住宅小區(qū)10kV供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、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(gè)配電室和一個(gè)開(kāi)閉所組成的住宅小區(qū)專(zhuān)用的降壓變電系統(tǒng),具有 10kV 和 380V 兩個(gè)電壓等級(jí), 10kV 一側(cè)接與 110kV 變電站的 10kV 母線(xiàn), 380V 主要用于小區(qū)用戶(hù)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(gè) 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(shuō)明書(shū)通過(guò)對(duì)變電站的主接線(xiàn)設(shè)計(jì), 短路電 流計(jì)算, 主要電氣設(shè)備型號(hào)和參數(shù)的確定, 電氣設(shè)備的動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn), 備用 電源的自動(dòng)投入設(shè)計(jì), 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

2、, 防雷和過(guò)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(guó)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(shū)提供原始資料,參照有關(guān)資料及書(shū)籍,對(duì)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(wú)功補(bǔ)償 ;備用電源投入IAbstractThe design of this residential area is the subject of the preliminary design of 10kV power supply system, the power distribution system, there are two

3、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 important, if the s

4、ystem 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

5、, 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 design of substat

6、ions 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 w

7、hich have come.Keywords Distribution room ; Short-circuit calculation;Reactive power compensation ; Backup Power InputII目 錄摘要 . . I Abstract . I I 第 1章 緒論 . .1 1.1課題背景 .1 1.2設(shè)計(jì)的目的和基本要求 .1第 2章 電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) . .3 2.1電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的重要性 .3 2.1.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的重要性 . .3 2.1.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的步驟 . .3 2.2開(kāi)閉所及配電室位置和數(shù)量的設(shè)計(jì) .4 2.3變電站主變壓

8、器的選擇 .4 2.3.1 主變壓器的選擇原則 . .4 2.3.2 主變臺(tái)數(shù)的確定 . .4 2.3.3 主變壓器容量的確定 . .5 2.3.4 主變壓器型號(hào)的確定 . .6 2.4電氣主接線(xiàn)方案的設(shè)計(jì) .7 2.4.1 電氣主接線(xiàn)的基本形式 . .7 2.4.2 各接線(xiàn)的適用范圍 . .7 2.5供電系統(tǒng)主接線(xiàn)方案的設(shè)計(jì) .8 2.5.1 1#配電室主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) . .8 2.5.2 2#配電室主接線(xiàn)的設(shè)計(jì) . .8 2.5.3 開(kāi)閉所的設(shè)計(jì) . .8 2.6本章小結(jié) .9第 3章短路電流計(jì)算 . .10 3.1短路計(jì)算的目的及步驟 .10 3.1.1 短路電流計(jì)算的目的 . .10 3

9、.1.2 短路電流計(jì)算的一般規(guī)定 . .10 3.1.3 短路電流的計(jì)算步驟 . . 11III3.2短路電流的計(jì)算 . 11 3.2.1 短路計(jì)算過(guò)程 . 11 3.2.2短路電流表 . 12 3.2.2 繪制系統(tǒng)等值阻抗網(wǎng)絡(luò)圖 . 13 3.3本章小結(jié) . 13第 4章 電氣設(shè)備的選擇 . 14 4.1電氣設(shè)備選擇的一般條件 . 14 4.1.1 按正常工作條件選擇 . 14 4.1.2 按短路情況校驗(yàn) . 15 4.2各電氣設(shè)備選擇的原則 . 16 4.2.1 斷路器的選擇原則 . 16 4.2.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇原則 . 17 4.2.3 避雷器的配置原則 . 17 4.2.4 互感器

10、的選擇原則 . 18 4.310K V 側(cè)設(shè)備的選擇 . 18 4.4380V 側(cè)設(shè)備的選擇 . . 19 4.5本章小結(jié) . 24第 5章 無(wú)功補(bǔ)償 . 25 5.1無(wú)功補(bǔ)償方案設(shè)計(jì) . 25 5.1.1 提高功率因數(shù)的意義 . 25 5.1.2 補(bǔ)償裝置的確定 . 25 5.1.3 無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算 . 25 5.1.4 無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕泳€(xiàn)圖 . 26 5.2本章小結(jié) . 26第 6章 備用電源自動(dòng)投入 . 27 6.1自動(dòng)投入裝置 . 27 6.1.1自動(dòng)投入裝置的接線(xiàn)要求 . 27 6.1.2自動(dòng)投入裝置的運(yùn)行 . 27 6.2本章小結(jié) . 29結(jié)論 . 30參考文獻(xiàn) . 31致謝 . 3

