110KV降压变电站设计

1 目录 第一部分 设计任务书介 绍 3 第二部分 电气主接线方案确 定 5 一 电气主接线设计原 则 5 二 主接线的设计要 求 6 三 拟定主接线方 案 6 四 主接线方案确定 7 第三部分 主变形式确 定 11 一 主变压器的确 定 11 2 二 主变电器绕组及接线方 式 11 三 冷却方 式 11 四 确定主变型号及参 数 12 第四部分 短路电流计 算 13 一 短路计算目 的 13 二 短路计算的一般规 定 13 三 短路电流计 算 13 第五部分 电气设备选择 15 一 各种电气设备选择原 3 则 15 二 母线型号的选 择 17 三 断路器隔离开关电流互感器的数据比较和型号确 定 21 第六部分 防雷保护及接地装 置 24 一 防雷保护的论述 保护概念及意 义 24 二 选择避雷器型 号 25 第七部分 附 录 26 一 短路电流计 算 26 二 电气设备选择与校 验 28 4 三 主要设备清 单 37 第八部分 参考文 献 37 5 第一部分 设计任务书介绍 1 系统介绍 系统可以视为一个无限大系统 有充足的有功和无功功率 系统采用中性点直接接 地的方式 枢纽变电站距离设计变电所 50 公里 建议采用 LGJ 185 导线 所用电 占总负荷的 1 35KV 侧 类荷采用双回路供电 类荷占总负荷的 40 其余为 类负荷 10KV 侧 类荷采用双回路供电 类荷占总负荷的 35 其余为 类负荷 2 电压等级及负荷情况 1 电压等级 110 KV 35KV 10KV 2 主变 近期 2 台 远期 2 台 3 进出线回路 35KV 侧近期出现 5 回 远期出现 8 回 各回路负荷分别为 3500KV 双回 1000KV 1000KV 1800KV 1000KV 1500KV 1220KV 10KV 低压侧出现本期 5 回 远期 9 回 各回路负荷为 2000KV 双回 1000KV 1500KV 800KV 1000KV 1800KV 200KV 1000KV 双回 3 所址 年平均环境温度 250C 气候条件一般 无严重腐蚀 地形平坦 海拔 765 米 位于城市远郊 污染较小 4 设计要求完成以下内容 设计说明书 短路电流计算及设备选择校验 绘制电气主接线图 方案论证 6 试确定防雷及接地 保护方案 汇总主要设备清单 5 设计要求 设计必须符合国家现行设计政策 依据国标及有关规定 在保证运行安全可靠的前提下 尽量满足经济性 积极推广成熟的新产品和新技术 不得使用淘汰产品 7 第二部分第二部分 电气主接线设计电气主接线设计方案及确定方案及确定 变电所电气主接线是电力系统接线组成的一个重要部分 主接线的确定 对电力系统 的安全 灵活 稳定 经济运行以及变电所电气设备的选择 配电装置的布置等将会产生 直接的影响 一 主接线的设计原则 在进行主接线方式设计时 应考虑以下几点 变电所在系统中的地位和作用 近期和远期的发展规模 负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 主变压器台数对主接线的影响 备用容量的有无和大小对主接线的影响 二 主接线的设计要求 1 可靠性 断路器检修时 能否不影响供电 线路 断路器 母线故障和检修时 停运线路的回数和时间的长短 以及能否 保证对重要用户的供电 电所全部停电的可能性 满足对用户的供电可靠性指标的要求 2 灵活性 调度要求 可以灵活的投入和切除变压器 线路 调配电源和负荷 能够满足 系统在事故运行方式下 检修方式以及特殊运行方式下的调度要求 检修要求 可以方便的停运断路器 母线及其继电保护设备进行安全检修 且不影响对及户的供电 扩建要求 应留有发展余地 便于扩建 3 经济性 投资省 占地面积小 电能损失小 4 操作应尽可能简单 方便 电气主接线应简单清晰 操作方便 尽可能使操 8 作步骤简单 便于运行人员掌握 复杂的接线不仅不便于操作 还往往会造成运行人员 的误操作而发生事故 但接线过 于简单 可能又不能满足运行方式的需要 而且也会给运 行造成不便 或造成不必要 的停电 4 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展 电力负荷增加很快 因 此 在选择主接线时 应考 虑到有扩建的可能性 三 拟定主接线方案 根据以上要求和本设计任务书要求 初步选择主接线如下 原始资料 变电所类型 降压变电所 电压等级 110 35 10KV 出线情况 110KV 出线两回 