110KV变电站毕业设计

信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 1 頁 共 57 頁 前前 言言 电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位 因为电能与其他能源相比具 有显著的优越性 它可以方便地与其他能量相互转换 可以远距离输送 输送的经济性较 好 且在使用时易操作和控制 所以在现代化生产和人民生活中 电能得到日益广泛的应用 世界上许多国家已把电力工业的发展水平作为衡量一个国家现代化水平的标志之一 近年 来许多 20KW 及以上大型机组的相继投产 330KV 及以上超高压输变电工程的陆续建成和各 地区电力网的不断扩大 标志着我国的电力工业已经进入了一个发展的新阶段 本设计过程中得到了电力系大量专业老师的大力支持 在此表示感谢 由于本人水平有限 所学知识不全面 设计经验还不足 恳请老师们指导 设设 计计 任任 务务 书书 一 设计题目 一 设计题目 某 110KV 变电所电气一次设计 二 设计原始资料 二 设计原始资料 1 系统接线示意图 该变电站电压等级为 110 35 10KV 选取基准 Sj 100MVA 和基准 Uj Uav 系统电 抗已向基准值进行归算 2 所址情况 平原地区 无高产农作物 土壤电阻率 0 8 10 cm 年雷电日 50 个 历年 4 平均最高气温 37 c 3 负荷数据 1 110KV 系统四回 二进二出 110KV 母线转供负荷约 30MW 功率因数 0 85 同时率 0 9 这部分负荷不经过变压器 2 35KV 系统进出线六回 二进四出 对侧有电源 同时率 0 9 年最大负荷利 用小时数取 Tmax 4500h 预计五年内大约还有 10MW 的新增负荷 1 2 线最大负荷 4000h 功率因数 0 8 对侧有电源 3 线最大负荷 8000KW 功率因数 0 85 4 线最大负荷 6500KW 功率因数 0 90 5 线最大负荷 7000KW 功率因数 0 85 6 线最大负荷 6000KW 功率因数 0 80 其中 3 4 出线要求双回路供电 3 10KV 侧无电源 10KV 侧系统十回 出线 同时率 0 85 年最大负荷利用小 时数 Tmax 4000h 预计五年内有 6MW 的新增负荷 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 2 頁 共 57 頁 1 4 出线 最大负荷 4500KW 功率因数 0 80 5 6 出线 最大负荷 3000KW 功率因数 0 80 7 10 出线 最大负荷 2000KW 功率因数 0 85 其中 5 6 出线为 类负荷 要求双回线供电 4 变电所自用电负荷如表 序 号 设备 名称额定功率 KW 安装台数工作台数功率因数备注 1主变风扇0 460600 85经常 连续 2主流电机20110 85不经常 连续 3浮冲电机4 2110 85经常 连续 4生活水汞4 5220 85经常 短时 5电焊机15110 6不经常 连续 6检修用电50 6不经常 短时 7生活区用电19不经常 连续 8照明负荷20经常 连续 三 设计主要任务 三 设计主要任务 1 主变容量 形式及台数的选择 2 电气主接线方案论证 3 短路电流计算 4 主要电气设备选择 5 配电装置选择 6 选择所用变压器的容量 台数 7 变压器保护配置 四 设计成果 四 设计成果 1 设计说明书一份 2 设计计算书一份 3 电气主接线图 第一章 主变压器的选择第一章 主变压器的选择 主变压器是变电所的重要设备 合理正确地选择主变的台数 容量和型式是系统规划和变 电所设计的一个重要的问题 在选择主变时考虑负荷增长为 7 并以 5 10 年后的情况作为 远期负荷资料 为了保证供电的可靠性 灵活性和经济性 避免一台主变压器故障或检修是影响供电 变电所装设两台变压器 主变压器的容量根据电力系统 5 10 的发展规划进行选择 对两 台主变的额定容量按 70 的全部负荷供电 考虑到变压器的事故过负荷能力 40 则可保 证一台退出间检修时剩余负荷的 70 供电 主变压器台数的确定主变压器台数的确定 发电厂或变电所主变压器的台数与电压等级 接线形式 传输容量以及和系统的联系 有密切关系 1 对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 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 3 頁 共 57 頁 2 对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所 在设计时应考虑装设三台主变 电器的可能性 3 对于规划只装设两台变压器的变电所其变压器基础宜按大于变压器容量的 1 2 级 设计 以便负荷发展时 更换变压器的容量 综上所述 由原始资料可知 我们本次设计的变电站是一个位于郊区的 110KV 降压变 电所 主要是接受 110KV 的功率 通过主变向 110KV 线路输送 是一个重要的枢纽变电站 全所停电后将造成地区电网的瓦解 造成整修个市区停电 并影响下一级变电站供电 对 生产和生活造成不良后果 因此为了提高供电的要可靠性 防止因一台主变故障或检修时 影响整个变电站的供电 变电站中一般装设两台主变压器 互为备用 可以避免因主变检 修或故障而造成对用户的停电 考虑到两台主变同时发生故障或检修时由另一台主变压器 可带全部负荷的 70 能保证正常供电 故可选择两台主变压器 主变压器容量的确定主变压器容量的确定 1 