某重型机械制造厂35kV总降变电所及高压配电设计解析

电力工程基础课程设计电力工程基础课程设计--#-流计算选取选基准容量取S=100MVAd计算K点，U==35kV1 d1则I=100=1.65KAdi<3x35计算K2点及其其它短路点时，选取Ud2=10kV则I=100=5.8KAd2<3x10主变压器电抗X*=X"=八%S/S =0.075X100/10=0.75T1 T2 KdN.T135KV架空线路电抗X,=LX"U2=10x0.4x100/352=0.33L Odd1 /5.3短路电流的计算过程

一般选取各线路始、末端为短路计算点，线路时段的最大三相短路电流常用来校验电气设备的动、热稳定性，并作为上一级继电保护的整定参数之一，线路末端的最小两相短路电流常用来校验相关继电保护的灵敏度。在接下来的计算中可选35KV母线、6KV母线和各6KV母线末端为短路计算点。K1短路电流的计算最大运行方式下的三相短路电流X*=X* +X*=0.17+0.33=0.5.m s.minLX*(3)=1/'X*=2TOC\o"1-5"\h\z1m ，' 1mI(3)=I(3)XJ=2X1.65=3.3(KA)1.m 1.m d1i,”=2.55XI(3)=7.43(KA)sh.35 1.mI=1.52XI,=5.0S。=I(3)XS「2x100=200(MV-A)351.m dK12点短路电流计算K12=K2最大运行方式下的三相短路电流X* =x*+x*=0.5+0.375=0875I*=112.m*X12.I*=112.m*X12.m=1.14I(3)=I*XJ=1.14x5.8=6.6(KA)12.m12.m d2ish12=2.55*八3:=14.8564)Ish.12=1-52XIl2)m=10(kA)S=I*xS，=114(MV-A)1212.m d6.电气设备的选择和校验母线的选择35KV母线的选择35kV母线，在室外一般选用钢芯铝绞线，母线截面按经济电流密度选，按常时负荷电流校验。此设计的供电系统是采用的分列运行，当一台变压器故障时候另一台变压器应承担全部负荷。本矿的总负荷电流为：I =1.05S"//33U入“=1.05X14974/%,：2X35=259A。查表得知经济电流密度maxi NT N1J=1.15因此截面S=I 1/J=225(mm2)所以选取LGJ-185型钢芯铝绞线，载流量max1515A,40°C时候的载流量是446A>259A校验合格。10KV母线的选择已知6KV侧最大长时负荷电流(k为分配系数取0.8)I=1.05Sz//*"U、s=10000/x/2X10=907.7Amax2 NT N2I=kXI=0.8X907.7=726Alo.m max2查得铝母线LMY——100X8平放在40℃,其最大允许载流量IN为1210A,I>I所选型号满足要求。Nlo.m热稳定校验A>I8\t/c已知t.=1.8sI8=6.6KA 1i查得C=95A=93.2mm2<800mm2满足要求。min6.2电气设备的选择6.2.1断路器的选择35KV侧:初步拟定选用断路器的型号为户外式真空断路器，型号为ZW7-40.5型，额定电压为35KV,额定电流为1250KA。其技术参数如下表。表6-1断路器ZW7-40.5技术参数型号额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流额定关合电流4S热稳定电流ZW7—40.535KV1250A25KA63KA63KA25KA校验:1)ZW7-40.5断路器额定电压为35kV,符合条件。(2)ZW7-40.5断路器额定电流为1250A,35KV侧变压器回路中最大长时负荷电流为 _ _I =1.05Sz//y3U一「1.05义14974/.；3.35=259Amaxi NT N1即IyIJ因此符合技术条件。Nmax1(3)imax=63kA,ish=7.43kAimax>ish满足动稳定校验。(5)由于变压器容量为10000KVA,变压器设有差动保护，在差动保护范围内短路，其为瞬时动作，继电器保护动作时限为0,短路持续时间小于1s,需要考虑非周期分量的假想时间。