jié)合學(xué)校近些年來(lái)的天氣狀況，那么綜合考慮上述因素，若如此做，則需選擇第二種方案雙層式(另外考慮到當(dāng)年政府所下?lián)艿呢?cái)政預(yù)算，大致與第二種所相符合)。5.8.2布置原則1.總體布置：①保證每條回路中的電氣設(shè)備不出圈，保證位于同一個(gè)圈內(nèi)，這樣做的目的類似于并聯(lián)電路一般，同樣的事故不會(huì)波及其他的回路。②還需要注意樓