110KV 变电站一次部分设计.docVIP

110KV110KV 变电站一次部分设计变电站一次部分设计 摘 要 电能是现代城市发展的主要能源和动力 随着现代文明的发展与进步 社 会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求 城市供电系统 的核心部分是变电所 因此 设计和建造一个安全 经济的变电所 是极为重 要的 本变电所设计除了注重变电所设计的基本计算外 对于主接线的选择与 论证等都作了充分的说明 其主要内容包括 变电所主接线方案的选择 进出 线的选择 变电所主变压器台数 容量和型式的确定 短路点的确定与短路电 流的计算 电气设备的选择 断路器 隔离开关 电压互感器 电流互感器 避雷器 配电装置设计和总平面布置 防雷保护与接地系统的设计 另外 绘 制了六张图纸 包括 电气主接线图 电气总平面布置图 防雷接地图 110kV 接线断面图 35kV 配电装置平面与断面图 110kV 母线断面图 图纸规格与布 图规范都按照了电力系统相关的图纸要求来进行绘制 关键词 变电所 电气主接线 电气设备 设计 A DESIGN OF ELETRIC SYSTEM FOR 110kV TERMINAL TRANSFORMER SUBSTATION Abstract Electric energy is the main energy and dynamism of modern city development With development and progress of modern civilization social production and is it put forward high request more and more to quality and management that electric energy supply to live The core of city for supplying power is transformer It is very important to design and build one safe and economical transformer substation Besides paying attention to basic calculation of design for transformer substation the design make satisfying narration toward choice and argumentation of main connection The main content of this design include the choice of main connection for transformer substation the choice of pass in and out line the certainty of number capacitance and model for main transformer the certainty of short circuit points and calculation of short circuit the choice electric equipment breaker insulate switch voltage mutual inductance implement current mutual inductance implement arrester the design for distribution and disposal for chief plane the design for lightning proof protection and earth system In addition drawing six blueprints include the main wiring diagram the disposal drawing of electric plane the drawing of lightning proof protection and earth system the drawing of 110kV connection switchgear layout and sections of 35 kV the drawing of 110 kV bus connection Both the specification of drawing and the criterion of disposal is based on requirement of drawing to electric power system Keywords Transformer substation Main connection Electric equipment Design 目目 录录 第一章第一章 绪绪论论 4 第二章第二章 电气主电气主接接线的方按及论证线的方按及论证 6 第一节 6 220KV 主接线 6 第二节 主接线的选择与设计 13 第三节 变压器接地方式 17 第三章第三章 变电变电所所电力变压器的选择电力变压器的选择 18 第一节 电力变压器的选择 18 第二节 功率因数和无功功率补偿 19 第四章第四章 短路短路电电流计算流计算 23 第一节 短路电流计算的概述 23 第二节 短路电流的计算 25 第五章第五章 变电变电所所一次设备的选择一次设备的选择 28 第一节 电气一次设备的选择原则 