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广西大学学士学位论文龙州彬桥35kV无人值班变电站工程设计.doc
电气电子毕业设计119广西大学学士学位论文龙州彬桥35kv无人值班变电站工程设计
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电气电子毕业设计119广西大学学士学位论文龙州彬桥35kv无人值班变电站工程设计,毕业设计论文
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广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 1 第一章 绪论 第一节 变电站实行无人值班是电网发展的必然趋势 随着电力体制改革的进一步深化，电网得到了迅速发展，城、乡电网加快建设和改造，越来越多地区的供电部门正积极开展变电站无人值班的实践。变电站无人值班工作的实施，供电部门提出的“减人增效”工作得以成功实现，取得了明显的经济效益和社会效益，提高了电力企业的劳动生产率，促进了电网的安全、经济运行水平也起了积极的作用。从国内外电网发展的情况看，变电站采取无人值班，不只是为了减少几个生产人员极其开支的问题，而是提高电网的科技发展水平和科学管理水平，加快电网 发展的问题。正因为如此，无人值班变电站的电压等级已从35110kV逐步提高到 220kV，甚至向更高的电压等级发展。 第二节 开展变电站无人值班工作的目的和意义 实施变电站的无人值班工作，是电力工业转换机制，改革挖潜，实现减人增效，提高劳动生产率的有效途径，是电力企业适应社会主义市场经济体制的需要，是电力行业建立现代企业制度的内在要求，是大、中型电力企业进一步解放和发展生产力的重要途径，世界各国特别是发达国家 220KV及以上电压等级的变电站广泛采用了无人值班。 变电站实施无人值班的意义： 一、变电站实行 无人值班促进了电网发展 （一）增强了设备的可靠性 新建或改造的无人值班变电站，首先应以保证设备运行的可靠性为前提，提高设备的自动化程度。在无人值班变电站中，无论是执行正常运行操作、或者处理故障中的操作，均通过自动化系统进行，减少了人为的失误，降低了出差错的机率，因此，比有人值班变电站的手动操作更及时、准确、可靠。 （二）简化了生产管理环节 变电站实行无人值班，以实现远动和自动化为基础，将传统的以人为的因素来nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 2 保证电网安全运行的做法，变成由自动化设施来实现。为适应电网发展的需要，原有的规章制度，也要作根本 的改革，使生产管理从过去繁琐、繁重的劳动中得到解放。 （三）降低了电力建设造价 变电站按无人值班的管理方式设计、建设，必须采用先进的远动及自动化设备，优化系统结构，从而可减小设备所占空间，减少生产占用土地面积和生产辅助及生活设施，降低工程造价。 （四）推动了供电网络运行科学化管理 在供电网络中，降压变电站的进线由地区网络接入，降至配电电压后经馈电网与用户相联。在某种情况下配电网络中的开关站（亦称开闭站）往往又担当起降压变电站分配电能的职能，如果降压变电站、开关站以及相关的馈电线路综合考虑，实行自动化 管理，既增强了供电系统的可靠程度，又提高了供电网络科学管理水平。 从近几年改造和新建的无人值班变电站的实际运行情况分析，不但技术可靠、经济效益十分显著，而且安全情况良好，提高变电站的安全生产水平，起了重要作用，尤其是大大降低了由于人员过失引起的误操作事故。 二 、变电站无人值班有利于提高电网的安全、经济运行水平 （一）遥控操作具有较高的可靠性，完全可以满足电网安全、稳定性的要求，并大大减少运行人员人为的误操作事故。 （二）变电站实现无人值班，实施远方遥控操作，加快了压、送负荷的速度，实现了多售电的目标，有利 于提高电网的整体经济效益。 （三）电网及变电站实施遥控操作，并且与 AGC/EDC、负控系统、配电自动化等协同使用，在保持电网安全、稳定、可靠的前提，必将使电网的安全、优质、经济运行水平达到一个崭新的高度。 三 、变电站实施无人值班有利于提高电力企业经济效益 随着电网技术及电网设备的进步与发展，变电站管理必须也应该脱离传统的管理模式，把 110kV及以下变电站的变电运行人员、甚至于终端 220kV的变电运行人员，从简单的、重复的劳动中解脱出来，去充实和补充更高电压等级的变电站的运行值班工作，或从事电力行业以外的心得 经济活动，培植心得经济增长点，以实现电力系统最大可能的综合效益。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 3 四、 变电站实施无人值班促进了电力工业的科技进步，提高了整体管理水平 综合自动化系统是依托高新技术才形成的，无人值班变电站是顺应科技发展和电业部门的需要而产生的，也是提高电力调度部门生产技术和管理水平的有效步骤。依靠科技进步，走变电站无人值班的道路，是实现电网可持续发展，保证电网稳定、可靠、安全供电的必由之路。 第三节 变电站实行无人值班的条件 一、优化的设计 要实施变电站的无人值班，必须有优秀的设计及最优化的方案，以实现电网的安全、可靠、 经济运行为基本出发点，保持对变电站运行参数（潮流、电压、主要设备运行状况）的监视。无论是对新建或是对运行中变电站改造为无人值班变电站设计，都必须贯穿于设计阶段，纳入技术经济比较的范畴。 