【《H煤业35kV变电站设计中的主要电气设备选择及校验分析案例》4500字】

H煤业35kV变电站设计中的主要电气设备选择及校验分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u3353山西H煤业35kV变电站设计中的主要电气设备选择及校验分析案例 120304一、电气设备选择的一般性原则 1184(一)按使用环境选择电气设备的类型 124777(二)按正常工作时的参数选择电气设备 23687(三)按故障条件校验电气设备 223567(四)假想作用时间tj的确定 328609(五)母线选择的一般原则 432286二、35kV侧电气设备的选择与校验 630809(一)用途 621665(二)型号意义 728172(三)适用工作条件 710613(四)开关柜主要技术参数 826859(五)校验 831591三、10kV侧电气设备的选择与校验 108075(一)用途 1030154(二)型号意义 1027321(三)适用工作条件 119688(四)开关柜主要技术参数 1125571(五)校验 1225595四、母线的选择与校验 1423479(一)35kV汇流母线 1422635(二)10kV汇流母线 16电气设备选择的一般性原则按使用环境选择电气设备的类型电气设备按装设地点的不同可以分为户内式和户外式。按照工作环境的不同还可以分为普通型、湿热型、矿用型、高原型和防污型等。其中，矿用型又可分为一般矿用型和矿用防爆型。此外电气设备的类型还有其它的分类方法。我们在选择时，应该首先根据设备工作的环境和条件选择出合适的型号。按正常工作时的参数选择电气设备根据额定电压进行选择所选用的电气设备的额定电压应该大于或者等于所在电网的额定电压，或电气设备允许的最高工作电压（1～1.15）UN，大于或者等于所在电网的最高电压。即UN≥UN.W或（1.1～1.15）UN≥Um.W（6-1）式中UN电气设备的额定电压，kV；UN.W电气设备的额定电压，kV；Um.W电气设备的额定电压，kV。根据额定电流进行选择所选用的电气设备的额定电流应该不小于通过它的最大长时工作电流。即IN≥Ica(6-2)式中IN电气设备的额定电流，A；Ica电气设备所在线路的最大时长工作电流，A。按故障条件校验电气设备开关电器断流能力的校验当开关电器的额定断流容量Soff(或最大分断电流Ioff)大于其所在电路的最大短路容量（最大短路电流）时，开关电器才能可靠的切除短路故障。开关电器的断流能力应按下述所列公式进行校验：Soff≥SK或Ioff≥Ik(3)(6-3)式中Soff开关电器的额定断流容量，MV•A；Ioff开关电器的最大分断电流,A；SK为开关电器所在电路的最大短路容量，MV•A;Ik(3)开关电器所在电路的最大短路电流。电气设备的短路稳定性校验为了保证电气设备不会因为短路电流的电动力和热效应而遭到破坏，所以必须校验其在发生短路故障时的动稳定性以及热稳定性。电气设备动稳定性校验公式为：imax≥ish或Imax≥Ish(6-4)式中imax为电气设备允许通过的最大峰值电流，kA；ish为最大运行方式下计算出的三相短路电流的冲击值，kA；Imax为电气设备允许通过的最大峰值电流，kA；Ish为最大运行方式下计算出的三相短路电流的冲击值的有效值，kA。电气设备热稳定性校验公式为：It式中It设备的热稳定电流，kA；tt相应的热稳定时间，s;IK(3)最大运行方式下计算出的三相短路电流，kA；tj短路的假想时间，s。假想作用时间tj的确定短路电流假想作用时间tj由后备保护动作时间tpr和断路器短路时间toc两部分组成。它等于后备保护动作时间ttj式中tj短路电流假想作用时间，s；tpr后备保护动作时间，s；toc断路器短路时间，s。每段假想时间tj的确定见表6-1。表6-1每段假想时间tj后备动作时间tpr断路器动作时间toc断路假想时间tj10kV馈线00.20.210～35kV段0.50.20.735kV进线段10.21.2母线选择的一般原则配电装置的母线主要用铜和铝制成。室外配电装置的母线多采用钢芯铝绞线。由于是软导线，所以不需要校验动稳定。室内配电装置由于线间距离较小，采用硬母线。在中小型变电所和发电厂中多采用矩形铝排。按发热条件选择母线为使正常运行时母线的发热温度不超过允许值，必须满足以下条件:Ial式中Ial铝母线的允许载流量，A；IW.maxIal是按导体最高允许温度为70℃、环境温度为25℃确定的，若环境温度不等于25℃，则铝母线的允许载流量应乘以温度校正系数Kθ,即Kθ=0.15式中θ实际环境温度，℃；Kθ温度校正系数。按经济电流密度选择母线年平均负荷较大、母线较长、传输容量较大的回路，为了降低年运行费用，可按经济电流密度选择母线截面。母线的经济截面按如下公式确定:A=I式中IW.max母线的工作计算电流Ijec经济电流密度，A/mm2按动稳定校验母线当短路冲击电流通过母线时产生的最大计算应力应不大于母线的允许应力，即σc式中σcσal母线材料的允许应力，Pa或N/m2铝母线的允许应力约为69MPa。σalσc式中W母线的截面系数，m3；M母线通过温时受到的最大弯曲力矩，N•m。无论平放还是竖放，母线截面系数的计算式都为：W=b式中W母线的截面系数，m3；b母线的宽，m;h为母线的高，m。当母线跨距数为1~2时，母线通过温时受到的最大弯曲力矩M的计算公式为：M=F/8（6-13）式中F三相短路冲击电流在中间相产生的电动力，N；M母线通过温时受到的最大弯曲力矩，N•m。当母线跨距数大于2时，M=Fl/10。式中F三相短路冲击电流在中间相产生的电动力，N。其计算公式为F=1.73Ki式中F三相母线所受到的最大电动力，单位：N;ish最大短路冲击电流，A;l支持绝缘子之间的距离，单位：m；s相间距离，m。按热稳定校验母线满足热稳定的条件为：θk.max式中θk.max导体在短路电流通过时的最高允许温度,℃。由于计算短路时导体的最高温度θkAmin=I式中C导体的热稳定系数，AsI∞只要所选导线截面积A>A35kV侧电气设备的选择与校验本次设计中，35kV侧选用JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜。用途JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜，适用于交流50HZ、额定工作电压35kV的电力系统中。作为中小型发电厂、变电所和工矿企业配电所接受和分配电能的户内开关设备使用，亦可作为启动和停止电动机、切合电容器、电炉变压器等频繁操作设备的控制设备使用。型号意义JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜具体的型号意义见图6-1。图6-1JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜具体的型号意义适用工作条件①海拔高度不超过1000m；②环境温度不超过40℃，不低于-5℃，日温差15℃；③相对湿度不超过90%(25℃)；④没有火灾、爆炸危险、严重污秽、化学腐蚀及剧烈运动的场所。开关柜主要技术参数开关柜主要技术参数见表6-2。表6-2JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜的主要技术参数项目单位技术特征额定工作电压Kv35最高工作电压Kv40.5最大额定电流A1000额定开断电流kA1620极限通过电流（峰值）kA40504s热稳定电流（有效值）kA1620校验因为当条件最恶劣时设备满足校验的要求，那么其它情况下均可满足校验要求，所以本次设计中均选用短路电流最大和假想时间最长的情况进行校验。额定电压的校验UN=35kVUW=35kV因为35kV=35KvUN=UW所以电压校验符合要求。额定电流的校验I==164.957A

