渝鸿机械厂66KV总降压变电所设计说明

. . . 目录摘 要I1 绪 论11.1总降压变电所的设计的意义11.2变电站的国外研究现状分析12 负荷计算和无功功率补偿32.1负荷计算32.1.1负荷计算概述32.1.2全厂的计算负荷32.2无功功率的补偿33 变电所主变压器台数和容量、类型的选择73.1总降压变电所主变压器台数的选择73.2总降压变电所主变压器容量的选择73.3总降压变电所主变压器的形式的选择73.3.1变压器绕组的连接方式73.3.2冷却方式的选择83.3.3调压方式的选择83.3.4小结84变电所主接线方案的设计94.1变电所主接线方案的设计原则94.2变电所主接线方案的设计的要求94.3变电所主接线方案的选择104.4电气主接线图125短路电流的计算135.1短路电流计算容与目的135.2短路电流计算条件135.3短路电流计算过程135.3.1 求各元件的电抗值136 总降压变电所一次设备的选择与校验186.1一次设备选择与校验的条件186.2 66kv侧母线的选择186.3 66KV侧断路器的选择196.4 66KV侧隔离开关的选择206.5 66KV侧电流互感器的的选择206.6 66KV侧电压互感器的的选择216.7 10kv侧母线的选择216.8 10kv侧分段断路器的选择226.9 10kv侧电流互感器的选择236.10 10kv侧电压互感器的选择236.11 10kv侧高压开关柜的选择236.12 主要电气设备的表247 变电所进出线的选择与校验257.1进出线的选择与校验条件257.2 66KV电源进线的选择与校验257.3 10KV电源出线线的选择与校验277.4 10KV馈线的选择与校验277.4.1 一号车间馈线的选择与校验277.4.2 其余车间馈线的选择与校验278 变电所的二次回路的设计与继电保护的整定298.1变电所的二次回路298.1.1操作电源298.1.2高压断路器的控制、信号回路298.1.3电测量仪表和绝缘监视装置298.1.4变电所的电能计量回路308.2继电保护的整定308.3电力变压器的继电保护308.3.1电力变压器的定时限过电流保护308.3.1电力变压器的纵联差动保护318.4电力线路的继电保护318.4.1电力线路的定时限过电流保护328.4.2电力线路的电流速断保护339变电所防雷接地保护与接地装置的设计349.1变电所和线路的防雷保护349.1.1防雷设备349.1.2电力线路的防雷措施349.1.3总降压变电所的防雷措施349.2接地装置的设计349.3避雷针的选择3510结论37致 38附录4040 / 44摘 要众所周知，变电站是供配电系统的一个重要的组成部分，它从发电厂取得电能，然后通过变换电压，接受和分配电能，将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所，它是电能传输与控制的桥梁。变电站主要由馈电线和母线，隔离开关，断路器，电力变压器，电压互感器TV（PT）、电流互感器TA(CT），避雷针等组成。66KV变电站属于高压网络，总降压变电所所涉与的知识点很多，其主要思路是先计算负荷，从而进行变压器的选择，进而确定变电站的主接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络与导线，进行短路电流计算，选择变电站高低压电气设备。总降压变电所的设计容包括：变电所负荷的计算与无功功率的补偿；变电所主变压器台数、容量、型式的确定；变电所主接线方案的选择；进出线的选择；短路电流的计算；开关设备的选择；二次回路方案的确定与继电保护的选择与整定；防雷保护与接地装置的设计；关键词： 总降压 负荷分析 输电系统 配电系统 防雷保护AbstractAs we all know, the substation for distribution system is an important part of it derives electrical energy from the power plant, and then by changing the voltage, receiving and distributing power, energy safe, reliable, economical transportation to each transfer of electrical equipment set places, it is the electric power transmission and control of the bridge. Substation feeders and bus, isolating switches, circuit breakers, power transformers, voltage transformers TV (PT), current transformer TA (CT), lightning rod. 66KV substation belonging to the high-voltage network, the total step-down substation involved a lot of knowledge, the main idea is to first calculate the load, and