某化工廠35kv總降變電所的大學(xué)本科方案設(shè)計(jì)書

1、本文詳細(xì)介紹了 *新北區(qū)希望化工廠35kV總降變電所的設(shè)計(jì)。文中對(duì)主接線的選擇、高壓設(shè)備的選擇、負(fù)荷計(jì)算、短路電流計(jì)算，各種繼電保護(hù)選擇和整定計(jì)算皆有詳細(xì)的說明。特別對(duì)主接線的選擇，變壓器的選擇，還有一些電氣設(shè)備如斷路器、電流互感器、電壓互感器等的選擇校驗(yàn)作了詳細(xì)的說明和分析。其中還對(duì)變電所的主接線，平面 布置，高低壓側(cè)的一些保護(hù)裝置等通過CAD制圖直觀的展現(xiàn)岀來。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容緊密結(jié)合實(shí)際，通過查找大量相關(guān)資料，設(shè)計(jì)岀符合當(dāng)前要求的變電所。設(shè)計(jì)中除采用了一些固定 方式的保護(hù)和常規(guī)保護(hù)外，還采用微機(jī)保護(hù)，通過電力監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心 的人員及時(shí)掌握變電所的運(yùn)行情

2、況，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，及時(shí)了解故障情況，并迅速進(jìn)行處理，達(dá)到供電系統(tǒng)的 管理科學(xué)化、規(guī)范化、并且還可以做到與其他自動(dòng)化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全系統(tǒng)的信息綜合管 理。在本次設(shè)計(jì)中，得到了學(xué)校老師、同學(xué)的耐心指導(dǎo)和大量幫助，在此對(duì)他們表示衷心的感謝和崇高的敬意。關(guān)鍵詞：短路電流計(jì)算，繼電保護(hù)，斷路器，微機(jī)保護(hù)AbstractThis paper mainly introduces the design of 35kV substation in south city of *.比 also discusses the choice of main wiring，high press

3、ure equipment and all kinds of the protection of relay, the calculation of load, short current and so on in detail, especially, the choice of main wiring, transformer and some electric equipment such as circuit breaker, current and Voltage sensor. It shows main wiring of substation, the distribution

4、 of plane and some protection equipment of high and low Voltage by the graphics of CAD.This design is closely related to reality in order to design the suitable substation by studying a lot of materials. The design not only adopts some stable-form and general protections but also adopts PC protectio

5、n. The synthetical automation system of electric power superVision, which can make workers on duty control the situation of substation timely, operate the equipments directly, know the breakdown and deal with it without delay, so that the system of power supply is scientific and standard in manageme

6、nt. Whats more, it can exchange data with other automatic systems and giVe full play to whole adVantage in order to manage information in all systems as a whole.Keyword: the calculation of short current, the protection of relay, circuit breaker, PC protection第1章緒論目前，我國(guó)的城市電力網(wǎng)和農(nóng)村電力網(wǎng)正進(jìn)行大規(guī)模的改造，與此相應(yīng)，城鄉(xiāng)變電

7、所也必須進(jìn)行更新?lián)Q代，我國(guó)電力網(wǎng)的現(xiàn)實(shí)情況是常規(guī)變電所依然存在，小型變電所、微機(jī)監(jiān)測(cè)變電所、綜合自動(dòng)化變電所相繼出現(xiàn)，并取得了迅 猛的發(fā)展。本次設(shè)計(jì)為*新北區(qū)希望化工廠35 kV總降變電所。變電站設(shè)計(jì)原始資料所址：*新北區(qū)希望化工廠供電電源：由區(qū)域變電所二路35kV架空線（1#、2#線）至變電站后轉(zhuǎn)為電纜線供給本站，線長(zhǎng)3 Km。變電站35kV母線最大運(yùn)行三相短路容量S k max =800MV A,S k min =600MV A。操作電源：直流220V電能計(jì)量：采用高供高計(jì)，兩路35kV進(jìn)線各設(shè)置計(jì)量專用的電流、電壓互感器及計(jì)量屏。兩臺(tái)所用變?cè)O(shè)計(jì)量用電度表。隨著改革的不斷深化，經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)

8、展。各電力部門對(duì)變電所設(shè)計(jì)水平的要求將越來越高?，F(xiàn)在所設(shè)計(jì)的常規(guī)變電 所最突岀的問題是設(shè)備落后，結(jié)構(gòu)不合理，占地多，投資大，損耗高，效率低，尤其是在一次開關(guān)和二次設(shè)備造型 問題上，基本停留在 5060年代的水平上，從發(fā)展的觀點(diǎn)來看，將越來越不適應(yīng)我國(guó)城市和農(nóng)村發(fā)展的要求。國(guó)民經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)電力能源需求也不斷增大，致使變電所數(shù)量增加，電壓等級(jí)提高，供電范圍擴(kuò)大及輸配電容 量增大，采用傳統(tǒng)的變電站一次及二次設(shè)備已越來越難以滿足變電站安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，少人值班或者無(wú)人值班的要 求?，F(xiàn)在已經(jīng)大多采用了微機(jī)保護(hù)。分級(jí)保護(hù)和常規(guī)保護(hù)相比，增加了人機(jī)對(duì)話功能，自控功能，通信功能和實(shí)時(shí) 時(shí)鐘等功能，因此如果通

