工厂35KV变电站设计

平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 0 页 摘要摘要 变电站是电力系统的重要组成部分 它直接影响整个电力系统的安全与经济运行 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 因此 变电站设计工 作是整个工程环节的关键部分 本论文主要是针对岷山机械厂的 35kv 变电站的设计 概述了变电站设计的基本过 程和基本方法 首先介绍了变电站设计应注意的地方 其次根据原始资料进行负荷计 算和主变压器及其容量的选择 确定主变压器容量和型号 接着进行电气主接线的设 计 在对 35kV 变电站做了短路电流计算和电器设备的选择 最后针对短路电流进行继 电保护和变电站的防雷设施和接地装置等 随着国民经济和科学技术的发展 企业用电的需求量越来越大 这就对变电站的 主接线形式和配套设备提出了更高的要求 同时也要求发变电站做到可靠 经济 合 理地运行 满足人们对电能的基本需求 关键字关键字 35KV 变电站 继电保护 短路电流 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 1 页 目录目录 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 1 企业概述 1 1 2 变电站的选址要求 1 1 3 工厂的负荷性质 2 第第二二章章 负负荷荷计计算算 和无功功率计算及补偿和无功功率计算及补偿 3 3 2 1 设备的负荷计算 3 2 2 功率补偿计算 4 第三章第三章 工厂供电系统设计工厂供电系统设计 7 7 3 1 变电站位置的选择 7 3 2 主变压器台数和容量的选择 7 3 3 变电所主接线的要求 8 3 4 35KV 主接线的选择 9 3 5 10KV 主接线的选择 12 第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 1414 4 1 短路原因和种类 14 4 2 短路的危害和研究短路的目的 14 4 3 短路电流的计算 15 4 3 1 短路计算的步骤 15 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 2 页 4 3 2 计算各基准点 15 4 3 3 计算各元件的标幺电抗 16 4 3 4 短路电流的计算 17 第五章第五章 电气设备的选择电气设备的选择 2121 5 1 高压断路器的选择 21 5 2 高压隔离开关的选择 21 5 3 高压熔断器的选择 22 5 4 电流互感器的选择 23 5 4 1 参数选择 23 5 4 2 型式选择 24 5 5 电压互感器的选择 24 5 5 1 参数选择 25 5 5 2 电压互感器的选择 25 5 6 高压开关柜的选择 25 5 7 高压负荷开关的选择 26 5 7 1 35KV 及以下通用型负荷开关 应具有以下能力 26 5 7 2 负荷开关的参数选择 26 第六章第六章 变电所高 低压线路的选择变电所高 低压线路的选择 2929 6 1 35kv 配电母线的选择 29 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 3 页 6 2 10kv 配电母线的选择 30 第七章第七章 变电所继电保护装置的设计变电所继电保护装置的设计 3232 7 1 继电保护的基础 32 7 1 1 继电保护的任务 32 7 1 2 继电保护的组成及其工作原理 32 7 1 3 继电保护的基本要求 32 7 2 变电所继电保护的配置 33 7 2 1 35kv 进线保护 33 7 2 2 35kv 母联开关保护 35 7 2 3 主变压器保护 35 7 2 4 10kv 母线保护 39 7 2 5 10kv 出线保护 39 第八章第八章 变电站防雷和接地装置的选择变电站防雷和接地装置的选择 4141 8 1 避雷针的选择 41 8 2 避雷线 41 致谢致谢 4242 参考文献参考文献 4343 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 0 页 第一章第一章 绪论绪论 目前 在我国经济飞速上升之中 占国民经济生产重要地位的工业在此中起了中 流砥柱的作用进行工业现代化 必然离不开对电能的需求 电能在工业中越来越来显 示其作用的巨大 变电站是电力系统的重要组成部分 它直接影响整个工业的安全与 经济运行 是联系发电厂和企业的中间环节 起着变换和分配电能的作用 35kv 变电站其实就是一个转换电压的枢纽 主要是实现把高的电压转化成低的电 压 达到转换电压传输电压的目的 基本上电厂发出来的电要经过线路传输 变电站 线路传输到目的地 一般发电厂发出来的电都是可以直接给用户的 但是因为地理位 置的原因 就是距离太远的关系 所以沿途输送要把电压升高进行送电 然后经过进 行降压输送给用户 这就是变电所的主要作用 降了电压给用户用电 因此 分析设 计和发展变电站是一项很重要的任务 通过对本课题的研究 在遵循电力系统设计基本原则前提下 应用所学知识完成 负荷分析并求出计算负荷 电容器补偿容量 确定总降变压器容量 数量 完成电气 主接线的设计 计算短路电流以及对部分主要设备进行选型 继电保护设计与计算整 定 进线导线截面选择等 1 1 企业概述企业概述 本企业位于东经 116 度 23 分 117 度 02 分 北纬 33 度 16 分 34 度 14 分之间 在安徽省北部地区 地貌以平原为主 