供配电实训报告

中国地质大学长城学院

本科课程实习

20##年 5 月 26 日

摘要

工厂供电系统就是将电力系统的电能降压再分配电能到各个厂房或车间中去，它由工厂降压变电所，高压配电线路，车间变电所，低压配电线路及用电设备组成。工厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况.解决对各部门的安全可靠，经济技术的分配电能问题。其基本内容有以下几方面：进线电压的选择, 变配电所位置的电气设计, 短路电流的计算及继电保护, 电气设备的选择,车间变电所位置和变压器数量、容量的选择,防雷接地装置设计等。

关键词：总降压变电所；短路计算；继电保护

Abstract

Factory buck power supply system is to redistribution of power systems to each plant or power plant to go, it is by the factory step-down substation, high voltage distribution lines, substations workshop, low-voltage distribution lines and electrical equipment components . Total plant step-down substation and distribution system design is based on the number and nature of the various workshops load, the load requirements of the production process, as well as load distribution, combined with the national electricity supply. Solve the security departments of reliable, economic and technical distribution of power problems. The basic content of the following aspects: the line voltage selection, choose the location of the electrical substation design, calculation and short-circuit current protection, electrical equipment, plant and transformer substation location number, capacity, choice, lightning grounding device design.

Key words：total step-down substation; short circuit calculation; relay

1、绪论............................................................................. 1

1.1 工厂供电的意义和要求........................................................ 1

1.2 工厂供电设计的一般原则..................................................... 1

1.3 设计要求................................................................... 2

2、设计背景资料..................................................................... 3

2.1 工厂的总平面布置图.......................................................... 3

2.2 工厂情况.................................................................... 3

2.3 工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量........................................ 3

3、全厂负荷计算及无功功率补偿设计................................................... 5

3.1负荷计算..................................................................... 5

3.2无功功率补偿设计............................................................. 5

4、工厂总降压变电所位置和型式的选择................................................. 7

4.1 变电所所址的选择............................................................ 7

4.2变配电所型式的选择........................................................... 8

4.3 变电所主变压器台数和容量的选择.............................................. 9

4.4变电所主变压器和主接线方案的选择............................................ 10

4.4.1 电气主接线的概述..................................................... 10

4.4.2 工厂电气主接线的设计原则和要求....................................... 10

4.4.3 主接线的设计步骤..................................................... 11

4.4.4 供电基本接线型式..................................................... 12

4.4.5 配电所主接线方案的对比及选择......................................... 14

5、短路电流计算.................................................................... 16

5.1短路电流计算方法：.......................................................... 16

5.2短路电流的计算.............................................................. 16

6、变电所的防雷保护与接地装置的设计................................................ 21

6.1 变电所的防雷措施........................................................... 21

6.2 变电所公共接地装置的设计................................................... 22

参考文献........................................................................ 23

1、绪论

1.1 工厂供电的意义和要求

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是他在产品成本中所占的比重一般很小。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设，也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

1.2 工厂供电设计的一般原则

   按照国家标准GB50052-95 《供配电系统设计规范》、GB50053-94 《10kv及以下设计规范》、GB50054-95 《低压配电设计规范》等的规定，进行工厂供电设计必须遵循以下原则：
    (1) 遵守规程、执行政策；
    必须遵守国家的有关规定及标准，执行国家的有关方针政策，包括节约能源，节约有色金属等技术经济政策。
    (2) 安全可靠、先进合理；
    应做到保障人身和设备的安全，供电可靠，电能质量合格，技术先进和经济合理，采用效率高、能耗低和性能先进的电气产品。

(3) 近期为主、考虑发展；
    应根据工作特点、规模和发展规划，正确处理近期建设与远期发展的关系，做到远近结合，适当考虑扩建的可能性。
    (4) 全局出发、统筹兼顾。
   按负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件等，合理确定设计方案。工厂供电设计是整个工厂设计中的重要组成部分。工厂供电设计的质量直接影响到工厂的生产及发展。作为从事工厂供电工作的人员，有必要了解和掌握工厂供电设计的有关知识，以便适应设计工作的需要。

由此可见，一个好的供配电设计是一个工厂能顺利投产、运行、盈利的基石。对于一个工厂来说，一套好的供配电设计是必须有的。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