9、過電力監(jiān)控綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，可以使變電站內(nèi)值班人員或調(diào)度中心的人員及時(shí)掌握變電站 的運(yùn)行情況，直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，及時(shí)了解故障情況，并迅速進(jìn)行處理，達(dá)到供電系統(tǒng)的管理科學(xué)化、規(guī)范化、 并且還可以做到與其他自動(dòng)化系統(tǒng)互換數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行全系統(tǒng)的信息綜合管理。第2章負(fù)荷計(jì)算第2.1節(jié)負(fù)荷計(jì)算的意義計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的工廠的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。負(fù)荷計(jì)算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件 ，如導(dǎo)線、電纜、變壓器、開關(guān)等。負(fù)荷計(jì)算過小，則依此選用

10、的設(shè)備和載流部分有過熱危險(xiǎn)，輕者使線路和配電設(shè)備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行.負(fù) 荷計(jì)算偏大，則造成設(shè)備的浪費(fèi)和投資的增大。為此，正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，也是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng) 濟(jì)運(yùn)行的必要手段。第2.2節(jié)負(fù)荷計(jì)算方法目前負(fù)荷計(jì)算常用需要系數(shù)法、二項(xiàng)式法、和利用系數(shù)法，前二種方法在國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)單位的使用最為普遍。此外還有一些尚未推廣的方法如單位產(chǎn)品耗電法、單位面積功率法、變值系數(shù)法和ABC法等.常采用需用系數(shù)法計(jì)算用電設(shè)備組的負(fù)荷時(shí)，應(yīng)將性質(zhì)相同的用電設(shè)備劃作一組，并根據(jù)該組用電設(shè)備的類別，查出相應(yīng)的需用系數(shù)Kx，然后按照上述公式求出該組用電設(shè)備的計(jì)算負(fù)荷。第2.3節(jié)負(fù)荷計(jì)算過

11、程 按照原始負(fù)荷資料如下： 負(fù)荷(35KV):同時(shí)系數(shù)Km =0.9 表2-1負(fù)荷名稱額定容量(KW額定電壓(KV負(fù)荷特性Cos供電線路長(zhǎng)度(m)1#出線86060.82002#出線40060.822503#出線76060.751004#出線160060.880水源變電所120060.85200生活區(qū)變電所200060.890鍋爐變電所110060.8100污水處理電源120060.880計(jì)算過程如下：丄 山-cof Ji _0 8?1#出線:tan= =-=0.75 , P3。= KqPn =0.9漢860 = 774KW ,cos0.8Q30 = P30 tan = 774 0.75 =

12、580.5KV2# 出線飛= 698，P3- KdP- 9 400 = 360KWQ30 二巳。tan = 360 0.698 二 251.28KW丄 山coS2 Ji -0 7523#出線：tan0.882, F3=KdPN=0.9 760 = 684KWcos0.75Q30 二巳。tan =684 0.882 二 603.288KW4# 出線：tan = J-cos =0.8 =0.75 , p0 = KdPN = 0.91600 = 1440KW cos0.8Q30 =P30 tan =1440 0.75=1080KW.J1 cos2 *J1 0 85s水源變電所：tan=-:= 0.6

13、2, P。= Kd Pn = 0.91100 = 990KWcos0.8Q30 =巳0 tan = 990 0.75 -742.5KWA J1_cos20 J1 -0.82污水處理電源：tan0.75, F30=KdPN=0.9 1200 = 1080KWcos0.8Q30 譏 tan =1080 0.75 = 810KW_cos2 J1 _0 82備用線路 1#： tan0.75，P, KdPN =0.9 2000 = 1800KWcos0.8Q3o = F30 tan =1800 0.75 =1350KW1 cos? 訂1 0 82備用線路 2#： tan0S-= V5，PKdPr。.9

14、2000 = 1800KWQ30 = Botan =1800 0.75 =1350KV負(fù)荷計(jì)算結(jié)果如下表2-2 :第3章變壓器的選擇負(fù)荷名稱額定容量(KW額定電壓(KV負(fù)荷 特性 cos tan 供電線路長(zhǎng)度(m)P30(KW)Q0(KVar)1#出線86060.80.75200774580.52#出線40060.820.702503602523#出線76060.750.88100684601.94#出線160060.80.758014401080水源變電所120060.850.622001080669.6生活區(qū)變電所200060.80.759018001350鍋爐變電所110060.80.7

15、5100990742.5污水處理電源120060.80.75801080810備用200060.80.7520018001350備用200060.80.7520018001350第3.1節(jié)主變壓器臺(tái)數(shù)的確定為保證供電的可靠性，避免一臺(tái)主變故障或檢修時(shí)影響供電，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，但一般不超過兩臺(tái)變 壓器。當(dāng)只有一個(gè)電源或變電所的一級(jí)負(fù)荷另有備用電源保證供電時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。對(duì)于大型超高壓樞紐變電所，裝設(shè)兩臺(tái)大型變壓器，當(dāng)一臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，要切斷大量負(fù)荷是很困難的，因此，對(duì)大 型樞紐變電所，根具工程具體情況，應(yīng)安裝2L 4臺(tái)主變壓器。這種裝設(shè)方法可以提高變電所的供電可靠性，變壓器的單

