我国农村电网改造的发展与意义

.2才村基本概况1.2.1地理位置概况才村，地处云南省大理白族自治州大理镇大理古城东边、背靠苍山，面朝洱海，并且才村内有一条近三公里的海岸线。位于云贵高原上，四季分明，有明显的高原季风气候。1.2.2人文概况才村共计人口7100余人，耕地面积3250亩，大概1500户。在此居住的白族同胞历史上世世代代主要以打鱼为生，近年来，在国家大力发展服务业的背景以及根据当地得天独厚的优越的自然条件的优势下，才村渐渐转型为以旅游业为主的餐饮、住宿等服务行业当中来，依靠其优美的自然风光和人文光环，目前已有120余家客栈、20余家餐饮，生产总值迅猛上升，不仅成为环洱海白族村落里最大的风景区，同时也是接待游客最多的天然原始村落。1.3工程概况1.3.1才村当前电网现状在我国“十二五”规划以前，才村电网存在诸多问题，当前电网的主要矛盾为才村的经济发展与当地电网的供电能力极不协调，设备老旧，据调查，当地电网仍在使用上世纪八九十年代生产的十分陈旧的电气设备，如高损耗的64、73、S7系列的供电变压器等；使用这类设备不仅产生较大的损耗，更重要的是不能满足才村日益增大的用电负荷的需求，严重滞后于当地的发展速度。1.3.2才村电网改造的具体实施方法1科学地对用电负荷进行预测；2科学进行用电负荷规划，实现区域化、小块化的供电；3改善电路中无功功率分布；4合理调整10KV供电电网的电网结构和方式；5合理应用配电网自动化系统。1.4工程要求与注意事项1.4.1工程要求：注重电网整体结构布局和最大化去优化电网内的结构；并且要求农村高压线损率降到10%以下，电压线损率需要降到12%以下；变电站中10KV侧功率因数小于且等于0.9,100KVA的功率因数大于且等于0.9，村内家庭用户的功率因数的功率因数大于且等于0.8；配电变压器台数设置应按照“小容量，大密度，半径短”的原则进行布置，还需留有一定的裕度，尽可能提高经济性，降低电能传输过程中的损耗，提高智能化水平，满足扩建的可能性，留有一定的余量。1.4.2注意事项：综合考虑每户人家的用电负荷，因为考虑到目前的耗电能力与未来预期增加的用电量，本文只需做大体估计并留出一定的裕量即可，故负荷计算并未需算得太详细。选择电气设备材料时不仅要满足负荷需求，更要满足经济性和可靠性需求，综合考虑并慎重选择相应的材料。设计主接线图时务必满足安全、可靠、优质、经济等要求。第二章电气接线设计2.1电气设计说明2.3.1设计依据①本村共1200户人家，一所小学，一所污水处理厂以及公共用电设备等。②相关部门提供的实际工程资料。③中华人民共和国现行主要标准及法规④其他有关国家及地方的现行规程，规范及标准。GB50052-1995《供配电系统设计规范》GB50053-1994《10KV及以下变电所设计规范》GB50054-2011《低压配电设计规范》GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》GB7450-87《电子设备雷击保护导则》GB50054-95《低压配电设计规范》GB1208-2006《电流互感器》GJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》GB/T15544-1995《三相交流系统短路电流计算》《10千伏及以下农村配电网设计指南》《国家电网公司电力安全工作规程（变电站和发电厂电气部分）》《农村电网建设与改造技术手册》，国家电网公司2.2电气设计范围本设计范围为10KV-0.4KV降压变电室、低压架空线路，防雷接地系统、综合布线系统等。本设计中污水处理厂设备按二级负荷计算，其他负荷均按三级负荷计算。2.3电气主接线图：本设计采用高压侧单母线，低压侧单母线分段并通过分段断路器连接，整体的接线方式是以高压树干式为主，与放射式接线相结合的接线方式，高压树干式接线的优点是：通常能有效减少线路中有色金属的消耗量，高压开关数量大幅度减少，成本低；放射式接线方式的优点是：供电可靠性相对较高，易装设自动装置，保护装置也比较简单。