电气自动化毕业设计

摘 要

本设计的题目为“综合教学楼变电所扩大初步设计”。设计的主要内容包括：10/0.4kV变电所主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；负荷计算；无功功率补偿；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护规划设计；防雷保护设计等。

根据电气主线设计应满足可靠性、灵活性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧采用单母线接线，低压侧采用单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算采用需要系数法；为减少无功损耗，提高电能的利用率， 本设计进行了无功功率补偿设计，使功率因数从0.69提高到0.9；短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算；而电气设备选择采用了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进行校验的方法；继电保护设计主要是对变压器进行电流速断保护和过电流保护的设计计算；配电装置采用成套配电装置；本变电所采用避雷针防直击雷保护。

本设计十分注重运用我国电气设计的新技术和新的设备，实用性及强，考虑到是实际工程的应用，便以通俗易懂的语言进行阐述。

关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护

I

目 录

前言 ........................................................................................................................ IV 第1章 毕业设计概述 ............................................................................................ 1

1.1 毕业设计题目 ............................................................................................ 1 1.2 毕业设计目的 ............................................................................................ 1 1.3毕业设计内容 ............................................................................................. 1 第2章 负荷计算 .................................................................................................... 2

2.1负荷概述 ..................................................................................................... 2 2.2负荷计算 ..................................................................................................... 2 第3章 无功功率补偿 ............................................................................................ 6

3.1并联电力电容器补偿 ................................................................................. 6 3.2无功补偿容量的计算 ................................................................................. 6 第4章 主变压器选择 ............................................................................................ 8

4.1变电所变压器容量、台数、型号选择 ..................................................... 8

4.1.1主变压器确定 ................................................................................... 8

第5章 变电所电气主接线 ..................................................... 错误!未定义书签。

5.1主接线设计 ................................................................................................. 9 第6章 短路计算 .................................................................................................. 12

6.1短路计算 ................................................................................................... 12 第7章 电气设备选择与校验 .............................................................................. 16

7.1电气设备及分类 .......................................................... 错误!未定义书签。 7.2电气设备选择与校验 .................................................. 错误!未定义书签。 7.3高压断路器选择与校验 ........................................................................... 16

7.3.1高压断路器的选择 ......................................................................... 16 7.3.2高压断路器的校验 ......................................................................... 17 7.4隔离开关选择与校验 ............................................................................... 18

7.4.1隔离开关原理与类型 ....................................... 错误!未定义书签。 7.4.3隔离开关的校验 ............................................................................. 18 7.5互感器选择与校验 ................................................................................... 18

7.5.1电流互感器校验 ................................................ 错误!未定义书签。

II

7.5.2电压互感器校验 ............................................................................. 19 7.6母线选择与校验 .......................................................... 错误!未定义书签。

7.6.1母线的选择 ........................................................ 错误!未定义书签。 7.6.2母线校验 ......................................................................................... 20

第8章 继电保护 .................................................................................................. 22

8.1过电流与速断保护整定值的计算 ........................................................... 22

8.1.1过电流整定值计算 ......................................................................... 22 8.1.2速断保护整定值计算 ..................................................................... 24

总 结 ...................................................................................................................... 26 参考文献 ................................................................................................................ 27 致谢 ........................................................................................................................ 28 附录Ⅰ .................................................................................................................... 29

III

前言

经济的迅速发展，科学技术的不断进步促使社会中各行各业都在不断地发展壮大，各大高校相继出现了前所未有的发展势头，特别是各种高、新、尖、精的技术应用，而所有的一切都离不开电，而电的中枢—变电所更是必不可少，起到至关重要的作用。

电是一个广义的范畴，伴随负荷的不同，对电的要求也会随之改变。这次设计的题目为《综合教学楼变电所扩大初步设计》。取自的实际工程应用。理论与实际有效地结合，具备了实用性、科学性和合理性。自综合教学实验楼投入使用以来，为学校做出了重要贡献，为广大师生提供了良好的工作、学习环境。在其地下，建设有最大的地下变电所。根据学校用电量结合实际确定为10kV变电所。经过与老师探讨和与工程技术人员的研究分析，10kV的变电所应用较为广泛，其涉及工业、农业等诸多领域，所以说对10kV变电所的设计具有十分重要的意义。

