10kV變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)

XXVI10kV變電所進(jìn)行的擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)緒論新疆大學(xué)新校區(qū)在2018年由哈爾濱工業(yè)大學(xué)的設(shè)計(jì)圖紙開工建造，新校區(qū)擬定在2020年投入使用。新疆大學(xué)新校區(qū)選址在水磨溝區(qū)河馬泉新區(qū)，預(yù)計(jì)占地接近2.5平方公里，建筑面積超過百萬平方米。向北毗鄰八道灣生態(tài)園，向西與新疆醫(yī)科大學(xué)新校區(qū)接壤。周邊環(huán)境優(yōu)美，民風(fēng)淳樸，基礎(chǔ)設(shè)施完善，新校區(qū)選址在這有優(yōu)渥的條件。在生源越來越多，教學(xué)設(shè)施及教學(xué)環(huán)境需要升級(jí)的背景下，新疆大學(xué)新校區(qū)的建造更能滿足社會(huì)對(duì)人才的需求，通過培養(yǎng)人才，加快西部大開發(fā)，加快一帶一路的建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)新疆的蓬勃發(fā)展。供配電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性決定了校園內(nèi)的科研成果與教學(xué)成果的好壞，現(xiàn)如今電腦的使用早已在學(xué)生中普及，通過電腦學(xué)習(xí)是學(xué)生增長知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率的主要途徑，由此可見，電能的穩(wěn)定輸送是學(xué)生在校園內(nèi)學(xué)習(xí)的基本保障。新校區(qū)內(nèi)包含圖書館，實(shí)驗(yàn)樓以及餐廳等“用電大戶”，而這些建筑設(shè)施是廣大師生學(xué)習(xí)生活的基本保障。新校區(qū)地處烏魯木齊市北邊，夏季溫度最高能達(dá)到四十度，冬季溫度最低卻能達(dá)到零下二十五度左右，一些基本的生活保障裝置比如夏季的空調(diào)，冬季的電采暖等設(shè)施就顯得尤為重要，而這些設(shè)施都是需要穩(wěn)定的電能輸送來實(shí)現(xiàn)基本的功能的。由此可見，一個(gè)穩(wěn)定、良好的變配電系統(tǒng)對(duì)于新疆大學(xué)新校區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施建造、教學(xué)質(zhì)量以及生活質(zhì)量有著至關(guān)重要的意義。綜上所述，我選擇新大新校區(qū)10/0.4kV主變電所供配電一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。

負(fù)荷計(jì)算及對(duì)象選擇變電所負(fù)荷計(jì)算是主變電所供配電一次系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)的第一步，負(fù)荷計(jì)算中包括年最大負(fù)荷（一年內(nèi)出現(xiàn)五次左右的在半小時(shí)內(nèi)消耗的最大的平均功率）以及平均負(fù)荷（在約定的一段時(shí)間內(nèi)與消耗功率的倒數(shù)的比值）。負(fù)荷計(jì)算方法包括按需要系數(shù)法確定計(jì)算負(fù)荷和按二項(xiàng)式法確定計(jì)算負(fù)荷兩種主要計(jì)算方法REF_Ref8482202\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。PAGEREF_Ref8482202\h錯(cuò)誤!未指定書簽。。在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)于負(fù)荷的計(jì)算不需要進(jìn)行很多細(xì)節(jié)方面的計(jì)算，在原始資料中已經(jīng)給出一些基本的估算負(fù)荷。原始資料在已給出的資料中，如表2-1所示為新疆大學(xué)新校區(qū)西區(qū)用電負(fù)荷預(yù)測表。