35KV 出线 8 回 架空 10KV 出线 9 回 负荷类别 工农业生产及城乡生活用电 结合原始资料所提供的数据 权衡各种接线方式的优缺点 将各电压等级适用的主接 线方式列出 1 110KV 只有两回出线 且作为降压变电所 110KV 侧无交换潮流 两回线路都可 向变电所供电 亦可一回向变电所供电 另一回作为备用电源 所以 从可靠性和经济性 来定 110KV 部分适用的接线方式为双母接线和单母线分段两种 2 35KV 可有单母线分段和单母线分段带旁母 3 10KV 部分定为单母线分段 这样 拟定两种主接线方案 方案 I 110KV 采用单母分段接线 35KV 采用单母线分段接线 10KV 为单母线分段 接线 方案 II 110KV 采用双母接线 35KV 采用单母线分段带旁母接线 10KV 为单母线 分段接线 绘出方案 I 方案 II 的接线图如下 方案 I 接线图 9 方案 II 接线图 四 主接线方案的确定 主接线方案的可靠性比较 110KV 侧 10 方案 I 采用单母分段接线 当一条线路故障或切除时 不影响变压器运行 不中断 供电 母连断路器停运时 两回路将解列运行 亦不中断供电 且接线简单清晰 全部失 电的可能性小 不易出错 方案 II 采用双母接线 可靠性极高 故障率低的变压器的出口不装断路器 投资较 省 整个线路具有相当高的灵活性 当双母线的两组母线同时工作时 通过母联断路器并 联运行 电源与负荷平均分配在两组母线上 当母联断路器断开后 变电所负荷可同时接 在母线或副母线上运行 当母线故障或检修时 将隔离开关运行倒闸操作 容易发生误操 作 35KV 侧 方案 I 单母线分段接线 检修任一台断路器时 该回路需停运 分段开关停运时 两段母线需解列运行 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障段切除 保证正常段 母线不致失电 另一段母线上其它线路需停运 方案 II 单母线分段带旁路接线 检修任一台断路器时 都可用旁路断路器代替 当 任一母线故障检修时 旁路断路器只可代一回线路运行 本段母线上其它线路需停运将隔 离开关运行倒闸操作 容易发生误操作 10KV 侧 由于两方案接线方式一样 故不做比较 主接线方案的灵活性比较 110KV 侧 方案 I 调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器 而且便于扩建操作时 线 路的投入和切除比较方便 扩建方便较方便 方案 II 主变的切除和投入较复杂 需动作两台断路器 35KV 侧 方案 I 运行方式简便 调度操作简单灵活 易于扩建 方案 II 运行方式复杂 调度操作复杂 但可以灵活地投入和切除变压器和线路 能 满足在事故运行方式 检修方式及特殊运行方式下的调度要求 较易于扩建 10KV 侧 两方案相同 主接线方案的经济性比较 将两方案主要设备比较列表如下 11 从上表可以看出 方案 I 比方案 II 少 6 个隔离开关 35KV 隔离开关方案 I 比方案 II 少 3 个断路器少一台 方案 I 占地面积相对少一些 35KV 侧无旁路母线 所以说方案 I 比方案 II 综合投资少得多 主接线方案的确定 对方案 I 方案 II 的综合比较列表 对应比较一下它们的可靠性 灵活性和经济性 从中选择一个最终方案 因 10KV 侧两方案相同 不做比较 项目 方案 主变压器 台 110KV 断 路器 台 110KV 隔离 开关 个 35KV 断路 器 台 35KV 隔离 开关 个 10KV 设备 I251236相同 II251849相同 方案 项目 方案 I方案 II 可 靠 性 1 简单清晰 设备少 2 35KV 母线故障或检修时 b 不会导 致该母线上所带回出线全停 3 任一主变或 110KV 线路停运时 均 不影响其它回路停运 4 各电压等级有可能出现全部停电的 概率不大 5 操作简便 误操作的机率小 1 简单清晰 设备多 2 35KV 母线检修时 旁路断路器要 代该母线上的一条线路 给重要用户 供电 任一回路断路器检修 均不需 停电 3 任一主变或 110KV 线路停运时 均 不影响其它回路停运 4 全部停电的概率很小 5 操作相对简便 误操作的机率大 灵 活 性 1 运行方式简单 调度灵活性强 2 便于扩建和发展 1 运行方式复杂 操作烦琐 特别是 35KV 部分 2 便于扩建和发展 经 济 性 2 高压断路器少 投资相对少 2 占地面积相对小 1 设备投资比第 I 方案相对多 