工厂供电课程设计降压变电所的课程设计.doc

目 录一、绪论 1页码二、负荷计算和无功功率补偿 4页码三、变电所位置和型式的选择 10页码四、变电所主变压器台数和容量、类型的选择 10页码五、变电所主结线方案的设计 11页码六、短路电流的计算 12页码七、变电所一次设备的选择与校验 15页码八、变电所进出线的选择与校验 20页码九、变电所二次回路方案的选择及继电保护的整定 21页码十、防雷保护和接地装置的设计 25页码十一、总结 28页码附录：变电所主结线图 30页码参考书目 30页码一、绪论一、工厂供电的意义和目的（1.1）工厂供电的意义 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。众所周知，电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来，又易于转换为其它形式的能量以供应用；电能的输送的分配既简单经济，又便于控制、调节和测量，有利于实现生产过程自动化。因此，电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。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。（1.2）工厂供电的目的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。  二、课程设计提供的原始数据资料（2.1）工厂的总平面图阳泉冶金机械厂总平面图（2.2）工厂负荷情况本厂多数车间为两班制，年最大利用负荷小时为3750h，日最大负荷持续时间为6h，该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外，其余均属三级负荷。低压动力设备均为三相，额定电压为380V。电气照明及家用电器均为单相，额定电压为220V。本厂的负荷统计资料如下表所示厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数1铸造车间动力3000.30.70照明60.81.02锻压车间动力3500.30.65照明80.71.07金工车间动力4000.20.65照明100.81.06工具车间动力3600.30.60照明70.91.04电镀车间动力2500.50.80照明50.81.03热处理车间动力1500.60.80照明50.81.09装配车间动力1800.30.70照明60.81.010机修车间动力1600.20.65照明40.81.08锅炉房动力500.70.80照明10.81.05仓库动力200.40.80照明10.81.0生活区照明3500.70.90工厂负荷统计资料（2.3）供电电源情况按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定，本厂可由附近一条6kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的走向参看工厂总平面图。该干线的导线牌号为LGJ-120，导线为等边三角形排列，线距为1.15m；干线首端距离本厂约7km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为350MVA。此断路器配备有定时限过电流保护和电流速断保护，定时限过电流保护的动作时间为1.5s。为满足贯彻二级负荷的要求，可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为75km，电缆线路总长度为20km。（2.4） 气象资料本厂所在地区的年最高气温为35，年平均气温为20，年最低气温为-12.5，年最热月平均最高气温为30，年最热月平均气温为25，年最热月地下0.8m处平均温度为25。当地主导风向为东北风，年雷暴日数为30。（2.5）地质水文资料本厂所在地区平均海拔525m，地层以黄土为主，地下水位为3m（2.6）电费制度本厂与当地供电部门达成协议，在工厂变电所高压侧计量电能，设专用计量柜，按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量计为18元/kVA，动力电费为0.20元/kW·h，照明电费为0.50元/kW·h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.93。此外，电力用户需按新装变压器容量计算，一次性地向供电部门交纳供电贴费：610kV为800元/kVA。二、负荷计算和无功功率补偿2.1、 负荷计算的内容和目的 （1） 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。（2） 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。（3） 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。