西塔60KV降压变电所电气部分设计说明书.doc

摘摘 要要 本毕业设计论文是某 60KV 降压变电所电气部分初步设计 全论文除了摘 要 毕业设计书之外 还详细的说明了各种设备选择的最基本的要求和原则依 据 变压器的选择包括 主变压器的台数 容量 型号等主要技术数据的确定 电气主接线主要介绍了电气主接线的重要性 设计依据 基本要求 各种接线 形式的优缺点以及主接线的比较选择 并制定了适合要求的主接线 短路电流 计算是最重要的环节 本论文详细的介绍了短路电流计算的目的 假定条件 一般规定 元件参数的计算 网络变换 以及各短路点的计算等知识 高压电 气设备的选择包括母线 高压断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器的 选择原则和要求 并对这些设备进行校验和产品相关介绍 而根据本论文所介 绍的高压配电装置的设计原则 要求和 60KV 10KV 的配电装置 决定此次设计 60 KV 侧采用普通中型布置 10KV 侧采用屋内配电布置 继电保护和自动装置 的规划 包括总则 自动装置 一般规定主变压器 母线等设备的保护 而 变电所的防雷保护则主要针对避雷针和避雷器的设计 此外 在论文适当的位 置还附加了图纸 主接线 平面图 断面图 防雷保护等 及表格以方便阅读 理解和应用 关键字 短路计算 校验 设备选择 西塔 60KV 降压 I Abstract This graduate design thesis is a certain declining to press to change to give or get an electric shock an electricity parts of first steps design Whole thesis besides summary graduate to design the book outside returned the expatiation every kind of most basic request that equipments choose with the principle according to The choice of the transformer includes The main technique in number capacity model number etc in set data of the main transformer really settles The electricity lord connected the line to introduce primarily the electricity lord connects the linear importance design according to the basic request every kind of merit and shortcoming and lords that connect the line form connects the linear choosing more combining the lord that established the in keeping with request connect the line Short circuit current calculation is calculation network transformation that the most important link that calculation etc knowledge this thesis introduced the calculating purpose assumption in short circuit current term general provision a parameter detailedly and each short circuit order The choice of the high pressure electric equipment includes the choice principle of the busbar high pressure circuit breaker isolation switch current transformer voltage transformer with request and proceed to these equipmentseses the school check with the related introduction in product But go together with the design principle request that electricity equip according to this thesis a high pressure for introducing to go together with the electricity device with the 220 KV 60 KV decide to be this time to design a side adoption the cent the mutually medium sized arranging a side adoption is common medium sized arranging Relaying protection with the programming of the