電力系統(tǒng)自動化論文

1、 電力系統(tǒng)自動化論文住宅小區(qū)10kv供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)專 業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動化 摘要摘要本次所設(shè)計(jì)的課題是住宅小區(qū)10kv供電系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)，該供電系統(tǒng)是有兩個配電室和一個開閉所組成的住宅小區(qū)專用的降壓變電系統(tǒng)，具有10kv和380v兩個電壓等級，10kv一側(cè)接與110kv變電站的10kv母線，380v主要用于小區(qū)用戶的用電。本次所設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)是非常重要的，如果系統(tǒng)出故障了，將影響整個住宅小區(qū)的供電，所以可靠性要求很高。所以這次設(shè)計(jì)必須考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟(jì)性。本說明書通過對變電站的主接線設(shè)計(jì)，短路電流計(jì)算，主要電氣設(shè)備型號和參數(shù)的確定，電氣設(shè)備的動熱穩(wěn)定校驗(yàn)，備用電源的自動投入設(shè)

2、計(jì)，無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)，防雷和過電壓保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)較為詳細(xì)地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)論文是以我國現(xiàn)行的各有關(guān)規(guī)范規(guī)程等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，所設(shè)計(jì)是一次初步設(shè)計(jì)，根據(jù)任務(wù)書提供原始資料，參照有關(guān)資料及書籍，對各種方案進(jìn)行比較而得出。關(guān)鍵詞配電室；短路計(jì)算；無功補(bǔ)償 ；備用電源投入i 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）abstractthe design of this residential area is the subject of the preliminary design of 10kv power supply system, the power distribution syste

3、m, there are two rooms and an opening and closing a residential area consisting of a dedicated step-down transformer system with 10kv and 380v 2 a voltage, 10kv and 110kv substation side of the access bus 10kv, 380v electricity mainly for residential users. the power supply system designed is very i

4、mportant, if the system is broken, the entire residential area will affect the power supply, so the high reliability requirements. therefore, the design must take into account the power system security, reliability and economy. this manual wiring through the main substation design, short circuit cur

5、rent calculation, the main electrical equipment to determine the model and parameters, electrical equipment, the dynamic thermal stability test, automatic backup power supply design, reactive power compensation design, lightning protection and over voltage protection device completed in detail the d

6、esign of substations in power system. this design thesis is based on our current norms of order and other relevant technical standards as the basis, the design is a preliminary design, according to mandate of the original book to provide information, reference information and books, to compare the v

7、arious programs which have come. keywords distribution room ; short-circuit calculation; reactive power compensation ; backup power inputi 目 錄摘要iabstractii第1章 緒論11.1 課題背景11.2 設(shè)計(jì)的目的和基本要求1第2章 電氣主接線的設(shè)計(jì)32.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性32.1.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性32.1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的步驟32.2 開閉所及配電室位置和數(shù)量的設(shè)計(jì)42.3 變電站主變壓器的選擇42.3.1 主變壓器的選擇原則

8、42.3.2 主變臺數(shù)的確定42.3.3 主變壓器容量的確定52.3.4 主變壓器型號的確定62.4 電氣主接線方案的設(shè)計(jì)72.4.1 電氣主接線的基本形式72.4.2 各接線的適用范圍72.5 供電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì)82.5.1 1#配電室主接線的設(shè)計(jì)82.5.2 2#配電室主接線的設(shè)計(jì)82.5.3 開閉所的設(shè)計(jì)82.6 本章小結(jié)9第3章短路電流計(jì)算103.1 短路計(jì)算的目的及步驟103.1.1 短路電流計(jì)算的目的103.1.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定103.1.3 短路電流的計(jì)算步驟113.2 短路電流的計(jì)算113.2.1 短路計(jì)算過程113.2.2短路電流表123.2.2 繪制系統(tǒng)等值

9、阻抗網(wǎng)絡(luò)圖133.3 本章小結(jié)13第4章 電氣設(shè)備的選擇144.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件144.1.1 按正常工作條件選擇144.1.2 按短路情況校驗(yàn)154.2 各電氣設(shè)備選擇的原則164.2.1 斷路器的選擇原則164.2.2 隔離開關(guān)的選擇原則174.2.3 避雷器的配置原則174.2.4 互感器的選擇原則184.3 10kv側(cè)設(shè)備的選擇184.4 380v側(cè)設(shè)備的選擇194.5 本章小結(jié)24第5章 無功補(bǔ)償255.1 無功補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)255.1.1 提高功率因數(shù)的意義255.1.2 補(bǔ)償裝置的確定255.1.3 無功補(bǔ)償容量計(jì)算255.1.4 無功補(bǔ)償?shù)慕泳€圖265.2 本章小結(jié)26

