10kv中心变电所设计.doc

I 摘摘 要要 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 这次设计以 10KV 降压变电所为主要设计对象 分析变电站的原始资料确 定变电所的主接线 通过负荷计算确定主变压器台数 容量及型号 根据短路 计算的结果 对变电所的一次设备进行了选择和校验 同时完成配电装置的布 置 防雷保护及接地装置方案的设计 关键词 变电所电气主接线 短路电流计算 一次设备 防雷保护 II 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 1 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 2 目 录 第第 1 章章 引引 言言 1 1 11 1 概述概述 1 1 21 2 原始资料分析原始资料分析 1 1 2 1 本所设计电压等级 1 1 2 2 电源负荷地理位置情况 1 1 2 3 设计任务书 3 第第 2 章章 电气主接线设计电气主接线设计 4 2 12 1 主接线接线方式主接线接线方式 4 2 1 1 单母线接线 4 2 1 2 单母线分段接线 4 2 2 3 单母分段带旁路母线 4 2 2 4 桥型接线 4 2 2 5 双母线接线 5 2 2 6 双母线分段接线 5 2 32 3 电气主接线的选择电气主接线的选择 6 2 3 1 10kV 电气主接线 6 2 3 2 35kV 电气主接线 7 2 3 3 110kV 电气主接线 8 第第 3 章章 主变压器的选择主变压器的选择 10 3 13 1 负荷计算负荷计算 10 3 23 2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 1010 3 2 1 主变台数的选择 10 3 2 2 主变压器容量的选择 11 3 2 3 主变相数的选择 11 3 2 4 绕组数的选择 11 3 2 5 主变调压方式的选择 12 3 2 6 连接组别的选择 12 3 2 7 容量比以及冷却方式的选择 12 第第 4 章章 所用电的设计所用电的设计 14 4 14 1 所用电接线一般原则所用电接线一般原则 14 4 24 2 所用变容量型式的确定所用变容量型式的确定 14 4 34 3 所用电接线方式确定所用电接线方式确定 14 4 44 4 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 15 4 4 1 备用电源自动投入装置作用 15 4 4 2 适用情况以及优点 15 4 4 3 BZT 的工作过程及要求 2 15 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 3 第第 5 章章 短路电流计算短路电流计算 17 5 15 1 短路计算的目的短路计算的目的 17 5 25 2 短路计算过程短路计算过程 17 5 2 1 110KV 短路电流计算 17 5 2 2 35KV 侧短路计算 22 5 2 3 10KV 侧短路计算 24 第第 6 章章 设备选择设备选择 26 6 16 1 选择设备的一般原则和基本要求选择设备的一般原则和基本要求 3 3 26 6 26 2 高压断路器的选择高压断路器的选择 27 6 2 1 断路器选择的具体技术条件 1 27 6 2 2 断路器选择及校验 28 6 36 3 隔离开关的选择隔离开关的选择 32 6 3 1 隔离开关选择的具体技术条件 32 6 3 2 隔离开关选择计算 32 6 46 4 电流互感器选择电流互感器选择 36 6 4 1 电流互感器的选择技术条件 2 36 6 4 2 电流互感器选择及校验 38 6 56 5 电压互感器选择计算电压互感器选择计算 40 6 5 1 电压互感器选择技术条件 1 40 6 5 2 电压互感器选择 41 6 66 6 各级电压母线的选择各级电压母线的选择 42 6 6 1 裸导体选择的具体技术条件 42 6 6 2 母线的选择计算 43 6 6 3 引接线的选择计算 46 第第 7 章章 继电保护配置继电保护配置 49 7 17 1 变电所母线保护配置变电所母线保护配置 49 7 2 1 主变压器的主保护 49 7 2 2 主变压器的后备保护 49 第第 8 章章 防雷接地防雷接地 51 8 18 1 避雷器的选择避雷器的选择 51 8 1 1 避雷器的配置原则 51 8 1 2 避雷器选择技术条件 5 51 8 1 3 避雷器的选择和校验 53 8 2 变电所的进线段保护 8 55 8 38 3 避雷针的配置避雷针的配置 56 8 3 1 避雷针位置的确定 56 8 48 4 接地装置的设计接地装置的设计 58 8 4 1 设计原则 1 58 8 4 28 4 2 接地网型式选择及优劣分析接地网型式选择及优劣分析 58 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 4 8 4 3 降低接地网电阻的措施 59 8 4 4 接地刀闸的选择与校验 60 第第 9 章章 无功补偿装置的选择无功补偿装置的选择 62 9 19 1 概述概述 62 9 29 2 补偿装置的确定补偿装置的确定 62 9 39 3 补偿装置容量的选择补偿装置容量的选择 63 第第 10 章章 电气总平面布置及配电装置的选择电气总平面布置及配电装置的选择 64 10 110 1 配电装置应满足以下基本要求配电装置应满足以下基本要求 1 1 64 10 210 2 配电装置特点配电装置特点 64 10 310 3 屋外配电装置类型及应用屋外配电装置类型及应用 64 10 410 4 配电装置的确定配电装置的确定 65 10 510 5 10KV10KV 高压开关柜选择高压开关柜选择 65 10 610 6 电气总平面布置电气总平面布置 66 第第 11 章章 结束语结束语 67 致致 谢谢 68 参考文献参考文献 69 附附 录录 70 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 