thus the choice of transformer, and to determine the main substation wiring, short-circuit current calculation, and select the Transmission and Distribution network and wire, short circuit current calculation, select the substation high and low voltage electrical equipment. Step-down substation design elements include: the calculation of the substation load and reactive power compensation; substation number of main transformer capacity, to determine the type; substation Main Wiring choice; inlet and outlet of choice ; short-circuit current calculation; the switch equipment selection; selection and tuning of the secondary circuit to determine the program and relay; design of lightning protection and grounding devices;Keywords: Designthe power substation；Load calculation；Short-circuit current calculation ；Relay protection setting；Lightning protection and grounding1 绪 论1.1总降压变电所的设计的意义众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力，电能的输送和分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化，而且电力在现代社会各行各业都是不可或缺的，如果没有电力的支持和保障，社会将瘫痪，生产和生活都无常进行。因此，在工业中，设计一个好的变电站可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，有利于实现生产过程自动化。除此之外，对于一些对供电可靠性要求性很高的工厂或单位，如果停电，将会对对重大设备损坏，甚至可能发生重大的人生事故，给国家和人民带来经济或生态环境的重大损失。因此设计一个安全、可靠、优质、经济的变电站将是具有重大意义的。1.2变电站的国外研究现状分析伴随着经济的快速发展，各国对电力资源的需求也越来越大了。在外国，为减少电能在电网中的损耗，一些发达国家已经形成了合理又严谨的变电站设计原理。一些国家已经完全掌握了变电站无功控制理论和基于模糊控制理论的变电站电压无功综合控制原理等。发达国家根据最新的变电站设计理论很好的改善和优化了变电站的结构，不仅如此，还降低了变电站的功率损耗，使变电站的运行更加安全、经济和高效。除此之外，使变电站的监测设备和一次设备完全融合了，这就是现在最新的智能一次设备，每个对象都含有保护监测、监控、计费、操作、闭锁等一系列功能与信息库。而且户外插接式智能型组合电器已经开始运用于各个一次设备。 在我国随着经济和科技的发展，电气制造行业设备质量的提高和供电可靠性的提高，使变电站接线日趋简化。大量高性能的新型一次设备的出现，使变电站设计的电气设备性能不断的提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关以与机电一体化小型设备的发展。虽然国的变电站设计取得很大的进步，但是还和外国的变电站设计有一定的差距，比如变电站的数字化水平还比较低，企业对电力能源的需求持续增长，需要建立更多的变电站来提高电力系统供电的可靠性和稳定性。但是变电站的选址又存在着一些问题，如何选择一个变电站地址是最经济又环保，是一个相当困难的问题。 我国电力系统的变电站大致可以分为四类：升、降压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。由于我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计需要更高的要求，所以我们需要更好更完善的丰富我们的知识来满足电力行业的发展。我国正快速的建设电网重点工程，进一步加强企业经营管理，加强科技创新和管理创新的力度。电力布局由注重就地平衡向全国优化统筹的转变，电力结构由以往过度依赖不可再生能源向风能、核能的发展，充分发挥国家电网市场化、能源清洁化、低碳环保的建设模式。目前国外110kv以上的变电站以与60kv的变电站都不同程度的拥有了远程控制和智能控制系统。未来变电站的发展趋势是向计算机化、网络化、智能化以与保护、控制、测量、信息通讯一体化的方向发展。变电所自动化系统不仅能满足以上配电自动化的要求，而且集微机监控，数据采集，微机保体，将调度自动化、继电保护、变电管理和通讯等综合为一体的模式发展。