16、臺(tái)容量以及安裝的總?cè)萘拷钥捎兴?jié)約，且可根據(jù)負(fù)荷的實(shí)際增長(zhǎng)的進(jìn)程，分別逐臺(tái)裝設(shè)變壓器，而不致積 壓資金。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺(tái)以及以上的主變時(shí)，每臺(tái)容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺(tái)停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量至少能保證所供 的一級(jí)負(fù)荷或?yàn)樽冸娝控?fù)荷的60%- 75%。通常一次變電所采用 75%二次變電所采用 60%第3.2節(jié)主變壓器容量的確定本次設(shè)計(jì)的是線變阻，選擇暗備用，每臺(tái)按變壓器的最大負(fù)荷選擇。正常情況下兩臺(tái)變壓器都參加工作，這時(shí)， 每臺(tái)變壓器均承受 50%最大負(fù)荷，這種備用及能滿足正常工作時(shí)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求，又能在故障情況下承擔(dān)全部負(fù)荷， 是比較合理的備用方式。所以 Sn.t = 100%3。= 11

17、775.043KVA根據(jù)數(shù)據(jù)選SFL7-12500/35型變壓器。(3-1 )APrPotRunt (旦)2Sn .t而 FOt =16000W =16KW，也FLnt =6300CW =63KWFT =16 - 63(11775-043)2 =71.9KW 12500Sc 2Qt =，QoT TQn .T ()Sn .t而. ：Qot =I21% Sn.t 二07 12500 =87.5100100AUK %8：QnTkSnT12500 =1000100.10011775 043QT =87.5 1000 ()2 =974.87K var12500S30 = J(P30R)2 (Q30Q -

18、Qc)2；(9446.4 71.9)2 (7029.7344 974.87 -33 72.56)2= 11048.6 :：: 12500實(shí)際功率因數(shù):因此校驗(yàn)合格。cos = -pavQav& P 30 :P30 i 亠 iEvtan 1 -nS (0.75 9518.3)2 (0.75 9518.3 0.802-33 72.56)27138.7257877.53-0.906并聯(lián)前:并聯(lián)后:第3.3節(jié)補(bǔ)償電容器的選擇 變電所對(duì)功率因數(shù)有這樣高的要求，僅僅依靠提高自然功率因數(shù)的辦法，一般不能滿足要求。因此，變電所需裝設(shè) 無(wú)功補(bǔ)償裝置，對(duì)功率因數(shù)進(jìn)行人工補(bǔ)償。計(jì)算過程如下：RoPn =0.8 11

19、808=9446.4Q30Qn =0.8 8787.168=7029.7344-0.78 tan =0.802.(0.75 9446.4)2(0.8 7029.7344)2cos ； =0.9, tan ； =0.484所以：Qc 二:P30(tan I _tan 2) =0.75 9446.4 (0.802-0.484) = 2252.966kvar因此選補(bǔ)償電容器的型號(hào)為：BWF6.3-80-1WQc1 七外(比)2 =80 (2)2 = 72.56kvarU cn6.3n 二絲遁=31.0472.56所以電容器的個(gè)數(shù)選 33只第4章電氣主接線的設(shè)計(jì)第4.1節(jié) 電氣主接線的概述變電所主接線

20、(一次接線)表示變電所接受、變換和分配電能的路徑。 它由各種電力設(shè)備(隔離開關(guān)、避雷器、斷路器、 互感器、變壓器等)及其連接線組成。通常用單線圖表示。主接線是否合理，對(duì)變電所設(shè)備選擇和布置，運(yùn)行的靈活性、安全性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性，以及繼電保護(hù)和控制方式都有密切關(guān)系.它是供電設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié).在圖上所有電器均以新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)表示，按它們的正常狀態(tài)畫岀。所謂正常狀態(tài)，就是電器所處的電路中既無(wú)電壓，也無(wú)外力作用的狀態(tài)。對(duì)于圖中的斷路器和隔離開關(guān)，是畫岀它 們的斷開位置。在圖上高壓設(shè)備均以標(biāo)準(zhǔn)圖形符號(hào)代表，一般在主接線路圖上只標(biāo)岀設(shè)備的圖形符號(hào)，在主接線的 施工圖上，除畫出代表設(shè)備的圖形符號(hào)外，還

21、應(yīng)在圖形符號(hào)旁邊寫明設(shè)備的型號(hào)與規(guī)范。從主接線圖上我們可了解 變電所設(shè)備的電壓、電流的流向、設(shè)備的型號(hào)和數(shù)量、變電所的規(guī)模及設(shè)備間的連接方式等，因此，主接線圖是變 電所的最主要的圖紙之一。第4.2節(jié)電氣主接線的設(shè)計(jì)原則和要求4.2.1 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則(1) 考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電所不管是樞紐變電所、地區(qū)變電所、終端變電所、 企業(yè)變電所還是分支變電所，由于它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)中的地位和作用不同，對(duì)主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性的要 求也不同。(2) 考慮近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模變電所主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)五到十年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)