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 10 20 年的负荷发展 对于城郊变电所 主变压器容量应与城市规划相结合 2 根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 对于有重要负荷 的变电所 应考虑当一台主变压器停运时 其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时 间内 应保证用户的一级和二级负荷 对一般性变电所 当一台主变压器停运时 其余变 压器容量能保证全部负荷的 70 80 综上所述 由于本变电站近期和远期负荷都已给定 所以 应按近期和远期总负荷 来选择主变容量 因为该变电所的电源引进是 110KV 侧引进 高压侧 110KV 母线负荷不需 要经过主变倒送 其中压侧及低压侧全部负荷需经主变压器传输至母线上 主变型式的选择主变型式的选择 相数的选择 根据 设计规程 当不受运输条件限制时 在 330KV 及以下的变电所 均选用三相 变压器 选择主变的相数 需要考虑如下原则 1 当不受运输条件限制时 在 330KV 及以下的发电厂和变电所 均应选用三相变压器 2 当发电厂与系统连接的电压为 500KV 时 宜经济技术比较后 确定选用三相变压器 两台半容量三相变压器或单相变压器组 对于单机容量为 300MW 并直接升压到 500KV 的 宜选用三相变压器 绕组数量和连接方式的选择 1 在具有三种电压的变电所中 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变电所容量的 15 以上时 主变压器宜采用三绕组变压器 变电所中具有三个电压等级的 通常采用普通三绕组变压器 自耦变压器等 2 绕组连接方式 国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分类有双绕组普通式 三绕组式 自耦式以 及低压绕组分裂式等型式变压器 在具有三种电压等级的变电站中 如通过主变各侧绕组的功率均达到该变压器的容量 的 15 以上 或低压侧虽无负荷 但在变电所内需装设无功补偿装置时 主变采用三绕组 变压器 因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电器和辅助设备 与对应的两台双绕 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 4 頁 共 57 頁 组变压器的较少 由于本次设计的变电所具有三个电压等级 考虑到运行维护和操作的工作量 及占地 面积等因素 所以选择三绕组变压器 在生产及制造中三绕组变压器有自耦变压器 分裂变压器 普通三绕组变压器 自耦 变与普通变相比具有很多优点 如耗材料少 造价低 有功和无功损耗少 效率高 由于 高 中压线圈的自耦联系阻抗小 对改善系统稳定性有一定作用 还可以扩大变压器极限 制造容量 便于运输和安装 自耦变虽有许多优点 但也存在一些缺点 由于自耦变公共组绕的容量最大只等于电磁容量 因此在某些运行方式下 自耦变压器 的传输容量不能充分利用 而在另外一些运行方式下 又会出现过负荷 由于自耦变高 中压绕组间的自耦联系 其阻抗比普通变压器小 它的中性点要直接接地 所以使单相和 三相短路电流急剧增加 有时单相短路电流会超过三相短路电流 造成选择变压器电气设 备的困难和通信设备的危险干扰 同时自耦变零序保护的装设与普通变不同 自耦变的高 中压两侧的零序电流保护 应接于各侧套管电流互感器组成的零序电流互感器上并根据选 择性的要求装设方向元件 自耦变压器中的冲击过电压比普通变严重得多 另一个原因是 从高压侧绕组上进入的冲击波加在自耦变的串联绕组上 而串联绕组的匝数少得多 因此 在公共绕组中感应出来的过电压大大超过普通变侵入波幅值 当一次电压波动时为了得到 稳定的二次电压 一次绕组匝数作相应的调整以维护每匝电势不变 以及维持铁芯磁通密 度不变 如高压侧电压升高则应增加高压绕组而中性点调压的自耦变则要减少匝数 亦维 护二次电压不变 这就导致每匝电势增加 亦导致铁芯更加饱和 由于本次设计变电所需 装设两台变压器并列运行 电网电压波动范围较大 如果选择自耦变 其两台自耦变压器 的高 中压侧需直接接地 这样会影响调度的灵活性和零序保护的可靠性 而自耦变压器的 变比较小 由原始资料可知该所的电压波动为 8 故不选自耦变压器 因此 本次设计的变电站选择普通三绕组变压器 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行 电力系统采用 的绕组连接方式只有 Y 和 高 中 低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定 我国 110KV 及以上电压 变压器绕组都采用 Y连接 35KV 也采用 Y 连接 其中性点 0 多通过消弧线圈接地 35KV 以下电压变压器绕组都采用 连接 主变的冷却方式主变的冷却方式 主变压器一般采用的冷却方式 自然风冷却 强迫油循环风冷却 强迫油循环水冷却 强迫 导向油循环冷却 小容量变压器一般采用自然风冷却 大容量变压器一般采用强迫油循环风冷却变压器 强迫油循环水冷却方式散热效率高 节约材料 减少变压器本体尺寸 但它的缺点是 这样冷却方式要有一套水冷却系统和有关附件 冷却器的密封性能要求高 维护工作量较 大 经比较 选择适合本变电站的强迫油循环风冷却 运行方式运行方式 两台变压器并联运行 选择原则选择原则 1 能满足负荷现状及发展的需要 保证重要负荷的供电可靠性 