35kv降压变电所设计.doc

大学 本科生毕业论文 设计 题 目 35kv 降压变电所设计 姓 名 学 院 机电工程学院 专 业 电气工程及其自动化 班 级 学 号 指导教师 完成时间 2019 年 6 月 18 日 大 学 届本科生毕业论文 设计 立题审批表 论文 设计 题目35kv 降压变电所电气部分设计 题目类型 结合实际解决生产单位实际问题 来自于生产实际已解决了的问题 重新让学生进行模拟的 来自科研项目的全部或部分研究内容 是结合科研任务进行的 其他 题目性质 基础研究 应用研究 应用基础研究 其他 题目完成形式 毕业论文 毕业设计 指导教师职称从事专业 协助指导教师职称从事专业 立题理由 立题背景 目的和意义 不少于 300 字 本变电站为某冶炼厂变电站 地处高寒地区 气候恶劣 环境污染严重 海拔 2000 米以上 由于该冶炼厂工业发展 负荷增大 该线路长期大负荷运行 同时由于 单电源供电 供电可靠性得不到全面保障 为了解决该冶炼厂负荷增长带来的供电容 量严重不足的矛盾 根据有关部门的批文和提供的可行性研究报告 再建一条 35kv 输 电线路 形成双回路供电的形式 这样减轻了原一回线路的负荷压力 确保了供电可 靠性 同时满足负荷不断增大的需求 拟新建一座 35kv 降压变电所 设计以实际工程技术水平为基础 从原始资料的分析做起 内容涵盖 发电厂电 气部分 电力系统分析 继电保护原理 等电气工程及其自动化本科教育期 间的主要专业课 通过设计 使学生将书本上的知识融入到工程设计的实际运用之中 拉近了理论与实际的距离 同时也为今后走向工作岗位奠定基础 在设计过程中 初步体现了工程设计的精髓内容 如根据规程选择方案 用对比 的方法对方案评价等 在工程中运用所学的专业知识 锻炼用实际工程的思维方法去 分析和解决问题的能力 指导教师签名 年 月 日 毕业论文 设计 领导工作小组意见 组长签名 年 月 日 注 经过双向选择后 最后确定的选题由指导教师填写此表备案 毕业论文 设计 任务书毕业论文 设计 任务书 学生姓名 指导教师 论文 设计 题目 35kv 降压变电所电气部分设计 论文 设计 内容 需明确列出研究的问题 1 确定主接线 根据设计任务书 分析原始资料与数据 列出技术上可能实现的 2 3 个方案 经过技术经济比较 确定最优方案 2 选择主变压器 选择变压器的容量 台数 型号等 3 短路电流计算 根据电气设备选择和继电保护整定的需要 选择短路计算点 绘制等 值网络图 计算短路电流 并列表汇总 4 电气设备的选择 选择并校验断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 母线 电缆 避雷器等 选用设备的型号 5 主变压器继电保护的整定计算及配置 资料 数据 技术水平等方面的要求 本变电站为某冶炼厂变电站 地处高寒地区 气候恶劣 环境污染严重 海拔 2000 米以上 由于该冶炼厂工业发展 负荷增大 该线路长期大负荷运行 同时由于单电源 供电 供电可靠性得不到全面保障 为了解决该冶炼厂负荷增长带来的供电容量严重不 足的矛盾 根据有关部门的批文和提供的可行性研究报告 再建一条 35kv 输电线路 形 成双回路供电的形式 这样减轻了原一回线路的负荷压力 确保了供电可靠性 同时满 足负荷不断增大的需求 拟新建一座 35kv 降压变电所 1 出线回数 1 35kv 电压等级 2 5km 架空出线 近期 1 回 远期 2 回 短路容量为 600mva 2 10kv 电压等级 电缆馈线 本期 8 回 远期 12 回 每回平均传输容量 3500kw 10kv 最大负荷 30mw 最小负荷 25mw cos 0 85 tmax 5000h 2 气象条件 年最高温度 34 最低温度 15 平均气温 21 年平均雷暴日数 24 日 c c c 3 变电所功率因数不低于 0 9 4 绘制电气主接线图 主变保护原理图和展开图各一张 发出任务书日期 完成论文 设计 日期 学科组或教研室意见 签字 学院院长意见 签字 i 35kv 降压变电所电气部分设计 摘 要 随着经济的发展和人民生活水平的提高 对电力的要求越来越高 作为地区供电重要组成部分的 35kv 区域降压变电所的设计显得更加重要 变电所技术经过几十年的发展 已逐步成熟 形成了一些 的规范 本次 35kv 区域降压变电所电气系统的设计也是根据这些规范的进行的 首先对我国的电力 工业发展现状 我国的方针和设计目的 任务做了一个简单的概括 然后通过数据的分析 进行的负 荷统计和计算 再利用结果对主变压器台数和容量进行选择和主接线方案的确定 然后通过对短路计 算 选择高压开关设备 考虑到系统发生故障时 需要相应的保护装置 因此也对主变压器继电保护 做了详细说明 同时 进行了电气布置和配电装置的设计 最后 对于雷电过电压 进行了防雷保护 和接地装置的简单设计 关键词 关键词 短路电流计算 主变压器 继电保护 ii the design of electrical system of the 35kv region step down transformer substation abstract with the development of economy and the improvement of people s life level people are more and more demanding with