10KV變電所配電系統(tǒng)設計

1、10KV變電所配電系統(tǒng)設計10KV變電所及其配電系統(tǒng)的設計摘 要：變電所是電力系統(tǒng)的一個重要組成部分，由電器設備及配電網(wǎng)絡按一定的接線 方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)取得電能，通過其變換、分配、輸送與保護等功能，然后將 電能安全、可靠、經(jīng)濟的輸送到每一個用電設備的轉(zhuǎn)設場所。變電所涉及方面很多，需 要考慮的問題多，分析變電所擔負的任務及用戶負荷等情況，選擇所址，利用用戶數(shù)據(jù) 進行負荷計算，確定用戶無功功率補償裝置。同時進行各種變壓器的選擇，從而確定變 電站的接線方式，再進行短路電流計算，選擇送配電網(wǎng)絡及導線，進行短路電流計算。 選擇變電所高低壓電氣設備，為變電所平面及剖面圖提供依據(jù)。本變電所的初步設計

2、包 括了：（1）總體方案的確定（2）負荷分析（3）短路電流的計算（4）配電系統(tǒng)設計與 系統(tǒng)接線方案選擇（5）繼電保護的選擇與整定（6）防雷與接地保護等內(nèi)容。關(guān)鍵詞：變電所；負荷；輸電系統(tǒng)；配電系統(tǒng)10KV變電所配電系統(tǒng)設計第1章緒論工廠變配電所的設計用戶供電系統(tǒng)電力用戶供電系統(tǒng)由外部電源進線、用戶變配電所、高低壓配電線路和用電 設備組成。按供電容量的不同，電力用戶可分為大型（ 10000kVA以上）、中型 （1000-10000kV-A）、小型（1000kV-A 及以下）.大型電力用戶供電系統(tǒng)大型電力用戶的用戶供電系統(tǒng)，采用的外部電源進線供電電壓等級為35kV 及以上，一般需要經(jīng)用戶總降壓變電

3、所和車間變電所兩級變壓?？偨祲鹤冸娝鶎?進線電壓降為6-10kV的內(nèi)部高壓配電電壓，然后經(jīng)高壓配電線路引至各個車間 變電所，車間變電所再將電壓變?yōu)?20/380V的低電壓供用電設備使用。某些廠區(qū)環(huán)境和設備條件許可的大型電力用戶也有采用所謂“高壓深入負荷 中心”的供電方式，即35kV的進線電壓直接一次降為220/380V的低壓配電電壓。.中型電力用戶一般采用10kV的外部電源進線供電電壓，經(jīng)高壓配電所和 10kV用戶內(nèi)部高壓配電線路饋電給各車間變電所，車間變電所再將電壓變換成 220/380V的低電壓供用電設備使用。高壓配電所通常與某個車間變電所合建。.小型電力用戶供電系統(tǒng)一般小型電力用戶也用1

4、0kV外部電源進線電壓，通常只設有一個相當于車 間變電所的降壓變電所，容量特別小的小型電力用戶可不設變電所，采用低壓 220/380V直接進線。工廠變配電所的設計原則.必須遵守國家的有關(guān)規(guī)程和標準，執(zhí)行國家的有關(guān)方針政策，包括節(jié)約能 源、節(jié)約有色金屬等技術(shù)經(jīng)濟政策。.應做到保障人身和設備安全、供電可靠、電能質(zhì)量合格、技術(shù)先進和經(jīng)濟 合理，應采用效率高、能耗低、性能較先進的電氣產(chǎn)品。.應根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設與遠期發(fā)展的關(guān)系， 做到遠、近期結(jié)合，以近期為主，適當考慮擴建的可能性。.必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)10KV變電所配電系統(tǒng)設計供

5、電條件等，合理確定設計方案。課題來源及設計背景課題來源本課題是來源于云南錫業(yè)股份集團公司下屬建安機械化安裝公司的變電所 新建項目，具有一定的實踐性和可行性。設計背景本公司現(xiàn)要新建一個10/0.4kV的變配電所，向公司生產(chǎn)區(qū)、辦公樓、職工 住宅區(qū)及其生活水泵組供電。原先變電所只能滿足兩個車間、辦公樓和生活區(qū)的用電負荷。隨著近年來， 云錫集團公司的企業(yè)內(nèi)部的調(diào)整，下屬子公司之間的相互合并等原因，建安機械 化安裝公司擴充了規(guī)模，兼并了原來其他單位的一些用電設備，因此，原先的變 電所已經(jīng)不能滿足需要，要在原址旁邊新建一座10/0.4kV變配電所，以滿足單 位改革后用電負荷的要求。鑒于云錫公司用電的特殊

6、性，新建變電所的電源取自3km外云錫公司一專用 35kV變電站和3km外市供電公司另一相同容量的35kV變電站。新變電所建成后，能滿足現(xiàn)有的生產(chǎn)、生活用電，有效地提高負荷轉(zhuǎn)移能力， 進一步提高供電可靠性。10KV變電所配電系統(tǒng)設計第2章變電所負荷計算和無功補償?shù)挠嬎阕冸娬镜呢摵捎嬎阖摵山y(tǒng)計全廠的用電設備統(tǒng)計如下表：表2.1用電負荷統(tǒng)計用電設備負荷統(tǒng)計(kW)負荷類別機床設備組433.45三級電焊機設備組129.35三級起重機組113.2三級辦公樓30三級住宅區(qū)水泵組176二級住宅用電768三級廠區(qū)照明29三級負荷計算按需要系數(shù)法計算各組負荷： TOC o 1-5 h z 有功功率P= Kd x

7、 Spei(2.1)無功功率Q=Px tan(2.2)視在功率S=p+Q2(2.3)上述三個公式中：SPei：每組設備容量之和，單位為kW； Kd：需要用系數(shù); cos9 :功率因數(shù)。.小批量生產(chǎn)的金屬冷加工機床電動機：Kd=0.16-0.2 (取 0.2) cos9 =0.5 tan=1.73有功負荷 PC1=K1Psi=0.2*433.45=86.69kW無功負荷 Qc1=Pc1 tan 9 =86.69*1.73=149.97kvar視在功率 S =、P2 + Q2 =174.74kV-AC1 C1 C1.電焊機組的計算負荷：Kd=0.35 cos9 =0.35 tan 9 =2.68有