平原面积占土地总面积的 95 3 低 山残丘面积仅占 4 7 淮北市地处北温带 属北方型大陆性气候与湿润性气候之间的 季风气候 气候温和 四季分明 无霜期 202 天 1 2 变电站的选址要求变电站的选址要求 1 符合电网区域规划 靠近负荷中心 2 节约用地 不占或少占耕地及经济效益高的土地 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 1 页 3 与城乡或工矿企业规划相协调 便于架空和电缆线路的引入和引出 4 交通运输方便 5 应该设在受污源影响最小处 6 具有适宜的地质 地形和地貌条件 7 变电所应考虑水源及排水条件 1 3 工厂的负荷性质工厂的负荷性质 所设计的 35kV 变电站属于小型化变电站 主要适用于中小型企业 乡镇及广大农 村的供电 其建设规模为架空进线 4 回 采用内桥接线方式 10kV 出线 8 回 采用单 母线分段接线方式 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 2 页 第第二二章章 负负荷荷计计算算 和无功功率计算及补偿和无功功率计算及补偿 2 1 设备的负荷计算设备的负荷计算 计算负荷是根据已知的厂矿的用电设备安装容量确定的 预期不变的最大假想负 荷 它是设计时作为选择厂矿电力系统供电线路的导线截面 变压器容量 开关电器 及互感器等的额定参数的重要依据 这种电气计算负荷必须认真地确定 因为它的标 准程度直接影响到整个工厂企业供电设计地质量 如计算过高将增加供电设备地容量 浪费有色金属 增加初投资 计算过低则可能使供电元件过热 加速其绝缘损坏 增 大电能损耗 影响供电系统的正常还会给工程扩建带来很大的困难 负荷计算的目的是为了掌握用电情况 合理选择配电系统的设备和元件 正确进 行负荷计算是供电设计的前提 是实现供电系统安全 经济运行的必要手段 1 待建 35kV 变电站从相距 20km 外的电力系统相连 2 设待建 35kV 变电站年负荷增长率为 5 变电站总负荷考虑五年发展规划 3 地区气温 年最高气温 38 9 年最低气温 8 4 年平均气温 22 6 4 待建变电所各电压级负荷数据如下表 表 2 1 10kV 负荷数据 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 3 页 出线1 线2 线3 线4 线5 线6 线7 线8 线 有功功 率 mw 10 91 111 51 50 81 2 无功功 率 mvar 0 30 40 60 30 70 50 50 4 Ksi0 80 80 80 80 80 80 80 8 有功功率计算负荷 max10sil PKP 无功功率计算负荷 max10sil QKQ 视在功率计算负荷 22 maxmaxmax SPQ 各线路有功功率总和 10l P Pno 各线路无功功率总和 同时系数 si K KW max0 0 8 1 0 9 1 1 1 1 5 1 50 8 1 2 7 2 sin pkp 0 8 0 3 0 4 0 6 0 3 0 7 0 5 0 5 0 4 2 96kvar max10sil QKQ 7 78MVA 22 maxmaxmax SPQ 22 96 22 7 2 2 功率补偿计算功率补偿计算 补偿前的功率因数 7 2 7 78 0 93cos 10 10 ca ca P S tan 0 40 cos cos1 2 补偿后的功率因数 一般情况下 10kV 母线上的功率因数一般应 0 95 设计中可控制在 0 95 0 97 之间 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 4 页 所以在设计中对 10kV 母线上功率因数补偿后为 0 96 即 0 96 则可得到 2 cos 0 29 2 tan 已知补偿前 10kV 母线上功率因数为 0 93 可得到 0 40 1 cos 1 tan 则依据公式得到 0 75 7200 5400kW 10caavav PKP 5400 0 40 0 29 594kvar tan tan 21 avc PQ 其中 平均负荷系数 取为 0 75 一般为 0 65 0 85 av K 该变电所 10kV 母线上补偿前的计算负荷 10ca P 补偿容量 c Q 补偿前功率因数角 1 补偿后功率因数角 2 10kV 侧将采用单母分段的接线方式 所以所选用的电容柜应分成两组分别装在两段 母线上 并且平均分配 所以电容柜的数量应为偶数 首先应先选择电容器柜单柜的 容量 然后根据公式进行数量的选择 其公式为 式中为电容器柜的 ec qQN e q 单柜容量 在这里选择 100kvar 的 BGM10 5 100 1W 型号的电容器柜 e q 电容器柜的数量选择为 540 100 5 4 ec qQN 所以选用 6 台电容器柜进行补偿 6 j N 则实际补偿容量为 600kvar sc Q j N e q 折合的计算容量为 600 0 75 800kvar jsc Q sc Q av K 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 5 页 第三章第三章 工厂供电系统设计工厂供电系统设计 3 1 变电站位置的选择变电站位置的选择 变电所的所址选择应按审定的本地区电力系统远景发展规划 综合考虑网络结构 负荷分布 城建规划 土地征用 水文地质 环境影响 地震烈度和职工生活条件等 因素 通过技术经济比较和经济效益分析 然后选择最佳方案 具体原则有以下几种 1 变电所的设立要有利于电力系统运行性能的提高 