对此题目的设计除了注重实际应用外，还应考虑可靠性、经济性和电能的质量。如线路保护、接地保护、变压器保护等保护的有关问题及其设备元件的选择。此题目的设计涉及《发电厂电气部分》、《电力系统分析》、《电力系统继电保护》、《电力系统自动化》等所学习过的课程及相关内容。

此设计的题目是针对综合楼10kV变电所进行的扩大初步设计选择变电所的高低压部分设计。了解整个设计的目的、内容和基本要求进行设计的资料准备。

本设计按照以下的步骤进行：

首先：依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进行综合比较，选择最佳接线方式。

其次：进行短路电流计算，根据短路点计算三相短路稳态电流和冲击电流。 再次：根据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸，包括主接线图、二次回

IV

路图等。最后进行校验。

以上是理论知识的体现而更中要的一点是在设计中培养自己运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神，增强工程观，在设计过程中主要立足于应用所学基本理论和专业知识，大胆地运用新理论、新技术去分析解决实际问题,以便更好地适应工作的需要。

V

第1章 毕业设计概述

1.1 毕业设计题目

《综合教学楼变电所扩大初步设计》

1.2 毕业设计目的

本设计是针对综合教学楼变电所进行的扩大初步设计，设计中涉及“发电厂电气部分”、“电力系统分析”、“电力系统继电保护”等课程有关内容，通过设计培养学生综合运用所学知识分析、解决本专业领域工程技术问题的能力；培养学生独立自学能力；使学生受到工程师的基本训练，即工程设计和科学研究的初步能力；包括：调查研究、搜集资料（含文献检索）；方案论证、技术方案的计划与实施；理论分析、设计和计算；撰写学术论文或设计说明书等的能力。

1.3毕业设计内容

主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择（母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器和补偿电容器）；配电装置设计；继电保护设计；防雷保护设计；绘制电气主接线图，绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图。 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

进行10kV变电所扩大初步设计； 完成任务书中的全部内容； 绘制变电所电气主接线图；

绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图； 毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；

说明书文字在1 .5万字以上，语言通顺简练，图表画法符合国家标准； 完成与设计有关的英文资料翻译；

1

第2章 负荷计算

2.1负荷概述

设计的变电所为综合楼提供可靠的电源，负荷的确定是为了正确、合理地选择电气设备和线路，并为无功补偿提高功率因数提供依据，由此再合理选择变压器开关电器等元件。电力负荷及其大小是供电设备设计计算的根本依据，正确合理地进行负荷计算，对于投资的经济性，技术上的安全可靠性以及以后的经济运行和维护等关系重大，在本设计中采用需要系数法来确定计算负荷。