8、功負荷 Pc2=KdPs2=0.35*129.35=45.27kW無功負荷 Qc2=Pc2 tan 9 =45.27*2.68=121.33kvar10KV變電所配電系統(tǒng)設計視在功率 S =, P2 + Q2 =129.5kV-AC2 I C2 C2.起重機的計算負荷：Kd=0.1-0.15 (取 0.15) cosp =0.5 tan= 1.73有功負荷 Pc3=KdPs3=0.15*113.2=16.98kW無功負荷 Qc3=Pc3 tan p=16.98*1.73=29.38kvar視在功率 S =, P2 + Q2 =33.93kV-A C3 1 C3 C3.住宅區(qū)水泵組：Kd=0.8

9、 cos p =0.8 tan p =0.75有功負荷 Pc4=KdPs4=0.8*176=140.8kW無功負荷 Qc4=Pc4 tan p =0.75*140.8=105.6kvar視在功率 S =, P2 + Q2 =176kV-Ac4 1 C4 C4.辦公樓：Kd=0.8 cos p =1 tan p =0有功負荷 Pc5=KdPs5=0.8*30=24kW無功負荷 Qc5=Pc5 tan p =0kvar視在功率 S =、P2 + Q2 =24kV-A c5 1 C5 C5.住宅區(qū)：Kd=0.45 cos p = 1 tan p =0有功負荷 Pc6=KdPS6=0.45*768=3

10、45.6kW無功負荷 Qc6=Pc6 tan p =0kvar視在功率 S =、P2 + Q2 =345.6kV-A c6 C6 C6.廠區(qū)照明：Kd=1 cos p = 1tan p =0 有功負荷 Pc7=KdPS7=1*29=29kW無功負荷 Qc7=Pc7 tan p =0kvar視在功率 S =, P2 + Q2 =29kV-Ac7 C7 C7總負荷的計算：1.有功功率Pc=KE1.有功功率Pc=KESPci2.無功功率3.視在功率式中：對于干線，可取K pQ= K x SQ iS =、P2 + Q2 c C C=0.85-0.95, Kq=0.90-0.97。(2.4)(2.5)(

11、2.6)10KV變電所配電系統(tǒng)設計對于低壓母線，由用電設備計算負荷直接相加來計算時，可取匕=0.8-0.9,K =0.85-0.95。由干線負荷直接相加來計算時，可取K =0.9-0.95, KEqE pEq=0.93-0.97。表2.2計算負荷表設備組Kd計算負荷dcostan需要系數(shù)Pc/kWQc/kvarSc/kV-A機床組0.20.51.7386.69149.97174.74電焊機組0.350.352.6845.27121.33129.5起重機0.150.51.7316.9829.3833.93水泵組0.80.80.75140.8105.6176辦公樓0.81024024住宅區(qū)0.45

12、10345.60345.6廠區(qū)照明11029029688.34406.28總計對干線 取K,p=0.95,，=0.971653.92394.09763.49對低壓母線取K”=。.9。, K=0.95q619.506385.966729.92.2無功補償?shù)哪康暮头桨赣捎谟脩舻拇罅控摵扇绺袘妱訖C、電焊機、氣體放電燈等，都是感性負荷， 使得功率因數(shù)偏低，因此需要采用無功補償措施來提高功率因數(shù)。電力系統(tǒng)要求 用戶的功率因數(shù)不低于0.9,按照實際情況本次設計要求功率因數(shù)為0.92以上， 因此，必須采取措施提高系統(tǒng)功率因數(shù)。目前提高功率因數(shù)的常用的辦法是裝設 無功自動補償并聯(lián)電容器裝置。根據(jù)現(xiàn)場的實際情

13、況，擬定采用低壓集中補償方式進行無功補償。2.3無功補償?shù)挠嬎慵霸O備選擇我國供電營業(yè)規(guī)則規(guī)定：容量在100kV-A及以上高壓供電用戶，最大負 荷時的功率因數(shù)不得低于0.9,如達不到上述要求，則必須進行無功功率補償。一般情況下，由于用戶的大量如：感應電動機、電焊機、電弧爐及氣體放電 燈等都是感性負荷，使得功率因數(shù)偏低，達不到上述要求，因此需要采用無功補 償措施來提高功率因數(shù)。當功率因數(shù)提高時，在有功功率不變的情況下，無功功10KV變電所配電系統(tǒng)設計率和視在功率分別減小，從而使負荷電流相應減小。這就可使供電系統(tǒng)的電能損 耗和電壓損失降低，并可選用較小容量的電力變壓器、開關(guān)設備和較小截面的電 線電纜

14、，減少投資和節(jié)約有色金屬。因此，提高功率因數(shù)對整個供電系統(tǒng)大有好 處。要使功率因數(shù)提高，通常需裝設人工補償裝置。最大負荷時的無功補償容量 Qn.c應為：Q = Q 一 Q =P (tan -tan p)(2.7)N - C C C C按此公式計算出的無功補償容量為最大負荷時所需的容量，當負荷減小時，補償 容量也應相應減小，以免造成過補償。因此，無功補償裝置通常裝設無功功率自 動補償控制器，針對預先設定的功率因數(shù)目標值，根據(jù)負荷的變化相應投切電容 器組數(shù)，使瞬時功率因數(shù)滿足要求。提高功率因數(shù)的補償裝置有穩(wěn)態(tài)無功功率補償設備和動態(tài)無功功率補償設 備。前者主要有同步補償機和并聯(lián)電容器。動態(tài)無功功率補

