35KV企业变电所设计

长沙电力职业技术学院长沙电力职业技术学院 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题目 题目 35KV35KV 企业变电所设计企业变电所设计 课课 题题 类类 别 别 学学 生生 姓姓 名 名 学学 号 号 班班 级 级 专业 全称 专业 全称 发电厂及电力系统发电厂及电力系统 指指 导导 教教 师 师 毕业设计开题报告毕业设计开题报告 题目 题目 35KV35KV 企业变电所的设计企业变电所的设计 课课 题题 类类 别 别 学学 生生 姓姓 名 名 学学 号 号 班班 级 级 专业 全称 专业 全称 发电厂及电力系统发电厂及电力系统 指指 导导 教教 师 师 1 本课题设计 研究 的目的 通过设计 使我们对三年所学知识总体有一个大概的归纳 使我们巩固 加强 扩大和提高以往所学的有关基础理论专业知识 能够活学活用 将专业知识应用于 实际工作中 将我们所学的各类知识集成整个系统 培养我们综合运用所学的知识 来解决实际问题的能力 为我们以后的工作能力奠定基础 使我们学会创新 培养 我们系统的进行设计 出图的综合能力 二 设计 研究 现状和发展趋势 随着电力行业的不断发展 人们对电力供电的要求越来越高 特别是供电稳固 性 可靠性和持续性 然而电网的稳固性 可靠性和持续性往往取决于变电所的合 理设计和配置 一个典型的变电站要求变电设备运行可靠 操作灵活 经济合理 扩建方便 我国变电所主要现状是老设备向新型设备转变 有人值班向无人值班变电所转 变 交流传输向直流输出转变 国外主要是交流输出向直流输出转变 随着经济的 发展 现代电网结构日趋复杂 电网容量不断扩大 自动化技术不断发展 因此对 电网运行的可靠性要求也越来越高 三 设计的主要内容 重点与难点 本设计首先对已知的设计原始资料进行分析和舍取 可以大概地了解变电所的 设计要求 接着 对变电所各个用电单位变电所以及各组设备的负荷进行计算 统 计总负荷和功率因数及电力系统的损耗 同时 根据计算负荷选择总降压变电所的 主变压器的台数和容量 根据设计资料确定电源进线和电力来源 进一步可以大致 拟定供电系统图 再对其进行短路计算 选择高压开关柜及相应的效验 选择高压 进 出线以及设置需要的继电保护 重点 所用变容量 短路电流计算 选择导体及主要电气设备 难点 电气计算 短路电流计算 四 设计 研究 进度计划 预计毕业设计时间为四周 1 变电所主变压器和所用变压器的选择 0 5 周 2 电气主接线的设计 0 5 周 3 短路电流的计算 1 周 4 电气设备的选择 0 5 周 5 规划变电所的防雷设施 0 5 周 6 准备成品 答辩 1 周 5 参考文献 1 弋东方 电力工程电气设计手册 电气一次部分 北京 水利电力出版社 1989 2 刘涤尘 电力工程基础 武汉 武汉理工大学出版社 2003 6 3 熊信银 发电厂电气部分 第三版 北京 中国电力出版社 2004 9 4 沈培坤 刘顺喜 防雷与接地装置 北京 化学工业出版社 2005 12 5 狄富清 变电设备合理选择与运行检修 北京 机械工业出版社 2006 1 6 焦留成 芮静康 实用供配电技术手册 M 北京 机械工业出版社 2001 7 王子午 徐泽植 高压电器 M 北京 煤炭工业出版社 1998 8 王永磁 谭魁递 变电所所址选择与总布置 M 北京 水利电力出版社 1980 指导教师意见 签名 年 月 日 教研室 学术小组 意见 教研室主任 学术小组长 年 月 日 题目 题目 35KV35KV 企业变电所设计企业变电所设计 专专 业 业 发电厂及电力系统发电厂及电力系统 姓姓 名 名 学学 号 号 班班 级 级 指指 导导 教教 师 师 毕业设计课题任务书 2008 2011 学年 系部名称 电力系 课题名称35KV 企业变电所的设计 学生姓名专业电气专业学号 指导教师任务书下达时间2010 年 12 月 课题概述 一 毕业论文题目 一 毕业论文题目 35KV 企业变电所的设计 二 原始资料 二 原始资料 1 佛山市高明区为保证供电需要 要求设计一座 35KV 降压变电所 以 10KV 电缆给各企业供电 2 35KV 侧由二路电源供电 一路电源为双回供电 另一路由两台并联运行的 发电机供电 供电系统图如下 元件参数为 220KV 线路长 100km X0 0 4 km 35KV 线路长 25 km X0 0 08 km 发电机参数为 P 100MW cos 0 85 Xd 13 变压器变比为 220 38 5 10 5 额定容量 SN 120MVA 3 10KV 侧各企业的负荷情况如下 负荷农村配 电所 大钢厂学校兵工厂医院超市 饭店 Pmax KW 20001500120012005002001500 cos 0 850 850 90 850 80 80 85 参考资料及文献 1 弋东方 电力工程电气设计手册 电气一次部分 北京 水利电力出版社 1989 2 刘涤尘 电力工程基础 武汉 武汉理工大学出版社 2003 6 3 熊信银 发电厂电气部分 第三版 北京 中国电力出版社 2004 9 4 沈培坤 刘顺喜 防雷与接地装置 北京 化学工业出版社 2005 12 5 狄富清 变电设备合理选择与运行检修 北京 机械工业出版社 2006 1 6 焦留成 芮静康 实用供配电技术手册 M 北京 机械工业出版社 2001 7 王子午 徐泽植 高压电器 M 北京 煤炭工业出版社 1998 