變電站群系統(tǒng)的電氣設計及優(yōu)化調度2

1、變電站群系統(tǒng)的電氣設計及優(yōu)化調度1、負荷計算要求自己確定周邊或自己熟知的某一供電區(qū)域（提供現(xiàn)場圖片及現(xiàn)場結構圖），并估計其負荷容量，而后計算網(wǎng)絡拓撲結構、負荷特性、有功功率、供配電線路的導線截面、變壓器容量、開關電器及互感器等額定參數(shù)，以及功率因數(shù)補償方式等，計算方法可采用需要系數(shù)法、二項式法等。調研地點：邁步村，300戶！住宅類需要系數(shù)為0.40.7.取Kd=0.6.，功率因數(shù)取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62農(nóng)村夏天，冬天時用電為高峰期，用電負荷高峰期平均為6KW/戶Pe=300×6KW=1800WP30=Kd×Pe=0.6×1800

2、KW=1080KWQ30=P30×tan=1080KW×0.62=669.6KVarS30=P30/cos=1080KW/0.85=1271KVAI30=S30/(根號3×0.38KV)=1931A S計算負荷容量（kVA）；Se變壓器容量（kVA）；負荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=1271/0.7=1588.75KVA所以選擇容量為2000KVA的變壓器住宅類需要系數(shù)為0.40.7.取Kd=0.6.，功率因數(shù)取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62農(nóng)村春天，秋時用電為高峰期，用電負荷低峰期平均為2.5KW/戶Pe=300&#

3、215;2.5KW=750WP30=Kd×Pe=0.6×750KW=450KWQ30=P30×tan=450KW×0.62=279KVarS30=P30/cos=450 KW/0.85=530KVAI30=S30/(根號3×0.38KV)=805A S計算負荷容量（kVA）；Se變壓器容量（kVA）；負荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=530/0.7=662.5KVA所以選擇容量為1000KVA的變壓器導線截面計算架空線路大概有20KM長10KV LGJ型鋼芯鋁線P30=1080KW，cos=0.85，Tmax=4800h選擇經(jīng)濟

4、截面I30=P30/(根號3×Un×cos)=1080/（根號3×10KV×0.85）=73.4A由查表的Jec=1.15A/mm2Aec=73.4/1.15=63.8mm2 所以選擇標準截面70mm2即選擇LGJ-70型鋼芯鋁線查附錄表16得LGJ-70型鋼芯鋁線的允許載流量（假設環(huán)境溫度為35度） Ia1=233A>I30因此滿足發(fā)熱條件。 校驗機械強度查附錄表14得10KV架空鋼芯鋁線的最小截面Amin=35mm2<70mm2因此符合機械強度要求單母線連接高壓側短路電流次暫態(tài)值為4.35KA,短路電流沖擊值i=11.09KA高壓側負荷計

5、算變壓器有功功率損耗與無功功率損耗按經(jīng)驗公式可取得P=530*0.015+1080=1087.35KWQ=669.6+530*0.06=701.4KVarS=根號(1087.352+701.42)=1291.9KVA I=S/根號3*Un)=1291.9/(根號3*10)=74.5A高壓斷路器選 高壓斷路器（或稱高壓開關）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。由廠

6、家提供的資料可以查得，該型號開關柜采用的是ZN68A系列真空斷路器或3AH系列真空短路器，由廠方資料可知，3AH系列真空斷路器是由西門子公司生產(chǎn)的，可滿足10kV配電所任何需要，額定電流至4000A，短路開斷電流至63kA，下面對ZN68A系列斷路器的技術參數(shù)進行校驗。（1） 額定電壓 Un=12KV>10KV 滿足條件（2） 額定電流 In=4000A>1931A滿足條件 (3)熱穩(wěn)定校驗 ZN68A系列斷路器4S熱容量為 Qt=It2t=40*40*4=6400KA2S 10KV母線短路短路熱容量Qt1=4.35*4.35*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1條件滿足

7、（4） 動穩(wěn)定校驗 極限開合電流Ioff>4.35KA 極限過電流峰值100KA>11.09KA條件滿足 所以高壓斷路器選擇ZN68A系列都可以 高壓側電流互感器選擇 高壓斷路器（或稱高壓開關）它不僅可以切斷或閉合高壓電路中的空載電流和負荷電流，而且當系統(tǒng)發(fā)生故障時通過繼電器保護裝置的作用，切斷過負荷電流和短路電流，它具有相當完善的滅弧結構和足夠的斷流能力，可分為：油斷路器（多油斷路器、少油斷路器）、六氟化硫斷路器（SF6斷路器）、真空斷路器、壓縮空氣斷路器等。電流互感器 - 使用注意事項電流互感器運行時，副邊不允許開路。因為一旦開路，原邊電流均成為勵磁電流，使磁通和副邊電壓大大超

8、過正常值而危及人身和設備安全。因此，電流互感器副邊回路中不許接熔斷器，也不允許在運行時未經(jīng)旁路就拆下電流表、繼電器等設備。電流互感器運行時，副邊不允許開路。原因如下：電流互感器一次被測電流磁勢I1N1在鐵芯產(chǎn)生磁通1電流互感器二次測量儀表電流磁勢I2N2在鐵芯產(chǎn)生磁通2電流互感器鐵芯合磁通： = 1 + 2因為1.2方向相反，大小相等，互相抵消，所以 = 0若二次開路，即 I2 = 0 ，則： = 1，電流互感器鐵芯磁通很強，飽和，鐵心發(fā)熱，燒壞絕緣，產(chǎn)生漏電若二次開路，即 I2 = 0 ，則： = 1，在電流互感器二次線圈N2中產(chǎn)生很高的感生電勢e，在電流互感器二次線圈兩端形成高壓，危及操作

