电气工程与自动化范文1.doc

郑州大学现代远程教育 毕 业 设 计 题题 目 目 入入 学学 年年 月月 姓姓 名名 学学 号号 专专 业业 联联 系系 方方 式式 学学 习习 中中 心心 指指 导导 教教 师师 完成时间完成时间 年年 月月 日日 目目 录录 摘 要 1 关键词 1 前 言 2 第一部分 设计说明书 2 1 概 述 2 1 1 ZY1 市郊区变电站地理位置如下图 2 1 2 张果屯乡基本概况 2 2 设计依据 2 2 1 原始资料要求 2 2 2 设计规模 3 3 电气主接线 4 3 1 主变压器选择 4 3 2 110kV 接线 4 3 3 35kV 接线 5 3 4 10kV 接线 6 3 5 电气主接线方式 6 3 6 无功补偿 7 3 7 中性点设备 7 4 短路电流计算 7 5 主要设备选择 8 5 1 断路器 8 5 2 隔离开关 8 5 3 10kV 并联电容器 9 5 4 导体 9 5 5 绝缘子 10 5 6 互感器 10 6 电气设备布置及配电装置 11 6 1 电气总布置 11 6 2 配电装置 11 6 3 互感器的配置 12 7 防雷规划 12 8 继电保护规划设计 13 8 1 主变压器保护 13 8 2 110kV 的保护 14 8 3 35kV 保护 14 8 4 10kV 保护 15 8 5 电力电容器组保护 15 第二部分 计算书 15 1 短路电流计算 15 1 1 各元件参数计算 15 1 2 短路电流计算 17 2 设备选择 21 2 1 110kV 断路器选型和校验 21 2 2 110kV 隔离开关选型 23 2 3 35kV 断路器选型和校验 23 2 4 35kV 隔离开关选型 25 2 5 10kV 断路器选型和校验 25 2 6 10kV 隔离开关选型 28 2 7 母线的选择 30 2 8 电流互感器的选择 37 2 9 电压互感器的选择 41 3 低压侧 10kV 无功补偿 43 参考文献 45 致 谢 46 摘摘 要要 本文主要是结合市区工业 生活及郊区乡镇工业与农业用户供电电网现状及存在 的问题进行了论述 从负荷增长方面阐明了 ZY1 市郊区建站的必要性 然后通过对拟 建变电站的概括以及出线方向来考虑 并通过对负荷资料的分析 安全 经济及可靠 性方面考虑 确定了 110kV 10kV 以及站用电的主接线 然后又通过负荷计算及供电 范围确定了主变压器台数 容量及型号 同时也确定了站用变压器的容量及型号 最 后 根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果 对高压熔断器 隔离开关 母线 绝缘子和穿墙套管 电压互感器 电流互感器进行了选型 从而完成了 110kV 电气一 次部分的设计 关键词关键词 110KV变电站 建设 负荷 前前 言言 为了适应地方经济发展 解决电力供需矛盾 根据本县国民经济发展的实际 通 过对 ZY1 市郊区自然概况 ZY1 市郊区电网状况 市区工业 生活及郊区乡镇工业与农 业用户供电区基本概况 电网现状及存在的问题 初步确定了 ZY1 市郊区变电站建设 的可行性 第一部分第一部分 设计说明书设计说明书 1 1 概概 述述 1 1 ZY1 市郊区变电站地理位置如下图 1 2 ZY1 市郊区建变电站基本概况 ZY1 市郊区变电站市区东南部 总面积 32 平方公里 辖 15 个行政村 总人口 2 8 万 总耕地面积 万亩 1 3 负荷资料表 最大负荷 MW 穿越功率 MW 负荷组成 电压 等级 负荷名称 近期 远 景 近期远景 一 级 二级 功率 因数 Tmax h 线长 km 市系线101810 市甲线101810 备用 110 110k V 备用 212 棉纺厂 12320400 7555003 5 棉纺厂 22320400 7555003 5 印染厂 12430400 7850004 5 印染厂 22430400 7850004 5 毛纺厂2320400 7550002 5 针织厂1220400 7545001 5 柴油机厂 1 3425400 840003 柴油机厂 2 3425400 840003 橡胶厂1230400 7245003 市区 11220400 825002 市区 21220400 825002 食品厂1215300 840001 5 备用 12 备用 22 备用 32 备用 42 备用 52 10kV 备用 62 2 2 设计依据 设计依据 2 1 原始资料 1 电力系统接线简图如图 1 所示 图中有系统电源数据 有电网线路数据以及变 电站的初步信息 图 1 电力系统接线简图 注 图中系统容量 系统阻抗均为最大运行方式的数据 系统最小运行方式时 S1 1300MVA XS1 0 65 S 150MVA XSII 0 8 2 2 变电站资料 1 建站目的 本变电站位于 ZY1 市郊区 向市区工业 生活及郊区乡镇工业与农 业用户供电 为新建变电站 2 110kV 母线主接线形式为单母线分段 110kV 出线 2 回 见图 1 中所示 3 主变压器 2 台 总容量 2 50MVA 自然油循环风冷 有载调压变压器 4 10kV 母线主接线形式为单母线分段 10kV 出线 14 回 每回线路长度 5km 导线 LGJ 240 负荷 5000kVA 5 所址地理位置及环境条件 站址地区海拔高度 200m 地势平坦 地震烈度 6 度 年最高气温 40 年最低气温 20 最热月平均最高温度 30 最大复冰厚度 