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)設計專 業(yè)：電力系統(tǒng)及其自動化 摘要本次所設計的課題是住宅小區(qū)10kV供電系統(tǒng)的初步設計，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。本次所設計的供電系統(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。所以這次設計必須考慮到供電系統(tǒng)的安全性、可靠性及經(jīng)濟性。本說明書通過對變電站的主接線設計，短路電流計算，主要電氣設備型號和參數(shù)的確定，電氣設備的動熱穩(wěn)定校驗，備用電源的自動投入設計，無

2、功補償設計，防雷和過電壓保護裝置的設計較為詳細地完成了電力系統(tǒng)中變電站的設計。本次設計論文是以我國現(xiàn)行的各有關規(guī)范規(guī)程等技術標準為依據(jù)，所設計是一次初步設計，根據(jù)任務書提供原始資料，參照有關資料及書籍，對各種方案進行比較而得出。關鍵詞配電室；短路計算；無功補償 ；備用電源投入AbstractThe design of this residential area is the subject of the preliminary design of 10kV power supply system, the power distribution system, there are two roo

3、ms 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 important, if the sys

4、tem 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 current calculation, th

5、e 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 design of substations

6、 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 various programs whic

7、h have come. Keywords Distribution room ; Short-circuit calculation; Reactive power compensation ; Backup Power Input 目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題背景11.2 設計的目的和基本要求1第2章 電氣主接線的設計32.1 電氣主接線設計的重要性32.1.1 電氣主接線設計的重要性32.1.2 電氣主接線設計的步驟32.2 開閉所及配電室位置和數(shù)量的設計42.3 變電站主變壓器的選擇42.3.1 主變壓器的選擇原則42.3.2 主變臺數(shù)的確定42.3.3

8、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計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)主接線方案的設計82.5.1 1#配電室主接線的設計82.5.2 2#配電室主接線的設計82.5.3 開閉所的設計82.6 本章小結(jié)9第3章短路電流計算103.1 短路計算的目的及步驟103.1.1 短路電流計算的目的103.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定103.1.3 短路電流的計算步驟113.2 短路電流的計算113.2.1 短路計算過程113.2.2短路電流表123.2.2 繪制系統(tǒng)等值阻抗網(wǎng)絡圖133.3 本章小結(jié)13第4章

9、電氣設備的選擇144.1 電氣設備選擇的一般條件144.1.1 按正常工作條件選擇144.1.2 按短路情況校驗154.2 各電氣設備選擇的原則164.2.1 斷路器的選擇原則164.2.2 隔離開關的選擇原則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)設備的選擇184.4 380V側(cè)設備的選擇194.5 本章小結(jié)24第5章 無功補償255.1 無功補償方案設計255.1.1 提高功率因數(shù)的意義255.1.2 補償裝置的確定255.1.3 無功補償容量計算255.1.4 無功補償?shù)慕泳€圖265.2 本章小結(jié)26第6章 備用電源自動投入276.1 自動投

10、入裝置276.1.1 自動投入裝置的接線要求276.1.2 自動投入裝置的運行276.2 本章小結(jié)29結(jié)論30參考文獻31致謝32附錄33第1章 緒論1.1 課題背景隨著經(jīng)濟的發(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)建設及改造，拉動內(nèi)需的發(fā)展計劃，城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所的建設迅猛發(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)絡的發(fā)展和變電所建設帶來一定困難。農(nóng)村自身的特點也給農(nóng)網(wǎng)和變電所建設帶來一定困難。如何設計城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)變電所，是城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設、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

11、的電壓和電流進行變換、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)建設的關鍵環(huán)節(jié)。變電所設計質(zhì)量的好壞，直接關系到電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。為滿足城鎮(zhèn)負荷日益增長的需要，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、可靠并采取相應的措施提高供電可靠性和提高電能質(zhì)量 。變電所結(jié)構的改進、新型建材的采用、施工裝備的更新、施工方法的改進、代管理的運用、隊伍素質(zhì)的提高、使火電廠土建施工技術及施工組織水平也相應地隨之不斷提高。變電站是電網(wǎng)建設和電網(wǎng)絡改造中非常重要技術環(huán)節(jié)，所以做好變電站的設計是我國電網(wǎng)建設的重要環(huán)