electricity as the 35kv region step down transformer is the main constituent of the local power supply the design of it becomes more important through several dozens of years of development the technology of the transformer substation has gradually become more mature and there has been some standards the design of the electrical system of the 35kv region step down transformer substation is carried according to these standards firstly i make a brief summary of the present situation of our country s electric power industry the policy of our country the goal and the duty of my design secondly i carried on the burthen statistics and calculation of the transformer substation by analyzing the data thirdly i made use of the result of the calculation to select the capacity the quantity of the main transformer set and the main knot line project fourthly i chose the high pressure switch equipments after the short circuit calculation considering a homologous protection device is need when the system breaks down therefore i gave a detailed introduction of the relay protection fifthly i carried on the electrical arrangement and the power distribution equipment last considering the electricity press which comes from exterior thunder and lightning i also designed the protecting device keywords the calculation of short current main transformer relay protection 目目 录录 摘 要 abstract 第一章 绪论 1 1 1 引言 1 1 2 我国目前电力工业的发展方针 1 1 3 毕业设计的目的 1 1 4 设计任务 2 第二章 负荷计算 3 第三章 主变压器的选择 4 3 1 主变压器类型的选择 4 3 2 主变台数的选择 4 3 3 主变容量的选择 4 第四章 电气主接线及设计 6 第五章 短路电流的计算 8 5 1 短路电流计算的目的 8 5 2短路点的确定 8 5 3 短路电流的计算 8 5 3 1 f1 点短路时 9 5 3 2 f2 点短路时 9 5 3 3 f3 点短路时 10 第六章 电气设备的选择 11 6 1 母线的选择 11 6 1 1 10kv 母线选择及校验 11 6 1 2 10kv 侧出线选择及校验 13 6 1 3 35kv 侧母线选择及校验 14 6 2 断路器的选择 15 6 2 1 35kv 断路器的选择 15 6 2 2 10kv 侧断路器的选择 16 6 2 3 分段断路器的选择 17 6 2 4 出线断路器的选择 17 6 3 隔离开关的选择与校验 18 6 3 1 10kv 侧进线隔离开关的选择与校验 19 6 3 2 10kv 侧出线隔离开关的选择与校验 19 6 3 3 35kv 侧进线隔离开关的选择与校验 20 6 4 电力电容的选择 20 6 5 绝缘子及穿墙套管的选择 21 6 5 1 绝缘子的选择 21 6 6 电流互感器的选择 21 6 6 1 10kv 侧电流互感器的选择 21 6 6 2 10kv 侧出线电流互感器的选择 22 6 6 3 35kv 侧电流互感器的选择 22 6 7 电压互感器的选择 23 6 7 1 35kv 侧电压互感器的选择 23 6 7 2 10kv 侧电压互感器的选择 23 6 8 所用变的选择 23 6 8 1 10kv 所用变的选择 24 6 8 2 35kv 所用变的选择 25 6 9 直流系统的选择 25 6 9 1 直流系统 25 6 9 2 直流负荷统计 25 6 9 3 蓄电池容量选择 26 6 9 4 蓄电池个数及终止电压的确定 26 第七章 电力变压器的保护 27 7 1 