8 王永磁 谭魁递 变电所所址选择与总布置 M 北京 水利电力出版社 1980 论文成果要求 1 论文说明书一份 要求字迹清楚工整 约 0 5 1 万字左右 内容包括 说 明所使用的理论与概念 2 必要的图纸 3 封面 封底 中文摘要 目录 论文任务书 论文说明书 参考文献索引等 均需打印成文稿 成品装订成册 起止日期要求完成的内容及质量 进 度 及 要 求 2010 年 12 月 20 日至 2010 年 12 月 22 日 2010 年 12 月 23 日至 2010 年 12 月 27 日 2010 年 12 月 28 日至 2010 年 12 月 30 日 2010 年 12 月 31 日至 2011 年 01 月 03 日 2011 年 01 月 04 日至 2011 年 01 月 05 日 2011 年 01 月 06 日至 2011 年 01 月 07 日 2011 年 01 月 08 日至 2011 年 01 月 14 日 1 35kv 变电所的现状与发展 2 变电所主接线和主变压器的选 择 3 短路电流的计算 4 电气设备的选择 5 变电所的继保设备和防雷设施 的规划 6 图表的绘制 7 准备成品 答辩 审核 系主任 批准 教务处 长沙电力职业技术学院毕业设计 论文 评阅表长沙电力职业技术学院毕业设计 论文 评阅表 指导 教师 意见指导教师签名 2011 年 月 日 评阅 教师 意见评阅教师签名 2011 年 月 日 答辩 成绩答辩组长签名 2011 年 月 日 总评 成绩指导教师签名 2011 年 月 日 前前 言言 电能是工业生产的主要能源和动力 它在产品成本中所占的比重一般很小 除电 化工业外 电能在工业生产中的重要性 并不在于它在产品成本中或投资总额中所 占的比重多少 而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量 提高产品质量 提高劳动生产率 降低生产成本 减轻工人的劳动强度 改善工人的劳动条件 有利 于实现生产过程自动化 从另一方面来说 如果工厂的电能供应突然中断 则对工业 生产可能造成严重的后果 因此 如何正确地计算选择各级变电站的变压器容量及其它主要电气设备 这是 保证企业安全可靠供电的重要前提 做好工厂供电工作对于发展工业生产 实现工业 现代化 具有十分重要的意义 由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面 而能 源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义工厂供电工作要很好地为工业生产 服务 切实保证工厂生产和生活用电的需要 并做好节能工作 此外 在供电工作中 应合理地处理局部和全局 当前和长远等关系 既要照顾 局部的当前的利益 又要有全局观点 能顾全大局 适应发展 本毕业设计为长沙电力职业技术学院 2008 级发电厂及电力系统专业毕业设计 设 计题目为 35kv 企业变电所的设计 此设计任务旨在体现我们小组对本专业各科知识 的掌握程度 培养我们小组各成员对本专业各科知识进行综合运用的能力 同时检验 本专业学习三年以来的学习成果 目目 录录 摘摘 要要 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 2 1 1 设计的原始资料 2 1 2 设计的基本原则 2 第第 2 2 章章 负荷计算负荷计算 3 第第 3 3 章章 变压器的选择变压器的选择 5 3 1 主变压器的选择 5 3 2 所用变压器的选择 7 第第 4 4 章章 电气主接线的设计电气主接线的设计 8 4 1 电气主接线的概述 8 4 2 基本要求 8 4 3 基本形式 8 4 4 主接线设计 9 4 5 方案比较 9 第第 5 5 章章 短路电流计算短路电流计算 11 5 1 概述 11 5 2 目的 11 5 3 短路电流的计算 11 第第 6 6 章章 电气设备的选择电气设备的选择 12 6 1 原则 15 6 2 隔离开关的选择 15 6 3 电压 电流互感器的选择 18 6 4 断路器的选择 21 6 5 母线选择 24 6 6 选择结果表 25 第第 7 7 章章 主变压器继电保护设计主变压器继电保护设计 26 7 1 基本作用 26 7 2 基本任务 26 7 3 继电保护装置的构成 26 7 4 基本要求 27 7 5 设计规划 27 第第 8 8 章章 防雷和接地保护设计防雷和接地保护设计 29 8 1 目的 29 8 2 接地装置 30 致谢致谢 31 参考文献参考文献 32 摘摘 要要 本设计主要从大致的 35kv 变电所一次系统出发 对 35kv 变电所各个用电单位进 行简单的设计 首先 对已知的设计原始资料进行分析和舍取 可以大概地了解变电 所的设计要求 接着 对变电所各个用电单位变电所以及各组设备的负荷进行计算 统计总负荷和功率因数及电力系统的损耗 同时 根据计算负荷选择总降压变电所的 主变压器的台数和容量 根据设计资料确定电源进线和电力来源 进一步可以大致拟 定供电系统图 再对其进行短路计算 选择高压开关柜及相应的效验 选择高压进 出线以及设置需要的继电保护 关键词 关键词 变电所 负荷计算 短路电流 高压电器 电气设备 第第 1 章章 绪论绪论 1 11 1 资料资料 为改善供电质量 提高供电可靠性 在佛上市高明区建设一座 35kV 变电所 该变 电所的设计规模为 1 35kV 