22、負(fù)荷的大小及分布負(fù)荷增長(zhǎng)速度和潮流分布， 并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式以及所連接電源數(shù)和岀線回?cái)?shù)。 考慮用電負(fù)荷的重要性分級(jí)和岀線回?cái)?shù)多少對(duì)主接線的影響對(duì)一級(jí)用電負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一級(jí)用電負(fù)荷不間斷供電；對(duì) 二級(jí)用電負(fù)荷，一般要有兩個(gè)電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，能保證大部分二級(jí)用電負(fù)荷供電，三級(jí)用電負(fù)荷一 般只需一個(gè)電源供電。(4) 考慮主變臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的影響變電所主變的容量和臺(tái)數(shù)，對(duì)變電所主接線的選擇將會(huì)產(chǎn)生直接的影響。通常對(duì)大型變電所，由于其傳輸容量 大，對(duì)供電可靠性要求高，因此，其對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變

23、電所，其傳輸容量小， 對(duì)主接線的可靠性、靈活性的要求低。(5) 考慮備用容量的有無(wú)和大小對(duì)主接線的影響發(fā)、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接 線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無(wú)而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路 故障時(shí)否允切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。4.2.2 電氣主接線設(shè)計(jì)的基本要求變電所的電氣主接線應(yīng)根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位，變電所的規(guī)戈熔量、負(fù)荷性質(zhì)、線路、變壓器連接總數(shù)、 設(shè)備特點(diǎn)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴(kuò)建等要

24、求。(1) 可靠實(shí)用所為可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對(duì)用戶不間斷的供電。衡量可靠性的客觀標(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。經(jīng)過長(zhǎng)期 運(yùn)行實(shí)踐的考驗(yàn)，對(duì)以往所采用的主接線經(jīng)過優(yōu)選，現(xiàn)今采用主接線的類型并不多。主接線的可靠性是它的各組成 元件，包括一、二次部分在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，不僅要考慮一次設(shè)備對(duì)供電可靠性的影響，還要考慮繼電 保護(hù)二次設(shè)備的故障對(duì)供電可靠性的影響。同時(shí)，可靠性不是絕對(duì)的，而是相對(duì)的。一種主接線對(duì)某些變電所是可 靠的，而對(duì)另一些變電所可能是不可靠的。(2) 運(yùn)行靈活主接線運(yùn)行方式靈活，利用最少的切換操作，達(dá)到不同的供電方式。根據(jù)用電負(fù)荷大小，應(yīng)作到靈活的投入和切除 變壓器。檢修時(shí)，

25、可以方便的停運(yùn)變壓器、斷路器、母線等電氣設(shè)備，不影響工廠重要負(fù)荷的用電。(3) 簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)在滿足供電可靠性的前提下，盡量選用簡(jiǎn)單的接線。接線簡(jiǎn)單，既節(jié)省斷路器、隔離開關(guān)、電流和電壓互感器、避 雷器等一次設(shè)備，使節(jié)點(diǎn)少、事故和檢修機(jī)率少；又要考慮單位的經(jīng)濟(jì)能力。經(jīng)濟(jì)合理地選用主變壓器型號(hào)、容量、 數(shù)量，減少二次降壓用電，達(dá)到減少電能損失之目的。(4) 操作方便主接線操作簡(jiǎn)便與否，視主接線各回路是否按一條回路配置一臺(tái)斷路器的原則，符合這一原則，不僅操作簡(jiǎn)便、二 次接線簡(jiǎn)單、擴(kuò)建也方便，而且一條回路發(fā)生故障時(shí)不影響非故障回路供電。(5) 便于發(fā)展設(shè)計(jì)主接線時(shí)，要為布置配電裝置提供條件，盡量減少占地面積

26、。但是還應(yīng)考慮工廠企業(yè)的發(fā)展，有的用戶第一期 工程往往只上一臺(tái)變壓器，經(jīng)35年后，需建設(shè)第二臺(tái)主變壓器，變電所布局、基建一般都是根據(jù)主接線的規(guī)模確定的。因此，選擇主接線方案時(shí)，應(yīng)留有發(fā)展余地。擴(kuò)建時(shí)可以很容易地從初期接線過度到最終接線。第4.3節(jié)電氣主接線方案的比較變電所的接線應(yīng)從安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)出發(fā)。本次設(shè)計(jì)的*新北區(qū)市希望化工廠 35KV總降變電所，地位較為重要，應(yīng)盡量保證供電的可靠性，又由于是總降變電所，從經(jīng)濟(jì)性來考慮主接線不宜復(fù)雜。(1) 只裝有一臺(tái)主變壓器的總降變電所主接線通常采用一次側(cè)無(wú)母線、二次側(cè)為單母線的主接線。一次側(cè)采用斷路器為主開關(guān)。其特點(diǎn)是簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但供電可靠 性不