5 第第 2 2 章章 电气主接线设计电气主接线设计 电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分 也是电力构成的重要环节 电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质 选择出某种与 变电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式 2 12 1 主接线接线方式主接线接线方式 2 1 12 1 1 单母线接线单母线接线 优点 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 母线或母线隔离开关等 故障时检修 均需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 母线的供电 适用范围 6 10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回 35 63KV 配电装置 出线回路数不超过 3 回 110 220KV 配电装置的出线回路数不超过 2 回 2 1 22 1 2 单母线分段接线单母线分段接线 优点 用断路器把母线分段后 对重要用户可以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 分段断路器自动将故障切除 保证正 常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 缺点 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 当出线为双回路时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需 向两个方向均衡扩建 适用范围 6 10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时 35KV 配电装置 出线回路数为 4 8 回时 110 220KV 配电装置出线回路数为 3 4 回时 2 2 32 2 3 单母分段带旁路母线单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多 容量不大的中小型电压等级为 35 110KV 的 变电所较为实用 具有足够的可靠性和灵活性 2 2 42 2 4 桥型接线桥型接线 1 内桥形接线 优点 高压断器数量少 四个回路只需三台断路器 缺点 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 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 6 暂时停运 桥连断路器检修时 两个回路需解列运行 出线断路器检修时 线 路需较长时期停运 适用范围 适用于较小容量的发电厂 变电所并且变压器不经常切换或线 路较长 故障率较高的情况 2 外桥形接线 优点 高压断路器数量少 四个回路只需三台断路器 缺点 线路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 高压侧断路器检修时 变压器较长时期停运 适用范围 适用于较小容量的发电厂 变电所并且变压器的切换较频繁或 线路较短 故障率较少的情况 2 2 2 52 5 双母线接线双母线接线 优点 1 供电可靠 可以轮流检修一组母线而不致使供电中断 一组母线故障时 能迅速恢复供电 检修任一回路的母线隔离开关 只停该回路 2 调度灵活 各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上 能灵 活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要 3 扩建方便 向双母线的左右任何的一个方向扩建 均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配 不会引起原有回路的停电 4 便于试验 当个别回路需要单独进行试验时 可将该回路分开 单独接 至一组母线上 缺点 1 增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关 2 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 为了 避免隔离开关误操作 需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置 适用范围 6 10KV 配电装置 当短路电流较大 出线需要带电抗器时 35KV 配电装置 当出线回路数超过 8 回时 或连接的电源较多 负荷较大时 110 220KV 配电装置 出线回路数为 5 回及以上时 或 110 220KV 配电装置在 系统中占重要地位 出线回路数为 4 回及以上时 2 2 62 2 6 双母线分段接线双母线分段接线 双母线分段可以分段运行 系统构成方式的自由度大 两个元件可完全分 别接到不同的母线上 对大容量且相互联系的系统是有利的 由于这种母线接 线方式是常用传统技术的一种延伸 因此在继电保护方式和操作运行方面都不 会发生问题 而较容易实现分阶段的扩建优点 但容易受到母线故障的影响 断路器检修时需要停运线路 占地面积较大 一般当连接的进出线回路数在 11 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 7 回及以下时 母线不分段 2 32 3 电气主接线的选择电气主接线的选择 2 3 12 3 1 10kV10kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示 由于 10KV 的出线为 9 回 其中所用电 2 回 且有一类负荷 可以初步选择以下两种方案 1 单母分段带旁母且分段断路器兼作旁路断路器 6 10kV 配电装置出线回 路数目为 6 回及以上时 