瓦斯保护 27 7 2 变压器的差动保护 29 7 3 变压器相间短路的过电流保护 32 7 4 变压器的过负荷保护 33 7 5 零序电流保护 34 第八章 电气布置 37 8 1 电气总平面布置 37 8 2 35kv 配电装置 37 8 3 10kv 配电装置 37 第九章 配电装置的确定 38 第十章 接地和防雷保护 41 10 1 保护接地的目的 41 10 2 保护接地的原理 41 10 3 接触电压和跨步电压 41 10 4 接地装置的接地电阻允许值 41 10 5 大接地短路电流系统 42 10 6 小接地短路电流系统 42 10 7 计算人工接地电阻 43 10 8 人工接地装置的确定 43 10 8 1 单根垂直接地体的接地电阻的确定 43 10 8 2 接地体根数的确定 43 10 9 防雷保护 44 10 9 1 防直击雷 44 10 9 2 进线防雷保护 45 10 9 3 配电装置防雷保护 46 参 考 文 献 48 致 谢 49 附录 50 附图 1 电气主接线 50 附图 2 变压器差动保护原理图 51 附图 3 变压器差动保护展开图 52 附图 4 变压器过电流保护原理图 53 附图 5 变压器过电流保护展开图 54 1 第一章 绪论 1 1 引言 电力是国民经济的基础 是一种无形的 不能大量储存的二次能源 电能的发 变 送 配和用电几乎是在一瞬间完成 须随时保持功率平衡 要满足国民经济发展的要求 电力工业必须超前发展 这是世界电力工业大发展规律 因此 做好电力规划 加强电 网建设 就尤为重要 我国电力工业近几年来发展迅速 目前已取得了巨大的成就 但是 在发展的同时 我们也应看到不足 我国的电能仍然满足不了国民经济增长的需要 在能源紧缺的现代 社会 由于我国电能的生产多依赖于热能发电 而煤炭资源在逐步减少 电力不足的现 象已经初显端倪 并且呈现越来越严重的趋势 电力的不足将阻碍国民经济的发展 同 时由于电力生产和传输引起的环境问题也越来越严重 作为新世纪的电力工作者 我们要从国家长远发展需要出发 从节约能源 保护环 境 可持续发展的角度认真思考我国电力事业面临的挑战 努力发展我国的电力事业 根据无人值班变电站要求 提出 35kv 变电站应从电力系统整体出发 力求电气主接线简化 配置与电网结构相应的保护系统 1 2 我国目前电力工业的发展方针 1 在发展能源工业的基本方针指导下发展电力工业 2 电力工业发展速度必须与国民经济发展速度相适应 3 因地制宜 多能互补 综合利用 讲求利益 4 低能耗结构 低环境污染 高效率运营 5 在煤 水能源缺乏地区 有重点有步骤地建设核电厂 6 政企分开 省为实体 联合电网 统一调度 集资办电 1 3 毕业设计的目的 1 巩固大学期间所学的专业知识 并在毕业设计的实践中应用 2 学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法 树立正确的设计思想 2 3 培养独立分析和解决问题的能力及解决实际工程设计的基本技能 4 提高查阅有关设计手册 规范及其他有关参考资料的技能 1 4 设计任务 本次设计的内容是 35kv 区域降压变电所的电气系统 其技术参数为 35kv 侧两回 进线 进线长度为 25km 10kv 出线 12 条 每条出线长度为 2 5km 设计内容主要包括负荷的统计及计算 主变压器的选择及主接线的设计 短路点的 选择计算 电气设备的选择及校验 接地装置及防雷保护设计 继电保护的设计和整定 校验以及电气布置和配电装置的确定 其中最主要的是进行主变压器的选择及主接线的 设计 短路点的选择计算 电气设备的选择及校验 继电保护的设计和整定校验四个部 分 在保证安全可靠供电的前提下 使变电所的运行具有较高的经济性 尽可能采用电 气性能好 价格低廉的新型电气设备 注意环境保护 使变电所的设计满足环境保护的 要求 注意可持续发展的要求 力争今后变电所在改造或扩容时操作简单 资源再利用 率高 使自己的设计有一定的参考价值 3 第二章 负荷计算 本次设计的是冶炼厂变电站 35kv 进线两回 10kv 出线 12 回 每回出线平均传输 容量 3500kw 10kv 最大负荷 30mw 最小负荷 25mw cos 0 85 厂用电负荷的确定 有功计算符合 kw pjs n pe kd kt pe 每回出线平均传输容量 kd 用电设备需用系数 取 0 85 kt 同时系数 一般取 0 85 0 9 这里取 0 9 pjs 12 0 85 3500 0 9 32 13mw 视在计算负荷 kva sjs cos js p sjs 37 5 0 85 37 8mva 计算电流 ijs 3 js n s u 37 8mva 3 35 623 5a 10kv 侧变电所当年最大计算负荷 考虑 5 年 年负荷平均增长率 8 10 这里取 10 计算负荷增长后的变电所最大计算负荷为 sjs zd sjs em n 公式 2 1 式中 n 年数 n 5 m 年平均增长率 m 10 5 年后的最大计算负荷 sjs zd sjs em n 37 8 e5 10 37 8 1 649 62 33mva 4 第三章 主变压器的选择 主变压器的容量 台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构 它的确定除依据 传递容量基本原始资料外 还应根据电力系统 5 10 