28 第二节 一次设备的选择与检验 34 第三节 导体的设计 44 第四节 高压熔断器的选择 50 第六章第六章 高压配高压配电电装置装置 53 第一节 设计原则与要求 53 第二节 6 110KV 配电装置 56 第七章第七章 变变电电所防雷与接地规划所防雷与接地规划 59 第八章第八章 继继电电保护保护 64 第一节 概述 64 第二节 变压器的保护 67 第三节 母线的继电器保护 69 第九章第九章 仪表规划仪表规划 70 设计总结设计总结 72 参考文献参考文献 73 英文翻译英文翻译 74 致谢致谢 88 第一章 绪论 一 110KV 变电所的技术背景 近年来 我国的电力工业在持续迅速的发展 而电力工业是我国国民经济 的一个重要组成部分 其使命包括发电 输电及向用户的配电的全部过程 完 成这些任务的实体是电力系统 电力系统相应的有发电厂 输电系统 配电系 统及电力用户组成 110KV 变电所一次部分的设计 是主要研究一个地方降压 变电所是如何保证运行的可靠性 灵活性 经济性 而变电所是作为电力系统 的一部分 在连接输电系统和配点系统中起着重要作用 我们这次选题的目的 是将大学四年所学过的 电力工程 电力系统自动化 电机学 电路 等有关电力工业知识的课程 通过这次毕业设计将理论知识得以应用 二 设计依据 这次设计的基本原则是以设计任务书为依据 以所学知识为基础 以国家 经济建设的方针政策 技术规范为标准 结合工程的实际情况 在保证供电可 靠性 高度灵活 满足各项技术要求的前提下 兼顾运行 维护方便 尽可能 的节约投资就近取材 力争设备和技术的先进性与可靠性 坚持可靠 先进 适用 经济的原则 由设计任务书给出变电所的容量 电压等级 出线回路 主要负荷对变电所的要求 以及该设计的内容和范围 这些原始资料是设计的 依据 必须进行详细的分析和研究 从而获得主接线的框架结构图 依据 电 力系统设计手册 电力工程电气设计手册 等选择电气主接线图 主变压器 及所用变压器 电气设备 完成设计任务书中的各项要求 三 设计的主要内容 电气主接线的设计是变电所电气设计的主体 它与电力系统 变电所的动 态参数 基本原始资料以及运行的可靠性 经济性的要求相关 并对设备的选 择 电气设备的布置 继电保护和控制方式等都有教大的影响 因此主接线的 设计也结合电力系统和变电所的具体情况 全面分析所有影响因素 正确合理 的选择主接线方案以及主变压器 进行短路电流计算 设备选择已经继电保护 配置等 最后完成电气主接线图 保护配置图各一张 本设计 110KV 变电所电气一次部分设计 其原始资料如下 三 原始资料 1 电压等级 110 35 10KV 2 出线回路数 110KV 侧 2 回 架空线 LGJ 300 35km 35KV 侧 4 回 架空线 10KV 侧 8 回 其中电缆 4 回 3 负荷情况 35KV 侧 最大 40MW 最小 25MW Tmax 6500h cos 0 85 10KV 侧 最大 25MW 最小 18MW Tmax 6500h cos 0 85 负荷性质 工农业生产及城乡生活用电 4 系统情况 1 系统经双回路给变电站供电 2 系统 110KV 母线短路容量为 3000KVA 2 系统 110KV 母线电压满足常调压要求 5 环境条件 年最高温度 30 年最低温度 5 海拔高度 200m 雷暴日数 30 日 年 土质 粘土 土壤电阻率 250 欧 米 第二章 电气主接线设计电气主接线设计 变电所的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇集分配和输送电能 的电路 主接线代表了变电所电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要 组成部分 它对电气设备选择 配电装置的布置及运行的可靠性和经济性等都有 重大的影响 本章将先介绍 6 220KV 高压配电装置的接线分别作以介绍 再结 合本次设计的要求选择合适的 经济的主接线 2 电气主接线设计 2 1 主接线的设计原则 变电站电气主接线是电力系统接线的主要组成部分 它表明了发电机 变 压器 线路 和断路器等的数量和连接方式及可能的运行方式 从而完成发电 变电 输配电的任务 它的设计 直接关系着全站电器设备的选择 配电装置 的布置 继电保护和自动装置的确定 关系着电力系统的安全 稳定 灵活和 经济运行 主接线的设计是一个综合性的问题 必须在满足国家有关技术经济 政策的前提下 力争使其技术先进 经济合理 安全可靠 对于 6 220kV 电压配电装置的接线 一般分两类 一为母线类 包括单 母线 单母线分段 双母线 双母线分段和增设旁路母线的接线 其二为无母 线类 包括单元接线 桥形接线和多角形接线等 应视电压等级和出线回数 酌情选用 旁路母线的设置原则 1 采用分段单母线或双母线的 110kV 配电装置 当断路器不允许停电检 修时 一般需设置旁路母线 因为 110kV 线路输送距离长 功率大 一旦停电 影响范围大 且断路器检修时间较长 平均每年 5 7 天 故设置旁路母线为 宜 当有旁路母线时 应首先采用以分段断路器或母联断路器兼作旁路断路器 的接线 2 35kV 配电装置中 一般不设旁路母线 因重要用户多系双回路供电 且断路器检修时间短 平均每年 2 3 天 如线路断路器不允许停电检修时 可 设置其它旁路设施 3 10kV 配电装置 可不设旁路母线 对于出线回路数多或多数线路系向 用户单独供电 以及不允许停电的单母线 分段单母线的配电装置 可设置旁 路母线 对于变电站的电气接线 当能满足运行要求时 其高压侧应尽量采用断路 