【導讀】本次畢業(yè)設計是60KV二次降壓變電所電氣工程（部分）初步設計。了摘要、畢業(yè)設計書之外，還詳細的說明了各種設備選擇的最基本的要求和原則依據。及主接線的比較選擇，并制定了適合本所要求的主接線。本論文詳細的介紹了短路電流計算的目的、一般規(guī)定、元件參數(shù)的計算、網絡變。換、以及各短路點的計算等知識。的選擇原則和要求，并對這些設備進行校驗和產品相關介紹。在被此設計中，我們對主變壓器和10KV母線進行了繼電保護設計。次設計對本廠采用普通中型布置。變電所的防雷保護則主要針對避雷針和避雷器的設

　　

【正文】 二次負荷（ VA） 連接組標號 初級繞組 次級繞組 輔助繞組 1 級 3 級 YN,yn0 輔助繞組接成開口三角形 JSJB10 10 JSJB10 型號含義：三相，油浸絕緣，有補償線圈電壓互感器，額定電壓為 10kV。 10kV側開關柜的選擇 由于本次設計的變電所低壓 側為 10kV，主要電氣設備設在室內，故選用開關柜。 高壓開關柜適用于發(fā)電廠、變電所和工礦企業(yè)變、配電站。是受電、配電和大型高壓交流電動機的起動保護的只要設備。高壓開關柜有固定式、手動式及活動式三種。活動式是前兩種的過渡形式，手動式開關柜中的短路器及其他元件設備可拉出柜外檢修，推入備用可繼續(xù)使用供電。具有安全、方便、縮短停電時間的優(yōu)點。 根據計算書中的計算， 10kV 選用 ZN28—10 型真空斷路器，選用的開關柜應滿足斷路器的要求，經過效驗比較選用 KYN3—10 間隔型移開式交流金屬封閉式開關柜。 KYN3—10 間 隔型移開式交流金屬封閉式開關柜（簡稱手車柜），手車柜適用于各大、中型變電所 3～ 10kV配電系統(tǒng)中，作為接受和分配電能并對電路實行控制保護和監(jiān)測之用。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 28 導線的選擇 本次設計的二次變電所，一次側確定的主接線為橋型接線，是無匯流母線的接線形式。所以一次側不需要選擇母線。二次側的主接線確定為單母分段，是匯流母線的接線形式，但是由于二次側即（ 10kV）側，為屋內配電，所以，選用的母線應該是硬導體 —鋁條母線是最佳選擇。 （ 1） 按導體型式選擇 一般采用鋁材，只有當持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的場所，或者腐蝕嚴 重的場所，才選用銅材。 （ 2） 按最大持續(xù)工作電流選擇，導體截面應滿足 ： maxIIal? （ ） 式中 alI ——導體的長期允許載流量 A （ 3） 熱穩(wěn)定校驗應滿足條件 ? ?2m ax mmCQS k? （ ） 式中 C——母線的熱穩(wěn)定系數(shù)，可由相應表查出； kQ ——電流的熱效應， 2kAs? ； minS ——熱穩(wěn)定的最小截面， 2mm 。 （ 4） 動穩(wěn)定校驗應滿足條件 當母線平放時計算 ,b a bm h h b?? ? 的值，通過查表可得母線的形狀系數(shù) xK ，則三相母線在短路沖擊電流的作用下，中間相所受的最大電動力為 271 .7 3 1 0sh x LF i K a ??? （ ） 式中 ish——三相短路充擊電流， A； L——兩支持絕緣子之間的一段母線長度，稱為跨距， m； a——相鄰兩相導線的中心距， m； Kx ——母線的形狀系數(shù)。 在單位長度電動力作用下，母線所受的最大彎矩為 8FlM? （ ） 因為為水平布置，所以，母線對垂直于作用力方向 軸的截面系數(shù)為 26bhW? 。 湘西二次 變電所設計 – 29– 母線受到的最大相間距為 ph MW? ? （ ） 動穩(wěn)定合格條件 ph al??? （ ） 式中 al? ——母線材料的允許應力； ph? ——母線材料所受的最大應力。 （ 5） 導線共振校驗 為了避免導體產生危險的共振，對于重要的導體，應使其固有頻率避開產生共振的頻率范圍。