27、高，只適用于三級(jí)負(fù)荷。(2) 一次側(cè)為內(nèi)橋式接線的總降變電所主接線這種主接線的運(yùn)行靈活性較好，供電可靠性較高，適用于一、二級(jí)負(fù)荷。這種內(nèi)橋式接線多用于電源線路較長(zhǎng) 而主變壓器不須經(jīng)常切換的總降壓變電所。(3) 一次側(cè)為外橋式接線的總降變電所主接線這種主接線也適用于一、二級(jí)負(fù)荷。這種外橋式接線多用于電源線路不長(zhǎng)而主變壓器需經(jīng)常切換以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的 總降壓變電所。(4) 一、二次側(cè)均采用單母線分段的總降壓變電所主接線這種主接線兼有上述內(nèi)橋式和外橋式兩種接線的運(yùn)行靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但所用高壓開關(guān)設(shè)備較多，投資較大。可供一、 二級(jí)負(fù)荷，適用于一、二次側(cè)進(jìn)岀線較多的情況。(5) 一、二次側(cè)均采用雙母線的總降

28、壓變電所主接線采用雙母線接線較之采用單母線接線，供電可靠性和運(yùn)行靈活性大大提高，但開關(guān)設(shè)備也大大提高，從而大大增加了初投資，所以雙母線接線在企業(yè)中少用，主要用于電力系統(tǒng)中。綜合上述的主接線方案的比較，一次側(cè)選用線路一變壓器組接線方式 ，即采用兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行，二次側(cè)采用單母 分段接線方式。第5章短路電流計(jì)算第5.1節(jié)短路電流計(jì)算的一般概述電氣設(shè)備或?qū)w發(fā)生短路故障時(shí)通過的電流為短路電流。在工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，不僅要考慮到正常 工作狀態(tài)，而且還要考慮到發(fā)生故障所造成的不正常狀態(tài)。根據(jù)電力系統(tǒng)多年的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，破壞供電系統(tǒng)正常 運(yùn)行的故障一般最常見的是各種短路。所謂短路是指相與相之

29、間的短接，或在中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中一相或幾相與大地 相接(接地)，以及三相四線制系統(tǒng)中相線與中線短接。當(dāng)發(fā)生短路時(shí)，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中將流通很大的短路電流(幾千甚至幾十萬(wàn)安)，電源的電壓完全降落在短路回路中短路的原因發(fā)生短路的主要原因是由于電力系統(tǒng)的絕緣被破壞。在大多數(shù)情況下，絕緣的破壞多數(shù)是由于未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和未及時(shí) 消除設(shè)備中的缺陷，以及設(shè)計(jì)、安裝和運(yùn)行維護(hù)不當(dāng)所，例如：過電壓、直接雷擊、絕緣材料的陳舊、絕緣配合不 好、機(jī)械損壞等，運(yùn)行人員的錯(cuò)誤操作，如帶負(fù)荷拉開隔離開關(guān)，或者檢修后未拆接地線就接通斷路器；在長(zhǎng)期過 負(fù)荷元件中，由于電流過大，載流導(dǎo)體的溫度升高到不能容許的程度，使

30、絕緣加速老化或破壞；在小接地電流系統(tǒng)中未及時(shí)或消除一相接地的不正常工作狀態(tài)，此時(shí)，其它兩相對(duì)地電壓升高、.3倍，造成絕緣損壞；在某些化工廠或沿海地區(qū)空氣污穢，含有損壞絕緣的氣體或固體物質(zhì)，如不加強(qiáng)絕緣，經(jīng)常進(jìn)行維護(hù)檢修或者采取其他特殊防護(hù) 措施等，都很容易造成短路。此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導(dǎo)致短路，如桿塔塌導(dǎo)線斷線等。動(dòng)物或 飛禽跨接載流導(dǎo)體也會(huì)造成短路事故。短路的危害短路電流所產(chǎn)生的電動(dòng)力能形成很大的破壞應(yīng)力，如果導(dǎo)體和它們的支架不夠堅(jiān)固，則可能遭到嚴(yán)重破壞。短路電 流越大，通過的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)故障元件破壞的程度也越大。由于短路電流很大，即使通過的時(shí)間很短，也會(huì)使短路 電流所經(jīng)過

31、的元件和導(dǎo)體收起不能容許的發(fā)熱，從而破壞絕緣甚至使載流部分退火、變形或燒毀。既然發(fā)生短路時(shí) 流通很大的短路電流(超過額定電流許多倍)，這樣大的短路電流一旦流經(jīng)電氣設(shè)備的載流導(dǎo)體，必然要產(chǎn)生很大的電動(dòng)力和熱的破壞作用，隨著發(fā)生短路地點(diǎn)和持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短，其破壞作用可能局限于一小部分，也可能影響整個(gè) 系統(tǒng)。短路的類型三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路(單相接地短路)和兩相接地短路。除了上述各種 短路以外，變壓器或電機(jī)還可能發(fā)生一相繞組匝間或?qū)娱g短路等。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，最常見的是單相接地短路， 約占故障總數(shù)的60%兩相短路約占15%兩相接地短路約占20%三相短路約占5%三相短路

