220kv降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)275

220kv降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)275,kv,降壓,變電所,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計(jì) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論文 220kV 降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 220 110 10kV 進(jìn) 出線回?cái)?shù) 2 6 10 系 別 電力工程系 專業(yè)班級(jí) 農(nóng)業(yè)電氣化與自動(dòng)化 08k2 班 學(xué)生姓名 龐 斌 指導(dǎo)教師 蘇海鋒 二 一二年六月 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) I 220kV 降壓變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)書主要介紹了 220kV 區(qū)域變電所電氣一次部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法 設(shè)計(jì) 的內(nèi)容有 220kV 區(qū)域變電所的電氣主接線的選擇 主變壓器 所用變壓器的選擇 母線 斷路器和隔離刀閘的選擇 互感器的配置 220kV 110kV 10kV 線路的選擇和短路電流 的計(jì)算 設(shè)計(jì)中還對(duì)主要高壓電器設(shè)備進(jìn)行了選擇與計(jì)算 如斷路器 隔離開關(guān) 電壓 互感器 電流互感器等 此外還進(jìn)行了防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 提高了整個(gè)變電所的安 全性 關(guān)鍵詞 變電站 主接線 變壓器 電氣設(shè)備 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) II 220kV STEPT DOWN SUBSTATION ELECTICAL SYSTEM DESIGN ABSTRACT The design of the book introduces the regional 220kV electrical substation design a part of the content and design The design of the contents of the electrical substation 220kV main regional cable choice the main transformer the transformer used in the choice of bus circuit breakers and isolation switch option the configuration of transformer 220kV 110kV 10kV line choice and short circuit current calculations The design of the main high pressure also had a choice of electrical equipment and computing such as circuit breakers isolating switches voltage transformers current transformers and so on In addition a lightning protection design and computing increased the safety of the entire substation Key Words Substation Main connection Transformer Electric equipment 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 目錄 摘 要 I ABSTRACT II 緒論 1 1 概述 2 1 1 概述 2 1 2 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2 1 3 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) 3 2 負(fù)荷分析及計(jì)算以及變壓器的選擇 4 2 1 前言 4 2 2 負(fù)荷計(jì)算 4 2 2 1 負(fù)荷計(jì)算的目的 4 2 2 2 負(fù)荷計(jì)算 4 2 3 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 5 2 4 主變壓器型式的選擇 5 2 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 5 2 4 2 組數(shù)的選擇 5 2 4 3 連接組別的選擇 6 2 5 主變壓器容量的選擇 6 3 電氣主接線的選擇 7 3 1 前言 7 3 2 主接線的方式選擇 7 3 2 1 單母線接線 7 3 2 2 單母線分段 8 3 2 3 單母線分段帶旁路 8 3 2 4 橋式接線 8 3 2 5 3 2 斷路器接線 8 3 2 6 雙母線接線 8 3 2 7 雙母線分段接線 9 3 3 選擇設(shè)計(jì)方案 9 4 變電所短路電流的計(jì)算 11 4 1 前言 11 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 4 2 電流計(jì)算的目的和準(zhǔn)備 11 4 2 1 電流計(jì)算的目的 11 4 2 2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 11 4 2 3 短路計(jì)算基本假設(shè) 12 4 2 4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值 12 4 2 5 短路電流計(jì)算的步驟 12 4 3 短路電流計(jì)算 13 4 3 1 短路計(jì)算的基本假設(shè) 13 4 3 2 計(jì)算參數(shù) 13 4 3 3 短路電流計(jì)算 14 5 變電所電氣設(shè)備的選擇 16 5 1 前言 16 5 2 電氣設(shè)備的選擇 16 5 2 1 電氣設(shè)備的選擇原則 16 5 2 2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 16 5 3 斷路器的選擇 17 5 3 1 按開斷電流選擇 18 5 4 隔離開關(guān)的選擇 22 5 4 1 隔離開關(guān)的配置與選擇 23 5 4 2 隔離開關(guān)選擇計(jì)算 23 5 5 高壓熔斷器的選擇 26 5 6 互感器的選擇 26 5 6 1 電流互感器的選擇依據(jù) 27 5 6 2 電流互感器選擇計(jì)算 28 5 6 2 1 220kV 側(cè)電流互感器 28 5 6 3 電壓互感器的選擇 30 5 6 4 電壓互感器的選擇 31 5 7 母線的選擇 32 5 7 1 裸導(dǎo)體的選擇和校驗(yàn) 32 5 7 2 母線及電纜截面的選擇 32 5 7 3 220kV 側(cè)母線的選擇 33 5 7 4 110kV 側(cè)主母線選擇 35 5 7 5 10kV 側(cè)母線選擇 36 6 電氣配電裝置的選擇 38 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 6 1 前言 38 6 2 配電裝置 38 6 2 1 配電裝置特點(diǎn) 38 6 2 2 配電裝置的基本要求 38 6 2 3 配電裝置的設(shè)計(jì)原則 38 6 2 4 高壓配電裝置的選擇 39 7 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 41 7 1 避雷針的作用 41 7 2 避雷針的配置 41 7 2 1 避雷針的配置原則 41 7 2 2 避雷針位置的確定 41 7 3 防雷保護(hù)方案 41 7 4 保護(hù)全面積的校驗(yàn) 42 8 接地網(wǎng)設(shè)計(jì) 43 8 1 設(shè)計(jì)說明 43 8 2 接地體的設(shè)計(jì) 43 8 3 典型接地體的接地電阻計(jì)算 43 8 4 接地網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 43 總結(jié) 45 參考文獻(xiàn) 46 致謝 47 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 1 緒論 我國(guó)目前所使用的交流電能主要是由交流發(fā)電機(jī)提供的 由于受絕緣水平的限制 發(fā)電機(jī)輸出端發(fā)出的電壓一般低于 30 kV 用這樣低的電壓將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送事實(shí)上 是不可能的 為此 需要利用升壓變壓器將電壓升高后 再將電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送 到 用電負(fù)荷所在地區(qū)以后 用電設(shè)備多是低壓設(shè)備 所以用高電壓將電能輸送到用電地區(qū) 后 還必須利用降壓變壓器降低電壓 才能供給用戶使用 因此 變電站在電力生產(chǎn)過 程中是一個(gè)重要的環(huán)節(jié) 在電力系統(tǒng)中 變電站主要擔(dān)負(fù)著電壓變換這一重要任務(wù) 