本科10千伏变电站毕业设计正文

XXXXXXXXXX 大学本科毕业设计大学本科毕业设计 10KV10KV 降压变电所继电保护设计降压变电所继电保护设计 学生姓名学生姓名XXXXXXXXXX 院系名称院系名称XXXXXXXXXX 专业名称专业名称XXXXXXXXXX 班班 级级XXXXXXXXXX 学学 号号XXXXXXXXXXXXXX 指导教师指导教师XXXXXXXXXXXX 完成时间完成时间XXXXXXXXXXXX 1 10KV 降压变电所继电保护设计 学生 XXXX 指导老师 XXX 摘要 电力在现代社会生产生活的各个方面都起着不可替代的重大作用 变电所 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 当变配电站运行 过程中发生故障和出现不正常运行状态时 要求继电保护能有选择性发出跳闸 命令切除故障或发出报警信号 从而减小故障造成的损失 保证电力系统安全 稳定运行 本次变电所继电保护的初步设计包括了 负荷分析计算 变压器选择 主 接线的选择短路电流计算 高低压电力线路与一次设备的选择 继电保护整定 计算 防雷与接地保护等内容 关键词 变电所 配电系统 继电保护 2 AbstractAbstract Electric energy plays an irreplaceable role in all aspects of the modern social production and life The substation is an important part of power system which directly affects the safety and economic operation of the whole power system The substation is the intermediate link between power plants and users plays a role in transformation and distribution of electric energy When the substation occurs fault or appear abnormal state in the running course the requirements of proactive relaying can send out tripping command resection fault selectively or alarm signal so as to reduce the loss caused by fault and ensure the safe and stable operation of power system The preliminary design of the substation protective relaying include 1 load analysis 2 the selection of transformer 3 the main connection of choice 4 calculation of short circuit current 5 high and low voltage power line and primary equipment selection 6 protective relaying setting calculation 7 lightning protection and grounding protection and so on KeywordsKeywords substation power system protective relaying 3 目录 目录 3 1 原始资料 5 1 1 供电用户基础资料 5 1 2 地理及水文资料 5 1 3 工厂供电协议 5 1 4 供电负荷 5 2 变电所负荷计算和无功补偿计算 7 2 1 计算负荷的意义及负荷计算法的确定 7 2 2 需要系数法的基本概念 7 2 3 变电所负荷计算 8 2 4 无功补偿的目的与方式 11 2 5 无功补偿计算及电容器选择 12 3 变电所变压器选择 14 3 1 变压器选择原则 14 3 2 变压器类型选择 14 3 3 变压器台数选择 14 3 4 变压器容量确定 15 4 变电所主接线选择 16 4 1 变电所主接线的基本要求 16 4 2 主接线的基本形势和分析 16 4 3 变电所主接线方案选择 18 4 4 变电所主接线图 19 5 短路电流计算 20 5 1 短路电流产生的原因 危害和计算方式 20 5 2 三相短路电流计算 20 5 3 两相短路电流计算 27 6 导体和高低压一次设备 互感器的选择 28 6 1 高压侧进线选择 28 6 2 高压侧一次设备选择 29 6 3 低压侧一次设备的选择 32 6 4 低压侧线路导体选择 33 4 7 变电站继电保护计算校验 35 7 1 继电保护的概念 35 7 2 继电保护的任务和要求 35 7 3 电力线路继电保护整定 35 7 4 电力变压器继电保护 40 8 变电所防雷与接地装置的确定 44 8 1 防雷装置的确定 44 8 2 确定共用人工接地装置 44 参考文献 46 致谢 47 5 1 原始资料 1 1 供电用户基础资料 1 变电站情况及扩建计划 变电站主要供给学校和住宅区使用 由于变电站受环境限制 有增加 