9、人員生命安全電流互感器二次線圈一端接地，就是為了防止高壓危險而采取的保護措施。采用LZZBJ9型電流互感器，由先前計算可知高壓側最大長期電流為74.5A 因此可選取變比為100/5的電流互感器，從網(wǎng)上收集的LZZBJ9-10A2/B2/C2的技術參數(shù) 額定熱穩(wěn)定電流為21KA，動穩(wěn)定電流為52.5KA熱穩(wěn)定校驗 Qt= It2t=212*1=431KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1條件滿足 動穩(wěn)定校驗 52.5KA>11.09KA 條件滿足 所以電流互感器選擇LZZBJ9-10A2/B2/C2型高壓側電壓互感器的選擇電壓互感器（Potential

10、 transformer 簡稱PT，Voltage transformer也簡稱VT）和變壓器很相像，都是用來變換線路上的電壓。但是變壓器變換電壓的目的是為了輸送電能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安為計算單位；而電壓互感器變換電壓的目的，主要是用來給測量儀表和繼電保護裝置供電，用來測量線路的電壓、功率和電能，或者用來在線路發(fā)生故障時保護線路中的貴重設備、電機和變壓器，因此電壓互感器的容量很小，一般都只有幾伏安、幾十伏安，最大也不超過一千伏安。電壓互感器是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通，根據(jù)電磁感應定律，

11、則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉換成低電壓，即100V，電壓互感器一次側接在一次系統(tǒng)，二次側接測量儀表、繼電保護等；主要是電磁式的（電容式電壓互感器應用廣泛），另有非電磁式的，如電子式、光電式。1電壓互感器在投入運行前要按照規(guī)程規(guī)定的項目進行試驗檢查。例如，測極性、連接組別、搖絕緣、核相序等。2電壓互感器的接線應保證其正確性，一次繞組和被測電路并聯(lián)，二次繞組應和所接的測量儀表、繼電保護裝置或自動裝置的電壓線圈并聯(lián)，同時要注意極性的正確性。3接在電壓互感器二次側負荷的容量應

12、合適，接在電壓互感器二次側的負荷不應超過其額定容量，否則，會使互感器的誤差增大，難以達到測量的正確性。4電壓互感器二次側不允許短路。由于電壓互感器內阻抗很小，若二次回路短路時，會出現(xiàn)很大的電流，將損壞二次設備甚至危及人身安全。電壓互感器可以在二次側裝設熔斷器以保護其自身不因二次側短路而損壞。在可能的情況下，一次側也應裝設熔斷器以保護高壓電網(wǎng)不因互感器高壓繞組或引線故障危及一次系統(tǒng)的安全。5為了確保人在接觸測量儀表和繼電器時的安全，電壓互感器二次繞組必須有一點接地。因為接地后，當一次和二次繞組間的絕緣損壞時，可以防止儀表和繼電器出現(xiàn)高電壓危及人身安全。6、電壓互感器副邊絕對不容許短路。高壓側的電

13、壓互感器為JDZ10型號，JDZ10-10型電壓互感器為環(huán)氧樹脂全封閉式澆注絕緣戶內型產(chǎn)品，適用于各種高壓開關柜中，額定頻率50Hz、額 定 電 壓10kV及以下的電力系統(tǒng)中作電壓、電能測量及繼電保護用。JDZ10-1中，各字母分別代表電壓傳感器、單相、澆注絕緣、設計序號、電壓等級額定電壓比（kV）高壓隔離開關的選擇 高壓隔離開關主要是隔離高壓電源，以保證其他設備和線路的安全檢修。因此其結構特點是斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣以及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保障人身和設備安全。但是隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此它不允許帶負荷操作。然而可用來通斷一定的小電流如勵磁電流（空載電

14、流）不超過2A的空載變壓器，電容電流不超過5A的空載線路以及電壓互感器和避雷器電路等。戶外型的隔離開關，露天安裝時應水平安裝，使帶有瓷裙的支持瓷瓶確實能起到防雨作用；戶內型隔離開關，在垂直安裝時，靜觸頭在上方，帶有套管地可以傾斜一定角度安裝。一般情況下，靜觸頭接電源，動觸頭接負荷，但安裝在受電柜里的隔離開關，采用電纜進線時，則電源在動觸頭側，這種接法俗稱“倒進火”。隔離開關兩側與母線及電纜地連接應牢固，遇有銅，鋁導體接觸時，應采用銅鋁過渡接頭，以防電化腐蝕。隔離開關的動靜觸頭應對準，否則合閘時就會出現(xiàn)旁擊現(xiàn)象，使合閘后動靜觸頭接觸面壓力不均勻，造成接觸不良。隔離開關的操作機構，傳動機械應調整好