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 5 頁 共 57 頁 2 投资省 3 占地面积小 4 电能损耗少 由于该变电所具有三个电压等级 两个电源供电 35KV 侧采用小电流系统无中性点接 地 而自耦变压器高 中压侧公用中性点接地 因此不能选用自耦变压器 因选用普通三 绕组变压器 而不选用自耦变压器 由于中 低压侧负荷与总负荷的比值大于 30 流入各侧的功率大于 15 故选用三 绕组变压器 且容量比为 100 100 100 根据负荷发展情况考虑 若按 5 年负荷发展考虑则选用 25000KVA 变压器两台 若按 10 年负荷发展规划考虑则选用 31500KVA 变压器两台 这样形成两种方案 通过静态经济 比较选用某方案 具体的计算过程和计算方法见计算书第一章 主变选择结果 选用 SFSZ7 25000 110 8 1 25 38 5 4 2 5 11KV 额定容量 25000KVA 电压组合 高 110KV 中 38 5KV 低 11KV 空载损耗 52 6KW 负载损耗 185KW 阻抗电压 Us 1 2 10 5 Us 2 3 6 5 Us 3 1 17 空载电流 1 4 连接组别号 Y y d11 0 第二章 电气主接线的方案比较与确定第二章 电气主接线的方案比较与确定 电气主接线是电力系统接线的主要组成部分 是发电厂变电所电气部分的主体 它表 明了变压器 线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式 它的设计 直接关系到电力系统的安全 稳定 灵活和经济运行 因此它必须满足工作可靠 调度灵 活 运行检修方便 且具有经济性和发展的可能性等基本要求 由于电能生产的特点是发电 供电同一时刻完成的 所以主接线设计的好坏 也影响 到工农业和人民生活的稳定 主接线的设计是一个综合性的问题 其设计原则应以设计任 务书为依据 以国民经济建设方针政策及有关技术规范 规程为准则 结合工程具体特点 准确地掌握基础资料 全面综合分析 力争使其技术先进 经济合理 安全可靠 110KV 侧主接线分析侧主接线分析 规程规定 当 110KV 220KV 配电装置的出线回数为 4 回时 一般采用单母分段接线 由于 110KV 线路输送距离较远 输送功率较大 停电的影响较大 断路器平均每年检 修的时间为 5 7 天 因此一般不允许因断路器检修而使停电时间太长 故需设置旁母 以 使其在不停止供电的情况下检修 由于带电作业的成功与发展 母线检修可带电进行 母线故障的可能性很小 因此从母 线本身来讲用不着考虑备用 即可不用双母 当不采用双母接线时 隔离开关不再是倒闸 操作电器 仅作为检修断路器时隔绝电源用 这就避免了双母接线中因用隔离开关进行倒 闸操作引起的一些容易出现的误操作事故 综上所述 110KV 侧接线采用的接线型式可有以下几种 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 6 頁 共 57 頁 a b c 对以上三种接线方案的技术分析如下 a 为单母分段接线方式 结构简单 操作方便 对重要用户可以从不同段引出两个回路 有两个电源供电 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障切除 保证正常段母线不 间断供电和不致使重要用户停电 是当一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段母线 的回路都要在检修间内停电 断路器检修时对应回路停电 b 为单母分段带旁路接线方式 正常运行时 用联络断路器分段 检修出线断路器时 使主接线的可靠性降低 c 为双母线接线具有供电可靠 高度灵活 又便于扩建等优点 在大 中型号发电厂和 变电所中广为采用 并已积累了丰富的运行经验 但这种接线使用设备多 特别是隔离开 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 7 頁 共 57 頁 关 配电装置复杂 投资较多 综上所述 通过技术 经济 可靠性比较得出 110KV 接线宜采用 b 方案 35KV 侧接线分析侧接线分析 35KV 配电装置出线回线为 6 8 回时 一般采用单母分段接线 运行经验表明 它能满 足可靠性 灵活性和经济性的要求 35KV 配电装置一般不设置旁路母线 因为重要用户多为双回线供电 其次之断路器 年平均检修时间短 通常为 2 3 天 由于该待设变电站的屋外配电装置要受到场地的限制 故考虑采用屋内配电装置 它 改善了运行和检修的条件 并可以大幅度减少占地面积 节约用地 故 35KV 侧接线亦采用单母分段的接线方式 其接线形式如图所示 10KV 侧接线分析侧接线分析 6 10KV 配电装置出线回路为 6 回及以上时 一般采用单母分段接线 220KV 及以下的 变电所 供应当地负荷的 10KV 配电装置 地区电网成环行运行 由于采用了成套高压开 关柜 检修水平迅速提高 10KV 油断路器的年平均检修时间为 1 2 天 故采用单母分段 接线 一般能满足运行经济 可靠 灵活的要求 10KV 配电装置可不设置旁路的原因 供电负荷小 供电距离短 并且重要的负荷一 般为双回线供电 向工业企业供电的回路数一般较多 企业内多有备用电源 允许其中 一回停电 断路器价格低一般设有备用断路器 检修时可随时替换 对于 10KV 馈线 当出线 断路器检修时 由于停电时间短 故负荷影响面小 综上所述 10KV 侧主接线宜采用固定式成套开关柜组成的单母分段接线 其结构图如下 