220kv变电所设计.doc

课程设计说明书 课程名称 电力系统课程设计 设计题目 220kV 变电站设计 专 业 电气工程及其自动化 班 级 09 电气 3 班 学 号 姓 名 指导教师 技术工程学院 201111 年 12 月 2 摘要摘要 本课程设计的目的是通过所学的电力系统知识来对某个区域的 220kV 变电 所电力网进行规划设计进行规划设计 首先 由变电所的原始资料来选定变电 所母线的接线方案以及对主变进行选择 其次 进行短路计算 根据短路电流 参数计算并确定变电所的主要电气设备 最后 对电气设备进行配置及对所用 电设计 关键字 接线方案议定关键字 接线方案议定 短路计算短路计算 电气设备配置电气设备配置 电气总平面布置电气总平面布置 所用电所用电 3 区域变电所电气部分设计区域变电所电气部分设计目录目录 第一章 主接线的选择 4 1 1 原始资料分析 4 1 2 方案议定 4 1 3 节电气主接线图 6 第 2 章 主变的选择 7 2 1 原始资料 7 2 2 主变压器选择 7 第三章 短路电流计算 9 3 1 短路计算概述 9 3 2 相关参数计算 9 3 3 短路点选择和计算 不计负荷影响 10 第四章 主要电气设备的选择和校验 14 4 1 断路器的选择 14 4 2 母线 19 4 3 支柱绝缘子及穿墙套管 22 4 4 限流电抗器 23 4 5 电缆 25 4 6 互感器 26 第五章电气设备配置 30 5 1 继电保护配置规划 30 5 2 避雷器配置规划 32 5 3 互感器的配置 34 第六章 电气总平面布置及配电装置的选择 36 6 1 概述 36 6 2 高压配电装置的选择 36 第 7 章所用电设计 38 7 1 概述 38 7 2 所用电的接线方式 38 7 3 所用电接线 39 参考资料 39 4 第一章第一章 主接线的选择主接线的选择 1 11 1 原始资料分析原始资料分析 变电所规模及其性质 变电所规模及其性质 1 电压等级 220 110 10 kV 2 线路回数 220kV 出线 6 回 其中备用 2 回 110kV 出线 8 回 其中备用 2 回 10kV 出线 10 回 其中备用 2 回 区域变电所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连 并供给近区用户供电 3 归算到 220kV 侧系统参数 100MVA UB 230kV B S 220kV 侧电源近似为无穷大系统 归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0 015 100MVA B S 4 归算到 110kV 侧系统参数 100MVA UB 115kV B S 110kV 侧电源容量为 500MVA 归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0 36 100MVA B S 5 110kV 侧负荷情况 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其 他作为一些地区变电所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 6 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小 负荷与最大负荷之比为 0 65 7 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为 220kV 侧 小时 年90 0 cos 4200 max T 110kV 侧 小时 85 0 cos 4500 max T 10kV 侧 小时 年85 0 cos 4300 max T 8 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作 后备保护时间为 0 15s 10kV 出线过流保 护时间为 2s 断路器燃弧时间按 0 05s 考虑 9 该地区最热月平均温度为 28 年平均气温 16 绝对最高气温为 40 土壤温度 为 18 1 21 2 方案议定方案议定 各种接线方式的优缺点分析 各种接线方式的优缺点分析 5 1 单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰 设备少 操作方便 便于扩建和采用成套配电装置等 优点 但是不够灵活可靠 任一元件 母线及母线隔离开关 等故障或检修时 均需使整 个配电装置停电 单母线可用隔离开关分段 但当一段母线故障时 全部回路仍需短时停 电 在用隔离开关将故障的母线段分开后 才能恢复非故障段的供电 并且电压等级越高 所接的回路数越少 一般只适用于一台主变压器 单母接线适用于 110 200kV 配电装置的出线回路数不超过两回 35 63kV 配电装 置的出线回路数不超过 3 回 6 10kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回 才采用单母线 接线方式 2 单母分段 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同段引出两个回路 有两个电源供电 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障切除 保证正常段母线不间断供电和不致使 重要用户停电 但是 一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段母线的回路都要在检 修期间内停电 而出线为双回时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需向两个方向均衡 扩建 单母分段适用于 110kV 220kV 配电装置的出线回路数为 3 3 4 