根据设计，两台主变压器分别供有不同的负荷，在此设计中忽略了部分负荷，根据工程技术的要求选取以下负荷：

1#变压器 设备功KX COStgΦ 数2#变

率KW

照明设备 15

120 30 40

计算机

240

Φ

目

压器 照明设备

21

消防电梯

消防电梯 44 消防照明干线 进风机

7．5

0．70 0．85 0．62 1

正压风机

50

0．20 0．50 1．70 1 0．70 0．80 0．75 1

电力设 备

160 200 120 180 30 14

0．60

0．80

0．75

0．70

0．80

0．75

1 1 2 2 1 1

44

0．20

0．50

1．70

1 1

设备功率KW 50

0．70

0．80

0．75

1

KX

COSΦ tgΦ 数目

0．70 0．80 1．45 5

1 2 1

0．80 0．80 0．75 2

2.2负荷计算

1#变压器负荷计算

照明部分

如上表可知：

2

消防电梯进风机

计算机

Pe15512013024011=295KW

PcKxPe0.7295 =206.5KW QcPctg206.51.45299.425Kvar

ScP2cQ2c206.52299.432363.73KVA

Ic.72cS3U363r30.38552.63A

PcKxPe0.2448.8KW QCPCtg8.81.714.96Kvar

S2cPcQ2c8.8214.96217.36KVA

表2-1 综合楼负荷一览表

I.36cSc3U1726.37A

r3380PcKxPe0.77.55.25KW QcPctg5.250.623.255Kvar

S22cP2cQc5.253.25526.18KVA

ISc117c3U6.r0.65817939A

PcKxPe0.82402384KW QCPctg3840.75288Kvar

S2cPcQ2c38422882480KVA

ISc480c3Ur0.6581793729.28A

3

污水泵

PcKxPe0.886.4KW QcPctg6.40.623.968Kvar

ScPc2Qc26.423.96827.53KVA

Ic消防照明干线

Sc3Ur7.5311A

0.6581793PcKxPe500.735KW QcPetg350.7526.25Kvar

ScPc2Qc235226.25243.75KVA

Ic2#变压器负荷计算 电梯部分

Sc3Ur43.7566.47A

0.6581793PcKxPe0.2448.8KW QcPctg8.81.714.96Kvar

ScPc2Qc28.8214.96217.36KVA

Ic正压风机

Sc3Ur17.3626.38A

0.6581793PcKxPe140.6804KW QcPctg8.40.756.3Kvar

ScPc2Qc28.426.3210.5KVA

Ic消防照明干线

Sc3Ur10.516A

0.6581793Pe502171KW PCKxPe0.77149.1KW

4

QcPctg49.10.7536.825Kvar

ScPc2Qc249.1236.825261.37KVA

Ic电力专用

Sc3Ur61.3793.24A

0.6581793Pe1601200112021802301990KW

PcKxPe9900.7693KW QcPctg6930.8554.4kKvar

ScPc2Qc26932554.42887.47KVA

Ic1#变压器最后计算负荷

Sc3Ur887.471348.38A

0.6581793Pc0.9(206.58.85.253846.435)581.355KW

Qc0.95(299.4314.963.2552883.96826.25)604.07Kvar

ScPc2Qc2581.3552604.0692838.38KVA

Ic2#变压器最后计算负荷

Sc3Ur838.381273.78A

0.6581793Pc0.9(8.88.449.1693)683.37KW Qc0.95(14.966.336.825554.4)581.86Kvar

ScPc2Qc2683.372581.862898KVA

IcSc3Ur897.531363.65A0.6581793 5

第3章 无功功率补偿

所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿。

根据综合楼的具体情况，及其无功补偿方法的技术、经济比较选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位。

3.1并联电力电容器补偿

如图3-1所示为并联电力电容器补偿的原理图。由图可见电力电容器在图中所示位置进行无功补偿时，线路WL1输送无功功率仍为无功功率，即QQL，而变压器输送的无功功率则为QQLQC，线路WL1输送的无功功率则为

QQLQTQC，因此，电源只需向电力负荷提供SPJ（QLQC）的功率。

图3-1 并联电力电容器补偿的原理图

通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率（或电流），同时也减少了对发电机无功功率的需求量。

3.2无功补偿容量的计算

根据设计要求与实际需要变电所的功率因数达到0.9，所以对无功进行补偿。 1#变压器的负荷补偿：

P581.355KW Qc604.07Kvar

6

Sc838.38KVA

功率因数：

Cos1P581.3550.69 S838.38Cos10.69，现将其提高到0.90。

QNCP(tg1tg2)581.355(1.050.48)331.37KVA

经过补偿后：

SNCPc2(QcQNC)2581.3552(604.07331.37)2642.14KVA

Cos2#变压器的负荷补偿

581.3550.90

642.14P684KW Qc582Kvar Sc898KVA

功率因数为：

Cos1Pc6840.76 Sc898Cos10.76现欲将提高到0.90。

QNCP(tg1tg2)684(0.860.48)259.92KVA

经过补偿后：

SNCPc2(QcQNC)26842(582259.92)2756.04KVA

Cos6840.90

756.04

7

第4章 主变压器选择

在发电厂和变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相同的频率，交换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。

4.1变电所变压器容量、台数、型号选择

变压器容量： 变压器的最佳负载率在40%-70%之间，负载过高，损耗明显增加，另一方面，由于变压器容量裕度小，负载稍有增长，便需要增容，更换大容量的变压器，势必增加投资，且影响供电。选用的变压器容量为1000kVA。