表2-1用電負(fù)荷預(yù)測表功能區(qū)序號(hào)建筑名稱建筑面積用電指標(biāo)（W/m2）估算負(fù)荷（kW）變壓器選擇（kVA）變壓器負(fù)載率設(shè)備容量（kVA）照明動(dòng)力電采暖西區(qū)公共區(qū)2*100087%14100教學(xué)區(qū)1機(jī)械工程學(xué)院172503010851455.32電氣工程學(xué)院183503010851551.32*160075%3智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓10000305085850.04信息技術(shù)與科學(xué)學(xué)院137503010851168..32*125080%5軟件學(xué)院9750301085828.86數(shù)學(xué)與紡織科學(xué)學(xué)院8500301085722.34*160086%7物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院120003010851000.0生活區(qū)對(duì)象選擇在此次設(shè)計(jì)中，不需要進(jìn)行整個(gè)新疆大學(xué)新校區(qū)的供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)，只需要選出其中的一至兩個(gè)對(duì)象即可，如表2-1所示在新疆大學(xué)新校區(qū)的整個(gè)西區(qū)教學(xué)區(qū)中，包含了多個(gè)學(xué)院（用于教學(xué)即教學(xué)樓）以及智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓。我的選擇是電氣工程學(xué)院以及智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓，以這兩棟教學(xué)樓為對(duì)象，進(jìn)行變電所設(shè)計(jì)。負(fù)荷計(jì)算此次設(shè)計(jì)需要計(jì)算的負(fù)荷是為了之后的設(shè)備選型以及開關(guān)校驗(yàn)等過程，計(jì)算方式并不復(fù)雜，并且由于校區(qū)內(nèi)的供暖方式是采用集中供暖方式，故不需要將電采暖的負(fù)荷計(jì)算在總的負(fù)荷中。負(fù)荷計(jì)算有關(guān)公式如下所示。（2-1）（2-2）（2-3）（2-4）在如表2-1所示的用電負(fù)荷預(yù)測表中，電氣工程學(xué)院的建筑面積為18350m2，照明負(fù)荷為30W/m2，動(dòng)力電負(fù)荷為10W/m2。故電氣工程學(xué)院的有功計(jì)算負(fù)荷為智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓的建筑面積為10000m2，照明負(fù)荷為30W/m2，動(dòng)力電負(fù)荷為50W/m2。故智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓的有功計(jì)算負(fù)荷為電氣工程學(xué)院的有功計(jì)算負(fù)荷、無功功率以及視在功率為：智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓的有功計(jì)算負(fù)荷、無功功率以及視在功率如下：總的低壓側(cè)計(jì)算負(fù)荷、無功功率、視在功率以及計(jì)算電流如下：式中為周期系數(shù)，此次設(shè)計(jì)中該值取1；為進(jìn)行無功功率補(bǔ)償前的功率因數(shù)角度的正切值，在此次設(shè)計(jì)中該值為0.75。無功功率補(bǔ)償及補(bǔ)償后的負(fù)荷計(jì)算在此次設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)的功率因數(shù)為，需要將功率因數(shù)提高至，以此減少成本，避免國家電網(wǎng)公司的罰款?，F(xiàn)進(jìn)行無功功率的計(jì)算如下REF_Ref8567134\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。進(jìn)行該計(jì)算的公式為（2-5）系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償前，進(jìn)行無功功率補(bǔ)償后。故總共需要進(jìn)行的無功補(bǔ)償容量為REF_Ref8567173\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。：無功功率補(bǔ)償后，低壓側(cè)總的計(jì)算負(fù)荷、無功功率以、視在功率以及計(jì)算電流如下：在無功功率補(bǔ)償之后，根據(jù)已經(jīng)計(jì)算出的參數(shù)，現(xiàn)在可以對(duì)高壓側(cè)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算，在這之前需要計(jì)算變壓器的功率損耗。對(duì)于SC9-1000/10，這種變壓器屬于新型變壓器，它的成本較小，功率消耗也很低，按照如下所示公式進(jìn)行損耗計(jì)算REF_Ref8567187\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。：有功損耗（2-6）無功損耗（2-7）則變壓器的有功損耗和無功損耗分別為：高壓側(cè)的計(jì)算負(fù)荷，無功功率，視在功率以及計(jì)算電流如下：

