35kv变电站一次部分设计-毕业论文（可编辑）

35KV变电站一次部分设计毕业论文35KV变电站一次部分设计20012年5月35KV变电站一次部分设计THEFIRSTPARTOF35KVCONVERTINGSTATIONDESIGN摘要随着工业时代的不断发展人们对电力供应的要求越来越高特别是供电的稳固性可靠性和持续性然而电网的稳固性可靠性和持续性往往取决于变电站的设计和配置一个典型的变电站要求变电设备运行可靠操作灵活经济合理扩建方便出于这几方面的考虑本论文设计了一个降压变电站本次设计根据某国营企业的电力负荷资料作出了该公司35KV10KV变电所的初步设计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力问题毕业论文共分为六章主要对变电站进行了主接线设计负荷计算短路电流的计算和高压电气设备的选择本设计以实际负荷为依据以变电所的最佳运行为基础按照有关规定和规范作出了满足该区供电要求的35KV变电所初步设计设计中首先对负荷进行了统计与计算选出了所需的主变型号然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计设计中还进行了短路计算和对主要高压电器设备进行了选择与计算如断路器隔离开关电压互感器电流互感器等此外还进行了防雷保护的设计和计算提高了整个变电所的安全性另附主接线简图一张关键词35KV变电站总体设计ABSTRACTWITHTHEINDUSTRIALDEVELOPMENTOFTHETIMESPEOPLEOFTHEPOWERSUPPLYOFTHEINCREASINGLYHIGHDEMANDESPECIALLYTHEPOWERSUPPLYSTABILITYRELIABILITYANDCONSISTENCYHOWEVERPOWERGRIDSTABILITYRELIABILITYANDDURATIVEOFTENDEPENDSONTHEDESIGNOFSUBSTATIONANDDISTRIBUTIONATYPICALSUBSTATIONFORSUBSTATIONEQUIPMENTRELIABLERUNNINGFLEXIBLEOPERATIONREASONABLEECONOMYCONVENIENTEXPANSIONOUTOFTHISAFEWASPECTSINTOCONSIDERATIONTHISPAPERDESIGNEDASTEPDOWNTRANSFORMERSUBSTATIONTHISDESIGNACCORDINGTOASTATERUNENTERPRISEOFELECTRICPOWERLOADDATAMADETHECOMPANY35KV10KVSUBSTATIONPRELIMINARYDESIGNFACTORYTOTALSTEPDOWNSUBSTATIONANDPOWERDISTRIBUTIONSYSTEMDESIGNISBASEDONTHEVARIOUSWORKSHOPSTHENUMBERANDNATUREOFTHELOADTHEPRODUCTIONPROCESSONTHELOADDEMANDANDLOADDISTRIBUTIONANDSTATEPOWERTORESOLVETHEVARIOUSDEPARTMENTOFSAFETYECONOMYANDTECHNOLOGYDISTRIBUTIONCAPACITYGRADUATIONTHESISCONSISTSOFEIGHTCHAPTERSMAINLYONTHEMAINWIRINGDESIGNOFSUBSTATIONLOADCALCULATIONCALCULATIONOFSHORTCIRCUITCURRENTANDHIGHVOLTAGEELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONTHISDESIGNTOACTUALLOADASTHEBASISTOTHESUBSTATIONOPTIMALOPERATIONFORTHEFOUNDATIONINACCORDANCEWITHTHERELEVANTPROVISIONSANDNORMSTHEPOWERSUPPLYWASMADETOMEETTHEREQUIREMENTSOFTHE35KVSUBSTATIONPRELIMINARYDESIGNTHEDESIGNOFTHEFIRSTLOADOFSTATISTICSANDCALCULATIONELECTEDFORTHEVARIABLETYPETHENTHELOADACCORDINGTOTHENATUREANDRELIABILITYOFELECTRICITYFORTHEDEVELOPMENTOFTHEMAINWIRINGDESIGNINTHEDESIGNOFTHESHORTCIRCUITCALCULATIONANDTHEMAINHIGHVOLTAGEELECTRICALEQUIPMENTONTHECHOICESANDCALCULATIONSSUCHASCIRCUITBREAKERISOLATINGSWITCHVOLTAGETRANSFORMERCURRENTTRANSFORMERINADDITIONTOTHELIGHTNINGPROTECTIONDESIGNANDCALCULATIONIMPROVETHEWHOLESUBSTATIONSAFETYATTACHAMAINWIRINGDIAGRAMKEYWORDS35KVSUBSTATIONOVERALLDESIGN目录摘要IABSTRACTII绪论11主变压器的选择211主变压器选择2COM主变压器选择的相关原则2COM主变压器台数的确定2COM变电所主变压器容量的确定原则2COM待设计变电所主变压器容量的计算和确定212主变压器型式的选择3COM主变压器绕组数的确定3COM主变压器相数的确定3COM主变压器调压方式的确定3COM主变压器绕组连接组别的确定32电气主接线的选择521主接线设计的相关原则和基本要求5COM主接线的设计原则5COM主接线设计的基本要求622主接线设计方案的拟订及比较7COM方案一单母不分段接线7COM方案二单母线分段接线8COM方案三单母线分段带旁路母线接线9COM方案四桥形接线1023方案分析103短路电流计算1231短路发生的原因1232短路的种类1233短路计算的目的1234短路计算的一般规定1435短路计算点的选择1436短路电流的计算144变电所电气设备的选择1841电气设备选择的一般原则18COM按正常工作条件选择电气设备18COM按短路状态进行校验1942高压断路器的选择与校验19COM高压断路器的选择19COM35KV侧断路器的校验2043隔离开关的选择与校验21COM隔离开关的选择21COM隔离开关的校验2144电压互感器的选择和校验2245电流互感器的选择和校验22COM电流互感器的选择2246进线与出线的选择与校验23COM母线及电缆的选择原则23COM母线及电缆的选型23COM母线及电缆截面的选择2347架空线路的校验24COM35KV架空线路的选择与校验24COM10KV电缆的选择与校验255接地装置与防雷设计2751接地概述27COM接地的要求27COM接地的种类2752防雷设计27COM避雷器的选择28COM直击雷保护28COM感应雷保护296继电保护及其配置316135KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置31COM相间短路的电流和电压保护的配置31COM单相接地零序电流保护的配置与整定计算3262短线路纵差保护的整定计算3263变压器保护的配置32COM纵联差动保护33COM变压器相间短路的后备保护33COM变压器接地短路后备保护33COM变压器过负荷保护33COM变压器非电量保护3464母线保护及断路器失灵保护34COM母线保护34COM断路器失灵保护35结论37致谢38主要参考文献39附录1降压变电所主接线40绪论本设计是35KV降压变电所一次部分设计论文共分为六章分别对变电站一次部分一次个方面进行阐述第1章根据文献规范要求与对实际工程的负荷资料分析并考虑到未来510年远期的规划从而确定主变压器的台数为两台容量为8000KVA确定主变压器的型式之后再对主变压器的相数绕组数绕组连接方式调压方式冷却方式等进行选择并确定此外对站用变的台数容量和型式进行选择第2章先讲述了主接线在变电站设计中具有重要意义并概述了四种常见的主接线形式对此分别列举了其优缺点然后根据实际工程从可靠性灵活性和经济性出发对四种接线形式进行综合比较最终确定本设计的主接线型式为内桥接线第3章概述了短路电流计算的必要性和其基本假设另外分析与确定短路点的位置并分别从最大运行方式和最小运行方式下进行计算本课题短路电流的计算方法是用标幺值法计算出总电抗值并推导出短路电流值与冲击电流值等第4章是变电所设计的重要内容也是难点所在本章所涉及到的电气设备包括断路器隔离开关互感器母线及架空线先通过额定电压电流等参数初定设备的型号并根据第四章短路电流的计算结果对设备进行校验并考虑到是否符合实际工程情况才最终确定下来第5章大致介绍了接地装置的概念要求与种类以及防雷设计的意义避雷器的选择和直击雷感应雷的保护措施本章中着重讲到接地装置与防雷设计并非绝对的不能一概而论需要因地制宜第6章是介绍继电保护及保护装置分为35KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置短线路纵差保护的整定计算变压器保护的配置母线保护及断路器失灵保护1主变压器的选择11主变压器选择COM主变压器选择的相关原则1对于只供给二类三类负荷的变电站原则上只装设一台变压器2对于供电负荷较大的城市变电站或有一类负荷的重要变电站应选用两台两台相同容量的主变压器每台变压器的容量应满足一台变压器停运后另一台变压器能供给全部一类负荷在无法确定一类负荷所占比重时每台变压器的容量可按计算负荷的7080选择3对大城市郊区的一次变电站如果中低压侧已构成环网的情况下变电站以装设两台为宜对地区性孤立的一次变电站在设计时应考虑装设三台主变的可能性对于规划只装两台主变的变电站其变压器的基础宜按大于变压器容量的12级设计COM主变压器台数的确定待设计变电站由6KM处的系统变电所用35KV双回架空线路供电以10KV电缆供各车间供电该变电所的一车间和二车间为类负荷其余的为类负荷类负荷要求有很高的供电可靠性对于类用户通常应设置两路以上相互独立的电源供电同时类负荷也要求有较高的供电可靠性由选择原则的第2点结合待设计变电站的实际情况为提高对用户的供电可靠性确定该变电站选用两台相同容量的主变压器COM变电所主变压器容量的