运行中变电站实现无人值班，是与一系列问题相互关联的系统工程，必须作好一个地区或一个网络内无人值班变电站工作的总体设计。总体设计的第一步，是要进行可行性研究和规划，进行技术条件的论证，对管理方式和管理制度的定位 ,进行效益分析；第二步，要确定控制方式和管理方式，即由调度控制还是由监控中心分层分区控制；第三步是要确定实施变电站无人 值班的技术装备，包括一次设备、二次设备、监控设备、调度自动化和通讯设备等。 新建无人值班变电站的设计，除应按照总体方案中所确定的原则外，还必须考虑与电网的配合，继电保护、自动装置、直流回路、一次设备等必须满足运行方式的要求。 二、可靠的一、二次设备 要实现变电站的无人值班，必须有可靠的一、二次设备。新建无人值班变电站，在设计时应选用性能优良、维护工作量小，可靠性高的产品。对于运行中变电站的旧设备，在实现无人值班之前，应进行全面、彻底的检修或技术改造，使设备的性nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 4 能满足变电站无人值班的要求。 （一）主变压器及高 压配电装置 无人值班变电站主变压器及高压配电装置的选型，除应遵守国家及行业相关的技术标准外，还必须进一步考虑到在无人值班变电站内的运行 维护要求。 1、应选用可靠性高、维护工作量小、有成熟的运行经验，且通过了鉴定的定型产品。 2、主变压器的台数和容量，除满足地区供电要求、负荷性质、用电容量和运行方式等条件外，还应考虑本变电站及相关变电站自动化装置切换负荷时不致发生过负荷而损坏主变压器。 3、无人值班变电站主变压器的选择，原则上应采用有载调压。 4、农网简易无人值班变电站，如果环境条件许可，在满足安全运行要求 的前提下，其高压配电装置可以采用户外布置。 5、无人值班变电站在实施扩建或改造时，同电压等级的设备应尽量一致。 （二）继电保护及安全自动装置 （ 1）无人值班变电站的继电保护及安全自动装置，应满足电网运行方式及可靠安全供电的要求。 （ 2）新建无人值班变电站，其继电保护和安全自动装置应选用有成熟运行经验、质量可靠、售后服务优良、抗干扰能力强的微机型保护及自动化装置。农网简易变电站，主变压器高压侧采用高压熔断器时，其低压馈线保护必须与高压熔断器的安-秒特性相配合。 还需要有可靠的通信通道及站内通信系统和变电站综合 自动化系统。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 5 第二章 电气主接线设计 第一节 工程项目概况 一、自然概况 位于南宁地区西部县 龙州县西部，乡镇府距离县城 Km12 ，东北面临下朽乡，南连凭祥市，龙州至下冻公路从该乡穿过，交通便利。 99年全乡人口 21000人，农民人均收入 960元。彬桥乡地处南亚热带大陆季风气候，光照强，热量充足，年平均气温 20.523，年降雨量在 8001510mm之间，适合多种热带、亚热带作物生长，是龙州县主要的产粮乡之一。 二、供电现状 目前彬桥乡由 10kV输电线供电 ， 10kV电源主要引自龙州 35kV变电站（ kVA40002 ），部分引自七里滩电站。随着国民经济发展，彬恰乡的乡村用电发展较快，一大批农副食品加工业和乡镇企业不断兴建，用电负荷日益增大， 99年彬桥乡最大用电负荷为 550kW，到 2000年最大用电负荷达到 606kW,2005年国民生产总值达到 16.12亿元（不变价），年平均递增率为 8.018%，原有 10kV输电线路的输送容量较少，加上由于 10kV线路网辐射半径过大，导致电能损耗过大，供电质量及可靠性较差，农村平均电价高达 0.87元， 严重制约该乡的经济发展。为了解决彬桥乡供用电突出的需求，降低电网电价，减轻农民负担，且为该乡农村经济的全面发展创造非常有利的条件。 三、工程规模 1、电压等级： 35/10kV两级。 2、进出线回路数： 35kV进线 1回，引自龙州 35kV变电站至鸭水电站输电线路 T接取得； 10kV出线五回，分别为：橡胶所、彬桥、驮灵、青山、备用。 3、 电源容量为 100MVA，系统电抗为 0.0953，线路电抗0 0 .4 /x Km，线路长度为 12l Km 。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 6 第二节 选择主变压器 一、负荷预测 利用增长速度法预测负荷，这是一种粗略的方法，它根据历史上年最大负荷增长的速度，或按趋势外延至预测年，或者有电力部门规划或专家根据国家经济发展的基本情况和趋势，主观地确定一个负荷增长速度，然后以此为依据预测出未来年间最大的用电负荷。 设基准年的最大用电负荷为0P，估计基准年至预测年的年平均增长速度为 ,n年后 ,年最大用电负荷为nP,则 : nn PP )1(0 已知 99年彬桥乡最大用电负荷为 550kW，到 2000年最大用电负荷达到 606kW,现在是 2006年，预测 10年后即 2016年的年最大用电负荷 ,由此可以计算出 99年到 2000年的年负荷增长率为 %10 ,因此可以粗略地认为基准年 2000年至预测年 2016的年平均增长速度也为 %10 .则 2016年的最大用电负荷为 : nn PP )1(0 ）（ kW6.2784%)101(606 16 二、主变压器的选择 （一）主变压器台数：为保证供电变电所一般装设 2台主变压器，但只有一个电源或变电所可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可只装设一台。