10kv某中學(xué)教學(xué)樓配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本課題針對(duì)學(xué)校的教學(xué)樓，在教學(xué)樓地下一層，設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)學(xué)校供電和消防的10KV箱變?cè)O(shè)計(jì)。并且，為了滿足學(xué)校負(fù)荷的需要，需要加裝一組備用電源保證學(xué)校的供電可靠性。對(duì)該教學(xué)樓用電的箱變結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、負(fù)荷計(jì)算、無(wú)功補(bǔ)償、備用電源的選擇、主接線設(shè)計(jì)，高低壓設(shè)備的選型及校驗(yàn)以及教學(xué)樓的防雷接地設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：箱式變電站；10KV配電系統(tǒng)；備用電源Designof10kVdistributionsysteminaschoolAbstract：Requirementsofelectricityconservation,energysaving,equipmentcompact,safeandintelligentdesign.Inthissituation,theboxsubstationhasdevelopedrapidly.Thisprojectisaimedattheoutpatientandinpatientbuildingoftheschool.Ontheundergroundflooroftheoutpatientbuilding,a10KVboxtransformerisdesignedforthepowersupplyandfireprotectionoftheschool.Moreover,inordertomeettheneedsoftheschoolload,asetofstandbypowersupplyneedstobeinstalledtoensurethepowersupplyreliabilityoftheschool.Totheoutpatientbuildingelectricityboxvariablestructuredesign,loadcalculation,reactivepowercompensation,backuppowersupplyselection,mainwiringdesign,highandlowvoltageequipmentselectionandverificationandlightningprotectionoutpatientbuildinggroundingdesign. Keywords:Boxsubstation;Outpatientbuildingoftheschool;10KVpowerdistribution;Standbypower目錄第1章引言 第1章引言1.1課題背景為了伴隨電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展，在建設(shè)和改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)的時(shí)候，需要高壓直接進(jìn)入用電負(fù)荷中心，使高壓供電，變壓器變壓，低壓受電的結(jié)構(gòu)逐步形成。要求用電節(jié)約化、節(jié)能化、設(shè)備緊湊化，安全智能化的設(shè)計(jì)。在這種形勢(shì)下，箱式變電站得到了飛快的發(fā)展。1.2本課題研究的意義近年來(lái)，電氣設(shè)備的制作工藝技術(shù)和設(shè)計(jì)的水平都得到了飛速發(fā)展，取代了油浸式變壓器，干式變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)柜的安全性和可靠性方面有了很大的加強(qiáng)。于是，箱式變電站漸漸步入大家的眼中，它的工程量較普通的變電站小得多，與環(huán)境的協(xié)調(diào)性也非常強(qiáng)，安全可靠，維護(hù)便捷，遷移方便，占地面積較小。應(yīng)市場(chǎng)的需要，它能夠深入到負(fù)荷中心，使線路損耗降到了很低的程度，提供相當(dāng)可靠的電能水平。在當(dāng)今社會(huì)能夠適應(yīng)時(shí)代的進(jìn)步。

第2章箱式變電站概述2.1箱變的概況箱式變電站，不同于普通的土建變電站，它分為3個(gè)基本部分，高壓受電，變壓器變壓，和低壓配電，三個(gè)部分有序的排布成一個(gè)整體。它擁有工廠預(yù)制，并且安裝排布緊湊的諸多特點(diǎn)。