确定原则1按变电所建成后510年的规划负荷选择并适当考虑1020年的负荷发展2对重要变电所应考虑一台主要变压器停运后其余变压器在计算过负荷能力及允许时间内满足类负荷的供电对一般性变电所一台主变压器停运后其余变压器应能满足全部供电负荷的7080COM待设计变电所主变压器容量的计算和确定变电所主变的容量是由供电负荷综合最大负荷决定的111213每台变压器的容量按计算负荷的80选择14经查表选择变压器的型号为SZ9800035即额定容量为8000因为即选择变压器的容量满足要求12主变压器型式的选择COM主变压器绕组数的确定国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式三绕组式自耦式以及低压绕组分裂式等变压器待设计变电所有35KV10KV两个电压等级且是一座降压变电所宜选用双绕组普通式变压器COM主变压器相数的确定在330KV及以下电力系统中一般都应选用三相变压器因为单相变压器组相对来说投资大占地多运行规模也较大同时配电装置结构复杂也增加了维修工作量待设计变电所谓35KV降压变电所在满足供电可靠性的前提下为减少投资故选用三相变压器COM主变压器调压方式的确定为了确保变电所供电量电压必须维持在允许范围内通过变压器的分接头开关切换改变变压器高压侧绕组匝数从而改变其变比实现电压调整切换方式有两种不带电切换称为无励磁调压调整范围通常在225以内另一种是带负荷切换称为有载调压调整范围可达30但其结构较复杂价格较贵由于待设计变电所的符合均为类重要负荷为确保供电质量有较大的调整范围我们选用有载调压方式COM主变压器绕组连接组别的确定变压器的连接组别必须和系统电压相位一致否则不能并列运行电力系统采用的绕组连接方式只有星形和三角形两种因此对于三相双绕组变压器的高压侧110KV及以上电压等级三相绕组都采用YN连接35KV及以下采用Y连接对于三相双绕组变压器的低压侧三相绕组采用D连接若低电压侧电压等级为380220V则三相绕组采用YN连接在变电所中为了限制三次谐波我们选用YND11常规连接的变压器连接组别综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表11所示表11主变型号及相关参数变压器型号额定容量KVA额定电压KVND11984427575092电气主接线的选择变电所电气主接线是指变电所的变压器输电线路怎样与电力系统相连接从而完成输配电任务变电所的主接线是电力系统接线组中的一个重要组成部分主接线的确定对电力系统的安全稳定灵活经济运行以及变电所电气设备的选择配电装置的布置继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响21主接线设计的相关原则和基本要求COM主接线的设计原则123451232主接线设计方案的拟订及比较待设计变压所为一座35KV降压变电所以10KV电缆线各车间供电距本变电所6KM处有一系统变电所用35KV双回架空线向待设计的变电所供电在最大运行方式下待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA待设计变电所的高压部分为二进二出回路为减少断路器数量及缩小占地面积可采用内桥接线和外桥接线变电所的低压部分为二进八处回路同时考虑以后装设两组电容量要预留两个出线间隔故10KV回路应至少设有10回出线其中一车间和二车间为类负荷其余为类负荷其主接线可采用单母不分段接线单母分段接线和单母分段带旁路接线综上所述该变电所的主接线形式初步拟定为4种COM方案一单母不分段接线只有一组母线的接线称为单母线接线在变电所中其供电电源是变压器或高压进线回路单母线接线中母线既可以保证电源并列工作也可以保证任何一条出线都可以从电源G1或G2中获得电能每条回路中都装有断路器和隔离开关可以开断或接通电路各回路输送功率不一定会相等应尽量使负荷均衡地分配到母线上以减少功率在母线上的传输优点接线简单清晰设备较少经济性好操作比较方便便于扩建和采用成套配电装置缺点可靠性和灵活性较差当主要电气元件出现故障或进行检修时必须断开它所接的电源所有回路均要停止运行这样会使整个配电装置停电此外单母线接线调度不方便电源只能并列运行而不能分列运行若线路侧发生短路时有较大的短路电流产生图21单母不分段接线G电源进线QF断路器W母线QS隔离开关QE接地开关WL出线COM方案二单母线分段接线单母线分段接线对重要用户来说可以从不同段引出两回馈电线路由两个电源供电单母线是用分段断路器QFD进行分段的为了防止因电源断开而引起的停电可以在分段断路器QFD上安装备用电源自动投入装置这样在任一分段的电源断开时会将QFD自动接通优点供电可靠性较高单母线分段有两个电源供电当一段母线发生故障分段断路器会自动将故障段切除而正常段母线则继续供电这样保证不间断供电和不致使重要用户停电缺点当一段母线或母线隔离开关故障或检修时该段母线内停止供电若出线为双回路时常使架空出线呈交叉跨越使整个母线系统可靠性受到限制此外占地面地大投资较多COM方案三单母线分段带旁路母线接线单母线分段带旁路母线接线常采用以分段断路器兼作旁路断路器的接线两段母线均可带旁路母线正常运行时旁路母线W2不带电以单母线分段方式进行当QF1作为旁路断路器运行时12段母线可分别按单母线方式运行也可以通过隔离开关QS