1103510KV 地区降变电站电气设计说明书.doc

XX 大学电力学院毕业设计 1 目目 录录 前 言 2 内容摘要 3 第一章 概述 4 第二章 电气主接线 4 第 2 1 节 本次设计变电所主接线 5 第 2 2 节 基本接线及适用范围 6 第 2 3 节 主变压器选择 7 第 2 4 节 主接线中的设备配置 8 第 2 5 节 电网中性点接地方式 10 第三章 短路电流计算 11 第 3 1 节 短路电流计算的目的 规定 11 第 3 2 节 计算步骤 12 第 3 3 节 限流措施 12 第四章 主要电气设备选型 14 第 4 1 节 电气设备选择的基础知识 15 第 4 2 节 高压电气设备选择 15 结论 27 参考文献 28 符号说明 29 XX 大学电力学院毕业设计 2 前前 言言 这次我们进行了为期七周的毕业设计 我进行题目为 110 35 10KV 的设计 它主要包括电气主接线设计 短路电流计算 电气设备选型等几个部分 此次设计的特点是 对我们三年来所学的知识进行一次综合的考验 以及对 我们理论结合实际的一次锻炼 在设计过程中我们不但遇到了不少的难题 同时也发现了自己知识结构的薄 弱环节 但在周文华老师精心指导和严格要求下我们收获了很多也学到了很多 终于圆满的完成此次设计任务 在这次设计中我们运用平时所学的知识同时参考 了 电力工程电气设计手册 1 2 发电厂电气设备教科书 变电运行技能培 训教材 发电厂电气部分课程设计参考资料 等书籍来完本次设计 本次设计是对学习电力专业综合性很好的一次训练 通过三年的学习和两次 简单的课程设计 为毕业设计打下了坚实的理论基础使我们受益匪浅 电力学院的三年我们掌握很多相关的专业知识 使我得到了很大的进步 但 是由于基础较差 设计中存在一些错误 望各位老师予以指正 学生 辛 华 2004 年 6 月 XX 大学电力学院毕业设计 3 内 容 摘 要 本次设计是 110KV 35 10KV 变电所设计 着重培养学生对电力系统的基本 设计能力 也特别注重培养对三年来所学的综合应用 全部内容共分五章 第一章概述 第二章电气主接线设计 第三章短路计 算 第四章主要电气设备选择 以及计算书和电气设备主接线图的绘制 计算书主要介绍了短路计算和设备选择 设计图为电气主接线图 1 号图 纸 通过本次设计 我学习了设计的基本方法 巩固三年以来学过的知识 培 养独立分析 并加深对变电站的理解 本次设计历时 50 天 查阅了大量的相关资料 在周文华老师的大力 支持 帮助下 现已基本完成 在此对老师表示忠心的感谢 本人水平有 限 有不足之处请各位老师见谅 关键词 电气主接线 短路计算 电气设备选择 电气设备检修 XX 大学电力学院毕业设计 4 第 1 章 概 述 电力工业是国民经济发展的基础工业 随着我国电力工业的发展 电力已 经成为工农业生产不可缺少的动力 并广泛应用到一切生产部门和日常方面 农村 乡镇及城市也越来越需要建设降压变电站 为乡镇及城市低压的各种工 厂 农业提供电力 公共建筑面积达十几万平方米至几十万平方米 用电负荷很大 对供电的 安全性 可靠性和持续性要求较高 其供电的变电所都与城网供电相结合 设 在公共建筑中 一般多设在某一建筑物地下设备层 根据负荷容量供电电压为 220KV 或 110KV 供电容量为几十万千伏安或几万千伏安 主变压器单台容量 220KV 可达 63000KVA 110KV 可达 3150KVA 其主接线 220KV 单电源时双母线接 线 110KV 多 采用单母分段接线 也有采用内桥接线的 同时为确保对消防 等一级负荷的供电可靠性 建筑物内还要设柴油发电机电源 在电气设备选型时 要考虑设备的技术先进性 安全性和可靠性 要求设 备体积小以节省占地 运行维护工作量少 设备具有不燃性能 在室内或地下 变电所不能采用可燃油绝缘的电气设备和电缆 由于电气设备布置在地下设备层因此设计中要考虑设备的通风散热 变压 器室 开关设备室 电缆层及电缆竖井 控制室等的通风非常重要 变压器室 和电缆层最好的是自然进风机械排风 加大排风量以利电器设备的降温 在设计中应考虑建筑物和电器设备的防火 防洪 抗震以及防噪音 防振 动和防电磁干扰 甚至还要考虑防污染措施 在电气设备防火方面应设火灾报警和消防联动的灭火设施 电缆敷设中应 设阻火隔火设施 在人身电气安全方面应严格遵守有关电气设计规范 特别是电力装置的接 地设计规范的有关规定 第二章 电气主接线 变电所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 线路和断路器设备的数量和连接方式及可能的运行方式 从而完成发电 XX 大学电力学院毕业设计 5 变电 输配电的任务 它的设计 直接关系着全厂电器设备的选择 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 由于电能生产的特点是 发电 变电 输电和用电是在同一时刻完 成的 所以主接线设计的好坏 也影响到工农业生产和人民生活 因此 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 第第 2 12 1 节 本次设计变电所主接线节 本次设计变电所主接线 当有旁路母线时 首先宜采用分段断 2 1 12 1 1 设计原则 设计原则 1 一般城网变电所及大型公共建筑变电所多为终端和地区变电所电压为 220KV 或 110KV 2 变电所根据 5 10 年电网发展规划进行设计 在有一 二级负荷的变电 所中宜采用双路电源供电装设两台主变压器 当技术经济比较合理时 可装设 三台主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得足够容量的备用电源时 