本设计低压配电系统的接地形式为TN-C-S系统，设备的可导电的外壳可接PE线或PEN线，该系统兼具TN-C系统与TN-S系统的优点，相对比较灵活。总体电气接线图详见附录一。2.4电气分接线图：电气分接线图包括污水处理厂电气接线图、才村完全小学电气接线图、公共用电设备接线图以及家庭用户接线图，每一种接线图因为视在功率与计算电流有所不同，因而每组电气接线所选择的设备型号与种类也就有所不同，电气分接线图见附录二负荷计算3.1电力负荷及其分级根据根据《民用建筑电气设计规范》GJ/T16-92、《高级民用建筑设计防火规范》GB50045与《建筑设计防火规范》GBJ16的要求的相关规定，符合以下条件的即可视为一级负荷：中断供电将会造成人身伤亡时;中断供电将会在经济上造成重大财产损失的；中断供电将会严重影响重要部门的正常工作的；中断供电将会造成重大设备损坏或者发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷；其他特别重要的场所。中断供电将在及经济上造成较大损失者即可视为二级负荷；其他不属于以上几种情况的均可视为三级负荷，亦称为一般电力负荷；经调查研究，才村的负荷主要有家庭用电器、公共照明设备（监控，路灯等）、才村完全小学和才村污水处理厂等，根据以上电力负荷分级的规则我们可以确定才村污水处理厂属于二级负荷，尽可能由双电源供电，其他所有电力负荷均为三级负荷。3.2负荷计算3.2.1单台用电设备的计算负荷Pc=PN;3.2.2多组用电设备的计算负荷在计算某条线路上的计算负荷时需要将线路上的用电设备分组，分别求+出每一组用电设备的总容量，再通过查表查出该组用电设备的需要系数Kd.i,用电设备的功率因素cosφi和功率因素的正切值tanφi3.2.3总计算负荷在计算总计算负荷时，由负荷端向电源端逐级进行计算，最后在每一个配电点乘以同时系数通过查阅《工业与民用配电设计手册》住宅用户需要系数表可得如下的需要系数与同时系数表：表3-1农村负荷的需要系数与同时系数表：用电设备家庭用户才村完全小学污水处理厂公共用电设备需要系数0.260.850.90.8注：其他各类动力设备数目在三台及以下时，其需要系数可为1；根据《民用建筑电气设计规范》与《高级民用建筑设计防火规范》的要求并考虑到农村家庭用户的持续发展的负荷需求，统一规定农村普通家庭用户的有功负荷为8KW；才村完全小学占地约8000m2，由《工业与民用配电设计手册规范》可得，小学的负荷密度约为12-20w/m2；则才村完全小学的额定容量为180KW。污水处理厂负荷约为600Kw;则由上面的附录表可得如下的计算负荷：表3-2才村额定负荷表用电设备家庭用户才村完全小学污水处理厂公共用电设备计算负荷/kw9600KW180KW600KW20KW额定负荷为：Pe=9600+180+600+20=10400Kw由上可得：用电设备的计算负荷为：P30=9600×0.26+180×0.85+600×0.9+20×0.8=3205KW；表3-3本设计的负荷计算结果如下：用电名称计算负荷Pj（KW）需要系数Kdcosϕtanϕ有功功率P（KW）无功功率Q（Kvar）视在功率S（KV·A）计算电流（A）总计32050.30.850.6296259611311633第四章无功补偿4.1无功补偿的目的由附表四得出，才村的总的有功负荷为962KW，总的无功负荷为596Kvar,总的视在功率为1131KV·A,由功率因数的计算公式可以得出cosϕ=P/S=0.85。无功补偿的两个主要作用一是为了稳定系统的电压，二是为了提高系统的功率容量并提高系统的运行稳定性。当然，在本文中主要是进行低压配电网络的无功补偿，也就是负荷补偿，主要是通过控制无功进而控制电压，然后提高负荷的功率因素，最终提高系统运行的经济性。当然，功率因数也不能过高，接近0.92为宜，如果功率因数过高则可能会产生谐振现象可能会影响系统的电能质量或者致使系统不能正常运行。4.2无功补偿无功补偿需要遵循三条配置原则：1、以局部平衡为主，总体平衡与局部平衡相结合；2、以分散补偿为主，发散补偿与集中补偿相结合；3、个体用户与电力部门补偿相结合；4、以降损与调压相结合，以降损为主。