开原市110kV降压变电站电气一次系统设计 - 网

I开原市110kV降压变电站电气一次系统设计摘要随着电力系统的不断发展,更多的高薪化复杂化的产业也在不断的发生变化。现如今从最开始的发电到供电到整个电力系统的转变已经有了翻天覆地的变化。而且变电站是电力系统中供电环节也是一个重要的环节,他在整个供电系统的技术领域上得到了充分的发展。现如今对于变电站的设计,尤为重要,因此应该在合理高效的前提下进行更好的开发。本文是对变电站进行一次系统设计采用的是100kV的降压变电站。以开原市的变电站为研究对象。在本次研究过程中首先应当设计以电气主接线的方案,然后根据现场的情况利用一些负荷计算来设计分析,负荷合计算采用的是系数法。本次设计采用的主变压器的型号为110kV。而且根据所选定的型号进行设备的最后选型和校验通过整体对变压器的保护设计来测控变压器的防雷效果,最后设计出满足社会需要的高效合理的变电站。关键词:110kV降压变电站;电气一次系统;电气主接线IIAbstractWiththerapiddevelopmentofhigh-techandcomplicatedpowertechnologies,inthefieldofnewtechnologies.Hasbeenfullydeveloped.Therefore,itisparticularlyThispaperisthedesignoftheprimaryelectricalsystemofthe110kVstep-downsubstationinKaiyuanCity.First,determinethedesignoftheelectricalmainwiring.coefThen,throughthecalculationofshort-circuitcurrent,theselectionandverificationofthedesignedforthesubstation.Therefore,thispaperdesignsareal,efectiveandreasonablesubstationtomeettheneedsofsociety.Keywords:110kVstep-downsubstation;electricalpriwiringIII目录第1章前言 1.1变电站的研究背景 1.2变电站的研究目的与意义 1.3变电站的国内外发展现状 1.4本文主要研究内容 第2章电气主接线的计方案 2.1电气主接线的设计原则 2.2主接线的设计基本要求 2.2.1主接线可靠性的要求 2.2.2主接线灵活性的要求 2.2.3主接线经济性的要求 2.3主接线的基本形式 2.3.1单母线接线 2.3.2单母线分段接线 2.3.3单母线分段带旁路母线接线 2.4电气主接线的设计方案的确定 2.5本章小结 第3章负荷计算与变压器选型 3.1用户分析 3.2负荷计算 3.3主变压器的台数和容量的选择 IV3.3.1主变压器台数的选择 3.3.2主变压器容量的选择 3.4主变压器的相数和绕组选择 3.4.1主变压器相数的选择 3.4.2主变压器绕组的选择 3.4.3主变压器的调压方式和冷却方式选择 3.5主变压器型号的确定 3.6本章小结 第4章短路电流的计算 4.1短路电流计算的目的 4.2短路电流计算的一般规定 4.3短路电流计算步骤 4.3.1电气设备标幺电抗计算 4.3.2短路电流计算 4.4本章小结 第5章电气设备的选型与校验 5.1电气设备选择的一般原则 5.2高压断路器的选择与校验 5.2.1高压断路器选择 5.2.2高压断路器的校验 5.3高压隔离开关的选择与校验 5.3.1高压隔离开关的选择 5.3.2高压隔离开关的校验 5.4电压互感器的选择与校验 V5.4.1电压互感器的选择 5.4.2电压互感器的校验 5.5电流互感器的选择与校验 5.5.1电流互感器的选择 5.5.2电流互感器的校验 5.6母线的选型 5.7本章小结 第6章防雷及接地保护 6.1直击雷保护 6.2感应雷保护及绝缘配合 6.3防雷电侵入波过电压保护 6.4避雷器的选择 6.5接地保护 6.6本章小结 结论 参考文献 致谢 错误!未定义书签。附录 1第1章前言近年来各国经济都在不断地发展,城镇的用电量也逐渐增加很多变电站在整体的供电过程中不能够满足所需。因此,对于变电站的设计越来越重要,我们现如今必须结合着全局的形式出发,统筹兼顾按照现如今的负荷性质,结合着总的电用量根据现场的供电条件和整个设计工程的特点来进行合理的方案设计[1]。变电站主要完成的是将其机械能转化为电能的分配而且为了提高整个变电站的稳定性,加大安全性的建设本次论文对电气一次系统设计主要采用的是110kv的变电站。1.1变电站的研究背景本次选用变电站的城市是开远市,他是在辽宁铁岭市的县级城市之一,而且位于我国辽宁省的北部,在地区主要是丘陵地带,地区的温度常年保持在零下35℃到零上36.5℃之间。