2 占地面积相对大 12 主接线方式的选择原则是 在 6 10kV 配电装置中 出线回路数不超过 5 回时 一般采用单母线接线方式 出线回路数在 6 回及以上时 采用单母分段接线 当短路电流较大 出线回路较多 功 率较大 出线需要带电抗器时 可采用双母线接线 在 35 66kV 配电装置中 当出线回路数不超过 3 回时 一般采用单母线接线 当出线回路数为 4 8 回时 一般采用单母线分段接线 若接电源较多 出线较多 负荷 较大或处于污秽地区 可采用双母线接线 在 110 220kV 配电装置中 出线回路数不超过 2 回时 采用单母线接线 出线 回路数为 3 4 回时 采用单母线分段接线 通过主接线涉及原则及以上的比较 经济性上第 I 方案远优于第 II 方案 在可靠性上 第 II 方案略优于第 I 方案 灵活性上第 I 方案远不如第 II 方案 该变电所为降压变电所 110KV 母线无穿越功率 单母线分段接线优于双母接线 又 因为 35KV 及 10KV 负荷为工农业生产及城乡生活用电 在供电可靠性方面要求不是太高 即便是有要求高的 现在 35KV 及 10KV 全为 SN 或真空断路器 停电检修的几率极小 再加上电网越来越完善 双电源供电方案的实施 第 I 方案在可靠性上完全可以满足要求 第 II 方案增加的投资有些没必要 经综合分析 决定选第 I 方案为最终方案 即 110KV 系统采用单母分段接线 35KV 系统采用单母分段接线 10KV 系统为单母线分段接线 13 第三部分第三部分 主变压器的选择主变压器的选择 变压器是变电站主要电气设备之一 其主要功能是升高或降低电压 以利于电 能的合理输送 分配和使用 从电工学中知道 输电线路中流过的电流越大 损失 的功率就越大 所以采用高压输电减少线路的功率损耗 故将发电厂发出的电力经 变压器升压后输送 送到供电地区后经降压变压器变换成低电压供用户使用 一 主变压器的确定 本变电所有两路电源供电 三个电压等级 且有大量一 二级负荷 所以应装设两台三 相三绕组变压器 35KV 侧总负荷 远期系统负荷总量远期系统负荷总量 S35 3500 1000 1000 1800 1000 1500 1220 1980 13MKV 类负荷为 3500KVA 类负荷为 13 0 4 502MVA 10KV 侧总负荷 远期系统负荷总量远期系统负荷总量 S10 2000 1000 1500 800 1000 1800 200 1000 1300 10600 10 6MVA 类负荷 3000KVA 类负荷 10 6 35 3 71MVA 总类负荷 13 10 6 23 6MVA 取 COS 0 8 负荷 S 23 6 0 8MVA 29 5MVA 每台主变压器容量应满足全部负荷 70 85 的需要 并能满足全部 类负荷 Snt 0 7S 0 7 29 5 20 65MVA 且 Snt 3 5 5 2 3 3 71 10 8 19 26MVA 故主变压器容量选为 25MVA 查变压器表选用 SFSZ9 25000 110 型三相绕组有载调压变压器 二 接地方式 14 110kV 直接接地 35kV 不接地 10kV 不接地 三 冷却方式 本次变压器冷却方式选择为油浸式 油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的 不同而异 一般有自然风冷却 强迫风冷却 强迫油循环水冷却 强迫油循环风冷却 强 迫油循环导向冷却 中小型变压器通常采用依靠装在变压器油箱上的片状或管型辐射方式冷却器及电动风 扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发热量 本次采用此散热方式 四 变压器的型号及参数 变压器的型号 FSZ9 25000 110 型三相绕组有载调压变压器 变压器的参数 其额定电压为 110 8 1 25 38 5 2 2 5 10 5KV 损耗 KW空载电流 短路电压联接组别 空载短路高中高低中低 33 8133 20 510 517 18 6 5YNyn0d11 15 第四部分第四部分 短路电流计算短路电流计算 一 短路电流计算的目的 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 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 