基于10KV变电所及低压配电系统的设计

低压配电系统方案的确定

负载情况
该厂的车间为三班倒制度，最大负载每小时最大T=5000h，除了I#、II#、III#车间的一些设备是二级负载之外，其它的都为三级负载。通常低压动能设备都是额定电压的三相电。电气照明设备为单相，额定电压为220V。本厂的负载统计参见下表A。项目管理者要求，当供电为时，。
四个车间和变电所之间间距如下：
I#车间：120m ； II#车间：85m ；
III#车间：110m ； IV#车间：100m 。
表A 车间负载情况
车间 设备类别 各机械组代号 设备容量Pe/kVA 需要系数

I# 动力 1号 180 0.7 0.95
2号 75 0.65 0.94
3号 154.7 0.43 0.92
4号 35.2 0.2 0.5
5号 48.6 0.2 0.5
II# 动力 6号 182 0.4 0.9
7号 156 0.68 0.88
照明 8号 187 0.49 0.78
9号 12 0.36 0.88
III# 动力 10号 159 0.3 0.45
11号 135 0.3 0.45
照明 12号 8 0.36 0.88
IV# 动力 13号 180 0.3 0.5
14号 147 0.3 0.56
15号 10 0.36 0.88

变压器的要求

电力变压器是一种必不可缺少的元器件在电路系统中，它的基本作用有很多:电流或电压的转换、阻抗变换、还可以起到隔离电压、稳固电压的作用等，是非常重要的。所以，我们应该仔细考虑选择什么样的变压器、什么数量及容量的变压器，必须放在首位。
首先无论怎样，必须遵照国家规范标准，其次在根据结合实际情况，优先选用技术先进、高效节能、质量过关的好产品，合理利用资金，使资金利用率最大化。
变压器的分类
变压器的类型有很多种类，分法也有许多不同。
1、按相数分类有两种：第一种是单相的，第二种事三相的，如名字所示两者的区别，单相变压器一般适用单相系统而三相变压器用于三相系统。
2、按冷却方式分也有两种：第一种是干式，第二种是油浸式。这两者区别可就大了。干式变压器的工作原理是用空气流动和风机对电流冷却，适用于高海拔的建筑物，或者小范围照明及小容量。而油浸式如名字一般用油冷却，有许多种方法。
3、按用途分种类有很多：电力、仪用、试验、特种。通过对电力变压器进行分析能够发现，其功能为：对电压进行输送，仪用变压器用于仪表的检测和起到一个保护作用比如电流互感器、电压互感器，试验变压器就是可以对一些设备进行是否能承受高压的实验，)特种变压器则有很多种类。
4、如果根据绕组形式来对变压器进行分类，就可以分为三类，首先是自耦变压器；其次是三绕组变压器；最后是双绕组变压器。双绕组的方便在于可以直接连接两个电压在电气系统中。而三绕组可以使三个电压互相连通，在变电站中安装非常普遍。自耦式就厉害了，它可以连接无论电压等级相不相同的两个电压，同时也可以充当变压器的角色，一器两用。
5、如果根据铁芯形式来对变压器进行分类，就可以分为三类，首先是壳式变压器；其次是非晶合金变压器；最后是芯式变压器。如果你的电力系统是处在高压下的那你可以考虑选择芯式变压器。如果你想着节少后期投入，长远发展或是等级不高的情况下可以考虑非晶合金变压器，它是新研究出来的材料，可以极大的节约能 源，适合电能较少的地方。

接线方案和设计

主接线的基本设计
（1）可靠性：接线首先最主要的就是必须保证电路系统的整个的一个安全，不同类型的供电系统必须采用不同方式的接线要求。
（2）灵活性：电气接线必须有一定的可以自由改变的性质，不能只适应这一条件而另一条件不适用，并且需要保证传输的电能的质量。
（3）安全性：电力接线必须保证在任何情况下有无运行人员都需安全运行，不会造成人员的安全问题和环境问题，以及过后维修时的各项安全。
（4）经济性：要合理利用资金， 保证资金利用最大化 ，不能浪费。
（5）远瞻性：需要为以后的维修或者添加减少设备做到考虑。

主接线的方案与分析

通过对主接线进行分析能够发现，其类型十分多样，例如双母线类型以及单母线类型等等。
1．单母线接线
此接线主要由三部分构成，首先是母线；其次是变压器回路；最后是线路。
这种接线的优点有很多：接线安装简单、排线美观得体、设备的数量少、操作快捷、并且经济实惠，只要配电装置留有裕量，还可以自己决定延长电线，可控性好、可以随意扩展，配电装置成套。

