衡陽冶金機械修造廠總降壓變電所及高壓配電系統設計供用電工程衡陽冶金機械造修廠總降壓變電所及高壓配電系統學生姓名：馬衛幫專業：電氣工程及其自動化班級：電氣本1304班學號：1330140453指導教師：陳夢娜完成時刻：2021.12.15摘要一間冶金機械修造廠假如對輸配電系統進行一個完善的規劃，能專門好地節約資金、合理規劃用地、降低電能損耗、提高電壓質量、保證系統的正常運行。本論文對輸配電進行全面的設計，內容分四大部分。第一部分先從論文的背景和目的進行闡述，然后對原始資料來進行初步的分析，再確定好本論文的設計步驟。第二部分確定好冶金廠各部分的負荷，進行精確的運算，通過無功補償來提高系統的功率因數減少電能的損耗。依照負荷的重要性和負荷的大小進行初步的變壓器選擇和合理的主接線、供電線路的設計。第三部分要緊是確保系統的安全，第一對系統進行精確的短路運算，然后依照所得到的短路電流和沖擊電流進行一系列的高低壓設備的選擇與校驗，保證系統的正常運行。第四部分依照設計的要求，最后進行防雷愛護措施的選擇和接地裝置的設計，增加系統的安全性。在論文的最后還附上設計的圖紙和運算過程。關鍵詞：負荷運算,主接線設計，短路運算，配電裝置