2.2、负荷计算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需要系数法确定。主要计算公式有： 有功功率：  P30 = PeKd                 无功功率:   Q30 = P30 tg                 视在功率:   S3O = P30/Cos                 计算电流:   I30 = S30/3UN 2.3、各用电车间负荷计算结果如下表：厂房编号厂房名称负荷类别设备容量/kW需要系数功率因数计算负荷P30/kwQ30/karS30/kA1铸造车间动力3000.30.709091.8128.6照明60.81.04.804.82锻压车间动力3500.30.65105122.9161.5照明80.71.05.605.67金工车间动力4000.20.658093.6123照明100.81.08086工具车间动力3600.30.60108140180照明70.91.06.306.34电镀车间动力2500.50.8012593.8156照明50.81.04043热处理车间动力1500.60.809067.5112.5照明50.81.04049装配车间动力1800.30.705455.177照明60.81.04.804.810机修车间动力1600.20.653237.449照明40.81.03.203.28锅炉房动力500.70.803526.343.8照明10.81.00.800.85仓库动力200.40.808610照明10.81.00.800.8生活区照明3500.70.9024580.9272 阳泉冶金机械厂负荷计算结果表2.4、全厂负荷计算在负荷计算时采用的是需要系数法对各个车间进行计算，并将照明和动力部分分开计算，照明部分和生活区照明一起计算。具体步骤如下。1.铸造车间：动力部分P(30)=300kw×0.3=90kw S(30)=90/0.7=128.6kvA Q(30)=90kw×1.02=91.8kvar照明部分P(30)=6kw×0.8=4.8kw Q(30)=0 2.锻压车间：动力部分P(30)=350kw×0.3=105kw S(30)=105/0.65=161.5kvA Q(30)=105 kw×1.17=122.9 kvar照明部分P(30)=8 kw×0.7=5.6 kwQ(30)=0 3金工车间：动力部分P(30)=400 kw×0.2=80 kw Q(30)= 80 kw×1.17=93.6 kvarS(30)= 80/0.65=123 kvA照明部分 P(30)=10 kw×0.8=8 kwQ(30)=0 4工具车间：动力部分P(30)=360 kw×0.3=108 kwQ(30)=108 kw×1.33=140 kvarS(30)=108/0.6=180 kvA照明部分P(30)=10 kw×0.8=8 kwQ(30)=0 5电镀车间：动力部分P(30)= 250 kw×0.5=125 kwQ(30)=125 kw×0.75=93.8 kvarS(30)=125/0.75=156 kvA照明部分 P(30)=5 kw×0.8=4 kwQ(30)=0 6热处理车间：动力部分P(30)= 150 kw×0.6=90 kwQ(30)=90 kw×0.75=67.5 kvarS(30)= 90/0.8=112.5 kvA照明部分P(30)=5 kw×0.8=4 kwQ(30)=0 7装配车间：动力部分P(30)= 180 kw×0.3=54 kwQ(30)=54 kw×1.02=55.1 kvarS(30)=54/0.7=77 kvA照明部分P(30)=6 kw×0.8 kw4.8 kwQ(30)=08机修车间：动力部分P(30)=160 kw×0.2=32 kwQ(30)=32 kw×1.17=37.4 kvarS(30)=32/0.65=49 kvA照明部分P(30)=4 kw×0.8=3.2 kwQ(30)=09锅炉房：动力部分P(30)=50 kw×0.7=35 kwQ(30)=35 kw×0.75=26.3 kvarS(30)=35/0.8=43.8 kvA照明部分P(30)=1 kw×0.8=0.8 kwQ(30)=0 10仓库：动力部分P(30)= 20 kw×0.4=8 kwQ(30)=8 kw×0.75=6 kvarS(30)=8/0.8=10 kvA照明部分P(30)=20Q(30)=0 11生活区照明 P(30)=350kw×0.7=245kw；Q(30)=245×0.33=80.9kvar S(30)=245kw/0.9=272kva 全场功率负荷为： 取全场的同时系数为：Kp=0.95 ， Kq=0.97，则全场负荷为： P(30)=0.95×（1063.6+63.2）=1070.46kw Q(30) =0.97×867.372=841.35lvar S(30) =1070.46×1070.46 +841.35×841.35 =1361.53kv，A I（30）=1361.53kv,A/3×0.38kv=2068.69A2.5、功率补偿由以上计算可得变压器低压侧的视在计算负荷为：这时低压侧的功率因数为：为使高压侧的功率因数0.90，则低压侧补偿后的功率因数应高于0.90，取： 。