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10kV變電所一次部分及二次回路設計“免費論文}
10kV變電所一次部分及二次回路設計 
摘要
本文為10kV變電所一次部分設計及二次回路設計。包括變電所主接線(xiàn)方案的確定、短路電流計算、低壓配電屏、高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇、高低壓電氣設備的校驗、防雷與接地設計、二次回路方案及繼電保護的選擇。
1、 變電所主接線(xiàn)方案的選擇
電氣主接線(xiàn)是由電氣設備通過(guò)連接線(xiàn)，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò )，故又稱(chēng)為一次接線(xiàn)或電氣主系統。用規定的電氣設備圖形符號和文字符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設備或成套裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線(xiàn)接線(xiàn)圖，稱(chēng)為主接線(xiàn)電路圖。主接線(xiàn)代表了發(fā)電廠(chǎng)或變電站電氣部分的主體結構，是電力系統網(wǎng)絡(luò )結構的重要組成部分，直接影響運行的可靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動(dòng)裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。因此，主接線(xiàn)的正確合理設計，必須綜合處理各個(gè)方面的因素，經(jīng)過(guò)技術(shù)、經(jīng)濟論證比較后方可確定。
1.1 設計主接線(xiàn)的原則
采用分段單母線(xiàn)或雙母線(xiàn)的110～220kV配電裝置，當斷路點(diǎn)不允許停電檢修時(shí)，一般需設置旁路母線(xiàn)。對于屋內配電裝置或采用SF6全封閉電器的配電裝置，可不設旁母。35～6kV配電裝置中，一般不設旁路母線(xiàn)，因為重要用戶(hù)多系雙回路供電，且斷路器檢修時(shí)間短，平均每年約2～3天。如線(xiàn)路斷路器不允許停電檢修時(shí)，可設置其它旁路設施。6～10kV配電裝置，可不設旁路母線(xiàn)，對于出線(xiàn)回路數多或多數線(xiàn)路向用戶(hù)單獨供電，以及不允許停電的單母線(xiàn)，分段單母線(xiàn)的配電裝置，可設置旁路母線(xiàn)，采用雙母線(xiàn)6～10kV配電裝置多不設旁路母線(xiàn)。
對于變電站的電氣接線(xiàn)，當能滿(mǎn)足運行要求時(shí)，其高壓側應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線(xiàn)，如線(xiàn)路—變壓器組或橋形接線(xiàn)等。若能滿(mǎn)足繼電保護要求時(shí)，也可采用線(xiàn)路分支接線(xiàn)。
1.2 主接線(xiàn)方案選擇
根據具體的負荷及變壓器等相關(guān)設備的參數，確定該變電所高壓采用單母線(xiàn)、低壓采用單母線(xiàn)分段的主接線(xiàn)方式。
2、 短路電流的計算
要選擇和校驗電器，必須先對線(xiàn)路進(jìn)行短路計算。系統中最常見(jiàn)的故障就是短路。
(1) 短路對電力系統的危害
①短路時(shí)要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件損壞；
②短路時(shí)電壓要驟降，嚴重影響電氣設備的運行；
③短路可造成停電，而且越靠近電源，停電范圍越大，給國民經(jīng)濟造成的損失很大；
④嚴重的短路要影響電力系統的運行的穩定性，可使并列運行的發(fā)電機組失去同步，造成系統解列；
本次設計采用的是歐姆法進(jìn)行短路計算。
600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-5531.png" width="460" height="183" />
圖2.5 短路計算電路
(2) 短路計算結果見(jiàn)表2.1所示
表2.1 短路計算表
3、低壓配電屏的確定
3.1 低壓電器的選擇條件
(1) 低壓斷路器的選擇
①按工作環(huán)境選擇
根據使用地點(diǎn)的條件選擇，如戶(hù)內式、戶(hù)外式，若工作條件特殊，尚需選擇特殊型式(如隔爆型)。
②按額定電壓選擇
低壓斷路器的額定電壓，應等開(kāi)或大于所在電網(wǎng)的額定電壓。
③按額定電流選擇
低壓斷路器的額定電流，應等于或大于負載的長(cháng)時(shí)最大工作電流。
(2) 電壓互感器的選擇
一次額定電壓的選擇，電壓互感器一次額定電壓600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-21153.png" width="29" height="25" />應與接入電網(wǎng)的電壓U1相適應。
(3) 低壓隔離開(kāi)關(guān)的選擇
它的主要用途是隔離電源，保證電氣設備與線(xiàn)路在檢修時(shí)與電源有明顯的斷口。隔離開(kāi)關(guān)無(wú)滅弧裝置，和熔斷器配合使用。
隔離開(kāi)關(guān)按電網(wǎng)電壓，長(cháng)時(shí)最大工作電流及環(huán)境條件選擇，按短路電流校驗其動(dòng)、熱穩定性。
3. 2 低壓配電屏的選擇