可装设一台主变压器 3 装有两台及以上主变压器的变电所 当断开一台时 其余主变压器的 容量不应小于 60 的全部电荷 并应保证用户的一 二级负荷 4 变电所的主接线 应根据变电所在电力网中的位置 出线回路数 设备 特点及负荷性质等条件确定 并应满足供电可靠 运行灵活 操作检修方便 节约投资和便于扩建等要求 主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性 1 的综合 主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠程度 2 主接线应满足在调度 检修及扩建时的灵活性 3 主接线在满足可靠性 灵活性要求的前提下做到经济合理 即投资省 4 占地面积小 电能损失少 1 10 220KV 线路为两回及以下时 宜采用桥形 线路变压器组成或线 路分支接线 超过两回时 宜采用双母线 单母线或单母分段的接线 10KV 线 路为 8 回及以上时 亦可采用双母线接线 110 220KV 线路为 6 回及以上时 亦可采用双母线接线 2 在采用单母线 单母线分段或双母线的 10 220KV 主接线中 当不允 XX 大学电力学院毕业设计 6 许停电检修断路器时 可设置旁路设施 断路器或母联断路器兼作旁路断路器的接线 当 220KV 线路为 8 回及以上 时 可装设专用的旁路断路器 当 110KV 线路为 6 回及以上时 可装设专用的 旁路断路器 当变电所装有两台主变压器时 6 10KV 侧宜采用单母线分段 线路为 12 回及以上时 亦可采用双母线 当不允许停电检修断路器时 可设置旁路设施 当 6 35KV 配电装置采用手车式高压开关柜时 不宜设置旁路设施 2 1 2 本次设计主接线的方法和步骤 设计步骤 1 拟定可行的主接线方案 根据设计任务书的要求 在分析原始资料的 基础上 拟订出若干可行方案 本期反远景 内容包括主变压器型式 台数和 容量 以及各级电压配电装置的接线方式等 并依据主接线的要求 从技术上 论证各方案的优 缺点 淘汰一些较差的方案 保留技术上相当的较好方案 2 选择出经济上的最佳方案 3 技术 经济比较和结论 经济比较 确定最优的主接线方案 4 绘制电气主接线单线图 综上所述 根据主接线的各项要求 结合我们设计的具体情况 设计出以 下方案进行比较 选出最合理的作为本次设计的主接线图 第第 2 22 2 节 基本接线及适用范围节 基本接线及适用范围 2 2 12 2 1 单母线分段接线单母线分段接线 1 用断路器将母线分段后 对重要用电负荷可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时分段断路器自动将故障段切除 保证 正常段母线不间断供电 不致使重要负荷停电 2 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 修期间内停电 当出线为双回路架空线路时 出现交叉跨越 扩建时需要向两 个方向均衡扩建 3 范围 6 10KV 配电装置出线回路为 6 回及以上时 35 63KV 配电装置 出线回路为 4 8 回时 110KV 配电装置出线回路为 3 4 回时 2 2 2 双母线接线 1 优点 XX 大学电力学院毕业设计 7 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 1 而不致使供电中断 一组母线故障后 能迅速恢复供电 检修任一回路母线隔 离开关时 只停该路 调度灵活 2 扩建方便 3 便于实验 4 2 缺点 增加一组母线该回路就需要增加一组母线隔离开关 1 当母线故障或检修隔离开关时隔离开关作为倒换操作电器 容易误操作 2 3 使用范围 6 10KV 配电装置 当短路电流较大 出线需要加装电抗器时 1 35 63KV 配电装置 当出线回路超过 8 回时 2 110 220KV 配电装置地 出线回路为 4 回及以上时 3 第第 2 32 3 节 主变压器选择节 主变压器选择 2 3 1 台数和容量的选择台数和容量的选择 1 主变压器的台数和容量 应根据地区供电条件 负荷性质 用电容量和 运行方式等综合考虑确定 2 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 考虑到远期的负荷发展 对于城网变电所 主变压器容量应与城市规划相 结合 3 在有一 二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器 当技术经济比较合 理时 可装设两台以上主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得容 量的备用电源时 可装设一台主变压器 4 装有两台及以上主变压器的变电所 当断开一台时 其余主变压器的容 量不应小于 60 的全部电荷 并应保证用户的一 二级负荷 2 3 2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 1 110KV 主变压器一般均应选用双绕组变压器 2 具有两种电压的变电所 如通过主变压器各侧绕组的功率均达到该变 压器容量的 15 以上 主变压器宜采用双绕组变压器 3 110KV 及以上电压的变压器绕组一般均为 Y 连接 XX 大学电力学院毕业设计 8 2 3 32 3 3 110KV110KV 变电所主变压器容量的确定变电所主变压器容量的确定 变压器最大负荷按下式确定 PM KO P 式中 KO 负荷同时系数 对于装设两台或三台主变的变电所 每台变压器的额定容量 Sn 通常按下式 进行初选 Smax 变电所的最大计算负荷 亦可按下式进行选择 总符合 0 87 87 的经济性最好 2 3 