負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算

1、摘 要本設(shè)計(jì)以工廠生產(chǎn)實(shí)際為依據(jù), 以變配電所的最佳運(yùn)行狀態(tài)為基礎(chǔ), 系統(tǒng)的闡明了變電 所設(shè)計(jì)的基本方法和步驟,經(jīng)過多方面的校驗(yàn),是滿足實(shí)際生產(chǎn)需要的一套最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 本設(shè)計(jì)選擇了一些主要的電氣設(shè)備。 其中內(nèi)容涉及到整個(gè)變配電所的概述; 用電的負(fù)荷計(jì)算 與變壓器的選擇; 電氣主接線設(shè)計(jì), 短路計(jì)算, 變電所電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn) (包括斷路器、 隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器、母線等 ,變電所的防雷與接地。分章、分節(jié)進(jìn)行闡 述,條理清晰,目的明確。各章、節(jié)分別以文字?jǐn)⑹雠c大量實(shí)際參數(shù)計(jì)算相結(jié)合,并繪制部 分圖示和表格更為直觀的體現(xiàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容。關(guān)鍵詞 :變配電所, 主變壓器,主結(jié)線方案,防雷保護(hù)

2、AbstractThe present design is based on the actual production plant in order to change the distribution of the best run state-based system to clarify the basic design of the substation methods and steps through the various check, is to meet the actual needs of the production of a Sets the optimal des

3、ign. This design choice of a number of major electrical equipment. One covering the whole overview of the distribution change; electricity transformer load calculation and choice; the main electrical wiring design, calculation of a short circuit, electrical substation equipment and the choice of che

4、cking (including circuit breakers, isolation switches, the current mutual inductance , Voltage transformer, bus, etc., lightning protection and grounding of the substation. Sub-chapter, sub-section elaborate, the clarity, a clear purpose. Chapters, the text description of each section with a large n

5、umber of parameters to combine actual and drawing icons and forms part of a more intuitive design reflects the content. Key words: variable distribution, the main transformer, the main connectivity programs, lightning protection目 錄摘 要 . - 0 - 第一章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算 . - 0 -一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的 . - 0 -二、 負(fù)荷計(jì)算的方法 .

6、 - 0 -三、各用電車間負(fù)荷計(jì)算 . - 0 -四、全廠負(fù)荷計(jì)算 . - 1 - 第二章 變配電所所址和型式的選擇 . - 2 - 第三章 主變壓器的選擇和主結(jié)線方案的設(shè)計(jì) . - 2 -一、主變壓器的選擇 . - 2 -二、主結(jié)線方案的設(shè)計(jì) . - 3 - 第四章 短路電流計(jì)算 . - 7 -一、短路電流計(jì)算 . - 7 -二、作出系統(tǒng)的簡化等值電路圖 . - 7 -三、變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算 . - 8 -四、 10KV 側(cè)短路計(jì)算 . - 8 - 第五章 電氣設(shè)備的選擇 . - 12 -一、 110KV 側(cè)斷路器的選擇 . - 13 -二、 110KV 隔離開關(guān)的選擇 . - 1

7、3 -三、敞露母線選擇 . - 14 -四、 110KV 電流互感器選擇 . - 15 -五、電壓互感器的選擇 . - 16 -六、高壓開關(guān)柜的選擇 . - 16 -七、 10KV 側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇 . - 17 - 第六章 變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的選擇與整定 . . - 18 -一、變電所主變保護(hù)的配置 . - 19 -二、 220KV 、 110KV 、 10KV 線路保護(hù)部分 . - 20 - 第七章 變電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì) . - 21 -一、概述 . - 21 -二、防雷保護(hù)的設(shè)計(jì) . - 21 -三、接地 . - 22 - 結(jié) 論 . - 24 - 致

8、謝 . - 25 - 參考資料 . 26第一章 負(fù)荷計(jì)算及無功功率補(bǔ)償計(jì)算一、負(fù)荷計(jì)算的內(nèi)容和目的1、計(jì)算負(fù)荷又稱需要負(fù)荷或最大負(fù)荷。計(jì)算負(fù)荷是一個(gè)假想的持續(xù)性的負(fù)荷,其熱效 應(yīng)與同一時(shí)間內(nèi)實(shí)際變動負(fù)荷所產(chǎn)生的最大熱效應(yīng)相等。在配電設(shè)計(jì)中,通常采用 30分鐘 的最大平均負(fù)荷作為按發(fā)熱條件選擇電器或?qū)w的依據(jù)。2、尖峰電流指單臺或多臺用電設(shè)備持續(xù) 1秒左右的最大負(fù)荷電流。一般取啟動電流上 午周期分量作為計(jì)算電壓損失、 電壓波動和電壓下降以及選擇電器和保護(hù)元件等的依據(jù)。 在 校驗(yàn)瞬動元件時(shí),還應(yīng)考慮啟動電流的非周期分量。3、平均負(fù)荷為一段時(shí)間內(nèi)用電設(shè)備所消耗的電能與該段時(shí)間之比。常選用最大負(fù)荷班