10、第6章 備用電源自動投入276.1 自動投入裝置276.1.1 自動投入裝置的接線要求276.1.2 自動投入裝置的運(yùn)行276.2 本章小結(jié)29結(jié)論30參考文獻(xiàn)31致謝32附錄33v第4章 電氣設(shè)備的選擇 第1章 緒論1.1 課題背景隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。國家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計(jì)劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所的建設(shè)迅猛發(fā)展。在城市人口集中、高樓大廈林立、用地十分緊張的情況下，城市的高低壓線路走廊受到限制，給城市高低壓網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和變電所建設(shè)帶來一定困難。農(nóng)村自身的特點(diǎn)也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設(shè)帶來一定困難。如何設(shè)計(jì)城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)

11、建設(shè)、改造中需要研究和解決的一個重要課題。 變電所是電力系統(tǒng)中對電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場所，是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié)，起著橋梁的作用。變電所是電力配送的重要環(huán)節(jié)，也是電網(wǎng)建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。變電所設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為滿足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質(zhì)量，就需要做到變電所整體的穩(wěn)定、可靠并采取相應(yīng)的措施提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量 。變電所結(jié)構(gòu)的改進(jìn)、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進(jìn)、代管理的運(yùn)用、隊(duì)伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術(shù)及施工組織水平也相應(yīng)地隨之不斷提高。變電站是電網(wǎng)建設(shè)和電網(wǎng)

12、絡(luò)改造中非常重要技術(shù)環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設(shè)計(jì)是我國電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。現(xiàn)在根據(jù)電力系統(tǒng)和城市住宅小區(qū)的發(fā)展規(guī)劃，擬在某地區(qū)新建10kv的變電站。1.2 設(shè)計(jì)的目的和基本要求隨著社會的發(fā)展，電能被日益廣泛的應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常工作中。因?yàn)殡娔芸梢苑奖愕霓D(zhuǎn)化為其他形式的能源，例如：機(jī)械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實(shí)現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動化，保證產(chǎn)品質(zhì)量，大幅提高勞動生產(chǎn)率。同時(shí)提高電氣化程度，以電能代替其他形式的能源，是節(jié)約能源消耗的一個重要的途徑。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)貫

13、徹國家個項(xiàng)方針政策，遵照有關(guān)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定。從整體出發(fā)，深入論證電源布置的合理性，論證其安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性，并對此進(jìn)行必要的計(jì)算。尚需注意近期與遠(yuǎn)期的關(guān)系，發(fā)電、輸電、變電工程的協(xié)調(diào)，并為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)、安全自動裝置及以下一級電壓的系統(tǒng)設(shè)計(jì)創(chuàng)造條件。23第2章 電氣主接線的設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性2.1.1 電氣主接線設(shè)計(jì)的重要性發(fā)電廠電氣主接線是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、變壓器、線路和斷路器等電氣設(shè)備的數(shù)量和連接方式及可能的運(yùn)行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務(wù)。它的設(shè)計(jì)，直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動裝置的確定，關(guān)系著電力系統(tǒng)

14、的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2.1.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的步驟1.根據(jù)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，在分析原始資料的基礎(chǔ)上，并依據(jù)主接線的設(shè)計(jì)原則從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)、缺點(diǎn)，選出23各較佳的方案。2.對擬訂的23個方案進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，選出最好的方案。各主接線方案都應(yīng)該滿足系統(tǒng)和用戶對供電可靠性的要求，最后確定何種方案，要通過經(jīng)濟(jì)比較，選年運(yùn)行費(fèi)用最小的作為最終方案，當(dāng)然，還要兼顧到今后的擴(kuò)容和發(fā)展。3.對電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求主接線應(yīng)滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等要求。（1）可靠性：為了向用戶供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力，主接線首先必須滿足這一可靠性的要求。主接線的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐，要充分地

15、做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進(jìn)行可靠的定量計(jì)算分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚不完善的情況，充分做好調(diào)查研究工作顯的尤為重要。為了提高主接線的可靠性，選用運(yùn)行可靠性高的設(shè)備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟(jì)性兩方面，作出切合實(shí)際的決定。（2）靈活性：電氣主接線的設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)在運(yùn)行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運(yùn)行要求。在調(diào)度時(shí)，可以靈活地投入或切除發(fā)電機(jī)、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負(fù)荷。在檢修時(shí)，可以方便地停運(yùn)斷路器、母線及二次設(shè)備，并方便設(shè)備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運(yùn)行和對其他用戶的供電。（3）經(jīng)濟(jì)性：方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三個方面。采用簡單的接線方式，少用設(shè)備，節(jié)省設(shè)備上的投資。在投資

