教学楼变电所扩大初步设计

四川理工学院成人教育学院

毕业设计(论文)

题 目 教学楼变电所扩大初步设计

教学点 专 业 年 级 四川理工11届本科班 姓 名 阿不来提·买买提明 指导教师

定稿日期： 年 月 日

摘 要

本设计的题目为“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

教学楼变电所扩大初步设计

1. 毕业设计题目

《工厂供电》

1.1 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。

1.2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。进行10kV变电所扩大初步设计； 完成任务书中的全部内容； 1. 绘制变电所电气主接线图；

2. 绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图； 3. 毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；

4. 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； 5. 完成与设计有关的英文

2.负荷计算

2.1.1#变压器负荷计算

照明部分 如下2.1表可知：

PcKxPe0.7295 =206.5KW QcPctg206.51.45299.425Kvar ScPc2Qc2206.52299.432363.73KVA

Ic

Sc3Ur



363.7230.38

552.63A

Ic

Sc3Ur



17.363380

26.37A进风机

PcKxPe0.77.55.25KW QcPctg5.250.623.255Kvar ScPc2Qc25.2523.25526.18KVA

Ic

消防照明干线

Sc3Ur



6.117

9A

0.6581793

Pc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

ScUr



43.75

66.47A

0.6581793

Pc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

Sc3Ur



17.36

26.38A

0.6581793

正压风机

Pc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

ScUr



10.5

16A

0.6581793

PCKxPe0.77149.1KW 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

0.6581793

Pe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

ScUr



887.47

1348.38A

0.6581793

Pc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

0.6581793

Pc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

ScUr



897.53

1363.65A

0.6581793

3.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。

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。

图3-1 并联电力原理图电容器补偿的

，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 Sc838.38KVA

功率因数：

Cos1

P581.355

0.69 S838.38

Cos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

581.355

0.90

642.14

2#变压器的负荷补偿

P684KW

Qc582Kvar Sc898KVA

功率因数为：

Cos1

Pc6840.76 Sc898

Cos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

4.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

4.1.1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。总之选择变压器的容量，要以现有的负荷为依据，按照5-10年的发展计划来确定，按照辽宁工学院综合楼变电所的设计选用的变压器容量为1000kVA。 4.1.2主变压器台数和型号

1．台数

变压器的台数应根据负荷的特点和经济运行进行选择，要由负荷大小，对供电的可靠性和电能质量的要求来决定，并兼顾节约电能、降低运行造价、维护设备等因素，确定变压器台数应综合考虑，进行认真的技术经济比较。

按负荷的等级和大小来说，对于带一、二级负荷的变电所，当一、二级负荷较多时，应选两台或两台以上变压器，如只有少量的一、二级负荷并能从相邻的变电所取得低压备用电源，可以只采用一台变压器。

对于像辽宁工学院综合楼来说主要负荷是二、三类负荷 ，二级负荷主要是消防电梯、应急照明等负荷；而三级负荷主要是电力设备和普通照明，根据需要拟装设两台变压器。

2．型号

主变压器的型号选择主要考虑以下因素：1）.变电所的所址选择；2）.建筑物的防火等级；3）.建筑物的使用功能；4）.主要用电设备对供电的要求；5）.当地供电部门对变电所的管理体制等。

设置在一类高、低压主体建筑中的变压器，应选择干式、气体绝缘或非可燃性液体绝缘的变压器；二类高、低压主体建筑也宜如此，否则应采取相应的防火措施。

主变压器安装在地下时，根据消防要求，不得选用可燃性油变压器，地下层一般比较潮湿，通风条件不好，也不宜选用空气绝缘的干式变压器，而宜采用环氧树脂浇注型或者六氟化硫型变压器，综合所述结合校的具体情况选型为SCB9-1000/10KV变压器。 4.1.3主变压器确定

如表4.1所示。

5.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对电气主接线的基本要求和原则

5.1.1电气主接线的基本要求

1．可靠性

所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对变电所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性不仅要考虑—次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。

2．灵活性

主接线的灵活性有以下几方面要求；

1)调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求。

2)检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修，且不致影响对用户的供电。

3)扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改建量最小。

3．经济性

经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 5.1.2电气主接线的原则

1．考虑变电所在电力系统中的地位和作用

变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

2．考虑近期和远期的发展规模

变电所主接线设计应根据5—10年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定

主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

3．考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响

对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。

4．考虑主变台数对主接线的影响

变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性要求低。

5．考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电、适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不问。例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