5合并为单母线运行优点供电可靠性和灵活性高增设旁路母线可以在检修出线断路器时不会中断该回路供电缺点增设旁路母线即多装了价格高的断路器和隔离开关增加了投资占地面积大操作也相对复杂COM方案四桥形接线图24桥形接线1内桥线路的特点线路操作方便正常运行时变压器操作复杂桥回路故障或检修时全厂分列为两部分使两个单元间失去联系内桥接线试用于两回进线两回出线且线路较长故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中2外桥接线的特点变压器操作方便线路投入与切除时操作复杂桥回路故障或检修时全厂分列为两部分使两个单元之间失去联系外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性较小和变压器需要经常切换且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中23方案分析方案一采用单母线不分段接线虽然简单灵活但其可靠性不高当接到母线上任一元件公章时均使整个配电装置停电且带设变电所的符合均为类类中药符合因此方案一种的单母线不分段接线不能满足类类负荷供电可靠性的要求方案二与方案三中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源提高了供电的可靠性为了确保当任何一路电源发生故障或检修时都不回中断对重要用户类负荷的用电可分别在每段母线上都设有一车间与二车间的出现间隔方案二与方案三的可靠性都较高加设旁路母线的方案三可使出现线路上断路器故障或检修时通过旁路母线使用电不用中断相比之下方案三的供电可靠性要比方案二高但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作复杂等负面影响即方案三灵活性要低于方案二为最终确定带设变电所的主接线方式对方案二与方案三进行经济比较当损耗费用相同时方案三的年运行费高而且近年来系统的发展电力系统接线的可靠性有了较大提高220KV以下电网建设的目标是逐步实现N1或N2的配置这样有计划地进行设备检修不会对用户的供电产生影响不需要通过旁路断路器来代替检修断路器由于设备制造水平的提高高质量的断路器不断出现例如现在广泛采用的SF6断路器真空断路器运行可靠性大幅度提高使旁路母线的使用几率也在逐年下降由于现今的变电站都有向无人值班方式设计趋势旁路母线给无人值班带来不便故新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式所以经综合分析比较后最终确定方案二为该变电所的电气主接线方式即35KV高压部分采用内桥接线10KV低压部分采用单母分段接线方式3短路电流计算所谓短路是指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接在中性点直接接地系统中或三相四线制系统单相或多相接地31短路发生的原因产生短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏绝缘损坏的原因多是设备的过电压直接遭受雷击绝缘材料陈旧绝缘缺陷未及时发现和消除此外如输电线路断线线路倒杆倒塔也能造成短路事故32短路的种类三相系统中短路的基本类型有三相短路两相短路单相接地和两相接地短路三相短路为对称短路短路电流交流分量是对称的只是线路中的电流增大电压降低而已而电流和电压之间的相位差一般也较正常工作情况是为大在对称三相系统中三相阻抗相同三相电压和电流的有效值相等因此对于三相系统三相短路的分析计算可只分析和计算其中一相两相短路单相接地和两相接地短路以及单相断线和两相断线均为不对称故障当电力系统发生不对称故障时三相阻抗不同三相电压和电流有效值也不相等相与相之间的相位差也不相等运行经验表明在中性点直接接地系统中最常见的短路是单相短路约占短路故障的6570两相短路约占1015两相接地短路约占1020三相短路约占5虽然三相短路所占比例较小但是三相短路的短路电流最大相对破坏和造成的后果也是最为严重的所以在本次设计中短路电流的分析和计算中只要求计算三相短路即可如三相短路情况下满足设计要求那出现其它形式的短路也能够满足本设计的要求33短路计算的目的短路故障对电力系统的正常运行影响很大所造成的后果也十分严重因此在系统的设计设备的选择以及系统运行中都应该着眼于防止短路故障的发生以及在短路故障发生后腰尽量限制所影响的范围短路的问题一直是电力技术的基本问题之一无论从设计制造安装运行和维护检修等各方面来说都必须了解短路电流的产生和变化规律掌握分析计算短路电流的方法短路电流计算具体目的是1选择电气设备电气设备如开关电气母线绝缘子电缆等必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的2继电保护的配置和整定系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析而且不仅要计算短路点的短路电流还要计算短路电流在网络各支路中的分布并要作多种运行方式的短路计算3电气主接线方案的比较和选择在发电厂和变电所的主接线设计中往往遇到这样的情况有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备使该