10KV变电站设计.docx

1 绪论10KV 变电站设计1.1 变电站发展的历史与现状1.1.1 概况变电站是电力系统中不可缺少的重要环节， 对电网的安全和经济运行起着举足轻 重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电 力系统管理模式的需求；同时用于变电站的监视、控制、保护，包括故障录波、紧急 控制装置，不能充分利用微机数据处理的大功能和速度，经济上也是一种资源浪费。 而且社会经济的发展， 依赖高质量和高可靠性的电能供应， 建国以来， 我国电力事业 已经获得了长足的发展。 随着电网规模的不断扩大、 电力分配的日益复杂和用户对电 能的质量的要求进一步提高， 电网自动化就显得极为重要； 近年来我国计算机和通信 技术的发展及自动化技术的成熟， 发展配电网调度与管理自动化已具备了条件。 变电 站在配电网中的地位十分重要， 它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务， 对电 网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。 因此，变电站自动化既是实现自动化的重 要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更 是电力系统自动化 EM 删 DMS 勺基础。变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装 置及远动装置等） 利用计算机技术和现代通信技术， 经过功能组合和优化设计， 对变 电站执行自动监视、 测量、控制和调节勺一种综合勺自动化系统。 它是变电站勺一种 现代化技术装备， 是自动化和计算机、 通信技术在变电站领域勺综合应用， 它可以收 集较齐全勺数据和信息。它具有功能综合化、设备、操作、监视微机化，结构分布分 层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。 变电站勺综合自动化为变电站提供 了现代化手段和基础保证。1.1.2 变电站综合自动化系统勺设计原则（ 1）在保证可靠性勺前提下，合理和设置网络和功能终端。采用分不式分层结 构，不须人工干预勺尽量下放，有合理勺冗余但尽量避免硬件不必要勺重复（2） 采用开放式系统，保证可用性和可扩充性。要求不同制造厂生产的设备能 通过网络互连和互操作，同时还要求以后扩建时，现有系统的硬件和软件能较方便的 与新增设备实现互操作。2 变电站的负荷计算和无功率补偿计算2.1 负荷计算1. 设备负荷的计算PK P（1）功计算负荷（单位为KW30d eKd 为需用系数。（2） 无功计算负荷（单位为 Kvar）Q30 P30 ta n（3） 视在计算负荷（单位为 KVAS30P30 COS（4） 计算电流（单位为 A）IS30N30< 3UUN 为用电设备的额定电压（单位为 KVA）.2. 多组用电设备负荷计算（1）有功计算负荷（单位为 KWP30 K P P30 iP式中P 30 1 是所有设备组有功计算负荷30 之和，K p 是有功负荷同时系数,可取 0.85-0,.95.（2）无功计算负荷（单位为 Kvar）Q30 K q Q30 iQ30 i 是所有设备无功Q30 之和;K q 是无功负荷同时系数，可取0.9-0.97.视在计算负荷(单位为 KVA)S 30P 2 30 Q 2 30(4)计算电流(单位为 A)I 30S30 J 3UN2.2无功功率补偿1. 无功补偿的目的无功补偿的主要作用就是提高功率因数以减少设备容量和功率损耗，稳定电压和 提高供电质量，在长距离输电中提高系统输电稳定性和输电能力以及平衡三相负载的 有功和无功功率。无功功率的人工补偿装置，主要有同步补偿机和并联电抗器两种，由于并联电抗 器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点，因此 并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。2. 无功补偿的计算(1) 计算考虑主变损耗后的自然因数cos 1:P1PQ1 Qcos 1PbQbP1/P21 Q21(2) 取定补偿以后的功率因数：COS2 为 0.95(3) 计算补偿电容器的容量：ci12Q KP(tgtg )式中：K i =0.8-0.9(4) 计算补偿电容器个数:cccN Q / q式中：单个电容器的容量，单位为 Kvar。