工厂降压变电所及高压配电系统设计 【陕理工电气毕业设计完整版】.pdf

工厂降压工厂降压变电所及高压配电系统设计变电所及高压配电系统设计 陕西理工学院电气工程系电气 074 班 陕西 汉中 723003 指导老师 李颖峰 摘要 摘要 一间大型钢铁联合企业如果对输配电系统进行一个完善的规划 能很好地节约 资金 合理规划用地 降低电能损耗 提高电压质量 保证系统的正常运行 本论文对输配 电进行全面的设计 内容分四大部分 先从论文的背景和目的进行阐述 然后对原始资料来进行初步的分析 再确定好本论文 的设计步骤 确定好冶金厂各部分的负荷 进行精确的计算 通过无功补偿来提高系统的功 率因数减少电能的损耗 根据负荷的重要性和负荷的大小进行初步的变压器选择和合理的主 接线 供电线路的设计 然后主要是确保系统的安全 首先对系统进行精确的短路计算 然 后根据所得到的短路电流和冲击电流进行一系列的高低压设备的选择与校验 保证系统的正 常运行 最后根据设计的要求 进行防雷保护措施的选择和接地装置的设计 增加系统的安 全性 在论文的最后还附上设计的图纸和计算过程 关键词 关键词 负荷计算 主接线设计 短路计算 配电装置 TheTheTheThe factoryfactoryfactoryfactory step downstep downstep downstep down substationsubstationsubstationsubstation andandandand highhighhighhigh voltagevoltagevoltagevoltage distributiondistributiondistributiondistribution systemsystemsystemsystem designdesigndesigndesign Grade06 class4 The department of Electrical Engineering Shaanxi University of Technology Hanzhong 723003 Shaanxi Tutor LiYingfeng AbstractAbstractAbstractAbstract AMetallurgical Machinery factory if the transmission and distribution system have a sound planning savings can be good reasonable land use planning reducing power loss upgrade quality and ensure the normal operation of systems In this paper transmission and distribution of a comprehensive design content is divided into four parts The first part discussed the background and purpose then the raw data to conduct a preliminary analysis to determine a good step in the design of this thesis The second part of the metallurgical have plant to identify good part of the load an accurate calculation through the reactive power compensation system to improve the power factor to reduce the power loss According to load the importance and the size of a reasonable load the main cables power supply lines and preliminary design of the transformer choice The third part is to ensure that the safety system first of all the system accurate short circuit and then be the basis of the current short circuit current and impact of a series of high and low voltage equipment selection and validation to ensure the normal operation of systems The fourth part of the design in accordance with the requirements of lightning protection measures for the final selection and ground equipment design increased system security In the final papers also include the design drawings and calculation process KeyKeyKeyKey wordswordswordswords Load