5.2电气主接线设计程序

1、电气主接线的设计程序

电气主接线的设计伴随着变电所的整体设计，即按照工程基本建设程序，历经可行性研究阶段、初步设计阶段、技术设计阶段和施工设计阶段等四个阶段。在各阶段中随要求、任务的不同，其深度、广度也有所差异，但总的设计思路、方法和步骤相同。

(1)对原始资料进行分析，具体内容如下：

1)本工程情况。主要包括：变电所类型；设计规划容量；变压器容量及台数；运行方式等。

2)电力系统情况。电力系统近期及远景发展规划(5—10年)；变电所在电力系统中的位置(地理位置和容量位置)和作用；本期工程和远景规划与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

3)负荷情况。负荷的性质及地理位置、电压等级、出线回路数及输送容量等。电力负荷在原始资料中虽已提供，但设计时应该认真地辩证地分析。因为负荷的发展和增长速度受政治、经济、工业水平和自然条件等方面影响。如果设计时，只依据负荷计划数字，而投产时实际负荷小了，就等于积压资金，否则电量供应不足，就会影响其他工业的发展。

(2)拟定主接线方案。根据设计任务书的要求，在原始资料分析的基础上，可拟定若干个主接线方案。因为对电源和出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑的不同，会出现多种接线方案(近期和远期)。应依据对主接线的基本要求，从技术上论证各方案的优缺点，淘汰一些明显不合理的方案，最终保留2—3个技术上相

当，又都能满足任务书要求的方案，再进行可靠性定量分析计算比较，最后获得技术合理、经济可行的主接线方案。

(3)主接线经济比较。

(4)短路电流计算。对拟定的电气主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。

(5)电器设备的选择。

(6)绘制电气主接线图及其他必要的图纸。

(7)工程概算。包括：主要设备器材费；安装工程费；其他费用。

5.3主接线设计

主接线的基本形式，就是主要电气设备常用的几种形式，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)。各个变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。在进出线数较多时(一般超过4回)，为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节，可使接线简单清晰，运行方便有利于安装和扩建。但有母线后，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

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。

图单母线分段接线

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，依据辽宁工学院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。

辽宁工学院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，并依据辽宁工学院的供电情况，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。如附录所示。

6.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短路概述

电力系统的状态有三种：正常运行状态、不正常运行状态、短路故障。在电气设计和运行中，不仅要考虑系统正常运行状态，而且要考虑它发生故障时的情况，最严重的故障是电路乃至系统发生短路。电力系统正常运行时，其相与相之间，中性点接地系统的中性线与相线之间，都是通过负荷或阻抗连接的。

6.2造成短路原因

电力系统发生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘被损坏。绝缘损坏大多是由于未及时发现和消除设备的缺陷，以及设计、制造、安装和运行不当所致，如由于设备长期运行，绝缘自然老化或由于设备本身绝缘强度不够而被正常电压击穿；设备绝缘正常而被内部人员违反操作规程和安全规程，造成误操作而引发短路。电力系统的其他某些故障也可能导致短路，如输电线路断线和倒杆事故等。此外，飞禽及小动物跨接裸导体，老鼠咬坏设备、导线的绝缘，都可能造成短路。

6.3短路危害

1.电力系统发生短路时，网络总阻抗减小很多，短路回路中的短路电流可能超过该回路的正常工作电流十几倍甚至几十倍，如6—10kV的大容量装置，短路电流可达到几万甚至几十万安。

2.选的各种电气设备应有足够的热稳定度。

3.短路电流通过导体时，同时也使导体受到很大的电动力作用、使导体发生变形，甚至损坏。因此，电气装置中所选的各种电气设备还应有足够的电动(机械)稳定度。

6.4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。

图6-1电力系统短路计算电路图

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/(Ud1)100MVA/(310.5)KV5.5KA Id2Sd/(Ud2)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1031.5550MVA

*

X1*XSDSD/SOC100MVA/550MVA0.18

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。

图6-2 k3点供电系统的等值电路图的短路回路

教学楼变电所扩大初步设计

)*Ik(33d1/Xd1/1.990.5 (3)*

Ik3Id1/Xd5.5KA/1.992.76KA

*

''(3)(3)(3)

