1、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 I 摘 要 10kV 变电所是电力配送的重要环节，也是电网建设的关键环节。变电所设计质量的好坏，直接关系到电力系统的安全、稳定和经济运行，为满足城镇负荷日益增长的需要，提高对用户供电的可靠性和电能质量。本论文主要是针对某企业 10kV 变电站的设计，概述了变电站设计的基本过程和方法。首先分析了供电系统；其次介绍了供配电所的主接线设计和主接线的选择，根据该机械厂的原始资料进行负荷计算和主变压器及其容量的选择，确定主变压器容量和型号；接着对 10kV 变电站做了短路电流计算和电器设备的选择，短路电流是为后面设备的选型提供 了依据并根据短路电流可以进行设备的整定
2、和校验；接着对配电所二次回路进行设计和主变压器保护设计和变电站的防雷保护等。 关键词 ：变压器 负荷计算 短路电流计算 继电保护 防雷设计 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 II Abstract 10kV substation is an important part of the power distribution is the key link in grid construction. Substation design quality is good or bad, is directly related to power system security, stability
3、and economic operation, to meet the growing needs of urban capacity, improve reliability of supply to consumers and power quality. This study focuses on the design of an enterprise 10kV substation, an overview of the basic process of substation design and methods. First analysis of the power supply
4、system; then introduces the main power supply wiring design and the choice of the main terminal, according to the Machinery Plant Load the raw data and the choice of main transformer and its capacity to identify and model the main transformer capacity; then made on the 10kV substation electrical equ
5、ipment short-circuit current calculation and the choice of short-circuit current is behind the selection of equipment to provide a basis for short-circuit current can be conducted in accordance with tuning and calibration of equipment; followed by the secondary circuit of the power distribution desi
6、gn and the main transformer substation lightning protection design and protection. keyword： transformers load calculation short-circuit current calculations relay protection lightning protection design 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 III 目录 前言 . 1 1 供配电系统分析 . 2 1.1 电力系统概述 . 2 1.2 负荷分级及其供电方式 . 2 1.3 供配电系统 . 3 1.3
7、.1 10KV 终端变电所的型式 . 3 1.3.2 配电系统的接线网络方式 . 3 1.4 配电线路 . 3 1.4.1 架空配电线路 . 3 1.4.2 电缆线路 . 4 2 变配电所的主接线设计 . 6 2.1 变电所主接线的选择原则 . 7 2.2 主接线方案选择 . 7 3 负荷计算及短路电流计算及主变选择 . 10 3.1 原始资料 . 10 3.2 负荷计算 . 11 3.2.1 负荷曲线 . 11 3.2.2 负荷计算方法 . 12 3.3 主变压器的选择 . 15 3.3.1 电力变压器的选型 . 16 3.3.2 电力变 压器功率损耗 . 17 3.4 短路电流计算 . 1
8、8 4 设备的选型及校验 . 23 4.1 一次侧电气设备选择与校验原则： . 23 4.2 高压设备的选择及校验 . 26 4.3 低压电气设备选择 . 30 4.4 电气设备选择一览表 . 32 5 配电所的二次回路 . 33 5.1 站用电源及操作电源 . 33 5.2 断路器控制与信号回路 . 34 5.3 自动装置 . 36 5.4 供配电系统保护 . 37 6 主变压器保护 . 39 6.1 瓦斯保护 . 39 6.2 主变压器保护的计算 . 41 7 变电所防雷设计 . 47 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 IV 7.1 防雷的基本知识及设计 原则 . 47 7.2 本次设