电力工业是国民经济的一项基础产业，电力工业的发展水平已经成为反映国家经济发达程度的重要标志。目前我国的电力工业已开始进入“大机组”“大电网”“超高压”“高自动化”的发展阶段。调度自动化，光纤通讯、计算机控制高新科技技术已在我国电力系统得到了广泛的应用。截止2010年，全国装机容量已达到516GW，年发电总量，均居世界第二位，成为一个电力大国。不过与发达国家相比仍存在相当大的差距，我国电力工业的分布和发展还是很不平衡，科技水平和管理水平都有待提高。我国电力工业发展的方针是一面是优化水电，积极开发火电，稳步发展核电。因地制宜地利用可再生能源，搞好水电的“西电东输”，火电的“北电南送”建设。另一方面要深化电力体制的改革，发展可持续的电能。我相信在不久的将来，我国的电力工业将有飞跃的进步，我国也必将成为世界电力强国。2 负荷计算和无功功率补偿2.1负荷计算2.1.1负荷计算概述 要使供电系统能够安全可靠地运行，所选的各个电力元件必须要满足负荷电流的要求。计算负荷指通过负荷的统计计算求出的、用来按发热条件选择供电系统中各元件的负荷值。根据计算负荷选择的电气设备和导线电缆，如果以计算负荷连续运行，其发热温度不会超过允许值。计算负荷是供电设计计算的最基本的基础，而且计算负荷确正确与否，会直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理所以，计算负荷的正确性是非常重要。但是，负荷情况复杂，影响计算负荷的因素很多，虽然各类负荷的变化有一定的规律可循，但仍难准确确定计算负荷的大小。实际上，负荷也不是一成不变的，它与设备的性能、生产的组织、生产者的技能与能源的状况等多种因素有关。因此负荷计算只能力求接近实际。目前普遍采用确定用电设备计算负荷的方法有需要系数法和二项式法两种方法。由于需要系数法最简便，现在国际上都普遍采用这种方法来确定计算负荷由于二项式法计算比较复杂，因此，国际上很少采用这种方法来计算负荷。但是，在确定台数较少而且容量差别较大的分支干线的计算负荷时，二项式法就更具有优势性，而且计算也更较简便。2.1.2全厂的计算负荷1） 变电所有功总负荷: =1430+1000+780+420+580+2200+2570+300=9280(kw) 2)变电所无功总负荷: =1459+1170+1037491+592+1936+3007+264=9956（kvar） 3) 总的视在计算负荷为 =13610（KVA）2.2无功功率的补偿无功功率补偿的作用是提高电网的功率因数，以此来降低变压器与输送线路的损耗，从而提高供电的效率。工厂中由于有大量的异步电动机、电焊机、电弧炉与气体放电灯等感性负荷，还有感性的电力变压器，从而使功率因数降低。如在充分发挥设备潜力、改善设备运行性能、提高其自然功率因数的情况下，尚达不到规定的工厂功率因数要求时，则需考虑增设无功功率补偿装置。如果工厂供电系统中设备的功率因数过低，就会带来一系列的影响：(1) 当供电系统传输的有功功率不变，设备的功率因数低的情况下，无功功率就会增加，输电线路上的有功功率和无功功率的损耗就会相应增加。(2) 功率因数过低还将使线路电压损耗增大，电压偏差也将变大，可能会导致系统中的其他用电设备无常运行。(3) 功率因数过低会使输电线路和变压器的电压将增大，将使冲击性无功功率负载产生剧烈的电压波动，会导致系统的供电质量严重下降。(4) 功率因数过低，会导致电流增大，因此，需要大容量的设备而且导线容量也会增加，会增加设备的投资，导致电网不经济。 1) 补偿前10KV负荷平均功率因数 由于， 则（kw）（kvar） 2)低压侧的计算负荷 由于有功负荷率取=0.75；无功负荷率取=0.8 则（kw）（kvar） 3）补偿前的功率因数在变压器的10kV侧进行无功功率补偿时，其补偿后的功率因素应稍大于0.9，现设，则需要补偿的无功容量：根据计算取补偿容量为5100（kvar）则选补偿电容器为BFF10.5-100-1型，需并联电容器的个数为：而实际补偿值为：校验功率因素是否符合要求： 则预选容量为10000（KVA）的主变压器。计算补偿后高压侧平均功率因数与变压器功率损耗补偿后的容量为：根据表3-1可知：P0=13.2（kva），I%=1.1，Pk=50.4（kva），U%=9变压器的有功损耗：变压器的无功损耗：补偿后的高压侧的计算负荷：补偿后的高压侧的实际功率因数为：因为0.920.9，所以满足要求。无功补偿前后的计算负荷如表2-2所示。 表2-2项目计算负荷10kV侧补偿前负荷0.66657775269994.88577.0710kV侧无功补偿容量-510010kV侧补偿后容量0.95657724267010.16404.74主变压器功率损耗39.42452.4总降压变电所66kV侧负荷总计0.926616.422878.57215.4563.123 变电所主变压器台数和容量、类型的选择3.1总降压变电所主变压器台数的选择变压器的台数的选择，是为了保证供电系统的安全可靠。目前一般的选择原则是：集中负荷较大时、季节性负荷变化较大、有两个一级负荷时，一般都装设两台变压器，以便能提高供电的安全可靠性；一、二级用户，一般也都两台变压器，以防止一台主变器出现故障或检修时，变电所不能正常的供电。 总降压变电所主变压器的台数是根据负荷特点和经济运行要求来进行确定的。