110kV变电站一次及二次系统的设计

I 摘 要 本次设计的内容为 110kV 变电站一次及二次系统的的设计 本篇论文主要针对变电站 设计过程中的负荷的统计与计算 电气主接线方案的提出与确定 短路电流的计算 电气 设备的选择及校验 继电保护 二次接线 防雷保护等方面进行了论述 在本次设计中 为了尽可能使设计贴近实际生活 查阅和参考了大量资料 请教了多位老师 最终完成了 本次设计 在我国始终存在一个严重的问题 绝大部分的供电网络基础比较薄弱 但是供电的半 径却由于地理原因而很长 造成的结果就是电力在线路上传输时的损耗较大 导致的结果 就是传输到线路末端时用户的电压过低 从而对人民的正常的生产和生活影响 为了满足 人民生活用电兼顾工农业发展 所以本次设计选择了设计一座 110kV 变电站 本变电站主 要用于负担地方性负荷 包含的负荷区域内大部分负荷均为三类负荷 其余只有一处为二 类负荷 为了保证供电的稳定性和可靠性 设计中尽可能选用电气性能好的新型设备 同 时为了兼顾经济性的原则 选用的设备在保证性能的同时应尽可能选择价格合适的设备 110kV 单回路进线 本变所有一处二类负荷 其余均为三类负荷 生活用电和工业负荷比 重较大 共有 8 条 10kV 出线 本变电所装设两台等容量主变 主变采用双绕组变压器 型变压器 断路器型号根据系统要求及安装地点综合选择型 电压 7 5 10 630 互感器同样根据额定电压和用途 安装地点综合考虑选择 JDZX 10 型电压互感器 10kV 侧的电力电容器按照规程的要求需要装设过电压保护以及无时限过电流装置 而在 10kV 的出线处 同样按要求需要安装速断保护和过电流保护 主变压器处按规程要求需要安装 过电流 过负荷保护 瓦斯保护以及电流速断等保护 关键词 110kV 变电所 主接线 电气设备 继电保护 II Design of primary and secondary system of 110kVsubstation Abstract The design of the 110kV substation for the primary and secondary system design This paper mainly focuses on the statistics and calculation of the load in the substation design process the formulation and determination of the main electrical wiring scheme the calculation of the short circuit current the selection and verification of the electrical equipment the relay protection the secondary wiring the lightning protection Aspects were discussed In this design in order to make III the design as close as possible to the actual life access and reference a lot of information ask a number of teachers and ultimately completed this design There is always a serious problem in our country the vast majority of the power supply network is relatively weak but the radius of the power supply is long due to geographical reasons the result is the power transmission on the line when the loss is large resulting in the result is the transmission To the end of the line when the user s voltage is too low thus the people s normal production and life impact In order to meet the people living electricity combined with industrial and agricultural development so this design chose to design a 110kV substation The substation is mainly used to bear the local load including the load area of the majority of the load are three types of load and the remaining only one for the second class load in order to ensure the stability and reliability of power supply the design as much as