无功负荷的补偿通常有三种方式：随器补偿、随机补偿和配电线路的分散补偿，在农村配电网络中，我们通常选用随器补偿；随器补偿即为通过低压开关设备将低压电容器接在配电变压器的二次侧以补偿变压器空载变压器无功和部分用户无功的补偿方式，实现就地平衡，这样一来就可以提高变压器的利用率同时从而大大降低电路网络中的无功损耗。本设计中我们选用并联电容器的方式进行无功补偿。由第二节负荷负荷计算可知，该村的总的有功符合计算得3829Kw，考虑到该村的在无功补偿以前的功率因素COSφ1约为0.85，根据电力部门的相关要求，进行无功补偿以后功率因素COSφ2需要达到0.92及以上，则可根据无功计算负荷公式计算出需要补偿的无功功率。无功功率计算过程如下：由以上的负荷计算结果可知，才村的电力设备的计算负荷为3829KW，有功负荷总量962KW，无功负荷总容量为596Kvar，视在功率总量为1622KV·A。本设计中我们选择才村的同时系数为K∑q=0.95，K∑q=0.97;P30=K∑q×Pc=0.95×962=913.9KW;Q30=K∑q×Qc=0.97×596=578.12Kvar;S30由《工厂供电》可知：COSφ===0.84由上可得该系统此时的功率因数小于0.9，所以需要并联电容器进行功率补偿，在这里我们将系统的功率因数补偿到0.92为宜，以下便是功率补偿量的计算：Qcj=Qc1-Qc2=Pc(tanφ1-tanφ2)=962(tanarcos0.84-tanarcos0.92)=211.6Kvar则补偿后的无功功率为：Q30=578.1-211.6=366.5Kvar;视在计算负荷：S可通过以下表格进行对比：有功功率KW无功功率Kvar视在功率KV·A功率因数低压侧无功补偿前9625781081.40.84低压侧无功补偿后962366.5984.70.92变压器的损耗;ΔP=0.01×S(2)=0.01X984.7=9.847KWΔQ=0.05×S(2)=0.05X984.7=49.235Kvar变压器的高压侧的计算负荷为：P30=962+9.847=971.847KW;Q30=366.5+49.235=415.7Kvar;S30补偿后的功率因数为;cosφ=P/S=3677/4050=0.92>0.9，满足电力部门的功率因数的要求。补偿后的功率因数表;用电名称用电设备计算容量（KW）Kdcosϕtanϕ有功功率（KW）无功功率（KVar）视在功率（KV·A）计算电流（A）总计32050.30.910.43971.8415.710571606第五章高、低压电气设备的选择5.1电气设备选择的一般条件5.1.1按照正常条件进行选择①额定电压：UN≥USN②额定电流：IN≥IMAX③按照不同环境条件对设备的影响进行选择；5.1.2按照短路状态进行校验①短路时热稳定校验：It2t≥Qk②电动力稳定校验：ies≥ish或Ies≥Ish③断流计算时间：tk=tpr+tbr=tpr+tin+ta④断流能力校验：Soc>Sk(3)或Ioc>Ik(3)表5-1电气设备的选择校验项目和条件电气设备名称电压电流断流能力短路稳定度校验动稳定度热稳定度高压隔离开关√√-√√高压断路器√√√√√电流互感器√√-√√电压互感器√电气设备名称电压电流断流能力短路稳定度校验动稳定度热稳定度母线-√-√√低压断路器√√√√√架空线路√√√√-5.2变压器的选择5.2.1变压器介绍在电力系统中，电力变压器有变换电压，传输电能的作用，在电力系统中不能被替代。确定合理的变压器数量和选择合适的容量的变压器是农村安全可靠供电和经济运行的必要保证。5.2.2变压器数量和容量的选择对于视在功率为1057KV·A，有功功率为971.8KW，无功功率为415.7Kvar的才村，考虑到含有二级负荷，初步设置两台变压器为宜，两台变压器并列运行的选取算法如下;因此初步确定确定才村可以设置两台变压器，一号主变压器容量为500KV·A负责才村污水处理厂、才村完全小学、才村公共用电设负荷使用。