12、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 設計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用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及人民的日常工作中。因為電能可以方便的轉(zhuǎn)化為其他形式的能源，例如：機械能、熱能、光能、磁能等等；并且電能的輸送和分配易于實現(xiàn)，可以輸送到需要它的任何工作場所和生活場所；電能的應用規(guī)模也很靈活。以電作為動力，可以促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機械化和自動化，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)設計中，應貫徹國家個項方針政策，遵照有關的設計技術規(guī)定。從整體出發(fā)，深入論證電源

13、布置的合理性，論證其安全可靠性和經(jīng)濟性，并對此進行必要的計算。尚需注意近期與遠期的關系，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、安全自動裝置及以下一級電壓的系統(tǒng)設計創(chuàng)造條件。第2章 電氣主接線的設計2.1 電氣主接線設計的重要性2.1.1 電氣主接線設計的重要性發(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、變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可能的運行方式，從而完成發(fā)電、變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全廠電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟運行。2.1.2 電氣主接線設計的步驟1.根據(jù)下

14、達的設計任務書的要求，在分析原始資料的基礎上，并依據(jù)主接線的設計原則從技術上論證各方案的優(yōu)、缺點，選出23各較佳的方案。2.對擬訂的23個方案進行技術、經(jīng)濟比較，選出最好的方案。各主接線方案都應該滿足系統(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)濟比較，選年運行費用最小的作為最終方案，當然，還要兼顧到今后的擴容和發(fā)展。3.對電氣主接線設計的基本要求主接線應滿足可靠性、靈活性、經(jīng)濟性等要求。（1）可靠性：為了向用戶供應持續(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準是運行實踐，要充分地做好調(diào)研工作，力求避免決策失誤，鑒于進行可靠的定量計算分析的基礎數(shù)據(jù)尚不

15、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，選用運行可靠性高的設備是條捷徑，這就要兼顧可靠性和經(jīng)濟性兩方面，作出切合實際的決定。（2）靈活性：電氣主接線的設計，應當在運行、熱備用、冷備用和檢修等各種方式下的運行要求。在調(diào)度時，可以靈活地投入或切除發(fā)電機、變壓器和線路等元件，合理調(diào)配電源和負荷。在檢修時，可以方便地停運斷路器、母線及二次設備，并方便設備的安全措施，不影響電網(wǎng)正常運行和對其他用戶的供電。（3）經(jīng)濟性：方案的經(jīng)濟性體現(xiàn)在以下三個方面。采用簡單的接線方式，少用設備，節(jié)省設備上的投資。在投資初期回路數(shù)較少時，更有條件采用設備用量較少的簡化接線。能緩裝的設備，不提

16、前采購裝設；在設備型式和額定參數(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，要考慮到設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用。2.2 開閉所及配電室位置和數(shù)量的設計根據(jù)原始資料及小區(qū)的地理位置，確定設計兩個配電室分布在小區(qū)的東西兩側(cè)?？紤]到電纜的長短會對經(jīng)濟利益造成影響，決定設計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)劃負荷來進行選擇，并適當考慮遠期1020年的負荷發(fā)展。 2.根據(jù)變電所所帶負荷的性質(zhì)和電

17、網(wǎng)結(jié)構來確定主變的容量。對于有重要負荷的變電所，應考慮一臺主變停運時，其余變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，保證用戶的級和級負荷，對于一般變電所，當一臺主變停運時，其他變壓器容量應能保證全部負荷的60%-80%。 3.為了保證供電可靠性，變電所一般裝設兩臺主變，有條件的應考慮設三臺主變的可能性。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影響對用戶的供電。 2.3.3 主變壓器容量的確定首先對燕大西苑住宅小區(qū)總電量進行計算： 1#

18、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+95=988（kW）10#樓 總電量：416+441+121+137=1

19、115（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)濟效益，于是設計為1#配電室控制1#樓至6#樓，2#配電室控制7#樓至12#樓。所以接下來要計算兩處配電室所承擔的總負荷為多少。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0.351#配電室兩臺變壓器的總?cè)萘浚篠T1+ST2=66780.35=23