4 回 35 63kV 配电 装置的出线回路数为 4 4 8 8 回 6 10kV 配电装置出线为 6 6 回及以上 则采用单母分段接线 3 双母接线 它具有供电可靠 调度灵活 扩建方便等优点 而且 检修另一母线时 不会停止对 用户连续供电 如果需要检修某线路的断路器时 不装设 跨条 则该回路在检修期需要 停电 对于 110k 220kV 输送功率较多 送电距离较远 其断路器或母线检修时 需要 停电 而断路器检修时间较长 停电影响较大 一般规程规定 110kV 220kV 双母线接线 的配电装置中 当出线回路数达 7 7 回 110kV 或 5 5 回 220kV 时 一般应装设专用旁路 母线 4 双母线分段接线 双母线分段 可以分段运行 系统构成方式的自由度大 两个元件可完全分别接到不 同的母线上 对大容量且在需相互联系的系统是有利的 由于这种母线接线方式是常用传 统技术的一种延伸 因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题 而较容易实现 分阶段的扩建等优点 但是易受到母线故障的影响 断路器检修时要停运线路 占地面积 较大 一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时 母线不分段 为了保证双母线的配电装置 在进出线断路器检修时 包括其保护装置和检修及调试 不中断对用户的供电 可增设旁路母线 或旁路断路器 当 110kV 出线为 7 回及以上 220kV 出线在 4 回以下时 可用母联断路器兼旁路断路 器用 这样节省了断路器及配电装置间隔 各供电侧主接线设计 各供电侧主接线设计 1 1 220kV220kV 侧主接线的设计侧主接线的设计 220kV 侧出线回路数为 6 回 考虑到所要采用变压器的台数为两台以及供电负荷属于 重要负荷 为了提高供电可靠性 宜采用双母线接线 6 2 2 110kV110kV 侧主接线的设计侧主接线的设计 110kV 侧出线回路数为 8 回 考虑到负荷比较重 年最大运行小时数为 4500 小时 对供电 可靠性要求比较高 所以可以采用双母线接线 3 3 10kV10kV 侧主接线的设计侧主接线的设计 10kV 侧出线回路数为 10 回 负荷比较轻 供电半径短 所以采用单母分段连接就能 满足要求 故 10kV 采用单母分段连接 方案拟定 方案拟定 方案220kV 侧110kV 侧10kV 侧主变台数 方案一双母线不带旁路双母不带带旁路单母分段 2 1 31 3 节电气主接线图节电气主接线图 图 1 1 电气主接线图 第第 2 章章 主变的选择主变的选择 2 12 1 原始资料原始资料 1 110kV 侧负荷情况 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其他作为一些地区变电 所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 7 2 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小 负荷与最大负荷之比为 0 65 2 22 2 主变压器选择主变压器选择 主变压器的台数和容量 应根据地区供电条件 负荷性质 用电容量和运行方式等综合 考虑确定 主变压器容量一般按变电所 建成后 5 10 年的规划负荷选择 并适当考虑到远期的负 荷发展 对于城网变电所 主变压器容量应与城市规划相结合 在有一 二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器 当技术经济比较合理时 可装设两 台以上主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得跔容量的备用电源时 可装设一台 主变压器 装有两台及以上主变压器的变电所 当断开一台时 其余主变压器的容量不应小于 60 的 全部负荷 并应保证用户的一 二级负荷 容量选择 容量选择 本变电所选用两台变压器 按 110kV 侧的变电所的进线跳开 由 220kV 侧无穷大系统 来单供电给 110kV 和 10kV 侧的负荷 一台主变压器的容量不应小于 60 的全部负荷 110kV110kV 侧的负荷 侧的负荷 两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 属于一类负荷 110 侧的总负荷 容量为 75MVA 10kV10kV 侧的负荷 侧的负荷 10kV 侧总负荷为 38000kVA 最大一回出线负荷为 4000kVA 有 10 回出线 其中两回 备用 类用户占 60 10kV 侧的总负荷为 38MVA 10kV 侧的最大负荷 按 10 回来算为 10 4000kVA 40MVA 38MVA 所以按 40MVA 来算 10kV 的总负荷容量 单台容量 单台容量 80MVA 40MVA 0 7 84MVA N S 同时还要保证用户的一 二级负荷 10kV 侧的一级 二级负荷为 40MVA 60 24MVA 110kV 侧的一级 二级负荷为 80MVA 总的一级 二级负荷为 24MVA 80MVA 104MVA 84MVA 综合以上讨论可知综合以上讨论可知 从长远考虑选主变压器容量 120 MVA 容量比 100 100 100 的变压器 N S 主变相数的选择主变相数的选择 主变压器采用三相或是单相 主要考虑变压器的制造条件 可靠性要求及运输条件等因 素 当不受运输条件限制时 在 330kV 及以下的发电厂和变电所 均应采用三相变压器 社会日新月异 在今天科技已十分进步 变压器的制造 运输等等已不成问题 故由以上 规程可知 此变电所的主变应采用三相变压器 同时 为了保障电压水平能够满足用户要 求 本所选用有载调压变压器 8 变压器连接方式和中性点接地方式的选择变压器连接方式和中性点接地方式的选择 