頁1緒論1.1電力系統的基本概念1.1.1電力系統的形成電力系統是通過各級電壓的電力線路，將發電廠、變電所和電力用戶連接起來的一個整體。該系統起著電能的生產、輸送、分配和消耗的作用。在電力系統中，通常將輸送、交換和分配電能的設備稱為電力網，它由變電所和各種不同電壓等級的電力線路組成，可分為地方電力網、區域電力網及超高壓遠距離輸電網三種類型[1]。1.1.2聯合電網的優點1.可以減少系統的總裝機容量。2.可以減少系統的備用容量。3.可以提高供電的可靠性。4.可以安裝大容量的機組。5.可以合理利用動力資源，提高系統運行的經濟性。基于上述優點，世界上工業發達的國家大多數都建立了全國統一電力系統，甚至相鄰國家間還建立了跨國聯合電力系統。我國的電力系統發展也很迅速，目前全國已形成東北、華北、西北、南方共六個跨省（區）電網[1]。1.1.3電力系統運行的特點和基本要求（1）運行特點：電能不能大量儲存、過渡過程十分短暫、與國民經濟各部門和人民日常生活的關系極為密切。（2）基本要求：保證供電的可靠性、保證良好的電能質量、為用戶提供充足的電能、提高電力系統運行經濟性。1.2變電所發展現狀1.2.1高壓電氣設備發展現狀在我國隨著電力系統的發展，近年來高壓電氣設備發展得非常快，技術越來越先進，質量越來越可靠，各種類型的GIS組合電器相繼問世。隨著GIS不斷完善，目前66kV及以上電壓等級的變電所選用GIS越來越普遍。GIS組合電器在1969年就由ABB公司生產出來，在世界各國已投入運行的5000多個SF6GIS間隔運行經驗的基礎上，90年代初期，ABB公司開發研制出了額定電壓為145l(V的LK-04型GIS，其將所有元件模塊化，GIS的體積變得更小，向小型化、組合化發展，GIS的性價比進一步提高。GIS可靠性高、施工方便、占用面積少，是發展的主要方向。因為組合電器具有其它電器無法比擬的優越性，近年來GIS被越來越多的項目使用，在國外使用組合電器的項目更加明顯擴大。如歐洲的維也納變電所于上世紀七十年就開始使用GIS，到現在有40多年的歷史。一些國家GIS的使用量已占到全部變電所的50％以上。GIS今后的發展，明顯趨向高電壓、大容量、小型化和更高可靠性。國內于上世紀七十年代，由一些高壓設備生產企業聯合科研院所聯合開發的110kVGIS運行至今，已有四十多年的歷史。隨著我國經濟的發展和技術水平的提高，GIS發展非常快，在不久將來GIS將應用在所有變電站中[10]。1.2.2變電所一次設備主接線方式的現狀近年來，隨著電氣產品質量及功能的完善，產品可靠性不斷提高，變電所主接線方式向簡單化發展。如隨著電器生產工藝的發展，產品質量大大提高，一些產品很長時間才需要維修一次，有些如GIS甚至可以免維護。在上世紀七十年代，當時產品質量不是很高，要提高可靠性，變電所一次設備主接線就復雜些。在當今的技術下，隨著產品質量的提高，產品可靠性不斷提高，簡單的主接線方式就可以滿足要求，有時越簡單，故障率越低，可靠性越高。在采用GIS的情況下，優先采用單母線分段接線[3]。1.2.3變電站二次系統及綜合保護的發展現狀微機綜保系統與傳統繼電保護相比，接線簡單，設備相對減少，系統性更強等。過去采用的變電所二次保護裝置，是安裝在現場開關柜或保護屏上，分散且二次接線比較復雜，各系統之間靠硬件連線完成，每一套繼電保護都是需要有若干個元器件組成。而綜合繼電保護則是由一套微機保護裝置組成，二次設備減少了很多，接線大量減少。系統性強，易于維護。微機繼電保護在電力系統中越來越重要，是繼電保護發展的方向[2]。1.2.4變電所的類型變電所是聯系發電廠和用戶的中間環節，由電力電壓器和配電裝置所組成，起著變換電壓、交換和分配電能的作用。根據變電所在電力系統中的地位不同，可分為樞紐變電所、地區變電所和終端變電所等。1.樞紐變電所：它是大供電區域的核心變電所，匯集多個大電源和大容量聯絡線，其高壓側電壓為330～750kv，全所一旦停電，將引起供電區域大面積停電，系統解列甚至瓦解。2.地區變電所：其高壓側為110～220kv，以對地區供電為主，一般作為地區或城市配電網的主要變電所，全所一旦停電，使整個地區終斷供電。3.終端變電所：是作為電網的末端變電所，一般位于輸電線路終端，接近負荷點，其高壓側35～110kv，經降壓后直接向用戶變、配電所供電。全所一旦停電，僅使該用戶中斷供電[1]。1.3課題來源和背景臺安工業園成立于2001年，規劃總面積35平方公里，現已實施面積達10平方公里。截止2009年末，以實現“五通一平”。園區已落地項目有：廣東威華股份有限公司投資5億元的22萬立方米的中密度纖維板的項目；英國ACE投資1億美元年產15萬立膠合板項目；鞍山雨虹公司投資2.5億年產20萬平方米高檔門窗項目等。現如今入園項目達81個（其中43個規模以上企業），項目總投資88億，安排就業人數達1萬人。目前，園區已形成六個產業集群：木業加工產業、石油精細化工業、新型建材和機械加工業、農副產品深加工業、礦產品冶金爐料加工業、循環經濟產業。預計2015年，臺安縣工業園區可實施16平方公里，配套設施和服務體系建設將全面完善，建成一個功能完備的擴大開發先導區和經濟發展增長區。