对于大型枢纽变电所，根据工程具体情况，可安装 24台主变压器。为了保证供电的可靠性，避免一台主变压器故障或检修是影响供电，该变电站装设 2台主变压器。采用 2台主变压器时， 10kV母线一般采用分段母线接线。 （二）主变压器容量：主变压器容量应根据 510年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和故障时的过负荷能力，对装设 2台变压器的变电站，每台变压 器额定容量一般按下式进行选择： SS ）（ %70%60 这样，当一台变压器停用时，可保证对 60%70%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力 30%40%，则可保证对大部分负荷的供电，由于一般电网变电站大约nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 7 有 25%的非重要负荷，因此，采用 SS %70 ，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电站，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。 线损率 =10% 同时率 rK =0.85 功率因素 cos =0.8 总容量： ）（）（）（ K V AKPS r 5.32548.0 85.06.2784%101c os1 每台变压器容量： ）（ K V ASS 15.22785.3254%70%70 （三）主变压器型式：一般情况下采用三相式变压器，由于该变电站为无人值班变电站，是通过自动化装置实现操作的，因此变压器要求是有载调压变压器。 根据上述原则选择主变压器，选择型号为 SZ9-2500/35，其调压范围为%55.38 ： 型号 额定容量 nS （ KVA） 阻抗电压 %U SZ9-2500/35 2500 7.0 第三节 确定电气主接线方案 电气主接线是变电站电气部分设计的首要部分。主接线的确定与变电站运行的可靠性、灵活性和经济有着直接的关系，对电气设备的选择、配电装置的布置及控制方式的拟定都有很大的影响。 无人值班变电站电气主接线应根据变电站在电网中的地位、出现回路数、设备特点及负荷性质等条件确定。应满足供电可靠，运行灵活 ，操作检修方便，便于扩建，有利于远方监控和节省投资等要求。在满足供电规划和运行要求的前提下，宜减少电压层次和简化接线。无人值班变电站宜采用开断性能及可靠性好的断路器，一般不设置旁路设施。 一、主接线设计的基本要求 主接线应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。 （一） 可靠性 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 8 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求，主接线首先应满足这个要求。 主接线可靠性的具体要求： 1、 断路器检修时，不宜影响对系统的供电。 2、 断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运的回路数和停运时间，并要保证对一级负荷及大部分二级负荷的供电。 3、 尽 量避免变电所全部停运的可能性。 （二） 灵活性 主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性。 1、 调度时，应可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源负荷，满足系统在事故运行方式、检修运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。 2、 检修时，可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电。 3、 扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电回停电时间最短的情况下，投入新装机组、变压器或线路互不干扰，并且对一次和二次部分的改建工作量最少。 （三） 经济性 主接线在满足可靠性 、灵活性要求的前提下做到经济合理。 1、 投资省 （ 1） 主接线应力求简单，可节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。 （ 2） 要能使继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。 （ 3） 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。 （ 4） 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所采用简易电器。 2、 占地面积小 主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使面积减少。 3、 电能损失少 经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，以避免因两次变压而增加电能损失。