便于系统的控制和管理 2 注意节约用地 3 充分考虑出线条件 避免或减少相互交叉跨越 4 所址应有适宜的地质条件 避开滑坡 滚石等不良的地质结构 5 交通运输方便 6 选址时应注意变电所与邻近设施的相互影响 7 所址位置必将影响企业供电系统接线方式 送电线路的而已 电网损失和投资 的大小 故所址位置的选择应与变电所的容量 负荷的分配同时考虑 根据综合考虑和供电部门的要求变电所应该设在本厂的东北方向 20km 的地区 3 2 主变压器台数和容量的选择主变压器台数和容量的选择 1 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 运行方式 和企业发展等因数综合考虑确定 2 一般采用三相变压器 其容量可按投入运行后 5 到 10 年的预期负荷选择 至 少留有 15 到 25 的裕量 3 有一 二级负荷的变电所中应装设两台主变压器 当在技术经济上比较合理 时 可装设两台以上的主变压器 此设计中有一 二级负荷 所以应装 2 台变压器 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 6 页 4 装有两台以上主变压器的变电所中 当断开一台时 其余主变压器的容量应 保证用户的一 二负荷 且不应小于 60 的全部负荷 5 变压器过载能力应满足运行方式 6 此设计中变压器有功和无功损耗计算 因为所占比重较小 而本站考虑的容 量裕度比较大 所以不计算 根据总负荷考虑 5 年发展规划主变压器的容量选择 10MVA 型号为 S7 10000 35 接线组别为 Yd11 1 所用变压器布置于屋内 选用 35KV 三相式油浸变压 器 型号为 S9 50 35 为与 2 所用变压器低压相位一致 接线组别采用 D yn11 2 所用变压器设置于开关柜内 选用 10KV 三相式干式变压器 型号为 SC8 50 10 接线 组别 Yyn0 3 3 变电所主接线的要求变电所主接线的要求 1 安全性 必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全 2 可靠性 主接线的可靠性要求由自由用电负荷的等级确定 要保证主接线的可 靠性的可靠性可以采用多种措施 如系统中某一元件故障时 可以由保护装置自动把 故障元件迅速切除 使之不影响系统其他部分的继续运行 因此 在主接线中就要考 虑是否方便电气元件的投切操作 3 灵活性 应能适应各种可能的运行方式的要求 4 经济性 应满足最少的投资与年运行费用的要求 使得总经济效益为最佳 5 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 在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能 3 4 35KV 主接线的选择主接线的选择 35kV 电压级线路回路数 2 回 采用单母 单母分段或桥形接线 以保证其供电的 可靠性和灵活性 桥式结线根据跨接桥横联位置的不同 可分为内桥 外桥 全桥三 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 7 页 种 所以一共有 5 种方案 但由于全桥接线需设备多 投资大 占地面积大 所以不 考虑 故现在四种可供选择的接线就是单母接线 单母分段接线 内桥接线 外桥接 线 方案 1 采用单母线接线 如图 3 1 35kV 10kV 图 3 1 单母接线 优点 接线简单清晰 设备少 操作方便 占地少 便于扩建和采用成套配电装 置 缺点 不够灵活可靠 任一元件故障或检修 时 均需要整个配电装置停电 适用范围 单母线接线只适用于容量小 线路少和对二 三级负荷供电的变电所 方案 2 采用单母线分段接线 如图 3 2 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 8 页 35kV 10kV 图 3 2 单母分段接线 优点 接线简单清晰 设备较少 操作方便 占地少和便于扩建采用成套配电装 置 当一段母线发生故障 可保证正常母线不间断供电 不致使重要负荷停电 缺点 当一段母线或母线隔离开关发生永久性故障或检修时 则连接在该段母线 上的回路在检修期间停电 适用范围 具有两回电源线路 一 二回路转送线路和两台变压器的变压器的变 电所 方案 3 采用内桥接线 如图 3 3 35kV 10kV 图 3 3 内桥接线 优点 高压断路器数量少 占地少 四个回路只需 3 个高压断路器 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 9 页 缺点 1 变压器的切除和投入较复杂 需动作两台断路器 影响一回线路的暂时停运 2 桥连断路器检修时 两个回路需解列运行 3 线路断路器检修时 需较长时间中断线路的供电 为避免此缺点 可在线路断 路器的外侧增设带两组隔离开关的跨条 桥连断路器检修时 也可利用此跨条 适用范围 适用于较小容量的发电厂 对一 二级负荷供电 并且变压器不经常 切换或线路较长 故障率较高的变电所 方案 4 采用外桥接线 如图 3 4 35kV 10kV 图 3 4 外桥接线 优点 高压断路器数量少 占地少 四个回路只需 3 个高压断路器 缺点 1 变压器的切除和投入较复杂 需动作两台断路器 并有一台变压器暂时停运 2 桥连断路器检修时 两个回路需解列运行 3 线路断路器检修时 变压器需较长时间停运 为避免此缺点 可加装正常断开 运行的跨条 桥连断路器检修时 也可利用此跨条 适用范围 适用于较小容量的发电厂 对一 