possible to use electrical performance Good new equipment and in order to take into account the principle of economy the choice of equipment to ensure the performance at the same time as much as possible to choose the right price equipment 110kV single loop into the line the change of all the two types of load the rest are three types of load the proportion of domestic electricity and industrial load larger a total of eight 10kv outlet The substation installed two equal capacity main transformer the main transformer dual winding transformer type transformer Breaker type According to the 7 system requirements and installation location Comprehensive selection type the 5 10 630 voltage transformer also according to the rated voltage and use installation site to consider the choice of JDZX 10 type voltage transformer 10kV side of the power capacitor in accordance with the requirements of the requirements of the installation of over voltage protection and no time limit over current device And in the 10kV outlet the same requirements as required to install quick break protection and over current protection The main transformer according to the regulations require the installation of over current overload protection gas protection and current quick break protection Key words 110kV substation main wiring electrical equipment relay protection 目 录 摘 要 I ABSTRACT II 1 前言 1 IV 1 1 变电站一次及二次设备的发展 1 1 1 1 变电站一次设备的发展 1 1 1 2 变电站二次的发展 1 2 设计说明书 3 2 1 负荷统计表 3 3 电气主接线设计 4 3 1 方案的提出 4 3 2 两种方案之间的比较 4 4 负荷计算与主变压器的选择 5 4 1 负荷计算 5 4 2 变电所最大负荷计算 5 4 4 主变台数 容量和型号的确定 6 4 4 1 变电站主变压器台数的确定 6 4 4 2 主变容量的确定 6 5 短路电流 7 5 1 短路点的确定 7 5 2 短路电流的计算 7 5 2 1 各元件电抗标幺值计算 7 5 2 2 短路电流的计算 8 6 电气设备的选择和校验 15 6 1 母线的选择和母线材料的选择 15 6 1 1 母线截面积和母线截面形状的选择 15 6 1 2 母线截面积的选择及校验 15 6 1 3 10kV 侧母线的选择 17 V 6 2 线路的选择 19 6 2 1 进线的选择 19 6 2 2 10kV 侧出线的选择 19 6 3 断路器的选择及校验 20 6 4 2 10kV 侧断路器的选择及校验 22 6 4 3 10kV 侧母线分段断路器的选择 23 6 4 4 10kV 出线侧断路器的选择及校验 23 6 5 隔离开关的选择及校验 24 6 5 1 110kV 侧隔离开关的选择及校验 24 6 5 2 10kV 侧隔离开关的选择及校验 24 6 5 3 10kV 侧母线分段隔离开关的选择 25 6 5 4 10kV 出线侧隔离开关的选择及校隔离开关的选择 25 6 6 电流互感器的选择及校验 25 6 6 1 110kV 侧电流互感器的选择及校验 26 6 6 2 10kV 侧电流互感器的选择及校验 27 6 6 3 10kV 侧母线分段电流互感器的选择 28 6 6 4 10kV 出线侧电流互感器的选择及校验 28 6 7 电压互感器的选择及校验 29 6 8 低压侧电压互感器的选择 29 6 9 绝缘子的选择 30 6 9 1 110kV 侧绝缘子的选择及校验 31 6 9 2 10kV 侧绝缘子的选择及校验 31 6 10 穿墙套管的选择及校验 32 6 11 所用变压器 