按照 3 的整数倍取定补偿器的个数N cs，然后计算出实际的补偿容量：Q cs N cs qc(5) 计算补偿以后实际功率的功率因数，补偿后实际的功率因数大于 0.9 为合理2xxccosP /Jp2 (Q Q )210KV :cos0.9选COS10.9 来考虑:p 38800KWS 38800 0.90 43111KVAQ 43111 tang 20822K var2.3 变电所主变压器的选择主变压器的选择原则如下：根据电源进线方向，结合工厂计算负荷总降压变电所的有关因素，确定变压器型号。以及扩建和备用的需要，综合考虑设置一般按 5-10 年规划符合选择，重要变电所，一台主变停运，其余变压器在允许 过负荷范围内，满足一、二类负荷，一般变电所，一台主变停运，其余变压器满足全 部负荷的 70%-80% 总降压变电所变压器台数的确定需综合考虑负荷容量、对供电可 靠性的要求、发展规划等因素。变压器台数越多，供电可靠性就越高，但设备投资必 然加大。运行费用也要增加。因此， 在满足可靠性要求的条件下，变压器台数越少越经济对三级负荷供电的变电所以及对可取的低压设备电源的一二级负荷供电时， 皆选 用一台主变压器。对于有大量一、二级用电负荷、或总用电负荷季节性（或昼夜）变 化较大、 或集中用电负荷较大的单位， 应设置两台及以上电力变压器、 如有大型冲击 负荷，如高压电动机、电炉等动力，为减少对照明或其他负荷的影响，应增设独立变 压器。对供电可靠性要求高，又无条件采用低压联络线或采用低压联络线不经济时， 也应设置两台电力变压器。 选用两台变压器时， 其容量应满足在一台变压器故障或维 修时， 另一台仍保持对一、 二级用电负荷供电， 但需对该变压器负荷能力及其允许时 间进行校核。2.4 变电所安装位置变电所位置和型式的选择应遵循以下几点来选择：（1） 变电所的位置应尽量靠近负荷中心；（2） 变电所应选择在地势比较高处避免低洼积水；（3） 交通运输必须方便，便于设备运输；（4） 变电所周围必须无易燃易爆物品；（5） 变电所进出线则应无高大建筑物。变电站主接线设计3变电所的主接线又称为主电路，指的是变电所中各种开关设备、变压器、母线、 电流互感器等主要电气设备， 按一定顺序用导线连接而成的， 用以接受和分配电能的 电路，它对电气设备选择、 配电装置布置等均有较大影响， 是运行人员进行各种倒闸 操作和事故处理的重要依据。3.1 电气主接线的基本要求（1） 可靠性 在规定条件和规定时间内保证不中止供电能力，即供电的连续性。（2）灵活性1 操作的方便性；2 调度方便性，主接线能适应系统或本厂所的各种运行方式；3 扩建方便性，具有初期一终期一扩建的灵活方便性。（3）经济性1 投资省，设备少且廉价（接线简单且选用轻型断路器）；2 占地面积少，一次设计，分期投资，尽快发展经济效益；3 电能损耗少，合理选择变压器的容量和台数，避免两次变压3.2常用的主接线1.线接线如图 3-1 所示：优点：接线简单清晰，设备少，操作方便，便于扩建和采用成套电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关）故障或抢修，均需是整 个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短 时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后，才能恢复非故障的供电。适用范围：一般适用于一台发电机或一台主变压器。2.线分段接线如图 3-2 所示：图 3-2 单母线分段接线图优点：用断路器把母线分开后，对重要的用户可以从不同段引出两个回路， 有两 个电源供电，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除， 保证正常段母线 不间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障时或检修时， 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，常使架空线出现交叉跨越，扩建时需向两个方向均 衡扩建。适用范围：6-10KV 配电装置出现回路数为 6 回及以上，350-63KV 配电装置出线 回路数为 4- 8 回，110KV-220KV 配电装置出现回路为 3-4 回。3. 