20 负 荷扩建可能 2 负荷性质 电力负荷情况分析 教学楼 科研楼 餐厅为二级负荷 其余为三级负荷 住宅区为三级负荷 昼夜负荷变化较大 1 2 地理及水文资料 站区砂质粘土 土壤允许承载能力为 20 吨 米 2 中等含水量时 实得土壤电 阻率为 2 103 cm 地下水位 3 5 5m 最热月平均温度为 23 极端温度为 38 极最低温度为 26 5 本地区年雷暴日数为 36 5 天 最热日地下 0 8m 处 土壤平均温度为 19 5 冬季冷却冻结深度为 1 2m 本地区夏季主导风向 为西南风 最大风速为 15m s 1 3 工厂供电协议 由于本地区的电力供应的特定条件 供电部门要求本站从东北方向 6km 的地 区变电所用 10KV 的回线路向本站供电 该电源断路器断流容量为 750MV A 另一回线从西南方向 8km 的地区变电所用 10KV 的线路向本厂供电 该电源断 路器断流容量为 500MV A 在本站总变电所高压侧计量 功率因数 0 92 对本站 按大型工业用电企业 基本电费 按最大需要量收取为 25 00 元 KW 月 表计电价 或电度电价 为 0 525 元 KW h 1 4 供电负荷 6 表 1 用电负荷统计表 设备容 量 Pe KW 需用系 数 Kd 功率 因数 cos 到变 电站 长度 m 平南小区 7300 650 72400 东方小区 8600 650 72350 综合楼 3900 80 81240 办公楼 5300 90 78320 餐厅 1480 850 76430 检测大楼 800 750 8370 招待所 4000 700 65280 室外照明 3200 620 85500 事故照明 1201 000 86450 类 别 数 据 车 间 7 2 变电所负荷计算和无功补偿计算 2 1 计算负荷的意义及负荷计算法的确定 负荷计算是供配电系统正常运行的计算 是正确选择供配电系统中导线 电 缆 开关电器 变压器等的基础 也是保障供配电系统安全可靠运行必不可少 的环节 计算负荷确定是否合理 直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济 合理 如果计算负荷确定的过大 将使电器和导线电缆选得过大 造成投资和 有色金属的浪费 如果计算负荷确定过小 将使电器和导线处于过负荷下运行 增加电能损耗 产生过热 导致绝缘老化甚至烧毁 同样造成损失 因此 正 确的计算负荷意义重大 目前我国普遍采用的确定计算负荷的方法有需要系数法和二项式法 需要系 数法的优点是简单方便 计算结果较符合实际 适用于确定用户 全厂和大型 车间变电所的计算负荷 因此本次设计变电所负荷的计算采用需要系数法 2 2 需要系数法的基本概念 在计算范围内 如一条干线 一段母线或一台变压器 用电设备组的计算负 荷并不等于其设备容量 两者间存在比值关系 因此需引入需要系数概念 即 edc PKP 计算负荷 需要系数 设备容量 c P d K e P 1 单组用电设备的计算负荷 edP KP 30 tan 3030 PQ cos 3030 PS 3 3030N USI 需要系数 设备容量 d K e P 有功计算负荷 无功计算负荷 30 P 30 Q 8 无功计算负荷 功率因数 30 S cos 2 多组用电设备的计算负荷 N i ip PKP 1 3030 N i iQ QKQ 1 3030 2 30 2 3030 QPS 3 3030N USI 有功功率同时系数 无功功率同时系数 p K Q K 对车间干线 取 0 85 0 95 取 0 90 0 97 p K Q K 对低压母线 由用电设备组计算负荷直接相加计算 取 0 80 0 90 p K 取 0 85 0 95 Q K 由车间干线计算负荷直接相加计算 取 0 90 0 95 取 0 93 0 97 p K Q K 2 3 变电所负荷计算 1 平南小区 5 47465 0 730 1 30kwPKPed var 5 45596 0 5 474tan 1 30 1 30kPQ 75 6575 455 5 474 222 1 30 2 1 30 1 30KVAQPS 38 999 38 0 732 1 75 657 3 1 30 1 30A U S I N 2 东方小区 55965 0 860 2 30kwPKPed 9 var 64 53696 0 559tan 2 30 2 30kPQ 9 77464 536559 222 2 30 2 2 30 2 30KVAQPS 37 1177 38 0 732 1 9 774 3 2 30 2 30A U S I N 3 综合楼 3128 0390 3 30kwPKPed var 64 22472 0 312tan 3 30 3 30kPQ 46 38464 224312 222 3 30 2 3 30 3 30KVAQPS 2 584 38 0 732 1 46 384 3 3 30 3 30A U S I N 4 办公楼 4779 0530 4 30kwPKPed var 6 3818 0477tan 4 30 4 30kPQ 86 610 6 381477 222 4 30 2 4 30 4 30KVAQPS 13 928 38 0 732 1 86 610 3 4 30 4 30A U S I N 5 餐厅 8 12585 0148 5 30kwPKPed var 19 10886 0 8 125tan 5 30 5 30kPQ 92 16519 