calculation Main wiring design Short circuit calculation Distribution Device 目目目目录录录录 1绪 论 1 1 1论文背景及目的 1 1 2论文研究内容 1 2负荷计算与无功功率补偿 2 2 1负荷计算 2 2 1 1负荷计算的意义 2 2 1 2按需要系数法确定计算负荷 2 2 1 3变压器的损耗计算 3 2 1 4负荷计算 3 2 2无功补偿计算 5 2 2 1确定补偿容量 5 2 2 2补偿后变电所高压侧功能功率因数 6 3电气主接线方案设计 7 3 1主变压器台数的确定 7 3 2 总降压变电所高压侧主接线设计 7 3 3 总降压变电所低压侧主接线设计 8 3 3 1 单母线接线 8 3 3 2 单母线分段接线 9 3 3 3 单母线带旁路母线接线 10 3 4 变电所主接线 10 3 5 工厂总降压变电所高压侧主接线方式比较 10 3 6工厂总降压变电所低压侧主接线方式比较 11 3 7 总降压变电所电气主接线设计 11 4短路电流计算 12 4 1短路计算的意义 12 4 2短路计算的假定条件 12 4 3 短路计算 13 5电气设备选择 18 5 1一次设备选择的方法 18 5 2设备选择 18 5 2 1断路器的选择 18 5 2 2隔离开关的选择 20 5 2 3高压熔断器选择 21 5 2 4电压互感器的选择 22 5 2 5电流互感器的选择 23 5 3 电气设备选择结果 24 6 母线及各电压等级进线选择 26 6 1 概述 26 6 2 10kV 侧母线的选择 26 6 3 35kV 侧电源进线选择 27 6 4 10kV 备用电源进线选择 29 6 5 10kV 出线的选择 29 7继电保护选择与整定 37 7 1 概述 37 7 2 电源进线继电保护配置及整定计算 37 7 2 135kV 电源进线继电保护配置及整定计算 37 7 2 2 10kV 备用母线的继电保护配置及整定计算 39 7 3 主变压器继电保护配置及整定计算 40 7 3 1 主变压器继电保护配置要求 40 7 3 2 主变压器继电保护整定计算 40 7 4 10kV 母线保护 42 7 5 10kV 馈线继电保护与整定计算 42 8防雷保护与接地装置的设计 44 8 1防雷保护设计 44 8 1 1 直击雷保护 44 8 1 2 雷电波侵入保护 44 8 2接地装置设计 44 结 论 47 参考文献 48 附录 A 设计计算部分 49 附录 B 主接线图 65 英文文献 66 陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 70 页 1 1绪绪绪绪 论论论论 1 1 1 1论文论文背景及目的背景及目的 电能是一种清洁的二次能源 由于电能不仅便于输送和分配 易于转换为其它的能源 而且便 于控制 管理和调度 易于实现自动化 在目前各种形式的能源中 电能具有如下特点 易于与其它 形式的能源相互转化 输配电简单经济 可以精确控制 调节和测量 因此 电能在工业生产和人 民日常生活中得到广泛应用 生产和输配电能的电力工业相应得到极大发展 同时 通过该论文 帮助理解所学的理论 培养分析和解决设计中各种实际问题的能力 进一步巩固 深化所学的知识 1 1 2 2论文研究内容论文研究内容 该论文的主要设计内容是根据任务书所提供的原始资料 包括地理位置 地区供电条件 工程 设计所提供的用电负荷等条件 设计该工厂的降压变电所的主接线 电气设备选择等内容 本论文设计的主要内容有 按照原始资料进行工厂负荷计算及无功补偿 确定工厂总变电所的 所址和形式 电气主接线方案设计 评价 比较与选择 短路电流计算 并选择一次设备 选择工 厂电源进线及工厂高压配电线路 电源进线 变压器继电保护配置及整定计算 防雷保护及接地装 置设计 最后完成设计说明书并绘制变电所电气主接线图 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 70 页 2 2负荷计算与无功功率补偿负荷计算与无功功率补偿负荷计算与无功功率补偿负荷计算与无功功率补偿 2 2 1 1负荷计算负荷计算 2 2 1 1 1 1负荷计算的意义负荷计算的意义 由于载流导体一般通电半小时后即可达到稳定的温升值 因此通常取 半小时最大负荷 作为 发热条件选择电 器元件的计算负荷 有功负荷表示为 30 P 30 Q 30 S 和 30 I 分别表示无功计算负荷 视在计算负荷和计算电流 正确确定计算负荷意义重大 计算负荷的大小直接影响电气设备和导线 的选择是否经济合理 当用电设备台数多 各台设备容量相差不甚悬殊时 宜采用需要系数法来计算 当用电设备台数少而容量又相差悬殊时 则宜采用二项式法计算 根据原始资料 用电设备台数较多且各台容量相差不远 所以选择需要系数法来进行负荷计算 2 2 1 2 1 2按需要系数法确定计算负荷按需要系数法确定计算负荷 目前普遍采用需要系数法确定计算负荷 需要系数法是世界各国均普遍采用的确定计算负荷的 基本方法 简单方便 此外还有二项式法 二项式法的应用局限性较大 但在确定设备台数少而容 量差别悬殊的分支干线的计算负荷时 较之需要系数法合理 起计算结果也较简单 以下为需要系 数法计算负荷的基本公式 有功计算负荷 单位为 kW edP KP 30 2 1 无功计算负荷 单位为 kVar tan 3030 PQ 2 2 视在计算负荷 单位为 kVA cos 30 30 P S 2 3 计算电流 单位为 A N U S I 3 30 30 2 4 陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 70 页 式中 d K 需要系数 e P 用电设备的设备容量 一般为用电设备组所有设备额定功率之和 N U 负荷的额定电压 2 2 1 1 3 3变压器的损耗计算变压器的损耗计算 1 变压器的有功功率损耗为铁损 Fe P 和铜损 Cu P 之和 2 变压器的无功功率损耗为 励磁损耗和阻抗支路上的无功损耗之和 3 变压器有功功率损耗计算 kT PPP 2 0 2 5 式中 0 P 空载损耗 k P 短路损耗 变压器的负荷率 N S S30 4 变压器无功功率损耗计算 100 100 2 0 k NT UI SQ 2 6 式中 N S 变压器的额定容量 0 I 空载电流百分数 k U 短路电压百分数 变压器的负荷率 N S S30 2 1 42 1 4负荷计算负荷计算 根据设计资料 按需要系数法对工厂各车间负荷进行统计计算 具体的计算过程在附录 A 设计 计算书中 各车间负荷统计如表 2 1 所示 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 70 页 表 2 1工厂各车间计算负荷汇总 序 号车间名称 380V 侧计算负荷 变压器 容量 kVA 变压器功率损 耗 10kV 侧计算负荷 30 P k W 30 Q kV ar 30 S kV A T P kW T Q kVar 30 P kW 30 Q kVar 30 S kVA 1电机修造 车间 6095007881 1000 8 134 9617 1534 9816 7 2机械加工 车间 1632583051 4003 313 3166 3271 3318 2 3新品试制 车间 2223364031 5004 2718226 27354420 14 4原料车间3101833601 4004 2816 96314 28199 96372 5 5备件车间1991582541 3153 0411 66202 04169 66263 83 6铸造车间3658681 1000 983 4536 9861 4571 72 7锅炉房1971722621 3153 212 18200 2184 18272 8空压站1811592411 3152 8110 84183 81169 84250 3 9大线圈车 间 1871182211 2502 9410 81189 94128 81229 5 10半成品试 验站 3652874641 5005 3522 22370 35309 22482 47 11成品试验 站 6404808001 1000 8 2935 8648 29515 8828 5 12设备处仓 库 3382884441 5004 9820 77342 98308 77461 5 13成品试验 站内大型 集中负荷 288023003686 合计637955088428 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 70 页 2 2 2 2无功无功补偿计算补偿计算 2 2 2 2 1 1确定补偿容量确定补偿容量 根据本资料所给的条件 工厂最大负荷时的功率因数值在 0 9 以上 所以必需采用并联电容 器来采取无功补偿 供电系统中装设无功功率补偿装置以后 对前面线路和变压器的无功功率进行了补偿 从而 使前面线路和变压器的无功计算负荷 视在计算负荷和计算电流得以减小 功率因素得以提高 补偿前功率因数 1 cos P S 2 7 1 4912 4 cos0 76 6440 1 P S 85 0 1 tg 补偿后功率因数 根据系统要求 变压器高压侧的功率因数应大于 0 9 因此 变电所低压侧补偿后的功率因数应大 于 0 9 取为 0 94 94 0 cos 2 363 0 tan 2 补偿容量 tan tan 2130 PQc 2 8 kVarPQc35 3106 363 0 85 0 54 6378 tan tan 2130 取标准值 kVarQc3240 并联电容器的型号选为 BWF10 5 120 1W kVAQQPS c 6770 324089 5507 54 6378 222 30 2 30 由上式计算出的视在功率可以初步选定主变压器的型号 主变压器 SF7 8000 35 其主要参数如下 kVASN8000 8 0 0 I5 7 k U kWP 5 11 0 kWPk45 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 70 页 2 2 22 2 2补偿后变电所高压侧功能功率因数补偿后变电所高压侧功能功率因数 总降压变电所高压侧母线计算负荷 kWPPP T 24 6422 7 4354 6378 30 30 kVarQQQ T 59 2761 7 493324089 5507 30 30 kVAQPS699159 276124 6442 222 30 2 30 30 高压侧功率因数为 9 0918 0 6991 24 6422 cos 30 30 Q P 即无功补偿后变电所高压侧功率因数大于 0 9 符合设计要求 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 70 页 3 3电气主接线方案设计电气主接线方案设计电气主接线方案设计电气主接线方案设计 3 3 1 1主变压器台数的确定主变压器台数的确定 该工厂只能获得单路 35kV 电源 若选用两台主变 每一台承担一半负荷 