9、(即有代表性的一晝夜內(nèi)電能消耗量最多的一個(gè)班的平均負(fù)荷,有時(shí)也計(jì)算年平均負(fù)荷。 平均負(fù)荷用來計(jì)算最大負(fù)荷和電能消耗量。二、 負(fù)荷計(jì)算的方法負(fù)荷計(jì)算的方法有需要系數(shù)法、利用系數(shù)法及二項(xiàng)式等幾種本設(shè)計(jì)采用需要系數(shù)法確定。主要計(jì)算公式有:有功功率:P30 = Pe·Kd無功功率 : Q30 = P30 ·tg視在功率 : S3O = P30/Cos計(jì)算電流 : I30 = S30/3UN三、各用電車間負(fù)荷計(jì)算 結(jié)果如下表: 四、全廠負(fù)荷計(jì)算取 Kp = 0.92; Kq = 0.95根據(jù)上表可算出:P30i = 6520kW; Q30i = 5463kvar則 P30 = KPP

10、30i = 0.9×6520kW = 5999kWQ30 = KqQ30i = 0.95×5463kvar = 5190kvar S30 = (P302+Q3021/2 7932KV·AI30 = S30/3UN 94.5ACOS = P30/Q30 = 5999/7932 0.75- 1 - 第二章 變配電所所址和型式的選擇首先考慮變電所所址的標(biāo)高, 歷史上有無被洪水浸淹歷史; 進(jìn)出線走廊應(yīng)便于架空線路 的引入和引出, 盡量少占地并考慮發(fā)展余地; 其次列出變電所所在地的氣象條件:年均最高、 最低氣溫、最大風(fēng)速、覆冰厚度、地震強(qiáng)度、年平均雷暴日、污穢等級,把這些作

11、為設(shè)計(jì)的 技術(shù)條件。第三章 主變壓器的選擇和主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)一、主變壓器的選擇對于 200MW 及以上的的發(fā)電機(jī)組, 一般與雙繞組變壓器組成單元接線, 主變壓器的容 量和臺數(shù)與發(fā)電機(jī)容量配套選用。對于中、小型發(fā)電廠應(yīng)按下列原則選擇:(1為節(jié)約投資及簡化布置,主變壓器應(yīng)選用三相式。(2 為保證發(fā)電機(jī)電壓出線供電可靠, 接在發(fā)電機(jī)電壓母線上的主變壓器一般不少于兩臺。 在計(jì)算通過主變壓器的總?cè)萘繒r(shí), 至少應(yīng)考慮 5年內(nèi)負(fù)荷的發(fā)展需要, 并要求; 在發(fā)電機(jī)電 壓母線上的負(fù)荷為最小時(shí), 能將剩余功率送入電力系統(tǒng); 發(fā)電機(jī)電壓母線上的最大一臺發(fā)電 機(jī)停運(yùn)時(shí),能滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電需要;因系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)

12、行而需限制本廠出力時(shí), 亦應(yīng)滿足發(fā)電機(jī)電壓的最大負(fù)荷用電。發(fā)電機(jī)與主變壓器為單元連接時(shí),主變壓器的容量可按下列條件中的較大者選擇:(1按發(fā)電機(jī)的額定容量和扣除本機(jī)組的廠用負(fù)荷后,留有 10%的裕度。(2相數(shù)的選擇:主變壓器采用三相或是單相,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;當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí),在 330KV 及以下的發(fā)電廠和變電所,均應(yīng)選 用三相變壓器。(3繞組數(shù)量和連接方式的選擇:對于 200MW 及以上的機(jī)組,其升壓變壓器一般不采用 三繞組變壓器。因?yàn)樵诎l(fā)電機(jī)回路及廠用分支回路均采用分相封閉母線,供電可靠性很高, 而大電流的隔離開關(guān)發(fā)熱問題比較突出,特別是設(shè)置在封閉

13、母線中的隔離開關(guān)問題更過多; 同時(shí)發(fā)電機(jī)回路斷路器的價(jià)格極為昂貴,故在封閉母線回路里一般不設(shè)置斷路器和隔離開- 2 -關(guān),以提高供電的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。此外,三繞組變壓器的中壓側(cè),由于制造上的原因一般 不希望出現(xiàn)分接頭,往往只制造死接頭,從而對高、中壓側(cè)調(diào)壓及負(fù)荷分配不利。這樣采用 三繞組變壓器就不如用雙繞組變壓器加聯(lián)絡(luò)變壓器靈活方便。(4主變壓器一般采用的冷卻方式有:自然風(fēng)冷卻,強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻,強(qiáng)迫油循環(huán)水冷 卻,強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻。在發(fā)電廠水源充足的情況下, 為了壓縮占地面積, 大容量變壓器也可采用強(qiáng)迫油循環(huán)水 冷卻。強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻方式散熱效率高,節(jié)約材料,減少變壓器本身尺寸。根據(jù)以上條