而且该地区的平均降水量为678毫米日照时数竟高达2500小时以上。1.2变电站的研究目的与意义现如今我国在发电技术方面相对于外国国家来说,还相对成熟,而且在一些技术发展方面已经向高压化进行逐步发展变电站所值班的形式已经转化为无人值班。而且在继电保护方面也采用了智能化的处理,现如今我国电力行业的发展是存在着很多问题,最突出的问题就是一些电力设备的结构不够合理而且电力设备因为体积大,所占的面积比较多,整体的前期投入的投资相对来说很高产生的变电站发电量效率不明显[2]。而且特别是针对于变电站的开关设计,现如今我国主要采用的是一次开关,这样的开关导致了很多造型上的问题[3]。现如今我国。的城市和农村在不断的发展,这种变电站的设计越来越不符合我国发展的要求,因此我们将需要新一代的接班人来创造更加新型全面高效的变电站。110kV变电站的重要环节就是电力配送,而且在整个电网的购建环节中属于关键环节变电站是整个电力系统中影响电力全运行的重要组成部分再发电厂和用户之间起到了关联的作用[4]。而且它直接影响着整个电力系统是否能够安全运行是否能够经济化运行。因此变电站的设计质量问题,直接关乎着我国电力系统的运行关乎着更多的城镇居民用电量的问题。在现实生活中设计出更加高效安全的变电站对于我国来说,具有十分重要的意义[5]。21.3变电站的国内外发展现状为了满足电力市场对于发展的需求,在变电站方面,我国通过了多年的发展与需求,在整个建设方面有了一定的成果,但现如今越来越大的电力系统在不断的增加,短路电流与容量,的过程中,导致了很多电力系统不稳定,为了能够增加更加系统稳定性的可能,我国采用了110kV变电站设计,也是为了适应时代科学发展的新的趋势[6]。现如今从某些发达国家来看,对于供电紧缺的问题,依然是迫在眉睫更多的是因为供应不足的资源而产生的电力供应不足,很多外国国家为了提高效率减少损耗并且在一些电力设备上进行了加大研究[7]。在不断的研究过程中也取得了很大的成果,现实生活中城市的用电量不断增加为了能够提高变电量的效率,在一些发达国家通过一些降低电能损耗的办法来提高整体的用电率也就是说将电压进行升高完成更好的变电效率。1.4本文主要研究内容本设计题目是开原市110kV降压变电站设计结合着现如今开元市整体的用电情况设计出一个具有规成的变电器一次系统还需满足如下:(1)结合着电力系统的背景,确定主要的接线设计方案;(2)运用负荷计算来确定主变压器的型号;(3)设计短路电流;(4)进行电气设备的选择与校验根据计算结果来进行进一步分析;(5)电力设备应该进行接地保护和防雷保护根据外在条件进行更好的电气线路图绘制。3第2章电气主接线的计方案我国《变电所设计技术规程》SDJ2-79规定,现如今所有的变电站所有的主接线都应该在回路线和设备特点等等诸多条件下进行一定的确定,并且满足安全性能的要求再操作方面非常灵活,减少投资等等一系列的要求才能够更好地进行扩大建设。2.1电气主接线的设计原则设计原则如下:(1)根据我国电力行业对于电气方面的设计方针来设计整个实验的电气主接线。(2)完成电力设计的主要前提就是尽可能地减少成本。(3)对于电气器件的选择,主要是通过短路电流的数据计算进行选择。(4)根据绘制电气图原则,绘制规范可用的原理图。2.2主接线的设计基本要求2.2.1主接线可靠性的要求整个变电站设计的主要任务就是要安全可靠,而且对于主接线的基本要求就是在保证供电量的前提下,也要保证整个接线的质量问题,对于整个电力生产和分配进行合理的设计。主接线可靠性的具体要求:(1)在整个电气设备断路过程中进行设备检修,不影响整个电气系统对于外界的供电效果;(2)设备断路或者是设备的主线发生故障时工作人员对其检修时应该尽量避免因为二次检修所产生的时间过长问题;(3)避免变电站所有设备停止时的可靠性。2.2.2主接线灵活性的要求主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活性:4(1)为了满足整个供电系统中进行调节电量的设计,可以在操作的过程中灵活运用,并且切除变压器线路等等系列问题。这样能够在一些系统故障出现的同时,通过调节某个设备的运行方式来进行特殊的检验要求;(2)为了检修的目的:在设备停止运行过程中对于设备的保护措施应该进行不断的检修。而且如果因为一些设备停止运行在不影响整个电力系统的前提下进行检修;(3)为了扩建的目的:最开始的电力设备的扩建到最后的设备的接线过程在整体的装置和改造过程中所需要的改造都应该是最小的。2.2.3主接线经济性的要求设备的主接线要做到经济合理的前提下满足设备的可靠性和灵活操作性:(1)投资省:五街线的线路应当尽可能地节约开关与电流之间所产生的投资,而且对于一些过电保护的设施不应该进行复杂处理,为能够更好的节约二次设备和电缆上的投资问题,我们应该在整体的设计过程中采用简单电路[8];(2)变电站的设计应该尽可能的选用设备体积小的方案,目的是为了节约更多的安装费用和构架费用在整个经济运输条件许可的情况下能够更加简化的布置。