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 8 頁 共 57 頁 通过上述比较 该待设变电站主接线方案可确定为如下图所示 第三章 短路电流计算第三章 短路电流计算 在变电所电气设计中 计算短路电流的目的是在变电所电气设计中 计算短路电流的目的是 1 电气主接线方案的比较和选择 计算出最大可能出现的短路电流 提出对运行方式 要求及限制短路电流必须采取的措施 2 电气设备 载流导体的选择 进行短路情况下的动稳定和热稳定的校验 3 屋外高电压配电装置设计 接地装置设计 进行短路下的安全距离 接地电阻等校 验 4 继保装置的选择和整定 计算短路电流的步骤如下计算短路电流的步骤如下 1 短路电流的实用计算的基本假设 考虑验算导体和电气设备用的短路电流 取最大短 路电流值 短路属 三相金属性短路 短路点取三点 分别为各电压等级母线处 2 进行电路元件参数计算 忽略系数中所有的负荷 线路电容 并联电抗等 假定基准 容量 S 100MVA 基准电压 V V 计算各元件电抗标么值 B bar 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 9 頁 共 57 頁 3 进行网络变换和简化 先画出等值网络图 并将各元件电抗统一编号 再进行网络化 简 4 求计算电抗 5 计算短路电流周期分量有名值 6 计算出短路电流冲击值 包括 冲击最大值 短路冲击电流有效值 计算短路容量 7 绘制短路电流计算结果表 关于短路电流的详细计算过程请参阅计算书 三 进行网络变换三 进行网络变换 将网络中的电源合并成若干组 每组用等值发电机表示 无限大功率电源 如有的话 另成一组 求出各等值发电机对短路点的转移电抗 Xij 以及 Xsj 将转移电抗换成各相应等值发电机容量进行计算 便得到各等值发电机对短路点的计 算电抗的有效值 Xjs B Ni ijS S jsi X X 由计算电抗分别根据适当的计算曲线找出 g 指定时间 t 各等值发电机提3 2 1 i 供的短路周期电流标幺值 Ipt1 Ipt2 Ipt g 计算曲线到 Xjs 3 45 为止 为当 Xjs 3 45 时 近似认为短路周期电流幅值已不随时间 而变 可换 Ip 计算短路电流周期分量的有效值 Xjs 1 短路电流计算结果表如下 短 路 点 号 短路点 位置 基准 电流 U B KV 基准电 流 IB KA 短路电 流周期 量 kA 0 2 秒 短路电 流 KA 0 秒冲 击有效 值 KA 0 秒冲 击电流 峰值 KA 0 秒短 路容量 MVA 0 2 秒 短路容 量 MVA d1110kv1150 5026 3545 9139 59416 1719 11778 53 d235kv371 565 785 4718 72814 74559 34529 35 D310kv10 55 516 34415 40524 6838 34448 83423 05 第四章 导体和电器选择设计第四章 导体和电器选择设计 一般规定一般规定 导体和电器设备的选择设计 是变电所电气设计的重要内容之一 设计中在保证安 全 可靠 运行灵活的前提下 严格执行国家经济建设方针 政策及有关技术规范规程 从实际出发 选择适当的设备 基本要求基本要求 应满足正常运行 检修 短路和过电压的各种情况的要求 应考虑远景发展规 划 按当地环境条件选择 因地制宜 力求技术先进 经济合理 维护方便 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 10 頁 共 57 頁 同类设备应尽量减少品种 选用的新产品有可靠的实验数据 并经鉴定合格 选择的一般条件及有关规定选择的一般条件及有关规定 长期工作条件长期工作条件 n g 式中 n 电器 电缆额定电压 g 电器 电缆安装处电网额定电压 电器 导体长期允许电流不得小于该回路的最大持续工作电流 环境条件环境条件 电器使用在环境温度高于 但不高于 时 环境温度每增加 建议减少额定电流 当环境温度低于 时 每低 建议增加 额定电流 但最大过负荷不得超过额定电流的 短路稳定条件短路稳定条件 包括动稳定 热稳定以及电器的开断电流 一般按三相短路计算 热稳定 It It 2 dz 2 tz 式中 I 三相短路电流稳态值 电器设备 t 秒热稳态电流 t t 短路电流发热等值时间 按下式计算 dz t t dz z 2 t 短路电流周期性分量等值时间可由等值时间曲线图中查得 z 热稳定效验时 短路电流切除时间 t 按下式决定 t b t kd t 式中 继电保护动作时间 b t 断路器全分开时间 kd t 动稳定校验时 一般采用短路冲击电流峰值 当回路的冲击系数与设备规定值 不同 而且冲击电流值接近于设备极限通过电流峰值时需校验短路全电流有效值 断路器校验时 电器的开断计算时间取为 t gbk tt 式中 主保护时间 b t 断路器固有分闸时间 g t 第二节 高压断路器的选择第二节 高压断路器的选择 型式的选择型式的选择 在变电所中 高压断路器是重要的电气设备之一 它具有完善的灭弧装置 正常运 行时 用来接通和断开负荷电流 在某些电气主接线中 还担任改变主接线运行方式的任 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 11 頁 共 57 頁 务 在故障时用来开断短路电流 切除故障电路的作用 根据我国当前生产制造的情况 电压 的电网一般选用少油断路器 断路器参数选择 断路器参数选择 1 按工作电流选择 In Ig 式中 In 断路器长期允许工作电流 Ig 回路持续工作电流 