由于在本工厂中，由于季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式，并且集中负荷较大，而且两个一级负荷，其余多数是二级负荷，因此在选择主变压器台数时选择为两台。因为两台主变压器可以互为备用，如果一台变压器出现故障或检修时，另外一台主变压器安全可以承担全部负荷的75%，以此来，能够保证变电所正常可靠地供电。3.2总降压变电所主变压器容量的选择变压器容量的选择是根据计算负荷的视在负荷来选择的。主变压器容量的选择一般有一下原则： （1）确定一台变压器的容量时，应该先确定变压器的负荷率，变压器的效率在最高点时，负荷率为6367之间，对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般在85左右。选择变压器容量时，应该适当提高变压器的负荷率以减少变压器的台数或容量，以节约成本，保证其经济性。 （2）当安装两台与以上主变压器时，如果一台主变停运时，每台主变的容量应满足其余的容量，至少能够保证一级负荷或者为变电所全部负荷的75。装设两台主变压器能够保证供电的安全可靠性。但是，设备投资将增大，不经济。 （3）通常变电所会按变电所建成后510年的规划负荷来进行选择，而且要考虑到远期1020年负荷变化的情况。在本变电所中，如果一台主变压器停运时，另外一台变压器必须保证变电所全部负荷的70%，因此，该变电所的主变压器的容量为：则单台变压器的容量为10000（KVA）3.3总降压变电所主变压器的形式的选择3.3.1变压器绕组的连接方式变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，并列变压器的阻抗电压必须相等，并列变压器的联接组别必须一样，电力变压器才能并列运行。三相绕组连接方法常见的有星形和三角形两种方式。一般，我国110KV以上电压，变压器绕组都采用星形连接方式，35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形连接，即66KV应该采用星形连接，且中性点经消弧线圈接地。 变压器绕组连接方式通常有三角形和星形，我国66KV采用Y连接，35KV以下电压的变电站三相三绕组变压器一般采用Y/d11、Y/Y0、YN、yn0等。因此，本变电所的主变压器的连接组别为Yd11型。3.3.2冷却方式的选择电力变压器按绕组绝缘与冷却方式一般有油浸式、干式和SF6等变压器，其中油浸式变压器通常采用油浸自冷式、油浸风冷却式、油浸水冷却式和强迫油循环的冷却方式进行冷却。工厂变电所通常都采用油浸自冷式变压器。因此，本次变电所的主变压器采用油浸自冷式。3.3.3调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。变压器的调压方式有两大类：有载调压和无载调压。工厂变电所一般都采用无载调压变压器，但是，110KV与以上的变压器至少有一级采用采用有载调压方式。除此之外，如果用电负荷对电压水平要求高的变电所，电力变压器也应该采用有载调压的方式。因此，此次设计选用的主变调压方式采用有载调压。3.3.4小结综上所述，此次总降压变电所的变压器的选择可选SF9-10000/66/10型变压器，联结组别是YN/d11,型号为：三相双绕组有载调压降压变压器。表3.1 SF9-10000/66/10型主变参数序 号额定电压（KV）额定容量（KVA）损耗（kva）阻抗电压UK%空载 电 流I%高 压低 压空 载负 载SF9-10000/66/106681.25%10.51000013.250.491.14变电所主接线方案的设计4.1变电所主接线方案的设计原则电气主接线设计的基本原则是以设计任务书为依据，以国际经济建设的方针和技术规定与准则为基础，结合工程实际的情况，要保证供电可靠、安全、灵活的基础下，在考虑维护方便，设备投资少等经济性。必须要坚持可靠、适用、经济和美观的设计原则。除此之外，在66kV变电所主接线设计应根据负荷容量大小、负荷性质、电源条件、变压器容量与台数、设备特点以与进出线回路数等综合分析来确定。4.2变电所主接线方案的设计的要求电气主接线应满足安全性、可靠性、灵活性和经济性四项基本要求，其具体要求如下：1） 安全性的具体要求： （1）在高压断路器的电源侧与可能反馈电源的另一侧，必须装设高压隔离开关或隔离触头。 （2）配电所高压母线上与架空线末端，必须装设避雷器。装于母线上的避雷器应与电压互感器共用一组隔离开关，线路上的避雷器前不必再装隔离开关。 （3）采用架空或电缆线路进户时，应在变电所的室靠近进线点处，装设便于操作维护的电源隔离装置。 （4）当两路电源之间不允许并列运行时，应有联锁装置。 （5）建筑物变电所应采用无油化电气设备。2）可靠性的具体要求： （1）变电所的高压与低压母线宜采用单母线或单母线分段接线。当两路电源同时供电并且互为备用时，应该采用断路器的单母线分段的接线。当两路电源只有一个电源备用，一个电源备用时，应该采用单母线不分段接线。 （2）变电所的进线、母线分段、引出线开关应该采用断路器。 （3）变电所低压总开关与母线联络开关应该采用断路器或熔断器-开关组合电器。 （4）高压电容器装置的回路，应该采用不重击穿的的断路器。3）灵活性的具体要求： （1）两配电所之间的联络线，应该在供电侧的变配电所装设断路器，另一侧装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性一样时，应该在两侧均装设断路器。