器少或不用断路器的接线 当出线为 2 回时 一般采用桥形接线 2 2 主接线设计的基本要求 变电站的电气主接线应根据该变电站所在电力系统中的地位 变电站的规 划容量 负荷性质 线路 变压器连接元件总数 设备特点等条件确定 并应 综合考虑供电可靠 运行灵活 操作检修方便 投资节约和便于过渡或扩建等 要求 2 2 1 主接线可靠性的要求 可靠性的工作是以保证对用户不间断的供电 衡量可靠性的客观标准是运 行实践 主接线的可靠性是它的各组成元件 包括一 二次部分在运行中可靠 性的综合 因此 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响 还要考虑继电保 护二次设备的故障对供电可靠性的影响 评价主接线可靠性的标志是 1 断路器检修时是否影响停电 2 线路 断路器 母线故障和检修时 停运线路的回数和停运时间的长 短 以及能否对重要用户的供电 3 变电站全部停电的可能性 2 2 2 主接线灵活性的要求 主接线的灵活性有以下几个方面的要求 1 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 检修方式下以及特殊运行方式下的调度要求 2 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 且不致影响对用户的供电 3 扩建要求 可以容易的从初期过渡到终期接线 使在扩建时 无论一 次和二次设备改造量最少 2 2 3 主接线经济性的要求 在满足技术要求的前提下 做到经济合理 1 投资省 主接线简单 以节约断路器 隔离开关等设备的投资 占地 面积小 电气主接线设计要为配电装置布置创造条件 以节约用地 架构 导 线 绝缘子及安装费用 2 电能损耗少 经济选择主变压器型式 容量和台数 避免两次变压而 增加电能损失 2 3 电气主接线的选择和比较 2 3 1 主接线方案的拟订 高压侧是 2 回出线 可选择桥型接线 中压侧有 4 回出线 低压侧有 8 回出线 均可以采用单母线 单母分段 单母分段带旁路和双母线接线 在比较各种接线的优缺点和适用范围后 提出 如下五种方案 方案 A 图 2 1 高压侧 内桥接线 中压侧 双母线接线 低压侧 单母分 段 图 2 1 方案 A 主接线图 方案 B 图 2 2 高压侧 内桥型接线 中压侧 低压侧 单母分段 图 2 2 方案 B 主接线图 方案 C 图 2 3 高压侧 中压侧 单母分段带旁路 低压侧 单母分段 图 2 3 方案 C 主接线图 方案 D 图 2 4 高压侧 外桥 中压侧 双母线 低压侧 单母线分段 图 2 4 方案 D 主接线图 方案 E 图 2 5 高压侧 外桥接线 中压侧 单母分段带旁路 低压侧 双 母线 图 2 5 方案 E 主接线图 2 3 2 主接线各方案的讨论比较 现将方案中所用到的五种接线形式比较如下 内桥接线 在线路故障或切除 投入时 不影响其余回路工作 并且操作 简单 而在变压器故障或切除 投入时 要使相应线路短时停电 并且操作复 杂 因而该接线一般适用于线路较长 相对来说线路的故障机率较大 和变压 器不需要经常切换 如火电厂 的情况 内桥接线的适用范围为两回进线 两 台主变 正常运行方式下 桥开关处于闭合状态 此接线方式优点是具有一定 供电可靠性 使用高压断路器少 一次投资少 缺点是没有扩建可能性 高压 进线只有两回 没有出线可能 内桥接线不适合有穿越功率通过 双母线接线 优点是供电可靠 通过两组母线隔离开关的倒换操作 可以 轮流检修一组母线而不致使供电中断 一组母线故障后能迅速恢复供电 检修 任一回路母线的隔离开关时 只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此隔离 开关相连的该组母线 其他线路均可通过另一组母线继续运行 调度灵活 各 个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上 能灵活地适应电力系统 中各种运行方式调度和潮流变化地需要 通过倒换操作可以组成各种运行方式 扩建方便 缺点是增加一组母线和多个隔离开关 一定程度上增加一次投资 当母线故障或检修时 隔离开关作为倒换操作电器 容易误操作 需装设连锁 装置 双母线接线适合于出线回路为 5 回及以上且在系统内居重要地位时 单母分段接线 接线比较简单 操作方便 有扩建第三台变压器的可能 且可从不同线分段引出两个回路 使重要用户有两个电源供电 单母线分段接 法可以提供单母线运行 各段并列运行 各段分列运行等运行方式 便于分段 检修母线 减小母线故障影响范围 任一母线发生故障时 继电保护装置可使 分段断路器跳闸 保证正确母线继续运行 缺点是在检修母线或断路器时会造 成停电 特别在夏季雷雨较多时 断路器经常跳闸 因此要相应地增加断路器 的检修次数 这使得这个问题更加突出 单母分段带旁路 该接线方法具有单母分段接线优点的同时 可以在不中 断该回路供电的情况下检修断路器或母线 从而得到较高的可靠性 这样就很 好的解决了在雷雨季节断路器频繁跳闸而检修次数增多引起系统可靠性降低的 问题 但同时增加了一组母线和两个隔离开关 从而增加了一次设备的投资 而且由于采用分段断路器兼做旁路断路器 虽然节约了投资 但在检修断路器 或母线时 倒闸操作比较复杂 容易引起误操作 造成事故 外桥法接线 与内桥法一样 该接线形式所用断路器少 四个回路只需三个 断路器 具有可观的经济效益 当任一线路发生故障时 需同时动作与之相连 的两台断路器 从而影响一台未发生故障的变压器的运行 但当任一台变压器 故障或是检修时 能快速的切除故障变压器 不会造成对无故障变压器的影响 