其作用主要有提高輸電 電壓 減少電能損失 電能在輸送的過程中 由于電流的熱效應(yīng) 就要產(chǎn)生電能損失 且電能轉(zhuǎn)化為熱能的損失與電流的平方成正比 因此 當(dāng)輸送功率一定時(shí) 提高輸電電 壓就可減小電流 電網(wǎng)就會(huì)相應(yīng)減少電能損失 降低電壓 分配電能 電能經(jīng)過升壓輸 送到用電地區(qū)后 用戶很難使用高電壓的電氣設(shè)備 因此 需要降壓變電站把電壓降低 再分配到用戶供用戶使用 集中電能 控制電力流向 一個(gè)電網(wǎng)多數(shù)由多個(gè)電源點(diǎn)提供 電能 這些電能的集中必須通過樞紐升壓變電站來實(shí)現(xiàn) 在用電地區(qū) 根據(jù)負(fù)荷情況 再由降壓變電站來控制電力的流向 調(diào)整電壓 提高電壓質(zhì)量 滿足用戶的要求 通過 變電站的變壓器調(diào)壓裝置和無功補(bǔ)償設(shè)備 既可使用戶得到穩(wěn)定的電壓 也可以提高線 路的輸電功率 此次設(shè)計(jì)的 220KV 變電站 對(duì)該地區(qū)的電網(wǎng)優(yōu)化配置資源的能力將顯著增強(qiáng) 該站 的建成 可以滿足市區(qū)生產(chǎn)及生活的供電要求 在設(shè)計(jì)過程中考慮到該市工業(yè)生產(chǎn)和人 民生活的發(fā)展 并可滿足 5 10 年的遠(yuǎn)景供電需求 作為新建站 除了能夠滿足用電的需求的基本條件外 還必須考慮到自身的建站經(jīng) 濟(jì)性 調(diào)度的靈活性和可靠性 并易于擴(kuò)建和升級(jí)改進(jìn)成微機(jī)綜合自動(dòng)化 關(guān)于此課程 目前國(guó)內(nèi)外較先進(jìn)的是變電站綜合自動(dòng)化 其一般為無人值班 有人 職守 四謠設(shè)計(jì) 采用綜合自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)控制 保護(hù) 測(cè)量和遠(yuǎn)動(dòng)等功能 微機(jī)控制 通 過 遠(yuǎn)方 就地 轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)就地 就地單元控制 遠(yuǎn)方 站內(nèi)控制室微機(jī)及調(diào)度中心 兩種控制方式 用微機(jī)實(shí)現(xiàn)模擬操作 待確認(rèn)后再執(zhí)行控制命令 測(cè)量元件和保護(hù)元件 接各自獨(dú)立的 CT 全部四謠量送至調(diào)度中心 站內(nèi)通信采用大量通信網(wǎng)等 變電站綜合自動(dòng)化的發(fā)展將是以后變電站發(fā)展的主導(dǎo)方向 它不但節(jié)省了人力 物 力 財(cái)力 而且從更大程度上可以保證供電質(zhì)量 提高供電的可靠性 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 2 1 概述 1 1 概述 隨著社會(huì)的發(fā)展 電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常生活中 電 能可以方便的轉(zhuǎn)化為期他形式的能源 例 機(jī)械能 熱能 光能 磁能等 并且電能的 輸送和分配易于實(shí)現(xiàn) 可以輸送到需要它的人和工作場(chǎng)所和生活場(chǎng)所 電能的應(yīng)用規(guī)模 也很靈活以電能作為動(dòng)力 可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)的機(jī)械化和自動(dòng)化 保證產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提 高勞動(dòng)生產(chǎn)率 同時(shí)提高電氣化程度以電能代替其它形式的能源 是節(jié)約能源消耗的一 個(gè)重要的途徑 電力工業(yè)電能的生產(chǎn) 輸送 分配和消費(fèi)與其它工業(yè)的區(qū)別在于 1 與國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)系非常密切 2 電力系統(tǒng)從一種運(yùn)行方式過度到另一種運(yùn)行方式的過度 過程非常短促 3 電能的生產(chǎn) 輸送 分配和消費(fèi)實(shí)際上同時(shí)完成的不能大量?jī)?chǔ)存 變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和電力用戶的重要紐帶 是將電能從產(chǎn)品變成商品的中間環(huán)節(jié) 它擔(dān)負(fù)著電能轉(zhuǎn)換和電能重新分配的重要任務(wù) 對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極其重要的作用 本次所設(shè)計(jì)變電站擔(dān)負(fù)著向開發(fā)區(qū)的煉鋼廠供電及變電所附近的地區(qū)負(fù)荷供電 承 擔(dān)著該市的輸變電任務(wù) 根據(jù) 電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)程 中的有關(guān)部分 特別是 第 1 0 2 條 系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)在國(guó)家計(jì)劃經(jīng)濟(jì)的指導(dǎo)下 在審議后的中期 長(zhǎng)期電力規(guī)劃 的基礎(chǔ)上 從電力系統(tǒng)整體出發(fā) 進(jìn)一步研究提出系統(tǒng)設(shè)計(jì)的具體方案 應(yīng)合理利用能 源 合理布局電源和網(wǎng)絡(luò) 使發(fā) 輸 變電及無功建設(shè)配套協(xié)調(diào) 并為系統(tǒng)的繼電保護(hù) 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)自動(dòng)裝置設(shè)計(jì)及下一級(jí)電壓的系統(tǒng)等創(chuàng)造條件 設(shè)計(jì)方案應(yīng)技術(shù)先進(jìn) 過度 方便 運(yùn)行靈活 切實(shí)可行 以經(jīng)濟(jì) 可靠 質(zhì)量合格和充足的電能來滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)各 部門與人民生活不斷增長(zhǎng)的需要 第 1 0 6 條 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水平可為今后第五年至第十年的某一年 并應(yīng)對(duì)過度年 進(jìn)行研究 五年內(nèi)逐年研究 遠(yuǎn)景水平可為第十年至第十五年的某一年 且宜與國(guó)民 經(jīng)濟(jì)計(jì)劃的年份相一致 系統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)審查后 二至三年進(jìn)行編制 但有重大變化時(shí) 應(yīng) 及時(shí)修改 1 2 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容 變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié) 起著變換和分配電能的作用 這就要求變 電所的一次部分經(jīng)濟(jì)合理 二次部分安全可靠 只有這樣變電所才能正常的運(yùn)行工作 為國(guó)民經(jīng)濟(jì)服務(wù) 故本次 220KV 變電站設(shè)計(jì)主要為電氣一次部分設(shè)計(jì) 電氣一次部分設(shè)計(jì)主要包括變電所總體分析 電力系統(tǒng)分析 主接線的選擇 主變 的選擇 所用變的選擇 無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì) 短路電流的計(jì)算 電氣設(shè)備的選擇 配電裝 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 3 置和防雷保護(hù)等內(nèi)容 本部分設(shè)計(jì)主要參考了 電氣一次部分設(shè)計(jì)手冊(cè) 電氣一次 部分設(shè)備手冊(cè) 等 按照有關(guān)的技術(shù)規(guī)程和工程實(shí)例進(jìn)行的 1 3 本次設(shè)計(jì)的任務(wù) 本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是 220KV 的變電站的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括電氣的一次部分的 設(shè)計(jì)和計(jì)算 在一次部分中 要對(duì)電力系統(tǒng)和變電站進(jìn)行總體分析 然后確定變電站電 氣主接線的型式 并在此過程中進(jìn)行系統(tǒng)的無功補(bǔ)償 調(diào)壓計(jì)算 短路電流計(jì)算以及電 氣設(shè)備的選擇 在具體計(jì)算后 還要為建造變電站進(jìn)行配電裝置及電氣總平面的布置設(shè) 計(jì) 使建站合理化 并進(jìn)行防雷設(shè)計(jì) 保證安全 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 4 2 負(fù)荷分析及計(jì)算以及變壓器的選擇 2 1 前言 負(fù)荷計(jì)算直接關(guān)系到電氣設(shè)備和導(dǎo)線的選擇 計(jì)算的是否得當(dāng) 將影響我們生活的 方方面面 各電壓等級(jí)的變電所中 