台数：装设两台变压器。

型号：选型为SCB9-1000/10KV变压器。

4.1.1主变压器确定

主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如4-1所示。

表4-1 SCB9-1000/10变压器技术参数

额定 型号 容量（KVA） SCB9-1000/10 1000

10.5 0.4 额定电压（kV） 高压 低压 空载 损耗1660 负载损耗8550 短路阻抗6 空载 电流 （%） 1.0 变压器连接组 （W） （W） （%） D,yn11 8

第5章 变电所电气主接线

电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装置的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。电气主接线是变电所电气设计的首要部分，也是构成电力系统的首要环节。对电气主接线的基本要求概括地说应包括电力系统整体及变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性。

5.1主接线设计

主接线的基本形式分为两大类：有汇流母线的接线形式、无汇流母线的接线形式。 变电所电气主接线的基本环节是电源(变压器)、母线和出线(馈线)。有母线后，配电装置占地面积较大，使用断路器等设备增多。无汇流母线的接线使用开关电器较少，占地面积小，但只适用于进出线回路少，不再扩建和发展的变电所。有汇流母线的接线形式主要有：单母线接线和双母线接线。设计中仅以单母线接线为例。

一、单母线接线

图 5-1 单母线接线

如图 5-1 所示，单母线接线的特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源线和引出

9

线都经过开关电器接到同一组母线上。供电电源是变压器或高压进线回路。母线既可以保证电源并列工作，又能使任一条出线回路都可以从电源l或2获得电能。每条引出线回路中部装有断路器和隔离开关，靠近母线侧的隔离开关QS2称作母线隔离开关，靠近线路侧的QS3称为线路隔离开关。由于断路器具有开合电路的专用灭弧装置，可以开断或闭合负荷电流和开断短路电流，故用来作为接通或切断电路的控制电器。隔离开关没有灭弧装置．其开合电流能力极低，只能于设备停运后退出工作时断开电路，保证与带电部分隔离，起着隔离电压的作用。所以，同一回路中在断路器可能出现电源的一侧或两侧均应配置隔离开关，以便检修断路器时隔离电源。若馈线的用户侧没有电源时，断路器通往用户则可以不装设线路隔离开关。但如果费用不大，为了防止过电压的侵入。也可以装设。同一回路中串接的隔离开关和断路器，在运行操作时，必须严格遵守下列操作顺序：

如对馈线送电时，须先合上隔离开关QS2和QS3，再投入断路器QF2；如欲停止对其供电，须先断开QF2，然后再断开QS3和QS2。为了防止误操作，除严格按照操作规程实行操作票制度外。还应在隔离开关和相应的断路器之间，加装电磁闭锁、机械闭锁。接地开关(又称接地刀间)QS4是在检修电路和设备时合上，取代安全接地线的作用。当电压在110kV及以上时，断路器两侧的隔离开关扣线路隔离开关的线路侧均应配置接地开关。对35kV及以上的母线，在每段母线上亦应设置1—2组接地开关或接地器，以保证电器和母线检修时的安全。

1．单母线接线的优缺点

优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。 缺点：灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所连接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均而停止工作。此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。

2．单母线接线的适用范围

一般适用于一台主变压器的以下两种情况： (1)6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回。 (2)35-66kV配电装置的出线回路数不超过3回。 二、单母线分段接线

为了克服一般单母线接线存在的缺点，提高它的供电可靠性和灵活性，可以把单母线分成几段，在每段母线之间装设一个分段断路器和两个隔离开关。每段母线上均接有电源和出线回路，便成为单母线分段接线，如图5-2所示。

1．单母线分段接线的优缺点

优点：①用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电；②当一证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。

缺点：①当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；②当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；③扩建时需向两个方向均衡扩建。

2．适用范围

(1)6一10kV配电装置出线回路数为6回及以上时。 (2)35—66kV配电装置出线回路数为4—8回时。

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图5-2 单母线分段接线

现阶段最常用的接线形式有两种：单母线接线和单母线分段接线，依据变电所中实际情况的了解，以及对单母线接线和单母线分段的比较，并且从经济性、可靠性、灵活性三个方面的对比，选择单母线接线方式。

变电所为终端变电所高压为10kV低压为0.4kV。这在主接线的选择上确定了范围，根据5-10年的发展计划设计，并依据的供电情况，拟装设两台主变压器。 1．10kV主接线