1.3 设计要求

设计的题目是“某花钱毛纺厂总配电所及高压配电系统设计”。设计的详细数据将在随后的设计过程中给出。通过工厂供电设计准则进行设计，设计要求如下：

(1) 工厂的负荷计算及无功补偿；

(2) 总变电所位置和型式的选择。

(3) 总变电所主变压器台数、容量及主结线方案的选择；

(4) 短路电流计算

(5) 变电所高压、低压一次系统图（主接线图）

2、设计背景资料

2.1 工厂的总平面布置图

图2-1 工厂的总平面布置图

2.2 工厂情况

本厂主要从事生产化纤纺织产品以及印染精加工，年生产能力2.3×106米，其中：厚织物占50%，中厚织物占30%，薄织物占20%。全部产品中以腈纶为主体的混纺物占60%，以涤纶为主体的混纺物占40%。

2.3 工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量

（1）工厂各车间负荷情况及车间变电所的容量

表1 各车间和车间变电所负荷计算表（380V）

（2）供用电协议

（1)从电力系统的某35／10kV变电站，用双回10kV架空线路向工厂馈电。变电站在厂南0．5km。

（2)系统变电站馈电线的定时限过流保护装置的整定时间t_op=1．5s，要求工厂总配电所的保护整定时间不大于1．0s。

（3)在工厂总配电所的10kV进线侧计量。工厂最大负荷时功率因数不得低于0．9。

（4)电力系统短路数据，如表2所示。其配电系统图如图1所示。

表 2 电力系统10kV 母线的短路数据

（3）二级负荷。厂负荷性质本厂多数车间为三班制，少数车间为一班或两班制，年最大负荷利用小时数为6000h。本厂属二级负荷。

3、全厂负荷计算及无功功率补偿设计

3.1负荷计算

采用需要系数法计算各车间变电所的计算负荷，具体数据如表所示。

表3 某化纤毛纺厂负荷计算表

4、工厂总降压变电所位置和型式的选择

4.1 变电所所址的选择

㈠、变电所所址选择的一般原则

选择工厂变配电所的所址，应根据下列要求并经技术、经济比较后择优确定:

⑴ 接近负荷中心。

⑵ 进出线方便。

⑶ 接近电源侧。

⑷ 设备吊装和运输方便。

⑸ 不应设在有剧烈振动或高温的场所。

⑹ 不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所。当无法远离时，不应设在污染源的下风侧。

⑺ 不应设在厕所、浴室或其他经常积水场所的正下方，且不宜与上述场所贴邻。

⑻ 不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方，且不宜设在有火灾危险环境的正上方或正下方；当与有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时，应符合现行国家标准GB 50058—1992《爆炸与火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

⑼ 不应设在地势低洼和可能积水的场所。

⑽ 高压配电所应尽量与邻近车间变电所或有大量高压用电设备的厂房合建在一起。

GB 50053—1994《10kv及以下变电所设计规范》还规定：

① 装有可燃性油浸电力变压器的车间内变电所，不应设在三、四级耐火等级的建筑物内；当设在二级耐火等级的建筑物内，建筑物应采取局部防火措施。

② 多层建筑物中，装有可燃性油的电气设备，变、配电所应设置在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的两旁。

③ 高层主体建筑内不宜设置装有可燃性油的电气设备的变、配电所。当受条件限制必须设置时，应设在底层靠外墙部位，且不应设在人员密集场所的正上方、正下方、贴邻和疏散出口的来两旁，并应按现行国家标准GB 50045—1995《高层民用建筑设计防火规范》的有关规定，采取相应的防火措施。

④ 露天或半露天的变电所，不应设置在下列场所：Ⅰ、有腐蚀性气体的场所；Ⅱ、挑檐为燃烧体或难燃体和耐火等级为四级的建筑物；Ⅲ、附近有棉、粮及其他易燃、易爆物品集中的露天堆场；Ⅳ、容易沉积可燃粉尘、可燃纤维、灰尘或导电尘埃且严重影响变压器安全运行的场所。