当一台主变因故障 或检修退出运行时 另一台主变可以承担全长 70 的负荷 这样两台变压器互为暗备用 可以提高 供电的可靠性 若选用一台主变 考虑到工厂未来负荷的增加 可以使主变容量比当前的计算负荷稍大 这样 比较经济 一次投资较少 此外 本厂还可以获得 10kV 备用电源 这样 即使主变因故障或检修退 出运行时 该工厂仍可以从备用电源处获得电能 比较上述两种方案 选用一台主变较为经济合理 并且设计主接线也较为方便简单 即使未来负荷 增加 该厂的变电所扩建也十分方便 3 23 2 总降压变电所高压侧主接线设计总降压变电所高压侧主接线设计 由于该工厂只有一回 35kV 供电电源 且主变压器只有一台 因此采用线路 变压器单元接线 图 3 1 所示为线路 变压器单元接线的几种典型 a b c d 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 70 页 图 3 1 a 中变压器的高压侧仅设置负荷开关 而为设保护装置 这种接线仅适用于距上级变 电所较近的车间变电所使用 此时 变压器的白虎必须依靠安装在线路首段的保护装置来完成 当 变压器容量较小时 负荷开关也可以用隔离开关代替 但须注意的是 隔离开关只能用来切除空载 运行的变压器 图 3 1 b 是户外杆上变电所的典型接线形式 电源线路架空敷设 小容量变压器安装在电杆 上 户外跌落式熔断器作为变压器的短路保护 也可用来切除空载的变压器 这种接线简单经济 但是可靠性差 图 3 1 c 中变压器的高压侧采用负荷开关与熔断器组合电器 熔断器作为变压器的短路保护 负荷开关除用于变压器的投入与切除外 还可用来隔离电压以方便变压器的安全检修 这种接线方 式在 10kV 及以下的变电所中应用的越来越多 图 3 1 d 中变压器的高压侧采用隔离开关和断路器 当变压器故障时 继电保护装置动作于 断路器跳闸 采用断路器操作方便 故障后恢复供电快 易与上级保护配合 易于实现自动化 因 此 这种接线方式应用的最为普遍 线路变压器单元接线的优点是接线简单 所用的电气设备少 配电装置简单 节约投资 由于 该工厂还可以获得 10kV 的备用电源 因此 经过上述几种方案的论证比较 高压侧的主接线方式采 用图 3 1 d 的形式 3 33 3 总降压变电所低压侧主接线设计总降压变电所低压侧主接线设计 由于本厂的负荷较大 且出线回数多 为了便于以后馈线的扩增 选择有汇流母线的接线方式 具体方案论证如下 3 3 13 3 1 单母线接线单母线接线 图 3 2 所示为单母线接线 它的主要特点是电源和出线都接在同一组母线上 为便于每回路的 投入和切除 在每回出线上均装有断路器和隔离开关 断路器用来切断负荷电流和短路电流 隔离 开关有两种 靠近母线侧的称为母线隔离开关 用来隔离母线电压 检修断路器 靠近出线侧的成 为线路隔离开关 用来防止在检修断路器时从用户侧反向送电 或防止雷电过电压沿线路侵入 保 证维修人员的人身安全 单母线接线的优点是接线简单 设用设备少 操作方便 投资少 便于扩建 缺点是当母线及 母线隔离开关故障或者检修时 必须断开所有电源 造成所有出线停电 当检修一回路的断路器时 该回路要停电 因此 单母线接线供电可靠性和灵活性均较差 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 70 页 图 3 2 单母线接线 3 3 23 3 2 单母线分段接线单母线分段接线 当出线回数较多且有两路电源进线时 可以采用断路器或隔离开关将母线分段 成为单母线分段接 线 如图 3 3 所示 分段后可以进行分段检修 对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路 有两 个电源供电 图 3 3单母线分段接线 单母线分段接线可以分段单独运行也可以并列同时运行 若采用断路器分段 则运行的灵活性和可靠性都较高 分段运行时 各段相当于单母线不分段 状态 当任一电源发生故障时 电源进线断路器自动跳开 分段断路器自动合闸 保证全部出线或 重要负荷继续供电 并列运行时 当任一段母线发生故障时 继电保护装置会将分段断路器跳开 将故障段母线切除 保证非故障段母线正常运行 若采用隔离开关分段 则运行的灵活性和可靠性都较差 分段运行时 任一电源发生故障须经 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 70 页 倒闸操作才能恢复全部负荷的供电 并列运行时 任一段母线发生故障将造成全部负荷短时停电 只有查清故障后将分段各离开关合上 非故障母线才能恢复供电 隔离开关分段因倒闸操作不便 现在很少采用 单母线分段接线既保留了单母线接线简单 经济 方便等优点 又在一定程度上提高了供电的 可靠性 因此这种接线方式得到了广泛的应用 3 3 33 3 3 单母线带旁路母线接线单母线带旁路母线接线 单母线带旁路母线接线如图 3 4 所示 该种接线方式使供电可靠性得到了提高 但是同时需要 增加一组母线 专用的旁路断路器和隔离开关等设备 使配电装置复杂 投资增大 且隔离开关要 用来操作 增加了误操作的可能性 图 3 4 单母线带旁路母线 经过以上方案优缺点比较 以及本厂变电所在电力系统中的地位与作用 低压侧主接线选用单 母线分段接线方式 3 43 4 变电所主接线变电所主接线 经过上述高低压侧的主接线方案论证比较 可以绘制出该厂总变电所的主接线图 该厂总降压 变电所主接线图见附录 B 说明 主变压器 10kV 侧设置断路器 与 10kV 备用电源进线断路器组成备用电源自动投入装置 