变压器的连接方式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 y 和 高 中 低三侧绕组如何要根据具体情况来确定 我国 110kV 及以上电压 变压器绕组都采用 Y0 连接 35kV 亦采用 Y 连接 其中性 点多通过消弧线圈接地 35kV 及以下电压 变压器绕组都采用 连接 同时考虑到为了降 低绕组的绝缘要求 从而降低制造成本 为了给三次谐波电流提供通道 避免正弦波电压 的畸变故此变电所 220kV 110kV 侧宜采用 Y0 接线 10kV 侧采用 接线 我国的 110kV 及以上电网一般采用中性点直接接地系统 在运行中 为了满足继电保护装置灵敏度配合 的要求 变压器的中性点不接地运行 所以 本变电所主变 220kV 110kV 侧和 10kV 侧 均采用中性点不接地方式 变压器选择总结变压器选择总结 综上所述 本变电所采用型号为 SFPSZ7 120000 220 三绕组有载调压变压器 其主要参数 如下 表表 2 12 1 变压器参数列表 第三章第三章 短路电流短路电流 计算计算 3 13 1 短路计算概述短路计算概述 一 短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节 其计算目的是 1 在选择电气主接线时 为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要采取限制短 路电流的措施等 均需进行必要的短路电流计算 2 在选择电气设备时 为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全 可靠地工作 同时又力求节约资金 这就需要进行全面的短路电流计算 3 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件检验软导线的相间和相对地的安全距离 4 在选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路时的短路电流为依据 额定电压 kV 阻抗电压 容量 MVA 调压范围高压中压低压 空载损耗 kW 空载电流 UI 2 U1 3 U2 3 120 8 1 5 22012110 51240 81422 67 4 联结组标号型号 YN ynd d 11 SFPSZ7 120000 220 9 5 按接地装置的设计 也需用短路电流 二 短路电流计算的一般规定 1 验算导体和电器动稳定 热稳定以及电器开断电流所用的短路电流 应按工程的设 计规划容量计算 并考虑电力系统的远景发展规划 一般为本期工程建成后 5 10 年 确 定短路电流计算时 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计算短路点 应按选择在正常接线方式时 短路电流为最大的地点 4 导体和电器的动稳定 热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算 三 短路计算基本假设 1 正常工作时 三相系统对称运行 2 所有电源的电动势相位角相同 3 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流大小发生变 化 4 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流 5 元件的电阻略去 输电线路的电容略去不计 及不计负荷的影响 6 系统短路时是金属性短路 3 23 2 相关参数计算相关参数计算 变压器 0 5 0 5 14 22 6 7 4 14 6 1 U 12 U 13 U 23 U 0 5 0 5 14 7 4 22 6 0 6 2 U 12 U 23 U 13 U 0 5 0 5 22 4 7 4 13 5 8 3 U 13 U 23 U 12 U 所以 100 14 6 100 100 120 0 12167 1T X 1 U B S N S 100 0 6 100 100 120 0 005 2T X 2 U B S N S 100 8 100 100 120 0 0667 3 T X 3 U B S N S 3 33 3 短路点选择短路点选择和计算和计算 不计负荷影响不计负荷影响 10 图 3 1 短路点分布图 不计及负荷影响 短路点的选择和主要应用 短路点的选择和主要应用 d1 220kV 母线 短路电流可以用来校验 220kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 d2 110kV 母线 短路电流可以用来校验 110kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 d3 10kV 母线 短路电流可以用来校验 10kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 短路计算 短路计算 基准容量 100MVA 冲击系数 1 8 B S ch K 如图 3 1 所示 220kV 侧 电源的标幺值 1 归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0 015 1 E 1 X B S 100MVA 110kV 侧 电源的标幺值 1 归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0 36 100MVA 2 E 2 X B S XT1 0 12167 XT2 0 005 XT3 0 0667 5 X 6 X 7 X 8 X 5 X 9 X 6 X 10 X 7 X 可知 2 0 12167 2 0 060835 2 0 005 0 0025 12 X 5 X 13 X 6 X 2 0 0667 0 03335 14 