此时假想时间由断路器的全开断时间0.1s和非周期分量假想时间0.05s构成，当断路发生在6KV母线上时，差动保护不动作，此时过电流保护动作时限为2s,短路持续时间大于1s,此时假想时间由继电保护时间和断路器全开断时间构成,即ti=2.1s。热稳定电流1t=I=3.3X、,'，045=0.64(KA)<25(KA)满足热稳定校验。6KV侧：初步拟定选用断路器的型号为ZN63A-6/1250。参数如下表6—2。表6—2断路器ZN63A—6/1250技术参数额定额定额定开动稳定额定关4S热稳型号电压电流断电流电流合电流定电流ZN5-10/125010KV1250A25KA63KA50KA20KAZN5-10/1250断路器额定电压为10kV,符合条件。ZN63A-6/1250断路器额定电流为1250A,6KV侧变压器回路中最大长时负荷电流为I==1.05Sz//3uUAT=10000/,'3X6=907.7Amax2 NT N2即乙>Imax2,因此符合技术条件。N2i=63kA,i,=14.85kAi>i,max sh maxshi>i〃满足动稳定校验。maxsh(4)热稳定电流It=I3多=6.6X\,：竽=1.3(KA)<25(KA)满足热稳定校验。6.2.2高压隔离开关的选择(1)高压隔离开关的作用：高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。(2)形式结构：高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式(3)选择条件：海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；地震烈度不超过8度；环境温度不高于+40£,户内产品环境温度不低于-100C,户外产品环境温度不低于-300C；户内产品空气相对湿度在+25£时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%(有些产品要求空气相对湿度不大于85%)；户外产品的覆冰厚度分为5毫米和10毫米；户内产品周围空气不受腐蚀性或可燃气体、水蒸气的显著污秽的污染，无经常性的剧烈震动。户外产品的使用环境为普通型，用于I级污秽区，防污型用于H级(中污型)、III级(重污型)污秽区。最大长时负荷电流1 =S八;3U=9282/（33X35）=153Alo.m ca n根据设计条件，选择户外式隔离开关，GW5-35G/600型隔离开关。其技术参数如下表6-3。表6-3GW5-35G/600型隔离开关技术参数型号额定电压（KA）额定电流（KA）动稳定电流（KA）5s热稳定电流（KA）GW5-35G/600356005014动稳定校验：按。点的最大短路电流校验，即i=50KA>i=7.43KAes sh符合要求。热稳定校验：短路发生后，事故切除靠上一级的变电所的过流保护，继电器的动作时限比35KV进线的继电保护动作时限2.5s大一个时限级差，故t=2.5+0.5=3st=t=t+t=0.1+3=3.1spr kibrpr相当于5々的热稳定电流为Its=18A=3.3X5=2.6KA<14KA符合要求。10KV侧选用GN6-10T/600型隔离开关其技术参数如下表6—4。表6-4GN6-6T/600型隔离开关技术参数型号额定额定极限通过5s热稳电压电流电流峰值定电流GN6-10T/6010KV600A50A20KA经过动热稳定校验符合要求。6.2.3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。电流互感器的结构特点是：一次绕组匝数少（有的只有一匝，利用一次导体穿过其铁心），导体相当粗；而二次绕组匝数很多，导体较细。它接入电路的方式是：将一次绕组串联接入一次电路；而将二次绕组与仪表、继电器等的电流线圈串联，形成一个闭合回路，由于二次仪表、继电器等的电流线圈阻抗很小，所以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。电流互感器的选择条件：