32 VI 6 12 电力电容器的选择 33 6 13 熔断器的选择 34 6 13 1 保护低压侧电压互感器用熔断器的选择 34 6 13 2 保护电容器组的熔断器的选择 35 6 13 3 所用变保护熔断器的选择 35 7 继电保护 36 7 1 电力变压器的保护 36 7 1 1 变压器的瓦斯保护 37 7 1 2 变压器的纵差动保护 37 7 1 3 变压器的过电流保护 37 7 1 4 变压器的过负荷保护 38 7 1 5 零序接地保护 39 7 2 10kV 母线的保护 40 7 3 10kV 线路保护 40 7 3 1 10kV 线路保护的设计原则 40 7 3 2 出线路整定计算 40 7 二次接线 42 7 1 断路器的控制和信号回路 42 7 2 中央信号控制 43 7 3 直流系统 43 7 3 1 蓄电池数目的确定 44 7 4 绝缘监察装置 44 7 4 1 母线绝缘监察装置 44 9 接地装置及防雷保护 45 VII 9 1 变电站雷击防护 45 9 1 1 变电站防雷防雷保护的原因 45 9 1 2 所范围需进行保护的对象及防雷保护 45 9 1 3 配电装置对侵入雷电波的保护 47 10 结论 48 参考文献 49 致谢 50 附录 51 1 1 前言 为加深对所学过理论知识的理解 为以后的工作打下良好的基础 我选择了 110kV 变 电站一次及二次系统的设计作为自己的毕业课题 本次设计经过对变电所原始资料的分析 进行了主变及电气设备的选择与校验 继电 保护 二次接线 防雷保护等内容 110kV 变电所直接降至 10kV 供电 在多数情况下就不必再建设 35kV 线路 这一措施 使变压器的安装数量减少 不出现二次变压 而且变压器和线路的损耗都相应的减少 建设 110 10kV 变电所要比建设 110 35 10kV 变电所更为有利 为了能够更好的适应今后电力网 络商业化运营的要求 与此同时进一步提高电网的供电质量 更好的满足个类负荷用户对 供电质量的要求 变电所的 110kV 主变压器采用双绕组变压器 我国随着国民经济的发展 城市负荷增大后 建设 110kV 网络是十分必要的 随着电力行业的发展 变电站逐渐出现无人化的发展趋势 变电所设计时电力设备的 无油化和免维护化也成为了必须要考虑的因素 在本次设计中 高压侧采用屋外布置的配电装置 断路器采用六氟化硫断路器 低压 一侧的配电装置则是采用屋内布置 选择金属铠装封闭中置式开关柜 开关柜中断路器选 用 VSI 真空断路器 各电容器 变压器及开关柜等各部分之间的连接线选择高压交联聚乙 烯电缆 除电缆采用阻燃材质外 其余各设备均可选择常规的油设备 本变电站负荷区域内电网线路主要为架空线路 所以与其他类型的故障相比 单相接 地故障发生的几率很高 10kV 侧选择中性点经消弧线圈接地或者中性点不接地 因为在这 一类的系统当中 因为发生单相接地故障时 产生的接地电流比较小 大部分瞬时性的故 障电流电弧可以自己熄灭 熄灭之后系统恢复至正常状态 当产生的电弧为无法自行熄灭 的单相接地电弧时 因为这种故障并不会对电压的三相平衡产生影响所以可以带故障继续 运行一至两小时 期间不中断向用户的正常供电 可以在此期间对故障进行查找并做出相 应的处理 1 1 变电站一次及二次设备的发展 1 1 1 变电站一次设备的发展 变电站的一次设备是指 对电能进行不同区域间的传输和不同等级间变换的设备 主 要包括断路器 隔离开关 对电压进行变换的变压器 传输电流的汇流母线等 变电站一次设备的特点是电压水平高 而其发展则表现在 2 1 电力系统运行水平的提高 具体体现在灭弧能力的提升 以及绝缘水平的提高 2 电力系统电能质量的提高 具体表现为电力系统发生故障时切除故障 让系统恢 复正常运行的能力 以电容器为例 先后出现了铝电解电容器 陶瓷电容器 云母电容器 玻璃釉电容器 等 随着电力行业的发展以及绝缘技术的不断进步 变压器容量也逐渐扩大 直接推动了 电力系统规模的快速扩大 1 1 2 变电站二次的发展 电力系统的安全稳定运行 除了一次设备外 还需要对一次设备进行保护 监视 测 量控制等的装置设备 以确保供电质量 减少停电带来的损失 这些对一次设备进行保护 监视 测量 控制的设备称为变电站的二次设备 由二次 设备组成的系统称为继电保护系统 传统的变电站继电保护系统由互感器的二次侧通过控 制电缆连接到控制室内 再引接到相应控制屏的继电器上 工作人员通过对控制屏的操作 实现对开关设备的控制 目前 随着计算机技术的发展 变电站的二次系统正在向数字化 智能化发展 一次设备的信息通过互感器的二次侧经过模拟量输入通道 由电压变换器 滤波器 采 样保持器 A D 转换器 多路转换开关组成 传到控制室内的计算机上 通过计算机对一次 设备的状态进行监视 测量 控制 并且能通过计算机进行实现系统间的通信 使运行人 员能够掌握整个电力系统的运行状态 使整个电力系统能经济运行 智能变电站通过加装智能元件 从而使一次与二次 变电站与变电站之间的通信更加 智能化 是电力系统的运行的可控性进一步加强 3 4 2 设计说明书 2 1 负荷统计表 在本变电站的设计之中包含有一处二类负荷 其余各个负荷均为三类负荷 所以生活 用电和工业负荷比重较大 共有 8 条 10kV 出线 长度为 8 20km 不等 每条出线接有配 电变压器 15 25 台 本变电站负荷区域内负荷的各项统计如表 2 1 所示 表 2 1 负荷统计表 回路 序号 回路名称用户类型容量 