需要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 设计接地装置时 需用短路电流 5 在选择继电保护和整定计算时 需以各种短路时的短路电流为依据 二 短路电流计算的一般规定 1 计算的基本情况 系统中所有电源均在额定负荷下运行 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 所有电源的电动势相位角相同 应考虑对短路电流值有影响的所有元件 2 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式 应是最大运行方式 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 按该设计规划容量计算 4 短路种类 均按三相短路计算 5 短路计算点 在正常运行方式时 通过电气设备的短路电流为最大的地点 16 三 短路电流计算 具体过程在附录中 等效电路图 计算各点短路电流值 17 第五部分第五部分 电气设备的选择电气设备的选择 选择条件来源参见各短路点计算详细过程在附录这里只做简单比较 一 各种电气设备的选择 高压断路器是变电站的重要设备之一 正常情况下 断路器用来开断和关合电 路 故障时通过继电保护动作来断开故障电路 以保证电力系统安全运行 同时 断路器又能完成自动重合闸任务 以提高供电可靠性 为此 对高压断路器要求 在正常情况下能开断和关合电路 能开断和关合负载电流 能开断和关合 空载长线路或电容器组等电容性负荷电流 以及能开断空载变压器或高压电动机等 电感性小负载电流 在电网发生故障时能将故障从电网上切除 尽可能缩短断路器故障切除时间 以减轻电力设备的损坏 提高电网稳定性 能配合自动重合闸装置进行单重 综重的动作 电力系统应在有电压无负荷电流的情况下 应用隔离开关分 合闸电路 达到 安全隔离的目的 因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种电器 在选用时应考 虑的主要因素有以下几点 隔离开关一般不需要专门的灭弧装置 隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口 同时不论隔离开关高压线端电 压是否正常 均要满足安全隔离的目的 隔离开关在合闸状态时应能耐受负荷电流和短路电流 在使用环境方面 户外隔离开关应能耐受大气污染并应考虑温度突变 雨 雾 覆冰等因素的影响 在机械结构上 需考虑机械应力 风力 地震力与操作力的联合作用 其 中包括隔离开关高压接线端在三个方面耐受有机械力 以及支持绝缘子的机械强度 18 要求 此外 对垂直伸缩式隔离开关 还需考虑静触头接触范围的要求 隔离开关应具备手动 电动操动机构 信号及位置指示器与闭锁装置等附 属装置 隔离开关亦应配备接地刀闸 以保证线路或其他电气设备检修时的安全 应考虑配电装置尺寸的要求及引线位置与形式来选用合适的隔离开关 电流互感器的选择 1 种类的选择 对于 6 20 千伏屋内配电装置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘 结构 对于 35 千伏及以上配电装置 宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器 有 条件时 尽量采用套管式电流互感器 2 按一次额定电压和额定电流选择 Ue Uew Ie1 Igmax 3 按准确度级和副边负荷选择 为了保证侧量仪表的准确度 电流互感器的准确级不得低于所供侧量仪表的准确级 为了保证互感器在一定的准确级下工作 电流互感器二次侧所接负荷 S2 应不大于该准确级 所规定的额定容量 Se2 4 热稳定校验 KtIe1 2 1 I2 tdZ 5 动稳定校验 Icj 2 Ie1Kdw 电流互感器的作用 在高压电网中 为了测量和继电保护的需要应用互感器 互感器的作用是 把高电压和大电流按比例转换成低电压和小电流 以便提供测量和继电保 护所需参数 把电网处于高电压的部分和处在低压的测量仪表和继电保护装置隔离开 以保证人员和设备的安全 各电压等级的选择 19 1 110KV 主变压器侧电流互感器 选用 LCWD 110 型电流互感器 电流比 Ki 150A 5A 级次 0 5 5P 5P 采用星形接法 2 110kV 母联处电流互感器的选择 选用 LCWD 110 型电流互感器 电流比 Ki 250A 5A 级次 0 5 采用星形接法 3 110kV 