20、37（kW）ST3+ST4=76650.35=2683（kW）對裝有兩臺變壓器的變電站中，當一臺變壓器斷開時，另一臺變壓器的容量一般保證70%全部負荷供電，但應滿足一類及二類負荷的供電。主變壓器容量選擇還應考慮周圍環(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-全部負荷；n-變壓器的臺數(shù)。10KV最大負荷之和為 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相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。規(guī)程上規(guī)定，當

21、不受運輸條件限制時，容量為300MW及以下機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。因為單相變壓器組相對來講投資大、占地多、運行損耗也較大，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范圍內(nèi)。通過變壓器的分接頭開關切換，改變變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變

22、變壓器高壓部分繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(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)；另一種是帶負荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達30%。其結(jié)構復雜，價格較貴，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而為送端，時而為受端，要求母線電壓恒定時。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，一般有自然風冷卻、強迫風冷卻、強迫油循環(huán)水冷卻、強迫油循環(huán)風冷卻、強迫油循環(huán)導向冷卻。自然風冷卻及強迫風冷卻適用于中、小型變壓器；大容量變壓器一般采用強迫油循環(huán)風冷卻。在水源充足的條件下，為壓縮占地面積，也可采用強迫油循環(huán)水冷卻方式

23、。根據(jù)上述對變壓器選擇的分析，在每個配電室中裝設兩臺主變壓器，采用常規(guī)接線。由于此配電室為住宅小區(qū)的配電室，故當一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應能滿足全部負荷的70%，查閱電力工程電氣設備手冊，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計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

24、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)電機或一臺主變壓器，出線回路數(shù)少，并且沒有重要負荷的發(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，當短路電流較大，出線需要帶電抗器時;3563kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回時，或連接的電源較多，負荷較大時;1102

25、20kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時，或當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：當進出線回路數(shù)為1014回時，在一組母線上用斷路器分段;當進出線回路數(shù)為15回及以上時，兩組母線均用斷路器分段5.增設旁路母線或旁路隔離開關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出線斷路器檢修時，不中斷對用戶的供電時采用。2.5 供電系統(tǒng)主接線方案的設計2.5.1 1#配電室主接線的設計方案：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10kV母線I段，10kV母線II段接110kV變電站10kV母線II段。38

26、0V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)：22條，2#變壓器的回路數(shù)：22條。2.5.2 2#配電室主接線的設計方案：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 開閉所的設計考慮到住宅小區(qū)的地理分布和工程經(jīng)濟問題，把開閉所和1#配電室設計在一起。2.6 本章小結(jié) 設計主接線應因地制宜地綜合分析各站的容量，負荷性質(zhì)以及在系統(tǒng)中的地位等條件，依據(jù)國家有關政策及技術規(guī)范，正確確定主接線的形式，

27、合理選擇變壓器的容量，和結(jié)構形式。在設計過程中，對原始資料進行詳盡分析，關注電力市場化改革，對草擬的主接線方案進行比較時，始終圍繞著可靠性和經(jīng)濟性之間的協(xié)調(diào)，使主接線方案保證供電可靠和技術先進，且最終又盡可能的滿足經(jīng)濟原則。 第3章短路電流計算3.1 短路計算的目的及步驟3.1.1 短路電流計算的目的在發(fā)電廠和變電所的電氣設計中，短路電流計算是其中的一個重要環(huán)節(jié)。其計算的目的主要有以下幾個方面：1.校驗電氣設備和載流導體時需要計算三相短路電流2.整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置需要計算三相短路電流3.在校驗繼電保護裝置的靈敏度時計算不對稱短路的短路電流值4.校驗電氣設備及載流導體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定就要

28、用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量5.接地裝置的設計，也需用短路電流。3.1.2 短路電流計算的一般規(guī)定1.計算的基本情況（1）電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；（2）所有同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置（包括強行勵磁）；（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）應考慮對短路電流值有影響的所有的元件，但不考慮短路點的電弧電阻。對異步電動機的作用，僅在確定短路電流沖擊值和最大安全電流有效值時才予以考慮。2.接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式（即最大運行方式），而不能僅在切換過程中可能并列運行的接線方式。3.