进线两回 其中一路单回进线 一路双回进线 2 10KV 侧有四路负荷均采用双回线路供电 10KV 侧所带负荷情况如下表 1 1 所示 表 1 1 负荷情况 负荷农村配电所大钢厂学校兵工厂医院超市 饭店 Pmax KW 20001500120012005002001500 cos 0 850 850 90 850 80 80 85 1 21 2 基本原则 基本原则 设计原则有以下几点 1 变电所的设计应根据工程的 5 10 年发展规划进行 与城建部分的城市规划 相结合 做到远 近期的结合 以近期为主 正确处理近期建设与远期发展的关系 适当考虑扩建的可能 2 变电所的设计 必须从全局出发 统筹兼顾 按照负荷性质 用电容量 工 程特点和地区供电条件 结合本地情况合理地确定设计方案 做到因地制宜 兼顾变 电所经济 安全 可靠 灵活的特点 3 对变电所的选址有以下几点要求 一是靠近负荷中心 二是要节约用地 不 占或不占耕地及经济效益高的土地 三是与城区或企业规划相协调 便于架空和电缆 线路的引入和引出 四是交通运输方便 五是具有适宜的地质 并且周围环境无明显 污秽 第第 2 2 章章 变电站的负荷计算变电站的负荷计算 10kV 侧负荷的计算 计算所用的公式 2 1 2 1 cos tan cos 2 2 dN PK P 2 3 tanQP 公式 2 2 中为同时系数 本设计中取值为 0 85 d K 计算过程如下 大钢厂 62 0 85 0 85 0 1 cos cos1 tan 22 KWPKP nd 1275150085 0 KWPQ 5 79062 0 1275tan 同理 其它负荷计算如上 负荷计算结果如下表 580252612 1080670 13507438106097ar6 097arQkVMv 22 22 8 1186 09710 15SPQMVA 负荷名称 额 定 容 量 PN kW 额定 电压 kV 负 荷 特 性 cos tan P kW Q kVar 兵工厂 1200100 850 621020632 4 大钢厂 1500100 850 621275790 5 农村配电所 2000100 850 6217001054 医院 500100 80 75425318 8 学校 1200100 90 481020489 6 超市 200100 80 75170127 5 饭店 1500100 850 621275790 5 功率因数 8 118 cos0 80 10 15 P S 考虑同时系数时的负荷 1 0 85 0 85 10 158 63SSMVA 取每年的负荷增长率为 则考虑五年规划 即 n 5 时的计算负荷为 2 5 21 1 1 0 02 8 639 52 n SSMVA 第第 3 3 章章 变压器的选择变压器的选择 3 3 1 1 主变压器的选择主变压器的选择 3 1 1 变压器容量和台数的确定 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 等条件综合考虑确定 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 低压侧电力网取得足够容量的备用电源时 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 具有三种电压的变电所 如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的 15 以上 主变压器宜采用三线圈变压器 电力潮流变化大和电压偏移大的变电所 如经计算普通变压器不能满足电力系统 和用户对电压质量的要求时 应采用有载调压变压器 对于大城市郊区的一次变电所 在中 低压侧已构成环网的情况下 变电所以装 设两台主变压器为宜 故该变电站单台变压器的容量至少应为 5 399MVA7 570 7S0 7S 10MAX2 3 1 2 变压器型式和结构的选择 变压器的最基本型式 包括两组绕有导线之线圈 并且彼此以电感方式称合一起 当一交流电流 具有某一已知频率 流于其中之一组线圈时 于另一组线圈中将感应出 具有相同频率之交流电压 而感应的电压大小取决于两线圈耦合及磁交链之程度 1 相数的选择 主变压器是采用三相或是单相 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 由 电力工程电气设计手册 可知 当不受运输条件 时 在 330kV 及以下的发电厂和变电所 均应选用三相变压器 2 绕组数与绕组连接方式的选择 由 电力工程电气设计手册 可知 对于 深入引进至负荷中心 具有直接从高压降为低压供电条件的变电所 为简化电压等级 或减少重复降压容量 可采用双绕组变压器 而且 35kV 电压等级的变压器均采用 Y 连接 其中性点多通过消弧线圈接地 此降压变电站满足此条件 故选用双绕组 Y 型连接的变压器 3 调压方式 变压器调压方式有两种 一种是不带电切换 称为无激磁调压 调整范围通常在2 2 5 以内 另一种是带负荷切换 称为有载调压 调整范围可达 30 35kV 电压等级的变压器一般采用有载调压方式 4 冷却方法 电力变压器的冷却方式随变压器形式和容量不同而异 一般有自 然风冷却 强迫风冷却 强迫油循环冷却 强迫油循环风冷却 强迫油循环导向冷却 对于中 小型变压器 通常采用油浸自冷 由上选择本次设计中主变压器的型号为 SZ9 8000 35 其中 S 三相 Z 有载调压 