（2）当有继电保护或自动切换电源要求时，变压器低压侧总开关或母线分段开关均采用断路器。4）经济性的具体要求：（1）当变电所的电力系统能满足运行条件时，66kv变电所高压侧应该采用断路器较少或不用断路器接线。（2）从66kv总降压变电所或10kv配电所以放射式向分配电所供电时，应该在分配电所的电源进线开关应该采用隔离开关或隔离触头。（3）变配电所的进线、引出线在满足继电保护和操作要求时，应该采用跌开式熔断器或隔离开关加高压限流熔断器的接线方式。（4）在满足系统的运行条件下，主接线应该力求简单，以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备的投资。4.3变电所主接线方案的选择 此次的变电站为66KV总降压变电站，降压后只有10KV一个电压等级，但该10KV侧出线有三个I级负荷，按I级负荷的供电要求比较高，所以必须要严格保证I级负荷的供电可靠性。根据原始材料的系统图，66KV侧是双回路与系统相连接的，而且10KV侧出线有三个I级负荷，I级负荷需要两个独立的电源供电，除此之外，因为是装设了两台主变压器。因此可以考虑单母线接线和单母线分段接线。1） 单母线接线优点：其接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩展和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修时，均需要整个配电装置停电。适用围：只有一台发电机或一台主变的，且容量小、出线回路数不多的变电所。2）单母线分段接线优点：其接线简单清晰、设备较少、操作方便和可以用成套配电装置。而且对一级可以从不同段引出两个回路，用两个电源供电，并且当一段单母线发生故障，可以保证正常母线不间断供电，不致使重要负荷断电。缺点：当一段母线或母线隔离开关发生永久性故障或检修时，则连接在该母线上的回路在检修期间停电，当出线为双回路时，常使架空线出现交叉跨越，在维修时，就不方便了。而且在扩建时，需要向两个方向扩建，增大了投资。适用围：具有两回电源线路和两台变压器的变电所，6-10KV配电装置出线回路数为6回与以上 35-60KV配电装置出线回路数为4-8回。图4.1单母线接线方式 图4.2分段单母线接线方式综合以上的比较分析，由于需要满足供电的可靠性、经济性、灵活性、经济性的要求，与变电所实际的情况和负荷分配的情况，因此，本次设计的变电所66KV和10KV母线均采用单母线分段的接线方式。4.4电气主接线图.5短路电流的计算5.1短路电流计算容与目的由于发生短路故障后，将会产生很大的电动力和很高的温度，不仅使故障设备损坏，而且可能会导致短路中其他元件破坏，甚至可能会引发火灾。因次，我们应该采取措施来预防短路电流。另外，还需要正确选择电气设备载流导体和继电保护装置，来防止故障的扩大，只有这样才能有效的保证电力系统的安全运行。 （1）校验高压电气设备、母线、绝缘子的热稳定性和校验断路器的额定关合电流。 （2）选择和整定继电保护装置，使之能正确地切除短路故障。 （3）对高压有效接地系统，用于验算接地装置的接触电压和跨步电压。 （4）选择电气设备和导线以与确定中性点接地方式。5.2短路电流计算条件 （1）通常用户的高压电源都来自地区的电力网，供电电源容量远大于负荷容量。因此，短路时就可以认为电源母线的电压维持不变，也不用考虑短路电流交流分量的衰减，即将该系统看做是无限大容量电源供电系统或按远离发电机端短路计算。 （2）用户高压供配电网络为单端电源。短路前三相系统是正常运行情况下的接线方式。 （3）在短路持续时间，短路相数不变，三相短路保持三相短路，不计短路电弧电阻。 （4）计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流需要考虑元件的电阻,而其它元件的电阻都可忽略不计。 （5）所有电源的电动势相位角都一样，输电线路的电容也都忽略不计。5.3短路电流计算过程正常接线方式时，短路计算点是指通过电气设备的短路电流为最大的地方。通过分析比较所选取的各短路点的短路电流，只有高低压侧母线上短路时短路电流最大。因此，选择在66KV母线上和10KV母线上为两个短路计算点，即能满足其它各点短路时的短路要求。电力系统短路电流的计算通常有三种方法：标么值法、短路容量法和欧姆法，在高压系统中，一般采用标么值法。电抗标幺值无需进行电压换算，它与短路计算点的电压无关。因此，此次设计采用标幺值法计算短路电流。