㈡、负荷中心的确定方法

负荷中心的确定方法有两种:利用以负荷圆表示的负荷指示图来判定负荷中心和利用负荷功率矩法来确定负荷中心。

本设计采用的是利用负荷功率矩法来确定负荷中心。负荷中心坐标：

X=∑(P_iX_i)／∑P_i

Y=∑(P_iY_i)／∑P_i

式中：P_i—表示个负荷点的坐标位置，列入P₁(x₁,y₁)…

∑P_i =P1+P2+P3+…

注意：负荷中心虽是选择变配电所位置的重要因数，但不是唯一因数。因此负荷中心的计算不必要求十分精确。变配电所的所址，必须全面分析比较后择优确定。

表4各变配电所位置图

4.2变配电所型式的选择

变电所有屋内式和屋外式两大形式。屋内式运行维护方便，占地面积少。在选择工厂总变配电所型式时，应根据具体地理环境，因地制宜；技术经济合理时，应优先选择屋内式。

负荷较大的车间，宜设附设式或半露天式变电所。

负荷较大的多跨厂房及高层建筑内，宜设车间内变电所或组合是成套变电站。

负荷小而分散的工厂车间及生活区，或需远离有易燃易爆危险环境及有腐蚀性车间时，宜设独立变电所。如屋外环境正常，亦可设露天变电所，有条件时亦可设户外箱式变电站。

工厂的生活区，当变压器容量在315kVA及以下时，宜设杆上式变电台或高台式变电所。

根据各车间变电所变压器的容量，本设计所有变电所均选择屋内式。

4.3 变电所主变压器台数和容量的选择

4.3.1变电所主变压器台数的选择

主变压器台数负荷特点和经济运行要求进行选择。当符合下列条件之一时，宜装设两台及以上主变压器：

⑴ 有大量一级或二级负荷。

⑵ 季节性负荷变化较大，适于采用经济运行方式。

⑶ 集中负荷较大，例如1250KVA时。其他情况下宜装设一台主变压器。

4.3.2变电所主变压器容量的选择

1.装有一台主变压器的变电所

主变压器容量S_N_·T应不小于总的计算负荷S₃₀，即：S_N_·T≥S₃₀

2.装有两台主变压器的变电所

每台主变压器容量S_N_·T不应小于总的计算负荷S₃₀的60%—70%，

即：S_N_·T≈（0.6～0.7）S₃₀同时每台主变压器容量S_N_·T不应小于全部一、二级负荷的计算负荷之和S₃₀₍_Ⅰ﹢Ⅱ),即：S_N_·T≥S₃₀₍_Ⅰ﹢Ⅱ)

3.主变压器单台容量上限

单台10（6）／0.4kV的配电变压器容量一般不宜大于1250KVA。当用电设备容量较大、负荷集中且运行合理时，亦可选用1600～2000kVA的变压器。生活区变电所的单台主变压器容量不宜大于630kVA。

变电所主变压器台数和容量的选择，还应结合变电所主接线方案的设计来综合考虑。

4.3.3变电所主变压器型式和联接组别的选择

1、变电所主变压器型式的选择

一般正常环境的变电所，可选用油浸式变压器，且应优先选用S9、S11等系列变压器。

在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用S9-M、S11-M·R等系列全封闭式变压器。

多层或高层建筑屋内的变电所，宜选用SC9等系列环氧树脂浇注干式变压器或SF₆充气型变压器。

多雷地区及土壤电阻率较高的山区，宜选用防雷型变压器。例如SZ等型变压器。

2、变电所主变压器联接组别的选择

三相负荷基本平衡，其低压中性线电流不超过其低压绕组额定电流25%、且其供电系统谐波干扰不甚严重时，三相配电变压器的联接组可选YynO。

当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流25%时，或供电系统中存在较大的“谐波源”、高次谐波比较突出时，三项配电变压器的联接组宜选Dyn11。

4.4变电所主变压器和主接线方案的选择

4.4.1 电气主接线的概述

工厂供电系统电气主接线是将变压器、开关电器、互感器等电气设备按一定顺序连接而成的接受、分配和传输电能的总电路，又称一次电路或一次接线图。通常用单线图表示。一次电路中的所有电气设备，称为一次元件或一次电气设备。

主接线是否合理,对变电所设备选择和布置，运行的灵活性、安全性、可靠性和经济性，以及继电保护和控制方式都有密切关系。它是供电设计中的重要环节。在图上所有电器均以新的国家标准图形符号表示，按它们的正常状态画出。所谓正常状态，就是电器所处的电路中既无电压，也无外力作用的状态。对于图中的断路器和隔离开关，是画出它们的断开位置。在图上高压设备均以标准图形符号代表，一般在主接线路图上只标出设备的图形符号，在主接线的施工图上，除画出代表设备的图形符号外，还应在图形符号旁边写明设备的型号与规范。从主接线图上我们可了解变电所设备的电压、电流的流向、设备的型号和数量、变电所的规模及设备间的连接方式等，因此，主接线图是变电所的最主要的图纸之一。