14、件,所選變壓器型號為:SSP-26000 二、主結(jié)線方案的設(shè)計(jì)大型發(fā)電廠 (總?cè)萘?1000MW 及以上, 單機(jī)容量 200MW 以上 , 一般距負(fù)荷中心較遠(yuǎn), 電能需要用較高電壓輸送, 故宜采用簡單可靠的單元接線方式, 如發(fā)電機(jī) -變壓器單元接線, 或發(fā)電機(jī) -變壓器 -線路單元接線,直接接入高壓或超高壓系統(tǒng)。中型發(fā)電廠(總?cè)萘?2001000MW、單機(jī) 50200MW和小型發(fā)電廠(總?cè)萘?200MW 以下、單機(jī) 50MW 以下 ,一般靠近負(fù)荷中心,常帶有 610KV電壓級的近區(qū)負(fù)荷,同時(shí)升 壓送往較遠(yuǎn)用戶或與系統(tǒng)連接。 發(fā)電機(jī)電壓超過 10KV 時(shí), 一般不設(shè)機(jī)壓母線而以升高電壓 直接供電

15、。全廠電壓等級不宜超過三級(即發(fā)電機(jī)電壓為 1級,設(shè)置升高電壓 12級 。采 用擴(kuò)大單元接線時(shí),組合容量一般不超過系統(tǒng)容量的 810%。對于 6220KV電壓配電裝置的接線,一般分為兩大類:其一為母線類,包括單母線、 單母線分段、 雙母線、 雙母線分段和增設(shè)旁路母線的接線; 其二為無母線類, 包括單元接線、 橋形接線和多角形接線等。應(yīng)視電壓等級和出線回?cái)?shù),酌情選用。1、單母線接線:(1優(yōu)點(diǎn):接線簡單清晰,設(shè)備少,操作方便,便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置(2缺點(diǎn):不夠靈活可靠,任一元件(母線及母線隔離開關(guān)故障或檢修,均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段,但當(dāng)一段母線故障時(shí),全部回路仍需短時(shí)

16、停電,在 用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后,才能恢復(fù)非故障段的供電。(3適用范圍:一般只適用于一臺發(fā)電機(jī)或一臺主變壓器2、單母線分段接線:(1優(yōu)點(diǎn):用斷路器把母線分段后,對重要的用戶可以從不同段引出兩個(gè)回路,有兩個(gè)電 源供電; 當(dāng)一段母線發(fā)生故障, 分段斷路器自動將故障段切除, 保證正常段母線不間斷供電 和不致使重要用戶停電(2 、缺點(diǎn):a. 當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障時(shí)或檢修時(shí),該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停 電;b. 當(dāng)出線為雙回路時(shí),常使架空線出現(xiàn)交叉跨越;c. 擴(kuò)建時(shí)需向兩個(gè)方向均衡擴(kuò)建。(3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

17、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(1優(yōu)點(diǎn):a. 供電可靠。通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作,可以輪流檢修一組母線而不致使供 電中斷;一組母線故障后,能迅速恢復(fù)供電;檢修任一回路的母線隔離開關(guān),只停該回路。 b. 調(diào)度靈活。各個(gè)電源和各回路負(fù)荷可以任意分配到某一組母線上,能靈活的適應(yīng)系 統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要。c. 擴(kuò)建方便。像雙母線的左右任何一個(gè)方向擴(kuò)建,均不影響兩組母線的電源和符合均勻 分配,不會引起原有回路的停電。當(dāng)有雙回架空線路時(shí),可以順序布置,以致連接不同的母 線段時(shí),不會如單母分段那樣導(dǎo)致出線交叉跨越。d. 便于試驗(yàn)。當(dāng)個(gè)別

18、回路需要單獨(dú)進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),可將該回路分開,單獨(dú)接至一組母線 上。(2缺點(diǎn):a. 增加一組母線,每回路就需要增加一組母線隔離開關(guān)。b. 當(dāng)母線故障或檢修時(shí),隔離開關(guān)作為倒閘操作電器,容易誤操作。為了避免隔離開關(guān)誤操作,需在隔離開關(guān)和斷路器之間裝設(shè)連鎖裝置。(3適用范圍:a.610KV配電裝置,當(dāng)短路電流較大,出線需要帶電抗器時(shí)b.3563KV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)c.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:(1分段原則:a. 當(dāng)進(jìn)出線回路數(shù)為 10

19、14回時(shí),在一組母線上用斷路器分段b. 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c. 在雙母線分段接線中,均裝設(shè)兩臺母聯(lián)兼旁路斷路器d. 為了限制 220KV 母線短路電流或系統(tǒng)解列運(yùn)行的要求,可根據(jù)需要將母線分段 (2單斷路器雙母線接線的主要缺點(diǎn):a. 在倒換母線操作過程中,須使用隔離開關(guān)按等電位原則進(jìn)行切換操作,因此,在事故 情況下,當(dāng)操作人員情緒緊張時(shí),很容易造成誤操作。b. 工作母線發(fā)生故障時(shí),必須倒換母線,此時(shí),整個(gè)配電裝置要短時(shí)停電c. 這種接線使用的母線隔離開關(guān)數(shù)目較多,使整個(gè)配電裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜,占地面積和投資 費(fèi)用也相應(yīng)增大(3為克服上述缺點(diǎn),采取如下補(bǔ)救措施:a

