10kV-0.4kV降压变电所设计 课程设计

课程设计说明书题目 10kV-0.4kV降压变电所设计系别电气工程及其自动化
班级电气092班
姓名王黎明
学号093736235
答辩时间 2012 年 12 月新疆农业大学机械交通学院
任务分配表
小组成员：李晨、卢锡文、赵俊杰、杨海龙、王黎明、张跃锡
任务分配
李晨：主接线的形式选定及分析以及主变的选择
卢锡文：参数以及短路计算
杨海龙、赵俊杰：元器件的校验计算
张跃锡、王黎明：二次继电保护
目录
摘要 (1)
1 毕业设计概述 (2)
1.1 课程设计题目 (2)
1.2 课程设计目的 (2)
1.3 毕业设计内容 (2)
2 变电所电气主接线 (3)
2.1 对电气主接线的基本要求和原则 (3)
2.1.1 电气主接线的基本要求 (3)
2.1.2 电气主接线的原则 (3)
2.2 电气主接线设计程序 (3)
2.3 主接线设计 (4)
2.3.1 单母线接线 (4)
2.3.2 单母线分段接线 (5)
2.4 确定单母线接线方式 (5)
3 变压器选择 (5)
3.1 变电所变压器容量、台数、型号选择 (6)
3.1.1 变压器容量 (6)
3.1.2 主变压器台数和型号 (6)
3.1.3 主变压器确定 (7)
4 短路计算 (7)
4.1 短路危害 (7)
4.2 参数计算 (8)
4.3分列高压短路电流计算 (9)
4.3.1 短路点##1 (10)
4.3.2 短路点##2 (11)
4.4 并列高压短路电流计算 (13)
4.4.1 短路点##2 (14)
5 电力器件校验 (16)
5.1 10KV侧汇流主母线 (16)
5.1.1 10Kv侧汇流主母线正常发热校验 (16)
5.1.2 10Kv侧汇流主母线热稳定性校验 (16)
5.1.3 10Kv侧汇流主母线动稳定性校验 (17)
5.2 0.4KV侧母线选择 (17)
5.2.1 0.4Kv侧汇流主母线正常发热校验 (17)
5.2.2 0.4Kv侧汇流主母线热稳定校验 (18)
5.3 断路器的选择 (18)
5.4 隔离开关的选择 (19)
5.5 互感器的选择及校验 (20)
5.5.1 电流互感器选择 (20)
5.5.2 电压互感器选择 (21)
5.6 绝缘子的选择及校验 (22)
6 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 (22)
6.1 二次回路的定义和分类 (22)
6.2 二次回路操作电源的选择 (23)
6.3 二次回路的接线要求 (23)
6.4 变压器纵差保护整定计算及其校验 (24)
6.4.1 差动继电器的选型 (24)
6.4.2 纵差动保护的整定计算 (25)
6.5 变压器过电流保护的整定计算 (26)
6.5.1 DL-21CE型电流继电器 (26)
6.5.2 过电流保护整定原则 (28)
6.5.3 过电流保护整定的动作时限 (29)
6.5.4 保护装置的灵敏校验 (29)
6.5.5 过电流保护整定计算 (29)
6.6 零序电流的整定计算 (31)
6.7 输电线路纵联保护 (31)
6.7.1 实现纵联保护的方式 (32)
6.7.2 纵联保护的通信方式 (34)
6.8 防雷保护设计 (37)
6.8.1 雷电过电压 (37)
6.8.2 雷电的危害 (38)
6.8.3 防雷保护装置 (38)
6.8.4 防雷设计 (38)
7 总结 (39)
谢辞 (39)
参考文献 (41)
10kV-0.4kV降压变电所设计
王黎明指导老师：李春兰、艾海提
摘要：本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。

我主要负责的是继电保护设计工作，对变压器进行差动保护和过电流保护的设计计算，以及输电线路的差动保护。

关键词：变电所设计；电气主接线；继电保护
10kV-0.4kV Step-down Substation Design
Wang Li-ming Tutor：Li Chun-lan，Ai Haiti Abstract: The main contents of this design include: 10/0.4kV substation main transformer; Electrical substation main wiring design; Short-circuit current calculation; Load calculation; Reactive power compensation; Electrical equipment ( Bus, High V oltage Circuit Breaker, Isolating Switch, Current Transformer, V oltage Transformer; Lightning Arrester and Capacitor ); Distribution equipment design; Relay planning and design; Lightning protection design.My mainly duty is designning for relay protection. Relay protection design is mainly for transformer differential protection and over current protection in design calculation, and transmission line differential protection.
Keywords: Substation Design; Electrical Main Wiring; Relay Protection Abstract
1 毕业设计概述
1.1 课程设计题目
设计一个10kV-0.4kV的变电站，向二类负荷供电，最大利用小时数TMAX(h)=6000h，输送距离5km，功率因数0.8。