因此 外桥接线只能用于线路短 检修和故障少的线路中 此外 当电网有穿 越性功率经过变电站时 也采用外桥接线 2 3 3 主接线方案的初选择 1 110kV 侧主接线的确定 通过对上述五种主案的分析 根据本次设计变电站属于小型无人值班变电 站 110kV 连接两个系统 两台相同的变压器 在保证技术性和经济性的基础 上 应采用内桥接线的接线形式 2 35kV 侧主接线的确定 当接线回路数较多 输出功率较大 母线故障后要求迅速供电 母线或母 线设备检修时 不允许影响用户供电系统运行 调度对接线的灵活性有一定要 求且投资较少时 采用单母线分段和双母线的接线形式 本所 35kV 出线共 6 条 都适合这两种接线 所以 35kV 采用单母线分段和双母线的接线方式 3 10kV 侧主接线的确定 根据 电力工程电气设计手册 6 10kV 的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 本次设计的变电站 10kV 侧有 12 回 符合 条件 所以采用此种接线 4 两个初选方案的确定 根据以上 110kV 35kV 10kV 侧主接线的确定 兼顾可靠性 灵活性 最 终确定方案 A 和方案 B 为初选方案 待选择完主要电气设备后再进行更详尽的 技术经济比较来确定最终方案 第三章 变电所电力变压器的选择 第一节 电力变压器的选择 电力变压器是电力系统中配置电能的主要设备 电力变压器利用电磁感应 原理 可以把一种电压等级的交流电能方便的变换成同频率的另一种电压等级 的交流电能 经输配电线路将电厂和变电所的变压器连接在一起 构成电网 一 变电所主变压器台数的选择 选择主变压器台数应考虑下列原则 1 应满足用电负荷对供电可靠性的要求 对供有大量一 二级负荷的变电 所 宜采用两台变压器 以便当一台故障或检修时 另一台能对一 二级负荷 供电 对只有二级负荷而无一级负荷的变电所 也可以只用一台变压器 但在 低压侧应敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源 2 对季节负荷或昼夜负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所 也 可考虑采用两台变压器 综上所述 选用两台变压器并联运行方式 变电所主变压器容量的选择 变压器的最大负荷按下式确定 M P 0 kP 变电所的最大负荷 M P 负荷同时系数 0 k 按负荷等级系统的综合用电负荷P 根据对多数的终端分支和变电所的统计表明 变电所的容量按下式计算 ST 0 75 0 8 M P 因本变电所装有两台主变压器 每台变压器的容量 ST应该同时满足以下条 件 任一台变压器单独运行时 宜满足计算负荷的大约 70 的需要 即 M P ST 0 7 M P 其负荷为 35kV 侧 最大 30MVA 最小 18MVA 10kV 侧 最大 16MVA 最小 10MVA 则 SC 0 7 30MVA 16MVA 32 2MVA 根据设计要求变压器要满足常调压要求 所以选择 110KV 三绕组有载调压电力 变压器 参数 100MVA j s 故选择主变压器的型号为 SFSZL7 40000 110 其主要参数如下 两台三绕组主变压器 SFSZL7 40000 110 表 3 1 型号 SFSZL7 40000 110 额定容量 KVA 40000 高110 中38 5 主接头额定电压 KV 低6 3 6 6 10 5 11 高 中10 75 高 中17 5 阻抗电压 中 低6 5 绕组连接方式YN yn0 d11 第四章 短路电流计算 第一节 短路电流计算的概述 一 短路计算的意义 在供电系统中 危害最大的故障就是短路 所谓短路就供电系统是一相或 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 造成短路的主要原 因是电气设备载流部分的绝缘损坏 误操作 雷击或过电压击穿等 由于误操 作产生的故障约占全部短路故障的 70 在短路回路中短路电流要比额定电流大 几倍甚至大几十倍 通可达数千安 短路电流通过电气设备和导线必然要产生 很大的电动力 并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆 在短路点附 近电压显著下降 造成这些地方供电中断或影响电机正常 发生接地短路时所 出现的不对称短路电流 将对通信工程线路产生干扰 并且短路点还可使整个 系统运行解列 二 短路计算的目的 1 对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验 2 进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算 三 短路计算的内容 计算变电所相关节点的三相短路电流 四 基本假定 1 正常工作时 三相系统对称运行 2 所有电源的电动势相位角相同 3 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 4 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流 五 短路计算的方法 对应系统最大运行方式 按无限大容量系统 进行相关短路点的三相短路 电流计算 求得 I ish Ish值 I 三相短路电流 ish 三相短路冲击电流 用来校验电器和母线的动稳定 Ish 三相短路全电流最大有效值 用来校验电器和载流导体的的热稳定 Sd 三相短路容量 用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值 