双母线接线如图 3-3 所示：优点：供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作， 可以轮流检修一组母线而 不致使供电中断，一组母线故障后，能迅速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关， 只停该回路；调度灵活，各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要；扩建方便，像双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和符合均匀分配，不会引起原有回路的停电， 当有双回架空线路时，可以顺序布置，以致连接不同的母线段时，不会如单母分段那 样导致出线交叉跨越；便于试验，当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上缺点：增加一组母线， 每回路就需要增加一组母线隔离开关， 当母线故障或检修 时，隔离开关作为倒闸操作电器，容易误操作，为了避免隔离开关误操作，需在隔离 开关和断路器之间装设连锁装置。适用范围：6-10KV 配电装置，当短路电流较大，出线需要带电抗器时；35-63KV 配电装置，当出线回路数超过 8 回时，或连接的电源较多，负荷较大时； 110-220KV 配电装置出线回路数为 5 回及以上时，或当 110-220KV 配电装置在系统中居重要地 位，出线回路数为 4 回及以上。当有两台变压器和两条线路时，按桥断路器的位置，分析内桥和外桥。（1 ）内桥接线桥断路器位于变压器侧，线路中有断路器的桥接线。 特点：正常操作时，线路投切方便，变压器不方便。线路故障，仅跳对应回路 QF,而 T 故障对应回路 QF 也须跳闸。应用场所：输电线路长而变压器又不需要经常切换的接线。（2） 外桥接线桥断路器位于线路侧，变压器回路中有断路器的接桥线。特点：与内桥相反。应用场所： 与内桥相反， 且线路中有穿越功率接线， 穿越功率是路过变电所的功 率。3.3工厂变电所主要接线方案选择根据工厂的负荷性质和电源情况，工厂变电所的主变压器可有下列三种方案： 方案 1：高、低压侧均采用单母线分段。优点：用断路器把母线分开后， 对重要用户可以从不同母线段引出两个回路， 用 两个电路供电； 当一段母线故障时， 分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不 间断供电和不致使重要用户停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电； 当出线为双回路 时，常使架空线路出现交叉跨越；扩建时需要两个方向均衡扩建。方案 2：单母线分段带旁路优点：具有单母线分段全部优点，在检修断路器时不至中断对用户供电。 缺点：常用于大型电厂和变电中枢，投资高。方案 3：高压采用单母线、低压采用单母线分段。优点： 任一主变压器检修或发生故障时， 通过切换操作， 即可迅速恢复对整个变 电所得供电。缺点：在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时，整个变电所仍需停电。 以上三种方案均能满足主接线要求， 采用方案 3 时虽经济最佳， 但是其可靠性相 比其他两方案：采用方案 2 需要的断路器数量多，接线复杂，它们的经济性能较差； 采用方案 1 既满足负荷供电要求又较经济，故本次设计选用方案 1.4 短路电流计算4.1 短路电流计算的目的短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备， 以及进行继电保护装置的 整定计算。进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考 虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点，短 路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗，在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简，对于工厂供电系统来说，由于将电力系统当 作无限大容量电源，而且短路电路也比较简单，因此一般只需采用阻抗串、并联的方 法即可将电路简化，求出其等效阻抗，最后计算短路电流和短路容量。短路电流计算的方法，常用的有欧姆法和标幺值法。本设计采用标幺值法进行短 路计算。4.2 短路电流计算变电所等效电路图如图 4-1 所示:1、基准量：取 Sd=100MV.A,Uc1=10.5KV,Uc2=0.4KV,基准电流为 IdISd1005.49KA3Ud1c21.732 0.4Id2Sd100144.93KA1.732 0.42、短路电路中各元件电抗标幺值电力系统的电抗标幺值人兰空 102MV?A 0.2dX 9500MV ?A电缆线路的电抗标幺值oSXX Ld20.38 8100(10.5)22.76电力变压器的电抗标幺值，查表得变压器的短路电压百分值U %4.5%kx XXTUk 9 4.5 100 1000，故 34 Xd 100 Sn100 1000.