ZYB110KV变电站电气一次部分设计.doc

绪绪 论论 毕业设计是专业学习的一个重要组成部分 做毕业设计的目的是通过设计实 践 综合所学知识 贯彻学习我国电力工业有关的方针政策 培养理论联系实际 独 立分析解决问题的能力 在本次设计中 首先温习了相关内容和有关学习资料 熟悉了设计中各个项目 的要求和方法步骤 然后再进入实际设计阶段 力争做到有根据 有过程 有论证 简 洁明快 条理清晰 电力系统是由发电机 变压器 输电线路 用电设备 负荷 组成的网络 它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备 电力系统中的这些互 联元件可以分为两类 一类是电力元件 它们对电能进行生产 发电机 变换 变压器 整流器 逆变器 输送和分配 电力传输线 配电网 消费 负 荷 另一类是控制元件 它们改变系统的运行状态 如同步发电机的励磁调节 器 调速器以及继电器等 供电的中断将使生产停顿 生活混乱 甚至危及人身和设备安全 形成十 分严重的后果 停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失 因 此 电力系统运行首先要满足可靠 持续供电的要求 我国目前电力工业的发展方针是 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 发挥水电 优势 加快水电建设 4 建设大型矿口电厂 搞好煤 电 运平衡 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 7 因地制宜 多能互补 综合利用 讲求利益 8 节 约能源 降低消耗 9 重视环境保护 积极防止对环境的污染 变电所是联系发电厂和用户的中间环节 起着变换和分配电能的作用 变 电所根据它在系统中的地位 可分为下列几类 1 枢纽变电所枢纽变电所 位于电力系统的枢纽点 连接电力系统高压和中压的几 个部分 汇集多个电源 电压为 330 500kV 的变电所 称为枢纽变电所 全所 停电后 将引起系统解列 甚至出现瘫痪 2 中间变电所中间变电所 高压侧以交换潮流为主 起系统交换功率的作用 或使 长距离输电线路分段 一般汇集 2 3 个电源 电压为 220 330kV 同时又降压 供当地用电 这样的变电所起中间环节的作用 所以叫中间变电所 全所停电 后 将引起区域电网解列 3 地区变电所地区变电所 高压侧一般为 110 220kV 向地区用户供电为主的变电 所 这是一个地区或城市的主要变电所 全所停电后 仅使该地区中断供电 4 终端变电所终端变电所 在输电线路的终端 接近负荷点 高压侧电压为 110kV 经降压后直接向用户供电的变电所 即为终端变电所 全所停电后 只是用户受到损失 在电力系统中 除应采取各项积极措施或减少发生故障的可能性以外 故 障一旦发生 必须迅速而有选择性地切除故障元件 这是保证电力系统安全运 行的最有效方法之一 切除故障的时间常常要求小到十分之几甚至百分之几秒 实践证明只有装设在每个电气元件上的保护装置才有可能满足这个要求 这种 保护装置直到目前为止 大多是由单个继电器或继电器与其附属设备的组合构 成的 故称为继电保护装置 在电子式静态保护装置和数字式保护装置出现以 后 虽然继电器以被电子元件或计算机所代替 但仍沿用此名称 在电业部门 常用继电保护一词泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系 统 继电保护装置一词 则指各种具体的装置 我国电力工业自动化水平正在逐年提高 20 万 MW 及以上大型机组以采用 计算机监控系统 许多变电所以装设微机综合自动化系统 有些已实现无人值 班 电力系统已实现调度自动化 迄今 我国电力工业已进入了大机组 大电 厂 大电力系统 高电压和高自动化的新阶段 目目 录录 1 ZYB110KV 变电站电气一次部分设计变电站电气一次部分设计 5 1 1 电力系统及变电所总体分析 5 1 1 1电力系统分析 5 1 1 2变电所总体分析 5 1 1 3负荷分析 5 1 2 电气主接线设计 6 1 2 1主变选择 6 1 2 2电气主接线设计的基本要求 7 1 2 3电气主接线中考虑的基本问题 8 1 2 4各电压级主接线型式选择 8 1 2 5中性点接地方式选择 9 1 2 6所用电选择 10 1 2 7无功补偿 11 3 无功补偿容量及电容器接线方式 11 1 3 短路电流计算 12 1 4 电气设备选择 13 1 4 1电气设备选择的原则 13 1 4 2电气设备选择的任务 14 1 4 3正常运行时最大电流的计算 14 1 4 4电气设备选择一览表 15 1 4 5电气设备的校验 17 1 6配电装置及总平面布置设计 21 1 6 1配电装置设计原则 21 1 6 2各电压级配电装置选择 22 1 6 3总平面布置设计注意事项 23 1 7防雷设计 24 1 7 1防雷设计原则 24 1 7 2雷电侵入波保护 26 1 7 3防雷设计计算结果 27 2 ZYB110KV 变电站电气二次部分设计变电站电气二次部分设计 27 2 1主变压器保护 27 2 2 线路保护 31 2 2 1线路保护的配置原则 31 2 2 2线路保护的配置 32 2 2 3距离保护整定计算 32 2 2 4电流保护整定计算 34 2 3 站用变压器保护 40 2 4 电容器的保护 40 2 4 1故障类型 40 附录一附录一 