1.4設計原則工業園區變電所設計必須遵循以下原則：1.遵守規程、執行政策必須遵守國家的有關規定及標準，執行國家的有關方針政策，包括節約能源，節約有色金屬等技術經濟政策。2.安全可靠、先進合理應做到保障人身和設備的安全，供電可靠，電能質量合格，技術先進和經濟合理，采用效率高、能耗低和性能先進的電氣產品。3.近期為主、考慮發展應根據工作特點、規模和發展規劃，正確處理近期建設與遠期發展的關系，做到遠近結合，適當考慮擴建的可能性。4.全局出發、統籌兼顧按負荷性質、用電容量、工程特點和地區供電條件等，合理確定設計方案。變電所設計是整個工業園區設計中的重要組成部分[4]。2負荷計算和主變壓器選擇2.1負荷分類與概念電力負荷分三個等級1.一級負荷：中斷供電將導致人身的傷亡或重大設計損壞，且難以復修，或在政治、經濟上造成重大損失者屬于一級負荷[1]。2.二級負荷：中斷供電將造成局部設計的破壞或生產流程的紊亂，且難以修復或大量產品報廢，重點企業大量減產[1]。3.三級負荷：既非一級又非二級的電力負荷，可用單回線路供電[1]。工業園變電所是針對整個工業園區各個企業供電，一旦停止供電將會對企業造成極大的經濟損失。因此，它屬于一級負荷，采用兩個獨立電源供電[1]。2.1.1負荷計算負荷計算的方法有利用系數法、需要系數法和二項式等幾種。本設計將采用需要系數法[1]。工業園內所用企業計算負荷公式有：(2.1)式中，分別為該企業設備的有功計算負荷（kW）、無功計算負荷（kvar）和視在計算負荷（kVA）；為所有設備的設備容量總和(kW)；為該用電設備組平均功率因數角的正切值；為用電設備組的需要系數；為用電設備組的功率因數[1]。多組用電設備計算負荷公式：(2.2)式中,分別為變電所負荷的總有功、無功、視在功率計算值（kW、kvar、kVA）；分別為變電所有功、無功功率計算值之和,（kW、kvar）；分別有功無功最大負荷同時系數,組數越多其值越小。=0.9=0.95[1]。2.1.2無功功率補償《全國供用電規則》的規定：100kVA及高壓供電的工業用戶功率因數應該在0.90以上，其功率因數補償后的功率因數不低于0.9。若達不到要求，應裝設必要的無功補償裝置[1]。（1）電容器補償容量的計算電容器的無功補償容量為：(2.3)式中，補償前功率因數角的正切值；補償后應達到的功率因數角的正切值。（2）臺數的確定無功補償所需電容器總臺數N為：（2.4）式中，單臺電容器柜的額定容量(kvar)；電容器的實際工作電壓(kV)；電容器的額定電壓(kV)。確定電容器的總臺數時，應選取不小于計算值N的整數。（3）補償后的實際功率因數實際的補償容量為： （2.5）式中，電容器的實際補償容量（）；N所選電容器的實際臺數。補償后變電所負荷的總無功功率為:(2.6)補償后變電所的負荷總容量:(2.7)補償后的功率因數:(2.8)式中，、、分別為補償后變電所負荷的總無功功率、總容量和功率因數（）；、分別為補償前變電所負荷的用功功率、無功功率的計算值（kW、）。2.1.3主變壓器的選擇（1）主變壓器臺數確定本次設計工業園區變電所采用兩臺主變壓器，分別為東西兩側選取主變壓器。（2）主變壓器容量的確定變壓器的容量應該按下式計算：主變壓器型號的選擇應盡量考慮采用低損耗、高效率的變壓器。根據實際情況本設計選擇了東側SFZ-16000/63、西側SJL1-8000/63主變壓器兩臺。2.2負荷計算根據負荷表提供的原始數據可算計算負荷：（1）東母線側負荷計算：1.工業一線的總負荷把所有處在該工業線上的公司負荷加在一起，即工業一線的總計算負荷，計算10kV側總的計算負荷，要考慮各個公司最大負荷的同時系數，本設計取，則2.工業二線的總負荷把所有處在該工業線上的公司負荷加在一起，即工業二線的總計算負荷：3.鎮工一線的總負荷把所有在該線上的公司負荷加在一起,即鎮工一線的總計算負荷：(2)西母線側負荷計算：1.工威線的總負荷把所有在該線上的公司負荷加在一起，即工威線的總計算負荷：2.鎮河線的總負荷把所有在該線上的公司負荷加在一起，即鎮河線的總計算負荷：3.鎮工二線的總負荷把所有在該線上的公司負荷加在一起，即鎮工一線的總計算負荷：（3）計算負荷統計得：10kV東母線總計算負荷要考慮各個公司最大負荷的同時系數，本設計取，則功率因數：10kV西母線總計算負荷要考慮各個公司最大負荷的同時系數，本設計取，則功率因數：工業園區負荷統計表見附錄A。2.3無功功率補償2.3.110kV東母線功率因數提高電容器補償容量的計算（1）電容器所需補償容量10kV東母線所需補償容量：（2）電容器柜數及型號確定：選擇電容器型號BWF10.5-100-1W即額定容量為100kvar，額定電壓10.5kv的電容器，裝于電容器柜中，每柜裝18個，則電容器柜數：所以10kv東母線側裝7個電容器柜。（3）電容器的實際補償容量：（4）無功補償后的功率因數：故滿足要求。2.3.210kV西母線的功率因數提高1.電容器補償容量計算（1）電容器所需補償的容量：（2）電容器柜數及型號確定：選擇電容器型號BWF10.5-120-1W即額定容量為120kvar，額定電壓10.5kV的電容器，裝于電容器柜中，每柜裝17個，則電容器柜數：所以10kv西母線側裝3個電容器柜。（3）電容器的實際補償容量：（4）無功補償后的功率因數：故滿足要求。2.4主變壓器的選擇因為本次設計是工業園區的變電所設計，所有負荷幾乎都為一類負荷，對供電要求比較高，所以采用兩臺主變壓器：一是專供66kv母線10kv西母線間變壓器即1#主變；一是專供66kv母線10kv東母線間變壓器即2#主變。根據，本設計選取SFZ-16000/63和SJL1-8000/63主變壓器兩臺。兩臺變壓器負荷率：1#主變功率損耗：總負荷：2#主變功率損耗：總負荷：所以兩臺主變壓器選取合格。