APD 当 35kV 电源失去电压时 备用电压立即自动投入 主变压器二次侧 10kV 母线接在 段母 线上 10kV 备用电源接在 段母线上 母线分段断路器在正常工作时闭合 重要的负荷可以接在 段母线上 在工作电源停止供电时不至于使重要负荷的用电受到影响 3 3 5 5 工厂总降压变电所高压侧主工厂总降压变电所高压侧主接接线方式比较线方式比较 A 单母线分段 该接线方式的特点是结线简单清晰 运行操作方便 便于日后扩建 可靠性相 对较高 但配电装置占地面积大 断路器增多投资增大 根据本厂的实际情况进线仅有 2 回 其中 一回为工作 另一回备用 扩建可能性不大 故此没有必要选择单母线分段这种投资相对较大的接 线方式 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 70 页 B 内桥 该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少 占地面积和所需投资相对较少 但可靠 性不太高 适用于输电线路较长 故障机率较高 而变压器又不需经常切换时采用 根据本厂特点 输电线路仅 8km 出现故障的机率相对较低 因此该接线方式不太合适 C 外桥 该接线方式的特点是需用断路器和其它设备少 占地面积和所需投资相对较少 但可 靠性不太高 适用于较短的输电线路 故障机率相对较低 而变压器又需经常切换 或系统有穿越 功率流经就较为适宜 而输送本厂电能的输电线路长度仅 8km 出现故障的机会较少 因此 该接 线方式比较合适 通过上述接线方式比较 选择 C 即外桥的接线方式 3 3 6 6工厂总降压变电所低压侧主工厂总降压变电所低压侧主接接线方式比较线方式比较 考虑到本厂低压侧的负荷较大和出线较多 以及便于日后馈线的增扩 决定选择有汇流母线的 接线方式 具体方案论证如下 A 单母线 具有接线简单清晰 设备少 投资相对小 运行操作方便 易于扩建等优点 但可 靠性和灵活性较差 故不采用 B 单母线隔离开关分段 具有单母线的所有优点 且可靠性和灵活性相对有所提高 用隔离开 关分段虽然节约投资 但隔离开关不能带负荷拉闸 对日后的运行操作等带来相当多的不便 所以 不采用 C 单母线用断路器分段 具有单母线隔离开关分段接线的所有优点 而且可带负荷切合开关 便于日后的运行操作 可靠性和灵活性较高 经综合比较 选择方案 C 作为工厂总降压变电所低压侧主接线方式 3 3 7 7 总降压变电所电气主接线设计总降压变电所电气主接线设计 总降压变电所 35kV 侧 高压侧 采用外桥接线方式 2 台主变 一台运行另一台热备用 定期 切换 互为备用 不并列运行 10kV 侧 低压侧 由运行的主变供电 采用单母 开关 分段的 接线方式 经开关供 9 路出线负荷 其中 6 路通过变压器将 10kV 降到 380V 根据上述对于变电所高压侧 低压侧主结线方式的比较讨论 变压器的选择 确定了总降压变 电所的主接线图 3 1 主接线图 通过以上各步骤的设计 我们可以得出比较完整的变配电所主接线图 见附录 B 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 70 页 4 4短路电流计算短路电流计算短路电流计算短路电流计算 4 4 1 1短路计算的意义短路计算的意义 短路时电力系统的严重故障 所谓短路 是指一切不正常的相与相之间或相与地 对于中性点 接地的系统 发生通路的情况 在电力系统和电气设备设计和运行中 短路计算是解决一系列技术 问题所不可缺少的基本计算 这些问题主要是 选择有足够动稳定度和热稳定度的电气设备 例如断路器 互感器 母线 电缆等 必须 以短路计算作为依据 这里包括计算冲击电流以校验设备的电动力稳定度 计算若干时刻 的短路电流周期分量以校验设备的热稳定度 计算制定时刻的短路电流有效值以校验断路 器的断流能力等 为了合理配置各种继电保护和自动装置并正确整定其参数 必须对电力网中发生的各种短 路进行计算与分析 在这些计算中不但要知道故障支路中的电流值 还必须知道电流在网 络中的分布情况 有时还要知道系统中某些节点的电压值 在设计和选择发电厂和电力系统电气主接线时 为了比较各种不同方案的接线图 确定是 否需要采取限制短路电流的措施等 都要进行必要的短路电流计算 进行电力系统暂态稳定计算 研究短路对用户工作的影响等 也包含有一部分短路计算的 内容 要对系统进行短路计算 必须先要求出变压器和输电线路的电抗值 所以先要选择线路的材料 4 24 2短路计算的假定条件短路计算的假定条件 短路过程是一种暂态过程 影响电力系统暂态过程的因素很多 若在实际计算中把所有的因素 都考虑进来 将是十分复杂也是不必要的 因此 在满足工程要求的前提下 为了简化计算 通常 采取一些合理的假设 采用近似计算的方法对短路电流进行计算 短路电流实用计算中 采用以下 假设条件和原则 正常工作时 三相系统对称运行 所有电源的电动势相位角相同 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 不考录短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流 元件的计算数均取其额定值 不考虑参数的误差和调整范围 输电线路的电容略去不计 陕西理工学院毕业设计 第 13 页 共 70 页 4 34 3 短路计算短路计算 1 绘制计算电路 如图 4 1 所示 k1k2k4k3 i 图 4 1 系统等值电路 图 4 1 短路电流计算电路及短路点的设置 由于 k2 点和 k4 