X 7 X 11 图 3 3 化简后的等值电路 图 3 4 化简后的等值电路 图 3 2 等效变换后的等值电路图 D1 点短路时的情况 点短路时的情况 等效电阻 21 X 2 X 12 X 13 X 0 36 0 0025 0 060835 0 418335 短路电流的周期分量的标幺值为 1d I 2 E 21 X 1 E 1 X 1 0 418335 1 0 015 69 0571 D1 点是电流基准值为 100 b I kA 0 251kA2303 短路电流的周期分量的有名值为 0 251kA 17 3333kA 1d I 冲击电流的有名值为 0 251 44 1235kA ch I ch K 2 1d I 短路电流的全电流有效值为 0 251kA 26 1727kA q I 1 K 1 K 2 1 chch1d I 短路容量 6905 71MVA t S 1d I B S D2 点短路时的情况 点短路时的情况 等效电阻 22 X 1 X 12 X 13 X 0 015 0 060835 0 0025 0 073335 短路电流的周期分量的标幺值为 12 图 3 5 化简后的等值电路 1 0 073335 1 0 36 16 4138 2d I 1 E 22 X 2 E 2 X D2 点是电流基准值为 100 kA 0 502kA b I1153 短路电流的周期分量的有名值为 0 502kA 8 2397kA 2d I 冲击电流的有名值为 0 502 20 9749kA ch I ch K 2 2d I 短路电流的全电流有效值为 0 502kA 12 4417kA q I 1 K 1 K 2 1 chch2d I 短路容量 1641 38MVA t S 2d I B S D3 点短路时的情况 点短路时的情况 等效电阻 23 X 14 X 2 X 1 X 13 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 0 03335 0 36 0 0025 0 015 0 060835 0 36 0 0025 0 015 0 060835 0 09591 3 E 1 E 2 X 13 X 2 E 1 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 1 1 2 X 13 X 1 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 1 短路电流的周期分量的标幺值为 X23 1 0 09591 10 4264 3d I 3 E D3 点是电流基准值为 100 kA 5 4986kA b I 5 103 短路电流的周期分量的有名值为 5 4986kA 57 3308kA 3d I 冲击电流的有名值为 5 4986 145 9405kA ch I ch K 2 3d I 短路电流的全电流有效值为 5 4986kA 86 5677kA q I 1 K 1 K 2 1 chch3d I 短路容量 1042 64MVA t S 3d I B S 13 短路计算总结短路计算总结 表表 3 13 1 短路点的 编号 基准容量 MVA B S 基准电压 VaV kV 稳态短路 电流标么 值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流冲击 值 kA ch I 短路全电流 最大有效 值 kA q I 短路容量 MVA t S d1 230 69 0571 17 333344 123526 1727 69 0571 d2 115 16 4138 8 239720 974912 44171641 38 d3 100 10 5 10 4264 57 3308145 940586 56771042 64 第四章第四章 主要电气设备的选择和校验主要电气设备的选择和校验 4 14 1 断路器的选择断路器的选择 断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还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 根据我国当前制造情况 电压 6 220kV 的电网一 般选用少油断路器 电压 110 330kV 电网 可选用或空气断路器 大容量机组釆用封 6 SF 闭母线时 如果需要装设断路器 宜选用发电机专用断路器 断路器断路器选择的具体技术条件如下 1 电压 电网工作电压 断路器的额定电压 g U N U g U N U 2 电流 最大持续工作电流 断路器的额定电压 maxg I N I maxg I N I 3 开断电流 pt I Nbr I 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 断路器额定开断电流 pt I Nbr I 4 动稳定 ch I max I 断路器极限通过电流峰值 三相短路电流冲击值 max I ch I 5 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 隔离开关隔离开关形式的选择 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 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件 选择的具体技术条件如下 14 1 电压 电网工作电压 g U N U g U 2 电流 最大持续工作电流 maxg I N I maxg I 3 动稳定 ch I max I 4 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 4 1 1 主变高压侧的断路器 隔离开关的选择和校验主变高压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变高压侧的断路器 