變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一 它擔(dān)任著向用 戶輸送功率 或者在兩種電壓等級(jí)之間交換功率的重要任務(wù) 同時(shí)兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增 長(zhǎng)情況 并根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10 年的發(fā)展規(guī)劃綜合分析 合理選擇 2 2 負(fù)荷計(jì)算 2 2 1 負(fù)荷計(jì)算的目的 計(jì)算負(fù)荷是供電設(shè)計(jì)計(jì)算的基本依據(jù) 計(jì)算負(fù)荷確定得是否正確合理 直接影響到 電氣設(shè)備和導(dǎo)線電纜的選擇是否經(jīng)濟(jì)合理 如計(jì)算負(fù)荷確定過大 將使電氣設(shè)備和導(dǎo)線 選得過大 造成投資和有色金屬的消耗浪費(fèi) 如計(jì)算負(fù)荷確定過小又將使電器和導(dǎo)線電 纜處于過早老化甚至燒毀 造成重大損失 由此可見正確確定計(jì)算負(fù)荷意義重大 2 2 2 負(fù)荷計(jì)算 1 110KV 側(cè)負(fù)荷 最大負(fù)荷 P 大 110 160MW 最小負(fù)荷 P 小 110 128 MW 因?yàn)榭紤]到變壓器 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇 并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展 在這里選擇最大負(fù)荷 即 P 大 110 160 MW 計(jì)算 設(shè)其負(fù)荷同時(shí)率為 0 9 P110 P 大 110 0 9 160 0 9 144MW 視在功率 供電容量 Sg110 160MVA cos9 014 IN110 0 839kA 839ANU3 2 10kV 側(cè)負(fù)荷 最小負(fù)荷 P 小 10 20MW 最大負(fù)荷 P 大 10 30 MW 因?yàn)榭紤]到變壓器 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇 并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展 在這里選擇最大負(fù)荷 即 P 大 10 30 MW 計(jì)算 設(shè)其負(fù)荷同時(shí)率為 0 85 P10 P 大 10 0 85 30 0 85 MW 25 5MW 視在功率 供電容量 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 5 Sg10 28 33MVA cosP85 02 IN10 1 636kA 1636ANU3 3 設(shè)計(jì)變電所供電總?cè)萘?S Sg110 Sg10 160 28 33 188 33MVA P P110 P10 144 25 5 169 5MW 2 3 主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 由原始資料可知 本次所設(shè)計(jì)的是 220kV 降壓變電所 它是以 220kV 輸出功率為主 把所受的功率通過主變傳輸至 110kV 及 10kV 母線上 若全所停電后 將引起下一級(jí)變電 所與地區(qū)電網(wǎng)瓦解 影響整個(gè)市區(qū)的供電 因此選擇主變壓器臺(tái)數(shù)時(shí) 要確保供電的可 靠性 為了保證供電可靠性 避免一臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響供電 變電所中一般裝 設(shè)兩臺(tái)主變壓器 當(dāng)裝設(shè)三臺(tái)及三臺(tái)以上時(shí) 變電所的可靠性雖然有所提高 但接線網(wǎng) 絡(luò)較復(fù)雜 且投資增大 同時(shí)增大了占用面積和配電設(shè)備及用電保護(hù)的復(fù)雜性 以及帶 來維護(hù)和倒閘操作等許多復(fù)雜化 而且還會(huì)造成中壓側(cè)短路容量過大 不宜選擇輕型設(shè) 備 考慮到兩臺(tái)主變壓器同時(shí)發(fā)生故障機(jī)率較小 適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長(zhǎng)以及擴(kuò)建 而當(dāng) 一臺(tái)主變壓器故障或者檢修時(shí) 另一臺(tái)主變壓器可承擔(dān) 70 的負(fù)荷保證全變電所的正常 供電 故近期選擇兩臺(tái)主變壓器互為備用 遠(yuǎn)期再加一臺(tái)變壓器以提高供電的可靠性 2 4 主變壓器型式的選擇 2 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 由 220kv 500kv 變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范 可知 220kv 330kv 變壓器若不受運(yùn)輸條件 限制時(shí) 應(yīng)選用三相變壓器 而選擇主變壓器的相數(shù)時(shí) 應(yīng)根據(jù)變電所的基本數(shù)據(jù)以及 所設(shè)計(jì)變電所的實(shí)際情況來選擇 單相變壓器組 相對(duì)來講投資大 占地多 運(yùn)行損耗大 同時(shí)配電裝置以及繼電保 護(hù)和二次接線的復(fù)雜化 也增加了維護(hù)及倒閘操作的工作量 本次設(shè)計(jì)的變電所 位于市郊區(qū) 交通便利 不受運(yùn)輸?shù)葪l件限制 所址建在平原 地區(qū) 故本次設(shè)計(jì)的變電所應(yīng)選用三相變壓器 2 4 2 組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級(jí)的變電所 如通過主變壓器的各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器 容量的 15 以上或低壓側(cè)雖無負(fù)荷 但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備 主變壓器宜采 用三繞組變壓器 在本變電所中 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 6 Sg110 S 160 188 33 0 8496 15 Sg10 S 28 33 188 33 0 1504 15 一臺(tái)三繞組變壓器的價(jià)格及所用的控制和輔助設(shè)備 比相對(duì)的兩臺(tái)雙繞組變壓器都 較少 而且本次所設(shè)計(jì)的變電所具有三種電壓等級(jí) 考慮到運(yùn)行維護(hù)中安裝調(diào)試靈活 操作上滿足各種繼電保護(hù)的需求 工作量少及占地面積小 價(jià)格適宜等因素 本次設(shè)計(jì) 的變電所選擇三繞組變壓器 2 4 3 連接組別的選擇 我國(guó) 110kV 及以上電壓 變壓器都采用 Yo 連接 35kV 以下電壓變壓器繞組都采用 連接 我國(guó)規(guī)定 110kV 以上的電壓等級(jí)的變壓器繞組常選用中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng) 而且還 要考慮到三次諧波的影響 會(huì)使電流 電壓畸變 采用三角形接法可以消除三次諧波的 影響 所以應(yīng)選擇 Yo Yo 接線方式 故本次設(shè)計(jì)的變電所選用主變壓器的接線組別為 Yn yn d110 2 5 主變壓器容量的選擇 主變壓器容量一般按變電所建成近期負(fù)荷 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇 并適當(dāng)考慮遠(yuǎn) 期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展 對(duì)于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合 該所近 期和遠(yuǎn)期負(fù)荷都給定 所以應(yīng)按近期和遠(yuǎn)期總的負(fù)荷來選擇主變壓器的容量 根據(jù)變電 所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量 對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所 應(yīng)考慮 當(dāng)一臺(tái)變壓器停運(yùn)時(shí) 其余變壓器容量在過負(fù)荷能力允許時(shí)間內(nèi) 保證用戶的一級(jí)和二 級(jí)負(fù)荷 對(duì)一般性能的變電所 當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn)時(shí) 其余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù) 荷的 70 80 該變電所是按 70 全部負(fù)荷來選擇 故主變壓器的容量為 S 主 0 7 S 中壓側(cè) S 低壓側(cè) 0 7 S g110 Sg10 131 831 MVA 表2 1 變壓器參數(shù) 額定電壓 kV 阻抗電壓 型號(hào) 額 定 容 量 kVA 高 高 中 中 低 低 空載電 流 空載損 耗 kW 負(fù)載損 耗 kW 高 中 高 低 中 低 連接組標(biāo)號(hào) SF PSZ7 150000 220 15000 0 2 20 8 1 25 1 21 1 1 0 56 170 570 24 4 14 2 8 4 Y N yn0 d11 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 