如果有一类负荷可采用单母线分段带旁路接线 如图 2 1 图图 2 12 1 单母线分段带旁母接线单母线分段带旁母接线 2 双母接线 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 如图 2 2 图图 2 22 2 双母线接线双母线接线 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 8 表表 2 12 1 10KV10KV 主接线方案比较主接线方案比较 方案 项目 方案 单母分段带旁母方案 双母接线 技术 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修 可以 用利用旁路不会造成停 电 扩建时需向两个方向均 衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 占地少 设备少 可选择用分段断路器兼作 旁路断路器 设备多 配电装置复杂 投资和占地面大 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 在根据此变电站的用途 所以选用方案 2 3 22 3 2 35kV35kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示 由于 35KV 的出线为 4 回 一类负荷较多 可以初步选择以 下两种方案 1 单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器 电压等级为 35kV 60kV 出线为 4 8 回 可采用单母线分段接线 也可采用双母线接线 图图 2 32 3 单母线分段带旁母接线单母线分段带旁母接线 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 9 2 双母接线接线 图图 2 42 4 双母线接线双母线接线 表表 2 22 2 35KV35KV 主接线方案比较主接线方案比较 方案 项目 方案 单母分段带旁母方案 双母接线 技术 简单清晰 操作方便 易于发展 可靠性 灵活性差 旁路断路器还可以代 替出线断路器 进行 不停电检修出线断路 器 保证重要用户供 电 扩建时需向两个方向 均衡扩建 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作 经济 设备少 投资小 用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资 设备多 配电装置复杂 投资和占地面大 虽然方案 可靠性 灵活性不如方案 但其具有良好的经济性 鉴于此 电压等级不高 可选用投资小的方案 2 3 32 3 3 110kV110kV 电气主接线电气主接线 根据资料显示 由于 110KV 没有出线只有 2 回进线 可以初步选择以下两 种方案 1 桥行接线 根据资料分析此处应选择内桥接线 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 10 上述两种方案如图 2 5 及图 2 6 所示 图图 2 52 5 内桥接线内桥接线 2 单母接线 图图 2 62 6 单母线分段接线单母线分段接线 表表 2 32 3 110KV110KV 主接线方案比较主接线方案比较 经比较两种方案都具有接线简单这一特性 虽然方案 可靠性 灵活性不 如方案 但其具有良好的经济性 可选用投资小的方案 方案 内桥接线方案 单母分段 技术 接线清晰简单 调度灵活 可靠性不高 简单清晰 操作方便 易于发展 可靠性 灵活性差 经济 占地少 使用的断路器少 设备少 投资小 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 11 第第 3 3 章章 主变压器的选择主变压器的选择 变压器是变电所中的主要电器设备之一 它的主要作用是变换电压以利于 功率的传输 电压经升压变压器升压后 可以减少线路损耗 提高了经济效益 达到远距离送电的目的 而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使 用电压 以满足用户的需要 3 13 1 负荷计算负荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量 确定变压器各出线侧的最大持续工 作电流 首先必须要计算各侧的负荷 包括站用电负荷 10kV 负荷 35kV 负荷 由公式 1 3 1 C 1 S 1 cos n t i p K 式中 某电压等级的计算负荷 C S 同时系数 35kV 取 0 9 10kV 取 0 9 35kV 各负荷与 10kV 各负荷之 t K 间取 0 9 站用负荷取 0 9 该电压等级电网的线损率 一般取 5 P 各用户的负荷和功率因数 cos 1 10kV 负荷计算 0 9 1 1 5 0 5 0 3 1 2 0 4 0 8 0 85 1 5 0 06 10KV P 6 337MVA 0 06MVA 6 397 MVA 2 35kV 负荷计算 0 9 3 5 4 3 1 8 7 0 85 1 5 35KV P 18 455MVA 6 337 18 455 0 06 24 842MVAP总 10KV P 35KV PP站 3 考虑变电所未来 5 10 年的远期负荷 5 5 5 5 24 842 2 718431 898 N SSeMVA 总 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 12 3 23 2 主变压器型式的选择主变压器型式的选择 3 2 13 2 1 主变台数的选择主变台数的选择 由原始资料可知 我们本次设计的变电站是一个位于城镇边的 110KV 降压 变电所 主要是接受 110KV 和 35KV 的功率 通过主变向 35KV 和 10KV 线路 输送 是一个一般的地区变电站 由于出线中有多回 类负荷 停电会对生产 造成重大的影响 因此选择主变台数时 要确保供电的可靠性 为了提高供电的可靠性 