2 按工作电压选择 Vmax Vg 式中 Vmax 断路器允许最高工作电压 Vg 回路最高工作电压 3 按开断电流选择 Iz Ikd 式中 Iz 回路在 t 秒时的短路电流 Ikd 断路器额定开断电流 4 按额定关合电流选择 icj ige 式中 icj 回路短路电流冲击峰值 ieg 断路器额定关合电流峰值 5 热稳定校验 Ir t Itdz 2 2 6 按动稳定校验 idw icj 式中 idw 断路器极限通过电流峰值 第三节 隔离开关选择第三节 隔离开关选择 一 隔离开关型式选择 隔离开关型式支配电装置的影响较大 应在满足技术要求条件下 根据装设地点 环境条件 配电装置型式和布置方面等要求 综合比较决定 屋内户内隔离开关主要按额定参数选择 35 110kv 户外式 一般选用 GW4 GW5 型 二 隔离开关的参数选择 1 按工作电压选择 Vmax Vg 2 按工作电流选择 In Ig 3 按热稳定校验 Ir t Itdz 22 4 按动稳定校验 icj idw 高压隔离开关选择应考虑以下几点 1 选择大电流隔离开关 应适当留有裕度 这是考虑到隔离开关运行中接触部分 氧化热问题 2 隔离开关的动稳定电流 是以厂家规定的最小相间距离为依据对于 110kv 以下 当具体工作稳定电流时 对于是 10kv 及以上 相间距离大 相间距离对动稳 定影响不大 3 变压器中性点用隔离开关的额定电压应与变压器中性点绝缘等级相适应 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 12 頁 共 57 頁 计 算 数 据选择 SW4 110 1000GW4 110 U 110KV maxg U 110kv e U 110KV e I 262 65A maxg I 1000A e I 1000A e I 6 02KA I 18 4kA ekd I 16 17kA cj I 55KANcl It 6 432 3 3KA S 222 I t 21 5 KA S 222 I t 20 4 KA S 222 I 16 17kA cj I 55kAesI 50KAes 计 算 数 据选择 ZN 35 630GN5 35T 600 64 U 35KV maxg U 35kv e U 35KV e I 447A maxg I 630A e I 600A e I 5 344KA I 8kA ekd I 14 74kA cj I 20KANcl It 5 344 3 4KA S 222 I t 8 4 KA S 222 I t 25 4 KA S 222 I 14 74kA cj I 20kAesI 64KAes 计 算 数 据 SN10 10 2000 40GN22 10 2000 40 U 10KV maxg U 10kv e U 10KV e I 1147 1A maxg I 2000A e I 2000A e I 11 946KA I 40kA ekd I 38 34kA cj I 130KANcl It 15 171 3 4KA S 222 I t 40 4 KA S 222 I t 36 4 KA S 222 I 38 34kA cj I 130kAesI 85KAes 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 13 頁 共 57 頁 计 算 数 据 SN10 10 630 16GN19 10 63O 20 U 10KV maxg U 10kv e U 10KV e I 231 5A maxg I 630A e I 630A e I 11 946KA I 16kA ekd I 38 34kA cj I 40KANcl It 11 946 3 8KA S 222 I t 30 4 KA S 222 I t 20 4 KA S 222 I 38 34kA cj I 40kAesI 50KAes 第四节 电流互感器 电压互感器的选择第四节 电流互感器 电压互感器的选择 互感器在主接线中的配置 与测量仪表 同期点的确定保护和自动装置的需求 以及 主接线的形式有关 一 电流互感器的配置 1 配置范围 根据满足测量与保护装置需要 在发电机 变压器出线 母线分段 母联断路器 旁路断路器及主变压器中性点接地侧均应装置电流互感器 2 式与三相式配置方式 大电流接地系统中 电流互感器应三相配置 小电流接地系统中 电流互感器应一般按两相式配置 当二次负荷不足 或 10kv 及以的 Y Y 变压器采用三相过流保护能提高低压侧单相接地保护灵敏度时 应按三相配 置 用于纵差保护的 也应三相配置 1 电压互感器配置 a 母线 工作及备用母线都必须装设一组电压互感器 用于同期测量 保护及绝缘监察 6 10kv 母线装置一只三相五柱或三台单相式 35kv 及以上装设三只单相式 旁路母线上装设电压互感器的必要性 要根据出线同期方式而定 当需要用旁路断路 器代替出线断路器向实现同期操作 则应在旁路母线上装设一台单相电压互感器 供同期 使用 否则不必装置 本次设计中旁路母线不需要装置单相电压互感器 a 线路 35kv 以下线路 当对端有电源时 装置一台单相电压互感器 供同期电压监视用 电流互感器的选择 1 型式 6 20kv 屋内配电装置的电流互感器 根据环境条件 可采用瓷绝缘结构式或树脂浇注 绝缘结构 35kv 及以上 一般用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流电流互感器 35 kv 及以上 有条件时 应采用套管式电流互感器 按电流电压选择 