kVA 需用系数线长 km 负荷级别 厂 区14000 851一线 居民区10000 7 163 厂 区16000 82二线 居民区11000 7 203 工业区18000 853三线 居民区10000 7 143 工业区12000 84四线 居民区8000 7 103 综合区8000 855五线 居民区7000 75 83 政府6000 76六线 医院9000 8 82 工业区10000 857七线 居民区7000 7 143 5 商业区8000 758八线 居民区7000 75 123 3 电气主接线设计 3 1 方案的提出 因变电所只有一处二类负荷 因此对供电可靠性和灵活性要求都不高 所以此次设计 在单母线接线或和单母线分段接线这两种接线方式之间进行比较 并从二者之中确定一种 接线方式 6 3 2 两种方案之间的比较 方案一 高压侧选用的接线方式为单元接线 为了保护主变压器 采用的是熔断器 因为其成本要低于使用隔离开关和断路器 低压侧采用的是单母线的连接方式 出线线路 保护选用真空断路器 但这个方案有两个缺点 一是供电的灵活性较差 二是供电的可靠 性没有保障 此种接线方式如图 2 1 所示 方案二 高压侧选用的接线方式仍然为单元接线方式 可以同样用熔断器来保护主变 压器 用隔离开关和断路器来防止主变压器过载和进行短路保护 因为系统中含有二类负 荷 所以选择使用断路器来进行保护 虽然这样会使成本变高 但是却可以使断路器和隔 离开关进行配合动作 因此当母线上出现故障或在进行检修时 只有一段母线处于断电状 态 另一段母线可以进行正常的供电 因此可以保证对重要用户的不间断供电 这种接线 方式在克服了繁琐 不经济以及接线不方便等缺点的同时 既保证了供电的可靠性 又提 高了其灵活性 在综合了各种影响因素之后 选择的是方案二 此种接线方式如图 2 2 所 示 图 3 1 主接线方案一 图 3 2 主接线方案二 7 4 负荷计算与主变压器的选择 4 1 负荷计算 视在功率在计算时 可以使用有功功率表示 因为在此变电站负荷的各供电区域内 各个用户的功率因数是相同的 而且用户之间的用电性质差别不大 在进行负荷计算时 采用需用系数法 这样计算得到的计算结果更加真实有效 1 求解各用户的计算负荷时 采用需用系数法 ei n i ijsi SKS 1 上式中 表示区域内各用户的计算负荷 kVA 表示需用系数 取 0 85 0 9 表示各用电设备的额定容量 kVA 所以每条出线路的负荷为 kVA 5 10129 0 75 0 70075 0 800 kVA 12069 0 7 070085 0 1000 kVA 10269 0 8 09007 0600 kVA 5 10849 0 75 0 70085 0 800 kVA 13689 0 7 08008 01200 kVA 20079 0 7 0100085 0 1800 kVA 18459 0 7 011008 01600 kVA 17019 0 7 0100085 0 1400 8 7 6 5 4 3 2 1 js js js js js js js js S S S S S S S S 4 2 变电所最大负荷计算 变电所设计当年的计算负荷由 Kt 1 8 1 xSKS i jsitjs 计算式中 8 表示的是同时系数 通常计算中取值为 0 9 表示线损率 因为高低压网络的综合线损率通常为 8 12 所以系统 设计时采用 10 1 87 6554321 xSSSSSSSSSKSjsjs jsjsjsjsjsjsjsijs kVA 5 11137 101 5 101212061026 5 10841368200718451701 9 0 负荷增长后的变电站的最大计算负荷计算式为 nm jsjszd eSS 其中 n 表示年数 一般取 5 年 m 表示年平均增长率 通常取 5 表示 n 年后的最大计算负荷 kVA 83 14300 5 11137 55 eSjszd 4 3 主变台数 容量和型号的确定 4 3 1 变电站主变压器台数的确定 因为本变电站区域内的电力负荷没有表现出明显或强烈的季节性 而且本变电站所负 荷的区域内各负荷基本为三类负荷 只包含有一处二类负荷 因为有二类负荷并且考虑经 济运行方式 所以采用两台等容量变压器 本变电站的正常供电保证率通常为百分之八十 五左右 因为如果只有一台主变压器处于正常运行状态时 可以保证区域内百分之六十的 负荷处于正常供电状态 而发生事故时 变压器的负荷能力大约为百分之四十 所以综合 之后得出上述的结论 发生事故或出现故障时 为了保证对重要负荷的正常供电 可切除其余的各个三类负 荷 因为此变电站的地理位置没有太多的限制 所以综合设备经济性和供电可靠性进行考 虑后选择三相变压器 本变电站的变压器绕组的连线方式为 Y 型连接方式 采用这种 连接方式是为了保证系统电压相位与变压器绕组连接方式相同 从而保证二者可以并列运 行 使用的变压器为双绕组变压器 减少重复降压容量的同时还可以对电压等级进行简化 9 4 3 2 主变容量的确定 装设两台等容量主变 每台主变的额定容量 zdjse SS 6 0 即 kVA 5 858083 143006 0 e S 主变采用双绕组变压器型变压器 见表 4 1 7 10000 110 表 4 1 主变参数表 型号额定容量 kVA 额定电压 kV 损耗 kW 空载电流 阻抗电压 10000 110 7 10000110 10 550 16 51 010 5 5 