根据设计要求及综合考虑，10kV侧两条铜电缆，一条运行，一条备用两条电缆的各种参数均相同，来自供电中心的高压电经隔离开关、调相机、电流互感器接到母线上，而后经隔离开关、计量柜进入母线接到两台变压器上，其间由隔离开关和断路器分离。如附录Ⅱ。

2．0.4kV主接线

所谓0.4kV是一种电压等级,按正常工作需用380kV，10kV高压经过变压器降压后为0.4kV等级，低压经过隔离开关、电流互感器、高压断路器接到母线上，而后经过隔离开关、仪表通过低压母线接到降压变压器母线上，两台变压器低压分别带有不同的负荷这是0.4kV。如附录Ⅱ所示。

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第6章 短路计算

选择电气设备、整定继电保护、确定电气主接线方案、考虑限制短路电流的措施及分析电力系统是短路计算的最终目的。所谓短路是指不同电位导电部分之间的不正常短接，既有相与相之间导体的金属性短接或者经小阻抗的短接，也有中性点直接接地系统或三相四线制系统中单相或多相接地（或接中性线）。

6.1短路计算

根据实际情况及图纸的要求分析综合楼变电所的设计，短路计算要恰到好处，确定短路点位高低压侧各一个，互相分析计算，如图6-1所示。 1QFK1WL1K3K4G 2QFK2WL2

图6-1电力系统短路计算电路图

12

计算短路前给定电力系统馈线出口短路器2QF为2N12-10I型。计算方法采用比较简洁常用的标幺值计算。

确定基准值

取 Sd100MVA，Ud1UNav110.5KV，Ud2UNav20.4KV，而 Id1Sd/(3Ud1)100MVA/(310.5)KV5.5KA Id2Sd/(3Ud2)100MVA/(30.4)KV144KA 计算短路回路中主要元件的电抗标幺值 电力系统

根据有关资料，IOC31.5KA，则

SOC3UNIOC31031.5550MVA

*X1*XSDSD/SOC100MVA/550MVA0.18

架空线路

由资料可知：Xo0.4/KM，则

**2X2XWLDXoLSD/UNAVI(0.4/m)5Km100MVA/(10.5KV)21.81

电力变压器

有资料得：UK%5，则

***X3X4XTd(Uk%100)SD/SN(5/100)100MVA/1MVA5

做出等值电路图并化简电路，求出k3点及其k4点短路回路阻抗标幺值，根据计算电路图及其回路中个主要元件的电抗标幺值做出等值电路图。

****X(k3)X5X1X20.181.811.99

******X(k4)X6X1X2X3//X40.181.815/24.49

求出k3点三相短路电流和短路容量

如图所示6-2 k3点供电系统的等值电路图的短路回路。

13

图6-2 k3点供电系统的等值电路图的短路回路

)*Ik(33d1/Xd1/1.990.5

*)*Ik(33Id1/Xd5.5KA/1.992.76KA

(3))Ik''(33)IIk(332.76KA

ish2.57I''2.572.76KA7.09KA Ish1.53I''1.532.76KA4.22KA

(3)*Sk3Sd/X(k3)100MVA/1.9950.25MVA

求出k4点三相短路电流和短路容量

如图6-3 k4点供电系统的等值电路图的短路回路

图6-3 k4点供电系统的等值电路图的短路回路

)*Ik(34Id2/Xd144KA/4.4932.07KA

I''(3)(k4)(3))IIk(3432.07KA

ish1.81Z''1.8432.07KA59.01KA Ish1.09I''1.0932.07KA34.96KA

(3)*Sk4Sd/X(k4)100MVA/0.4922.27MVA

在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下图所示。

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表6-1短路计算表

三相短路电流（KV） 短路计算点 三相短路容量（MVA） (3)Ish Ik(3) I''(3) 2.76 32.07 (3)I (3)ish Sk(3) 50.25 22.27 k3点 2.76 32.07 2.76 32.07 7.09 59.01 4.22 34.96 k4点 15

第7章 电气设备选择与校验

电气设备的选择是供配电系统设计的重要内容之一。安全、可靠、经济、合理是选择电气设备的基本要求。

电气设备选择的一般原则为：按正常工作条件下选择额定电流、额定电压及型号，按短路情况下校验开关的开断能力、短路热稳定和动稳定。

在表7-1中列出了导体和电器选择与校验的项目。从表中可以看出为保证设备可靠的运行，各种设备均应按正常工作条件下的额定电压和额定电流选择，并按短路条件校验动稳定和热稳定。