108 8 125 222 5 30 2 5 30 5 30KVAQPS 1 252 38 0 732 1 92 165 3 5 30 5 30A U S I N 6 检测大楼 6075 0 80 6 30kwPKPed 10 var 4575 0 60tan 6 30 6 30kPQ 754560 222 6 30 2 6 30 6 30KVAQPS 95 113 38 0732 1 75 3 6 30 6 30A U S I N 7 招待所 2807 0400 7 30kwPKPed var 6 32717 1 280tan 7 30 7 30kPQ 95 430 6 327280 222 7 30 2 7 30 7 30KVAQPS 79 654 38 0 732 1 95 430 3 7 30 7 30A U S I N 8 室外照明 4 19862 0 320 8 30kwPKPed var 12362 0 4 198tan 8 30 8 30kPQ 44 2331234 198 222 8 30 2 8 30 8 30KVAQPS 68 354 38 0 732 1 75 657 3 8 30 8 30A U S I N 9 事故照明 1201120 9 30kwPKPed var 8 7059 0 120tan 9 30 9 30kPQ 33 139 8 70120 222 9 30 2 9 30 9 30KVAQPS 7 211 38 0732 1 33 139 3 9 30 9 30A U S I N 取全站同时系数 0 95 0 97 则全站计算负荷为 q K Q K 11 N i ip PKP 1 3030 37 2476 7 260695 0 kw N i iQ QKQ 1 3030 var 78 220497 227297 0 k 2 30 2 3030 QPS 64 331578 220437 2476 22 KVA 3 3030N USI 74 5037 38 0 732 1 64 3315 A 表 2 计算负荷表 设 备 容 量 Pe KW 需 要 系 数 Kd 功 率 因 数 cos 到 变 电 站 长 度 m 30 KW P var 30 k Q 30 KVA S 30 A I 平南小区7300 650 72400474 5455 5657 75999 38 东方小区8600 650 72350559536 6774 91177 4 综合楼3900 80 81240312224 6384 46584 2 办公楼5300 90 78320477381 6610 86928 13 餐厅1480 850 76430125 8108 2165 92252 1 检测大楼800 750 8370604575113 95 招待所4000 700 65280280327 6430 95654 79 室外照明3200 620 85500198 4123233 44354 68 事故照明1201 000 8645012070 8139 33211 7 总计算负荷247622043315 65037 7 2 4 无功补偿的目的与方式 感性用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率 从儿降低功率因数 功 率因数太低将会增加供配电系统的电能损耗 增加电压损失以及造成供电设备 利用率低等不良影响 由于用户的大量负荷如感应电动机 电焊机等 都是感 性负荷 使得功率因数偏低 因此需要采用无功补偿措施来提高功率因数 国 家标准 评价企业合理用电技术导则 中规定 企业最大负荷时的功率因数 不得低于 0 9 凡功率因数达不到上述规定的 应在负荷侧合理装置集中与就地 类 别 数 据 车 间 12 无功补偿装置 根据本次设计的具体要求 功率因数应 0 92 为了提高功率因数 通常需要装设人工补偿装置 最大负荷时的无功补偿容 量应为 CN Q tan tan 30 3030 PQQQ CN 在确定了总的补偿容量后 就可根据选定的单相并联电容器容量来确 CN q 定电容器组数 CN CN q Q n 提高功率因数的补偿装置有稳态无功功率补偿设备和动态无功功率补偿设备 前者主要有同步补偿机和并联电容器 动态无功功率补偿设备则主要用于急剧 变动的冲击负荷 目前提高功率因数的常用的办法是装设无功自动补偿并联电 容器装置 在用户供电系统中 无功补偿并联电容器的装设位置一般有三种安装方式 1 高压集中补偿 高压集中补偿是指将高压电容器组集中装设在总降压变电所的 6 10kv 母线上 该方式补偿范围小 经济效果较差 但初投资较少 便于集中运行维护 而且 能对企业高压侧的无功功率进行有效补偿 以满足企业总功率因数的要求 所 以在一些大中型企业中应用 2 低压集中补偿 低压集中补偿是指将低压电容器集中装设在车间变电所或建筑物变电所的低 压母线上 补偿效果较高压集中补偿方式好 特别是它能减少变压器的视在功 率 从而可使主变压器的容量选的较小 因而在实际工程中应用相当普遍 3 单独就地补偿 单独就地补偿是指在个别功率因数较低的设备旁边装设补偿电容器组 该方 式补偿效果最好 但这种补偿方式投资大 且电容器组在被补偿的设备停止运 用时 它也将一并被切除 因此其利用率较低 由上面的分析并综合考虑本次设计的具体要求采用低压集中补偿方式 2 5 无功补偿计算及电容器选择 变压器低压侧的有功功率 视在功率 37 247630kwP 64 331530KVAS 