某110kV降压变电站电气部分设计.doc

摘 要 此次设计的题目是 南苑 110kV 降压变电站电气部分设计 主要任务是根据 变电所运行要安全 可靠的要求 确定主接线方案 根据 35kV 侧和 10kV 侧的负荷 选择主变压器 画出短路图 经过计算列出短路计算表 计算各回路的最大持续工 作电流 选择断路器 隔离开关 电压互感器 电流互感器 避雷器 熔断器 母 线等设备 并通过短路计算结果校验所选的设备符合要求 配电装置的设计应满足 安全可靠的要求 在本次设计中 配电装置选用已经长期运行检验合格的配电装置 防雷接地的计算 在变电所外按配置原则装设四支高度为 30 米等高避雷针 计算所 装设的避雷针可以保护全所的范围 利用 WBZ 500H 微机型变压器保护装置对所设 计的变电所主变压器进行保护 使变压器安全 稳定的运行 关键词 主接线 短路电流计算 设备选择与校验 微机保护 Abstract My graduation thesis topic is The electric section design of Nanyuan 110kV step down station The main task of this graduates design is ensure the plan of electric main line by way of the regular that power system operate safty and stability Draw a chart about short circuit Lay out the chart of short circuit result To computate Choose the main electric appliance equipments For example bus bar maxg I interrupter disconnect switch current transformer potential transformer lightning arresters fuse and so on check the electric equipments by way of short circuit calculation The design of distribution install should operate safty and reliablely In this design we chose the installs which operate many years The calculation about Lighting Grounding we plan install four lightning conductor and check four conductor can protect station very well we use WBZ 500H Protection to protect transformer and ensure the safty of transformer keywords keywords electric main line short circuit calculation check and choose electric appliance equipments protection 目 录 引 言 1 第一章 110KV 变电站电气主接线设计 2 1 1 原始资料 2 1 1 1 变电所规模及其性质 2 1 1 2 负荷分析 2 1 1 3 对配电装置选择的初步分析 2 1 2 主接线设计的原则 2 1 2 1 设计主接线的要求 2 1 2 2 设计步骤 3 1 2 3 本变电所主接线方案的确定 3 第二章 主变压器选择 7 2 1 原始资料 7 2 2 主变压器选择 7 2 2 1 台数的选择 7 2 2 2 主变压器型式的选择 7 2 2 3 本变电所主变压器的确定 7 2 2 4 电抗器的选择 9 第三章 短路计算 11 3 1 短路计算的规定和步骤 11 3 1 1 短路电流计算的目的 11 3 1 2 短路电流计算的一般规定 11 3 1 3 计算步骤 12 3 2 相关参数计算 12 3 2 1 变压器参数的计算 13 3 2 2 发电机参数的计算 16 3 2 3 线路参数的计算 18 3 3 等值网络的化简 19 3 4短路点的选择 21 3 4 短路计算 22 4 3 4 1 短路点 d 1 处 22 3 4 2 短路点 d 2 处 23 3 4 3 短路点 d 3 处 23 3 4 4 短路点 d 4 处 24 第四章 主要电气设备选择 25 4 1 电气设备选择的基础知识 25 4 1 1 一般原则 25 4 1 2 技术条件 25 4 1 3 环境条件 27 4 2 断路器的选择与校验 28 4 3 隔离开关的选择与校验 34 4 4 电流互感器的选择与校验 38 4 5 电压互感器的选择 43 4 6 电抗器的校验 45 4 7 熔断器的选择 47 4 8 母线的选择 48 4 8 1 10kV 侧母线的选择与校验 51 4 8 2 110kV 和 35kV 裸导体的选择与校验 53 4 9 避雷器的选择与校验 54 第五章 配电装置设计 57 5 1 配电装置的特点 57 5 1 1 屋内配电装置 57 5 1 2 屋外配电装置 57 5 