15、，使分合閘操作能正常進行，沒有抗勁現(xiàn)象。還要滿足三相同期的要求，即分合閘時三相動觸頭同時動作，不同期的偏差應小于3MM。此外，處于合閘位置時，動觸頭要有足夠的切入深度，以保證接觸面積符合要求，但又不允許合過頭，要求動觸頭距靜觸頭底座有3至5MM的空隙，否則合閘過猛時將敲碎靜觸頭的支持瓷瓶。處于拉開位置時，動靜觸頭間要有足夠的拉開距離，以便有效地隔離帶電部分，這個距離應不小于160MM，或者動觸頭與靜觸頭之間拉開角度不應小于65度?；疽蟾綦x開關在變電站設備中出現(xiàn)異常是較多的，針對隔離開關在運行中出現(xiàn)的異常進行分析和處理.隔離開關允許在額定電流、額定電壓下長期運行，與導體的連接頭在運行中的溫度

16、不應超過70，應隔離開關沒有專門的滅弧裝置，因此，嚴禁帶負荷進行分、合操作。滿足熱穩(wěn)定要求。隔離開關在斷開位置時，帶電與停電設備之間應有足夠的安全距離。主要技術參數(shù)產(chǎn)品型號GW4-35（DW）額定電壓（kV）35最高工作電壓（kV）40.5額定工作電流（A）6301250額定熱穩(wěn)定電流有效值2s（KA）2031.5額定動穩(wěn)定電流有效值（KA）50801min工頻耐壓 對地95有效值（KV） 斷口110雷電沖擊電壓 對地185峰值（KV） 斷口215熱穩(wěn)定校驗 Qt= It2t=502*2=5000KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1條件滿足所以高壓隔離開

17、關選擇GW4-35型戶外高壓隔離開關高壓負荷開關的選擇 一般裝有簡單的滅弧裝置，但其結構比較簡單。圖為一種壓氣式高壓負荷開關，其工作過程是：分閘時，在分閘彈簧的作用下，主軸順時針旋轉，一方面通過曲柄滑塊機構使活塞向上移動，將氣體壓縮；另一方面通過兩套四連桿機構組成的傳動系統(tǒng)，使主閘刀先打開，然后推動滅弧閘刀使弧觸頭打開，氣缸中的壓縮空氣通過噴口吹滅電弧。 注意事項A、垂直安裝，開關框架、合閘機構、電纜外皮、保護鋼管均應可靠接地（不能串聯(lián)接地）。B、運行前應進行數(shù)次空載分、合閘操作，各轉動部分無卡阻，合閘到位，分閘后有足夠的安全距離。C、與負荷開關串聯(lián)使用的熔斷器熔體應選配得當，即應使故障電流大

18、于負荷開關的開斷能力時保證熔體先熔斷，然后負荷開關才能分閘。D、 合閘時接觸良好，連接部無過熱現(xiàn)象，巡檢時應注意檢查瓷瓶臟污、裂紋、掉瓷、閃爍放電現(xiàn)象；開關上不能用水沖（戶內型）。（一臺高壓柜控制一臺變壓器時，更換熔斷器最好將該回路高壓柜停運。）FN3-10型高壓負荷開關技術參數(shù)序號項目單位數(shù)值數(shù)值1額定電壓KV12122額定頻率HZ50503額定電流A6501254額定緣緣水平1min工頻耐受電壓KV真空斷口、相間對地42隔離斷口48雷電沖擊耐受電壓（峰值）KV真空斷口、相間對地75隔離斷口855額定峰值耐耐受電流KA50-64s額定知時耐受電流KA20-7額定有功負載開斷電流A630-8額

19、定閉環(huán)開斷電流A630-9額定電纜充電開斷電流A10-10開斷空載變壓器容量KVA1250125011額定短路開斷電流KA-31.512額定轉移電流A-315013熔斷器型號-SDLAJ-12,SFLAJ-12,SKL14撞擊器輸出能量J-3-515額定短路關合電流KA5080（預期峰值）16接地開關額定耐受電流（峰值）KA505017接地開關4s額定短時耐受電流KA202018輔助回路額定電壓（DC或AC）V220，110220，11019機械壽命次1000010000熱穩(wěn)定校驗 Qt= It2t=52*4=100KA2S Qt1=4.352*1.6=30.28KA2S Qt>Qt1條

20、件滿足 動穩(wěn)定校驗 25KA>11.09KA 條件滿足所以高壓負荷開關選擇FN3-10型功率因數(shù)補償方式：并聯(lián)電容器 電網(wǎng)中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬于感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補償設備以后，可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。補償前10KV負荷平均功率因數(shù)電網(wǎng)輸出的功率包括兩部分;一是有功功率;二是無功功率.直接消耗電能,把電能轉變?yōu)闄C械能,熱能,化學能或聲能,利用這

21、些能作功,這部分功率稱為有功功率;不消耗電能,只是把電能轉換為另一種形式的能,這種能作為電氣設備能夠作功的必備條件,并且,這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉換,這部分功率稱為無功功率,如電磁元件建立磁場占用的電能,電容器建立電場所占的電能.電流在電感元件中作功時,電流滯后于電壓90°.而電流在電容元件中作功時,電流超前電壓90°.在同一電路中,電感電流與電容電流方向相反,互差180°.如果在電磁元件電路中有比例地安裝電容元件,使兩者的電流相互抵消,使電流的矢量與電壓矢量之間的夾角縮小,折疊實現(xiàn)方式把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負