10mm 最大风速 25m s 土壤热阻率 t 100 cm W 土壤温度 20 地下水位较低 水 质良好 无腐蚀性 2 3 设计任务 1 变电站总体分析 2 负荷分析计算 3 主变压器选择 4 电气主接线设计 5 短路电流计算 6 电气设备选择 7 配电装置及电气总平面布置设计 8 防雷保护设计 选 2 4 设计成品 1 设计说明书一份 20 30 页 2 图纸 1 电气主接线图 3 图 2 电气总平面布置图 3 图 3 110kV 配电装置平面布置图 3 图 4 110kV 进出线间隔断面图 3 图 5 变电站避雷针平面布置及保护范围图 3 图 选作 3 3 电气主接线电气主接线 3 1 主变压器选择 本变电所主变压器容量为 2 50MVA 为便于维护管理 两台主变压器选用三相油 浸风冷型三绕组铜线有载调压电力变压器 所选型号为 SFSZ7 50000 110 电压等级 110 8 1 25 38 5 2 2 5 11 10 5 6 6 6 3kV 接线组别 YN yn0 d11 U12 10 5 U13 17 U23 6 5 变压器的选择 型号容量电压组合及分接范围短路阻抗电压 高压中压低压高低高中中低 空载 电流 容量 比 连接组 别 SFSZ7 50000 110 50 MVA 1108 1 25 38 52 2 5 6 6 10 5 6 3 11 17 18 10 56 51 2100 1 00 50 YN yn0 d11 3 2 110kV 接线 具体对电气主接线的基本要求为 具有适当的可靠性 有较好的灵活性 操作 调度 扩建 简单清晰 便于操作 经济性好 本变电所在 110KV 电网中 具有很 大的重要性 根据背景材料要求初选主接线方案是单母线分段带旁路 其示意接线图如下 3 3 35kV 接线 电压等级为 35KV 60KV 出线 4 8 回 可采用单母线分段接线 也可采用双母 线接线 为保证断路器检修时不中断对用户供电 单母线分段可增设旁路 但本变电 所采用 SF6断路器 不需要检修 故不需设旁路 初选两种方案 方案一是单母线分段 方案二是双母线 项目单母线分段 优点 1 两母线段可以分裂运行 也可以并列运行 2 重要用户可用双回路接于不同母线段 保证不间断供电 3 任意母线或隔离开关检修 只停该段 其余段可继续供电 减少了停电 范围 缺点 1 分段的单母线增加了分段部分的投资和占地面积 2 某段母线故障或检修时 仍有停电情况 3 某回路断路器检修时 该回路停电 4 扩建时需向两端均衡扩建 方案一图 方案二图 两种方案的比较 项目方案一方案二 技术 1 简单清晰调度灵活 2 不会造成全所停电 保证重要用 户的供电 1 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 2 易误操作 经济 1 设备少 2 投资小 3 占地少 1 设备多 配电装置复杂 2 投资和占地面机大 鉴于电压等级不高 在一定的安全与灵活性的基础上要求较好的经济性 故选用投 资较小的方案一 3 4 10kV 接线 考虑到 10KV 电压等级八回出线 不是很高等级的用户负荷 发生故障时短时间 内不会对用户造成重大损失 10KV 采用投资较低 占地小的单母线分段为主接线 3 5 电气主接线方式 综合三个电压等级选用的接线方式 确定以下接线方式为最终备选方式 110kV 母线采用双母线 35kV 母线采用单母线分段的接线方式 10kV 母线采用单 母线分段的接线方式 其示意接线图如下 3 6 无功补偿 装于 10kV 母线侧 最终容量按 2 10MVar 配置 1 段 2 段分别装设一组 型号为 BFF11 1000 3W 额定容量 10Mar3 3 7 中性点设备 主变压器 110kV 侧中性点采用避雷器加保护间隙保护 也可经隔离开关接地 主 变压器 35kV 侧中性点采用避雷器加保护间隙保护 4 4 短路电流计算短路电流计算 短路电流计算包括 110kV 35kV 和 10kV 母线出现最大短路电流方式下 0 秒 1 5 秒 2 0 秒 3 0 秒 4 秒和冲击电流的计算 110kV 母线的最大短路电流是 110KV 母线三相短路的情况 35kV 母线的最大短路 电流是分段断路器闭合运行时分段断路器一侧三相短路的情况 10kV 母线的最大短路 电流是分段断路器闭合运行时分段断路器一侧三相短路的情况 2 系统110 2000 0 04 100 2 8 10 35 110 所以短路电流计算是对以上三点进行计算的 在考虑主变并列运行的情况下 短路电流计算结果如下 表 1 短路电流计算结果表 短路点 0S1 5S2 0S3 0S4 0S 冲击电流 ish 110kV 母线侧三相 短路电流 kA 4 3804 110 4 143 11 150 35kV 母线侧三相 短路电流 kA 6 264 6 463 6 48115 945 10kV 母线侧三相 短路电流 kA 27 582 26 877 27 83470 212 5 5 主要设备选择主要设备选择 5 1 断路器 5 1 1 110kV 断路器 110kV 断路器选用 LW6 110 1600 型 SF6断路器 额定电流 1600A 额定开断电流 40kA 动稳定电流 80 kA 热稳定电流 31 4KA 3s 5 1 2 35kV 断路器 35kV 断路器选用 LW16 35 1600 型 SF6断路器 额定电流 1600A 额定开断电流 25kA 动稳定电流 63kA 热稳定电流 