15、償設備用于急劇變動 的沖擊負荷。低壓無功自動補償裝置通常與低壓配電屏配套制造安裝，根據(jù)負荷變化相應 循環(huán)投切的電容器組數(shù)一般有4、6、8、10、12組等。用上式確定了總的補償容 量后，就可根據(jù)選定的單相并聯(lián)電容器容量為來確定電容器組數(shù)：n = Qn.c(2.8)3.C在用戶供電系統(tǒng)中，無功補償裝置位置一般有三種安裝方式：(1)高壓集中補償補償效果不如后兩種補償方式，但初投資較少，便于集 中運行維護，而且能對企業(yè)高壓側(cè)的無功功率進行有效補償，以滿足企業(yè)總功率 因數(shù)的要求，所以在一些大中型企業(yè)中應用。(2)低壓集中補償補償效果較高壓集中補償方式好，特別是它能減少變壓 器的視在功率，從而可使主變壓器

16、的容量選的較小，因而在實際工程中應用相當 普遍。(3)低壓分散補償 補償效果最好，應優(yōu)先采用。但這種補償方式總的投資 較大，且電容器組在被補償?shù)脑O備停止運用時，它也將一并被切除，因此其利用 率較低。本次設計采用低壓集中補償方式。PC QC SC取自低壓母線側(cè)的計算負荷，cos p提高至0.9210KV變電所配電系統(tǒng)設計619.506729.9619.506729.9=0.85QN C=PC (tan -tan )=619.506*tan(arccos0.85)-tan(arccos0.92) = 120kvar 選擇BSMJ0.4-20-3型自愈式并聯(lián)電容器，qNC=20kvar（2.9）n

17、二 Qn.c（2.9）qn.c=120kvar/20kvar=6 取 6補償后的視在計算負荷S = jP2 + (Q Q )2 =674.19kVAC C C N-Ccos =幺=0.92C10KV變電所配電系統(tǒng)設計第3章變電所變壓器臺數(shù)和容量的選擇變壓器的選擇原則電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設備，其主要功能是升壓或降壓以利于電能 的合理輸送、分配和使用，對變電所主接線的形式及其可靠性與經(jīng)濟性有著重要 影響。所以，正確合理地選擇變壓器的類型、臺數(shù)和容量，是對接下來主接線設 計的一個主要前題。選擇時必須遵照有關(guān)國家規(guī)范標準，因地制宜，結(jié)合實際情況，合理選擇，并應 優(yōu)先選用技術(shù)先進、高效節(jié)能、免維

18、護的新產(chǎn)品，并優(yōu)先選用技術(shù)先進的產(chǎn)品。變壓器類型的選擇電力變壓器類型的選擇是指確定變壓器的相數(shù)、調(diào)壓方式、繞組形式、絕緣 及冷卻方式、聯(lián)結(jié)組別等。，變壓器按相數(shù)分，有單相和三相兩種。用戶變電所一般采用三相變壓器。變壓器按調(diào)壓方式分，有無載調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種。10kV配電變壓器一般 采用無載調(diào)壓方式。變壓器按繞組形式分，有雙繞組變壓器、三繞組變壓器和自耦變壓器等。用 戶供電系統(tǒng)大多采用雙繞組變壓器。變壓器按絕緣及冷卻方式分，有油浸式、干式和充氣式（SF6）等。10kV配電變壓器有Yyn0和Dyn11兩種常見聯(lián)結(jié)組。由于Dyn11聯(lián)結(jié)組變壓 器具有低壓側(cè)單相接地短路電流大，具有利于故障切除、承受單

19、相不平衡負荷的 負載能力強和高壓側(cè)三角形接線有利于抑制零序諧波電流注入電網(wǎng)等優(yōu)點，從而 在TN及TT系統(tǒng)接地形式的低壓電網(wǎng)中得到越來越廣泛的應用。變壓器臺數(shù)的選擇變壓器的臺數(shù)一般根據(jù)負荷等級、用電容量和經(jīng)濟運行等條件綜合考慮確 定。10kV及以下變電所設計規(guī)范GB50053 94中規(guī)定，當符合以下條件之一 時，宜裝設兩臺及兩臺以上的變壓器：有大量一級或二級負荷；季節(jié)性負荷變化較大；集中負荷容量較大。10KV變電所配電系統(tǒng)設計變電所中單臺變壓器（低壓為0.4kV）的容量不宜大于1250kVA。當用電設 備容量較大、負荷集中且運行合理時，可選用較大容量的變壓器。在一般情況下，動力和照明宜共用變壓器

20、。當屬下列情況之一時，可設專用 變壓器：一、當照明負荷較大或動力和照明采用共用變壓器嚴重影響照明質(zhì)量及燈泡 壽命時，可設照明專用變壓器；二、單臺單相負荷較大時，宜設單相變壓器；三、沖擊性負荷較大，嚴重影響電能質(zhì)量時，可設沖擊負荷專用變壓器。四、在電源系統(tǒng)不接地或經(jīng)阻抗接地，電氣裝置外露導電體就地接地系統(tǒng)（IT 系統(tǒng)）的低壓電網(wǎng)中，照明負荷應設專用變壓器。由于本單位的用電設備負荷有二級負荷和三級負荷。根據(jù)設計規(guī)范 GB50053 94的要求，宜裝設兩臺變壓器，選擇臺數(shù)為兩臺。變壓器容量的選擇變壓器的容量SN.T首先應保證在計算負荷SC下變壓器能長期可靠運行。對有兩臺變壓器的變電所，通常采用等容量

21、的變壓器，每臺容量應同時滿足 以下兩個條件：滿足總計算負荷70%的需要，即Sn 10.7Sc；（3.1）滿足全部一、二級負荷sc（i+ii）的需要，即七二2）條件是考慮到兩臺變壓器運行時，每臺變壓器各承受總計算負荷的50%, 負載率約為0.7,此時變壓器效率較高。而在事故情況下，一臺變壓器承受總計 算負荷時，只過載40%,可繼續(xù)運行一段時間。在此時間內(nèi)，完全有可能調(diào)整生 產(chǎn)，可切除三級負荷。條件是考慮在事故情況下，一臺變壓器仍能保證一、二 級負荷的供電。根據(jù)無功補償后的計算負荷，Sc=674.19kVA即 Sn TN0.7*674.19=471.933kV-A取變壓器容量為500kV-A因此，