20、. 為了避免在倒閘操作過程中隔離開關(guān)誤操作, 要求隔離開關(guān)和對應(yīng)的斷路器間裝設(shè)閉 鎖裝置, (機(jī)械閉鎖或電氣閉鎖 , 同時(shí)要求運(yùn)行人員必須嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程, 以防止帶負(fù)荷 開、合隔離開關(guān),避免事故的發(fā)生。b. 為了避免工作母線故障時(shí)造成整個(gè)裝置全部停電, 可采用兩組母線同時(shí)投入工作的運(yùn) 行方式。c. 為了避免在檢修線路斷路器時(shí)造成該回路短時(shí)停電,可采用雙母線帶旁路母線的接 線。采用上述措施后,單斷路器雙母線接線具有較高的的供電可靠性和運(yùn)行靈活性。5、雙斷路器雙母線接線:優(yōu)點(diǎn):任何一組運(yùn)行母線或斷路器發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí), 都不會造成裝置停電, 各回路均 用斷路器進(jìn)行操作, 隔離開關(guān)僅作檢修時(shí)隔

21、離電壓之用。 因此, 這種接線工作是非?？煽颗c靈活,檢修也很方便。缺點(diǎn):這種接線要用較多的斷路器和隔離開關(guān), 設(shè)備投資和配電裝置的占地面積也都相應(yīng)增 加,維修工作量也較大。6、一臺半斷路器雙母線接線:優(yōu)點(diǎn):這種接線具有環(huán)形接線和雙母線接線的優(yōu)點(diǎn),供電可靠性高,運(yùn)行靈活,操作、檢修 方便,當(dāng)一組母線停電檢修時(shí),不需要切換回路,任意一臺斷路器檢修時(shí),各回路仍 按原接線方式進(jìn)行, 也不需要切換; 隔離開關(guān)不做操作電器使用, 只在檢修電氣設(shè)備 時(shí)作為隔離電源用。缺點(diǎn):所配用的斷路器數(shù)目較單斷路器雙母線要多, 維修工作量增大, 設(shè)備投資及變電所的 占地面積相應(yīng)增大。 其次。 這種接線繼電保護(hù)也較其他接線

22、復(fù)雜, 且接線本身的特點(diǎn) 要求電源數(shù)和出線數(shù)最好相等。 當(dāng)出線數(shù)目較多時(shí), 不可避免會出現(xiàn)引出線路方向不 同,將造成設(shè)備布置上的困難。選擇一臺半斷路器雙母線接線與單斷路器雙母線接線進(jìn)行詳細(xì)比較 選擇:單斷路器雙母線接線第四章 短路電流計(jì)算一、短路電流計(jì)算由原始材料可得電源電抗標(biāo)幺值 Xd=0.124,變壓器標(biāo)幺值 10.5/100*100/63*4=0.67 線損標(biāo)幺值 0.4*2*50*100/220=0.08變電所 2#電源電抗標(biāo)幺值 Xd=0.1423 變壓器標(biāo)標(biāo)幺值為 18/100*100/24*2=1.5故待設(shè)計(jì)的變電所以前的標(biāo)幺值為 0.04110KV 側(cè)標(biāo)幺值為 0.3二、 作出

23、系統(tǒng)的簡化等值電路圖 (忽略負(fù)荷支路及線路的電容、 電阻 查閱 SFFZ7-40000/220變壓器的參數(shù):Us(1-2%-=20.3%U s(2-3%=35.9% U s(3-1%=11.3%三、變壓器的各繞組電抗標(biāo)幺值計(jì)算U s1%=1/2( Us(1-2%+ Us(3-1%- Us(3-2%=1/2(20.3+11.3-35.9=-2.15 U s2%=1/2(Us(1-2%+ Us(3-2%- Us(3-1%=1/2(20.3+35.9-11.3=22.45 U s3%=1/2(Us(2-3%+ Us(3-1%- Us(1-2%=1/2(35.9+11.3-20.3=13.45 設(shè) S

24、 B =100MVA, U B =Uav1B T1*NU %S 15100X =0.083100S 100180s Xt1= Us1%/100*Sb/Sn=-2.15/100*100/40=-0.05 Xt2= Us2%/100*Sb/Sn=22.45/100*100/40=0.56 Xt3= Us3%/100*Sb/Sn=13.45/100*100/40=0.28四、 10KV 側(cè)短路計(jì)算f (3-1短路時(shí) , 示意圖如下: 10KV 圖 4-1 f (3-1短路的等值電路圖三角形變?yōu)樾切? 10KV圖 4-2 f (3-1短路的等值電路圖再次簡化 :Xa=0.41 Xb= -0.08 Xc

25、=1.04圖 4-3 f (3-1短路的等值電路圖再做三角形變換: B圖 4-4 f (3-1短路的等值電路圖 因?yàn)?A 電源為無窮大系統(tǒng)所以提供的短路電流為:Ip=1/Xac=1/(-3.88=-0.26所以短路電流有名值為:220KV 側(cè)短路計(jì)算f (3-2短路時(shí),示意圖如下圖所示。 圖 4-5 f (3-2短路的等值電路圖 Xt*=1/2(Xt1+Xt2*=1/2(-0.05+0.56=0.255 X B* =XT*=XBS*=0.039+0.36=0.399Xt2=0.255+0.3=0.555 A 電源(無窮大系統(tǒng)的短路電流為:Ip=1/Xaf=1/0.04=25所以短路電流有名值為