绘制等值电路如图 4-2 所示，标出各元件序号和电抗标幺值和短路计算点K-1 与 K-23、10KV 高压侧 K1 点总电抗标幺值以及三相短路电流各值和短路容量(1) 总电抗标幺值X K1 X1 X20.2 2.762.96(2) 三相短路电流的周期分量有效值I(3) K1Id15.5X2.96K11.86KA(3) 其他三相短路电流1(3) I lK?1.86KAish 2.55 1.864.743KAI S3)1.51 1.862.81KA(4) 三相短路容量Sd100(3)S )K1 XK12.96MVA 33.78MVA4、低压侧 K2 点的总电抗标幺值以及三相短路里电流各值和短路容量(1) 总电抗标幺值4 5K1XX1X2 X3/X4 0.2 2.762.51(2) 三相短路电流的周期分量有效值I (3) Id 2I K2XK2四 KA 27.64KA 5.21(3) 其他三相短路电流I" I(3) I 3 27.64KA i 3 1.84 27.64 50.86KAK 2K 2I S3) 1.09 27.64 30.13KA(4) 三相短路容量Sd100 MVA 19.19MVASK25.215 电气设备的选择及校验5.1 电气设备选择1 、电气设备的一般选择（1） 应满足正常运行、检修、断路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需 要；（2） 应按当地环境校验（3） 应力求技术先进和经济合理；（4） 选择导体时应尽量较少品种；（5） 扩建工程应尽量使新老电器型号一致；（6） 选用新的产品，均应具有可靠的实验数据，并经证实鉴定合格。2 、电气设备和载流导体选择的一般条件（1） 电压：电气设备所在电网的运行电压因调压或负荷变化， 可能高于电网额定 电压，这对裸铝、铜导体不会有任何影响，但对电器和电缆则要规定其允许最高工作 电压得底于所接电网的最高运行电压。（2） 电流：导体（或电气设备）的额定电流是指在额定环境温度下，长期允许通 过的电流。在额定的周围环境温度下，导体（或电气设备）的额定电流应不允许小于 该回路的最大持续工作电流。I周围环境温度不等时，长期允许电流可按下式修正jm axN |N： m ax 0式中： max导体或电气设备正常发热允许最高温度数值，一般取max =70°C我国生产的电气设备的额定环境温度o 25°C。40 C°,裸导体的额定环境温度（3） 环境条件：在选择电器时还要考虑带暖气安装地点的环境条件，一般电器的使用条件如不能满足当地气温、风速、湿度、污秽程度、海拔高度、地震强度和覆 冰厚度等环境条件时，应向制造部门提出要求或采取相应措施。3、按短路条件校验（1） 热稳定校验：导体或电器通过短路电流时，各部分的温度（或发热效率）应 不超过允许值。满足热稳定的条件为：2It t I2 imatI式中：I t 、允许通过的热稳定电流和持续时间，由产品样本查得。t稳态短路电流I假想时间（2） 动稳定校验：等稳定，即导体和电器承受短路电流机械效应能力。应满足的 动稳定条件为或ii|Iesshessh式中：esesi , I- - - - - -短路冲击电流幅值以及 其有效值shshi , I- - - - - -导体或电器允许的动稳 定电流幅值以及其有效 值5.2变电所一次一次设备的选择校验5.2.1 高压侧电气设备的选择校验1、高压少油断路器初步选择 SN10-10/630 高压少油断路器，电压级 10KV 额定电流是 630A,开断 电流 16KA 动稳定电流 40KA 关合电流 40KA（ 2S）热稳定电流 16KA 动稳定校验：ies 40KA ish 4.743KA热稳定校验：变压器设有差动保护，在差动保护范围内短路时，其为临时动作，继电器保护动作时限为 0,短路持续时间小于 1S,假想时间由断路器的全开断时间 0.1S，和零周期分量假想时间 0.05S 构成，则整定时间为ti 0.1 0.05 0.15S当 K1 点短路时，相当于 2S 的热稳定电流为I 2 2 I 2 tit s则I0.509 KA 16KAts当 K2 点短路时，假想时间有继电保护何继电器开断时间构成t 2 0.1 2.1Si相当于 2S 的热稳定电流为I2 I tit2s2则Its 1.906 KA 16KA 经过校验，所选高压少油断路器满足要求。