要使低压侧的功率因数由0.79提高到0.95，则低压侧需装设的并联电容器容量为：取:=480则补偿后变电所低压侧的视在计算负荷为：计算电流变压器的功率损耗为： 变电所高压侧的计算负荷为：补偿后的功率因数为：满足（不低于0.93）的要求2.6年耗电量的估算年有功电能消耗量及年无功电能耗电量可由下式计算得到：年有功电能消耗量： 年无功电能耗电量： 结合本厂的情况，年负荷利用小时数为4800h，取年平均有功负荷系数，年平均无功负荷系数。由此可得本厂：年有功耗电量：；年无功耗电量：三、变电所位置和形式的选择由于本厂有二级重要负荷，考虑到对供电的可靠性的要求，采用两路进线，一路有10KV公共市电架空进线（中间有电缆接入变电所）；一路引自邻厂高压联络线。变电所的形式由用电负荷的状况和周围的环境情况确定，根据变电所位置和形式的选择规定及GB50053-1994的规定，结合本厂的实际情况，这里变电所采用单独设立方式。四、变电所主变压器台数和容量、类型的选择一、主变压器台数的选择由于该厂的负荷属于二级负荷，对电源的供电可靠性要求较高，宜采用两台变压器，以便当一台变压器发生故障后检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电，故选两台变压器。 二、主变压器容量的选择  装设两台主变压器的变电所，每台变压器的容量ST应同时满足以下两个条件： （1） 任一台单独运行时，ST=（0.6-0.7）*S30 （2） 任一台单独运行时，STS30（+），即满足全部一、二级负荷需求。 由于S30（1）= 7932 KVA，因为该厂都是上二级负荷所以按条件2 选变压器。代入数据可得：ST=（0.6-0.7）*1169.03=（701.42818.32）KV*A 又考虑到本厂的气象资料（年平均温度为23），所以变压器的实际容量：ST实=（1-0.08）*ST=920 KV*A 也满足使用条件，同时又考虑到未来的几年的发展，所以取ST=1000 KV*A。三、主变压器类型的选择考虑到安全和可靠性的问题，确定变压器为SC3系列箱型干式变压器。型号SC3-1000/10，其主要技术要求指标如下表所示：变压器型号额定 容量 /KV*A额定电压KV联结组型号损耗/KV空载电流I。%短路阻抗Uk%高压低压空载负载SC3-1000/10100010.50.4Dyn112.457.451.36（附：参考尺寸（mm）：长1760 宽1025 高1655 重量（kg）：3410）五、变电所主结线方案的选择一、变配电所主结线的选择原则（1）当满足运行要求时，应尽量少用或不用断路器，以节省投资。（2）当变电所有两台变压器同时运行时，二次侧应采用断路器分段的单母线接线。（3）当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器组结线。（4）为了限制配出线短路电流，具有多台主变压器同时运行的变电所，应采用变压器分列运行。（5）接在线路上的避雷器，不宜装设隔离开关；但接在母线上的避雷器，可与电压互感器合用一组隔离开关。（6）610KV固定式配电装置的出线侧，在架空线路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。（7）采用610 KV熔断器负荷开关固定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。（8）由地区电网供电的变配电所电源出线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器（一般都安装计量柜）。（9）变压器低压侧为0.4KV的总开关宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。（10）当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时，在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。  二、主结线方案选择    对于电源进线电压为35KV及以上的大中型工厂，通常是先经工厂总降压变电所降为610KV的高压配电电压，然后经车间变电所，降为一般低压设备所需的电压。 总降压变电所主结线图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。  主结线对变电所设备选择和布置，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，是供电设计中的重要环节。  （1）一次侧采用内桥式结线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图如下这种主结线，其一次侧的QF10跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器QF11和QF12的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种主结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。