短路电流计算短路电流计算 43 附录二附录二 设计图纸设计图纸 53 摘要 59 1 ZYB110KV 变电站电气一次部分设计变电站电气一次部分设计 1 1 电力系统及变电所总体分析电力系统及变电所总体分析 1 1 1 电力系统分析电力系统分析 本所位于 ZY 市郊区 向市区工业 生活及郊区乡镇工与农业用户供电 属 于新建变电站 110kV 侧有市系线与市甲线两回出线 并有两回备用线路 线 路回数为 110 规划 4 回本期 2 回 35 规划 7 回 本期 5 回 10 规划 14 回本 期 12 回 本所为 110kV 降压变电所 其电压等级为 110kV 35kV 10kV 1 1 2 变电所总体分析变电所总体分析 1 地理位置 本所位于市郊 毗邻公路 交通便利 周围是城市工业区 2 地形 地貌及地质 所址海拔 200 米 地势平坦 非强地震区 全线为黄土层地带 地耐力为 2 4kg cm2 天然容重 291cm3 内摩擦角 23 土壤电阻率为 100 cm 地下水位值较低 水质良好 无腐蚀性 3 水文 气象 年最高气温 40 年最低气温 20 年平均气温 15 最热月平均最 高温度为 32 最大复水厚度 b 10mm 对大风速 25m s 属于我国第六标准气 象区 4 出线走向 线路从系统 II110kV 母线出发至 ZY 变电所南墙上 全长 10km 在距系统 II 北墙 0 25 5 8 9 9 8km 处转角 90 25 45 78 1 1 3 负荷分析负荷分析 I 类负荷 凡是短时停电将造成人员伤亡或重大设备损坏的负荷 要求任何时 候都不停电 II 类负荷 停电造成减产 使用户蒙受较大经济损失的负荷 供电要求可短停 电几分钟 III 类负荷 I II 类负荷以外的其它负荷 长时间停电不会造成太大的损失 110kV 侧无负荷 35kV 侧 郊区用电一级负荷占 10 二级负荷占 60 水泥厂一级负荷 占 30 二 三级负荷占 40 80 属于较重要负荷 耐火厂一级负荷占 15 二级负荷占 30 40 且有两回备用线 10kV 侧 负荷较多 且一 二级负荷所占比重较大 对供电可靠性要求较 高 其中棉纺厂中一级负荷占 40 二级负荷占 80 印染厂中一级负荷占 60 二级负荷占 80 毛纺厂中一级负荷占 20 二级负荷占 40 针织厂中一级 负荷占 20 二级负荷占 40 柴油机厂中一级负荷占 50 二级负荷占 80 橡胶厂中一级负荷占 30 二级负荷占 40 市区中一级负荷占 40 二级负荷占 80 食品厂中一级负荷占 15 二级负荷占 30 还有两回备用 线 1 2 电气主接线设计电气主接线设计 1 2 1 主变选择主变选择 1 容量选择 1 主变容量选择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 10 20 年发展 对城市变电站 主变容量应与城 市规划结合 2 根据变电站带负荷性质和电网结构开确定主变容量 一台主变停 运时 其余变压器能够满足变电所最大负荷 Sjmax 的 60 70 或全部 I II 类负荷 3 统计电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多 应从全网出发 推行系列化标准化 2 主变台数的考虑原则 1 为保证供电可靠性 一般选 2 台及以上 2 对规划只装两台主变的变电所 其主变按大于变压器 1 2 两级设 计 以便负荷发展更换主变 3 主变容量与台数选择计算 35kV 侧最大负荷 远期 Sjmax 0 8 15 112MVA 3 0 9 3 5 0 9 2 0 9 2 0 9 1 5 0 9 2 5 0 9 2 5 0 9 10kV 侧最大负荷远期 Sjmax 0 8 5 0 75 4 0 78 2 0 75 1 0 75 4 0 8 1 5 0 72 4 0 8 1 5 0 8 1 5 0 78 2 0 78 25 42 MVA 1 5 0 78 综合最大负荷 Sjs Kt Sjs 中 Sjs 低 0 85 14 175 22 425 34 4522MVA 4 选择原则 1 型式 相数 本所最高电压等级为 110KV 等级不高宜选用三相 变压器 绕组数 采用三绕组变压器 接 z 线组别 110kVY 型 35kVY 型 10kV 型 2 台数 为了保证供电可靠性一般选 2 台 本所选用 2 台 3 容量 按建成后 5 10 年考虑 SN 0 6Sjsmax N 1 20 67MVA 按一台主变停运时 其余变压器能够满足变电所最大负荷的 Sjmax 的 60 70 或全部 I II 类负荷 SN S1 S2 N 1 24 32MVA 4 选择结果 型号 S6 50kVA 10 额定电压 110 38 5 11 空载损耗 38 5kW 空载电流 1 31 连接组别 YN yn d11 表 1 1 高 中中 低高 低 短路损耗138 8115146 5 阻抗电压10 56 518 外形 6920 4790 4940 重量 器身 30 4 油 15 2 总重 56 5 1 2 2 电气主接线设计的基本要求电气主接线设计的基本要求 1 可靠性 1 QF 检修时负荷和系统的影响 2 母线检修 母线 QS 检修时 停电回数多少 停电时间长短 3 母线故障时 停电回路数多少 停电时间长短 4 全所停电的可能性 2 灵活性 电气主接线必须满足调度灵活 操作方便的基本要求 即能灵活地投 切 某缜机组 变压器或线路 