防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的 供电 变电站中一般装设两台主变压器 互为备用 可以避免因主变检修或故 障而造成对用户的停电 故可选择两台主变压器 3 2 23 2 2 主变压器容量的选择主变压器容量的选择 根据变电站所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量 对于有重 要负荷的变电站 应考虑当一台主变压器停运时 其余变压器容量在设计及过 负荷能力后的允许时间内 应保证用户的一级和二级负荷 对一般性变电站停 运时 其余变压器容量就能保证全部负荷的 60 70 31 898MVA 由于上 N S 述条件所限制 所以 两台主变压器应各自承担 15 949MVA 当一台停运时 另一台则承担 70 为 22 328MVA 故选两台 25MVA 的主变压器就可满足负荷需求 3 2 33 2 3 主变相数的选择主变相数的选择 主变压器采用三相或是单相 主要考虑变压器的制造条件 可靠性要求及 运输条件等因素 特别是大型变压器尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸 不超过遂洞 涵洞 桥洞的允许通过限额 运输重量不超过桥梁 车辆 船舶 等运输工具的允许承载能力 当不受运输条件限制时 在 330KV 及以下的变电 所均应选用三相变压器 本次设计的变电站是一个 110KV 变电站 位于市郊 交通便利 不受运输条件限制 故可选择三相变压器 3 2 43 2 4 绕组数的选择绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电站中 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 或低压侧虽无负荷 但在变电所内需装设无功补偿 设备时 主变压器采用三绕组变压器 因为一台三绕组变压器的价格及所用的 控制电器和辅助设备 比相对应的两台双绕组变压器的都较少 本次所设计的 变电所具有三种电等级 中 低压侧负荷容量均为主变压器容量的 15 以上 考虑到运行维护和操作的工作量 及占地面积等因素 因此选择三绕组变压器 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 13 普通三绕组变压器价格在自耦变压器和分裂变压器之间 安装以及调试灵 活 满足各种继电保护的要求 又能满足调度的灵活性 它还分为无激磁调压 和有载调压两种 这样它能满足各个系统中的电压波动 它的供电可靠性也高 综上分析 本次设计的变电所选择普通三绕组变压器 3 2 53 2 5 主变调压方式的选择主变调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头 从而改变变压器变 比来实现的 切换方式有两种 不带电切换称为无激磁调压 调整范围通常在 5 以内 另一种是带负载切换 称为有载调压 调整范围可达 30 对于 110KV 的变压器 宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式 所以本 次设计的变电站选择有载调压方式 3 2 63 2 6 连接组别的选择连接组别的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行 电 力系统采用的绕组连接方式只有 Y 和 我国 110KV 及以上电压 变压器绕 组都采用 YO连接 35KV 亦采用 Y 连接 其中性点多通过消弧线圈接地 35KV 以下电压 变压器绕组都采用 连接 全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点 且零序阻抗较大 对限制 单相短路电流有利 同时也便于接入消弧线圈 但是由于全星形变压器三次谐 波无通路 因此将引起正弦波电压的畸变 并对通讯设备发生干扰 同时对继 电保护整定的准确度和灵敏度有影响 采用 接线可以消除三次谐波的影响 本次设计的变电所的三个电压等级分别为 110KV 35KV 和 10KV 所以选 用主变的接线组别为 YN yn0 d11接线方式 3 2 73 2 7 容量比以及冷却方式的选择容量比以及冷却方式的选择 根据原始资料计算可知 35KV 和 10KV 侧负荷容量都比较大 所以容量 比选择为 100 100 100 主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却 强迫油循环风冷却 强迫油 循环水冷却 强迫导向油循环冷却 小容量变压器一般采用自然风冷却 大容量变 压器一般采用强迫油循环风冷却 在水源充足 为了压缩占地面积的情况下 大容量变压器也有采用强迫油 循环水冷却方式的 强迫油循环水冷却方式散热效率高 节约材料 减少变压 器本体尺寸 其缺点是这样的冷却方式要有一套水冷却系统和有关附件 冷却 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 14 器的密封性能要求高 维护工作量大 本次设计的变电所位于郊区 对占地要求不是十分严格 所以应采用强迫 油循环风冷却方式 综上所述 故选择主变型号为 SFSZ7 25000 110 变压器 其参数如表 3 1 表表 3 13 1 110KV110KV 表压器参数表压器参数 电压组合及分接范围损耗 KW 阻抗电压 空载 负 载 空 载 电 流 连接 组 型号 高压中压低压 高中高低 中 低 SFSZ7 25000 1 10 110 8 1 25 38 5 2 2 5 10 5 11 10 517 186 5 42 3148 1 4 YN yn 0 d11 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 15 第第 4 4 章章 所用电的设计所用电的设计 变电所的所用电是变电所的重要负荷 因此 在所用电设计时应按照运行 可靠 检修和维护方便的要求 考虑变电所发展规划 妥善解决因建设引起的 问题 