5.3.1 求各元件的电抗值 取基准容量 基准电压值 画等值电路如图5.1 图5.1等值电路图（1） 发电机的电抗：（2）系统电抗：（3） 变压器电抗： （4）线路阻抗： 1)当点发生三相短路时，即66kv侧发生短路时等效等值阻抗图： 图5.2等效等值阻抗图 则 2)当点发生三相短路时，即66kv侧发生短路时等效等值阻抗图：X19图5.3等效等值阻抗图 当k1点发生短路时，发电机至k1的计算电抗：当k2点发生短路时，发电机至k2的计算电抗： 3）求次暂态电流和稳态的标幺值当k1点发生三相短路时，周期分量的标幺值：根据汽轮发电机的运算曲线可知：t=0s t=1s t=2s t=4s 当k2点发生三相短路时，周期分量的标幺值：根据汽轮发电机的运算曲线可知：t=0s t=1s t=2s t=4s 3）计算短路电流的有名值当k1点发生三相短路时，次暂态电流周期分量的有名值： 次暂态电流为： 稳态短路电流的有名值：当k2点发生三相短路时，次暂态电流周期分量的有名值： 次暂态电流为： 稳态短路电流的有名值：4）计算冲击电流和短路容量当k1点发生三相短路时，冲击电流为： 有效值为：当k2点发生三相短路时，冲击电流为： 有效值为： 5)三相短路电流统计表短路点三相短路电流/kA三相短路容量/MVAK-1 4.7 4.74.8311.967.125.97K-29.469.469.4824.114.384.756 总降压变电所一次设备的选择与校验6.1一次设备选择与校验的条件 （1）在正常工作条件下，应该满足电压、电流、频率、机械荷载等方面的要求；对一些开断电流的电器，还因该满足开断电流能力的要求。 （2）在短路条件下，按最大可能的短路故障条件校验高压电器的动稳定性和热稳定性，对于断路器还需要对额定开合电流校验。 （3）在选择环境条件下，选择高压电器结构类型时，应考虑电器的使用场所、环境温度、海拔、防尘、防火和防爆等要求。 （4）应该要满足额定短时工频过电压与雷电冲击过电压下的绝缘配合要求。 （5）还需要考虑其他条件，根据高压电器的不同特点来进行选择。比如要考虑开关电器的操作性能、熔断器的保护特性配合等要求。6.2 66kv侧母线的选择（1）按最大长期工作电流选择： （2）导体经济截面的选择：查表得 因此，选择66kv母线为LGJ-70型钢铝绞线，长期允许载流量面积为，导线最高允许温度为，根据工作环境温度为则 ，满足电流的要求。 （3）热稳定校验：，查表得假设短路时间为1s，则母线最小截面积为：，所以，满足热稳定的要求。由于66kv侧母线为软导线，不必校验动稳定性。6.3 66KV侧断路器的选择 （1）按最大长期工作电流选择：， 因此，初步选择型号为LW30-69的断路器，其主要参数如下表：表6.1 LW30-69型断路器主要参数型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）额定开合电流（KA）额定断路时耐受电流（4S）（KA）LW30-696631504010040 （2）热稳定的校验： 所以满足热稳定要求。 （3）动稳定校验： 如果满足，则满足要求，由于40KA11.28KA， 所以满足动稳定的要求。 （4）计算数据与断路器参数对照如表6.2：表6.2 计算数据与断路器实际参数比较计算数据LW30-72.5U 66KV72.5KV87.87A 3150A4.43KA 40KA 11.28KA100KAish11.28KA40KA 145.024（KA2.S） 6400（KA2.S）所选的断路器合格。6.4 66KV侧隔离开关的选择 （1）按最大长期工作电流选择： 所以，根据最大长期工作电流，初选隔离开关GW5-72.5其主要参数如表6.3表6.3 GW5-72.5型隔离开关参数型 号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GW5-72.572.56305020（2） 热稳定校验： 所以满足热稳定要求。（3）动稳定校验 如果满足 则满足要求，由于50KA11.28KA， 所以满足动稳定的要求。 （4）计算数据与所选隔离开关参数对照如表6.4表6.4计算数据与所选隔离开关参数对照计算数据GW5-72.5技术数据 66KV 72.5KV 87.87A 630A 11.28KA50KA105.31（KA2.S）600KA2.S所选GW5-72.5型隔离开关合格。6.5 66KV侧电流互感器的的选择 （1） 按一次额定电压和额定电流进行选择：一次额定电压：二次额定电流：因此，初选型号为LB5-66油浸式电流互感器，其主要参数如表6.5表6.5 LB566型电流互感器参数型 号额定 电压额定电流二次组合准确级短时(1s)热电流(KA)动稳定电流(KA)LB5-6666Kv2200/510p0.2，0.2S,10p20-5050-100 （2）热稳定的校验： 所以，满足热稳定的要求。 （3）动稳定的校验： 所以，满足动稳定的要求，所选的LB5-66油浸式电流互感器合格。6.6 66KV侧电压互感器的的选择由于此次66kV配电装置为户外式，所以电压互感器也应该为户外油浸式。电压互感器通常都采用电容均压式电压互感器。所以，选择型号为JDCF-66KV系列的油浸式电压互感器。其主要参数如表6.6表6.6 JDCF-66-型电压互感器参数额定电压额定负荷（VA）一次绕组二次绕组剩余电压绕组二次绕组0.2级0.5级3P级66/0.1/0.1/1001501006.7 10kv侧母线的选择 （1）按最大长期工作电流选择： 按长期发电机允许电流选取截面，查表可选用单条1008矩形导体平放，平放允许电流为1547 A，Ks=1.05,修正系数K=0.84。所以，满足电流要求。 （2）热稳定的校验： 查表得，假设短路时间为1s，则母线最小截面积为：所以满足热稳定的要求。（3） 动稳定性的校验：取跨距L=800（mm） 相间距离l=250(mm)硬铝最大允许应力：抗弯矩: 查表得： 由于，所以满足动稳定的要求。