容量 8MVA 电压等级 35kV SZ9 8000 35 型变压器技术参数如表 3 1 3 1 SZ9 8000 35 型变压器的技术参数 型号 SZ9 8000 35 额定容量 8000kVA 高压 35 高压分接范围 2 2 5 电压组合 低压 10 5 联结组标号 YN d11 空载损耗 9 84kW 负载损耗 42 75kW 空载电流 0 I 0 9 短路阻抗 k U 7 5 3 3 2 2 所用变压器的选择所用变压器的选择 1 额定电压的选择 所用变压器的额定电压应根据所用电系统的电压等级和电源引接处的电压确定 变压器一 二次额定电压必须与引接电源电压和所用网络电压相一致 本设计中引接 电源电压等级为 35kV 所用网络电压为 0 4kV 故所选变压器的电压比应为 35 0 4 2 变压器的台数和型式 本设计中所用网络电压等级为 0 4kV 故可选用两台全容量双绕组变压器 一台作 为主变 一台作为备用变压器 3 所用变压器的容量 所用变压器的容量必须满足所用电负荷从电源获得足够的功率 所用低压工作变 压器的容量应有 10 左右的裕度 总上所述 选择本次设计所用变压器的型号为 SZ9 630 10 其中 S 三相 Z 有载 调压 容量 630kVA 电压等级 10kV SZ9 630 10 型变压器的技术参数如表 3 2 表 3 2 SZ9 630 10 型变压器的技术参数 型号 SZ9 630 10 额定容量 630kVA 高压 10 5 高压分接范围 4 2 5 电压组合 低压 0 4 联结组标号 Y yn0 空载损耗 1 29kW 负载损耗 6 50kW 空载电流 0 I 0 9 短路阻抗 k U 4 5 第第 4 4 章章 电气主接线电气主接线 4 14 1 电气主接线设计电气主接线设计 电气主接线是由电气设备通过连接线 按其功能要求组成接受和分配电能的电路 成为传输强电流 高电压的网络 故又称为一次接线或电气主系统 电气主接线是变 电站电气部分的主体结构 是电力系统网络结构的重要组成部分 直接影响运行的可 靠性 灵活性 并对电气设备的选择 配电装置布置 继电保护和自动装置的确定密 切相关 4 24 2 电气主接线基本要求电气主接线基本要求 1 可靠性 安全可靠是电力生产的首要任务 保证供电可靠是电气主接线最基 本的要求 停电会给国民经济各部门带来严重的损失 在经济发达地区 故障停电的 经济损失是难以保量的 甚于会导致人身伤亡 设备损坏 产品报废 城市生活混乱 等 电气主接线的可靠性不是绝对的 在分析电气主接线的可靠性时 要考虑变电站 在系统中的地位和作用 用户的负荷性质和类别 设备制造水平及运行经验等诸多因 素 2 灵活性 电气主接线应能适应各种运行状态 并能灵活地进行运行方式的转 换 灵活性应该满足以下几个方面 一是操作的方便性 二是高度的方便性 三是扩 建的方便性 3 经济性 通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理 经济性 主要从以下几个方面考虑 一是投资省 二是占地面积少 三是电能损耗少 4 34 3 主接线的基本接线形式主接线的基本接线形式 1 有汇流母线 单母线接线及单母线分段接线 双母线接线及双母线分段接线 带旁路母线的单母线和双母线接线 2 无汇流母线 桥形接线 角形接线 单元接线 4 44 4 主接线的设计主接线的设计 1 35kV 侧主接线的设计 由原始资料知 35kV 侧设计规模为进线 2 回 出线 2 回 最终出线四回 由 电力工程电气设计手册 可知 当 35 63kV 配电装置出线回路数为 4 8 回 采用单母分段连接 故 35kV 可采用单母分段连接方式 2 10kV 侧主接线的设计 由原始资料知 10kV 侧设计规模为进线 2 回 出线 8 回 由 电力工程电气设计手册 可知 当 6 10kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上 时 采用单母分段连接 当负荷较大 短路电流较大 出线需要带电抗器时可采用双 母线接线 故 10kV 可采用单母分段连接方式 也可采用双母线连接方式 4 54 5 电气主接线方案的比较电气主接线方案的比较 方案一 35kV 和 10kV 侧均采用单母分段接线方式 方案二 35kV 侧采用单母分段接线方式 10kV 侧采用双母线接线方式 方案一的优点 接线简单 供电可靠 高度灵活 操作方便 设备少 经济性好 并且母线便于向两端延伸 便于扩建 对于重要的用户可以从不同的段引出两个回路 当一段线路发生故障时 分段断路器可以自动将故障切除 保证正常母线的供电 该 方案兼顾了可靠性 经济性和灵活性的要求 方案二与方案一相比较 虽然供电更加可靠 高度更灵活 但是设备增多 投资 大 占地面积大 操作复杂 配电装置布置复杂 故选用方案一 35kV 和 10kV 侧都采用单线分段接线方式 主接线图如下图 分段 兵 工 厂 学 校 大 钢 厂 饭 店 农 村 配 电 学 校 大 钢 厂 医 院 超 市 医 院 分段 1 主 变 2 主 变 出 线 进 线 进 线 第第 5 5 章章 短路电流计算短路电流计算 5 15 1 概述概述 1 计算短路电流用于验算电气设备和导体的开断电流 动稳定和热稳定时 应按本工程的设计规划内容计算 一般应以最大运行方式下的三相短路电流为依据 并适当考虑电网 5 10 年的远景发展规划进行计算 2 计算短路电流时 