河南理工大礦用35kV地面變電所設計

1、摘要隨著經(jīng)濟的發(fā)展和現(xiàn)代工業(yè)建設的迅速崛起，供電系統(tǒng)的設計越來越全面、系統(tǒng)，工廠用電量迅速增長，對電能質(zhì)量、技術經(jīng)濟狀況、供電的可靠性指標也日益提高，對供電系統(tǒng)的設計有了更高、更完善的要求。而作為接受和分配電能的變電所在工業(yè)企業(yè)中占據(jù)很重要的地位，因此設計、分析、發(fā)展變電所是一項很重要的任務。本設計初步設計了煤礦地面35kV變電站的設計。其設計過程主要包括負荷計算、主接線設計、短路計算、電氣設備選擇、繼電保護方案、變電所的防雷保護與接地等。通過對煤礦35kV變電站做負荷統(tǒng)計，用需用系數(shù)法進行負荷計算，根據(jù)負荷計算的結果確定出該站主變壓器的臺數(shù)、容量及型號。用標幺值法對供電系統(tǒng)進行了短路電流計算

2、，為電氣設備的選擇及校驗提供了數(shù)據(jù)。根據(jù)煤礦供電系統(tǒng)的特點，制定了礦井變電所的主結線方式、運行方式、繼電保護方案。其中35kV側為全橋接線，6kV主接線為單母分段。兩臺主變壓器采用分列運行方式。并根據(jù)電流整定值以及相關數(shù)據(jù)的校驗，選擇了斷路器、隔離開關、繼電器、變壓器等電氣設備。關鍵字：變電站；負荷統(tǒng)計；短路計算ABSTRACTWith the development of economy and the rapid rise of modern industrial building, the design of the power supply system more comprehens

3、ive, systematic, rapid growth in electricity plants, power quality, technical and economic conditions, supply reliability indicators are increasing the power supply system design have higher and better requirements. And as receiving and distributing power substation in industrial enterprises occupy

4、a very important position, so the design, analysis, development substation is a very important task.This paper designed a preliminary mine surface 35kV substation. The design process includes load calculations, the main wiring design, short circuit calculations, electrical equipment selection, prote

5、ction schemes, substation lightning protection and grounding. By doing mine 35kV substation load statistics, with the required coefficient method for load calculation, based on the results of load calculations determine the number of units of the main transformer station, capacity and models. Pu Fra

6、nce with the power supply system for a short-circuit current calculation for electrical equipment selection and verification of data. According to the characteristics of coal-powered systems, developing the mine substation main connection mode, operation mode, relay protection scheme.Key words：subst

7、ation；load calculation；short-circuit current.目錄1 概 述11.1 設計依據(jù)11.2設計目的及范圍11.3礦井基礎資料12 負荷計算32.1 負荷計算的目的32.2 負荷計算方法32.3 負荷計算過程42.3.1 各用電設備組負荷計算42.3.2各低壓變壓器的選擇與損耗計算62.4計算6kV母線上補償前的總負荷并初選變壓器72.4.1功率因數(shù)補償與電容柜的選擇82.4.2主變壓器校驗及經(jīng)濟運行方案93電氣主接線設計113.1 對主接線的基本要求113.2 本所電氣主接線方案的確定113.2.1 確定礦井35kV進線回路113.2.2 35kV、6k

8、V主接線的確定113.2.3下井電纜回數(shù)的確定124 短路電流計算154.1 短路電流計算的目的154.2短路電流計算過程154.2.1選取短路計算點并繪制等效計算圖154.2.2選擇計算各基準值174.2.3計算各短路點的短路電流185 高壓電氣設備的選擇215.1 高壓電氣設備選擇原則215.2 高壓開關設備的選擇及校驗215.2.1 高壓斷路器的選擇及校驗215.2.2 隔離開關的選擇245.2.3電流互感器的選擇255.2.4電壓互感器的選擇265.2.5避雷器的選擇275.2.6 支柱絕緣子和套管絕緣子的選擇275.2.7 開關柜的選擇285.3 電力線路的選擇295.3.1 35k

9、V電源架空線路選擇295.3.2 6kV母線的選擇305.3.3 主提升機6kV電纜線路選擇315.3.4 6kV下井電纜選擇325.3.5 6kV架空線路的選擇356.1 變電所各斷路器過流保護的設置與配合396.1.1 QF1、QF2、QF3斷路器保護的設置與配合396.1.2 QF4、QF5斷路器上保護的設置與配合396.1.3 各kV低壓饋出線斷路器的設置與配合396.1.4 6kV聯(lián)絡開關QF8的保護設置與配合406.2 各斷路器的過流保護整定406.2.1 QF1、QF2、QF3過流保護整定406.2.2 QF4、QF5的過流保護整定416.2.3各6kV饋出線的過流保護整定426