7 3 電氣主接線的選擇 3 1 前言 主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分 它是由高壓電器設(shè)備通過連接線組成的 匯集和分配電能的電氣主回路 也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) 主接線的確定對(duì)電力系 統(tǒng)整體及變電所本身運(yùn)行的可靠性 靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān) 并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇 配電裝置 繼電保護(hù)和控制方式的選定有較大影響 因此 必須正確處理好各方面的關(guān) 系 對(duì)電氣主接線的基本要求 1 供電可靠性 如何保證可靠地 不斷地 向用戶供給符合質(zhì)量的電能是發(fā)電廠 和變電站的首要任務(wù) 這是第一個(gè)基本要求 2 靈活性 其含義是電氣主接線能適應(yīng)各種運(yùn)行方式 包括正常 事故和檢修運(yùn) 行方式 并能方便地通過操作實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方式的變換而且在基本一回路檢修時(shí) 不影響其 他回路繼續(xù)運(yùn)行 靈活性還應(yīng)包括將來擴(kuò)建的可能性 3 操作方便 安全 主接線還應(yīng)簡(jiǎn)明清晰 運(yùn)行維護(hù)方便 使設(shè)備切換所需的操 作步驟少 盡量避免用隔離開關(guān)操作電源 4 經(jīng)濟(jì)性 即在滿足可靠性 靈活性 操作方便安全這三個(gè)基本要求的前提下 應(yīng)力求投資節(jié)省 占地面積小 電能損失少 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 電器數(shù)量少 選用輕型 電器是節(jié)約投資的重要措施 根據(jù)以上的基本要求對(duì)主接線進(jìn)行選擇 3 2 主接線的方式選擇 變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位 變電所的規(guī)劃容量 負(fù)荷性 質(zhì) 線路和變壓器連接元件總數(shù) 設(shè)備特點(diǎn)等條件確定 并應(yīng)綜合考慮供電可靠 運(yùn)行靈活 操作檢修方便 投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要求 3 2 1 單母線接線 單母線接線雖然接線簡(jiǎn)單清晰 設(shè)備少 操作方便 便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置 等優(yōu)點(diǎn) 但是不夠靈活可靠 任一元件 母線及母線隔離開關(guān) 等故障或檢修時(shí) 均需 使整個(gè)配電裝置停電 單母線可用隔離開關(guān)分段 但當(dāng)一段母線故障時(shí) 全部回路仍需 短時(shí)停電 在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后 才能恢復(fù)非故障段的供電 并且電壓 等級(jí)越高 所接的回路數(shù)越少 一般只適用于一臺(tái)主變壓器 單母線接線適用于 110 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回 35 60kV 配電 裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回 6 10kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回 才采用單母 線接線方式 故不選擇單母線接線方式 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 8 3 2 2 單母線分段 用斷路器 把母線分段后 對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路 有兩個(gè)電源供 電 當(dāng)一段母線發(fā)生故障 分段斷路器自動(dòng)將故障切除 保證正常段母線不間斷供電或 不致于使重要用戶停電 但是 一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí) 該段母線的回 路都要在檢修期間內(nèi)停電 而出線為雙回時(shí) 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 擴(kuò)建時(shí)需向 兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 單母線分段適用于 110kV 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 8 10 回 35 60kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 4 8 回 6 10kV 配電裝置出線為 6 回及以上 則采用單母線分段接線 3 2 3 單母線分段帶旁路 這種接線方式適用于進(jìn)出線不多 容量不大的中小型電壓等級(jí) 35 110 kV 的變電所 較為實(shí)用 具有足夠的可靠性和靈活性 3 2 4 橋式接線 當(dāng)只有兩臺(tái)變壓器和兩條輸電線路時(shí) 采用橋式接線 所用斷路器數(shù)目最少 它可 分為內(nèi)橋和外橋接線 內(nèi)橋接線適合于輸電線路較長(zhǎng) 故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時(shí) 采用內(nèi) 橋式接線 當(dāng)變壓器故障時(shí) 需停相應(yīng)的線路 外橋接線適合于輸電線路較短 且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換或系統(tǒng)有穿 越功率的線路 為檢修斷路器 不致引起系統(tǒng)開環(huán) 有時(shí)增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以供檢 修時(shí)使用 當(dāng)線路故障時(shí)需停止運(yùn)行相應(yīng)的變壓器 所以 橋式接線可靠性較差 雖然它有使用斷路器少 布置簡(jiǎn)單 造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn) 但是一般系統(tǒng)把具有良好的可靠性放在首位 故不選用橋式接線 3 2 5 3 2 斷路器接線 兩個(gè)元件引線用三臺(tái)斷路器接在兩組母線上組成一個(gè)半斷路器 它具有較高的供電 可靠性和運(yùn)行靈活性 任一母線故障或檢修均不致停電 但是它使用的設(shè)備較多 占地 面積較大 增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性 且投資大 3 2 6 雙母線接線 它具有供電可靠 調(diào)度靈活 擴(kuò)建方便等優(yōu)點(diǎn) 而且 檢修另一組母線時(shí) 不會(huì)停 止對(duì)用戶連續(xù)供電 如果需要檢修某線路的斷路器時(shí) 不裝設(shè) 跨條 則該回路在檢修期 需要停電 對(duì)于 110kV 220kV 輸送功率較多 送電距離較遠(yuǎn) 其斷路器或母線檢修時(shí) 需要停電 而斷路器檢修時(shí)間較長(zhǎng) 停電影響較大 一般規(guī)程規(guī)定 110kV 220kV 雙母 線接線的配電裝置中 當(dāng)出線回路數(shù)達(dá) 7 回 110kV 或 5 回 220kV 時(shí) 一般應(yīng)裝 設(shè)專用旁路斷路器和旁路母線 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 9 3 2 7 雙母線分段接線 雙母線分段 可以分段運(yùn)行 系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大 兩個(gè)元件可以完全分別接 到不同的母線上 對(duì)大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的 由于這種母線接線方式是 常用傳統(tǒng)技術(shù)的一種延伸 因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會(huì)發(fā)生問題 而較 容易實(shí)現(xiàn)分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn) 但是易受到母線故障的影響 斷路器檢修時(shí)要停運(yùn)線路 占地面積較大 一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時(shí) 母線不分段 綜上幾種主接線的優(yōu)缺點(diǎn)和可靠性及經(jīng)濟(jì)性 根據(jù)設(shè)計(jì)的原始資料可知該變電所選 擇雙母線接線方式 為了保證雙母線的配電裝置 在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí) 包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào) 試 不中斷對(duì)用戶的供電 可增設(shè)旁路母線 或旁路斷路器 當(dāng) 110kV 出線為 7 回及以上 220kV 出線在 4 回以下時(shí) 可用母聯(lián)斷路器兼旁路斷 路器用 這樣節(jié)省了斷路器及配電裝置間隔 