目錄1緒論 11.1論文背景及目的 11.2論文研究方法 11.3供電設計的要緊內容 12負荷運算與無功功率補償 22.1負荷運算 22.1.1負荷運算的意義 22.1.2按需要系數法確定運算負荷 22.1.36kV負荷運算 32.1.4NO.1~NO.5變電所380V負荷運算 32.2無功補償運算 42.2.1確定補償容量 42.2.2補償后的功率因素 73變壓器選擇與主接線方案的設計 83.1選擇降壓變壓器 83.1.135kV/6kV變壓器的選擇 83.1.26kV/380V變壓器的選擇 93.2工廠主接線方案的比較 103.2.1工廠總降壓變電所高壓側主接線方式比較 103.2.2工廠總降壓變電所低壓側主接線方式比較 103.2.3工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇 113.3總降壓變電所電氣主接線設計 113.4高低壓配電柜選擇 114短路電流運算 134.1短路運算的意義 134.2短路運算 135電氣設備選擇 155.1電氣設備選擇與校驗的條件與項目 155.2設備選擇 155.2.1斷路器的選擇 155.2.2隔離開關的選擇 175.2.3高壓熔斷器選擇 185.2.4電壓互感器的選擇 195.2.5電流互感器的選擇 205.3母線與各電壓等級出線選擇 235.3.16kV母線的選擇 235.3.2選擇35kV線路導線 255.3.36kV出線的選擇 266繼電愛護選擇與整定 336.135kV側電壓互感器二次回路方案與繼電愛護的整定 336.1.135kV主變壓器愛護 336.1.26kV變壓器愛護 366.1.36kV母線愛護 376.1.46kV出線愛護 377防雷愛護與接地裝置的設計 407.1防雷愛護設計 407.2接地裝置設計 40結論 42參考文獻 43致謝 44附錄A設計運算書 451緒論1.1論文背景及目的電能是一種清潔的二次能源。由于電能不僅便于輸送和分配，易于轉換為其它的能源，而且便于操縱、治理和調度,易于實現自動化。在目前各種形式的能源中，電能具有如下特點：易于去其它形式的能源相互轉化；輸配電簡單經濟；能夠精確操縱、調劑和測量。因此，電能在工業生產和人民日常生活中得到廣泛應用，生產和輸配電能的電力工業相應得到極大進展。本論文要緊對冶金機械修造廠進行全面的配電系統設計。1.2論文研究方法對與冶金機械修造廠全廠總降壓變電所及配電系統設計那個題目，要結合差不多理論的系統性與有用性，圍繞供電技術的差不多知識來確認工程設計的方法。對論文每一步都一定要遵循國家的線性技術標準和設計規范來設計。1.3供電設計的要緊內容供電系統的設計是依照電力用戶所處地理環境、地區供電條件、工程設計所提的用電負荷資料進行的。供電設計一樣分兩個時期，初步設計時期和施工圖設計時期。初步設計要緊落實供電電源及供電方式，確定供電系統的方案；施工圖設計時期一句初步設計的方案具體繪制主接線圖。本篇設計論文的內容有：先完成一篇外文論文的閱讀和翻譯工作；按照設計所提供的用電設備資料來運算負荷；通過進行無功補償來提高系統的功率因素；依照負荷等級和運算負荷，選定供電電源、電壓等級和供電方式；依照環境和運算負荷來選擇變電所位置、變壓器數量和容量；確定變配電所的最佳主接線的方案；選擇并校驗電氣設備及配電網絡載流導體截面；繼電愛護系統設計和參數整定運算；對系統進行防雷設計和接地設計；歸納設計的運算部分編成運算書；繪制供電系統主接線圖。2負荷運算與無功功率補償2.1負荷運算2.1.1負荷運算的意義運算負荷是用來按發熱條件選擇供電系統中各元件的負荷值。由于載流導體一樣通電半小時后即可達到穩固的溫升值，因此通常取“半小時最大負荷”作為發熱條件選擇電器元件的運算負荷。有功負荷表示為P30，無功運算負荷表示為Q30，運算電流表示為I30。用電設備組運算負荷的確定，在工程中常用的有需要系數法和二項式法。需要系數法是世界各個普遍應用的確定運算負荷的差不多方法，而二項式法應用的局限性較大，要緊應用于機械加工企業。關于以概率輪為理論基礎而提出的用以取代二項式發達利用系數法，由于其運算比較繁復而未能得到普遍應用，因此只介紹需要系數法與二項式法。當用電設備臺數多、各臺設備容量相差不甚懸殊時，宜采納需要系數法來運算。當用電設備臺數少而容量又相差懸殊時，則宜采納二項式法運算。依照原始資料，用電設備臺數較多且各臺容量相差不遠，因此選擇需要系數法來進行負荷運算[1]。2.1.2按需要系數法確定運算負荷依照原始資料分析，本論文負荷是多組用電設備運算，因此，要依照多組用電設備運算負荷的運算公式來運算。有功運算負荷的運算公式[9]： (2.1)式中—所有設備組有功運算負荷P30之和；—有功符合同時系數，本文資料有提供為0.9無功運算符合（單位為kVar）的運算公式： (2.2)式中—對應于用電設備組功率因數的正切值，本設計資料有提供。視在運算負荷（單位為kVA）的運算公式： (2.3)運算電流（單位為A）的運算公式： (2.4)2.1.36kV負荷運算6kV車間包括鑄鋼車間、鑄鐵車間、空壓站，我們能夠依照需要系數法運算各車間的有功功率、無功功率、容量與工作電流。運算過程在附錄A設計運算書中。把所有結果歸納得出下面的表1。2.1.4NO.1~NO.5變電所380V負荷運算380V變電所包括：1號車間：鑄鋼車間。2號車間：鑄鐵車間、砂庫。3號車間：鉚焊車間、1#水泵房。4號車間：空壓站、機修車間、鍛造車間、木型車間、制材場、綜合樓。5號車間：鍋爐房、2#水泵房、倉庫（1、2）、污水提升機。依照以上的公式，我們能夠算出各車間變電所的負荷，運算過程在附錄A設計運算書中。結果所得工廠各車間負荷情形及車間變電所的容量見表2。表1各車間6kV負荷結果表序號車間（單位）名稱高壓設備名稱設備容量(kW)Kdcosφtgφ運算負荷P30(kW)Q30(kVar)S30(kVA)I30(A)1鑄鋼車間電弧爐2×12500.90.870.5720251154.32330.9224.32鑄鐵車間工頻爐2×2000.80.90.48288138.2319.4630.73空壓站空壓機2×2500.850.850.62382.5237.2450.0543.3小計2695.51529.63099.3298.2表2各車間380V負荷結果表序號車間（單位）名稱設備容量(kW)Kdcosφtgφ運算負荷車間變電所代號變壓器臺數及容量（kVA）P30(kW)Q30(kVar)S30(kVA)I30(A)1鑄鋼車間20000.40.651.17720842.41108.21684No.12×____2鑄鐵車間10000.40.71.02360367.2514.2781No.21×____砂庫1100.70.61.3369.392.2115.3175小計（K∑=0.9）429.3459.4628.89553鉚焊車間12000.30.451.98324641.5718.41091No.31×____1#水泵房280.750.80.7518.914.223.635.9小計（K∑=0.9）342.9655.7739.911244空壓站3900.850.750.88298.4263.1397.7604No.4機修車間1500.250.651.1733.7539.4851.978.9鍛造車間2200.30.551.5259.490.3108104.2木型車間1860.350.61.3358.677.997.5148.1No.41×____制材場200.280.61.335.046.78.3812.7綜合樓200.91016.2016.224.6小計（K∑=0.9）471.3477.5670.910195鍋爐房3000.750.80.75202.5151.9253.1384.5No.51×____2#水泵房28280.80.7518.914.223.635.9倉庫（1、2）880.30.651.1723.7627.836.655.5污水提升機140.650.80.758.196.1410.2415.6小計（K∑=0.9）253.4200322.8490.42.2無功補償運算2.2.1確定補償容量依照本資料所給的條件：工廠最大負荷時的功率因數值在0.9以上，因此必需采納并聯電容器來采取無功補償。供電系統中裝設無功功率補償裝置以后，對前面線路和變壓器的無功功率進行了補償，從而使前面線路和變壓器的無功運算負荷、視在運算負荷和運算電流得以減小，功率因素得以提高[2]。補償前功率因數： (2.5) 補償后功率因數：依照系統要求，變壓器高壓側的功率因數應大于0.9。因此變電所低壓側補償后的功率因數可取：補償容量： (2.6)取標準值Qc=2700kvar。依照上面的運算能夠初步選出主變壓器：可選變壓器S9-6300/35 。 補償后總降壓變電所低壓側運算負荷：有功功率補償前后不變： 無功功率變化為： 視在功率變化為： 其中Qc為無功補償。損耗運算：變壓器是一種能量轉換裝置，在轉換能量過程中必定同時產生損耗。變壓器的損耗能夠分為鐵損耗和銅損耗。變壓器的差不多鐵損耗確實是主磁通在鐵心中引起的磁滯損耗和渦流損耗。變壓器的差不多銅損耗是指電流流過時所產生的直流電阻損耗。我們能夠同過查詢變壓器得到空載損耗和短路損耗，也確實是鐵損耗和銅損耗。通過查閱文獻[3，40—43]，可得功率損耗公式： (2.7) —鐵損耗—銅損耗 —有功功率損耗β—負載系數負載系數能夠通過系統最大工作電流與變壓器最大工作電流的比運算得出，通過查閱變壓器的數值能夠得出：無功功率的運算：一臺變壓器的空載無功功率的損耗運算公式為： (2.8)—變壓器空載電流。 (2.9)--變壓器阻抗電壓。依照上面2個公式相加便得出無功功率損耗如下： (2.10)2.2.2補償后的功率因素總降壓變電所高壓母線運算負荷高壓側平均功率因數為：滿足要求。一樣此類系統采納并聯電容器進行補償。即在6kV母線上每相設計3個型號為BWF6.3-100-1(額定容量為100kVar)的并聯電容補償器。