进线处电流互感器的选择 选用 LCWD 110 型电流互感器 电流比 Ki 200A 5A 级次 0 5 采用星形接法 4 110kV 出线处电流互感器的选择 选用 LCWD 110 型电流互感器 电流比 Ki 150A 5A 级次 0 5 采用星形接法 5 35kV 主变压器侧电流互感器 选用 LCWD 35 型电流互感器 电流比 Ki 250A 5A 级次 D 0 5 采用星形接法 6 35KV 母联断路器用电流互感器 选用 LCWD 35 型电流互感器 电流比 Ki 250A 5A 级次 D 0 5 采用星形接法 7 35kV 出线处电流互感器 选用 LCWD 35 型电流互感器 电流比 Ki 100A 5A 级次 D 0 5 采用星形接法 8 10kV 主变压器侧电流互感器 选用 LAJ 10 型电流互感器 电流比 Ki 350A 5A 级次 0 5 5p 采用星形接法 9 10kV 分段联断路器处电流互感器的选择 选用 LAJ 10 型电流互感器 电流比 Ki 600A 5A 级次 0 5 5p 采用星形接法 10 10kV 出线处电流互感器的选择 选用 LAJ 10 型电流互感器 电流比 Ki 150A 5A 级次 0 5 5p 采用星形接法 二 母线型号的确定 选择原则 按周围环境温度校正后的允许载流量不小于最大工作电流 只 有长线路才按经济电流密度选择 校验热稳定性时 按公式 取87cSmint c I S 校验机械强度 110KV 侧 根据最大持续电流为 I 172A 20 设年最大负荷利用小时 Tmax 6000H 因此 110KV 侧汇流母线选用钢芯铝绞线 根据电流密度选择导线的截面积 查表可 知经济电流密度 jec 0 9A mm2 则导线的经济电流截面积 Aec I jec 191 1mm2 初选导线为 LGJ 185 型钢芯铝绞线 校验发热条件 查导线允许的流量表可以查出 250时 LGJ 185 型导线的允许才流量 Ial 1 515 515A 172A 因此满足发热条件 校验机械强度 查导线机械强度表可知 35KV 以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为 35mm2所以初 选导线 LGJ 185 型钢芯铝绞线满足机械强度要求 校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为 Amin I 103 C Ik 103 87 151 4mm2tima 15 2 C 是热稳定系数 C 87 实际选用的母线截面积 185mm2 151 4mm2 所以热稳定满足要求 变压器的 110KV 侧出线与以上的选择计算原则相同缩瞳过同样选择 LGJ 185 型钢芯 铝绞线 35KV 侧 根据最大持续电流为 I 541 设年最大负荷利用小时 Tmax 6000H 因此 35KV 侧汇流母线选用钢芯铝绞线 根据电流密度选择导线的截面积 查表可知 经济电流密度 jec 0 9A mm2 则导线的经济电流截面积 Aec I jec 541 0 9 601mm2 初选导线为 LGJ 240 型钢芯铝绞线 校验发热条件 查导线允许的流量表可以查出 250时 LGJ 240 型导线的允许才流量 Ial 1 610 610A 541A 21 因此满足发热条件 校验机械强度 查导线机械强度表可知 35KV 以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为 35mm2所以初选 导线 LGJ 185 型钢芯铝绞线满足机械强度要求 校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为 Amin I 103 C Ik 103 87tima 15 2 5 67 103 87 95 6mm2 15 2 C 是热稳定系数 C 87 实际选用的母线截面积 240mm2 95 6mm2 所以热稳定满足要求 35KV 侧出线选择 根据经济电流密度选择导线截面积 线路最大持续工作电流为 I SN 35 3 A 72 17A 根据年最大负荷利用小时 Tmax 6000H 查经济电流密度表 jec 0 9A mm2 则导线的经济截面积为 Aec I jecmm2 80 2mm2 经济电流密度选择母线的截面的原则 标称截面积最好等于经济截面积 若不行等选 择与经济截面积接近的标称截面积 所以选择 LGJ 70 型导线 按发热条件校验 