25KA 4s 5 1 3 10kV 开关柜和断路器 10kV 开关柜选用 XGN 10 型固定式开关柜 柜中配 母线断路器 SN10 10III 2000 型断路器 额定电流为 2000A 额定开断电流 43 3kA 动稳定电流 130 kA 热稳定电 流 43 34KA 4s 出线断路器 SN10 10II 1000 型断路器 额定电流为 1000A 额定 开断电流 31 5kA 动稳定电流 80 kA 热稳定电流 31 5KA 2s 5 2 隔离开关 5 2 1 110kV 隔离开关 110kV 隔离开关选用 GW5 110GD 型隔离开关 额定电流 1000A 5 2 2 35kV 隔离开关 35kV 隔离开关选用 GN2 35T 型隔离开关 额定电流 1000A 5 2 3 10kV 隔离开关 10kV 母线隔离开关选用 GN10 10T 型隔离开关 额定电流 3000A 10kV 出线隔离开关选用 GN6 10T 型隔离开关 额定电流 1000A 表 2 110kV 断路器及隔离开关选择结果表 项目LW 110GW5 110GD UN110 kV UN110 kV 110 kV Igmax347 A IN1600 A 1000 A I 4 380 kA Ibr40 kA ish11 150 kA imax80 kA 83 kA Qk51 kA2 s It2t31 52 3 2976 7 kA2 s 252 4 2500 kA2 s 电流计算结果 表 3 35kV 断路器及隔离开关选择结果表 表 4 10kV 母线断路器及隔离开关选择结果表 项目ZN28 10 2000GN30 10 2000 UN10 kV UN10 kV 10 kV Imax1819 A IN2000 A 1000 A I 27 582 kA Ibr43 3 kA ish70 212 kA imax130 kA 160 kA Qk2918 7 kA2 s It2t7499 6 kA2 s 28125 kA2 s 电流计算结果 表 5 10kV 出线断路器及隔离开关选择结果表 5 3 10kV 并联电容器 并联电容器组布置在 10kV 配电装置附近 选用密集型电容器组成套装置 户外布 置 5 4 导体 110kV 主变进线最大工作电流为 347A 导线选用硬母线 LF 21Y 80 72 主变 压器 35kV 侧最大工作电流电流为为 992A 导线选用软导体 LGJ 800 70 主变压器 项目LW16 35 1600GW5 35 1000 UN35 kV UN35 kV 35 kV Igmax992 A IN1600 A 1000 A I 6 264 kA Ibr25 kA ish15 945 kA imax63 kA 70 kA Qk166 kA2 s It2t252 4 2500 kA2 s 3781 kA2 s 电流计算结果 项目SN10 10II 1000GN6 10T 1000 UN10 kV UN10 kV 10 kV Imax320 7 A IN1000 A 1000 A I 27 582 kA Ibr31 5 kA ish70 212 kA imax80 kA 75 kA Qk2918 7 kA2 s It2t3749 7 kA2 s 4500 kA2 s 电流计算结果 10kV 侧最大工作电流电流电流为 1819A 10kV 母线选用硬母线 三条矩形铝导体 125 10 表 6 母线的选择结果表 S mm2 放置方式 Iy A 33 106 Pa I gmax A Smin mm 2 106Pa 110kV硬母线 80 70管型铝锰合金 水平放80 09 10kV硬母线 125 10矩形铝排水平放置400070181927981 783 35KV软导体800 70 1329A 30 992148 23 选择结果 设备名称 计算结果 5 5 绝缘子 根据电压等级和安装地点选择绝缘子 表 7 绝缘子选择情况 安装地点型号额定电压 110kV 户外式配电装置 ZS 110110kV 35kV 户外式配电装置 SGX 70 3535kV 10kV 户内式配电装置 ZNB 1010kV 5 6 互感器 互感器既是电力系统中一次系统与二次系统间的联络元件 同时也是隔离元件 他们将一次系统中的高电压 大电流 转变为低电压 小电流 供测量 监视 控制 及继电保护使用 互感器的具体作用 1 将一次系统各级电压均变成 100V 或对地 100V 3 以下的低压 将一次系统各回路电流均变成 5A 或 1A 0 5A 以下的小电流 以便于 测量仪表及继电器的小型化 系统化 标准化 2 将一次系统和二次系统在电气方面隔离 同时互感器二次侧必须有一点可靠 接地 从而保证了二次设备及人员的安全 表 8 互感器选择情况列表 设备名称型号 YDR 110 0 5 1 0 3P 级 YDR 110 0 5 1 0 3P 级 JDZX8 35 0 5 1 0 3P 级 JSW 10 0 5 1 0 3P 级 线路保护LCWB6 110B 5P 5P 1 0 0 5 主变保护LCWB6 110B 5P 5P 1 0 0 5 LCWB6 110B 5P 5P 1 0 0 5 LCWB 35 5P 5P 1 0 0 5 LCWB 35 5P 5P 1 0 0 5 LMC 10 5P 3P 1 0 0 5 LMC 10 3P 1 0 0 5 安装地点 35kV母线 10kV母线 110kV线路 110kV线路 110kV母线 