年发展规划 输送功率大小 馈线 回路数 电压等级以及接入系统的紧密程度等因素 进行综合分析和合理选择 3 1 主变压器类型的选择 由于油浸变压器以变压器油为主要绝缘材料 而变压器油是一种易燃易爆物质 变压器 故障往往会引起变压器燃烧甚至爆炸 为了保证城市建设和居民的安全 对城网变电所供 电的安全性 可靠性 特别是变电所的防火问题等提出了更高的要求 1 3 2 主变台数的选择 主变压器台数应根据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 宜装设两台及以上变压器 1 满足用电负荷对可靠性的要求 2 对季节性负荷或昼夜负荷变化较大的宜采用经济运行方式的变电所 技术经济合 理时可选择两台主变压器 3 三级负荷一般选择一台主变压器 负荷较大时 也可以选择两台主变压器 2 3 3 主变容量的选择 主变压器容量必须满足电网中各种可能的运行方式时的最大负荷的需要 并且要考 虑到负荷的发展规划 使所选变压器容量切合实际的需要 这里装设两台变压器 变压 器的总容量应大于计算负荷 其中一台变压器退出运行时 另一台保证满足二类负荷的 用电 满足最大冲击负荷的要求 所以 这里应该选择两台容量略小于最大计算负荷的 变压器 根据我国变压器运行的实际条件 实践经验 并参考国外的实践经验 se按下式进 行选择较为合适 主变的额定容量 se 0 7 sjs zd 公式 3 1 5 se 主变压器的额定容量 mva 即 se 0 7 62 33mva 43 631 mva 主变压器选用具有低损耗 低噪音 检修周期长等性能的产品 可 s9 50000 35 型变 压器 3 其技术数据见下表 表 3 1 s9 50000 35 变压器技术参数 额定电压 产品型号 额定容量 mva 高压低压 空载损 耗 kw 空载电 流 负载损 耗 kw 短地阻 抗 连接组标 号 s9 50000 35503510 535 80 25168 08 0yn d11 6 第四章 电气主接线及设计 电气主接线主要是指在发电厂 变电所 电力系统中 为满足预定的功率传输方式和 运行等要求而设计的 表明高电压电气设备之间相互连接关系的传送电能电路 变 配 电所的主接线图 是表示变 配电所的电能接受 分配关系的主电路 或者说是变 配 电所一次高压线路 设备 如主母线 变压器 互感器 断路器 隔离开关 避雷器等 连接方式的主电路图 地方电网中小型 35kv 变电站的电气主接线选择 应本着具体问题具体分析的原则 根 据变电站在电力系统中的地位和作用 负荷性质 出线回路数 设备特点 周围环境及 变电站规划容量等条件和具体情况 在满足供电可靠性 功能性 具有一定灵活性 拥 有一定发展裕度的前提下 尽量选择经济 简单实用的电气主接线 电力网络的复杂性 和多样性决定了我们不能教条地选择变电站的电气主接线 要具体问题具体分析 选择 具有自己特色的电气主接线 变电所的接线应从安全 可靠 灵活 经济出发 本次设计的变电站为某冶炼厂变电 站 地处高寒地区 气候恶劣 环境污染严重 海拔 2000 米以上 由于该冶炼厂工业发 展 负荷增大 该线路长期大负荷运行 同时由于单电源供电 供电可靠性得不到全面 保障 所以 新建的 35kv 变电所应尽量保证供电的可靠性 1 高压侧为内桥式接线的总降变电所主接线 这种主接线的运行灵活性较好 供电可靠性较高 适用于一 二级负荷 这种内桥 式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所 2 高压侧为外桥式接线的总降变电所主接线 这种主接线也适用于一 二级负荷 这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压 器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所 3 高压侧和低压侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线 这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点 但所用高压开 关设备较多 投资较大 可供一 二级负荷 适用于高压侧和低压侧进出线较多的情况 4 因为本变电所有三类负荷 所以要求接线形式首先要保证其安全性和可靠性 在此 前提下变电所主接线方案采用下述接线方式 35kv 侧采用单母线分段母线接线 以保证 两台主变压器供电的可靠性 在一台变压器发生故障时或一段母线故障时另一台仍可以 7 继续运行 10kv 侧采用单母线分段母线接线 这样既能保证安全 可靠又能节约建设资 金 减少占地 由于变压器是高可靠性设备 所以直接接入母线 对母线的运行不产生 明显影响 一旦变压器故障时 连接于母线上的断路器跳开 但不影响其他回路供电 8 第五章 短路电流的计算 5 1 短路电流计算的目的 为了确定线路接线是否需要采取限制短路电流的措施 保证各种电气设备和导体在 正常运行和故障情况下都能安全 可靠地工作 为选择继电保护方法和整定计算提供依 据 验算导体和电器的动稳定 热稳定以及电器开断电流所用的短路电流计算 应考虑 10 年的远景发展规划 5 2短路点的确定 图 5 1 短路点示意图 5 3 短路电流的计算 已知条件 基准值 sb 100mva vb vav xmax 0 06 最大运行方式 xmin 0 