点的电气距离较近 因此 k2 点和 k4 点的短路电流近似相等 不再对 k4 点进 行短路电流计算 求各元件电抗标幺值 取 MVASB100 avB UU 则 kA U S I B B B 56 1 373 100 3 1 1 kA U S I B B B 5 5 5 103 100 3 2 2 kA U S I B B B 3 144 4 03 100 3 3 3 1 电力系统 当 MVASk600 3 max 时 167 0 600 100 3 max min 1 k B S S X 当 MVASk280 3 min 时 357 0 280 100 3 min max 1 k B S S X 2 架空线路 陕西理工学院毕业设计 第 14 页 共 70 页 131 0 37 100 5 44 0 2 2 X 3 主变压器 T1 938 0 8 100 100 5 7 3 X 4 车间变压器 T2 1 5 4 1 100 100 5 4 14 X 作出计算短路电流的等值电路图 4 2 示 图 4 2 短路计算等值电路 2 系统最大运行方式下 三相短路电流及短路容量计算 1 k 点短路 总电抗标幺值为 298 0 131 0 167 0 2min 1 1 XXX 因此 1 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 kA X I I B k 23 5 298 0 56 1 1 1 1 kAIi ksh 34 1323 5 55 2 55 2 11 kAII ksh 90 7 23 5 51 1 51 1 11 MVA X S S B k 57 335 298 0 100 1 1 2 k 点短路 总电抗标幺值为 236 1 938 0 131 0 167 0 32min 12 XXXX 因此 2 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 kA X I I B k 45 4 236 1 5 5 2 2 2 kAIi ksh 35 1145 4 55 2 55 2 22 k1k2k3 i 陕西理工学院毕业设计 第 15 页 共 70 页 kAII ksh 35 1145 4 51 1 51 1 22 MVA X S S B k 91 80 236 1 100 2 2 13 k 点短路 总电抗标幺值为 736 5 5 4938 0 131 0 167 0 1432min 1 13 XXXXX 因此 13 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 kA X I I B k 16 25 736 5 3 144 13 3 13 kAIi ksh 29 4616 2584 1 84 1 1313 kAII ksh 42 2716 2509 1 09 1 1313 MVA X S S B k 43 17 736 5 100 13 13 3 系统最小运行方式下 三相短路电流及短路容量计算 1 1 k 点短路 总电抗标幺值为 488 0 131 0 357 0 2max 11 XXX 因此 1 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 kA X I I B k 20 3 488 0 56 1 1 1 1 kAIi ksh 16 8 20 3 55 2 55 2 11 kAII ksh 83 4 20 3 51 1 51 1 11 MVA X S S B k 92 204 488 0 100 1 1 2 2 k 点短路 总电抗标幺值为 426 1 938 0 131 0 357 0 32max 12 XXXX 因此 2 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 陕西理工学院毕业设计 第 16 页 共 70 页 kA X I I B k 86 3 426 1 5 5 2 2 2 kAIi ksh 84 9 86 3 55 2 55 2 22 kAII ksh 83 5 86 3 51 1 51 1 22 MVA X S S B k 13 70 426 1 100 2 2 3 13 k 点短路 总电抗标幺值为 926 5 5 4938 0 131 0 357 0 1432max 113 XXXXX 因此 13 k 点短路时三相短路电流及短路容量分别为 kA X I I B k 35 24 926 5 3 144 13 3 13 kAIi ksh 80 4435 2484 1 84 1 1313 kAII ksh 54 2616 2509 1 09 1 1313 MVA X S S B k 87 16 926 5 100 13 13 各短路点短路电流计算结果汇总于表 4 1 中 陕西理工学院毕业设计 第 17 页 共 70 页 表 4 1最大 最小运行方式下短路电流计算结果汇总 短路计算点 最大运行方式下最小运行方式下 短路电流 kA 短路容量 MVA 短路电流 kA 短路容量 MVA k I sh i sh I k S k I sh i sh I k S 1 k 5 2313 347 90335 573 208 164 83204 92 2 k 4 4511 356 7280 913 869 845 8370 13 13 k 25 1646 2927 4217 4324 3544 8026 5416 87 23 k 12 8423 6314 008 9012 