电压互感器 电流互感器 110kV母联 35kV线路 35kV母联 10kV母联 10kV出线 6 6 电气设备布置及配电装置电气设备布置及配电装置 6 1 电气总布置 本变电所主变压器 35kV 110kV 配电装置 并联电容器组均为户外布置 10kV 高压开关柜等电气设备布置在屋内 35kV 110kV 均为架空出线 10kV 为电缆引至围 墙外电杆架空出线 6 2 配电装置 6 2 1 110kV 配电装置 110kV 配电装置为户外普通中型布置 采用敞开式电器 70 年代以来 管形母线普 通中型布置在 110KV 电力系统配电装置中广泛应用 这种布置本身具有许多优点 因为母线采用铝锰合金管 以棒形支柱绝缘子支撑 其弧垂很小 没有电动力和风力 引起的摇摆 可以压缩相间和相对地 的距离 同时又采用了合并构架 从而减少占地面 积 6 2 2 35kV 配电装置 35kV 配电装置为户外普通中型布置 采用敞开式电器 6 2 3 10kV 配电装置 10kV 配电装置采用户内布置 为了节省占地面积 减少维护量 检修方便 10KV 配 电装置采用成套配电装置 本工程采用单层高压开关柜布置 选型为 XGN 10 固定高压开 关柜 它由断路器室 母线室电缆室 和仪表室组成 主变 10kV 经母线桥直接引入开 关柜 开关柜二次电缆均敷设在盘前的电缆沟内 一次电缆穿管敷设至室外电缆沟 10kV 并联电容器布置在 10kV 配电装置的附近 6 3 互感器的配置 为电力系统的正常运行 保证供电质量 且在短路故障时能迅速地将故障元件切 除 不致造成故障范围扩大 必须通过二次设备以实现测量 监控及保护 二次设备 信号由互感器取得 电力系统中必须合理地配置互感器 6 3 1 电压互感器的配置电压互感器的配置 应该根据测量 同期 保护等需要 分别装设相应的互感器 母线 工作母线和备用母线都应装设一组三绕组电压互感器 母线如分段 应 在各段母线上各装设一组三绕组电压互感器 110kV 及以上线路 为了节约投资和占地面积 载波通信和电压测量可共用耦 合电容 故一般装设电容分压电压互感器 6 3 2 电流互感器的配置电流互感器的配置 所有支路均应按测量 计能 继电保护要求装设相应的电流互感器 变压器 110kV 及以上大接地电力系统各贿赂中 一般应三相均装设电流互感器 以满 足测量仪表 保护和自动装置要求 以保证供电可靠性 7 7 防雷规划防雷规划 变电所是多条输电线路的交汇点和电力系统的枢纽 变电所的雷害事故往往 导致大面积停电 变电设备 最主要的是电力变压器 的内部绝缘水平往往低于线路绝 缘水平 且不具有自动恢复功能 一旦雷电过电压击穿 后果十分严重 所以 变电 所必须设置防雷保护 直击雷防护 本变电所采用 110KV 配电装置构架设避雷针 35KV 及 10KV 配电装 置由于绝缘水平不高 雷击构架避雷针时 容易导致绝缘逆闪络 反击 故设置独 立避雷针 它又自己专有的支座和接地装置 其接地电阻不超过 10 欧 入侵雷电过电压波防护 对于入侵波的防护一般采用阀式避雷器 它的作用是 限制过电压波的幅值 避雷器的选择 在 110KV 和 35KV 电力系统中 选择阀式避雷器 中氧化锌避雷器 氧化锌避雷器没有串联放电间隙 主要由氧化锌非线性电阻组装而成 具有良好 非线性 且动作迅速 残压低 通容量大 结构简单 可靠性高 维护方便 没有工 频续流 灭弧等问题 所以选氧化锌避雷器防护雷电过电压波入侵 由于金属氧化物避雷器没有串联间隙 正常工频相电压长期施加在金属氧化物电 阻片上 为了保证使用寿命 长期施加于避雷器上的运行电压不可超过它允许的持续 运行电压 10kV 电力系统一般采用普通阀型避雷器 表 8 避雷器选择如下 设备名称安装地点型号 110kV 母线 Y10W5 100 248 110kV 进线侧 Y10W5 100 248 35kV 母线 Y5W 42 35kV 出线侧 Y5W 42 10kV 母线 FS 10 10kV 出线侧 FS 10 避雷器 主变压器中性点FS 40 间隙保护 8 8 继电保护规划设计 继电保护规划设计 继电保护泛指继电保护技术或由各种继电保护装置组成的继电保护系统 继电保护 装置就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态 并动作于断路器 跳闸或发出信号的一种自动装置 它的任务是自动 迅速 有选择性地从电力系统切 除故障 使故障元件免受继续遭到破坏 保证无故障部分正常运行 反应电气元件的 不正常运行 8 1 主变压器保护 110kV 变电所的电力变压器每组容量在 60 90000MVA 属于大型变压器是电力系 统中的重要电气设备 电力变压器的故障对电力系统和用户影响都很大 因此 必须 对大型电力变压器配备完善的保护装置 在出现危及变压器安全的不正常运行状态时 能及早地发出报警信号或切除变压器 防止故障的发生 当变压器发生故障时 能尽 快地切除变压器 使故障造成的损失减到最小 使故障后的变压器更容易修复 故安 装安全可靠地继电保护装置 本设计采用双主双后的配置方式 差动保护 复合电压闭锁的过电流保护 过负 荷保护 零序过电流保护及瓦斯 油温 油位 压力释放等非电量保护 主保护 差动保护 变压器重瓦斯保护 后备保护 复合电压闭锁过流保护 零序过流保护 过负荷保护 非电量保护 差动保护 适用于 6 3MVA 及以上的厂用变压器和并联运行的变压器 以及 10MVA 及以上的厂用备用变压器和单独运行的变压器 