26、If=0.555*100/1.732*230+25*100/1.732*230=6.42110KV 側(cè)短路計(jì)算:f (3-3短路時(shí) 圖 4-6 f(3-3短路的等值電路圖 Xa=0.04+0.255=0.295 圖 4-7 f(3-3短路的等值電路圖 A 為無窮大系統(tǒng)所以有:Ip*=1/Xa=1/0.295=3.39所以短路電流有名值為:If0=0.3*100/1.732*115+3.39*100/1732*115=1.85KA沖擊電流:表 4-1 短路計(jì)算成果表 第五章 電氣設(shè)備的選擇電氣設(shè)備選擇的一般原則:(1應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、斷路和過電壓情況下的要求,并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展的需要;(2應(yīng)按當(dāng)

27、地環(huán)境條件校核;(3應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理;(4選擇導(dǎo)體時(shí)應(yīng)盡量減少品種;(5擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器型號一致;(6選用新的產(chǎn)品,均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù),并經(jīng)正式鑒定合格 .電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體選擇的一般條件:1、按正常工作條件選擇(1額定電壓:所選電氣設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓不得低于裝設(shè)回路的最高運(yùn)行電壓。 一般電氣 設(shè)備和電纜的最高允許工作電壓:當(dāng)額定電壓在 220KV 及以下時(shí),為 1.15Ue(2額定電流。所選電氣設(shè)備的額定電流 I e , 或載流導(dǎo)體的長期允許電流 I y 不得小于裝設(shè)回路的最大持 續(xù)工作電流 I max ,即應(yīng)滿足條件 I e (或 I y I max2、按短路

28、狀態(tài)校驗(yàn)(1熱穩(wěn)定校驗(yàn)當(dāng)短路電流通過被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時(shí), 其熱效應(yīng)不應(yīng)超過允許值, 即應(yīng)滿足 下列條件:Q d Q y 或 Q d I r 2t式中 Qd:短路電流的熱效應(yīng)Qy:電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體的Ir:設(shè)備給定的在 ts 內(nèi)允許的熱穩(wěn)定電流(有效值短路電流持續(xù)時(shí)間 t ,應(yīng)為繼電保護(hù)動作時(shí)間 t b 與斷路器全分閘時(shí)間 tdf之和。即:t=t b+t df(2動穩(wěn)定校驗(yàn)被選擇的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體, 通過可能最大的短路電流值時(shí), 不應(yīng)因短路電流的電動 力效應(yīng)而造成變形或損壞,即應(yīng)該滿足條件:i c h i dw 或 I c h I dw式中: i ch 、 Ich:三相短路沖擊電流的

29、幅值和有效值i dw 、 Idw:設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流(極限電流峰值和有效值用斷路器保護(hù)的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體, 可不校驗(yàn)熱穩(wěn)定, 除用有限流作用的熔斷器保護(hù) 者外,它們?nèi)詰?yīng)校驗(yàn)動穩(wěn)定;電纜不校驗(yàn)動穩(wěn)定;用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路,可不校 驗(yàn)動熱穩(wěn)定。一、 110KV 側(cè)斷路器的選擇在本設(shè)計(jì)中 110KV 側(cè)斷路器采用 SF 6高壓斷路器,因?yàn)榕c傳統(tǒng)的斷路器相比 SF 6高壓 斷路器具有安全可靠,開斷性能好,結(jié)構(gòu)簡單,尺寸小,質(zhì)量輕,操作噪音小,檢修維護(hù)方 便等優(yōu)點(diǎn),已在電力系統(tǒng)的各電壓等級得到廣泛的應(yīng)用。110KV 的配電裝置是戶外式,所以斷路器也采用戶外式 。二、 110KV 隔離開關(guān)

30、的選擇應(yīng)采用戶外型隔離開關(guān)參考電氣工程電氣手冊 (上冊 ,可知應(yīng)采用 GW5-110G 高壓隔離開關(guān)。此隔離開 關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下: 校驗(yàn):通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流為 220.4KA隔離開關(guān)的額定電流為 600A ,大于通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流。動穩(wěn)定校驗(yàn):動穩(wěn)定電流:i dw =50KAi ch =7.74KAi dw >i ch熱穩(wěn)定效應(yīng):Q d =(I2+10I2Z(t/2+I2zt /12 *t=(3.0362+10*3.0362+3.0362/12*5=44.4KA2SIr 2t=142*5=980>Qd操動機(jī)構(gòu):CS17 G三、敞露母線選擇硬母線一般是指配電裝置

31、中的匯流母線和電氣設(shè)備之間連接用的裸硬導(dǎo)體。硬母線分 為敞露式和封閉式兩類。1. 線材料和截面形狀的選擇:目前母線材料廣泛采用鋁材,因?yàn)殇X電阻率較低,有一定的機(jī)械強(qiáng)度,質(zhì)量輕、價(jià)格較 低,我國鋁材的儲量豐富。鋼雖有較好的性能,但價(jià)格貴,我國儲備不多。所以只有在一些 特殊場合,如工作電流較大,位置特別狹窄,環(huán)境對鋁材有嚴(yán)重腐蝕的情況下才用鋁材。 綜上所述,在本設(shè)計(jì)中母線材料才用鋁。硬母線截面積形狀一般有矩形、槽型、和管型。矩形母線散熱條件好,有一定的機(jī)械強(qiáng) 度,便于固定和連接,但集膚效應(yīng)較大,矩形母線一般只用于 35KV 及以上,電流在 4000A 級以下的配電裝置中。槽形母線的機(jī)械性能強(qiáng)度較好

