380V低压配电装置设计 毕业论文.doc

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1、第 1 页 380V 低压配电装置设计 摘 要 变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济 运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接 线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设 备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投 资大小的决定性因素。所以搞好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代 化，具有十分重要的意义。而能源节约对于国家经济建设是一项具有战略意义的 工作，也是工厂供电工作的一项重要任务，因此搞好工厂供电工作，对于节约能 源，支持国家经济也有重大作用。本设计的内容为380V

2、低压配电装置。设计中 主要包括主接线的选择、短路计算、电气设备的选择及校验、二次接线、继电保 护和接地装置和防雷保护，并且对系统短路和继电保护整定进行了计算。本设计 所涉及到的图有主接线系统图，主变压器二次接线图，照明平面布置图以及施工 图等几个方面内容。 关键词：变电所；配电装置；二次接线；继电保护 第 2 页 目 录 第 1 章 绪 论 1 第 2 章 变压器及主接线的选择 .2 2.1 变电所设计条件要求2 2.2 变压器台数、容量选择 2 2.3 主接线的选择3 2.4 主接线设计原则4 2.5 主接线方案的确定.4 第 3 章 三相短路电流和短路容量的计算6 3.1 求 K-1 点的

3、三相短路电流和短路容量6 3.1.1 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗.6 3.1.2 求 K-2 点的的三相短路电流和短路容量7 第 4 章 电器设备选择.8 4.1 高压断路器的选择.8 4.2 10KV 侧高压隔离开关的选择9 4.3 电压互感器的选择.10 4.4 电流互感器的选择.10 4.5 穿墙套管的选择.11 4.5.1 穿墙套管的选择.11 4.5.2 绝缘子的选择.11 4.6 避雷器的选择.11 4.7 低压断路器的选择.12 第 5 章 母线选择12 5.1 10KV 侧母线选择.13 5.2 0.4KV 侧母线的选择13 5.3 馈出回路的选择.14 5.3.1 制

4、剂车间 1DX 箱14 5.3.2 制剂车间 2DX 箱15 第 3 页 5.3.3 麻醉剂车间 1DX 箱15 5.3.4 麻醉剂车间 2DX 箱16 5.3.5 麻醉剂车间 3DX 箱16 5.3.6 麻醉剂车间 4DX 箱16 5.3.7 麻醉剂车间 5DX 箱16 5.3.8 仓库.17 5.3.9 办公楼.18 第 6 章 变电所设备的平面布置18 6.1 一般原则.18 第 7 章 接地装置与防雷保护18 7.1 确定接地电阻值.19 7.2 接地装置的初步方案.18 7.2.1 计算单根钢管接地电阻.19 7.2.2 确定接地钢管数和最终接地方案.19 7.3 装设避雷针 20

5、第 8 章 继电保护的整定计算.20 8.1 电流速断保护整定计算.20 8.2 过负荷保护的整定.23 第 9 章 结论25 参考资料致.26 致 谢26 附录 127 附录 227 第 4 页 第 1 章 绪 论 变电所供电就是指工厂所需电能的供应和分配问题。众所周知，电能是现代 工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式的能量转换而来，又易于转 换为其他形式的能量以供应用，它的输送和分配既简单经济。又便于控制，调节 和测量。有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代化工业生产及整个国民 经济生活中应用极为广泛。 电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一 般很

6、小。例如在机械工业中。电费开支仅占产品成本的 5左右。所以电能在工 业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而 在于工业生产实现电气化以后，可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生 产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现 生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生 产可能造成严重的后果。例如某些对供电可靠性要求很高的工厂，即使是极短时 间的停电，也会引起重大的设备损坏，或引起大量产品报废，甚至可能发生重大 的人身事故，给国家和人民带来经济上甚至政治上的重大损失。有功功率损耗P T,设cos =0.92sc