二号变压器的容量为1000KV·A，需要设置对应功率容量的柴油发电机组作为才村污水处理厂的备用电源，同时尽可能满足才村完全小学、才村公共用电设备的供电需求。5.2.3变压器型号的选择本设计采用一号变压器型号为S13-M-1000/10型双绕组无励磁调压变压器，其额定容量为1000KV·A，电压变比为10.5/0.4，连接组标号为Dyn11, 空载损耗0.83KW，负载损耗10.3KW，空载电流1%，阻抗电压4.5%。二号变压器型号为S13-M-500/10型双绕组无励磁调压变压器，其额定容量为500KV·A，电压变比为10.5/0.4，连接组标号为Dyn11,空载损耗0.48KW，负载损耗5.4KW，空载电流1.2%，阻抗电压4%。5.2.4变压器位置的选择：变压器的选择要遵循节省有色金属、防止震荡以、防止高温、防止多尘或腐蚀性气体的原则，所以才村变压器的设置要尽可能接近负荷中心，而且要避免有震荡，及时震荡无法避免时也要确保有防止震荡的措施，本设计中，我们将变压器设置在村中央的位置，因为变压器容量大于315KV·A,宜采用落地式安装，需要设置配电室以及配电柜等，变压器底部要大于才村的最大洪水位并不小于0.3m。5.3高压开关柜的选择表5-2高压开关柜XGN15-12的详细参数如下表：型号XGN15-12高压环网充电柜规格IG6F-10额定电流630A额定电压12KV短路关合电流50KA壳体防护等级IP405.4低压开关柜表5-3低压开关柜GCS的详细参数如下表：型号GCS插拔式低压开关柜规格MNS额定电流3150A额定电压400V短路关合电流50KA壳体防护等级IP305.5断路器的选择5.5.1变压器10KV高压侧断路器校验过程如下：可选择NBE763A系列真空断路器，其详细参数如下：型号额定电压额定电流额定短路关合电流额定短路开关电流热稳定电流4s固有分闸时间固有合闸时间NBE763A12KV63A50KA16KA16KA0.070.15热稳定校验：It2t≥(3)2tk取后备保护的时间为1s，灭弧持续时间为0.15s，ZW32-12/1250的固有分闸时间为0.07s，则tk=1+0.15+0.07=1.22s则：It2t=162×4=1024≥I(3)2tk=6.252×1.22=47.7，满足热稳定校验。动稳定校验：imax=16KA,ish(3)=15.9KAImax>ish(3),满足动稳定度校验。同以上断路器校验的方法可得各断路器的型号。表5-4本设计中的断路器型号归纳如下表所示：用电场所断路器型号计算电流/A脱扣电流/A#1变压器高压侧NSX100F164250#2变压器高压侧NBE763A5163#1变压器低压侧HKW1-2000/3P(630)380630#2变压器低压侧HKW1-2000/3P(1600)13381600用户分组DZ20-12.512481250污水处理厂BW2-12509651250小学CDM34P630A472630公共用电设备CDM34P63A4963家庭DZ47S32A25325.6电流互感器、电压互感器的选择与校验5.6.1电流互感器的选择依据Ue≥UN.sImax≥ish(3)热稳定校验：It2≥I(3)210KV侧电流互感器选择LZZBJ9-10环氧树脂全绝缘胶注式户内高压电流互感器，七参数如下所示：型号额定绝缘电压4s热电流电流变比LZZBJ9-1012KV80A100/105.6.2电压互感器的选择依据在进线开关柜侧选择电压互感器型号为JDZJ-10户内干式电压互感器。其输出信号为100V,电压变比为10000/100。在计量柜侧选择电压互感器型号为JDG4-0.5低压干式电压互感器。其容量为2.5VA,额定电压为660V,电压变比为100/5。5.7导线的选择：导线的选择包括高低压母线、各分组母线以及进户线的选择，高低压母线的选择可根据下表选择：表5-5LMY型矩形硬铝母线允许载流量：每相母线条数单条双条三条母线放置方式平放竖放平放竖放平放竖放母线尺寸宽X厚40×440850380×6.3112811781724189222112505注：本表按导体最高允许温度70℃，最低为25℃，无缝，无日照条件计算而得。