2、高压隔离开关初步选择 GN8-10/200 型号的隔离开关，参数为电压级 10KV 额定电流 200A,动 稳定电流25.5A，热稳定电流 10KA动稳定校验：i25.5KA 4.743 KAes热稳定校验：最坏情况下差动不起作用，短路发生在进贤断路器 QF1 的隔离开关后， 并在断路器 QF2 之前时，事故切除靠上一级的变电所过电流保护， 继电器动作时限应 比进线的继电保护动作时限 2S 大一个时限差 0.5S，再加上隔离开关动作的时间，则 总时间t2 0.5 0.1 2.6Sk相当于 5S 的热稳定电流为I2 I tt2s2 i则I 0.355KA 10KAts经校验，所选的隔离开关满足要求3、高压熔断器 高压熔断器按工作环境条件、 电网电压、长时间最大负荷电流 （对保护电压互感 器的熔断器不考虑负荷电流）选择型号外，还必须校验熔断器的断流容量，即INbr I熔断器的额定电流有两个，即熔件和熔管的额定电流，应按下式取IrIIN.fN. fsIO.mIN.fr - - - - -熔断额定电流（熔断器 额定电流）（ A） IN.fs- 熔件额定电流（ A）IIO .m - - - - - - -通过熔断器的最大长时 负荷电流（ A） 所选熔件应在最大长时符合电流及设备起动电流的作用下不应熔断， 在短路电流 作用下可靠熔断： 要求熔断器特性与上级保护装置的动作时限相配合 （及动作要有选 择性），以免保护装置超级动作，造成停电范围的扩大。初选 RN1-10 型号的熔断器，额定电压为 10KV 额定电流为 100A,熔断电流 100A, 最大开断电流有效值为 11.6KA。经校验，所选熔断器满足要求。4、 高压电流互感器电流互感器除按一般条件选择外， 还应根据二次设备要求选择电流互感器的准确 级和校验二次侧额定容量，选择互感器应满足以下条件：（1） 额定电压大于或等于电网额定电压；（2） 额定电流大于或等于一次回路最大长时负荷电流；（3） 电流互感器的准确级应不小于二次侧所接仪表的准确级；（4） 电流互感器的额定容量应不小于所接二次设备的容量。初步选择 LQJ-10 型号的电流互感器，额定电流比 100/5，二次负载值 0.5 级 4,1 级0.4,3 级 0.6，1S 热稳定倍数 90,动稳定倍数 225。5、 高压电压互感器电压互感器的选择原则如下：（1） 电压互感器一次额定电压不小于电网的额定电压；（2） 电压互感器二次额定电压按接线方式选择；(3) 电压互感器的准确值不小于所接仪表的准确值；(4) 电压互感器的额定容量不小于二次侧负荷的容量。选择 JDJ-10 型号和 JDZJ-10 型号的电压互感器额定表压比系数分别为10 0 1 0 1 10/0.1KV 和/ KV V3 V3 J36、避雷针选择高压避雷器型号为 FS-10，额定电压为 100KV 最大工作电压 11.5KV。5.2.2 低压侧电气设备的选择校验1、低压侧断路器低压侧断路器的选择应分开选择，变压器主二次侧的与车间的断路器根据其额定电流不一样选择不一样的断路器，根据实际情况选择的断路器如下表5-1 所示烈号额宦电压额运电流個牺漩能力动稳定电赣就DW13-2500/V3802500/KA40Vlt/KA603DW15-20020()S2t)6nw 15-40(妣I2.fiSOS>WI5-6(W£00I5-1 石能斷路器主要参数表时 DWj5-25(X)舉号的断閤器做校验i动稳定校验： es60 KA 50 8KA.380KV 侧电压器总开关不做保护，贝 U 整定的总时间Its 27.6428.32 KA 40 KAll 2 经校验，所选断路器满足要求。同理，可校验其他所选断路器也同样满足要求。2、低压隔离开关t 2.1Si变压器二次侧隔离开关选择 HP 系列的隔离开关，根据计算电流选择 HP-2500 隔 离开关，选择数量为 3 个，其数量如图所示表月主次隔离开关主要瑟数农型号额定电压/V额定證 /A额定绝缘电按通电流额定撫忖 耐受电流HP-25003802500I30KV80KV660V动稳定校验：i130KAes50.8KA热稳定校验:经校验，所选隔离开关满足要求28.32KA 40KA5-3 底览隔离开关主跌参数表型号额定电额运电渝鎭富皈路接怨崔绘时朋选样个数HH 15-2OUJ-L./V3KU/A20U通电流*八20愛戌沆 FKA46HH15-KK)3MI)50151U H 5-630380630501513、电流互感器低压侧所选电流互感器如表 5-4 所示聲号額定电压额宦一次电流选芹牛歆LMZJ1-0.550020003LMZ1-0J5003005LX1Z1-0 55002003LMZbO.55001002LMZ 1-0.5500501LMZ1-0J5005(H)1* 44 电就血感然主婆娄数龙选择型号为 JDG-0.5，额定变压比为 380/100，容量为 200MVA 勺电压互感器5.3 变电所进出线的选择及校验5.3.1 导线选择的原则为了保证供电安全、可靠、经济、优质，选择导线和电缆时应满足下列条件：发 热条件；电压损耗条件；经济电流密度；机械强度。