6.8 10kv侧分段断路器的选择 （1）按最大长期工作电流选择选择：每个车间的最大工作电流： 根据以上数据，初选型号为SN10-10型的断路器,其技术参数如表6.6所示：表6.6 SN10-10型断路器参数额定电压额定电流额定短路开断电流额定短路关合电流额定热稳定电流额定动稳定电流10KV2000A43.3KA80KA130KA80KA表6.7 计算数据与实际参数比较计算数据SN10-10 10KV10KV 577.24A 2000A 9.46KA 31.5KA 24.1KA130KA 24.1KA80KA 600.6(KA2.S) 992.25（KA2.S） 根据以上数据可知，所选断路器合格。6.9 10kv侧电流互感器的选择 （1）根据最大长期工作电流所选电流互感器为： 根据以上要求10KV 侧初选型号为LZX2-10电流互感器。 （2）热稳定的校验 一次额定电压： 二次额定电流： 所以满足热稳定的要求（3）动稳定的校验所以，满足动稳定的要求，所选的LZX2-10油浸式电流互感器合格6.10 10kv侧电压互感器的选择按满足最大长期工作电流应选型号为JDZJ-10的电压互感器，其主要技术参数如表6.8所示表6.8 JDZJ-10型电压互感器参数额定电压额定负荷（VA）一次绕组二次绕组剩余电压绕组二次绕组0.2级0.5级3P级6/0.1/0.1/30501206.11 10kv侧高压开关柜的选择根据上文所述：10kV采用户高压开关柜，选择型号为GFC-15P防误式开关柜。其主要技术参数如表6.9所示：表6.9 GFC-15P型开关柜参数额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定关合电流（KV）额定动稳定电流（KA）额定热稳定电流（KA）额定热稳定时间（S）额定电流（A）外形尺寸（mm）1011.5808031526301250800210022006.12 主要电气设备的表表6.10 设备表名称型号规格主变压器SF9-10000/66/10高压断路器LW30-69高压隔离开关 GW5-72.5 高压电流互感器LB5-63高压电压互感器JDCF-66高压开关柜GFC-15P10KV电流互感器LZXZ-1010KV电压互感器JDZJ-1010KV电容器BFF10.5-100-166KV主母线LGJ-7010KV主母线LGJ-1507 变电所进出线的选择与校验7.1进出线的选择与校验条件为保证供电系统安全、可靠、优质、经济地运行，选择电缆和导线截面时必须满足以下四个条件：（1） 发热条件，电缆和导线在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度，不宜超过其正常运行时的最高允许温度。（2） 电压损耗条件，电缆和导线在通过最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗，不应该超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂较短的高压线路，可不校验其电压损耗。（3） 经济电流密度，35kV与以上的线路与35kV以下的长距离、大电流线路例如较长的电源进线和电弧炉的短网等线路，其导线和电缆截面应按经济电流密度选择，以使线路的年运行费用支出最小。（4） 机械强度，导线截面不应小于其最小允许截面，对于电缆，不必校验其机械强度，但需要校验其短路热稳定度。根据设计的经验，一般10kV以与以下的高压线路或低压动力线路，通常先根据发热条件来选择导线和电缆截面，然后校验其电压损耗和机械强度。对于35kV与以上的高压线路，则先根据经济电流密度确定经济截面，然后再校验其他条件。7.2 66KV电源进线的选择与校验在前面一节已经说明，在35KV以上的高压线路选择进出线时应该以经济电流密度进行选择。进出线的型式选择为架空线，导线材质采用铝导线。按经济电流密度计算经济截面的公式为 （7-1）式中，-线路的计算电流。按上式计算出后，应选择最接近的标准截面（可取较小的标准截面），然后校验其他条件。根据设计资料可知，年最大有功负荷利用小时数大于5000小时，因此查表可得。因此经济截面为因此初选截面为35的LJ型铝绞线导线为66kV侧的进线。然后进行校验，首先校验发热条件。该工厂所在地区的最高气温为42，LJ-35在40时的允许载流量为138A。此时有温度差异，因此应该计算温度校正系数，温度校正系数的计算公式为为 （7-2）式中，是导线额定负荷时的最高允许温度，是导线的允许载流量所采用的环境温度，是导线敷设地点实际环境温度。因此温度校正系数为因此，因此满足发热条件。 校验机械强度 查附录表14得35kV与以上架空铝和铝合金线的最小截面，因次所选的导线刚好满足要求。校验电压损耗如果用负荷功率p、q来计算，则电压损耗的计算公式为 （7-3） 式中，p是有功功率，q是无功功率，R是线路阻抗，X是线路电抗，是线路的额定电压。线路电压损耗的百分值为 （7-4）该工厂66kV侧的计算负荷，。查附录表6可得，LJ-35的每相阻抗为，查表3-1可知单位长度电抗为，因此总的阻抗、电抗为 因此电压损耗为 所以电压损耗的百分值为，因此满足电压损耗的要求。66kV侧所选的LJ-35型铝绞线满足选择和校验要求。7.3 10KV电源出线线的选择与校验10KV出线依然是选择架空线，选择和校验方法同7.2。所以选择为LJ-150。7.4 10KV馈线的选择与校验在设计任务书上可知，馈线选择为电缆，而且是10KV馈线，因此，选择时首先按照发热条件进行选择，然后校验其电压损耗和机械强度。