Ik3IIk32.76KA

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

(3)*

SkMVA/1.9950.25MVA 3Sd/X(k3)100

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

(3)*

IkKA/4.4932.07KA 4Id2/Xd144

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

在工程设计中，往往还要列短路计算表，如下图所示。

7.电气设备选择与校验

在各级电压等级的变电所中，使用各种电气设备，诸如变压器、断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线、补偿电容器等，这些设备的任务是保证变电所安全、可靠的供电，因为选择电气设备时，必须虑及电力系统在正常和故障时的工作情况。所谓电气设备的选择，则是根据电气设备在系统中所处的地理位置和完成的任务来确定它们的型号和参数。电气设备选择的总原则是在保证安全、可靠工作的前提下，适当留有裕度，力求在经济上进行节约。

7.1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。

在供配电系统中尽管各种电器设备的作用不一样，但选择的条件有诸多是相同的，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

7.2高压断路器选择与校验 7.2.1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，即根据电力系统的运行要求，接通或断开工作电路，其二是保护作用，当电力系统中发生故障时，在继电保护装置的作用下，断路器自动断开故障部分，以保证无故障部分的正常运行。

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。

断路器工作性能好坏直接关系到供配电系统的安全运行。为此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。

7.3互感器选择与校验

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二次设备获取电气一次回路信息的传感器。互感器将高电压、大电流按比例变成低电压(100、100/V)和小电流(5、1A)，其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时的安全，互感器的每一个二次绕组必须有可靠的接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高电压。

互感器包括电流互感器和电压互感器两大类，主要是电磁式的。此外，电容式电压互感器在超高压系统中也被广泛应用。非电磁式的新型互感器，如电子式、光电式互感器，尚未进入广泛的工业实用阶段。 7.3.1互感器应用

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，互感器是一种特殊变压器。

互感器有如下作用； (1)安全绝缘

采用互感器作一次电路与二次电路之间的中间元件，可避免一次电路的高电压直接引入测量仪表、继电器等二次设备，有利于保障人身安全；可避免一次电路发生短路使二次仪表、继电器等电流线圈受大电流冲击而损坏；也可避免二次电路的故障影响一次电路。这样就提高了一、二次电路工作的安全性和可靠性。

(2)按比例减小电流和降低电压

电流互感器是将一次大电流按比例变成二次小电流的装置。虽然电流互感器一次额定电流不同，但二次额定电流一般为5A。电压互感器是将一次高电压按比例变成二次低电压的装置，虽然电压互感器一次额定电压不同，但二次额定电压一般为100V。

(3)扩大二次设备的使用范围

采用互感器后，就相当于扩大了仪表和继电器的使用范围。例如：用一只量程为5A的电流表与不同变流比的电流互感器配套使用，就可测量不同范围的电流。同样，用一只量程为100V的电压表与不同变压比的电压互感器配套使用，就可测量不同范围的电压。

此外，使用互感器后，可使二次仪表和继电器等的电流或电压规格统一，有利于这些产品的标准化、小型化和大规模生产。

7.4母线选择与校验 7.4.1 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。 7.4.2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。

8.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。

8.1继电保护

8.1.1对继电保护的基本要求

动作于跳闸线圈的继电保护在技术上一般满足以下几个方面： 1． 选择性

它是继电保护装置动作时，仅将故障元件从电力系统中切除，保证系统非故障元件仍继续运行，尽量减小停电范围。 2． 灵敏性

灵敏性是指对于保护范围内发生故障或非正常运行状态的反应能力。 3． 速动性

速动性是指快速地切除故障可以提高电力系统并列运行的稳定性，减少用户在电压降低的情况下的工作时间，以及减小故障元件的损坏程度。 4． 可靠性

可靠性是指在其规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作情况下，则不应该错误动作。

9. 配电装置

配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分，在电力系统中起着接受和分配电能的作用，它是电气主接线的连接方式，由开关电气、保护和测量电气、母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。当系统中发生故障时能迅速切断故障部分，维持系统正常运行。

9.1对配电装置的基本要求

1． 保证运行可靠； 2． 便于操作、巡视和检修； 3． 保证工作人员的安全； 4． 力求提高经济性； 5． 具有扩建的可能；

9.2配电装置的类型

配电装置按电气设备装设的地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置；按其组装方式，又可分为装配式和成套式。在现场将电器组装而成的称为装配配电装置；在制造厂按要求预先将开关电器、互感器等组成各种电器成套后运至现场安装使用的称为成套配电装置。