二级负荷供电 并且变压器经常切 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 10 页 换或线路较短 故障率较少的变电所 这 4 种接线方式都能适应运行方式的变化 也能保证供电可靠 所以现在要考虑经 济性 能明显看出 内桥接线只用了 3 台断路器 比具有 4 条回路的单母线接线节省 了 1 台断路器 并且没有母线 投资省 所用设备少 运行操作方便 配电装置简单 保护配置也相对简单 所以选用内桥接线 3 5 10KV 主接线的选择主接线的选择 6 10kV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时 可采用单母线分段接线 而双母 线接线一般用于引出线和电源较多 输送和穿越功率较大 要求可靠性和灵活性较高 的场合 方案 1 采用单母线分段接线 如图 3 5 图 10kV 3 5 单母分段接线 方案 2 采用双母线接线 如图 3 6 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 11 页 图 3 6 双母接线 主接线方案比较如下表 表 3 1 主接线方案比较 方案 1 方案 2 单母分段接线 双母接线 技术 1 不会造成全所停电 1 供电可靠 2 调度灵活 2 调度灵活 3 保证对重要用户的供电 3 扩建方便 4 任一断路器检修 4 便于实验 该回路必须停止工作 5 易误操作 经济 占地少 设备少 设备多 配电装置复杂投资 和占地面少 经过综合比较方案 在经济性上比方案 好 且调度灵活也可保证供电的可靠性 所以选用方案 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 12 页 第四章第四章 短路电流的计算短路电流的计算 4 1 短路原因和种类短路原因和种类 产生短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏所致 绝缘损坏是由于绝缘老 化 过电压 机械损伤等造成 其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除接地线 就送电等误操作而引起的短路 鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等自然现象也 能引起短路 在三相供电中可能发生的主要短路类型有三相短路 两相短路 两相接 地短路和单相接地短路等 第一种短路称为对称短路 后三种通称为不对称短路 一 切不对称短路的计算 在采用对称分量法后 都可以归纳为对称短路的计算 在供电 系统中 出现单相短路故障的几率最大 但由于三相短路所产生的短路电流最大 危 害最严重 因而短路电流计算的重点是三相短路电流的计算 4 2 短路的危害和研究短路的目的短路的危害和研究短路的目的 发生短路时 因短路回路的总阻抗非常小 故短路电流可能达到很大的数值 强 大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到损害 短路点的电弧可能烧 毁电气设备 短路点附近的电压显著降低 使供电受到严重影响 为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围 在变电所和供电系统的设计和运行 中 必须用短路电流计算 以解决下列技术问题 1 选择电气设备和载流导体 必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度 2 选择和整定继电保护装置 使之能正确得切除短路故障 3 确定限流措施 当短路电流过大在造成设备选择困难或不够经济时 可采取限 制短路电流的措施 4 确定合理的主接线方案和主要运行方式 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 13 页 4 3 短路电流的计算短路电流的计算 4 3 1 短路计算的步骤短路计算的步骤 1 设定基准容量和基准电压 计算短路点基准电流 d S d U d I 2 计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值 3 绘制短路回路的等效电路 按阻抗串并联求等效阻抗的方法 化简电路 计算 短路回路的总电抗标幺值 4 3 2 计算各基准点计算各基准点 根据原始设计资料 取 基准容量 100MVA d S 35kV 母线基准电压 35kV 则 1 65kA 35d U35Id 35 3 d d U S 335 100 10kV 母线基准电压 10kV 则 5 77kA 10d U 10d I 10 3 d d U S 310 100 最大运行方式下系统标么电抗 0 16 min s X 最小运行方式下系统标么电抗 0 25 max s X 4 3 3 计算各元件的标幺电抗计算各元件的标幺电抗 1 35kV 架空进线线路相对电抗 两回进线的距离均为 6 取架空线路的 0 35 6 则 km 0 xkm lkm 351l X 0 35 6 100 0 17 0 xl d S 2 35d U 2 35 2 变压器相对电抗 变压器的主要参数为 10000kVA 7 5 1T S k U 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 14 页 则 0 75 1T X 2T X 1 100 T dk S SU 10100 1005 7 3 10kV 架空线路 取一出线 距离为 5 0 