3變壓器選擇與主接線方案的設計3.1選擇降壓變壓器一樣正常環境的變電所，能夠選用油浸式變壓器，且應優先選用S9、S11等系列變壓器。在多塵或由腐蝕性氣體嚴峻阻礙變壓器安全運行的場所，應選用S9-M、S11-M。R等系列全密封式變壓器。多層或高層建筑內的變電所，宜選用SC9等系列環氧樹脂注干式變壓器或SF6充氣型變壓器。依照本論文給出的條件我們能夠選用油浸式變壓器[2]。3.1.135kV/6kV變壓器的選擇主變壓器臺數應依照負荷特點和經濟運行的要求進行選擇。當符合下列條件之一時，宜裝設兩臺以上主變壓器。有大量一級或二級負荷季節性符合變化較大，適于采納經濟運行方式。集中符合較大，例如大于1250kVA時本冶金廠最大視在功率達到5325.2kVA，且屬于2級負荷，應裝設2臺變壓器。由于本廠有2回35kV進線，即有兩個進線電源，依照前面所選擇的主結線方案，假如采納2臺變壓器，則能滿足供電可靠性、靈活性的要求。假如裝設1臺變壓器，投資會節約一些，但一旦顯現1臺主變故障，將會造成全廠失壓從而造成龐大的缺失。為幸免前述情形的顯現，充分利用雙電源的作用，因此選擇安裝2臺主變。關于380kV的系統中，我們能夠從資料的圖中得出車間1里面有2個配電所，其他4個車間都只有1個配電所，因此我們能夠依照每個車間的符合來選擇變壓器來進行降壓[4]。本廠的最大視在功率：考慮到經濟運行、今后擴建、可靠性等因素，因此本方案選擇安裝2臺型號為S9-6300/35的主變壓器，即使其中一臺變壓器檢修另外一臺主變也可供全廠負荷。參數見下表3相應部分[4]：表335kV2000～12500kVAS9系列雙繞組壓變壓器技術參數項目

容量

(kVA)電壓組合聯結組標號空載

電流

(%)短路

阻抗

(%)空載

損耗

(kW)負載

損耗

(kW)高壓

(kV)高壓分接范疇(%)低壓

(kV)200035±2×2.56.310.5Yd110.86.53.2016.8025000.83.8019.5031503538.50.87.04.5022.5040000.85.4027.0050000.76.5031.0063006.36.610.5110.77.57.9034.508000YNd110.811.5045.00100000.813.6053.00125000.78.016.0063.00表4S9系列銅線配電變壓器的要緊技術數據項目