04 最小运行方式 9 us 8 0 进线长度为 25km 每公里电抗 0 4 km 各段线路电抗标么值 xt 100 su n b s s 0 08 2 0 16 xl 0 4 l0 2 b b v s 0 4 25 100 352 0 816 xli 0 4 l2 2 b b v s 0 4 2 5 100 10 52 0 907 xli 12 回路中的任意一路 5 3 1 f1 点短路时 1 最小运行方式下 id1min 1 xmax xl 1 0 06 0 816 1 141ka id1min 3 id1min b b u s 3 1 141 b u 3 100 1 882ka ich1 2 55 id1min 3 2 55 1 882 4 779ka id1min 2 2 3 id1min 3 2 3 1 882 1 629ka 2 最大运行方式下 id1max 1 xmin xl 1 0 04 0 816 1 219ka id1max 3 id1max b b u s 3 1 219 b u 3 100 2 012ka ich1 2 55 id1max 3 2 55 2 012 5 130ka id1max 2 2 3 id1max 3 2 3 2 012 1 742ka 5 3 2 f2 点短路时 1 最小运行方式下 id2min 1 xmax xl xt 1 0 06 0 123 0 16 2 915 id2min 3 id2min b b u s 3 2 915 b u 3 100 16 03ka ich2 2 55 id2min 3 2 55 16 03 40 88ka 10 id1min 2 2 3 id2min 3 2 3 16 03 13 88ka 2 最大运行方式下 id2max 1 xmin xl xt 1 0 04 0 123 0 16 3 095 id2max 3 id2max b b u s 3 3 095 b u 3 100 17 01ka ich2 2 55 id1max 3 2 55 17 01 43 39ka id2max 2 2 3 id2max 3 2 3 17 01 14 73ka 5 3 3 f3 点短路时 1 最小运行方式下 id3min 1 xmax xl xt xli 1 0 06 0 816 0 16 0 907 1 1 943 0 514ka id3min 3 id3min b b u s 3 0 514 b u 3 100 2 826ka ich3 2 55 id3min 3 2 55 2 826 7 207ka id3min 2 2 3 id3min 3 2 3 2 286 1 979ka 2 最大运行方式下 id3max 1 xmin xl xt xli 1 0 04 0 816 0 16 0 907 1 1 923 0 520ka id3max 3 id3max b b u s 3 0 520 b u 3 100 2 859ka ich3 2 55 id3max 3 2 55 2 859 7 291ka id3max 2 2 3 id3max 3 2 3 2 859 2 475ka 表 5 1 短路电流统计表 三相短路电流冲击电流两相短路电流 短路点 最大运行 方式 idimax 3 最小运行 方式 idimin 3 最大运行 方式 ichi max 最小运行 方式 ichi min 最大运行 方式 idimax 2 最小运行 方式 idimin 2 f1 2 0121 8825 1304 7791 7421 629 f2 17 0116 0343 3940 8814 7313 88 f3 2 8592 8267 2917 2072 4751 979 11 第六章 电气设备的选择 6 1 导体的选择 导体和电缆是输配电系统传输电能的主要组成部分 根据结构和用途 导体可分为 裸硬导体 矩形铜 槽形 圆管形 和裸软导体 钢绞线 铝绞线 钢芯铝绞线 及封闭导 体 硬母线机械强度高 载流量大 布置上要求的相间距离较小 故主要作为发电机至 变压器的引出线及屋内高低压配电装置 软母线施工方便 主要适用于架空电力线路及 各型户外配电装置 母线的材料主要有铜 铝 钢三种 除在特殊场合使用铜母线外 一般采用铝母线的较多 母线的形状有圆形 管形 长方形 长方形截面用的较多 选择母线截面形状的原则是 集肤效应系数尽量低 散热好 机械强度高 连接方 便 安装方便 35kv 和 10kv 均为屋内配电装置 选择矩形截面母线 其原因是 同样截面的矩形 母线周长比圆形母线的周长要长 散热面积大 冷却条件好 其次 由于集肤效应的影 响 矩形母线的电阻比圆形的小 因而 在同一允许工作电流下 矩形母线截面要比圆 形母线的截面积小 用金属量少 因此 屋内配电装置中采用矩形截面母线比圆形截面 母线优越 1 选择母线的形式 由于钢芯铝绞线的耐张性能比单股铝母线好 在允许电流相同 时 其直径比单股母线直径大 其表面附近的电场强度小于单股母线 机械强度较大 集肤效应大 可以防止电晕的产生 并且起可以使变电站的屋外配电装置简单 投资少 比较经济 所以可采用钢芯铝绞线 2 放置形式 水平放置 相间距离 a 0 25m l 1m 3 按经济电流密度法来选择母线截面积 所谓经济电流密度 它是根据线路投资 年 运行费用及节约有色金属等综合计算而得出的 6 1 1 10kv 母线选择及校验 