3 3 選擇設(shè)計(jì)方案 由設(shè)計(jì)方案確定的負(fù)荷情況 220kV 2 回 110kV 為 6 回 10kV 為 10 回 可以確 定該變電所主接線采用以下兩種方案進(jìn)行比較 方案一 220kV 單母線分段式接線方式 110kV 和 10kV 采用雙母線接線 其特點(diǎn) 1 220kV 和 10kV 側(cè)采用單母線分段式接線后 對(duì)重要用戶可以從不同母 線段引出兩個(gè)回路 用兩個(gè)電路供電 當(dāng)一段母線故障時(shí) 分段斷路器自動(dòng)切除故障母 線保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 但由于這種接線對(duì)重要負(fù)荷必須 采用兩種出線供電 大大增加了出線數(shù)目 使整個(gè)母線系統(tǒng)可靠性受到限制 所以 在 重要負(fù)荷出線回路較多 供電容量較大時(shí) 一般不予采用 2 110kV 側(cè)因?yàn)橛?6 回 10kV 側(cè)有 10 回 雙母線接線的供電可靠 通過兩組母線 隔離開關(guān)的倒換操作 可以輪流檢查一組母線而不致使供電中斷 且其調(diào)度靈活 擴(kuò)建 方便 向雙母線左右任何方向擴(kuò)建都不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配 為 雙回路時(shí) 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 且擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建 方案二 220kV 側(cè)采用內(nèi)橋式接線 110kV 和 10kV 采用單母線分段接線方式 其特點(diǎn) 1 220kV 側(cè)以雙回路與系統(tǒng)相連 而變電站最常操作的是切換變壓器 而 與系統(tǒng)聯(lián)接的線路不易發(fā)生故障或頻繁切換 采用外橋式線 這也有利于以后變電站的 擴(kuò)建 優(yōu)點(diǎn)是 高壓電器少 布置簡(jiǎn)單 造價(jià)低 經(jīng)適當(dāng)布置可較容易地過渡成單母線 分段或雙母線分接線 2 110kV 和 10kv 均采用單母分段式接線 既滿足了可靠性要求 又在經(jīng)濟(jì) 性上有很大的優(yōu)勢(shì) 以上兩個(gè)種方案相比較 方案一中的 220kV 側(cè)采用單母線分段接法 雖然可以在一 臺(tái)變壓器出現(xiàn)故障時(shí) 能及時(shí)切除故障的線路 保證正常段母線不間斷供電和不致使重 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 10 要用戶停電 但由于這種接線對(duì)重要負(fù)荷必須采用兩種出線供電 大大增加了出線數(shù)目 使整個(gè)母線系統(tǒng)可靠性受到限制 所以 在重要負(fù)荷出線回路較多 供電容量較大時(shí) 一 般不予采用 10kV 采用雙母線接線 雖然能很好的滿足要求 但卻浪費(fèi)資源 對(duì)比方案 二則要好很多 選擇方案二 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 11 4 變電所短路電流的計(jì)算 4 1 前言 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運(yùn)行中都必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運(yùn)行狀 態(tài) 最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是發(fā)生各種型式的短路 因?yàn)樗鼈儠?huì)破壞用戶的正常 供電和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障 所謂短路 是指一切不正常 的相與相之間或相與地 對(duì)于中性點(diǎn)接地系統(tǒng) 發(fā)生通路的情況 在三相系統(tǒng)中 可能 發(fā)生的短路有 三相短路 兩相短路 兩相接地短路和單相接地短路 其中 三相短路 是對(duì)稱短路 系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時(shí)一樣仍處于對(duì)稱狀態(tài) 其他類型的短路都是不對(duì)稱 短路 4 2 電流計(jì)算的目的和準(zhǔn)備 4 2 1 電流計(jì)算的目的 1 電起主接線選擇 短路電流計(jì)算可為不同方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 并為確定是否采取限制短路電流措 施等提供依據(jù) 2 選擇導(dǎo)體和電器 如選擇斷路器 隔離開關(guān) 熔斷器 互感器等 其中包括計(jì)算三相短路沖擊電流 沖擊電流有效值以校驗(yàn)電氣設(shè)備動(dòng)力穩(wěn)定 計(jì)算三相短路電流穩(wěn)態(tài)有效值用以校驗(yàn)電氣 設(shè)備及載流導(dǎo)體的熱穩(wěn)定性 計(jì)算三相短路容量以校驗(yàn)短路器的遮斷能力等 3 確定中性點(diǎn)接地方式 對(duì)于 35kV 10kV 供配電系統(tǒng) 根據(jù)單相短路電流可確定中性點(diǎn)接地方式 4 選擇繼電保護(hù)裝置和整定計(jì)算 在考慮正確 合理地裝設(shè)保護(hù)裝置 在校驗(yàn)保護(hù)裝置靈敏度時(shí) 不僅要計(jì)算短路故 障支路內(nèi)的三相短路電流值 還需知道其他支路短路電流分布情況 不僅要算出最大運(yùn) 行方式下電路可能出現(xiàn)的最大短路電流值 還應(yīng)計(jì)算最小運(yùn)行方式下可能出現(xiàn)的最小短 路電流值 不僅要計(jì)算三相短路電流而且也要計(jì)算兩相短路電流或根據(jù)需要計(jì)算單相接 地電流等 4 2 2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 1 驗(yàn)算導(dǎo)體和電器動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器開斷電流 應(yīng)按工程的設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì) 算 并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃 一般為本期工程建成后 5 10 年 確定短路電 流計(jì)算時(shí) 應(yīng)按可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式 而不應(yīng)按只在切換過程中可能 并列運(yùn)行的接線方式 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 12 2 選擇導(dǎo)體和電器用的短路電流 在電氣連接的網(wǎng)絡(luò)中 應(yīng)考慮具有反饋?zhàn)饔玫漠?步電動(dòng)機(jī)的影響和電容補(bǔ)償裝置放電電流的影響 3 選擇導(dǎo)體和電器時(shí) 對(duì)不帶電抗器回路的計(jì)算短路點(diǎn)時(shí) 應(yīng)按選擇在正常接線方 式時(shí)短路電流為最大的地點(diǎn) 4 導(dǎo)體和電器的動(dòng)穩(wěn)定 熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流一般按三相短路驗(yàn)算 4 2 3 短路計(jì)算基本假設(shè) 短路計(jì)算基本假設(shè)是 1 正常工作時(shí) 三相系統(tǒng)對(duì)稱運(yùn)行 2 所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同 3 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和 即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小而發(fā) 生變化 4 不考慮短路點(diǎn)的電弧阻抗和變壓器的勵(lì)磁電流 5 元件的電阻略去 輸電線路的電容略去不計(jì) 及不計(jì)負(fù)荷的影響 6 系統(tǒng)短路時(shí)是金屬性短路 4 2 4 短路電流計(jì)算基準(zhǔn)值 高壓短路電流計(jì)算一般只計(jì)算各元件的電抗 采用標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算 為了計(jì)算方便 選取如下基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)容量 100MVAgS 基準(zhǔn)電壓 U KV 10 5 115 230 基準(zhǔn)電流 jI KA 5 499 0 502 0 251 4 2 5 短路電流計(jì)算的步驟 1 計(jì)算各元件電抗標(biāo)幺值 并折算到同一基準(zhǔn)容量下 2 給系統(tǒng)制訂等值網(wǎng)絡(luò)圖 3 選擇短路點(diǎn) 4 對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡(jiǎn) 把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng) 不考慮短路電流周期分量的衰 減求出電流對(duì)短路點(diǎn)的電抗標(biāo)幺值 并計(jì)算短路電流的標(biāo)幺值 有名值 標(biāo)幺值 1 diIX 14 有名值 ij 2 5 計(jì)算短路容量 短路電流沖擊值 