22、荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。折疊意義補償無功功率，可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)。減少發(fā)、供電設備的設計容量，減少投資，例如當功率因數(shù)cos=0.8增加到cos=0.95時，裝1Kvar電容器可節(jié)省設備容量0.52KW;反之，增加0.52KW對原有設備而言，相當于增大了發(fā)、供電設備容量。因此，對新建、改建工程，應充分考慮無功補償，便可以減少設計容量，從而減少投資。降低線損，由公式%=(1-cos/cos)×100%得出其中cos為補償后的功率因數(shù)，cos為補償前的功率因數(shù)則:cos>cos，所以提高功率因數(shù)后，線損率也下降了，

23、減少設計容量、減少投資，增加電網(wǎng)中有功功率的輸送比例，以及降低線損都直接決定和影響著供電企業(yè)的經(jīng)濟效益。所以，功率因數(shù)是考核經(jīng)濟效益的重要指標，規(guī)劃、實施無功補償勢在必行。折疊常用方式 集中補償:在高低壓配電線路中安裝并聯(lián)電容器組; 分組補償:在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器; 單臺電動機就地補償:在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。加裝無功補償設備，不僅可使功率消耗小，功率因數(shù)提高，還可以充分挖掘設備輸送功率的潛力。確定無功補償容量時，應注意以下兩點: 在輕負荷時要避免過補償，倒送無功造成功率損耗增加，也是不經(jīng)濟的。 功率因數(shù)越高，每千伏補償容量減少損耗的作用將變小，通常情況

24、下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補償就三種補償方式而言，無功就地補償克服了集中補償和分組補償?shù)娜秉c，是一種較為完善的補償方式:因電容器與電動機直接并聯(lián)，同時投入或停用，可使無功不倒流，保證用戶功率因數(shù)始終處于滯后狀態(tài)，既有利于用戶，也有利于電網(wǎng)。有利于降低電動機起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機與控制設備的使用壽命。無功就地補償容量可以根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定:QU0式中:Q-無功補償容量(kvar);U-電動機的額定電壓(V);0-電動機空載電流(A);但是無功就地補償也有其缺點:不能全面取代高壓集中補償和低壓分組補償;眾所周之，無功補償按其安裝位置和接線方法可

25、分為:高壓集中補償、低壓分組補償和低壓就地補償。其中就地補償區(qū)域最大，效果也好。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。高壓集中補償和低壓分組補償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補償變壓器自身的無功損耗。為此，這三種補償方式各有應用范圍，應結合實際確定使用場合，各司其職。Cos1=*1080KW/(根號（P30）2+（P30）2) =0.75*1080KW/(根號（0.75*1080KW）2+（0.8*669.6KVar）2) =0.83tan1=0.67補償后功率因數(shù)Cos2=0.95，tan2=0.32需補償無功容量Q=P30(tan1-tan2) =1080KW

26、*0.35 =378KVar選擇補償電容器型號為BMP11/根號3-300-1WQc1=Qn(U/UN)2=100*(6/11/根號3)2=89.2KVar N=Qc/Qc1=4.2個所以并聯(lián)電容7臺。2、電力變壓器的選擇根據(jù)負荷計算的結果，確定電力變壓器的臺數(shù)、型式、容量，并給出確定依據(jù)。住宅類需要系數(shù)為0.40.7.取Kd=0.6.，功率因數(shù)取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62農(nóng)村夏天，冬天時用電為高峰期，用電負荷高峰期平均為6KW/戶Pe=300×6KW=1800WP30=Kd×Pe=0.6×1800KW=1080KWQ30=P30&

27、#215;tan=1080KW×0.62=669.6KVarS30=P30/cos=1080KW/0.85=1271KVAI30=S30/(根號3×0.38KV)=1931A S計算負荷容量（kVA）；Se變壓器容量（kVA）；負荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=1271/0.7=1588.75KVA所以選擇容量為2000KVA的變壓器，型號為S11-M-2000KVA變壓器住宅類需要系數(shù)為0.40.7.取Kd=0.6.，功率因數(shù)取0.85，=31.79，sin=0.53，tan=0.62農(nóng)村春天，秋時用電為高峰期，用電負荷低峰期平均為2.5KW/戶Pe=30

28、0×2.5KW=750WP30=Kd×Pe=0.6×750KW=450KWQ30=P30×tan=450KW×0.62=279KVarS30=P30/cos=450 KW/0.85=530KVAI30=S30/(根號3×0.38KV)=805A S計算負荷容量（kVA）；Se變壓器容量（kVA）；負荷率（通常取8090） =S/Se Se=S/=530/0.7=662.5KVA所以選擇容量為1000KVA的變壓器,型號為S11-M-1000KVA變壓器3、電氣主接線設計主接線應滿足下列基本要求：1）根據(jù)電力系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的

29、可靠性；2）在滿足可靠性要求的條件下，應盡量使投資少、運行費用低以求得良好的經(jīng)濟性；3）主接線要力求簡單，明晰，操作方便，主接線不應有多余的設備。布置應明顯對稱，操作程序要少，避免誤操作，并便于處理事故；4）運行靈活，檢修維護安全方便；5）主接線要考慮將來發(fā)展、擴建的可能性。要求至少給出兩種及以上主接線方案并加以比較。31 采用外橋式接線運行方式： 1線路L2故障或檢修，先斷開QF22和QF10，再斷開QS121如果變壓器T2仍需恢復供電，再合QF22和QF10。 2如果變壓器T2故障或檢修，現(xiàn)斷開QF22再斷開QS122，其余回路可以繼續(xù)工作，不影響供電。 優(yōu)點：接線簡單，經(jīng)濟（斷路器最少）