10、.2.4 QF8過流保護整定437 變電所的防雷與接地457.1 變配電所的防雷設計457.2 接地裝置的設計及計算468 變電所的平面布置478.1 變電所位置選擇478.2 配電室建筑要求478.3 控制室布置48結論49致謝50參考文獻51附錄52附圖1 35kV礦用變電所主接線圖52附圖2 35kV礦用變電所平面布置圖531 概 述1.1 設計依據(jù)1、中華人民共和國建設部及國家技術監(jiān)督局聯(lián)合發(fā)布的礦山電力設計規(guī)范。2、中華人民共和國電力公司發(fā)布的35kV110kV無人值班變電站設計規(guī)程。3、電力工程電氣設計手冊（電氣一次部分）。4、煤礦電工手冊（地面供電部分）。1.2設計目的及范圍本設

11、計的目的是通過本次設計鞏固所學的專業(yè)知識，培養(yǎng)分析問題、解決問題的能力。 本論文的設計范圍包括： 1、對變電所的主接線進行設計： 2、對電氣設備的規(guī)格型號進行選擇。 3、變電所繼電保護設計。 4、變電所防雷保護設計。1.3礦井基礎資料某年產(chǎn)110萬噸原煤的礦井，其供電設計所需的基本原始數(shù)據(jù)如下：礦井產(chǎn)量110萬噸；服務年限100年；立井深度0.4km；礦井地面土質(zhì)為粘土；兩回35kV架空電源線路長度L1=L2=6km；兩回35kV電源上級出線斷路器過流保護動作時間t1=t2=3s；本所35kV電源母線上最大運行方式下的系統(tǒng)電抗：xs.min=0.28(sd=100MVA)本所35kV電源母線上

12、最小運行方式下的系統(tǒng)電抗：xs.max=0.37(sd=100MVA)井下6kV母線上允許短路容量sal=100MVA；電費收取辦法：兩部電價制，固定部分按最高負荷收費；本所6kV母線上補償后功率因數(shù)要求值：cos35.a0.95；最熱月室外最高氣溫月平均值：42。C；最熱月室外最高氣溫月平均值：32。C；最熱月室外最高氣溫月平均值：27。C；表 1.1 全礦負荷統(tǒng)計及相關數(shù)據(jù)設備名稱負荷等級電壓(V)線路類型電機型式單機容量(kW)安裝/工作臺數(shù)工作設備總容量(kW)需用系數(shù)功率因數(shù)離35kv變電所的距離(km)主 井提 升16000CY14002/1140008708404副 井提 升16

13、000CY10002/1100008508206 扇 風 機 116000KT8002/1800087-0.9124扇 風 機 216000KT8002/1800087-0.9124壓風機16000KT3005/3900086-0.8902地 面低 壓1380C1250076082005機修廠3380C45006007503洗煤廠2380K120007608405工人村3380K45008008025排水泵16000CX68012/4272008608608井 下低 壓2660CX2600072078注1.線路類型：C表示電纜線路；K表示架空線路。 2.電機類型：Y表示繞線異步；X表示鼠籠異步

14、；T表示同步。2 負荷計算2.1 負荷計算的目的 為一個企業(yè)或用電戶電，首先要解決的是企業(yè)要用多少度電，或選用多大容量的變壓器等問題，這就需要進行負荷的統(tǒng)計合計算，為正確地選擇變壓器容量與無功補償裝置、選擇電氣設備與導線、以及繼電器保護的整定等提供技術參數(shù)。 負荷計算的目的是為了解用電情況，合理選擇供配電系統(tǒng)的設備和元件，如導線、電纜、變壓器等。負荷計算過小，則依此選用的設備和載流部分有過熱的危險，輕者使線路和配電設備壽命降低，重者影響供電系統(tǒng)的安全運行。負荷計算偏大，則造成設備的浪費和投資的增大。為此，正確的負荷計算是供電設計的前提，也是實現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟運行的必要手段。2.2 負荷計算