16、初期回路數(shù)較少時(shí)，更有條件采用設(shè)備用量較少的簡化接線。能緩裝的設(shè)備，不提前采購裝設(shè)；在設(shè)備型式和額定參數(shù)的選擇上，要結(jié)合工程情況恰到好處，避免以大代小，以高代低；在選擇接線方式時(shí)，要考慮到設(shè)備布置的占地面積大小，要力求減少占地，節(jié)省配電裝置的征地費(fèi)用。2.2 開閉所及配電室位置和數(shù)量的設(shè)計(jì)根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設(shè)計(jì)兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側(cè)。考慮到電纜的長短會對經(jīng)濟(jì)利益造成影響，決定設(shè)計(jì)一處開閉所并且和一號配電室建立在一起。這樣可保證供電的可靠性，安全性，經(jīng)濟(jì)性。2.3 變電站主變壓器的選擇2.3.1 主變壓器的選擇原則1.主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ珊?10年的規(guī)劃負(fù)荷來進(jìn)行選擇

17、，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期1020年的負(fù)荷發(fā)展。 2.根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變的容量。對于有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)考慮一臺主變停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，保證用戶的級和級負(fù)荷，對于一般變電所，當(dāng)一臺主變停運(yùn)時(shí)，其他變壓器容量應(yīng)能保證全部負(fù)荷的60%-80%。 3.為了保證供電可靠性，變電所一般裝設(shè)兩臺主變，有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性。2.3.2 主變臺數(shù)的確定根據(jù)原始資料，本變電室為住宅小區(qū)專用變電室，出線多，負(fù)荷輕，所以考慮每處配電所配置兩臺主變壓器，總共需要四臺主變壓器?？杀ＷC供電的可靠性，避免一處配電室或一臺變壓器故障或檢修時(shí)影響對用戶的供電。 2

18、.3.3 主變壓器容量的確定首先對燕大西苑住宅小區(qū)總電量進(jìn)行計(jì)算： 1#樓 總電量：192+192+80+72=536（kw）2#樓 總電量：338+282+127+143=890（kw）3#樓 總電量：492+524+248+255=1519（kw）4#樓 總電量：492+521+248+255=1519（kw）5#樓 總電量：523+520+248+255=1546（kw）6#樓 總電量：578+578+246+253=1655（kw）7#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kw）8#樓 總電量：408+390+95+95=988（kw）9#樓 總電量：408+390+95+

19、95=988（kw）10#樓 總電量：416+441+121+137=1115（kw）11#樓 總電量：452+527+118+134=1231（kw）12#樓 總電量：515+505+79+79=1178（kw）考慮到住宅小區(qū)的地理位置問題及其經(jīng)濟(jì)效益，于是設(shè)計(jì)為1#配電室控制1#樓至6#樓，2#配電室控制7#樓至12#樓。所以接下來要計(jì)算兩處配電室所承擔(dān)的總負(fù)荷為多少。1#樓至6#樓的總電量：s2=1178+988+1115+1231+1178=6678（kw）7#樓至12#樓的總電量：s2=536+890+1519+1546+1655=7665（kw）根據(jù)原始資料得知小區(qū)的同期系數(shù)為0.

20、351#配電室兩臺變壓器的總?cè)萘浚簊t1+st2=66780.35=2337（kw）st3+st4=76650.35=2683（kw）對裝有兩臺變壓器的變電站中，當(dāng)一臺變壓器斷開時(shí)，另一臺變壓器的容量一般保證70%全部負(fù)荷供電，但應(yīng)滿足一類及二類負(fù)荷的供電。主變壓器容量選擇還應(yīng)考慮周圍環(huán)境的影響，每臺變壓器容量一般按下式選擇：s= （2-1）s-變壓器額定容量;p-全部負(fù)荷；n-變壓器的臺數(shù)。10kv最大負(fù)荷之和為 st3+st4=76650.35=2683（kw）則由公式（2-1），得 （kw）2.3.4 主變壓器型號的確定1.相數(shù)的確定變壓器的相數(shù)形式有單相和三相，主變壓器是采用三相還是單

21、相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，容量為300mw及以下機(jī)組單元連接主變壓器和330kv及以下的發(fā)電廠用變電站，一般選用三相變壓器。因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對來講投資大、占地多、運(yùn)行損耗也較大，而不作考慮。2.繞組數(shù)的確定繞組的形式主要有雙繞組、三繞組或更多繞組等型式。根據(jù)本變電所的條件，主要是把10kv電壓變?yōu)?80v。所以選擇雙繞組變壓器。3.繞組接線組別的確定變壓器的三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運(yùn)行。對于10kv變電所，主變壓器一般采用 常規(guī)接線。4.調(diào)壓方式的確定為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許