方案的投资太高而不合理但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案因此在比较和评价方案时短路电流计算是必不可少的内容4通信干扰在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时要计算短路电流以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响5确定分裂导线间隔棒的间距在500KV配电装置中普遍采用分裂导线做软导线当发生短路故障时分裂导线在巨大的短路电流作用下同相次导线间的电磁力很大使导线产生很大的张力和偏移在严重情况下该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍对导线绝缘子架构等的受力影响很大因此为了合理的限制架构受力工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离短路电流计算还有很多其他目的如确定中性点的接地方式验算接地装置的接触电压和跨步电压计算软导线的短路摇摆输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等34短路计算的一般规定1验算导体和电器的动热稳定以及电器开断电流所用的短路电流应按本工程的设计规划容量计算并考虑电力系统的远景规划一般为本期工程建成后的510年2确定短路电流时应按可能发生的最大短路电流的正常接线方式而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式3选择导体和电器用的短路电流4选择导体和电器时对不带电抗器的回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流的最大地点5对带电抗器的610KV出线与厂用分支线回路除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后6导体和电抗器的动稳定热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相两相接地短路较三相短路严重时则应按严重情况计算35短路计算点的选择本设计是按照三相短路进行短路电流计算在主接线中可能发生最大短路电流的短路计算点有2个即35KV母线短路K1点10KV母线短路K2点36短路电流的计算1把该变电站主接线图中去掉不参与短路电流计算的开关设备得到短路电流计算如图31所示6图31短路计算图35KV10KV电力系统架空线路变压器2求各元件的电抗标么值取100MVA线路31变压器32当在K1处发生三相短路时作出等值电路图如图32所示01750175图32等值网络图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为33无限大容量电源短路电流周期分量的标么值34有名值35冲击电流36短路全电流最大有效值37短路容量38最小运行方式下电源至短路点的总电抗为017539无限大容量电源1短路电流周期分量的标么值310有名值311冲击电流312短路容量313当在K2处发生三相短路时作出等值电路图如图33所示01750940175094图33等值电路图最大运行方式下电源至短路点的总电抗为314无限大容量电源1短路电流周期分量的标么值315有名值316冲击电流317短路全电流最大有效值318短路容量319最小运行方式下电源至短路点的总电抗为320无限大容量电源1短路电流周期分量的标么值321有名值322冲击电流323短路全电流最大有效值324短路容325短路电流计算结果表34表34短路计算结果表短路点运行方式电源至短路点电抗标么值短路电流周期分量有名值KA冲击电流KA全电流KA短路容量SMVAK1最大008751784532691140最小017589227134570K2最大05698249148179最小11154912674904变电所电气设备的选择在各级电压等级的变电所中使用着各种电气设备诸如变压器断路器隔离开关电抗器电流互感器电压互感器母线调相机等这些设备的任务时保证变电所安全可靠的供电因为选择电气设备时必须考虑电力系统在正常运行和故障状态下的工作情况所谓电气设备选择则是根据各种电气设备在系统中所处的地位和完成的任务来确定它的型式和参数电气设备选择的总原则是在保证安全可靠工作的前提下适当地留有裕度力求在经济上进行节约41电气设备选择的一般原则尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件不同具体选择方法也不完全相同但对它们的基本要求却是一致的电气设备要能可靠的工作必须按照正常工作条件进行选择并按短路状态来效验热稳定和动稳定COM按正常工作条件选择电气设备1额定电压电气设备所在电网的运行电压因调压和负荷的变化有时会高于电网的额定电压故所选设备允许的最高工作电压不得低于所接电网的最高运行电压通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的11115倍而电气设备所在的电网运行电压波动一般不超过电网额定电压的115倍因此在选择电气设备时一般可按照电气设备的