32、,集膚效應(yīng)較小,在 4000-8000A 時(shí)一般才用槽形母線。 管形母線集膚效應(yīng)較小,機(jī)械強(qiáng)度高,管內(nèi)可用水或風(fēng)冷卻,因此可用于 800A 及以上 的大電流母線。此外,管形母線表面光滑,電暈放電電壓高,因此, 110KV 以上配電裝置 中多才用管形母線。由以上分析知:在本設(shè)計(jì)中 110KV 才用槽形母線, 35KV 、 10KV 才用矩形母線。管形母線在支柱絕緣子上放置方式有兩種:豎放和平放。 平放比豎放散熱條件差, 允許 電流小。三相母線的布置方式有水平布置和垂直布置,水平布置母線豎放時(shí),機(jī)械強(qiáng)度差, 散熱條件好。 垂直布置母線豎放時(shí), 機(jī)械強(qiáng)度和散熱條件都較好, 但增加了配電裝置的高度。

33、綜上,矩形母線在支柱絕緣子上采用水平布置母線豎放。2. 母線截面積選擇:本設(shè)計(jì)中母線的截面按長期允許電流選擇。按長期允許電流選擇時(shí), 所選母線截面積的長期允許電流應(yīng)大于裝設(shè)回路中最大持續(xù)工 作電流即, I y I max I y =kIyeI y 指基準(zhǔn)環(huán)境條件下的長期允許電流K 指綜合校正系數(shù)110KV 母線截面選擇:I max =1.05Ie =210.8從工程電氣中查的應(yīng)選用載流量為 2280(A 的雙槽形母線,其參數(shù)如下:h(mm :75, b(mm:35, t(mm:4, r(mm:6 雙槽形導(dǎo)體截面積 S(mm2 :1040, 集膚效應(yīng)系數(shù):1.012。四、 110KV 電流互感器

34、選擇由電氣設(shè)備中比較分析得,在本設(shè)計(jì)中宜采用 LCWB -110(W 型號的電流互感 器,技術(shù)數(shù)據(jù)如下: 此電流互感器為多匝油浸式瓷絕緣電流互感器,其性能符合國際和 IEC 的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn), 具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)密, 絕緣強(qiáng)度高, 介質(zhì)損耗率和局部放電量低, 可靠性高以及運(yùn)行維護(hù)簡單方便 等特點(diǎn)。I max =1.05In =1.05Sn/(31/2U n =1.05*40000/(31/2*110 =220.4KAI e1=300A, I e1>Imax熱穩(wěn)定效驗(yàn):LH 的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù) K r 表示。 熱穩(wěn)定倍數(shù) K r 等于 1S 內(nèi)允許通 過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比。(Kr I

35、e1 2*t Q d(Kr I e 2*t=(I熱 min /Ie *Ie 2*t=(15.82*1=249.64AQ d =27.65 (Kr I e1 2>tQd 符合要求動穩(wěn)定效驗(yàn):LH 的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù) Kr 表示。 Kd 等于內(nèi)部允許通過極限電流 的峰值與一次額定電流之比。(K d 21/2I e1 I (3ch(K d 21/2I e1 =21/2*40=56.56KAi ch =7.74KA (Kd 21/2I e1>ich 符合要求五、電壓互感器的選擇從工程設(shè)備中比較各種電壓互感器后選擇 JCC 系列的電壓互感器。該系列電壓互感器為單相、三繞組、串及絕緣,戶

36、外安裝互感器,適用于交流 50HZ 電 力系統(tǒng),作電壓、電能測量和繼電保護(hù)用。型號含義:J:電壓互感器, C:串級絕緣, C:瓷箱式。六、高壓開關(guān)柜的選擇近年來高壓開關(guān)柜的開發(fā)和制造發(fā)展的步伐比較快。額定電壓有 3、 6、 10、 35KV 等多 種,額定電流可達(dá)到 3150A ,開斷電流可達(dá)到 50KA 。高壓開關(guān)柜應(yīng)實(shí)現(xiàn)電器和機(jī)械的“五防閉鎖” ,防止誤操作,提高安全可靠性, “五防” 的具體要求是:1、 防止誤合、誤分?jǐn)嗦菲鳌?、 防止帶負(fù)荷分、合隔離開關(guān)。3、 防止帶電掛接地線。4、 防止帶接地線合閘。5、 防止誤入帶電間隔。七、 10KV 側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇從電氣設(shè)備 (電氣一次部分