11、2IV附錄 . .33V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(duì)供電質(zhì)量的要求日益提高。 國(guó)家提出了加快城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)建設(shè)及改造, 拉動(dòng)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(xiàn)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(lái)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(lái)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)建設(shè)、 改造中需要研究和解 決的一個(gè)重要課題。變電所是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓和電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng) 所, 是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié),

12、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(mǎn)足城鎮(zhèn)負(fù)荷日益增 長(zhǎng)的需要, 提高對(duì)用戶(hù)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(chǎng)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)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(guó)電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。 現(xiàn)在根據(jù)電力系統(tǒng)

13、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(huì)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(chǎng)所和生活場(chǎng)所; 電能的應(yīng)用規(guī)模也很靈活。 以電作為動(dòng)力, 可以促 進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化, 保證產(chǎn)品質(zhì)量, 大幅提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 同1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(gè)重 要的途徑。在電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)中, 應(yīng)貫徹國(guó)家個(gè)項(xiàng)方針政策, 遵照有關(guān)的設(shè)計(jì)技

14、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(duì)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(dòng)裝置及以下一級(jí)電壓的系統(tǒng)設(shè) 計(jì)創(chuàng)造條件。2第 2章 電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)2.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的重要性2.1.1 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的重要性發(fā)電廠(chǎng)電氣主接線(xiàn)是電力系統(tǒng)接線(xiàn)的主要組成部分。它表明了發(fā)電機(jī)、 變壓器、 線(xiàn)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(chǎng)電氣設(shè)備的 選擇、 配電裝置的布置、 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定,

15、關(guān)系著電力系統(tǒng)的安 全、穩(wěn)定、靈活和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2.1.2 電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的步驟1. 根據(jù)下達(dá)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求,在分析原始資料的基礎(chǔ)上,并依據(jù)主 接線(xiàn)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 2-3各較佳的方案。 2. 對(duì)擬訂的 2-3個(gè)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(xiàn)方案都應(yīng)該滿(mǎn)足系統(tǒng)和用戶(hù)對(duì)供電可靠性的要求,最后確定何種方案, 要通過(guò)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(duì)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求主接線(xiàn)應(yīng)滿(mǎn)足可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性等要求。(1可靠性:為了向用戶(hù)供應(yīng)持續(xù)、優(yōu)質(zhì)的電力,主接線(xiàn)首先必須滿(mǎn) 足這一可靠性的

16、要求。 主接線(xiàn)的可靠性的衡量標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐, 要充分地做 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(xiàn)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?xún)煞矫?作出切合實(shí)際的決定。(2靈活性:電氣主接線(xiàn)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(xiàn)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3器、 母線(xiàn)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(duì)其 他用戶(hù)的供電。(3經(jīng)濟(jì)

17、性:方案的經(jīng)濟(jì)性體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。采用簡(jiǎn)單的接線(xiàn)方式, 少用設(shè)備, 節(jié)省設(shè)備上的投資。 在投資初期回路 數(shù)較少時(shí), 更有條件采用設(shè)備用量較少的簡(jiǎn)化接線(xiàn)。 能緩裝的設(shè)備, 不提前 采購(gòu)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(xiàn)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(kāi)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(gè)配電室分布在小區(qū)的東 西兩側(cè)。 考慮到電纜的長(zhǎng)短會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)利益造成影響, 決定設(shè)計(jì)一處開(kāi)閉所并 且和一號(hào)配電室建立在一起。這樣可保證供電的可靠性

18、,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?5 10年的規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇, 并適 當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20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(lái)確定主變的容量。 對(duì)于有重 要負(fù)荷的變電所, 應(yīng)考慮一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí), 其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能 力后的允許時(shí)間內(nèi), 保證用戶(hù)的級(jí)和級(jí)負(fù)荷, 對(duì)于一般變電所, 當(dāng)一臺(tái) 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(tái)主變,有條件的應(yīng)考慮設(shè) 三臺(tái)主變的可能性。2.3.2 主變臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)原始資料,本變電室為住

19、宅小區(qū)專(zhuān)用變電室,出線(xiàn)多,負(fù)荷輕, 所以考慮每處配電所配置兩臺(tái)主變壓器,總共需要四臺(tái)主變壓器?？杀ＷC 供電的可靠性,避免一處配電室或一臺(tái)變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶(hù)的 供電。42.3.3 主變壓器容量的確定首先對(duì)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+25

20、3=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=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(wèn)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(lái)要計(jì)算兩處配 電室所承擔(dān)的總負(fù)荷為多少。1#配電室兩臺(tái)變壓器的總?cè)萘?S