当环境温度不为25℃时应乘以矫正系数如下表所示：（表5-6）环境温度20℃30℃35℃40℃45℃50℃校正系数1.050.940.880.810.740.67导线在正常状态与短路状态时的最高允许温度与热稳定系数表：（表5-7）导体的种类与材料最高允许温度/℃热稳定系数C/(A·正常短路母线铜芯70300171铝芯7030087聚氯乙烯绝缘导线和电缆铜芯65130100铝芯6513065铝芯9020080表5-6导体在正常时与短路时的最高允许温度与热温度系数表：5.7.1#1变压器10kv侧母线的选择与校验：经调查大理本地的年平均气温为T=28℃，无需进行温度系数校正。母线连接到XGN15-12高压环网充电柜上，该开关柜的额定电流为630A，母线相间距离a为0.3m，跨距L为1m,母线形状系数Kf为1。按最大长期工作电流选择：KIai≥Imax=29A查表可选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置，其允许电流为1866。热稳定校验：56mm2，故满足母线热稳定校验。母线动稳定校验：Famx=1.732×10-7KfI2最大弯曲力矩为：M=FM=F母线材料在弯曲时最大相间计算应力:σ母线的动稳定性校验条件为：σ查资料知硬铜母线许用应力为140MPa，硬铝母线许用应力为70MPa，满足母线的动稳定校验。5.7.2#2变压器10KV侧母线的选择与校验：KIai≥Imax=58A由5.2.1选择母线的方法可得#1变压器0.4侧母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.3#1变压器0.4KV侧母线的选择与校验：KIai≥Imax=722A由5.2.1选择母线的方法可得#1变压器0.4侧母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.4#2变压器0.4KV侧母线的选择与校验：KIai≥Imax=1433A由5.2.1选择母线的方法可得#2变压器0.4侧母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.5农村用户分组母线的选择与校验：KIai≥Imax=1258A由5.2.1选择母线的方法可得农村用户分组母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.6污水处理厂母线的选择与校验：KIai≥Imax=965A由5.2.1选择母线的方法可得污水处理厂母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.7小学与公共负荷母线的选择与校验：KIai≥Imax=472A由5.2.1选择母线的方法可得小学母线应选择三条LMY-40×4型矩形硬铝母线平放布置。5.7.8用户分组导线的选择与校验：由导体允许工作电流的选择条件：Ia1≥I30=1258A查手册可知进户线的导线可选3根150mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，即：LGJ-4×150。5.7.9小学导线的选择与校验：由导体允许工作电流的选择条件：Ia1≥I30=472A查手册可知小学导线可选择3根35mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，即：LGJ-3×35。5.7.10公共用电设备导线的选择与校验：由导体允许工作电流的选择条件：Ia1≥I30=49A查手册可知公共用电设备导线可选择1根10mm2LJ型铝绞线架空敷设，即：LGJ-3×35。5.7.11污水处理厂导线的选择与校验：由导体允许工作电流的选择条件：Ia1≥I30=965A查手册可知污水处理厂导线可选择3根95mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，即：LGJ-3×95。