按经济电流密度选择母线截面 s i j 公式 6 1 式中 s 经济截面 单位 mm2 12 i 工作电流 即正常工作情况下 不计过负荷能力及故障管理的电路中的最大持 续负荷电流 单位 a j 经济电流密度 单位 a 2 m 最大长期工用电流 i 1 05 e i 1 05 3 e e s u 公式 6 2 igzd n v se 3 05 1 1 05 50000 3 10 3031 177 a 查得 tmax 5000h a 取 j 1 08a mm2 j s j igzd 3031 177 1 08 2806 6 mm2 查 20 时母线载流量表选取截面为 3143 mm2圆管形铝锰合金导体 其技术数据 3 见表 6 1 所示 表 6 1 圆管形铝锰合金导体参数表 导体最高允许温度为 下值时的截流量 a 导体尺寸 d1 d2 mm 导体截面 mm2 70 80 截面系数 w cm3 惯性半径 ri cm 惯性矩 j cm4 质量 m 150 13 6 314331408 58 最小截面积 zx s c i jdz kt 公式 6 3 母线平放和母线计算环境温度 0 21 查母线载流量表 允许最高温度为 34 温度修正系数为 0 y y k 8034 8021 0 88 公式 6 4 热稳定性校验 查得 c 83 10 6a m2 83a mm2 主保护动作时间 b t 1 5s 全分闸时间 f t 包括断路器固有分闸时间 g t和燃弧时间 hu t 取 g t 00 4s hu t 0 04s 短路时间 t b t g t hu t 1 5 0 04 0 04 1 58s 1s 所以要考虑短路电流非周期分量的影响 3 i 2 i 13 按三相短路校验热稳定性 1 t 1 58s 由短路电流周期分量等值曲线查的 z t 1 3s dz t z t 1 3s 按热稳定条件所需最小母线截面为 zx s c i jdz kt 17 01 0 083 12 1 224 5 22 1600mmmm 满足热稳定要求 动稳定性校验 母线所受的电动力 f 1 73 10 7 a l 2 ch i 公式 6 5 f 1 73 10 7 a l 2 ch i 1 73 10 7 4 43 392 106 1302 82n 母线所受的最大弯矩 m 10 lf 1302 82 10 130 282 nm 截面系数 w 6 2 hb 6 10800 102 233 213 333 10 6 m3 母线最大计算应力为 zd w m 6 130 282 213 333 10 0 611 106pa 95pa 6 10 满足动稳定要求 6 1 2 10kv 侧出线选择及校验 在 12 回出线中 以其中任意的一条出线截面积的选择计算作为依据 其他线路一定 能满足要求 由于 12 回出线的负荷相差不大 因此不会造成太大的浪费 igzd n v se 3 05 1 1 05 3500 3 10 0 85 249 6 a 最大利用小时数 zd t h a 5000h a 取 j 0 9 106a m2 0 9a mm2 j s j igzd 249 6 0 9 277 3 mm2 查 25 时母线载流量表选取截面为 277 75mm2钢芯铝绞线 lgj 185 其技术数据 3 见表 6 2 所示 14 表 6 2 lgj 185 型钢芯铝绞线参数表 结构尺寸 mm 计算截面 mm2 标称截面 mm2 铝股钢芯铝股钢芯 计算外径 mm 计算拉 断力 n 240 407 2 7626 3 42238 8538 9021 6683370 查得 c 87 10 6a m2 87a mm2 按热稳定条件所需最小母线截面为 负荷最大处出线的 i 2 859ka zx s c i jdz kt 2 859 0 087 13 1 37 46mm2 ig zd 623 5a ue uw 35kv iekd idt i 5 130 ka 选择 zn 35 1000 12 5 型真空室内断路器 其技术数据 3 如下表 6 4 表 6 4 zn 35 1000 12 5 型真空断路器技术数据 型 号 额定 电压 kv 额定电 流 a 额定短路 开断电流 ka 2s 热 稳定 电流 ka 额定短路 开断电流 开断次数 次 最高 工作 电压 kv 额定关 合电流 峰值 动稳定 电流 峰值 zn 35 1000 12 5 35100012 512 51240 53232 操动机构额定 电流 型 号 固有 分闸 时间 s 合闸 时间 s 一次自动 重合闸无 电流间隔 时间 s 操动机 构额定 电压 v 机械寿命 分合循环 不少于 次 合闸 a 分闸 a zn 35 1000 12 5 0 06 0 20 5 直流 220v 5000982 5 从表中得 ue 35kv ie 1000a 极限通过电流峰值 ij 63ka 额定短路开断电流 iekd 12 5ka i2rt 322 1 ka2s tg 0 06s th 0 2s tb 0 5s 热稳定校验 短路时间 t tb tg th 0 5 0 06 0 2 0 76s b 1 tfz 0 05s b 0 05s 查短路电流周期分量等值曲线得 tz 0 3s tdz tz tfz 0 3 0 05 0 35s i 3 2tdz 5 1302 0 35ich 5 130ka 满足动稳定要求 17 6 2 2 10kv 侧断路器的选择 