第3章負(fù)荷計(jì)算及無(wú)功補(bǔ)償3.1負(fù)荷數(shù)據(jù)學(xué)校樓有需要一直運(yùn)行的用電設(shè)備，也有在發(fā)生火災(zāi)時(shí)才運(yùn)行的消防負(fù)荷。根據(jù)資料顯示，各層用電負(fù)荷如表3-1所示：表3-1學(xué)校樓各層用電設(shè)備負(fù)荷情況一覽表負(fù)荷類型負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷等級(jí)額定容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)照明一層～十一層一般照明三級(jí)4500.80.85走道照明及重要教學(xué)負(fù)荷二級(jí)800.80.85五層實(shí)驗(yàn)室照明等一級(jí)1150.80.85動(dòng)力負(fù)荷和平時(shí)消防負(fù)荷三層數(shù)字演示室二級(jí)950.80.8三層閱讀室二級(jí)850.80.8三層圖書(shū)館二級(jí)150.80.8十一層屋面設(shè)備層熱水設(shè)備三級(jí)1500.80.8設(shè)備層輔助電加熱電源三級(jí)800.80.8一層消控中心一級(jí)3.510.8一層微機(jī)中心一級(jí)510.8設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1400.80.8設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1500.80.8設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1000.80.8設(shè)備層穩(wěn)壓泵一級(jí)2.2510.8十一層電梯一級(jí)100.80.7屋頂電梯一級(jí)200.80.8火災(zāi)時(shí)消防負(fù)荷一層消控中心一級(jí)3.510.9

表3-1學(xué)校樓各層用電設(shè)備負(fù)荷情況一覽表（續(xù)）負(fù)荷類型負(fù)荷點(diǎn)負(fù)荷等級(jí)額定容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)一層～十一層應(yīng)急照明一級(jí)3010.9二層屋面正壓送風(fēng)一級(jí)310.8十一層消防電梯一級(jí)1010.7十一層正壓送風(fēng)一級(jí)9.510.8屋頂正壓送風(fēng)一級(jí)9.510.8屋頂排風(fēng)機(jī)一級(jí)6.510.8其他負(fù)荷三級(jí)350.70.63.2負(fù)荷計(jì)算考慮學(xué)校的實(shí)時(shí)情況，由于需要系數(shù)法計(jì)算簡(jiǎn)便，同時(shí)也是普遍采用的方法，其主要計(jì)算規(guī)則如下：（1）單個(gè)負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷的計(jì)算公式1）有功負(fù)荷（KW）的計(jì)算公式 (3-1)2）無(wú)功負(fù)荷（單位為kvar）的計(jì)算公式：（3-2）3）視在負(fù)荷（單位為KVA）的計(jì)算公式：（3-3）4）電流（單位為A）的計(jì)算公式：（3-4）（2）多組負(fù)荷的計(jì)算公式1）有功負(fù)荷（單位為kW）的計(jì)算公式：（3-5）2）無(wú)功負(fù)荷（單位為kvar）的計(jì)算公式：（3-6）3）視在負(fù)荷（單位為KVA）的計(jì)算公式：QUOTESc=Pc2+Qc24）電流（單位為A）的計(jì)算公式：（3-8）應(yīng)學(xué)校要求，需要為消防負(fù)荷和實(shí)驗(yàn)室照明提供備用電源，所以將其分為兩個(gè)部分分別計(jì)算3.2.1直接只由電網(wǎng)供電的負(fù)荷計(jì)算根據(jù)上述公式及學(xué)校負(fù)荷統(tǒng)計(jì)資料可得學(xué)校單電源供電負(fù)荷計(jì)算，如表3-2所示：表3-2單電源供電負(fù)荷計(jì)算表負(fù)荷名稱負(fù)荷等級(jí)額定容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)tanφ計(jì)算負(fù)荷P30/KAWQ30/KWS30/KVAI30/A一層～十一層一般照明三級(jí)4500.80.850.62360.00223.11423.53611.3走道照明及重要教學(xué)負(fù)荷二級(jí)800.80.850.6264.0039.6675.29108.6五層實(shí)驗(yàn)室照明等二級(jí)950.80.80.7576.0057.0095.00137.1三層數(shù)字演示室二級(jí)850.80.80.7568.0051.0085.00122.7三層閱讀室二級(jí)150.80.80.7512.009.0015.0021.6十一層屋面設(shè)備層熱水設(shè)備三級(jí)1500.80.80.75120.0090.00150.00216.5表3-2單電源供電負(fù)荷計(jì)算表（續(xù)）設(shè)備層輔助電加熱電源三級(jí)800.80.80.7564.0048.0080.00115.5其他負(fù)荷三級(jí)350.70.61.3324.5032.6740.8358.9合計(jì)990788.55550.44964.6613923.2.2含備用電源的雙電源供電的負(fù)荷計(jì)算根據(jù)上述公式及學(xué)校負(fù)荷資料可得樓單電源供電負(fù)荷計(jì)算，如表3-3所示：表3-3含備用電源的負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷名稱負(fù)荷等級(jí)額定容量/kW需要系數(shù)功率因數(shù)tanφ計(jì)算負(fù)荷P30/kWWQ30/KWS30/KVAI30/A五層實(shí)驗(yàn)室照明等一級(jí)1150.80.850.6292.0057.02108.24156.2一層消控中心一級(jí)3.510.80.753.502.634.386.3一層微機(jī)中心一級(jí)510.80.755.003.756.259.0設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