应按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算 短 路点应选择在适中电流为最大的地点 3 导体和电气设备的动稳定 热稳定以及电器的开断电流 一般按三相短路 电流验算 4 计算某一电压级的短路电流时 应用平均电压 5 计算高压系统短路电流时 一般采用标幺值方法 短路功率法进行计算 5 25 2 目的目的 1 电气主接线方案的比较和选择 2 选择继电保护装置和进行整定计算 3 选择导体和电气设备 4 计算软导体的短路摇摆 5 确定分裂导线间隔棒的间距和中性点接地方式 6 验算接地装置的接触电压和跨步电压 5 35 3 短路电流计算方法短路电流计算方法 电力系统供电的工业企业内部发生短路时 由于工业企业内所装置的元件 其容 量比较小 而其阻抗较系统阻抗大得多 当这些元件遇到短路情况时 系统母线上的 电压变动很小 可以认为电压维持不变 即系统容量为无穷大 所谓无限容量系统是 指容量为无限大的电力系统 在该系统中 当发生短路时 母线电压维持不变 短路 电流的周期分量不衰减 在这里进行短路电流计算方法 以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的 其 步骤如下 1 对各等值网络进行化简 求出计算电抗 2 求出短路电流的标么值 3 归算到各电压等级求出有名值 为了选择和校验电气设备 载流导体 一般应计算下列短路电流值 即 短路电流周期分量有效值 单位为 kA K I 稳态短路电流有效值 单位 kA I 短路全电流最大冲击值 单位为 kA sh i 短路全电流最大有效值 单位为 KA sh I 短路容量 单位为 MVA K S 5 45 4 短路电流的计算短路电流的计算 取基准容量为 基准电压 单位为 kV 为 由公式100 B SMVA 1 05 BavN UUU 可以计算出基准电流 单位为 kA 由公式可以计算出基准 3 B B B S I U 2 3 BB B B B UU X SI 电抗 单位为 计算出基准值如下表 5 1 表 5 1 基准值取值 额定电压 N UkV 1035 基准电压 B UkV 10 537 基准电流 B IkA 5 501 56 基准电抗 B X 1 1013 69 1 计算变压器的电抗的标幺值 7 5100 0 938 1001008 kB T N US X S 2 计算系统的短路电抗标幺值 1 2 100 0 3333 300 B SS KS S XX S 3 画短路系统电抗标幺值等效电路图 5 1 图 5 1 系统电抗标幺值等效电路图 4 计算短路电流和短路容量 35KV 侧 点短路时 1 d 短路系统电抗标幺值为 1 1 0 3333 S XX 三相短路电流周期分量有效值 即 3 1 1 1 1 56 4 68 0 3333 B K I IkA X 三相短路电流稳态值 3 1 4 68 K IIkA 三相短路冲击电流最大值 3 11 2 552 55 4 6811 934 shK iIkA 三相短路冲击电流有效值 3 11 1 511 51 4 687 07 shK IIkA 两相短路电流 23 11 0 8660 866 4 684 053 KK IIkA 三相短路容量 3 111 33 37 4 68300 KavK SUIMVA 10KV 侧 点短路时 2 d 短路系统电抗标幺值为 2 1 0 33330 9381 27 ST XXX 三相短路电流周期分量有效值 即 3 2 2 2 5 50 4 33 1 27 B K I IkA X 三相短路电流周期分量稳态值 即 3 2 4 33 K IIkA 三相短路冲击电流最大值 3 22 2 552 55 4 3311 04 shK iIkA 三相短路冲击电流有效值 3 22 1 511 51 4 336 54 shK IIkA 两相短路电流 23 22 0 8660 866 4 333 75 KK IIkA 三相短路容量 3 222 33 10 5 4 3378 8 KavK SUIMVA 则最大运行方式下各种短路电流值及短路容量如下表 5 2 表 5 2 短路电流值及短路容量 名称 短路点 基准电压 kV 三相短路 电流 kA I 三相短路冲 击电流最大 值 kA sh i 三相短路冲 击电流有效 值 kA sh I 两相短路 电流 2 2K I 三相短路 容量 MVA 1 d 354 6811 9347 074 053300 2 d 104 3311 046 543 7578 8 第第 6 6 章章 电气设备的选择电气设备的选择 6 16 1 选择的原则选择的原则 尽管电力系统中各种电气设备的作用和工作条件并不一样 具体的选择方法也不 完全想同 但他们的基本要求却是想同的 一般电气设备选择应满足以下原则 1 按正常的工作条件选择 2 选择导线时应尽量减少品种 3 应与工程的建设标准协调一致 使新老型号一致 4 应考虑远景发展 5 按短路状态校验其动稳定和热稳定 6 必须在正常运行和短路时都能可靠地工作 6 26 2 隔离开关的选择隔离开关的选择 1 35KV 侧进线侧隔离开关 变压器侧隔离开关和母线隔离开关的选择 最大的持续工作电流为 max 8000 131 9 3 3 35 N N S IA U 额定电压选择 35 NNS UUkV 额定电流选择 max 131 9 N IIA 开断电流的选择 点短路电流 KAII fk 2 14 1 1 f 极限通过电流的选择 KAii