automatic device include the total a protection for automatic device generally ruling main transformer busbar etc equipments but change to give or get an electric shock a design for defending thunder protection then primarily aiming at lightning rod with surge arrester lightning arrester In addition return in the appropriate position in thesis additional drawing paper the lord connects the line plan topographical plan cross section drawing and defend the thunder protection etc and tables read comprehend with the convenience with applied Key word The short circuit calculation school checks the equipments choice II 目录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 第一篇 说明书 1 第一章 引言 1 第二章 主变压器的选择 2 2 1 主变压器选择的要求 2 2 2 主变压器的选择 2 2 2 1 总容量的确定 2 第三章 主接线形式的选择及说明 4 3 1 接线的设计原则 4 3 2 主接线的设计要求 4 3 3 主接线的选择 5 3 4 主接线的确定 7 第四章 高压配电装置 8 4 1 高压配电装置和设计原则及要求 8 4 2 设备的配置 10 4 2 1 隔离开关的配置 10 4 2 2 电压互感器的配置 10 4 2 3 电流互感器的配置 10 4 2 4 接地刀闸的配置 10 4 2 5 避雷器的配置 11 4 3 配电装置的选择 11 第五章 短路计算说明 12 5 1 短路电流计算的目的 12 5 2 电力系统短路电流计算条件 12 5 2 1 基本假定 12 5 2 2 一般规定 13 5 2 3 电路元件参数的计算 13 5 2 4 等值电源的计算 14 5 2 5 三相短路电流周期分量计算 14 5 2 6 冲击电流的计算 14 5 2 7 不同电流代表的意义 15 5 3 设计中应注意的问题 15 5 4 计算结果 16 第六章 继电保护及自动装置设计 17 西塔 60KV 降压 III 6 1 继电保护配置的作用和要求 17 6 2 母线保护 18 6 3 变压器的保护 18 6 3 1 保护种类 18 6 3 2 保护的确定 18 6 4 线路的保护 19 6 4 1 配置原则 19 6 4 2 自动装置应符合可靠性 选择性 灵敏性和速断性要求 19 6 4 3 规程规定 19 6 4 4 自动重合闸装置应符合的基本要求 19 6 4 5 备用电源和备用设备自动投入 20 第七章 防雷保护的规划设计 21 7 1 直击雷或感应雷保护 21 7 2 雷电波入侵保护 21 第八章 电容补偿部分 22 8 1 用电设备功率因数降低后 在有共功率需要量变的情况下 无功功率需要 量便增加 这样会带来许多不良后果 22 8 2 提高功率因数的方法 22 8 3 电网进行无功补偿后对电力系统有什么好处 23 第二篇 计算书 24 第一章 负荷计算和变压器选择计算 24 1 1 变电所用户负荷表 24 1 2 主变压器的选择 24 第二章 短路计算 26 2 1 原始数据 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 2 短路电流的计算 错误 未定义书签 错误 未定义书签 2 2 1 所用计算公式 27 2 2 2 各部分电抗值 错误 未定义书签 错误 未定义书签 第三章 电气设备的选择 33 3 1 高压断路器的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 1 160KV 侧断路器的选择 33 3 1 2 10KV 侧断路器的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 2 隔离开关的选择及校验 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 2 1 60KV 侧隔离开关选择与校验 35 3 2 2 10KV 侧隔离开关选择与校验 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 3 电流互感器的选择及校验 36 3 3 1 60KV 侧电流互感器的选择及校验 36 3 3 2 10KV 侧电流互感器的选择及校验 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 4 电压互感器选择及校验 37 IV 3 4 1 60KV 侧电压互感器的选择 37 3 4 2 10KV 侧电压互感器的选择 错误 未定义书签 错误 未定义书签 3 5 母线选择 37 3 5 1 60KV 侧母线选择 37 3 5 2 10KV 侧母线选择 38 3 6 避雷器的选择 