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压的条件选择即412额定电流电气设备的额定电流是指在额定温度下电气设备的长期允许电流通常应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续工作电流即42由于发电机调相机和变压器在电压降低5时出力保持不变故其相应回路的应为发电机调相机和变压器的额定电流的105倍若变压器可能过负荷运行时应按过负荷确定132倍变压器额定电流按交流高压电器的长期工作时的发热的规定断路器隔离开关电抗器等电器设备在环境最高温度为40时允许按额定电流持续工作当安装地点的环境温度高于40而低于60时每增高1建议额定电流减少18当低于40时每降低1建议额定电流增加05但总的增加值不得超过额定电流的20按短路状态进行校验43式中短路电流的热效应设备给定的TS内允许的热稳定电流有效值2电动力稳定效验电动力稳定效验是电气设备承受短路电流机械效应的能力亦称动稳定满足动稳定的条件为44式中短路冲击电流的幅值设备允许通过的动稳定电流的幅值42高压断路器的选择与校验COM高压断路器的选择高压断路器是电厂和变电站电气主系统的重要开关电器高压断路器的主要功能是正常运行倒换运行方式把设备或线路接入电网或退出运行起控制作用当设备或线路发生故障时能快速切除故障回路保证无故障部分正常运行起保护作用1型式除满足各项技术条件和环境条件外还应考虑安装调试和运行维护的方便一般635KV选用真空断路器35500选用SF62额定电压的选择为额定电流的选择为4额定开断电流的检验为45式中断路器实际开断时间TS的短路电流周期分量TK为继电保护主保护动作时间与断路器固有分闸时间之后热稳定校验应满足46动稳定校验应满足47表41SW235高压断路器技术参数安装地点35KV侧额定开断电流KA248型号SW235极限通过电流电流KA634额定电压KV35热稳定电流KA248最高工作电压KV405额定电流KA1000COM35KV侧断路器的校验1额定电压的选择为额定电流的选择为额定开断电流的检验为494热稳定校验热稳定的计算时间410式中后备保护动作时间本设计取3秒断路器固有分闸时间本设计取004秒断路器开断电弧持续时间本设计取004秒41143隔离开关的选择与校验隔离开关是高压开关的一种主要用于隔离电源起着安全保护的作用隔离开关型式的选择其技术条件与断路器相同应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较然后确定其选择的技术条件与断路器选择的技术条件相同COM隔离开关的选择表42隔离开关的型式型号额定电压KV额定电流A极限通过电流峰值KA热稳定电流KA操动机构型号GW535125035125050204SCS17COM隔离开关的校验1隔离开关短路热稳定校验由断路器选型可知短路电流引起的热效应412隔离开关413因此即符合要求2隔离开关的动稳定校验隔离开关额定峰值耐受电流而冲击电流因此即符合要求44电压互感器的选择和校验电压互感器的选择是根据额定电压装置种类构造型式准确度以及按副边负载选择而副边负荷是在确定二次回路方案以后方可计算故互感器初选型式如表43所示表43电压互感器的型式型号额定电压KV副绕组1额定容量VA最大容量VA备注原绕组副绕组辅助绕组0513JDN63535011502505001000进线用JDXF3535010131502505001000母线用由于电压互感器与电网并联当系统发生短路时互感器本身并不遭受短路电流的作用因此不需要进行动稳定和热稳定的校验45电流互感器的选择和校验COM电流互感器的选择1结构类型选择根据配电装置的类型相应选择户内或户外式的电流互感器一般情况下35KV以下为户内式而35KV及以上电压等级为户外式或装入式装入到变压器或断路器的套管内2额定电压和额定电流的选择额定电压选择额定电流选择3电流互感器准确级和额定容量的选择为了保证测量仪表的准确度互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级为了保证互感器的准确级互感器二次侧所接负荷应不大于该准确级所规定的额定容量即414电流互感器初选的型号见表44表44电流互感器的型式型号技术参数电流比级次组合KDKTLRLRB35400502S0510P135751SLRLRB35300502S0510P135751S46进线与出线的选择与校验COM母线及电缆的选择原则敞露母线一般按下列各项进行选择和校验1导体材料类型和敷设方式2导体截面3机械强度4电晕5热稳定6动稳定电缆则按额定电压和上述124项及允许的电压降选择和校验COM母线及电缆的选型常用导体材料有铜和铝铜的电阻率低抗腐蚀性强机械强度大是很好的导体材料但是它在工业和国防上有很多重要的用途我国铜的储量不多价格较贵因此铜母线只用在持续工作电流大且位置特别狭窄的发电机变压器出线处或污秽对铝有严重腐蚀而对铜腐蚀较轻的场所铝的电阻率虽为铜的172倍但密度只有铜的我国铝的储量丰富价格较低一般都采用铝质材料电缆类型的选择与其用途敷设方式和使用条件有关例如35KV及以下一般采用三相铝芯电缆110KV及以上采用单相充油电缆直埋地下一般选用钢带铠装电缆敷设在高差较大地点应采用不滴流或塑料电缆COM母