作为选择限流电抗的依据 六 图及电抗计算 由 110KV 变电所电气主接线图和设计任务书中给出的相关参数 可画出系 统电抗图如图 4 1 所示 图 4 1 选取基准容量为 Sj 100MVA Uj Uav 1 05Ue Sj 基准容量 MVA Uav 所在线路的平均电压 kV 以下均采用标幺值计算方法 省去 1 SZL7 31500 110 三绕组变压器高压 中压 低压的电抗值 X3 X6 0 314 1 100 JK e SU S 10 57100 10031 5 X4 X7 0 008 2 100 JK e SU S 0 25100 10031 5 X5 X8 0 214 3 100 KJ US Se 6 75100 10031 5 2 系统等值电抗为 X1 0 2 3 线路阻抗为 查电气设备手册架空线 LGJ 400 10KM 的电阻率为 0 0778 KM X2 10 10 0 04 0 003 0 X 2 J d S U 2 100 110 第二节 短路电流的计算 为了选择配电装置的电器和导体 需要计算在最大运行方式下流过电气设计 的短路电流 连同所用电回路共选四个短路点 即 如图 系 1 K 2 K 3 K 统为无限大容量 选 100MVA J S 一 当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 1 K 图 4 2 计算短路回路总阻抗标幺值 0 2 0 003 0 203 1K X 1 X 2 X 计算点所在电压级的基准电流 1 K 0 502KA d I 3 d d S U 100 3 115 计算 0 502 点短路电流各值 1 K 4 92 1K I 1 1 K X 1 0 203 0 502 4 92 2 41KA 1K I d I 1K I 2 55 2 55 2 41 6 15KA sh i 1K I 1 52 1 52 2 41 3 66KA sh I 1K I 492 6MVA 1K S 1 d K S X 100 0 203 二 当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 2 K 图 4 3 计算短路回路总阻抗标幺值 0 2 0 003 0 341 0 008 0 533 2K X 1 X 2 X 3 X 4 X 计算点所在电压级的基准电流 2 K 1 56KA d I 3 d d S U 100 3 37 计算点短路电流各值 2 K 1 876 2K I 2 1 K X 1 0 533 1 56 1 876 2 926KA 2K I d I 2K I 2 55 2 55 2 926 7 463KA sh i 2K I 1 52 1 52 2 926 4 45KA sh I 2K I 187 6MVA 2K S 2 d K S X 100 0 533 三 当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 3 K 图 4 4 计算短路回路总阻抗标幺值 0 2 0 003 0 341 0 214 0 758 3K X 1 X 2 X 3 X 5 X 计算点所在电压级的基准电流 3 K 5 5KA d I 3 d d S U 100 3 10 计算点短路电流各值 3 K 1 32 3K I 3 1 K X 1 0 758 5 5 1 32 7 26KA 3K I d I 3K I 2 55 2 55 7 26 18 51KA sh i 3K I 1 52 1 52 7 26 11 03KA sh I 3K I 131 9MVA 3K S 3 d K S X 100 0 758 110 10KA 系统短路电流小结 短路点 电流值 110KV 母线上发生短 路 K1点 35KV 母线上发生短 路 K2点 10KV 母线上发生短 路 K3点 0s 时刻短路 电流 2 41KA2 926KA7 26KA 短路冲 击电流 6 15KA7 463KA18 51KA 短路全电流的最大 有效值 3 66KA4 45KA11 03KA 第五章 变电所一次设备的选择 第一节 电气一次设备的选择原则 一 电气设备选择的一般条件 各种电气设备的功能尽管不同 但都在供电系统中工作所以在选择时必然 有相同的基本要求 在正常工作时必需保证工作安全可靠 运行维护方便时 投资经济合理 在短路情况下 能满足动稳定和热稳定要求 一 按正常工作条件 选择时要根据以下几个方面 1 环境 产品制造上分户内型和户外型 户外型设备工作条件较差 选 择时要注意 此外 还应考虑防腐蚀 防爆 防尘 防火等要求 2 电压 选择设备时应使装设地点和电路额定电压 UN小于或等于设备的 额定电压 UN et 即 UN et UN 但设备可在高于其铭牌标明的额定电压 10 15 情况下安全运行 3 电流 电气设备铭牌上给出的额定电流是指周围空气温度为时电气设 备长期允许通过的电流 选择设备或载流导体时应满足以下条件 IN et Ig max 式中 IN et 该设备铭牌上标出的额定电流 Ig max 该设备或载流导体长期通过的最大工作电流 目前我国规定电器产品的 0 40 如果电气设备或载流导体所处的周围环 境温度是 1时 则设备或载流导体允许通过电流 I N et可修正如下 I N e IN 0 1 N N 式中 N 1 分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环 境温度 4 按断流能力选择 设备的额定开断电流 Ico或断流容量 