15、方法供電設計常用的電力負荷計算方法有需用系數(shù)法、二項系數(shù)法、利用系數(shù)法、和單位產(chǎn)品電耗法等。需用系數(shù)法計算簡便，對任何性質(zhì)的企業(yè)負荷均適用，且計算結果基本上符合實際。公式簡單，計算方便只用一個原始公式就可以表征普遍的計算方法。該公式對用電設備組、車間變電站乃至一個企業(yè)變電站的負荷計算都適用。對不同性質(zhì)的用電設備、不同車間或企業(yè)的需用系數(shù)值，經(jīng)過幾十年的統(tǒng)計和積累，數(shù)值比較完整和準確，查取方便，因而為我國設計部門廣泛采用。本設計采用需要系數(shù)法進行負荷計算，步驟如下：1、 用電設備組計算負荷的確定用電設備組是由工藝性質(zhì)相同需要系數(shù)相近的一些設備合并成的一組用電設備。在一個車間中可根據(jù)具體情況將用電

16、設備分為若干組，在分別計算各用電設備組的計算負荷。其計算公式為： （2-1） 式中、該用電設備組的有功、無功、視在功率計算負荷；該用電設備組的設備總額定容量，kW；功率因數(shù)角的正切值；需要系數(shù)，由表1-1查得。2、多組用電設備組的計算負荷在配電干線上或車間變電所低壓母線上，常有多個用電設備組同時工作，但是各個用電設備組的最大負荷也非同時出現(xiàn)，因此在求配電干線或車間變電所低壓母線的計算負荷時，應再計入一個同時系數(shù)。具體計算如下： （2-2） 式中、為配電干線式變電站低壓母線的有功、無功、視在計算負荷；同時系數(shù)； m該配電干線或變電站低壓母線上所接用電設備組總數(shù)；分別對應于某一用電設備組的需要系數(shù)

17、、功率因數(shù)角正切值、總設備容量；2.3 負荷計算過程2.3.1 各用電設備組負荷計算 1、用電設備分組，由表1-1確定各組用電設備的總額定容量。 2、由表1-1查出各用電設備組的需要系數(shù)和功率因數(shù)，根據(jù)公式2-1計算出各用電設備組的計算負荷。 （1）對于主提升機有Pca.1=kd1×PN1=0.87×1400=1218(kW)Qca.1=tan1×Pca.1=0.65×1218=792(kvar)Sca.1=1453(kVA) (2)對于副提升機有Pca.2=kd2×PN2=0.85×1000=850(kW)Qca.2=tan2

18、15;Pca.2=0.7×850=595(kvar)Sca.2=1038(kVA) (3)對于扇風機1有Pca.3=kd3×PN3=0.87×800=696(kW)Qca.3=0.5(tan3×Pca.3)=-160(kvar)Sca.3=714(kVA) (4)對于壓風機有Pca.4=kd4×PN4=0.86×900=774(kW)Qca.4=0.5(tan4×Pca.4)=-197.37(kvar)Sca.4=798(kVA) 同理可得其余各組數(shù)據(jù)見表2-1表2-1 全礦負荷統(tǒng)計表用戶名稱設備容量 （kW）需用系數(shù)（Kd

19、）功率因數(shù)costan計算負荷 Pca Qca Sca 主提升機14000.870.840.6512187921453副提升機10000.850.820.708505951038扇風機18000.87-0.91-0.46696-160714扇風機28000.87-0.91-0.46696-160714壓風機3000.86-0.89-0.51774-197798地面低壓0.760.820.7010267181252機修廠0.60.750.88270237359洗煤廠0.760.840.659125921087工人村0.80.800.75360270450排水泵6800.860.860.60233

20、913872719井下低壓0.720.780.80187215012398合計110135575123432.3.2各低壓變壓器的選擇與損耗計算2.3.2.1低壓變壓器的選擇 因采用高壓6kV集中補償功率因數(shù)，故對各低壓變壓器均無補償作用。根據(jù)表2-1中的計算視在容量初選變壓器。 1）機修廠查表選用S9-400，6/0.4kV型三相油浸自冷式銅線電力變壓器。 2）工人村查表選用S9-500，6/0.4kV型三相油浸自冷式銅線電力變壓器。 3）地面低壓查表選用兩臺S9-1600，6/0.4KV型銅線電力變壓器。 4）洗煤廠查表選用兩臺S9-1250，6/0.4kV型銅線電力變壓器。2.3.2.2