30、。 布置簡單，占地小可發(fā)展為單母線分段接線。 變壓器投，切靈活，不影響其他電路的工作。缺點：線路投切操作復雜，故障檢修影響其他回路。 橋斷路器故障檢修全廠分列為兩部分。 變壓器斷路器故障檢修，該變壓器停電。 分段單母式接線運行方式母線并聯(lián)運行（QF閉合運行）：相當于不分段的單母線接線。若電源1停止供電，電源2通過QFd閉合向1段母線供電，不影響對符合的供電，可靠性高。若1段母線故障時，繼電保護裝置使QFd自動斷開，使1段母線被切除，2段母線繼續(xù)供電。母線分裂運行（QF斷開運行）：正常運行時，相當于兩個不分段的單母線接線若電源1停止供電，1段母線失壓時，可由自動重合閘裝置自動合上QFd，一段母線

31、恢復供電。若1段母線故障時，不影響2段，2段繼續(xù)供電。優(yōu)點：具有不分段母線簡單，清晰，經(jīng)濟，方便等優(yōu)點。 縮小了母線故障和母線檢修時的停電范圍。 提高了供電可靠性和靈活性。缺點：當一段母線及母線隔離開關故障或檢修時，該母線上的所有回路都要停電 檢修。 任意回路斷路器檢修，該回路停電。4. 短路電流計算產(chǎn)生短路的主要原因？造成短路的主要原因有：、1、線路老化，絕緣破壞而造成短路；2、電源過電壓，造成絕緣擊穿；3、小動物（如蛇、野兔、貓等）跨接在裸線上；4、人為的多種亂拉亂接造成；5、室外架空線的線路松弛，大風作用下碰撞；6、線路安裝過低與各種運輸物品或金屬物品相碰造成短路。要求1：按供配電系統(tǒng)圖

32、畫等效電路圖，并在圖上標出各元件的參數(shù)。 2：選定基準電壓和基準容量，求出基準電流和基準電抗。 3：求出供配電系統(tǒng)中各元件電抗標幺值。 4：求出由電源至短路點的總電抗。 5：求出短路電流標幺值。 6：求出暫態(tài)短路電流。 7：求出短路沖擊電流和電流全電流最大有效值。供配電系統(tǒng)中的短路，是指相導體之間或相導體與地之間不通過負載阻抗而發(fā)生的電氣連接，是系統(tǒng)常見的故障之一。進行短路電流計算主要是為了：（1）校驗系統(tǒng)設備能否承受可能發(fā)生的最嚴重短路。（2）作為設置短路保護的依據(jù)。（3）可通過短路電流大小判斷系統(tǒng)電氣聯(lián)系的緊密程度，作為評價各種接線方案的依據(jù)之一。系統(tǒng)發(fā)生短路的主要原因是系統(tǒng)中某一部位的絕

33、緣遭到破壞。絕緣遭到破壞的原因有很多，根據(jù)長期的事故統(tǒng)計分析，主要有以下一些原因：（1）雷擊或高電壓侵入；（2）絕緣老化或外界機械損傷；（3）誤操作；（4）動、植物造成的短路。對中性點接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，后者是指兩根相線和大地三者之間的短路。單相短路有相線與中性線間的短路，也有相線直接與大地之間的短路，這時的單相短路又稱單相接地短路。對中性點不接地系統(tǒng)，可能發(fā)生的短路類型有：三相短路和兩相短路。另外，異相接地也應算作一種特殊類型的短路，它是指有兩相分別接地，但接地點不在同一位置而形成的相間短路。據(jù)統(tǒng)計，從短路發(fā)生的類型來看，單相短路或接地

34、的發(fā)生率最高；從短路發(fā)生的部位來看，線路上發(fā)生的短路或接地的比例最大。我國在中壓系統(tǒng)中采用中性點不接地系統(tǒng)，主要就是為了避免單相接地造成的停電。2.確定基準值基準電壓U1為10.5KV，U2為0.4KV，基準容量Sd為100MV*A基準電流：Id1=Sd/1.73*Uc1=5.50KA Id2=Sd/1.73*Uc2=144KA3. 求出供配電系統(tǒng)中各元件電抗標幺值。1. 電力系統(tǒng)的電抗標幺值由附錄8得Soc=500MV*A,X1=Sd/Soc=0.22. 架空線路的電抗標幺值由表3-1查得X0=0.35,X2=0.35*5*Sd/U12=1.593. 電力變壓器的電抗標幺值由附錄表5查得Uk

35、%=5,X3=X4=5*Sd/100*1000=5.0K-1總電抗標幺值：X=X1+X2=0.2+1.59=1.79短路電流標幺值：I=Id1/X=3,07KA暫態(tài)短路電流：I2=I=3.07KA短路沖擊電流：ish=2.55*3.07=7.83ka全電流最大有效值：Ish=1.51*3.07=4.64ka三相短路容量：Sk-1=Sd/X=55.9MV*AK-2總電抗標幺值:X=X1+X2+X3/X4=4.29短路電流標幺值:Ik-2=Id2/Xk-2=33.6a暫態(tài)短路電流:I2=Ik-2=33.6a短路沖擊電流：ish=1.84*33.6=61.8aka全電流最大有效值：Ish=1.09*