(3)电能损失少:选用变压器的形式一般采用的是经济合理化的选择,整个容量和数量的方案,而且为了避免变压器的电压增加而产生的电能损耗[9]。2.3主接线的基本形式2.3.1单母线接线单母线接线的方式在整个设计过程中都非常简单,而且他的操作设备很少在整个扩建方面,可以更好的进行集成电路。但是因为这一零件属于单一部件在设备发生故障或者是检修过程中,都要导致整个设备的停电,因此在整个检修过程中需要耗时大量的时间才能够修复供电系统。2.3.2单母线分段接线采用断路器的方法将母线进行分段处理,在整个电路产生损坏或者是检修的过程中不会因为一个母线发生问题,就要全部断电的现象,而且母线进行分段处理,还可以正常的解决双回线过程中产生的电量损耗问题。因此,这种分段处理比较适合于扩建:110~220kV整个配电装置过程设置的电线回路基本上采用的是3到4回的方式,配电装置的出线回路数为3~4回,35~63kV可配电装置的出线回路数为4~8回,6~10kV配电装置出线为6回及以上,则采用单母分段接线。52.3.3单母线分段带旁路母线接线单母分段式的接线方式,大多数不适合进线较多的电器,而且电压等级一般为35到110kv的电器比较适合于这种分段方式,用分段方式也是非常灵活的,具有更高的可靠性。2.3.4双母线接线它具有电力供应的可靠,灵活等优点,双母线接线范围:6kV~10kV配电装置,当短路电流很大,即将离任的的线需要一个反推堆。2.4电气主接线的设计方案的确定110kV使用的是单母线的接线方式,而且进线4回、出线2回。35kV出线方案选择4回,35~110kV出现超过3回。10kV出线6回单母线分段主接线通过对原始的资料进行数据分析建立出相应的接线方案,并且根据方案进行逐一对比:方案一110kV侧双母线接线,35kV侧分段断路器兼做旁路断路器的单母线分段10kV采用单母线分段接线,方案一电气主接线图如图2-1所示。图2-1方案一电气主接线图6方案二110kV侧采用双母线,35kV采用双母线接线,10kV侧采用单母线分段接线。方案二电气主接线图如图2-2所示。图2-2方案二电气主接线图两种方案比较:方案一:110kV侧双母线接线,35kV侧分段断路器兼做旁路断路器的单母线分段10kV采用单母线分段接线优点:这种结构的接线方式比较清晰,35kV侧可靠性高,各电压接线方式灵活性一般好,各种电压级接线都便于扩建和发展[10]。缺点:设备相对较多,投资较大。母线采用单母线带旁路,占地面积增加。方案二:110kV侧采用双母线,35kV采用双母线接线,10kV侧采用单母线分段接线优点:这种接线方式更为可靠而且他更加容易调节操作起来,可各电压接线方式灵活性好,各种电压级接线都便于扩建和发展。110kV电压级接线易于扩建实现自动化缺点:设备相对较多,投资大。对比实验方案得出方案二比较适合。2.5本章小结采用主接线的方式来设计整个电气接线图整体采用的两个方案进行对比,而且方案一的灵活性更高,在整个经济性要求的前提下,能够满足可靠性的选择,从而选取方案一。7第3章负荷计算与变压器选型本次设计的主要关键就是在变压器的选择和负荷计算的选择,因为变压器是长期使用的一种电器在负荷增长的状况下,对于整体的即损失和危害都要进行慎重考虑,而且选择变压器是变电站设计的重要环节,根据负荷对变压器的型号进行一定的选择。3.1用户分析开原市110kV变电站用途可分为以下4个区域:会宁公园,人民广场,丽景花园小区,市政府。本次变电站出线共12回。110kV出线1和出线2用在35kV和10kV变电压:容量分别为13500kW。35kV出线1和出线2用在会宁公园上:容量分别为3250kW。35kV出线3和出线4用在民广场上:容量分别为3140kW。10kV出线1,出现2和出线3用在丽景花园小区:容量分别为2250kW。10kV出线4,出线5和出线6用在市政府:容量分别为1360kW。3.2负荷计算实验过程中采用的复合计算方法有两种,他们分别为系数法和利用系数法等等。本文主要对前者进行算术研究。需要系数法:通过设备功率乘以所需要的系数来进行计算得出最终的负荷。负荷计算公式为:K(3-1)设备组容量为PS、KKt为设备运行系数(设备同时运行产生的系数)、KH为负荷(设备负载)系数、ηη为实际工作平均效率(每天的供电量)与设计需求结合着实际发展所需要的系数通过计算得出是:Kne=0.7(3-2)35kV侧据单母线分段的方法进行接线采用的出现为四回路。且将I、II段设置为8出路定义容量为13000kW。10kV侧容量最多不应超过12000kW,出现为六回路的单母线分段的接线。