32、雖少，但不能不考慮, 因?yàn)樗吘褂邪l(fā)生的可能，并且對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行有著十分不利的影響。單相短路雖然機(jī)會(huì)多短路電流也大，但可 以人為的減小單相短路電流數(shù)值，使單相短路電流最大可能值不超過三相短路電流的最大值。這就使全部電氣設(shè)備 可以只根據(jù)三相或兩相短路電流來選擇，況且三相短路又是不對(duì)稱短路的計(jì)算基礎(chǔ)，尤其是工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)中大 接地電流系統(tǒng)又很少，因此應(yīng)該掌握交流三相短路電流的計(jì)算。5.1.4短路回路參數(shù)的計(jì)算在進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，首先需要計(jì)算回路中各元件的阻抗。各元件阻抗的計(jì)算通常采用有名值和標(biāo)么值兩種計(jì)算 方法。前一種計(jì)算方法主要適用于1KV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)路中，后一種計(jì)算方法多用在企業(yè)

33、高壓供電系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)中。(1) 標(biāo)么值標(biāo)么值一般又稱為相對(duì)值，是一個(gè)無(wú)單位的值，通常采用帶有*號(hào)的下標(biāo)以示區(qū)別，標(biāo)么值乘以100，即可得到用同一基準(zhǔn)值表示的百分值。在標(biāo)么值計(jì)算中。首先要選定基準(zhǔn)值。雖然基準(zhǔn)值可以任意選取，但實(shí)際計(jì)算中往往要考 慮計(jì)算的方便和所得到的標(biāo)么值清晰可見，如選取基值功率為100M VA和短路點(diǎn)所在網(wǎng)路的平均額定電壓為基準(zhǔn)電壓。尚須指岀，在電路的計(jì)算中，各量基準(zhǔn)值之間必須服從電路的歐姆定律和功率方程式，也就是說在三相電路中，電 流、電壓、阻抗、和功率這四個(gè)物理量的基準(zhǔn)值之間應(yīng)滿足下列關(guān)系：sd= 3 Uld Ud=73ldZd(5-1 )式中S、U、Id、乙一一功率

34、、電壓、電流、阻抗的基準(zhǔn)值(datum Value )。(2) 短路回路中各元件阻抗的計(jì)算計(jì)算短路電流時(shí)，必須知道系統(tǒng)中各元件的電阻抗，一般只考慮同步電機(jī)、變壓器、電抗器、架空線和電纜線的電 抗。5-1所示的平均值。在實(shí)際計(jì)算中，架空線路和電纜線路每公里的電抗值，通常采用表 表5-1電抗標(biāo)么值、有名值和短路功率變換公式元件名發(fā)電機(jī)（或電動(dòng)機(jī)）變壓器電抗器標(biāo)幺值短路功率（MVA備注X*dg =X*dg jsngX*dTU k % Sd100 Snt、, Xr%Unr iX*r - 100 Uav Ix*dL =Xol 噫xGuNgSNG 100SntxG%Sd基準(zhǔn)功率，通?？稍O(shè) Sd=1000M

35、AVSng x*G 發(fā)電機(jī)的U K U NRX dT :100 Snt額定容量，MAV及其次暫態(tài)電抗2d PU nr 壽一 snr 100SntUkSnt、Uk滄變壓器的額 定容量MAV及其短路 電壓的百分值Unr、I nr、Xr滄 電抗器Xt=2U K %U nr100Snr的額定電壓、額定電 流及電抗百分值UaV電抗器或線所Xr% U nr x rnrav100 3Inr= 100 3lNRUavX R%U nr在網(wǎng)路的平均額定電 壓XoL厶P變壓器短路損耗KW第5.2節(jié)短路電流的計(jì)算 進(jìn)行短路電流計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)收集相關(guān)的資料，如電力系統(tǒng)接線圖、運(yùn)行方式和各元件的技術(shù)參數(shù)等。然后繪制計(jì) 算

36、電路圖。然后再根據(jù)對(duì)短路點(diǎn)做岀等值電路圖，利用網(wǎng)絡(luò)變化規(guī)則，將其逐步簡(jiǎn)化，求岀短路回路總電抗。最后 根據(jù)總電抗即可求岀短路電流值。以下分另U討論計(jì)算電路圖、等值電路圖和短路回路總電抗的確定。S Smax-800MVAUk-8.0%0.081 / KmSmin=600MVA圖5-1計(jì)算電路圖 短路電流的計(jì)算選取基準(zhǔn)容量Sj =100MVA取 U ji = 35 KV 則I ji_Sj_3Uj1100_ =1.56KA3 37取Uj2=6.3KV 貝UIj2100j2Sj3 6.3= 9.16KA取 Uj3=0.4KV 則 I j3 =Sj100144.34KA,3U j3 .3 0.4(2)計(jì)算

37、系統(tǒng)各元件阻抗的標(biāo)么值，繪制等效電路圖。最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)的阻抗X1M和X1mX1MSj100nSMAX800-0.125v*Sj100X1m 0.167SKmin600線路阻抗一*Sj100X2 =x1l1$ =0.4 32 0.088U；372變壓器阻抗Xa：Uk%1008 100100 12.5= 0.64線路阻抗二*Sj100XxUN4 08 訝巾081 分別計(jì)算kl k2 k3短路點(diǎn)在最大運(yùn)行方式下的短路電流 Ki短路時(shí)等效電路圖如下所示:1_ 1 10.1250.0880.6410.08X里=X； +X； =0.125 + 0.088=0.213* 1 1I1M*4.