21、T1+ST2=66780.35=2337(kW ST3+ST4=76650.35=2683(kW 對(duì)裝有兩臺(tái)變壓器的變電站中 , 當(dāng)一臺(tái)變壓器斷開(kāi)時(shí), 另一臺(tái)變壓器的 容量一般保證 70%全部負(fù)荷供電 , 但應(yīng)滿(mǎn)足一類(lèi)及二類(lèi)負(fù)荷的供電 。 主變壓 器容量選擇還應(yīng)考慮周?chē)h(huán)境的影響,每臺(tái)變壓器容量一般按下式選擇:S N =17. 0nP(2-156S N -變壓器額定容量 ;P-全部負(fù)荷; n-變壓器的臺(tái)數(shù)。10KV 最大負(fù)荷之和為 ST3+ST4=76650.35=2683(kW 則由公式(2-1,得 0. 70. 726831878121N P S n =-(kW 2.3.4 主變壓器型號(hào)的

22、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(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(chǎng)用變電站 , 一般選用三相變壓器。 因?yàn)閱蜗嘧儔浩鹘M相對(duì)來(lái) 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)?380V 。所以選擇雙繞組變壓器。3. 繞組接線(xiàn)組別的確定變壓器的三相繞組的接線(xiàn)組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致 , 否

23、則, 不能并 列運(yùn)行。對(duì)于 10kV 變電所,主變壓器一般采用 常規(guī)接線(xiàn)。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(guò)變壓器 的分接頭開(kāi)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(chēng)無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓 , 調(diào)整范圍通常在 5. 22% 以?xún)?nèi) ; 另一種是帶負(fù)荷切換 , 稱(chēng)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(chǎng)的主變壓器和接于時(shí)而為送端 , 時(shí)而為受端, 要求母線(xiàn) 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

24、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)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(duì)變壓器選擇的分析 , 在每個(gè)配電室中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器, 采 用常規(guī)接線(xiàn)。由于此配電室為住宅小區(qū)的配電室,故當(dāng)一臺(tái)主變壓器停運(yùn) 時(shí),其余變壓器容量應(yīng)能滿(mǎn)足全部負(fù)荷的 70%, 查閱 電力工程電氣設(shè)備手 冊(cè),選擇變壓器為:SLZ7-2000/10,參數(shù)如下: 2.4 電氣主接線(xiàn)方案的設(shè)計(jì)2.4.1 電氣主接線(xiàn)的

25、基本形式有匯流母線(xiàn)的主接線(xiàn)形式包括單母線(xiàn)和雙母線(xiàn)接線(xiàn)。 單母線(xiàn)又分為單母 線(xiàn)接線(xiàn)、 單母線(xiàn)分段、 單母線(xiàn)分段帶旁路母線(xiàn)等形式; 雙母線(xiàn)又分為雙母線(xiàn) 接線(xiàn)、雙母線(xiàn)分段、帶旁路母線(xiàn)的雙母線(xiàn)和二分之三接線(xiàn)的形式。無(wú)匯流母線(xiàn)主要有單元接線(xiàn)、擴(kuò)大單元接線(xiàn)、橋形接線(xiàn)、角形接線(xiàn)。 2.4.2 各接線(xiàn)的適用范圍1. 單母線(xiàn)接線(xiàn):適用范圍:一般只適用于一臺(tái)發(fā)電機(jī)或一臺(tái)主變壓器, 出線(xiàn)回路數(shù)少, 并且沒(méi)有重 要負(fù)荷的發(fā)電廠(chǎng)和變電站中 10。2. 單母線(xiàn)分段接線(xiàn):適用范圍:a. 610kV 配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為 6回及以上b. 3563kV 配電裝置出線(xiàn)回路數(shù)為 48回c. 110220kV 配電裝置出線(xiàn)回路為 3

26、4回3. 雙母線(xiàn)接線(xiàn)7適用范圍:610kV 配電裝置,當(dāng)短路電流較大,出線(xiàn)需要帶電抗器時(shí) ;3563kV 配電裝置, 當(dāng)出線(xiàn)回路數(shù)超過(guò) 8回時(shí), 或連接的電源較多, 負(fù)荷較大時(shí) ;110 220kV 配電裝置出線(xiàn)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(xiàn)回路數(shù)為 4回及以上 10。4. 雙母線(xiàn)分段接線(xiàn):分段原則:當(dāng)進(jìn)出線(xiàn)回路數(shù)為 1014回時(shí),在一組母線(xiàn)上用斷路器分 段 ; 當(dāng)進(jìn)出線(xiàn)回路數(shù)為 15回及以上時(shí),兩組母線(xiàn)均用斷路器分段5. 增設(shè)旁路母線(xiàn)或旁路隔離開(kāi)關(guān)的接線(xiàn)為了保證采用單母線(xiàn)分段或雙母線(xiàn)的配電裝置在進(jìn)出線(xiàn)斷路器檢修時(shí), 不中斷對(duì)用戶(hù)的供電時(shí)采用