22、選擇S9-500/10 Dyn11型電力變壓器。為油浸式、無載調(diào)壓、雙繞 組變壓器。1010KV變電所配電系統(tǒng)設計表3.1主變壓器的選擇額定容量聯(lián)結(jié)組別空載損耗短路損耗空載電流阻抗電壓S /kVANP /kW APK /kW I 0 %U k %500Dyn111.034.9534變壓器的損耗: TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark46 o Current Document SS-、P=AP +AP () 2AP+AP ( c ) 2(3.3)T FE CU SO K SN.TN.T674 19、因此 AP =1.03+4.95*(.)2=10.03kWT500

23、S_T % U % S _AQ =AQ +AQ (上j ) 2S 上 + U%(上一)2 (3.4) HYPERLINK l bookmark54 o Current Document T K SN.T 100100 SN.TN.T3467419 因此 AQ =500*+ (二)2=51.36kvar HYPERLINK l bookmark58 o Current Document T 100 1005001110KV變電所配電系統(tǒng)設計第4章主接線方案的確定主接線的基本要求主接線是指由各種開關(guān)電器、電力變壓器、互感器、母線、電力電纜、并聯(lián) 電容器等電氣設備按一定次序連接的接受和分配電能的電路

24、。它是電氣設備選擇 及確定配電裝置安裝方式的依據(jù)，也是運行人員進行各種倒閘操作和事故處理的 重要依據(jù)。概括地說，對一次接線的基本要求包括安全、可靠、靈活和經(jīng)濟四個 方面。安全性安全包括設備安全及人身安全。一次接線應符合國家標準有關(guān)技術(shù)規(guī)范的 要求，正確選擇電氣設備及其監(jiān)視、保護系統(tǒng)，考慮各種安全技術(shù)措施?？煽啃圆粌H和一次接線的形式有關(guān)，還和電氣設備的技術(shù)性能、運行管理的自動化 程度因素有關(guān)。靈活性用最少的切換來適應各種不同的運行方式，適應負荷發(fā)展。經(jīng)濟性在滿足上述技術(shù)要求的前提下，主接線方案應力求接線簡化、投資省、占地 少、運行費用低。采用的設備少，且應選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品?？傊?，

25、變電所通過合理的接線、緊湊的布置、簡化所內(nèi)附屬設備，從而達 到減少變電所占地面積，優(yōu)化變電所設計，節(jié)約材料，減少人力物力的投入，并 能可靠安全的運行，避免不必要的定期檢修，達到降低投資的目的。主接線的方案與分析主接線的基本形式有單母線接線、雙母線接線、橋式接線等多種。.單母線接線這種接線的優(yōu)點是接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套 配電裝置；缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障檢修，均需1210KV變電所配電系統(tǒng)設計要使整個配電裝置停電，單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部 回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供 電

26、。適用范圍：適應于容量較小、對供電可靠性要求不高的場合，出線回路少的 小型變配電所，一般供三級負荷，兩路電源進線的單母線可供二級負荷。圖4.1單母線不分段主接線.單母線分段主接線當出線回路數(shù)增多且有兩路電源進線時，可用斷路器將母線分段，成為單母 線分段接線。母線分段后，可提高供電的可靠性和靈活性。在正常工作時，分段 斷路器可接通也可斷開運行。兩路電源進線一用一備時，分段斷路器接同運行， 此時，任一段母線出現(xiàn)故障，分段斷路器與故障段進線斷路器都會在繼電保護裝 置作用下自動斷開，將故障段母線切除后，非故障段母線便可繼續(xù)工作，而當兩 路電源同時工作互為備用時，分段斷路器則斷開運行，此時若任一電源出現(xiàn)

27、故障， 電源進線斷路器自動斷開，分段斷路器可自動投入，保證給全部出線或重要負荷 繼續(xù)供電。1310KV變電所配電系統(tǒng)設計圖4.2單母線分段主接線單母線分段接線保留了單母線接線的優(yōu)點，又在一定程度上克服了它的缺 點，如縮小了母線故障的影響范圍、分別從兩段母線上引出兩路出線可保證對一 級負荷的供電等。4.3電氣主接線的確定電源進線為兩路，變壓器臺數(shù)為兩臺。二次側(cè)采用單母線分段接線。兩路外 供電源容量相同且可供全部負荷，采用一用一備運行方式，故變壓器一次側(cè)采用 單母線接線，而二次側(cè)采用單母線分段接線。該方案中，兩路電源均設置電能計量柜，且設置在電源進線主開關(guān)之后。變 電所采用直流操作電源，為監(jiān)視工作

28、電源和備用電源的電壓，在母線上和備用進 線斷路器之前均安裝有電壓互感器。當工作電源停電且備用電源電壓正常時，先 斷開工作電源進線斷路器，然后接通備用電源進線斷路器，由備用電源供所有負 荷。備用電源的投入方式采用備用電源自動投入裝置APD。1410KV變電所配電系統(tǒng)設計第5章短路電流的計算短路電流及其計算供電系統(tǒng)應該正常的不間斷地可靠供電，以保證生產(chǎn)和生活的正常進行。但 是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路故障而遭到破壞。所謂短路，就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出 規(guī)定值的大電流。造成短路的主要原因是電氣設備載流部分的絕緣損壞、誤動作、雷擊或過電 壓擊穿等。短路電流數(shù)值通

29、常是正常工作電流值的十幾倍或幾十倍。當它通過電 氣設備時，設備的載流部分變形或損壞，選用設備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn) 定。短路電流在線路上產(chǎn)生很大的壓降，離短路點越近的母線，電壓下降越厲害， 從而影響與母線連接的電動機或其它設備的正常運行。計算方法采用標幺值法計算。進行計算的物理量，不是用具體單位的值，而 是用其相對值表示，這種計算方法叫做標幺值法。標幺值的概念是:某量的標幺值二（5.1）該量的實際值（任意單位）該量的標準值（與實際值同單位）某量的標幺值二（5.1）所謂基準值是衡量某個物理量的標準或尺度，用標幺值表示的物理量是沒有 單位的。供電系統(tǒng)中的元件包括電源、輸電線路、變壓器、電抗器和