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按长期发热允许电流选择外其余导体截面一般按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低年计算费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费导体投资和折旧费以及利息等对应不同种类的导体的最大负荷年利用小时数将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度部分导体的经济电流密度见下表43导体的经济截面可由下式决定415式中正常工作时的最大持续工作电流表43导体的经济电流密度载流导体名称最大负荷年利用小时数3000以内300050005000以上铜导体和母线30225175铝导体和母线16511509铜芯302520铝芯161412橡皮绝缘铜芯电缆35312747架空线路的校验COM35KV架空线路的选择与校验35KV进线为双回路按经济电流密度选择其截面416查表43得417418查电力工程电气设计手册选周围空气温度为时的安全电流为275A该变电所的历年平均最高气温为299摄氏度查电流修正系数表得修正系数则安全电流4191机械强度的校验4202发热条件的校验4213进线回路的最大持续工作电流除考虑正常负荷电流外还需考虑事故状态下由一回线路输送的工作电流422423435KV及以下线路要考虑电压损耗允许电压损耗百分数为校验其电压损耗35KV架空线路相间距取则其几何均距424查几何均距为20时的电阻42535KV架空线长线路末端426427428429故35KV进线选满足要求COM10KV电缆的选择与校验1额定电压4302按经济电流密度选择电缆截面431查导体的经济电流密度表得432433根据以上数据初步选用YJLV10S300的电力电缆发热条件的校验经查表得YJLV10型S300的铝芯电力电缆的允许载流量80摄氏度为434435所以选用该型号电力电缆满足发热条件的要求5接地装置与防雷设计51接地概述变电所的接地装置直接关系到变电所得正常运行更涉及到人身与设备的安全若接地装置设计考虑不全面测试部准确将会导致多起事故不仅烧毁一次设备甚至还通过二次控制电缆窜入主控室造成事故的扩大因此接地装置对电力系统的安全稳定运行起到非常重要的作用COM接地的要求对于接地的要求大致有以下几点1为保证人身安全所有的电气设备都应装设接地装置并将电气设备外壳接地2应设置一个总的接地装置这样可以将各种电气设备接地3在接地装置有困难时允许用绝缘台来维护电气设备但应防止同时和电气设备的不接地部分及地有连接的建筑物相接触4电气设备的人工接地体应尽可能的使在电气设备所在地点附近对地电压分配均匀5设计接地装置时应考虑到一年四季中均能保证接地电阻的要求值11COM接地的种类对于接地可分成三种1工作接地根据电力系统的正常运行方式的需要而将网络的某一点接地2保护接地为了人身安全而将高压电气设备的金属外壳接地3防雷接地为了减少雷电流流过时引起的电位升高使用防雷保护装置的接地52防雷设计雷电所引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害因此在变电所和高压输电线路中必须采取有效的防雷措施以保证电器设备的安全运行经验证明当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性故防雷措施也是相对的而不是绝对的COM避雷器的选择对于避雷器的选择可按下列步骤进行1型式选择避雷器的类型主要有保护间隙管型避雷器阀型避雷器和氧化锌避雷器等几种保护间隙和管型避雷器主要用于限制大气过电压一般用于配电系统线路和变电所进线段的保护阀型避雷器和氧化锌避雷器用于变电所和发电厂的保护阀型避雷器分为普通型和磁吹型两类普通的熄弧完全依靠间隙的自然熄弧能力没有采取强迫熄弧的措施其阀片的热容量有限不能承受较长时间的过电压冲击电流的作用磁吹型利用磁吹电弧来强迫熄弧其单个间隙的熄弧能力较高能在较高的恢复电压下切断较大的工频续流故串联的间隙和阀片的数目都较少因而其冲击放电电压和残片较低保护性能较好氧化锌避雷器具有很理想的非线性伏安特性并且具有无间隙无续流电气设备所受过电压可以降低通流容量大的优点82额定电压选择避雷器的额定电压应与系统额定电压一致本设计选择氧化锌避雷器其型号参数见表51表51避雷器的型式产品型号额定电压系统标称电压持续运行电压直流参考电压5KA雷电冲击电流下的残压2MS波通流容量A410US大电流冲击耐受A总高YH5WZ51127513541073013440065635YH5WX51134513543280015040065690COM直击雷保护保护对象变电所的雷击目的物按下述原则分类A类电工装置包括屋内外配电装置主控制楼组合导线和母线桥等B类需要采取防雷措施的建筑物和构筑物按着在发生火花时能否引起爆炸或火灾以及由此可能引起破坏范围又可分为三类B类凡是在建筑物或构筑物长期保存或经常发生瓦斯蒸汽尘埃与空气的混合物可能引起电火花发生爆炸以及引起房屋破坏和人生事故者B类同B类条件但在因电火花发生爆炸时不致引起巨大的破坏或人身事故者B类凡遭受直击雷时仅有火灾及机械破坏危害且对建筑物内部的人有危害者C类不需专门