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 9 二、对原始资料的分析 该变电站为 35kV 降压变电站，为本地区增设的一个分支变电站，向该站附近的地区负荷供电。为满足系统和供电需要，且从负荷特点及电压等级可知，它具35kV， 10kV两个电压等级。其中： （ 1） 35kV：进线 1回，引自龙州 35kV变电站至鸭水电站输电线路 T接取得； （ 1） 10kV：出线 5回，分别为：橡胶所、彬桥、驮灵、青山、备用。 三、接线方案比较 在对原始资料分析的基础上，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。在满足技术、经济政策的前提下，最终确定一个技术先 进，供电安全可靠，经济合理的主接线方案。 6220kV高压配电装置的接线分为： （ 1）有汇流母线的接线。单母线、单母线分段、双母线、双母线分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。 （ 2）无汇流母线的接线。变压器 -线路单元接线、桥形接线、角形接线等。 6220kV高压配电装置的接线方式，决定于电压等级及出线回路数。按电压等级的高低和出线回路数的多少，有一个大致的适用范围。 由于双母线接线是当出线回路数或母线上的电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求迅速恢复供电、母线或母线设备检修时不允许影响对用户的供电 、系统的运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用，所以该变电站不考虑用双母线接线方式，而且无人值班变电站宜采用开断性能及可靠性好的断路器，一般不设置旁路设施。 故根据对原始资料的分析，现将各种可能采用的较佳方案列出，然后进一步的分析比较主接线方式，确定主接线方案。 第一种方案： 35kV、 10kV 母线均采用单母线接线。这种主接线的优缺点和适用范围如下： （ 1）优点：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， 基建投资小。 （ 2）缺点如下： 1）主变 10kV侧一级保护，不能作为 10kV线路的后备 保护。一旦 10kV出线保护失灵，将造成越级跳闸。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 10 2）不够灵活，供电可靠性低。 由于 10kV母线不分段， 任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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。 3）由于系统短路容量越来越大，如果主变压器选得过大，使有些 35kV电源出口保护灵敏度不够，造成主变不能并列运行。此时两台主变压器只能使单台运行，既浪费了主容量，又不能满足不同负荷需要。此种主接线方式适用于上级 110kV站35kV出口保护灵敏度较高的地区，选用此套方案也就是说在确定主变容量时，首先要调查一下上级变电站 35kV电源出口保护灵敏度。换言之，此种接线方式缺乏灵活性。故此，选择这种主接线方式时要首先周密调查统计一下供电区内负荷情况。 4）由于只安装一组电容器，如果主变改变运行方式，不能随之改变补偿容量。 （ 3）适用范围：一般只适用于一台发电机或一台变压器的以下三种情况： 1） 610kV配电装置的出线回路数不超过 5回。 2） 3563kV配电装置的出线回路数不超过 3回。 3） 110220kV配电装置的出线回路数不超过 2回。 第二种方案： 35kV 母线为单母线不分段， 10kV 母线采用单母线分段方式，这种方案功能比较齐全，比较成熟完善的小型站设计方案。 与第一种方案相比有两大优点： （ 1） 10kV 母线采用单母线分段方式，这种方案的优点时两台主变既可以并列运行，在也不受上级 110kV 站 35kV 线路出口保护灵敏度的制约，最大限度地利用主变容量和可以随着负荷的增减投停主变。 （ 2） 10kV母线分段运行， 当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，不必全部甩掉 10kV 负荷， 保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电， 增加了供电 可靠性。 （ 2）缺点： 1）当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。 2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。 3）扩建时需向两个方向均衡扩建。 （ 3）适用范围： 1） 610kV配电装置的出线回路数不超过 6回及以上时。 2） 3563kV配电装置的出线回路数为 48回时。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 11 3） 110220kV 配电装置的出线回路数为 34 回时。 缺点是减少了两路 10kV 出线，但由于小型站建设是以“密布电、短半径为原则，故对供电半径影响也不会太大。 综合上述 ,彬桥乡无人值班变电所要 求可靠性很高 ,且可采用高质量的断路器如6SF断路器或真空断路器。可采用继电保护的微机化 ,减少维护工作 ,使停电维护的几率很小，通过比较可以确定 第二种接线方案为较优方案。