35 则 km 0 xkm 0 35 5 100 1 75 10 X 0 xl d S 2 10d U 2 10 4 计算阻抗图如图 3 1 图 4 1 阻抗图 4 3 4 短路电流的计算短路电流的计算 1 k1 点短路 最大运行方式 系统总相对电抗 0 17 0 16 0 33mX 35 351l X min s X 短路电流相对值 35kV 10kV 0 17 0 750 75 1 K 2 K 3 K 1 75 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 15 页 1 0 33 3 03mkI 1 mX 35 1 实际短路参数 3 03 1 65 5 00kAmkI 1 3 mkI 1 35Id 2 55 2 55 5 00 12 75KA1ishmkI 1 3 最小运行方式 系统总相对电抗 0 17 0 25 0 42nX 35 351l X max s X 短路电流相对值 1 0 42 2 38nkI 1 nX 35 1 实际短路参数 2 38 1 65 3 93kAnkI 1 3 nkI 1 35Id 0 866 0 866 3 93 3 40kAnkI 1 2 nkI 1 3 2 k2 点短路 最大运行方式 系统总相对电抗 0 33 0 375 0 705mX 6 mX 35 2 75 0 短路电流相对值 1 42mkI 2 mX 6 1 实际短路参数 1 42 5 77 8 19kAmkI 2 3 mkI 2 10d I 2 55 2 55 8 19 20 88KA1ishmkI 2 3 最小运行方式 系统总相对电抗 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 16 页 0 42 0 375 0 795nX 6 nX 35 2 75 0 短路电流相对值 1 0 795 1 26KAnkI 2 nX 6 1 1 26 5 77 7 27kAnkI 2 3 nkI 2 10d I 实际短路参数 0 866 0 866 7 27 6 30kAnkI 2 2 nkI 2 3 3 k3 点短路 最大运行方式 系统总相对电抗 0 705 1 75 2 455mX mX 6 10 X 短路电流相对值 0 41mkI 3 mX 1 实际短路参数 0 41 5 77 2 37kAmkI 3 3 mkI 3 10d I 2 55 2 55 2 37 6 03kA3ishmkI 3 3 最小运行方式 系统总相对电抗 0 795 1 75 2 545nX nX 6 10 X 短路电流相对值 1 2 545 0 39kAnkI 3 nX 1 0 39 5 77 2 25kAnkI 3 3 nkI 3 10d I 实际短路参数 0 866 0 866 2 25 1 95kAnkI 3 2 nkI 3 3 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 17 页 短路电流计算结果如下表 表 4 1 短路电流计算结果 短路点 短路点 最大运行 短路点平 稳态短路 短路电流 位置 编号 方式 均工作电 电流有效 冲击值 压 U Kv 值 I kA i kA 35kV 最大 37 5 00 12 75 1 K 母线 最小 37 3 40 10Kv 最大 10 5 8 19 20 88 2 K 母线 最小 10 5 6 30 10kV 最大 10 5 2 37 6 03 3 K 架空线 最小 10 5 1 95 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 18 页 第五章第五章 电气设备的选择电气设备的选择 5 1 高压断路器的选择高压断路器的选择 高压断路器除在正常情况下通 断电路外 主要是在电力系统发生故障时 自动而快速地将故障切除 以保证电力系统及设备的安全运行 所以选择断路器时应满足以下基本要求 1 在合闸运行时应为良导体 不但能长期通过负荷电流 即使通过短路电流 也 应该具有足够的热稳定性和动稳定性 2 在跳闸状态下应具有良好的绝缘性 3 应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间 4 应有尽可能长的机械寿命和电气寿命 并要求结构简单 体积小 重量轻 安 装维护方便 考虑到可靠性和经济性 方便运行维护和实现变电站设备的无油化目标 所以选 用真空断路器 5 2 高压隔离开关的选择高压隔离开关的选择 隔离开关是高压开关设备的一种 它主要是用来隔离电源 进行倒闸操作的 还 可以拉 合小电流电路 所以选择隔离开关时应满足以下基本要求 1 隔离开关分开后应具有明显的断开点 易于鉴别设备是否与电网隔开 2 隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离 以保证过电压及相间闪络的情况 下 不致引起击穿而危及工作人员的安全 3 隔离开关应具有足够的热稳定性 动稳定性 机械强度和绝缘强度 4 隔离开关在跳 合闸时的同期性要好 要有最佳的跳 合闸速度 以尽可能 降低操作时的过电压 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 19 页 5 隔离开关的结构简单 动作要可靠 6 带有接地刀闸的隔离开关 必须装设连锁机构 以保证隔离开关的正确操作 5 3 高压熔断器的选择高压熔断器的选择 目前常用的高压熔断器分为三种 一般熔断器 后备熔断器及全范围熔断器 选择高压熔断器熔体时 应保证前后两级熔断器之间 