21、各變壓器的功率損耗計算變壓器空載時有功損耗和無功損耗分別用和表示。變壓器的功率損耗按公式2-3計算。 有功損耗： （2-3） 無功損耗： 式中：變壓器的負荷率，；變壓器計算負荷，kVA；變壓器額定容量，kVA；變壓器空載有功損耗，kW；變壓器滿載有功損耗，kW；變壓器空載無功損耗，kvar，；變壓器空載電流占額定電流的百分數(shù)；變壓器滿載無功損耗，kvar，；變壓器阻抗電壓占額定電壓的百分數(shù)；、均可由變壓器產(chǎn)品樣本中查出。（1）對于工人村變壓器PT=P0+PK×(Sca/SN.T)2=1.0+5.0×(450/500)2=5.05(kW)QT=SN.T(+×2)=5

22、00×1.4/100+4/100×(450/500)2=23.2(kvar)（2）對于機修廠變壓器PT=P0+PK×(Sca/SN.T)2=0.84+4.2×(359/400)2=4.2(kW)QT=SN.T(+×2)=400×1.4/100+4/100×(359/400)2=18.5(kvar)（3）對于地面低壓變壓器PT=2P0+PK×(0.5×Sca/SN.T)2=9.19(kW)QT=2SN.T(+×2)=54.21(kvar)（4）對于洗煤廠變壓器PT=2P0+PK×(0.5

23、×Sca/SN.T)2=8.46(kW)QT=2SN.T(+×2)=48.8(kvar)表2-2 各低壓變壓器功率損耗計算結果負荷名稱工人村機修廠地面低壓洗煤廠SN.T(KVA)5004002×16002×1250PT(KW)5.054.29.198.46QT(kvar)23.218.554.2148.8合計PT=62.9KW QT=278.5kvar2.4計算6kV母線上補償前的總負荷并初選變壓器 各組低壓負荷加上各低壓變壓器的功率損耗后即為其高壓側的負荷，查表取同時系數(shù)Ksi=0.85,忽略礦內(nèi)高壓線路的功率損耗，變電所6kV母線補償前的總負荷為Pc

24、a.6=Ksi(Pca+PT)=0.85×(11013+629)=9414(kW)Qca.6=Ksi(Qca+QT)=0.85×(5575+2785)=4975(kvar) 補償前功率因數(shù)COS6=Pca.6/Sca.6=9414/10647=0.88 根據(jù)據(jù)算結果，可初選兩臺變壓器，其型號容量查表選為SF7-12500，35/6.3kV，采用兩臺變壓器分列運行的方式，當一臺停運時，另一臺亦能保證全礦一、二級負荷的供電。2.4.1功率因數(shù)補償與電容柜的選擇 由于無功損耗與負荷率的平方成正比，故出現(xiàn)變壓器最大功率損耗的運行方式應為一臺使用，一臺因故障停運的情況，所以按照此方式

25、計算無功補償時主變壓器的最大功率損耗。 （1）無功補償時主變壓器的損耗計算。按一臺運行，一臺停運計算，則負荷率為=Sca.6/SN.T=10647/12500=0.852PT=P0+2PK=16+630.8522=61.73(kW)QT=SN.TI0%/100+UK%/100×2=813(kvar) （2）35kV側補償前的負荷與功率因數(shù)Pca.35=Pca.6+PT=9414+61.73=9475（kW）Qca.35=Qca.6+QT=4957+813=5770（kvar）Sca.35=11093（kVA）COS35=Pca.35/Qca.35=9475/11093=0.85tan

26、35=0.620（3）設補償后功率因數(shù)提高到COS35´=0.95,則tan35´=0.33。取平均負荷系數(shù)Klo=0.8,則Qc=KloPca.35(tan35-tan35´)=0.8×9475(0.62-0.33)=2198(kvar)查表選用GR-1C-08型,電壓為6kV，每柜容量qc=270kvar的電容器柜，則柜數(shù)N=Qc/qc=2198/270=8.14取偶數(shù)得Nf=10實際補償容量Qc.f=Nf×qc=10×270=2700(kvar)補償后6kV側的計算負荷與功率因數(shù)為Q´ca.6=Qca.6-Qc.f=4

27、975-2700=2275(kvar)因補償前后有功計算負荷不變，故有S´ca.6=9684(kVA)COS6´=Pca.6/S´ca.6=0.972（4）補償后主變壓器的最大損耗´=S´ca.6/SN.T=9684/12500=0.77P´T=P0+PK´2=16+63×0.772=53.35(kW)Q´T=SN.T+I%/100+UK%/100×´2=680(kvar)（5）補償后35kV側計算負荷與功率因數(shù)校驗P´ca.35=Pca.6+P´T=9414+53