变电站环境条件，海拔高度为100米，土壤电阻系数Р＝2.5×104Ω.cm，土壤地下0.8米处温度20℃；该地区年最高温度40℃，年最低温度－25℃，最热月7月份其最高气温月平均34.0℃，最冷月1月份，其最低气温月平均值为－17℃；年雷暴日数为250天。

1.2 课程设计目的
本设计是针对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。

1.3 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。

设计步骤：1）进行10kV变电所扩大初步设计；2）完成任务书中的全部内容；3）绘制变电所电气主接线图；4）绘制配电装置平面图及直击雷保护范围图；5）毕业设计说明书按统一格式打印装订成册；6）说明书语言通顺简练，图表画法符合国家标准；
2 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。

2.1 对电气主接线的基本要求和原则
2.1.1 电气主接线的基本要求
(1)可靠性：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。

(2)灵活性：灵活性有三方面要求；调度要求；检修要求；扩建要求。

(3)经济性：经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。

2.1.2 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
(2)考虑近期和远期的发展规模
(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
(4)考虑主变台数对主接线的影响
2.2 电气主接线设计程序
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，主要包括：本工程情况；电力系统情况；负荷情况；环境条件；设备制造情况。

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。

2.3 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。

2.3.1 单母线接线
2.3.1.1 单母线接线的优缺点
优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：灵活性和可靠性差，当母线或母线隔离开关故障或检修时，必须断开它所连接的电源，与之相连的所有电力装置在整个检修期间均而停止工作。

此外，在出线断路器检修期间，必须停止该回路的供电。

2.3.1.2 单母线接线的适用范围
一般适用于一台主变压器的以下两种情况：6-10kV配电装置的出线回路数不超过5回；35-66kV配电装置的出线回路数不超过3回。

2.3.2 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。

2.3.2.1 单母线分段接线的优缺点
优点：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；当一证正常段母线不间断供电和不致使大面积停电。

缺点：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；当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建。

2.3.2.2 单母线分段接线的适用范围
（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。

2.4 确定单母线接线方式
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，选择单母线分段接线方式。

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，并依据供电情况，拟装设两台主变压器。

3 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。

3.1 变电所变压器容量、台数、型号选择
3.1.1 变压器容量
变压器空载运行时需用较大的无功功率，这些无功功率需由供电系统供给，变压器容量如选的过大，不但增加投资，而且使变压器长期处于轻载运行，出现“大马拉小车”现象，使空载的损耗增加，功率因数降低，网络损耗增加。

若容量选的小，会使变压器长期过负载，易损坏设备。

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，按照变电所的设计选用的变压器容量为80000kVA。

3.1.2 主变压器台数和型号
3.1.2.1 主变压器台数
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，对于带二级负荷的变电所，当二级负荷较多时，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。

3.1.2.2 主变压器型号
主变压器的型号选择主要考虑以下因素：变电所的所址选择；建筑物的防火等级；建筑物的使用功能；主要用电设备对供电的要求；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SC10-80/10/0.4变压器。

3.1.3 主变压器确定
位于室内变电所的主变压器型号为环氧树脂浇注型，其技术参数如表3-1所示。

表3-1 SC10-80/10/0.4变压器技术参数
型号额定
容量
（KVA）额定电压（kV）空载
损耗
（W）
负载
损耗
（W）
短路
阻抗
（%）
空载
电流
（%）
变压器连接
组
高压低压
SC10
-80/10/0.4 80000 10 0.4 360 1200 4 1.6 11
,yn
D
4 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）。

4.1 短路危害
短路的后果是十分严重的，且短路所引起的危害程度，与短路故障的地点、类型及持续时间等因素有关。

为了保证电气设备安全可靠运行，减轻短路的影响，除应努力设法消除可能引起短路的一切因素外，一旦发生短路，应尽快切除故障
部分，使系统的电压在较短的时间内恢复到正常值。