熔断器与电源侧继电保 护之间 以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性 高压熔断器应能在最短的时间内切断故障 以防止熔断时间过长而加剧被保护电 器的损坏 1 保护 35KV 及以下电力变压器的高压熔断器 其熔体的额定电流可按下式选择 rrrc IKI 式中 熔体的额定电流 rr I 系数 当不考虑电动机自起动时 可取 1 1 到 1 3 当考虑电动机自起动K 时 可取 1 5 到 2 0 电力变压器回路最大工作电流 maxg I 为了防止变压器突然投入时产生的励磁涌流损伤熔断器 变压器的励磁涌流通过 熔断器产生的热效应可按 10 到 20 倍的变压器满载电流持续 0 1S 计算 必要时可按 20 到 25 倍的变压器满载电流持续 0 01S 计算 2 保护电压互感器的高压熔断器 只需按额定电压和断流容量选择 熔体的选 择只限能承受电压互感器的励磁冲击电流 不必校验额定电流 3 保护并联电容器的高压熔断器 熔体的额定电流可按下式选择 rrrc IKI 式中 熔体的额定电流 rr I 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 20 页 系数 当不考虑电动机自起动时 可取 1 1 到 1 3 当考虑电动机自起动时 可K 取 1 5 到 2 0 电力电容器的回路的额定电流 rc I 4 后备熔断器除校验额定最大开断电流外 还应满足最小短路电流大于额定最 小开断电流的要求 5 选择跌落式熔断器时 其断流容量应分别按上 下限值校验 根据最大持续工作电流得知 如下表 表 5 1 熔断器的技术参数 电压 型号 额定 额定 额定开断 等级 电压 电流 电流 35kV RW5 35 200 35kV 100A 5kA 10kV RN3 10 50 10kV 15kA 6 3kA 5 4 电流互感器的选择电流互感器的选择 电流互感器一次匝数很少 串联于主回路中 二次组与负载的电流线圈串联 阻抗很小 接近于短路状态工作 所以互感器等值总阻抗在依次回路中所占比重极小 其一次电流大小决定于负荷电流 而与互感器二次负荷无关 5 4 1 参数选择参数选择 1 正常工作条件 一次回路电流 一次回路电压 二次回路电流 二次回路 电压 二次侧负荷 准确度等级 2 短路稳定性 动稳定倍数 热稳定倍数 3 承受过电压能力 绝缘水平 泄露比 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 21 页 5 4 2 型式选择型式选择 35kV 以下的屋内配电装置的电流互感器 根据安装使用条件及产品情况 采用瓷 绝缘结构或树脂浇注绝缘结构 35kV 以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器 在有条件时 如回路中有变压器套管 穿墙套管 应优先采用套管电流互感器 以节约投资 减少占 地 根据 设计手册 35KV 及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式 电流互感器常用 L C 系列 出线侧 CT 采用户外式 用于表计测量和保护装置的需要准确度 当电流互感器用于测量 时 其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流 的 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标 根据 maxg I maxg U j I maxg I 35KV 侧 CT 可根据安装地点和最大长期工作电流选 LCZ 35 10KV 侧 CT 可根据安装地点和最大长期工作电流选 LMC 10 5 5 电压互感器的选择电压互感器的选择 电压互感器一次线圈是并联在高压线路 二次线圈与仪表和继电器电压线圈相并 联 其工作原理和变压器相似 一次线圈并联在电路中 其匝数很多 阻抗很答案 因而它的接入对被测电路没 有影响 二次线圈匝数很少 阻抗很小 二次恻并接的仪表和继电器的电压线圈具有 很大阻抗 在正常运行时 电压互感器接近于空载运行 5 5 1 参数选择参数选择 1 正常工作条件 一次回路电压 一次回路电流 二次负荷 准确度等级 机械 负荷 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 22 页 2 承受过电压能力 绝缘水平 泄露比距 5 5 2 电压互感器的选择电压互感器的选择 6 20kV 配电装置一般采用油浸绝缘结构 在高压开关柜中或在布置地位狭窄 的地方 可采用树脂浇注绝缘结构 当需要零序电压是 一般采用三相五柱电压互感 器 所以在 10KV 母线选电压互感器的型号如下表 表 5 2 JDZJ 10 的技术参数 型号 一次绕组 二次绕组 剩余电压 接线方式 绕组 JDZJ 10 10000 100 100 3 Y Yo 33 5 6 高压开关柜的选择高压开关柜的选择 对于 35kV 变电所 其 10kV 侧通常都采用室内布置形式 这里也不例外 对 10kV 侧仍旧采用室内高压开关柜的布置形式 在这里选用了 JYN4 10 型手车式高压开关柜 以下简写为 JYN4 10 其柜内 配置电器元件一次线路方案应与供电系统图上的要求相适应 开关柜中电流互感器的 数量应根据继电保护与测量的要求进行选择 在每段母线上还应装设电压互感器与避 雷器柜 供 10kV 绝缘检测 仪表继电保护及电压保护之用 根据低压变压器容量及 低压出线回路数选择低压配电盘型号和数量 所选用的高压开关柜只对其断路器进行 