37、中比較各開關(guān)柜選擇 GBC 10型手車式高壓開關(guān)柜。 技術(shù)數(shù)據(jù)如下: 10KV 變壓器出線開關(guān)柜方案選擇:主要設(shè)備:LFS 10型電流互感器 ZN3 10型真空斷路器 10KV 線路出線開關(guān)柜方案選擇:I max =S/(31/2U =1000*(1+5%/(0.92*31/2*11 =64.15A 一次線路選擇 81和 53號方案(具體見一次主接線圖 主要設(shè)備:LFS 10型電流互感器 ZN3 10型真空斷路器FS3型避雷器JDZ 型電壓互感器 RN2型熔斷器有關(guān)設(shè)備校驗(yàn):ZN3 10型真空斷路器ZN3 10型真空斷路器的技術(shù)參數(shù)如下: 資料參考電氣設(shè)備表: 此斷路器的額定開斷電流 Ieg=

38、20KA I ch =7.74KA I eg >Ich 動穩(wěn)定校驗(yàn):1、動穩(wěn)定電流: i dw =50KA, i ch =7.74KA, i dw >ich2、熱穩(wěn)定效應(yīng):Q d =(I2+10I2Z(t/2+I2zt /12*t=(3.0362+10*3.0362+3.0362 /12*2=18.4KA2SIr 2t=202*2=800KA2S>Qd校驗(yàn)合格LFS-10型電流互感器的校驗(yàn)從電氣工程電氣設(shè)備手冊表 3-1-1查得參數(shù) 上表中的動穩(wěn)定電流、 短時(shí)熱穩(wěn)定電流實(shí)在額定電流為 200KA 的情況下取的 . 熱穩(wěn)定校 驗(yàn):LH 的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù) Kr 表示。熱穩(wěn)

39、定倍數(shù) Kr 等于 1S 內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定 電流與一次額定電流之比。(K r I e1 2*t Q d(Kr I e 2*t=(I熱 min /Ie *Ie 2*t=(322*2=2048A2SQ d =(I2+10I2+I2zt /12*t=(3.0362+10*3.0362+3.0362*/12*2=18.4KA2S (Kr I e1 2>tQd 符合要求動穩(wěn)定校驗(yàn):LH 的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù) Kd 表示。 Kd 等于內(nèi)部允許通過極限電流的峰 值與一次額定電流之比。(Kd 21/2I e1 i (3ch(Kd 21/2I e1=21/2*80=113.12KAi ch =7.7

40、4KA (Kd 21/2I e1>ich 符合要求第六章 變配電所二次回路方案的選擇及繼電保護(hù)裝置的 選擇與整定變電所二次回路方案:二次設(shè)備互相連接, 構(gòu)成對一次設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、 控制、 調(diào)節(jié)和保護(hù)的電氣回路稱為二次 回路。二次回路按電源性質(zhì)分, 有直流回路忽然交流回路。 交流回路又分交流電流回路交流電 壓回路。交流電流回路由電流互感器供電,交流電壓回路由電壓互感器供電。二次回路按其用途分類,有斷路器控制(操作回路、信號回路、測量和監(jiān)視回路、斷 電保護(hù)和自動裝置回路等。二次回路在供電系統(tǒng)中雖是其一次電路的輔助系統(tǒng), 但它對一次電路的安全、 可靠、 優(yōu) 質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行有著十分重要的作用、因此

41、必須以充分的重視。一、變電所主變保護(hù)的配置電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備之一, 它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的連續(xù) 穩(wěn)定運(yùn)行,特別是大型電力變壓器,由于其造價(jià)昂貴,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,一旦因故障而遭到損壞, 其修復(fù)難度大, 時(shí)間也很長, 必然造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。 所以, 本設(shè)計(jì)中主變保護(hù)配置如下: A 主變壓器的主保護(hù)(1瓦斯保護(hù)對變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低, 應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù), 它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn) 生的氣體或油流而動作。 其中輕瓦斯動作于信號, 重瓦斯動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器。 (2差動保護(hù)對變壓器繞組和引出線上發(fā)生故障, 以及發(fā)生匝間短路時(shí), 其保護(hù)瞬時(shí)動作, 跳開各側(cè) 電源斷

42、路器。B 主變壓器的后備保護(hù)過流保護(hù):為了反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流,以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí),作為 差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備,所以需裝設(shè)過電流保護(hù)。而本次所設(shè)計(jì)的變電所,電源側(cè)為 220KV 和 110KV , 主要負(fù)荷在 10KV 側(cè), 即可裝設(shè)兩套過電流保護(hù), 一套裝在中壓側(cè) 110KV 側(cè)并裝設(shè)方向元件,電源側(cè) 220KV 側(cè)裝設(shè)一套,并設(shè)有兩個(gè)時(shí)限 ts 和 t ,時(shí)限 定原側(cè)為 t t + t ,用 U 切除三側(cè)全部斷路器。C 過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷電流, 大多數(shù)情況下都是三相對稱的, 因此只需裝設(shè)單相式過負(fù)荷保護(hù), 過負(fù)荷保護(hù)一般經(jīng)追時(shí)動作于信號, 而且三繞組變壓

43、器各側(cè)過負(fù)荷保護(hù)均經(jīng)同一個(gè)時(shí)間繼電 器。D 變壓器的零序過流保護(hù)對于大接地電流的電力變壓器,一般應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù),用作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù),一般變電所內(nèi)只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行,因此, 每臺變壓器上需要裝設(shè)兩套零序電流保護(hù), 一套用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式, 另一套用于中性 點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。二、 220KV 、 110KV 、 10KV 線路保護(hù)部分A 220KV 線路保護(hù)220KV 線路的安全運(yùn)行,對整個(gè)電力系統(tǒng)有著相當(dāng)重要的影響,所以,本工程為 220KV 線路配置的保護(hù)如下:(1光纖縱聯(lián)差動保護(hù)(2 距離保護(hù)(3 零序過流保護(hù)(4過電流保護(hù)B 110KV