7、o 所以并联电容器容量为： QC=661.5(tanarccos0.65 - tanarccos0.92)=491.6kvar 取整 QC=500 kvar 补偿后的变压器容量： S30（2） = =715.8kVA2261.573.450+（ ） 进行补偿后，应选择 800kVA 容量的变压器 1 台。 变压器的功率损耗为： 第 6 页 Q T=0.06S30(2)=0.06715.8=42.9kvar P T=0.015S30(2)=0.015715.8=10.7 kW 变电所高压侧的计算负荷为： =661.5+10.7=672.2 kW)1(30P =（773.4-500）kvar+43

8、.1 kvar=316.5kvar)(Q = =743kVA)1(30S2267.+31.5 补偿后工厂的功率因数： 30(1)()./40.9P 因此满足规定 0.9 要求。 考虑到线损为 10%和容量的扩展： S=(1+10%) =787.4kVA30(2)S 选用 S9-1000/10(6)三相油浸式室内变压器联结组为 DYN11 变压器型号参数表. 额定电压 KV 损耗/W型号 额定容 量 /KV.A 高压 低压 联结组 标号 空载 负载 空载电 流 （%） 阻抗电 压 （%） S9-1250/10(6) 1250 10 0.4 Dyn11 2000 11000 2.5 5 2.3 主

9、接线的选择 主接线的确定是对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电器 设备的选择、配电装置的布置、续电保护和控制方法的拟定将会产生直接影响。 首先,对主接线的基本要求分析如下： 1.可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量 可靠性的客观标准是运行实践。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一二次 部分在运行中可靠性的组合。因此不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还 要考虑继电保护二次设备的故障对供电设备的影响。同时，可靠性对不是绝对的 而是相对的。一中主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可 靠的，评价主接线可靠性的标志是： （1）断路器

10、检修是是否影响供电 （2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长 短，以及能否保证对重要用户的供电； （3）变电所全部停电的可靠性； 第 7 页 （4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电的可靠性，先进 的指标都在 99.9%以上。 2.灵活性 主接线的灵活性有以下几方面要求： （1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷； 能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。 （2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安全 检修，且不至影响对用户的供电。 （3）扩建要求。可以容易的从初期过度到终期接线，

11、使在扩建时，无论一 次和二次设备改造量最小。 3.经济性 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 2.4 主接线设计原则 主接线的设需考虑以下几个方面： （1）考虑变电所在电力系统中的地位和作用 （2）考虑近期和远期的发展规模 （3）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 （4）考虑主变台数对主接线的影响 （5）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 2.5 主接线方案的确定 根据以上对主接线的各方面分析，设计将采用单母线分断的接线方式,如图 3.1 所示。 单母线分段接线方式简介，单母线分段主接线是通过在母线某一台适合位置 处装设断路器后，将母线分段而形成的，连接两段母线的断

12、路器称为分段断路器。 母线分段后，有条件情况下，对重要用户可由分别接于两段母线上的两条出线同 时供电，当任一组母线故障或检修时，重要用户仍可通过完好段母线继续供电； 而两段母线同时故障检修的几率很小，大大提高了对重要用户的供电连续性。 单母线分段接线方式具有以下特点： 主要优点有：接线简单、投资少，较为经济；操作灵活方便，便于扩建和采 用成套配电装置，较单母线在一定程度上提高了供电可靠性，有条件情况下可满 足重要负荷要求。 第 8 页 主要缺点有：某一段母线或母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上所 连接的全部引线都要在检修期间停电，不实用于大容量发电厂和枢纽变电所。 根据以上对主接线的各方

13、面分析，设计将采用单母线接线方式见附录 第 3 章 三相短路电流和短路容量的计算 3.1 求 K-1 点的三相短路电流和短路容量（Ucl =10.5KV） 3.1.1 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 1）电力系统的电抗：断路器的断流容量 SOC =500MV.A 因此 = /SOC =1X2clU2(10.5).kVMA 2）架空线路的电抗：由表得 ： 因此：3/Xkm 20.(/)1.75l 3）绘 K-1 点短路的等效电路如图： (2)计算三相短路电流和短路容量 1）三相短路电流周期分量有效值 = = =3.08 kA(3)1kI1()ckUX0.5397V 2）三相短路次暂态电流和稳