29、計算容量：按本工程設計最終容量計算，并考慮電力系統(tǒng)遠景發(fā)展規(guī)劃（一般為本工程建設后510年）4.短路種類 ：一般按三相短路計算。若發(fā)電機出口的兩相短路，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重時，則應按嚴重情況進行校驗。5.短路計算點：在正常接線方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。3.1.3 短路電流的計算步驟在工程設計中，短路電流的計算通常采用使用曲線法。步驟如下：1.選擇計算短路點2.畫等值網(wǎng)絡（次暫態(tài)網(wǎng)絡）圖（1）首先去掉系統(tǒng)中的所有負荷分支、線路電容、各元件的電阻，發(fā)電機電抗用次暫態(tài)電抗。（2）選取基準容量和基準電壓（一般取

30、各級的平均電壓）。（3）將各元件電抗換算為同一基準值的標幺電抗。（4）繪出等值網(wǎng)絡圖，并將各元件電抗統(tǒng)一編號。3.化簡等值網(wǎng)絡：為計算不同短路點的短路電流值，需將等值網(wǎng)絡分別化簡為以短路點為中心的輻射形等值網(wǎng)絡，并求出各電源與短路點之間的電抗，即轉(zhuǎn)移電抗。4.求計算電抗。(將各轉(zhuǎn)移阻抗按各發(fā)電機額定功率歸算)5.查運算曲線查出各供給的短路電流周期分量標幺值。6.計算無限大容量的電源供給的短路電流周期分量。7.計算短路電流周期分量有名值。3.2 短路電流的計算 3.2.1 短路計算過程系統(tǒng)電抗: 變壓器電抗: 折算到10kV等級電抗110kV變電站到短路點d1的電抗短路點d1的短路電流kA kA

31、kA MVA 110kV變電站到短路點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算目的及計算的一般規(guī)定，并介紹了工程設計中常采用的運算曲線法計算短路電流的一般步驟。分別選取各母線上為短路點，

32、計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各個短路器，看是否滿足動熱穩(wěn)定校驗。若不滿足，則應提高設備檔次或加限流電抗器。第4章 電氣設備的選擇4.1 電氣設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。電氣設備要可靠地工作，必須按正常工作條件進行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗動、熱穩(wěn)定性。4.1.1 按正常工作條件選擇1.額定電壓電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選的電氣設備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓

33、。規(guī)定一般電氣設備允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.1-1.15倍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設備時，可按照電氣設備的額定電壓U不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓U的條件選擇，即 U U （4-1）2.額定電流電氣設備的額定電流I是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設備的長期允許電流。 應不小于該回路在各種合理運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、調(diào)相機和變壓器在電壓降低5%時，出力保持不變，故其相應回路的I應為發(fā)電機、調(diào)相機和變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有可能過負荷運行時，I應按過負荷確定（1.3-2倍變壓器額定電流）；母聯(lián)斷路器回路一般可取

34、母線上最大一臺發(fā)電機或變壓器的I；母線分段電抗器I應為母線上最大一臺發(fā)電機跳閘時，保證該母線負荷所需的電流，或最大一臺發(fā)電機額定電流的50%-80%；出線回路的I除考慮正常負荷電流外，還應考慮事故時由其他回路轉(zhuǎn)移過來的負荷。3.按當?shù)丨h(huán)境校驗當電氣設備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度超過一般電氣設備使用條件時，應采取措施。本設計著重考慮溫度對電氣設備的影響。我國目前生產(chǎn)的電氣設備的額定環(huán)境溫度Q。=+ 40，裸導體的額定環(huán)境溫度為+25。4.1.2 按短路情況校驗1.短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設備時，電氣設備各部件溫度（或發(fā)熱效應）應不超過允許值。即，