7.4.1 一号车间馈线的选择与校验按发热条件进行选择：导线的正常发热温度一般不得超过额定负荷时的最高允许温度。按发热条件选择三相系统的相线截面时，应使其允许载流量不小于通过相线的计算电流，即 （7-5）一号车间的计算电流为117.9A，因此根据发热条件选择电缆线则需满足，因此可查表选择电缆线为YJLQ33-1000-3150的交联聚乙烯绝缘电力电缆。中性线的截面积选择为。热稳定度校验：热稳定度校验满足要求，同时电缆的校验不需要校验动稳定度，且由于工厂线路较短，因此可不进行电压损耗校验。综上所述，选择为YJLQ33-1000-3150+170的电缆线满足要求。7.4.2 其余车间馈线的选择与校验其余车间馈线的选择校验同一号车间方法一样，选择结果表如表7.1所示表7.1线路名称架空线或电缆的型号规格66kV电源进线LJ-70型铝绞线（架空）10kV电源出线LJ-150型铝绞线（架空）母线至车间变电所电缆一车间两回路，YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆二车间YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆三车间YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆四车间YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆设备维护保障中心YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆成品实验中心两回路，YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆成品实验中心大型集中负荷两回路，YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆设备仓库（10KV转供负荷）YJLQ33-1000-3150+170四芯电缆8 变电所的二次回路的设计与继电保护的整定8.1变电所的二次回路8.1.1操作电源变、配电所的控制、信号、保护与自动装置以与其他二次回路的工作电源，称为操作电源。操作电源系统分为直流操作电源系统和交流操作电源系统。对操作电源的基本要求有以下两个：1.在正常情况下，提供信号，保护，自动装置，断路器跳、合闸以与其他设备的操作控制电源。2.在事故状态下，电网电压下降甚至消失时，应能提供继电保护跳闸与应急照明电源，避免事故继续扩大。在选择操作电源时，应该根据变、配电所的容量与断路器操作方式而定，在供电给特别重要的负荷或变压器容量超过5000KVA的变电所，宜采用直流操作电源；小型配电所宜选用弹簧储能合闸和去分流分闸的全交流操作方式，或UPS电源供电的交流操作方式，因此宜选用交流操作电源。8.1.2高压断路器的控制、信号回路高压断路器的控制回路就是指控制高压断路器分、合闸的回路，信号回路指用来指示一次电路设备运行状态的二次回路。对断路器的控制、信号回路有下列要求：1） 应能监视控制回路保护装置与其分、合闸回路的完好性，以保证断路器的正常工作，通常采用灯光监视方式。2） 分闸、合闸完成后，应能使命令脉冲解除，即能切断合闸或分闸的电源。3） 应能指示断路器正常合闸和分闸的位置状态，并自动合闸和自动跳闸时有明显的指示信号。4） 断路器的事故跳闸信号回路，应按“不对应原理”接线。5） 对有可能发生不正常工作状态的设备，应装设有预告信号。断路器的控制、信号回路有三种类型：手动操作、电磁操作和弹簧操作。在本次设计中采用弹簧操作的方式。8.1.3电测量仪表和绝缘监视装置 变电所66kV侧母线装有电压互感器避雷器柜，其中电压互感器为3个JDJJ2-35型，组成（开口三角）的结线，用以实现电压测量和绝缘监察。作为备用电源的高压联络线上，装有三相有功电度表、三相无功电度表和电流表。高压进线上，亦装有电流表。 10kV侧的出线上，均装有有功电度表和无功电度表。10kV侧母线装有电压互感器避雷器柜，其中电压互感器为2个JDJ-10型，用以实现电压测量和绝缘监察。仪表的准确度等级按规要求。8.1.4变电所的电能计量回路变电所66kV进线侧装设专用计量柜，装设三相有功电度表和无功电度表，分别计量全厂消耗的有功电能和无功电能，并据以计算每月工厂的平均功率因数。计量柜由上级供电部门加封和管理。8.2继电保护的整定 对继电保护的基本要求1） 可靠性 指保护装置该动作时动作，不拒动；而不该动作时不误动。前者为信赖性，后者为安全性，即可靠性包括信赖性和安全性，为此，继电保护装置应该简单可靠，使用的元件和接点应尽量少，接线回路应力求简单，运行维护方便，在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。2） 选择性 指首先由故障设备或线路本身的保护切除故障。当故障设备或线路本身的保护拒动作时，则应由相邻设备或线路的保护切除故障。为此，对相邻设备和线路有配合要求的保护，前后两级之间的灵敏性和动作时间应相互配合。3） 灵敏性 指在被保护设备或线路围发生金属性短路时，保护装置应具有必要的灵敏系数。4）速动性 指保护装置应能尽快地切除短路故障，提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