38、695X、1m 0.213I1M =I；Mjj =4.695 !00=7.326KA 如37is3 =2.55 I1M =2.55 7.326 = 18.68KAIsh =1.51I1M =1.51 7.326=11.06K2短路時(shí)X* = X； X； X；二 0.125 0.088 0.64 二 0.853I 2M1*X、2M0.853 _1.17I2M = i2mj2 =1.17 9.16 = 10.72KA is32 =2.55 I2M =2.55 10.72 = 27.34KA |S32 =1.51I2M T.51 10.72 =16.2KAK3短路時(shí)x； x2 X； X4 -0.12

39、5 0.088 0.64 0.081=0.934I3M1*X、3M10.934= 1.071I3M =I；m Ij2 =1.071 9.16 = 9.81KA iS3)3 =2.55 戊=2.55X9.81 = 25.016KA |S33 =1.51l3M =1.51 9.81 =14.81KA等效電路圖如下所示:1_ 1 1 10.1670.0880.640.08分別計(jì)算k1 k2 k3短路點(diǎn)在最小運(yùn)行方式下的短路電流ki點(diǎn)短路：X；1m 二 X；m X； =0.167 0.088=0.255* 1 1hm*3.922X0.255l；i=li*m I ji =3.922 1.56 = 6.1

40、2KAis32.55 I2.55 6.12=15.61KA lS3) .51113； =1.51 6.12=9.24KAk2點(diǎn)短路：x 驢=X； +x2 +X； =0.167+0.088 + 0.64 = 0.8951 2m1*X、2m0.895 一1.12叱丄匚 lj2 -1.12 9.16=10.26KAis：2丄2.55 l2m2.55 10.26 =26.16KA1532 =1.5112m =1.51 10.26 = 15.49KAk3點(diǎn)短路：x*m =x；m +x2 +X； +X； =0.167 + 0.088 + 0.64 + 0.081 = 0.976* 1 1l3m =* =1

41、.025X50.976盧匸 I j2 =1.025 9.16 = 9.394KAis：3 =2.55 以=2.55 9.394 = 23.955KA1533 =1.51l3m =1.51 9.394 =14.185KA由上可知道最大短路電流是 K2短路時(shí)I2M = l2M lj2 =1.17 9.16 = 10.72KAis：2 =2.55 l2M =2.55 10.72 =27.34KAlS32 =1.51l2M =1.51 10.72 =16.2KA短路電流計(jì)算結(jié)果如下圖所示表 5-2所示短路地點(diǎn)短路點(diǎn)編號(hào)短路點(diǎn)平 均電壓(KV短路現(xiàn)暫態(tài)電 流有效值1 ” (KA)短路穩(wěn)態(tài)電流有效值1 o

42、o (KA)短路沖擊電流i ch(KA)短路點(diǎn)容量S” (KVA)35KV母線k13718.45618.4564736766KV母線k26.35.385.3813.72344.776KV出線&6.319.6419.6450214.3第6章電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)第6.1節(jié)高壓電器選擇的一般原則高壓電器選擇的主要任務(wù)是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng) 安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行條件。要使企業(yè)供電系統(tǒng)的安全可靠，必須正確合理的選擇各種電氣設(shè)備，選擇企業(yè)供電 系統(tǒng)中高壓電氣設(shè)備的一般原則，除按正常運(yùn)行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應(yīng)按短路情況下進(jìn)行校驗(yàn)， 但各種

43、電氣設(shè)備的選擇與校驗(yàn)項(xiàng)目也不盡一樣，見下表6-1 :設(shè)備名稱選擇項(xiàng)目校驗(yàn)項(xiàng)目額疋 電 壓KV額 疋 電 流KV裝置 類型 戶內(nèi) 戶外準(zhǔn) 確 度 級(jí)電抗 百分 數(shù)X%短路電流開斷能力二次容量剩余電壓熱穩(wěn)疋動(dòng)穩(wěn)疋高壓短路器XXX*負(fù)荷開關(guān)XXX*隔離開關(guān)XXX*熔斷器XXX*電流互感器XXXX*電壓互感器XXX*電抗器XXX*支持瓷瓶XX*套管瓷瓶XXX*母線XX*電纜XX*X需要選擇的項(xiàng)目*需要校驗(yàn)的項(xiàng)目第6.2節(jié)電器設(shè)備的選擇、校驗(yàn)(1)支柱絕緣子主要用來支持導(dǎo)線和桿塔絕緣。目前種類很多，主要有懸式絕緣子，針式絕緣子，蝴蝶型絕緣子，拉緊絕緣子，支柱絕緣子，鋼化玻璃絕緣子,陶瓷橫擔(dān)，鋼化玻璃橫擔(dān)