14、态电流： ()()(3)1.08kIIA 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： (3)(3)2.5.7.5shiIk10846I 4）三相短路容量： (3)(3)11.53.5.0kckSUIkVAMV 3.1.2 求 K-2 点的的三相短路电流和短路容量（Uc2=0.4KV） 1) 电力系统的电抗： = =1X2coUS24(0.4)3.05VMA 2）架空线路的电抗： = =0.35(/km)20l21()c5km20.4().51KV3.410 3）电力变压器的电抗，由表 5 得到 =5，因此%kU4X%cKNSA230.4()KV 第 9 页 计算总电抗： 3(2)123

15、10.86kXX 计算三相短路电流和短路容量： 1）三相短路电流周期分量有效值： = = =21.3 kA)3(2kI)2(kcU3.431086kV 2）三相短路次暂态电流和稳态电流： ()()()2.kIIA 3）三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值： (3)(3)1.84.1.39.shiIk09I 4）三相短路容量： (3)(3)22.421.34.8kckSUIkVAMV 5）额定电流： 03765.81NSA 短路计算表 三相短路电流/KA 三相短路容量 /MVA短路 计算点 (3)kI(3)II(3)(3)shi(3)shI(3)kS K-1 3.08 3.08 3.08

16、 7.85 4.65 56.0 K-2 21.3 21.3 21.3 39.2 23.2 14.8 第 10 页 第 4 章 电器设备选择 4.1 高压断路器的选择 为了计算方便本设计在设备选择中把系统容量视为无穷大电源。无穷大电源 的 点是短路周期分量不衰减其短路电流周期分量衰减系数为 1。 10KV 侧的断路器的最大长期工作电流计算如下 Iwmax= 1.05630/(10 )=38.2A 1.053NSU3 根据最大长期工作电流和电压断路器选为 SN10-10I 型户内少油短路器。SN10- 10I 型断路器的固有分闸时间为 0.06S，取继电保护整定时间为 0.5S 则 短路电流持续时

17、间： 0.05+0.5+0.05=0.6Sgbhtt =0.05 1=0.05S“fZaTB 查表得 =0.55S 则zt = + =0.05+0.55=0.6SdfZtz 断路器触头开断计算时间为： 0.05+0.5=0.55SKgbtt 因为 0.1S 断路器触头开断瞬间的短路电流为:t =3.08KAdI“7.85shikA 0.05S=0.65Simat2223.0.6.iIkAS14th 因为 所以满足热稳定要求. 2tIima 断路器选择表 计算数据 SN10-10I的参数 工作电压（KV） 10KV 工作电压（KV） 10KV 第 11 页 最大持续工作电流 （A） 38.2 额

18、定电流（A） 630 短路电流（KA） 3.08 额定开断电流（KA） 16 冲击电流（KA） 7.85 动稳定电流峰值（KA） 402imaIt 6.2 2thI1024 经过比较，各项均满足要求，所以断路器 SN10-10I 选择合格。 4.2 10KV 侧高压隔离开关的选择 根据最大长期工作电流选择 GN8-10/600 型计算数据和隔离开关的参数见下表 高压隔离开关选择表 计算数据 GN8-10/600型的参数 工作电压（KV） 10KV 工作电压（KV） 10KV 最大持续工作电流（A） 38.2 额定电流（A） 600 冲击电流（KA） 7.85 动稳定电流峰值（KA） 522im

19、aIt 6.2 2thI2000 经过比较，各项均满足要求，所以断路器 10/600 选择合格. 4.3 电压互感器的选择 电压互感器的选择是根据额定电压,装置种类,够造形式,准确度级以及按副边 负载选择 JDZ-10 型. 电压互感器形式表 形式 最大容量 （VA） 额定变比系数 . .准确等级 在等级下的额定容量 （VA） JDZ-10 500 1000/100 0.5 80 由于电压互感器与电网并联,当系统发生短路时,互感器本身并不遭受短路电流的 作用,因此,不需要校验动稳定与热稳定. 4.4 电流互感器的选择 第 12 页 根据电压等级和电流互感器安装处的最大长期工作电流,一次侧选 L