1 3 成套配电装置 58 5 1 4 配电装置应满足以下基本要求 58 5 4 屋外配电装置安全净距 59 5 3 本变电所的配电装置 59 第六章 防雷接地的计算 60 6 1 接地装置 60 6 1 1 一般规定和要求 60 6 1 2 接地范围 60 5 6 1 3 接地电阻值 61 6 1 4 本变电所的接地 61 6 2 防雷保护 63 6 2 1 变电所的防雷保护对象 63 6 2 2 直击雷保护措施 63 6 2 3 防雷保护设计原则 63 6 2 4 避雷针的保护范围 63 第七章 继电保护整定的计算 67 7 1 变压器保护 67 7 1 1 变压器保护的配置原则 67 7 1 2 变压器相间后备保护配置原则及接线 68 7 2 WBZ 500H 型微机变压器保护 68 7 2 1 WBZ 500H 型微机变压器保护的介绍 68 7 2 2 变电所的主保护及后备保护 69 7 2 3 变压器的保护计算 72 结 论 75 参 考 文 献 76 附 录 A 77 附 录 B 78 附 录 C 79 谢 辞 80 符号说明 常用符号 电流 额定电流 基值电流 KA I n I B I 基值电压 KV 额定电压 一次侧 KV B U n U 二次侧额定电压 V 电网工作电压 KV 2n U g U 电压 电抗 电阻 UXR 容量 负荷 能量 SPW 电势 系统基准容量 MVA 变压器额定容量E B S n S 专用符号 励磁电流 短路电流冲击值 KA f I ch I 最大持续工作电流 稳态三相短路电流 max g I I 0S短路电流周期分量 标幺值 0S短路电流周期分量 有名值 I I 断路器的额定开断路器 KA 断路器极限通过电流峰值 br I max I KA 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 KA dt I 断路器 t 秒热稳定电流 短路容量 MVA t I S 支路计算电抗 标幺值 支路转移电抗 标幺值 js X fs X 短路电流发热等值时间 又称假象时间 S dz t 固有分闸时间 S 热稳定系数 kd tC 特殊符号 C 热稳定系数 振动系数 材料系数 W 母线截面系数 J 经济电流密度 k0 温度修正系数 y 母线材料的允许应力 1 引 言 随着现代化进程的快速推进 电力工业发展水平和电气化程度是国家国民经济 发展的重要标志 我国的电力工业已经进入了大机组 大电厂 大电网 超高压 自动化 信息化发展的新时期 随着人们对电能的需求量日益增加 电能由发电厂 发出要经过变压器变压供给用户 这时变电所就成为了发电厂到用户的媒介 这样 就必须合理的规划变电所 以保证向用户可靠 安全的供电 本次设计题目为 南 苑 110kV 降压变电站电气部分设计 包括 110kV 降压变电站电气主接线设计 选 择确定主变压器的型号 容量 短路电流计算 主要电器设备选择 校验 包括母 线 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 避雷器 熔断器等 配电装 置的设计 防雷接地的计算 变压器保护 为了使变电所顺利完成变电 输配电任务 主接线设计要满足供电可靠性 运 行的灵活性和经济性 先进性等项基本要求 根据负荷的大小确定既经济又实用的 变压器 通过进行变电所短路电流计算 有助于我们选择能安全 可靠工作又经济 的电气设备 也有助于设计和选择屋内 屋外配电装置 当变电所在运行时出现故 障时而不间断地对 类负荷供电 就要对变电所的设备 尤其是对主要设备进 行相应的保护 对变电所进行防雷接地计算和利用 WBZ 500H 微机型变压器保护装置 对变压器进行相应的保护计算 从而保证变电所安全 经济地供电 2 第一章 110kV 变电站电气主接线设计 1 1 原始资料 1 1 1 变电所规模及其性质 1 电压等级 110 35 10 kV 的降压变电站 线路回数110kV两回进线 35kV 四回出线 10kV十回出线 本站靠近负荷中心 人少地多 交通方便 有出线走廊 2 110kV 侧情况 两回进线 3 35kV 侧负荷情况 三回 4MW 一回 4 7MW 共四回出线 4 10kV 侧负荷情况 五回 0 8MW 三回 1MW 两回 1 5MW 共十回出线 5 自然条件 自然条件 典型 类气象区 污秽等级为 0 级 站址海拔 800 米 土 壤电阻率 1 104 cm 地震烈度 3 级 当地雷暴日 30 日 年 相对湿度 65 6 变电站在系统中的位置 以及系统的容量详见附录 C 1 1 2 负荷分析 1 110kV 侧 进线 2 回 在 110kV 及以上电压等级的供电要求有一定的可靠性 2 35kV 侧 4 回出线 总负荷为 P 3 4 4 7 16 7 MW 3 10kV 侧 10 回出线 总负荷为 P 5 0 8 3 1 2 1 5 10 MW 1 1 3 对配电装置选择的初步分析 典型 类气象区 污秽等级为 0 级 站址海拔 800 米 当地雷暴日 30 日 年 气象 条件一般 根据 电力工程设计手册 故选用配电装置时不做特殊地区加以考虑 选 择普通的配电设备即可 对电气主设备的选择也没有任何特殊条件加以限制 选择普 通型的设备即可 1 2 主接线设计的原则 1 2 1 设计主接线的要求 电气主接线是我这次设计变电所电气部分的主体 它表明了发电机 变压器 断 路器和线路等电气设备的数量 规格 