4.4.2 工厂电气主接线的设计原则和要求

变配电所的主接线，应根据变配电所在供电系统中的地位、进出线回路数、设备特点及负荷性质等因数综合分析确定，并应满足安全、可靠、灵活和经济等要求。

1、考虑变电所在电力系统的地位和作用

变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

2、考虑近期和远期的发展规模

变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

3、考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响

对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电；三级用电负荷一般只需一个电源供电。

4、考虑主变台数对主接线的影响

变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。

5、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

4.4.3 主接线的设计步骤

电气主接线的具体设计步骤如下：

1、分析原始资料

(1) 本工程情况变电站类型，设计规划容量（近期，远景），主变台数及容量等。

(2) 电力系统情况电力系统近期及远景发展规划（5～10年），变电站在电力系统中的位置和作用，本期工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中性点接地方式等。

(3) 负荷情况负荷的性质及其地理位置、输电电压等级、出线回路数及输送容量等。

(4) 环境条件当地的气温、湿度、覆冰、污秽、风向、水文、地质、海拔高度等因素，对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响。

(5) 设备制造情况为使所设计的主接线具有可行性，必须对各主要电器的性能、制造能力和供货情况、价格等资料汇集并分析比较，保证设计的先进性、经济性和可行性。

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，可拟定出若干个主接线方案。因为对出线回路数、电压等级、变压器台数、容量以及母线结构等考虑不同，会出现多种接线方案。应依据对主接线的基本要求，结合最新技术，确定最优的技术合理、经济可行的主接线方案。

3、短路电流计算

对拟定的主接线，为了选择合理的电器，需进行短路电流计算。

4、主要电器选择

包括高压断路器、隔离开关、母线等电器的选择。

5、绘制电气主接线图

将最终确定的主接线，按工程要求，绘制工程图。

4.4.4 供电基本接线型式

电气主接线的基本形式：

1.单母线接线

单母线是比较简单的接线方式。单母线接线又分为单母线不分段、用隔离开关分段的单母线接线和用高压断路器分段的单母线接线三种形式。

① 单母线不分段接线

单母线不分段接线的优点：接线简单清晰，使用设备少，经济性比较好。运行经验表明，误操作是造成系统故障的重要原因之一，主接线简单，操作人员发生错误操作的可能性小，因而接线简单也是评价主接线的条件之一。

单母线的缺点：可靠性和灵活性差。例如当母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时，必须断开所有回路的电源，造成对全部用户供电中断。但当某一出线发生故障或检修出线断路器时，可只中断对该出线上用户的供电，而不影响其他用户，所以仍具有一定可靠性。

适用范围:可用于对供电连续性要求不高的二级负荷用户，或有备用电源的二级负荷用户。

② 单母线分段接线

为了克服上述缺点，可用隔离开关或断路器将单母线分段。当用隔离开关分段时，如需检修母线或母线隔离开关，可将分段隔离开关断开后分段进行。当母线发生该故障时，经过短时间倒闸操作将故障段切除，非故障段仍可继续运行，对1/2的用户仅短时间中断供电。

若用断路器分段时，除仍具有可分段检修母线的优点外还可在母线或母线隔离开关发生故障时，同时自动断开母线分段断路器和进线断路器，以保证非故障部分连续供电。

但是，上述两种单母线分段接线存在共同缺点，即在母线检修或发生故障时，仍有50%左右的用户停电；出线断路器检修仍对该出现上的用户停电。

为了进一步缩小停电范围，单母线可采用多分段（如三分段）接线方式，对重要用户可由两段母线同时供电，以提高供电可靠性。

适用范围：在有两回进线电源的条件下，采用单母线分段接线较为优越。特别是备用电源自动重合闸装置的采用，更能单母线用断路器分段接线的供电可靠性。目前，单母线分段已广泛用于10KV及以下变配电所。