则低压侧的功率因数为 75 0 64 3315 37 2476 cos 2 13 要求高压侧的功率因数 0 92 则低压侧补偿后的功率因数应高于 0 92 取 为使低压侧功率因数从 0 75 提高到 0 95 则低压侧需装设并95 0 cos 联电容器容量为 var 22 1365 95 0 arccostan75 0 arccos tan37 2476kQc 选用补偿电容器的型号为 BCMJ0 4 40 3 根据此单相并联电容器容量 QN C 确定电容器组数 34 40 22 1365 cn c Q Q n 考虑三项均衡分配 则应装设 36 个并联电容器 每相 13 个 实际补偿容量 为 var 14404036k 补偿后变电所低压侧视在计算负荷为 77 2591 144078 2204 37 2476 22 2 30KVAS 计算电流 91 3937 38 0 732 1 77 2591 2 30AI 变压器的功率损耗为 88 3877 2591015 0 015 0 2 30kwSPT 51 15577 259106 0 06 0 2 30kwSQT 变电所高压侧的计算负荷为 25 251588 3837 2476 1 30kwP var 29 92051 155144078 2204 1 30kQ 32 267829 92025 2515 22 1 30KVAS 64 154 10732 1 32 2678 1 30AI 补偿后的功率因数为 满足 大于 0 92 的要94 0 32 2678 25 2515 cos 求 14 3 变电所变压器选择 3 1 变压器选择原则 变压器是变电所中关键的一次设备 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 对变电所主接线的形式及其可靠性与经济性有 着重要影响 选择变压器时必须遵照有关国家规范标准 在保证电能质量的要求下 应尽 量减少投资 运行费用和有色金属耗用量 3 2 变压器类型选择 电力变压器类型的选择主要是确定变压器的相数 功能 调压方式 绕组形 式 绝缘及冷却方式 联结组别等 按功能分变压器有升压和降压两种 此为降压变电所应使用降压变压器 按相数分变压器有单相和三相两种 变电所采用三相变压器 按调压方式变压器有无载调压和有载调压两种 10kV 配电变压器采用无载调 压方式 按绕组形式变压器有双绕组变压器 三绕组变压器和自耦变压器等 用户供 电系统大多采用双绕组变压器 按绝缘及冷却方式变压器有油浸式 干式和充气式 SF6 等 无特殊要求 10kv 配电变电所通常采用油浸式自冷变压器 10kV 变压器有 Yyn0 和 Dyn11 两种常见联结组 由于 Dyn11 联结组变压器 具有低压侧单相接地短路电流大 具有利于故障切除 承受单相不平衡负荷的 负载能力强和高压侧三角形接线有利于抑制零序谐波电流注入电网等优点 从 而得到广泛的应用 由上述分析可以得出此变电所变压器选择的类型为 三相 降压 无载调压 双绕组 油浸式 Dyn11 联结组 3 3 变压器台数选择 变压器的台数一般根据负荷等级 用电容量和经济运行等条件综合考虑确定 15 当符合以下条件之一时 宜装设两台及两台以上的变压器 1 有大量一级或二级负荷 2 季节性负荷或昼夜负荷变化较大 3 集中负荷容量较大 结合本变电所的具体情况 考虑到昼夜负荷变化大 二级重要负荷的供电安 全可靠 故选择两台主变压器 3 4 变压器容量确定 装有两台主变压器时 其任一台变压器的容量应同时满足以下两个条件 NS 1 任一台变压器单独运行时 宜满足 30 7 0 6 0 SSN 2 任一台变压器单独运行时 应能满足全部一 二级负荷需求 应满足 111 30 SSN 代入数据可得 KVASN 82 1874 1607 32 2678 7 0 6 0 考虑到未来 5 10 年的负荷发展 初步取 考虑到安全性和kVASN2000 可靠性的问题 确定变压器为 S9 系列油浸式变压器 型号 S9 2000 10 其主 要技术指标见表 3 表 3 主变压器技术指标 主变型号 额定 容量 N S kVA 联结 组别 空载 损耗 O P kW 短路 损耗 K P kW 空载 电流 O I 阻抗 电压 K U S9 2000 102000Dyn113 001 800 86 16 4 变电所主接线选择 4 1 变电所主接线的基本要求 主接线是指由各种开关电器 电力变压器 互感器 母线 电力电缆 并联 电容器等电气设备按一定次序连接的接受和分配电能的电路 它是电气设备选 择及确定配电装置安装方式的依据 也是运行人员进行各种倒闸操作和事故处 理的重要依据 对一次接线的基本要求包括安全 可靠 灵活和经济四个方面 1 安全性 主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求 能充分保证人 身和设备的安全 正确选择电气设备及其监视 保护系统 考虑各种安全技术 措施 2 可靠性 应能满足用电单位对供电可靠性的要求 3 灵活性 能适应各种不同的运行方式 操作检修方便 4 资省 占地少 运行费用低 一般情况下要考虑节约电能和有色金属的耗量 应选用技术先进 经济适用的节能产品 4 2 主接线的基本形势和分析 供配电系统变电所常用主接线基本形势有线路 变压器组接线 单母线接 线和桥式接线 3 种类型 根据本变电站设计具体要求 本厂为 10KV 降压变电站且由两条回路分别 向本厂供电 因此可选择单母线接线 1 单母线不分段接线 