短路电流 5 1 短路点的确定 短路点应选在电气主接线上 在最大运行方式下发生短路的短路电流 短路点的确定 10 如图 5 1 所示 f1 f2 X1X2X3X4X5X6X7X8 Xs XL 图 5 1 短路点确定图 5 2 短路电流的计算 5 2 1 各元件电抗标幺值计算 选取的基准值为 avB VV MVASB100 线路 最大运行方式 04 0 max s X 11 最小运行方式 06 0 min s X kmLkmLkmLkmLkmL kmLkmLkmLkmLKVASN 50 12 14 8 8 10 14 20 16 10000 98765 4321 变压器电抗标幺值 05 1 1010000 10100 100 5 10 100 3 6 N Bs T S SU X 高压侧电源进线的阻抗标么值 151 0 115 100 504 0 2 0 X 低压侧各出线的阻抗标么值 805 5 5 10 100164 0 2 1 1 2 n B U SXL X 256 7 5 10 100204 0 2 2 2 n B U SXL X 3 X 2 3 Un SXL B 079 5 5 10 100144 0 2 4 X 2 4 Un SXL B 628 3 5 10 100104 0 2 5 X 2 5 Un SXL B 902 2 5 10 10084 0 2 6 X 2 6 Un SXL B 902 2 5 10 10084 0 2 7X 2 7 Un SXL B 079 5 5 10 100144 0 2 8X 2 8 Un SXL B 354 4 5 10 100124 0 2 12 5 2 2 短路电流的计算 1 d1 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max1d I 0 minXX E 236 5 151 0 04 0 1 3 1d I av B d U SI 3 max1 kA 629 2 1153 100236 5 kA 277 2 629 2 2 3 2 3 3 1 2 1 dd II kA 704 6 629 2 55 2 629 2 8 122 3 1 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min1d I 0 maxXX E 739 4 151 0 06 0 1 2 1d I Uav SIB d 3 min1 kA 379 2 1153 100739 4 3 1d I kA 06 2 379 2 2 3 2 3 3 1 d I kA 066 6 379 2 55 2 379 2 8 122 3 1 dchch IKi 2 d2 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max2d I 2 0min TXXX E 397 1 525 0 151 0 04 0 1 13 3 2d I av B d U SI 3 max2 kA 682 7 5 103 100397 1 kA 653 6682 7 2 3 2 3 3 2 2 2 dd II kA 589 19682 7 55 2 682 7 8 122 3 2 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min2d I TXXX E 0max 793 0 05 1 151 0 06 0 1 3 2d I Uav SIB d 3 min2 kA 361 4 5 103 100793 0 kA 777 3361 4 2 3 2 3 3 2 2 2 dd II kA 121 11361 4 55 2 361 4 8 122 3 1 dchch IKi 3 d3 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max3d I 3 0min 2 XXXX E T 173 0 079 5 525 0 151 004 0 1 3 max3d I av B d U SI 3 max3 kA 951 0 5 103 100173 0 kA 824 0 951 0 2 3 2 3 3 3 2 3 dd II kA 425 2 951 0 55 2 951 0 8 122 3 3 dchch IKi 14 最小运行方式各短路电流 min3d I 3 0max XXXX E T 158 0 079 5 05 1 151 0 06 0 1 3 3d I Uav SIB d 3 min3 kA 869 0 5 103 100158 0 kA 753 0869 0 2 3 2 3 3 3 2 3 dd II kA 216 2 869 0 55 2869 0 8 122 3 3 dchch IKi 4 d4 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max4d I 1 0min 2 XXXX E T 153 0 805 5 525 0 151 004 0 1 3 max4d I av Bd U SI 3 max4 kA 841 0 5 103 100153 0 kA 728 0 841 0 2 3 2 3 3 4 2 4 dd II kA 145 2 841 0 55 2 841 0 8 122 3 4 