1 、发热条件,导线和电缆（含母线）在通过计算电流时产生的发热温度，不应超 过其正常运行时的最高允许温度。 按发热条件选择三相系统中的相线截面时， 应使其 允许载流量 I 不小于通过相线a1的计算电流丨,即30Ia1 I 302 、电压损耗导线和电缆在通过计算电流时产生的电压损耗,不应超过正常运行 时允许的电压损耗值,对于通常那较短的高压此案路,可不进行电压损耗教研。3 、经济电流密度高压线路及特大电流的抵押线路,一般应按规定的经济电流密度城镇导线和电缆的截面,以是线路的年运行费用（包括电能的损耗）接近于最小, 节约电能和有色金属,所选截面,称为“经济截面” 。此种选择原则,称为“年费用 支出最小”原则。但对建筑园区内较短的济电流密度选择。10K V 及以下的高压线路和母线，可不按经4 、机械强度，导线的截面应不小于最小允许截面。由于电缆的机械强度很好， 因此电缆不校验机械强度，但需要检验短路热稳定度。此为，对于绝缘线和电缆，还需要满足工作电压的要求。根据设计经验：一般 10K V 及以下的高压线路和低压动力线路，通常先按发热条 件选择导线和电缆截面， 再校验其电压损耗和机械强度。 对于低压照明线路， 因对电 压水平要求较高，通常先按允许电压损耗进行选择，再校验其发热条件和机械强度。 5.3.2 变电所导线的选择1、10K V 高压进线导线的选择采用 LGJ 型钢芯铝绞架空敷设，接入 10KV 公用I干线I。64.1A按发热条件校验：无功补偿后高压侧计算电流30 N T，1°30室外环境最高温度为 4O0C，查表得，初选 LGJ-35,其 40 C 时的lal37A I， 满足发热条件。2检验机械强度：查表得，最小允许截面积 Amin 25mm，而 LGJ-35 满足要求，故选它。2、中性线和保护截面的选择（1）中性线（ N 线）界面的选择 三相四线制系统中的中性线， 要通过系统的不平衡电流和零序电流， 因此中性线 的允许载流量，不应小于三相系统的最大平衡电流，同时应考虑谐波电流的影响。一般三相四线制线路的中性截面 A0,应不小于相线截面 Aj 的 50%即A0 0.5Aj对于三次谐波电流相当突出的三相四线制线路， 由于各相的三次谐波电流都要通 过中性线，使得中性线电流可能接近甚至超过相电流， 因此这种情况下， 中性线截面 A0 宜等于或大于相线截面 Aj,即A0 Aj保护线（PE 线）截面的选择如下： 保护线要考虑三相系统发生单相短路故障的单相短路电流通过时的短路热稳定 度。根据短路热稳定度的要求，选择保护线（PE 线）截面 APE当 A 16mm2 时APE Aj当 16mm2 A 35mm2 时APE 16mm2 2当 A 35mm2 时APE 0.5Aj（3）保护中性线（PEN 截面的选择 保护中性线兼有保护线和中性线的双重功能, 因此其截面选择应同时满足上述保 护线和中性线的要求,取其中的最大值。3、380KV 低压线路导线的选择 工厂车间低压照明线路和电动机导线截面的选择主要依据以下条件：（1）导线发热条件（即连续允许电流） ；（ 2）电压损失；（3） 机械强度 ;（4） 导线截面应与线路中装设的熔断器相适应。导线因敷设的方式和地点的不同， 其散热条件也不相同。 同样的导线， 露在空气 中的安全电流和装在管子里的安全电流时不同的。另外，当环境温度不同 时，导线安全电流也不相同。关于导线安全电流的确定在实际工作中，通常可以从 手册中查找， 另一方面可以采用一些经验做法。 比如：对绝缘线包括各种型号的橡皮 绝缘线或塑料绝缘线，在明敷且环境温度为 25 摄氏度的条件下可以做以下估算，对 铝芯线 10 平方毫米以下的载流量是截面数的 5 倍；100 平方毫米以上的截留量是截 面的 2倍，16 平方毫米与 25 平方毫米； 35 平方毫米与 50 平方毫米； 70 平方毫米与 95 平方毫米三组截面的载流量分别是相应截面的 4 倍、 3 倍、 2.5 倍。6 变电所继电保护电力变压器是电力系统中使用相当普遍和十分重要的电器设备， 虽然它有别于发 电机，是一种静止的电气设备，结构比较可靠，发生故障的机会相对较少，但它一旦 发生故障将会给供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的后果。 