40 3 7 补偿容量的选择 40 3 8 开关柜的选择 41 3 8 1 10KV 侧断路器开关柜的选择 42 3 8 2 避雷器和电压互感器柜的选择 42 3 8 3 上述开关柜的接线图 44 第四章 避雷针的保护范围计算 45 4 1 避雷针的定位及针距 45 4 2 单根避雷针的保护半径计算 46 4 3 多根等高避雷针的保护范围计算 46 总 结 47 致 谢 48 参 考 文 献 49 附录 50 0 第一篇 说明书 第一章 引言 随着电网的规模的迅速扩大 电压等级和自动化水平的不断提高 供电部 门为适应市场机制 加强科技进步和提高经济效益就成为电力经营管理关注的 重点问题 发展形式要求城乡变电站尽快实现无人值班 因此 在发达国家或 地区的电网中 无人值班变电站已从 35 110kv 扩大到了 220kv 甚至向更高 电压等级的变电站方向发展 由此可见无人值班变电站是大势所趋 在我国 无人值班运行管理不是个新话题 早在 50 年代末 60 年代初 许 多供电局就曾进行过变电站无人值班的试点 当时采用的是原苏联的技术 并 且风行一时 但后来由于技术的不完善 还有管理和认识上的种种原因 多少 地区没有坚持下去 80 年代以后 随着自动化技术的发展和完善 特别是人们 对变电站无人值班认识的提高 郑州 深圳 大连 广州等地区出现了大量的 无人值班变电站 就据有关资料介绍 到 1996 年底 全国已有 600 余座无人值 班变电站 而到 1997 年底已达到 1000 余座 近年来 随着电网的发展 原电力工业部和国家电力公司先后颁布了有关 变电站无人值班工作的意见和要求 目前有关无人值班变电站设计规程正在编 写之中 不久即将正式颁发 这些文件的颁布与实施必然大大推动变电站无人 值班工作更快发展 待设计变电所是 60 10KV 综合变电所 主要是给工业区的工厂用电 分别 有近期负荷和远期负荷两种负荷方案 其 10KV 侧供电负荷出线共有 14 回 每 回线都含有重要负荷 为了保证供电的可靠性和一次性满足远期负荷的要求 本设计将按照远期负荷规划进行设计建设 从而保证该变电所能够长期可靠供 电 本设计是我们在校期间进行的一次比较系统 具体 完整的颇为重要的设 计 它是我们将在校期间所学的专业知识进行理论与实践的很好结合 在我们 的大学生活中占有极其重要的作用 是学生在校期间最后一个重要的综合性实 践教学环节 是学生全面运用所学基础理论 专业知识和基本技能 对实际问 题进行设计 或研究 的综合性训练 也是我们将来走向工作岗为奠定良好基 西塔 60KV 降压 1 石的实践 第二章 主变压器的选择 2 1 主变压器选择的要求 和电力系统连接的主变压器一般不超过两台 当只有一个电源或变电所的 一级负荷另有备用电源保证供电时 可装设一台主变压器 变压器装设两台及以上主变压器时 每台容量的选择应按照其中任一台停 用时 其余变压器容量至少能保证所供电的全部一级负荷或为变电所全部负荷 的 60 75 通常一次变电所为 75 二次变电所为 60 变电所的主变压器一般采用三相变压器 因制造或运输条件限制及初期只 装一台主变压器的 220KV 枢纽变电所中 一般采用单相变压器组 当装设一台 单相变压器时 应没有备用相 当主变压器超过一台 且各台容量满足上述要 求时 单相变压器组可不装设备用相 变电所中的变压器在系统调压有要求时 一般采用带负荷调压变压器 如 受设备制造限制时 可采用独立的调压变压器或预留位置 2 2 主变压器的选择 2 2 1 总容量的确定 主变容量的确定应根据 5 10 年发展规划进行选择 通过对原始资料的分析 根据负荷及经济发展的要求 同时考虑负荷的同时系数和线损率等因素 可由 公式 S k0 1 5 P cos 求得 分析原始资料 P 27300KW 线损率为 5 负荷的同时系数为 k0 0 9 将以上数据代入公式可得变压器的容量为 33603 9KVA 由 规程 得 Se 60 S 18146 11KVA 2 若选两台容量为 20000KVA 的变压器 当一台停运时 仍能保证 60 的重要 负荷供电 查 电力设备手册 选用两台双卷有载调压变压器 其型号为 SF7 20000 60 电压为 60 2 2 5 10KV 采用 YN d11连接组 正常运行时 两台变压器全部投入 当其中一台停运检修时 考虑变压器 的过负荷能力 另一台仍能达到全部负荷的 97 75 所选 SF7 20000 63 变压 器的主要参数如表 1 1 所示 表 2 1 高压60 2 2 5 空载电流 0 9额定电压 KV 低压6 3 6 6 负载损耗 KW 99 0 空载损耗 KW 27 5连接组别YN dn 阻抗电压 9 生产厂沈阳变压器厂 冷却方式 西塔 60KV 降压 3 第三章 主接线形式的选择及说明 3 1 接线的设计原则 1 考虑变电所在电力系统中的地位和作用 2 考虑近期和远期的发展规模 3 考虑负荷的重要性分级和出线回数的多少对主接线的影响 4 考虑主变台数对主接线的影响 5 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 3 2 主接线的设计要求 可靠性 1 应重视国内外长期运行的实践经验及其可靠性的定性分析 2 主接线可靠性含一次部分和相应组成的二次部分运行中可靠性的综合 3 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度 采用可靠性高的 电气设备可以简化接线 4 要考虑所设计的变电所在电力系统中的地位和作用 灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求 