调配电源和负荷 又能满足系统在事故 检修及特 殊运行方式下的调度要求 不导致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定 运行 3 经济性 主接线的设计应在满足可靠性和灵活性的前题下作到经济合理 1 投资省 2 电能员耗小 3 占地面积小 4 扩建性 根据负荷发展需要 可能需要扩建 因此设计主接线堵死扩建 1 2 3 电气主接线中考虑的基本问题电气主接线中考虑的基本问题 1 变电所在系统中的地位和作用 变电所是电力系统的重要组成部分 其可靠性应与系统相适应 该变电所 用于连接两个系统 S1和 S2 供电可靠性要求高 所以其电气主接线应采取可靠 性高的接线形式 该所属一般变电所 2 分期和最终的建设规模 变电所分句 5 10 年电力系统发展规划进行设计 一般装设两台 组 主变 压器 3 电压等级和出线回路数 110kV 本期 2 回 远景发展 4 回 35kV 本期 5 回 远景发展 7 回 10kV 本期 12 回 远景发展 14 回 4 接入系统的方式 该变电所通过线路直接与系统 2 联系 而同系统 1 中间则还经过了甲变 电所 5 所址条件 本所位于 ZY 市近郊区 海拔 200m 地势平坦 非强震区 属于平原地带 1 2 4 各电压级主接线型式选择各电压级主接线型式选择 根据工程手册和前辈们的经验总结 结合本变电所的实际情况 地点位置 作用 负 荷性质 出线情况 作出以下方案以供选择 110kV 可选用单母线分段 单母线分段带旁母 35kV 可选用单母线分段 单母线分段带旁母 10kV 可选用单母线分段或双母线并可考虑加装旁路母线 方案比较 110kV 和 35kV 和 10kV 表 1 2 方案比较 单母线分段单母线分段带旁母 可靠性简单清晰 一段母线故障 可保证正常段供电 检修屮线 DL 时不致中断该 线路的供电 提高了靠性 灵活性运行操作简便 且有利于 扩建 具有足够的灵活性 易于扩建 经济性设备少 占地小设备较多 占地较大投资较高 接 线 简 图 综合比较 110kV 选用单母线分段带旁母 35kV 选用单母线分段带旁母 10kV 选用单母线分段带旁母 1 2 5 中性点接地方式选择中性点接地方式选择 1 变压器的 110kV 侧采用中性点直接接地方式 根据 电气设计手册 I 第 2 7 节中关于 主变压器中性点接地方式 的 规定 电力网中性点的接地方式 决定了主变压器的中性点的接地方式 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合 正序电抗之比 X0 X1 3 以使单相接地时全相上工频电压不超过阀型避雷器的灭 弧电压 X0 X1 1 5 以使单相接地时短路电流不超过三相短路电流 所有普通变压器的中性点都经隔离开关接地 以使运行调度灵活选择接地 点 选择接地点时应保证任何故障形式都不应使电网解列成中性点不接地的 系统 2 主变压器 6 63kV 多用中性点不接地或经消弧线圈接地方式 6 63kV 电网多采用中性点不接地方式 但当单相接地故障电流大于 30A 6 10kV 电网 或 10A 20 63kV 电网 时 中性点应经消弧线圈接地 用消弧线圈接 地时应注意 消弧线圈应由系统统筹规划 分散布置 应避免整个电网中只装一台消弧 线圈 也应避免在一个变电所中装设多台消弧线圈 在任何运行方式下 电网不得 失去消弧线圈的补偿 在变电所中 消弧线圈一般装在变压器中性点上 6 10kV 消弧线圈也可装 在调相机的中性点上 当两台主变压器合用一台消弧线圈时 应分别经隔离开关与变压器中性点 相连 3 设计原则 110KV 侧中性点直接接地 一台接地 6 35KV 侧采用中性点不接地或经消弧线圈接地 单相接地电容电流大于等于 30A 6 10KV 或 10A 35KV 时采用消弧线圈 4 计算方法 架空线路的电容电流可按下式估算 3 2 73 3 10 C IUeL 2 7 系数 适用于无架空地线的线路 3 3 系数 适用于有架空地线的线路 厂所母线增加的 IC 值 6kV 18 10kV 16 35kV 13 35kV 3 3 31013 398 C IUeL C 1I 15 14 CZC II 10kV 3 3 3101 1385 C IUeL C 1I 1 32 CZC II 消弧线圈的补偿容量按下式计算 1 35413 3 N C U QIKVA 其中 K 系数 过补偿取 1 35 UN 电网或发电机回路的额定线电压 kV IC 电网或发电机回路的电容电流 A 消弧线圈型式选择 油浸自冷式 XDJ 35KV 侧加消弧线圈 XDJ 550 35 1 2 6 所用电选择所用电选择 1 设计原则 1 所用电负荷一般都比较小 其可靠性不如发电厂高 2 小型所用变大多只装一台所用变压器 3 大中型变电所或装有调相机的变电所 通常装设两台所用变 4 接线方式一般选用单母线分段 2 所用电源数量的确定 规范第 3 3 1 条 在有两台及以上主变压器的变电所中 宜装设两台容量相 同的互为备用的所用变压器 如能从变电所外引入一个可靠的低压备用 所用 电源时 亦可装设一台所用变压器 当 35kV 变电所只有一回电源进线及一台主 变压器时 可在电源进线之前装设一台所用变压器 3 所用电源的引接方式 所用电源的引接方式有以下几种情况 1 当有发电机电压母线时 发电机电压母线为 6 3kV 时 一般用电抗器从主母线引接一个备用电源 当电厂有与电力系统连接的 