①额定电压大于或等于电网电压： U>UINN②额定电流大于或等于长时最大工作电流:I>(1.2~1.5)IIN ar.m③二次侧总容量应不小于该精度等级所规定的额定容量:S>S2N 2£④校验。变比准确级次组合额定输出(KV)4s热电流(有效值)(KA)动稳定电流(峰值)(KA)300/50.5/0.5/10P10/10P1025/25/50/5017.142.8表6-5LZZBJ4-35电流互感器技术参数I259Amax1=根据条件选择的电流互感器是LZZBJ4-35。表6-5LZZBJ4-35电流互感器技术参数I259Amax1=IN=300>符合要求。①动稳定性校验i=42.8KA>i=7.43KAes sh符合要求。②热稳定校验12t=17.12X4=1170>12t=3.3X3.3X3.1=101tsts符合要求。tsts此外根据需要10KV侧选择有LA-10,200/5、LA-10,500/5型电流互感器。所选电流互感器参数如下表技术参数如下表。表6-614-10,200/5型电流互感器技术参数变比准确级次组合二次负载1S热稳动稳定值0.5级定倍数倍数200/50.5/3、1/30.817.114表6-7LA-10,500/5型电流互感器技术参数变比准确级二次负载1S热稳动稳定次组合值0.5级定倍数倍数

500/50.5/3、

1/30.460 110500/50.5/3、

1/30.460 110经过动热稳定校验均符合要求。6.2.4电压互感器的选择该变压器不进行绝缘检测，只需测量线路电压，可选两台JDJ—35型单相双绕组油浸式户外电压互感器，分别接在35KV两段母线上。10KV母线上选用两台JSJW-10m相屋内式电压互感器，以及两台单相屋内式电压互感器JDZ-10。其主要技术数据如下表。表6-8JDJ-35型电压互感器技术参数型号额定电压工频试验电压二次电压极限容量JDJ—3535KV95KV0.1KV1000/V.A表6-9JDZ-10型电压互感器技术参数型号额定额定变额定变压极限容量电压压比比0.5级JDZ-1010KV10000/10080500/V.A表6-10JSJWT0型电压互感器技术参数型号额定额定变额定变压极限容量电压压比比0.5级1000/1000960/V.AJSJW-1010KV120/100/3

6.2.5高压熔断器的选择本设计35千伏高压侧采用RW5-35/200-800型户外高压跌落式熔断器和RN1-6室内高压熔断器。其技术参数如下表。表6-11RW5-35/200-800型熔断器技术数据额定电额定电断流容额定电额定电断流容压为流⑴量上限断流容

量下限

/MV.A35 200 800 30经校验符合条件。表6-12RN1-10高压熔断器技术数据额定电压（KV）额定电流A三相最大断流容量/MV.A最大开断电流（KA）最小开断电流（KA）过电压倍数1010010002001.32.5经校验符合条件。10kV侧高压熔断器的选择RN3—10型户内高压熔断器。其技术参数如下表6-13： 表6-13RN3-10型高压熔断器技术数据型号额定电压熔断器额定电流最大断流容量三相RN3-10 10KV50-200A 200MVA经校验符合条件。6.2.6开关柜的选择开关柜是金属封闭开关设备的俗称，是按一定的电路方案将有关电气设备组装在一个封闭的金属外壳内的成套配电设备。金属封闭开关设备分为三种类型：铠装式，即各室间用金属板隔离且接地，如KYN型和KGN型；间隔式，即各室间是用一个或多个非金属板隔离，如JYN型；箱式，即具有金属外壳，但间隔数目少于铠装式或间隔式，如XGN型。从中压断路器的置放方式来看，分为：落地式，即断路器手车本身落地推入柜内；中置式，即手车装于开关柜中部。主要根据负荷等级选择高压开关柜的型号。一般情况下，一、二级负荷选择移开式开关柜，如KYN2/JYN1型开关柜，三三级负荷选择固定式开关柜，如KGN型开关柜。所选开关柜技术参数如下表。表6-14JYN1-35型开关柜技术参数型号额定电压(KV)额定电流(A) 类别形式JYN1-35 35 1000 单母线移开式表6-15KYN-10型开关柜技术参数型号 额定电压(KV) 额定电流(A) 类别形式KYN-10 10 630-2500 单母线移开式表6-16KGN-10型开关柜技术参数型号 额定电压(KV) 额定电流(A)类别形式KGN-10 10 630，1000 单母线固定式7.变电所的防雷保护变电所防雷概述雷电引起的大气过电压将会对电器设备和变电所的建筑物产生严重的危害，因此，在变电所和高压输电线路中，必须采取有效的防雷措施，以保证电器设备的安全。运行经验表明，当前变电所中采用的防雷保护措施是可靠的，但是雷电参数和电器设备的冲击放电特性具有统计性，故防雷措施也是相对的，而不是绝对的。变电所的雷电危害主要来自两个方面：一个是直接雷击变电所的建筑物、构筑物或装设在露天的设备，强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时，引起机械力破坏和热破坏；另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内，使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁。所以对于直接雷击破坏，变电所一般采用安装避雷针或者避雷线保护，对于沿线路侵入变电所的雷电侵入波的防护，主要靠在变电所内合理地配置避雷器。避雷针的选择防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高并