1400.80.80.75112.0084.00140.00202.0設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1500.80.80.75120.0090.00150.00216.5設(shè)備層空調(diào)機(jī)組一級(jí)1000.80.80.7580.0060.00100.00144.3設(shè)備層穩(wěn)壓泵一級(jí)2.2510.80.752.251.692.814.1十一層電梯一級(jí)100.80.71.028.008.1611.4316.5屋頂電梯一級(jí)200.80.80.7516.0012.0020.0028.9一層消控中心一級(jí)3.510.90.483.501.703.895.6一層～十一層應(yīng)急照明一級(jí)3010.90.4830.0014.5333.3348.1二層屋面正壓送風(fēng)一級(jí)310.80.753.002.253.755.4十一層消防電梯一級(jí)1010.71.0210.0010.2014.2920.6表3-3含備用電源的負(fù)荷計(jì)算（續(xù)）十一層正壓送風(fēng)一級(jí)9.510.80.759.507.1311.8817.1屋頂正壓送風(fēng)一級(jí)9.510.80.759.507.1311.8817.1屋頂排風(fēng)機(jī)一級(jí)6.510.80.756.504.888.1311.7合計(jì)一級(jí)617.75510.75367630909.73.2.3380V側(cè)負(fù)荷總計(jì)和計(jì)算電流取同時(shí)系數(shù)和分別取0.9和0.95，所以:(3-9)(3-10)所以，由計(jì)算負(fù)荷可得視在功率為(3-11)所以，由計(jì)算負(fù)荷可得功率因數(shù)為（3-12)最后得到380V側(cè)計(jì)算電流(3-13)所以最后得到計(jì)算電流和總負(fù)荷如表3-4所示：表3-4負(fù)荷總計(jì)及計(jì)算電流表負(fù)荷側(cè)額定容量需要系數(shù)功率因數(shù)tanφ計(jì)算負(fù)荷P/kWQ/kVarS/kVAI/A低壓側(cè)合計(jì)1607.751299.25917.481594.892302.0K∑p=0.91607.750.800.751169.33871.611458.432215.86K∑q=0.953.3變電站無(wú)功補(bǔ)償由上邊數(shù)據(jù)顯示，學(xué)校低壓側(cè)的負(fù)荷的功率因數(shù)只有0.8，這明顯時(shí)不滿足要求的，供電部門要求月功率因數(shù)大于0.93。加之變壓器有損耗，且無(wú)功損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于有功損耗，必須要稍稍取大一點(diǎn)計(jì)算，暫時(shí)取0.94的來(lái)計(jì)算。低壓側(cè)所需無(wú)功功率補(bǔ)償容量：(3-14)所以經(jīng)計(jì)算QUOTEQc=558.145kvar查閱《工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)》，ES-2010低壓無(wú)功補(bǔ)償柜，并找到型號(hào)為BW0.4-14-3型，30個(gè)總共容量補(bǔ)償容量420KVar。其參數(shù)如表3-5所示：表3-5BW0.4-14-3型電容器參數(shù)型號(hào)額定電壓KV額定容量KVar使用海拔m工作溫度℃電容偏差%BW0.4-14-30.414<1000-40℃～+45℃-5%～+15%由以上的電容補(bǔ)償后，0.4KV側(cè)和10KV側(cè)的負(fù)荷情況如表3-6所示：表3-6無(wú)功補(bǔ)償計(jì)算表項(xiàng)目功率因數(shù)計(jì)算負(fù)荷P30/KWQ30/KvarS30/KVAI30/A400V側(cè)補(bǔ)償前負(fù)荷0.801169.33871.611458.43400V側(cè)無(wú)功補(bǔ)償容量-420.00400V側(cè)補(bǔ)償后負(fù)荷0.931169.33451.611253.511809.28主變壓器功率損耗18.8075.2110KV側(cè)負(fù)荷總計(jì)0.911188.13526.821299.6975.043.4變電站的主變壓器設(shè)計(jì)和主接線設(shè)計(jì)3.4.1變壓器臺(tái)數(shù)及容量的選擇由于本次學(xué)校的負(fù)荷一二級(jí)負(fù)荷居多，為了學(xué)校供電的可靠性，選用兩臺(tái)主變壓器為學(xué)校供電，互為備用，滿足其需要。每臺(tái)變壓器的容量應(yīng)同時(shí)滿足以下兩個(gè)條件：1)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，宜滿足：(3-14)2)任一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)滿足：(3-15)代入數(shù)據(jù)可得：=（0.6~0.7）×900.53=（540.32~630.37）(3-16)查看資料，學(xué)校教學(xué)樓的氣象資料年平均氣溫大概在20.5℃，所以變壓器的實(shí)際容量還需要調(diào)整，其計(jì)算為：取最大=630.37KVA（3-17）本次的變壓器時(shí)箱式變電站，安裝在地下一層的變配電室內(nèi)，通風(fēng)條件不好，變壓器的兩側(cè)風(fēng)口會(huì)有較大的溫差，因此，變壓器的溫度會(huì)較室外高大概8℃，所以變壓器的容量需要減小8%，即：0.92×630.37=579.94KVA（3-18）也滿足使用要求，但是不能只計(jì)算當(dāng)前，也需要考慮到該地區(qū)未來(lái)幾年的發(fā)展情況，大致選擇容量為：（3-19）3.4.2電力變壓器型式選擇干式變壓器與油浸式變壓器，顧名思義，兩者的材質(zhì)有些不同，主要體現(xiàn)在他們的冷卻介質(zhì)不同，前者的冷卻和絕緣介質(zhì)是變壓器油，后后者的冷卻介質(zhì)是空氣或者其他氣體。