如果某路电源例如WL1线路停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），即可由WL2恢复对变压器T1的供电，这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。（2）一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图，这种主结线，其一次侧的高压断路器QF10也跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器QF11 和QF12的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主结线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。如果某台变压器例如T1停电检修或发生故障时，则断开QF11 ，投入QF10 （其两侧QS先合），使两路电源进线又恢复并列运行。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器QF11 、QF12 ，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。   （3）一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主电路图，这种主结线图兼有上述两种桥式结线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的总降压变电所（4）一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图采用双母线结线较之采用单母线结线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线结线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。本次设计的电机修造厂是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短（2.5km）,主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二侧单母线分段的总降压变电所主结线（即全桥式结线）。六、短路电流的计算一、短路电流计算的目的及方法 ：本厂的供电系统简图如图（一）所示。采用两路电源供线，一路为距本厂7km的馈电变电站经LGJ-120架空线（系统按电源计），该干线首段所装高压断路器的断流容量为350MV.A；一路为邻厂高压联络线。下面计算本厂变电所高压6kV母线上k-1点短路和低压380V母线上k-2点短路的三相短路电流和短路容量。二、本设计采用标幺制法进行短路计算（1）确定基准值    取： 所以：      （2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值：（忽略架空线至变电所的电缆电抗）    1）电力系统的电抗标幺值   2）架空线路（XO = 0.3/km）3）电力变压器（UK% = 6） 可绘得等效电路如图如下图（二）所示： (3)求k-1点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1）总电抗标幺值：2）三相短路电流周期分量有效值： 3）其他三相短路电流： 4）三相短路容量： (4)求k-2点的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量1)总电抗标幺值：2)三相短路电流周期分量有效值：3)其他三相短路电流： 4)三相短路容量：七、变电所一次设备的选择和校验（一）变电所高压一次设备的选择根据机械厂所在地区的外界环境，高压侧采用天津市长城电器有限公司生产的JYN2-10（Z）型户内移开式交流金属封闭开关设备。此高压开关柜的型号：JYN2-10/4ZTTA（说明：4：一次方案号；Z：真空断路器；T：弹簧操动；TA ：干热带）。其内部高压一次设备根据本厂需求选取，具体设备见附图三变电所高压电气主接线图。初选设备：高压断路器： ZN24-10/1250/20 高压熔断器：RN2-10/0.5 -50 电流互感器：LZZQB6-10-0.5-200/5 电压互感器：JDZJ-10 接地开关：JN-3-10/25母线型号：TMY-3（504）；TMY-3（8010）+1（606）绝缘子型号：ZA-10Y抗弯强度：3.75kN（户内支柱绝缘子）从高压配电柜引出的10kV三芯电缆采用交联聚乙烯绝缘电力电缆，型号：YJV-350，无钢铠护套，缆芯最高工作温度。