短路容量 3gSUI 34 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 13 短路電流沖擊值 I 2 5cjI 4 4 6 列出短路電流計(jì)算并得出結(jié)果 4 3 短路電流計(jì)算 4 3 1 短路計(jì)算的基本假設(shè) 選取 100MVA BU 230kV 系統(tǒng)阻抗歸算到基準(zhǔn)容量 gU 100MVA jS 4 3 2 計(jì)算參數(shù) 各繞組等值電抗 12 Vs 取 24 4 23 s 取 8 4 31 Vs 取 14 2 其中 1 代表高壓端 2 代表中壓端 3 代表低壓端 則 1s 12 s 31 s 23 s 12 24 4 14 2 8 4 15 1 122Vs 12 s 23 Vs 31 s 12 24 4 8 4 14 2 9 3 123s 23 s 31 s 12 s 12 8 4 14 2 24 4 0 9 12 因?yàn)槭莾膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行所以兩臺(tái)變壓器的各繞組等值電抗標(biāo)么值為 X1 1Vs0jNS 15 1 100 100 150 0 101 X2 2 j 9 3 100 100 150 0 062 X3 3s10jNS 0 9 100 100 150 0 006 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 14 另外設(shè)待設(shè)計(jì)變電所距離 220kV 系統(tǒng)變電所 可視為無限大容量系統(tǒng) 100km 則 XL XL 0 4 77 0 0582301 三相短路電流計(jì)算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)如圖所示 算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò) 4 3 3 短路電流計(jì)算 1 f1 點(diǎn)及 220KV 短路時(shí) 因?yàn)橄到y(tǒng) 220KV 母線短路電流標(biāo)幺值為 25 故 0 251 3 201avddUSI 短路次暫態(tài)電流 25 6 275 1kId 短路沖擊電流 2 55 2 55 6 275 16 0018 shi 1kI 1kI 2 f2 點(diǎn)及 110KV 短路時(shí) 因?yàn)閮膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行 所以兩個(gè)各同級(jí)繞組的阻抗相當(dāng)于并聯(lián) 故 X 2 X 1 0 04 0 505 0 545 2 1 0 502 3 50avddUSI 短路次暫態(tài)電流 X2 0 502 0 545 0 921 2kId 短路沖擊電流 2 55 2 55 0 921 2 349 8 1 shi 2kI 2kI 短路容量為 183 45 MVA 3USav av 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 15 3 f3 點(diǎn)及 10KV 短路時(shí) 因?yàn)閮膳_(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行 所以兩個(gè)各同級(jí)繞組的阻抗相當(dāng)于并聯(lián) 故 X 3 X 2 0 04 0 031 0 071 2 5 499 3 5 10avddUSI 短路次暫態(tài)電流 5 499 0 071 77 451 kI 短路沖擊電流 2 55 2 55 77 451 197 5 8 123 shi 3kI 3kI 短路容量為 1408 565MV USav av 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 16 5 變電所電氣設(shè)備的選擇 5 1 前言 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一 正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線 和配電裝置達(dá)到安全 經(jīng)濟(jì)的重要條件 在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí) 應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況 在保證安全 可靠的前提下 積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù) 并注意節(jié)約投資 選擇合適的 電氣設(shè)備 電氣設(shè)備的選擇同時(shí)必須執(zhí)行國(guó)家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策 并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì) 合理 安全可靠 運(yùn)行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地 以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需 要 電氣設(shè)備要能可靠的工作 必須按正常工作條件進(jìn)行選擇 并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)熱 穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定后選擇的高壓電器 應(yīng)能在長(zhǎng)期工作條件下和發(fā)生過電壓 過電流的情況 下都能保持正常運(yùn)行 5 2 電氣設(shè)備的選擇 5 2 1 電氣設(shè)備的選擇原則 電氣設(shè)備選擇的一般原則是 1 應(yīng)滿足導(dǎo)體和電器正常運(yùn)行 檢修 短路和過電壓情況下的要求 并考慮遠(yuǎn)景發(fā) 展的需要 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校驗(yàn) 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理 4 選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種 5 擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號(hào)一致 6 選用的新品 均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù) 并經(jīng)正式鑒定合格 5 2 2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件 1 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 1 電壓 所選電器和電纜允許最高工作電壓 maxyU不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓maxgU 即 g 15 一般電纜和電器允許的最高工作電壓 當(dāng)額定電壓在 220kV 及以下時(shí)為 1 15 eU 而 實(shí)際電網(wǎng)運(yùn)行的 maxg一般不超過 1 1 e 2 電流 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 17 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下 導(dǎo)體和電器的長(zhǎng)期允許電流Iy 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 maxgI 即 y 25 3 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度 Q和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度 0Q不等時(shí) 其長(zhǎng)期允許電流 yQI可按下式 0yyI Iy iKIy 35 基中 iyK 修正系數(shù) 0 導(dǎo)體或電氣設(shè)備正常發(fā)熱允許最高溫度 我國(guó)目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度 40 裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為 25 2 按短路情況校驗(yàn) 電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 一般校驗(yàn)取三相 短路時(shí)的短路電流 如用熔斷器保護(hù)的電器可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定 當(dāng)熔斷器有限流作用時(shí) 可不驗(yàn)算動(dòng)穩(wěn)定 用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路 可不驗(yàn)算動(dòng) 熱穩(wěn)定 1 短路熱穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足熱穩(wěn)定條件為 Q ol r 2Idztt 45 Q ol 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)r 短路時(shí)導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng)I