3電氣主接線設計3.1設計原則變電所電氣接線是電氣主接線的重要部分，它可以實現安全的發電、輸變電、配電。根據設計規程，需考慮變電所在電力系統的地位，用電負荷的重要性分級和出線回數，設備特點及近期和遠期的發展規模。并且以安全可靠，操作靈活，經濟可行為基準要求[5]。3.2設計的基本要求安全：保證在任何時刻、任何操作保證人身和設備的安全[1]。可靠：滿足各級電力負荷對供電可靠性的要求[1]。靈活：適應各種運行方式的操作檢修、維護需要[1]。經濟：主接線力求簡單，盡可能減少一次性投資和運行費用[1]。3.3主接線的確定3.3.166KV側主接線選取常用有線路變壓器組接線和單母線接線兩種方案。兩種方案的接線圖如下：圖3-1單母線接線圖圖3-2線路變壓器組接線圖線路變壓器組接線優點是接線簡單，所用電氣設備少，配電裝置簡單，節約投資。而缺點是該單元中任一設備發生故障或檢修時，變電所要全部停電，供電可靠性都不高，只可供三級負荷；單母線接法除了具備以上優點并且還有便于擴建這一優點，非常符合本變電所的未來設計。相對于缺點而言，該接線是每當檢修一條線路的斷路器時，該回路才需停電。為避免可靠性不高，本設計66KV側主接線采用雙回路進線的單母線接法[5]。3.3.210KV側主接線選取根據變電所規程上講，當變電所接兩臺主變壓器時，6-10kV側宜選取單母線分段接線方案。雖然它在供電可靠性和靈活性上有所不足，但由于工業園變電所為兩回路進線，這樣有兩個電源供電大大提高了供電的可靠性。因此，10kV側主接線選擇單母線分段接法[5]。單母線分段接法圖：圖3-3單母線分段接線圖變電所設計主接線圖見附錄B。

4短路電流計算4.1短路的基本概念4.1.1短路的原因及其后果“短路是電力系統中最常見和最嚴重的一種故障。引起短路的主要原因是電氣設備載流部分絕緣損壞。引起絕緣損壞的原因有：各種形式的過電壓（如遭雷擊）、絕緣材料的自然老化、遭受機械損傷以及設備運行維護不良等。此外，運行人員由于未遵守安全操作規程而帶來的誤操作、鳥獸跨接在裸露的載流部分以及風、雪、雨、雹等自然現象均會引起短路故障[1]。”短路引起的短路引起后果的破壞性，具體表現在：短路電流的熱效應、短路電流的力效應、影響電氣設備的正常條破壞系統的穩定性、造成電磁干擾[1]。4.1.2短路的基本類型三相系統中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路和兩相接地短路。三相短路是對稱性短路，其他類型短路都是不對稱性短路。根據運行經驗表明：單相接地短路占絕大多數，而三相短路機會最少，但其對系統造成的危害最為嚴重，必須予以重視[1]。4.2短路電流的計算方法短路電流的計算方法常用的有有名值和標幺值兩種方法，本設計采用標幺制法計算短路電流[1]。4.3短路電流的計算1.確定基準值為了計算方便，基準容量通常取。基準電壓用各級線路的平均額定電壓：高壓側取69.3kV；低壓側取10.5kV。2.各元件標幺值的計算（1）變壓器：（4.1）式中，為變壓器的額定容量(MVA)；為短路電壓百分數。（2）輸電線路：（4.2）式中，為線路每公里的電抗值()；L為線路長度（km）。（3）斷路器：（4.3）式中，為接在該點的斷路器QF的額定斷流容量(MVA)。短路電流的計算西側：變壓器電抗：輸電線路電抗：輸電線路選取LGJ-150其中：L=5km、斷路器電抗：66kv側斷路器QF的斷路容量為1250MVAS1點發生短路時：S2點發生短路時：西側等效電抗圖：圖4-1（2）東側：該側除變壓器阻抗與西側不同，其余器件都與西側相同。變壓器阻抗：S1點發生短路時：S2點發生短路時：東側等效電抗圖：圖4-2短路電流計算數據如表4.1表4.1短路電流計算數據表東西側S1點短路電流S2點短路電流(KA)(KA)(MVA)(KA)(KA)S(MVA)西側7.4819.07816.214.4911.4381.66東側7.4819.07816.218.8322.51160.59