35kV侧:P(3-3)10kV侧:P(3-4)总负荷容量为:PS=PS1+PS2=23610kW(3-5)有功计算负荷为:PC=KnePS=16527kW(3-6)3.3主变压器的台数和容量的选择3.3.1主变压器台数的选择通过原始的最初数据我们知道在郊区设置的变电所一般都是将电压下降到110kV而且所有的功率都将在10kV和35kV的母线上进行传输通过变压的。设备台数来进行整个系统的供电[11]。能够保证整个系统供电的可靠性,避免因为设备故障而出现的,检修状况,其中,变电所将变压器的选择一般设置为两台左右,而且,在发生故障时可以进行,最小,故障检修时间,而且能够在故障检修过程中运用另一台变压器进行正常供电,提高整体设备的可靠性。主变压器数量选择方法如下:(1)变电站一般设置的区域为野外而且采用的是两台型号,一模一样的变电器进行变电装置。(2)为了能够保证整个供电系统的稳定性,对于变电站的设计通常采用的是备用变电器的设备装置而且在设备发生故障,不能运行使另外一台设备即将启动整个系统的供电。根据上述的要求,我们知道为了能够达到变电气的安全可靠性能在变电器的台数方面一般设置的是两台一模一样的供电设备。3.3.2主变压器容量的选择变电所所建成的宫殿设备在最初的5到10年内进行规划选择,通过长远的利益发展对于整个变电所的电气容量,应该结合城市的规划发展最初的总数和容量选择方9面,根据结构和变压器的负荷方面进行选择也就是在保证国家电力用户的前提下满足变电所的所有性能。在整个电力设备出现故障时,应该有备用机设备进行整体的供电。而且这种变电器的容量应该保证在全体负荷的60%到80%之间。3.4主变压器的相数和绕组选择3.4.1主变压器相数的选择外界因素不受影响的条件下对于变电所的三项变压器应该选择在330kV的情况下进行变相电压的处理,并且结合着实际情况和原始资料对其进行选择。单向的变压器采用的投资非常大,而且所需要的占地面积比正常的变压器要多出很多整体电量运行过程中消耗巨大,接线过程中也非常的复杂,大大加大了整个工作人员的工作量。3.4.2主变压器绕组的选择变电所的电压等级一般设置为三种等级而且通过各种功率在整个变电所的变压容器上是否能达到15%以上来进行无功补偿,通过这种来设置三种变压器的主变方法。3.4.3主变压器的调压方式和冷却方式选择为了满足城镇用户对于电量方面的需求,本次电压应该符合国家标准的设计下进行一百一十千伏的供电装置:1)有变电站所采用的电压方式为水平控制法而且根据变电所的位置和电压的情况做出一定的判断,如果在每日负荷非常大的情况下和电压的电压的额定倍数非常大的情况下,允许每日不允许超过的电压范围为10%。2)在电力站运行定压的过程中不允许超过最高的电压而且正常运行状况下,额定电压一般不低于95%。电压的调压方式一般分为负载和有载两种状况,而且调压范围一般为30%左右。根据变电所的电压波动情况来看,整体的波动趋势较大,因此采用有载的调压方式来满足整个设计要求。3.5主变压器型号的确定变压器型号按Se=12MVA选择两台容量为13500KVA自冷有载调压变压器,如图表3-1所示:10表3-1SFZ11--13500/110系列变压器参数型号额定容量(kV·A)额定电压(kV)最高电圧(kV)阻抗电压工频电压(kV)接线组别冷却方式SFZ11--13500/11012000110±8×1.25%/111057%200FP根据上表的数据可知,整个变压器采用的是制冷装备而且运用两台远近t的接线方式来进行整个系统的工作设置的电压比为110±8×1.25%/11kV采用为Ynynod11的接线方式,阻抗电压一般设置为7%。工频电压200kV,冷却方式FP。3.6本章小结此次变压器的型号选择为Se=12MVA,而且对于变压器的调压方式进行选择运用冷却的方法进行复核的计算通过选择变压器的容量将其进行扩建后来对整体的台数进行选择。11第4章短路电流的计算在电气设备的供电系统过程中都要考虑到每个设备发生故障,而产生的不正常运行状态,因此对于各种形式的短路也是最常见的危险故障,致一我们在设备正常运行过程中对于这种故障应该将其进行预防,因此,本章节根据变电气的一次系统设计进行了短路电流的计算。本次设计采用的是开原市的110kV电压变电站。4.1短路电流计算的目的变电站所需要的电器设备中短路电流是为了能够防止整个电器出现短路,现象的重要环节,而且计算的目的主要是为了能够在选择电气过程中设计一款比较需要接电的短路电流措施能够更好地计算短路电流,而且在设备选择过程中,为了能够保证设备正常运行,在前期的投资上应该大力节约,通过全面的计算短路电流,对于整体的设备来说有着至关重要的作用,而且设备在接线过程中与应用,短路电流进行接地设计[12]。4.2短路电流计算的一般规定(1)验证设备和导电体的稳定性通过热稳定和开关通电断电时所产生的容量进行计算,并且结合着长远的发展,将棋工期推为5到10年左右,来确定整个短路电流的运行状况,而且在整个接线方式是运用最大的短路电流来进行试行。