查允许载流量表可以得到 250时 LGJ 70 型的允许载流量 Ial 1 275 72 17A 因此满足发热条件 校验机械强度 查导线机械强度表可知 35KV 以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为 35mm2所以初选 导线 LGJ 70 型钢芯铝绞线满足机械强度要求 热稳定校验 Amin I 103 C 72 17 87 1 21mm2tima 15 2 LGJ 70 型钢芯铝绞线的截面积 70mm2 1 21 满足需求 22 10KV 侧母线选择 按发热条件选择截面积 10KV 母线的最大持续工作电流为 1894A 查母线类型表 可知 250双条竖放 LMY 60 10 型矩形铝母线 其允许的才流量 Ial 1 1954 1894 初步选用 LMY 60 10 型矩形铝母线 热稳定校验 Amin I 103 C 13 41 103 87 57mm2tima 15 2 实际选用母线截面积 57 满足条件 动稳定校验 取母线档间距 1 2 米 相间中心线距为 0 25 米 因为 s b b h 250 10 10 60 3 2 2 所以母线的饿状态系数 Kf 1 三厢短路冲击在中间相产生的中间点动力为 F Kfish2l s 10 73 1 36 03 103 2 1 2 0 25 10 73 108N 母线的弯曲力矩为 M fl 10 108 1 2 10 12 9N m 母线截面积系数为 W b2h 6 0 012 0 06 6 1 10 7m3 母线收到的最大计算应力为 c M W 129N m 1 10 6m3 12 9 106Pa 1290N cm2K UBLQ 为工频放电电压的下限值 K 为内部过电压的允许计算倍数 对于非直接接地系统 110kV 及以下 K 3 5 对于 110kV 直接接地系统 K 3 U 相为设备的最高运行相电压 根据而定电压选择 FZ 110J 阀式避雷器 灭会电压为 110kV 大于 110 0 8 88kV 工频放电电压为 224 268kV 115 3 199kV 满足条件 2 主变压器的避雷防护 主变压器的避雷防护 只需在 110kV 侧中心点上加避雷器即可 在中性点直接接地的有效系统中 一相接 地引起的中性点电位升高的稳态值最大可以达到最高运行线电压的 35 所以中性点保护 用避雷器的灭弧电压可以选用系统最高运行线电压的 0 4 倍 选择两个 FZ 20 串联 灭弧电压 444 0110252 工频放电电压 224 268 100 1 8 180 二 防雷器选择结果及型号 项目型号灭弧电压 kV 工频放电电压 kV 110kV 母线 FZ 110JFZ 110J110 110 0 8 88 224 268 115 3 199 35kV 母线 FZ 35FZ 3541 1 1 35 38 5 84 104 38 5 3 5 77 8 10kV 母线 FZ 10FZ 1012 7 10 1 1 11 26 31 11 22 2 主变 110kV 中性 点 2 FZ 202 FZ 20 444 0110252 224 268 100 1 8 180 主变 35kV 侧 FZ 35FZ 3541 1 1 35 38 5 84 104 35 主变 10kV 侧 FZ 10FZ 1012 7 10 1 1 11 26 31 10 28 第七部分 附录 1 短路电流的计算 根据系统图等效等效系统的短路电路图如下图 1 所示 图 1 1 用近似计算法 去基准容量 Sd 100MV A 取基准电压 Ud1 115KV Ud2 37KV Ud3 10 5KV 所以 Id1 Sd Ud1 100 1 732 115 0 5KA3 Id2 Sd Ud2 100 1 732 37 1 56KA3 Id3 Sd Ud3 100 1 732 10 5 5 5KA3 各电抗标幺值的计算如下 1 系统的电抗标幺值 X1 0 17 50 100 1152 0 6 2 三绕组变压器的电抗标幺值 29 短路电流百分比分别为 UK1 0 5 UK1 2 UK1 3 UK2 3 0 5 10 5 17 5 6 5 10 75 UK2 0 5 UK1 2 UK2 3 UK1 3 0 5 10 5 6 5 17 5 1 25 0 UK3 0 5 UK1 3 UK2 3 UK1 2 0 5 17 5 6 5 10 5 6 75 故各绕组的电抗标幺值为 X2 X3 UK1 100 Sd