为此，需要进行短路电流计算，以便正确地选择具有足够的动稳定性和热稳定性的电气设备，以保证在发生可能有的最大短路电流时不致损坏。

4.2 参数计算
（1）电力系统电抗标幺值计算（阻抗图4-1）
图4-1 系统阻抗图
系统C1：
基准容量： S j = 100（MVA ） 系统容量：S s '' = ∝ （MVA ）
==
'
'1s j
S S X 2 S s ''---系统容量(MVA)； S j ---基准容量(MVA)； X 1---正序阻抗标幺值。

（2）线路电抗标幺值计算 L1：
线路型号：LGJQ 500
单位长度电抗：0.38 线路长度：5（km ）
基准电压：U j = 11.025（kV ）
==L U S X
X j
j 2
* 1.56313
X * --- 正、负序电抗标幺值；
X --- 线路单位长度各序电抗值(Ω)； U j --- 线路平均电压值(kV)； L --- 线路长度(km)。

L2,L3,L4与L1相同。

（3）双绕组变压器电抗标幺值计算 主变#1：
变压器容量：S e = 80（MVA ） 阻抗电压百分值：U d % = 4%
=×
=
=e
j
d S S U X X 100
%
210.05 X 1 --- 变压器正序电抗标幺值； X 2 --- 变压器负序电抗标幺值；
Sj
--- 基准容量值(MVA)；
S e --- 变压器额定容量值(MVA)。

主变#2与主变#1相同。

4.3分列高压短路电流计算
系统分列运行如图4-1所示。

4.3.1 短路点##1
4.3.1.1 对称短路计算(三相短路)
短路点平均电压U
j
= 10.000 kV
短路点基准电流I
j = S
j
/(1.732U
j
) = 5.774 kA
（1）##1短路点系统C1分支
分支名称：系统C1
分支电抗标幺值：正序X
1
= 2.3908 短路电流周期分量起始值：
I" = S
j /(1.732U
j
X
1
) = 2.415(KA)
0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
= I" = 2.415(KA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
= I" = 2.415(KA) 短路冲击电流值：
i ch = 1.414K
ch
I" = 6.147(KA)
短路电流全电流最大有效值：
I ch = I" [1+2(K
ch
-1)2]0.5 = 3.646(KA)
起始短路容量：
S" = 1.732U
j
×I" = 41.8(MVA) T = 4s:
短路电流在T/2秒时的周期分量有效值:
I zt/2 = I
g
× I
t/2
== 2.41(kA)
短路电流在T秒时的周期分量有效值:
I zt = I
g
× I
t
= 2.41(kA)
短路电流周期分量热效应:
Q z = I"2+10I
zt/2
2+I
zt
2t/12= 23.33(kA2·S)
（2）##1短路点小计:
##1短路点总电抗标幺值：正序X
1
= 2.3908
短路电流周期分量起始值：
I" = 2.415 = 2.415(kA) 0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
=2.415 = 2.415(kA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
=2.415 = 2.415(kA) 短路电流全电流最大有效值：
I
ch
= 3.646 = 3.646(kA) 短路冲击电流值：
i
ch
= 6.147 = 6.147(kA) 起始短路容量：
S" = 41.8 = 41.8(MVA) T= 4s:
短路电流在T/2秒时的周期分量有效值：
I
zt/2
= 2.415 = 2.415(kA) 短路电流在T秒时的周期分量有效值：
I
zt
= 2.415 = 2.415(kA) 短路电流周期分量热效应：
Q z = (∑I")2+(∑10×I
zt/2
)2+(∑I
zt
)2*t/12= 23.33(kA2·S)
4.3.2 短路点##2
4.3.2.1 对称短路计算(三相短路)
短路点平均电压U
j
= 0.400 kV
短路点基准电流I
j = S
j
/(1.732U
j
) = 144.338 kA
（1）##2短路点系统C1分支
分支名称：系统C1
分支电抗标幺值：正序X
1
= 2.4408 短路电流周期分量起始值：
I" = S
j /(1.732×U
j
×X
1
) = 59.136(KA)
0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
= I" = 59.136(KA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
= I" = 59.136(KA) 短路冲击电流值：
i ch = 1.414×K
ch
×I" = 133.809(KA)
短路电流全电流最大有效值：
I ch = I" [1+2×(K
ch
-1)2]0.5= 77.556(KA)
起始短路容量：
S" = 1.732U
j
×I" = 41.0(MVA) T= 4s:
短路电流在T2/2秒时的周期分量有效值:
I zt/2 = I
g
×I
t/2
= 59.14(kA)
短路电流在T2秒时的周期分量有效值:
I zt = I
g
×I
t
= 59.14(kA)
短路电流周期分量热效应:
Q z = I"2+10×I
zt/2
2+I
zt
2×t/12 = 13988.16(kA2·S)
（2）##2短路点小计:
##2短路点总电抗标幺值：正序X
1
= 2.4408 短路电流周期分量起始值：
I" = 59.136 = 59.136(kA) 0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
=59.136 = 59.136(kA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
=59.136 = 59.136(kA) 短路电流全电流最大有效值：
I
ch
= 77.556 = 77.556(kA) 短路冲击电流值：
i
ch
= 133.809 = 133.809(kA) 起始短路容量：
S" = 41.0 = 41.0(MVA)
T= 4s:
短路电流在T/2秒时的周期分量有效值:
I
zt/2
= 59.136 = 59.136(kA) 短路电流在T秒时的周期分量有效值:
I
zt
= 59.136 = 59.136(kA) 短路电流周期分量热效应:
Q z = (∑I")2+(∑10×I
zt/2
)2+(∑I
zt
)2×t/12= 13988.16(kA2·S)
4.4 并列高压短路电流计算
系统并列运行如图4-2所示。