30、用戶電力線 路，為了求出電源至短路點電抗標幺值，需要逐一地求出這些元件的電抗標幺值。高壓電網(wǎng)三相短路計算電源取自距本變電所3km外的35kV變電站，用10kV雙回架空線路向本變電 所供電，出口處的短路容量為250MVA。1510KV變電所配電系統(tǒng)設計10KV變電所配電系統(tǒng)設計圖5.1高壓電網(wǎng)短路電流計算圖求10kV母線上K-1點短路和380V低壓母線上K-2點短路電流和短路容量。電源側(cè)短路容量定為Sj250MV-A .確定基準值：取 Sd=100MVAU i=10.5kVU 2=0.4kVI = -S =100MVA/ ( V3 *10.5kV) =5.50kA d1 V3U clS，一一 、

31、I = _d=100M-VA/ ( 3 *0.4kV) =144.34kAd1 v,3Uc2.計算：電力系統(tǒng)X1*= Sd/Sk=100MV-A/250MV-A=0.4架空線路 ，一 一 100MV-AX *=X LS /U 2=0.35 Q /km*3km* =0.952 0 d 。(10.5kV)2電力變壓器X3*=UX3*=Uk%Sd/100SNT=4*100*103kV-A100*500kV-A=8.求K-1點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量:總電抗標幺值X* =X*+X *=0.4+0.95=1.35 E (k-1)12三相短路電流周期分量有效值1kl=Id1/X*E(

32、k1)=5.50kA/1.35=4.07kA1610KV變電所配電系統(tǒng)設計其他三相短路電流Ik 1”(3)=1 口 =1k 1(3)=4.07kAi h =2.55*4.07kA=10.38kAI h(3) =1.51*4.07kA=6.15kA三相短路容量Skj3)= Sd/X*(k1)=100MV- A/1.35=74.1 MVA.求K-2點的短路電路總阻抗標幺值及三相短路電流和短路容量：兩臺變壓器并列運行：總電抗標幺值,8X*=X *+X *+X */ X *=0.4+0.95+-=5.35E (k-2)1 2 342三相短路電流周期分量有效值1kJ)= Id2/X*E(k2) =144

33、.34kA/5.35=26.98kA其他三相短路電流在10/0.4KV變壓器二次側(cè)低壓母線發(fā)生三相短路時，R 1 X，可取e 3 E勺=1.6,因此：1k2飛)=I8k2 =1kJ)=26.98kAi h =2.26*26.98kA=60.97kAIh(3)=1.31*26.98kA=35.34kA三相短路容量Sk2=Sd/X*E(k2)=100MVA/5.35=18.69 MV- A兩臺變壓器分列運行：總電抗標幺值X*E(k 2) =X1*+X2*+X3*=0.4+0.95+8=9.35三相短路電流周期分量有效值Ik 2(3)= 1d2/X*E(k2)=144.34kA/9.35=15.44

34、kA其他三相短路電流1k3)=I8k2 =1k2=15.44kAi h =2.26*15.44kA=34.89kAIh(3)=1.31*15.44kA=20.23kA三相短路容量Sk2=Sd/X*E(k2)=100MV-A/9.35=10.7MV-A1710KV變電所配電系統(tǒng)設計表5.1高壓短路計算結(jié)果短路計算點總電抗 標幺值三相短路電流/ kA三相短路 容量 /MV- AX*EII ” (3)Ii （3）IS kk-1變壓器并列運1.354.074.074.0710.386.1574.1行k-2變壓器分列運5.3526.9826.9826.9860.9735.3418.69行9.3515.4

35、415.4415.4434.8920.2310.75.3低壓電網(wǎng)三相短路計算求短路點K-1和K-2處的三相和單相短路電流。10kr0 381電纜線WLMill10kr0 381電纜線WLMill圖5.2低壓電網(wǎng)短路電流計算圖根據(jù)高壓電網(wǎng)短路計算及查表對照的結(jié)果，取變壓器高壓側(cè)短路容量為70MV-A1810KV變電所配電系統(tǒng)設計計算有關(guān)電路元件的阻抗 高壓系統(tǒng)電抗(歸算到400V側(cè))每相阻抗ZS= U 2*10-3/Sk=(400V)2*10-3/70MV-A=2.29mQXS= 0.995 ZS =0.995*2.29mQ=2.28m。RS= 0.1 XS =0.1*2.28mQ=0.228m

36、。相零阻抗X S= 2XS/3=1.52mQR 0 S= 2RS/3=0.152 mQ 變壓器的阻抗(查表得S9-500/10 Dyn11型電力變壓器，P=4.95KW,U%=4) KK每相阻抗R=P U2/S2 =4.95kW* (400V) 2/ (500kV-A) 2=3.168 mQ T K c N.TZT= UK% U2/100SNt=4* (400V) 2/ (100*500kV-A) =12.8 mQX=、Z2 R2 =,12.82 3.1682 mQ=12.4 mQ TT T相零阻抗(Dyn11聯(lián)結(jié))R 0 T= RT=3.168mQX 0 T= XT=12.4 mQ母線和電纜

37、的阻抗母線WB查表的單位長度每相阻抗及相零回路阻抗值：每相阻抗RWB=rL= 0.031mQ/ m*6 m=0.186 mQXWB=xL=0.170mQ/ m*6 m=1.02 mQ相零阻抗R 帕=r L = 0.104m Q / m*6 m=0.624 m QX 0 WB= x L 0=0.394mQ/ m*6 m=2.364 mQ電纜WL查表的單位長度每相阻抗及相零回路阻抗值：每相阻抗RW=rL= 0.310mQ/ m*100 m=31 mQXW=xL=0.078m Q / m*100m=7.8m Q 相零阻抗Ro 肛=r0 L = 1.128mQ/ m*100 m=112.8 m Q19

38、10KV變電所配電系統(tǒng)設計X0 肛二 x L o=0.178m。/ m*100 m=17.8m。 計算各點的短路電流k-1的三相和單相短路電流三相短路回路總阻抗Rj RS+RT+RWB= (0.228+3.168+0.186) mQ=3.582 m。X： XS+XT+XWB= (2.28+12.4+1.02) mQ=15.7 m。三相短路電流Ik(3)=Uc/ ( 33 A/R2 + X2 ) =400V/ (后,3.5822 +15.72 ) mQ=14.34kA 短路沖擊系數(shù)k =1 + e 兀R y /X y =1+ e -3.14*3.582/15.7=1. 49 sh三相短路沖擊電流