1 高度要求 可以灵活的投入和切除变压器 线路 调配电源和负荷 能 够满足系统在事故运行方式下 检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求 2 检修要求 可以方便地停运断路器 母线及其继电保护设备进行安全检 修且不致于影响对用户的供电 经济性 1 投资省 a 主接线力求简单 节省断路器隔离开关 互感器 避雷器等一次设备 b 要能使断电保护和二次回路不过于复杂 以节省二次 设备和控制电缆 8 4 c 要能限制短路电流 以便于选择价廉的电气设备或轻型电器 d 如能满足系统安全运行及继电保护要求 110KV 及以下终端或分支变电 所可采用简易电器 2 占地面积小 主接线设计要为配电装置创造条件 尽量使占地面积减少 3 电能损失小 经济合理的选择主变压器的种类 容量和数量 要避免因两次变压而增加 电能损失 3 3 主接线的选择 由 规程 知 6 10KV 配电装置中的出现回路数为 6 回以上时 一般采 用单母线分段的接线形式 6 10KV 配电装置中的出现回路数不超过 5 回时 一般采用单母接线 35 60kv 配电装置 因为重要用户多系双回路供电 有可 能停电检修短路器 因此可不设旁路母线 但在下列情况下 可装设旁路母线 或旁路隔离开关 出线超过 8 回 断路器停电检修机会多时 超过 11 回时可 装设专用旁路断路器 根据上述以及本变电所所处系统和负荷性质的要求 初 步确定主接线方案 第一种方案是一次侧 60KV 侧 采用单母分段的接线形式 二次侧 10KV 侧 采用单母分段的接线形式 第二种方案是一次侧 60KV 侧 采用单母带旁路的接线形式 二次侧 10KV 侧 采用单母分段的接线形式 第一种方案主接线图的特点 一次侧 60KV 侧 采用单母分段接线形式 优点 单母分段按可进行分段检修 对于重要负荷可以从不同段引出两个 回路 使重要负荷有两个电源供电 在这种情况下 当一段母线发生故障时 由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障切除 因而保证了正常 段母线不间断供电和不致使重要负荷停电 缺点 是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段母线上所有回路 都要在检修期间长时间停电 西塔 60KV 降压 5 图 3 1 第二种方案接线图 图 3 2 一次侧 60KV 侧 采用单母带旁路接线形式 二次侧 10KV 侧 采用单母分段接线形式 单母带旁路接线形式的特点 变压器投切方便 进线短路器检修时 可由旁路短路器可靠供电 它广泛 的用于出线数较多的 110kv 及以上的高压配电装置中 因为电压等级高 输送 功率较大 送电距离较远 停电范围大 同时高压短路器每台检修时间长 而 35kv 及以下的配电装置一般不设旁路母线 因为负荷较小 供电距离短 容量 取得备用电源 有可能停电检修断路器 并且断路器的检修 安装或更换均较 6 方便 一般 35kv 以下配电装置多为屋内型 为节省建筑面积 降低造价都不设 旁路母线 只有在向特殊重要负荷的 类用户供电 不允许停电检修断路 器时 才设置旁路母线 3 4 主接线的确定 两种方案进行比较 以上两种方案 主接线的二次侧相同 所以只比较一次就行了 从经济性上看 由于两种方案变压器的容量和型号的选择均相同 所以只 比较综合造价就可以了 单母带旁路较单母分段占地面积大 设备多 故不经 济 从可靠性上看 进线端发生故障时 单母分段可切除部分故障设备 而旁 路则不能 所以单母分段的可靠性高 从改变运行方式的灵活性来看 操作时 单母带旁路比较麻烦还容易出现 错误 所以选单母分段 综上所述 单母分段被选为该变电站的主接线 西塔 60KV 降压 7 第四章 高压配电装置 4 1 高压配电装置和设计原则及要求 配电装置是指发电厂或变电所的电气主接线中的所有开关电器 载流导体 和辅助设备按照一定要求建造而成的 用来接受和分配电能的电工建筑物 配 电装置的形式与电气主接线 周围环境等因素有关 分为屋内配电装置和屋外 配电装置两种 配电装置是变电所的一个重要组成部分 电能的汇集和分配是通过各级电 压的配电装置实现的 因此 在设计配电装置时应满足以下的要求 1 保证工作的可靠性和防火性的要求 2 保证工作人员的人身安全 3 保证操作 维护 检修的方便 在保证安全可靠的条件下 应尽量降低配电装置的造价 减少有色金属和 钢材的消耗 并应减少占地面积 除此之外配电装置还应有扩建的可能性 配 电装置的整个结构尺寸是综合考虑到设备外形尺寸 检修维护和搬运的安全距 离 电气绝缘距离等因素而决定的 各种间隔距离中最基本的是空气中的最小 安全净距 在这一距离下 无论正常或过电压的情况下 都不致发生空气绝缘 的电击穿 屋内 外配电装置中各项安全净距尺寸 在 高压配电装置设计技术规程 中被分为 A B C D E 五项 作为设计配电装置时的根据 其中 A 值是基础 其余各值是在 A 值的基础上 加上运行维护 搬运和检修工具活动范围及施工 误差等尺寸而得 各项净距数值可查阅有关规程 在配电装置的具体设计中 应遵循 电力工业管理法规 高压配电装置 设计技术规程 建筑设计防火规范 等有关规定 高压配电装置设计的一般 原则 1 节约用电 8 2 运行安全和操作巡视方便 3 便于检修和安装 4 节约材料 降低造价 屋外配电装置与屋内配电装置的比较 所具有的特点 1 屋外配电装置的土建工程量少 施工时间短 节省建筑材料 降低了 基建投资 2 相邻回路电器之间的距离较大 