主变高压侧的断路器 短路点 位置 基准容 量 MV B S A 基准电 压 VaV kV 稳态短 路电流 标么值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流 冲击 值 kA ch I 短路全电流 最大有效 值 kA q I 短路容量 MVA t S 主变高 压侧 10023069 0571 17 333344 123526 1727 69 0571 1 选择 220 g UKV 1 05 75 410 2 220 0 158kA maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 220 SF6断路器 表表 4 1 LW2 220 SF6 断路器参数表 型号 额定电 压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定电 流 kA 全开 断时 间 s LW2 220 2500 2202 531 580100 31 5 0 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路电 k Q p Q Np Q 流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 137 253 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 44 1235 kA kpNp QQQ 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 44 1235 kA 50kAch I max I 满足动稳定要求 4 1 2 主变中压侧的断路器 隔离开关的选择和校验主变中压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变中压侧的断路器 主变中压侧的断路器 短路点位 置 基准容量 MVA B S 基准电 压 VaV kV 稳态短 路电流 标么值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流冲 击 值 kA ch I 短路全电流 最大有效 值 q I kA 短路容量 MVA t S 主变中压 侧 1001159 59584 818112 26517 2753959 58 1 选择 16 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表表 4 3 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定电 流 kA 全开断 时间 s LW2 110 2500 1102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路电流 k Q p Q Np Q 非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 13 231 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 12 2651kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 12 2651kA 80kAch I max I 满足动稳定要求 4 1 34 1 3 110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 隔离开关的选择和校侧最大一回负荷出线的断路器 隔离开关的选择和校 验验 110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 侧最大一回负荷出线的断路器 短路点 位置 基准容 量 MV B S A 基准电 压 VaV kV 稳态短 路电流 标么值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流 冲击 值 kA ch I 短路全电流 最大有效 值 kA q I 短路容量 MVA t S 110kV 侧最大 一回负 荷出线 100115 16 4138 8 239720 974912 44171641 38 1 选择 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表表 4 5 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定电 流 kA 全开断 时间 s LW2 110 2500 1102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路电 k Q p Q Np Q 流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 18 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 38 699 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 20 9749kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 20 9749 kA 316A 40al I 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 用全电流来校验 d1 短路时 26 1727kA q I q I 26 17272 0 2 137 002kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 