35kV 母线时 根据装机容量及其在系统中的 作 如 6 3kV 主母线上的发电机总容量超过系统容量的 20 时 为了在 全场停电时迅速取得的备用电源 也可由 35kV 母线引接 发电机电压母线为 10 5kV 并具有两个电源 包括本厂电源 的 35kV 母线时 可有 10 5 或 35kV 母线引接 决定于技术经济比较 如无 35kV 母线或 35kV 母线上仅有一个电源时 则应由 10 5kV 主母线引接一个备用 电源 2 发电机与主变压器单元接线 3 大容量机组安装在断路器出口 4 变压器选择 台数 2 台 型式 油浸自冷式 容量选择标准 Se 大于等于 K1 P1 P2 K1 系数 P1 动力负荷 P2 照明负荷 5 所用电源数量的确定 规范第 3 3 1 条 在有两台及以上主变压器的变电所中 宜装设两台容量相 同的互为备用的所用变压器 如能从变电所外引入一个可靠的低压备用 所用 电源时 亦可装设一台所用变压器 当 35kV 变电所只有一回电源进线及一台主 变压器时 可在电源进线之前装设一台所用变压器 6 本所的选择结果 型式 油浸自冷式 S6 50kVA 10 阻抗电压 2 5 台数 2 台 1 2 7 无功补偿无功补偿 无功补偿方式有两种 即高压集中补偿和低压分散补偿本所是地区变电所 采用 10KV 侧补偿方式 1 补偿装置分类 串联补偿装置和并联补偿装置 2 补偿作用 1 对 110kV 及以下电网中的串联电容补偿装置 用以减少线路电压降 降 低受端电压波动 提高供电电压 在闭合电网中 改善潮流分布 减少有功损 耗 2 在变电所中 并联电抗补偿装置常接在主变压器的低压侧 对调相机 并 联电容补偿装置和静止补偿装置都直接连接或通过变压器并接于需补偿无功的 变电所 换流站的母线上 也可连接在变电所 110kV 电压母线上 3 补偿装置设置于发电厂 变电所 配电所 换流站或开关站中大部分连接 在这些厂站母线上 也有的补偿装置是关联或串联在线路上 3 无功补偿容量及电容器接线方式 根据 并联电容器装置设计技术规程 SDJ25 85 1 0 2 条 电容器装置的设计须执行国家的技术经济政策 并根据安装地点的电 网条件 谐波水平 自然环境 运行和检修要求等合理地选择接线方式 布置 型式和控制 保护方式 做到安全可靠 经济合理和运行检修方便 1 0 3 条 电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计 调相调压计算及 技术经济比较确定 对 35 110kV 变电所中电容器装置的总容量 按照无功功 率就近平衡的原则 可按主变压器容量的 10 30 考虑 4 并联电容器的选择 1 容量 主变容量的 10 30 2 25 10 5000KVA 2 台数 100 Z D Q n Q 选单 Y 型 取三的倍数即 102 台 3 型式 BWF 2 11 350BWF 1 3 短路电流计算短路电流计算 1 根据 电力工程电气设计手册 知 短路计算的目的为 1 电气主接线比选 2 选择导体和电器 2 选择继电保护装置及进行整定计算 3 短路电流计算结果 详细计算见附录 表 1 3 短路电流计算结果 电压短路点 I ItkI0 5tkI ish 110KVK1467047504750479011910 35KVK2469047504750475011960 K3116701167011670116702976010KV 9040904090409040904023050 1 41 4电气设备选择电气设备选择 1 4 1 电气设备选择的原则电气设备选择的原则 1 选择导体和电器的一般原则 1 应力求技术先进 安全适用 经济合理 2 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 3 按当地环境条件校核 4 应与整个工程的建设标准协调一致 5 选择的导体品种不宜太多 6 选用新产品应积极慎重 新产品应有可靠的试验数据 并经主管单位鉴定 合格 2 选择导体和电气设备的技术条件 在选择导体和电气设备是都是按照正常条件选定 按照短路条件校验 1 按照长期工作条件选择 导体和电气设备选择技术规定 第 1 1 3 条规定 选用的电器允许最高工作电 压不得低于该回路的持续工作电流 用公式表示如下 Ualm Usm 式中 Ualm 电器的最高工作电压 取 1 15 UN Usm 电网的最高运行电压 取 1 1 UNS 实际上当满足 UN UNS时即可满足上述要求 导体和电气设备选择技术规定 第 1 1 4 条规定 选用的导体的长期允许电流 不得小于该回路的持续工作电流 由于高压开关断路器没有连续过载的能力 在选择其额定电流时 应满足各种可能的持续工作电流的要求 用公式表示为 在选择导体时 Ial Imax 在选择电器时 IN Imax 式中 Ial 导体的长期允许电流 IN 导体的额定电流 Imax 在各种合理运行方式下最大持续工作电流 在断路器 隔离开关 空气自然冷却限流电抗器等电器各部分的最大允许 发热温度不超过 交流高压电器在长期工作时的发热 GB763 74 所规定的数 值情况下 当这些电器使用在环境温度高于 40 但不高于 60 时 环境 温度每增高 1 减少额定电流 1 8 但使用在环境温度低于 40 时 环境 温度每降低 1 增加额定电流 0 5 但其最大过负荷不得超过额定电流的 20 2 按照经济电流密度选择导体 按照经济电流密度选择导体截面可使得年计算费用最低 