28、.35=9467（kW)Q´ca.35=Qca.6+Q´T=2275+680=2955(kvar)S´ca.35=9917(kVA)COS35=P´ca.35/Q´ca.35=9467/9917=0.9620.952.4.2主變壓器校驗及經(jīng)濟運行方案2.4.2.1主變壓器校驗 取負荷保證系數(shù)Kgu=0.85,則SN.TKgu×S´ca.35=8429（kVA）12500（kVA）,合乎要求。2.4.2.2主變壓器的經(jīng)濟運行方案兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷值可由公式2-4確定。 （2-4） 如果S<Scr宜一臺運行，如果

29、S>Scr宜兩臺運行。 式中：經(jīng)濟運行臨界負荷，kVA；變壓器額定容量，kVA；變壓器空載有功損耗，kW；變壓器空載無功損耗,kW變壓器滿載有功損耗，kW；變壓器滿載無功損耗，kvar；無功經(jīng)濟當量，對于工礦企業(yè)變電所，取Kq=0.06；本礦兩臺變壓器經(jīng)濟運行的臨界負荷為： 得經(jīng)濟運行方案為：當實際負荷小于7348kVA時，宜一臺運行，當實際負荷大于等于7348kVA時，宜于兩臺同時分列運行。 本章小結變壓器的選型結果如下表所示表2-3 變壓器選型結果地點型號變比（kV)數(shù)量（臺）機修廠S9-4006/0.41工人村S9-5006/0.41地面低壓S9-16006/0.42洗煤廠S9-1

30、2506/0.42主變壓器SF7-1250035/6.323電氣主接線設計變電所的主接線是由各種電氣設備（變壓器、斷路器、隔離開關等）及其連接線組成，用以接受和分配電能，是供電系統(tǒng)的組成部分。它與電源回路數(shù)、電壓和負荷的大小、級別以及變壓器的臺數(shù)、容量等因素有關，所以變電所的主接線有多種形式。確定變電所的主接線對變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置及運行的可靠性與經(jīng)濟性等都有密切的關系，是變電所設計的主要任務之一。3.1 對主接線的基本要求在確定變電所主接線前，應首先明確其基本要求：（1）安全可靠。應符合國家標準和有關技術規(guī)范的要求，充分保證人身和設備的安全。此外，還應負荷等級的不同采取相應的

31、接線方式來保證其不同的安全性和可靠性要求，不可片面強調(diào)其安全可靠性而造成不應有的浪費。 （2）操作方便，運行靈活。供電系統(tǒng)的接線應保證工作人員在正常運行和發(fā)生事故時，便于操作和維修，以及運行靈活，倒閘方便。（3）經(jīng)濟合理。接線方式在滿足生產(chǎn)要求和保證供電質(zhì)量的前提下應力求簡單，以減少設備投資和運行費用。（4）便于發(fā)展。接線方式應保證便于將來發(fā)展，同時能適應分期建設的要求。3.2 本所電氣主接線方案的確定3.2.1 確定礦井35kV進線回路35kV礦井變電所距上級供電電源6km，對上一級供電部門來說是一級負荷，故上級礦井變電所對礦井采用有備用的雙回路供電，即35kV進線為兩路架空線進線。3.2.

32、2 35kV、6kV主接線的確定為了保證對一、二級負荷進行可靠供電，在企業(yè)變電所中廣泛采用由兩回電源受電和裝設兩臺變壓器的橋式主接線。橋式接線分為外橋、內(nèi)橋全橋三種。因上一級變電站距本礦變電所為6km，對于35kV電壓等級來說，輸電線路不遠，可以選外僑，但為了提高礦井供電的可靠性和運行的靈活性，選用全橋更合適。故確定本礦35kV側為雙回路的全橋接線系統(tǒng)。35kV架空線路由兩條線路送到本礦變電所，正常時兩臺變壓器分列運行。6kV主接線根據(jù)礦井為一級負荷的要求及主變壓器是兩臺的情況確定為單母線分段的接線方式。35kV母線和6kV母線，正常時均處于斷開狀態(tài)。母線分段用斷路器分段，這不僅便于分段檢修母