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 14 頁 共 57 頁 电流互感器额定电压与原额定电流应大于或等于电流互感器安装处的一次回路工作电 压及最大工作电流 根据 电气测量仪表装置设计技术规程 SDJ9 87 规定 连接测量仪表用的电流互感 器 一次额定电流 应按正常负荷下仪表指示在标度尺上的量限的三分二以上 并应考虑 过负荷运行时 能有适当的指标 准确级选择 1 装设在发电机 变压器 线路的电流互感器其准确级不低于 0 5 级 2 仅作电流测量用的 1 5 级 2 5 级仪表 可使用 1 0 级电流电流互感器 3 一般保护用的电流互感器 选用 3 0 级 差动距离 高频保护用的 采用 D 级 动稳定 热稳定校验 多匝式电流互感器应校验内部动稳定和外部动稳定 环氧树脂 浇注的母线型电流互感器可不校验动稳定 内部动稳定 ich ImKdw2 式中 ich 短路电流冲击值 I1n 电流互感器一次额定电流 Kdw 电流互感器动稳定倍数 外部动稳定 ich ich KdwI1n KA 2 3 10 40 50 L a 式中 a 相间距离 L 电流互感器出线端至最近的一支柱绝缘于的距离 电流互感器 热稳定校验 Itdz Im Kt 22 式中 Kt 电流互感器的 1 秒热稳定倍数 1 电压互感器的选择 型式 6 20kv 屋内配电装置 一般采用油浸绝缘结构 也可采用树脂浇注绝缘结构 35 110kv 配电装置 一般采用油浸绝缘结构 a 按电压选择 电压互感器的额定电压 Un 应与所接电网电压相适应 即 1 1Un U1 0 9Un b 准确级选择 连接变压器线路的功率表和电度表准确级 不应低于 0 5 级 1 5 级电压表 其准确级 不低于 0 5 级 2 5 级电压表 其准确级可用不着 1 0 3 0 级 c 二次负荷计算 电压互感器二次侧的三相负荷经常是不平衡的 通常用最大一相的负荷和电压互感器的一相的额定容量相比较校验 第五节 避雷器的选择第五节 避雷器的选择 一 避雷器的设置 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 15 頁 共 57 頁 一般在下列情况下均应装设 各电压等级的每组母线上 并应尽可能靠近被保护的主要电气设备 主变压器的大电流接地系统侧的中性点 主变压器的小电流接地系统侧中性点 装有消 弧线圈时 与架空线连的三绕组变压器低压侧 二 型式 避雷器型式选择时 应考虑被保护电器的绝缘水平使用特点 额定电压选择 Un Ug 须进行灭弧电压 工频放电电压 冲击放电电压和电压校验 第六节 裸导体选择第六节 裸导体选择 一 型式 一般采用铝材料导体 35kv 以下 一般选用硬导体 35kv 级根据配电装置条件 可选硬导体或软导体 110 kv 及以上 一般采用软导体 二 截面积选择 a 按持续工作电流选择 配电装置的汇流母线 短导体或年平均负荷小的导体一般按持续工作电流选择 K Iy Ig 式中 K 温度和修正系数 Ig 环境温度为 25 时的导体允许截流量 b 按经济电流密度 J 选择 全年平均负荷大 线路长度为 20 米及以上导体 可按经济电流密度选择 S I J mm jg 2 式中 S 经济电流截面 j J 经济电流密度 A mm 可由表中查得 2 2 热稳定校验 按热稳定要求 导体最小截面为 S I C min fdzk t 式中 C 热稳定系数 K 集肤效应系数 f 3 动稳定校验 硬导体母线应按上述校验短路动稳定 maxy 式中 导体材料的允许应力 P 硬铝 69 10 P 硬铜 137 10 ya 6 a 6 单条矩形母线 1 73i 10 P max 2 ch Aw l 2 8 a 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 16 頁 共 57 頁 式中 L 支柱绝缘子间的跨距 M W 截面系数 M 3 A 母线相间距离 M 振动系数 4 通过计算各电压等级母线选择如下 110KV 侧母线选择为 LGJ 110 185 钢芯铝绞线 35KV 侧母线选择为单条 LMY 35 25mm 5mm 矩形铝导体 10KV 侧母线选择为单条 LMY 10 100mm 10mm 矩形铝导体 第七节 高压熔断器的选择第七节 高压熔断器的选择 高压熔断器应按下述技术条件选择 1 电压 U yn U 2 电流 I I n nr 式中 I 熔件的额定电流 nr I 熔断器的额定电流n 3 断流容量 S S dn 式中 S 熔断器的额定断流容量 dn S 三相短路时的零秒短路容量 第八节 电力电缆的选择第八节 电力电缆的选择 一 型式 电力电缆一般选用三芯铝电缆 三相网络中尽量选用三芯电缆 若在经济上有利时也可采用单芯电缆 该电缆应无钢带铠 装 或为非磁性材料制成的护套 二 电压及截面积选择 电压及截面积选择同裸导体电压及截面积选择 三 热稳定校验 Smin Kftdz C I 式中 C 电缆热稳定系数 Kf 电缆芯线的集肤效应系数 四 电压损失校验 对供电距离长 容量大的三相电缆应校验电压损失一般主干线回路的电压损失不 大于 5 电压损失的计算式 35kv 电缆 100 sincos 10 3 3 Xr U IgL U 10kv 及以下电缆 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 17 頁 共 57 頁 100cos 10 3 3 r U IgL U 式中 负荷功率因素角 X 每米电缆电抗值 m 每米电缆 在温度为 时的直流电阻值 r 第五章 所用电设计第五章 所用电设计 