对应不同种类的 导体和不同的最大负荷利用小时数 Tmax 将有一个年计算费用最低的电流密度 称为经济电流密度 J 导体的经济截面 S Imax J 上式中 Imax 正常工作时的最大持续电流 根据 导体和电器选择技术规程 第 2 1 6 条规定 除配电装置的汇流母线 以外较长导体的截面应按照经济电流密度来选择 选择后应按照长期发热来校 验 根据 导体和电器选择技术规程 第 2 3 1 条规定 20kV 及以下回路的正常工作 电流在 4000A 及以下时 宜选用矩形导体 在 4000 8000A 时 宜选用槽形导 体 110kV 及以上高压配电装置 当采用硬导体时 宜用铝合金管形导体 也 可选用软导体 如钢芯铝铰线 组合导线等 1 4 2 电气设备选择的任务电气设备选择的任务 1 导体和绝缘子 各电压级汇流主母线 主变引下线 出线及与之相应的绝缘 子 2 断路器 隔离开关 熔断器 选择校验 3 电压互感器 电流互感器 不做准确级校验 4 穿墙套管 5 开关柜 1 4 3 正常运行时最大电流的计算正常运行时最大电流的计算 1汇流主母线 110kV 电压级 Imax 0 38kA 2110 110 3 SeScS 35 kV 电压级 Imax 0 25KA max 35 3 S 10 kV 电压级 Imax 1 47kA max 10 3 S 2 旁路回路 110kV 电压级 Imax 0 118kA 180 8 110 3 35 kV 电压级 Imax 0 25kA 3 50 9 35 3 10 kV 电压级 Imax 1 47kA 2 50 75 10 3 3 主变引下线 Imax 1 05IT 110kV 电压级 Imax 0 138kA 25 1 05110 3 35 kV 电压级 Imax 0 433kA 25 1 05 35 3 10 kV 电压级 Imax 1 52kA 25 1 0510 3 4 出线 单回线 Imax 等于线路的最大负荷电流 双回线 Imax 等于 1 2 2 倍线路的最大负荷电流 5 分段回路 Imax 1 05IT 0 5 0 8 35 kV 电压级 Imax 0 8 0 433 0 35kA 10 kV 电压级 Imax 0 8 1 52 1 21kA 6 10kV 并联电容器 Imax 1 3Ic 375 31 7所用变 Imax 1 05IT 1 05 3 031A 50 10 3 1 4 4 电气设备选择一览表电气设备选择一览表 温度修正系数 裸导体 屋内 该处通风设计温度 当无资料时 可取最热月平均温度加班加 5 度 屋外 最热月平均最高温度 电器 屋内 该处通风设计温度 当无资料时 可取最热月平均温度加班加 5 度 屋外 年最高温度 导体 K1 0 92 al alo 7032 7025 K2 0 860 al alo 7037 7025 电器 K1 0 82 al alo 7040 7025 K2 0 75 al alo 7045 7025 导体的经济截面 S Imax J 选择结果 1 母线的选择 表 1 4 母线的选择结果 电压级 Ial Imax K 导体 Ks 110KV0 413LGJ 1501 35KV0 29 25 4 矩形导体 1 10KV1 71 100 10 矩形导体 1 08 2 旁母的选择 表 1 5 旁母的选择结果 电压级 Ial Imax K 导体 Ks 110KV0 128LGJ 351 35KV0 074 25 4 矩形导体 1 10KV0 224 25 4 矩形导体 1 3 主变引下线 表 1 6 主变引下线的选择结果 电压级JS导体 Ial 110KV0 91152LGJ 150445 35KV0 91476LGJ 400435 10KVIal1 652 100 10 矩形导体 1 08 4 35kV 出线的选择 表 1 7 35kV 出线的选择结果 Imax TmaxJS型号载流量 郊一0 05560000 9657 3LGJ 50210 郊二0 06460000 9666 67LGJ 70265 水泥厂0 0733360000 9676 4LGJ 70265 耐火厂0 027560000 9628 6LGJ 35175 5 10kV 出线的选择 表 1 8 10kV 出线的选择结果 Imax TmaxJS型号载流量 棉纺厂0 36655000 96377400835 印染厂0 28250001 04271240610 毛纺厂0 14750001 04141120380 针织厂0 11145001 1496 595330 柴油机厂0 27510001 24241240610 橡胶厂0 11545001 1510095330 市区0 27525001 6171 8150445 食品厂0 1034000 83 170265 6 断路器和隔离开关的选择 表 1 9 断路器和隔离开关的选择 电压等级断路器隔离开关 110kVSW4 110 1000GW5 110D 600 72 35kVZN12 35 1250 GN2 35T 1000 70 SN10 10 3000 GN10 10T 300 16010kV SN10 10 630 GN6 10 600 7 电流互感器和电压互感器的选择 表 1 10 电流互感器和电压互感器的选择 CTPT 110kVLCWB6 110BJCC2 110 35kVLCBW 35JDJJ 35 10kVLMC 10JDJ 10 8 墙套管的选择 