为满足安全需要 节省投资 节约占地面积 选择整体结构比较简单 体积小 重 量轻 检修间隔时间长 维护方便的真空断路器 该类型断路器还具有击穿电压高 电 器寿命及机械寿命较长 适合频繁操作 无火灾及爆炸危险等特点 但该类型断路器易 发生截流过电压和合闸过电压 使用时 须配用降低过电压的措施 因为 10kv 侧布置在 户内 故选用户内式 根据额定电压 额定电流 ie ig zd 411 7a ue uw 10kv iekd idt i 7 291 ka 选择 zn1 10 300 3 型真空断路器 查 电力工程电气设备手册 3 电气一次部分 得 其数据如下表 6 5 表 6 5 zn1 10 300 3 型真空断路器技术数据 型 号 额定电压 kv 最高工 作电压 kv 额定电 流 a 额定开断 电流 ka 动稳定 电流 峰值 ka 4s 热 稳定电 流 ka 额定关合 电流 峰 值 ka 额定电 容器组 开断关 合电流 a zn1 10 300 3 1011 530037 647 6 热稳定校验 ue 10kv ie 300a 极限通过电流峰值 ij 44ka 额定断流量 iekd 17 3ka i2rt 17 3 4 ka2s tg 0 05s th 0 1 s 短路时间 t tb tg th 1 0 05 0 1 1 15 s 所以 tfz 0 b 1 查短路电流周期分量等值曲线得 tz 0 83s 所以 tdz tz tfz 0 83s i 3 2tdz 7 2912 0 83ich 15 27ka 满足动稳定要求 18 6 2 3 分段断路器的选择 因为 10kv 侧主接线为分断方式 故 10kv 侧母线分段断路器的选择与 10kv 侧断路 器的选择相同 同理 35kv 侧母线分段断路器的选择与 35kv 侧断路器的选择相同 6 2 4 出线断路器的选择 10kv 侧出线断路器的选择 根据地点 结构选择真空断路器 以负荷最大的支路一支路进行选择 ig zd 115 55a 根据 ie ig zd 115 55a ue uw 10kv iekd idt i 2 859ka 选择 zn3 10 600 150 型真空断路器 查 电力工程电气设备手册 3 电气一次部分 得其数据如下表 6 6 表 6 6 zn3 10 600 150 型真空断路器技术数据 型 号 额定电压 kv 最高工 作电压 kv 额定 电流 a 额定开 断电流 ka 动稳定电 流 峰值 ka 4s 热 稳定 电流 ka 额定关 合电流 峰值 ka 额定电 容器组 开断关 合电流 a zn3 10 600 150 1011 56008 7222228 7 由上表知 ue 10kv ie 600a 极限通过电流峰值 ij 50ka 额定断流量 iekd 20ka i2rt 20 4 ka2s tg 0 05s th 0 1s 热稳定校验 短路时间 t tb tg th 1 0 05 0 1 1 15 s 所以 tfz 0 b 1 查短路电流周期分量等值曲线得 tz 1s 所以 tdz tz tfz 1s i 3 2tdz 1 052 1ich 2 859ka 19 满足动稳定要求 6 3 隔离开关的选择与校验 隔离开关的选择 作用 作为电气电气设备或线路冷备用状态或检修状态时的电气隔用 以保证安全 仅采用手力操动机构 手动合闸 隔离开关没有特殊的灭弧装置 因此只能用于分 合 没有负荷的电路 隔离开关往往与断路器串联联接在配电装置中使用 只有在断路器处 于分闸状态下进行分 合闸的操作 隔离开关分闸后有明显的断开点 这对于保证维护 检修工作的安全很有意义 6 3 1 10kv 侧进线隔离开关的选择与校验 根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件 选择屋内 gn1 10 2000 型隔离开关 查 电力工程设计手册 得技术特性 3 如表 6 7 表 6 7 gn1 10 2000 的技术数据 型号 额定电压 kv 额定电流 a 动稳定电流 峰值 ka 10s 热稳定电流 ka gn2 10 20001020008536 热稳定校验 362 16 6582 2 r it 2 i dz t 满足热稳定要求 动稳定校验 85 ka 43 39 ka j i ch i 满足动稳定条件 6 3 2 10kv 侧出线隔离开关的选择与校验 10kv 侧出线隔离开关选择 gn1 10 600 型 查得其参数 3 如下表 6 8 20 表 6 8 gn1 10 600 型隔离开关 型号 额定电压 kv 额定电流 a 动稳定电流 峰值 ka 5 热稳定电流 ka gn1 10 600106005220 热稳定校验 202 16 6582 2 r it 2 i dz t 满足热稳定要求 动稳定校验 52 ka 43 39 ka j i ch i 满足动稳定条件 6 3 3 35kv 侧进线隔离开关的选择与校验 根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件 选择屋外 gn2 35t 600 型隔离开关 查得技术特性 3 如表 6 9 表 6 9 gn2 35t 600 的技术数据 型号 额定电压 kv 额定电流 a 动稳定电流 峰值 ka 5s 热稳定电流 ka gn2 35t 600356006425 同理 经校验符合动热稳定要求 6 