5.7.12进户线的选择与校验：由导体允许工作电流的选择条件：Ia1≥I30=42A查手册可知进户线的电缆可选择LJ型铝绞线架空敷设，即：LJ-1×10+1×10。5.7.13保护线（PEN线）的选择本设计中家庭用户组的PEN线选择1根70mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，污水处理厂PEN线选择1根50mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，小学的PEN线选择1根25mm2LGJ型钢芯铝绞线架空敷设，公共用电设备的PEN线选择1根10mm2LJ型铝绞线架空敷设，家庭进户线线路保护中性线应选择10mm2LJ型铝绞线架空敷设即可。总结该设计所需的导线型号可归纳如下表（表5-7）：用电场所计算电流/A母线选择导线型号#1变压器高压侧28.86LMY-3×（40×4）--#2变压器高压侧57.74LMY-3×（40×4）--#1变压器低压侧722LMY-3×（40×4）--#2变压器低压侧1433LMY-3×（40×4）--农村用户分组1258LMY-3×（40×4）LGJ-3×150+1×70污水处理厂965LMY-3×（40×4）LGJ-3×95+1×50小学472LMY-3×（40×4）LGJ-3×35+1×25公共用电设备49LMY-3×（40×4）LJ-1×10+1×10家庭用户25--LJ-1×10+1×105.8高低压隔离开关的选择5.8.110KV高压侧隔离开关的选择型号额定电压额定电流额定短路开断电流ZW8-12FG/630-2010KV12KV630A20KA本设计采用ZW8-12FG/630-2010KV户外柱上真空断路器，其详细参数如下;5.8.20.4KV低压侧隔离开关的选择本设计采用GN19-10(C)/400-12.5真空断路器，其详细参数如下;型号额定电压额定电流额定短路开断电流GN19-10(C)400/12.50.4KV400kA12.5KA5.9污水处理厂备用发电机的选择本设计选择KTA38-G5柴油发电机组作为才村污水处理厂的备用电源以及供应才村完全小学和才村公共用电设备的负荷需求。其详细参数如下表所示：型号输出功率额定电压额定电流额定转速KTA38-G5850KW400/230V1530A1500/1800RPM5.10高压熔断器的选择高压侧通常选用熔断器来保护线路。高压侧熔断器的选择与校验过程如下所示：额定电压：UN≥UW.max额定电流：IN≥IW.max额定开断电流校验：IN.OFF≥Ish=16KA由以上条件，我们可以选选择RN3-15/50型熔断器，其详细参数如下表所示：型号额定电压kv额定电流A开断电流KARN3-10/501050505.11电容器的选择本设计需要在0.4KV低压侧进行无功补偿，补偿量为303kvar,选择BWF0.4-25-3型并联电容器，每个并联电容器的额定容量为25kvar，则选择并联电容器的数量由n===812kvar,则可以确定选择5个BWF0.4-25-3型并联电容器与一个BWF0.4-12-3型并联电容器。5.12避雷器的选择本设计在10KV高压侧选择FHY5C-10C-1型穿刺型氧化锌外隙式避雷器，在0.4KV低压侧选择FYS-0.22型低压陶瓷氧化锌避雷器。第六章短路计算6.1短路计算的目的和意义电力系统中最常见、影响最大的故障，发生短路时会造成电力系统中电压下降，短路电流变大，造成的结果通常是影响电力系统的稳定运行并损坏电气设备或者缩短电气设备的使用寿命，所以对电力设备进行短路计算是必不可少的。在电网的短路情况中，三相短路的可能性最下，但同时造成的危害最大，单相短路造成的危害最小，但是其可能性最大，在电路的短路计算中，主要以三相短路计算电流值为主。