变电所的主要所用电负荷是主变风扇 通风机生活水泵 生活区 照明等 这些负荷 的电压为 380v 220v 为了确保供电安全稳定性 故设置所用变两台 分别接于是 10kv 母线 段上 平 时把其中一台投入运行 另一台备用 所用变选择应满足两个基本要求 1 变压器 原副边额定电压必须与引接电源电压和所用网络相一致 2 变压器容量必须满足所用负荷从电源能获得足够的功率 所用电负荷计算 通过计算所用电负荷为 S 128 443kvA 故选用的所用变容量为 200kvA 型号 SLT 200 10 空载损耗为 500W 短路损耗 2500W 空载电流 1 7 阻抗电压 4 连接组 Y Y 12 第六章 配电装置的选型和电气总平面布置第六章 配电装置的选型和电气总平面布置 第一节 第一节 110kv 屋外配电装置屋外配电装置 110kv 屋外配电装置的特点是 1 土建工程量和费用较小 建设周期短 2 扩建比 较方便 3 相邻设备之间距离较大 便于带电作业 4 占地面积小 5 受外界空气影响 设备运行条件较差 须加强绝缘 6 外界气象变化对设备维护和操作有影响 1 选型 该所址处平原地区 无高产农作物 其土石开挖工程量不大 故一般选用半高型或中型 配电装置 1 中型配电装置 所有的电器都安装在同一水平面内 并装在一定高度的基础上 使带 电部分对地保持必要的高度以使工作人员能在地面安全的活动 中型配电装置母线所在的 水平面稍高于电器所在水平面 普通中型配电装置的特点 布置比较清晰 不易误操作运行可靠 施工和维护都比较方 便构架高度较低 抗震性能较好 所用钢材较少 造价低 经过多年的实践已积累了丰富 的经验 但占地面积较大 这种布置是我国屋外配电装置采用的普通方式 2 半高型配电装置 该配电布置是将母线与断路器 电流互感器等重叠布置 其优点是 1 占地面积约比中型布置减少 30 2 由于将不经常带电运行的旁路母线及旁路隔离 开关设在上层 而将主母线及其它电器的布置与普通中型相同 因此即节省了用地又减少 了高层检修的工作量 3 旁母与主接线母线采用不等高布置 实现进出线均带旁路方便此 方案缺点 上层隔离开关下方未设置平台 检修不方便 通过上述比较 110kv 屋外配电装置 宜优先使用中型布置方案 2 母线选择 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 18 頁 共 57 頁 本所在地 110kv 母线 采用钢芯铝绞线 呈三相水平布置 软母线有其很大优点 母 线相距大 强度高 抗震性能好 检修方便 3 构架选择 采用钢筋混凝土环形杆和钢梁组成的构架 其优点是经久耐用 机械强度好 抗震性能 强 运轨检修方便并兼顾了钢筋混凝土及钢构架二者的优点 4 电力变压器的放置 安放主变的地面基础做成双梁形并铺铁轨 铁轨路等于变压器的滚轮中心距 为了防 止变压器发生事故时 燃油流失使事故扩大 按照防火要求在设备下面设置贮油池 其大 小比设备外廓大 1m 贮油池一般辅设厚度不小于 0 25m 的卵石层 主变压器与建筑物的距离 不小于 1 25m 距离变压器 5m 以内的建筑物风孔 两台主 变压器之间的防火距离不应小于 5 10m 5 电气设备的布置 断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器均采用高式布置并集中在主母线一侧 各 类电器的绝缘于最低边对地距离为 2 5m 6 电缆沟的布置 屋外配电装置是电缆沟的布置应使电缆所走的路径最短 电缆沟按其分布方向为纵向和 横向电缆沟本次设计的电缆沟采用两路布置 横向电缆沟采用一路 布置在断路器及隔离 开关之间 纵向电缆沟采用两边布置 7 道路的布置 为了运输及消防的需要在 110kv 场地 四周铺设了一条 3 米宽的环形道路 电缆沟的盖 板可作为 1m 宽的巡视小道 以便巡视 第二节 第二节 10kv 及及 35kv 屋内配电装置屋内配电装置 屋内配电装置的特点 1 由于允许安全净距小和可分层布置 故占地面积较小 2 维护 巡视和操作可在 室内进行 不受气候影响 3 外界污秽空气对电气设备影响较小 可减少维护工作量 4 但房屋建筑投资较大 屋内配电装置的结构 除与电气主接线及电气设备的型式有密切关系外 还与施工检修 条件 运行经验和习惯有关 1 选型 本设计的 35kv 及 10kv 屋内配电装置均采用单层式布置 即把所有的设备布置在一层 该 布置形式占地面积较大 但采用成套开关柜后 减少了占地面积 35kv 屋内配电装置采用了高压开关柜 因为高压开关柜具有良好的互换性 缩短用户 停电时间 检修方便 并能防止灰尘和小动物侵入造成的短路 其运行可靠维护工作量小 10kv 屋内配电装置采用固定式高压开关柜 因为其工艺制造简单 消耗钢材少 占地 少 价格便宜 2 母线及隔离开关的选择 母线安装在配电装置的上部 呈水平布置 因为水平布置不如垂直布置便于观察 但其 建筑部分简单 可降低建筑物的高度 且安装比较容易 母线相间距离 a 决定于相间电压 并考虑短路时母线和绝缘于的机械度与安装条件 10kv 配电装置中 a 为 250mm 35kv 为 470mm 10kv 母线隔离开关设在母线的下方 为确保设备及人员的安全 设置了闭锁装置 以防止带电接地线 带负荷拉隔离开关 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 19 頁 共 57 頁 误入带电间隔等电气操作事故 3 断路器及操作机构 断路器设在单独的小室内 35kv 断路器操作机构设在高压开关柜内 10kv 操作机构设在操作通道内 均采用电动操作 机构 4 