为了保证变压器的 安全运行。防止故障的扩大，按照变压器可能发生的故障，装设灵敏、快速、可靠和 选择性好的保护装置是十分必要的。变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时， 由于电流、电压、 油温等随 之发生变化， 通过这些突然变化来发现， 判断变压器故障性质和范围， 继而做出相应 的反应和处理。继电保护具有选择则性、速动性、可靠性及灵敏性。6.1 电力变压器的故障形式中压供电系统中常用电力变压器都是降压变压器，绝缘形式有油浸式和干式， 绕组连接组别有两种。其主要故障形式有：1 、绕组及其引出线的相间路 : 包括三相短路和两相短路。这种故障的特点是短 路相上电源急剧增加为正常电流的若干倍， 因此可采用反应电流过量而动作的过电流 保护装置来加以保护。对于油浸式变压器，当油箱内绕组发生相间短路时危害很大， 故障处的电弧不仅可能烧坏绕组绝缘和铁心， 而且可能会使绝缘材料和变压器油强烈 汽化，从而引起油箱爆炸。针对这种情况，变压器除了设置过电流保护外，还应设置 反应油气化量多少的瓦斯保护。2 、绕组匝间短路：绕组匝间短路也是变压器的常见故障。 绕组匝间短路时也会 使故障点电流增加， 但增加的多少与短路匝数有关， 但短路匝数不多时， 故障电流与 正常电流差异不是很大，过电流保护装置不一定能够反映出来。因此，对这种故障， 油浸式变压器采用瓦斯保护；干式变压器采用反映绕组短路时温度升高的温度保护。3 、二次侧单相短路： 变压器二次侧中性点直接接地， 其单相短路时故障相出现 较大的短路电流。 一般，首先考虑用变压器一次侧装设的过电流保护兼作单相短路保 护，若灵敏度不够，再考虑在变压器二次侧采用反映三相电流之和的零序电流保护。4 、过负荷：虽然变压器有一定得过负荷能力，但过负荷时间不能太长。因此， 当变压器的实际负荷超过其额定负荷时，采用反映变压器过负荷的过负荷保护。5 、油浸式变压器的油面降低： 油浸式变压器是用变压器油作绕组的相间绝缘和 对地绝缘的，因此，绕组必须完全浸泡在变压器油中，当油面降低时，会威胁变压器 的绝缘，从而引起短路故障。针对这种情况，应设置可反映油面降低的瓦斯保护。6 、干式变压器绕组温度升高：干式变压器绕组温度升高的原因很多，如：过负 荷、匝间短路、环境温度升高、冷却系统故障等。针对这种情况，应设置温度保护。对于高压侧 6-10KV 的变电所主要变压器来说，通常装设有带时限的过电流保 护，如过电流保护动作时间大于 0.5S-0.7S 时，还应装设电流速断保护。 容量在 800KVA 及以上的油浸式变压器和400KVA 及以上的车间油浸变压器，按规定应装设瓦斯保护。 容量在 400KVA 及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负荷的备用 电源时，应根据可能的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在轻微故障时， 动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在严重故障时，一般均动作于跳闸。6.2 变电所继电保护装置对线路的相间短路保护，主要采用带时限的过电流保护和瞬时动作的电流速断保护；对线路的单相接地保护采用绝缘监视装置，装设在变电所高压母线上，动作与信号。继电保护装置的接线方式采用两相两继电器式接线；继电保护装置的操作方式采用交流操作电源供电中的“去分流跳闸”操作方式（接线简单，灵敏可靠）；带时限过电流保护采用反时限过电流保护装置。型号都采用GL-25/10。其优点是：继电器数量大为减少，而且可同时实现电流速断保护，可采用交流操作，运行简单经济，投 资大大降低。此次设计对变压器装设过电流保护、速断保护和过负荷保护装置，在低压侧采用 相关断路器实现三段保护。保护装置原理图如下：1 业流3KT2过4'负i（I r迂吋凰过电诡气护过负悅张护1、定时限过电流保护（1）动作电流的整定保护装置的启动电流应按照避开变压器可能出现的最大负荷电流来整定， 电两台变压器型号及容量相同，而且是并列运行的，则最大电流由于变LI max n/(n 1) I N.T贝卩 I Lmax 2 I 1N.T 2 1000(73 10)此时保护装置的启动电流应整定为2 57.7115AKrel KwI op - I L maxKre Ki其中，可靠系数 Krel 1.3,接线系数 Kw 1,继电保护返回系数 Kre 0.8, 电流互感器的电流比 Ki 100/5 20,因此动作电流为