6323 2413 778 75 33 k 15 5828 6716 9810 8315 3128 1716 6910 61 43 k 12 8423 6314 008 9012 6323 2413 778 75 53 k 10 3519 0411 287 1810 2218 8011 147 08 63 k 3 506 443 822 433 486 403 802 41 73 k 10 3519 0411 287 1810 2218 8011 147 08 83 k 10 3519 0411 287 1810 2218 8011 147 08 93 k 8 3715 409 125 808 2815 249 035 74 103 k 15 5828 6716 9810 8315 3128 1716 6910 61 113 k 25 1646 2927 4217 4324 3544 8026 5416 87 123 k 15 5828 6716 9810 8315 3128 1716 6910 61 陕西理工学院毕业设计 第 18 页 共 70 页 5 5电气电气电气电气设备选择设备选择设备选择设备选择 5 5 1 1一次设备选择的方法一次设备选择的方法 不同类别的电气设备承担的任务和工作条件各不相同 因此它们的具体选择方法也不相同 但 是为了保证工作的可靠性及安全性 在选择它们时的基本要求是相同的 即按正常工作条件选择 按短路条件进行校验 对于断路器 熔断器等 特别要校验其开断短路电流的能力 选择和校验设 备的一般原则如下 按正常工作条件选择设备 包括设备正常工作的额定电压 额定电流等 同时还要考虑到设备 的工作环境等因素 按短路条件校验设备 包括短路动稳定校验和热稳定校验两个方面 5 5 2 2设备选择设备选择 5 5 2 1 2 1断路器的选择断路器的选择 断路器形式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还应考虑便于安装调试和运行维护 并经技术经济比较后才能确定 根据当前我国生产制造情况 电压 6 200kV 的电网一般选用少油断 路器 电压 110 330kV 的电网 当少油短路器技术条件不能满足要求时 可选用六氟化硫或空气断 路器 大容量机组采用封闭母线时 如果需要装设断路器 宜选用发电机专用断路器 6 断路器选择的具体技术要求如下 1 电压 gN UU 系统工作电压 5 1 2 电流 max gN II 最大持续工作电流 5 2 3 开断电流 d tkdd tkd IISS 或 5 3 d t I 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 d t S 断路器 t 秒的开断容量 kd I 断路器的额定开断电流 kd S 断路器额定开断容量 4 动稳定 maxch ii 5 4 max i 断路器极限通过电流峰值 陕西理工学院毕业设计 第 19 页 共 70 页 ch i 三相短路电流冲击值 5 热稳定 22 dzt ItI t 5 5 I 稳态三相短路电流 dz t 短路电流发热等值时间 t I 断路器 t 秒而稳定电流 各电压等级断路器的选择 35kV 侧选择型号为 SW2 35 1000 的少油断路器 电压 kVkV3535 电流 AA1000132 开断电流 kAkA5 1623 5 动稳定度 kAkA4534 13 热稳定度 skAskA 2222 4 5 163 123 5 经过以上技术指标比较 选用型号为 SW2 35 1000 的少油断路器符合设计要求 10kV 侧选择型号为 SN10 10 630 的少油断路器 电压 kVkV1010 电流 AA630462 开断电流 kAkA1645 4 动稳定度 kAkA4035 11 陕西理工学院毕业设计 第 20 页 共 70 页 热稳定度 skAskA 2222 4162 145 4 经过以上技术指标比较 选用型号为 SN10 10 630 的少油断路器符合设计要求 根据以上技术指标比较 10kV 备用电源侧同样选用 SN10 10 630 的少油断路器 5 5 2 2 2 2隔离开关的选择隔离开关的选择 负荷开关型式的选择 其技术条件与断路器相同 但由于其主要是用来接通和断开正常工作电流 而不能断开短路电流 所以不校验短路开断能力 隔离开关型式的选择 应该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 1 电压 gN UU 系统工作电压 5 6 2 电流 max gN II 最大持续工作电流 5 7 3 动稳定 maxch ii 5 8 max i 断路器极限通过电流峰值 ch i 三相短路电流冲击值 4 热稳定 22 dzt ItI t 5 9 I 稳态三相短路电流 dz t 短路电流发热等值时间 t I 断路器 t 秒而稳定电流 各电压等级隔离开关的选择 35kV 等级 变压器高压侧选择隔离开关 GW4 35T 6 电压 3535kVkV 电流 AA600132 动稳定度 kAkA5034 13 热稳定度 skAskA 2222 5143 123 5 经过以上技术指标比较 选用型号为 GW4 35G 600 的屋外式隔离开关符合设计要求 10kV 侧选择型号为 GN8 10T 600 的屋内式隔离开关 陕西理工学院毕业设计 第 21 页 共 70 页 电压 kVkV1010 电流 AA630462 动稳定度 kAkA5235 11 热稳定度 skAskA 2222 5202 145 4 