42 3 4 变压器的调压方式变压器的调压方式 下面重点介绍有载调压 1 中 小电厂 一般单机容量 50MW 及以下 设立发电机电压母线 连接 该母线与高 中压电网的变压器可能出现功率方向倒换时 为了保证该母线负 荷供电电压质量需要带负荷调节电压 此中情况是由于接入该母线的发电机容量不足引起的 因此 在母线动 热 稳固性允许条件下 接入该母线的发电机容量 应保证切除 1 台之后满足最大 母线负荷的要求 因此而避免功率倒送 降送传输损耗 水电站丰 枯季节可能出现上诉母线上变电站潮流反向 如仅属于季节性的 倒换 非频繁的倒换 也不必装设有载调压变压器 2 地方变电站 工厂 企业的自用变电站往往出现日负荷变化幅度很大 的情况 如要满足电能质量的要求往往需要装设有载调压变压器 3 330KV 及以上变电站 由于高压电网无功调节设备 电抗器等 容量 不足 在昼夜负荷变化时 由于超高压输电线电容充电功率的影响使变压器高 压端电压变化幅度很大 为维护中 低压电压水平往往需要装设有载调压变压 器 第第 2 42 4 节 节 主接线中的设备装置主接线中的设备装置 2 4 12 4 1 隔离开关的配置隔离开关的配置 1 断路器的两侧均应配置隔离开关 以便在断路器检修时隔离电源 2 中性点直接接地的普通变压器应通过隔离开关接地 3 桥接线中的跨条宜用两组隔离开关串联 以便于进行不停电检修 XX 大学电力学院毕业设计 9 4 接在变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关 5 接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关 2 4 22 4 2 接地倒闸或接地器的配置接地倒闸或接地器的配置 1 35KV 及以上每段母线根据长度宜装设 1 2 组接地刀闸或接地器 两组 接地刀闸间的距离应保持适中 母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔 离开关上和母线隔离开关上 也可装在其他母线隔离开关的基座上 必要时可 设置独立式母线接地器 2 63KV 及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧 宜配置接地刀闸 3 旁路母线一般装设一组接地刀闸 设在旁路回路隔离开关的旁路母线 侧 4 63KV 及以上主变压器进线隔离开关的变压器侧宜装设一组接地刀闸 2 4 32 4 3 电压互感器的配置电压互感器的配置 1 电压互感器的数量和配置与主接线有关 应满足测量 保护和自动装 置的要求 应能保证在运行方式改变时 保护装置不失压 2 6 110KV 级每组主母线的三相上应装设电压互感器 3 当需要监视和检测线路侧有无电压时 出线侧的一相上应装设电压互 感器 4 兼作并联电容器组泄能和兼作限制切空线过电压的电磁式电压互感器 其与电容器之间和与线路之间应有断开点 2 4 4 电流互感器的配置电流互感器的配置 1 装有断路器的回路均应装设电流互感器 其数量应满足测量仪表 保 护和自动装置的要求 2 变压器的中性点 变压器的出口 桥行接线的跨条上 3 对直接接地系统 一般按三相配置 对非直接接地系统 可按两相或 三相配置 2 4 52 4 5 避雷器的配置避雷器的配置 1 配电装置的每组母线上 装设避雷器 2 110KV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时 应在变压器 附近增设一组避雷器 3 直接接地系统中 变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时 变压 XX 大学电力学院毕业设计 10 器中性点应装设避雷器 变压器中性点为全绝缘 但变电所为单进线且为单台 变压器运行时 变压器中性点应装设避雷器 4 不接地和经消弧线圈接地系统中 多雷区的单进线变压器中性点应装 设避雷器 5 变电所 35KV 及以上电缆进线段 在电缆与架空线的连接处应装设避 雷器 6 SF6 全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器 7 变电所的出线如有架空线路出线时 在架空线出线处应装设避雷器 第第 2 52 5 节 电网中性点接地方式节 电网中性点接地方式 电网中性点接地方式与电网的电压等级 单相接地故障电流 过电压水平 以及保护配置等有密切关系 电网中性点接地方式直接影响电网的绝缘水平 电网供电的可靠性 连续性和运行的安全性 电网对通信线路及无线电的干扰 中性点有效接地 220KV 电网采用中性点有效接地方式 单相短路电流很大 电网中设备或 线路发生单相短路故障时须立即切除 增加了断路器的负担 降低了供电连续 性 但由于过电压较低设备和线路的造价 经济效益显著 当选择接地点时应保证在任何故障形式下 都不应使电网解列成为中性点 不接地系统 变压器中性点接地点的数量应使电网所有短路点的综合零序电抗与综合正 序电抗之比 x0 x1 为正值并且不大于 3 而其零序电阻与正序电抗之比 R0 x1 为正值并且不大于 1 以使单相接地时健全相上工频过电压不超过阀型避雷器 的灭弧器电压 x0 x1 还应大于 1 1 5 以使单相接地短路电流不超过三相短路 电流 普通变压器重型点都应经隔离开关接地 以便于运行调度灵活选择接地点 当变压器重型点可能断开运行是 若该变压器中性点绝缘为非全绝缘 应在中 性点装设避雷器保护 终端变电所的变压器中性点一般不接地 XX 大学电力学院毕业设计 11 第 3 章 短路电流计算 第第 3 13 1 节 短路电流计算的目的 规定和步骤节 短路电流计算的目的 规定和步骤 3 1 13 1 1 短路电流计算的目的 