t 秒內(nèi)允許通過的短時(shí)熱電流 驗(yàn)算熱穩(wěn)定所用的計(jì)算時(shí)間 tdz b olt 45 tb 斷電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 110kV 以下導(dǎo)體和電纜一般采用主保護(hù)時(shí)間 110kV 以上導(dǎo)體電器和充油電纜采用后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 toL 相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 2 短路的動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 滿足動(dòng)穩(wěn)定條件為 chdfi 5 Ichi 短路沖擊直流峰值 kA I 短路沖擊電流有效值 kA dfi f 電器允許的極限通過電流峰值及有效值 kA 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 18 5 3 斷路器的選擇 變電所中 高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一 它具有完善的滅弧性能 正常運(yùn)行 時(shí) 用來接通和開斷負(fù)荷電流 在變電所電氣主接線中 還擔(dān)任改變主接線的運(yùn)行方式 的任務(wù) 故障時(shí) 斷路器通常以繼電保護(hù)的方式配合使用 斷開短路電流 切除故障線 路 保證非故障線路的正常供電及系統(tǒng)的穩(wěn)定性 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn) 環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式 由于真空斷路器 SF 6 斷路器比少油斷路器 可靠性更好 維護(hù)工作量更少 滅弧性能更 高 目前得到普遍推廣 故 35kV 220kV 一般采用 SF6 斷路器 真空斷路器只適應(yīng)于 10kV 電壓等級(jí) 10kV 采用真空斷路器 5 3 1 按開斷電流選擇 高壓斷路器的額定開斷電流 Iekd應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間 td 的短路電流的有 效值 Ietd 即 Iekd zA 65 ekd 高壓斷路器額定開斷電流 kA Iz 短路電流的有效值 kA 5 3 1 1 短路分?jǐn)嚯娏鞯倪x擇 在斷路器合閘之前 若線路上已存在短路故障 則在斷路器合閘過程中 觸頭間在 未接觸時(shí)即有巨大的短路電流通過 預(yù)擊穿 更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動(dòng)力的損壞 且斷路器在關(guān)合短路電流時(shí) 不可避免地接通后又自動(dòng)跳閘 此時(shí)要求能切斷短路電流 為了保證斷路器在開斷短路時(shí)的安全 斷路器額定開斷電流 egi不應(yīng)小于短路電流的最大 沖擊值 即 egchi 或 dwcji 75 egi 斷路器額定開斷電流dw 額定動(dòng)穩(wěn)定電流cji 短路沖擊電流 5 3 1 2 開斷時(shí)間的選擇 對(duì)于 110kV 及以上的電網(wǎng) 當(dāng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定要求快速切除故障時(shí) 分閘時(shí)間不宜大 于 0 045s 用于電氣制動(dòng)回路的斷路器 其合閘時(shí)間應(yīng)大于 0 04 0 06s 考慮到檢修 維護(hù)方便 220kV 及 110kV 均選同類型產(chǎn)品 5 3 1 3 220kV 側(cè)斷路器 1 額定電壓選擇 maxax201 53 ygUkV 2 額定電流選擇 eI 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 19 考慮到變壓器在電壓降低 5 時(shí)其出力保持不變 所以相應(yīng)回路的 maxgI 1 05Ie 即 Igmax 1 0523eSU 0 827 kA 3 按開斷電流選擇 Iekd 6 275 kA 即 Iekd 6 275 kA 4 按短路開斷電流選擇 gchi 16 001 kA 即 gi16 001 kA 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇 LW6 220 型 SF6 斷路器其參數(shù)如下 額定電壓 220kV 最高工作電壓 252kV 額定電流 3150A 額定開斷電流 40kA 短路關(guān)合電流 55kA 動(dòng)穩(wěn) 定電流峰值 55kA 4S 熱穩(wěn)定電流 40kA 固有分閘時(shí)間 0 042S 合閘時(shí)間 0 2S 全開斷 時(shí)間 0 075S 5 校驗(yàn)熱穩(wěn)定 取后備保護(hù)為 5S 則 t tbkdb 0 075 5 5 07 S 1I 因?yàn)?td 1 故不考慮非周期分量 查周期分量等值時(shí)間曲線 查得 tz 4 3S zdztt 5 07 5 4 3 4 37 S kA 2S 071 3 427 62 dxIQ40rt kA2S 即 r d滿足要求 6 檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 cjdwi 16 001 kA 1 故不考慮非周期分量 查周期分量等值時(shí)間表 查得 tz 4 3S zzt 5 04 5 4 3 4 34 S kA 2S 681 34 921 02 dxdIQ kA 2S 8tr 即 r d滿足要求 由以上計(jì)算表明選擇戶外 SW3 110G 型少油斷路器能滿足要求 數(shù)據(jù)如表 5 2 表 5 2 戶外 SW3 110G 少油斷路器數(shù)據(jù) SW6 110 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 21 設(shè)備 項(xiàng)目 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)maxygU 126kV 126 5kVeI 1200A 797 5A 續(xù)表表 5 2 戶外 SW3 110G 少油斷路器數(shù)據(jù) ekdI 15 8kA 0 921kAwcj 41kA 2 349kAegjI 41kA 12 67kArdQ 998 56kA2 S 3 681kA2 S 5 3 1 5 10kV 側(cè)斷路器 1 額定電壓 U 10kV e 2 額定電流 maxgI 1 053eSU 2 021 kA 3 按開斷電流選擇 ekdI 77 451 kA 即 Iekd 77 451 kA 4 按短路開斷電流選擇 egcj 197 5 kA 即 eg 197 5 kA 5 按短路容量選擇 S 3jI 10 5 77 451 1408 565 MVA 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以初步選擇 SN410G 少油斷路器 其參數(shù)如下 額定電壓 10kV 額 定電流 5000A 額定開斷電流 105kA 額定斷流容量 1800MVA 極限通過電流峰值 300kA 1S 熱穩(wěn)定電流 173kA 固有分閘時(shí)間 0 15S 6 校驗(yàn)熱穩(wěn)定 取后備保護(hù)為 1St tbkdb 0 15 1 1 15 S 1I 因 dt 1 故不計(jì)非周期分量 查周期分量等值時(shí)間曲線得 dzt 0 8SI rdzt 48 98kA 105 kA 滿足要求 28 045 7Ir 7 檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 cjwi j 197 5 kA 21800MVA 1408 565MVA 5 4 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)形式的選擇 應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等要素 進(jìn)行綜合的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定 隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電所常用的電器 它需與斷路器配套 使用 但隔離開關(guān)沒有滅弧裝置 不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流 隔離開關(guān) 的類型很多 按安裝地點(diǎn)不同 可分為屋內(nèi)式和屋外式 按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱 式 雙柱式和三柱式 它對(duì)配電裝置的布置和占地面積有很大影響 選型時(shí)應(yīng)根據(jù)配電 裝置特點(diǎn)和使用要求以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件來確定 本設(shè)計(jì) 220kV 110kV 側(cè)為屋外布置 10kV 為屋內(nèi)布置 隔離開關(guān)是高壓開關(guān)的一種 不能切斷負(fù)荷電流和短路電流 但是它有明顯的斷開 點(diǎn) 可以有效的隔離電源 通常與斷路器配合使用 有明顯的斷開點(diǎn) 為了確切的鑒別電器是否已經(jīng)與電網(wǎng)隔離 隔離開關(guān)應(yīng)具有可 以直接看見的斷口 斷開點(diǎn)應(yīng)有可靠的絕緣 隔離開關(guān)的斷開點(diǎn)的動(dòng)靜觸頭之間 