电气主接线图见图纸。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 12 第三章 短路电流计算 第一节 短路电流计算的原则 一、短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个环节。其 计算的目的主要有以下几个方面： 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，均需要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计算。例如：计算某一时刻的短路电流有效值，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值；计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定；计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校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。 5、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 验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。 1、计算的基本情况 （ 1）电力系统中所有电源均在额定负荷下运行； （ 2）所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）； （ 3）短路发生在短路电流为最大值的瞬间； （ 4）所有电源的电动势相位角相同； （ 5）应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。 2、接线方式 计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 13 （即最大运 行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 3、计算容量 应按本工程设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建成后 510年）。 4、 短路种类 一般按三相短路计算。若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统以及自耦变压器等回路中的单相（或两相）接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行校验。 5、 短路计算点 在正常接线方式时，通过点其设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。 三、计算步骤 在工程设计中，短路电流的计算通常采用实用曲线法。现将其计算步骤简述如下： （ 1）选择短路计算点。 （ 2）画等值网络（次暂态网络）图。 1）首先去掉系统中的所有负荷分支、线路电容、各元件的电阻，发电机电抗用次暂态电抗 dX。 2）选取基准容量bS和基准电压bU（一般取各级的平均电压）。 3）将各元件电抗换算为同一基准的标幺电抗。 4）绘出等值网络图，并将各元件电抗统一编号。 （ 3）化简等值网络：为计算不同短路点的短路电流值，需等值网络分别为以短路点为中心的辐射形 等值网络，并求出各电源与短路点之间的电抗，即转移电抗fnX。 （ 4）求计算电抗jsX。 （ 5）由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值（运算曲线只作到5.3jsX ）。 （ 6）计算无穷大容量（或 3jsX）的电源供给的短路电流周期分量。 （ 7）计算短路电流周期分量有名值和短路容量。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 14 （ 8）计算短路电流冲击值。 （ 9）绘制短路电流计算结果表。 第二 节 短路电流计算过程 一、标幺值换算 选取 MVASb 100avb UU 系统电抗： 0953.01 x 线路电抗：20 221000 . 4 1 2 0 . 3 5 0 637bbSx x l U 变压器电抗：34% 7 1 0 0 1 0 0 0 2 . 81 0 0 1 0 0 2 5 0 0bnSUxx S 二、短路电流计算 （一）两台主变同时投入运行（最大运行方式下） 等值网络图如下： 1、短路计算点 d1（ 35kV母线短路） （ 1）电源对短路点的转移阻抗 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 15 4459.03506.00953.0211 xxX f （ 2）计算电抗 34459.01001004459.01 bNfjs SSXX（ 3）当计算电抗 3jsX时的短路电流，其短路电流周期分量的标幺值可由曲线求出： 4536.2* I 稳态短路电流 225.2* I （ 4）求短路电流有名值 ）（ kAVSIIbb 8287.33731004536.23* ）（ kAVSIIbb 472.3373100225.23* （ 5）短路电流冲击值 ）（ kVIi ch 8 2 8 7.355.255.2 （ 6）短路全电 流最大有效值 ）（ kVII ch 7813.58287.351.151.1 （ 7）短路容量 ）（ M V AUIS N 23 23582 87.333 2、短路计算点 d2（ 10kV母线短路） （ 1）电源对短路点的转移阻抗 8 4 5 9.18.2213 5 0 6.00 9 5 3.021 3211 xxxX f （ 2）计算电抗 38459.11001008459.11 bNfjs SSXX（ 3）当计算电抗 3jsX时的短路电流，其短路电流周期分量的标幺值可由曲线求出： 656.0* I nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 16 稳态短路电流 568.0* I （ 4）求短路电流有名值 ）（ kAVSIIbb 6071.35.103 100656.03* ）（ kAVSIIbb 1233.35.103 100568.03* （ 5）短路电流冲击值 ）（ kVIi ch 1981.96071.355.255.2 （ 6）短路全电流最大有效值 ）（ kVII ch 4 4 6 7.56 0 7 1.351.151.1 （ 7）短路容量 ）（ M V AUIS N 62106071.333 （二）一台主变投入运行（最小运行方式下） 等值网络图如下： 1、短路计算点 d1（ 35kV母线短路） （ 1）电源对短路点的转移阻抗 4459.03506.00953.0211 xxX f （ 2）计算电抗 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 17 34459.01001004459.01 bNfjs SSXX（ 3）当计算电抗 3jsX时的短路电流，其短路电流周期分量的标幺值可由曲线求出： 4536.2* I 稳态短路电流 225.2* I （ 4）求短路电流有名值 ）（ kAVSIIbb 8287.33731004536.23* ）（ kAVSIIbb 472.3373100225.23* （ 5）短路电流冲击值 ）（ kVIi ch 8 2 8 7.355.255.2 （ 6）短路全 电流最大有效值 ）（ kVII ch 7813.58287.351.151.1 （ 7）短路容量 ）（ M V AUIS N 23 23582 87.333 2、短路计算点 d2（ 10kV母线短路） （ 1）电源对短路点的转移阻抗 2 4 5 9.38.23 5 0 6.00 9 5 3.03211 xxxX f （ 2）计算电抗 32459.31001002459.31 bNfjs SSXX（ 3）当计算电抗 3jsX时的短路电流，可认为其周期分量不衰减，短路电流的标幺值可由式计算：jsXI 1* 所以稳态短路电流 3 0 8 1.02 4 5 9.3 1* IInts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 18 （ 4）求短路电流有名值 ）（ kAVSIIbb 6942.15.103 1003081.03* ）（ kAVSIIbb 6942.15.103 1003081.03* （ 5）短路电流冲击值 ）（ kVIi ch 3202.46942.155.255.2 （ 6）短路全电流最大有效值 ）（ kVII ch 5582.26942.151.151.1 （ 7） 短路容量 ）（ M V AUIS N 291069 4 2.133 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 19 三、短路电流计算结果表 短路 计算 项目 基 值 电 压（ kV） 基 值 电 流（ kV） 计 算 电 抗 标幺 值 短 路 电 流 周 期 分 量 稳 态 短 路 电 流 短路 电流 冲击值 (kA) 全电流最大有效值 (kA) 短路 容量 (MVA) 公式 短路 点编号 avUbbVS3标 幺 值 有名 值（ kA） 标 幺 值 有名 值 （ kA） I55.2I51.1NUI3d1 最大运 行 方式 37 39.01 0.4459 2.4536 3.8287 2.225 3.472 9.7632 5.7813 232 最小运行 方式 37 39.01 0.4459 2.4536 3.8287 2.225 3.472 9.7632 5.7813 232 d2 最大运行 方式 10.5 137.46 1.8459 0.656 3.6071 0.568 3.1233 9.1981 5.4467 62 最小运行 方式 10.5 137.46 3.2459 0.3081 1.6942 0.3081 1.6942 4.3202 2.5582 29 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 20 第四章 高压配电装置选择与校验 第一节 简述 无人值班变电站高压配电装置主要指 3110kV高压配电装置，包括断路器、隔离开关、母线、电流互感器、电压互感器、避雷器等电气设备。高压配电装置的设计必须认真贯彻国家的技术经济政策，除应遵循国家颁发的 GB50030 92 3110kV高压配电装置设计规范及有关规程、规范、技术规定之外，还必须考虑无人值班变电站在这一特定条件下做到安全、可靠、维护方便、占地少、经济合理。无人值班内变电站的高压配电 装置应采用技术性能好，自动化程度高的设备，并具有远方控制的功能。 