35kV 选择 CWB 35 600 10kV 选择 CWB 10 1500 9 绝缘子的选择 支柱绝缘子 110kV 选择 ZSW2 110 400 35kV 选择 ZSQ1 35 400 10kV 选择 ZSW1 10 400 悬式绝缘子 XWP1 16 耐污型 110kV 7 片 35kV 3 片 10kV 1 片 1 4 5 电气设备的校验电气设备的校验 1 母线的校验 1 110kV 母线 热稳定校验 短路持续时间为 tk 0 05 0 09 0 14s 查运算曲线得 Tk0 5tk I10 40 4 I21 21 2 I0 14 I0 07 0 4 I1b 1 2 I2b 4 29kA 周期分量的热效应 Qp 0 14 2 58 222 4 2910 4 294 29 12 因 t 1s 故应计算非周期分量热效应 Qnp 2 4 36 0 2 4 67 Qk Qp Qnp 6 94 正常运行时导体的温度0 8542 60 2 m 00 2 I 30 7030 ax al al I 查发电厂电气部分 P115 表 4 6 得 C 89 满足热稳定的最小截面积为 Smin 28 3 150 kS Q K C 满足热稳定的要求 2 35KV 母线 热稳定校验 短路持续时间为 tk 0 05 0 1 0 15 查运算曲线得 Tk0 5tk I10 1470 147 I20 380 38 I0 14 I0 07 0 147 I1b 0 38 I2b 4 63KA 周期分量的热效应 Qp 0 15 3 216 222 4 6310 4 634 63 12 因 t 1s 故应计算非周期分量热效应 Qnp 4 4 2 0 2 4 69 Qk Qp Qnp 7 62 正常运行时导体的温度12 70 2 m 00 2 I 30 7030 ax al al I 查发电厂电气部分 P115 表 4 6 得 C 91 满足热稳定的最小截面积为 Smin 32 2 1000 kS Q K C 满足热稳定的要求 3 10KV 母线 热稳定校验 短路持续时间为 tk 0 05 0 09 0 14s 查运算曲线得 tk0 5tk I10 10310 1031 I20 2880 288 I0 14 I0 07 0 1031 I1b 0 288 I2b 11 67KA 周期分量的热效应 Qp 0 14 2 58 222 11 6710 11 6711 67 12 因 t 1s 故应计算非周期分量热效应 Qnp 2 27 2 0 2 11 67 Qk Qp Qnp 46 12 正常运行时导体的温度0 9462 66 6 2 m 00 2 I 30 7030 ax al al I 查发电厂电气部分 P115 表 4 6 得 C 91 满足热稳定的最小截面积为 Smin 88 081 取 1 2 两个中的较小者 Z dz2 5 92 2 动作时间 t 0 5s 3 保护范围 lmin 5 92 1 481 25 4 满足要求 3 距离 III 段的整定 动作阻抗按躲开最小负荷阻抗整定 Zfmin表示当线路流过最大负荷 电流时且母线上电压最低 在线路始端得到计算值 即 Zfmin Vfmin Ifmin 一般地 Vfmin 0 9Ve 考滤到外部故障切除后 电机自起动条件下 保 护 III 段须立即返回的要求有 Z dz 1 kkkzqkh Zfmin min 1 113 4 f kzqh Z k k k 式中 kk 可靠系数取 1 2 1 3 kzq 自起动系数取 1 1 2 kh 返回系数取 1 05 1 10 灵敏度校验 113 4 28 4 4 2 2 4 电流保护整定计算电流保护整定计算 1 35KV 线路以郊一为例 线路阻抗的标幺值 X 2 1000 0 4 122 26 3 35 最大方式下线路末端短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 7 64 11 46 Xjs2 200 1000 20 56 4 112 3 max 115001200 2 845 11 644 112373373 I 最小方式下线路末端短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1300 1000 7 5 9 75 Xjs2 170 1000 23 49 3 99 3 max 113001170 2 74 9 753 99373373 I 2 max 2 44IKA 电流一段 I dz1 k kIdcmax 3 414 Idcmax为最大运行方式下 母线三相短路电流 k k 可靠系数 取 1 2 1 3 动作时限 t1 0s 最小方式下线路 15 处短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1300 1000 4 97 6 46 Xjs2 170 1000 15 56 2 645 3 414 3 max 11300170 15 0 384 14 6 46373373 I 校验 按最小保护范围与全长百分比是否大于 15 来判定 因为 3 414 3 max 11300170 15 0 384 14 6 46373373 I 所以满足要求 线路末端加一变压器 Se 6300 35 7 5 U 1000 0 07511 9 6 3 X 变压器后短路时 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 