【《无人值班变电站短路计算及设备选型案例》5400字】

无人值班变电站短路计算及设备选型案例目录TOC\o"1-3"\h\u11950无人值班变电站短路计算及设备选型案例 1179801.1基础参数 1218931.2短路计算 240911.2.1短路故障点的选取和计算 2105171.2.2d1点短路 4163891.2.3d2点短路(变压器并列运行) 4249381.2.4d2点短路(变压器分列运行) 5255511.2.5短路电流计算成果 675121.3电气设备选择与校验 744171.1.1110kV侧断路器和隔离开关选择和校验 7276231.1.2主变10kV侧及10kV侧汇流母线断路器、隔离开关的选择 10125471.1.310kV出线断路器、隔离开关的选择 12148341.1.4母线的选择 14204941.1.5电压互感器的选择 1635711.1.6电流互感器的选择 16232441.1.7避雷器的选择 2028411.4电气设备选择汇总表 20302961.5本章小结 211.1基础参数（1）根据项目资料，两回架空线路与中间变电站相连，系统归算到110kV母线上的标幺电抗X＝0.021。（2）根据变压器选型结果可知，主变压器T1、T2容量Sn＝10MVA，根据国标GBT6451-2015油浸式电力变压器技术参数如下表3-1和上文表2-1中SF11-10000/110的参数，短路阻抗百分数Uk%=10.5；表3-1额定容量(kVA)电压组合及分接范围（kV）联结组标号空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流（%）短路阻抗（%）高压及分接装置低压（kV）10000110±2×2.5%10.5YNd1110.5500.5810.5（3）选取变压器基准容量Sj=100MVA，110kV母线基准电压Uj=115kV；10kV母线基准电压Uj=10.5kV；主接线电气原理简图：图3-1主接线电气原理图1.2短路计算在电力系统中，短路故障发生的可能性是很大的。在发生短路故障时，如果没有加保护，电气设备将损坏，且会严重威胁主接线的运行。因此，短路电流计算成为必要[4]。在短路电流计算方法中通常使用的方法有标幺值法和欧姆法，在本设计中采用标幺值法来计算。1.2.1短路故障点的选取和计算为了后期选择和校验电气设备提供数据支持，本次设计短路计算点选择110KV、10KV母线为短路点，即图3-2中的d1、d2点。由前面原始资料中，归算到110kV母线上的标么电抗X＝0.021，故系统阻抗：XS=0.021主变压器电抗标么值：系统阻抗图如下：图3-2系统阻抗图根据电气设备选择的需要，选择短路情况最严重的情况进行计算，这样就保证了其他情况下设备也能满足，所以选用三相短路来进行短路电流计算。短路电流周期分量有效值:短路冲击电流峰值:短路全电流最大有效值:其中ksh为冲击系数，取值如下表所示表3-2短路点发电机电压母线1.92.69发电厂高压侧母线1.852.62其他地点1.82.55因为母线侧短路属于其他地点短路，所以在本次设计中，=1.8，=2.551.2.2d1点短路d1点短路简化阻抗图如下：图3-3d1点短路等值阻抗图d1点短路时的总短路电抗标幺值为：Xd1=XS=0.021d1点短路时的总短路电流周期分量有效值为：d1点短路时的总短路电流冲击值为：d1点短路时的总短路容量为：当d1点短路时，流过110kV母线各侧设备的最大短路电流周期分量有效值为21.91kA，短路电流冲击值为60.97kA。1.2.3d2点短路(变压器并列运行)因本变电站两台主变压器的电压、短路阻抗、接线组别均一致，满足变压器并列运行条件，因此D2点短路按照变压器并列运行方式计算[5]。d2点短路简化阻抗图如下：图3-4d2点短路等值阻抗图d2点短路时的总短路电抗标幺值为：Xd2=（Xs+XT2/2）=（0.021+0.525）＝0.546d2点短路时的总短路电流周期分量有效值为：d2点短路时的总短路电流冲击值为：d2点短路时的总短路容量为：当变压器分列运行时d2点短路，流过10kV母线的最大短路电流周期分量有效值为10.07kA，短路电流冲击值为25.67kA。