连接方式及可能的运行方式 各设备的作用 连接方式和回路之间的相互关系 因此 主接线的设计是一个综合性的问题 电气主 3 接线直接关系着全所的电气设备的选择 配电装置的布置 继电保护和自动装置的确 定 结合到该变电所在电力系统中的作用和地位 近期和远期的发展规模 以及负荷 的重要分级 在电力系统中 类负荷在任何时间都不能停电 类负荷仅在必要时可 短时停电 而经过对原始材料的分析该变电站的 类负荷占 65 且靠近负荷中 心 在设计电气主接线兼顾上述原则的同时 也要使其满足供电可靠性 运行的灵活 性和经济性 先进性等项基本要求 1 可靠性 供电可靠性是电力生产和分配的首要要求 电气主接线也必须满足这个要求 衡量主接线运行可靠性的标志是 1 断路器检修时 能否不影响供电 2 线路 断路器或母线故障时 以及母线检修时 停运出线回路数的多少和 停电范围的大小和时间的长短 以及能否保证对重要用户的供电 3 变电所全部停电的可能性 应尽量避免 2 灵活性 1 调度灵活 操作简便 2 检修安全 3 扩建方便 3 经济性 1 投资省 主接线应简单清晰 以节约一次设备投资为主 2 占地面积小 3 电能损耗少 1 2 2 设计步骤 设计步骤 1 拟定可行的主接线方案 根据设计任务书的要求 初步对各方案的优 缺 点进行比较 淘汰一些较差的方案 保留两个相对较好的方案 2 对 2 个较好的方案进行技术比较计算 从中选择出最佳的主接线方案 1 2 3 本变电所主接线方案的确定 110kV 降压变电所属重要变电所 降压变电所多为终端变电所或分支变电所 降 压供电给附近用户 为保证供电可靠性 该变电站设计装设两台三绕组变压器 根 据主接线的各项要求 结合我们设计的具体情况 设计出以下两种方案进行比较 选出最合理的作为本次设计的主接线图 两种方案如图 1 1 1 2 所示 4 方案一 图 1 1 主接线图 方案二 图 1 2 主接线图 5 1 110kV 侧主接线设计 110kV 侧的主接线的接线方式有 不分段单母线 分段单母线 双母线 分段单 母线带旁路 双母线带旁路 两个方案 110kV 侧一种采用外桥接线 一种采用分段 单母线 下面我就我选择的两种接线方式做简单分析 外桥接线 图 1 3 外桥接线图 当有两台变压器和两条线路时适宜采用桥形接线 该接线在四条线路中使用三 个断路器 所用断路器数量较少 外桥接线适用于像变电所线路长度较短的场所和 变压器要按经济运行方式需经常投 切及穿越功率较大的小容量配电装置中 采用 外桥接线时 其中一回线路检修或故障时 有一台变压器短时停运 操作较复杂 变压器切除 投入或故障时 不影响其余部分的联系 操作较简单 穿越功率经过 断路器 QF3 所造成的断路器故障 检修及系统开环的几率小 变压器侧断路器检修 时 变压器需较长时间停运 桥连断路器检修时也会造成开环 可增设 QS2 QS3 解 决 由于桥形接线造价低 并且容易发展成为单母线分段接线 因此为了节省投资 在配电装置中建造初期 负荷较小 出线回路数不多的小变电站 可采用桥形接线 分段单母线 6 图 1 4 单母线分段接线 分段单母线的接线如图 1 4 所示 两母线段可并列运行也可分裂运行 重要用 户可以用双回路接于不同母线段 保证不间断供电 任一母线或隔离开关检修时 只停该段 他段可继续供电 缩小停电范围 对于用分段断路器的 QFd 分段 如果 QFd 在正常运行时接通 当某段母线故障时 继电保护使 QFd 及故障段的断路器自动 断开 只停该段 如果 QFd 在正常运行时断开 当某段电源回路故障和其它断路器 断开时 备用电源自动投入装置使 QFd 自动接通 可保证全部出线继续供电 缺点 分段单母线接线增加了分段设备的投资和占地面积 某段母线故障或检修仍会有停 电问题 适用范围 6 10KV 配电装置 出线回路数为 6 回及以上时 35 63KV 配电 装置 出线回路数为 4 8 回时 110 220KV 配电装置 出线回路数为 3 4 回时 2 35kV 侧主接线的设计 35kV 侧的主接线的接线方式有 不分段单母线 分段单母线 双母线 分段单 母线带旁路 考虑到 35kV 侧有两回进线 四回出线我们采用分段单母线 3 10kV 侧主接线 10kV 侧的主接线的接线方式有 分段单母线 双母线 考虑到 10kV 侧有两回进 线 6 10kV 侧宜采用单母线分段 根据变电站的规模和性质 110kV 侧采用少油断路器 35kV 和 10kV 侧采用真空 断路器 两种电气主接线形式 方案一 方案二差别在 110kV 处 一为单母线分段 的接线形式 一为外桥形接线形式 110kV 处为两回进线 两回出线 该变电所应 用两台降压变压器 宜选用外桥形接线 在配电装置的综合投资 包括控制设备 电缆 母线及土建费用上 在运行灵活性上 桥形接线比单母线分段接线有很大的 灵活性 所以经过技术及经济上的比较 外桥形接线比单母线分段接线形式少一组 断路器且较适合本变电所 所以我们选择方案二 7 8 第二章 主变压器选择 2 1 原始资料 1 35kV 侧负荷情况 总负荷为 P 4 3 4 7 16 7 MW 2 10kV 侧负荷情况 总负荷为 P 5 0 8 1 3 2 1 5 10 MW 3 由本期负荷确定主变压器容量 总负荷为 P 16 7 10 26 7 MW 功率 因数 COS 0 9 2 2 主变压器选择 2 2 1 台数的选择 1 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 