这种接线的优点是接线简单清晰 设备少 操作方便 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 母线及母线隔离开关等 故障检 修 均需要使整个配电装置停电 单母线可用隔离开关分段 但当一段母线故 障时 全部回路仍需短时停电 在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复 非故障段的供电 适用范围 适应于容量较小 对供电可靠性要求不高的场合 出线回路少的 小型变配电所 一般供三级负荷 两路电源进线的单母线可供二级负荷 如图 1 17 图 1 单母线不分段接线 2 单母线分段接线 在正常工作时 分段断路器可接通也可断开运行 两路电源进线一用一备时 分段断路器接同运行 此时 任一段母线出现故障 分段断路器与故障段进线 断路器都会在继电保护装置作用下自动断开 将故障段母线切除后 非故障段 母线便可继续工作 而当两路电源同时工作互为备用时 分段断路器则断开运 行 此时若任一电源出现故障 电源进线断路器自动断开 分段断路器可自动 投入 保证给全部出线或重要负荷继续供电 此种接线方式供电可靠性高 操 作灵活 除母线故障或检修外 可连续供电 缺点是母线故障或检修 仍有 50 用户停电 18 适用于两路电源进线 可对一 二级负荷供电 接线方式如图 2 所示 图 2 单母线分段接线 4 3 变电所主接线方案选择 方案 单母线分段带旁路 优点 具有单母线分段全部优点 在检修断路器时不至中断用户供电 缺点 投资高 方案 高压侧采用单母线 低压采用单母线分段 优点 任一主变压器检修或发生故障时 通过切换操作 即可迅速恢复对整个 变电所的供电 19 缺点 在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时 整个变电所仍需停电 方案 高低压侧均采用单母线分段 优点 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同母线段引出两个回路 用两个电路供电 当一段母线故障时 分段断路器自动切除故障母线保证正常 断母线不间断供电和不致使重要用户停电 缺点 在高压母线或电源进线进行检修或发生故障时 整个变电所仍需停电 以上三种方案均能满足主接线要求 采用方案 时经济性最佳 但是可靠性 较其他两方案差 使用于三级负荷 采用方案 需要的断路器数量多 接线复 杂 经济性能较差 采用方案 既满足负荷供电要求又较经济 装备用电源自 动投入装置 可提高供电可靠性 综合考虑 因此本次设计选用方案 4 4 变电所主接线图 根据所选的接线方式 画出主接线图 如图 3 20 图 3 变电所主接线图 21 5 短路电流计算 5 1 短路电流产生的原因 危害和计算方式 在供配电系统的设计和运行中 不仅要考虑系统的正常运行状态 还要考虑 系统的不正常运行状态和故障情况 最严重的故障时短路故障 所谓短路 就 是指供电系统中一相或多相载流导体接地或相互接触并产生超出规定值的大电 流 短路发生的主要原因是电力系统电气设备载流导体的绝缘损坏 主要原因有 设备长期运行导致绝缘自然老化 雷击过电压 操作过电压等 短路发生时 由于短路回路阻抗小 短路电流数值通常是正常工作电流值的 十几倍或几十倍 当它通过电气设备时 会造成设备的载流部分变形或损坏 同时 系统电压降低 离短路点越近的母线 电压下降越厉害 从而影响与母 线连接的电动机或其它设备的正常运行 严重的短路可能影响电力系统运行的 稳定性 使并联运行的同步发电机失去同步 造成系统解列 甚至崩溃 供配电系统通常有多个电压等级 有名值计算短路电流需要归算阻抗到 同一电压级 显得麻烦和不便 因此 计算短路电流的方法采用标幺值法 计算 用相对值表示元件的物理量 称为标幺制 标幺值为任意一物理量 的有名值与基准值的比值 标幺值没有单位 即 某量的标幺值 物理量的基准值 物理量的有名值 MVA MVA kAkV kAkV 所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度 供电系统中的元件包括电 源 输电线路 变压器 电抗器和用户电力线路 为了求出电源至短路点 电抗标幺值 需要逐一地求出这些元件的电抗标幺值 5 2 三相短路电流计算 本站电源从东北方向 6km 的地区变电所用 10KV 的回线路向本站供电 该电 源断路器断流容量为 750MVA 另一回线从西南方向 8km 的地区变电所用 10KV 的线路向本厂供电 该电源断路器断流容量为 500MV 22 S k1 k2 Sk S9 2000 10kv 0 38kv10kv 图 4 供电系统图 求 10kV 母线上 K1 点短路和 380V 低压母线上 K2 点短路电流和短路容量 1 确定基准值 取 AMVSd 100kVUc 5 10 1 kVUc4 0 2 所以 kA kV AMV U S I c d d 500 5 5 103 100 3 1 1 kA kV AMV U S I c d d 34 144 4 03 100 3 2 2 2 计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 电力系统电抗标幺值 电源侧短路容量为 750MVA 因此 k S 100MV A 750MV A 0 133 k d S S X 1 电源侧短路容量为 500MVA 因此 k S 100MV A 500MV A 0 2 k d S