（二）变电所高压一次设备的校验根据高压一次设备的选择校验项目和条件，在据电压、电流、断流能力选择设备的基础上，对所选的高压侧设备进行必需的动稳定校验和热稳定度校验。2.1设备的动稳定校验1) 高压电器动稳定度校验校验条件： 由以上短路电流计算得=6.404kA；= 3.792KA。并查找所选设备的数据资料比较得：高压断路器ZN24-10/1250/20 =50kA6.404 ，满足条件；电流互感器LZZQB6-10-0.5-200/5 =79kA6.404，满足条件；JN-3-10/25接地开关=63 kA6.404 ，满足条件。2) 绝缘子动稳定度校验校验条件： 母线采用平放在绝缘子上的方式，则：（其中=200mm；=900mm）。所以：满足要求。3) 母线的动稳定校验校验条件： TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。10kV母线的短路电流=3.792KZ；=6.404KA 三相短路时所受的最大电动力： 母线的弯曲力矩： 母线的截面系数： 母线在三相短路时的计算应力： 可得，=140MPa=，满足动稳定性要求。2.2高压设备的热稳定性校验1) 高压电器热稳定性校验校验条件： 查阅产品资料：高压断路器：=31.5kA,t=4s；电流互感器：=44.5kA ,t=1s；接地开关：=25kA,t=4s。取，=2.511KA，将数据代入上式，经计算以上电器均满足热稳定性要求。2) 高压母线热稳定性校验校验条件： A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。母线的截面： A=504=200允许的最小截面： 从而，该母线满足热稳定性要求 。 3) 高压电缆的热稳定性校验校验条件： A=允许的最小截面：所选电缆YJV-350的截面 A=50从而，该电缆满足热稳定性要求 。 （三）变电所低压一次设备的选择低压侧采用的也是天津长城电器有限公司生产的GGD2型低压开关柜，所选择的主要低压一次设备参见附图四变电所低压电气主接线图。部分初选设备：低压断路器：NA1 型智能万能断路器、TMS30型塑壳无飞弧智能断路器 低压熔断器：NT系列 电压互感器：JDZ1系列电流互感器：LMZJ1 、LMZ1 系列 母线型号： TMY-3（8010）+1（606）绝缘子型号：ZA-6Y抗弯强度：3.75kN（户内支柱绝缘子）另外，无功补偿柜选用2个GCJ1-01型柜子，采用自动补偿，满足补偿要求。（四）变电所低压一次设备的校验由于根据低压一次设备的选择校验项目和条件进行的低压一次侧设备选择，不需再对熔断器、刀开关、断路器进行校验。关于低压电流互感器、电压互感器、电容器及母线、电缆、绝缘子等校验项目与高压侧相应电器相同，这里仅列出低压母线的校验：380kV侧母线上母线动稳定性校验：校验条件： TMY母线材料的最大允许应力=140MPa。380kV母线的短路电流=51.051kA;=41.895kA三相短路时所受的最大电动力为：母线的弯曲力矩： 母线的截面系数： 母线在三相短路时的计算应力： 可得，=140MPa=，满足动稳定性要求。380V侧母线热稳定性校验：校验条件： A=查产品资料，得铜母线的C=171，取。母线的截面： A=8010=800允许的最小截面：从而，满足热稳定性要求 。 八、变电所进出线的选择与校验为了保证供电的安全、可靠、优质、经济，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。根据设计经验：一般10KV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。（一）高压线路导线的选择架空进线后接了一段交联聚乙烯绝缘电力电缆YJV-350做引入线（直埋），高压主接线如附图三所示。高压侧计算电流所选电缆的允许载流量：满足发热条件。（二）低压线路导线的选择由于没有设单独的车间变电所，进入各个车间的导线接线采用TN-C-S系统；从变电所到各个车间及宿舍区用埋地电缆供电，电缆采用VV22型铜芯交联聚氯乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，根据不同的车间负荷采用不同的截面。其中导线和电缆的截面选择满足条件：1) 相线截面的选择以满足发热条件即，；2) 中性线（N线）截面选择，这里采用的为一般三相四线，满足；3) 保护线（PE线）的截面选择1时，；2时，3时，4) 保护中性线（PEN）的选择，取（N线）与（PE）的最大截面。结合计算负荷，可得到由变电所到各个车间的低压电缆的型号为：电镀车间：VV22-1KV-3×120+1×70 两根并联；铸造车间：VV22-1KV-3×240+1×120 锅炉房：VV22-1KV-3×120+1×70 锻压车间：VV22-1KV-3×150+1×95； 金工车间：VV22-1KV-3×185+1×95 工具车间：VV22-1KV-3×150+1×95 热处理车间：VV22-1KV-3×150+1×95 装配车间：VV22-1KV-3×70+1×50 机修车间：VV22-1KV-3×50+1×35 仓库：VV22-1KV-3×25+1×16 生活区：VV22-1KV-3×185+1×95 两根并联；另外，送至各车间的照明线路采用：铜芯聚氯乙烯绝缘导线BV型号。