互感器及避雷器的安置 10kv 电压互感器和避雷器共同安放同一小室内 35kv 电压互感器及避雷器各用一小室 5 配电装置室的通道和出口 配电装置的布置应便于设备操作 检修和搬运 故需设置必要的通道 凡用来维护和搬 运各种电气设备的通道 称为维护通道 如通道内设有断路器或隔离开关的操作机构和就 地控制屏等 称为操作通道 仅和防爆小室相通的通道 称为防爆通道 6 电缆沟的设置 本设计采用电缆沟放置电缆 因土建工程施工简单 造价较低 电缆沟在进入建筑物 包括控制室和开关室 处设有隔墙 以防止电缆发生火灾时 烟火向室内蔓延扩大事故 且可防小动物进入室内 7 配电装置室的采光的通风 配电装置室用窗口进行采光和通风 并采取一定的措施防小动物入室 配电装置室按事故排烟要求 装设了足够的事故通风装置 第三节 电气总平面布置第三节 电气总平面布置 电气总平面是一项综合技术 其政策性 科学性强 涉及专业面广 一般的说 总平 面布置应能满足使用要求 工艺流程应合理 符合外部条件 城市规划 水泥 铁路等 依据配电装置的电压等级和型式 出线方向和方式 出线走廊的条件 地形情况等因素 满足防火和环保的要求 因地制宜 布置必须合理 紧凑 便于设备的操作巡视 搬运 检修和试验并留有发展余地 根据原始资料 待设变电所总面积 100 70 考虑到 110kv 出线方向 110kv 配电装 置位于变电所北面 35 kv 和 10kv 配电装置布置在南面 主控楼与 35kv 10kv 屋内配电装 置相邻以便于检修 运行和操作的方便 35kv 及 10kv 屋内配电装置采用上 下层设置 35kv 层在 10kv 层上 10kv 层设有检修 间及独立所用变室 主变配置在 110kv 配电装置及 35kv 10kv 配电装置之间 主变前设置 4 米宽的通道 为了搬运设备和防火需要在主要设备近旁设车道 电缆沟为巡视小道 各配电装置之间及主控室之间的联系电缆在室内均采用地面电缆沟方案 室外电缆沟 盖板按规程应高地面 0 1m 以防水排入沟中 第四节第四节 有关问题的说明有关问题的说明 1 主变 110KV 断路器接入旁母的一般情况认为 主变的断路器同样需要定期检修和 试验 故应接入旁路母线 这种接线型式简单 不会使配电装置增加困难 建设费用增加 不多 但供电可靠性却大大提高 只是配电装置保护设备较难 但完全可以从技术上得以 解决 2 分段断路器兼做旁路断路器问题 为节省断路器及提高供电可靠性 灵活性 采 用分段断路器兼做旁路断路器方式使母线检修时影响减少 只是断路器检修时需用分段断 路器兼做旁路断路器 增加了隔离开关的操作和保护更换次数 3 110KV 中型布置时 设备构架比较低 除母线电压互感器前隔离开关以及 110KV 隔离开关外 均不必设置接地刀闸 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 20 頁 共 57 頁 第七章 变电站的防雷保护和接地装置设计第七章 变电站的防雷保护和接地装置设计 第一节 防雷保护第一节 防雷保护 一 保护原理 为防止电气设备遭受雷击的危害 最简便而又有效的措施是采用避雷针或避雷线 它 的作用是使地面电场发生畸变 将雷电流引到金属针上来 并安全导入地中 在针下面形 成一个安全区域 从而使被保护物免遭雷击 避雷针结构简单 不论形式如何 总是由以下三个部分组成 1 接闪器或叫 受电尖端 接闪器位于避雷针的最高部分 专门用来接受雷电 接闪 器一般用直径为 10 12mm 长 1 2m 的钢棒或壁厚不小于 2 5mm 的钢管构成 为了防锈应 涂漆或镀锌 2 引下线 引下线应保证雷电流通过时 不致熔化 一般可用直径为 10mm 的圆钢 或 20 4 的扁钢 也可用截面不小于 50的镀锌钢绞线或利用避雷针支柱的型钢或钢 2 mm 筋 3 接地装置 接地装置是避雷针的地下部分 埋在一定深度 一般 0 6 0 8m 使雷电流 泄入大地 接地装置一般采用直径不小于 10mm 的圆钢或不小于 20 4 的扁钢 也可用管 壁厚度不小于 3 5 mm 钢管 避雷针的保护范围 本设计采用的避雷针保护范围按下列方法进行确定 1 单支避雷针的保护范围 避雷针在地面上的保护半径按下式确定 r 1 5h 式中 r 避雷针在地面上的保护半径 m h 避雷针的高度 m 2 被保护物高度 h 水平面上的保护半径按下式确定 当 hx h 2 时 phhr xx a h 当 hx h 2 时 phhr xx 25 1 式中 避雷针在水平面上的保护半径 m x r x h 被保护物的高度 m x h 避雷针的有效高度 m a h p 高度影响系数 当 h 30M 时 p 1 当 30M h 120M 时 p 5 5 h 二 两支等高避雷针的保护范围按下列方式确定 二 两支等高避雷针的保护范围按下列方式确定 1 两针外侧的保护范围按单支避雷针的计算方式确定 2 两针间保护范围按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定 其高度按下 式计算 h h D 7p 0 式中 h 两针间保护范围上最边缘最低点的高度 0 信息工程類本科電力系統及其自動化畢業論文 第 21 頁 共 57 頁 D 两针间的距离 两针间 h水平面上保护范围的一侧最小宽度应按下式计算 x b 1 5 h h x0 x 式中 b 保护范围的一侧最小宽度 M x 为了避免雷击 两针间距离与针高之比 D h 不宜大于 5 3 多支等高避雷针所形成的三角外侧保护范围应分别按两支等高避雷针的计算方法确定 如在三角形内被保护物最大高度 h水平面上 各相邻等高避雷针间的保护范围的一 x