经过以上技术指标比较 选用型号为 GN8 10T 600 的屋内式隔离开关符合设计要求 根据以上技术指标比较 10kV 备用电源侧同样选用型号为 GN8 10T 600 的屋内式隔离开关 5 5 2 2 3 3高压熔断器选择高压熔断器选择 熔断器的形式可根据安装地点 使用要求选用 高压熔断器熔体在满足可靠性和下一段保护选 择性的前提下 当在本段保护范围内发生短路时 应能在最短时间内切断故障 以防止熔断时间过 长而加剧被保护电器的损坏 1 电压 gN UU 系统工作电压 5 10 限流式高压熔断器不宜使用在工作低于其额定电网中 以免因过电压使电网中的电器损坏 故 应该 gN UU 2 电流 max21gfNf N III 5 11 2fN I 熔体的额定电流 1f N I 熔断器的额定电流 3 断流容量 chkd III 或 5 12 ch I 三相短路冲击电流的有效值 kd I 熔断器的开断电流 各电压等级高压熔断器的选择 35kV 等级 变压器高压侧选择高压熔断器 RW10 35 0 5 4 电压 kVkV3535 陕西理工学院毕业设计 第 22 页 共 70 页 电流 由于高压熔断器是接在电压互感器上 最大工作电流非常小 因此满足要求 断流容量 kAIk23 5 kAIkd9 9 353 600 kdk II 经过以上技术指标比较 选用型号为 RW10 35 屋外式熔断器符合设计要求 10kV 等级 变压器低压侧选择 RN1 10 屋内式熔断器 电压 kVkV1010 电流 由于高压熔断器是接在电压互感器上 最大工作电流非常小 因此满足要求 断流容量 kAIk45 4 kAIkd55 11 103 200 kdk II 经过以上技术指标比较 选用型号为 RN1 10 屋内式熔断器符合设计要求 5 5 2 2 4 4电压互感器的选择电压互感器的选择 电压互感器的选择内容包括 根据安装地点何用途 确定电压互感器的结构类型 接线方式和 准确级 确定额定电压比 计算互感器的二次负荷 使其不超过相应的准确度的额定容量 此外 还应注意 互感器的一次电压 1 U 应满足 NN UUU9 01 1 1 35kV 侧选择型号为 JDJJ 35 的电压互感器 电压 互感器的额定电压为 35kV 满足要求 准确等级 准确等级为 0 5 级 选用型号为 JDJJ 35 的电压互感器符合设计要求 10kV 侧选择型号为 JDJ 10 的电压互感器 电压 互感器的额定电压为 10kV 满足要求 准确等级 准确等级为 0 5 级 陕西理工学院毕业设计 第 23 页 共 70 页 选用型号为 JDJ 10 的电压互感器符合设计要求 5 5 2 2 5 5电流互感器的选择电流互感器的选择 1 型式 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择 对于 6 20kV 屋内配电装置 可采用次绝缘技工或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于 35kV 及以上配电装置 一般采用油浸瓷 箱式绝缘接共的独立式电流互感器 一般尽量采用套管式电流互感器 6 2 一次回路电压 gN UU 5 14 g U为电流互感器安装处一次回路工作电压 N U为电流互感器额定电压 3 一次回路电流 maxgN II 5 15 maxg I为电流互感器安装处的一次回路最大工作电流 N I为电流互感器原边额定电流 4 准确等级 电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同 5 动稳定 内部动稳定 1 2 chNdw iIK 5 16 式中 dw K电流互感器动稳定倍数 它等于电流互感器极限通过电流峰值 dw i与一次绕组额定电流 1N I峰值之比 6 热稳定 22 1 dzNt ItIK 5 17 t K为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数 各电压等级电流互感器的选择 35kV 等级 变压器高压侧选择 LZZB8 35 D 电流互感器 电压 3535kVkV 电流 AA200132 动稳定度 kAkAIK Nes 34 13 3 2820010022 1 热稳定度 skAtIskAtIK imakNt 222222 1 363 123 5 1691 2 065 经过以上技术指标比较 选用型号为 LCW 35 电流互感器符合设计要求 10kV 等级 变压器低压侧与出线选择 LAJ 10 的电流互感器 电压 kVkV1010 电流 AA500462 动稳定度 陕西理工学院毕业设计 第 24 页 共 70 页 kAkAIK Nes 35 11 8 7750011022 1 热稳定度 skAtIskAtIK imakNt 222222 1 8 232 145 4 9001 5 060 经过以上技术指标比较 选用型号为 LAJ 10 的电流互感器符合设计要求 5 35 3 电气设备选择结果电气设备选择结果 主变压器 35kV 侧设备如表 5 1 所示 表 5 135kV 侧电气设备 设备名称及型号 计算数据 高压断路器 SW2 35 1000 隔离开关 GW4 35G 600 电压互感器 JDJJ 35 电流互感器 LCW 35 避雷器 FZ 35 kVU35 35kV35kV35kV35kV35kV AI132 30 1000A600A kAIk23 5 16 5kA MVASk336 1500MVA kAish34 13 45kA50kA28 3kA skAtI imak