4 电力电容的选择 为了降低线路的功率损耗 由电力电容进行功率补偿 实际要求达到的功率因数 无功补偿后 0 9 无功补偿前功率因数 0 85 cos1cos 电力电容采用三相三角形接线 则 p s cos 公式 6 6 p s cos 62300 0 75 46725kva zdjs s cos 补偿为 p tg tg 公式 6 7 bso q p tg tg 30000 0 906 0 466 13209 2 kva bso q 电容器其容量为 3w 公式 6 8 bso q xxx cu 2 3 10 3w 3 250 bso q xxx cu 2 3 10 2 10 x c 3 10 3 25 138 256uf x c bso q 为节约占地面积 采用密集型电容器 密集型电容器将多个单元电容器组合在一个 箱体内 与普通构架式电容器相比 它具有占地面积小 安装方便 运行维护工作量小 21 等优点 根据电压等级 标称容量选择 bwf11 3600 3w 型电力电容器技术数据 3 见表 6 10 所示 表 6 10 bfm11 3600 3w 型电力电容器参数 型 号 额定电 压 kv 额定容量 kvar 额定电 容 uf 相 数 质量 外形尺寸 宽 深 高 mm bwf11 3600 3w 11360094 75353007140 940 2350 每相可并联的电容器的个数为 n 公式 6 9 x c e c n 138 256 94 75 1 459 取整数 2 台 x c e c 再取一个三相共用并联电力电容 则三相共用并联电力电容器总数为 3 2 1 7 台 6 5 绝缘子的选择 10kv 侧支柱绝缘子的选择 按安装地点选择户内绝缘子 在由额定电压 10kv 选择联合胶装 zn 10 400 型的绝缘子 其 抗弯破坏负荷为 400 9 8 3920n 高度 h 120mm p f 母线所受的最大电动力为 1 73 公式 6 10 zd f 7 10 a l 2 ch i 1 73 1 73 43 392 1303 3n zd f 7 10 a l 2 ch i 7 10 25 0 1 6 10 式中 l 穿墙套管端部至最近一个支柱绝缘子的距离 l 1m 绝缘底部到导线水平中心线的距离 1 h h 12 120 12 50 182cm 1 h 2 h 绝缘子帽所受到得力 f 1303 3 182 120 1976 67n zd f z k 绝缘子的允许负荷 0 6 0 6 4000 2400n f 1976 67n p f 满足动稳定 6 6 电流互感器的选择 作用 将高压回路中的大电流变换成小电流的电流变换装置 为计量仪表的电流线 圈和继电器的电流线圈供电 由于该变电所处于高原地区 所以应选择高原形电流互感 器 22 6 6 1 10kv 侧电流互感器的选择 根据额定电压等级及最大长期工作电流 选择 lfsq 10g 型电流互感器 查得技术特性 3 如表 6 11 表 6 11 lfsq 10g 的技术数据 型号额定电压 额定一次电流 a 额定二次电流 a 1s 热稳定倍 数 动稳定电流 峰值 ka lfsq 10g10400 1500563130 热稳定校验 400 63 1 17 01 1 08 e i1 r k 2 t 22 i dz t 2 满足热稳定要求 动稳定校验 内部动稳定校验 400 130 73 5 ka 43 39 ka 2 e i1 d k2 ch i 满足内部动稳定要求 6 6 2 10kv 侧出线电流互感器的选择 根据额定电压等级及最大长期工作电流 根据 12 条出线中短路电流及冲击电流最大 的选取 选择 lfsq 10g 型电流互感器 查得技术特性 3 如表 6 12 所示 表 6 12 lfsq 10g 的技术数据 型号额定电压 额定一次电流 a 额定二次电流 a 1s 热稳定倍 数 动稳定电流 峰值 ka lfsq 10g10400 1500563130 热稳定校验 1500 63 2 2 859 1 08 e i1 r k 2 t 22 i dz t 2 满足热稳定要求 动稳定校验 内部动稳定校验 1500 100 56 56 ka 7 291 ka 2 e i1 d k2 ch i 满足内部动稳定要求 23 6 6 3 35kv 侧电流互感器的选择 根据额定电压等级及最大长期工作电流 选择 labn 35gyw2 型电流互感器 该型 电流互感器为链型油浸式全密封结构 适用于高原污秽地区 查得技术特性 3 如表 6 13 所示 表 6 13 labn 35gyw2 的技术数据 型号额定电压 kv 额定一次电流 a 额定二次电流 a 2s 热稳定倍 数 动稳定倍数 labn 35gyw235150053075 热稳定校验 1500 30 2 2 012 1 38 e i1 r k 2 t 22 i dz t 2 满足热稳定要求 动稳定校验 内部动稳定校验 1500 75 8 894 ka 5 130 ka 2 e i1 d k2 ch i 满足内部动稳定要求 6 7 电压互感器的选择 作用 将一次回路高电压变换成低电压 一般为 100v 的电压变换装置 为计量仪表的 电压线圈和继电器的电压线圈供电 6 7 1 35kv 侧电压互感器的选择 由电压互感器的构造形式 装置的种类 额定电压 准确等级选择 jzw 35e 防污型 户外电压互感器 技术数据见表 6 14 所示