5電氣設備選取與校驗5.1電氣設備選擇的一般原則保證電氣設備在正常工作條件下能可靠工作，而在短路情況下不被損壞。即按正常工作條件進行選擇，按短路條件進行校驗。按正常工作條件選擇使用環境條件：主要包括設備的安裝地點（戶內或戶外）、環境溫度、海拔、相對濕度等。額定電壓：電氣設備的額定電壓應不小于設備安裝地點電網的最高工作電壓，即（5.1）額定電流：電氣設備的額定電流應不小于設備正常工作時的最大負荷電流，即（5.2）式中，電氣設備的最大長期工作負荷電流，取線路的計算電流或變壓器的額定電流[1]。按短路情況進行校驗動穩定校驗：動穩定是指電氣設備承受短路電流力效應的能力，滿足動穩定的條件是(5.3)式中，分別為電氣設備允許通過的最大電流峰值和有效值；分別為設備安裝地點短路沖擊電流的峰值和有效值[5]。（2）熱穩定校驗：熱穩定是指電器設備承受短路電流熱效應的能力，滿足熱穩定的條件是(5.4)式中，為電氣設備在t時間內的熱穩定電流（kA）；是三相短路穩態短路電流（kA）；是假想時間（s）；是廠家給出的熱穩定試驗時間（s）[5]。5.2高電壓斷路器的選擇5.2.1選擇條件額定電壓：斷路器的額定電壓應不小于所在處電網的額定電壓。額定電流：斷路器的額定電流應不小于它最大回路持續電流。動穩定校驗：斷路器的動穩定電流應不小于三相短路時通過斷路器的沖擊電流[5]。熱穩定校驗：斷路器短時允許產生的熱量應不小于短期短路產生的熱量[5]。5.2.2高壓側斷路器選擇（1）66kV西側斷路器選擇：①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是66kkV。本設計初步選SF6斷路器，其型號LW9-66。②動穩定校驗：所選斷路器額定峰值耐受電流63kA，大于沖擊電流，滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗：短路熱效應驗算時通常取3s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件（2）66kV東側斷路器選擇：①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選：最大長期電流，安裝地點的額定電壓是66kV。本設計初步選SF6斷路器，其型號LW9-66。②動穩定校驗：所選斷路器額定峰值耐受電流63kA，大于沖擊電流即滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗：短路熱效應驗算時通常取3s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件。其參數見表5-1：表5-1LW9-66/2500型斷路器數據參數型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定峰值耐受電流（KA）分閘時間（ms）LW9-66/250066250063305.2.3低壓側斷路器選擇（1）10kＶ東側斷路器選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期電流，安裝地點的額定電壓是10kV由此，本設計初步選SF6斷路器，其型號ZN-10。②動穩定校驗：所選斷路器額定峰值耐受電流80kA,大于沖擊電流滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗：短路熱效應驗算時通常取4s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件10kＶ西側斷路器選取據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：安裝地點的額定電壓是10kV。由此，本設計初步選SF6斷路器，其型號ZN-10。②動穩定校驗所選斷路器額定峰值耐受電流80kA，大于沖擊電流滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗短路熱效應驗算時通常取4s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件其參數見表5-2：表5-2ZN12-10/1600型斷路器參數型號額定電壓（KV）額定電流（A）額定峰值耐受電流（KA）分閘時間（ms）ZN12-1010160080655.3高壓隔離開關選擇因為隔離開關與斷路器串聯在回路中，故計算數據與斷路器數據選擇完全相同選擇條件。5.3.1高壓側隔離開關選擇（1）66kV東側隔離開關選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是66kV。本設計初步選型號GW4-66。②動穩定校驗開關動穩態電流kA，大于沖擊電流。滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗短路熱效應驗算時通常取3s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件（2）66kV西側隔離開關選擇①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是66kV。本設計初步選型號GW4-66。②動穩定校驗開關動穩態電流kA,大于沖擊電流。滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗短路熱效應驗算時通常取3s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件其參數見表5-3：表5-3GW-66型隔離開關參數型號額定電壓（KV）額定電流（A）動穩態電流（KA）GW-6666630505.3.2低壓側隔離開關選擇（1）10kV東側隔離開關選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是10kV。本設計初步選型號GN8-10。②動穩定校驗：動穩態電流100kA，大于沖擊電流。滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗：短路熱效應驗算時通常取4s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件。（2）10kV西側隔離開關選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是10kV。本設計初步選型號GN8-10。②動穩定校驗動穩態電流100kA,大于沖擊電流。滿足動穩定校驗。③熱穩定校驗短路熱效應驗算時通常取4s，查表得。短路產生的熱量：斷路器額定周期發熱量：滿足熱穩定條件。其參數見表5-4：表5-4GN8-10型隔離開關參數型號額定電壓（KV）額定電流（A）動穩態電流（KA）GN8-101020001005.4電流互感器的選擇5.4.1電流互感器的選擇選擇電流互感器時，應根據安裝地點（戶內、戶外）和安裝方式（穿墻式、支持式、母線式等）選擇其形式。選擇條件如下：額定電壓：應不低于安裝地點電網的額定電壓。一次繞組的額定電流：取線路的最大工作電流或變壓器額定電流的1.2～1.5倍。確定準確度等級與二次側負荷的選擇：電流互感器的準確度級別有0.2，0.5,1.0，3.0，10等級。保證其準確度，其二次側的實際負荷必須小于其準確度等級所規定的額定二次側負荷[6]，即動穩態校驗：電流互感器產品給出動穩態倍數,動穩態條件為熱穩定校驗：電流互感器產品給出熱穩態倍數,熱穩態條件為5.4.2高壓側電流互感器選擇（1）66kV東側電流互感器選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是66kV。本設計初步選型號LZW-662×200/5。②動穩定校驗滿足動穩態要求。③熱穩定校驗小于電流互感器的1s熱穩定倍數，故滿足要求。（2）66kV西側電流互感器選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是66kV。本設計初步選型號LZW-662×200/5。②動穩定校驗滿足動穩態要求。③熱穩定校驗小于電流互感器的1s熱穩定倍數，故滿足要求。其參數見表5-5：表5-5LZW-662×200/5型電流互感器技術參數型號額定電壓（KV）額定一次側電流（A）額定二次側電流（A）準確級繞組組合1S熱穩定倍數動穩定倍數LZW-666620050.20.2/0.2/10P/10P2253605.4.3低壓側電流互感器選取（1）10kV東側電流互感器選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是10kV。本設計初步選型LBJ-101500/5。②動穩定校驗滿足動穩態要求。③熱穩定校驗小于電流互感器的1s熱穩定倍數，故滿足要求。（2）10kV西側電流互感器選取①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是10kV。本設計初步選型LBJ-101500/5。②動穩定校驗滿足動穩態要求。③熱穩定校驗小于電流互感器的1s熱穩定倍數，故滿足要求。其參數見表5-6：表5-6LBJ-101500/5型電流互感器參數型號額定電壓（KV）額定一次電流（A）額定二次電流（A）繞組組合LBJ-101015005000.2S/0.5/10P額定二次負荷（VA）10P級確限值1S熱穩定倍數動穩定倍數0.2級0.5級10P1010101050905.5母線的選擇5.5.1母線的選擇條件母線的材料、類型室外配電裝置的母線多采用鋼芯鋁絞線，而室內配電裝置因線間距離較小，布置緊湊，采用硬母線[6]。母線截面的選擇①按經濟電流密度選擇對于年平均負荷較大、母線較長、傳輸容量較大的回路，為降低年運行費用，可按經濟電流密度選擇母線截面。(5.5)式中，是母線最大長期工作電流A，經濟電流密度。②按最大長期工作電流選擇母線長期允許電流應不小于通過母線的最大長期電流，即（5.6）③動穩定校驗當短路沖擊電流通過母線時，產生的最大計算應力不大于母線的允許應力，即④熱穩定校驗應滿足母線截面應比母線在短路時最小允許截面大，即（5-7）式中，C導體的熱穩定系數5.5.210kV側母線選擇（1）10kV東側母線的選取①按經濟電流密度最大負荷利用小時數為T=5000h，查得經濟電流密度，。