27、。2.5 供電系統(tǒng)主接線(xiàn)方案的設(shè)計(jì)2.5.1 1#配電室主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)方案:10kV 側(cè)母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式。 10kV 母線(xiàn) I 段接 110kV 變電站 10kV 母線(xiàn) I 段, 10kV 母線(xiàn) II 段接 110kV 變電站 10kV 母線(xiàn) II 段。 380V 側(cè)母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式?；芈?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(xiàn)的設(shè)計(jì)方案:10kV 側(cè)母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接線(xiàn)形式。 10kV 母線(xiàn) I 段接開(kāi)閉所 10kV 母線(xiàn) I 段, 10kV 母線(xiàn) II 段接開(kāi)閉所 10kV 母線(xiàn) II 段。380V 側(cè)母線(xiàn)采用單母線(xiàn)分段接

28、線(xiàn)形式。回路:1#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(kāi)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(wèn)題,把開(kāi)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(xiàn)應(yīng)因地制宜地綜合分析各站的容量, 負(fù)荷性質(zhì)以及在系統(tǒng)中 的地位等條件, 依據(jù)國(guó)家有關(guān)政策及技術(shù)規(guī)范, 正確確定主接線(xiàn)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(guò)程中, 對(duì)原始資料進(jìn)行詳盡分 析, 關(guān)注電力市場(chǎng)化改革, 對(duì)草擬的主接線(xiàn)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(xiàn)方案保證供電可靠和技術(shù)先進(jìn), 且最終 又盡可能的滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)原則。第 3章短路電流計(jì)算3.1 短

29、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(chǎng)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(gè)重要環(huán) 節(jié)。其計(jì)算的目的主要有以下幾個(gè)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)計(jì)算不對(duì)稱(chēng)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(dòng)調(diào)整勵(lì)磁裝置(包括強(qiáng)行勵(lì)磁 ;(3短路發(fā)生

30、在短路電流為最大值的瞬間;(4所有電源的電動(dòng)勢(shì)相位角相同;(5應(yīng)考慮對(duì)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(duì)異步電動(dòng)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(xiàn)方式:計(jì)算短路電流時(shí)所用的接線(xiàn)方式,應(yīng)是可能發(fā)生最大短路 電流的正常接線(xiàn)方式 (即最大運(yùn)行方式 ,而不能僅在切換過(guò)程中可能并列 運(yùn)行的接線(xiàn)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(lèi) :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

31、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(xiàn)方式時(shí),通過(guò)電氣設(shè)備的短路電流為最大的 地點(diǎn),稱(chēng)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(xiàn)法。步驟如下:1. 選擇計(jì)算短路點(diǎn)2. 畫(huà)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(xiàn)路電容、各元件的電阻,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(jí)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(hào)。3. 化簡(jiǎn)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(jiǎn)為以短路點(diǎn)為中心的輻射形等值網(wǎng)絡(luò) ,

32、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(xiàn)查出各供給的短路電流周期分量標(biāo)幺值。6. 計(jì)算無(wú)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(guò)程系統(tǒng)電抗 : (221156.32100av s k U X S = 變壓器電抗 :(22%/10010.5110/1004031.76t k n n X U U S =折算到 10kV 等級(jí)電抗(22211231.7610.56.322.180.83360.1852115av d t av U X X X U

33、=+=+= 110kV 變電站到短路點(diǎn) d1的電抗(2211120.1850.160.345av d t av U X X X U =+=+= 短路點(diǎn) d1的短路電流11/ 10.5/(0.34517.57d av d I U =kA 12. 552. 5517. 5744. 8sh i I =kA 11.521.5217.5723.6sh I I =kA(31110.517.57318d av d S I =MV A 110kV 變電站到短路點(diǎn) d2的電抗X2=(Xd1+Xt/2 2=2.065 0.029=0.006(短路點(diǎn) d2的短路電流21/ 0.4/(0.00638.49d av d

34、 I U =kA 22.552.5538.4998.1sh i I = kA21.521.5238.4998.1sh I I =kA(3220.438.4926.6d av d S I =MV A 3.2.2 繪制系統(tǒng)等值阻抗網(wǎng)絡(luò)圖XTX1 XT XT1 XT1Xsd1d2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)計(jì) 中常采用的運(yùn)算曲線(xiàn)法計(jì)算短路電流的一般步驟。分別選取各母線(xiàn)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(gè)短路情況下流過(guò)各斷路器的短路電流, 并以流過(guò)的最大的短路電流來(lái) 校驗(yàn)各個(gè)短路器, 看是否滿(mǎn)足動(dòng)熱穩(wěn)定校