SOC不应小于设备 分断瞬间的短路电流有效值 Ik或短路容量 SK 即 Ico Ik Soc Sk 二 按短路情况下进行动稳定和热稳定的校验 1 按短路情况下的动稳定 即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的 冲击电流相比 且 iet ish 3 式中 iet 额定动稳定电流 用来表征断路器和承受短路电流电动力的能 力 用来选择断路器时的动稳定校验 ish 3 冲击电流 2 短路情况下的热稳定 热稳定应满足 I2tt I2 tjx It 短路电流瞬时值 kA t 短路电流热效应计算时间 s I 时间为 短路电流周期分量 tjx 短路电流的假想时间 tjx tj tdl 0 05 s tj 继电保护整定时间 s tdl 断路器动作时间 s 0 05 考虑短路电流非周期分量热 稳定的等效时间 或按下式进行校验 I2tt Qd 式中 Qd Qp Qnp I 2 10I2ft 2 I2ft tf 12 I 2 T Ift 为短路切除时 时刻 短路电流的交流分量 Ift 2 为 tf 2 时刻的短路电流交流分量 T 为直流分量等效时间 附件表 5 1 非周期分量等效时间 s T 短 路 点 T0 1 变电所各级电压母线及出线 0 05 热稳定电流 Ite是断路器能承受短路电流热效应的能力 按照国家标准规定 断路器通过热稳定电流在 4s 时间内 温度不超过允许发热温度 且无触头熔解和 妨碍其正常工作的现象 则认为断路器是热稳定的 通常 Ite Ibre 对于 ts 内的 热稳定电流 Itet Ite t 4 3 对电流互感器则满足下面的热稳定关系 KtIN1 TA 2 I2 或 KtIN1 TA I t tj 式中 Kt 由产品目录给定的热稳定倍数 IN1 TA 电流互感器一次侧额定电流 t 由产品目录给定的热稳定时间 tj 短路电流的假想时间 Qd 热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应 Qp 和与直流 分量有关的热效应 Qnp两部分 三 绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下 电器的内 外绝缘应保证必要的可行性 它应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定 本设计不 重点考虑 二 选择原则 一 高压断路器的选型 高压断路器是最重要的开关电器 对其基本要求是 具有足够的开断能力 和尽可能短的动作时间 并且要有高度的工作可靠性 断路器最重要的任务是 熄灭电弧 电弧的产生过程见 电力工程基础 当用断路器开断有电流通过的电路时 在开关触头分离的瞬间 触头间会 出现电弧 电弧的温度可达 5000 7000 常常超过金属气化点 如不采取措 施 则可能烧坏触头及电器部件绝缘 危害电力系统的运行 按照灭弧介质的灭弧方式 高压断路器一般可分为 油断路器 压缩空气 断路器 SF6断路器 真空断路器等 下面来说断路器的选择方式 参数的选择 电压 电流 频率 机械荷载 动稳定电流 热稳定电流以 及持续时间和开断电流 型式的选择 在满足各项技术条件和环境条件外 还应考虑便于施工调试 和运行维护 并经技术经济比较后确定 一般按下表所列原则选型 附件表 5 2 安装使用场所 可选择的主要 型式 需注意的技术特点 配 电 装 35KV 及以下 少油断路器 真空断路器 多油断路器 用量大 注意经济实用性 多用于屋内或成套高压开 关柜内 35KV 220KV 少油断路器 器 真空断路器 开断 220KV 空载长线时 过电压水平不应超过允许 值 置 330KV 及以上 六氟化硫断路 器 空气断路器 少油断路器 单相或重合闸时 断路器 应能分项操作 二 高压隔离开关的选型 隔离开关的主要用途是保证高压装置中检修工作的安全 在需要检修的部 分和其它带电部分之间用隔离开关形成一个可靠且明显的断开点 还可用来进 行短路的切换工作 离开关没有灭弧装置 所以不能开断负荷电流和短路电流 否则将造成严 重误操作 会在触头间形成电弧 这不仅会损坏隔离开关 而且能引起相间短 路 因此 隔离开关一般只有在电路已被断路器断开的情况下才能接通或断开 这就是通常所说的 先通后断 的原则 参数的选择 电压 电流 机械荷载 短路稳定性 动稳定电流 热稳定电流和持续时间 隔离开关的型式 应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素 进行综合技 术经济比较后确定 三 互感器的选择 互感器是变换电压 电流的电气设备 是发电厂 变电站内一次系统和二 次系统间的联络元件 互感器的主要用途是 将测量仪表 保护电器与高压电路隔离 以保证二次设备和工作人员的 安全 将一次回路的高电压和大电流转换成二次回路的低电压和小电流 使测 量仪表和保护装置标准化 小型化 电压互感器二次侧额定电压为 100V 或 100 V 电流互感器二次侧额定电流为 5A 或 1A 以便于监测设备 3 现在分别讨论选择电压互感器和电流互感器 1 电压互感器 电压互感器的配置原则是 应满足测量 保护 同期和自动装置的要求 保证在运行方式改变时 保证装置不失压 同期点两侧都能满方便地取压 通 常如下配置 1 6 220KV 电压级的每组主母线的三相应装设电压互感器 旁路母线则视各 回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定 2 需要监视和检测线路断路器外侧有无电压 供同期和自动重合闸使用 该 侧装一台单相电压互感器 用与 