impes 14 36 选用型号为 GW14 35 1250 型户外式隔离开关 其技术参数如表 6 1 表 6 1 GW14 35 1250 型隔离开关的技术参数 隔离开关的 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 最高工 作电压 kV 极限通过 电流 峰 值 kA 热稳定 电流 kA 4S 动稳定 电流 kA GW14 35 125035125040 58031 580 热稳定校验 即校验 2 tk I tQ SkAQQQtI pnpkt 22 2 51 6339694 5 31 故满足热稳定要求 动稳定校验 故满足动稳定要求 kAikAi impes 14 3680 具体参数如表 6 3 表 6 2 数据对照 计算数据 GW14 35 1250 35kV Ns U 35kV N U 131 9A max I 1250A N I 36 14kA imp i 80kA es i 63 51 k Q 2 kAS 3969 2 t I t 2 kAS 2 10KV 侧进线侧隔离开关 变压器侧隔离开关和母线隔离开关的选择 最大的持续工作电流为 max 8000 461 9 3 3 10 N N S IA U 额定电压选择 10 NNS UUkV 额定电流选择 max 461 9 N IIA 开断电流的选择 点短路电流 kAII fk 52 9 2 2 f 极限通过电流的选择 kAii impes 23 24 选用型号为 GN19 10C3 1000 31 5 两侧都装套管绝缘子的隔离开关 其技术参数 如表 6 3 表 6 3 GN19 10C3 1000 31 5 型隔离开关技术参数 隔离开关的 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 最高工 作电压 kV 极限通过 电流 峰 值 kA 热稳定 电流 KA 4S 动稳定 电流 kA GN19 10C3 1000 31 510100011 58031 580 热稳定校验 即校验 2 tk I tQ SkAQtI k t 222 14 19239694 5 31 故满足热稳定要求 动稳定校验 故满足动稳定要求 kAikAi impes 23 2480 具体参数如下表 6 4 表 6 4 数据对照 计算数据 GN19 10C3 1000 31 5 10kV Ns U 10kV N U 461 9A max I 1000A N I 24 23kA imp i 80kA es i 192 14 k Q 2 kAS 3969 2 t I t 2 kAS 6 36 3 互感器的选择互感器的选择 一 电流互感器的选择 1 电流互感器的选择和配置应按下列条件 一次回路电压 为电流互感器一次回路允许的最高工作电压 maxg UU max U 为该回路的最高运行电压 单位均为 kV 一次回路电流 当电流互感器用于测量 计量时 其一次额定电流应尽量选择 行比回路中正常工作电流大 1 3 左右 以保证测量仪表的最佳工作 并在过负荷时使 仪表有适当的指示 二次额定电流的选择 电流互感器的二次额定电流有 5A 和 1A 两种 强电系统 一般选 5A 弱电系统用 1A 当配电装置距离控制室较远时亦可考虑用 1A 二次负荷的选择 电流互感器的二次负荷可按计算 2 eee SI Z 准确级的选择 0 2 级一般用于精密测量 0 5 级用于电能计量 1 级用于盘式 指示仪表 3 级用于过电流保护 10 级用于非精密测量及继电器 D 级用于差动保护 热稳定校验 电流互感器适时热稳定电流应大于或等于系统适中时的短路时的 适时热稳定电流 2 tk I tQ 动稳定校验 电流互感器动稳定可按式校验 为电流互感器允许通 maxb ii max i 过的最大动稳定电流 为系统短路冲击电 b i 2 35KV 侧电流互感器的选择 一次回路电压选择 35kV maxg UU 一次回路电流选择 1 3 131 9 171 5A N I 参考 变电设备合理选择与运行检修 选择型号为 LZZQB8 35 Q 的电流互感器 该产品为全封闭式 环氧树脂浇注 具有优良的绝缘性能 其技术参数如表 6 5 g U 表 6 5 LZZQB8 35 Q 型电流互感器的技术参数 电流互感器型 号 额定电流 kA 准确级组合 短时热稳定 电流 3S kA 额定动稳定 电流 kA LZZQB8 35 Q 300 50 2 0 5 5P10 5 P20 2563 热稳定校验 2 tk I tQ 满足热稳定 SkAQQQtI Pnpkt 22 2 51 631875325 动稳定校验 故满足动稳定 kAikAi impes 14 3663 3 10KV 侧电流互感器的选择 一次回路电压选择 10kV maxg UU 一次回路电流选择 1 3 461 9 600 47A N I 参考 变电设备合理选择与运行检修 选择型号为 LZZBJ9 12 型的电流互感器 它为环氧树脂浇注全封闭支柱式的电流互感器 其技术参数 6 6 表 6 6 LZZBJ9 12 型电流互感器的技术参数 电流互感 器型号 额定电流比 A 级次组合 短时热稳定 电流 4S kA 额定动稳定电 流 kA LZZBJ9 12800 50 2 10P1580160 热稳定校验 满足热稳定 SkAQtI kt 22 2 14 19225600480 动稳定校验 故满足动稳定 kAikAi impes 