44、 線路保護(hù)由于 110kV 側(cè)有兩回出線供給遠(yuǎn)方大型冶煉廠,其他作為一些地區(qū)變電所進(jìn)線,所以 穩(wěn)定性要求較高,所以, 110KV 線路保護(hù)配置如下:(1 距離保護(hù)(2 零序方向保護(hù)(3過電流保護(hù)C10KV 母線保護(hù)對于 10KV 母線接線方式為單母線分段,可以配置的保護(hù)主要有:過流保護(hù),帶時(shí)限 跳分段開關(guān),并利用裝在變壓器,斷路器的后備保護(hù)來切除故障。D10KV 出線保護(hù)(1 電流保護(hù):線路故障瞬時(shí)跳開所在線路的斷路器(2 過電流保護(hù)(3 過負(fù)荷保護(hù)第七章 變電所防雷保護(hù)與接地裝置的設(shè)計(jì)一、概述電氣設(shè)備在運(yùn)行中承受的過電壓, 有來自外部的雷電過電壓和由于系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí) 電磁能量產(chǎn)生振滿和積

45、聚而引起的內(nèi)部過電壓兩種類型。 按其產(chǎn)生原因, 它們又可分為以下 幾類:直擊雷過電壓、雷電過電壓、感應(yīng)雷過電壓、侵入雷電流過電壓、長線電容效應(yīng)、工 頻過電壓、 不對稱接地故障、 甩負(fù)荷、 消弧線圈補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的線性諧振過電壓 、 暫時(shí)過電壓 、 線性諧振傳遞過電壓、線路斷線諧振過電壓 、鐵磁諧振電磁式電壓互感器飽和內(nèi)過電壓、 參數(shù)諧振 發(fā)電機(jī)同步或異步自勵(lì)磁開斷電容器組過電壓、 操作電容負(fù)荷過電壓、 開斷空載 長線過電壓、關(guān)合(重合空載長線過電壓、開斷空載變壓器過電壓、操作過電壓、操作電 感負(fù)荷過電壓、開斷并聯(lián)電抗器過電壓、開斷高壓電動機(jī)過電壓、間歇電弧過電壓二、防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)變電所是電力系統(tǒng)的中

46、心環(huán)節(jié), 是電能供應(yīng)的來源, 一旦發(fā)生雷擊事故, 將造成大面積 的停電, 而且電氣設(shè)備的內(nèi)絕緣會受到損壞, 絕大多數(shù)不能自行恢復(fù)會嚴(yán)重影響國民經(jīng)濟(jì)和 人民生活,因此,要采取有效的防雷措施,保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。變電所的雷害來自兩個(gè)方面, 一是雷直擊變電所, 二是雷擊輸電線路后產(chǎn)生的雷電波沿線路 向變電所侵入, 對直擊雷的保護(hù), 一般采用避雷針和避雷線, 使所有設(shè)備都處于避雷針 (線 的保護(hù)范圍之內(nèi),此外還應(yīng)采取措施,防止雷擊避雷針時(shí)不致發(fā)生反擊。對侵入波防護(hù)的主要措施是變電所內(nèi)裝設(shè)閥型避雷器, 以限制侵入變電所的雷電波的幅 值, 防止設(shè)備上的過電壓不超過其耐壓值, 同時(shí)在距變電所適當(dāng)距離內(nèi)裝

47、設(shè)可靠的進(jìn)線保護(hù)。 避雷針的作用:將雷電流吸引到其本身并安全地將雷電流引入大地, 從而保護(hù)設(shè)備, 避 雷針必須高于被保護(hù)物體, 可根據(jù)不同情況或裝設(shè)在配電構(gòu)架上, 或獨(dú)立裝設(shè), 避雷線主要 用于保護(hù)線路,一般不用于保護(hù)變電所。避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設(shè)備, 它實(shí)質(zhì)是一個(gè)放電器, 與被保護(hù)的電氣設(shè)備 并聯(lián),當(dāng)作用電壓超過一定幅值時(shí),避雷器先放電,限制了過電壓,保護(hù)了其它電氣設(shè)備。 1、避雷針的配置原則:1 電壓 110KV 及以上的配電裝置, 一般將避雷針裝在配電裝置的構(gòu)架或房頂上, 但在土壤電阻率大于 1000n 米的地區(qū),宜裝設(shè)獨(dú)立的避雷針。2獨(dú)立避雷針(線宜設(shè)獨(dú)立的接地裝置,其工頻接地電阻不超過 10n 。3 35KV 及以下高壓配電裝置架構(gòu)或房頂不宜裝避雷針,因其絕緣水平很低,雷擊時(shí)易引 起反擊。4在變壓器的門型架構(gòu)上,不應(yīng)裝設(shè)避雷針、避雷線,因?yàn)殚T形