5 26 7 9 Xjs2 200 1000 38 1 7 62 3 max 115001200 3 37 7 97 62373373 I 3 max 3 71 dzK IK I 2 44 0 66 3 71 lm K 不满足要求 电流三段 定时限过电流保护 max 0 055 f IKA max 0 093 kzq dzf h K K IIKA K 灵敏度为 2 44 26 2 0 093 lm K 2 10KV 线路以棉纺厂为例 线路阻抗的标幺值 X 2 10 5 0 4 3 50 154 1000 最大方式下线路末端短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 6 67 10 Xjs2 200 1000 17 96 3 59 3 max 115001200 11 3 103 59373373 I 最小方式下线路末端短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1300 1000 6 57 8 545 Xjs2 170 1000 3 5 3 5 3 max 113001170 11 13 8 5453 5373373 I 2 max 9 64IKA 电流一段 I dz1 k kIdcmax 13 56 Idcmax为最大运行方式下 母线三相短路电流 k k 可靠系数 取 1 2 1 3 动作时限 t1 0s 最小方式下线路 15 处短路时系统的等效电路为计算电抗为 Xjs1 1300 1000 6 4 8 32 Xjs2 170 1000 20 1 3 42 3 max 113001170 15 11 33 8 323 42373373 I 校验 按最小保护范围与全长百分比是否大于 15 来判定 因为 13 56 3 max 113001170 15 11 33 8 323 42373373 I 不满足要求 所以采用线路变压器组保护 线路末端加一变压器T 4000 10 5 5 U 1000 0 05513 8 4 X 最大方式下变压器后短路时系统的等效电路为 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 25 6 38 4 Xjs2 200 1000 67 13 4 3 max 115001200 2 96 38 413 410 5310 53 I 电流一段 I dz1 k kIdcmax 3 256 Idcmax为最大运行方式下 母线三相短路电流 k k 可靠系数 取 1 2 1 3 动作时限 t1 0s 灵敏度为 9 64 2 96 3 46 lm K 电流三段定时限保护 max 0 366 f IKA max 0 568 kzq dzf h K K IIKA K 灵敏度为 9 64 11 97 0 568 lm K 2 3 站用变压器保护站用变压器保护 站用变压器型号 S6 50kva 10 10KV 电力变压器属小型变压器 一般没有过电流保护 分定时限保护和反时限 保护两种 Ie Se Ue 50 1 05 2 89A33 由于变压器的额定电流较小 直接用熔断器进行保护即可 熔断器电流为 Ik 1 8Ie 5 202 采用 RN1 型熔断器 2 4 电容器的保护电容器的保护 2 4 1 故障类型故障类型 对地 10kV 及以上电压级的并联补偿电容器 有以下常见故障 1 电容器组与断路器之间的接线短路 2 电容器内部故障及引出线故障 3 电容器组某一电容器切除时 其余电容器上电压升高可能超过允许值 4 电容器整组过电压 5 母线残压 6 电容器单相接地故障 2 4 2 不同故障应装设的保护不同故障应装设的保护 1 应装设无时限或带时限的电流保护动作于跳闸 2 采用下列保护之一 a 如果电容器台数较多 可接电容器容量的大小和溶断器的断流容量将电容器 分组 在每组装设熔断器 b 将电容器分成两组 装设横差保护 动作于跳闸 3 装设横联差动保护或利用电容器组内部故障而动作的横差保护 装置未超 过允许值 可作用于信号 超过允许值作用于跳闸 4 对单相接地故障 根据具体条件装设单相接地保护 2 4 3 保护的计算整定保护的计算整定 1 定时限过电流保护 段 整组保护 Ie Q UN 4 55A nlh 20 53 一组电容器额定电流为 Iec 3 Ie 13 65 Idzjg KkKbwKjxIec KfnCH 1 25 1 25 1 Iec 0 8 4 6 66A 其中 Kbw 波纹系数 Iec 电容器额定电流 T 0 2 0 5s 最小运行方式下两相短路电流为 Imin 2 Imin 3 2 697A3 Klm 697 6 66 104 65 1 25 满足要求 2 限时电流速断 I 段 整组保护 Idzjs 2 2 5 Idzjg 2 5 6 66 16 65A Klm I 2 dmin Idzjs 697 16 65 41 87 1 25 满足要求 t 0 2s 以上两种保护主要用来作为相间短路的保护 3 定时限过电压保护 Vdzj 110 115V tgg 30s 4 低压保护 电流闭锁保护 动作电压 Vdzj 50 60V 动作电流 Idzj 0 2 0 5 Iec nCH 0 5 100 10 5 200 0 014A3 5 零序电流保护 单三角接线 反应单三角内部故障 按躲三相不平衡电流计算 Idzj KkKbp