运行方式等综合因素考虑确定 2 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 3 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 4 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 70 的全部负荷 并应保证用户的一 二级负荷 5 当一台事故停用时 另一台变压器事故过负荷能力查表得出过负荷倍数为 1 3 允许时间为 2 小时 按照上述原则我设计的变电所应装设两台降压变压器 2 2 2 主变压器型式的选择 1 当不受运输限制时 在 330kV 级以下的变电所应选择三绕组变压器 2 具有三种电压等级的变电所 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该 变压器容量的 15 以上 主变压器宜采用三绕组变压器 按照以上原则的二 结合我设计的变电所实际情况我选择三绕组变压器 2 2 3 本变电所主变压器的确定 对于使用两台变压器的变电所 其额定容量可按下式确定变压器的额定容量 1 7 0 6 0 n P S MAX e 式中 变电所最大负荷 n 为变压器台数 MAX P 9 总安装容量为 MAXMAXN PPS3 165 0 2 28 1967 2965 0 cos 65 0 MW P S M e 系数选择为 0 65 按变电所建成后 5 10 年的规划负荷考虑 并应按照其中一台 变压器停运时 其余变压器能满足变电所最大负荷 SMAX 的 60 70 35kV 110kV 变电所为 60 但应保证 类负荷不停电 此变电所的 类负荷为 65 所以系数选择 0 65 通过以上计算 我选择变压器的容量为 20000kVA 查参考文献 4 表 2 5 选择三绕组变压器 如表 2 1 所示 表 2 1 110kV 三绕组变压器技术参数 额定电压损耗阻抗电压 型号 额定 容量 MVA 高压 侧 kV 中压侧 kV 低 压 侧 kV 连接 方式 空载 功率 P0 短 路 功 率 Ps 空 载 电 流 Io 高 中 u12 高低 u13 中 低 u23 总体 质量 SFS7 20000 110 20000 121 2 2 5 38 5 2 2 5 10 5 33 0 12 5 1 1 10 5 17 18 6 550 0 SFSQ7 20000 110 20000 121 2 2 5 38 5 2 2 5 10 5 33 0 12 5 1 1 10 5 17 18 6 5 SFSZ7 20000 110 20000 110 8 1 25 38 5 2 2 5 10 5 35 8 12 5 1 5 10 5 17 18 6 559 8 SFSZ7 20000 110 20000 121 2 2 5 38 5 2 2 5 10 5 35 8 12 5 1 5 10 5 17 18 6 550 3 SFSL1 20000 110 2000012138 51150 2 12 5 4 11810 56 532 8 SFSLQ1 20000 110 2000012138 511 YN yn 0 d11 Y0 Y0 34 12 5 1 21710 56 备注 第一部分 S 三相 第二部分 F 风冷 第三部分 S 三绕组 第四部分 Q 全绝缘 Z 带负荷调压 对表 2 1 中的变压器在以下方面进行详细选择 1 相数的确定 在 330kV 及以下的变电所中 一般选用三相变压器 一 10 台三相式较同容量的三相单相式投资小 占地小 耗损小 同时配电装置结构简 单 运行维护较方便 2 绕组数的确定 有三种电压等级的变电所宜采用三绕组变压器 3 绕组接线组别的确定 110kV 及以上电压均采用 YN 及中性点引出 并直接接地 35kV 以下的电压 变压器绕组都采用 连接 35kV 作为高 中压 侧时都可能采用 Y 形接线 其中性点不接地或经消弧线圈接地 4 结构形式的比较 变电所的三绕组变压器 以高压侧向中压侧供电为主 向低压侧供电为辅 则选降压型 降压型的绕组排列为 铁芯 低压绕组 中压 绕组 高压绕组 高 低压绕组间距较远 阻抗较大 传输功率时损耗较大 5 冷却方式的选择 电力变压器的冷却方式 随其型式和容量不同而异 选择普通型强迫空气冷却的变压器 风冷式 所以选择 SFSL1 20000 110 通过对变压器的相数 绕组数 绕组接线组别 结构形式 冷却方式的比较 我们选择三相风冷三绕组铝芯普通型变压器 表 2 2 110kV 三绕组变压器技术参数 额定电压损耗阻抗电压 型号 额定 容量 MVA 高压 侧 kV 中压 侧 kV 低压 侧 kV 连接方式 空 载 功 率 P0 短 路 功 率 Ps 空 载 电 流 Io 高 中 u1 2 高 低 u1 3 中 低 u2 3 总 体 质 量 SFSL1 20000 11 0 2000012138 511 Y0 Y0 50 2 125 4 118 10 5 6 5 32 8 2 2 4 电抗器的选择 10kV 单母分段中加限流电抗器 10kV 出线侧加装限流电抗器 10kV 单母分段 中加装电抗器的选择应考虑到一台变压器停运 另外一台变压器承担 10kV 侧的负荷 运行 母线分段的电抗百分数为 12 在此我们选择 10 10kV 出线的电抗器应该以 一条带最大负荷的线路所流经的电流来计算 