100 定子接地保护 3 电机 一般在出口处装两组 一组 Y 接线 用于自动调整励磁装置 一组供测量仪表 同期和继电保护保护使用 参数选择 电压互感器应按下表所列技术条件选择 附件表 5 3 项目参数 技术正常工作条一次回路电压 二次电压 二次负荷 准确 件度等级 机械荷载 条件承受过电压 能力 绝缘水平 泄露比距 型式选择 6 20KV 配电装置一般采用油浸绝缘结构 当需要零序电压时 一般采用 三相五柱电压互感器 35 100KV 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器 由于本设计只涉及 10 110KV 故 110KV 以上的选择不在这里赘述 由于电压互感器是与电路并联联接的 当系统发生短路时 互感器本身两 侧装有断路器 并不受短路电流的作用 因此不需校验动稳定与热稳定 电流 电压互感器选择与校验附件表 5 4 选择校验 设备名 电压电流热稳定动稳定 电流互感 器 U1 网 UN I1 网 Ig max W2N 25 Z2 krI1N 2 t IZ2tjx shed iIk 1 2 电压互感 器 1 1UN U1 网 0 9UN W2N W2 式中 kr 电流互感器热稳定倍数 kdw 电流互感器动稳定倍数 W2N W2 分别为互感器二次侧每相额定容量和每相负荷 仪器 仪表 容量 Z2 互感器二次侧每相负荷 仪器 仪表 阻抗 UN 工作点线路额定电压 2 电流互感器 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器 电流互感器应按下列原则配置 1 每条支路的电源均应装设足够数量的电流互感器 供该支路测量 保护使 用 2 变压器出线配置一组电流互感器供变压器差动使用 相数 变比 接线方 式与变压器的要求相符合 3 动保护的元件 应在元件各端口配置电流互感器 各端口属于同一电压级 时 互感器变比应相同 接线方式相同 补充 配置的电流互感器应满足下列要求 一般应将保护与测量用的电流互感器分开 尽可能将电能计量仪表互感器 与一般测量用互感器分开 前者必须使用 0 5 级互感器 并应使正常工作电流 在电流互感器额定电流的左右 保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围 尽量消除主保护的不保护区 大接地电流系统一般三相配置以反映单相接地故 3 参数选择 电流互感器一般按下表所列技术条件选择 附件表 5 5 项目参数 正常工作条 件 一次回路电压 一次回路电流 二次回路电 流 二次侧负荷 暂态特性 准确度等级 机械荷载等 短路稳定性动稳定倍数 热稳定倍数 技术 条件 承受过电压 能力 绝缘水平 泄露比距 4 型式选择 35KV 以下屋内配电装置的电流互感器 一般采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝 缘结构 一般常用型式为 低压配电屏和配电设备中 LQ 线圈式 LM 母线式 6 20KV 屋内配电装置和高压开关柜中 LD 单匝贯穿式 LF 复匝贯穿式 发电机回路和 2000A 以上回路 LMC LMZ 型 LAJ LBJ 型 LRD LRZD 型 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 5 短路稳定校验 动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验 对于 母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定 热稳定校验则是验 算电流互感器承受短路电流发热的能力 1 动稳定校验 电流互感器的内部稳定性通常以额定动稳定电流或动稳定倍数 Kd表示 Kd 等于极限通过电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比 校验按下式计算 Kdw e sh I i 2 式中 Kdw 动稳定倍数 由制造部门提供 Ie 电流互感器的一次绕组额定电流 2 热稳定校验 制造部门在产品型录中一般给出 t 1s 或 3s 的额定短路时热稳定电流或热稳 定电流倍数 Kr 校验按下式进行 Kr 或 KrIN 2t Qdw N d I tQ 或 It I 3 t tima 式中 It 电流互感器的热稳定电流 Qdw 线路短路电流的热效应 t 制造部门提供的热稳定计算采用的时间 一般取 1s tima 短路发热假想时间 第二节 一次设备的选择与检验 一 110KV 侧一次设备的选择 1 110KV 侧高压断路器的选择 110KV 侧母线上最大的持续工作电流为 Ig max110 1 05 e e U S 3 1 05 551 123A 100000 3 110 断路器是供电系统是最重要的开关电器 它不仅能安全地切合负荷电流 而且更重要的是它还有可靠和迅速地切除短路电流 按电压等级选择断路器 110KV 电压等级中主要是少油断路器 真空断路器 SF6断路器 110KV 侧的断路 器选择 SF6断路器 高压 SF6断路器是以 SF6气体作为绝缘介质和灭弧介质的新型高压断路器 与传统观念的高压断路器相比 SF6断路器具有安全可靠 开断性能好 无火灾 和爆炸的危险 不必担心材料的氧化和腐蚀 适用的温度和压力范围大 冷却 特性好 结构简单 尺寸小 质量轻 操作噪音小及检修维护方便等优点 已 在电力系统的各电压等级电网中得到广泛应用 安装场合 W 户外 N 户内 L SF6断路器 设计序号 L 额定短路开断电 流 额定电流 A 额定电压 KV 