初步選雙條銅母線TMY2×（80×8）母線截面為②按最大長期工作電流查手冊2×（80×8）=的母線水平放置環境溫度40℃的最大長期允許電流為③熱穩定度校驗故滿足要求。④動穩定校驗三相短路時，位于同一平面的三相平行母線中產生的最大電動力為=876.59N/m式中，L為跨距；a為相間距。導體所受最大彎矩：產生的最大應力：=31<故滿足動穩定條件。由以上的短路電流計算和母線選擇條件，10kV西側母線也選擇該母線所以10kV母線選擇2TMY-808。5.6避雷器的選擇5.6.110kV避雷器選擇東側避雷器選擇：①根據安裝地點工作電壓，最大長期工作電流選擇：最大長期工作電流，安裝地點的額定電壓是10kV。本設計初步選型號HY5WZ-17/45。②短路關合電流>22.51kA滿足動穩定校驗。③熱穩定度校驗：短路熱效應4s校驗，查表得。短路產生的熱量：避雷器短時周期產生的熱量： 所以滿足熱穩定校驗。由以上計算可知，西側10kV避雷器也選擇HY5WZ-17/45型表5-7HY5WZ-17/45型避雷器參數型號避雷器額定電壓（KV）系統額定電壓（KV）額定短路開路電流（KA）額定短路開合電流(KA)HY5WZ-17/4517104580

6變電所的布置方案6.1本所的電氣布置方案本所設立于工業園區的專用變電所，地勢平坦，交通方便。以節省造價為基準，將66kV線路，主變電所及10kV電容器等設備布置在室外。10kV配電裝置及控制保護部分布置在室內。6.2室外部分該所66kV側采用室外布置，單母線接法，由兩回路進線，經隔離開關、斷路器和電流互感器引至主變壓器的一次側，進而使1#、2#主變壓器運行。布置在室外的還有主變壓器中性點的避雷器。10kV側的電容器組也布置在室外部分[5]。6.3室內部分變電所室內布置主要含有10kV配電室、控制保護室、維修室和值班室四部分[5]。（1）10kV配電室配電室選用KYN28-12式開關柜，其中主要包括總受柜、PT柜、電容器柜、隔離柜、聯絡柜。（2）控制保護室66kV受電線路、繼電保護及監控裝置均在控制保護室內。

7變電所繼電保護7.1繼電保護概述7.1.1繼電保護的原理在電力系統中，一旦發生故障，迅速而有選擇性地切除故障元件即繼電保護。為完成繼電保護的任務，需要利用繼電保護裝置，一般整套的繼電保護裝置是由測量部分、邏輯部分和執行部分構成。現今，微機繼電保護應用日趨廣泛[7]。7.1.2繼電保護的分類繼電保護分為主保護和后備保護，必要時可增設輔助保護[7]。(1)主保護主保護能有選擇地以最快速度動作的保護，以滿足系統穩定和設備安全的需求[7]。(2)后備保護主保護拒動后用于切除故障的保護為后備保護。可分為遠后備和近后備方式。在主保護拒動后，由相鄰線路或電力設備的保護實現后備稱為遠后備;由該電力線路或設備的另一套保護實現后備的保護稱為近后備[7]。7.1.3繼電保護的基本要求選擇性：電力系統發生故障時，應由距離短路點最近的保護裝置動作，僅將故障元件從電力系統中切除，使停電范圍盡可能縮小，以保證系統中無故障部分仍能繼續安全運行[7]。速動性：快速切除故障可以提高電力系統并聯運行的穩定性，減少用戶在電壓降低情況的時間，以及縮小故障元件的損壞程度[7]。靈敏性：對其保護范圍發生的任何故障或不正常運行狀態的反應能力[7]。可靠性：在該保護裝置規定的保護范圍內發生了它應該動作的故障時，不該拒動，反之，則不該誤動[7]。7.2線路的保護整定7.2.1線路三段式電流保護方式電流速斷保護：①原理：對于僅反應于電流增大而瞬時動作的電流保護，只保護線路的一部分[7]。②保護基本原則:為了保證電流速斷保護動作的選擇性，保護裝置的動作電流必需大于其保護回路范圍內可能出現的最大短路電流，即（7.1）式中，可靠系數=1．2～1．3[7]。限時電流速斷保護①原理：限時電流速斷保護作為本線路速斷保護的后備，不僅能保護本線路的全長，它的保護范圍不超出下一條線路速斷保護的范圍，而動作時限則比下一條線路的速斷保護高出一個時間段[7]。②保護整定計算基本原則：保護1的電流速斷整定值，保護2的限時電流速斷整定值,即（7.2）式中，可靠系數。③動作時限的選取：限時速斷的動作時限應選擇比下一條線路瞬時速斷保護的動作時限高出一個時間階段，即（7.3）④保護裝置靈敏性的校驗：用靈敏系數來衡量限時速斷具有足夠的反應能力。（7.4）式中，為兩相短路電流[7]。定時限過電流保護①原理和整定計算基本原則:起動電流按躲開最大負荷電流整定的一種保護，它在正常運行時不應起動，而在系統發生故障時能反應于電流的增大而動作，在一般情況下它不僅能保護本線路全長，而且也能保護相鄰線路全長，起到遠后備保護作用[7]。圖7-1過電流保護動作電流和動作時間網絡圖當外部故障切除后，流經保護4的電流仍然是在繼續運行中的負荷電流。由于短路電壓降低，因此在故障切除后電壓恢復時，電動機有個自啟動過程。電動機的自啟動電流應大于其正常運行時的電流因而，引入一個自啟動系數[7]。表示兩者的關系，即（7.5）保護4和5在這個電流的作用下必須能夠立即返回。為此引入可靠系數[7]，則（7.6）式中，可靠系數一般取1.25～1.5；自啟動系數大于1；返回系數取0.85[7]。