供配電系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)變壓器的選擇在2.3節(jié)中，已經(jīng)通過計(jì)算確定了對(duì)象的負(fù)荷。接下來需要確定變壓器的容量。變壓器容量在工程中的計(jì)算公式較為簡單，如下所示。（3-1）式中S是計(jì)算負(fù)荷容量，是負(fù)荷率。在此次設(shè)計(jì)中，選擇兩臺(tái)變壓器分別用于兩個(gè)對(duì)象，變壓器的負(fù)荷率在70％到80％之間，這里我選擇負(fù)荷率為80％。則用于電氣工程學(xué)院的變壓器的容量為：用于智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓的變壓器的容量為：由于變壓器的容量等級(jí)沒有的，故選擇用于電氣工程學(xué)院的變壓器的容量為，后者同樣REF_Ref8567210\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。選擇兩臺(tái)變壓器的型號(hào)均為SC9-1000/10樹脂澆注干式銅線電力變壓器，其主要參數(shù)見表3-1。表3-1變壓器技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定容量/kV?A額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)損耗/W空載電流（％）阻抗電壓（％）一次二次空載負(fù)載SC9-1000/101000100.4Yyn0Dyn11140075100.86變電所初步設(shè)計(jì)由已給出的文件，智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓內(nèi)包含一級(jí)負(fù)荷和二級(jí)負(fù)荷，電氣工程學(xué)院則包含二級(jí)負(fù)荷和部分三級(jí)負(fù)荷。變電所建造方式選擇為地下變電所（選擇變壓器室干式變壓器也符合要求），建造在智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓的負(fù)一層。電源進(jìn)線兩根，變壓器兩臺(tái)，出線共有十四根，其中，兩根出線是走向電氣工程學(xué)院的照明線和動(dòng)力線，剩下十二根分別是智能制造與過程裝備控制實(shí)驗(yàn)樓各樓層以及負(fù)一層的動(dòng)力線和照明線。由于采用雙電源供電，10kV母線與0.4kV母線均采用單母線分段方式接線REF_Ref8567220\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。如圖3-1所示為10/0.4kV供配電系統(tǒng)一次主接線圖。圖3-1一次主接線圖

短路電流短路電流介紹我們知道，電能的傳輸是電網(wǎng)的一大主要功能，在供配電網(wǎng)中，為了能使用電設(shè)備正常的工作，使生產(chǎn)、教育以及生活正常進(jìn)行，需要電網(wǎng)提供穩(wěn)定的不間斷的電壓電流，但世事難料總有意外，故障的產(chǎn)生不可避免。其中最常見的故障就是短路。短路是指在電勢不同的導(dǎo)電部分，以及導(dǎo)電部分對(duì)地的極低阻抗性質(zhì)的連接。計(jì)算短路電流是為了設(shè)備選型，使設(shè)備在電力系統(tǒng)發(fā)生短路的情況下能夠有足夠的熱穩(wěn)定性來保證不被燒毀，以及足夠的動(dòng)穩(wěn)定性來保證設(shè)備的正常運(yùn)行，以及設(shè)備不被損壞，達(dá)到電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的結(jié)果REF_Ref8567226\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。值得一提的是，短路電流的計(jì)算較為復(fù)雜，需要認(rèn)真仔細(xì)以及能夠準(zhǔn)確的計(jì)算達(dá)到選擇合適設(shè)備的目的。短路電流的產(chǎn)生及后果短路電流產(chǎn)生的原因有以下幾點(diǎn)。（1）電氣裝置的絕緣設(shè)施損壞或者老化。這種情況的產(chǎn)生又分為幾點(diǎn)，第一可能是電氣裝置的質(zhì)量問題，絕緣能力不夠高而導(dǎo)致的被正常電壓擊穿的狀況；第二是由于雷擊或者其他過電壓的情況，即使設(shè)備質(zhì)量過關(guān)絕緣合格，這種情況仍然會(huì)導(dǎo)致絕緣損壞。最后一種是在設(shè)備長期投運(yùn)，未能及時(shí)更換導(dǎo)致的絕緣自然老化，在這種情況下也會(huì)產(chǎn)生短路。（2）工作人員操作不當(dāng)。