他們的比較如表3-7所示：表3-7油浸式變壓器與干式變壓器對(duì)比變壓器類型冷卻介質(zhì)容量分布使用環(huán)境成本其他干式變壓器風(fēng)冷≤35KV戶內(nèi)較高環(huán)保，阻燃，抗沖擊油浸式變壓器油液循環(huán)全電壓等級(jí)全容量戶外較低可燃可爆綜合考慮經(jīng)濟(jì)性和可靠性，在學(xué)校這種人員密集的地方，且安裝在箱變內(nèi)，所以選擇干式變壓器作為主變?？紤]到安全性和可靠性問(wèn)題，確定變壓器為SCB10系列箱型干式變壓器。SCB10，是一種環(huán)氧樹(shù)脂澆注型材質(zhì)變壓器，其種類是干式變壓器，由于其材質(zhì)的關(guān)系，所以較為安全，能夠阻燃和防火，沒(méi)有污染，不需要維護(hù)、能夠很便捷的地安裝，對(duì)潮濕的環(huán)境有一定的抵抗力，停止運(yùn)行后可不經(jīng)過(guò)預(yù)干燥就直接投入運(yùn)行。此變壓器自備很完善的溫控機(jī)制，所以他的運(yùn)行很可靠，在標(biāo)準(zhǔn)上，它的可靠性在國(guó)內(nèi)上已經(jīng)達(dá)到了前列。型號(hào)：SCB10-1000/10/0.4kV，其主要技術(shù)指標(biāo)如表3-8所示：表3-8SCB10-630/10/0.4kV干式變壓器技術(shù)指標(biāo)變壓器型號(hào)額定容量/額定電壓/kV聯(lián)結(jié)組型號(hào)損耗/kW空載電流%短路阻抗%高壓低壓空載負(fù)載SCB10-630/10/0.4kV63010.50.4Dyn111.365.881.063.4.3箱式變電站主接線的比較與選擇（1）單母線接線這是一種最簡(jiǎn)單的接線，最開(kāi)始指示為了滿足最基礎(chǔ)的供電，但是，當(dāng)母線有故障的發(fā)生，需要斷開(kāi)所有引出負(fù)荷，使大面積停電，所以此種接法只適用于大部分的三級(jí)負(fù)荷或者對(duì)供電要求不高的地方。其模型如下圖3-1所示：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1單母線接線圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1單母線接線（2）單母線分段接線是采用斷路器將母線隔開(kāi)，根據(jù)需要分成若干段，其下同樣引出接線負(fù)荷，如果線路發(fā)生了故障，可以斷開(kāi)故障端的斷路器及母線讓非故障段能夠保持正常供電。其模型如下圖3-2所示：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2單母線分段接線（3）雙母線分段接線如果電源進(jìn)線回路較多，或者母線上所接的電源數(shù)較多時(shí)，在線路故障后需要立即回復(fù)供電的時(shí)候，就應(yīng)該采用雙母線分段接線。其模型如圖3-3所示：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3雙母線分段接線通過(guò)分析如上的各種接線方式的特點(diǎn)，綜上各種接線方式，得出的優(yōu)缺點(diǎn)比較如表3-9所示：表3-9不同主接線方式比較表主接線方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)單母線接線接線方式簡(jiǎn)單操作簡(jiǎn)便擴(kuò)建方便成本低供電可靠性很低。線路上任意設(shè)備處故障或者檢修導(dǎo)致停電時(shí)，整個(gè)配電地區(qū)將全部停電單母線分段接線接線較為簡(jiǎn)單在有一定的簡(jiǎn)便的同時(shí)，一定程度上保證了供電的可靠性如果線路發(fā)貨所能故障，則會(huì)引起部分的停電，但是仍然可以維持部分供電回路數(shù)比單母線多，成本相對(duì)高一點(diǎn)雙母線母線發(fā)生故障后，能夠迅速切換另一條線路某一個(gè)位置發(fā)生故障線路斷開(kāi)后，能夠在另一條線路上快速恢復(fù)供電造價(jià)很高工期時(shí)間長(zhǎng)隔離開(kāi)關(guān)倒換操作容易發(fā)生誤動(dòng)作此上為各種接線方式的比較，然后我們看看學(xué)校的實(shí)際情況：學(xué)校樓的大部分負(fù)荷都是1級(jí)或2級(jí)負(fù)荷，如果電源進(jìn)線端采用一工作一備用電源時(shí)，需要裝備備用電源自動(dòng)投切裝置，能夠極大提高供電的可靠性。所以，分析各種接線方式和電源進(jìn)線方式：對(duì)于復(fù)雜程度來(lái)說(shuō)，單母線較為簡(jiǎn)單，對(duì)于可靠性來(lái)說(shuō)，雙母線更加可靠，考慮成本的話，單母線成本較低。所以，我們需要一個(gè)折中的方案。