23 24160 二 电压互感器的选择 电压互感器的选择和配置应按下列条件 型式的选择 10kV 配电装置一般采用绝缘结构 在高压开关柜中 可采用树脂浇 注绝缘结构 当需要零序电压时 一般采用三相五柱电压互感器 35 110kV 配电装置 一般采用绝缘结构电磁式电压互感器 额定电压按下表 6 7 进行选择 表 6 7 电压互感器额定电压选择参照表 型式一次电压 V 二次电压 V 第三绕组电压 V 中性点非直接接地系统 100 3100 3 接于一次相电压 上 3 L U100 3 中性点直接接地系统 100单相 接于一次线电压 上 如 V V 接法 L U 100 三相 L U 100 100 3 准确级的选择 电压互感器用于主变压器计量时选用 0 2 级 用于一般电能计量选 用 0 5 级 用于测量控制选用 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 3P 级 1 35KV 侧电压互感器的选择 参考 变电设备合理选择与运行检修 选择 JDZXF9 35 型电压互感器 该系列电 压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构 额定电压 35 0 1 0 1 0 1 额定负载 100VA 150VA 300VA 准确级 3 3 3 3 0 2 0 5 6P 适于在额定频率为 50HZ 额定电压 35kV 的户内电力系统中 做电压 电 能测量及继电保护用 2 10KV 侧电压互感器的选择 参考 变电设备合理选择与运行检修 选择 JDZF11 12 型电压比 10 0 1 0 1kV 0 5 级 该系列电压互器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构 体积小 质 量轻 局部放电量小 适用于额定频率 50HZ 额定电压 3 6 12kV 供中性点非有效 接地的户内电力系统做电压 电能测量机继电保护用 6 46 4 断路器的选择断路器的选择 1 35kV 进线侧断路器 变压器侧断路器和母联断路器的选择 最大的持续工作电流为 max 8000 131 9 3 3 35 N N S IA U 额定电压选择 35 NNS UUkV 额定电流选择 max 131 9 N IIA 开断电流的选择 点短路电流 KAII fk 2 14 1 1 f 极限通过电流的选择 KAii impes 14 36 本次设计中 35kV 侧采用户外型的配电装置 故采用户外式真空断路器 参考 变电设备合理选择与运行检修 比较各种 35kV 的高压断路器 采用型号为 ZW7 40 5 型的真空断路器 该型号断路器结构简单 开断能力强 寿命长 操作功能齐全 无爆炸危险 维修简便 适用于城乡电网配电装置中电气设备的控制和保护 尤其适 用于开断重要负荷及频繁操作的场所 ZW7 40 5 型真空断路器的技术参数 6 8 表 6 8 ZW7 40 5 型真空断路器的技术参数 断路器 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 额定开 断电流 kV 极限通过 电流 峰 值 kA 热稳定 电流 kA 4S 动稳定 电流 kA 固有 分闸 时间 ZW7 40 540 5160025632563 0 075S 热稳定校验 即校验 2 tk I tQ 2 22 25 42500 t I tkAS 电弧持续时间取 0 04S 继电保护时间取 0 15S 则热稳定时间为 0 150 040 0750 2651 k tss 则需要计算短路电流非周期分量产生的热效应 取非周期分量的等效时间为 有 0 05Ts SkAITQnp 222 08 10 2 1405 0 SkAtIt III Q kk tk t z p 222 2 2 22 43 53265 0 2 14 12 10 SkAQQQ pnpk 2 51 6343 5308 10 所以 故满足热稳定要求 2 tk I tQ 动稳定校验 故满足动稳定要求 kAikAi impes 14 3663 具体数据如下表 6 9 表 6 9 数据对照 计算数据 ZW7 40 5 35kV Ns U 35kV N U 131 9A max I 1600A N I 14 2kA 3 K I 25kA Nbr I 36 14kA imp i 63kA es i 63 51 k Q 2 kAS 2500 2 t I t 2 kAS 2 10KV 进线侧断路器 变压器侧断路器和母联断路器的选择 最大的持续工作电流为 max 8000 461 9 3 3 10 N N S IA U 额定电压选择 10 NNS UUkV 额定电流选择 max 461 9 N IIA 开断电流的选择 点短路电流 kAII fk 52 9 2 2 f 极限通过电流的选择 kAii impes 23 24 参考 变电设备合理选择与运行检修 选择型号为 ZN28G 12 的真空断路器 其 技术参数如表 6 10 表 6 10 ZN28G 12 型真空断路器的技术参数 断路器 型号 额定 最高电 压 kV 额定 电流 A 额定开 断电流 kV 极限通过 电流 峰 值 kA 热稳定 电流 KA 4S 动稳定 电流 kA 固有 分闸 时间 ZN28G 1212100020502050 0 06S 热稳定校验 即校验 2 tk I tQ 2 22 20 41600 t I