无人值班变电站高压配电装置的选型，对 110kV、 35kV断路器一般宜选用无油（6SF系列）的断路器或封闭组合电器（ GIS）；对 10kV断路器选用配真空断路器的高压开关柜（带五防）或金属封闭高压开关柜。隔离开关的选型，应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素，经过技术经济比较后确定。对考虑有遥控要求的隔离开关，其操动机构应采用电动机构。母线的形式，考虑占地面积小，架构简明和布置清晰等优点，宜选 用管形母线。无人值班变电站对电流互感器、电压互感器和避雷器若无特殊要求，其选型与有人值班变电站基本相似。 高压配电装置的布置形式，应满足正常情况运行和检修的要求，一般有户内型和户外型两种布置方案。至于采用户内还是户外式，应根据客观条件和无人值班变电站的总体布置要求来确定。 无人值班变电站高压配电装置的设计更应该考虑防火要求，如在选择配电装置时宜选用不燃的设备及材料；布置时考虑配电装置附近配备消防设施。 第二节 主接线中的设备配置 一、隔离开关的配置 （ 1）接在母线上的避雷器和电压互感器宜用一组隔离开关。 （ 2）断路器的两侧均应配置隔离开关，以便在断路器检修时隔离电源。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 21 （ 3）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自耦变压器的中性点则不必安装隔离开关。 二、接地刀闸或接地器的配置 为保证电器和母线的检修安全， 35kV及以上每段母线根据长度宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上，也可安装于其它回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。 三、电压互感器的配置 （ 1）电压互感器的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运 行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。 （ 2） 6220kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。 当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。 四、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、保护和自动装置要求。 （ 2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等。 （ 3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。 五、避 雷器的配置 （ 1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线都安装避雷器除外。 （ 2） 220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 22 第三节 高压电器的选择 一、选择的一般原则： （ 1）应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； （ 2）应按当地环境条件校核； （ 3）应力求技术先进和经济合理； （ 4）与整个工程的建设标准应协调一致； （ 5）同类设备应尽量减少品种； （ 6）选用的新产品均具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用 未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。 二、熔断器选择 主变压器 35kV 侧采用熔断器保护。 熔断器是电力系统中过载和短路故障的保护设备。其原理是当 电流超过给定值一定时间，熔化一个或几个特殊设计配合的熔件，分断电路的器件。它具有结构简单、体积小、价格便宜、维护方便、保护动作可靠和消除短路故障时间短等优点。 跌落式熔断器是配电线路分支线和配电变压器最常见的一种短路保护开关。它具有经济、操作方便、适应户外环境性强等特点，被广泛应用于配电线路和配电变压器一次侧用于过载和短路保护，分合额定负荷电流 和 设备投、切操作。安装在配电线路分支上，可缩小停电范围。因其有一个明显的断开点，具有了隔离开关的功能，给检修线路和设备创造了一个安全作业环境，增加了检修人员的安全性。 主变压器 35KV 侧采用熔断器保护的必须配备高压负荷隔离开关，才能更有效的发挥小型变电站应用的功能和作用，达到自动远方操作的条件。 1、选择的技术条件： （ 1） 电压：gN UU 限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中，以免因过电压而使电网中的电器损坏，故应为gN UU 。 （ 2）电流：nfnfg III 12max. 式中 nfI2 熔体的额定电流 nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 23 nfI1 熔断器的额定电流 熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择。