20、QZ-10 浇注 绝缘，支持式电流互感器二次侧选 LMZJ1-0.5 树脂浇注绝缘支柱母线式电流互感 器。 10KV 电流互感器参数表 额定二次阻抗 型号 额定电 压KV 额定电 流比 级次组 合 0.5 级 1级 3级 D级 一秒 热稳 定倍 数 动稳 定倍 数 LQZ-10 10 200/5 0.5/3 0.4 0.4 0.6 0.6 75 225 LMZJ1-0.5 0.5 1250/5 0.5/D 1 2 表中 LQZ-10 型电流互感器安装于变压器回路. LQZ-10 电流互感器: = 200 225=63.6KA =7.85KA2emIK(3)shi 校验热稳定: LQZ-10 电

21、流互感器: = 1= 12()ethIA2(075)203.8.61ima 因此所选电流互感器均能满足动稳定和热稳定的要求. 4.5 穿墙套管与绝缘子的选择 4.5.1 穿墙套管的选择 根据变压器的额定电压和最大长期工作电流,均选择 CLB-10/1500 型的户内 外通用铝导体穿墙套管. 4.5.2 绝缘子的选择 瓷横担选择 CD10-1，抗弯破坏不小于 250KM，户内支柱瓷绝缘子选择 ZNA- 10MM，抗弯破坏不小于 375KM 动稳定度校验： =1.73 =1.73 =1495N=150KM(3)F(3)2shi1a702(39.)KA0.16m =0.6 250=150=1 al

22、(3)F 第 13 页 =0.6 375=2252Fal(3)F 所选绝缘子满足要求。 4.6 避雷器的选择 10kv 侧选用 FS-10 阀型避雷器. 4.7 低压断路器的选择 低压断路器的选择应满足下列条件： 1)低压断路器的额定电压不低于线路的额定电压。 2)低压断路器的额定电流不低于通过它的计算电流。 3)低压断路器的类型应符合安装条件，设备性能和操作要求。 4)应校验低压断路器的断流能力。 本设计中二次侧的计算电流为 ，三相短路电流为 =21.3KA。3014IA )3(2kI 根据需要选 DW10-2500 最大分断电流为 30KA21.3KA 满足要求。 5）低压断路器与导线之间

23、的配合 当线路发生短路或过载时，为保证低压断路器脱扣器能可靠动作，应满足： 705103oprelpkIAKIA -低压断路器脱扣器整定电流。 -导线的允许载流量pkI -导线的允许短时过载系数对于做短路保护的瞬时脱扣器取 为4.5rel relK 设瞬时脱扣器电流整定为 3 倍额定电流，即 =3 2500A=7500AopI =4.5 1134A=5103ArelkK7505103oprelpkIAIA 所以满足要求。 第 14 页 第 5 章 母线选择 5.1 10KV 侧母线选择 (1).经济截面选择： I30= = =83.9Acos3 0NUP94310.65kWV 查表得 =480

24、0maxT 查表得 =1.15 A/mm2,所以 =73.0mm2ecj ecA28.5/m 选标准截面 70 mm2，即 LGJ-70 型刚芯铝线。 (2).检验发热条件 查表 16 得 LGJ-70 的允许载流量（假设环境温度为 40） ， Ial=217AI 30=83.9A,因此满足发热条件。 (3).检验机械强度 查表 14 得 10kV 架空铝绞线的最小截面积 Amin=16mm2A=70，因此所选 LGJ-70 型刚芯铝线满足机械强度要求。 5.2 0.4KV 侧母线的选择 30746.51348NSkVIU 查表得 =4800maxT 查表得 =1.15 A/mm2,所以ecj

25、 = =986.1mm2ecA21.5/m 相线选 100 10=1000mm2986.1mm2。 中性母线截面选 60 6 所以选用 LMY-3（100 10）+1（60 6）型矩型硬铝母线 按最大长期工作电流校验。查表得 100 10=1000mm2 水平放置环境温度为 25时 允许载流量为 =1728A =1134ApI30I 校验热稳定 取短路动作保护时间 =0.6S 由表得 C=87A mm2 =0.6skt /Simakt 故 = =21.3KA =190 mm2 minA(3)IimaC0.6 87A/ 由于母线实际截面 A=10010=1000 mm2 ,因此该母线满足热稳定度