6.2本设计中的实际短路计算：才村是由大理供电局引入的10KV架空线路高压母线供电由下图可知变压器高压母线侧的断路器的断流容量是400MV·A,接下来我们就计算变压器10 KV侧高压母线短路和0.4KV侧低压母线短路时的短路电流和短路容量：6.2.1确定基准值：基准容量：Sd=100MV·A,基准电压UC1=10.5KV,UC2=0.4KV;Id1==≈5.5KA；Id2==≈144.3KA;6.2.2确定各元件的电抗标幺值：电力系统的电抗标幺值：由：Xs*===0.25;电力系统电抗标幺值：表6-1电力线路每相的单位长度电抗平均值（单位：Ω/Km）线路结构线路电压≥35KV6KV~10KV220V/380V架空线路0.40.350.32电缆线路0.120.080.066由上可得，该线路的单位长度电抗值为：X0=0.35Ω/Km，取村内的电线线路的长度为2km。则：Xwl*=X0*L=0.35*2*≈0.63变压器的电抗标幺值:前面提到，S13-M-1000/10型无励磁调压变压器的阻抗电压Uk%为4.5%，所变压器的电抗标幺值:XT1*===11.25二号变压器为S13-M-500/10型无励磁调压变压器的阻抗电压Uk%为4%，XT2*===5根据以上的各元件的电抗标幺值可绘制出其等效电路图;计算K1点短路的短路电流和短路容量：K1点短路的总的短路电抗标幺值：X∑d1*=Xs*+Xwl*=0.25+0.63=0.88三相短路电流的周期分量有效值：Ik1(3)===6.25KA其他三相短路电流：Ik1(3)=I1＂（3）=I1（3）=6.25KAish1(3)=2.55I1＂（3）=2.55×6.25=15.9375KAIsh1(3)=1.51I1＂（3）=1.51×6.25=9.4375KA三相短路容量:Sk1(3)===113.64MV·A两相短路电流：Ik1(2)=0.866Ik1(3)=0.866×6.25=5.4125KA②计算K2点短路的短路电流和短路容量：K12点短路的总的短路电抗标幺值：X∑d2*=Xs*+Xwl*+X1=0.25+0.63+11.25=12.13三相短路电流的周期分量有效值：Ik21(3)===11.9KA其他三相短路电流：Ik21(3)=I21＂（3）=I21＂（3）=11.9KAish21(3)=2.55I21＂（3）=2.55×11.9=30.345KAIsh21(3)=1.51I21＂（3）=1.51×11.9=17.969KA三相短路容量:Sk21(3)===8.24MV·A两相短路电流：Ik12(2)=0.866Ik2(3)=0.866×11.9=10.3KAK22点短路的总的短路电抗标幺值：X∑d2*=Xs*+Xwl*+X2=0.25+0.63+5=5.88三相短路电流的周期分量有效值：Ik22(3)===24.5KA其他三相短路电流：Ik22(3)=I2＂（3）=I2＂（3）=24.5KAish22(3)=2.55I2＂（3）=2.55×24.5=62.475KAIsh22(3)=1.51I2＂（3）=1.51×24.5=36.995KA三相短路容量:Sk22(3)===17MV·A两相短路电流：Ik22(2)=0.866Ik2(3)=0.866×24.5=21.217KA表6-2短路计算的结果整理如下：短路点短路电流(KA)短路容量(MV·A)Id（3）Ik（3）I＂（3）I(3)ish(3)Ish(3)Ik（2）Sk(3)K15.56.256.256.2515.93759.43755.4125113.64K12144.324.524.524.562.47536.99521.21717K22144.311.911.911.930.34517.96910.38.24注：K12为500KV·A变压器二次侧短路点，K22为1000KV·A变压器二次侧短路点。第七章继电保护与备用电源自动投入装置7.1继电保护7.1.1本设计继电保护方式考虑到本工程的容量不大、线路较短，接线方式也并不复杂，所以对于单相接地保护可采用装设在高压母线上的绝缘监测装置，相间保护可由电流速动保护以及带时限过流速动保护相配合的方式。继电保护的接线方式采用两相两继电式接线方式，操作方式采用交流电源供电方式“去分流跳闸”方式，带时限的过流保护方式采用定时限过流保护方式。