3162 4692 53 6 22 00max alal II 查表得 C 94 94 125 8 mm2 216mm2 min SCKQ fk 110002 137 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 44 1235 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 44 12352 0 75 449N m ph f 2 ch Ia 449 1 52 10 1 37 10 6 7 37 107Pa413A 40al I 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 用全电流来校验 d1 短路时 12 4417kA q I q I 12 44172 0 2 30 959kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 4132 4692 63 3 22 00max alal II 查表得 C 90 90 mm2 61 8mm2 min SCKQ fk 110959 30 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 20 9749 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 20 97492 0 75 101N m ph f 2 ch Ia 101 1 52 10 1 37 10 6 1 66 107Pa 8 107Pa 2 10 phph fLW A 满足动稳定 4 2 3 主变低压侧母线桥的选择主变低压侧母线桥的选择 设备名称S mm2 放置方式 A 32 al I 106Pa 母线桥2 63 10 矩形铝排平放145870 4 34 3 支柱绝缘子及穿墙套管支柱绝缘子及穿墙套管 支柱绝缘子按额定电压和类型选择 进行短路时动稳定校验 穿墙套管按额定电压 额定电流和类型选择 按短路条件校验动 热稳定 22 1 按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙大管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压大于等于 电网的额定电压 即 NNS UU 发电厂与变电所的 3 20kV 屋外支柱和套管 当有冰雪和污秽时 宜选择高一级的产 品 2 按额定电流选择穿墙套管 穿墙套管的额定电流 IN大于或等于回路最大持续电流 Imax 即 kIN Imax 式中 k 温度修正系数 对母线型穿墙套管 因本身无导体 不必按此项选择和校验热稳定 在需保证套管的 型 式和穿过母线的尺寸相配合 3 支柱绝缘子和套管的种类和型式的选择 根据装置地点 环境现在屋内 屋外或防污 式及满足使用要求的产品型式 4 穿墙套管的热稳定校验 套管耐受短路电流的热效应 大于或等于短路电流通 2 t I t 过套管所产生的热效应 即 k Q 2 tk I tQ 5 支柱绝缘子和套管的动稳定校验 在绝缘子和套管的机械应力计算中应注意 发生短 路时 支柱绝缘子 或套管 所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值 另外 由于导体电动力 Fmax是作用在导体截面中心线上的 而支柱绝缘子的抗弯破坏强度是按作 用在绝缘子高度 H 处给定的 可将绝缘子的力折算为 maxmax1 FFHH N 式中 H1 绝缘子底部到导体水平中心线的高度 mm 对于屋内 35kV 及以上水平安放的支柱绝缘子 在进行机械计算时 应考虑导体和绝 缘子的自重以及短路电动力的复合作用 屋外支柱绝缘子尚应计及风和冰雪的附加作用 220kV 母线的支柱绝缘子及穿墙套管的选择 表表 4 7 ZC 220 支柱绝缘子 表表 4 8 CR 220 穿墙套管 型号额定电压 kV 绝缘子高度 mm 机械破坏负荷 kg ZC 220220210250 热稳定电流 kA 不 23 4 44 4 限流电抗器限流电抗器 为了选择 10kV 侧各配电装置 因短路电流过大 很难选择轻型设备 往往需要加大 设备型号 这不仅增强投资 甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器 选择应采 取限制短路电流 即在 10kV 侧需加装设电抗器 一般按照额定电压 额定电流 电抗百 分数 动稳定和热稳定来进行选择和检验 1 额定电压和额定电流的选择应满足 NNS UU maxNg II 电抗器的额定电压和额定电流 N U N I 电网额定电压和电抗器最大持续工作电流 NS U maxg I 2 电抗器百分数的选择 1 电抗器的电报百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择 设要求短路电流限制到 I z 则电源至短路点的总电抗标公值 U 为 基准电流 j XII j I 电抗器在其额定参数下的百分电抗 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 2 电压损失检验 普通电抗器在运行时 电抗器的电压损失不大于额定电压的 5 即 sin 5 sin 负荷功率因数一般 0 6 max k VXI A N I 3 母线残压检验 为减轻短路对其他用户的影响 当线路电抗器后短路时 母线残压不能 于电网额定值的 60 70 即 60 70 rekN VXII A 3 热稳定和动稳定检验应满足下式 2 tk I tQ esch II 10kV 侧限流电抗器的选择和校验侧限流电抗器的选择和校验 10kV 侧采用单母分段的接线方式 一 二级负荷可以从两段母线上取电 在没有安 装限流电抗器 