具有良好的接地装置，其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。避雷针的设计一般有以下几种类型：1.单支避雷针的保护；2.两针避雷针的保护；3.多支避雷针的保护。本次设计采用单支避雷针进行防直击雷的保护。避雷针的保护范围是指被保护物在此空间范围内不致遭受雷击而言。单支避雷针的保护范围是一个旋转的圆锥体。避雷针的保护半径、可按下式计算，即r=(h—h)p，当h>0.5h时；xx x(9-1)r=(1.5h—2h)p，当h<0.5h时。x xx(9-2)式中h一避雷针高度，单位m；5.5p=丁hx5.5p=丁高度影响因数，当h<30m时，p=1;当h>30m时，这次选择在距变电所外10m的地方装设单支避雷针，安装在进线终端塔顶，塔顶高度为21m,针高12m,取33m作为计算高度。表9.1避雷针保护范围计算表针号h(m)ph(m)r(m)保护范围避雷针高度高度影响因数被保护物高度保护半径#1330.9617.015.36#1#1330.968.032.16#1#1330.964.039.84#18.3避雷器的选择目前在新建或技术改造的变电所中,一般都选用氧化锌避雷器,作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。氧化锌避雷器与阀型避雷器相比,具有残压低、无续流、通流容量大、性能稳定和动作迅

速等优点。1.35kV侧避雷器的选择（1）按额定电压选择35kV系统最高电压40.5kV,相对地电压为40.5/<3=23.4kV，避雷器相对地电压为1.25U=1.25x40.5=50.6kV，取避雷器额定电压为53kV。（2）按持续运行电压选择35kV系统相电压23.4kV,选择氧化锌避雷器持续运行电压40.5kV，此值大于23.4kV。（3）标称放电电流的选择35kV氧化锌避雷器标称放电电流选择5A。（4）雷电冲击残压的选择35kV额定雷电冲击外绝缘峰值耐受电压为185kV，内绝缘耐受电压为200kV，计算避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压为UbleBILUbleBIL200二143KV(9-3)选择氧化锌避雷器雷电冲击电流下残压（峰值）为134kV。（5）校核陡坡冲击电流下的残压35kV变压器类设备的内绝缘截断雷电冲击耐受电压为220kV，计算陡坡冲击电流下的残压为BIL'220U1= =——=157KV （9-4）bleK1.4c选择陡坡冲击电流下残压（峰值）为154kV。（6）操作冲击电流下的残压35kV变压器线端操作波试验电压为170kV，计算变压器35kV侧操作冲击电流下的残压为U=SIL=卫0=148KV （9-5）sK1.15c选择操作冲击电流下峰值残压为114kV。（7）根据上述计算和校核，选择Y5WZ—53/134型氧化锌避雷器能满足35kV侧变压器的过电压保护要求。2.10kV侧避雷器的选择具体计算过程与上类似，选用Y5WS5—17/50L型氧化锌避雷器。表9.2Y5WS5—17/50L型氧化锌避雷器计算结果表计算结果Y5WS5—17/50L额定电压（kV）1.38x11.5=15.87额定电压（kV）17持续运行电压(kV)11.5/73=6.6持续运行电压(