表7-1导体和电器的选择与校验项目

选择项目 设备名称 额定电压 （KV） 高压断路器 高压负荷开关 高压隔离开关 高压熔断器 电流互感器 电压互感器 母线 电缆

√ √ √ √ √ √ 额定电流 （A） √ √ √ √ √ √ √ 装置类 （户内户外） √ √ √ √ √ √ √ 准确度级 √ √ 校验项目 短路电流 热稳定 √ √ √ √ √ √ 动稳定 √ √ √ √ √ 开断能力 （KA） √ √ √ 7.3高压断路器选择与校验

7.3.1高压断路器的选择

高压断路器是高压电气中的重要设备，是一次电力系统中控制和保护电路的关键设备，它在电网中的作用有两方面，其一是控制作用，其二是保护作用

高压断路器的主要作用是：在正常运行时用它接通或切断负荷电流；在发生短路故障或严重负荷时，借助继电保护装置用它自动、迅速地切断故障电流，以防止扩大事故范围。

要求断路器具有相当完善的灭弧装置和足够强的灭弧能力。

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图7-1高压断路器的QF的型号规格

7.3.2高压断路器的校验

根据图7-1高压断路器的QF的型号规格。在短路计算中我们得知10kV侧母线上短路电流为5.3kA，控制QF的线路继电保护装置实际最大的动作时间为1.0s

变压器高压侧实际最大工作电流按变压器额定电流计算。 I30I1NTSN/3UN1000/(310)57.7A

线路首端短路时，流过短路电流最大，而线路首端（k1）点短路和母线（k2）点短路，其短路电流相等，即：

''短路电流冲击值：ish2.55I2.552.767.038KA

短路容量：SK3UCIK310.52.7650.2MVA 拟定选用高压真空断路器，断路时间：tOC0.1s 短路假想时间：timat1ctoptOC1.00.11.1s 根据拟定条件和相关数据，选用ZN12-10I型高压真空断路器。

表7-2 ZN12-10I型高压真空断路器

序号 1 2 3 4 5 安装电气条件 项目 数据 10KV 57.7A 2.76KA 7.038KA 7.84

ZN12-10I 项目 技术数据 10KV 1250A 31.5KA 25KA 126 校验结论 合格 合格 合格 合格 合格 UN I30 I(K3) 3)i(sh UN IN IOC imas It2t (3)Itima 2 17

7.4隔离开关选择与校验

隔离开关选择型号为：GN30-10D/630，这种型号隔离开关系列为高压10kV，三相电流频率50HZ的户内装置，安装于高压开关柜内，使高压开关柜结构紧密占地面积小，安全性高。如下表所示7-3为GN30-10D/630的技术数据。

表7-3 GN30-10D/630技术数据

型号 GN30-10D/630

型式 户内 序号 30 额定电压KV 10 额定电流A 630 结构标志 带接地刀闸 隔离开关的校验

根据型号拟选GN30-10D/630。 IcaS1N3UN100031057.73A

短路电流的冲击值：ish2.552.767.038KA 短路容量：SkS''S3102.7848.15MVA 短路电流假想时间： iimartacttr10.11.1s

校验情况如下表

表7-4 GN30-10D/630校验数据

计算数据 工作电压（KV） 最大工作电流（A） 短路电流 （KA） 短路冲击电流（KA） 热稳定性校验

根据以上数据可得满足热稳定校验条件。

10 57.73 2.76 7.038 2Itimar2.7621.18.38A2S GN30-10D/630 UN10 IN630 —— imar50 I12t1425980A2S 7.5互感器选择与校验

互感器包括电流互感器和电压互感器。电流互感器又称仪用变流器，文字符号为TA；电压互感器又称仪用变压器，文字符号为TV。从基本结构和工作原理来说，互感器是一种

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特殊变压器。

7.5.1电流互感器校验

对于大多数电流互感器，给出了相对于额定一次电流的动稳定倍数Kes和热稳定倍数

Kt，因此其动、热稳定度应按下式校验。动稳定倍数：

Kesimas/(2I1N)