26、要求。min 第 15 页 校验动稳定：档距为 L=900mm,档数大于 2，相临俩相母线的轴线距离 a=160mm 因此母线在三相短路时所受到的最大电动力为： =1.73 =1.73 =1495N(3)F(3)2shi1a702(39.)KA0.16m 母线在 作用下的弯曲力矩为() = = =134.6N.mM()0l495.Nm 母线的截面系数为 = =1.667W 26bh2(.1)0.5103 故母线在三相短路时所受的应力为 = = 8.1MPac534./7 m 而硬铝母线的允许应力为 70 MPa8.1 MPa 故动稳定满足要求。 5.3 馈出回路的选择 设计 11 条馈出回路其

27、中 1-9 条分别引到麻醉剂车间 1DX 箱，2DX 箱，3DX 箱， 4DX 箱，5DX 箱，制剂车间 1DX 箱，2DX 箱，仓库和办公楼。另外俩条作为备用。 =0.7 dK 5.3.1 制剂车间 1DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 200KW=140KW 视在功率： S 30= =153.8 kVA91.03P 计算电流：I 30= =233.7 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =266A I30 =233.7A 由表得 BX 的截面为 70 mm2 =35mm20A 所以选 BX-500-（3 70+1 35）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-280/32 5.3.2

28、 制剂车间 2DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 120KW=84KW 视在功率： S 30= =92.3kVA91.03P 计算电流：I 30= =140.2 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =166A I30 =140.2A 由表得 BX 的截面为 35 mm2 第 16 页 =25 mm20A 所以选 BX-500-（3 35+1 25）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-200/32 5.3.3 麻醉剂车间 1DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 60KW=42KW 视在功率： S 30= =46.2 kVA91.03P 计算电流：I 30= =70.2 ANUS 按

29、发热条件选择导线截面 Ial =77A I30 =70.2A 由表得 BX 的截面为 10 mm2 =6 mm20A 所以选 BX-500-（3 10+1 6）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-100/32 5.3.4 麻醉剂车间 2DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 80KW=56KW 视在功率： S 30= =61.5 kVA91.03P 计算电流：I 30= =93.4 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =102A I30 =93.4A 由表得 BX 的截面为 16 mm2 =10 mm20A 所以选 BX-500-（3 16+1 10）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-1

30、20/32 5.3.5 麻醉剂车间 3DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 125KW=87.5KW 视在功率： S 30= =96.2kVA91.03P 计算电流：I 30= =146.2 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =166A I30 =146.2A 由表得 BX 的截面为 35mm2 =25 mm20A 所以选 BX-500-（3 35+1 25）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-180/32 5.3.6 麻醉剂车间 4DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 150KW=105KW 第 17 页 视在功率： S 30= =115.4 kVA91.03P 计算电流：I

31、30= =175.3 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =210A I30 =175.3A 由表得 BX 的截面为 50 mm2 =25 mm20A 所以选 BX-500-（3 50+1 25）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-200/32 5.3.7 麻醉剂车间 5DX 箱 有功功率: P 30 =0.7 140KW=98KW 视在功率： S 30= =107.7 kVA91.03P 计算电流：I 30= =163.6 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =210A I30 =163.6A 由表得 BX 的截面为 50 mm2 =25 mm20A 所以选 BX-500-（3 5

32、0+1 25）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-200/32 5.3.8 仓库 有功功率: P 30 =0.7 20KW=14KW 视在功率： S 30= =15.4 kVA91.03P 计算电流：I 30= =23.4 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =25A I30 =23.4A 由表得 BX 的截面为 2.5mm2 =2.5 mm20A 所以选 BX-500-（3 2.5+1 2.5）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-25/32 5.3.9 办公楼 有功功率: P 30 =0.7 50KW=35KW 视在功率： S 30= =38.5 kVA91.03P 计算电流：I 30=