39、i(3)= v2 k I =j2*1.49*14.34=30.22kA shsh kI h(3)= Ik(3)業(yè) + 2(k 1)2 =14.34kA *11 + 2(1.49 -1)2 =17.45kA 單相短路回路總相零阻抗R 0 = R 0 S+ R 0 T+ R 0 帕=(0-152+3.168+0.624) mQ=3.944 m。X0 = X0 S+ X0 T+ X0 帕=(1.52+12.4+2.364) mQ=16.284 m。 單相短路電流I(1)= U /、,;R2 + X2 = 220V/、:3.9442 +16.2842 mQ=13.13kA k ?09_0k-2的三相和

40、單相短路電流三相短路回路總阻抗RRS+RT+RWB+RWL = (0.228+3.168+0.186+31) mQ=34.582 m。Xj XS+XT+XWB+XWL = (2.28+12.4+1.02+7.8) mQ=23.5m。三相短路電流Ij3)= U / ( J3 ,Ry + Xy ) =400V/ (超 *4.5822 + 23.52 ) mQ=5.52kA 短路沖擊系數(shù)k =1+e 兀 Ry/Xy = 1+ e -3.14*34.582/23.5=1. 01 sh三相短路沖擊電流i h(3)= 21 kh 1k =啦*1.01*5.52=7.88kAI h(3)= Ik(3),1

41、+ 2(工-1)2 =5.52kA * J1 + 2(1.01 -1)2 =5.52kA 單相短路回路總相零阻抗R-0 R-0。S R-0。T R-0。WB R-0。WL2010KV變電所配電系統(tǒng)設計=(0.152+3.168+0.624+112.8) mQ=116.744 m。X-0 X-0。S X-0。T X-0。WB X-0。WL=(1.52+12.4+2.364+17.8) mQ=34.084 m。單相短路電流1k(1)= UJ,/R2 0 + X2 0 = 220V/J116.7442 + 34.0842 mQ=1.81kA表5.2低壓短路計算結(jié)果短路計算點k-1點k-2點每相阻抗/

42、 m相零阻抗/ m。沖擊短路計算點k-1點k-2點每相阻抗/ m相零阻抗/ m。沖擊系數(shù)三相短路電流/ kAREXER-0X-0kshI (3)i （3）Ish(3)3.58215.73.94416.2841.4914.3430.2217.4534.58223.5116.74434.0841.015.527.885.5213.131.811k三相電流/ kA第6章 變電所高壓進線、一次設備和低壓出線的選擇用電單位總計算負荷對于本單位而言，變電所變壓器高壓側(cè)的計算負荷即是全廠及家屬住宅區(qū)的 總計算負荷，因此，不需要采用需要系數(shù)逐級計算法和全廠需要系數(shù)法進行計算。P= Pc+APT=619,506

43、+10.03=629.91kWQ= Qc+AQ T =285.966+51.36=317.33kvarS=705.33kV AI=40.72A高壓進線的選擇與校驗高低壓配電電路最普遍的兩種戶外結(jié)構(gòu)是架空線和電纜。架空線的主要優(yōu)點 是：設備簡單，造價低；有故障易于檢修和維護；利用空氣絕緣，建造比較容易。 電力電纜的建設費用高于架空線路，具有美觀、占地少，傳輸性能穩(wěn)定、可靠性 高等特點。2110KV變電所配電系統(tǒng)設計對于高壓開關(guān)柜，從柜下進線時一般需通過電纜引入，因此，采用架空線長 距離傳輸，再由電纜線引入的接線方式。對給變壓器供電的高壓進線以及變電所用電電源線路，因短路容量較大而負 荷電流較小，

44、一般先按短路熱穩(wěn)定條件選擇導體截面，然后再校驗發(fā)熱條件。架空線的選擇按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：長度為3km查表，C=87A 蕊 mm2,、:匚取1.2 （取值為繼電器動作時間） ANAmin=l8*1031【/C=4.07*103*/87=51.25 mm2初選70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線。按發(fā)熱條件進行校驗：全廠總計算電流為：I=40.72A查表，70 mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線在25、30時的載流量為275A、259A,大于40.72A,故滿足條件。電纜進線的選擇按熱穩(wěn)定條件選擇導體截面：查表，C=143A U ； 按額定電流選擇：應該等于或大于負載的長時最大工作電流，即：IN 1am

45、 校驗高壓斷路器的熱穩(wěn)定性： I產(chǎn)三182t篇校驗高壓斷路器的動穩(wěn)定性;2310KV變電所配電系統(tǒng)設計1max ，J校驗高壓斷路器的斷流容量（或開斷電流）：熔斷斷流容量按S S02 茴僉；oc .根據(jù)上述分析并查資料：10KV高壓斷路器選擇VS112/63016型斷路器；表6.2高壓斷路器的選擇校驗表序安裝地點的電氣條件VS112/63016 型斷路器號項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1.UN10kVUN.QF12kV合格2.IC40.72AIN.QF630A合格3.I (3)4.07kAIoc16kA合格4.i （3）10.38kAimax40kA合格5.I 2t(6.15kA)2*(1.2)S=7.3

46、8 kAS1t2t(16kA) 2*4S=1024kA2-S合格6.3.2高壓隔離開關(guān)的選擇（1）高壓隔離開關(guān)的作用：高壓隔離開關(guān)是在無載情況下斷開或接通高壓線 路的輸電設備，以及對被檢修的高壓母線、斷路器等電器設備與帶電的高壓線路 進行電氣隔離的設備。（2）形式結(jié)構(gòu)：高壓隔離開關(guān)一般有底座、支柱絕緣子、導電刀閘、動觸頭、 靜觸頭、傳動機構(gòu)等組成。一般配有獨立的電動或手動操動機構(gòu)，單相或三相操 動。高壓隔離開關(guān)主刀閘與接地刀閘間一般都設有機械連鎖裝置，確保兩者之間 操作順序正確。各類高壓隔離開關(guān)、接地開關(guān)根據(jù)不同的安裝場所有各種不同的 安裝方式（3）選擇條件：海拔高度不大于1000米為普通型，