QUOTEX(k-1)*=X1*+X2*綜上，對(duì)于本次的學(xué)校樓，由于供電部門只提供了一路10KV的進(jìn)線，所以高壓側(cè)采用一路進(jìn)線，考慮到可靠性，在低壓側(cè)外加一組備用電源，供給消防負(fù)荷和重要的1級(jí)和部分2級(jí)負(fù)荷。高壓側(cè)采用單母線不分段接線，低壓側(cè)采用單母線分段接線，另一方面，供電穩(wěn)定性也能夠有一定的保障。所以，其高壓側(cè)主接線圖如圖3-4所示：圖3-4高壓側(cè)主接線高壓側(cè)由供電部門提供的一路10KV專線單電源供電，母線上接2個(gè)630KVA主變壓器，變壓器和母線之間分別接一個(gè)避雷器和一個(gè)熔斷器，總體是單母線接線，但是，不用擔(dān)心其可靠性，因?yàn)榈蛪簜?cè)會(huì)有一組備用電源彌補(bǔ)其不足。所以，低壓側(cè)主接線如圖3-5所示：圖3-5低壓側(cè)主接線如上圖，低壓側(cè)采用單母線分段接線，而且是分為3段式，中間的一段是學(xué)校要求的消防負(fù)荷和實(shí)驗(yàn)室照明，在其母線上接上備用電源，且采用APD自動(dòng)投切裝置，保證在變壓器一側(cè)發(fā)生故障時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)投入或切開(kāi)備用電源，保證了供電的可靠性。3.4.4變壓器接線組別的選擇本箱變變壓器為降壓變壓器，將10KV降至0.4KV，由以上的計(jì)算及選擇，選用的是SCB10-630/10/0.4kV型變壓器2臺(tái)，變壓器容量為630KVA。查閱相關(guān)資料，因?yàn)槭?0KV的較為低壓的系統(tǒng)，所以采用三相三柱式。3.4.5中性點(diǎn)接地方式選擇在電力系統(tǒng)里邊，中性點(diǎn)的工作接地方式有：中性點(diǎn)的直接接地、中性點(diǎn)經(jīng)過(guò)消弧線圈接地和中性點(diǎn)不接地等三種。單相接地故障電容電流計(jì)算如下：（3-20）式中是角頻率，，C是相對(duì)地電容，Uo是相電壓，所以，，A（3-21）顯然，Ic小于30A，所以變壓器采用中性點(diǎn)不接地的方式。

第4章短路電流計(jì)算4.1高壓側(cè)短路電流由于給定了10KV母線的短路電流為20KA，所以三相短路電流周期分量有效值QUOTEIk-1(3)=Id1X(k-1)*所以，次暫態(tài)短路電流QUOTEI''(3)=I∞(3)=Ik-1(3)=4.1KA查閱書(shū)籍，由沖擊短路電流的相互關(guān)系，高壓側(cè)的沖擊短路電流計(jì)算如下：QUOTEish(3)=2.55I''(3)=2.55×4.1KA=10.45KA（4（4-4）所以高壓側(cè)短路電流如表4-1所示：表4-1高壓側(cè)短路計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/KAk-120202051314.2低壓側(cè)計(jì)算電流由于低壓側(cè)的阻抗未知，所以用低壓側(cè)的計(jì)算電流代替短路電流選擇設(shè)備，由表3-6計(jì)算電流得低壓母線的計(jì)算電流為QUOTEIk-1(3)=Id1X(k-1)*所以，次暫態(tài)短路電流（4-6）QUOTEI''(3)=I∞(3)沖擊短路電流QUOTEish(3)=2.55I''(3)=2.55×4.1KA=10.45KA（4（4-8）表4-2低壓側(cè)短路計(jì)算結(jié)果三相短路電流/KA1.8092.2612.2614.161.971

第5章箱式變電站高壓設(shè)備選型5.1基本選擇依據(jù)高壓電器動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn)基本條件：QUOTEimax≥ish(3)（5-QUOTEImax≥Ish(3)（5-高壓電器熱穩(wěn)定性校驗(yàn)基本條件：QUOTEIt2t≥I∞(3)2tima5.2高壓真空斷路器本箱變高壓斷路器作為變壓器進(jìn)線端保護(hù)，母線的聯(lián)絡(luò)以及低壓出線端的保護(hù)。由以上短路電流計(jì)算得,。查閱相關(guān)設(shè)備型號(hào)，完整考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性選用ZN12-10/1250/10的真空斷路器，其校驗(yàn)如下：額定電壓:(5-5)額定電流:(5-6)額定頻率:(5-7)額定短路開(kāi)斷電流:(5-8)額定短路關(guān)合電流:(5-9)額定峰值耐受電流（動(dòng)穩(wěn)定）:(5-10)額定短時(shí)耐受電流（熱穩(wěn)定）:,(5-11)(5-12)所以，高壓斷路器的校驗(yàn)結(jié)果如表5-1所示：表5-1高壓斷路器選擇校驗(yàn)表選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)斷路器參數(shù)結(jié)論額定電壓12KV合格額定電流合格額定頻率合格額定短路開(kāi)斷電流51KA80KA合格額定短路關(guān)合電流51KA80KA合格動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)51KA80KA合格熱穩(wěn)定校驗(yàn)467500合格5.3高壓隔離開(kāi)關(guān)查閱相關(guān)設(shè)備型號(hào)，完整考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性選用GN19-10XQ的隔離開(kāi)關(guān)，其校驗(yàn)如下：額定電壓(5-13)額定電