2、双母线接线

双母线接线的主要优点是供电可靠、运行灵活、检修方便、易于扩建，在大、中型发电厂和变电所中广为采用。在双母线接线中，两组母线均可分别作为工作母线或备用母线使用，应视具体情况而定。

适用范围：当出线回路数或母线上电源较多，输送和穿越功率较大，母线故障后要求迅速恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用该接线方式。如：配电装置，当短路电流较大，出线需要带电带电抗器时；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；配电装置，出线回路数为5回及级以上时。

3、桥形接线

对于具有两回电源进线和两台变压器的降压变压所，可考虑采用桥形接线。它是由单母线分段接线演变而成的一种更简单、经济并具有相当可靠性的接线方式。

桥形接线的接线特点是：用一组横向导线（包括断路器、隔离开关）将两回线路和两台变压器横向连接起来。横向导线谓之跨“桥”，并省掉线路侧（或变压器侧）的断路器。

根据跨接“桥”连接位置和省掉断路器的回路不同，又分为内桥接线和外桥接线。

①内桥接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；

缺点：变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；出线断路器检修时，线路需长时期停运，为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条，为了轮流停电检修任何一组隔离开关，在跨条上需加装两组隔离开关，桥联断路器检修时，也可利用此跨条。

适用范围：适用于较小容量的发电厂、变电所，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的情况。

②外桥形接线

优点：高压断路器数量少，四个回路只需三台断路器；

缺点：线路的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运；桥联断路器检修时，两个回路须解裂运行；变压器侧断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥联断路器检修时，也可利用此跨条；

适用范围：适用于较小容量的发电厂或变电所，并且变压器的切换较为繁或线路较短，故障率较少的情况。此外，线路有穿越功率时，也宜采用外桥形接线。

③3～5角形接线

多角形接线的各断路器互相连接而成闭合的环形，是单环形接线。

为减少因断路器检修而开环运行的时间，保证角形接线运行的可靠性，以采用3～5角形为宜。并且变压器与出线回路一对角对称布置。此外，当进出回路数较多时，我国个别水电厂采用了双连四角形接线，形成多环形，从而保证了供电的可靠性。但断路器数量增多，有的回路连着三个断路器，布置和继电保护复杂，没有推广使用。

4.4.5 配电所主接线方案的对比及选择

配电所的主结线方案分一条电源进线和两条电源进线两种。

1、一条电源线的主结线方案如图所示

一条电源进线的主结线方案

2、两条电源线的主结线方案如图所示

本设计采用的是装有两台主变压器的小型变电所主结线图，这种接法高低压侧均为单母线分段的变电所的主结线，变电所的两段高压母线，在正常时可以接通运行，也可以分段运行，当任一台变压器或任一电源进线停电或发生故障时，改变电所通过闭合低压母线分段开关，即可迅速恢复对整个变电所的供电，因此供电可靠性相当高。

两条电源线进线的主结线方案

3、两种主结线方案的技术经济比较，如表所示

两种主接线方案的比较

根据表可以看出方案2的技术指标比方案1好,其供电的稳定性更高，但考虑到工厂属于二级负荷，故选择方案2，即一条电源进线的方案

5、短路电流计算

5.1短路电流计算方法：

基准电流

三相短路电流周期分量有效值 =

三相短路容量的计算公式 =

在10/0.4kV变压器二次侧低压母线发生三相短路时，一般。

5.2短路电流的计算

取=100MVA，

所以 ==

==4.5

总配进线：=0.295

=0.18=0.16

总配到NO.1变电所进线： =10.323=0.323

=0.323=0.29

总配到NO.3变电所进线： =20.323=0.646

=0.646=0.58

最大运行方式下：

绘制等效电路图

=2.55=22.8kA

: =0.535+

=1.84=1.84

: =0.535+

=1.84=1.84

: =0.535+

=1.84=1.84

最小运行方式下：

绘制等效电路图

: =0.93+0.16=1.09

=2.55=2.55

: =0.93+0.16+4.5+0.29=5.88

=1.84=1.84

: =0.93+0.16+4.5=5.59

=1.84=1.84

: =0.93+0.16+0.58+12.7=14.37

=1.84

将以上数据列成短路计算表，如表5和表6所示：

表5

表6

6、变电所的防雷保护与接地装置的设计

6.1 变电所的防雷措施

6.1.1装设避雷针或避雷带（网）

变配电所及其屋外配电装置，应装设避雷针来防护直击雷。如无屋外配电装置，则可在配变电所的屋顶装设避雷针或避雷带（网）。如果变配电所及其屋外配电装置在相邻建（构）筑物防雷保护范围以内时，可不再装设避雷针或避雷带（网）。