容量

(kVA)電壓組合聯結組標號空載

電流

(%)短路

阻抗

(%)空載

損耗

(W)負載

損耗

(W)高壓

(kV)低壓

(kV)40010.5106.360.4Dyn1134870420050031030495063035130049508002.51400750010001.7170092003.1.26kV/380V變壓器的選擇通過上面負荷運算，我們能夠得到380V那5個車間的最大視在功率：S30NO。1=1108.2kVA，能夠選擇2個S9-630/10(6)變壓器，分別裝進車間1的2個配電房；S30NO。2=628.8kVA，能夠選擇1個S9-800/10(6)變壓器裝進車間2的配電房；S30NO。3=739.9kVA，能夠選擇1個S9-800/10(6)變壓器裝進車間3的配電房；S30NO。4=670.9kVA，能夠選擇1個S9-800/10(6)變壓器裝進車間4的配電房；S30NO。5=322.8kVA，能夠選擇1個S9-400/10(6)變壓器裝進車間5的配電房。參數見上面圖表4[1]：3.2工廠主接線方案的比較3.2.1工廠總降壓變電所高壓側主接線方式比較從原始資料可知工廠的高壓側僅有2回35kV進線，其中一回架空線路作為工作電源，另一回線路作為備用電源，兩個電源不并列運行，且線路長度較短，只有8km。因此將可供選擇的方案有如下三種：1、單母線分段。該接線方式的特點是結線簡單清晰、運行操作方便、便于日后擴建、可靠性相對較高，但配電裝置占地面積大，斷路器增多投資增大。依照本廠的實際情形進線僅有2回，其中一回為工作，另一回備用，擴建可能性不大。故此沒有必要選擇單母線分段這種投資相對較大的接線方式；2、內橋。該接線方式的特點是需用斷路器和其它設備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于輸電線路較長，故障機率較高，而變壓器又不需經常切換時采納。依照本廠特點輸電線路僅8km，顯現故障的機率相對較低，因此該接線方式不太合適。3、外橋。該接線方式的特點是需用斷路器和其它設備少，占地面積和所需投資相對較少，但可靠性不太高；適用于較短的輸電線路，故障機率相對較低，而變壓器又需經常切換，或系統有穿越功率流經就較為適宜。而輸送本廠電能的輸電線路長度僅8km，顯現故障的機會較少，因此，該接線方式比較合適。通過上述接線方式比較，選擇C即外橋的接線方式[4]。3.2.2工廠總降壓變電所低壓側主接線方式比較考慮到本廠低壓側的負荷較大和出線較多，以及便于日后饋線的增擴，決定選擇有匯流母線的接線方式，具體方案論證如下：A、單母線。具有接線簡單清晰、設備少、投資相對小、運行操作方便，易于擴建等優點，但可靠性和靈活性較差，故不采納；B、單母線隔離開關分段。具有單母線的所有優點，且可靠性和靈活性相對有所提高，用隔離開關分段盡管節約投資，但隔離開關不能帶負荷拉閘，對日后的運行操作等帶來相當多的不便，因此不采納；C、單母線用斷路器分段。具有單母線隔離開關分段接線的所有優點，而且可帶負荷切合開關，便于日后的運行操作，可靠性和靈活性較高。經綜合比較，選擇方案C作為工廠總降壓變電所低壓側主接線方式[4]。3.2.3工廠總降壓變電所供配電電壓的選擇目前，此類降壓變電所的低壓側常用電壓等級一樣為：10kV和6kV兩個，但考慮到本廠低壓側有6kV的負荷，如采納10kV的電壓等級，還需進行二次降壓，如此會增加一套降壓設備，投資增大，不符合經濟原則。因此，在本設計中選擇只用6kV的電壓等級，將35kV的電壓降為6kV等級的電壓使用即可。選擇這種變壓的供配電方式既能夠節約投資，又能夠降低損耗。而關于380V的5個車間，分別依照容量來選擇6kV的電壓降為380kV的變壓器。3.3總降壓變電所電氣主接線設計總降壓變電所35kV側（高壓側）采納外橋接線方式，2臺主變，一臺運行另一臺熱備用（定期切換，互為備用，不并列運行）；6kV側（低壓側）由運行的主變供電，采納單母（開關）分段的接線方式，經開關供9路出線負荷，其中6路通過變壓器將6kV降到380V。依照上述關于變電所高壓側、低壓側主結線方式的比較討論；變壓器的選擇，確定了總降壓變電所的主接線圖1主接線圖。3.4高低壓配電柜選擇本次設計的高低壓配電柜分別選擇為：35kV線路上的電壓互感器可選擇JYN-35,112。35kV線路上的電流互感器可選擇JYN-35,43。35kV主變壓器低壓側的6kV出線端電流互感器可選擇JYN2-10。6kV變壓器低壓側的380V出線端電流互感器可選擇PGL2-05 。6kV母線上的電壓互感器可選擇GG1A(F)-54。通過以上各步驟的設計，我們能夠得出比較完整的變配電所主接線圖，我們能夠通過AUTOCAD2005繪制得出，圖在附錄B中[7]。35kV進線235kV進線135kV進線235kV進線1#2線路PT#1線路PT#2線路PT#1線路PT#2主變#1主變#2主變#1主變6k6kVⅡ段母線6kVⅠ段母線#1PT#2PT#1PT#2PT饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋饋線線線線線線線線線123456789圖1主接線圖