它是变压器的主保护 变压器重瓦斯保护 适用于油浸式变压器 它反应油箱内的故障 当产生大量 瓦斯时 应动作于断开变压器各侧的断路器 相间短路的后备保护 对降压变压器宜采用过电流保护 当灵敏度不满足要求时 应采用复合电压起动的过电流保护 后备保护均带时限动作于相应的断路器跳 零序过流保护 对中性点自接接地电力网内 外部接地短路引起过电流时 变 压器中性点接地运行 应装设零序过流保护 过负荷保护 对于 400KVA 以上变压器 当数台并列运行时 应根据可能负荷情 况安装过负荷保护 8 2 110kV 的保护 线路保护 装设高频距离保护作为主保护 电流保护作为后备保护 母线保护 完全电流差动母线保护为主保护 过电流保护为后备保护 8 3 35kV 保护 线路保护 装设距离保护作为主保护 电流保护作为后备 三段式过流保护 带方向 电压闭锁 单相接地保护 自动重合闸装置 母线保护 完全电流差动母线保护为主保护 过电流保护为后备保护 断路器失灵保护 8 4 10kV 保护 线路保护 三段式过流保护 单相接地选线 自动重合闸装置 母线保护 完全电流差动母线保护为主保护 过电流保护为后备保护 8 5 电力电容器组保护 限时速断保护 过流保护 电流闭锁失压保护 过电压保护 为了改善供电质量 提高功率因数 常在变电所低压侧装设并联电容器组 并进 行保护 电容器组与断路器之间连线短路各种故障保护 宜装设带延时地过流保护 动作 于跳闸 当系统电压及高次谐波引起电容过负荷 故应装设反应母线电压稳升地过电 压保护 第二部分第二部分 计算书计算书 1 1 短路电流计算短路电流计算 1 1 各元件参数计算 由题目已知条件 系统接线图见图 1 2 系统110 2000 0 04 100 2 8 10 35 110 图 1 系统连线图 发电厂 G1 G2 G3 G4 电抗计算 取 MVASB100 avB UU 529 23 85 0 20 GS 605 0 85 020 100 1423 0 4321 N B d S S XXXXX 75 0 24 100 100 18 100 8765 N dk S SU XXXX 2 50kM 线路等效电抗 1512 0 115 100 504 0 22 109 d B i U S lXXX 2 80kM 线路等效电抗 2419 0 115 100 604 0 22 1312 d d i U S lXXX 变压器电抗计算 5 105 617 5 10 2 1 1 k U 5 6 5 105 617 2 1 2 k U 0175 6 5 10 2 1 3 k U 1667 0 63 100 100 5 10 100 1 16 14 N Bk S SU XX 1037 0 63 100 100 5 6 100 2 17 15 N Bk S SU XX 0 63 100 100 0 100 3 N Bk S SU XX 系统连线图的电抗图如下 等效电路图 1 2 短路电流计算 1 2 1 110kV 母线三相短路 短路电流计算 当 110kV 母线发生三相短路 即 K1 点发生三相短路 原图化简为 336 0 51 4 1 18 XXX 0756 0 9 2 1 19 XX 1609 0 1112 2 1 20 XXX 各电源的计算电抗 219 3 100 2000 1609 0 ScaX 3876 0 100 4529 23 4118 0 GcaX 查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值 各时刻短路电流相等 219 3 SCaX311 S I t 0s 时刻 9184 0 GCaX662 2 G I t 1 5s 时刻 09 2 G I t 3 0 s 时刻 16 2 G I 各时刻短路电流有名值 kA380 4 1153 4529 23 662 2 1153 2000 311 0 I kA110 4 1153 4529 23 09 2 1153 2000 311 0 5 1 I kA143 4 1153 4529 23 16 2 1153 2000 311 0 0 3 I KA150 118 12 Iish 1 2 2 35kV 母线三相短路 短路电流计算 当 35kV 母线发生三相短路 即 K2 点发生三相短路 原图化简为 1352 0 1514 2 1 22 XXX 8930 0 21 2220 222023 X XX XXX 3490 0 20 2221 222124 X XX XXX 各电源的计算电抗 98 6 100 2000 3940 0 SCaX 8426 0 100 4529 23 8930 0 GCaX 查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值 各时刻短路电流相等 98 6 SCa X1432 0 98 6 1 S I t 0s 时刻 8426 0 GCa X22 1 GI t 2 0s 时刻 358 1 GI t 4s 时刻 370 1 GI 各时刻的短路电流的有名值 kA264 6 373 4529 23 222 1 373 2000 1432 0 I kA210 6 373 4529 23 358 1 373 2000 1432 0 0 2 I kA481 6 373 4529 23 370 1 373 2000 1432 0 0 4 I KA945 158 12 Iish 1 2 3 10kV 母线三相短路 