(2)短路电流的选择和应用在整个电气网络连接过程中通过一些补偿电路的影响和一些电机设备的影响进行选择。(3)对于带阻抗电器回路设计过程中计算短路电流时应该选择正常的接线方式,并且将短路电流设置为最大[13]。(4)导体和电器的稳定性通过三项短路的方式进行电流验算。4.3短路电流计算步骤(1)同一标准容积下来进行电阻抗的最大值;(2)设置网络构图来进行系统化的设计;(3)选择短路点;12(4)对于网络进行简化处理,对于整个供电系统使用的是无限大的系统来进行设计,而且通过计算短路电流的值和一些电阻抗的值来进行不同周期的设计。4.3.1电气设备标幺电抗计算(1)阻抗百分值的设计,主要通过主变压器进行分值处理:Uk1%=(6+2629)/2=1.5%(4-1)Uk2%=(6+2926)/2=4.5%(4-2)Uk3%=(29+26一6)/2=24.5%(4-3)其标幺值:电流基础值计算:110kV侧:35kV侧:10kV侧:13(2)三相电流计算(最大运行方):如图4-1。图4-1短路电流计算电路图4.3.2短路电流计算(1)当110kV母线K1处发生短路时,如图4-2。14图4-2110kV母线在k1处发生短路时正序阻抗简化图(2)当35kV母线k3处发生短路时,如图4-3。15图4-335kV母线在K2发生短路时正序阻抗简化图(3)当10kV母线k3处发生短路时,如图4-4。i2I(4-17)16图4-410kV母线在K3发生短路时正序阻抗简化图表4-1最大工作模式短路结果短路点编号短路电流计算值(kA)''IiSk(MVA)110kV母线K14.14411.2580035kV母线K23.8113.7326610kV母线K32.6479.5349.01如表4-1所示,母线选择为110kV、35kV、10kV,并设置短路点将其标号为k1、k2、k3,计算短路电流IiS266MVA,2.647kA、9.53kA、49.01MVA。4.4本章小结对开原市变电站一次系统进行短路电流的设计根据相关数据进行计算画出整个电流的结构图通过正反阻抗分析整个电路短路时的状态,而且根据最大短路结果来避免整个系统短路发生的故障。17第5章电气设备的选型与校验电气设备在整个电力系统中是重要的环节,而且结合着不同的技术和优点根据结构的不同在整个造价成本上也应当不同,根据设计要求和应用环境来创造出符合类型的电气设备。5.1电气设备选择的一般原则(1)按正常的工作环境和工作状态来选择,电气设备的器件(2)通过短路电流的设计来进行校验整个电器设备的稳定性和热稳定性(3)通过电器开关来判断整个电器的断流能力(4)在正常工作,电压下对其额定的电流和型号进行选择5.2高压断路器的选择与校验高压状况下,主要完成的功能就是在改变工作模式的情况下能够保证设备正常的运行而且在控制的情况下,当设备出现问题就应该果断切断电路保证在无障碍的情况下设备也能够起到更好的保护作用。5.2.1高压断路器选择根据相关数据的规定,在电压等级的配置装置中一般采用的电压额度为220kV~500kV。且这种电压是可以制造在安装上,非常简便能够更好地调试和运行符合现如今的经济需求。变压器电压为110kV,侧断路器型号为YX3-110/2840,其参数见表5-1。表5-1YX3-110/2840系列断路器参数项目设备参数使用条件额定电压110kV110kV额定电流984A54.7A开断电流20kA2.07kA热稳定3200kA²s27.8kA²s动稳定47kA5.9kA18变压器电压为35kV,侧断路器为YY3-35/800,其参数见表5-2。表5-2YY3-35/800系列断路器参数项目设备参数使用条件额定电压35kV35kV额定电流600A100.3A开断电流7.9kA0.97kA热稳定31.8kA²s2.74kA²s动稳定20kA2.17kA变压器的电压为10kV,侧断路器型号为YZ3-10/1000,其参数见表5-3。表5-3YZ3-10/1000系列断路器参数项目设备参数使用条件额定电压10kV10kV额定电流1000A100.1A开断电流14kA0.87kA热稳定2250kA²s41.42kA²s动稳定38kA9.11kA如表5-1、5-2和5-3所示选择额定电压分别为110kV、35kV、10kV,它们对应的额定电流分别为984A、600A、1000A,电源开关一瞬间产生的电流为20kA、7.9kA、2250kA²s,断路器的型号为YX3-110/2840、YY3-35/800、YZ3-10/1000。5.2.2高压断路器的校验(1)热稳定校验:110kV需要满足的条件为热稳定性的前提:110kV的短路热容量为:Qk=IIt=40(kA)It=402×4=6400(kA2s)It≥Qk(5-2)19式中:It、t在单位时间内,所允许通过的最大电流的时间(单位:s)。I∞—短路电流稳定状态下的值(单位:kA)。2根据计算得出:It>Qk,故符合热稳定要求。