7.1.2#1变压器继电保护1过电流保护的整定本设计采用#1S11-M-500/10型双绕组无励磁调压变压器，其额定容量为500KV·A，电压变比为10.5/0.4，连接组标号为Dyn11, 空载损耗0.48KW，负载损耗5.4KW，空载电流1.2%，阻抗电压4%。选取电流变比为100/5的电流互感器。其过流保护的整定计算如下所示：首先低压侧母线三相短路电流为24.5KA，本设计采用GL-15/10型继电器并接成两相两继式，下面便是过流保护的动作电流、动作时间的整定以及灵敏度的校验：过流保护动作电流的整定：首先取Krel=1.2,Kre=0.8,Kw=1,Ki=100/5=20,电动机启动时的最大启动电流：Ilmax=KssIlmax´=KssI1Nt=1.5×=29A则整定其动作电流为：Iop=Ilmax=×29=2.3A过流保护动作时限的整定继电保护时上级元件的后备保护的动作时间大于后一级元件后备保护元件的动作时间一个时间阶梯Δt,即t2≥t1+Δt=0.5s，故其动作时间整定得0.5秒。③过流保护动作灵敏度的校验在系统最小运行方式下，系统低压侧短路电流折算到高压侧：Ikmin=0.866×=0.866×=0.83KA则灵敏度为:Sen1===18>1.5，故满足灵敏度的要求。过电流保护原理如下：2电流速断保护的整定①电路电流速断保护整定值：取Krel=1.5,则：Ik2.max=24.5×=980A则速断电流整定为：Iqb=Ik2.max=×980=73.5A电流速断保护灵敏系数的校验：在最小运行方式下：Ik.min=0.866Id1(3)=0.866×5.5=4763AIqb.1=Iqb=73.5×=1470A其灵敏度系数为：Sen2===3.24>2,故灵敏度满足要求。电流速断保护原理如下：7.1.3#2变压器继电保护1过电流保护的整定本设计采用#2S11-M-1000/10型双绕组无励磁调压变压器，其额定容量为1000KV·A，电压变比为10.5/0.4，连接组标号为Dyn11, 空载损耗1.15KW，负载损耗10.3KW，空载电流0.6%，阻抗电压4.5%。选取电流变比为100/5的电流互感器。其过流保护的整定计算如下所示：首先低压侧母线三相短路电流为11.9KA，本设计采用GL-15/10型继电器并接成两相两继式，下面便是过流保护的动作电流、动作时间的整定以及灵敏度的校验：①过流保护动作电流的整定：首先取Krel=1.2,Kre=0.8,Kw=1,Ki=100/5=20,电动机启动时的最大启动电流：Ilmax=KssIlmax´=KssI1Nt=1.5×=86.6A则整定其动作电流为：Iop=Ilmax=×86.6=7A②过流保护动作时限的整定继电保护时上级元件的后备保护的动作时间大于后一级元件后备保护元件的动作时间一个时间阶梯Δt,即t2≥t1+Δt=0.5s，故其动作时间整定得0.5秒。③过流保护动作灵敏度的校验在系统最小运行方式下，系统低压侧短路电流折算到高压侧：Ikmin=0.866×=0.866×=0.412KA则灵敏度为:Sen1===2.9>1.5，故满足灵敏度的要求。2电流速断保护的整定①电路电流速断保护整定值：取Krel=1.5,则：Ik2.max=11.9×=476A则速断电流整定为：Iqb=Ik2.max=×476=35.7A②电流速断保护灵敏系数的校验：在最小运行方式下：Ik.min=0.866Id1(3)=0.866×5.5=4763AIqb.1=Iqb=35.7×=714A其灵敏度系数为：Sen2===6.7>2，故灵敏度满足要求。7.2备用电源自动投入装置7.2.1备用电源自动投入装置原理与作用在多条供电线路或具有备用电源的线路有中的某一线路带载一定的一二级负荷，为满足对一二级负荷供电可靠性的要求，设置自动重合闸装置，当带有一二级重要负荷的线路因故障突然断电时，备用电源自动投入装置能够迅速、及时、准确的将供电线路断开而且能将备用电源接入的一种装置。其作用是保证电力连续供电的措施。其原理图如下：7.2.2备用电源自动投入装置的基本要求：①除了工作电源与备用电源的同时失电以外，其他任何情况AAT装置均应动作；（措