短路电流计算 当 10kV 母线发生三相短路 即 K3 点发生三相短路 原图化简为 7084 0 21 2520 252026 X XX XXX 2768 0 20 2521 252127 X XX XXX 各电源的计算电抗 536 5 100 2000 2768 0 SCaX 6667 0 100 4529 23 7084 0 GCaX 查运算曲线可得各时刻短路电流的标么值 各时刻短路电流相等 536 5 SCa X1806 0 536 5 1 S I t 0s 时刻 6667 0 GCa X492 1 GI t 2 0s 时刻 549 1 GI t 4s 时刻 734 1 GI 各时刻的短路电流的有名值 kA582 27 5 103 4529 23 492 1 5 103 2000 1806 0 I Ka877 27 5 103 4529 23 549 1 5 103 2000 1806 0 0 2 I kA834 28 5 103 4529 23 734 1 5 103 2000 1806 0 0 4 I KA212 708 12 Iish 各短路点各时刻短路电流如下 短路点 0S1 5S2 0S3 0S4 0S 冲击电流 ish 110kV 母线侧三相 短路电流 kA 4 3804 110 4 143 11 150 35kV 母线侧三相 短路电流 kA 6 264 6 463 6 48115 945 10kV 母线侧三相 短路电流 kA 27 582 26 877 27 83470 212 2 2 设备选择 设备选择 2 1 110kV 断路器选型和校验 1 110kV 断路器选型 初选断路器型号 主变压器 110KV 侧系统最大长期工作电流由公式 kA347 0 1103 63 05 1 3 05 1 max N N g U S I 根据 UN 110 kV Igmax 0 347 kA 及屋外布置的要求 查表初选型号为 LW 110 型 SF6断路器 其额定技术数据为 UN 110 kV IN 1600 A 额定开断电流为 Ibr 40kA 动稳定电流 imax 80 kA 热稳定电流 及时间 It 31 5 kA 3s 固有分闸时间 tgf 0 06 s 燃弧时间 th 0 04s 选后备保护时间 tb2 2 9s 短路热稳定计算时间 tk 2 9 0 06 0 04 3 0 s 断路切断计算时间 t1 0 06 0 06 0 12 s 电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得 I 4 380 kA ish 11 150 kA 2 110kV 断路器设备校验 校验开断能力 因 t1 0 12s 0 1s 非周期分量衰减到 20 对 It影响很小 可以不考虑 I 4 380 kA 40kA 满足要求 校验动稳定 ish 11 150 kA 80 kA 满足要求 校验热稳定 tk 3 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 3 2 5 1 2 10 12 1 0 3143 4 110 4 10380 4 12 1 222 51 317 kA2 s 31 52 4 2976 75kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择 LW 110 型 SF6断路器可满足要求 2 2 110kV 隔离开关选型 1 110kV 隔离开关选型 由已知条件 UN 110 kV Igmax 347A 初选 GW5 110GD 隔离开关 其额定参数为 额定电压 UN 110 kV 额定电流 IN 1000 A 热稳定电流 It 25kA 4s 动稳定电流 imax 83kA 2 110kV 隔离开关校验 校验动稳定 ish 11 150 kA 83 kA 满足要求 校验热稳定 tk 3 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 3 2 5 1 2 10 12 1 0 3143 4 110 4 10380 4 12 1 222 51 317 kA2 s 252 4 2500kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择的 GW5 110GD 型隔离开关可满足要求 110kV 断路器及隔离开关选择结果表 项目LW 110GW5 110GD UN110 kV UN110 kV 110 kV Igmax347 A IN1600 A 1000 A I 4 380 kA Ibr40 kA ish11 150 kA imax80 kA 83 kA Qk51 kA2 s It2t31 52 3 2976 7 kA2 s 252 4 2500 kA2 s 电流计算结果 2 3 35kV 断路器选型和校验 1 35kV 断路器选型 初选断路器型号 主变压器 35KV 侧系统最大长期工作电流由公式 A992 5 383 63 05 1 3 05 1 max N N g U S I 根据 UN 35 kV Igmax 992A 及屋外布置的要求 查表初选型号为 LW16 35 型 SF6断 路器 其额定技术数据为 UN 35 kV IN 1600 A 额定开断电流为 Ibr 25kA 动稳定电流 imax 63kA 热稳定电流 及时间 It 25 kA 4s 固有分闸时间 tgf 0 