22、范圍內(nèi)。通過變壓器的分接頭開關(guān)切換，改變變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)整。切換方式有兩種：不帶電切換，稱無勵磁調(diào)壓，調(diào)整范圍通常在% 以內(nèi)；另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴，主要適用接于出力變化大的發(fā)電廠的主變壓器和接于時(shí)而為送端，時(shí)而為受端，要求母線電壓恒定時(shí)。本變電站選用有載調(diào)壓。5.冷卻方式電力變壓器的冷卻方式隨變壓器型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。自然風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)

23、風(fēng)冷卻。在水源充足的條件下，為壓縮占地面積，也可采用強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式。根據(jù)上述對變壓器選擇的分析，在每個配電室中裝設(shè)兩臺主變壓器，采用常規(guī)接線。由于此配電室為住宅小區(qū)的配電室，故當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量應(yīng)能滿足全部負(fù)荷的70%，查閱電力工程電氣設(shè)備手冊，選擇變壓器為：slz7-2000/10，參數(shù)如下：表2-1 變壓器參數(shù)型號額定電壓阻抗電壓（%）空載損耗（w）短路損耗（w）空載電流（%）連接組別slz7-2000/1010kv5.53000173002.5y，d112.4 電氣主接線方案的設(shè)計(jì)2.4.1 電氣主接線的基本形式有匯流母線的主接線形式包括單母線和雙母線接線。單母線

24、又分為單母線接線、單母線分段、單母線分段帶旁路母線等形式；雙母線又分為雙母線接線、雙母線分段、帶旁路母線的雙母線和二分之三接線的形式。無匯流母線主要有單元接線、擴(kuò)大單元接線、橋形接線、角形接線。2.4.2 各接線的適用范圍1.單母線接線：適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器，出線回路數(shù)少，并且沒有重要負(fù)荷的發(fā)電廠和變電站中。2.單母線分段接線：適用范圍：a. 610kv 配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上b. 3563kv 配電裝置出線回路數(shù)為48回c. 110220kv 配電裝置出線回路為34回3.雙母線接線適用范圍：610kv配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器時(shí);3563kv

25、配電裝置，當(dāng)出線回路數(shù)超過8回時(shí)，或連接的電源較多，負(fù)荷較大時(shí);110220kv配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時(shí)，或當(dāng)110220kv配電裝置在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上。4.雙母線分段接線：分段原則：當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為1014回時(shí)，在一組母線上用斷路器分段;當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為15回及以上時(shí)，兩組母線均用斷路器分段5.增設(shè)旁路母線或旁路隔離開關(guān)的接線為了保證采用單母線分段或雙母線的配電裝置在進(jìn)出線斷路器檢修時(shí)，不中斷對用戶的供電時(shí)采用。2.5 供電系統(tǒng)主接線方案的設(shè)計(jì)2.5.1 1#配電室主接線的設(shè)計(jì)方案：10kv側(cè)母線采用單母線分段接線形式。10kv母線i段接110kv變電站10k

26、v母線i段，10kv母線ii段接110kv變電站10kv母線ii段。380v側(cè)母線采用單母線分段接線形式。回路：1#變壓器的回路數(shù)：22條，2#變壓器的回路數(shù)：22條。2.5.2 2#配電室主接線的設(shè)計(jì)方案：10kv側(cè)母線采用單母線分段接線形式。10kv母線i段接開閉所10kv母線i段，10kv母線ii段接開閉所10kv母線ii段。380v側(cè)母線采用單母線分段接線形式?；芈罚?#變壓器的回路數(shù)：12條2#變壓器的回路數(shù)：12條。2.5.3 開閉所的設(shè)計(jì)考慮到住宅小區(qū)的地理分布和工程經(jīng)濟(jì)問題，把開閉所和1#配電室設(shè)計(jì)在一起。2.6 本章小結(jié) 設(shè)計(jì)主接線應(yīng)因地制宜地綜合分析各站的容量，負(fù)荷性質(zhì)以及

27、在系統(tǒng)中的地位等條件，依據(jù)國家有關(guān)政策及技術(shù)規(guī)范，正確確定主接線的形式，合理選擇變壓器的容量，和結(jié)構(gòu)形式。在設(shè)計(jì)過程中，對原始資料進(jìn)行詳盡分析，關(guān)注電力市場化改革，對草擬的主接線方案進(jìn)行比較時(shí)，始終圍繞著可靠性和經(jīng)濟(jì)性之間的協(xié)調(diào)，使主接線方案保證供電可靠和技術(shù)先進(jìn)，且最終又盡可能的滿足經(jīng)濟(jì)原則。 第3章短路電流計(jì)算3.1 短路計(jì)算的目的及步驟3.1.1 短路電流計(jì)算的目的在發(fā)電廠和變電所的電氣設(shè)計(jì)中，短路電流計(jì)算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾個方面：1.校驗(yàn)電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí)需要計(jì)算三相短路電流2.整定供電系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置需要計(jì)算三相短路電流3.在校驗(yàn)繼電保護(hù)裝置的靈敏度時(shí)