35、 （4-3）式中，-t秒內(nèi)通過的短時熱電流； -短路電流產(chǎn)生的熱效應。2.電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣承受短路電流機械效應的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為 （4-4） 或 （4-5）式中，-電氣設備允許通過的動穩(wěn)定電流幅值； -電氣設備允許通過的動穩(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熱穩(wěn)定或動穩(wěn)定：（1）用熔斷器保護的電氣設備，其熱穩(wěn)定由熔斷器時間保證，故可不驗算熱穩(wěn)定；（2）采用有限流電阻的熔斷器保護的設備，可不校驗動穩(wěn)定；（3）裝設在電壓互感器回路的裸導體和電氣設備可不校驗動、熱穩(wěn)定。3.短路計算時間驗算熱穩(wěn)定的短路計算時間 為繼電保護

36、動作時間 和相應斷路器的全開斷時間 之和，即 = + （4-6）一般取保護裝置的后備保護動作時間，這是考慮到主保護有死區(qū)或拒動是指對斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機構的跳閘線圈時起，到各相觸頭分離后的電弧完全熄滅為止的時間段。顯然，包括兩個部分，即= （4-7）式中，-斷路器固有分閘時間；-斷路器開斷電弧持續(xù)時間，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備之一，它的主要功能是10：正常運行倒換運行方式，把設備或線路接入電網(wǎng)或退出運行，起著控制作

37、用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路，保證無故障部分正常運行，起保護作用。高壓斷路器應根據(jù)斷路器安裝地點，環(huán)境和使用技術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 -分別為電氣設備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；I、Imax-分別為電氣設備的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流，A2.開斷電流選擇高壓斷路器的額定開斷電流，不應小于實際開斷瞬間的短路電流

38、周期分量，即 。 3.斷路器關合電流的選擇為了保證斷路器在關合短路電流時的安全，斷路器的額定關合電流不應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 4.2.2 隔離開關的選擇原則隔離開關也是發(fā)電廠和變電站中常用的開關電器。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。隔離開關型式的選擇，應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素，進行綜合的技術經(jīng)濟比較然后確定。隔離開關與斷路器相比，額定電壓、額定電流的選擇及短路動、熱穩(wěn)定效驗的項目相同。但是由于隔離開關不用來接通和切除短路電流，故無需進行開斷電流和短路關合電流的效驗。1.額定電壓和電流選擇，由

39、公式（4-1）和公式（4-2），得 U U I I U、U-分別為電氣設備和電網(wǎng)的額定電壓，kV；I 、I-分別為電氣設備的額定電流和電網(wǎng)的最大負荷電流，A2.短路熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定校驗，由公式（4-3）和公式（4-4），得效驗式為 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。避雷器與被保護設備并聯(lián)，其作用是釋放過電壓的能量，將過電壓限制在一定水平，從而保護設備的絕緣。1.配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器，但進出線都裝設避雷器時除外。2.220kV及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。3.三繞組變壓器低壓側(cè)的一相上宜設置一臺避雷器。4.2.

40、4 互感器的選擇原則互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設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。互感器在主接線中的配置與測量儀表、同步點的選擇、保護和自動裝置的要求以及主接線的形式有關。電壓互感器一般裝置在母線、線路、發(fā)電機和變壓器中，保證在運行方式改變時，保護裝置不失壓、同級點兩側(cè)都能方便地取壓。電流互感器設置在發(fā)電機、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的需要。4.3 10kV側(cè)設備的選擇表4-1 真空斷路器類別型號額定電壓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ZN23-10

41、1063025（4S）2563（1）熱穩(wěn)定校驗：Qd（4）=1839（kA2S）,It2t =31.524 =3969（kA2S），有It2t Qd（4） （滿足要求）（2）動穩(wěn)定校驗：Idw = 100（kA） ich = 44.8（kA） （滿足要求）表4-2 隔離開關 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：idw = 50（kA）， ich =44.8(kA），有 idw ich （滿足要求）（2）熱穩(wěn)定校驗：Qd（4）=1839（kA2S），It2t = 2524=2500( kA2S )，有 It

42、2t 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)設備的選擇表4-6 斷路器類別型號額定電壓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2N