流(5-14)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)(5-15),,其熱穩(wěn)定校驗(yàn)(5-16)所以，高壓隔離開(kāi)關(guān)的校驗(yàn)結(jié)果如表5-2所示：表5-2高壓隔離開(kāi)關(guān)選擇校驗(yàn)選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)隔離開(kāi)關(guān)參數(shù)結(jié)論額定電壓10KV12KV合格額定電流36A630A合格動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)51KA80KA合格熱穩(wěn)定校驗(yàn)4803969合格5.4高壓電流互感器在計(jì)量時(shí)，應(yīng)該選用0.2的準(zhǔn)確度，在測(cè)量和保護(hù)時(shí)，應(yīng)該選用0.5的準(zhǔn)確度。高壓測(cè)電壓為10KV時(shí)，變壓器高壓側(cè)額定電流（5-17）所以，高壓計(jì)量配電流互感器為50/5。參考電流互感器的型號(hào)，選擇LZZBJ12-10系列，變比為50/5的電流互感器，其主要技術(shù)參數(shù)如表5-3所示：表5-3低壓電流互感器型號(hào)額定電壓一次電流/A二次電流/A級(jí)次組合準(zhǔn)確等級(jí)額定動(dòng)穩(wěn)定電流/KA1s短時(shí)熱電流/KALZZBJ12-1010KV5~3000A5A或1A0.2S/10P150.27.5~80KA3~32KA其校驗(yàn)如下：額定電壓（5-18）一次額定電流（5-19）二次額定電流(5-20)動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)(5-21),,其熱穩(wěn)定校驗(yàn)(5-22)原定選擇50/5的電流互感器，但是一次電流為50的互感器動(dòng)穩(wěn)定不合格，所以查閱相關(guān)型號(hào)，選擇大一點(diǎn)的200/5的電流互感器，電流互感器的校驗(yàn)結(jié)果如表5-4所示：表5-4電流互感器選擇校驗(yàn)選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)電流互感器參數(shù)結(jié)論額定電壓合格額定一次電流合格額定二次電流5A5A合格額定頻率50HZ50HZ合格準(zhǔn)確級(jí)和容量AH2/AH9計(jì)量0.2S（10VA）合格AH3/AH4/AH5/AH7/AH8(測(cè)量/保護(hù))0.5/10P(20VA/15VA)合格動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)51KA80KA合格熱穩(wěn)定校驗(yàn)4801024合格5.5高壓電壓互感器電流互感器的熔斷器通過(guò)的短路電流越大，它就會(huì)越快熔斷，熔絲必須在短路電流還沒(méi)達(dá)到最大值就熔斷。電壓互感器不能裝設(shè)保護(hù)，所以需要確保動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。但是，相較于電流互感器，電壓互感器裝有熔斷器，短路電流不會(huì)對(duì)其有沖擊，所以不用校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定度。查閱相關(guān)資料，選擇JDZ10-10Q的電壓互感器，，其參數(shù)如下：額定一次電壓：(5-23)額定頻率：(5-24)額定二次電壓：(5-25)準(zhǔn)確級(jí)為級(jí)所以，比較以上條件得到以下的校驗(yàn)表5-5所示：表5-5電壓互感器校驗(yàn)表選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)電流互感器參數(shù)結(jié)論額定一次電壓合格額定頻率合格額定二次電壓合格準(zhǔn)確級(jí)合格5.6高壓熔斷器的選擇高壓側(cè)主要是母線和變壓器的保護(hù)，其主要校驗(yàn)項(xiàng)目：通過(guò)查閱相關(guān)型號(hào)和資料，決定選用XRNP1-12-0.5/50KA,其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓：（5-26）額定頻率：（5-27）熔斷器額定電壓（5-28）熔體額定電流（5-29）額定開(kāi)斷電流（5-30）所以，根據(jù)其技術(shù)參數(shù)，其校驗(yàn)表如表5-6所示：表5-6高壓熔斷器校驗(yàn)表選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)高壓熔斷器結(jié)論額定電壓10KV12KV合格額定頻率50HZ50HZ合格熔斷器額定電流0.5A合格額定開(kāi)斷電流31KA50KA合格5.7高壓母線的動(dòng)穩(wěn)定及熱穩(wěn)定校驗(yàn)通過(guò)查閱資料，高壓母線應(yīng)該選用裸銅母線，常用的是TMY連接，其校驗(yàn)如下：5.7.1動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件：（5-31）綜合考慮安全性和經(jīng)濟(jì)性，選用TMY母線材料其最大允許應(yīng)力為QUOTEσai=140MPa。