設(shè)備的操作都會(huì)有正規(guī)的安全操作流程，這種情況產(chǎn)生的短路電流多是操作人員的違規(guī)操作。比如擊穿短路可能的情況就是人為的將低壓設(shè)備接入高壓電路中。順帶一提，在設(shè)備帶負(fù)荷工作時(shí)，這時(shí)人為的斷開斷路器開關(guān)或者隔離開關(guān)也會(huì)導(dǎo)致?lián)舸┒搪?。?）自然災(zāi)害。雪災(zāi)冰凍等自然災(zāi)害產(chǎn)生的冰柱接地會(huì)導(dǎo)致架空線纜對(duì)地短路，產(chǎn)生短路電流。以下情況也會(huì)產(chǎn)生短路電流，比如動(dòng)物為害，在一些小動(dòng)物穿過不帶絕緣的線纜時(shí)（這種情況產(chǎn)生的短路不會(huì)太久），或者絕緣被動(dòng)物咬爛。出現(xiàn)短路故障后，會(huì)產(chǎn)生極大的短路電流，差不多在短路點(diǎn)能達(dá)到數(shù)萬安培到數(shù)十萬安培的數(shù)量級(jí)。短路電流會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生極大的危害，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。（1）眾所周知，功率是電壓和電流的乘積，當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生極大的功率，也就是會(huì)伴隨著大量的熱量，溫度急劇提升，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生極大的電動(dòng)力。所以當(dāng)短路電流產(chǎn)生時(shí)，可能會(huì)引發(fā)火災(zāi)，同時(shí)電路中的元件會(huì)過電流運(yùn)行，導(dǎo)致使用壽命的減少或者直接無法使用。（2）短路時(shí)，電壓下降的數(shù)值很大，裝置欠電壓運(yùn)行，是一種極不正常的工作狀態(tài)。（3）短路時(shí)電力系統(tǒng)不可能無作為，為了達(dá)到切除短路點(diǎn)和切除故障電路的目的，保護(hù)裝置會(huì)動(dòng)作。當(dāng)目的達(dá)到后，電力系統(tǒng)某一支路被切斷，造成大面積停電，產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)損失。（4）短路如果過于嚴(yán)重，會(huì)造成電力系統(tǒng)的不穩(wěn)定運(yùn)行，影響到整個(gè)城市甚至整個(gè)區(qū)域的電網(wǎng)正常運(yùn)行，這一點(diǎn)體現(xiàn)在并行電機(jī)可能產(chǎn)生的異步運(yùn)行。短路電流的形式短路電流在三相供配電系統(tǒng)中，有四種形式，以下是對(duì)于這幾種形式的解釋。兩相短路，用表示，短路電流用表示。兩相短路的形式是A、B、C三相中的任意兩相之間出現(xiàn)了低阻性的連接，會(huì)在兩相線及短路處形成一個(gè)閉合回路，產(chǎn)生短路電流。三相短路，用表示，短路電流用表示。如圖4-1所示為三相短路的形式。圖4-1三相短路如圖所示，三相短路是在三相中的某一相的某一點(diǎn)發(fā)生的短路現(xiàn)象，在A、B、C三相上分別產(chǎn)生大小相等方向相同的短路電流。值得一提的是，三相短路的短路性質(zhì)是對(duì)稱的，這種類型的短路發(fā)生的概率雖然是最小的，但是這種情況產(chǎn)生的短路電流最大，危害同樣也是最大的，可能造成并列運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)組失去同步，系統(tǒng)解列REF_Ref8567236\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。單相短路，用表示，短路電流用表示。單相短路又稱單相接地短路，它的形式是A、B、C三相中的任意一相與地之間出現(xiàn)了低阻性的連接。在所有短路形式中，單相接地短路出現(xiàn)的概率是最大的，能達(dá)到，但它的危害相比于其他形式的短路卻是最低的。除此之外，還有兩相接地短路，在此不再贅述。短路電流計(jì)算本次短路電流是在無限大容量電力系統(tǒng)中進(jìn)行計(jì)算的REF_Ref8567243\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。無限大容量電力系統(tǒng)是指供電容量相對(duì)于用戶供電系統(tǒng)容量大得多的電力系統(tǒng)。無限大容量系統(tǒng)具有當(dāng)用戶供配電系統(tǒng)部分發(fā)生短路時(shí)，電力系統(tǒng)的變電所電壓基本維持不變的特點(diǎn)。