积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备 使设计达到经济合理 技 术先进 保证变电所安全 经济的运行 4 14 1 所用电接线一般原则所用电接线一般原则 1 满足正常运行时的安全 可靠 灵活 经济和检修 维护方便等一般要求 2 尽量缩小所用电系统的故障影响范围 并尽量避免引起全所停电事故 3 充分考虑变电所正常 事故 检修 起动等运行下的供电要求 切换操作简便 4 24 2 所用变容量型式的确定所用变容量型式的确定 站用变压器的容量应满足经常的负荷需要 对于有重要负荷的变电所 应 考虑当一台所变压器停运时 其另一台变压器容量就能保证全部负荷的 60 70 由于 60KVA 且由于上述条件所限制 所以 两台所变压器应各自承担S站 30KVA 当一台停运时 另一台则承担 70 为 42KVA 故选两台 50KVA 的主变压器就可满足负荷需求 考虑到目前我国配电变 压器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标 可选用干式变 压器 表表 4 14 1 S9 50 10S9 50 10 变压器参数表变压器参数表 电压组合 型号 高压 高压分接 范围 低压 连接组 标号 空载 损耗 负载 损耗 空载 电流 阻抗电 压 S9 50 1010 5 10 6 3 60 4Y yn00 170 872 84 4 34 3 所用电接线方式确定所用电接线方式确定 所用电的接线方式 在主接线设计中 选用为单母分段接线选两台所用变 压器互为备用 每台变压器容量及型号相同 并且分别接在不同的母线上 如图 4 1 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 16 1 T2 T QFD KV10 V220 380 QFD 图图 4 14 1 站用主接线站用主接线 4 44 4 备用电源自动投入装置备用电源自动投入装置 4 4 14 4 1 备用电源自动投入装置作用备用电源自动投入装置作用 备用电源自动投入装置目标 为消除或减少损失 保证用户不间断供电 BZT 定义 当工作电源因故障被断开以后 能迅速自动的将备用电源投入 或将用电设备自动切换到备用电源上去 使用户不至于停电的一种自动装置简 称备自投或 BZT 装置 4 4 24 4 2 适用情况以及优点适用情况以及优点 1 发电厂的厂用电和变电所的所用电 2 有双电源供电的变电所和配电所 其中一个电源经常断开作为备用 3 降压变电所内装有备用变压器和互为备用的母线段 4 生产过程中某些重要的备用机组 采用 BZT 的优点 提高供电的可靠性节省建设投资 简化继电保护装置 限制短路电流 提 高母线残压 4 4 34 4 3 BZTBZT 的工作过程及要求的工作过程及要求 2 2 BZT 装置应满足的基本要求 1 工作母线突然失压 BZT 装置应能动作 2 工作电源先切 备用电源后投 3 判断工作电源断路器切实断开 工作母线无电压才允许备用电源合闸 4 BZT 装置只动作一次 动作是应发出信号 5 BZT 装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 17 6 备用电源无压时 BZT 装置不应动作 7 正常停电时备用装置不启动 8 备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作 BZT 装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成 低电压启动部分是 监视工作母线失压和备用电源是否正常 自动重合闸部分在工作电源的断路器 断开后 经过一定延时间将备用电源的断路器自动投入 变电所 BZT 装置设计如图 4 2 图图 4 24 2 变电所变电所 BZTBZT 装置设计装置设计 变电所 BZT 装置工作过程 1 110KV 侧 BZT 当某一条 110KV 母线故障导致母线失压 故障侧断路 器切断工作电源 非故障侧母线与桥型母线上 BZT 动作 将故障侧设备自动切 换到非故障侧 2 35KV 侧 BZT 当某一条 35KV 母线故障导致母线失压 故障侧断路器 切断工作电源 BZT 动作 将故障侧设备自动切换到非故障侧 3 10KV 侧 所用电 BZT 当某一条 10KV 母线或所用电母线故障导致母 线失压 故障侧断路器断开 BZT 动作 母联断路器合闸 将故障侧负荷切换 到非故障侧 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 18 第第 5 5 章章 短路电流计算短路电流计算 在电力系统运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态 最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路 因为它们会遭到破坏对 用户的正常供电和电气设备的正常运行 5 15 1 短路计算的目的短路计算的目的 1 在选择电气主接线时 为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要 采取限制短路电流的措施等 均需进行必要的短路电流计算 2 在选择电气设备时 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 3 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件检验软导线的相间和相对地 的安全距离 4 在选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路时的短路电流为 依据 5 25 2 短路计算过程短路计算过程 5 2 15 2 1 110KV110KV 短路电流计算短路电流计算 1 根据资料 110KV 火电厂的阻抗可归算为以下 图图 5 15 1 110KV110KV 火电厂接线图火电厂接线图 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 