9.3配电装置的应用

在发电厂和变电站中，35kV以下的配电装置多采用屋内配电装置，其中3-10kV的大多采用成套配电装置；110kV及以上的大多采用屋外配电装置；对于110-220kV的配电装置有特殊要求时，如建于城市中心也可以采用屋内配电装置。

目前我国采用一般的屋内配电装置，3-35kV的各种配电装置，在发电厂和变电所已经广泛使用，110-500kV的全封闭组合电器以已经得到广泛使用。

10. 防雷保护设计

雷电所引起的大电压将会对电气设备和变电所的建筑物产生严重危害，因此，在变电所和高压输电线路中必须采取有效措施，以保证电气设备安全。

10.1雷电过电压

雷云放电在电网（或者电力系统）中引起的过电压，统称雷电过电压由于这种过电压和电网的工作电压本身没有直接关系，其所需要的电磁场能量来自电网外部，所以又称为外部过电压，又由于雷云放电发生在大气中，所以这种过电压也成为大气过电压。该种过电压通常为单极性，持续时间很短为s级（几微秒至几十微秒）幅值可能很高（可达100MV）对电网危害很大，应当加以限制。

雷电过电压又分为：直击雷过电压和感应雷过电压。直击雷过电压是由于雷直击于电网引起的，感应雷过电压则是雷直击于电气设备附近，由于电磁感应而在电网中产生的。感应雷过电压的幅值不太高，一般不超过500-600kV，它主要对35kV及以下电网构成威胁。

10.2雷电的危害

雷电的破坏作用主要是雷电波过电压引起的，主要表现在以下几个方面： 1．雷电的热效应 雷电流产生的热量，可能烧断导线和烧毁电力设备；

2．雷电的机械效应 雷电流产生的电动力，可摧毁设备、杆塔、建筑物和伤害人； 3．雷电的电磁效应 雷电过电压将会使电气绝缘被击穿，甚至引起火灾和燃烧，造成人身伤亡和设备损坏。

另外雷电的闪落放电，可能烧坏绝缘子，使断路器跳闸，造成停电事故。

10.3防雷保护装置

变配电所的防雷保护，包括对直击雷的保护和对沿电力线路入侵的雷电侵入波保护。 实际运行表明，对于变配电所防直击雷的保护避雷针和避雷器是很有效的，雷电波入侵则必须装设阀型避雷器保护，防雷保护涉及应认真调查地质地貌气象环境等条件和雷电的活动规律，以及被保护物的特点等，因地制宜地采取防雷保护措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理等。

10.4防雷设计

对于综合楼的特点，采用避雷针保护，因为变电所设计的地理位置决定的，直击雷和感应雷无法对其造成危害，但是侵入波却可以沿架空线进入变电所，因此对雷电的危害，设计中选择了避雷针保护。

41

3

图10-1为避雷器与被保护设备的连接

其中 1——相线；2——被保护设备；3——避雷针；

2

4——过电压波。

致谢

通过此次毕业设计，加深了我所学的电气工程专业知识，为今后顺利的开展工作打下良好的基础，特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。

在毕业设计过程中，衷心的感谢老师，在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议。她那严谨求实的教学作风、诲人不倦的耐心，给我留下了难以磨灭的印象。感谢老师不仅教导我做人的原则，尤其在学习当中对我传授的知识会使我受益终身。

在此，我对您们表示最衷心的感谢，我将在今后的工作中不断追求新知识、继续努力，不辜负老师们对我细心的培养。

附录：

0.4kV侧主接线图

10kV侧电气主接线图

教学楼变电所扩大初步设计

教学楼变电所扩大初步设计

变压器继电保护图

10KV+SM+KM

-220控母

11

1QS5FU3FU1

22TBJ

TBJ1110225QF101SA103HC

1078TBJ91312

105HD

1TAR2TA12

100

LD

R2

135

KCO

1SJKS

03051LP

56452

1KA3KA2KTKM

TA1KA07092PL011

7868

TA2KA4KA2KA

11KT

3KA017

15KA4KA113

R1

1SYM

kkSA

1921941DL708

57

28 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