熔断器保护特性曲线（即熔体熔断时间和通过电流的关系曲线）。 （ 3）根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流，应保证前后两级熔断器之间，和熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。 （ 4）断流容量：kdch III )(或式中 chI 三相短路中冲击电流的有效值 kdI 熔断器的开断电流 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，应能在最短的时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。 跌落式高压熔断器的断流容量应分别按上、下限值校验，开断电流以短路全电流校验。 保护电压互感器的熔断器，只需按额定电压和断流容量选择。 2、主变 35kV 侧熔断器的选择 主变 35kV侧线路上 各装设一台熔断器 ，选择跌落式熔断器。 熔断器按如下原则进行选择： （ 1）电压： )(35 kVUUgN （ 2） 电流： )(96.403732 5 0 005.1m a x. AII gN （ 3） 开断电流： )(8 2 8 7.3 kAIIkd 或开断容量： )(232 M VASSkd 选择的跌落式熔断器型号为 RW5-35， RW5-35 型熔断器是由绝缘子、熔丝管以及底架部分组成。用于 35kV 输电线路和变压器的短路及过载保护，在一定条件下可以切合空载线路、空载变压器及小负荷电流，其技术数据如下： 型号 额定电压 （ kV） 额定电流 （ A） 最大开断容量（ MVA） 额定动稳定电流（ kV） 额定热稳定电流（ 4s，有效值） nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 24 RW5-35 35 100 400 80 31.5 校验：（ 1）动稳定校验： )(7 6 3 2.9)(80m a x kAikAI ch ，满足动稳定要求。 （ 2）热稳定校验：dzt tItI 22 )(3046.2472.3)(39 6 945.31 2222 kJtIkJtI dzt ，满足热稳定要求。 3、 10kV侧与电压互感器配合的熔断器选择 （ 1）电压： )(10 kVUUgN （ 2）电流： )(4.1915.1038.06.2 7 8 4m a x. AII gN （ 3）开断电流： )(6071.3 kAIIkd 或开断容量： )(62 MVASSkd 选择的跌落式熔断器型号为 RW10-10， RW10-10型熔断器用于 10kV及以下的配电变压器和配电线路的故障保护，其技术数据如下： 型号 额定电压（ kV） 额定电流（ A） 最大开断容量（ MVA） RW10-10 10 200 200 三、断路器选择 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 1035kV的电网一般采用六氟化硫断路器或真空断路器。 1、断路 器选择的具体条件简述如下： （ 1）电压： )(电网工作电压gN UU （ 2） （最大持续工作电压）m a x.gN II 由于高压开断电器没有持续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各种可nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 25 能运行方式下回路持续工作电流的要求，即取最大持续工作电流max.gI。 当断路器使用的环境温度高于设最高允许环境温度，即高于 C40 （但不高于 C60 ）时，环境温度每增高 C1 ，建议减少额定电流NI的 1.8%；当使用的环境温度低于 C40 时，环境温度每降低 C1 ，建议增加额定电流的 0.5%，但其最大过负荷不得超过 20%NI。 （ 3）开断电流（或开断容量）： IIkd （或 SSkd ） 式中 I 断路器实际开断时间 t秒的短路电流周期分量 S 断路器 t秒的开断容量 kdI 断路器的额定开断电流 kdS 断路器额定开断容量 断路器的实际开断时间 t，为继电保护后备保护动作时间与断路器固有分闸时间之和。 （ 4）动稳定：chiI max式中 chi 三相短 路电流冲击值 maxi 断路器极限通过电流峰值 （ 5）热稳定：dzt tItI 22 式中 I 稳态三相短路电流 dzt 短路电流发热等值时间 tI 断路器 t秒热稳定电流 其中 05.0zdz tt，由 II和短路电流计算时间 t，由图查出短路电流周期分量等值时间 zt ，从而可以计算出dzt。 2、 10kV侧断路器选择 共装设 8 组六氟化硫断路器，包括主变 10kV 侧线路上 2 组，分段断路器一组nts广西大学学士学位论文 龙州彬桥 35kV 无人值班变电站工程设计 26 及 5回出线上各一组。 （ 1）电压： )(10 kVUUgN （ 2）电流： )(4.1915.1038.06.2 7 8 4m a x. AII gN （ 3）开断电流： )(6071.3 kAIIkd 根据以上技术条件进行选择，选择 SF6断路器 ，断路器型号为 LW3-10，其技术数据如下： 型号
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