INIca=164.957A 因为1000＞164.957IN＞Ica所以额定电流校验符合要求。开断容量（电流）校验II因为16＞12.610I 所以开断电流校验符合要求。动稳定校验ii因为40＞32.156i所以动稳定校验符合要求。热稳定校验II因为190.615I所以热稳定校验符合要求。开关柜中其余元件的校验过程和内容与断路器相似，不再赘述。经校验JYN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜中包含的所有器件均满足校验要求。10kV侧电气设备的选择与校验本次设计中，10kV侧选用KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜。用途KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜适用于交流50Hz，额定工作电压3、6、10kV，额定工作电流为1000、2000、3150A单母线，作为接受和分配电能的户内配电设备使用。型号意义KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜具体的型号意义见图6-2。图6-2KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜具体的型号意义适用工作条件①周围环境温度-15～40℃；②海拔高度不超过1000m;③相对湿度日平均值不大于95%，月平均值不大于90%，在高湿度期内可能出现凝露；④无可燃气体、导电尘埃、严重污秽、化学腐蚀和剧烈震动的场所。开关柜主要技术参数开关柜主要技术参数见表6-3。表6-3KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜主要技术参数名称单位配用真空断路器型号ZN28-10Q/3150-40额定工作电压kV10最高工作电压kV11.5额定工作电流A3150额定短路开断电流kA100额定动稳定电流（峰值）kA100额定热稳定电流（有效值）kA40热稳定时间s4校验因为当条件最恶劣时设备满足校验的要求，那么其它情况下均可满足校验要求，所以本次设计中均选用短路电流最大和假想时间最长的情况进行校验。额定电压的校验UN=10kVUW=10kV因为10kV=10kVUN=UW所以电压校验符合要求。额定电流的校验I==577.350A

INIca=577.350A 因为3150＞577.350IN＞Ica所以额定电流校验符合要求。开断容量（电流）校验II因为40＞5.370I 所以开断电流校验符合要求。动稳定校验ii因为100＞13.694i所以动稳定校验符合要求。热稳定校验II因为40I所以热稳定校验符合要求。开关柜中其余元件的校验过程和内容与断路器相似，不再赘述。经校验KYN□-10(Z)Q型移开式金属封闭高压开关柜中包含的所有器件均满足校验要求。母线的选择与校验35kV汇流母线按发热条件选择截面母线的工作计算电流为I==164.957A查寻资料可知，25℃时单条、平放LMY-50×4型矩形铝母线的允许载流量I故35kV汇流母线选择LMY−50×4型矩形铝母线。按热稳定度校验铝母线的热稳定系数C=87As/mm2A==158.777实际选用母线的截面积A=50×4=200mm动稳定校验YN1-35型移开式金属封闭真空断路器高压开关柜的母线档距取l=2m,相间中心间距取s=40cm。s−bb+h==5>2式中s相间中心间距，mm；b母线的宽，mm;h母线的高，mm。故母线截面的形状系数K≈1。①三相短路冲击电流在中间相产生的电动力为:F=1.73K=1.73×1×=162.2②母线的弯曲力矩为M===32.44N•M③母线的截面系数为W===④母线收到的最大应力为σ==故动稳定满足要求。综上所述选取LMY-50×4型矩形铝母线为35kV汇流母线。10kV汇流母线按发热条件选择截面母线的工作计算电流为I==577.350查寻资料可知，25℃时单条、平放LMY−50×5型矩形铝母线的允许载流量I故10kV汇流母线选择LMY−50×