SN 10 75 100 100 25 0 43 X4 X5 UK2 100 Sd SN 0 100 100 25 0 X6 X7 UK3 100 Sd SN 6 75 100 100 25 0 27 由于 X4 X5 0 所以图 1 课简化为下图 2 图 2 2 系统最大运行方式下 本变电所并列运行时的短路电流计算 1 两台变压器同时运行 1 当系统 K1 点发生短路时系统向 110KV 侧 K1 点提供的短路电流 IK1 Id1 X1 0 5 0 006 8 33KA 冲击电流 ish1 1 9IK1 1 9 8 33 22 38KA22 2 当系统 K2 点发生短路时系统向 K2 点提供的短路电流 当系统的 K2 点短路时系统 的电源到 K2 的电抗可以做以下的等效 如下图 3 30 图 3 X8为图 2 中 X2并联 X3的等效电阻 X9为 K2短路的等效电抗 所以 X8 X2 X3 0 5 0 43 0 215 X9 X8 X1 0 215 0 006 0 275 所以 K2 点的短路电流 IK2 Id2 X9 1 56 0 275 5 67KA ish2 1 9IK2 1 9 5 67 15 24KA22 3 当系统 K3 点发生短路时系统向 K3 点提供短路电流 K3 短路时系统电抗做一下等效 如下图 4 图 4 X10为图 2 中 X2 X6并联 X3 X7的等效电阻 X11为 K3 短路的等效电抗 所以 X10 X2 X6 X3 X7 0 5 X2 X6 0 35 31 X11 X10 X1 0 35 0 06 0 41 所以 K3 短路时的短路电流 IK3 Id3 X11 5 5 0 41 13 41KA Ish3 1 9IK3 1 9 13 41 36 03KA22 2 变压器一运一备 当系统一运一备此变电站系统可以做下图 5 等效 图 5 当系统 K1 点发生短路时系统向 110KV 侧 K1 点提供的短路电流 IK1 Id1 X1 0 5 0 006 8 33KA 冲击电流 ish 1 9IK1 1 9 8 33 22 38KA22 当系统 K2 点发生短路时系统向 K2 点提供的短路电流 当系统的 K2 点短路时 系统的电源到 K2 的电抗 IK2 Id2 X1 X2 11 78KA 冲击电流 ish 1 9IK1 1 9 11 78 30 48KA 22 当系统 K3 点发生短路时系统向 K3 点提供短路电流 IK3 Id3 X1 X2 X6 26 82KA 32 ish 1 9IK3 1 9 26 82 72 06KA 22 所以短路电流运算结果如下表 2 主要电气设备的选择与校验 1 断路器和隔离开关的选择与校验 断路器的选择条件 额定电压 UN 额定电流 额定开端电流 额定短路关合电流 热稳定 U 3 侧的断路器选择如下 U 3 3 Ish 22 38 Qk 8 332 3 15 查断路器型号表 110KV 侧断路器初选型号为 比较如下图 33 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 110KV 110KV 额定电流 1000A 172A 开断电流 18 4KA 8 33KA 热稳定 212 KA2 S 8 332 3 15KA2 S 额定关合电流 55KA 22 38 根据上表对比可知所选择的 断路器完全符合情况 110KV 侧隔离开关的选择 查看隔离开关型号表 初选为 GW4 110 600 对比如下 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 110KV 110KV 额定电流 600A 172A 热稳定 212 KA2 S 8 332 3 15KA2 S 额定关合电流 50KA 22 38 根据上表对比可知所选择的 GW4 110 600 隔离开关完全符合情况 35KV 侧断路器的选择如下 Imax 1 05PN U COS 1 05 25 1000 35 0 8 541A33 Ish 15 6 Qk 5 672 2 15 34 查断路器型号表 35KV 侧断路器初选为 SN10 35 型断路器 比较如下图 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 35KV 35KV 额定电流 1000A 541A 开断电流 16KA 5 67KA 热稳定 162 4K A2 S 5 672 2 15 KA2 S 额定关合电流 