19 图图 5 25 2 110KV110KV 火电厂阻抗图火电厂阻抗图 在短路计算的基本假设前提下 选取 100MVA UB B S AV U 0 135 0 432 123 XXX B d N S X S 100 25 0 8 各绕组等值电抗 取 17 取 6 取 10 5 S 1 2 U S 2 3 U S 3 1 U S1S 1 2 S 3 1 S 2 3 1 U U U U 2 1 1710 56 10 75 2 S2S 1 2 S 2 3 S 3 1 1 U U U U 2 1 176 10 5 6 25 2 S3S 2 3 S 3 1 S 1 2 1 U U U U 2 1 610 5 17 0 25 2 0 179 B 45 N Us1 S 100S XX 10 75100 10060 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 20 S1B 67 N U S0 25100 0 004 100S10060 XX 图图 5 35 3 110KV110KV 火电阻抗最简图火电阻抗最简图 8123 0 144XXXX 94657 0 0875XXXXX 10 X 98 0 232XX 即火电厂的阻抗为 0 232 2 又根据资料所得 可将变电所视为无限大电源所以取 1E 110B SIS 变 110 650 6 5 100 B S I S 变 110 1 0 154 6 5 E X I 变 同理 因 35KU 变电所的短路容量为 250MVA 所以 35 250 2 5 100 B S IKA S 变 35 1 0 4 2 5 E X I 变 火电厂到待设计的变电所距离 12KM 阻抗为每千米 0 4 欧 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 21 22 100 X 12 0 40 032 115 B l S X U 110KV 变电所到到待设计的变电所距离 9KM 阻抗为每千米 0 4 欧 222 100 X 9 0 40 027 115 BB ll SS XX UU 35KV 变电所到到待设计的变电所距离 7 5KM 阻抗为每千米 0 4 欧 X 22 100 7 5 0 40 219 37 B l S X U 待设计变电所中各绕组等值电抗 S1S 1 2 S 3 1 S 2 3 1 U U U U 2 1 6 5 1710 5 6 5 2 S2S 1 2 S 2 3 S 3 1 1 U U U U 2 1 6 5 10 5 17 0 2 S3S 2 3 S 3 1 S 1 2 1 U U U U 2 1 10 5 176 5 10 5 2 B 1 N Us1 S 100S T X 10 5100 0 525 10020 B 2 N Us2 S0100 0 100S10020 T X B 3 N Us3 S6 5100 0 325 100S10020 T X 该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和 相同 T1T2T3 XXX 根据主接线图可简化为以下图型 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 22 图图 5 45 4 主接线阻抗简化图主接线阻抗简化图 当 K1 点发生短路时将图四可转化为以下图行 图图 5 55 5 K1K1 点短路阻抗图点短路阻抗图 1313 0 232 0 032 0 264XXX 1424 0 154 0 027 0 181XXX 1556 0 263XXX 1678 0 163XXX 17910 0XXX 181112 0 219 0 4 0 619XXX 又因为 E1 是有限大电源 将 0 263 改为 0 264 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 23 所以 25 3 0 8 0 2640 248 100 js X 查短路电流周期分量运算曲线取 T 0S 可得4 324 1 I 2 2 14 1 5 525 0 181 E I X 3 3 151718 1 1 134 0 26300 619 E I XXX 4 324 5 525 1 134 5 514KA 1 2 3 fB IIIII 100 3 115 冲击系数取 1 8 5 514 1 8 14 034KA 22 imfim IIk 4 324 5 525 1 134 100 1098 3MV A 1 2 3 B SIIIS 5 2 25 2 2 35KV35KV 侧短路计算侧短路计算 根据图四进行变换Y 图图 5 65 6 星三角形转化图星三角形转化图 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 24 图图 5 75 7 K2K2 点短路阻抗图点短路阻抗图 131513141415 19 14 XXXXXX X X 0 910 0 264 0 2630 264 0 1810 181 0 263 0 181 131513141415 20 13 0 264 0 2630 264 0 1810 181 0 263 0 625 0 264 XXXXXX X X 131513141415 21 15 0 264 0 2630 264 0 1810 181 0 263 0 627 0 263 XXXXXX X X 0 910 0 9375 0 853 25 3 0 8 0 910 100 js X 查计算曲线取 T 为 0S 可得1 225 1 I 2 2 20 1 1 6 0 625 E I X 3 3 18 1 1 616 0 619 E I X 1 225 1 6 1 616 6 930KA 1 2 3 fB IIIII 100 3 115 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 25 6 93 1 8 17 638KA 22 imfim IIk 1 225 1 6 