S X 1 23 架空线路电抗标幺值 查手册得 因此 0 0 35 Xkm 线路长度为 6km 905 1 5 10 100 6 35 0 22 2 0 2 kV MVA kmkm U LSX X c d 线路长度为 8km 54 2 5 10 100 8 35 0 22 2 0 2 kV MVA kmkm U LSX X c d 电力变压器 所选电力变压器 6 而 1000KV A 因此 k U NT S 3 NT dk S SU XX 100 43 KVA MVA 2000100 1006 绘出短路电路的等效电路如图 5 2 5 3 所示 1 0 133 2 1 905 3 3 4 3 k2k1 图 5 东北方向电源短路计算等效电路 24 1 0 2 2 2 54 3 3 4 3 k2k1 图 6 西南方向电源短路计算等效电路 3 求 K1 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 东北方向电源回线 总电抗标幺值 0 133 1 905 2 038 2 1 1 XXX K 三相短路电流周期分量有效值 5 50kA 2 038 2 699kA 1 1 3 1 k d K X I I 其他三相短路电流 2 699kA 3 1 3 1 3 1 kkK III 2 55 2 699kA 6 882kA 3 sh i 1 51 2 699kA 4 075kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 2 038 49 068MV A 1 3 1 k d k X S S 西南方向电源回线 总电抗标幺值 0 2 2 54 2 740 2 1 1 XXX K 三相短路电流周期分量有效值 5 50kA 2 74 2 007kA 1 1 3 1 k d K X I I 25 其他三相短路电流 2 007kA 3 1 3 1 3 1 kkK III 2 55 2 007kA 5 119kA 3 sh i 1 51 2 007kA 3 031kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 2 74 36 496MV A 1 3 1 k d k X S S 4 求 K2 点的短路电路总阻抗标幺值及三相短路电流和短路容量 东北方向电源回线 两台变压器并列运行 总电抗标幺值 0 133 1 905 3 2 3 538 4 3 2 1 2 XXXXX K 三相短路电流周期分量有效值 144 34kA 3 538 40 797kA 2 2 3 2 k d K X I I 其他三相短路电流 40 797kA 3 2 3 2 3 2 kkK III 1 84 40 797kA 75 066kA 3 sh i 1 09 40 797kA 44 469kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 3 538 28 265MV A 2 3 2 k d k X S S 两台变压器分列运行 总电抗标幺值 0 133 1 905 3 5 038 3 2 1 2 XXXX K 三相短路电流周期分量有效值 144 34kA 5 038 28 650kA 2 2 3 2 k d K X I I 其他三相短路电流 26 28 650kA 3 2 3 2 3 2 kkK III 1 84 28 650kA 52 716kA 3 sh i 1 09 28 650kA 31 229kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 5 038 19 849MV A 2 3 2 k d k X S S 西南方向电源回线 两台变压器并列运行 总电抗标幺值 0 2 2 54 3 2 4 240 4 3 2 1 2 XXXXX K 三相短路电流周期分量有效值 144 34kA 4 24 34 042kA 2 2 3 2 k d K X I I 其他三相短路电流 34 042kA 3 2 3 2 3 2 kkK III 1 84 34 042kA 62 638kA 3 sh i 1 09 34 042kA 37 106kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 4 240 23 585MV A 2 2 3 2 k d K X I I 两台变压器分列运行 总电抗标幺值 0 2 2 54 3 5 740 3 2 1 2 XXXX K 三相短路电流周期分量有效值 144 34kA 5 740 25 146kA 2 2 3 2 k d K X I I 其他三相短路电流 25 146kA 3 2 3 2 3 2 kkK III 27 1 84 25 146kA 46 269kA 3 sh i 1 09 25 146kA 27 409kA 3 sh I 三相短路容量 100MV A 5 740 17 422MV A 2 2 3 2 k d K X I I 由以上计算结果 可得表 4 表 5 表 4 东北方向电源进线短路计算结果 总电抗标 幺值 三相短路电流 kA 三相短路量 MV A 短路计算点 X 3 K I 3 I 3 I 3 Sh i 3 Sh I 3 K S k12 0382 6992 6992 6996 8824 07549 068 变压器并 列运行 3 53840 79740 79740 