防雷保护的建筑物和构筑物12防雷措施防直击雷最常用的措施是装设避雷针它是由金属制成比被保护设备高且有良好的接地装置其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中从而保护了附近比它矮的设备建筑免受雷击1对于35KV的配电装置为防止雷击时引起反击闪络的可能一般采用独立避雷针进行保护如需要将避雷针装在构架上时配电装置接地网的接地电阻不得大于12对主控室而言若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时将金属部分接地若屋顶有钢筋混凝土结构应将其钢筋焊接成网接地若结构为非导电体屋顶时采用避雷保护避雷带的网格为810M每格1020M设引下线接地3在选择独立避雷针的装设地点时应尽量利用照明灯塔在其上装设避雷针COM感应雷保护感应雷是在输电线路上直接落雷或由于雷电感应而产生的过电压波沿着输电线路袭入变电所1进线段保护进线段保护的作用是使雷电不直接击在导线上且利用进线段本身阻抗来限制雷电电流幅值利用导线的电晕衰耗来降低雷电波陡度2变压器及电气设备的保护变压器及主要电气设备的保护可在其配电装置内装设阀型避雷器或氧化物避雷器避雷器与变压器及其他被保护电气设备的电气距离愈短保护效果愈好避雷器可设置在配电装置中心位置在任何运行方式下所有电气设备都应在避雷器保护范围内6继电保护135KV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置35KV包括66KV及以下中性点非直接接地电网线路的相间短路保护必须动作于断路器跳闸单相接地时由于接地电流小三相电压仍能保持平衡对用户没有很大的影响因此单相接地保护一般动作于信号但单相接地对人身和设备的安全产生危害时就应动作于断路器跳闸COM相间短路的电流和电压保护的配置根据有关规程相间短路保护应按下列原则配置保护的电流回路的电流互感器采用不完全星形接线各线路保护用电流互感器均装设在AC两相上以保证在大多数两点接地情况下只切除一个故障接地点采用远后备保护方式线路上发生短路时如厂用电或重要的母线电压低于5060额定电压时应快速切除故障以保证非故障部分的电动机能继续运行相间短路的电流电压保护通常是三段式保护第段为无时限过电流速断保护或无时限电流闭锁电压速断保护第段为带时限电流速断保护或带时限电流闭锁电压保护第段为过电流保护或低压闭锁的过电流保护但根据被保护线路在电网中的地位在能满足选择性灵敏性和速动性的前提下也可以装设段段或只装设第段保护在进行保护设计师需注意的是1对于带电抗器的单侧电源线路如其断路器不能切断电抗器前的短路则不应装设电流速断保护此时应由母线保护或其他保护切除电抗器前的故障2鉴于目前中性点非直接接地电网线路多为馈线双侧电源线路上多见于发电厂厂用电源线线路长度较短可装设带方向或不带方向的电流速断保护和过电流保护如不能满足选择性灵敏性或速动性要求时可考虑采用短线路纵差动保护COM单相接地零序电流保护的配置与整定计算中性点非直接接地系统发生单相接地时由于接地电流小一般只在发电厂和变电所的母线上装设单相接地监视装置监视装置反应零序电压动作与信号规程规定对有条件安装零序电流互感器的线路如电缆线路或经电缆引出的架空线路单相接地电流能满足保护的选择性和灵动性要求时应装设动作于信号的单相接地保护如不安装零序电流互感器而单线接地保护能够躲过电流回路中不平衡电流的影响例如单相接地电流较大或保护反映接地电流的暂态值等也可将保护装置接于三相电流互感器构成的零序回路中62短线路纵差保护的整定计算34M及以下的短线路包括110V及以上电压等级无论是采用电流电压保护还是采用距离保护常常都不能满足选择性灵敏性和速动性的要求在这种线路上经常需要采用纵差保护以适应系统运行的需要发电厂厂用电源线包括带电抗器电源线一般距离较短宜装设纵差动保护1反映内部短路和油面降低的非电量气体保护又称瓦斯保护反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的差动保护或电流速断保护作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护或带有复合电压起动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护反映变压器过负荷的变压器过负荷反映变压器非全相运行的非全相保护1纵联差动保护63MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器应装设纵联差动保护对高压侧电压为330V及以上变压器可装设双重差动保护变压器相间短路的后备保护1相关的规程规定过电流保护宜用于将压变压器复合电压包括负序电压及线路电压起动的过电流保护宜用于升压变压器系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器负序电流和单相式低压启动的过电流保护可用于63MVA及以上升压变压器外部相间短路保护应装于变压器下列各侧各相保护的接线宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障其中对双绕组变压器应装于主电源侧根据主接线情况保护可带一段或两段时限较短的时限用于缩小故障