1.2.4d2点短路(变压器分列运行)10Kv侧按变压器分列运行计算d2点短路简化阻抗图如下：图3-5d2点短路等值阻抗图d2点短路时的总短路电抗标幺值为：Xd2=（Xs+XT2）=（0.021+1.05）＝1.071d2点短路时的总短路电流周期分量有效值为：d2点短路时的总短路电流冲击值为：d2点短路时的总短路容量为：当变压器分列运行时d2点短路，流过10kV母线的最大短路电流周期分量有效值为5.14kA，短路电流冲击值为11.11kA，流过两变压器支路低压侧断路器的最大短路电流周期分量有效值为5.14kA，短路电流冲击值为11.10kA。计算结果不大于变压器并列运行，因此最大故障工况为变压器并列运行模式，10kV侧设备选择按变压器并列运行时故障电流进行选择校验。1.2.5短路电流计算成果表3-3短路电流计算表短路点编号支路基准电压（kV）额定电流（kA）短路电流（kA）冲击电流（kA）短路容量（MV·A）d1110kV侧0.5021.9160.974762.39d2（并列运行）10kV侧11.0010.0725.67181.13d2（分列运行）10kV侧5.505.1311.0891.3表3-4短路电流计算表支路短路电流（kA）冲击电流（kA）起始短路容量（MV·A）外桥桥臂21.9160.974762.39主变110kV侧断路器21.9160.974762.39外桥断路器21.9160.974762.3910kV母线10.0725.67181.13主变10kV侧断路器5.1311.0891.310kV母线分段断路器5.1311.0891.310kV出线断路器5.1311.0891.31.3电气设备选择与校验1.1.1110kV侧断路器和隔离开关选择和校验根当变压器满负荷运行时，流经110kV侧主变压器侧断路器和隔离开关的电流最大，为额定电压选择：额定电流选择：开断电流选择：1、110kV侧选择LW25-126型断路器断路器采用气体作为绝缘和灭弧介质，它的优点是：断口耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流能力大，操作时噪声小，寿命长等优点[6]。LW25-126型断路器主要技术参数如表3-5所示：表3-5LW25-126型断路器主要技术参数额定电压（kV）额定电流（A）额定短路开断电流（kA）额定峰值耐受电流（kA）额定短路耐受电流（kA）额定短路持续时间（s）126315031.58031.54（1）断路器热稳定的校验 ，满足要求（2）断路器动稳定校验，，满足要求（3）断路器开断能力查表3-5可知选用的断路器额定短路开断电流31.5kA，大于短路电流周期分量有效值21.91kA，满足要求。表3-6LW25-126断路器具体参数比较表计算数据LW25-126校验结果110kV126kV合格55.1A3150A合格21.91kA31.5kA合格60.96kA80kA合格2286.753969合格2、110kV侧选择GW17-110隔离开关主要技术参数如表所示：表3-7GW17-110型号隔离开关主要参数额定电压（kV）最高电压（kV）额定电流（A）额定频率（Hz）3s热稳定电流峰值（kA）动稳定电流峰值（kA）额定短路持续时间（s）11012612505031.5803（1）选用的隔离开关额定电压为110kV，系统电压110kV满足要求。（2）选用的断路器额定电流1250A，大于最大持续工作电流55.1A，满足要求。（3）隔离开关动稳定校验，满足要求（4）隔离开关热稳定校验，满足要求表3-8GW17-1150型号隔离开关具体参数比较表计算数据GW17-110校验结果110kV110kV合格55.1A1250A合格60.96kA80kA合格1715.06（kA）2S2976.75（kA）2S合格1.1.2主变10kV侧及10kV侧汇流母线断路器、隔离开关的选择取过负荷系数为1.05，则流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流按10kV最大负荷考虑额定电压选择：额定电流选择：开断电流选择：10kV侧选用ZN5-10/630-20型真空断路器，主要技术参数如表3-9所示。