大大减少了事故蔓延的危险性 3 巡视检查清楚 便于扩建和设备更新 4 维护操作不方便 因为隔离开关的操作以及对各种开关电器的巡视检 查 在任何天气条件都必须在露天进行 5 占地面积大 屋外配电装置根据电器和母线布置的高度可分为中型 高型和半高型等型 式 中型配电装置是所有开关电器都安装在较低的基础和支架上 母线一般采 用铰线和悬垂绝缘子串组成 悬挂在门型构架上 母线水平面高于开关电器的 水平面 高型配电装置是指开关电器分别安装在几个水平面内 断路器安装在地面 基础支架上 母线隔离开关在断路器之上 主母线又在母线隔离开关之上或两 组母线上下重叠 母线一般采用绞线和悬垂绝缘子串悬挂在构架上 其特点是 布置紧凑 集中 占地面积小 操作维护条件较差两组母线隔离开关分层操作 路径较长 易引起误操作 半高型配电装置指其布置处于中型和高型配电装置之间 既仅将母线与断 路器 电流互感器等重叠布置 此外 还要设置搬运通道 为了便于变压器等笨重的设备 当变压器的油 量超过 1000 公斤时 为了防止事故时 油的燃烧和蔓延 应在其下面设置能容 纳 20 油量的储油池 储油池的尺寸一般比变压器外壳尺寸大 1 米 池内铺设 厚度不小于 250mm 的卵石层 由 规程 35KV 及以下应建设屋内配电装置 屋外配电装置不需建造房屋 投资较少 设计高压配电装置时 还应遵循以下设计原则 1 节约用地 2 运行安全和操作巡视方便 3 考虑检修和安装条件 4 保证导体和电器在污秽 地震和高海拔地区的安全运行 西塔 60KV 降压 9 5 节约三材 降低造价 6 注意设备选型 4 2 设备的配置 4 2 1 隔离开关的配置 1 接在变压器引出线上或中性点上的避雷器可不装设隔离开关 2 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关 3 短路器两侧均应配置隔离开关 以便检修断路器是隔离电流 4 中性点直接接地的普通形变压器均宜配置隔离开关 4 2 2 电压互感器的配置 1 电压互感器的数量和配置与主接线有关 应满足测量 保护 同期和 自动装置的要求 2 60 220KV 电压等级的每组主接线的三相应装电压互感器 3 当需监视和检测线路有无电压时 出线侧的一组上应装设电压互感器 4 2 3 电流互感器的配置 1 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 其数量应满足测量仪表 保护和自动化的要求 2 在未装设断路器的发电机和变压器中性点 应装设电流互感器 3 对直接接地系统 一般按三相配置 对非直接接地系统依具体要求配 置两相或三相 10 4 2 4 接地刀闸的配置 1 为保证电器和母线的检修安全 35KV 以上每段母线根据长度宜装设 1 2 组接地刀闸 两组接地刀闸间距适中 母线的接地刀闸宜装设在母线电压 互感器的隔离开关上和母联开关上 也可装设于其它母线回路 2 63KV 及以上的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配接 地刀闸 双母线接线两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸 3 旁路母线一般装设一组接地刀闸 装设在旁路隔离开关的旁路母线侧 4 63KV 及以上主变母线隔离开关的主变侧宜装设一组接地刀闸 4 2 5 避雷器的配置 a 对于 35 60kv 的配电装置 为防止雷击时引起反击闪落的可能 一般采 用独立避雷器进行保护 如需要将避雷针装在架构上时 配电装置接地网的接 地电阻 60kv 配电装置为 5 b 220KV 及以下变压器到避雷器的电器距离越过允许值时 应在变压器附 近增设一组避雷器 下列情况下的变压器中性点应装设避雷器 1 中性点直接接地系统中 变压器中性点分级绝缘且有隔离开关时 2 不接地和经消弧线圈接地系统中 多雷区的单进线变压器中性点 3 110 220KV 线路侧一般不装设避雷器 c 安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网连接 在避雷针的支柱附近 应设置辅助的集中接地装置 其接地电阻不应大于 10 由避雷针与配电装置 接地网上的连接处起至变压器与接地网上的接线处止 沿接地线的距离不应小 于 15m 4 3 配电装置的选择 本设计为 60 10KV 变电所 60kv 侧采用屋外配电装置 本所采用的是普通 中型布置 该布置的特点是 布置比较清晰 不易误操作 运行可靠 和维修 都比较方便 框架高度低 抗震性能好 所用钢材少 造价低 经多年的实践 已经积累了丰富的经验 但占地面积比较大 西塔 60KV 降压 11 第五章 短路计算说明 5 1 短路电流计算的目的 1 电气主接线比较 2 选择导体和电器 3 确定中性点接地方式 4 计算软导体的短路摇摆 5 确定分裂导线间隔棒的距离 6 验算接地装置的接触电压 跨步电压 7 选择继电保护装置和进出整定计算 5 2 电力系统短路电流计算条件 5 2 1 基本假定 短路电流实用计算中 可采用下列假设和原则 1 正常工作时 三相系统对称运行 2 所用电源的电动势相位角相同 3 系统中的同步和异步电动机均为理想电机 4 电力系统中各元件的磁路不饱和 即带铁芯的电气设备电抗值不随电 压大小发生变化 12 5 电力系统中所有电源都在额定负荷下运行 其中 5 负荷接在高压母线 上 5 负荷接在系统侧 6 同步电机都具有自动调整励磁装置 7 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 