10kV 侧发生短路时 流经主变低压侧断路器的短路电流和冲击电流分别为 少于 压 kV 流 A 度 mm 铜导体 10s 铝导体 5s CR 22022060055001212 24 28 8665kA 和 72 9699kA 母线短路和负荷出线短路时短路电流和冲击电流分别为 57 3308kA 和 145 9405 由前面的短路计算得出 为了提高经济性在主变低压侧安装限流 电抗器 这样主变低压侧和负荷就可以选用轻型设备 10kV NNS UU 1 05 4 10 2 10 5 1 15kA maxNg II 3 根据额定和可以选择型号为 CkS Q 1300 10 的限流电抗器 NS U maxg I 表表 4 9 CkS Q 1300 10 限流电抗器的参数 型号额定 容量 kVar 线路 电压 kV 端子 电流 A 电抗 损耗 w 动稳 定流 kA 1S 热稳 定电流 kA CkS Q 1300 10130010 511906740038 2534 短路电流的校验 短路电流的校验 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 100 10 5 5 5kA j I 3 5 5 28 8665 0 19 j XII 6 5 58 0 19 1190 10 5 10 5 5500 1 I 安装电流限抗器后在 10kV 侧发生短路流经主变低压侧短路电流周期分量最大值和冲击电 流分别为 12kA 1 8 30 55kA 2 t It A k Q 满足热稳定要求 动稳定检验动稳定检验 38 25kA 30 55kA es I ch I 满足动稳定校验 4 54 5 电缆电缆 电缆应按下列选择及校验 1 型式 应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式 1 明敷 包括架空 隧道 沟道内等 的电缆 一般选用裸钢带铠装或塑料外护层电缆 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆 在需要使用钢带铠装电缆时 宜选用二级外护层型 式 2 直埋敷设时 一般选用钢带铠装电缆 在潮湿或腐蚀性土壤的地区 应带有塑料外护 层 3 三相交流系统的单芯电力电缆 要求金属护外层采用一端接地时 在潮湿地区 外 护层宜选用塑料挤包的型式 电力电缆除充油电缆外 一般采用三芯铝芯电缆 2 按额定电压选择 maxgN UU 3 按最大持续工作电流选择电缆截面S 或 max1ga IKI 12t KK K K 34t KK K K t K 12 TTTT mm 温度修正系数 修正系数 t K 12 K K 34 K K 电缆芯最高工作温度 m T 对应于额定载流量的基准环境温度 1 T 实际环境温度 2 T 对应于所选用电缆截面S 环境温度为 25 时 电缆长期允许载流量 A 1a I 4 按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验 与裸导体计算相同 5 热稳定校验 S Smin C C 10 2 fkK Q 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q 式中 C 热稳定系数 其他相关系数可以在发电厂电气部分 P207 查出 10kV 最大一回负荷出线电缆的选择与校验 最大一回负荷出线电缆的选择与校验 26 10kV 1 05 4 10 5 0 23kA N U maxg I3 1 1 型式 型式 热阻系数为 80 cm w 325A 直埋敷设 截面积 240mm2 缆芯最高工作温度为 60 的 N I 粘性浸渍绝缘三芯 铝 电力电缆 电力系统分册 附表 10 2 2 校验 校验 电压 10kV gN UU 电流 0 76 t K 1 2 TT TT M M 2560 4060 1 09 1 发电厂电气部分附表 18 19 3 K 4 K 0 76 1 09 1 0 83 34t KK K K 0 83 325A 269A 230A 1a KI maxg I 3 3 热稳定 热稳定 1 51 12 2 0 15 0 05 65 7 kA 2 s 2 2 1 1 51 kqkprbr QItItt A 按装设电抗器后的热效应 正常运行时得导体温度 40 60 40 2302 2692 54 62 22 00max alal II C 10 2 57 6 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q Smin C 103 57 6 140 0 9 为电压互感器额定一次线电压 1 1 和 0 9 N U 1 U N U N U 是允许的一次电压波动范围 即 10 N U 2 二次电压 电压互感器二次电压 应根据使用情况 按下表选用所需的二次额定 电压 表表 4 114 11 二次额定电压 绕组主二次绕组附加二次绕组 高压侧接 入方式 接于线电 压上 接于相电 压上 用于中性 点直接接 地系统中 用于中性 点不接地 或经消弧 线圈接地 系统中 二次额定 电压 V 100 100 3 100100 3 3 准确等级 电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级 用于电度表准确度不低 于 0 5 级 用于电压测量 不应低于 1 级 用于继电保护不应低于 3 级 4 二次负荷 是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下 电压互感器的额定容量 N S S2是二次负荷 它与测量仪表的类型 数量和接入电压互感器的接线方式有关 电压互感 器的三相负荷经常是不平衡的 所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一相的额定容量 相比较 