则动稳定校验的条件为：Kes2300ish

拟定型号为：LZZBJ9-10型电流互感器，查表得Kes220，Ki150/5

Kes2I1N2202150933240ish30070

热稳定倍数：KtIt/I1N，则热稳定度校验条件为：

(3)(KtI1N)2tItima，一般Kt为1S热稳定倍数，即电流互感器试验时间t=1s，因

2此上式可改写为：

(3)KtI1NItima

(3)Itima2800.31

30002800.31

通过计算结果可知满足热稳定校验。

7.5.2电压互感器校验

为了保证电压互感器的安全运行和在规定的准确级下运行，电压互感器一次绕组所接电网电压互感器应满足下列条件：

1.1Ue1U10.9Ue1

其中式中 U1 为电网电压；

Ue1 为电压互感器一次绕组额定电压； 其电压互感器参数如下表所示

表7-5 电压互感器参数

型号 JDZ18-10

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额定电压（KV） 一次 10 二次 0.1 一次绕组额定容量（VA） 0.5 50 1 80 3 200 二次绕组额定容量（VA） 3P 6P 最大容量（VA） 400

综合公式：S2(cos)2(sin)2(P)2(Q)2

 校验后满足要求。

7.6母线选择与校验 7.6.1 母线的选择

根据设计要求，变电所10kV侧为电缆线，而屋内配电10kV侧和0.4kV侧应用硬母线，经技术经济比较选用硬母线即矩形硬母线，它的优点是便于固定和连接，散热性能好，缺点是集肤效应系数较大，集肤效应系数与电流的频率、导体的形状和尺寸有关，为了避免集肤效应系数过大，应减小导体片（条）间的距离，相应地改变它有关因素。

7.6.2母线校验

实际工程应用10kV 及以下高压线路及低压动力线路，通常先按发热条件选择截面，再校验，其电压损耗和机械强度。对于一般建筑物的10kV线路距离短，电流不太大，按经济电流密度确定经济截面的意义并不大。

1． 选择

根据负荷计算电流：IC1273.7813642637.78A 折算到10kV

IJG0.4 IJ10得到高压侧电流：IC0.042637.78105.51A 根据变压器SCB9-1000/10型空载电流为0.8%，其有名值：

IJEGSJBE310100031058.14A

空载电流;

IJGO0.8%58.1446.51A

IJGIJIJGO105.5146.51152.02A

2根据实际情况：Tmas5000(h)，电流经济密度2.0A/mm

10kV侧：SJN0.4kV侧：SJNIis152.0276.02(mm2) Jh2Igz1364682(mm2) JN2故选用 10kV侧：TMY-32040

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0.4kV侧：TMY36020 经过与短路电流的比较满足条件。

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第8章 继电保护

电力系统的继电保护是继电保护技术和继电保护装置的统称。它对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生起着及为重要的作用。

对继电保护的基本要求1.选择性2.灵敏性3.速动性4.可靠性

8.1过电流与速断保护整定值的计算

8.1.1过电流整定值计算

计算变压器过电流的整定值 IopKrelKwILmax

KreKi,式中 Iop——继电保护动作整定值（A）； Krel——保护装置的可靠系数； Kw——接线系数； Ki——电流互感器电流比； IL,max——线路最大负载电流（A）； Kre——继电器返回系数； KreIre Iop式中 Ire——继电器返回电流，电流互感器开始释放的最大电流（A）； Iop——继电器起动电流，电流继电器开始吸合的最小电流（A）;

DL型继电器的Kre一般要求在0.85-0.9。若返回系数Kre小于0.85，说明继电器传动部分有油污，应清洗加油，以减少摩擦阻力矩，如果清洗加油后，Kre仍达不到0.85以上，应考虑更换电流互感器。

设计中所选用的变压器型号为SCB9-1000/10变压器，10KV/0.4KV，57.7A/1443A，Dyn11 22

干式变压器，其中电流互感器电流比为Ki75/5其过电流整定值计算如下所示：

电流整定值：IopKrelKw1.215.4A,取Iop5.5A，

KreKi0.8575/5过电流保护继电器选用DL-11/11型。 （1）.过电流保护动作时限

t2t1t1s0.5s0.5s

（2）．灵敏度Sp的校验。变压器过电流保护的灵敏度Sp，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下运行，发生两相短路来检验，其灵敏度Sp也与线路过电流保护要求相同，即SP1.5，个别情况下，允许Sp1.25。