44、，各類電氣設(shè)備進(jìn)岀線套管，以及穿墻套管等。選高壓支柱式絕緣子：ZSW耐污型棒式支柱戶內(nèi)支柱：ZN戶內(nèi)內(nèi)膠裝支柱瓷絕緣子ZL 戶內(nèi)聯(lián)合膠裝Z戶內(nèi)外膠裝A，B，C, D機(jī)械破壞等級(jí)Y圓柱底座T橢圓形底座戶外支柱：ZS 實(shí)心棒型支柱ZSX 懸掛式棒式支柱F方形戶外選 ZSW 35/4戶內(nèi)選(2)穿墻套管ZL35/4 Y穿墻套管適用于工頻率 35KV及以下的變電所配電裝置和高壓電器中作導(dǎo)電部分穿墻壁的絕緣和支持用套管，按使用場(chǎng)所分為戶內(nèi)普通型，戶外戶內(nèi)耐污型，戶外戶內(nèi)高原型，戶外戶內(nèi)高原耐污型。CL 戶內(nèi)鋁導(dǎo)體C 戶內(nèi)鋼導(dǎo)體CW戶外戶內(nèi)鋁導(dǎo)體cw戶外戶內(nèi)鋼導(dǎo)體CWW戶外戶內(nèi)耐污鋁CW戶外戶內(nèi)耐污銅CM

45、戶內(nèi)母線CMW戶內(nèi)耐污母線選35KV戶外戶內(nèi)鋁導(dǎo)體 CWL 35400校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定:Fc =8.62lt1lt2_2ish 10-8.621.5 0.980.452_218.68 10= 165.77N ：0.6Fph =0.6 3920 = 2352N所以滿足要求.校驗(yàn)熱穩(wěn)定：Qt =7.32& (2 0.05)=110.024It2 t =7.22 5 =259.2可以看出Qt乞It2 t所以滿足要求。(3) 導(dǎo)線具有較好的導(dǎo)電性能，較好的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕等特點(diǎn)。種類有鋁絞線，銅芯鋁絞線，銅絞線，電力電纜，低壓塑料線，低壓橡膠線等。極大部分的高，低壓電力線路裸鋁線，鋼芯鋁絞線。高壓絕緣線主要

46、用在城鎮(zhèn)街道上，以提高線路的運(yùn)行安全和降低線路損耗；而380V以下的低壓線路，一般多采用塑料 C橡皮絕緣線或塑料地理電力線。AJn 二gmaxJn216.50.92二 240.56mm計(jì)算：Igmax =1.0512500 =216.5A,3 35導(dǎo)線截面選240mm即選LJ240LJ型裸鋁絞線35。C戶外載流量536A校驗(yàn)發(fā)熱 I 30=216.5A I al=536A滿足要求機(jī)械強(qiáng)度校驗(yàn)架空裸鋁線最小允許截面 35mmU LN6.3KV1 N1250A! ca1202.848AImax40KA3Ish10.72KA熱穩(wěn)校驗(yàn)402 漢4 =6400KA2LJSl=tj10.72。2.05=

47、230.458KA2gS開斷電流100KA27.34KA(5)電流互感器1) 電流互感器選擇步驟： 選擇額定電壓和額定電流確定裝置類別和結(jié)構(gòu)確定準(zhǔn)確度級(jí)校驗(yàn)二次負(fù)荷或容量 校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性 校驗(yàn)熱穩(wěn)定性2) 電流互感器的準(zhǔn)確度級(jí)別有0.2，0.5,1.0 ，3.0，10等級(jí)。測(cè)量和計(jì)量?jī)x表使用的電流互感器為0.2級(jí)，只為電流、電壓測(cè)量用的電流互感器允許使用1.0級(jí)，對(duì)非重要的測(cè)量允許使用3.0級(jí)。根據(jù)上述條件和短路電流計(jì)算結(jié)果選LCW 35( L:電流互感器，C:鏈?zhǔn)?，w:瓷絕緣，35：額定工作電壓(KV )型，0.2級(jí)，額定電流比為 300/5.表6-4型號(hào)額定電流比(KA)級(jí)次組合二次容量(V

48、A)熱穩(wěn)定 電流KA動(dòng)穩(wěn)定電流KA35kV 側(cè)LCV 35300/510P/10P/10P/0.25010.49(1S)18.686kV側(cè)LZZQB-10D1600/50.2/0.5/10P5040(4S)10035K V側(cè)電流互感器校驗(yàn)表 6-5項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)U N.TA35KVUn35KVI1N1250AI max216.51A動(dòng)穩(wěn)定/Kes 11N屈 100 93=42.42KAiish7.326KA熱穩(wěn)定Kt|_l1N65X0.3 = 19.5KA1 11則7.326205 =10.49KA6KV側(cè)電流互感器校驗(yàn)表 6-6項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)U N .TA10KVUn6KVI 1N1500AI max1262.99A動(dòng)穩(wěn)定72K es 11N運(yùn) X135I.5=286.335KAi (3)i sh27. 387KA熱穩(wěn)定KUn751.5 = 112.5KAg(3)D10.7