必須有足夠的絕緣 距離 使其在過電壓或相間閃絡(luò)情況下 也不會(huì)被擊穿而危及工作人員的安全 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 23 具有足夠的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性 隔離開關(guān)在運(yùn)行中 經(jīng)常受到短路電流的作用 必須能夠承受短路電流熱效應(yīng)和電動(dòng)力沖擊 尤其是不能因電動(dòng)力作用而自動(dòng)斷開 否 則將引起嚴(yán)重事故 結(jié)構(gòu)得意動(dòng)作可靠 戶外隔離開關(guān)在凍冰的環(huán)境里 也能可靠的分 合閘 工作刀閘與接地刀閘聯(lián)鎖 帶有接地刀閘的隔離開關(guān)必須有聯(lián)鎖機(jī)構(gòu) 以保證在 合接地之前 必須先斷開工作刀閘 在合工和刀閘之前 必須先斷開接地刀閘 5 4 1 隔離開關(guān)的配置與選擇 1 隔離開關(guān)的配置 1 斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān) 以便在斷路器檢修時(shí)形成明顯的斷口 與電源 側(cè)隔離 2 中性點(diǎn)直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地 3 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān) 為了保證電器和母線的 檢修安全 每段母上宜裝設(shè) 1 2 組接地刀閘或接地器 63kV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開 關(guān)和線路的隔離開關(guān) 宜裝設(shè)接地刀閘 應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān) 4 按在變壓器引出線或中性點(diǎn)上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān) 5 當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時(shí) 斷路器通往用戶的那一側(cè) 可以不裝設(shè)隔離開關(guān) 但如果費(fèi)用不大 為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓 也可以裝設(shè) 2 隔離開關(guān)按下列條件進(jìn)行選擇和校驗(yàn) 1 根據(jù)配電裝置布置的特點(diǎn) 選擇隔離開關(guān)的類型 2 根據(jù)安裝地點(diǎn)選用戶外或戶內(nèi)式 3 隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于裝設(shè)電路的電大持續(xù)工作電流 4 隔離開關(guān)的額定電壓應(yīng)大于裝充電路的最大持續(xù)工作電流 5 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足條件為 idw i sh 6 熱穩(wěn)定校驗(yàn)應(yīng)滿足條件為 kQrt 2 7 根據(jù)對(duì)隔離開關(guān)控制操作的要求 選擇配用操作機(jī)構(gòu) 隔離開關(guān)一般采用手動(dòng)操 作機(jī)構(gòu)戶內(nèi) 8000A 以上隔離開關(guān) 戶外 220 kV 高位布置的隔離開關(guān)和 330 kV 隔離開關(guān) 宜用電動(dòng)操作機(jī)構(gòu) 當(dāng)有壓縮空氣系統(tǒng)時(shí) 也可采用手動(dòng)操作機(jī)構(gòu) 5 4 2 隔離開關(guān)選擇計(jì)算 選擇隔離開關(guān) 跟選擇斷路器相同 其校驗(yàn)有所不同 為了維護(hù)及操作方便 220kV 110kV 10kV 都選同類型 5 4 2 1 220kV 側(cè)隔離開關(guān) 1 額定電壓 maxaxygU maxg 1 15 eU 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 24 即 maxgU 1 15 220 253 kV 2 額定電流 axegI 1 0523eSU 0 827 KA 根據(jù)以上數(shù)據(jù) 可以初步選擇戶外 GW7 220D 型隔離開關(guān) 其參數(shù)如下 額定電壓 220kV 最高工作電壓 252kV 額定電流 1000A 動(dòng)穩(wěn)定電流 83kA 熱穩(wěn)定電流 4S 為 33kA 并帶按地刀閘 3 校驗(yàn)熱穩(wěn)定 t tdkb 0 07 5 5 07 S 跟斷路器一樣 z 4 37S 2dQI 6 2752 4 37 172 071 kA 2 S rt 332 4 4356 kA 2 S rd 滿足要求 4 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 i cj idw icj 16 001 kA idw 83 kA 即 dw cji 滿足要求 由上述計(jì)算表明 選擇 GW7 220DW 型隔離開關(guān)能滿足要求 由計(jì)算可列出 GW7 220DW 型隔離開關(guān)數(shù)據(jù)如表 5 4 表 5 4 GW7 220DW 型隔離開關(guān)數(shù)據(jù) GW7 220DW 設(shè)備 項(xiàng)目 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)maxygU 252kV 253kVI 1000A 827ArdQ 4356kA2 S 172 071kA2 SwcjI 80kA 16 001kA 5 4 2 2 110kV 側(cè)隔離開關(guān) 1 額定電壓 maxygU 1 15 110 126 5 kV 2 額定電流 ayI 1 053eS 0 7975 kA 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 25 根據(jù)以上計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶外 GW5 110G 型隔離開關(guān) 其參數(shù)如下 額定電 壓 110kV 最高工作電壓 126kV 額定電流 1000A 動(dòng)穩(wěn)定電流 83kA 4S 熱穩(wěn)定電流有 效值 25kA 3 檢驗(yàn)熱穩(wěn)定 與 110kV 側(cè)斷路器相同 dzt 4 36S2dzQIt 0 9212 4 36 3 681 kA 2 S r 25 2 4 2500 kA 2S 即 rd 滿足要求 4 檢驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定 cjdwi cji 2 349 kA 83 kA 即 dw cji 滿足要求 由于上述計(jì)算選擇 GW5 110G 型戶外隔離開關(guān)能滿足要求 由計(jì)算可列出 GW5 110G 型戶外隔離開關(guān)數(shù)據(jù)如表 4 5 表 4 5 GW5 110G 型戶外隔離開關(guān)數(shù)據(jù) GW5 110G 設(shè)備 項(xiàng)目 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)maxygU 126kV 125kVI 1000A 797 5ArdQ 2500kA2 S 3 681kA2 SwcjI 83kA 2 349kA 5 4 2 4 10kV 側(cè)隔離開關(guān) 由于 10kV 回路裝設(shè)了電抗器 即 10kV 側(cè)可以選擇輕型的戶內(nèi)隔離開關(guān) 1 額定電壓 eU 10 kV 2 額定電流 maxgI 2 021 kA 由上述計(jì)算數(shù)據(jù)可以初步選擇戶內(nèi) GN10 10T 型隔離開關(guān) 其參數(shù)如下 額定電壓 10kV 額定電流 5000A 動(dòng)穩(wěn)態(tài)電流 200KA 5S 熱穩(wěn)態(tài)電流 100kA 3 校驗(yàn)熱穩(wěn)定電流 同 10kV 斷路器一樣 dzt 0 8 S 2dzQIt 77 4512 0 8 4798 9 kA 2 S r 1002 5 50000 kA 2 S 即 rd 滿足要求 4 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流 cji dw 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科論文 設(shè)計(jì) 26 cji 197 5 kA dwi 200 kA 即 cji dw滿足要求 故選擇 GN10 10T 型戶內(nèi)隔離開關(guān)能滿足要求 由計(jì)算可列出 GN10 10T 型戶內(nèi)隔離開 關(guān)數(shù)據(jù)如表 5 6 表 5 6 GN10 10T 型戶內(nèi)隔離開關(guān)數(shù)據(jù) GN10 10T 設(shè)備 項(xiàng)目 產(chǎn)品數(shù)據(jù) 計(jì)算數(shù)據(jù)maxygU 10kV 10kVI 5000A 2021ArdQ 50000kA2 S 4798 9kA2 SwcjI 200kA 197 5kA 5 5 高壓熔斷器的選擇 熔斷器是最簡(jiǎn)單的保護(hù)電器 它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害 屋 內(nèi)型高壓熔斷器在變電所中常用于保護(hù)電力電容器配電線路