4短路電流運算4.1短路運算的意義短路時電力系統的嚴峻故障。所謂短路，是指一切不正常的相與相之間或相與地（關于中性點接地的系統）發生通路的情形。在電力系統和電氣設備設計和運行中，短路運確實是解決一系列技術問題所不可缺少的差不多運算，這些問題要緊是：選擇有足夠動穩固度和熱穩固度的電氣設備，例如斷路器、互感器、母線、電纜等，必須以短路運算作為依據。那個地點包括運算沖擊電流以校驗設備的電動力穩固度；運算若干時刻的短路電流周期重量以校驗設備的熱穩固度；運算制定時刻的短路電流有效值以校驗斷路器的斷流能力等。為了合理配置各種繼電愛護和自動裝置并正確整定其參數，必須對電力網中發生的各種短路進行運算與分析。在這些運算中不但要明白故障支路中的電流值，還必須明白電流在網絡中的分布情形。有時還要明白系統中某些節點的電壓值。在設計和選擇發電廠和電力系統電氣主接線時，為了比較各種不同方案的接線圖，確定是否需要采取限制短路電流的措施等，都要進行必要的短路電流運算。進行電力系統暫態穩固運算，研究短路對用戶工作的阻礙等，也包含有一部分短路運算的內容。要對系統進行短路運算，必須先要求出變壓器和輸電線路的電抗值，因此先要選擇線路的材料[5]。4.2短路運算短路電流有用運算中，采納以下假設條件和原則[5]：正常工作時，三相系統對稱運行。所有電源的電動勢相位角相同。短路發生在短路電流為最大值的瞬時。不考錄短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流。元件的運算數均取其額定值，不考慮參數的誤差和調整范疇。輸電線路的電容略去不計。繪制運算電路如圖2所示：圖2系統等值電路依照原始資料，我們應該分別運算系統最大運行方式即和最小運行方式時的短路電流。而關于短路點d-3，由于系統中的變壓器不相同，而變壓器的阻抗分別為4.5和5，因此下面的運算中6kV變壓器短路點會分兩種情形d-3和d-3’。所有短路點的運算過程在附錄A的設計運算書中。而我們可得得到的短路電流歸納在下面2個表中。表500MVA短路運算表短路運算點三相短路電流/kAIk(3)I”(3)I∞(3)Ish(3)d—12.12.12.13.78d—26.946.946.9412.49d—310.4410.4410.4418.8d—3’12.7412.7412.7422.9表6175MVA短路運算表短路運算點三相短路電流/kAIk(3)I”(3)I∞(3)Ish(3)d—11.921.921.923.46d—26.586.586.5811.84d—310.3810.3810.3818.7d—3’11.411.411.420