根據《電力工程電氣設計手冊》 P342 頁中規(guī)定 “對于單條母線和母線和母線組中的各單第母線其共振頻率范圍為 35～ 135HZ；對于多條母線組及引下線的單條母線其共振頻率范圍為 35～ 155HZ；槽形和管形母線其共振頻率范圍為 30～ 160HZ。 ”若固有頻率在上述范圍之外，可取 β=1。若在上述范圍之內，在計算 phf 時，應考慮動態(tài)應力系數(shù) β。 β 可由《供用電工程》 P276 頁，圖 913 查得。其中母線固有頻率 f1 可根據《供用電工程》 P276 頁，公式 951 求出，即： mEILNf Xf2? （ ） 式中 f——母線固有頻率， HZ； fN ——頻率系數(shù)； E——導體材料的彈性模量， Pa； L——跨距， m； xI ——導體斷面二次矩， m4； M——導體 單位長度的質量， kg/m。 （ 6） 電暈電壓校驗 電暈放電會造成電暈損耗、無線電干擾、噪聲和金屬腐蝕等許多危害。一般來說，110kv 及以上的母線應進行電暈電壓校驗。 經計算和效驗二次側選用 63 矩形鋁母線，具體參數(shù)見表 所示 : 表 矩形鋁母線主要參數(shù) 安裝地點 額定電壓 母線型號 截面面積 載流量 低壓側 10 63 矩形鋁母 63 995 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 30 避雷器的選擇 普通閥型避雷器有 FS 型和 FZ型兩種， FS 型主要使用于配電系統(tǒng)， FZ型使用于發(fā)電廠和變電所。 FZ 型避雷器均由結構和 性能標準化的單件組成，其單件的額定電壓分別為 1 20kV和 30kV。避雷器的主要技術參數(shù)如下： （ 1） 額定電壓。避雷器的額定電壓必須與安裝避雷器的電力系統(tǒng)的電壓等級相同。 （ 2） 滅弧電壓。滅弧電壓是保證避雷器能夠在工頻續(xù)流第一次經過零值時，根據滅弧條件所允許加至避雷器的最高工頻電壓。對 35kV及以下的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統(tǒng)最大工作線電壓的 100%～ 110%；對 110kV 及以上中性點接地系統(tǒng)的避雷器，其滅弧電壓規(guī)定為系統(tǒng)最大工作線電壓的 80%。 （ 3） 工頻放電電壓。對工頻放電電壓要規(guī)定其上、下限。工頻放電 電壓太高則意味著沖擊放電電壓也高，將使其保護特性變壞；工頻放電電壓太低，意味著滅弧電壓太低，將會造成不能可靠地切斷工頻續(xù)流。 （ 4） 沖擊放電電壓。沖擊放電電壓是指預放電電壓時間為 ～ 20? s 的沖擊放電電壓，與 5kA（對 330kV為 10ka）下的殘壓基本相同。 （ 5） 殘壓。在防雷計算中以 5kA 下的殘壓作為避雷器的最大殘壓 （ 6） 保護比。保護比等于殘壓與滅弧電壓之比。保護比越小說明殘壓越低或滅弧電壓越高，其保護特性越好。 FZ和 FCD 系列避雷器的保護比約在 ～ 范圍內， FCZ系 列避雷器的保護比則為 ～ 。 （ 7） 直流電壓下的電導電流。運行中的避雷器，通常用測量直流電壓下的電導電流的方法來判斷間隙分路電阻的性能。若電導電流太大，則意味著避雷器受潮；電導電流太大的避雷器投入運行，可能會造成炸毀事故，所以要求其電導電流必須在規(guī)定的范圍內。 60kV和 10kV側避雷器選擇結果如表 表 避雷器技術數(shù)據表 型號 額定電壓有效值（ kV） 滅弧電壓有效值（ kV） 工頻放電電壓有效值（ kV） 沖擊放電電壓峰值（ ）不大于（ kV） 8/20μ雷電沖 擊波殘壓峰值不大于（ kV） 泄漏或電導電流 （ μA） 不小于 不大于 5KA 10KA FZ—60 60 140 173 220 227 250 400～ 600 FZ—10 10 26 31 50 47 50 10 湘西二次 變電所設計 – 31– 8 繼電保護及自動裝置的規(guī)劃設計 電力系統(tǒng)繼電保護的作用 （ 1） 有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中快速、自動地切除，使其破壞程度降低到最小，并保證最大限度地迅速恢復無故障設備的正常運行。 （ 2） 反映電氣元件的異常運行情況，根據運行維護的具體條件和設備的承受能 力，發(fā)出警告信號，減負荷和延時跳閘。 （ 3） 依據實際情況，盡快自動恢復停電部分的供電。 10kV線路保護 對于 10kV 架空線出線的繼電保護，主保護采用瞬時電流速斷保護，后備保護采用定時限過電流保護。為反應單相接地故障，采用零序電流保護，以區(qū)分出故障線路與非故障線路，構成選擇性保護。 本所共有 12 條出線，現(xiàn)以沙輪廠的為例進行線路保護。 瞬時電流速短保護 動作電流的整定 瞬時電流速斷保護 1 的動作電流應按線路末端三相短路時最大短路電流整定，即： maxop rel kI K I???? （ ） 式中 opI? ——保護裝置瞬時電流速斷保護的動作電流； relK? ——可靠系數(shù)，一般取 —； maxkI? ——被保護線路末端三相短路時最大短路電流。 保護范圍校驗： m in m a x1132s sopElXXI ????? ? ????? （ ） 式中 sE ——系統(tǒng)等效電源相電動勢，取 ； 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 32 maxsX? ——系統(tǒng)最小運行方式下最大等值電抗， ? ； 1X ——輸電線路單位公里正序電抗， /km? 。 定時限過電流保護 動作電流的整定： maxrelop LrelKIIK???????? （ ） 式中 relK??? ——可靠系數(shù)，取 ； ssK ——自啟動系數(shù)，取 ； reK ——返回系數(shù)，一般取 ； maxLI? ——被保護線路最大的負荷電流。 靈敏度校驗： minksenopIK I????? （ ） 式中 minkI? ——系統(tǒng)最小運行方式下被保護線路末端兩三相短路時短路電流。 湘西二次 變電所設計 – 33– 9防雷保護 雷擊會使電力系統(tǒng)產生過電壓，破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和電氣設備，為此變電所必須進行直擊雷過電壓保護。直擊雷過電壓保護可采用避雷針保護，避雷電流引入大地，從而保護了設備免受雷擊。在變電所中，屋外配電裝置，以及有金屬的屋頂或鋼筋混凝土結構建筑物均應加避雷針，作為防直擊雷 保護裝置。 獨立避雷針 宜設獨立的接地裝置。在非高土壤電阻率地區(qū)，其工頻接地電阻不宜超過 10Ω。當有困難時，該接地裝置可與主接地網連接，使兩者的接地電阻都得到降低。但為了防止經過接地網反擊 35KV及以下設備與主接地網的地下連接點，沿接地體的長度不得小于 15m。 由變電所的平面圖可知： 變電所長： a=， 變電所寬： b=。 為了避免反擊 ,避雷針應距變電所 5m。 相鄰避雷針的間距為： ma ???? ， mba ?? 。 則對角避雷針間距為： maaD 222221 ????? 。 由于變電所最高設備為構架，高度為 mhx 9? 。 水平面上相鄰避雷針間保護外圍寬度 xb ≥0 時，即全面積受到保護，則避雷針選擇高度合理，即 PDha 8? （取 1?p ） （ 91） 則避雷針的實際高度為： xa hhh ?? （ 92） 保護半徑計算 在 60KV側 9 米高度上的保護半徑的計算： 因為 29 hmhx ?? （ 93） 所以 phhr xx )( ?? （ 94） 當 hhx 21?時， ? ? phphhr axx ??? （ 95） 式中 xr 避雷針在 xh 水平面上的保護半徑（ m）； h避雷針高度（ m） ； xh 被保護物的高度（ m）； ah 避雷針保護的有效高度（ m）； p 避雷針高度影響系數(shù)，當 mh 30? 時， 1?p 。 沈陽工程學院畢業(yè)設計 – – 34 當 mhm 30120 ?? 時，hp ?；若 mh 120? ，暫按 mh 120? 計算。 當 hhx 21?時， phhr xx )( ??