8 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流 9 除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外 元件的电 阻都略去不计 10 元件的计算参数均取其额定值 不考虑参数的误差和调整范围 11 输电线路的电容略去不计 12 用概率统计法制定短路电流运算曲线 5 2 2 一般规定 1 验算导体和电器动 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 并考虑电力系统远景发展规划 确定短路电 流时 应按可能发生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 2 选择导体和电器用的短路电流 在电气连接的网络中 应考虑具有 反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响 3 选择导体和电器时 对不带电抗器回路的短路点 应选择在正常接 线方式时短路电流最大的地点 对带电抗器的 6 10KV 出线与 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 4 导体和电器动 热稳定以及电器的开断电流一般按两相短路计算 若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中的单项或两相接地短路较 三相短路严重时 应按最严重的情况计算 5 2 3 电路元件参数的计算 高压短路电流的计算一般只计及各元件的电抗 采用标幺值 标 西塔 60KV 降压 13 幺值为各电路元件有名值与基准值之比 标么值法 取基准容量 SB 100MVA 基准电压 UB Uav计算用公式 线路电抗 XL XL SB 2 B U 变压器电抗 X UK 100 SB Se 短路电流周期分量有效值 IK 1 X 短路电流冲击值 icj 2 55IK 标么值转为有名值 IK I K SB 3 UB U U Uj S S Sj I I Ij X X Xj XSj Uj 5 2 4 等值电源的计算 1 按个别变化变换计算 当网络中有几个电源时 可将条件相类似的发电机 按下述条件连接成一 组 分别求出至短路点的转移电抗 a 同形式且至短路点的电气距离大致相等的发电机 b 至短路点的电气距离较远的同一类型和不同类型的发电机 c 直接连接短路上的发电机 2 按同一变化计算 当仅计算任一时间 t 的短路电流周期分量 各电源的发电机形式 参数相 同且距短路点的电气距离大致相等时 可将各电源合并为一个总的计算电抗 5 2 5 三相短路电流周期分量计算 1 无限大电源供给的短路电流 当供电电源为无穷大或者计算电抗 Xjs 3 45 时 不考虑短路电流周期分量 的衰减 14 2 有限电源供给的短路电流 先将电源对短路点的等值电抗 X 归算到以电源容量为基准的计算电抗 Xjs 然后按 Xjs 值查相应的发电机运算曲线 或查发电机的运算曲线数字表 即可得到短路电流周期分量的标幺值 5 2 6 冲击电流的计算 三相短路发生后的半个周期 t 0 01s 短路电流的瞬时值达最大 称为冲 击电流 ich 其值近似计算为 ich 2 55id 5 2 7 不同电流代表的意义 计算各种短路电流值的目的 计算短路电流的目的是为了正确选择和检验电气设备 整定继电保护装置 等 通常需要计算下列各种短路电流值 I 次暂态短路电流 即三相短路电流周期分量第一周期的有效值 用来 作继电保护的整定计算和校验断路器的额定断流量 ICH 三相短路电流第一周期全电流有效值 用来校验电器和母线的动稳定 以及断路器的额定断流量 ich 三相短路冲击电流 即三相短路电流第一周期全电电流幅值 用来校 验电气设备和母线的动稳定 i 三相短路电流稳态有效值 用来校验电器和载流部分的热稳定 5 3 设计中应注意的问题 1 为什么计算三相短路电流值 而不计算单相 两相短路时电流值 因为一般供电系统中已采取措施 使单相短路电流值不超过三相短路电流 而当短路点离电源较远时 也就是当 X 0 6 时 两相短路电流值通常小于三 相短路电流值 因而在短路电流计算中应以三相短路电流计算作为基础 2 应用运算曲线计算短路电流时 不同类型的电源应如何合并 在本次设计的变电所中 分别有三个电源点向变电所提供电源 一个为水 西塔 60KV 降压 15 电厂 一个为火电厂 一个为系统 这三个电源点属于不同类型的发电机特性 正常应分别求出对短路点的转移电抗 在通过查运算曲线求出各个在短路点的 短路电流 但由于这三个电源到短路点的电气距离很大 故允许将不同类型的 发电机合并起来 5 4 计算结果 计算结果可见下表短路电流计算数据一览表 表 5 1 名称单位K1 3 K2 3 基准容量 SjMVA100100 基准电压 UjKV6310 等值电抗 X0 40 85 短路电流标幺值 0 I2 851 20 短路电流有名值 IKA2 481 16 冲击电流有效值 IchKA4 231 14 冲击电流 ichKA10 792 91 短路容量 SMVA268 7320 09 16 第六章 继电保护及自动装置设计 6 1 继电保护配置的作用和要求 电力系统在运行中 可能发生各种故障和不正常运行状态 最常见同时也 是最危险的故障是发生各种型式的短路 在发生短路时可能产生以下的后果 1 通过故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧 使故障元件损坏 2 短路电流通过非故障元件 