06 s 燃弧时间 th 0 04s 选后备保护时间 tb2 3 9s 短路热稳定计算时间 tk 3 9 0 06 0 04 4 0 s 断路切断计算时间 t1 0 06 0 06 0 12 s 电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得 I 6 264 kA ish 15 945 kA 2 35kV 断路器设备校验 校验开断能力 因 t1 0 12s 0 1s 非周期分量衰减到 20 对 It影响很小 可以不考虑 I 6 264 kA 25kA 满足要求 校验动稳定 ish 15 945 kA 63 kA 满足要求 校验热稳定 tk 4 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 4 2 0 2 2 10 12 1 0 4481 6 463 6 10264 6 12 1 222 166 315 kA2 s 252 4 2500kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择 LW16 35 型 SF6断路器可满足要求 2 4 35kV 隔离开关选型 1 35kV 隔离开关选型 由已知条件 UN 35 kV Igmax 992A 初选 GN2 35T 隔离开关 其额定参数为 额定电压 UN 35 kV 额定电流 IN 1000 A 热稳定电流 It 27 5kA 5s 动稳定电流 imax 70kA 2 35kV 隔离开关校验 校验动稳定 ish 15 945kA 70 kA 满足要求 校验热稳定 tk 5 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 4 2 0 2 2 10 12 1 0 4481 6 463 6 10264 6 12 1 222 166 315 kA2 s 27 52 5 3781 25kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择的 GN2 35T 型隔离开关可满足要求 35kV 断路器及隔离开关选择结果表 2 5 10kV 断路器选型和校验 2 5 1 10kV 母线断路器选型和校验 1 10kV 母线断路器选型 项目LW16 35 1600GW5 35 1000 UN35 kV UN35 kV 35 kV Igmax992 A IN1600 A 1000 A I 6 264 kA Ibr25 kA ish15 945 kA imax63 kA 70 kA Qk166 kA2 s It2t252 4 2500 kA2 s 3781 kA2 s 电流计算结果 初选断路器型号 主变压器 10KV 侧系统最大长期工作电流由公式 A1819 5 103 2 63 05 1 3 05 1 max N N g U S I 根据 UN 10kV Igmax 1819A 及屋内布置的要求 查表初选型号为 SN10 10II 型断路 器 其额定技术数据为 UN 10 kV IN 2000A 额定开断电流为 Ibr 43 3kA 动稳定电流 imax 130kA 热稳定电流 及时间 It 43 3 kA 4s 固有分闸时间 tgf 0 06 s 燃弧时间 th 0 04s 选后备保护时间 tb2 3 9s 短路热稳定计算时间 tk 3 9 0 06 0 04 4 0 s 断路切断计算时间 t1 0 06 0 06 0 12 s 电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得 I 27 582 kA ish 70 212 kA 2 10kV 母线断路器设备校验 校验开断能力 因 t1 0 12s 0 1s 非周期分量衰减到 20 对 It影响很小 可以不考虑 I 27 582 kA 43 3kA 满足要求 校验动稳定 ish 70 212 kA 130 kA 满足要求 校验热稳定 tk 4 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 4 2 0 2 2 10 12 1 0 4834 27781 2610582 27 12 1 222 2918 668 kA2 s 43 32 4 7499 56kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择 SN10 10II 型断路器可满足要求 2 5 2 10kV 出线断路器选型和校验 1 10kV 出线断路器选型 初选断路器型号 主变压器 10KV 侧系统最大长期工作电流由公式 A 7 320 7 0 5 103 4 05 1 cos3 05 1 max N g U P I 根据 UN 10kV Igmax 320 7A 及屋内布置的要求 查表初选型号为 SN10 10III 型断 路器 其额定技术数据为 UN 10 kV IN 1000A 额定开断电流为 Ibr 31 5kA 动稳定电流 imax 80kA 热稳定电流 及时间 It 31 5 kA 2s 固有分闸时间 tgf 0 06 s 燃弧时间 th 0 04s 选后备保护时间 tb2 1 9s 短路热稳定计算时间 tk 1 9 0 06 0 04 2 0 s 断路切断计算时间 t1 0 06 0 06 0 12 s 电源至短路点的短路电流由前面的短路电流计算结果可得 I 27 