(2)满足动稳定的条件220kV母线短路,电流为三相冲击下的值为ish=8.42(kA)(5-3)稳定状态下的断路电流i(5-4)i≥ish式中:ies—断路状态下通过的稳定电流数值(单位:kA)。i,所能达到的电流数值(单位:KA)。根据计算得出i>i(1)110kV断路状态下,所满足的稳定条件为:110kV短路状态下的容量为:Qk=IIt=25(kA)It=252×4=2500(kA2s)It≥Qk(5-6)式中:It、t时间内通过的电流值和时间(单位:s)I∞—三相电流通过的稳态值(单位:kA)2根据热量稳定性,要求得出的相关计算成果为:I20(2)满足动稳定的条件110kV的三项冲击电流采用的是母线断路方法。i(5-7)断路器动稳态电流ii≥i(5-8)式中:ies—肯定的,电流幅值在单位时间内所允许通过的最大量(单位:kA)ish—加状态下所允许通过的最大冲击电流数值(单位:kA)根据计算得出i>ish,满足要求。(1)10kV稳定的前提条件:10kV短路所需要的母线容量:Qk=It=468.75(kA2s)(5-9)It=31.5(kA)It=31.52×4=2976(kA2s)It≥Qk(5-10)式中:It、t断路状况下,所允许通过的电流最大值和在单位时间内所允许通过的。数量。I∞—高压状态下的三相短路电流稳态状况下的电(单位:kA)。2满足热量稳定性,要求根据计算得出:It(2)10kV短路状态下满足整个系统的稳定性条件。110kV三项冲击电流在母线短路的情况下为:ish=38.57(kA)(5-11)段路动态稳定电流21ii≥ish(5-12)式中:i(单位:kA)ish—高压状况下通过的电流值在最短的情况下形成的冲击单位(kA)根据计算得出i>ish,故满足动稳定要求。5.3高压隔离开关的选择与校验5.3.1高压隔离开关的选择110kV变压器侧隔离开关选择的型号是GW4-110/3150,其参数见表5-5。表5-5GW4-110/3150系列隔离开关参数项目设备参数使用条件额定电压110kV110kV额定电流600A200.4A热稳定980kA²s5.69kA²s动稳定50kA4.67kA35kV变压器侧隔离开关选择的型号是GW4-35/600,其参数见表5-4。表5-4GW4-35/600系列隔离开关参数项目设备参数使用条件额定电压35kV35kV额定电流1405A50.A热稳定3400kA²s25.28kA²s动稳定50kA7.5kA10kV变压器侧隔离开关选择的型号是GN2-10/2000,其参数见表5-6。表5-6GN2-10/2000系列隔离开关参数项目设备参数使用条件额定电压10kV10kV额定电流2000A1102.21A热稳定6480kA²s82.84kA²s22动稳定85kA17.54kA如表5-4、5-5和5-6所示,本次设计选择额定电压分别为110kV、35kV、10kV,额定电流分别为3150A、600A、2000A,额定动稳定电流峰值分别为100kA、50kA、85kA,热稳定容量分别为6400kA²s、980kA²s、6480kA²s,型号分别为GW4-110/3150、5.3.2高压隔离开关的校验(1)热稳定校验:110kV满足热稳定的条件下进行开关隔离:110kV短路容量设置:Qk=I2∞t=14.37(kA2s)(5-13)It=20(kA)I2tt=202×4=1600(kA2s)It2t≥Qk(5-14)式中:It、t在热稳定的情况下,通过的电流值和时间的状况(单位:s)I∞—单向短路电流所达到的稳定状况下的电流值(单位:kA)2满足热稳定的要求前提是要满足条件:I(2)满足动稳定的条件110kV在母线短路的情况下,满足三项冲击电流数值为:ish=6.412(kA)(5-15)半路状态过程中产生的稳定,电流驱动状态为:ies=32(kA)i≥ish(5-16)23式中:i,所通过的电流状况,而达到的最大数值(单位:kA)。i—高压侧短路冲击电流值,单位为kA。ii>i(1)35kV其在隔离状态下,所达到的稳定条件:35kV短路电流所产生的热量和容量:(5-17)(IKt)2≥Qk(5-17)It2t=15.1×4=912.04(kA)It=15.1(kA)It2t=15.1×4=912.04(kA)(5-18)It≥Qk(5-18)式中:It、t单位时间内允许通过的最大热量(单位KA)I∞—高压侧三相短路稳态电流值,单位kA。2根据计算得出:It>Qk,故符合热稳定要求。(2)满足动稳定的条件35kV母线短路三相冲击电流稳定状态下所通过的断路电流ish稳定状态下所通过的断路电流ish=5.233(kA)ies=37(kA)ies=37(kA)i≥ish(5-20)式中:ies—稳定状态下断路情况下通过的稳定(单位:kA)ish—高压状态下,所形成的电流数值在短路状况下为kA。