10kV母線的短路電流：QUOTEIsh3=6.19KA（5-32）QUOTEish(3)=10.45KA（5-33）三相短路時(shí)所受的最大電動(dòng)力：QUOTEF(3)=3×(10.45KA)2×0.90.2×母線的彎曲力矩：（5-35）母線的截面系數(shù)：QUOTEW=b2h6=0.052×0.0046=1.07×母線在三相短路時(shí)的計(jì)算應(yīng)力：（5-37）可得：QUOTEσai=140MPa≥σc=4.55MPa滿足動(dòng)穩(wěn)定性要求。5.7.2熱穩(wěn)定校驗(yàn)校驗(yàn)條件：QUOTEA≥Amin=I∞(3)timaC查產(chǎn)品資料，得銅母線的QUOTEAsmm2，取QUOTEtima母線的截面：QUOTEA=50×4mm2=200mm2（5-允許的最小截面：（5-41）從而，，該母線滿足熱穩(wěn)定性要求。5.8高壓開(kāi)關(guān)柜選型根據(jù)負(fù)荷等級(jí)，高壓開(kāi)關(guān)柜有如下的選擇方式：（1）一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷最好選擇金屬封閉式戶內(nèi)移開(kāi)式開(kāi)關(guān)柜。（2）三級(jí)負(fù)荷最好金屬封閉戶內(nèi)固定式開(kāi)關(guān)柜。而本次學(xué)校的負(fù)荷大多為1、2級(jí)負(fù)荷，所以選擇前者，通過(guò)查閱相關(guān)規(guī)范及部分資料，JYN2-10型適用于3-10kV的額定電壓，頻率為50HZ的交流電系統(tǒng)，它的操作較復(fù)雜，所以基本已經(jīng)過(guò)淘汰了?，F(xiàn)在使用較多的是KYN28-12(Z)(GZS1)型，是適用于3.6~12KV的安裝與戶內(nèi)的成套開(kāi)關(guān)柜。它由于操作簡(jiǎn)單，防護(hù)性好，所以現(xiàn)在普遍都采用?？紤]經(jīng)濟(jì)安全等方面，決定選擇KYN28-12系列的成套開(kāi)關(guān)柜。供電部門要求在高壓側(cè)進(jìn)行計(jì)量，且計(jì)量柜在主進(jìn)線柜之前，而且隔離柜在最前面。所以在定制開(kāi)關(guān)柜時(shí)，需要向生產(chǎn)商說(shuō)明。

第6章箱式變電站低壓設(shè)備選型6.1低壓設(shè)備選擇基本準(zhǔn)則低壓配電選擇的設(shè)備，應(yīng)該符合國(guó)家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)該符合以下的基本準(zhǔn)則：1）正常的工作條件下：設(shè)備的電壓電流等應(yīng)該符合。2）短路條件下：應(yīng)該考慮其正常工作條件：比如額定電壓電流等。3）比較短路電流再進(jìn)一步進(jìn)行比較校驗(yàn)，比如動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等。4）環(huán)境條件：就是安置的外部環(huán)境，電器設(shè)備應(yīng)該適應(yīng)安置環(huán)境的惡劣。6.2低壓斷路器在出線柜的每路出線都應(yīng)該有一個(gè)低壓斷路器，其選擇規(guī)則如下：1）額定電壓應(yīng)該比設(shè)備所處線路的額定電壓大。2）低壓斷路器的殼架等級(jí)額定電流應(yīng)該比脫扣器的額定電流大(6-1)3）低壓斷路器的額定短路分?jǐn)嚯娏鲬?yīng)該比裝置安裝處的最大短路電流大。萬(wàn)能式低壓斷路器，如果分?jǐn)鄷r(shí)間在0.02s以上，則校驗(yàn)公式如下：(6-2)塑料外殼式低壓斷路器，如果分?jǐn)鄷r(shí)間在0.02s以下時(shí)，則校驗(yàn)公式如下：(6-3)各種不同功能的斷路器的選擇如下：6.2.1母線聯(lián)絡(luò)保護(hù)用斷路器的選擇查閱相關(guān)的短路器的型號(hào)，發(fā)現(xiàn)選擇E3N的低壓斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓(6-4)額定電流(6-5)分?jǐn)嗄芰?6-6)所以，其校驗(yàn)如表6-1所示：表6-1母線聯(lián)絡(luò)保護(hù)用斷路器的選擇選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)低壓斷路器參數(shù)結(jié)論類別電源進(jìn)線端作為母線聯(lián)絡(luò)用抽出式空氣斷路器選擇型三段保護(hù)，E3N，32，PR122/P-LSI合格級(jí)數(shù)選擇/3P合格額定電流18063200A合格分?jǐn)嗄芰?1KA65KA合格所以，校驗(yàn)合格。6.2.2變壓器低壓大容量斷路器的選擇以最大容量的611KA的出線為例：查閱相關(guān)的短路器的型號(hào)，發(fā)現(xiàn)選擇E1N的低壓斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓(6-7)額定電流(6-8)分?jǐn)嗄芰?6-9)所以，其校驗(yàn)如表6-2所示：表6-2變壓器低壓大容量斷路器的選擇選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)低壓斷路器參數(shù)結(jié)論類別低壓的大容量出線端作為保護(hù)用抽出式空氣斷路器選擇型三段保護(hù)，E3N，32，PR122/P-LSI合格級(jí)數(shù)選擇/3P合格額定電流611A1200A/1600A合格分?jǐn)嗄芰?1KA50KA合格所以，校驗(yàn)合格。