图4-2 系统并列图4.4.1 短路点##2
4.4.1.1 对称短路计算(三相短路)
短路点平均电压U
j
= 0.400 kV
短路点基准电流I
j = S
j
/(1.372U
j
) = 100.000/(1.372×0.400) = 144.338 kA
（1）##2短路点系统C1分支
分支名称：系统C1
分支电抗标幺值：正序X
1
= 2.4158 短路电流周期分量起始值：
I" = S
j /(1372U
j
X
1
) = 59.748(KA)
0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
= I" = 59.748(KA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
= I" = 59.748(KA) 短路冲击电流值：
i ch = 1.414×K
ch
×I" = 135.194(KA)
短路电流全电流最大有效值：
I ch = I" [1+2×(K
ch
-1)2]0.5 = 78.358(KA)
起始短路容量：
S" = 1.732U
j
I" = 41.4(MVA) T = 4s:
短路电流在T/2秒时的周期分量有效值:
I zt/2 = I
g
×I
t/2
= 59.75(kA)
短路电流在T秒时的周期分量有效值:
I zt = I
g
×I
t
= 59.75(kA)
分量热效应:
Q z = I"2+10×I
zt/2
2+I
zt
2×t/12 = 14279.17(kA2·S)
（2）##2短路点小计:
##2短路点总电抗标幺值：正序X
1
= 2.4158
短路电流周期分量起始值：
I" = 59.748 = 59.748(kA) 0.01秒短路电流有效值：
I
0.01
=59.748 = 59.748(kA) 0.06秒短路电流有效值：
I
0.06
=59.748 = 59.748(kA) 短路电流全电流最大有效值：
I
ch
= 78.358 = 78.358(kA) 短路冲击电流值：
i
ch
= 135.194 = 135.194(kA) 起始短路容量：
S" = 41.4 = 41.4(MVA)
T= 4s:
短路电流在T/2秒时的周期分量有效值:
I
zt/2
= 59.748 = 59.748(kA)
短路电流在T 秒时的周期分量有效值:
I zt = 59.748 = 59.748(kA)
短路电流周期分量热效应:
Q z = (∑I")2+(∑10×I zt/2)2+(∑I zt )2×t/12= 14279.17(kA 2·S)
5 电力器件校验 5.1 10KV 侧汇流主母线
5.1.1 10Kv 侧汇流主母线正常发热校验
由T max =6000h 查得 J=0.67A/ mm 2
额定容量S=50MVA ；Se= I max /J =4998.7 mm 2
A U S
I N
2.27493max =⨯=
查书后附录选择LMY-67870型号母线。