10kV10kV主母线电压互感器主母线电压互感器 10kV侧母线所连的电压互感器的选择 选用JSJW 10型电压互感器 表表4 124 12 JSJW 10型电压互感器参数表 型式额定变比 在下列准确等级下的额定 容量 最大容量 VA 0 513 三相 屋内 JSJW 10 10000 100 3 100 120200480 960 4 6 2 电流互感器电流互感器 电流互感器的选择和配置应按下列条件电流互感器的选择和配置应按下列条件 1 型式 28 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 20 kV 屋内配电装置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于 35 kV 及以上配电装置 一般 采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器 有条件时 应尽量采用套管式电流互感器 2 一次回路电压 gN UU 为电流互感器安装处一次回路工作电压 为电流互感器额定电压 g U N U 3 一次回路电流 max1ng II 为电流互感器安装处一次回路最大工作电流 为电流互感器原边额定电流 maxg I 1n I 当电流互感器使用地点环境温度不等到于 40 时 进行修正 修正的方法与断路器的 n I 修正方法相同 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 需先知电流互感器二次回路接测量仪 表的类型及对准确等级的要求 并按准确等级要求最高的表计来选择 5 动稳定 内部动稳定 ch IdnKI12 式中电流互感器动稳定倍数 它等于电流互感器级限通过电流峰值与一次绕组 d K dw I 额定电流峰值之比 即 1n I d K dw I2 1n I 6 热稳定 2 1 knt QI K 为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数 t K 10kV 出线电流互感器出线电流互感器 1 形式 采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式 2 电压 10kV g U 3 电流 1 05 4 10 5 0 23kA maxg I3 4 准确等级 采用 0 5 级 根据计算结果可以选择型号为 LFZ1 10 的电流互感器 其主要参数如下 表表 4 134 13 LFZ1 10 的电流互感器参数 电力系统分册附表 41 型号 额定电流比 A 准确度1S 热稳定倍数动稳定倍数 LFZ1 10300 50 575130 校验 校验 29 电压 gN UU 电流 maxgN II 动稳定 1 8 30 55kA 按装设电抗器后的冲击电流 ch I2 1 I 0 3 130 55 15kA 2 1nt I K2 满足动稳定的要求2 1nt I K ch I 热稳定 1 51 12 2 0 15 0 05 65 7 kA 2 s 按装 2 2 1 1 51 kq kprbr QI tItt 设电抗器后的热效应 2 0 3 75 2 506 25 kA 2 s 1nt I K k Q 满足热稳定要求 第五章电气设备配置 5 15 1继电保护配置规划继电保护配置规划 5 1 1 配置原则配置原则 1 系统继电保护及自动装置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障 在此设计变电站继电保护结合我国目 前继电保护现状突出继电保护的选择性 可靠性 快速性 灵敏性 运用微机继电保护装 置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平 2 继电保护配置原则 根据 GB14285 继电保护和安全自动装置技术规程 中有关条款 继电保护二十五项 反事故措施要点 电力系统继电保护 教材 3 220 千伏系统 220 千伏线路配置高频距离保护 要求能快速反应相间及接地故障 对于 220 千伏双 母线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功能齐全 性能 良好的故障录波装置 4 110 千伏系统 110 千伏线路配置阶段式距离保护 要求能反应相间及接地故障 对于 110 千伏双母 线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功能齐全 性能良 好的故障录波装置 5 主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备 它的故障将对供电可靠性和系统 正常运行带来严重的后果 同时大容量变压器也是非常贵重的设备 因此必须根据变压器 30 的保护的容量和重要程度装设性能良好 动作可靠的保护 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障 油箱内部故障包括相间短路 绕组 的匝间短路和单相接地短路 油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短路和接地 故障 变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流 油面降低 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护 1 为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低 对于 0 8MVA 及以上的油浸式变压器 和户内 0 4MVA 以上变压器 应装设瓦斯保护 2 为反应变压器绕组和引线的相间短路 以及中性点直接接地电网侧绕组和引线的接 地短路及绕组匝间短路 应装设纵