短路电流计算的目的 在发电厂和变电所的电气设计中 短路电流计算是其中的一个重要环节 其计算的目的主要有以下几个方面 在选择电气主接线时 为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全 可靠地工作 同时又力求节约资金 这就需要进行全面的短路电流计算 例如 计算某一时刻的短路电流有效值 用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器 的电抗值 计算短路后较长时间短路电流有效值 用以校验设备的热稳定 计 算短路电流冲击值 用以校验设备动稳定 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件校验软导线的相间和相对地的 安全距离 在选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路的短路电流为依据 接地装置的设计 也需要短路电流 3 1 23 1 2 短路电流计算的一般规定短路电流计算的一般规定 1 电力系统中所有电源均在额定负载下运行 2 所有同步电机都具有自动调整励磁装置 包括强行励磁 3 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间 4 所有电源的电动势相位角相等 5 应考虑对短路电流值有影响的所有元件 但不考虑短路点的电弧电 阻 对异步电动机的作用 仅在确定短路电流冲击值和最大全电流 有效值时才予以考虑 3 1 33 1 3 接线方式 接线方式 计算短路电流时所用的接线方式 应是可能 发生最大短路电流的正常接线 方式 即最大运行方式 不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 3 1 4 计算容量 计算容量 应按本工程设计规划容量计算 考虑电力系统的远景发展规划 一般考虑 工程建成后 5 10 年 3 1 5 短路种类 短路种类 一般按三相短路计算 若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统及 XX 大学电力学院毕业设计 12 自耦变压器等回路中单相 或多相 接地系统较三相短路情况严重时 则应该 按严重情况的进行校验 3 1 6 短路计算点 短路计算点 在正常接线方式中 通过电器设备的短路电流为最大的地点 称为短路计 算点 对于带电抗器的 6 10KV 出线与厂用分支线回路母线和母线隔离开关之间 的引线 套管时 短路计算点应该取电抗器前 选择其导体和电器时 短路计 算点一般取在电抗器后 第第 3 23 2 节节 计算步骤计算步骤 1 选择计算短路点 2 画等值网络 次暂态网络 图 首先去掉系统中的所有负荷分支 线路电容 各元件的电阻 发电机电抗用 次暂态电抗 Xd 3 选取基准容量 Sb 和基准电压 Ub 一般取后级的平均电压 4 将各元件电抗换算为同一基准值的标么值 5 给出等值网络图 并将各元件电抗统一编号 6 化简等值网络 为计算不同短路点的短路电流值 需将等值网络分别 化简为以短路点为中心的辐射形等值网络 并求出各电源与短路点之间的电抗 即转移电抗 Xnd 7 求计算电抗 Xjs 8 由运算曲线查出 各电源供给的短路电流周期分量标么值运算曲线只 作到 Xjs 3 5 9 计算无限大容量 或 Xjs 3 的电源供给的短路电流周期分量 10 计算短路电流周期分量有名值和短路容量 11 计算短路电流冲击值 12 计算异步电动机攻击的短路电流 13 绘制短路电流计算结果表 第第 3 33 3 节 限流措施节 限流措施 1 发电厂中 在发电机电压母线分段回路中安装电抗器 2 变压器分裂运行 3 变电所中 在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器 XX 大学电力学院毕业设计 13 4 采用低压侧为分裂绕组的变压器 5 出线装设电抗体 XX 大学电力学院毕业设计 14 第四章 电气设备选型 导体和电器的选择设计 同样必须执行国家的有关技术经济政策 并应做 到技术先进 经济合理 安全可靠 运行方便和适当留有发展余地 以满足电 力系统安全经济运行的需要 第第 4 4 1 1 节节 电气设备选择的基础知识电气设备选择的基础知识 4 1 14 1 1 一般原则一般原则 1 应满足正常运行 检修 短路和过电压情况下的要求 并考虑发展 2 应按当地环境条件校核 3 应力求技术先进和经济合理 4 与整个工程的建设标准应协调一致 5 同类设备应尽量减少品种 6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据 并经正式鉴定合格 在特殊情况 下 用未经正式鉴定的新产品时 应经上级批准 4 1 2 有关的几项规定 电器设备应按正常运行情况选择 按短路条件验算其动热稳定 并按环境 条件 校核电器的基本使用条件 1 在正常运行条件下 各回路的持续工作电流 Ig max 2 按短路电流的有关规定来验算导体和电器设备 3 验算 110KV 以下电缆短路热稳定时 所用的计算时间 一般采用主保护 的 动作时间加相应的断路器全分闸时间 断路器全分闸时间和电弧燃烧 4 1 3 技术条件 选择的高压电器 应能在长期工作条件下和发生过电压和过电流的情况下 保 持正常运行 1 长期工作条件 电压 选用的电器在允许最高工作电压 Umax不低于该回路的最高运行电压 Ug 即 Umax Ug XX 大学电力学院毕业设计 15 电流 选用的电器额定电流 In不得低于所在回路在各种可能方式下的持续工作电流 Ig 即 In Ig 2 短路稳定条件 校验的一般原则 1 