独立避雷针宜独立的接地装置。在非高土壤电阻率地区，其工频接地电阻R_E≦10Ω。当有苦难时，可将其接地装置与变配电所的主接地网连接，但避雷针的接地引下线与主接地网的地下连接点至35KV及以下设备与主接地网的地下连接点之间，沿接地线的长度不得小于15m。

独立避雷针及其引下线与变配电装置在空气中的水平距离S₀(单位为m),应满足下列两式要求：

S₀≥0.2R_sh+0.1h；且S₀≥5m

式中 R_sh—避雷针的冲击接地电阻，单位为Ω；

h—避雷针引下线与变配电装置水平间距的检测点高度，单位为m。

独立避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地下的水平距离S_E（单位为m），应满足下列两式要求：

S_E≥0.3R_sh；且S_E≥3m

6.1.2装设避雷线

处于峡谷地区的变配电所，可装设避雷线（架空地线）来防护直击雷。

在35KV及以上的变配电所架空进线上，架设1～2km的避雷线，以消除近区进线上的雷击闪络引起的雷电侵入波对变配电所电气装置的危害。

进线保护段范围内的电杆工频接地电阻R_E≦10Ω。

进线保护段上的避雷线保护角不宜大于20°，最大不应大于30°。

6.1.3装设避雷器

装设避雷器用以防止雷电侵入波对变配电所内电气装置特别是对变压器的危害。

⑴ 高压侧装设避雷器

这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至3～10KV主变压器的最大电气距离如下表

避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。

（2）低压侧装设避雷器

这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。

6.2 变电所公共接地装置的设计

1、接地装置的设计计算步骤

①按设计规范确定允许的接地电阻最大值R_E，可查阅《工厂供电设计指导》表9-23。

②实测或估算可利用的自然接地体的接地电阻R_E(nat)。设计时应首先考虑自然接地体，包括直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等。

对于变配电所，可利用建筑的钢筋混凝土基础作自然接地体。10KV及以下变配电所，如果利用基础作接地体满足接地电阻要求时，可不另设人工接地体。而10KV以上变配电所及有爆炸危险的场所除外，这些场所仍需考虑装设人工接地体。

③在计入可利用的自然接地体基础上，需补充的人工接地体的接地电阻R_E(man),计算式为： R_E(man)=R_E(nat)R_E/[R_E(nat)-R_E]

④按R_E(man)的要求初步考虑人工接地方案:

Ⅰ 人工接地体和接地线的最小尺寸规格查阅《工厂设计指导》表9-26。最常用的垂直接地体为直径50mm、长约2.5m的钢管。如用角钢，可采用50mm×50mm×5mm的，长仍为2.5m。接地线和水平连接导体，可采用25mm×4mm的镀锌扁钢。

Ⅱ 人工接地体宜沿建筑物四周环形均匀布置，离建筑物基础不得小于1.5m，一般取2～3m。

Ⅲ 垂直接地体之间距离不得小于5m，埋地深度不得小于0.6m。

⑤计算单根垂直接地体的接地电阻R_E(1)。计算公式为：R_E(1)=p/l

⑥用逐步法确定垂直接地体根数n。

参考文献

[1]刘介才编.工厂供电(第四版).机械工业出版社，2004

[2]刘介才主编.工厂供电设计指导.机械工业出版社，1999

[3]许建安主编.电力系统继电保护(第二版).中国水利水电出版社，一2005

[4]刘增良，刘国亭主编.电气工程CAD(第二版).中国水利水电出版社，2005

[5]唐志平主编. 供配电技术.电子工业出版社，2005.1

[6]韩风主编建筑电气设计手册，1991.7.

[7]张华主编电类专业毕业设计指导北京：机械工业出版社

[8]王荣藩编著工厂供电设计与指导天津：天津大学出版社

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4.4.3 主接线的设计步骤

4.4.4 供电基本接线型式

4.4.5 配电所主接线方案的对比及选择

6、变电所的防雷保护与接地装置的设计

6.1 变电所的防雷措施

6.2 变电所公共接地装置的设计

参 考 文 献

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