1 616 100 444 1MV A 1 2 3 B SIIIS 5 2 35 2 3 10KV10KV 侧短路计算侧短路计算 当 K3 点发生短路 将图 5 6 进行星网变换 图图 5 85 8 K3K3 点短路阻抗图点短路阻抗图 211816 19201618 1111 XXX XXXX 1 045 1111 0 619 0 163 0 910 6250 1630 619 221916 19201618 1111 1111 0 91 0 163 1 550 0 910 6250 1630 619 XXX XXXX 232016 19201618 1111 1111 0 625 0 163 1 065 0 910 6250 1630 619 XXX XXXX 25 3 0 8 1 5501 55 0 93751 453 100 js X 查计算曲线可得 0 71 1 I 2 2 21 1 0 957 1 045 E I X 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 26 3 3 23 1 0 939 1 065 E I X 2 606 14 330KA 1 2 3 fB IIIII 100 3 10 5 14 330 1 8 36 473KA 22 imfim IIk 100 260 6MVA 1 2 3 fB IIIII 1 2 3 B SIIIS 2 606 表表 5 15 1 短路计算结果短路计算结果 参数 短路点 基准电压 Uav KV 短路电流有名值 Id KA 短路电 流冲击 值 ich KA 短路容量 Sd MVA d11155 51414 0341098 3 d2376 93017 638444 1 d310 514 33036 473260 6 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 27 第第 6 6 章章 设备选择设备选择 导体和设备的选择是变电所设计的主要内容之一 正确地选择设备是使电 气主接线和配电装置达到安全 经济的重要条件 在进行设备选择时 应根据 工程实际情况 在保证安全 可靠的前提下 积极而稳妥地采用新技术 并注 意节约投资 选择合适的电气设备 6 16 1 选择设备的一般原则选择设备的一般原则和基本要求和基本要求 3 3 1 基本要求 1 应满足正常运行 检修 短路和过电压情况下的要求 并考虑远景发展 的需要 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 选择导体时应尽量减少品种 5 扩建工程应尽量使新老设备的型号一致 6 选用的新品 均应具有可靠的试验数据 并经正式鉴定合格 2 按正常工作条件选择导体和电气设备 1 电压 所选电器和电缆允许最高工作电压不得低于回路所接电网的最高运行 N U 电压即 6 1 NS U NS U N U 一般电缆和电器允许的最高工作电压 当额定电压在 220KV 及以下时为 而实际电网运行的一般不超过 1 1 1 15 N U NS U N U 2 电流 导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度 Q 0下 导体和电器的长 期允许电流应不小于该回路的最大持续工作电流 e I maxg I 即 6 2 maxg I e I 由于变压器在电压降低 5 时 出力保持不变 故其相应回路的 maxg I 1 05 为电器额定电流 e I e I 6 3 max 1 05 3 N g N S I U 3 按当地环境条件校核 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 28 当周围环境温度 Q 和导体额定环境温度 Q 0不等时 其长期允许电流 I 可 按下式修正 6 4 0 al ale al II 导体或电气设备长期发热允许温度 al 我国目前生产的电气设备的额定环境温度 40 裸导体的额定环境温 0 度为 25 3 按短路情况校验 设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动 热稳定校验 一般校 验取三相短路时的短路电流 如用熔断器保护的电器可不验算热稳定 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回路 可不验 算动 热稳定动稳定 1 热稳定校验式为 6 5 2 tK I tQ 上式中 短路电流的热效应 KA2S k Q t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值 KA2S t I t 设备允许通过的热稳定电流时间 s 2 动稳定校验式为 或 6 6 essh ii essh II 上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 es i es I 厂家给出的动稳定电流的幅值和有效值 sh i sh I 6 26 2 高压断路器的选择高压断路器的选择 高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用 是高压电路中最重要的 电器设备 6 2 16 2 1 断路器选择的具体技术条件断路器选择的具体技术条件 1 1 1 电压选择同式 6 1 2 电流选择同式 6 2 由于高压开断器没有连续过载的能力 在选择其额定电流时 应满足各种 可能运行方式下回路持续工作电流的要求 及取最大持续工作电流 maxg I 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 29 3 开断电流选择 高压断路器的额定开断电流 不应小于实际开断瞬间的短路电流周期 Nbr I 分量即 6 7 Pt I PtNbr II 当断路器的较系统短路电流大很多时 简化计算可用进行选择 Nbr I Nbr I I 为短路电流值 I 4 短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全 