33、=58.5 ANUS 按发热条件选择导线截面 Ial =77A I30 =58.5A 第 18 页 由表得 BX 的截面为 10 mm2 =6 mm20A 所以选 BX-500-（3 10+1 6）铜心橡皮绝缘线。断路开关 HR3-100/32 第 6 章 变电所设备的平面布置 6.1 一般原则 布置紧凑合理，便于设备操作，检修和试验，还要考虑发展的可能性。尽量 利用自然采光和自然通风。适当安排各个房间的相对位置，以方便进出线。低压 配电室应靠近变压器室。电容器室尽量与高压配电室相邻。变压器室和电容器室 尽量避免西晒，控制室尽可能朝南。 环境条件 周围环境温度不高于 40 摄氏度，且 24 小

34、时平均温度不高于 35 摄氏度，不 低于5 摄氏度。 空气相对湿度为 50%，在较低的温度时，允许有较高的相对湿度（例如：20 摄氏度时为 90%） 。 垂直安装，倾斜度不大于 5 度 设备安装在没有爆炸、火灾危险、无严重污染和化学腐蚀气体的场所。 地震烈度不大于 8 度。 第 19 页 第 7 章 接地装置与防雷保护 7.1 确定接地电阻值 由表可确定此变电所公共接地装置的接地电阻应满足以下俩个条件： （1）20/EERVI 4 （2） = =0.14A(35)NohcabCUlI0 =120/0.14=85710/EEI 比较（1）与（2）可知，此变电所的总接地电阻值应为 4。ER 7.2

35、 接地装置的初步方案 先初步考虑围绕变电所建筑周围，距变电所墙脚 2-3m，打入一圈直径 50mm， 长 2.5m 的钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管子之间用 40 4 的扁钢焊接相 2m 联。 7.2.1 计算单根钢管接地电阻 查表得沙质黏土的电阻率 =100/m 可求得单根钢管接地电阻为 / 100/2.540(1)ERl 7.2.2 确定接地钢管数和最终接地方案 根据 =10，考虑到管子之间的电流屏蔽效应，初选 15 根直径 50mm，长(1)E 2.5m 的钢管作为接地体。 以 n=15 和 a/l=5m/2.5m=2 去查表可得 0.66 可得 n= 15(1)/EnR 考虑到接

36、地体的均匀对称布置，选 16 根直径为 50mm，长 2.5m 的钢管作接地体， 管距 5m，用 40 4 的扁钢连接，环形布置。2m 7.3 装设避雷针 室外应设避雷针来防护直接雷击 根据变电所的电气布置初选 h=20m 的避雷针。 由表得滚球半径 =60m,h=7m+20m=27m , 5mrhxh 由 = =26.1m(2)(2)xxr7(260)5(260) 第 20 页 由此可见避雷针完全能够保护变电所 第 8 章 继电保护的整定计算 8.1 电流速断保护整定计算 电流速断保护的灵敏度系数应不小于 2，且用保护安装处最小两相短路电流 来校验；变压器电流速断保护可以按照两相式接线，电流

37、速断保护的动作时限可 取为 0.01s。 对于中、小容量的变压器，例如工厂供电中的供配电变压器，可以在其电源 侧装设电流速断保护代替差动保护，作为变压器电源侧线圈和电源侧套管及引出 线故障的主要保护。 根据变压器电流速断保护的原理，电流互感器装在电源侧。电源侧为中性 点直接接地系统时，保护采用完全星行接线形式；电源侧为中性点不接地或经消 弧线圈及接地系统时，则采用不完全性行接线方式。 为了反应变压器外部短路引起的过电流,并作为变压器主保护的后备保护,变 压器还要装设过电流保护。当系统中发生短路时，其特征之一就是线路中的电流 剧增。过电流保护就是利用这特征在电流增大到超过事先按最大负载电流整定的

38、 数值而引起动作的一种保护装置。它按时限特性可分为定时限过电流保护和反时 限过电流保护。所谓定时限过电流保护是指不管故障电流超过整定值多少，其动 作时间总是一定的；若动作时间与故障电流值成反比，即故障电流超过整定值越 多，动作越快，则称之为反时限过电流保护。如果故障电流超过整定值若干倍以 后，动作时间不再成反比例关系而趋于恒定者，则称为有时限过电流保护。过电 流保护的接线方式有三相星形接线、两相不完全星形接线。 定时限过电流保护 定时限过电流保护是一种简单的而比较可靠的保护方式，应用非常广泛。但 由于为了保证选择性，保护动作时间的整定按逆向阶梯原则，且时限级差较大， 这样如果线路段数较多时，则