辨別電力系統(tǒng)是否屬于無限大容量電力系統(tǒng)的方法是看電力系統(tǒng)的電源總阻抗，若其總阻抗超過了短路電路總阻抗的百分之十，則認(rèn)為其不是無限大容量電力系統(tǒng)REF_Ref8567249\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。短路電流的計(jì)算方法無限大容量電力系統(tǒng)的短路電流計(jì)算方法有歐姆法（有名制法）和標(biāo)幺制法（相對(duì)單位制法）兩種計(jì)算方法REF_Ref8567253\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。他們的區(qū)別在于前者的阻抗單位均用有名單位歐姆，而后者則是有關(guān)物理量均采用相對(duì)單位來計(jì)算的。此次設(shè)計(jì)采用標(biāo)幺制法進(jìn)行短路電流計(jì)算。如圖4-2所示為短路計(jì)算電路。圖4-2短路計(jì)算電路標(biāo)幺制法計(jì)算短路電流首先需要確定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)容量在工程計(jì)算中一般選擇為，基準(zhǔn)電壓Ud一般選擇為，而或者0.4kV（取決于所屬電壓等級(jí)）REF_Ref8567258\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。如圖4-2所示，在此次設(shè)計(jì)的計(jì)算中，需要分別計(jì)算短路點(diǎn)K-1和短路點(diǎn)K-2的短路電流。K-1點(diǎn)是高壓側(cè)，所屬電壓等級(jí)為10kV；K-2點(diǎn)是低壓側(cè)，所屬電壓等級(jí)為0.4kV。故選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓如下：基準(zhǔn)容量K-1點(diǎn)基準(zhǔn)電壓K-2點(diǎn)基準(zhǔn)電壓在基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓選擇完成后，需要進(jìn)行基準(zhǔn)電流的計(jì)算（3-1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值計(jì)算：（3-2）式中是斷路器斷流容量，在此次設(shè)計(jì)中取。電力變壓器的電抗標(biāo)幺值計(jì)算：（3-3）電力線路的電抗標(biāo)幺值計(jì)算：（3-4）在各項(xiàng)阻抗標(biāo)幺值計(jì)算完成后，需要進(jìn)行三相短路電流周期分量有效值的標(biāo)幺值計(jì)算：（3-5）短路電流的計(jì)算在上一節(jié)中，已經(jīng)確定了一些計(jì)算短路電流的必須的值?，F(xiàn)在按照4.2.1節(jié)中給出的公式開始計(jì)算短路電流REF_Ref8567267\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。（1）計(jì)算基準(zhǔn)電流K-1點(diǎn)基準(zhǔn)電流：K-2點(diǎn)基準(zhǔn)電流：（2）計(jì)算主要元件的電抗標(biāo)幺值1）電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)幺值REF_Ref8567274\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。：2）電纜線的電抗標(biāo)幺值：3）變壓器的電抗標(biāo)幺值：如圖4-3所示為圖4-2的短路等效電路REF_Ref8567281\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。圖4-3短路等效電路（3）計(jì)算K-1短路點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)值1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：4）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：5）三相短路容量：（4）計(jì)算K-2短路點(diǎn)各項(xiàng)數(shù)值1）總電抗標(biāo)幺值：2）三相短路電流周期分量有效值：3）三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流：4）三相短路沖擊電流及第一個(gè)周期短路全電流有效值：5）三相短路容量：短路電流計(jì)算結(jié)果如表4-1所示。表4-1短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MV?Ak-19.919.919.9125.2714.96180.2K-240.540.540.574.5244.1528.13