出线处电抗器的电抗百分数不宜超过 6 在出线处我们选择电抗器的电抗百分数为 6 已知 10kV 侧有两回出线为 1 5MW P 1500kVA cos3UIP AUIPI2278 96 9 010732 1 1500 cos3 11 在发电厂电气部分课程设计参考资料中 62 页选择型号为 NkL 10 150 6 的限流 电抗器 已知 10kV 侧总负荷为 10MW 则一半的负荷为 10 2 5 MW 所选变压器的型号 为 SFSL1 20000 P 5000kVA cos3UIP AUIPI7596 320 9 010732 1 5000 cos3 在发电厂电气部分课程设计参考资料中 62 页选择型号为 NkL 10 1500 10 的限 流电抗器 10kV NkL 型铝电缆水泥电抗器技术参数其技术参数见表 2 3 表 2 3 10kV NkL 型铝电缆水泥电抗器技术参数 型号 额定 电流 A 额定电 压 kV 通过容 量 kVA 无功容 量 kVar 额定 电抗 一相中 75 时 的损耗 W 动稳 定 A IS 热 稳定 A 参考 价格 元 NkL 10 150 6 15010 3 866 5262500637592805900 NkL 10 1500 10 150010 3 230 231106800 1020 0 153008400 依据黄纯华编写的 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 64 页表 3 10 中查 表可知 NkL 10 150 6 NkL 10 1500 10 的电抗标幺值分别为 X1 2 09 X2 0 349 12 第三章 短路计算 3 1 短路计算的规定和步骤 3 1 1 短路电流计算的目的 变电所的电气设计中 短路电流计算是其中的一个重要环节 其计算的目的主 要有以下几方面 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 3 1 2 短路电流计算的一般规定 1 计算的基本情况 1 电力系统中所有电源均在额定负载下运行 2 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间 3 所有电源的电动势相位角相等 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 即最大运行方式 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 考虑电力系统的远景发展规划 一般考虑工程 建成后 5 10 年 4 短路种类 一般按三相短路计算 5 短路计算点 在正常接线方式中 通过电器设备的短路电流为最大的地点 称为短路计算点 13 选择导体和电器时 短路计算点一般取在电抗器后 3 1 3 计算步骤 1 选择并标示设计中计算的短路点 2 画等值网络 次暂态网络 图 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 需将等值网络分别化 简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 Xnd 4 求计算电抗 Xjs 5 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量的标幺值 6 计算无限大容量 或 Xjs 3 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 8 计算短路电流冲击值 9 计算异步电动机供给的短路电流 10 绘制短路电流计算结果表 3 2 相关参数计算 表 3 1 常用基准值 电气量关系式基准值 Sb MAV 100 或 1000 或某元件的额定容量 Ub kV 3 156 310 5 15 7537115230345 Ib kA Ib Sb Ub 318 39 16 5 53 661 56 0 5020 2510 167 Xb Xb Ub Ib Ub2 Sb30 099 0 397 1 10 2 4913 7 1325301190 短路电流计算利用标幺值来进行计算 选择基准容量为Sb 100MVA 各电压等级 的平均额定电压取为基准电压即 Ub Uav 1 05Un则有 kV 5 1005 1 10 NB UU kV 3705 1 35 NB UU kV 11505 1 110 NB UU 根据电力系统规划设计中确定或推荐的系统接线图 求出各元件 发电机 变压 器 线路等 的阻抗值 高压短路电流计算一般只计及各元件的电抗 为了计算方便 一 般均计算成 标幺值 通常取用基准容量基准电压一般取各级的额定MVASB100 14 平均电压计算基本关系如下 3 1 3BB BSU I 3 2 3 B B B S I U 3 3 3 B B B U Z I 3 4 avB UU 式中 基准容量 MVA B S 基准电压 kV B U 电网各级平均额定电压 kV av U 基准电流 kA B I 基准阻抗 B Z 表 3 2 常用设备电抗换算公式 设备名称厂家所给参数有名值 标幺值 以 Sb Ub为基 准 发电机XF n 标幺值 NF N N F X S U X 2 N B Fn b F F S S X X X X 变压器Ub Ud N Nd B S UU X 100 2 N Bd b B B