满足稳定性的要求,可以计算出i>i。(1)10kV满足热稳定的条件在开关隔离的情况下:2410kV线路在短路过程中所形成的容量为:It=24(kA)It=242×4=2304(kA2s)It≥Qk(5-22)式中:It、t断路撞坏下所允许通过的最大电流和单位时间内允许的断电数量(单位:kA)I∞—高压状况下,所形成的稳态电流(单位:kA)。2为了满足热稳定的要求,因此设计出来的数据应当满足:I(2)10kV断路满足的稳定性条件。110kV三相冲击电流导致的母线短路。(IKt)2≥Qk(5-23)断路过程中形成的稳态电流。ies=24(kA)i≥ish(5-24)式中:ies—断落器件中通过的稳定电流数值(单位:kA)ish—后压状况下通过的电流值变化(单位:kA)根据计算得出i>ish,故满足动稳定要求。5.4电压互感器的选择与校验5.4.1电压互感器的选择110kV电压状况下,所以选用的电压互感器分别为JDD-1110型单相、串级式三绕25组户外式,其参数见表5-7。表5-7JDD-110系列电压互感器参数型号额定一次电压(kV)额定二次电压(V)准确等级额定变比JDD-110110/3100/30.535kV用的电压互感器为JDZ-35型。其参数见表5-8。表5-8JDZ-35系列电压互感器参数型号额定一次电压(kV)额定二次电压(V)准确等级额定变比JDZ-3535/3100/30.510kV侧选用JDJ-10型电压互感器,其参数见表5-9。表5-9JDJ-10系列电压互感器参数型号额定一次电压(kV)额定二次电压(V)准确等级额定变比JSW-1010/3100/30.5//10100100//333如表5-7、5-8和5-9所示,本次设计选择额定一次电压分别为110/3kV、35/3kV、10/3kV,额定二次电压分别为100/3V、100/3V、100/3V,准确等级为0.5,JDJ-10系列的电压互感器。5.4.2电压互感器的校验采用的电压互感去运用局部放电的方法来进行传统的电压放电,而且改变了传统电压放电的方法。通过实验数据可以知道在60秒后将电压进行逐一放电,回归的电压不会作为清零,处置,而且对于单个进行放电试验的装置,则应该将整体电压进行瑜伽控制在电压不断循环过程中满足电压器件的前提,检查各个电压器件有无松动现象,将周围的金属物品进行接地处置。而且避免因为一些尖端放电的现象产生一系列的干扰。265.5电流互感器的选择与校验5.5.1电流互感器的选择110kV变压器选用的是LCW-110型,其参数见表5-10。表5-10LCW-110系列电流互感器参数型号额定电流比(A)热稳定电流5s(kA)准确等级额定动稳定电流峰值(A)热稳定倍数动稳定倍数LQZ-110600/54212487513535kV电流互感变压器LCWD-35型,其参数见表5-11。表5-11LCWD-35系列电流互感器参数型号额定电流比(A)热稳定电流5s(kA)准确等级额定动稳定电流峰值(A)热稳定倍数动稳定倍数LCWD-35800/5420.57796515010kV刘互感变压器采用的是双头劲线的方法型号为LCWDL-10型,其参数见表5-12。表5-12LCWL-10系列电流互感器参数型号额定电流比(A)热稳定电流5s(kA)准确等级额定动稳定电流峰值(A)热稳定倍数动稳定倍数LCWDL-101200/5420.512835090如表5-10、5-11和5-12所示,额定电流为600/5A800/5A1200/5A、额定动稳定电流峰值为248A,779A,1283A动稳定倍数分别为135、150、90,热稳定电流为75kA,65kA,50kA热稳定倍数分别为60、75、50,准确等级分别为1,0.5,0.5,型号分别为LCW-110、LCWD-35、LCWL-10系列的电流互感器。5.5.2电流互感器的校验(1)主变压器110kV侧电流互感器选用:LCW-110型,Ki=600A/5A级次0.5/5P/5P,电路采用的是串联的方式进行连接,而且稳定倍数选用为75,其中动稳定的倍数为135而且根据上述计算得出的结果满足以下条件为。27满足热稳定的条件:(IKt)2≥Qk(5-25)短路电流热效应:Qk=4.16×106(IKt)2=((5-26)式中:Kt—热稳定时间为1s时的电流互感器的热稳定倍数。根据计算得出(IKt)2>Qk,故满足热稳定要求。动稳定校验:满足动稳定的条件:IKes≥ish(5-27)高压侧短路冲击电流:iKi=800A/5A式中:Kes—电流互感器动稳定电流倍数。根据计算得出I1NKes>ish,故满足动稳定要求。通过上述的数据分析,满足基本的检验要求而且对于电流互感器的型号一般选择为LCW-220系列(2)电流互感器的主变压为35kV。选用:LCWD-110型,Ki=800A/5A级次0.5/5P,热稳定的倍数为65,而动稳定倍数为其两倍。