c=0.01m ; b=0.09m; h=0.2m; r i=7.55cm ； K f =1.175；I al =6120A ；
又因任务书里的温度条件得；由 A I K al 8.5446=⨯θ I max =2749.2A< 5446.8A ，所以可满足母线正常发热需求 5.1.2 10Kv 侧汇流主母线热稳定性校验 T = 4s ，短路电流周期分量热效应:
Q k = (∑I")2+(∑10×I zt/2）2+(∑I zt )2×t/12 = 23.33(kA 2·S)
由于是无限大容量无须考虑非周期分量
　℃34.36)(
)3470(344
max =⨯⨯-+=al
I K I θωθ
89.025
7034
70=--=
θK
查表得C=87；
2min 600087
1
mm K Q S f k <⨯=
5.1.3 10Kv 侧汇流主母线动稳定性校验 c=0.01m ; b=0.09m; h=0.2m; r i=7.55cm ；
02112155i
r f HZ L
=⨯
ε≥; 故 β=1 所以不考虑么先共振问题。

I sh =6.147kA ，W=0.333bh 2
=1.1988*10-3m 3,取a=0.7m 作用在母线上的最大电动力：
)/(338.91
173.02
m N a
i f sh
==φ 10.2=+-h b b
a 45.0=h
b 查表得K=0.9
相间应力： 21
2.5720(/)s sh f K N M b
-=⨯10⨯I ⨯=
母线允许电动力： 266.91010f L Pa W
ϕσ=
=⨯
母线允许相间应力:70⨯10 6
Pa
9.338(N/M) ≤720(N/M); 6.9×106Pa ≤ 70×10 6
Pa 故满足条件。

5.2 0.4KV 侧母线选择
5.2.1 0.4Kv 侧汇流主母线正常发热校验
由Tmax=6000h 查得 J=0.67A/ mm 2
S e = I max ’/J=128863 mm 2
由于截面积过大可选择多n 条母线并联，此处n 可取14 新的Se=128863/2=9204.5mm 2
由前得 ：K θ=0.89。

选用LMR-9760 母线 ； 所以由7组这样的双母线并联即可 K f =1.285， I al =8350A;
K θ⨯ I al =7431.5A >5071A 故满足母线发热需求。

5.2.2 0.4Kv 侧汇流主母线热稳定校验
T = 4s:短路电流周期分量热效应:
Qz = (∑I")2+(∑10×I zt/2)2+(∑I zt )2×t/12= 14279.17(kA 2·S) Q z 的值即Q p ； 短路前温度之前求过同理查表得C=99；
22min 976036.199
1
mm mm K Q S f k <=⨯=
软母线无须校验其动稳定性。

5.3 断路器的选择
表5-1 10kV 断路器参数表
计算数据
SN10-10G/6000断路器 Un 10KV Un 10KV Ig 2800A In 3000A I imp 4.69KA I br 43.3KA I sh 37.46KA Imax 130KA Q k
23.33 KA 2
s.
It 2
t
7499.56 KA 2
s.
表5-2 DW15-630型断路器技术参数
型号额定
电压
(kV)
最高
工作
电压
（kV）
额定
电流
（A）
额定
短路开
断电流
（kA）
短
路峰
值耐
受电
流
（kA）
短路
短时耐
受电流
（kA/s
）
合闸
时间
（s）
分闸
时间
（s）
DW15—630 0.38 0.4 630 30 63 16/2 0.25 0.06 5.4 隔离开关的选择
隔离开关的选择如表5-3所示。

表5-3 隔离开关的选择
表5-4 QA630-630型隔离开关技术参数
型号额定电
压(kV)
额定绝
缘电压
（kV）
额定电
流（A）
动稳
定
峰值电
流（kA）
热稳定电
流（kA/s）
QA630—630 0.38 1 630 100 15/1
5.5 互感器的选择及校验 5.5.1 电流互感器选择
电流互感器选择的具体技术条件如下： 一次回路电压：
n
g U U ≤
式中：
g
U ——电流互感器安装处一次回路工作电压；
n U ——电流互感器额定电压。