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min4d I 1 0max XXXX E T 142 0 805 5 05 1 151 0 06 0 1 3 4d I Uav SIB d 3 min4 kA 781 0 5 103 100142 0 15 kA 676 0 781 0 2 3 2 3 3 4 2 4 dd II kA 992 1 781 0 55 2 781 0 8 122 3 4 dchch IKi 5 d5 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max5d I 2 0min 2 XXXX E T 125 0 256 7 525 0 151 0 04 0 1 3 max5d I av Bd U SI 3 max5 kA 687 0 5 103 100125 0 kA 595 0 687 0 2 3 2 3 3 5 2 5 dd II kA 752 1 687 0 55 2 687 08 122 3 5 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min5d I 2 0max XXXX E T 117 0 256 7 05 1 151 006 0 1 3 5d I Uav SIB d 3 min5 kA 643 0 5 103 100117 0 kA 557 0643 0 2 3 2 3 3 5 2 5 dd II kA 640 1 643 0 55 2 643 0 8 122 3 5 dchch IKi 6 d6 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 16 max6d I 4 0min 2 XXXX E T 23 0 628 3 525 0 151 004 0 1 3 max6d I av B d U SI 3 max6 kA 265 1 5 103 10023 0 kA 096 1265 1 2 3 2 3 3 6 2 6 dd II kA 226 3 265 1 55 2 265 1 8 122 3 6 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min6d I 4 0max XXXX E T 205 0 628 3 05 1 151 0 06 0 1 3 6d I Uav SIB d 3 min6 kA 127 1 5 103 100205 0 kA 976 0 127 1 2 3 2 3 3 6 2 6 dd II kA 874 2 127 155 2 127 1 8 122 3 6 dchch IKi 7 d7 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max7d I 5 0min 2 XXXX E T 276 0 902 2 525 0 151 0 04 0 1 3 max7d I av B d U SI 3 max7 kA 518 1 5 103 100276 0 kA 315 1518 1 2 3 2 3 3 7 2 7 dd II 17 kA 871 3 518 1 55 2518 18 122 3 7 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min7d I 5 0max XXXX E T 24 0 902 2 05 1151 006 0 1 3 7d I Uav SIB d 3 min7 kA 32 1 5 103 10024 0 kA 143 1 32 1 2 3 2 3 3 7 2 7 dd II kA 366 332 155 232 18 122 3 7 dchch IKi 8 d8 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max8d I 6 0min 2 XXXX E T 276 0 902 2 525 0 151 0 04 0 1 3 max8d I av B d U SI 3 max8 kA 518 1 5 103 100276 0 kA 315 1518 1 2 3 2 3 3 8 2 8 dd II kA 871 3 518 1 55 2518 18 122 3 8 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min8d I 6 0max XXXX E T 24 0 902 2 05 1151 006 0 1 3 8d I Uav SIB d 3 min8 kA 32 1 5 103 10024 0 18 kA 143 1 32 1 2 3 2 3 3 8 2 8 dd II kA 366 332 155 232 18 122 3 8 dchch IKi 9 d9 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 max9d I 7 0min 2 XXXX E T 173 0 079 5 525 0 151 004 0 1 3 max9d I av B d U SI 3 max9 kA 951 0 5 103 100173 0 kA 824 0 951 0 2 3 2 3 3 9 2 9 dd II kA 425 2 