tkAS 电弧持续时间取 0 06S 继电保护时间取 2S 则热稳定时间为 20 060 062 121 k ts 则不需要计算短路电流非周期分量产生的热效应 有 SkAtIt III QQ k f k t t z pk k 222 2 22 14 19212 252 9 12 10 2 所以 故满足热稳定要求 2 tk I tQ 动稳定校验 故满足动稳定要求 kAikAi impes 23 2450 具体数据如表 6 11 表 6 11 数据对照 计算数据 ZN28G 12 10kV Ns U 12kV N U 461 9A max I 1000A N I 9 52kA 2 f I 20kA Nbr I 24 23kA imp i 50kA es i 192 14 k Q 2 kAS 1600 2 t I t 2 kAS 6 56 5 母线选择母线选择 按最大持续工作电流选择导线截面 S 即 gg IKI max 式中 相应于某一母线布置方式和环境温度为 25 时的导体长期允许 g I 载流量 温度修正系数 g K 按经济电流密度 J 选择 在选择导体截面 S 时 除配电装置的汇流母线 厂用电动机的电缆外 长度都在 20m 以上的导体 其截面 S 一般按经济电流密度选择 即 2 max mm J I S g j 式中 J 导体的经济电流密度 按此条件选择的导体截面 S 应尽量接近计算截 面 Sj 当无合适规格导体时 应允许小于 Sj 热稳定校验 按上述情况选择的导体截面 S 还应校验其在短路条件下的热稳定 裸导体热稳定公式 2 min mmt C I SS dz 式中 Smin 根据热稳定决定的导体最小允许截面 mm2 C 热稳定系数 稳态短路电流 kA I Tdz 短路电流等值时间 s 动稳定校验 max 式中 母线材料的允许应力 作用在母线上的最大计算应力 max 6 66 6 母线选择结果母线选择结果 根据设计要求 110kV 母线一般硬用软导体型式 型号为 LMY 2 120 8 的铝 母线满足热稳定 动稳定的要求 35KV 母线应选硬导体为宜 LMY 2 100 8 满足热稳定 动稳定的要求要求 10KV 母线应选软导体为宜 故所选 LGJQ 150 的加强型钢芯铝绞线满足热稳 定要求 则同时也大于可不校验电晕的最小导体 LGJ 70 故不进行电晕校验 第第 7 章章 主变压器的继电保护设计主变压器的继电保护设计 7 17 1 基本作用基本作用 在电力系统范围内 检测各种故障和不正常运行状态 快速地将故障从系统中切除 或发出告警信号等措施 以求最大限度地维持系统的稳定 保持供电的连续性 保障 人身的安全 防止或减轻对设备的损坏 它是电力系统安全 稳定运行的可靠保证 7 27 2 基本任务基本任务 1 当电力系统出现故障时 给控制主设备的断路器发出跳闸信号 将发生故障 的设备迅速 有选择性地从电力系统中切除 使故障设备免于继续遭到损坏 保证无 故障部分继续运行 2 当电力系统出现的不正常运行状态时继电保护发出信号 运行人员根据继电 保护发出的信号对不正常运行状态进行处理 防止不正常工作状态发展成故障而造成 事故 7 37 3 继电保护装置的构成继电保护装置的构成 一般继电保护装置由测量比较元件 逻辑判断元件和执行输出元件三部分组成 1 测量比较元件 测量比较元件测量通过被保护的电力元件的物理参量 并与 给定的值进行比较 根据比较的结果 给出 是 非 0 或 1 性质的一组逻 辑信号 从而判断保护装置是否应该启动 2 逻辑判断元件 逻辑判断元件根据测量比较元件输出逻辑信号的性质 先后 顺序 持续时间等 使保护装置按一定的逻辑关系判定故障的类型和范围 最后确定 是否应该使断路器跳闸 发出信号或不动作 并将对应的指令传给执行输出部分 3 执行输出元件 执行输出元件根据逻辑判断部分传来的指令 发出跳开断路 器的跳闸脉冲及相应的动作信息 发出警报或不动作 7 47 4 基本要求基本要求 动作于跳闸的继电保护 在技术上一般应满足四个基本要求 即可靠性 选择性 迅速性和灵敏性 1 可靠性 可靠性安全性和信赖性 是对继电保护性能的最根本要求 所谓安 全性 是要求继电保护在不动作时可靠不动作 即不发生误动作 所谓信赖性 是要 求继电保护在规定的保护范围内发生了应该动作的故障时可靠动作 即不发生拒绝动 作 2 选择性 继电保护的选择性是指保护装置动作时 在可能最小的区间内将故 障从电力系统中断开 最大限度地保证系统中无故障部分仍能继续安全运行 它包含 两种意思 其一是只应由装在故障元件上的保护装置动作切除故障 其二是要力争相 邻元件的保护装置对它起后备保护的作用 3 迅速性 继电保护的迅速性是指尽可能快地切除故障 以减少设备及用户在 大短路电流 低电压下运行的时间 降低设备的损坏程度 提高电力系统并列运行的 稳定性 4 灵敏性 继电保护的灵敏性 是指对于其保护范围内发生故障或不正常运行 状态反应能力 满足灵敏性要求的保护装置应该是在规定的保护范围内部故障时 在 系统任意的运行条件下 无论短路点的位置 短路的类型如何 以及短路点是否有过 渡电阻 当发生短路时都能敏锐感觉 正确反应 7 57 5 设计规划设计规划 本设计采用三段式电流保护 即电流速断保护 限时电流速断保护和过电流保护 三者都是反应于电流升高而动作的保护 它们之间的区别主要在于按照不同的原则来 选择启动电流 电流速断保护是按照躲开本线路末端的最大短路电流来整定的 限时 速断是按照躲开下级各相邻元件电流速断保