S SU X X X 100 线路 Xo km l km Xl X0L2 0 B B l b l l U S X X X X 3 2 1 变压器参数的计算 近似计算变压器的标幺值计算公式为 3 5 2 1000 N BK T S SP R 3 6 N BK T S SU X 100 式中 Pk 变压器负载损耗 Uk 阻抗电压百分值 15 SN 额定容量 SB 基准容量 在原始资料中 所给的变压器 变压器技术参数均摘自 电工手册 第二分册第 90 页 如表 3 3 所示 表 3 3 变压器参数列表 变压器 参数 T1T2T3T4T5T6 额定容量 MVA 31500315003150015000315008000 高压121 110 121 110 121 110 38 5121 110 38 5 中压38 538 5 额 定 电 压 kV 低压10 5 11 10 510 5 11 116 36 3 连接组标 号 YN yn d11 YN d11YN yn0 d1 1 YN d11YN yn0 d1 1 YN d11 空载损耗 kV 4638 54638 54611 5 空载电流 1 00 81 00 81 00 8 负载损耗 kW 17514817514817545 高中17 10 5 17 10 5 17 10 5 高低10 5 17 10 510 5 17 810 5 17 7 5 阻 抗 电 压 中低6 56 56 5 变压器 T2 SN 31 5MVA 015 0 5 31 1000 100148 1000 22 2 N BK T S SP R 333 0 5 31100 100 5 10 100 2 N BK T S SU X 变压器 T4 SN 15MVA 041 0 15 1000 10092 1000 22 4 N BK T S SP R 16 533 0 15100 1008 100 4 N BK T S SU X 变压器 T6 SN 8MVA 070 0 8 1000 10045 1000 22 6 N BK T S SP R 9375 0 8100 1005 7 100 6 N BK T S SU X 三绕组变压器的参数计算 1 电阻的计算 变压器容量比为 100 100 100 时 每一个绕组电阻的标幺值 3 7 2 100 10002 1 N BKMAX T S SP R PkMAX 最大负载损耗 最大负载损耗是指两个 100 容量的绕组中通有额定电流 第三个绕组空载时损耗 当有容量为 50 的绕组时 该绕组电阻标幺值 3 8 100 50 2 TT RR 2 等值电抗的计算 各绕组电抗百分数为 U1 0 5 U12 U13 U23 3 9 U2 0 5 U12 U23 U13 3 10 U3 0 5 U13 U23 U12 3 11 U12 U13 U23 分别为高 中 低压绕组间的阻抗电压百分值 各绕组等值电抗的标幺值 3 12 N B T S SU X 100 1 1 3 13 N B T S SU X 100 3 3 3 14 N B T S SU X 100 2 2 17 则变压器 T1 T3 T5 的电阻标幺值为 其容量为 31 5MVA 009 0 5 31 1000 100175 2 1 10002 1 22 100 N BKMAX T S SP R 变压器 T1 升压变压器 U1 0 5 U12 U13 U23 0 5 17 10 5 6 5 10 5 U2 0 5 U12 U23 U13 0 5 17 6 5 10 5 6 5 U3 0 5 U13 U23 U12 0 5 10 5 6 5 17 0 333 0 5 31 100 100 5 10 100 1 1 N B T S SU X206 0 5 31100 1005 6 100 2 2 N B T S SU X 0 100 3 3 N B T S SU X 变压器 T3 T5 为降压变压器 各绕组电抗百分数为 U1 0 5 U12 U13 U23 0 5 10 5 17 6 5 10 5 U2 0 5 U12 U23 U13 0 5 10 5 6 5 17 0 U3 0 5 U13 U23 U12 0 5 17 6 5 10 5 6 5 333 0 5 31 100 100 5 10 100 1 1 N B T S SU X0 100 2 2 N B T S SU X 206 0 5 31100 1005 6 100 3 3 N B T S SU X 在所设计的变电所中所选择的变压器 各绕组电抗百分数为 U1 0 5 U12 U13 U23 0 5 18 10 5 6 5 11 U2 0 5 U12 U23 U13 0 5 18 6 5 10 5 7 U3 0 5 U13 U23 U12 0 5 10 5 6 5 18 0 5 0 55 0 20 100 10011 100 1 1 8 7 N B T S SU X35 0 20100 1007 100 2 2 8 7 N B T S SU X 0 100 3 3 8 7 N B T S SU X 3 2 2 发电机参数的计算 在原始资料中的发电机 发电机技术参数均摘自 电工手册 第二分册如表 3 4 所 18 示 表 3 4 发电机参数列表 发电机 项目 TQT1 5 4 6300 TH QF 6 2QF2 12 2QF2 25 2 额定容量 MVA 1 561225 额定电压 kV 