断路器的额定关合电流不 Ncl I 应小于短路电流最大冲击电流值 sh i 即 6 8 Ncl I sh i 5 热稳定校验式同 6 5 6 动稳定校验式同 6 6 6 2 26 2 2 断路器选择断路器选择及校验及校验 1 110KV 进线侧断路器选择 1 额定电压选择 110 N U N S U N UKV 2 额定电流选择 maxeg II 考虑到电源进线发生故障 所以相应回路的 gmaxe 2II 即 0 262KA maxg I 2 25 3 110 3 按开断电流选择 5 514 KA 即5 514KA Nbr II Nbr I 4 按短路关合电流选择 14 034KA 即14 034KA Nclsh ii Ncl i 根据以上数据可以初步选择 LW11 110 型 SF6 断路器其参数如表 6 1 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 30 表表 6 16 1 110KV110KV 断路器参数表断路器参数表 热稳 定 电流 kA 型 号 额定 电压 Ue kV 最高 工作 电压 额定 电流 Ie A 额定 开断 电流 kA 动稳 定电 流峰 值 kA 额定 短路 关合 电流 kA 4s 固有 分闸 时间 ms 全开 断时 间 ms LW11 110 110KV 126160030 5808031 50 04 0 07 5 校验热稳定 取后备保护为 1 5S 全开断时间 0 07s 1 5 0 07 1 57S kprbr ttt 2 tK I tQ 36 229 KA S K Q 222 2 10 12 kk ktt tIII 31 5 3 2976 75 KA S 2 t I t 即满足要求 2 tK I tQ 6 校验动稳定 essh ii 80kA 14 034KA 满足要求 es i 故选择户外 LW11 110 型 SF6 断路器能满足要求 由上述计可列出下表 表表 6 26 2 110KV110KV 断路器计算结果表断路器计算结果表 LW11 110 型 设备 项目 产品数据计算数据 N U N S U 110KV110KV maxeg II 1600A262A essh ii 80KA14 034KA Nbr II 30 5KA5 545KA Nclsh ii 80KA14 034KA 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 31 2 tK I tQ 2976 75 KA S36 229 KA S 2 35KV 断路器选择 1 额定电压选择 35 N U N S U N UKV 2 额定电流选择 maxeg II 即 0 433KA maxg I 1 05 25 335 3 按开断电流选择 6 930KA 即6 930KA Nbr II Nbr I 4 按短路关合电流选择 17 638KA 即17 638KA 根据以 Nclsh ii Ncl i 上数据可以初步选择 LW8 35 型 SF6 断路器其参数如表 6 3 表表 6 36 3 35KV35KV 断路器参数表断路器参数表 热稳 定 电流 kA 型 号 额定 电压 Ue kV 最高工 作电压 额定 电流 Ie A 额定 开断 电流 kA 动稳 定电 流峰 值 kA 额定 短路 关合 电流 kA 4s 固有 分闸 时间 ms 全开 断时 间 ms LW8 35 35KV 40 51600256363250 040 06 5 校验热稳定 取后备保护为 1 5S 全开断时间为 0 06s 2 tK I tQ 1 5 0 06 1 56S kprbr ttt 73 697 KA S 25 4 2500KA S K Q 222 2 10 12 kk ktt tIII 2 t I t 即 满足要求 2 tK I tQ 6 检验动稳定 essh ii 17 638KA 63KA 满足要求 es i 由以上计算表明选择户外 LW8 35 型断路器能满足要求 列出下表 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 32 表表 6 46 4 35KV35KV 断路器计算结果表断路器计算结果表 LW8 35 型 设备 项目 产品数据计算数据 N U N S U 35KV35KV gmaxe II 1600A433A essh ii 63KA17 638KA Nbr II 30 5KA6 930KA Nclsh ii 63KA17 638KA 2 tK I tQ 2500KA S73 697KA S 3 10KV 断路器选择 1 额定电压选择 N U N S U N U 10KV 2 额定电流选择 gmaxe II 即 max 1 05 25 1 516 3 10 g IKA 3 按开断电流选择 Nbr II 14 330KA 即 Nbr I 14 330KA 4 按短路关合电流选择 Nclsh ii 36 473KA 即 Ncl i 36 473KA 根据 以上数据可以初步选择 ZN 10 1600 31 5 型真空断路器其参数如表 6 5 表表 6 56 5 10KV10KV 断路器参数表断路器参数表 热稳定 电流 kA 型号 额定 电压 Ue k V 最高 工作 电压 额定 电流 Ie A 额定开 断电流 Iekd k A 动稳定 电流峰 值 kA 额定短 路关合 电流 kA 2s 固有 分闸 时间 ms 合闸时 间 ms ZN 10 160 0 31 5 10KV11 5160031 5808031 5 0 05 0 1 5 校验热稳定 取后备保护为 1 5S 固有分闸时间为 0 05s 取灭 2 tK I tQ 弧时间为 0 04S 1 5 0 09 1 59S kprbr ttt 湖南科技大学本科生毕业设计 论文 33 356 058KA S K Q 222 2 10 12 kk ktt tIII 31 5 2 1984 5KA S 2 t I t 即 满足要求 2 tK I tQ 6 校验动稳定 essh ii 36 473KA 0 9UUU 3 按二次回路电压选