9、计所采用的防雷保护 . 48 7.2.1 变配电所的防雷措施 . 48 7.2.2 避雷针保护范围的计算 . 50 总结 . 54 致谢 . 55 参考文献 . 56 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 1 前言 10KV 变电所属于中压变电站，它延伸至用电负荷中心居民小区内，直接面对工矿企业和居民等广大用户的供电需要，起着承上启下确保用户用电的作用。 10KV变电所所处地位十分重要，是能否保证系统安全经济可靠地运行的一个重要条件。 该次设计是根据某机械厂 10kV 变电站现有的工作系统和原有生产材料而进行设计的。本设计一共分为七章，按照供电设计程序来安排章节，并根据安全、经济、可靠、灵活的
10、主导思想来设计。我借鉴了原有的变电所工作系统，并把握了主体设计思想，翻阅了大量的书籍和期刊，参 考了指导老师的意见，结合自己的理论知识和实践经验，一步一步地完成变电所设计。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 2 1 供配电系统分析 1.1 电力系统概述 电力系统是由发电厂、变电站、电力线路和用电设备联系在一起组成的统一整体，各组成部分分别起到生产、转换、分配、输送和使用电能的作用。电力系统中，电能的生产、输送和使用几乎是同时进行的。即发电机在某一时刻发出的电能，经过送电线路立刻送给用电设备，而用电设备立刻将其转换成其他形式的能量，一瞬间就完成了发电 供电 用电的全过程。而且，发电量随着用电
11、量的变化而变化，生产量 和消费量是严格平衡的。 1.2 负荷分级及其供电方式 为了使供配电系统达到技术上合理和经济上节约，既能满足供电可靠和运行维修的安全、灵活、方便，又能使供配电系统投资少，在确定供配电系统之前，要正确地划分电力负荷的等级。对于工业与民用供电负荷，根据其重要性和短时中断供电在政治、经济上所造成的经济损失和政治影响，可分为三个等级。 根据本工程的实际情况，该配电所为高压供电高压计量方式，按一级负荷设计。供电系统供电方式的选用了两路高压电源进户，（这两路电源进线是从厂区一次高压开关站引来的），两路电源分列运行的供电 方式设计。符合供配电系统设计规范 GB50052-95 中第 2
12、.0.2 条规定。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 3 1.3 供配电系统 1.3.1 10KV 终端变电所的型式 10KV 终端变电所（车间变电所或建筑物变电所）按变压器安装的位置，一般有以下型： （ 1）附设变电所 （ 2） 车间内变电所 （ 3） 独立变电所 （ 4） 屋外变电所 （ 5） 杆上变电所（台） 1.3.2 配电系统的接线网络方式 （ 1）放射式接线 （ 2）树干式接线方式 （ 3）环状式接线 （ 4）混合式 供电系统接线网络方式的确定：结合本工程的实际情况，我选用了一、二级负荷采用放射式配电网络，其中一级负荷电源为双路电源带末端互投装置供电。根据 GB50052-92
13、 中第 6.0.1-6.0.5 条之规定。 1.4 配电线路 1.4.1 架空配电线路 1、架空线路的结构 架空线路主要由导线、电杆、横担、绝缘子、基础及金属等组成。架空线路的导线一般采用铝绞线。 2、架空线路路径选择原则 确定架空线路路径应综合考虑运行、施工、交通条件和路径长度等因素；应尽量减少与其他设施的交叉和跨河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 4 越建筑物。在保证架空线路的导线与各种设施间的最小距离要求的条件下，按线路距离最短的原则选择。 1.4.2 电缆线路 1、电缆的结构 电缆有线芯、绝缘层和保护层三部分组成 。 2、电缆的种类及使用范围 目前常用的电力电缆，按其绝缘材料及保护层
14、的不同分为以下几类： （ 1）油浸纸绝缘铅（铝）包电力电缆； （ 2）聚氯乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆（简称全塑电缆）； （ 3）交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套电力电缆； （ 4）油浸纸干绝缘电力电缆； （ 5）不滴流电力电缆； （ 6）橡胶绝缘聚氯乙烯护套电力电缆； 供电系统电缆线路的确定：根据以上的分析，又结合了本工程的实际情况，我选用了铜芯交联聚氯乙烯绝缘电力电缆（ YJL）及硬铜母线（ TMY）型号的不同截面积的电缆线路。 母线的特性如下 表 1-1和表 1-2所示： 表 1-1 母线的机械性能和电阻率 母线名称 母线型号 最小抗拉强度（/mm2） 最小伸长率 （） 20最大电阻率（
15、mm /m） 铜母线 255 6 0.01777 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 5 表 1-2 母线的涂色 母线相位 涂色 母线相位 涂色 相 相 相 黄 绿 红 中性（不接地） 中性（接地） 紫 紫色带黑色条纹 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 6 2 变配电所的主接线设计 变电所主接线表示工厂接受和分配电能的 路径，由各种电力设备（变压器、避雷器、断路器、互感器、隔离开关等）及其连接线组成， 通常用单线表示 。 变电所主接线对变电所设备的选择和布置，运行的可靠性和经济性，继电保护和控制方式都有密切关系，是供配电设计中的重要环节。 1、变配电所主结线应满足的基本要求： （ 1）可靠性 （ 2）灵活性 （ 3）安全性 （ 4）经济性 2、主结线的类型 （ 1）单母线不分段结线 在主结线中，单母线不分段电路是比较简单的结线方式，特点是：结构简单，使用设备少，配电装置的建造费用低；供电可靠性和灵活性差，只适用于用户对供电连续性要求不高 的情况。 （ 2）单母线分段结线 将两个电源分别接在两段母线上，两段母线间用隔离开关或断路器联接起来，特点是：供电可靠程度高，适用于大容量的三级或部分的一、二级负荷。 （ 3）单母线带旁路结线 主结线中有两条母线，一条为主母线，一条为旁路母线。只适用于出线回路较重要，不允许停电检修断路器的场合。
