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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。包括變電所主接線方案的確定、短路電流計算、低壓配電屏、高壓開關柜的選擇、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、 變電所主接線方案的選擇
電氣主接線是由電氣設備通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸電流、高電壓的網絡，故又稱為一次接線或電氣主系統。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系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。主接線代表了發電廠或變電站電氣部分的主體結構，是電力系統網絡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、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關系。因此，主接線的正確合理設計，必須綜合處理各個方面的因素，經過技術、經濟論證比較后方可確定。
1.1 設計主接線的原則
采用分段單母線或雙母線的110～220kV配電裝置，當斷路點不允許停電檢修時，一般需設置旁路母線。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，因為重要用戶多系雙回路供電，且斷路器檢修時間短，平均每年約2～3天。如線路斷路器不允許停電檢修時，可設置其它旁路設施。6～10kV配電裝置，可不設旁路母線，對于出線回路數多或多數線路向用戶單獨供電，以及不允許停電的單母線，分段單母線的配電裝置，可設置旁路母線，采用雙母線6～10kV配電裝置多不設旁路母線。
對于變電站的電氣接線，當能滿足運行要求時，其高壓側應盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路—變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護要求時，也可采用線路分支接線。
1.2 主接線方案選擇
根據具體的負荷及變壓器等相關設備的參數，確定該變電所高壓采用單母線、低壓采用單母線分段的主接線方式。
2、 短路電流的計算
要選擇和校驗電器，必須先對線路進行短路計算。系統中最常見的故障就是短路。
(1) 短路對電力系統的危害
①短路時要產生很大的電動力和很高的溫度，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按工作環境選擇
根據使用地點的條件選擇，如戶內式、戶外式，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，應等開或大于所在電網的額定電壓。
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時最大工作電流。
(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" />應與接入電網的電壓U1相適應。
(3) 低壓隔離開關的選擇
它的主要用途是隔離電源，保證電氣設備與線路在檢修時與電源有明顯的斷口。隔離開關無滅弧裝置，和熔斷器配合使用。
隔離開關按電網電壓，長時最大工作電流及環境條件選擇，按短路電流校驗其動、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、 高壓開關柜的選擇
本次設計，變壓器容量為630kVA，電壓比10/0.4kV。選用手車式開關柜KYN28—12(Z)。裝有ZN63-10型真空斷路器1個，可以通斷線路正常的負荷電流，也可以進行短路保護。
高壓開關柜上面的高壓母線，通常采用LMY型硬鋁母線，對于主變壓器容量在1250kVA，及以下的變電所，高壓母線一般采用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。
5 高、低壓電器的校驗
選擇好高壓開關柜和柜內的高壓設備，可對選用的電器設備進行校驗。
5.1 高壓開關柜中高壓電器的校驗
ZN63-10/630型真空斷路器的校驗見表5.1所示。
表5.1 ZN63-10/630校驗表
5.2 低壓開關柜中低壓電氣設備的校驗
(1) DW10型低壓斷路器的校驗見表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說，通常裝設有帶時限的過電流保護；如過電流保護動作時間大于0.5～0.7s時，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及以上的車間內油浸式變壓器，按規定應裝設瓦斯保護(又稱氣體繼電保護)。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，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。過負荷保護及瓦斯保護在輕微故障時(通稱“輕瓦斯”)，動作于信號，而其它保護包括瓦斯保護在嚴重故障時(通稱“重瓦斯”)，一般均動作于跳閘。
在本設計中，根據要求裝設過電流保護、電流速斷保護和瓦斯保護。對于由外部相間短路引起的過電流，保護應裝于下列各側：
(1) 對于雙線圈變壓器，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的各類短路應具有足夠的靈敏性。相鄰線路由變壓器作遠后備時，一般要求對線路不對稱短路具有足夠的靈敏性。相鄰線路大量瓦斯時，一般動作于斷開的各側斷路器。
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及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線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后接地。
7.3 接地設計
凡是與架空線路相連的進出線，在入戶處的電線桿進行接地，可以達到重復接地的目的，每個電纜頭均要接地。
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表7.1所示。
表7.1 接地裝置材料表
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