43、28-0.40.420030（4S）2020（1）熱穩(wěn)定校驗：Qd（4）=1839（kA2S）,It2t =3024 =3600（kA2S），有It2t Qd（4） （滿足要求）（2）動穩(wěn)定校驗：Idw = 200（kA） ich = 44.8（kA）（滿足要求）表4-7 隔離開關型號額定電壓（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：idw = 50（kA）， ich =44.8(kA），有 idw ich （滿足要求）（2）熱穩(wěn)定校驗：Qd（4）=1839（kA2S），It2t = 4024=6400(kA2S )，有 I

44、t2t 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=203A=228A3#最大工作電流 392A=418A=198A=203A

45、4# 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)，并考慮到實際的經(jīng)濟情況和以后的安全運行、檢修，對各個單元樓的饋線的有關設備

46、進行了選擇，選取了以下設備型號： 斷路器 HA1-2000 HM3S-1000 隔離開關 HD13BX-1000 電流互感器 LMZ1-1500 避雷器 FYS-0.22經(jīng)校驗以上設備均符合使用要求。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)電氣設備的選擇條件包含了兩大部分：一是電氣設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)來校驗動、熱穩(wěn)定；二是根據(jù)不同的電氣設備的特點而提出的選擇和校驗項目。第5章 無功補償5.1 無功補償方案設計5.1.1 提高功率因數(shù)的意義在

47、用電設備中絕大部分為感性負荷，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 補償裝置的確定無功補償裝置包括系統(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)相機和靜止無功補償裝置等。其中并聯(lián)電容器補償裝置時無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設地點不受自然條件限制，運行簡便可靠等優(yōu)點。故一般首先考慮裝設并聯(lián)電容器。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護較為方便，為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負荷變化，分組投入或切除。本次設計的變

48、電站為10kV小區(qū)變電所，從補償裝置的維護和性能的角度來考慮，就選用并聯(lián)電容器裝置。5.1.3 無功補償容量計算式中：無功計算功率（KW）有功計算功率（KW）補償前用電單位自然功率因數(shù)角正切值補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母線接有負荷，故補償裝置安裝在380V母線上。10kV母線所接負荷容量在變壓器選擇時就已計算過，P =14343kVA。同期系數(shù)K=0.35,故=143130.35=5020kVA。無功補償容量=5020=50200.55=2761（kvar）由于采用的是分組補償，在每根母線的三相一起補償，且分三組。母線每組的補償容量

49、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)型號額定電壓標稱容量標稱電容相數(shù)BW0.4-10-3TH0.410kvar200kvar35.1.4 無功補償?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)的自然無功負荷總大于原有的無功電源，因此必須進行無功補償。合理的無功補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)運行的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性。無功補償是保證電壓質(zhì)量的重要因素，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)，對無功補償容量進

50、行了計算，并選擇了并聯(lián)電容器作為補償裝置。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，備用電源能自動投入。2.備用電源斷路器的合閘脈沖應是短脈沖，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BK應按廠用母線段各自獨立裝設，便利運行調(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

51、工作電源的電壓互感器二次側(cè)熔斷器或其它原因引起B(yǎng)ZT誤動，應設信號或閉鎖裝置。5.應設信號以便人員及時了解裝置的工作狀態(tài)。6.對低電壓啟動的BZT裝置，當工作母線上電壓下降或消失而備用電源母線上保持一定電壓數(shù)值時，才允許自動投入裝置啟動。6.1.2 自動投入裝置的運行本次設計的變電站低壓側(cè)采用了單母線分段接線形式，其中就有自動投入裝置，保證用戶盡可能不間斷的用電。所采用的自動投入裝置接線圖如下：圖6-1 備用電源接線圖正常運行時二臺變壓器1B和2B同時運行，分段或聯(lián)絡斷路器1DL斷開。當任一臺變壓器故障或母線低電壓時，斷開變壓器低壓側(cè)斷路器，而將分段或聯(lián)絡斷路器合閘，故障變壓器的高壓側(cè)斷路器4DL跳閘時聯(lián)動低壓斷路器2DL跳閘。備用電源自動投入裝置原理圖如下：圖6-2 備用電源自動投入裝置原理圖6.2 本章小結(jié)