供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)在此次設(shè)計(jì)中，對(duì)于負(fù)荷的計(jì)算完成后，在一些參數(shù)計(jì)算完成的基礎(chǔ)上，接下來進(jìn)行開關(guān)柜的選擇。開關(guān)柜的選擇分為高、低壓開關(guān)柜的選擇。在高壓側(cè)中，需要選擇高壓進(jìn)線柜用于高壓進(jìn)線；選擇計(jì)量柜用于測量所用電量借以反饋國家電網(wǎng)公司；由于高壓側(cè)進(jìn)線采用架空線路，需要避雷裝置，選擇PT柜用于避雷；由于此次設(shè)計(jì)中采用分段母線接線方式，故需要選擇聯(lián)絡(luò)柜；同時(shí)選擇出線柜用于高壓出線。在低壓側(cè)中，與高壓側(cè)不同的是，需要進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償，所以要選擇補(bǔ)償柜，并且低壓側(cè)采用電纜線，不需要進(jìn)行避雷，其余柜型的選擇均和高壓側(cè)相似。高壓開關(guān)柜的選擇高壓開關(guān)柜是包含一些開關(guān)，用于與二次設(shè)備連接的檢測裝置以及計(jì)量避雷等裝置的設(shè)備，用于電力系統(tǒng)中通斷電路，保護(hù)電路以及控制電路。在此次設(shè)計(jì)中，選擇中國新疆化工開關(guān)廠的GGX2-10型真空開關(guān)柜，高壓側(cè)進(jìn)線柜選擇GGX2-10（13）電纜進(jìn)線計(jì)量柜，用于進(jìn)線的開關(guān)控制以及計(jì)量。由于10kV母線側(cè)選擇了分段母線的接線方式，還需要選擇GGX2-10（09）母聯(lián)斷路器柜， 該柜型不能單獨(dú)使用，需要與GGX2-10（23）母聯(lián)避雷器柜配合使用，這樣就不需要對(duì)兩根進(jìn)線分別進(jìn)行避雷柜與計(jì)量柜的選擇了。出線的選擇為GGX2-10（01）柜內(nèi)電纜出線柜。低壓開關(guān)柜的選擇低壓開關(guān)柜的作用同高壓開關(guān)柜相似，但沒有避雷柜與計(jì)量柜，多了電容補(bǔ)償裝置。作為電力系統(tǒng)中發(fā)，輸，變，配，用五大部分的主要三部分，即輸，變，配所用。在此次設(shè)計(jì)中，選擇京隆電器的GCS型低壓抽出式開關(guān)柜，低壓側(cè)進(jìn)線柜選擇GCS（03）電纜進(jìn)線柜，用于實(shí)現(xiàn)低壓側(cè)進(jìn)線的控制通斷。在0.4kV低壓側(cè)母線中，選擇的接線方式同高壓側(cè)一樣，也是分段母線接線方式，故需要選擇母線聯(lián)絡(luò)柜，與高壓側(cè)不同的是，在GCS型低壓抽出式開關(guān)柜中，GCS（04）聯(lián)絡(luò)柜是可以單獨(dú)使用的，并且不需要進(jìn)行避雷。動(dòng)力線出線選擇GCS（10）饋電柜，用到了熔斷式刀開關(guān)。照明線出線選擇GCS（11）饋電柜，使用的是手車式刀開關(guān)。由于還需要在低壓側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償，還需要選擇GCS（34）無功補(bǔ)償主柜和GCS（35）無功補(bǔ)償輔柜。母線的選擇在此次設(shè)計(jì)中，高壓側(cè)采用架空進(jìn)線，由此進(jìn)入設(shè)計(jì)的變電所中，其余線纜均采用電纜線。在這里，只進(jìn)行母線的選擇并且母線均選擇LMY型矩形硬鋁母線。高壓母線的構(gòu)成方式為3根相線，放置方式為平放，根據(jù)2.4節(jié)的高壓側(cè)計(jì)算電流選擇10kV高壓側(cè)母線型號(hào)為。低壓母線的構(gòu)成方式為3根相線以及1根中性線，放置方式同樣為平放，根據(jù)2.3節(jié)的低壓側(cè)計(jì)算電流此次設(shè)計(jì)所選的低壓側(cè)中性線截面積按照相線截面積的50%進(jìn)行選擇REF_Ref8567293\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。選擇0.4kV低壓側(cè)母線型號(hào)為供配電系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)在第三章中已經(jīng)完成了供配電系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，在第五章的前三節(jié)中所做的工作相當(dāng)于完善第三章的工作，在高壓開關(guān)柜、低壓開關(guān)柜以及母線選擇完成后，對(duì)10/0.4kV系統(tǒng)圖繪制如圖5-1所示，該圖的設(shè)計(jì)兼具了電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)三大要素的優(yōu)點(diǎn)REF_Ref8567300\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。圖5-110/0.4kV系統(tǒng)圖