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动稳定校验 校验的短 路电流一般取三相短路时的短路电流 若发电机出口的两相短路 或中性点直接 接地系统及自耦变压器等回路中的单相 两相接地短路较三相严重时 则应按严 重情况校验 2 用熔断器保护的电器可不校 验热稳定 当熔断器有限流作用时 可不 验算动稳定 用熔断器保护的电压互感器 可不验算动 热稳定 短路的热稳定条件 It t I tdz It t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值 kA t 设备允许通过的热稳定电流时间 s 校验短路热稳定所用的计算时间 tdz按下式计算 tdz tb td tb 继电保护装置后备保护动作时间 s td 断路器全分闸时间 s 注 验算导体和 110KV 以下电缆适中热稳定时 用的计算时间釆用主保护的动 作时间加相应的断路器全分闸时间 短路的动稳定计算 imax ich ich 短路冲击电流峰值 kA imax 电器允许的极限通过电流峰值 kA 第第 4 4 2 2 节节 高压电气设备选择高压电气设备选择 4 2 14 2 1 高压断路器的选择高压断路器的选择 断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还考虑便于安 装调试和运行维护 并经技术经济比较后才能确定 根据我国当前制造情况 电压 6 220kV 的电网一般选用少油断路器 电压 110 330kV 电网 可选用 XX 大学电力学院毕业设计 16 SF6或空气断路器 大容量机组釆用封闭母线时 如果需要装设断路器 宜选 用发电机专用断路器 断路器服选择的具体技术条件如下 1 电压 Ug Un Ug 电网工作电压 2 电流 Ig max In Ig max 最大持续工作电流 3 开断电流 Ip t Inbr Ipt 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 Inbr 断路器额定开断电流 4 动稳定 ich imax imax 断路器极限通过电流峰值 ich 三相短路电流冲击值 5 热稳定 I tdz It t I 稳态三相短路电流 tdz 短路电流发热等值时间 It 断路器 t 秒热稳定电流 其中 tdz tz 0 05 由 I 稳态三相短路电流 tdz 短路电流发热等值时间 It 断路器 t 秒热稳定电流 I I 和短路电流计算时 间 t 可从 发电厂电气部分课程设计参考资料 P112 图 5 1 查出短路电 流周期分量等值时间 从而可计算出 tdz 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 24 2 2 隔离开关的选择隔离开关的选择 隔离开关是高压开关的一种 因为没有专门的灭弧装置 所以不能切断负 荷电流和短路电流 但是它有明显的断开点 可以有效的隔离电源 通常与断 路器配合使用 隔离开关型式的选择 其技术条件与断路器相同 应根据配电 装置的布置特点和使用要求等因素进行综合的技术经济比较 然后确定 1 对隔离开关的要求 有明显的断开点 为了确切的鉴别电器是否已经与电网隔离 隔离开关 应具有可以直接看见的断口 XX 大学电力学院毕业设计 17 断开点应有可靠的绝缘 隔离开关的断开点的动静触头之间 必须有足 够的绝缘距离 使其在过电压或相间闪络情况下 也不会被击穿而危及工作人 员的安全 具有足够的动稳定性和热稳定性 隔离开关在运行中 经常受到短路电 流的作用 必须能够承受短路电流热效应和电动力冲击 尤其是不能因电动力 作用而自动断开 否则将引起严重事故 结构得意动作可靠 户外隔离开关在冻冰的环境里 也能可靠的分 合 闸 工作刀闸与接地刀闸联锁 带有接地刀闸的隔离开关必须有联锁机构 以保证在合接地之前 必须先断开工作刀闸 在合工和刀闸之前 必须先断开 接地刀闸 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件 2 选择的具体技术条件如下 电压 Ug Un Ug 电网工作电压 电流 Ig max In Ig max 最大持续工作电流 动稳定 ich imax imax 断路器极限通过电流峰值 ich 三相短路电流冲击值 热稳定 I tdz It t I 稳态三相短路电流 tdz 短路电流发热等值时间 It 断路器 t 秒热稳定电流 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 34 2 3 高压熔断器的选择高压熔断器的选择 1 参数的选择 高压熔断器应按所列技术条件选择 并按使用环境条件 校验 熔断器是最简单的保护电器 它用来保护电气设备免受过载电流的损害 屋内型高压熔断器在变电所中常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器 而在电厂中多用于保护电压互感器 2 熔体的选择 XX 大学电力学院毕业设计 18 熔体的额定电流应按高压熔断器的保护熔断特性选择 应满足保护的可靠 性 选择性和灵敏度的要求 保护 35kV 及以下电力变压器的高压熔断器熔体的额定电流可按下式选择 InR kIbgm k 1 1 1 3 Ibgm 电力变压器回路最大工作电流 A 保护电力电容器的高压熔断器额定电流按下式选择 InR kInC InC 电力电 容器回路的额定电流 保护电压互感器的熔断器 只需按额定电流和断流容量选择 不必校验额 定 电流 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 44 2 4 互感器的选择互感器的选择 互感器是发电厂和变电所的主要设备之一 