一次回路电流：
n
g I I ≤⋅max
式中：
max
⋅g I ——电流互感器安装处的一次回路最大工作电流；
n I ——电流互感器原边额定电流。

当电流互感器使用地点环境温度不等于C 40±时，应对n I
进行修正。

修正的
方法与断路器
n
I 的修正方法相同。

准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑。

互感器的准等级不得低于所供仪表的准确级；当所供仪表要求不同准确级时，应按其中要求准确级最高的仪表来确定电流互感器的准确级。

动稳定校验：
d n ch K I i 12≤
式中：ch I ——短路电流冲击值；
n I 1——电流互感器一次额定电流；
d
K ——电流互感器动稳定倍数。

热稳定校验：
212
)(t n k K I t I Q ≤=∞
式中：∞I ——最大短路电流； k t ——短路电流发热等值时间； n I 1——电流互感器一次额定电流。

t K ——t 秒时的热稳定倍数。

各电流互感器的选择结果见下表5-5：
表5-5 电流互感器的型号及参数
参数
位置
型号
额定电 流比(A)
级次 组合 准确 级次 二次负荷
(Ω) 10%倍数
1S 热稳定倍数
0.5级 1级 二次负荷(Ω) 倍数 10KV 侧 LBJ-10 6000/5
0.5/D 1/D D/D
0.5
1 D
2.4
<10 50
5.5.2 电压互感器选择
电压互感器选择的具体技术条件如下： 一次电压1U ：
n n U U U 9.01.11>>
式中：
n
U ——电压互感器额定一次线电压，其允许波动范围为n U %10± 二次电压
n
U 2：电压互感器二次电压，应根据使用情况，按《发电厂电气部
分课程设计参考资料》第118页、表538进行选择。

准确等级：电压互感器应在那一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表、继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。

二次负荷2S ：
n S S ≤2
式中：2S ——二次负荷；
n S ——对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下，电压互感器的额定容量。

电压互感器型号及参数如表5-6
表5-6 电压互感器
5.6 绝缘子的选择及校验
根据母线额定电压10KV 和户外装设的要求，选用ZPD-10-35型支柱绝缘子，其抗弯破坏负荷
p
F =2000N
作用在绝缘子上的电动力为：
N L i F ch
sh
16.41617
.02
.146.37173.0173.022
=⨯⨯
⨯==βα
N F P 120020006.06.0=⨯=
因母线为两片平放，此时F F ≈'
，可以认为1F 作用在绝缘子帽处，由于
F =488.94<1200，满足动稳定要求。

6 变电所二次回路方案选择及继电保护的整定 6.1 二次回路的定义和分类
二次设备是指测量表计、控制及信号设备、继电保护装置、自动装置和运动装置等。

根据测量、控制、保护和信号显示的要求，表示二次设备互相连接关系
型式
额定变比（V ）
在下列准确等级 下额定容量(VA)
最大容
量(VA) 0.5
级
1级 3级 单相（屋外）
JDJ-10
10000/100
80
150
320
500
的电路，称为二次接线或二次回路。

按二次接线的性质来分，有交流回路和直流回路，按二次接线的用途来分，有操作电源回路、测量表计回路、断路器控制和信号回路、中央信号回路、继电保护和自动装置回路等。

6.2 二次回路操作电源的选择
变配电所的操作电源是供高压断路器控制回路、继电保护回路、信号回路、监测装置及自动化装置等二次回路所需的工作电源。

操作电源对变配电所的安全可靠运行起着极为重要的作用，正常运行时应能保证断路器的合闸和跳闸；事故状态下，在母线电压降低甚至消失时，应能保证继电保护系统可靠地工作，所以要求其充分可靠，容量足够并具有独立性。

操作电源按其性质分，有直流操作电源和交流操作电源两大类。

蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险：有整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。

考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。

因此这里采用交流操作电源，并且从电流互感器取得电流源。

6.3 二次回路的接线要求
继电保护装置即各种不同类型的继电器，以一定的方式连结与组合，在系统发生故障时，继电保护动作，作用于断路器脱扣线圈或给出报警信号，以达到对系统进行保护的目的。

继电保护的设计应以合理的运行方式和故障类型作为依据，并应满足速动性、选择性、可靠性和灵敏性四项基本要求：1）选择性：当供电系统发生故障时，要求只离故障点最近的保护装置动作，切除故障，而供电系统的其它部分仍然正常运行；2）速动性：为了防止故障扩大，减轻其危害程度，并提高电力系统运行的稳定性，因此在系统发生故障时，保护装置应尽快动作，切除故障；3）可靠性：保护装置在应该动作时，就应该可靠动作，不应拒动作，而在不应该动作时就不应该误动作；4）灵敏性：表征保护装置对其保护区内故障和不。