951 0 55 2 951 0 8 122 3 9 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min9d I 7 0max XXXX E T 158 0 079 5 05 1 151 0 06 0 1 3 9d I Uav SIB d 3 min9 kA 869 0 5 103 100158 0 kA 753 0869 0 2 3 2 3 3 9 2 9 dd II kA 216 2 869 0 55 2 869 0 8 122 3 9 dchch IKi 10 d10 点发生短路时 最大运行方式各短路电流 19 max10d I 8 0min 2 XXXX E T 197 0 354 4 525 0 151 0 04 0 1 3 max10d I av B d U SI 3 max10 kA 083 1 5 103 100197 0 kA 938 0 083 1 2 3 2 3 3 10 2 10 dd II kA 762 2083 1 55 2 083 1 8 122 3 10 dchch IKi 最小运行方式各短路电流 min10d I 8 0max XXXX E T 178 0 354 4 05 1 151 006 0 1 3 10d I Uav SIB d 3 min10 kA 979 0 5 103 100178 0 kA 848 0 979 0 2 3 2 3 3 10 2 10 dd II kA 496 2 979 0 55 2 979 08 122 3 10 dchch IKi 按以上方法可得以下数据 各短路点短路电流如表 5 1 所示 表 5 1 各短路点短路电流 最大运行方式最小运行方式 短路 点 3 d I 2 d I ch I 3 d I 2 d I ch I 1 f2 6292 2776 7042 3792 066 066 2 f7 6826 65312 5894 3613 77711 121 20 3 f0 9510 8242 4250 8690 7532 216 4 f0 8410 7282 1450 7810 6761 992 5 f0 6870 5951 7520 6430 5571 64 6 f1 2651 0963 2261 1270 9762 874 7 f1 5181 3153 8711 321 1433 366 8 f1 5181 3153 8711 321 1433 366 9 f0 9510 8242 4250 8690 7532 216 10 f1 0830 9382 7620 9790 8482 496 6 电气设备的选择和校验 6 1 母线的选择和母线材料的选择 变电站和发电厂的房屋内部和房屋外的主母线 发电机 变压器等电气设备的配电装 置母线之间的连接线 以及各种电器之间的连接线 统称为母线 在选择配电装置母线时 需要考虑的的方面主要包括 母线的制造材料 母线的截面 形状 母线横截面积的尺寸 对母线热稳定性和动态稳定性的校验 对超过 110kV 的母线 还应校验是否会发生电晕现象 在我国 不论是大型发电厂还是小型的变电站 广泛采用的母线材质均为铝 通常国 际上比较常见的母线材料有铜 铝和钢 但是铜的价格比较贵重 而考虑我国国情 配电 网络的半径通常较大 对铜母线的需求量会非常大 而我国的铜的总储量和产量都不容乐 观 但是如果选择铝制母线的话 情况就有了很大变化 我国的铝储量比较多 而且铝制 母线与铜制母线相比还具有重量更轻 加工更方便 价格更便宜等优点 所以 综合各种 影响因素之后 选择铝母线更加合适 21 6 1 1 母线截面积和母线截面形状的选择 发电厂和变电站配电装置中 比较常见和比较经常采用的母线截面形状主要有这样几 类 1 矩形母线 2 圆形母线 3 绞线圆形母线 进行母线截面形状的选择时所遵循的原则有如下几个 1 机械强度较高 2 母线上发生肌肤效应时 肌肤效应系数要求尽可能低 3 所选的母线截面形状要方便散热 4 所选母线形状在进行连接时要方便操作 5 所选母线截面形状不会给安装造成困难 而在进行高压侧母线选择时 选择的则是钢芯铝绞线 在耐张性能上 钢芯铝绞线要 优于普通的单股母线 二者的直径进行比较的话 也是钢芯铝绞线的直径比单股母线的直 径大 所以钢芯铝绞线表面附近的电场强度要比单股母线表面的要小 鉴于钢芯铝绞线还 具有布置简单 投资小等优势 所以 110kV 侧采用的是钢芯铝绞线 1 在选择母线截面形状时 可以按流过线路的允许最大长期工作电流进行选择 选择条件 流过母线的允许最大长期工作电流必须要小于母线的允许长期工作电流 适用范围 各种电压等级的装置中主母线和引下线以及临时装设的母线 选择截面时 通常按照长期工作电流来进行选择 2 母线截面选择时还可以按经济电流密度来进行选择 6 1 2 母线截面积的选择及校验 1 110kV 侧母线的选择 当两台变压器之中的任意一台发生故障时 要想保证向区域内用户正常供电 另一台 变压器则必须处于过负荷状态 由于 22 zdjsB SS 6 0 所以未发生故障的一台变压器必须过负荷为原来的倍 即 1 0 6 1 67 B SS67 1 按流过 110kV 侧母线的最大长期工作电流进行计算 A 03 92 1103 1000005 1 67 1 3 05 1 67 1 e e gzd U S I 母线截面按照经济电流密度来进行选择 J I S gzd j 式中 表示的是经济截面 