它是变换电压 电流的电气设 备 它的主要功能是向二次系统提供电压 电流信号以反应一次系统的工作状 况 前者称为电压互感器 后者称为电流互感器 1 互感器的作用 对低电压的二次系统与高电压的一次系统实施电气隔离 保证工作人员 的安全 由于互感器原 副绕组除接地点外无其它电路上的联系 因此二次系统的 对地电位与一次系统无关 只依赖于接地点与二次绕组其它各点的电位差 在 正常运行情况下处于低压的状态 方便于维护 检修与调试 互感器副绕组接地的目的在于当发生原 副绕组击穿时降低二次系统的对 地电位 接地电阻愈小 对地电位愈低 从而保证人身安全 因此将其称为保 护接地 三相电压互感器原绕组接成星形后中性点接地 其目的在于使原 副绕组 的每一相均反应电网各相的对地电压从而反应接地短路故障 因此将该接地称 为工作接地 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路的标准值 使测量仪表和继 电器小型化和标准化 使二次设备的绝缘水平可按低电压设计 从而结构轻巧 价格便宜 使所有二次设备能用低电压 小电流控制电缆联接 实现用小截面 电缆进行远距离测量与控制 并使屏内布线简单 安装方便 取得零序电流 电压分量供反应接地故障的继电保护装置使用 XX 大学电力学院毕业设计 19 具体选择计算见毕业设计计算书 2 电流互感器 电流互感器的分类 1 按安装方式地点可分为户内式和户外式 20kv 及以下电压级制成户内式 35kv 及以上多制成户外式 2 按安装方式可分为穿墙式 支持式和装入式 穿墙式装在墙壁或金属结 构的孔中 可节约穿墙套管 支持式则安装在平面或支柱上 装入式是套在 35kv 及以下电压级变压器或多油断路器油箱内的套管上 所以也称为套管式 3 按绝缘分为干式 浇注式 油浸式等 干式用绝缘胶浸渍 实用于低压 户内的电流互感器 浇注式用环氧树脂作绝缘 目前仅用于 35kV 及以下的电流 互感器 油浸式多为户为型 4 接一次绕组匝数可分为单匝式和多匝式 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择 对于6 20KV屋内 配电装置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于35KV及 以上配电装置 一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器 有条件时 应 尽量釆用套管式电流互感器 电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种 一般弱电系统用1A 强电系 统用5A 当配电装置距离控制室较远时 亦可考虑用1A 电流互感器的配置原则 1 每条支路的电源侧均应装设足够数量的电流互感器 供该支路的测量 保护使用 此原则同于开关电器的配置原则 因此往往有断路器与电流互感器 紧邻布置 配置的电流互感器应满足下列要求 a 一般应将保护与测量用的电流互感器分开 b 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 2 3 左右 c 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 d 大接地电流系统一般三相配置以反映单相接地的故障 小电流接地系统 发电机 变压器支路也应三相配置以便监视不对称程度 其余支路一般配置于 A C 两相 2 发电机出口配置一组电流互感器供发电机自动调节励磁装置使用 相数 XX 大学电力学院毕业设计 20 变比 接线方式与自动调节励磁装置的要求相符 3 配备差动保护的元件 应在元件各端口配置电流互感器 当各端口属于 同一电压级时 互感器变比应相同 接线方式相同 电流互感器的选择 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择 对于 6 20KV 屋 内配电装置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于 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 有条件 时 应尽量采用套管式电流互感器 电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种 一般弱电系统用1A 强电系 统用5A 当配电装置距离控制室较远时 亦可考虑用1A a 一次额定电流的选择 当电流互感器用于测量时 其一次额定电流应尽量选择的比回路中正常工 作电流大1 3左右 以保证测量仪表有最佳工作 并在过负荷时 使仪表有适当 的指示 电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平 衡电流选择 一般情况下 可按变压器额定电流的1 3进行选择 电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路的所有电缆 当保护和测量仪表共用一组电流互感器时 只能选用相同的一次电流 b 准确级的选择 与仪表连接接分流器 变送器 互感器 中间互感器不低于以下要求 用于电能测量的互感器准确级 0 5功电度表应配用0 2级互感器 1 0级有功电度表应配用0 5级互感级 2 0 级无功电度表也应配用0 5级互感器 2 0级有功电度表及3 0级无功电度表 可 配用1 0级级互感器 一般保护用的电流互感器可选用3级 差动距离及高频保 护用的电流互感器宜选用D级 零序接地保护可釆用专用的电流互感器 保护用 电流互感器一般按10 倍数曲线进行校验计算 1 一次侧额定电压 Un