校验 5 7 高压负荷开关的选择高压负荷开关的选择 高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器 具有简 单的灭弧装置 因而能通过一定的负荷电流和过负荷电流 但不能断开短路电流 因 此它必须与高压熔断器串联使用 以借助熔断器来切断短路故障 负荷开关断开后 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 23 页 与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙 因此它也具有隔离电源 保证安全检修的 功能 5 7 1 35KV 及以下通用型负荷开关 应具有以下能力及以下通用型负荷开关 应具有以下能力 1 开断有功负荷电流和闭环电流 其值等于负荷开关的额定电流 2 开断不大于 10A 的电缆电容电流或限定长度的架空线的充电电流 3 开断 1250kVA 配电变压器的空载电流 4 能关合额定的 短路关合电流 5 7 2 负荷开关的参数选择负荷开关的参数选择 高压负荷开关可按表 5 3 所列的技术条件选择 并按表中使用环境条件校验 表 5 3 负荷开关参数选择表 项目参数 按正常工作条件选择电流 电压 频率 机械荷载 技术条件 按短路条件校验 动稳定电流 额定关合电流 热稳定电流 和持续时间 环境条件 环境温度 最大风度 覆冰相对温度 厚 度 污秽 海拔 地震烈度 根据综合考虑选择 FN12 10D 型户内交流高压负荷开关 其技术数据如下表 5 4 所示 表 5 4 FN12 10D 型高压负荷开关技术数据 序号项目单位 1额定电压kV 技术参数 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 24 页 10 2最高工作电压kV12 3额定电流A630 4额定频率Hz50 5额定热稳定电流kA20 2s 6额定动稳定电流kA50 峰值 7额定短路关合电流kA50 峰值 81min 工频耐受电压kV 相间及相对地 42 隔离断口 48 9雷电冲击耐受电压kV 相间及相对地 75 隔离断口 85 10额定空载变压器开断电流1600kVA 变压器 空载电流 11额定电流下电寿命次不小于 100 12机械寿命次2000 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 25 页 第六章第六章 变电所高 低压线路的选择变电所高 低压线路的选择 6 1 35kv 配电母线的选择配电母线的选择 35KV 以上的室外配电母线 一般采用多股绞线 如钢芯铝绞线 并用耐张绝缘 子串固定在构件上 使得室外母线的结构和布置简单 投资少 维护方便 由于管行 铝母线具有结构紧凑 构架低 占地面积小 金属消耗少等优点 在室外得到推广使 用 变电所汇流母线截面 一般按长时最大工作电流选 用短路电流校验其动 热稳 定性 但对年平均负荷较大 线路较长的铝母线 则按经济电流密度选 由于 35kV 母线为室外配置 所以选择钢芯铝绞线 按长时最大工作电流选择母 线截面 应满足下式要求 alar m II 根据设计要求 35kV 母线应选硬导体为宜 LGJ 150 型钢芯铝绞线即满足热稳 定要求 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 LGJ 185 型钢芯铝绞线 截面 150 载流量 445A 2 mm 0 211 0 358 0 r km 0 x km 即 满足要求 alar m II 165A 故 445 306 1A 165A al I al I 25 alm alm 7039 7025 ca I 式中 母线最高允许温度 alm 最高环境温度 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 26 页 考虑到动稳定性 母线采用平放 其允许电流值应再较低 8 故为 A 165A306 1 0 92281 6 al I 长时允许电流负荷要求 以上计算 从截流量考虑此母线已经满足要求 但还需进行热稳定校验 下面就进 行短路热稳定校验 mm2445A1093 0 921005 al I 长时允许电流符合要求 2 热稳定性校验 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 27 页 下面就进行短路热稳定校验 mm21 5 符合要求 lm K dz d I I 2 min 3 43 1 85 1 85 动作时限 s5 0 op t 2 过流保护的整定计算 该站的总负荷为 10000kVA 则进线的最大长时负荷电流为 max 10000 165 33 35 ca f N S IA U 一次动作电流 max 1 2 1 5 165349 41 0 85 kzq dzf h KK IIA K 过流保护的接线方式是选用二相三继电器接线 可以提高远后备保护的灵敏度 接线系数 1 选用电磁型电流继电器 返回系数 0 85 CT 变比为 200 5 则二 wc k re k 次动作电流 349 41 8 73A rop I op TA wc I k k 40 1 由计算 选用 DL 21 电流继电器 电流整定范围为 25 100A 可知 35kV 母线上的最小二相短路电流为 3 43kA 则近后备灵敏度 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 31 页 1 5 符合要求 min 3 43 9 82 