由于发热和电动力的作用 引起它们的损 坏或缩短它们的使用寿命 3 电力系统中部分地区的电压大大降低 破坏用户工作的稳定性或影响 工厂产品质量 4 破坏电力系统并列运行的稳定性 引起系统震荡 甚至使整个系统瓦 解 电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏 但没有发生故障 这种情况属 于不正常运行状态 系统中出现功率缺额而引起的频率降低 发电机突然甩负 荷而产生的过电压 以及电力系统发生振荡等 都属于不正常运行状态 故障和不正常运行状态 都可能在电力系统中引起事故 造成电能质量的 破坏 甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏 在电力系统中 除应采取各项积 极措施消除或减少发生事故的可能性外 故障一旦发生 必须迅速而有选择性 的切除故障元件 这是保证电力系统安全运行的最有效方法之一 这种保护装 置就是继电保护装置 其能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状 态 并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置 它的基本任务是 1 自动 迅速 有选择性的将故障元件从电力系统中切除 使故障元件 西塔 60KV 降压 17 免于继续遭到破坏 保证其它无故障部分迅速恢复正常运行 2 反应电气元件的不正常运行状态 并根据运行维护的条件 而动作于 发出信号 减负荷或跳闸 此时一般不要求保护迅速动作 而是根据对电力系 统及其元件的危害程度规定一定的延时 以免不必要的动作和由于干扰而引起 的误操作 电力系统对继电保护的要求是 选择性 速动性 灵敏性和可靠性 6 2 母线保护 专用保护应根据母线的重要程度应满足以下要求 对于双母线并列 母线保护应保证先跳开母联断路器 以防止失去选择性 对于平行线接于不同的母线 当母线保护动作时 应闭锁横差保护 以防止误 动作 母线保护不限制母线运行方式 在母线破坏固定联结时 母线保护装置 能有选择性的动作 在一组母线或一般母线无电合闸时 应能快速而有选择性 的切除故障母线 在外部短路不平衡电流的作用下或交流回路断线时 母线保 护不应动作 保护的确定 采用固定连接方式的电流差动保护 6 3 变压器的保护 6 3 1 保护种类 1 反映变压器内部故障的油面降低的瓦斯保护 2 相间短路保护 反映变压器绕组和引出线的相间短路纵差动保护或速 断保护 对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组间短路中能 起保护作用 如果变压器的纵差动保护 对单相接地短路的灵敏性不符合要求 可增设零序差动保护 3 后备保护 过电流是由于外部相间 引起的 可采用后备保护 过电 流保护宜采用降压变电所 保护装置的整定值应考虑事故时 可能出现的过负 荷 保护动作后 应带时限动作于跳闸 18 4 中性点直接接地电网中 降压变电所的变压器的两侧应装设零序电流 保护 作为变压器主保护的后备保护 并作为相邻元件的后备保护 5 过负荷保护 6 3 2 保护的确定 1 主保护 瓦斯保护 纵差保护 2 后备保护 一次过流保护 零序过流保护 过负荷保护 6 4 线路的保护 6 4 1 配置原则 6 4 1 1 相间短路保护 1 对简单电网 一般采用 段或 段式电流电压速段保护和过电压保 护 2 在复杂电网中 当电流电压保护不能满足选择性 灵敏性 及快速性 要求时 可采用高一级的保护 如距离保护 3 对并列运行的平行双回路 可装设差动保 6 4 1 2 单相接地保护 1 规程 规定 110 220KV 直接接地电力线路 应装设反映接地短路 的保护装置 双侧电源线路宜装设阶段式距离保护 2 保证电气设备的安全可靠运行 运行人员及时 准确的判断运行中的 异常情况下并及时进行处理 6 4 2 自动装置应符合可靠性 选择性 灵敏性和速断性要求 6 4 3 规程规定 3KV 及以上的架空线在具有断路器的条件下 应设自动重合闸 西塔 60KV 降压 19 6 4 4 自动重合闸装置应符合的基本要求 1 自动重合闸一般由控制开关位置与断路器位置不对应的原理启动 或 用保护装置启动 2 用控制开关或通过遥控器将断路器断开时 自动重合闸均不应动作 3 自动重合闸装置的动作次数应符合预先的规定 4 自动重合闸装置动作后应自动复归 5 自动重合闸装置应能实现重合闸后加速继电保护动作 当断路器不处于 正常状态 不允许实现自动重合闸 应将自动重合闸闭锁 6 4 5 备用电源和备用设备自动投入 备用电源和备用设备自动投入装置是当工作电源因故障被断开以后 能迅 速自动地将备用电源或备用设备投入工作 使用户不至于停电的一种装置 备自投装置应满足以下要求 1 有当工作电源断开以后 备用电源才能投入 2 工作母线上无论何种原因失去电压时 备自投均应投入 3 备用电源自动投入装置只允许将备用电源投入一次 4 当备用电源自投于故障母线时 应使其保护装置加速动作 以防扩大事 故 本变电所的设计 为了确保不间断供电 变电所的电源均应装设备自投装 置 20 第七章 防雷保护的规划设计 注 规程 规定 为防止雷直击电力系统 一般采用避雷针和避雷线 7 1 直击雷或感应雷保护 1 电压为 110KV 及以上的户外配电装置 可将避雷针装载配电装置的构 架上 对于 35 60KV 的配电装置中 以防止雷击时引起的反击 一般采用独立 避雷针保护 2 35 60KV 的屋外配电装置 如将保护线路的避雷线接在出线门型架 需满足变压器 6 