28、計(jì)算不對稱短路的短路電流值4.校驗(yàn)電氣設(shè)備及載流導(dǎo)體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定就要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量5.接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。3.1.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定1.計(jì)算的基本情況（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運(yùn)行；（2）所有同步電機(jī)都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強(qiáng)行勵磁）；（3）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；（4）所有電源的電動勢相位角相同；（5）應(yīng)考慮對短路電流值有影響的所有的元件，但不考慮短路點(diǎn)的電弧電阻。對異步電動機(jī)的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大安全電流有效值時(shí)才予以考慮。2.接線方式：計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線方式，應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線

29、方式（即最大運(yùn)行方式），而不能僅在切換過程中可能并列運(yùn)行的接線方式。3.計(jì)算容量：按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建設(shè)后510年）4.短路種類 ：一般按三相短路計(jì)算。若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路，或直接接地系統(tǒng)以及自耦變壓器等回路中的單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴(yán)重時(shí)，則應(yīng)按嚴(yán)重情況進(jìn)行校驗(yàn)。5.短路計(jì)算點(diǎn)：在正常接線方式時(shí)，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點(diǎn)，稱為短路計(jì)算點(diǎn)。3.1.3 短路電流的計(jì)算步驟在工程設(shè)計(jì)中，短路電流的計(jì)算通常采用使用曲線法。步驟如下：1.選擇計(jì)算短路點(diǎn)2.畫等值網(wǎng)絡(luò)（次暫態(tài)網(wǎng)絡(luò)）圖（1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負(fù)荷分支、線路電容、各

30、元件的電阻，發(fā)電機(jī)電抗用次暫態(tài)電抗。（2）選取基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓（一般取各級的平均電壓）。（3）將各元件電抗換算為同一基準(zhǔn)值的標(biāo)幺電抗。（4）繪出等值網(wǎng)絡(luò)圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。3.化簡等值網(wǎng)絡(luò)：為計(jì)算不同短路點(diǎn)的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡(luò)分別化簡為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò)，并求出各電源與短路點(diǎn)之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。4.求計(jì)算電抗。(將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機(jī)額定功率歸算)5.查運(yùn)算曲線查出各供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值。6.計(jì)算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。7.計(jì)算短路電流周期分量有名值。3.2 短路電流的計(jì)算 3.2.1 短路計(jì)算過程系統(tǒng)電抗: 變壓器電抗: 折算到10kv

31、等級電抗110kv變電站到短路點(diǎn)d1的電抗短路點(diǎn)d1的短路電流ka kaka mva 110kv變電站到短路點(diǎn)d2的電抗 x2=（xd1+xt/2） =(0.345+1.72) (0.4*0.4/10.5*10.5) =2.065 0.029=0.006()短路點(diǎn)d2的短路電流ka ka kamva 3.2.2短路電流表 表4-1 短路電流表短路點(diǎn)短路容量17.57ka44.8 ka23.6 ka318mva38.49 ka98.1 ka58.5ka26.6mva3.2.2 繪制系統(tǒng)等值阻抗網(wǎng)絡(luò)圖圖3-1 短路等值電路3.3 本章小結(jié)本章介紹了短路電流的計(jì)算目的及計(jì)算的一般規(guī)定，并介紹了工程設(shè)

32、計(jì)中常采用的運(yùn)算曲線法計(jì)算短路電流的一般步驟。分別選取各母線上為短路點(diǎn)，計(jì)算各電源提供的短路電流，并以此考慮在各個短路情況下流過各斷路器的短路電流，并以流過的最大的短路電流來校驗(yàn)各個短路器，看是否滿足動熱穩(wěn)定校驗(yàn)。若不滿足，則應(yīng)提高設(shè)備檔次或加限流電抗器。第4章 電氣設(shè)備的選擇4.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件盡管電力系統(tǒng)中各種電器的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求確是一致的。電氣設(shè)備要可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定性。4.1.1 按正常工作條件選擇1.額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會高于電網(wǎng)的額

33、定電壓，故所選的電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1-1.15倍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，可按照電氣設(shè)備的額定電壓u不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓u的條件選擇，即 u u （4-1）2.額定電流電氣設(shè)備的額定電流i是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。 應(yīng)不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流i，即 i i （4-2）由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力保持不變，故其相應(yīng)回路的i應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負(fù)荷運(yùn)行時(shí)