表3-9ZN5-10/630-20型真空断路器主要技术参数表额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）2s热稳定电流（峰值）（kA）动稳定电流（峰值）（kA）额定短路合电流（峰值）(kA)1063020205050（1）断路器热稳定的校验，满足要求（2）断路器动稳定的校验，满足要求（3）断路器开断能力选用的断路器额定短路开断电流8.7kA，大于短路电流周期分量有效值5.13kA，满足要求。表3-10ZN5-10/630-20型真空断路器具体参数比较表计算数据ZN5-10/630-20校验结果10kV10kV合格606.22A630A合格5.13kA20kA合格11.09kA50kA合格52.63（kA）2S800（kA）2S合格2、主变10kV侧选用GN19-630隔离开关：隔离开关应选择GN19-630型隔离开关，其额定电压10kV，额定电流630A，大于最大持续工作电流，满足要求。表3-11GN19-630型号隔离开关主要参数额定电压（kV）额定电流（A）4s热稳定电流峰值（kA）动稳定电流峰值（kA）额定短路持续时间（s）1063020504（1）隔离开关热稳定的校验，满足要求（2）隔离开关动稳定校验，满足要求经过以上校验计算，做出以下具体参数比较表3-12：表3-12GN19-630隔离开关具体参数比较表计算数据GN19-630校验结果10kV10kV合格606.22A630A合格5.13kA20kA合格11.09kA50A合格105.26（kA）2S1600（kA）2S合格1.1.310kV出线断路器、隔离开关的选择取过负荷系数为1.05，则流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流按10kV最大负荷考虑额定电压选择：额定电流选择：开断电流选择：10kV侧选用ZN5-10/630-20型真空断路器，主要技术参数如表3-13所示。表3-13ZN5-10/630-20型真空断路器主要技术参数表额定电压（kV）额定电流（A）额定开断电流（kA）2s热稳定电流（峰值）（kA）动稳定电流（峰值）（kA）额定短路合电流（峰值）(kA)1063020205050（1）断路器热稳定的校验，满足要求（2）断路器动稳定的校验，满足要求（3）断路器开断能力选用的断路器额定短路开断电流8.7kA，大于短路电流周期分量有效值5.13kA，满足要求。表3-14ZN5-10/630-20型真空断路器具体参数比较表计算数据ZN5-10/630-20校验结果10kV10kV合格606.22A630A合格5.13kA20kA合格26.19kA50kA合格210.95（kA）2S800（kA）2S合格2、主变10kV侧选用GN19-630隔离开关：隔离开关应选择GN19-630型隔离开关，其额定电压10kV，额定电流630A，大于最大持续工作电流，满足要求。表3-15GN19-630型号隔离开关主要参数额定电压（kV）额定电流（A）4s热稳定电流峰值（kA）动稳定电流峰值（kA）额定短路持续时间（s）1063020504校验结果与上面类似。经过以上校验计算，做出以下具体参数比较表3-16：表3-16GN19-630隔离开关具体参数比较表计算数据GN19-630校验结果10kV10kV合格606.22A630A合格5.13kA20kA合格26.19kA50A合格210.95（kA）2S1600（kA）2S合格1.1.4母线的选择10kV侧电气主接线是单母线分段接线，因此要进行10kV侧母线的选择和校验10kV母线流经最大电流和短路数据见断路器选择，初步选择铝导体单条平放，导体尺寸选择LMY63×6.3mm2。接下来按以下步骤进行母线校验[7]。（1）按导体的长期发热允许电流选择查《电力工程电气设计手册》可知，在基准温度θ0为25℃下，最高运行工作温度为70℃，长期允许载流量Ig为910A，需要换算为本地区最高温度θ为40℃的长期允许载流量，具体过程如下：其中Kθ为折算系数。根据查询手册，所选铝矩形导体LMY63×6.3母线最大工作电流可以满足实际需求。