缺点：（1) 可靠性、灵活性差，单处故障或维修时需要使整个电路停止工作，会导致工厂经济收益减少。

(2)调度不方便，只适合小容量的场所。

图4.1 单母线不主接线
2.单母线分段主接线
显然单母线接线不可能只有优点，它还是存在着许多不好之处，但是人类最善攻克难关，当相关研究人员做出了有效的改变和修改，所以出现了一个更加优秀的方式：单母线分段接线，通常用在断路器上。这种接线方式使得在它损坏检修时大大减少了人力物力，不需要在全部排查整个线路，可以直接定位损坏的范围，而且减少了故障发生率。
母线分段后，带来的好处非常的多，有效提升了供电的质量; 重要用户可用双回路接于不同母线段，保证不间断供电; 任意母线或隔离开关检修，只停该段，其余段可继续供电，减少了停电范围，使得经济效益最大化。

                    图4.2 单母线分段主接线

变配电所的防雷保护措施

架空线路的保护措施
（1）安装避雷线，当雷电下落时可以引导雷电攻击避雷线，然后通过引导入接地装置再将电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击，但是价格高昂
（2）通过增加绝缘子数量等手段来对线路绝缘强度进行提升。
（3）增加防雷保护线条，它会引导雷电在安全地释放，这样一来导线中就不会含有电流，线路也不会出现故障，继续保持正常工作。
（4）装设自动重合闸装置
它如同名字所示，是一种线路出现问题，以及断路器跳闸时可以自动重合的一个元器件。同样的，它的作用也是非常到位，只有安装了自动重合闸，才能保证电力系统的整体安全性，更可以在停电时没有人及时关闭时自动关闭，节省了大量的电力，同时也提高了供电电能的质量。
（5）安装线路避雷器，那么怎样正确安装避雷器呢，这就需要我们在需要安装的位置采用并联的方法，避雷器有一个额定的电压，如果它受到的电压量非常之大无法承受时，避雷器会自行释放电压，减轻压力。
变配电所的防雷措施
（1）装设避雷针
避雷针在日常生活中还是比较普通的，它安装在需要被保护的地方的顶部可以吸引雷电，从而保护建筑物。
（2）在进线段内装设避雷线
它的工作原理和避雷针是一样的，它是架设在通信线路上方的金属导线，并接地良好。又称它为架空地线。它可以把雷电引入大地之中。
（3）高压侧装设阀型避雷器或保护间隙
阀式避雷器的功能是保护装置，可以有效保护设备。当有雷电攻击或导入时，保护装置会自行放出电压，这样做的原因是电气设备上可流通的电压最大值就变少了。接着再导出雷电电流的时候，因为阻值非常的小，会使工作中的电流自动断开，保护了电气设备。
（4）装设避雷器 保护电器设备不受损害，具体情况见图5-1。

图5-1变配电所对高压侧雷电波侵入的防护接线图

最后的安装与调试
在具体的安装过程中，所有的导线材料都需要详细加工，包括拉直，去绝缘，制作接头、以及标号。每根导线都需要有线号以及连接的方向，方便过后的检查电路以及日后的维修。这是十分考验人的动手能力的，包括柜内的电路走线，并且导线数量比较多需要用扎带扎紧放至走线槽内。之后将导线与元器件相连时必须保证连接的稳固性，加上垫圈后螺丝拧紧。
在第一次组装完成之后，准备启动调试，如发生不工作或工作异常的状况需要立即断开电路。首先要考虑：
1、二次线的选择、走线和安装是否有什么使线芯出现不连通的情况
2、检查各元器件之间的连接是否有松动，为连接处。
3、接着要根据图纸一一排查接线是否接错
4、检查各个元器件是否有出厂损坏或是设备问题。

结 论

此设计满足了10KV变电所生产、生活用电的需要，此论文由实际开始，当我听到这个项目时就去搜集了大量的知识并且像许多前辈询问了各个注意事项。当开始启动时，首先要挨个分析每个设备所需的用电量和发电量，再对如何接线简单美观做出思考，考虑各个变压器、电气设备的排版布线，做了大量工作。
首先必须要考虑的就是人员设备的安全，如何安全的供电绝对是重中之重。其次如何设计才能使电路系统更加可靠，更加稳固并且还要方便以后的维修或是其他，后期工作一定也要做好。在上述条件满足时，还必须提升资金利用率，此处选择的双变压器以及两路电源进线的方案，能够令生活、生产需求得到充分满足。具体各个电气设备的选择是根据了安装地点的环境以及位置因素，数据上计算了短路电流的最终答案，基本达到了每一个用电设备的需求，同时也达到了GB50053-94《10kV及以下变电所设计规范》的要求，使得供电更加完善。经过这次的项目锻炼之后，我觉得我能力得到了一定的提升，学习了许多专业知识以及考虑问题的方式，我相信在不久的将来，我可以完成一个又一个项目，克服一个又一个难关！