36、33.6=36.6ka三相短路容量：Sk-2=Sd/Xk-2=23.3MV*A5. 繼電保護與二次回路設計1、保護的作用、基本原理及要求保護裝置的主要作用是：（1) 當被保護設備或線路發(fā)生故障時，保護裝置迅速動作，有選擇地將故障元件與電源切開，以減輕故障危害，防止事故蔓延，保證其它部分迅速恢復正常生產(chǎn)。（2) 當線路及設備出現(xiàn)不正常運行狀態(tài)時，保護裝置發(fā)出信號、減負荷或跳閘。 保護的基本原理：保護裝置由測量部分、邏輯部分和執(zhí)行部分三個部分構成；其中測量部分用來反應和轉換被保護對象的各種電氣參數(shù)，經(jīng)過變換后，送給邏輯部分，與整定值進行比較，作出邏輯判斷，當判別出被保護對象有故障時，起動執(zhí)行部分，

37、發(fā)出操作指令，使斷路器跳閘。保護裝置應滿足四項基本要求：即選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。2、供配電系統(tǒng)的保護高壓系統(tǒng)中實現(xiàn)保護功能有兩種途徑： （1) 使用熔斷器作為保護電器，實現(xiàn)短路和嚴重的過負荷保護； （2) 使用繼電器構成繼電保護裝置實現(xiàn)對各種故障和不正常運行狀態(tài)的保護。這時，繼電器應接于電流互感器的二次繞組中，以便于高壓側隔離，并能在低電壓、小電流情況下工作，因此，繼電保護裝置屬于供配電系統(tǒng)的二次回路設備。特此說明：（1）各變壓器主進開關設0.4秒短路短延時和長延時過電流保護，短延時整定電流為脫扣器電流的4倍，長延時整定電流為脫扣器電流的1倍。（2）母聯(lián)開關設0.3秒短路短延時和長延

38、時過電流保護，短延時整定電流為脫扣器電流的6倍，長延時整定電流為脫扣器電流的1倍。（3）各回路繼電保護的整定值及整定時間可根據(jù)現(xiàn)場實際情況進行調整。三段式電流保護的優(yōu)缺點：輸電線路通常采用三段式電流保護，即由無時限電流速段保護作為第一段保護，帶時限電流速斷保護作為第二段保護，定時限過電流保護作為第三段保護，無時限電流速斷保護作為本線路首段的主保護，它動作迅速，但不能保護線路的全長；帶時限電流速斷保護作為本線路首段的近后備，本線路末端的主保護，相鄰下一線路首段的遠后備，它能保護線路的全長，但不能作為相鄰下一線路完全遠后備，定時限過電流保護作為本線路的近后備，相鄰下一線路的遠后備，它保護范圍大，動

39、作靈敏，切除故障時間長。高壓系統(tǒng)中實現(xiàn)保護功能有兩種途徑： （1) 使用熔斷器作為保護電器，實現(xiàn)短路和嚴重的過負荷保護； （2) 使用繼電器構成繼電保護裝置實現(xiàn)對各種故障和不正常運行狀態(tài)的保護。這時，繼電器應接于電流互感器的二次繞組中，以便于高壓側隔離，并能在低電壓、小電流情況下工作，因此，繼電保護裝置屬于供配電系統(tǒng)的二次回路設備。一電力變壓器的過電流保護變電站系統(tǒng)電力變壓器采用過電流保護，無論采用過電流繼電器還是過電流脫扣器，也無論是定時限還是反時限，電力變壓器過電流保護的組成，原理與電力線路過電流保護的組成原理完全相同。電力變壓器過電流保護動作電流的整定也與電力線路過電流保護的整定基本相同

40、。也按階梯原則整定。但對電力系統(tǒng)的終端變電所如車間變電所的電力變壓器來說，其動作設計可整定為最小值（0.5S）。電力變壓器過電流保護的靈敏度，按變壓器二次側母線在系統(tǒng)運行方式下發(fā)生兩相短路時換算到一次側的短路電流值來檢驗，要求靈敏系數(shù)Sp>=1.5.如果Sp達不到要求，同樣可采用低電壓閉鎖的過電流保護。第一種過電流保護整定值計算公式選用S9-1000/10(6)電力變壓器，額定容量1000KV*A,阻抗電壓Uk%=5.高壓電流互感器：3只LZZJB12-10A，變比：100/5.低壓側額定電流：Sr.T=1.73*U2r.T*I2r.TI2r.T=1000/1.73*0,4=1445A高

41、壓側額定電流：Sr.T=1.73*U1r.T*I1r.TI1r.T=1000/1.73*10=57.8A低壓側三相短路電流：Ik3.max=100*I2r.T/Uk%=28.9ka超瞬態(tài)電流值：I2k3.max=1/Kt*Ik3.max=1156A計算過電流保護動作整定值(二次電流）以過電流繼電器GL為例參數(shù)值：Krel=1.3,Kjx=1,Kr=0.85,Kgh=3Iop.k=Krel*Kjx*Kgh*I1r.T/Kr* NTA=13.26A驗算保護裝置的靈敏系數(shù)Ksen保護裝置一次動作電流為：Iop=Iop.k*nTA/Kjx=265.2AIk2=0.866*Ik3I2k2.mim=2/1