②動作時限整定定時限過電流保護的動作時限，其動作時限與短路電流的大小無關。過流保護采用階梯形時限，故障越靠近電源，短路電流越大，而過流保護動作的時限越長。電流速斷和限時電流速斷來作為本線路的主保護，利用過電流保護來作為本線路及相鄰元件的后備保護[1]。③過電流保護靈敏系數的校驗當過電流保護作為本線路的主保護時，1．3～1．5，用最小運行方式下本線路末端兩相短路時的電流進行校驗。當作為相鄰線路的后備保護時，[1]。7.3.2線路三段式電流保護計算保護I段整定計算保護II段整定計算故滿足要求。動作時限（3）保護III段整定計算故滿足要求。7.3變壓器保護整定7.3.1變壓器的保護方式常用的保護方式：變壓器過電流保護、電流速斷保護、過負荷保護、零序電流保護[9]。7.3.2變壓器的過電流保護計算計算項目：①過電流保護動作電流的整定：保護裝置的動作電流：（7.7）式中,為可靠系數取1.3；為接線系數取1；為繼電器返回系數取0.85；為電流互感器的變比取40；為變壓器高壓側額定電流，A[9]。②過電流保護動作時間的整定保護裝置的動作時限（應與下一級保護動作時限相配合），一般取0.5～0.7s[9]。③過電流保護靈敏系數的檢驗按電力系統最小運行方式下，低壓側兩相短路時流過高壓側的短路電流校驗[9]。 （7.8）式中，為最小運行方式下低壓側兩相短路時流過高壓側的短路電流；為保護裝置一次動作電流，A[8]。（2）1#主變壓器的過流保護計算：動作電流：=5.6A一般取整數即6A動作時限：t=0.5s靈敏度校驗：=6.251.5（3）2#主變壓器的過流保護計算：動作電流：=2.8A一般取整數即3A動作時限：t=0.5s靈敏度校驗：=12.51.57.3.3變壓器的電流速斷保護計算計算項目：①保護裝置的動作電流：應躲過低壓側短路時，流過保護裝置的最大短路電流，即(7.9)式中，為可靠系數取1.5；為接線系數取1；為電流互感器的變比取40；為最大運行方式下變壓器低壓側三相短路時，流過高壓側的超瞬態電流，A。②保護裝置的靈敏度校驗：按系統最小運行方式下，保護裝置安裝處兩相短路電流較驗，即(7.10)式中，為保護裝置一次動作電流（A）；為最小運行方式下保護裝置安裝處兩相短路超瞬態電流，A[8]。（2）1#主變壓器電流速斷保護計算：動作電流：=200A靈敏度校驗：=2.072（3）2#主變壓器電流速斷保護計算：動作電流：=200A靈敏度校驗：=2.072滿足靈敏度校驗。

結論按照畢業設計任務書的要求，通過詳細的分析和規劃，對工業園區66KV變電所進行了初步的設計。設計中嚴格遵守電氣設計的規范的要求，按照安全可靠，技術先進，經濟合理，便于檢修和維護的原則。在設計過程中，通過借閱各種電氣類書籍，查閱相關方面的資料，從負荷計算、主接線設計、短路計算、電氣設備高低壓側選擇到繪制圖紙，經過多次演算、修改與完善。通過本論文的編寫，對所從事的項目進行總結，把我的實際工作經驗與理論緊密聯系在一起，理論知識大大提高，為以后的工作提供堅實的理論基礎。通過這次設計，提高了我分析問題，解決問題的能力。

致謝時光荏苒，轉眼間四年的學習生活已將結束。即將走出母校，告別我敬愛的老師和親愛的同學們，借此機會向他（她）們表達深深的謝意。首先感謝我的導師。本文從開題、寫作直至最終定稿，楊老師給予了諸多建設性建議，并在百忙之中三閱其稿。老師嚴謹的治學態度、科學的治學方法、淵博的學識、誨人不倦的精神和平易近人的工作作風令我欽佩和敬慕，并將使我終生受益。感謝母校內所有教過我的老師和使我受教的老師們，他（她）們無私的傳道授業解惑，讓我在漫漫的人生長路上大步向前。還要感謝長期以來給我諸多幫助的同學們，彼此的友情將是我一生最值得珍惜的財富和最值得懷念的情感。

參考文獻[1].孫麗華，黃少峰.電力工程基礎[M].機械工業出版社,2006.[2].程朝暉.高壓電器技術[J].1995.2(1)[3].戈東方.電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）[M].中國電力出版社，2000.[4].丁毓山.變電所設計.遼寧科學技術出版社.1993.6[5].西北電力設計院.發電廠變電所電氣接線和布置.水利電力出版社.1983.10[6].盧文鵬，吳佩雄.發電廠變電所電氣設備.中國電力出版社.2005.6[7].中國航空工業規劃設計研究院.任元會中國航天建筑設計研究院.卞鎧生和工業第二研究設計院.姚家祎工業與民用配電設計手冊北京：中國電力出版社，2005[8].王志華，趙志英.工廠供配電[M].中國林業出版社，2006[9].GB/T50062-2008.電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范[S].中華人民共和國住房和城鄉建設部.2008[10].M.S.Sachdev,P.Dhakal,T.S.Sidhu.AutomatedDesignofSubstationSwitchingSystems[J].JEEEIndustryApplicationsMagazine,2000,12(1).