SpIK,minIop1103812.58 755.55即 Sp12.581.5（灵敏度合格）。 电流速断保护

对于小容量的变压器，可装设电流速断保护和气体保护一起构成变压器主保护。变压器电流速断保护的工作原理与输电线路的相同，只是将保护设备换成变压器保护而已。保护的原理接线图如附录1。

保护的原理接线图如图8-1，由于容量较小的变压器一般为单侧电源，此时注意将电流速断保护装于变压器电源侧。

保护动作电流的整定值有两个原则：

（１） 躲过变压器二次测母线上Ｋ1处故障时流过保护的最大短路电流Ik1max，即 Ik1maxKrelIk1max 式中 Krel－可靠系数，取1.2－1.3。

（２） 躲过变压器空载合闸时的励磁涌流。通常取 Iact(35)INT

式中 INT－保护安装侧变压器的额定电流。 保护动作电流取上述两者中最大者。

保护的灵敏度按保护安装出Ｋ2点故障时流过保护的最小两相短路电流IK2min校验，即要求：

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KsenIk2min2 Iact变压器电流速断保护具有接线简单、动作迅速等优点，但是由于不能保护变压器的全部，且范围随系统运行方式及类型的变化而变化，因此，只能在容量较小的变压器中，与气体保护构成变压器的主保护。

图8-1电流速断保护原理接线图

图8-2电流速断保护原理接线图展开式

信号信号8.1.2速断保护整定值计算

IqbKrelKwIK,max Ki式中 Iqb——电流继电器速断保护动作电流（A）； Krel——保护装置可靠系数，取Krel=1.2； Kw——接线系数，取Kw=1；

Ki——电流互感器电流比，Ki=75/5=15；

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IL,max——线路末端最大短路电流，即三相金属性短路电流稳定性（A）； 取 IK,maxI1(K2)1.2010KA1200A,则Iqb(3)21.211200A96A， 755对于电力系统末端供配电电力变压器的速断保护，一般取额定电流的2-3倍。

则 Iqb1.21257.7A9.23A； 755速断保护动作电流Iqb整定值为10A； 动作时限t2为0s; 灵敏度校验公式：

SpIK,minIop12；

)2取 IK,maxI1((2K2)101.0381038A；

Iop1IOPKi1015A

Sp10386.92； 150Sp6.922（灵敏度合格）

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总 结

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参考文献

[5] 贺家李等, 电力系统继电保护原理, 北京：中国电力出版社，2004. [6] 朱献清, 物业供用电, 北京：机械工业出版社，2003 [7] 尹克宁, 变压器设计原理, 北京：中国电力出版社，2003 [8] 张连斌.变电所电气部分.北京：中国水利电力出版社，2002 [9] 陈化钢.实用供配电技术手册.北京：中国水利电力出版社，2002 [10] 周泽存.高电压技术.北京：中国电力出版社，2004 [11] 姚春球.电厂电气部分.北京：中国电力出版社，2004

[12] 李庆义.浅谈如何正确选择及使用电流互感器. 电气开关.2005.1：23-27 [13] 许志华.低压配电系统的接地保护.电气时代.2005.3：14-18

[14] 何仰赞等，电力系统分析，武汉：华中理科技学出版社，2002.3

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致谢

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附录Ⅰ

0.4kV侧主接线图

10kV侧电气主接线图 YJV22-3X70 29 TNY-3X

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变压器继电保护图

10KV+SM+KM11-2203FU11QS5FU

TBJ4FU22TBJ111022517QF101SA103HC58107DL8TBJ91312105HD1TA1110R2TA129121001415LD1613R2135KCO461SJKS03051LP5645121KA3KA2KTKMTA1KA07092PL011127868TA2KA4KA2KA121KT3KA017125KA4KA113R112SYMkkSA161319216131941DL70857 31

控母熔断器防跳回路合闸回路合闸指示跳闸指示电流速断限时过流限时速断限时过流事故跳闸