0 349 d lm dz I K I 本末 进 可知 10kV 母线上的最小二相短路电流为 7 85kA 则远后备灵敏度 符合要求 1 2 3 4 35 2 14 401 2 0 3493 k l dz I k I 动作时间 s2 op t 7 2 2 35kv 母联开关保护母联开关保护 35kV 母联开关设置速断保护 其与 35kV 进线的限时速断一样 故用电磁式电流 继电器 DL 21 电流整定范围为 25 100A 灵敏度校验也同 35kV 进线限时速断校 验一样 校验合格 7 2 3 主变压器保护主变压器保护 主变压器设置 温度保护 瓦斯保护 差动保护 过流保护 过负荷保护等保护 1 主变差动保护 网络参数 35kV 母线归算至平均电压为 37kV 的最大运行方式三相短路电流为 5 00kA 最小运行方式下的两相短路电流为 3 40kA 10kV 母线归算至平均电压为 10 5kV 的最大运行方式三相短路电流为 8 19kA 把 10kV 侧短路参数归算到 35kV 侧 后 最大运行方式三相短路电流为 8 19 10 5 37 2 32kA 最小运行方式两相短路电 流为 3 40 10 5 37 0 96kA 下面对差动保护进行整定计算 计算变压器各侧一次额定电流 选出电流互感器变比 并计算各侧电流互感器二 次回路额定电流 计算结果如下表 表 7 1 继电器的计算结果 名称35kv 侧10kv 侧 各侧额定电流 A 165 1 100003 35 NT I 578 2 100003 10 NT I 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 32 页 互感器接线方式 D Y 电流互感器计算变比 165 5 286 53 578 5 600 53 选择变比300 5 60 600 5 120 二次回路电流 A3 165 60 4 762 1 Iw 578 120 4 81 2 Iw 首先确定基本侧 基本侧是指继电器中差动线圈的首端 正极性 由上表可以看出 6kV 侧为基本侧 计算保护装置 10kV 侧的一次动作电流 按躲过外部最大不平衡电流 3 max kismcoop IfUfKKI 1 3 1 0 1 0 05 0 05 8190 2129 4A 按躲过励磁涌流 1 3 578753 4 opcoN T IK IA 按躲过电流互感器二次断线 max 1 3 578753 4 opcof IK IA 综合考虑 应按躲过外部故障不平衡电流条件 选用 10kV 侧一次动作电流 Ion 2129 4A 确定线圈接线与匝数 平衡线圈 分别接与 10kV 侧与 35kV 侧 计算基本侧继电器动作电流 1 2129 4 17 745 120 wcop op r TA KI IA K 基本侧工作线圈计算匝数为 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 33 页 0 60 3 38 17 745 ac op r AW W I 匝 根据 编程 BCH 2 内部实际接线 选择实际整定匝数为 其中取差动线4 I W 匝 圈匝数为 3 平衡线圈 I 的匝数为则 10kV 侧继电器实际电流动作电流 b 1 I W 2560 74 7 322A dz 35 I 确定 10kV 侧平衡线圈的匝数 2 b 2 4 81 431 05 4 762 NI Id N I WWW I 匝 确定平衡线圈 实际匝数为 1 bs W 匝 计算由于实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差f 1 1 05 0 0099 1 054 bbs bb WW f WW 因为 相差很少 故不需要核算动作电流 05 0 f 初步确定短路线圈的抽头选用抽头 21 CC 计算最小灵敏系数 按最小运行方式下 10kV 侧两相短路校验 因为基本侧互感器二次额定电流最大 故非基本侧灵敏系数最小 35kV 侧通过继电器的电流为 2 min min 33 3400 98 15 60 k kr TA I IA K 继电器的整流电流为 0 60 15 3 1 op r dbs AW IA WW 则最小灵敏系数为 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 第 34 页 最小灵敏系数满足要求 min min 98 15 6 542 15 kr s op r I K I 差动保护计算结果 由以上计算 主变压器选用差动保护 短路线圈 差动线圈 4 匝 21 CC 10kV 接线方式侧 Y 形 变比 600 5 35kV 接线方式侧 变比 300 5 2 主变过流保护 为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流 并作为差动和瓦斯保护的后备保护 变压器还必须装设过电流保护 过电流保护动作应躲过变压器的最大工作电流整定 一次动作电流为 A75 3021653 1 85 0 2 1 max L re co op I k k I 继电器动作电流为 A 05 5 60 75 302 TA op dzj k I I 选用继电器 DL 31 2 5 10A 灵敏度校验 符合要求 2 min 3430 11 331 5 302 75 k s op I k I 动作时限整定为 2s 3 主变过负荷保护 变压器过负荷大都是三相对称的 所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方式 经过一定延时作用