查电气设备手册选择用 LW6 110I 型号高压断路器 其技术参数如表 5 6 表 5 6LW6 110I 型号高压断路器参数如下 额定电压 KV 110 最高电压 KV 126 额定电流 A 3150 额定短路开断电流 KA 有效值 50 额定短路关合电流 KA 峰值 125 全开断时间 S 0 06 动稳定电流 Iem KA 125 热稳定电流 Ite KA 50 31 5 s4 校验 安装断路器地点的工作电压为 110KV 断路器的额定电压为 110KV 即 UN et UN 满足电压选择条件 通过断路器的最大持续工作电流 Ig max 551 123A 小于断路器的额定电流 IN et 3150A 即 IN et Ig max 满足电流条件 断路器的开断电流为 INk 50KA 其 110KV 侧短路电流的最大有效值是 Ish 3 66KA INk Ish 满足选择条件 断路器极限通过电流的幅值 也就是额定短路关合电流 iet 125KA 三相 短路冲击电流 ish 3 6 15KA 即 iet ish 3 满足选择条件 短路情况下动稳定的校验 动稳定电流 iet 125KA 110KV 侧短路冲击电流 ish 3 6 15KA 即 iet ish 3 满足动稳定条件 短路情况下热稳定的校验 LW6 110I 型断路器在 4s 内的的热稳定电流 Ite 40KA 其值大于电流 I 2 41KA 因此即使对于无限大电流供电系统来说 满足稳定要求 I2tt 402 4 6400kA2 s Qd Qp Qnp I 2 10I2ft 2 I2ft tf 12 I 2 T 2 412 10 2 412 2 412 4 12 2 412 0 1 3 9kA2 s 由上式得 I2tt Qd 满足热稳定条件 2 110KV 侧高压隔离开关的选择 隔离开关在供电系统中只用于接通和开断没有负荷电流流过的电路 它的作 用是为保证电气设备检修时 使需检修的设备与处于电压下的其余部分构成明显 的隔离 隔离开关没有特殊的灭弧装置 所以它的接通和切断必需在断路器分 断以后才能进行 本变电所 查电器设备手册 采用 110 型隔离开关 7 GW 适用于软 硬母线在配电设备中作母线隔离开关 具有占地面小 操作简单等 优点 隔离开关配有接地开关 在断口下端 下层引线 接地用隔离开关和附装 的接地开关各自配用独立的操作机构 在隔离开关上还装有机械联锁装置 确 保与接地开关操作顺序正确 为满足用户对断口上端 上层母线 接地需要 另有独立的与之配套的接地开关 供用户选用 型号含义如下 产品型号 户外用 W 户内 用 N 顺序号 特性参数 额定电流 特征标志 110KV 侧高压隔离开关选择 GW7 110IIK 型号技术参数如表 5 7 表 5 7 GW7 110IIK 型号高压隔离开关的技术参数 额定电压 KV 额定电压 KV 110 最高电压 KV 126 额定电流 A 630 动稳定电流 KA 峰值 100 热稳定电流 KA 有效值 20 隔离开源分 合闸时间 S 4 校验 安装隔离开关地点的工作电压为 110KV 隔离开关的额定电压为 110KV 即 UN et UN 满足电压选择条件 通过隔离开关的最大持续工作电流 Ig max 551 123A 小于隔离开关的额 定电流 IN et 630A 即 IN et Ig max 满足电流条件 短路情况下力稳定的校验 隔离开关极限通过电流的幅值 也就是动稳定电流 iet 100KA 三相短路 冲击电流 ish 3 6 15KA 即 iet ish 3 满足力稳定条件 短路情况下热稳定的校验 I2tt 142 4 786kA2 s Qd Qp Qnp I 2 10I2ft 2 I2ft tf 12 I 2 T 2 412 10 2 412 2 412 4 12 2 412 0 1 3 9kA2 s 由上式得 I2tt Qd 满足热稳定条件 3 110KV 侧电压互感器的选择 110KV 的电压互感器试选择用 TYD 110 0 01 型电压互感器 3 型号含义 T 成套 YD 电容式电压互感器 110 额定电压 KV 0 01 额定电容 F 3 表 5 8 TYD 110 0 01 型电压互感器技术参数3 额定电压 KV 准确等级 二次绕组额定负荷 VA 初级绕组次级绕组辅助绕组0 5 级1 级3 级 110 30 1 30 1150300 校验 电压互感器一次侧的额定电压 UN应大于或等于所接电网的额定电压 UN 网 电压互感器一次侧的额定电压是 110KV 电网电压是 110KV 即 1 1UN U1 网 0 9UN满足要求 电压互感器二次侧电压选择 次级绕组 0 1 KV 剩余电压绕组 辅3 助二次 0 1KV 所以选择 TYD 110 0 01 型电压互感器经以上校验均满足要求 可选用 3 4 110KV 的电流互感器选择 1 变压器回路的电流 Ig max 1 05 1 05 551 123A e e U S 3 100000 3 110 则电流互感器一次电流为 I2 Ig max 551 123 734 83A 3 4 3 4 2 母线进出线的电流 Ig max1 1 05 1 05 173 6A e e U S 3 31500 3 110 则电流互感器一次电流为 I2 母 Ig max 192 893 257 191A 3 4 3 4 试选用 LCWB 110 W 型的电流互感器 其技术参数如下 L 电流互感器 C 瓷绝缘 W 户外型 B 带有保护级 110 额定电压 KV 表 5 9 LCWB 110 W 型的电流互感器技术参数 额定电流比 KA 级次组合准确限 值 额定短路时热