nCH 0 15 I ec nCH I ec 每相电容器的额定电流 T 0 2s 6 零序电压保护 单星型 Vdzj 0 15Ve npt 10 15V T 0 2s 附录一附录一 短路电流计算短路电流计算 一 计算步骤 1 短路计算点 各电压级汇流母线处 2 求计算用的参数 1 基本值的选取 Sb 1000MVA Ub Up 平均电压 115 37 10 5 2 各元件参数标幺值 发电机 1 1 1000 0 60 4 1500 G X 1 1000 0 650 5 1300 G X 发电机 2 2 1000 0 73 5 200 G X 2 1000 0 754 412 170 G X 线路 2 1500 10 0 40 3 115 Xl 2 1500 50 0 41 5 115 Xl 2 1500 70 0 42 1 115 Xl 变压器 1 1000 10 5 186 5 4 4 25 X 2 1000 10 56 5 18 0 20 25 X 3 1000 186 5 10 5 2 8 25 X 所用变压器 22 4 22 111101000 2 5 50 0 51110 5 X 3 网络化简求转移电抗 4 求相应的计算电抗 5 查运算曲线 6 求短路电流有名值 7 求冲击电流及其它电流 二 计算经过 1 画出系统最大运行方式下的等效电路 进一步化简为 1 当变电所 110KV 母线短路时计算化简过程 对系统等效电路进行化简 tk 5 1s 0 5tk 2 55s 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 1 525 2 2875 Xjs2 200 1000 4 1 0 82 查运算曲线得 0stk0 5tk 1 I 0 450 460 460 46 2 I 1 21 281 281 32 基准值 I1b 1500 1 732 115 7 531 I2b 200 1 732 115 1 0 短路值 Id 0 45 I1b 1 2 I2b 4 67KA Itk I1 2tk 0 46 I1b 1 28 I2b 4 75KA I 0 46 I1b 1 32 I2b 4 79KA ish 2 55 Id 11 91KA 2 当变电所 35KV 母线短路时计算化简过程 tk 3 6s 0 5tk 1 8s 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 4 54 6 8 Xjs2 200 1000 12 22 2 45 查运算曲线得 0stk0 5tk 1 I 0 1470 1470 1470 147 2 I 0 40 420 420 42 基准值 I1b 1500 1 732 37 23 4 I2b 200 1 732 37 3 121 短路值 Id I1b 0 147 I2b 0 4 4 69 Itk I1 2tk I I1b 0 147 I2b 0 42 4 745 ish 2 55 Id 11 96 3 当变电所 10KV 母线并列运行短路时计算化简过程 tk 2 06s 0 5tk 1 03s 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 6 46 9 7 Xjs2 200 1000 17 39 3 48 查运算曲线得 0stk0 5tk 1 I 0 10310 10310 10310 1031 2 I 0 2880 2880 2880 288 基准值 I1b 1500 1 732 10 5 82 5 I2b 200 1 732 10 5 11 短路值 Id I1b 0 147 I2b 0 4 4 69 Itk I1 2tk I I1b 0 1031 I2b 0 288 11 67 ish 2 55 Id 29 76 4 当变电所 10KV 母线分列运行短路时计算化简过程 tk 2 06 0 5tk 1 03 计算电抗为 Xjs1 1500 1000 8 38 12 57 Xjs2 200 1000 22 56 4 512 查运算曲线得 0stk0 5tk 1 I 0 080 080 080 08 2 I 0 2220 2220 2220 222 基准值 I1b 1500 1 732 10 5 82 5 I2b 200 1 732 10 5 11 短路值 Id Itk I1 2tk I I1b 0 08 I2b 0 222 9 04 ish 2 55 Id 23 05 电压级短路点 I ItkI0 5tk I ish 110KVK1467047504750479011910 35KVK2469047504750475011960 K3116701167011670116702976010KV K3 904090409040904023050 1 画出系统最小运行方式下的等效电路 进一步化简为 1 当变电所 110KV 母线短路时计算化简过程 对系统等效电路进行化简 计算电抗为 Xjs1 1300 1000 1 62 2 1 Xjs2 170 1000 5 07 0 862 查运算曲线得 0 46 1 I 1 15 2 I 基准值 I1b 1300 1 732 115 6 53 I2b 170 1 732 115 0 85 短路值 Id 6 53 I1b 0 85 I2b 3 98KA 2 当变电所 35KV 母线短路时计算化简过程 计算电抗为 Xjs1 1300 1