5電氣設備選擇5.1電氣設備選擇與校驗的條件與項目為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按下列條件選擇和校驗[2]：1)按正常工作條件包括電壓、電流、頻率及開斷電流等選擇。2)按短路條件包括動穩固和熱穩固進行校驗。3)考慮電氣設備運行的環境條件如溫度、濕度、海拔高度以及有無防塵、防腐、防火、防爆等要求。4)按各類設備的不同特點和要求如短路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確度級等進行選擇。5.2設備選擇5.2.1斷路器的選擇斷路器形式的選擇，除需滿足各項技術條件和環境條件外，還應考慮便于安裝調試和運行愛護，并經技術經濟比較后才能確定。依照當前我國生產制造情形，電壓6～200kV的電網一樣選用少油斷路器；電壓110～330kV的電網，當少油短路器技術條件不能滿足要求時，可選用六氟化硫或空氣斷路器；大容量機組采納封閉母線時，假如需要裝設斷路器，宜選用發電機專用斷路器[6]。斷路器選擇的具體技術要求如下：（1）電壓： (5.1)（2）電流： (5.2)（3）開斷電流： (5.3)—斷路器實際開斷時刻t秒的短路電流周期重量。—斷路器t秒的開斷容量。—斷路器的額定開斷電流。—斷路器額定開斷容量。（4）動穩固： (5.4)—斷路器極限通過電流峰值。—三相短路電流沖擊值。（5）熱穩固： (5.5)—穩態三相短路電流。—短路電流發熱等值時刻。—斷路器t秒而穩固電流。各電壓等級斷路器的選擇：35kV等級變壓器高壓側選擇少油斷路器SW3-35[6]。電壓： 電流： 斷流能力： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求6kV等級變壓器低壓側與出線選擇少油短路器SN10—10Ⅱ[6]。電壓： 電流： 斷流能力： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求380V等級選擇低壓斷路器DW15—1500/3D[4]。電壓： 電流： 斷流能力： 380V低壓短路器不需要考慮動穩固和熱穩固，因此滿足。5.2.2隔離開關的選擇負荷開關型式的選擇，其技術條件與斷路器相同，但由于其要緊是用來接通和斷開正常工作電流，而不能斷開短路電流，因此不校驗短路開斷能力。隔離開關型式的選擇，應該依照配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經濟比較然后確定[6]。（1）電壓： (5.6)（2）電流： (5.7)（3）動穩固： (5.8)—斷路器極限通過電流峰值。—三相短路電流沖擊值。（4）熱穩固： (5.9)—穩態三相短路電流。—短路電流發熱等值時刻。—斷路器t秒而穩固電流。各電壓等級隔離開關的選擇：35kV等級：變壓器高壓側選擇隔離開關GW4—35T[6]。電壓： 電流： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側選擇隔離開關GN19—10/1000[1]。電壓： 電流： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求。380V等級隔離開關選擇為HD13—1500/30[6]。電壓： 電流： 低壓隔離開關不需要考慮動穩固和熱穩固，因此滿足要求。5.2.3高壓熔斷器選擇熔斷器的形式可依照安裝地點、使用要求選用。高壓熔斷器熔體在滿足可靠性和下一段愛護選擇性的前提下，當在本段愛護范疇內發生短路時，應能在最短時刻內切斷故障，以防止熔斷時刻過長而加劇被愛護電器的損壞[4]。（1）電壓： (5.10)限流式高壓熔斷器不宜使用在工作低于其額定電網中，以免因過電壓使電網中的電器損壞，故應該。（2）電流： (5.11)—熔體的額定電流。—熔斷器的額定電流。（3）斷流容量： (5.12)—三相短路沖擊電流的有效值。—熔斷器的開斷電流。各電壓等級高壓熔斷器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側選擇高壓熔斷器RW10-35/0.5[4]。電壓： 電流：由于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流專門小，因此滿足要求。斷流容量： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側選擇高壓熔斷器RN1—6[4]。電壓： 電流：由于高壓熔斷器是接在電壓互感器上，最大工作電流專門小，因此滿足要求。斷流容量： 滿足要求。5.2.4電壓互感器的選擇（1）電壓互感器的選擇和配置應按以下條件[6]：6—20kV屋內配電裝置，一樣采納油浸絕緣結構，也可采納樹脂澆注絕緣接共的電壓互感器。35—110kV配電裝置，一樣采納油浸絕緣結構的電壓互感器。220kV及以上配電裝置，當容量和準確度等級滿足要求時，一樣采納容式電壓互感器。在需要檢查和監視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器組。（2）一次電壓： (5.13)為電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是承諾的一次電壓的波動范疇，即為。（3）準確等級：電壓互感器應在那一準確等級下工作，需依照接入的測量外表和繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定。各電壓等級電壓互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側選擇油浸式電壓互感器JDJ2—35[2]。依照環境要求和上述條件應選擇油浸式電壓互感器電壓：35kV滿足要求準確等級：準確等級為0.5級。6kV等級：變壓器低壓側選擇JDZX8—6環氧樹脂全封閉澆注電壓互感器依照環境要求和上述條件應選擇油浸式電壓互感器：電壓：6kV滿足要求。準確等級：準確等級為0.5級。5.2.5電流互感器的選擇（1）型式：電流互感器的型式應依照使用環境條件和產品情形選擇。關于6—20kV屋內配電裝置，可采納次絕緣技工或樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。關于35kV及以上配電裝置，一樣采納油浸瓷箱式絕緣接共的獨立式電流互感器。一樣盡量采納套管式電流互感器[6]。（2）一次回路電壓： (5.14)為電流互感器安裝處一次回路工作電壓，為電流互感器額定電壓。（3）一次回路電流： (5.15)為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流，為電流互感器原邊額定電流。（4）準確等級：電流互感器準確等級的確定與電壓互感器相同。（5）動穩固：內部動穩固 (5.16)式中電流互感器動穩固倍數，它等于電流互感器極限通過電流峰值與一次繞組額定電流峰值之比。（6）熱穩固： (5.17)為電流互感器的1秒鐘熱穩固倍數。各電壓等級電流互感器的選擇：35kV等級：變壓器高壓側選擇LZZB8—35（D）電流互感器[2]。電壓： 電流： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求。6kV等級：變壓器低壓側與出線選擇LZZQB6—6/1000[2]。電壓： 電流： 動穩固度： 熱穩固度： 滿足要求。380等級：變壓器選擇LMZ1—0.5電流互感器[2]。電壓： 電流： 380V低壓電流互感器不需要動穩固和熱穩固校驗。通過以上的一次設備的選擇與校驗，我們能夠歸納出以下表：表7、表8、表9。所選設備均滿足要求。