附錄附錄A工業園區負荷現狀統計表單位名稱使用容量備注（報停或停產）需用系數遼寧仁泰食品集團有限公司1260工業一線5臺安縣九股河農業發展有限公司1250鎮工一線5臺安縣西郊飼養場80鎮工一線5中糧遼寧銀鼎米業有限公司800鎮工一線0.60.750.88臺安縣重型汽車修理服務有限公司80工業一線3鞍山市順達復合肥廠80工業二線0.60.750.88臺安縣金色谷農資超市經營有限公司395工業二線8遼寧省臺安商貿有限公司遼河石油精細化工廠50工業二線0.60.750.88臺安縣三洋氧氣廠50鎮工一線0.750.80.75臺安縣博達石化有限責任公司30工業一線0.450.780.802博達誠信加油站30鎮工一線0.450.780.802鞍山海虹制衣有限公司80工業二線0.60.750.88麥特倫電子（臺安）有限公司100鎮工一線0.370.810.724鞍山市慶豐飲品有限公司345鎮工一線5鞍山六和食品有限公司1260工業二線5臺安東方機動車檢測有限責任公司80鎮工一線3鞍山六和仁泰飼料有限公司800鎮工一線0.60.750.88鞍山市奧鞍耐火材料有限責任公司1880鎮工一線0.340.651.169鞍山海量有色金屬材料制造有限公司4630工業一線0.340.651.169遼寧信德食品發展有限公司335鎮工一線5鞍山皓億鈦業有限公司810鎮工一線5遼寧臺安威利邦木業有限公司15890工威線3遼寧隆成化工有限責任公司80鎮工一線0.60.750.88仁泰紙制品廠30工業一線5鞍山暢業瀝青股份有限公司200鎮工一線0.80.352.68遼寧恒豐農業綜合開發有限公司445工業一線5遼寧天和新能源開發有限公司800工業一線0.340.651.169遼寧克納研磨材料有限公司500鎮工一線0.340.651.169鞍山添贏汽車銷售服務有限公司80工業一線3鞍山市六和嘉好食品有限公司1600工業二線5鞍山市三態冶化設備有限公司630鎮工一線0.340.651.169遼寧銀恒鍍鋅彩涂鋼板有限公司80工業二線0.340.651.169遼寧雙強塑膠科技開發有限公司3050工業二線5鞍山恒速物流有發展限公司630工業二線8遼寧昊軒風電設備有限公司100鎮工一線0.340.651.169鞍山市綠家園飲料食品有限公司80鎮工一線5鞍山奧德曼門窗有限公司250工業二線0.620.80.75遼寧金鼎糧油工業有限公司160工業二線8遼寧中馳眾力汽配有限公司365鎮工一線3遼寧山川裝備制造有限公司300鎮工二線0.340.651.169遼寧中匯環保科技有限公司4750鎮河線8鞍山華冠風機制造有限公司630鎮工一線0.340.651.169遼寧源宇化工有限公司1000鎮工三線0.60.750.88鞍山綠納紙業有限公司1250鎮河線5鞍山市偉勝起重設備有限公司500工業二線0.350.790.8鞍山市奧鞍耐火材料有限責任公司（三期）4000鎮工一線0.340.651.169鞍山雨虹門窗有限公司臺安分公司250工業二線0.60.750.88鞍山奪標機電化工股份有限公司315鎮工一線0.60.750.88臺安金山鋼構配套材料有限公司160鎮工一線0.340.651.169臺安德源燃氣有限公司160鎮工一線0.450.780.802遼寧本特耐科技發展有限公司395鎮工一線8鞍山羿能新型建材有限公司250工業二線3鞍山市福瑞達建筑工程有限公司880鎮工一線0.70.750.88鞍山市合豐金工有限公司250鎮工一線0.20.651.169鞍山中威塑業有限公司815鎮工二線5鞍山晟利佳家具有限公司315鎮工一線3鞍山市臺安縣福利支座輪制造廠2500鎮工二線0.340.651.169鞍山市超乾建筑外加劑制造有限公司200鎮工二線0.340.651.169鞍山市嘉豪印業有限公司130鎮工一線0.40.651.169遼寧久大管業有限公司1250鎮工一線0.340.651.169鞍山華新木業有限公司50鎮工一線3臺安盛益大灑店(總)1890工業二線0.90.750.88臺安盛益賓館有限公司(80)80工業二線0.350.90.48臺安縣東雨建筑保溫裝飾材料有限公司80鎮工一線0.340.651.169鞍山安家地板有限公司800工業一線3臺安盛益中小企業創業園有限公司200工業一線3遼寧山能儀表有限公司200鎮工一線0.370.810.724鞍山仁豐農業發展有限公司125鎮工一線5臺安天馬汽車銷售服務有限公司30鎮工一線3萬達飼料開發公司90鎮工一線0.60.750.88京安孵化廠50鎮工一線0.80.352.68豐華養殖場30鎮工一線5臺安星河建材廠50鎮工一線3盤錦高速臺安基地315鎮工一線5臺安縣東盛機動車駕駛員培訓中心30工業二線5臺安縣宏泰工藝紙制品廠30工業一線5農發良種示范廠50工業一線8鞍山市宏博塑料編織廠315工業一線5臺安縣晨光包裝制品有限公司80工業一線0.340.651.169臺安縣誠志秸桿顆粒有限公司80工業一線0.40.651.169臺安縣托管服務中心315工業一線2

附錄B工業園主接線圖基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現的供暖系統最佳啟停自校正（STR）調節器單片機控制的二級倒立擺系統的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協議棧的實現基于單片機的蓄電池自動監測系統基于32位嵌入式單片機系統的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養診斷專家系統的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統研究與開發基于單片機的泵管內壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統開發基于單片機的液壓動力系統狀態監測儀開發模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數控系統的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環走絲方式研究基于單片機的機電產品控制系統開發基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統單片機系統軟件構件開發的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統的研制基于單片機的數字磁通門傳感器基于單片機的旋轉變壓器-數字轉換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調系統的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現基于單片機的電液伺服控制系統用于單片機系統的MMC卡文件系統研制基于單片機的時控和計數系統性能優化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數據采集系統基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數控改造基于單片機的溫度智能控制系統的設計與實現基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協議轉換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監測系統基于單片機網絡的振動信號的采集系統基于單片機的大容量數據存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現基于AT89S52單片機的通用數據采集系統基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統基于單片機的控制系統在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統的網絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統設計與研究HYPERLINK"/deta