39、越靠近电源处，保护的动作时间越长，常累积至 45 秒，而靠近电源处的短路故障，短路电流很大，这对电源是一个严重威胁， 这是过电流保护从原理上存在的缺点。 第 21 页 定时限过电流保护原理接线如图，在图 6.4 中，构成保护装置的主要元件有： 1LJ、2LJ、3LJ电磁式电流互感器，是保护的测量元件； SJ电磁式时间继电器，保护的逻辑元件（延时） ； XJ信号继电器，保护的出口元件； BCJ中间继电器，保护的出口元件 过电流保护原理图 保护装置动作情况如下： 正常运行情况下，电流继电器 1L3LJ 中流过负荷电流对应的二次电流，其 接点断开，时间继电器 SJ 线圈不带电，接点也断开，跳闸线圈

40、TQ 不带电，断路 器 DL 处于合闸状态。 当线路发生短路时，短路电流经电流互感器转换为二次侧电流流入 1LJ3LJ 中相应的继电器，由于电流大于该电流继电器中的动作电流而起动。又由于 1LJ3LJ 的常开接点是并联的，因此，只要其中一个 LJ 起动，其常开接点闭合， 就能使 SJ 起动，经过一个固定的时间 t 其接点闭合，正电源经 SJ 接点、XJ 线圈 送至 BCJ 线圈上，BCJ 动作，其接点闭合。于是正电源经 BCJ 接点，断路器辅助 接点 DL1，送至断路器跳闸线圈 TQ 上，从而使断路器跳闸切除故障。在 SJ 接点 闭合起动 BCJ 时，也使 XJ 启动，其接点闭合，同时 XJ

41、掉牌并发出信号。 当故障不是发生在本段线路，而是在下一段线路，但因短路电流仍流过这段 线路的保护，因此 1LJ3LJ 也启动，使 SJ 励磁，但在 SJ 的接点尚未闭合时， 由于下一段线路的保护装置整定时间段，也将故障切除，故短路电流消失，LJ 返 回，SJ 断电返回，整套保护返回。 继电器采用 GL-15/10 型，接成两相两继电器式。 过电流保护动作电流的整定按下式 .maxrelwOPLiKII 带时限过电流保护的动作电流。 保护装置的可靠系数。rel 保护装置的接线系数。w 保护装置的返回系数。reK 电流互感器一，二次的额定电流比。i 第 22 页 线路的最大电流。.maxLI 取

42、=1.3，而relK =1， =0.8， =200/5=40， =2 =2 1000KV.A/( 10KV)wri .maxLI.INT3 =115.5A 故其动作电流 A1.35.4708OPI 动作电流整定为 5A。 过电流动作保护时限的整定 考虑到该变电所为终端变电所，因此其过电流保护的 10 倍动作电流的动 作时限整定为 0.5S。 电流速断保护速断电流倍数的整定按下式 .maxrelwqbKiII 取 =1.5，而 =21.3KA 0.4KV/10KV=852A，故其速断电流relK.maxKI A1.582340qbI 因此速断电流倍数整定为 36.7qbn 4）过电流保护的灵敏度

43、校验 俩相短路电流 0.866 =0.866 3.08=2.67KA.minKI(2).minkI =14.21.5wPiopS1704. 所以灵敏度满足要求 5）电流速断保护的灵敏度校验 (2).minwkPqbISK16702.43 所以灵敏度满足要求。 8.2 过负荷保护的整定 变压器过负荷时三相电流是同时增加的，所以过负荷保护只需装在一相上用 一只电流继电器,为了防止短时过负荷或在外部短路时发出不必要信号，需装设 一只延时闭合的时间继电器，其动作时限应大于过电流保护动作时限 1 至 2 个时 限级差。同时时间继电器的线圈，应允需有较长时间通过电流，所以应选用线圈 串有限流电阻的时间继电