6 36 36 3 10 5 6 3 10 5 额定电流 A 1726881375 825 2860 1716 功率因数 cos 0 81 80 80 8 效率 95 596 497 497 4 97 5 同步电抗 xd 154 3 205 9 190 1 212 7 190 72 225 16 瞬变电抗 xd 38 19 9 20 23 25 19 72 21 6 超瞬变电抗 xd 18 4 12 39 12 21 14 26 12 22 13 6 负序电抗 x2 15 1 14 9 17 35 14 9 16 6 零序电抗 x0 6 24 6 37 6 84 6 37 8 69 定子接线YYYYY Y 根据上表数据 依据表 3 2 中的公式对原始材料中所给的发电机进行标幺值的 计算 25MW 的发电机 59976 0 316 0 25 5 10 2 2 25 NF N N F X S U X 544 0 25 100136 0 25 N B Fn b F F S S X X X X 12MW 的发电机 31 1 1426 0 12 5 10 2 2 12 NF N N F X S U X 18833 1 12 1001426 0 12 N B Fn b F F S S X X X X 6MW 的发电机 8196 0 1239 0 6 3 6 2 2 6 NF N N F X S U X 19 065 2 6 1001239 0 6 N B Fn b F F S S X X X X 1 5MW 的发电机 8686 4 184 0 5 1 3 6 2 2 5 1 NF N N F X S U X 267 12 5 1 100184 0 5 1 N B Fn b F F S S X X X X 3 2 3 线路参数的计算 线路标幺值及有名值计算 Xl X0L 3 15 3 16 20 B B b l l U S LX X X X X0 每千米线路所给的阻抗 取 0 4 L 线路公里数 168kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 168 67 2 50812 0 115 100 2 67 220 168 B B b l l U S LX X X X 78kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 78 31 2 2539 0 115 100 2 31 220 78 B B b l l U S LX X X X 26kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 26 10 4 07863 0 115 100 4 10 220 26 B B b l l U S LX X X X 18kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 18 7 2 5259 0 37 100 2 7 220 18 B B b l l U S LX X X X 14kM 线路参数计算 20 Xl X0L 0 4 14 5 6 07863 0 115 100 6 5 220 14 B B b l l U S LX X X X 12kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 12 4 8 03629 0 115 100 8 4 220 12 B B b l l U S LX X X X 5kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 5 2 14609 0 37 100 2 220 5 B B b l l U S LX X X X 2kM 线路参数计算 Xl X0L 0 4 2 0 8 05844 0 37 100 8 0 220 2 B B b l l U S LX X X X 3 3 等值网络的化简 根据前面一节对发电机 变压器 线路的电抗标幺值的计算值 我们对原始材 料中所给的系统图进行化简 其中有对 LQ 厂 YM 厂 HLR 厂 YkS 厂的化简如 下 LQ 厂有两台 25MW 和一台 12MW 的发电机 图 3 1 网络化简图 2213 0 188 1 1 544 0 1 544 0 1 1 1 X YM 厂有两台 25MW 的发电机 21 图 3 2 网络化简图 272 0 544 0 1 544 0 1 1 2 X HLR 厂只有一台 12MW 的发电机 X3 1 188 图 3 3 网络化简图 YkS 厂有两台 1 5MW 的发电机和一台 6MW 的发电机 图 3 4 网络化简图 5451 1 065 2 1 267 12 1 267 12 1 1 4 X 22 图 3 5 系统网络化简图 LQ 线路 89592 0 50812 0 2 333 0 2213 0 22 168 13 11 1 L TT LQ X XX XX YM 线路 48084 0 04234 0 2 333 0 272 0 2 14 2 2 L T YM X X XX HLR 线路 20042 2 333 0 1469 0 533 0 18833 1 5 31 32 4 3 LTTTHLR XXXXXX YkS 线路 23344 3 52184 1 2 333 0 5415 1 22 52 51 18 