一次開關(guān)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)電氣設(shè)備從出廠到現(xiàn)場投運(yùn)需要以下幾個(gè)步驟，電網(wǎng)公司招標(biāo)，生產(chǎn)廠家中標(biāo)，設(shè)備出廠，現(xiàn)場安裝調(diào)試，后期運(yùn)維等。在此次設(shè)計(jì)中，我們需要進(jìn)行設(shè)備的選擇與校驗(yàn)（高、低壓一次開關(guān)設(shè)備），即選擇設(shè)備的型號(hào)，確保設(shè)備選取的經(jīng)濟(jì)合理，并且能正確的、安全穩(wěn)定的運(yùn)行。高壓開關(guān)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)在5.2節(jié)中，已經(jīng)選擇了GGX2-10型真空開關(guān)柜作為高壓一次設(shè)備。高壓設(shè)備待校驗(yàn)項(xiàng)目如表6-1所示。表6-1高壓設(shè)備待校驗(yàn)項(xiàng)目電氣設(shè)備名稱電壓/kV電流/A斷流能力/kA或MV?A短路穩(wěn)定度校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度熱穩(wěn)定度高壓熔斷器√√√——負(fù)荷開關(guān)√√√√√高壓斷路器√√√√√電流互感器√√—√√電壓互感器√————母線—√—√√電纜√√—√√注：表中“√”表示需要校驗(yàn)，“—”表示無需校驗(yàn)。（1）高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)此次設(shè)計(jì)中選擇高壓熔斷器的型號(hào)為RN2-10，該型號(hào)熔斷器可以用于高壓電壓互感器的一次側(cè)短路保護(hù)，在工作中，由于電壓互感器的二次側(cè)連接了具有極大阻抗性質(zhì)的設(shè)備（例如電壓線圈），致使該型號(hào)設(shè)備近乎空載工作，故流過它的電流近乎為0，對(duì)于該型號(hào)的熔斷器校驗(yàn)如表6-2所示。表6-2高壓熔斷器的校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)點(diǎn)電氣條件RN2-10型高壓熔斷器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kV10kV合格2I接近0A0.5A合格39.91kA50kA合格（2）高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇與校驗(yàn)此次設(shè)計(jì)中負(fù)荷開關(guān)型號(hào)為FN2-10，該型號(hào)高壓負(fù)荷開關(guān)在高壓電路中的位置是高壓斷路器—高壓負(fù)荷開關(guān)—高壓隔離開關(guān)，它能夠控制電力變壓器。由于它不能用于開斷短路電流，不能單獨(dú)使用，但是當(dāng)該裝置與具有開斷電流能力的熔斷器一同使用時(shí)能起到很好地保護(hù)作用。在此次設(shè)計(jì)中，根據(jù)所選高壓開關(guān)柜的圖紙可以看出開斷短路電流的功能在高壓線路中只用了高壓斷路器來實(shí)現(xiàn)REF_Ref8567313\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。。由于所給參數(shù)不全，故在此次設(shè)計(jì)中不再對(duì)負(fù)荷開關(guān)進(jìn)行校驗(yàn)。（3）高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)此次設(shè)計(jì)中選擇的高壓開關(guān)柜中高壓斷路器的型號(hào)為ZN□-10，該型號(hào)斷路器性能極好，并且對(duì)使用環(huán)境的要求并不苛刻。表6-3展示了對(duì)該型號(hào)斷路器的校驗(yàn)結(jié)果。表6-3高壓斷路器校驗(yàn)表序號(hào)裝設(shè)點(diǎn)電氣條件ZN□-10型斷路器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kV10kV合格297.8A1250A合格39.91kA20kA合格426.27kA50kA合格51181600合格在表6-3中裝設(shè)地點(diǎn)電氣條件的某些項(xiàng)目計(jì)算過程如下：注：式中（保護(hù)動(dòng)作時(shí)間）為1s，由于所用斷路器為真空斷路器，故（斷路器短路時(shí)間）取0.15s，為短路假想發(fā)熱時(shí)間，為短路時(shí)間；為熱穩(wěn)定電流，大小為20kA，t額定短路持續(xù)時(shí)間，大小為4s。