34、，i應(yīng)按過負(fù)荷確定（1.3-2倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的i；母線分段電抗器i應(yīng)為母線上最大一臺發(fā)電機(jī)跳閘時(shí)，保證該母線負(fù)荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機(jī)額定電流的50%-80%；出線回路的i除考慮正常負(fù)荷電流外，還應(yīng)考慮事故時(shí)由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負(fù)荷。3.按當(dāng)?shù)丨h(huán)境校驗(yàn)當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點(diǎn)的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超過一般電氣設(shè)備使用條件時(shí)，應(yīng)采取措施。本設(shè)計(jì)著重考慮溫度對電氣設(shè)備的影響。我國目前生產(chǎn)的電氣設(shè)備的額定環(huán)境溫度q。=+ 40，裸導(dǎo)體的額定環(huán)境溫度為+25。4.1.2 按短路情況校驗(yàn)1.短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)短路

35、電流通過電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。即， （4-3）式中，-t秒內(nèi)通過的短時(shí)熱電流； -短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。2.電動力穩(wěn)定校驗(yàn)電動力穩(wěn)定是電氣承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 （4-4） 或 （4-5）式中，-電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值； -電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流有效值； -短路沖擊電流幅值； -短路沖擊電流有效值。下列幾種情況可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：（1）用熔斷器保護(hù)的電氣設(shè)備，其熱穩(wěn)定由熔斷器時(shí)間保證，故可不驗(yàn)算熱穩(wěn)定；（2）采用有限流電阻的熔斷器保護(hù)的設(shè)備，可不校驗(yàn)動穩(wěn)定；（3）裝設(shè)在電壓互感器回路的裸導(dǎo)體和電氣設(shè)備

36、可不校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定。3.短路計(jì)算時(shí)間驗(yàn)算熱穩(wěn)定的短路計(jì)算時(shí)間 為繼電保護(hù)動作時(shí)間 和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 之和，即 = + （4-6）一般取保護(hù)裝置的后備保護(hù)動作時(shí)間，這是考慮到主保護(hù)有死區(qū)或拒動是指對斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線圈時(shí)起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時(shí)間段。顯然，包括兩個部分，即= （4-7）式中，-斷路器固有分閘時(shí)間；-斷路器開斷電弧持續(xù)時(shí)間，對少油斷路器為0.04-0.06s,對sf6和壓縮空氣斷路器為0.02-0.04s，真空斷路器為0.015s。4.2 各電氣設(shè)備選擇的原則4.2.1 斷路器的選擇原則高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一，它的主要功能

37、是10：正常運(yùn)行倒換運(yùn)行方式，把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運(yùn)行，起著控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時(shí)，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運(yùn)行，起保護(hù)作用。高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點(diǎn)，環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式，由于真空斷路器、sf6斷路器比少油斷路器，可靠性更好，維護(hù)工作量更少，滅弧性能更高，目前得到普遍推廣，故35220kv一般采用sf6斷路器。真空斷路器只適應(yīng)于10kv電壓等級，10kv采用真空斷路器。1.額定電壓和電流選擇u u （2-2）i i （2-3）u 、u -分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kv；i、imax-分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，a

38、2.開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流，不應(yīng)小于實(shí)際開斷瞬間的短路電流周期分量，即 。 3.斷路器關(guān)合電流的選擇為了保證斷路器在關(guān)合短路電流時(shí)的安全，斷路器的額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值，即 4.短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(yàn) 4.2.2 隔離開關(guān)的選擇原則隔離開關(guān)也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電器。它需要與斷路器配套使用。它的主要功用為：1.隔離電壓。2.倒閘操作。3.分、合小電流。隔離開關(guān)型式的選擇，應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較然后確定。隔離開關(guān)與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定效驗(yàn)的項(xiàng)目相同。但是由于隔離開關(guān)不用來接通和切除短路

39、電流，故無需進(jìn)行開斷電流和短路關(guān)合電流的效驗(yàn)。1.額定電壓和電流選擇，由公式（4-1）和公式（4-2），得 u u i i u、u-分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓，kv；i 、i-分別為電氣設(shè)備的額定電流和電網(wǎng)的最大負(fù)荷電流，a2.短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗(yàn)，由公式（4-3）和公式（4-4），得效驗(yàn)式為 4.2.3 避雷器的配置原則常用的防近形波過電壓的裝置是避雷器。避雷器與被保護(hù)設(shè)備并聯(lián)，其作用是釋放過電壓的能量，將過電壓限制在一定水平，從而保護(hù)設(shè)備的絕緣。1.配電裝置的每組母線上，應(yīng)裝設(shè)避雷器，但進(jìn)出線都裝設(shè)避雷器時(shí)除外。2.220kv及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時(shí)，應(yīng)在變壓器附近