35、驗(yàn)。 若不滿(mǎn)足, 則應(yīng)提高設(shè)備檔次 或加限流電抗器。13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(duì)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(lái)校驗(yàn)動(dòng)、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(huì)高于電網(wǎng)的 額定電壓 , 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

36、般不超過(guò)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 N 不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)額定電壓 UNs的條件選擇,即UNU Ns (4-1 2. 額定電流電氣設(shè)備的額定電流 I N 是指在額定環(huán)境溫度下,電氣設(shè)備的長(zhǎng)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 Imax,即INI max (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 Imax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(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí), Imax應(yīng)按過(guò)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

37、般可取母線(xiàn)上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)或變壓器的 Imax; 母線(xiàn)分段電抗器 Imax應(yīng)為母線(xiàn)上最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)跳閘時(shí),保證該母線(xiàn)負(fù)荷所需的電流,或最大一臺(tái)發(fā)電機(jī)額定電流的 50%-80%;出線(xiàn)回路的 Imax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(guò)來(lái)的負(fù)荷。3. 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境校驗(yàn)1415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(jí)、海拔高度、 地震烈度和覆冰厚度超過(guò)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(duì)電氣設(shè)備的影響。我國(guó)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

38、電流通過(guò)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(guò)允許值。即, k t Q t I (4-3式中, t I -t 秒內(nèi)通過(guò)的短時(shí)熱電流; KQ -短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)。2. 電動(dòng)力穩(wěn)定校驗(yàn)電動(dòng)力穩(wěn)定是電氣承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力, 亦稱(chēng)動(dòng)穩(wěn)定。 滿(mǎn)足動(dòng) 穩(wěn)定的條件為 sh es i i (4-4或 sh es I I (4-5式中, es i -電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流幅值; es I -電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流有效值; sh i -短路沖擊電流幅值; sh I -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(dòng)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

39、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(dòng)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)備可不校驗(yàn)動(dòng) 、 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 K t 為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 pr t 和相應(yīng)斷路器 的全開(kāi)斷時(shí)間 br t 之和,即 K t = pr t + br t (4-616prt 一般取保護(hù)裝置的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間,這是考慮到主保護(hù)有死區(qū)或 拒動(dòng)brt 是指對(duì)斷路器的分閘脈沖傳送到斷路器操作機(jī)構(gòu)的跳閘線(xiàn)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, br t 包括兩個(gè)部分, 即brt =a in t t + (4-7式中, in

40、t -斷路器固有分閘時(shí)間; a t -斷路器開(kāi)斷電弧持續(xù)時(shí) 間,對(duì)少油斷路器為 0.04-0.06s, 對(duì) 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,它的主要功能是 10:正常運(yùn)行倒 換運(yùn)行方式,把設(shè)備或線(xiàn)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(xiàn)路發(fā)生故障時(shí),能快速切除故障回路,保證無(wú)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(lèi)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

41、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(jí), 10kV 采用真空斷路 器。1. 額定電壓和電流選擇U N U Ns (2-2 I N I max (2-3U N 、 U Ns -分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓, kV ; I N 、 I max -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 2. 開(kāi)斷電流選擇高壓斷路器的額定開(kāi)斷電流 Nbr I ,不應(yīng)小于實(shí)際開(kāi)斷瞬間的短路電流周17期分量 pt I ,即 N b r I pt I 。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

42、的額定關(guān)合電流 Ncli 不應(yīng)小于短路電流最大沖擊值 sh i ,即Ncli sh i4. 短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)K Q t I 2shes i i 4.2.2 隔離開(kāi)關(guān)的選擇原則隔離開(kāi)關(guān)也是發(fā)電廠(chǎng)和變電站中常用的開(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)與斷路器相比,額定電壓、額定電流的選擇及短路動(dòng)、熱穩(wěn)定 效驗(yàn)的項(xiàng)目相同 。 但是由于隔離開(kāi)關(guān)不用來(lái)接通和切除短路電流, 故無(wú)需進(jìn) 行開(kāi)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 N U Ns I N I max U N 、 U Ns -分別為電氣設(shè)備和電網(wǎng)的額定電壓, kV ;I N 、 I max -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 2. 短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn),由公式(4-3和公式(4-4,得 效驗(yàn)式為 K Q t I