表735kV設備選型表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩固度熱穩固度裝置地點條件(kV)I30（A）Ik(30)(kA)ish(30)(kA)I∞(30)2tima(kA)35882.13.788.82額定參數(kV)IN（A）Ioc(kA)imax(kA)It2t(kA)少油斷路器SW3-35356306.617174.24隔離開關GW4-35T35600—5015.8電壓互感器JDJ2-3535————電流互感器LZZB8-35(D)35200/5—22.3k40高壓熔斷器RW10-35/0.5350.566k——避雷器Y5CZ4—42/11735————表8380V設備選擇選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩固度熱穩固度裝置地點條件(kV)I30（A）Ik(kA)ish(kA)I0tima(kA)380V1124A10.48kA18.8kA163kA額定參數(kV)IN（A）Ioc(kA)imax(kA)It2t(kA)變壓器低側斷路器DW15-1500/3D380150040——低壓刀開關HD13-1500/30380150025——主變低壓電流互感器LMZJ1—0.53801500/5———表96kV設備選型表選擇校驗項目電壓電流斷流能力動穩固度熱穩固度裝置地點條件(kV)I30（A）Ik(kA)ish(kA)I0tima(kA)6kV512A6.94kA12.49kA72.25kA額定參數(kV)IN（A）Ioc(kA)imax(kA)It2t(kA)變壓器斷路器SN10-10Ⅱ10100031.5801984出線斷路器SN10-10Ⅱ10100031.5801984隔離開關GN19-10/1000101000—803969高壓熔斷器RN1-660.5192.5——電壓互感器JDZB-66————主變低壓電流互感器LZZQB-6/100061000/5—1563721出線電流互感器LZZQB6-6/100061000/5—1563721避雷器HY5W4—7.6/310————5.3母線與各電壓等級出線選擇5.3.16kV母線的選擇在35kV及以下、連續工作電流在4000及以下的屋內配電裝置中，一樣采納矩形母線。已知：6kV母線最大負荷電流可達608A，因此選擇LMY-505的鋁母線，相間距離，，，，熱穩固校驗：母線最小截面積[4]： (5.18)—短路電流通過電器時所產生的熱效應。—校正系數。—熱穩固系數。 (5.19)—母線通過連續工作電流Imax時的溫度。—實際環境溫度。—母線正常最高承諾溫度，一樣為70度。—母線對應于θ承諾電流。 取，查表得，。 (5.20) ，， 與的數值較接近因此用代替。 滿足要求。共振校驗： (5.21) (5.22) (5.23) 選取則。動穩固校驗： (5.24) (5.25) 滿足要求。3）結論：從上面的動穩固和熱穩固分析，選用LMY-505（截面積為250mm）的鋁母線是符合要求的。5.3.2選擇35kV線路導線裸導體應依照具體使用情形按下列條件選擇與校驗[1]:載流導體一樣采納鋁質材料。回路正常工作電流在4000A及以下時，一樣選用矩形導體。依照運算負荷所得，降壓變電所高壓側： S30=5325.2kVA，P30=4942.9Kw，Q30=1981.2kVar (5.26) 查資料并考慮到經濟輸送功率的要求，選擇線徑為50mm2的導線，因此選擇LGJ-70（R為0.46/kM，X為0.315/kM）型號的導線。要求： 依照公式： (5.27)得： 依照公式： (5.28)得： 熱穩固校驗：依照選擇好的導體界面S，還應校驗其在短路條件下的熱穩固。 (5.29)—依照熱穩固決定的導體最小承諾截面。C—熱穩固系數。—穩態短路電流。—短路電流等值時刻。 滿足要求。5.3.36kV出線的選擇電纜應按下列條件選擇[1]:明敷的電纜，一樣采納裸鋼帶鎧裝或塑料外護層電纜。在易受腐蝕地區應選用塑料外護層電聯。在需要使用鋼帶鎧裝電纜時，宜選擇用二級外護層式。直埋敷設時，一樣選用鋼帶鎧裝電纜。在潮濕或腐蝕性土壤的地區，應帶有塑料外護層。其他地區可選用黃麻外護層。電力電纜除充油電纜外，一樣采納三芯鋁芯電纜。（1）對NO.1車間6kV進線進行電纜選擇： 工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面50mm2 R=0.76Ω/kmX=0.079Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此50mm2的截面積不符合，要選擇150mm2。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（2）對NO.2車間6kV進線進行電纜選擇： 工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（3）對NO.3車間6kV進線進行電纜選擇：工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（4）對NO.4車間6kV進線進行電纜選擇：工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。 R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（5）對NO.5車間6kV進線進行電纜選擇：工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（6）對負荷最大的6KV鑄鋼車間進行電纜選擇：選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（7）對鑄鐵車間6kV進線進行電纜選擇：工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜。母線距離廠房約150m，由及地下0.7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。（8）對空壓站車間6kV進線進行電纜選擇：工作電流： 選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜母線距離廠房約150m，由及地下0。7m土壤溫度為20度可知，可初步選取纜芯截面150mm2。R=0.21Ω/kmX=0.082Ω/km 滿足要求。熱穩固校驗： 滿足要求。因此，選擇VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜是滿足需求的，依照原始資料所提供的環境信息，能夠選擇直截了當埋地敷設。綜合以上所選變電所進出線和聯絡線的導線和電纜型號規格如表10所示。表10變電所進顯現的型號規格線路名稱導線或電纜的型號規格35kV進線LGJ-70鋁絞線（三相三線架空）6kV母線LMY-505硬型鋼母線6kV變壓器進線至1號車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至2號車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至3號車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至4號車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜至5號車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV鑄鋼車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV鑄鐵車間VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜6kV空壓站VLV22-6000型聚氯乙烯絕緣鋁芯電纜