40、增設(shè)一組避雷器。3.三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設(shè)置一臺避雷器。4.2.4 互感器的選擇原則互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護(hù)等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器。它的作用是將高電壓、大電流按比例變成低電壓和小電流?；ジ衅髟谥鹘泳€中的配置與測量儀表、同步點(diǎn)的選擇、保護(hù)和自動裝置的要求以及主接線的形式有關(guān)。電壓互感器一般裝置在母線、線路、發(fā)電機(jī)和變壓器中，保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不失壓、同級點(diǎn)兩側(cè)都能方便地取壓。電流互感器設(shè)置在發(fā)電機(jī)、變壓器、出線、母線分段及母聯(lián)斷路器、旁路斷路器等回路中，為了滿足測量和保護(hù)的需要。4.3 10kv側(cè)設(shè)備的選擇表4-1 真空斷路器類別型號額定電壓kv額

41、定電流a穩(wěn)定電流峰值ka開斷電流ka動穩(wěn)定電流峰值kv真空zn23-101063025（4s）2563（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：qd（4）=1839（ka2s）,it2t =31.524 =3969（ka2s），有it2t qd（4） （滿足要求）（2）動穩(wěn)定校驗(yàn)：idw = 100（ka） ich = 44.8（ka） （滿足要求）表4-2 隔離開關(guān) 型號額定電壓（kf）額定電流（a）極限通過電流峰值（ka）熱穩(wěn)電流gnr10/2001020010031.5（1）動穩(wěn)定校驗(yàn)：idw = 50（ka）， ich =44.8(ka），有 idw ich （滿足要求）（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：qd（4）=1839

42、（ka2s），it2t = 2524=2500( ka2s )，有 it2t qd（4）（滿足要求）表4-3 電壓互感器型號jdjj-10額定電壓（kv）副繞組/額定容量（ua）最大容量（ua）原繞組副繞組輔助繞組0.20.513120010/0.03/0.03/150250620表4-4 電流互感器 型號額定電流比級次組合1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)la-10200/50.2/3，1/375135表4-5 避雷器 型號系統(tǒng)標(biāo)稱電壓kv避雷器額定電壓kv波前沖擊放電的坡前陡度（kv/us）波前沖擊放電電壓kvfs3-101012.7106504.4 380v側(cè)設(shè)備的選擇表4-6 斷路器類別型號額定

43、電壓kv額定電流a穩(wěn)定電流峰值ka開斷電流ka動穩(wěn)定電流峰值kv真空2n28-0.40.420030（4s）2020（1）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：qd（4）=1839（ka2s）,it2t =3024 =3600（ka2s），有it2t qd（4） （滿足要求）（2）動穩(wěn)定校驗(yàn)：idw = 200（ka） ich = 44.8（ka）（滿足要求）表4-7 隔離開關(guān)型號額定電壓（kf）額定電流（a）極限通過電流峰值（ka）熱穩(wěn)電流gnr-04c/200.42005040（1）動穩(wěn)定校驗(yàn)：idw = 50（ka）， ich =44.8(ka），有 idw ich （滿足要求）（2）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：qd（4）=18

44、39（ka2s），it2t = 4024=6400(ka2s )，有 it2t qd（4）（滿足要求）表4-8 電壓互感器型號額定一次電流一次安匝額定二次負(fù)荷（）lw2j-0.44004000.5級1級3級0.40.6表4-9 電流互感器型號額定電流比級次組合1s熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)lqk6-0.38400/50.2/3，1/375115表4-10 避雷器型號系統(tǒng)標(biāo)稱電壓kv避雷器額定電壓kv波前沖擊放電的坡前陡度（kv/us）波前沖擊放電電壓kvy3w-0.50.40.59650各單元樓最大工作電流1#最大工作電流 153a153a128a=115a2# 最大工作電流 539a=449a=2

45、03a=228a3#最大工作電流 392a=418a=198a=203a4# 最大工作電流 392a=418a=198a=203a5#最大工作電流 417a=415a=417a=415a6#最大工作電流 461a=461a=196a=202a7#最大工作電流 827a=806a=126a=126a8#最大工作電流 650a=622a=152a=152a9#最大工作電流 650a=622a=152a=152a10#最大工作電流 663a=704a=193a=219a11#最大工作電流 721a=841a=188a=214a12#最大工作電流 827a=806a=126a=126a根據(jù)以上數(shù)據(jù)，并

46、考慮到實(shí)際的經(jīng)濟(jì)情況和以后的安全運(yùn)行、檢修，對各個單元樓的饋線的有關(guān)設(shè)備進(jìn)行了選擇，選取了以下設(shè)備型號： 斷路器 ha1-2000 hm3s-1000 隔離開關(guān) hd13bx-1000 電流互感器 lmz1-1500 避雷器 fys-0.22經(jīng)校驗(yàn)以上設(shè)備均符合使用要求。所用電纜型號如下：饋用母線選用：yjv22-0.6/1kv 3*150 主母線，零母線: tmy-3*2004.5 本章小結(jié)電氣設(shè)備的選擇條件包含了兩大部分：一是電氣設(shè)備所必須滿足的基本條件，即正常工作條件（最高工作電壓和最大持續(xù)工作電流）選擇，并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)動、熱穩(wěn)定；二是根據(jù)不同的電氣設(shè)備的特點(diǎn)而提出的選擇和校驗(yàn)項(xiàng)目。