42、.73Kt*Ik2=1157AKsen=I2k2.min/Iop=4.4>1.5經(jīng)驗算KSEN滿足要求。保護裝置的動作時限為最小值0.5S第二種用于相間短路保護，分為定時限過電流保護和反時限過電流保護。變壓器過電流保護裝置裝設在變壓器的一次側。在本次設計中采用定時限過電流保護。（1）、保護裝置的動作電流整定一次側動作電流即大于變壓器的最大負荷電流整定，即IOP.1=Krel/Kre*Il.max式中 可靠系數(shù)，電磁型繼電器取1.2，感應型繼電器取1.3返回系數(shù)，取0.85 過電流保護繼電器動作電流為： Iop.k=Krel*Kw*Il.max/Kre*Kj即：保護一次側動作電流為Iop.

43、1=Krel*Il.max/Kre=1.2/0.85*86.7=122.4A繼電器動作電流為 Iop.k=Krel*Kw*Il.max/Kre*Kj=1.2*1*122.4/0.85*20=8.64A為便于繼電器整定，取繼電器整定值為 則一次側的實際動作電流為 Iop.1=20*4=80A（2）、保護裝置的動作時限整定對于電磁型繼電器，保護時限的階梯為0.5S；對于感應型繼電器，保護時限的階梯為0.7S。變壓器過電流動作時限應與下一級保護動作時限配合，一般取0.5S0.7S.則保護裝置的動作時間為 （3）、靈敏度校驗 靈敏度校驗點設在主變壓器的二次側，用系統(tǒng)最小運行方式時，主變壓器二次側兩相短

44、路電流穩(wěn)態(tài)值來校驗。即：Sp=Ik.min/Iop.1式中 最小運行方式下，主變壓器二次側兩相短路時在一次側的穿越電流 Sp:定時限過電流保護的靈敏系數(shù)即保護靈敏度為Sp=Ik.min/Iop.1=0.87*28.9*1000/80*(0.4/1,73*10)=7.3>1.5，滿足要求。過電流保護：零序電流保護： 電力變壓器低壓側三相均裝設熔斷器保護：電力變壓器低壓側三相均裝設熔斷器，即可保護變壓器低壓側的相間短路，又可保護其單相短路，簡單經(jīng)濟。單相接地保護原理：它利用單相接地所產(chǎn)生的零序電流使保護裝置動作，發(fā)出信號。當單相接地危及設備安全時，則動作于跳閘。單相接地保護必須通過

45、零序電流互感器將一次電路發(fā)生單相接地時所產(chǎn)生的零序電流反應到其二次側的電流繼電器中去。二次回路設計二次回路是指用來控制、指示、監(jiān)測和保護一次電路運行的電路，亦稱二次系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)及繼電保護和自動化系統(tǒng)等。二次回路在供電系統(tǒng)中雖是其一次電路的輔助系統(tǒng)，但他對一次電路的安全、可靠、優(yōu)質、經(jīng)濟的運行有著十分重要的作用，因此必須予以重視。5.1 站用電源及操作電源1、站用電源變、配電站為維持自身的正常運轉，需要開關操作系統(tǒng)電源，控制回路、信號回路、保護回路的電源，以及照明、維修等電源。站用電源是非常重要的，它是變電站正常供電的基礎條件。結合本工程的實際情況10kv及以下的站用電

46、源，引自就近的配電變壓器的220/380V側。2、操作電源斷路器需要配用專門的操作機構，操作機構工作時需要電源；另外，控制回路、信號回路、保護回路的工作也需要電源，這些電源稱為操作電源。操作電源有直流操作電源和交流操作電源之分。結合本工程的實際情況，宜采用彈簧儲能操動機構合閘和去分流跳閘的全交流操作，亦可采用手力操作機構合閘和交流去分流跳閘。5.2 斷路器控制與信號回路1、控制回路：控制回路是指控制（操作）斷路器分、合閘的回路。結合本工程的實際情況，選用了彈簧儲能直流操作電源的控制回路。2、 信號回路：是指用于指示一次系統(tǒng)中設備運行狀態(tài)的二次系統(tǒng)（1） 位置信號：用來顯示斷路器正常工作的位置狀

47、態(tài)，一般用紅燈亮，表示斷路器在合閘位置，用綠燈亮，表示斷路器在跳閘位置。 （2） 事故信號：用來顯示斷路器在事故情況下的工作狀態(tài)，一般用紅燈閃光，表示斷路器自動合閘，用綠燈閃光，表示斷路器自動跳閘。 （3） 預告信號：是在一次設備出現(xiàn)不正常狀態(tài)時或故障初期發(fā)出報警信號。 3、對斷路器控制回路及信號回路的基本要求：（1）應能監(jiān)視控制回路保護裝置（如熔斷器）及其分、合閘回路的完好性，以保證斷路器的正常工作。 （2）合閘或跳閘完成后，應能使其命令脈沖解除，即能切斷合閘或跳閘的電源。 （3）應能指示斷路器正常合閘和跳閘的位置狀態(tài)，并在自動合閘和自動跳閘時有明顯的指示信號。 （4）各斷路器均應有事故跳閘