45KA 15 24 根据上表对比可知所选择的断路器 SN10 35 型完全符合情况 35KV 侧隔离开关的选择 查看隔离开关型号表初选为 GN2 35T 600 对比如下 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 35KV 110KV 额定电流 600A 172A 热稳定 252 KA2 S 5 672 2 15 KA2 S 额定关合电流 64KA 22 38 根据上表对比可知所选择的隔离开关 GN2 35T 600 型完全符合情况 10KV 侧断路器的选择如下 Imax 1 05PN U COS 1 05 25 1000 10 0 8 1894A33 Ish 36 03 Qk 13 42 2 15 查断路器型号表 10KV 侧断路器初选为 SN10 10 型断路器 比较如下图 35 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 10KV 10KV 额定电流 2000A 1894A 开断电流 40KA 13 4KA 热稳定 402 4K A2 S 13 42 2 15 KA2 S 额定关合电流 125KA 36 03 根据上表对比可知所选择的断路器 SN10 10 型完全符合情况 10KV 侧隔离开关的选择 查看隔离开关型号表 初选为 GN2 10 2000 比较如下图 项目 设备参 数 条件计算值 额定电压 10KV 10KV 额定电流 2000A 1894A 热稳定 362 KA2 S 13 412 2 15 KA2 S 额定关合电流 85KA 36 03 根据上表对比可知所选择的隔离开关 GN2 310 2000 型完全符合情况 2 母线的选择与校验 110KV 侧 根据最大持续电流为 I 172A 设年最大负荷利用小时 36 Tmax 6000H 因此 110KV 侧汇流母线选用钢芯铝绞线 根据电流密度选择导线的截面积 查表可 知经济电流密度 jec 0 9A mm2 则导线的经济电流截面积 Aec I jec 191 1mm2 初选导线为 LGJ 185 型钢芯铝绞线 校验发热条件 查导线允许的流量表可以查出 250时 LGJ 185 型导线的允许才流量 Ial 1 515 515A 172A 因此满足发热条件 校验机械强度 查导线机械强度表可知 35KV 以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为 35mm2所以初 选导线 LGJ 185 型钢芯铝绞线满足机械强度要求 校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为 Amin I 103 C Ik 103 87 151 4mm2tima 15 2 C 是热稳定系数 C 87 实际选用的母线截面积 185mm2 151 4mm2 所以热稳定满足要求 电晕临界电压校验 线路电阻 r1 S 31 5 185 0 17 km 线路电抗 假设三相导线之间三角排列的相互距离为 4M 所以可知 Dab Dbc Da 4000mm 所以几何间距 Dm 5040mm 求得 lg Dm r lg 5040 19 2 78 37 电晕临界电压 取 m1 0 9 m2 1 0 1 0 则 Ucr 49 3m1m2 rlg Dm r 49 3 0 9 1 0 1 9 2 78 234 4KV 由于三相导线三角排列 可认为三相的电晕临界值都是234 5KV 而选择的导线问哦 110KV 234 4 110 所以不会发生电晕 变压器的110KV 侧出线与以上的选择计算原则相同缩瞳过同样选择 LGJ 185型钢芯铝 绞线 35KV 侧 根据最大持续电流为 I 541 设年最大负荷利用小时 Tmax 6000H 因此 35KV 侧汇流母线选用钢芯铝绞线 根据电流密度选择导线的截面积 查表可知 经济电流密度 jec 0 9A mm2 则导线的经济电流截面积 Aec I jec 541 0 9 601mm2 初选导线为 LGJ 240 型钢芯铝绞线 校验发热条件 查导线允许的流量表可以查出 250时 LGJ 240 型导线的允许才流量 Ial 1 610 610A 541A 因此满足发热条件 校验机械强度 查导线机械强度表可知 35KV 以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为 35mm2所 以初选导