6.2.3變壓器低壓中小容量斷路器的選擇以4.1A至108.6A為界限選擇。查閱相關(guān)的短路器的型號(hào)，發(fā)現(xiàn)選擇T2S的低壓斷路器，其參數(shù)如下：額定電壓(6-10)額定電流(6-11)分?jǐn)嗄芰?6-12)所以，其校驗(yàn)表6-3所示：表6-3變壓器低壓大容量斷路器的選擇選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)低壓斷路器參數(shù)結(jié)論類別低壓的中小容量出線端作為保護(hù)用抽出式空氣斷路器選擇型三段保護(hù)，E3N，32，PR122/P-LSI合格級(jí)數(shù)選擇/3P合格額定電流108.6A4.1A160A160A合格分?jǐn)嗄芰?1KA50KA合格所以，校驗(yàn)合格。6.3低壓電流互感器低壓側(cè)的電流互感器一般在交流線路中作電流的計(jì)量和測(cè)量用，還有的是作為保護(hù)用。查閱了相關(guān)型號(hào)及資料，從安全，可靠，經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面綜合考慮后，決定采用LMZ1-0.5的低壓電流互感器。其主要參數(shù)如下：額定電壓：(6-13)額定一次電流(6-14)額定二次電流(6-15)額定頻率(6-16)準(zhǔn)確級(jí)(6-17)由以上技術(shù)參數(shù)，可得低壓電流互感器如表6-4所示：表6-4低壓電流互感器校驗(yàn)選擇項(xiàng)目裝置地點(diǎn)數(shù)據(jù)電流互感器參數(shù)結(jié)論額定電壓400V500V合格額定一次電流1806A5000A合格額定二次電流/5A合格額定頻率50HZ50HZ合格準(zhǔn)確級(jí)0.50.2~1合格所以，低壓電流互感器校驗(yàn)合格。6.4低壓開(kāi)關(guān)柜的選型現(xiàn)在普遍用的低壓開(kāi)關(guān)柜，大概有以下幾種主要的型號(hào)：GGD、GCK、GCS、MNS、MCS，選了其中最常見(jiàn)的幾種類型比較。綜合對(duì)比，其主要參數(shù)比較如下表6-5所示：表6-5幾種抽屜式開(kāi)關(guān)柜的比較產(chǎn)品型號(hào)互換性聯(lián)鎖位置固定與抽出混裝方式抽屜推進(jìn)式抽屜間隔安裝方式分?jǐn)嘟油芰Χ巫畲蟀惭b回路數(shù)動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定垂直排布GCK差/無(wú)可以左右高16好三相GCS良好良好不明顯可以旋轉(zhuǎn)高20高三相MNS良好良好不明顯可以聯(lián)鎖強(qiáng)20強(qiáng)三相四線綜合考慮安全性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性，決定選用GCS型低壓開(kāi)關(guān)柜，因?yàn)镸NS柜固然好，其價(jià)格也相對(duì)較高，GCS已經(jīng)能夠滿足需要了，所以本次箱變選擇GCS低壓開(kāi)關(guān)柜。6.5備用電源之柴油發(fā)電機(jī)6.5.1備用電源的意義供電級(jí)別較高的建筑，在正常情況下要能夠提供充足的電源，在正常使用的電源出現(xiàn)故障時(shí)也要有足夠的備用電源，當(dāng)建筑遇到緊急情況時(shí)(如:火災(zāi))，也必須有應(yīng)急電源保證救災(zāi)和人員疏散。任何建筑都需要消耗大量電能才能得以正常使用和運(yùn)轉(zhuǎn)，建筑消耗的電能，在很多情況還會(huì)設(shè)置柴油發(fā)電機(jī)組和蓄電池儲(chǔ)能設(shè)備作為備用和應(yīng)急電源6.5.2柴油發(fā)電機(jī)的選擇為了滿足這些要求，需要有一個(gè)能夠自動(dòng)投切柴油發(fā)電機(jī)組的設(shè)備，查閱相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)可以采用APD自動(dòng)投切裝置。學(xué)校要求為消防負(fù)荷和實(shí)驗(yàn)室照明提供備用電源，所以根據(jù)負(fù)荷計(jì)算得（6-18）因此通過(guò)查閱發(fā)電機(jī)的規(guī)格選擇采用型號(hào)為KTA38-G2B容量為700KW的康明斯柴油發(fā)電機(jī)組。

第7章箱式變電站的防雷和接地設(shè)計(jì)7.1變電站年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)由于學(xué)校樓，建筑高度約50米。建筑面積約為20000m2。假設(shè)其長(zhǎng)100m，寬200m,而當(dāng)?shù)啬昶骄纂娙諡?6.9個(gè)，故有： (7-1)(7-2)(7-3)k=1；Td=15；故(7-4)由于年/次，即該學(xué)校樓可能平均運(yùn)行13年就要遭受一次雷擊。7.2箱變直擊雷的防護(hù)直擊雷，是指雷電直接擊中配電設(shè)施，帶電云層（雷云）與建筑物、其它物體、大地或防雷裝置之間發(fā)生的迅猛放電現(xiàn)象，并伴隨的一系列破壞。而本次的設(shè)計(jì)，學(xué)校的箱變?cè)O(shè)計(jì)在地下一層變配電室，所以不存在直擊雷的侵害，所以不用設(shè)計(jì)直擊雷的防護(hù)。7.3變電站雷電侵入波防護(hù)7.3.1雷電侵入波防護(hù)概述正常情況下，箱變內(nèi)的變壓器遭雷擊的可能性幾乎沒(méi)有，然而，雷擊一般都會(huì)擊中附近的線路，沿著線路就會(huì)產(chǎn)生雷電侵