582 kA ish 70 212 kA 2 10kV 出线断路器校验 校验开断能力 因 t1 0 12s 0 1s 非周期分量衰减到 20 对 It影响很小 可以不考虑 I 27 582 kA 31 5kA 满足要求 校验动稳定 ish 70 212 kA 80 kA 满足要求 校验热稳定 tk 2 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 0 2 8 26 9 2610582 27 12 1 222 1452 5 kA2 s 31 52 2 1984 5kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择 SN10 10III 型断路器可满足要求 2 6 10kV 隔离开关选型 2 6 1 10kV 母线隔离开关选型 1 10kV 母线隔离开关选型 由已知条件 UN 10 kV Igmax 1819A 初选 GN10 10T 隔离开关 其额定参数为 额定电压 UN 10 kV 额定电流 IN 3000 A 热稳定电流 It 75kA 5s 动稳定电流 imax 160kA 2 10kV 母线隔离开关校验 校验动稳定 ish 70 212kA 160 kA 满足要求 校验热稳定 tk 5 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 4 2 0 2 2 10 12 1 0 4834 27781 2610582 27 12 1 222 2918 668 kA2 s 752 5 28125kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择的 GN10 10T 型隔离开关可满足要求 k k tIIIQ 2 0 2 2 0 1 2 10 12 1 2 6 2 10kV 出线隔离开关选型 1 10kV 出线隔离开关选型 由已知条件 UN 10 kV Igmax 320 7A 初选 GN6 10T 隔离开关 其额定参数为 额定电压 UN 10 kV 额定电流 IN 1000 A 热稳定电流 It 30kA 5s 动稳定电流 imax 75kA 2 10kV 出线隔离开关校验 校验动稳定 ish 70 212kA 75 kA 满足要求 校验热稳定 tk 5 0s 1s 所以可不计非周期分量的发热影响 k k tIIIQ 2 0 4 2 0 2 2 10 12 1 0 4834 27781 2610582 27 12 1 222 2918 668 kA2 s 302 5 4500kA2 s 满足要求 由以上计算表明 选择的 GN6 10T 型隔离开关可满足要求 10kV 母线断路器及隔离开关选择结果表 项目ZN28 10 2000GN30 10 2000 UN10 kV UN10 kV 10 kV Imax1819 A IN2000 A 1000 A I 27 582 kA Ibr43 3 kA ish70 212 kA imax130 kA 160 kA Qk2918 7 kA2 s It2t7499 6 kA2 s 28125 kA2 s 电流计算结果 10kV 出线断路器及隔离开关选择结果表 项目ZN28 10 2000GN30 10 2000 UN10 kV UN10 kV 10 kV Imax320 7 A IN1000 A 1000 A I 27 582 kA Ibr31 5 kA ish70 212 kA imax80 kA 75 kA Qk2918 7 kA2 s It2t3749 7 kA2 s 4500 kA2 s 电流计算结果 2 7 母线的选择 母线选择的内容包括 确定母线的材料 截面形状 布置方式 选择母线的 截面积 校验母线的动稳定和热稳定 对于 110kV 及以上的母线 还应校验能否 发生电晕 2 7 1 110kV 母线的选择母线的选择 2 7 1 1 母线的材料 常用的母线材料有铜 铝和铝合金三种 结合本工程的实际情况 110kV 侧母线 最大持续工作电流 Igmax 347 kA 母线的持续工作电流不大 布置尺寸不受限制 母 线周围污秽等级不高 又因铝相对于铜易加工 安装方便 价格便宜 所以选择铝锰 合金作为母线材料 2 7 1 2 母线的结构母线的结构 母线的结构和截面形状决定于母线的工作特点 为了有利于散热和保证短路时母 线的动稳定 本工程 110kV 母线选择硬裸母线 管型母线的集肤效应系数最小 机械 强度也比较高 因此本工程选用铝锰合金管型母线作为 110kV 母线 2 7 1 3 母线的布置形式母线的布置形式 考虑到母线的散热 机械强度与母线的载流量 以及配电装置布置尺寸 选用三 相水平布置 母线竖放 方式 这种布置方式散热性好 母线在流量大 2 7 1 4 校验母线的电晕问题校验母线的电晕问题 电晕起始电压公式 r D rmkmU m cr lg 3 49 21 三相导体水平布置 取三相导体布置方式系数 k 0 96 管型母线 取导体表面状况系数 0 98 1 m 好天气 取天气系数 0 8 2 m 海拔在 1000 米以下 取空气相对密度 1 导体半径为 r 4cm 三相导体的相间距离为 200cm 发电厂电气部分 表 8 3 得 Ucr 49 3 0 96 0 98 0 8 1 4 200 4 252 162 kV kV Ucr 110 63 5 33 N U 本母线选择满足防止电晕的要求 2