44、器。 过负荷保护和过电流保护合用一组电流互感器，它只装在有运行人员监视的 变压器上，过负荷保护动作后只发出信号，运行人员接到信号后可进行处理。 过负荷保护的一次动作电流，按躲过变压器额定电流来整定，即 第 23 页 =().13opOLINTiIK581.940A 取 2A 动作时限制取 10S。 第 9 章 结论 本设计从实际出发， 考虑到生活和工业生产中的各种因素的存在，在设计 过程中把可靠性作为第一位，同时也考虑到了运行的经济性等因素，合理的选择 运行方式及各种元器件，力求使设计方案达到优化组合的要求。另外，在设计过 程中，尽量采用了一些国外的先进元器件和技术。 本文首先在进行负荷计算的

45、基础上，确定无功补偿容量，选择变压器。随后进行 了短路电流的计算，并由短路计算所获得的短路电流，本着技术先进、经济合理、 可靠性高的原则，进行了断路器、电流互感器、母线以及低压成套装置主要设备 的选择与校验。各主要低压设备选定后，经过简单论述确定了系统的主接线方案， 以单母线分段接线作为 10KV 配电部分的主接线方式，并绘制了系统接线图；对 各种继电保护进行整定计算与设计；其中线路采用了带时限的电流速断保护和定 时限过电流保护，并使各种保护相互配合；对变压器采用了过电流保护，电流速 断保护。 通过以上设计内容，基本完成了预期的设计要求，理论上能够满足实际的需 求。同时,设备选择时尽量地采用了

46、较新的型号,以适应技术发展的需要，更好的 满足生活和生产对供电质量的要求，更好的实现电力超前于经济发展的目标。 第 24 页 参考资料 1周鸿昌.工厂供电及例题习题.上海：同济大学出版社.1992 2罗会昌.电工电子技术实验与课程设计.北京：中国科学科技大学出版社.1996 3芮静康.通用电气设备维修手册.北京：中国建筑工业出版社.2000 4黄纯华.工厂供电.天津：天津大学出版社.2000 5周文俊.电气设备实用手册.北京：中国水利水电出版社.1999 6沙振舜.电工实用技术手册.江苏：江苏科学技术出版社.2002 7钱清泉.实用电工手册. 北京：电子科技大学出版社.1996 8顾永辉.工矿

47、企业 10KV 供电. 北京：煤炭工业出版社.1994 9王维俭.电力系统继电保护基本原理. 北京：清华大学出版社.1989 10王静茹.输电线路电流电压保护. 北京：水力电力出版社.1989 11李建基.高中压开关设备实用技术. 北京：机械工业出版社.2001 12徐腊元.配电网自动化设备优选指南. 北京：中国水利水电出版社.1998 13刘宝贵.电气主系统及高压电器设备.沈阳：沈阳电力高等专科学校.1998 14王章启，顾霓鸿.配电自动化开关设备.北京：水利电力出版社.1994 15范锡普发电厂电气部分北京：水利电力出版社1990 16吴希再，熊信银，张国强武汉：华中科技大学出版社2002

48、 设备总表 设备名称 设备型号 数量 备注 变压器 S9-1250/10(6) 1 高压断路器 SN10-10I 1 高压隔离开关 GN8-10/600 1 第 25 页 电压互感器 JDZ-10 1 电流互感器 LQZ-10 2 电流互感器 LMZJ1-0.5 1 穿墙套管 CLB-10/1500 5m 瓷横担选择 CD10-1 9 瓷绝缘子 ZNA-10mm 30 阀型避雷器. FS-10 1 低压断路器 DW10-2500 1 熔断器 RN2-10-0.5 1 电能计量柜 GG1-A-G 1 高压进线柜 GG-1-A（F）-11 1 低压出线柜 1 GG-D2-33 1 低压出线柜 2 GG-D2-33 1 低压出线柜 3 GG-D2-05 1 低压出线柜 4 GG-D2-34 1 电容器柜 GG-J1-01 2 低压进线柜 GG-D2-18 1 避雷针 1 20m 接地钢管 16 50mm-2.5m