本設計選擇固定式低壓配電屏PGL2型。
4、 高壓開(kāi)關(guān)柜的選擇
本次設計，變壓器容量為630kVA，電壓比10/0.4kV。選用手車(chē)式開(kāi)關(guān)柜KYN28—12(Z)。裝有ZN63-10型真空斷路器1個(gè)，可以通斷線(xiàn)路正常的負荷電流，也可以進(jìn)行短路保護。
高壓開(kāi)關(guān)柜上面的高壓母線(xiàn)，通常采用LMY型硬鋁母線(xiàn)，對于主變壓器容量在1250kVA，及以下的變電所，高壓母線(xiàn)一般采用LMY-40600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-22893.png" width="13" height="14" />4的規格。本變電所變壓器630kVA，因此可采用LMY-3(40600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-12115.png" width="13" height="14" />4)的高壓母線(xiàn)。
5 高、低壓電器的校驗
選擇好高壓開(kāi)關(guān)柜和柜內的高壓設備，可對選用的電器設備進(jìn)行校驗。
5.1 高壓開(kāi)關(guān)柜中高壓電器的校驗
ZN63-10/630型真空斷路器的校驗見(jiàn)表5.1所示。
表5.1 ZN63-10/630校驗表
5.2 低壓開(kāi)關(guān)柜中低壓電氣設備的校驗
(1) DW10型低壓斷路器的校驗見(jiàn)表5.2所示。
表5.2 DW10校驗表
6、 繼電保護的選擇
對于高壓側為6～10kV的變電所主變壓器來(lái)說(shuō)，通常裝設有帶時(shí)限的過(guò)電流保護；如過(guò)電流保護動(dòng)作時(shí)間大于0.5～0.7s時(shí)，還應裝設電流速斷保護。容量在800kV·A及以上的油浸式變壓器和400kV·A及以上的車(chē)間內油浸式變壓器，按規定應裝設瓦斯保護(又稱(chēng)氣體繼電保護)。容量在400kV·A及以上的變壓器，當數臺并列運行或單臺運行并作為其它負荷的備用電源時(shí)，應根據可能過(guò)負荷的情況裝設過(guò)負荷保護。過(guò)負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時(shí)(通稱(chēng)“輕瓦斯”)，動(dòng)作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時(shí)(通稱(chēng)“重瓦斯”)，一般均動(dòng)作于跳閘。
在本設計中，根據要求裝設過(guò)電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護。對于由外部相間短路引起的過(guò)電流，保護應裝于下列各側：
(1) 對于雙線(xiàn)圈變壓器，裝于主電源側。
(2) 除主電源側外，其他各側保護只要求作為相鄰元件的后備保護，而不要求作為變壓器內部故障的后備保護。
(3) 保護裝置對各側母線(xiàn)的各類(lèi)短路應具有足夠的靈敏性。相鄰線(xiàn)路由變壓器作遠后備時(shí)，一般要求對線(xiàn)路不對稱(chēng)短路具有足夠的靈敏性。相鄰線(xiàn)路大量瓦斯時(shí)，一般動(dòng)作于斷開(kāi)的各側斷路器。
7、 防雷與接地的設計
7.1 防雷設計
避雷器的接地端應與變壓器低壓側中性點(diǎn)及金屬外殼等連接在一起。在每路進(jìn)線(xiàn)終端和每段母線(xiàn)上，均裝有閥式避雷器。如果進(jìn)線(xiàn)是具有一段引入電纜的架空線(xiàn)路，則在架空線(xiàn)路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭外殼相聯(lián)后接地。
7.3 接地設計
凡是與架空線(xiàn)路相連的進(jìn)出線(xiàn)，在入戶(hù)處的電線(xiàn)桿進(jìn)行接地，可以達到重復接地的目的，每個(gè)電纜頭均要接地。
按規定10kV配電裝置的構架，變壓器的380V側中性線(xiàn)及外殼，以及380V電氣設備的金屬外殼等都要接地，其接地電阻要求600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4126.png" width="62" height="24" />。
6根直徑50mm的鋼管作接地體，用40mm600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-17876.png" width="13" height="14" />4mm的扁鋼連接在距變電所墻腳2m，打入一排600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-25586.png" width="28" height="22" />50mm，長(cháng)2.5m的鋼管接地體。每隔5m打入一根，管間用40mm600)makesmallpic(this,600,1800);' src="file:///C:/DOCUME~1/ADMINI~1/LOCALS~1/Temp/ksohtml/wps_clip_image-4683.png" width="13" height="14" />4mm的扁鋼連接。接地裝置所用材料見(jiàn)表7.1所示。
表7.1 接地裝置材料表
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