（4）電流互感器的選擇與校驗(yàn)此次設(shè)計(jì)中高壓側(cè)電流互感器型號(hào)為LFSQ-10，該型號(hào)電流互感器具有優(yōu)良的絕緣性能和防潮性能，并且兼具體積小和重量輕的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)該型號(hào)電流互感器的校驗(yàn)如表6-4所示。表6-4高壓電流互感器的校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)點(diǎn)電氣條件LFSQ-10電路互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kV10kV合格297.8A300A合格326.27kA80kA合格41185184合格注：熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)同高壓斷路器的校驗(yàn)。ItI（5）電壓互感器的選擇與校驗(yàn)此次設(shè)計(jì)中高壓側(cè)電壓互感器型號(hào)為JDZ-10，在表6-1中已經(jīng)展示了對(duì)于電壓互感器的校驗(yàn)只需要確定電壓互感器的額定電壓能達(dá)到要求即可。如表6-5所示為高壓電壓互感器的校驗(yàn)。表6-5高壓電壓互感器的校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)點(diǎn)電氣條件JDZ-10型電壓互感器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論110kV10kV合格（6）高壓母線的校驗(yàn)在5.3節(jié)中已經(jīng)進(jìn)行了母線的選擇，在此不再贅述。10kV高壓母線側(cè)的母線型號(hào)為LMY型硬鋁母線，3根相線的截面積均為40×4mm2。母線的動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為：（6-1）其中為母線材料允許的最大應(yīng)力，此次設(shè)計(jì)中，高壓母線選擇為硬鋁母線，取。為當(dāng)母線通過三相短路沖擊電流的最大值時(shí)所受到的最大應(yīng)力，通過計(jì)算得出。校驗(yàn)的前提是假設(shè)發(fā)生三相短路。（6-2）式中l(wèi)為導(dǎo)體兩支點(diǎn)間距，在此次設(shè)計(jì)中l(wèi)即柜寬，取l=800mm；a為母線間距，取a=50mm。（6-3）在此次設(shè)計(jì)中，母線檔數(shù)取1，則（6-4）（6-5）式中b為母線寬度，h為母線厚度，它們分別為b=40mm，h=4mm。母線的熱穩(wěn)定度校驗(yàn)條件為REF_Ref8567322\r\h\*MERGEFORMAT錯(cuò)誤!未指定書簽。：（6-6）式中為當(dāng)導(dǎo)體短路時(shí)，導(dǎo)體能夠承受的最高溫度，硬鋁母線的為200℃。為導(dǎo)體在短路時(shí)的最大承受溫度，通過計(jì)算得出。但在此次設(shè)計(jì)中，導(dǎo)體的比較難計(jì)算，故母線的校驗(yàn)通過計(jì)算滿足熱穩(wěn)定度的最小截面積來確定母線是否合格。（6-7）校驗(yàn)條件替換為（6-8）式中A為母線截面積，C為導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù)。對(duì)于母線的動(dòng)穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)計(jì)算過程如下：1）動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)前面已經(jīng)指出過，動(dòng)穩(wěn)定度的校驗(yàn)是需要計(jì)算σc2）熱穩(wěn)定度校驗(yàn)之前已經(jīng)指出熱穩(wěn)定度的校驗(yàn)由于計(jì)算難度的原因?qū)⑵滢D(zhuǎn)換為截面積的大小比較來進(jìn)行校驗(yàn)（即滿足式6-8）。根據(jù)上述公式，現(xiàn)將計(jì)算過程呈現(xiàn)如下。對(duì)高壓母線的校驗(yàn)如表6-6所示。表6-6高壓母線的校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)點(diǎn)電氣條件項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論197.8A480A合格241.5MPa70MPa合格3125mm2A160mm2合格低壓開關(guān)設(shè)備的選擇與校驗(yàn)低壓一次設(shè)備由于裝