79770 06644 46928 265 k2 变压器分 列运行 5 03828 65028 65028 65052 71631 29919 849 表 5 西南方向电源进线短路计算结果 28 总电抗标 幺值 三相短路电流 kA 三相短路量 MV A 短路计算点 X 3 K I 3 I 3 I 3 Sh i 3 Sh I 3 K S k12 7402 0072 0072 0075 1193 03136 496 变压器并 列运行 4 24034 04234 04234 04262 63837 10623 585 k2 变压器分 列运行 5 74025 14625 14625 14646 26927 40917 422 K1 点 最大运行方式下三相短路电流 最大运行方式即两条进线并联运行时 即 1 247 740 2 038 2 740 2 038 2 1 k X 则 4 411KA 247 1 50 5 3 max LK I 最小运行方式下三相短路电流 最小运行方式即阻抗最大 则只有西南方向 进线时 即 2 007KA 3 min LK I K2 点 最大运行方式下三相短路电流 最大运行方式即两条进线并联且变压器并联运 行时 即 0 681 5 1247 1 5 1247 1 2 k X 则 211 95KA 681 0 34 144 3 max LK I 最小运行方式下三相短路电流 最小运行方式即阻抗最大 则只有西南方向 进线且变压器分列运行时 即 25 146KA 3 min LK I 29 5 3 两相短路电流计算 K1 点 最小运行方式下两相短路电流即只有西南方向进线时的两相短路电流 1 738KA 2 min LK I007 2 2 732 1 2 3 3 min LK I K2 点 最小运行方式下两相短路电流即只有西南方向进线且变压器分列运行时的两相 短路电流 21 776KA 2 min LK I146 25 2 732 1 2 3 3 min LK I 30 6 导体和高低压一次设备 互感器的选择 6 1 高压侧进线选择 高压开关柜 柜下进线一般需通过电缆引入 因此 采用架空线长距离传输 再由电缆线引入的接线方式 高压开关柜引入的电缆线 因短路容量较大而负 荷电流较小 一般先按短路热稳定条件选择导体截面 再校验电压损失和机械 强度 1 东北方向进线 架空线选择 按热稳定条件选择导体截面 长度为 6km 查表得 2 87mmsAC 取 1 2 取值为继电器动作时间 ima t A Amin 2 699 103 87 33 98CtI ima 103 2 1 2 mm 初选 35LGJ 型钢芯铝绞线 2 mm 最热月平均温度为 23 高压侧计算电流 LGJ 35 导线 64 154 1 30AI 25 允许载流量为 170A 满足条件 电缆线选择 取 1 2 取值为继电器动作时间 2 143mmsAC ima t A Amin 2 699 103 143 20 68CtI ima 103 2 1 2 mm 初选 35三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆 2 mm 本地最热日地下 0 8m 处 土壤平均温度为 19 5 35的 YJY 型三芯交 2 mm 联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆在 25 的空气中敷设时的载流量为 172A 在 20 直埋敷设时的载流量为 166A 大于计算电流 满足要求 64 154 1 30AI 2 西南方向进线 架空线选择 按热稳定条件选择导体截面 长度为 8km 查表得 C 87A s 2 mm 取 1 2 取值为继电器动作时间 ima t A Amin 2 007 103 87 25 27CtI ima 103 2 1 2 mm 初选 35LGJ 型钢芯铝绞线 2 mm 最热月平均温度为 23 高压侧计算电流 LGJ 35 导线 64 154 1 30AI 25 允许载流量为 170A 满足条件 电缆线选择 C 143A 取 1 2 取值为继电器动作时间 s 2 mm ima t 31 A Amin 2 007 103 143 15 37CtI ima 103 2 1 2 mm 初选 35三芯交联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆 2 mm 本地最热日地下 0 8m 处 土壤平均温度为 19 5 35的 YJY 型三芯交 2 mm 联聚乙烯绝缘铜芯电力电缆在 25 的空气中敷设时的载流量为 172A 在 20 直埋敷设时的载流量为 166A 大于计算电流 满足要求 64 154 1 30AI 6 2 高压侧一次设备选择 6 2 1 高压侧短断路器 隔离开关选择 高压侧短断路器 隔离开关 熔断器选择原则如下 按工作环境选择 选择户外或户内 若工作条件特殊 还需要选择特殊型式 按额定电压选择 应该大于或等于所在电网的额定电压 即 按额定电流选择 应该等于或大于变压器高压侧最大长期工作 NQFN UU 电流 即 30 II QFN 短路校验 校验高压断路器的动稳定性 校验高压断路器的热稳定 sh ii max 性 imat tItI 22 开关电器断流能力校验 校验高压断路器的开断电流 即 3 Koc II 1 高压断路器选择 高压断路器除在正常情况下通断电路外 主要是在发生故障时 自动而快速 的将故障切除 以保证设备的安全运行 