6繼電愛護選擇與整定6.135kV側電壓互感器二次回路方案與繼電愛護的整定高壓短路其的操作機構操縱與信號回路，斷路器采納彈簧儲能操作機構，可實現一次重合閘。變電所的電能計量回路，變電所高壓側裝設專用運算柜，其上裝有三相有功電能表和無功電能表，分別計量全廠小號的有功電能和無功電能，并據以運算每月工廠的平均功率因數。備用電源的線路上應裝設備用電源自動投入裝置(APD)。作為備用電源的高壓聯絡線上，裝有三相有功電能表，三相無功電能表和電流表，高壓進線上，亦裝有電流表。低壓側的動力出線上，均裝有有功電能表和無功電能表。低壓并聯電容器線路上，裝有無功電能表。每一回路均裝有電流表。低壓母線上裝有電壓表[1]。6.1.135kV主變壓器愛護變壓器的內部故障可分為油箱內和郵箱外故障兩種。郵箱內的故障包括繞組的相間短路、接地短路，匝間短路以及鐵心的燒損等，對變壓器來講，這些故障差不多上十分危險的，因為郵箱內故障時產生的電弧，將引起絕緣物質的劇烈氣化，從而可能引起爆炸，因此，這些故障應該盡快加爾切除。油箱為的故障，要緊是套管和引用顯現上發生相間短路和接地短路。變壓器的不正常運行狀態要緊有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及有余漏油等緣故引起的油面降低[9]。①瓦斯愛護對變壓器郵箱內的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯愛護，他反應與油箱內所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯愛護動作于信號，重瓦斯愛護動作與跳開變壓器電源側的短路器。應該設瓦斯愛護的變壓器容量界限是：800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器。同樣對待負荷調壓的油浸式變壓器的調壓器裝置，也應裝設瓦斯愛護[9]。②裝設電流速斷愛護工廠供電系統變壓器的電流速斷愛護，一樣采納兩相式接線。和線路電流速斷愛護一樣，變壓器的電流速斷愛護也不能愛護變壓器的全部，而只能愛護整個元件的一部分，一樣在只能愛護到變壓器的一次側[10]。利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現。 (6.1)—變壓器低壓母線三相短路電流周期重量有效值。—可靠系數，對DL繼電器取1.2～1.3，對GL繼電器取1.4～1.5。—接線系數。—電流互感器電流比。—變壓器的電壓比。電流速斷愛護靈敏系數檢驗： (6.2)—在電力系統最小運行方式下，變壓器高壓側的兩相短路電流。—速斷電流折算到一次側變壓器高壓側的值。滿足規定的靈敏系數要求。③差動愛護對變壓器繞組、套管及引出先上的故障，應該依照不同容量裝設差動愛護。差動愛護適用于并列運行的變壓器，容量為6300kVA以上時；單獨運行的變壓器，容量為10000kVA以上時；發電廠廠工作變壓器和工業企業種的重要變壓器，容量為6300kVA以上時。④反時限過電流愛護變壓器過電流愛護的愛護范疇可達變壓器的全部，并能夠延伸到變壓器二次母線上出線的一部分，因此是變壓器必不可少的后備愛護[10]。初步選擇GL-15感應式電流繼電器：整定電流的運算： (6.3)—變壓器的最大負荷電流，可取為（1.5～3）I1N為變壓器的額定一次電流—可靠系數，對反時限取1.3。—接線系數，對相電流接線去1。—繼電器返回系數，一樣為0.8。—電流互感器的電流比。查上面表電流互感器得。因此過電流愛護動作電流整定為10A。過電流愛護動作時刻整定為2秒。過電流愛護靈敏系數的檢驗。 (6.4)—在電力系統最小運行方式下，低壓母線兩項短路電流折算到變壓器高壓側的值。—繼電愛護動作電流折算到一次側,即變壓器高壓側的值。滿足規定的靈敏系數要求。6.1.26kV變壓器愛護在本設計中，6kV變壓器分別有S9—400/10（6）、S9—630/10（6）、S9—800（6）。我們先對S9—400/10（6）進行愛護設計。①瓦斯愛護當變壓器郵箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號;當因嚴峻故障產生大量瓦斯時，則動作并跳閘。②裝設電流速斷愛護利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現。依照公式（6.3）可得，電流整定為：電流速斷愛護靈敏系數檢驗，依照公式（6.4）得：滿足規定的靈敏系數要求。我們再對S9—630/10（6）、S9—800/10（6）進行愛護設計①瓦斯愛護當變壓器郵箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號;當因嚴峻故障產生大量瓦斯時，則動作并跳閘。②裝設電流速斷愛護利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現。依照公式（6.3）可得，電流整定為：取 電流速斷愛護靈敏系數檢驗，依照公式（6.4）得：滿足規定的靈敏系數要求。6.1.36kV母線愛護選擇GL-15感應式電流繼電器。①主變反時限過流愛護。主變的定時限過電流愛護能夠對6KV母線起到愛護作用。6.1.46kV出線愛護相間短路愛護3～10kV線路的相間短路愛護裝置應符合以下要求：由電流繼電器構成的愛護裝置，應接于兩相電流互感器上，且同一網絡的所有線路的同類愛護均應裝在相同的兩相上。對單側電源的線路，可裝設兩段過電流愛護：第一段為不帶時限的電流數段愛護，第二段為帶時限的過電流愛護。①反時限過流愛護利用GL15型繼電器來實現愛護。 (6.5)—線路的最大負荷電流，能夠取為（1.5～3）I30，I30為運算電流。—可靠系數，對反時限取1.3。—繼電器返回系數，一樣為0..8。—電流互感器的電流比。取，整定時刻為2s靈敏度整定： (6.6)—在電力系統最小運行方式下，被愛護線路末端的兩相短路電流。—動作電流折算到一次電路的值。滿足規定靈敏系數要求。②電流速斷愛護利用GL15型繼電器的電流速斷裝置來實現。 (6.7)—被愛護線路末端的三相短路電流。—可靠系數，對DL繼電器取1.2～1.3，對GL繼電器取1.4～1.5。—接線系數。—電流互感器電流比。靈敏系數校驗： Sp= (6.8)—在電力系統最小運行方式下，線路首端的兩相短路電流。—速斷電流折算到一次電路的值。滿足規定靈敏系數要求。

7防雷愛護與接地裝置的設計7.1防雷愛護設計本設計各處變壓器和母線的防雷裝置可如以下設計[11]。1）關于35kV線路可能引入雷電入侵波，要緊采納線路避雷器來防止。本廠的設計要緊是選用型號為Y5CZ4—42/117的串聯間隙金屬氧化鋅避雷器。2）對主變低壓側出口處可能顯現的過電壓，要緊選用型號為HY5W4—7.6/30合成絕緣氧化鋅避雷器。3）于6k