Ug Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压 Un为电流互感器额定电压 2 热稳定校验 电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流I1n来校验 I1n Kt I tdz Kt为CT的1s热稳定倍数 XX 大学电力学院毕业设计 21 3 动稳定校验 内部动稳定可用下式校验 I1nKdw ich2 I1n 电流互感器的一次绕组额定电流 A ich 短路冲击电流的瞬时值 KA Kdw CT的1s动稳定倍数 3 电压互感器 电压互感器的分类 电压互感器具有 3 种结构型式 1 普通式 用于 35kv 及以下电压等级 通常制成户内式 2 串级式 可视为电感分压式 用于 110kv 及以上电压等级 通常制成户外式 电压为 110KV 及以上的电压互感器 如果仍制成普通的具有钢板油箱和瓷 套管结构的单相电压互感器时 将显得十分笨重而昂贵 在普通结构的电压互 感器中 高压原绕组与铁芯和副绕组之间 绝缘强度应按全电压考虑 而在串 级式电压互感器中 其绝缘是均匀分布于各级 每一级只处在一部分电压之下 因此可大量节约绝缘材料 减小体积和重量 并取消了单独的套管绝缘子 瓷 外壳既起到高压出线套管的作用 又代替油箱 且各单元可通用于 110KV 及以 上不同电压等级 使生产简化 成本降低 但准确度较低 串级电压互感器的原绕组是由几个相同的单元 铁芯线圈 串接在相与地 之间组成 110KV 有两个单元 所有单元内通过相同的电流 并与电网 的相电 压成正比 最末一个与地连接的单元具有副绕组 当电网的相电压变动时 副 绕组两端正的电压也随之变动 3 电容分压式 用于 220kv 及以上电压等级 通常制成户外式 电压互感器的配置原则 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 保护装置不安失压 同期点两侧都能方便的取压 通 常如下配置 1 母线 6 220kV 电压级的每组母线的三相上应装设电压互感器 旁路母 XX 大学电力学院毕业设计 22 线视各回路外侧装设电压互感器的需要而确定 2 线路 当需要监视和检测线路断路器外侧有无电源 供同期和自动重合闸 使用 该侧装一台单相电压互感器 电压互感器的选择 6 20KV 屋内配电装置 一般采用油侵绝缘结构 也可采用树脂浇注绝缘 结构的电压互感器 对于 35 110kV 配电装置一般采用油浸绝缘结构的电压互感器 电压互感器的接线形式 电压互感器的接线方式很多 较常见的有以下几种 1 用一台单相电压互感器测某一相间和相对地电压的接线方式 2 两台单相电压互感器接成 V V 形接线 此种接线又称不完全接线 用于 测量各相间电压 特点是 只用两个单相电压互感器即可测得 3 个相线电压 但不能测相电压 3 3 个单相三绕组电压互感器接成 Y Y 接线 这种方式中电压互感器的 一次绕组和二次绕组接成星形 为取得对地电压 原边中性点直接接地 4 三相三柱式电压互感器的星形接线方式 可用测量线电压和相对电网中 性点的电压 因其一次绕组中性点不允许接地 故不能测量 相对地电压 目前 以较少使用 5 三相五柱式电压互感器接线形式 此种电压互感器为磁系统具有 5 个磁 柱的三相三绕组电压互感器 一次及二次绕组均接成星形 且中性点直接接地 用于 3 15kV 电网中 可测量各相间电压和相对地电压 铺助二次绕组接成开 口三角 供绝缘监视察用 6 电容式电压互感器接线形式 仅在输入端增加电容分压器 电压互感器原边应设隔离开关以便电压互感器检修 检修时还需拔除副边 熔断器 以免其它低压经二次回路串入电压互感器后经电压互感器至原边伤人 35kV及以下互感器原边也装设熔断器 该熔断器的熔体按机械强度来选取 其 额定电流比互感器额定电流许多倍 电压互感器过负荷由装在低压侧的熔断器 来实现 在110kV及以上电压等级的配电装置中 由于高压熔断器制造比较困难 价格昂贵 因此 通常不设熔断 只设隔离开关 在380 500V配电装置中 电 压互感器可以只经熔断器与电网相连 有熔断器兼隔离开关作用 电压互感器的校验 XX 大学电力学院毕业设计 23 1 一般采用油浸绝缘结构电压互感器 2 电压 额定电压选择为U1 110KV 由于110KV侧中性点不接地故辅助绕组 额定电压选为100 3V 主二次绕组接于相电压上 所以电压选为100 V 根 3 据 参考资料 P118表5 8得 二次电压 电压互感器二次电压 应根据使用情况 按下表选用所需的二 次额定电压 表 4 1 绕组主二次绕组附加二次绕组 高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上 用于中性点直接 接地系统中 用于中性点不接 地或经消弧线圈 接地系统中 二次额定电压 V 100 100 3 100100 3 3 准确等级 电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级 应确定为电压互感器工作最高准确度等级来选择 但因0 5级额定容量未给 出 故选为1级 4 二次负荷 Sn是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下 电压互感器的额定容量 S2是二次负荷 它与测量仪表的类型 数量和接入电压互感器的接线方式 有关 电压互感器的三相负荷经常是不平衡的 所以通常用最大一相的负荷和 电压互感器一相的额定容量相比较 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 54 2 5 避雷器的选择避雷器的选择 避雷器是一种保护电器 用来保护配电变压器 电站和变电所等电器设备 