47、海拔高度大于1000米為 高原型；地震烈度不超過8度；環(huán)境溫度不高于+4OoC,戶內(nèi)產(chǎn)品環(huán)境溫度不低 于-100C,戶外產(chǎn)品環(huán)境溫度不低于-300C；戶內(nèi)產(chǎn)品空氣相對濕度在+250C時其日 平均值不大于95%,月平均值不大于90% （有些產(chǎn)品要求空氣相對濕度不大于 85%）；戶外產(chǎn)品的覆冰厚度分為5毫米和10毫米；戶內(nèi)產(chǎn)品周圍空氣不受腐蝕 性或可燃氣體、水蒸氣的顯著污穢的污染，無經(jīng)常性的劇烈震動。戶外產(chǎn)品的使 用環(huán)境為普通型，用于I級污穢區(qū)，防污型用于n級（中污型iin級（重污型） 污穢區(qū)。根據(jù)設計條件，選擇戶內(nèi)型高壓隔離開關(guān)，根據(jù)上述條件和要求并查表有： 10KV的高壓隔離開關(guān)選擇GN191

48、0C/400型2410KV變電所配電系統(tǒng)設計表6.3高壓隔離開關(guān)的選擇校驗表安裝地點的電氣條件GN19-10C/400型隔離開關(guān)序項結(jié)號項目數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)目論合1.U10kVU10kVNN.QF格合2.I40.72AI400ACN.QF格3.I (3)I一koc一合4.i (3)10.38kAi50kAshmax格I合5.8(6.15kA)2*(1.2)S=45.4kA2 SI 2t(12.5kA)2*4S=156.25kA2-S2tt格高壓熔斷器的選擇高壓熔斷器是一種過流保護元件，由熔件與熔管組成。當過載或短路時，熔 件熔斷，達到切斷故障保護設備的目的。電流越大，熔斷時間越短。在選擇熔 件時，除保

49、證在正常工作條件下（包括設備的起動）熔件不熔斷外，還應該符 合保護選擇性的要求。高壓熔斷器的選擇：除按環(huán)境、電網(wǎng)電壓、電源選擇型號外，還必須按 S S 校驗熔斷器的斷流容量；選擇的主要指標是選擇熔件合熔管的額定電 流，熔斷器額定電流按INFU INFE I選。所選擇的熔件應在長時最大工作電流及設備起動電流的作用下不熔斷，在 短路電流作用下開關(guān)熔斷；要求熔斷器特性應與上級保護裝置的動作時限相配 合（即動作要有選擇性）。這里主要用做電壓互感器保護用。根據(jù)上述條件并 查表有：10kV的高壓熔斷器選擇XRNP3-10型熔斷器。2510KV變電所配電系統(tǒng)設計表6.4高壓熔斷器的選擇校驗表序號安裝地點的電

50、氣條 件XRNP3-10型熔斷 器1.2.3.項目數(shù)據(jù)項目結(jié)論10kVUN.QF10kV合格40.724.07k20IN.QF0A50合格1序號安裝地點的電氣條 件XRNP3-10型熔斷 器1.2.3.項目數(shù)據(jù)項目結(jié)論10kVUN.QF10kV合格40.724.07k20IN.QF0A50合格1kIockA合格4.i4.ishimax5.I 25.I 2t8 imaI 2tt電流互感器的選擇電流互感器是一次電路與二次電路間的連接元件，用以分別向測量儀表和 繼電器的電壓線圈與電流線圈供電。電流互感器的結(jié)構(gòu)特點是：一次繞組匝數(shù)少 （有的只有一匝，利用一次導體穿過其鐵心），導體相當粗；而二次繞組匝數(shù)

51、很 多，導體較細。它接入電路的方式是：將一次繞組串聯(lián)接入一次電路；而將二次 繞組與儀表、繼電器等的電流線圈串聯(lián)，形成一個閉合回路，由于二次儀表、繼 電器等的電流線圈阻抗很小，所以電流互感器工作時二次回路接近短路狀態(tài)。二 次繞組的額定電流一般為5A。電流互感器在使用中要注意以下幾點：電流互感器在工作時其二次側(cè)不得開路，二次側(cè)不允許串接熔斷器和開 關(guān)；電流互感器二次側(cè)有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一 次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設備的安全。電流互感器的選擇條件：2610KV變電所配電系統(tǒng)設計(1)額定電壓大于或等于電網(wǎng)電壓：UN UN(2)原邊額定電壓大于或等于長時最大工作電

52、流：IN (1.2 15)0m (3)二次側(cè)總?cè)萘繎恍∮谠摼鹊燃壦?guī)定的額定容量：S2n S： (4)校驗：內(nèi)部動穩(wěn)定按：瓶11NK i人11N :電流互感器額定一次電流；Kam：動穩(wěn)定倍數(shù)外部動穩(wěn)定按：(KhIN )21之I2t.表6.5 LZZJ10Q 100/5 0.5/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ10Q 100/5 0.5/10P20項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)結(jié)論1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF100A合格3.I (3)Ioc4.i10.38kAimax50kA合格5.I 2t(6.15kA) 2*1S=37.82 kA

53、2-SI 2t(20kA)2*1S=400kA2- S合格表6.6 LZZJ10Q 100/5 0.2/0.2型電流互感器的選擇校驗表序號安裝地點的電氣條件LZZJ10Q 100/5 0.2/0.2項目UNIC1kiI 2t數(shù)據(jù)10kV40.72A10.38kA(6.15kA) 2*1S=37.82 kA2-S項目數(shù)據(jù)U10kVN.QFI100AN.QFIoci50kAmaxIt2t(20kA)2*1S=400kA2- S結(jié)論 合格 合格合格 合格表6.7 LZZJ10Q 100/5 1.0/10P20型電流互感器的選擇校驗表序號項目安裝地點的電氣條件 數(shù)據(jù)LZZJ10Q 100/5 1.0/