（2）动稳定校验L为支柱绝缘子间距，查《电力工程电气设计手册》可知，10kV取1.2m；a为导体相间距，取0.25m。母线短路冲击电流=26.19kA，计算母线受到的电动力，即——母线形状系数，当母线间距离大于母线界面周长时，取值为1l——母线跨距（m）；a——母线相间距（m）。计算母线受的弯曲力矩：母线水平放置，截面为636.3，则截面系数为：计算母线最大应力：小于规定的铝母线极限应力6860，满足动稳定要求。（3）热稳定校验母线热稳定校验的基本原理是利用短路点数据算出母线最小尺寸和本次母线选择的截面积进行对比。通常通过以下公式进行：其中，Id为10kV侧母线短路电流，由论文计算可知Id=10.27kA；C为热稳定系数查手册知数值为87；tdz为短路假想时间，按照规定一般取4S。代入数值得到：热稳定满足要求。综上所述，10kV母线选择矩形导体LMY63×6.3,该母线是敞露的，布置方式为单条水平平放的。1.1.5电压互感器的选择(1)110kV电压互感器选择本设计中，根据查表，110kV侧选用型电压互感器。表3-17JCC-110技术参数型号额定变比在下列准确等级下额定容量，VA链接组标号JCC-1100.5级1级3级I，I0，I02005001000(2)10kV电压互感器选择本设计中，根据查表，10kV侧选用型电压互感器。表3-18JDJ-10技术参数型号额定变比额定电压，kV二次负荷JDJ-10初次绕组其他级绕组0.5级1级3级801503201.1.6电流互感器的选择(1)110kV电流互感器选择（1）额定电压：（2）额定电流：（3）查电流互感器技术参数表表，选用选LCW－110－400/5型，如下表所示：表3-19LCW－110－400/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LCW－110－400/5400/50.50.57515011因为 ，，所以下面对所选电流互感器进行校验。1)热稳定校验：单相稳态短路电流则有：110KV母线短路热效应：电流互感器的额定电流电流互感器1s热稳定倍数则有：符合热稳定性要求。2)动稳定校验：单相稳态短路冲击电流值电流互感器的额定电流电流互感器的动稳定倍数符合动稳定性要求。可以看出，电流互感器在额定电流、动稳定、热稳定校验都通过，因此，110kV侧电流互感器选择型号为LCW－110－400/5。(4)110kV侧主变电流互感器选择额定电压：。额定电流：。查电流互感器技术参数表，选用LCWB2－110－(2×150)/5型，如下表所示：表3-20LCWD2－110－(2×150)/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LCWD2－110－(2×300)/5(2×150)/50.5/D0.535-9065-165D因为，，所以下面对所选电流互感器进行校验。1)热稳定校验：单相稳态短路电流则有：110KV母线短路热效应：电流互感器的额定电流电流互感器1s热稳定倍数则有：符合热稳定性要求。2)动稳定校验：单相稳态短路冲击电流值电流互感器的额定电流电流互感器的动稳定倍数符合动稳定性要求。可以看出，电流互感器在额定电流、动稳定、热稳定校验都通过，因此，110kV侧电流互感器选择型号为LCWD2－110－(2×150)/5。(5)主变10kV侧电流互感器选择额定电压：。额定电流：。查电流互感器技术参数表，选用LDZ1-10-800/5型，如下表3-21所示：表3-21LDZ1-10-800/5技术参数型号额定电流比(A)级次组合准确级次1s热稳定倍数动稳定倍数LDZ1-10-800/5800/50.5/DD0.55090热稳定校验：。热稳定满足要求。动稳定校验：。动稳定满足要求。(6)10kV出线及汇流母线处电流互感器选择选择10kV侧电流互感器型号:LZZJB6-10系列。（1）额定电压：（2）额定电流：（3）本设计中，根据查表，预选LZZJB6-10型电流互感器参数见下表3-22所示：表3-22LZZJB6-10型电流互感器主要技术参数型号额定电流比(A)次级组合1s热稳定电流有效值（kA）动稳定电流峰值（kA）LZZJB