通过过电保护和一量表的测定,设定的实验结果如下。满足热稳定的条件:(IKt)2≥Qk(5-29)28热效应(短路电流):Qk=1.34×107(IKt)2=((5-30)式中:Kt—单位时间内所流过的电流数量和稳定倍数。根据计算得出(IKt)2>Qk,得出的数据满足,最基本的稳定性要求。动稳定校验:动稳定的前提需要满足下列条件:2IKes≥ish(5-31)高压侧短路冲击电流:ish=7.9kA(5-32)式中:Kes—电流互感器动稳定电流倍数。根据计算得出I1NKes>ish,符合要求。根据上述的检验要求最终选用的电流,互感器型号为LCWD-35系列。(3)主变压器10kV侧电流互感器选用:LCWL-10型,Ki=1200A/5A,热稳定倍数为动稳定倍数的一半,校验结果如下:满足条件:(IKt)2≥Qk(5-34)热效应(短路电流):Qk=2.1×10829(IKt)2=(=3.6×109(5-35)式中:Kt—一秒内所通过的热稳定倍数和电流互感器的状况。根据计算得出(IKt)2>Qk,故满足要求。动稳定校验:条件:2IKes≥ish(5-36)冲击电流(高压状态):ish=33kA2IKes=2×1200×90=152.74kA(5-37)式中:Kes—电流互感器动稳定电流倍数。满足要求的条件为2IKes>ish。综上所述,选择型号LCWL-10系列。5.6母线的选型(1)变压器110kV侧母线的型号为JCC-110,其参数见表5-13。表5-13JCC-110系列母线参数项目工作电流(A)J(A/mm²)S(mm²)I∞(KA)S母线选用型号Ia1(A)110kV母线295.221.15256.715.0284.25JCC-1102000(2)变压器35kV侧母线选择的型号JDJ-110,其参数见表5-14表5-14JDJ-185系列母线参数项目工作电流(A)J(A/mm²)S(mm²)I∞(KA)S母线选用型号Ia1(A)35kV母线188.951.15164.302.1724.51LGJ-18554530(3)变压器10kV侧母线选择的型号JDZ-500,其参数见表5-15。表5-15JDZ-500系列母线参数项目工作电流(A)J(A/mm²)S(mm²)I∞(KA)S母线选用型号Ia1(A)10kV母线519.621.05494.888.2695.21LGJ-5001025如表5-13、5-14和5-15所示,本次设计选择为220kV、110kV、10kV母线对应的工作电流分别为295.22kA、188.95kA、519.62kA。密度和和截面积分为对应着上述数当电流无穷大时,三个电压下的变电器分别为5.02kA、2.17kA、8.26kA,允许通过的最小横截面积为84.25mm²、24.51mm²、95.21mm²。在单位时间内载体流量为660A、545A、1025A。此次设计满足设计要求,可以使用。5.7本章小结电气设备的选型和校验与整个设备运行有着很大的关系,而且作为整个设备的重要环节在设计的内容上也要遵循相关原则,符合整个设备运行的重要指标。且结合着具体情况进行设备型号的确定。31第6章防雷及接地保护在变电站的设计过程中整个设计应该具有防雷装置而且为了避免大规模的停电,所发生的意外事故,因此对于整个设计的防雷装置应该符合变电站的保护[13]。6.1直击雷保护直击雷是整个大地与天空之间的放电,现象,而且为了避免遭受直接报警,因此越有药在整个变电站的设备上安装避雷装置能够有效的阻止雷进行直击所造成的损害,因此这种设备不能变电站的设备靠的太近,以免发生反击。天天站的桩子,一般都设置在野外,而且因为各种环境的因素常常会受到雷电的撞击,因此本章选用的避雷装置采用的是在18米的建筑上运用四根避雷针进行防雷设计。6.2感应雷保护及绝缘配合整个设备所有的避雷装置是在一定的空间内避免装置,不受到雷的暴击,而且在电压的冲击状态中也能保护到更好的设备产生绝缘的效果,起到更好的保护[14]。6.3防雷电侵入波过电压保护现如今最常用的防雷措施一般都是避雷器而避雷器用来保护变电气和变电器所有设备产生因为电压过大而造成的伤害的现象非常多大气上的电压由于累的暴击而产生一种突变形成电磁振容易造成整个电器的伤害。6.4避雷器的选择在变电器的装置中设置母线的排雷装置而且为了能够更好地进行避雷设备,在整个装置中进行数据计算详情见表6-1。表6-1避雷器选择的结果项目型号灭弧电压(kV)工频放电电压(kV)32110kV母线35kV母线10kV母线主变中性点主变35kV侧主变10kV侧FZ-110JFZ-35JFZ-10FZ-110JFZ-110JFZ-10××××110<11035<351.15=126.51.15=8810<10×1.15=11.5××××0.8=881.1=11100>11012.7>10 如表6-1所示,本次设计选择项目分别为110kV、35kV、10kV