48、信號。 （5）對有可能出現(xiàn)不正常工作狀態(tài)或故障的設備，應裝設預告信號。 4、采用手動操作的斷路器控制和信號回路是手動操作的斷路器控制和信號回路原理圖如圖5-1。圖5-1手動操作的斷路器控制和信號回路原理圖 合閘時，推上操作機構手柄使斷路器合閘。這時斷路器的輔助觸點QF3-4閉合，紅燈RD亮，指示斷路器已經(jīng)合閘。由于有限流電阻R2，跳閘線圈YR雖有電流通過，但電流很小，不會動作。紅燈RD亮還表明跳閘線圈YR回路及控制回路的熔斷器FU1FU2是完好的，即紅燈RD同時起著監(jiān)視跳閘回路完好性的作用。跳閘時 ，扳下操作機構手柄使斷路器跳閘。斷路器的輔助操作觸點QF3-4斷開，切斷跳閘回路，同時輔助觸點Q

49、F1-2閉合，綠燈GN亮，指示斷路器已經(jīng)跳閘。綠燈GN亮，還表明控制回路的熔斷器FU1FU2是完好的，即綠燈GN同時起著監(jiān)視控制回路完好性的作用 。 當一次電路發(fā)生短路故障時，繼電保護裝置KA動作，其出口繼電器觸點閉合，接通跳閘線圈YR的回路，使斷路器跳閘。隨后QF3-4斷開，紅燈滅，并切斷YR的跳閘電源。同時，QF1-2閉合使綠燈亮。這是雖然操作機構的手柄仍在合閘位置，但其黃色指示牌掉落，表示斷路器自動跳閘，同時事故信號回路接通，發(fā)出音響和燈光信號。但值班員得知事故跳閘信號后，可將操作手柄扳下至跳閘位置，這時黃色指示牌隨之返回，事故信號也隨之消除。5.3 自動裝置供配電系統(tǒng)常用的自動裝置是備

50、用電源自動投入裝置和自動重合閘裝置。結合本工程的實際情況，選用了機械型的自動合閘裝置（ARD）。1、自動重合閘的作用 在線路上，尤其是架空線路上，由于雷電大氣過電壓或電網(wǎng)操作過電壓，在線路或設備上引起放電閃絡，閃絡時使線路形成短路，使斷路器分閘，線路停電，造成損失，據(jù)此，人們提出了自動重合閘裝置，以減少瞬時性故障停電所造成的損失2、對自動重合閘裝置的要求按照電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范（GB50052-1992）的規(guī)定當用電設備允許且無備用電源自動投入時，應裝設自動重合閘裝置3、自動重合閘裝置與保護的配合（1)自動重合閘前加速保護（2)自動重合閘后加速保護4、電氣一次自動重合閘的基本原

51、理電氣一次自動重合閘的基本原理如圖5-2圖5-2電氣一次自動重合閘的基本原理圖 手動合閘時，按下SB1使合閘接觸器KO通電動作，從而使合閘線圈YO動作，使斷路器QF合閘。手動跳閘時，按下SB2是跳閘線圈YR通電動作，使斷路器QF跳閘。當一次線路上發(fā)生斷路故障時，保護裝置KA動作接通跳閘線圈YR回路，使斷路器QF自動跳閘，同時，斷路器輔助觸點QF3-4閉合，經(jīng)整定的時限后其延時常開觸點閉合，使合閘接觸器KO通電動作，從而使斷路器重新合閘。如果一次線路上的短路故障是瞬時的，已經(jīng)消除，則重合成功。如果斷路故障尚未消除，則保護裝置又動作，KA的觸點又使斷路器再次跳閘。由于一次ARD采取了防跳措施，故不

52、會再次合閘。本設計采用DH-2型重合閘繼電器的電氣一次自動重合閘裝置。六 防雷的基本知識及設計原則1、雷電活動的一般規(guī)律性（1）熱而潮濕的地區(qū)要比冷而干燥的地區(qū)雷電活動多。 （2）雷電活動與地理緯度有關，赤道雷電活動最高，由赤道分別向北，南逐漸遞減。在我國大致是：華南西南長江流域華北東北西北。（3）山區(qū)雷電活動多于平原，陸地多于湖海。（4）雷電活動多在78月份，活動的時間大部分 在1422時。各地區(qū)雷暴的極大值和極小值，多出現(xiàn)在相同的年份。2、雷電活動的選擇性（1）、土壤電阻率相對小，有利于電荷很快積聚的地方易受雷擊。（2）、地下埋有導電礦藏（今屬礦，鹽礦）的地區(qū)，易受雷擊； （3）、空曠地中的孤立建筑物或建筑群中高聳建筑物易受雷擊；（4）、屋頂為金屬結構，地下埋有大量金屬管道，室內安裝大型金屬設備的廠房易受雷擊；（5）、尖屋頂及高聳建，構筑物易受雷擊，如井架，水塔，煙囪，天窗，旗桿，消防梯等。3、變電所的防雷設計原則 變電所是電力系統(tǒng)重要組成部分，因此，它是防雷的重要保護部位。如果變電所發(fā)生雷擊事故，將造成大面積的停電，給社會生產(chǎn)和人民生活帶來不便，這就要求防雷措施必須十分可靠變電所的防雷設計應做到設備先進、保護動作