高压断路器一般选用少油断路器 六 氟化硫断路器和真空断路器 根据分析并查资料 选择 ZN5 10 1000 型 10KV 高压断路器 表 6 ZN5 10 1000 断路器的技术参数 类 别 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 开断 电流 kA 断流 容量 MV A 极限 通过 电流 峰值 kA 热稳定电 流 kA 固有 分闸 时间 s 合闸 时间 s 配用操 动机构 型号 ZN5 10 1000101000205020 2S 0 050 1 专用 CD 型 2 高压隔离开关选择 隔离开关主要用于电气隔离而不能分段正常负荷电流和短路电流 根据资料 分析 选择 10T 400 型隔离开关 6 8 GN 32 表 7 10T 400 型隔离开关的技术参数 6 8 GN 型号 额定 电压 kV 额定 电流 A 极限通过电 流 kA 热稳定 电流 5s kA 配用操动 机构型号 6 8 GN 10T 400 10400 峰值 40 有效 值 30 14 CS6 1T CS6 1 6 2 2 高压熔断器的选择 高压熔断器是一种过流保护元件 由熔件与熔管组成 当过载或短路时 熔件 熔断 达到切断故障保护设备的目的 电流越大 熔断时间越短 高压熔断器 的选择 按额定电压选择 熔断器的电压应该大于或等于所在电网的额定电压 即 按额定电流选择 熔断器的电流应该等于或大于它本身所安装 NFUN UU 的熔体额定电流 即 校验高压熔断器的开断电流 即 30 II FUN 3 Koc II 根据分析和资料选择 RN2 10 型室内高压熔断器 表 8 RN2 10 型室内高压熔断器技术参数 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 三相最大 断流容量 MVA 最大开 断电流 KA 最大电 流峰值 KA 过电压 倍数 RN2 1010 0 5 1000 50 1000 2 5 6 2 3 互感器的选择 1 电流互感器的选择 电流互感器是一次电路与二次电路间的连接元件 用以分别向测量仪表和继 电器的电压线圈与电流线圈供电 电流互感器工作时二次回路接近短路状态 二次绕组的额定电流一般为 5A 或者 1A 电流互感器的选择条件 一次侧额定电压大于或等于电网电压 NN UU 1 一次侧额定电流大于或等于长时最大工作电流 301 5 1 2 1 II N 校验 按热稳定校验 imaNt tItIK 2 3 2 1 按动稳定校验 shamN iKI 1 2 电流互感器额定一次电流 N I1 动稳定倍数 am K 根据分析和资料选用电流比为 400 5 的 LQJ 10 型电流互感器 33 表 9 LQJ 10 400 5 型电流互感器技术参数 型号 额定 电流比 A 准确 级次 额定二 次负荷 10 倍数 1s 热稳 定倍数 动稳 定倍数 LQJ 10 400 5 0 5 0 4 6 75 160 2 电压互感器选择 电压互感器一次侧是并接在主接线高压侧 二次线圈与仪表和继电器电压线 圈串联 在正常运行时 电压互感器接近于空载运行 二次绕组的额定电压一 般为 100V 实际中广泛应用三相三线五柱式 Y Y 电压互感器 根据分析和资料选用 JDZJ 10 型电压互感器 表 10 JDZJ 10 型电压互感器技术参数 额定电压 V 额定容量 VA 9 0cos 型号 一次 线圈 二次 线圈 辅助 线圈 0 5 级 最大 容量 VA 连接组 JDZJ 10 3 10000 3 100 3 100 504001 1 1 12 12 6 2 4 母线选择 母线的截面选择按允许载流量选择 计算电流 154 64A 查资料分析 alc II 选择截面为 20 3 60的 LMY 型每相一铝排 在竖放时载流量为 215A 大 2 mm 于计算电流 满足条件 于是选择高压母线型号为 LMY 3 20 3 按热稳定性效验 效验条件 查资料 得铝母线的 min AA CtI ima 103 取 0 75S 母线的截面 A 20 3 60 允许的 2 87mmsAC 2 mm 2 mm 最小截面 东北方向为 该母线满 2 3 min 86 26 87 75 0 10669 2 mmA min AA 足热稳定性要求 34 西南方向 该母线满足 2 3 min 98 19 87 75 0 10007 2 mmA min AA 热稳定性要求 6 2 5 支柱绝缘子的选择 支柱绝缘子主要是用来固定导线或母线 并使导线或母线与设备或基础绝缘 选择的条件有 1 按使用场所 户内或户外 选择型号 2 按工作电压选择额定电压 3 校验动稳定 alc KFF 3 可选择 ZN 10 8 型户内绝缘子 6 3 低压侧一次设备的选择 6 3 1 低压断路器选择 低压断路器选择应满足 1 低压断路器型号及操作机构形式应符合工作环境 保护性能等要求 2 低压断路器额定电压应不低于装设点线路额定电压 3 低压断路器额定电流应不小于它所能安装的最大脱扣器的额定电流 4 低压断路器短路断流能力应不小于线路中最大三相短路电流 对万能式 DW 型 断路器 其分段时间大于 0 02s 按下式校验 3 KOC II 东北和西南方向进线的低压侧最大三相短路电流分别为 40 797KA 34 042KA 结合分析和资料选用 DW15 2500 型低压短路 3 K I 3 K I 器 其断流能力为 60KA 6 3 2 低压侧母线选择 每台变压器二次侧额定电流 2