54、10P20項目數(shù)據(jù)結(jié)論2710KV變電所配電系統(tǒng)設計1.UN10kVUN.QF10kV合格2.IC40.72AIN.QF100A合格3.I (3)Ioc4.i （3）10.38kAimax50kA合格5.I 2t(6.15kA) 2*1S=37.82 kASI 2t t(20kA)2*1S=400kA2-S合格電壓互感器的選擇電壓互感器一次側(cè)是并接在主接線高壓側(cè)，二次線圈與儀表和繼電器電壓線 圈串聯(lián)，一次側(cè)匝數(shù)很多，阻抗很大，因而，它的接入對被測電路沒有影響，二 次線圈匝數(shù)少，阻抗小，而并接的儀表和繼電器的線圈阻抗大，在正常運行時， 電壓互感器接近于空載運行。二次繞組的額定電壓一般為100V。

55、電壓互感器的類型及接線按相數(shù)分單相、三相三芯和三相五芯柱式；按線 圈數(shù)來分有雙線圈和三線圈；實際中廣泛應用三相三線五柱式（YY）.（1）電壓互感器在使用中要注意以下幾點：一次、二次側(cè)必須加熔斷器保護，二次側(cè)不能短路，防止發(fā)生短路燒毀互 感器或影響一次電路正常運行；電壓互感器二次側(cè)有一端必須接地，防止一次、二次繞組絕緣擊穿時，一 次側(cè)的高電壓竄入二次側(cè)，危及人身和設備的安全；二次側(cè)并接的電壓線圈不能太多，避免超過電壓互感器的額定容量，引起 互感器繞組發(fā)熱，并降低互感器的準確度。（2）電壓互感器的技術(shù)要求與說明：.電壓互感器能在1.1倍額定電壓下長期運行，并能在8小時內(nèi)無損傷的 承受2倍額定電壓，

56、當額定電壓在330kV以上時，互感器絕緣所能承受的耐壓 強度為額定操作沖擊耐受電壓值和額定雷電沖擊耐受電壓值；當額定電壓在 330kV以下時，互感器絕緣所能承受的耐壓強度為額定短時工頻耐受電壓值和額 定雷電沖擊耐受電壓值。.額定電壓因數(shù)，即在規(guī)定時間內(nèi)仍然能滿足熱性能和準確級要求的最高 一次電壓與額定一次電壓的比值，額定電壓因數(shù)與互感器初級繞組接線方式有 關(guān)。.電壓互感器的誤差極限：在額定頻率、80%-100%額定電壓間任一電壓值， 功率因數(shù)為0.8（滯后）、二次負荷為25%-100%額定負荷中任一值下，各準確等 級的電壓互感器誤差不超過下表所列限值，對保護用電壓互感器，在額定頻率、2810K

57、V變電所配電系統(tǒng)設計5%額定電壓及額定電壓因數(shù)相對應的電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功 率因數(shù)為0.8 （滯后）時，電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項值； 在2%額定電壓、二次負荷為25%-100%額定負荷、功率因數(shù)為0.8 （滯后）時， 電壓互感器誤差限值不超過下表中3P、6P兩項限值的兩倍。對于中性點有效接 地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為3P或6P，對于中性 點非有效接地系統(tǒng)的接地電壓互感器，其剩余電壓繞組的標準準確級為6P，如 果有次級繞組，次級繞組帶有保護準確級，二次負荷在25%-100%額定負荷下、 功率因數(shù)為0.8 （滯后）下，剩余電壓繞

58、組還應滿足規(guī)定的準確級。選擇計量用為JDZ1010B 10/0.1 0.2/0.2型電壓互感器，保護用為JDZ10 10B 10/0.1 1.0/90VA 型電壓互感器。高壓開關(guān)柜的選擇開關(guān)柜是金屬封閉開關(guān)設備的俗稱，是按一定的電路方案將有關(guān)電氣設備組 裝在一個封閉的金屬外殼內(nèi)的成套配電設備。金屬封閉開損設備分為三種類型：鎧裝式，即各室間用金屬板隔離且接地， 如KYN型和KGN型；間隔式，即各室間是用一個或多個非金屬板隔離，如JYN 型；箱式，即具有金屬外殼，但間隔數(shù)目少于鎧裝式或間隔式，如XGN型。從中 壓斷路器的置放方式來看，分為：落地式，即斷路器手車本身落地推入柜內(nèi)；中 置式，即手車裝于

59、開關(guān)柜中部。根據(jù)一次主接線形式和所選設備來看，10kV高壓開關(guān)柜選用KYN28A12型 高壓中置式開關(guān)柜。進線柜中配真空斷路器額定電流為630A、額定開斷電流為 40kA。計量柜中配隔離開關(guān)，并與進線柜中的真空斷路器連鎖，計量用電流、電 壓互感器，電壓互感器用熔斷器保護。壓變、避雷器柜中配電壓互感器測量過電 壓，并用熔斷器保護，還有避雷器。出線柜配真空斷路器和保護用電流互感器， 配接地開關(guān)。各柜均以帶電顯示器顯示計量讀數(shù)。低壓出線的選擇低壓出線包括連接變壓器和低壓母線的低壓母線橋和低壓母線，選擇時必須 使其載流量大于計算電流。按發(fā)熱條件選擇電纜截面，低壓母線側(cè)無功補償后的計算負荷 P=619.

60、506kw cQ =385.966-120=265.966kvar2910KV變電所配電系統(tǒng)設計S =674.19kV AcI =1024.33A低壓母線橋的選擇根據(jù)計算電流，選擇截面為630mm2的0.6/1kV級聚氯乙烯絕緣銅芯VV型電 力電纜，在直埋敷設時的載流量為1113A，均大于1024.33A。低壓母線的選擇根據(jù)計算電流，選擇TMY-80*6的單片低壓銅母線，在25、30、35、 40的載流量為 1480A、1390A、1300A、1200A，均大于 1024.33A。表6.8導線的選擇表線線路路型號敷設方長載流量名稱類式度型架電源空進線線70mm2的LGJ型鋼芯鋁絞線架空3km2