的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害 大气过电压由雷击或静电感 应产生 操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡 所致 避雷器有两种 1 阀型避雷器 按其结构的不同 又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型 避雷器 XX 大学电力学院毕业设计 24 2 管型避雷器 利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭 用于线路作为防雷保护 阀型避雷器应按下列条件选择 1 额定电压 避雷器的额定电压应与系统额定电压一致 2 灭弧电压 按照使用情况 校验避雷器安装地点可能出现的最大的导 线对地电压 是否等于或小于避雷器的最大容许电压 灭弧电压 在中性 点非直接接地的电网中应不低于设备最高运行线电压 在中性点直接接地的 电网中应取设备最高运行线电压的80 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 64 2 6 母线的选择及校验母线的选择及校验 1 选型 载流导体一般都采用铝质材料 工业上常用的硬母线为矩形 槽形和管形 矩形母线散热好 有一定的机械强度 便于固定连接 但集肤效应系数大 一 般只用于 35kv 及以下 电流在 4000A 及以下的配电设备中 槽形母线机械强度 较好 载流量大 集肤效应系数小 一般用于 4000 8000A 配电装置中 管形母 线集肤效应系数小 机械强度高 管内可以通水和通风 可用于 8000A 以上的 大电流母线 另外 由于圆管形表面光滑 电晕放电电压高 可用于 110 及以 配电装置母线 110kv 及以上高压配电装置 一般采用软导线 当采用硬导体时 宜用铝 锰合金管形导体 2 截面选择 软母线的截面选择 按照经济电流密度选择的母线都能满足导体长期发热条件 故按经济电流 密度选择 S Imax J Imax 正常工作时的最大持续工作电流 J 经济电流密度 对应不同种类的导体和不同的最大负荷利用小时数 Tmax 将有不同取值 硬母线的截面选择 硬母线一般用于电压较低的配电装置中 所以 可以按最大持续工作电流 选择导线截面积 XX 大学电力学院毕业设计 25 Igmax K Iy Iy 相应于某一母线布置方式和环境温度为 25oC 时的导体长期允许载流 量 K 温度修正系数 3 热稳定校验 软母线不需热稳定的校验 硬母线的热稳定校验 Smin sqrt QkKs C C 热稳定系数 与导体材料及温度有关 4 动稳定校验 软母线无需动稳定校验 硬母线的动稳定校验 各种形状的硬母线通常都安装在支柱绝缘子上短路冲击电流产生的电动力 将使导体发生弯曲 因此 导体应按弯曲情况进行应力计算 110 及以上单根 圆管母线上产生的应力不能忽略不计 多条矩形母线 max s s fsLs 2b h Pa 上二式中 相间作用应力 s 为同相各条第六线间相互作用应力 Ls 衬垫中心线间距离 m h 矩形母线宽度 m b 矩形母线的厚度 m fs 同相母线片间作用力 N m 当每相有三条母线时 fs 8 K12 K13 ich 1 b 10 9 式中 K 母线形状系数 具体选择计算见毕业设计计算书 4 2 74 2 7 电缆的选择及校验电缆的选择及校验 电缆的用途是传输电能 用电缆构成的输配电线路 是一种既安全可靠 又可以节省大量空间位置的传输和分配电能的方式 电缆在发电厂和变电所中 XX 大学电力学院毕业设计 26 被大量应用 电缆具有防潮 防腐 防损伤的特点 用电缆供电 不仅可使厂区和市容 整齐美观 增加出线走廊 而且由于电缆电容较大 还可以提高电力系统的功 率因数 对于发电硬度和变电所的直配线路 还可以构成进线段的防雷保护 电缆的缺点是价格较高 敷设 维护和检修较复杂 1 电缆应按下列条件进行选择及校验 型式 应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式 按额定电压选择 Ug max Un 按最大持续工作电流选择电缆截面 S Igmax Kiy K sqrt Tm T2 Tm T1 K 温度修正系数 Tm 电缆芯最高工作温度 T1 对应额定载流量的基准环境温度 T2 实际环境温度 Iy 对应于所选用电缆截面环境温度为 25oC 时 电缆长期允许载流量 A 按经济电流密度选择导体截面及允许电压降的校验 与裸导体计算相同 热稳定校验 S Smind I sqrt Tdz C 热稳定系数 XX 大学电力学院毕业设计 27 结 论 通过三年的努力学习 在各位老师的耐心辅导下 我完成了本次设计 在 本次设计中我学到了很多以前在课本里学不到的知识 并且更好的把以前的知 识巩固了一遍 加深了对知识的掌握 并在实践中能很好的运用 虽然在本次设计当中 我遇到了很多的困难 但在辅导老师的帮助和自己 的努力下 我还是克服了这些困难 最终把本次设计任务完成了 因为自己的 理论知识还不够 所以在设计中会出现很多问题 希望老师在评阅过程中 给 我指出这些错误 我将努力加以改进 真正的掌握理解这些知识 以便以后更 好的学习和工作 XX 大学电力学院毕业设计 28 参 考 文 献 1 西北电力设计院 发电厂 变电所电气接线和布置 水利电力出 版社 1984 年出版 2 中华人民共和国水利电力部 变电所设计技术规程 SDJ2 79 水利电力出版社 1979 年出版 3 苏州电力技工学校华田生编 发电厂和变电所电气设备的运行 水利电力出版社 1982 年出版 4 江苏省电力工业局 110KV 变电运行技能培训教材 中国电力出 版社 19