九、变电所二次回路的选择及继电保护的整定（一） 二次回路方案选择1) 二次回路电源选择二次回路操作电源有直流电源，交流电源之分。蓄电池组供电的直流操作电源带有腐蚀性，并且有爆炸危险；由整流装置供电的直流操作电源安全性高，但是经济性差。 考虑到交流操作电源可使二次回路大大简化，投资大大减少，且工作可靠，维护方便。这里采用交流操作电源。2) 高压断路器的控制和信号回路高压断路器的控制回路取决于操作机构的形式和操作电源的类别。结合上面设备的选择和电源选择，采用弹簧操作机构的断路器控制和信号回路。3) 电测量仪表与绝缘监视装置这里根据GBJ63-1990的规范要求选用合适的电测量仪表并配用相应绝缘监视装置。a) 10KV电源进线上：电能计量柜装设有功电能表和无功电能表；为了解负荷电流，装设电流表一只。b) 变电所每段母线上：装设电压表测量电压并装设绝缘检测装置。c) 电力变压器高压侧：装设电流表和有功电能表各一只。d) 380V的电源进线和变压器低压侧：各装一只电流表。e) 低压动力线路：装设电流表一只。4) 电测量仪表与绝缘监视装置在二次回路中安装自动重合闸装置（ARD）（机械一次重合式）、备用电源自动投入装置（APD）。（二）继电保护的整定 继电保护要求具有选择性，速动性，可靠性及灵敏性。由于本厂的高压线路不很长，容量不很大，因此继电保护装置比较简单。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，动作于信号。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、速断保护装置；在低压侧采用相关断路器实现三段保护。（三）变压器继电保护变电所内装有两台10/0.41000的变压器。低压母线侧三相短路电流为，高压侧继电保护用电流互感器的变比为200/5A，继电器采用GL-25/10型，接成两相两继电器方式。下面整定该继电器的动作电流，动作时限和速断电流倍数。a)过电流保护动作电流的整定： ，故其动作电流：动作电流整定为9A。b)过电流保护动作时限的整定由于此变电所为终端变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时限整定为。c)电流速断保护速断电流倍数整定取 ，故其速断电流为： 因此速断电流倍数整定为： 。（四）10KV侧继电保护在此选用GL-25/10型继电器。由以上条件得计算数据：变压器一次侧过电流保护的10倍动作时限整定为0.5s；过电流保护采用两相两继电器式接线；高压侧线路首端的三相短路电流为2.511kA；变比为200/5A保护用电流互感器动作电流为9A。下面对高压母线处的过电流保护装置进行整定。（高压母线处继电保护用电流互感器变比为200/5A）整定的动作电流取，故， 根据GL-25/10型继电器的规格，动作电流整定为7A 。整定的动作时限：母线三相短路电流反映到中的电流：对的动作电流的倍数，即：由反时限过电流保护的动作时限的整定曲线确定的实际动作时间：=0.6s。的实际动作时间：母线三相短路电流反映到中的电流：对的动作电流的倍数，即：所以由10倍动作电流的动作时限曲线查得的动作时限：。3）0.38KV侧低压断路器保护整定项目：(a)瞬时过流脱扣器动作电流整定：满足 ：对万能断路器取1.35；对塑壳断路器取22.5。(b)短延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足: 取1.2。另外还应满足前后保护装置的选择性要求，前一级保护动作时间比后一级至少长一个时间级差0.2s(0.4s,0.6s)。(c)长延时过流脱扣器动作电流和动作时间整定：满足： 取1.1。 (d)过流脱扣器与被保护线路配合要求满足： ：绝缘导线和电缆允许短时过负荷倍数(对瞬时和短延时过流脱扣器，一般取4.5；对长延时过流脱扣器，取1.11.2)。(e)热脱扣器动作电流整定：满足： 取1.1，一般应通过实际运行进行检验。可根据以上整定要求，参考相关产品资料对低压侧的NA1和TMS30系列低压断路器进行整定，在此不详述。十、防雷保护和接地装置的设计一、防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。二、防雷措施（1）架空线路的防雷措施1架设避雷线  这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。2.提高线路本身的绝缘水平  在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。3.利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线  由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引