2 6 4 TT LLTYKS XX XXXXX 此时网络图化简为 图 3 6 网络化简图 23 5098 0 2359 0 2739 0 111 1 78 3 L HLRYMLQ X XXX X 5170 0 0786 02814 2 11 1 26 2 4 L YKS X XX X 3 4短路点的选择 对电抗值进行重新标示如图 3 7 d 1 点为 110kV 进线侧短路 d 2 点为 35kV 母线处短路 d 3 点为 10kV 母线 单母分段处 短路 d 4 点为 10kV 出线处短路 图 3 7 网络化简图 3 4 短路计算 按近期最大运行方式所给参数进行短路计算 IB1 SB UB1 100 115 0 502 KA 33 IB2 SB UB2 100 37 1 560 KA 33 24 IB3 SB UB3 100 10 5 5 4987 KA 33 3 4 1 短路点 d 1 处 8595 0 100 25 166 5170 0 1 1 b n jsd S S XX 图 3 8 短路计算图 3 4 2 短路点 d 2 处 图 3 9 短路计算图 3167 1 6625 1 275 0 5170 0 11 1 5 2 1 2 b n jsd S S XX XX 25 3 4 3 短路点 d 3 处 图 3 10 短路计算图 7291 1 6625 1 04009 1 11 1 6 5 8 3 2 1 3 b n jsd S S XXXXX XX 3 4 4 短路点 d 4 处 图 3 11 短路计算图 2038 5 6625 1 13009 3 11 1 10 6 5 8 3 2 1 4 b n jsd S S X XXXXX XX 短路电流表见附录 A 26 第四章 主要电气设备选择 110kV 降压变电站为终端变电站 要求容量大 占地小 所以在选择设备时要 注意满足设备无油化小型化等要求 尤其 35kV 侧设备 要满足这些要求 导体和 电器的选择设计 同样必须执行国家的有关技术经济政策 并应做到技术先进 经 济合理 安全可靠 运行方便和适当留有发展余地 以满足电力系统安全经济运行 的需要 4 1 电气设备选择的基础知识 4 1 1 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 并考虑远景的发 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 选用的新产品均应具有可靠的试验数据 并经正式鉴定合格 4 1 2 技术条件 选择的高压电器 应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下保 持正常运行 1 长期工作条件 1 电压 选用的电器在允许最高工作电压 Umax不低于该回路的最高运行电压 Ug 即 Umax Ug 4 1 2 电流 选用的电器额定电流 In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流 Ig max In Igmax 4 2 高压电器没有明确的过载能力 所以在选电器时 额定电流应满足各种可能运行方 式下回路持续的工作电流的要求 各回路持续工作电流的计算见表 4 1 27 表 4 1 各回路持续工作电流 Igmax 回路名称计算公式 发电机或同期调相机回 路 Igmax 1 05In 1 05Pn 3UnCos n 三相变压器回路Igmax 1 05In 1 05Pn 3UnCos n 母线分段断路器或母联 断路器回路 Igmax 为该母线上最大一台发电机或一组变压器的持续工 作电流 母线分段电抗器回路 Igmax 为该母线上事故切除最大一台发电机时 可能能过 电抗器的电流计算 一般取该台发电机 50 80 In 分裂电抗器回路Igmax 一般按发电机或主变压器额定电流的 70 计算 主母线按潮流分布情况计算 馈电回路Igmax 2P 3UnCOS 注 PN UN IN等都为设备本身的额定值 各标量的单位为 I A U kV P kW S kVA 2 短路稳定条件 1 校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验 校验 的短路电流一般取三相短路时的短路电流 用熔断器保护的电器可不校验热稳定 当熔断器有限流作用时 可不验算动稳定 用熔断器保护的电压互感器 可不验算动 热稳定 2 短路的热稳定条件 It t I tdz 4 3 It t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值 kA t 设备允许通过的热稳定电流时间 s 校验短路热稳定所用的计算时间 tdz按下式计算 tdz tb td tb 继电保护装置后备保护动作时间 s td 断路器全分闸时间 s 28 注 验算导体和 110kV 以下电缆适中热稳定时 用的计算时间釆用主保护的动 作时间加相应的断路器全分闸时间 3 短路的动稳定计算 imax ich 4 4 ich 短路冲击电流峰值 kA imax 电器允许的极限通过电流峰值 kA 表 4 2 导体和电器的选择与校验项目 正常工作条件短路条件环境条件 项目 电器 额定电 压 kV 额定电 流 A 开断容 量 kVA 准确等 级二次 负荷 动稳 定 热稳 定 温度 海拔 高度 其他 断 路 器 负荷开关 隔离开关 熔断器 电 抗 器 电流互感