60KV 出口装设阀型避雷器 3 在选择独立避雷针装设地点时 应尽量选择照明塔上装避雷针 4 防止从线路侵入的雷电波过电压时 对电气设备危害 一般采用避雷 器间隙 电容器和相应的进线段进行保护 7 2 雷电波入侵保护 利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线段保护 进线段保护 作用是雷电不直接击在导线上 且利用进线段本身阻抗来限 制雷电流幅值 利用导线的电晕衰耗来降低雷电波的陡变 变压器中性点保护设备的选择 1 原则 在单相接地情况下 保护变压器中性点的设备不应动作 即要 求保护设备的操作放电电压下限应高于单相接地时变压器中性点上的操作过电 西塔 60KV 降压 21 压 2 保护变压器中性点的设备的工频放电电压上限和冲击放电电压上限应 低于变压器中性点的耐压和冲击电压 3 采用避雷器保护时 避雷器的灭弧电压高于单相接地时变压器中性点 过电压 第八章 电容补偿部分 概述 在工业企业电力用户中 绝大部分用电设备都是具有电感性需要从 电力系统中吸收无工功率 除部分较纯的电抗元件外 其他如三相交流异步电 动机 三相变压器 电抗器等 架空线路设备其功率因数都小于 1 特别是在 轻载情况下 功率因素将变低 8 1 用电设备功率因数降低后 在有共功率需要量变的情况下 无 功功率需要量便增加 这样会带来许多不良后果 1 增大电力网中输电线路上有功功率损耗 前者分析无功的量增加 那么这 必将增大线路中传输电流 使得线路上的有功功率和电能损耗增大 2 使电力系统内的电气设备容量不能充分利用 因为发电机或变压器都有一 定的额定电压和额定容量 在正常情况下 这些参数都是不允许超过的 因为 若功率因素降低 则有功出力也将随之降低 从而使得设备容3cosPUI 量得不到充分利用 3 功率因素过低将使得线路电压损耗增大 结果使负荷端的电压下降 甚至 会低于允许的范围内 从而严重影响异步电动机及其设备的正常运行 特别是 在高峰季节 会出现大面积地区电压偏低 从而影响到工农来生产 综合以上分析 提高电力系统的功率因素是十分重要的 因此 必须设法 提高电力网中有关部分的功率因数 以充分利用电力系统内各发电设备和变电 设备的容量 增加其输电能力 减小供电线路导线的截面积 减少有色金属的 利用 减少电力网中功率电能损耗 并降低线路中的电压波动 以达到节约电 能的提高供电质量的目的 22 8 2 提高功率因数的方法 提高自然功率因数 即采用降低各用电设备所呈现的无功功率已改善其功率因 数的措施 主要有 一 正确选用异步电动机的型号和容量 电力变压器不宜轻载运行 电力变压器一次侧功率因素不参与负荷功率因 数有关 而且与负荷同样有关系 合理安排和调整工艺流程 改善电气设备的运行状况 限制相关设备的空 载运行 二 采用无功补偿的方式提高功率因素 即是采用静电器补偿的方式 移相 容器 电力电容器 作为无功补偿以提高功率因素 已满足用户的供电要求 8 3 电网进行无功补偿后对电力系统有什么好处 1 对于电网进行无功补偿所带来的好处是功率因素 从而减少电压降改善了 电网的电压质量 2 增加电网输电能力 从而使电网内的电器得到充分的利用 3 电网的传输损耗减少 使电网的经济效率提高 4 防止因功率因素过低而造成的电压崩溃 电网瓦解的事故发生 提高电网 运行安全水平 5 用户提高功率因数可以提高产品质量 减少电费开支 从而降低成本 西塔 60KV 降压 23 第二篇 计算书 第一章第一章 负荷计算和变压器选择计算负荷计算和变压器选择计算及电容补偿及电容补偿 1 1 负荷列表 序号用户名称远期最大 负 荷 功率因素回路长度 km Tmax 附注 1 红旗机械厂 45000 82125000 有要重负荷 2 辽北化肥厂 40000 82156500 有要重负荷 3 家用电器厂 35000 81104000 三类负荷 4 农机厂 15000 81104000 三类负荷 5 酒厂 25000 82145000 有要重负荷 6 罐头厂 20000 81104000 三类负荷 7 家具厂 25000 8183500 三类负荷 8 水泥厂 20000 82175500 有要重负荷 9 住宅小区 15000 81104500 三类负荷 表 1 1 1 2 主变压器的选择 设计时采用两台同型号并联变压器 先求总的容量 Sm 按远期负荷 线路末端有功总和 24000150020002500200025001500350040004500kwPi 8 0cos 75 0 tan 1800075 0 24000tankwPQ ii 24 216009 024000 max kwKPP pi 162009 018000 max kwKqQQ i K p 有功同时系数 Kq 无功同时系数 线路首端总有功 84 22736 51 maxmax kwPP 63 17502 51 maxmax kwQQ 变压器计算容 05 2842163 1705284 22736 22 2 max 2 maxmax kvAQPS 所选变压器容量 74 19894 70 max kvASS 根据容量和额定电压所选变压器型号 SF7 20000 63 所选变压器技术参数如下 表 1 2 高压60 2 2 5 空载电流 0 9额定电压 KV 低压10 5负载损耗 KW 99 0 空载损耗 KW 27 5连接组别YN d11 阻抗电压 9 0轨距2000 1435 变压器电阻 891 0 10 20000 6099 10 3 2 2 3 2 2 N Ns T S UP R 变压器电抗 2 1610 20000 60 100 9