47、第5章 無功補(bǔ)償 第5章 無功補(bǔ)償5.1 無功補(bǔ)償方案設(shè)計(jì)5.1.1 提高功率因數(shù)的意義在用電設(shè)備中絕大部分為感性負(fù)荷，使用電單位功率因數(shù)小于1。為了保證供電質(zhì)量和節(jié)能，充分利用電力系統(tǒng)中發(fā)配電設(shè)備的容量，減小供電線路的截面，減小電網(wǎng)的功率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數(shù)。5.1.2 補(bǔ)償裝置的確定無功補(bǔ)償裝置包括系統(tǒng)中的并聯(lián)電容器，串聯(lián)電容器，并聯(lián)電抗器，同步調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償裝置等。其中并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置時(shí)無功負(fù)荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點(diǎn)不受自然條件限制，運(yùn)行簡便可靠等優(yōu)點(diǎn)。故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)較為方便，為了在

48、運(yùn)行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷變化，分組投入或切除。本次設(shè)計(jì)的變電站為10kv小區(qū)變電所，從補(bǔ)償裝置的維護(hù)和性能的角度來考慮，就選用并聯(lián)電容器裝置。5.1.3 無功補(bǔ)償容量計(jì)算式中：無功計(jì)算功率（kw）有功計(jì)算功率（kw）補(bǔ)償前用電單位自然功率因數(shù)角正切值補(bǔ)償后用電單位自然功率因數(shù)角正切值本站只有10kv和380v兩個電壓等級，且只有380v母線接有負(fù)荷，故補(bǔ)償裝置安裝在380v母線上。10kv母線所接負(fù)荷容量在變壓器選擇時(shí)就已計(jì)算過，p =14343kva。同期系數(shù)k=0.35,故=143130.35=5020kva。無功補(bǔ)償容量=5020=50200.55=276

49、1（kvar）由于采用的是分組補(bǔ)償，在每根母線的三相一起補(bǔ)償，且分三組。母線每組的補(bǔ)償容量為q=2761/（43）=230（kvar）。電容器選擇bw0.4-10-3th,參數(shù)如下表6-1 電容器參數(shù)型號額定電壓標(biāo)稱容量標(biāo)稱電容相數(shù)bw0.4-10-3th0.410kvar200kvar35.1.4 無功補(bǔ)償?shù)慕泳€圖圖5-1 接線圖5.2 本章小結(jié)電力系統(tǒng)的無功功率平衡是系統(tǒng)電壓質(zhì)量的根本保證。在電力系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)的自然無功負(fù)荷總大于原有的無功電源，因此必須進(jìn)行無功補(bǔ)償。合理的無功補(bǔ)償和有效地電壓控制，不僅可保證電壓質(zhì)量，而且將提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。無功補(bǔ)償是保證電壓質(zhì)量

50、的重要因素，在區(qū)域性變電站中又顯得十分重要。在本章中著重從本站的條件出發(fā)，對無功補(bǔ)償容量進(jìn)行了計(jì)算，并選擇了并聯(lián)電容器作為補(bǔ)償裝置。25第6章 備用電源自動投入 第6章 備用電源自動投入6.1 自動投入裝置 備用電源自動投入裝置主要用于變壓器備用、線路備用和發(fā)電廠、變電所的廠用所備用。備用電源自動投入裝置，簡稱bzt裝置。當(dāng)工作電源因故障斷開后，能自動而迅速地將備用電源投入工作或?qū)⒂脩羟袚Q到備用電源上去，從而使用戶不至于被停電。6.1.1 自動投入裝置的接線要求1.工作電源故障或其斷路器被錯誤斷開時(shí)，備用電源能自動投入。2.備用電源斷路器的合閘脈沖應(yīng)是短脈沖，只允許自動投入裝置動作一次。3.自動投入裝置的閉鎖開關(guān)bk應(yīng)按廠用母線段各自獨(dú)立裝設(shè)，便利運(yùn)行調(diào)試人員操作與檢測。4.低電壓啟動的備用電源自動裝置，為防止工作電源的電壓互感器二次側(cè)熔斷器或其它原因引起bzt誤動，應(yīng)設(shè)信號或閉鎖裝置。5.應(yīng)設(shè)信號以便人員及時(shí)了解裝置的工作狀態(tài)。6.對低電壓啟動的bzt裝置，當(dāng)工作母線上電壓下降或消失而備用電源母