j S 2 表示的是经济电流密度J 2 变压器最大负荷利用小时数取 3000 小时 查阅手册后选择 hJ 26 1015 1mA mm 03 80 1015 1 03 92 2 6 j S 经计算后结合手册选择型号为 LGJ 120mm2的钢芯铝绞线 在 70 时 LGJ 120mm2型 钢芯铝绞线的允许最大持续电流为 408 A y I 计算温度修正系数 K 0 y y 049 1 4070 3770 即实际环境温度为 37 时 母线上的允许通过电流大小为 1 049 408 428 A y IK 2 校验 23 短路计算时间为 6s 1 04 0 06 0 5 1 hugb tttt II 所以 1 I I 经查表得因 所以故 s23 1 z ts 1 t0 fz t s23 1 zdz tt 母线处于正常运行状态时的最高温度为 C 53 38 428 03 92 377037 2 2 y gzd yc I I 查阅表格后可知 6 1099 C 所以按热稳定条件进行计算得到的所需最小母线截面积为 jdzzx Kt C I S 式中 代表的是热稳定系数 C 代表的是集肤效应系数 K mm 45 29123 1 1099 10629 2 2 6 3 jdzzx Kt C I S 由于计算结果小于所选母线截面积的大小 所以关于母线热稳定性的相关要求 所选 母线的截面积形状完全满足 因为选择钢芯铝绞线来作为母线 所以关于动稳定性的相关 24 校验就不需要再进行了 6 1 3 10kV 侧母线的选择 1 按照 10kV 侧母线允许通过的最大长期工作电流进行计算 A 38 1012 103 1000005 1 67 1 3 05 1 67 1 e e gzd U S I 2 按照经济电流密度来进行母线截面的选择相关的计算 J I S gzd j 上式中变压器取最大负荷利用小时数 h 3000 5000 小进行计算时 查阅表格后选择 J 1 15 106 2 mm 33 880 1015 1 38 1012 2 6 j S 经计算选择型铝母线 其 40 时最大允许持续电流为 958A 2 10100mmLMY 3 校验 1 热稳定性的校验 短路计算时间为 s12 106 0 06 0 1 hugb tttt 因为 II 所以 1 I I 25 查阅表格后取 又因为 所以 s2 0 z ts 1 t 0 fz t 故 s2 0 zdz tt 母线处于正常运行状态时的最高温度为 C 87 54 88 823 38 1012 377037 2 2 y gzd yc I I 查表知 按热稳定条件所需最小母线截面为 6 1097 C mm 4 3512 0 1097 10682 7 2 6 3 jdzzx Kt C I S 计算结果小于所选母线截面 因此满足关于所选母线热稳定性的相关要 100 10 2 求 2 动稳定性的校验 低压侧矩形母线放置方式为水平放置 各相之间的距离为 a 0 25m L 1 2m 短路冲击电流为 kA589 12 ch i 母线所受到的电动力为 m N 79 15 10 2 1 6 131 10 LF M 其中 L 表示绝缘子之间的跨距 a 表示的是相间距 26 N 6 1311073 1 27 ch i a L F 母线所经受到的最大弯矩为 m N 79 15 10 2 1 6 131 10 LF M 母线的截面系数为 36 2 332 m1053 8 6 1080108 6 hb W 母线所经受的最大计算应力为 a 6 6 P1049 1 1053 8 72 12 W M zd 得到的计算结果与铝母线的最大允许应力Pa 相比 要远远小于 所以关于动 6 1069 稳定性的相关要求也是完全满足的 经过相关的计算以及校验 得出的结论为所选的母线满足关于动稳定性及热稳定性的 相关要求 6 2 线路的选择 6 2 1 进线的选择 导线型号选择 LGJ 120 mm2型 6 2 2 10kV 侧出线的选择 依据负荷最大的一条出线路为出线截面积来进行相应的计算 并在得到结果后根据相 关要求进行相应的选择 选择结果肯定能满足其余线路的要求 而本变电站八回出线内包 含的负荷 大小之间相差并不大 所以这样进行选择不会给变电站造成过多的浪费 出线 路的负荷在进行计算时 不仅要考虑到目前的负荷情况 还要进行长远的考虑 所以在计 算时要想到今后五年内有可能出现的负荷增长 其增长率取 5 在回数为八回的出线中 因为所有出线的负荷之间相差的不是太大 所以以八回线路 中负荷最大的出线路为出线截面积 并进行相应的计算和选择 可以保证在一定满足相关 要求的前提下 还可以把浪费控制在最小的范围之内 因为出线路处的负荷计算必须考虑 27 之后五年之内可能的负荷增长 增长率取百分之五 kVA 3 25512007 101 9 0 55 eSjszd 按照 10kV 侧出线可以通过的最大长期工作电流进行计算 A 3 147 103 3 2551 3 e jszd gzd U S I 对母线截面形状的选择 按照经济电流密度来进行 J I S gzd j 变压器正常情况下所允许的最大负荷利用小时数通常取小时 查表选择 h 3000 J 1 15 106 2 mm 09 128 1015 1 3 147 2 6 j S 进行综合计算之后选择型号为型的钢芯铝绞线 型导线 150 2 150 2 在温度为 70 时允许通过的的最大持续电流 463 AIy 则在实际环境温度为 37 时所选母线的允许