33、線，而且可減少母線故障影響范圍，提高供電的可靠性和靈活性。3.2.3下井電纜回數(shù)的確定 井下總負荷Pca=0.96×(2339+1872)=4042(kW)Qca=0.96×(1387+1501)=2888(kvar) 井下最大長時負荷電流Ilo.m=Ica=Sca/(1.732×UN)=4967/(1.732×6)=478(A) 根據(jù)井下開關的額定電流最大為400A，而煤礦安全規(guī)程規(guī)定：下井電纜至少兩回，當一回停止供電時，其他電纜應能滿足井下全部負荷的供電。所以在這里至少應選用三回，考慮到負荷分配和運行的靈活性，最后確定4回下井電纜，兩兩并聯(lián)后分列運行

34、。圖3-1 35kv礦用變電站主接線設計4 短路電流計算4.1 短路電流計算的目的研究供電系統(tǒng)的短路并計算各種情況下的短路電流，對供電系統(tǒng)的擬定、運行方式的比較、電氣設備的選擇及繼電保護整定都有重要意義。短路產(chǎn)生的后果極為嚴重，為了限制短路的危害和縮小故障影響范圍，在供電設計和運行中，必須進行短路電流計算，以解決些列技術問題。(1) 選擇電氣設備和載流導體，必須用短路電流校驗其熱穩(wěn)定性和機械強度。(2) 設置和整定繼電保護裝置，使之能正確地切除短路故障。(3) 確定限流措施，當短路電流過大造成設備選擇困難或不經(jīng)濟時，可采取限制短路電流的措施。(4) 確定合理的主接線方案和主要運行方式等。4.2

35、短路電流計算過程4.2.1選取短路計算點并繪制等效計算圖圖4-1 等效短路計算圖4.2.2選擇計算各基準值 1.選取基準容量Sd=100MVA,基準電壓Ud1=37kV.Ud2=6.3kV,Ud3=0.4kV,則可得各級基準電流為Id1=Sd/Ud1=100/(×37)=1.560(kA)Id2=Sd/Ud2=100/(×6.3)=9.1646(kA)Id3=Sd/Ud3=100/(×0.4)=144.337(kA)2.計算各元件的標幺電抗（1）電源的電抗 （2）變壓器電抗 主變壓器電抗 地面低壓變壓器電抗 3）線路電抗 35kV架空線電抗 扇風機1饋電線路電抗

36、扇風機2饋電線路電抗 主井提升饋電線路電抗 副井提升饋電線路電抗 壓風機饋電線路電抗 地面低壓饋電線路電抗 洗煤廠饋電線路電抗 工人村饋電線路電抗 機修廠饋電線路電抗 排水泵饋電線路電抗4.2.3計算各短路點的短路電流 1、K1點的短路電流計算 (1）最大運行方式下的三相短路電流 (2)最小運行方式下兩相短路電流 2、K2點的短路電流計算 (1）最大運行方式下的三相短路電流 (2)最小運行方式下兩相短路電流 3、井下母線短路容量計算 井下6kV母線距井上35kV變電所的最小距離l2=0.4+0.4=0.8(kM) 其電抗標幺值為最大運行方式下井下母線短路的標幺電抗為井下母線最大短路容量為該值小

37、于井下6kV母線上允許的短路容量100MVA，因此不需要加裝限流電抗器。其他各短路點的計算結果如表4-1所示表4-1 短路電流計算結果短路點最大運行方式下最小運行方式下K13.398.645.152172.832.45K28.2521.0312.54907.706.67K37.7619.7911.7884.77.216.24K47.5119.1511.4181.96.996.05K55.7714.728.7763.25.484.74K65.7714.728.7763.25.484.74K78.03920.4812.2187.77.456.45K82.335.953.5525.52.281.97

38、K97.9120.1412.0186.27.336.34K105.7214.538.7162.55.424.69K112.536.473.8527.72.472.14K127.2618.5311.0479.36.785.875 高壓電氣設備的選擇電氣設備選擇是變電所電氣設計的主要內(nèi)容之一，選擇是否合理將直接影響整個供電系統(tǒng)的可靠運行。變電所主要的電氣設備有：高壓斷路器、隔離開關、熔斷器、電壓互感器、電流互感器、避雷器、母線和絕緣子等。5.1 高壓電氣設備選擇原則對各種電氣設備的基本要求是正常運行時安全可靠，短路通過短路電流時不致?lián)p壞，因此，電氣設備必須按正常工作條件進行選擇，按短路條件進行校驗

39、。(1) 按正常條件選擇 1）環(huán)境條件電氣設備在制造上分戶內(nèi)、戶外兩大類。此外，選擇電氣設備，還應根據(jù)實際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔區(qū)或濕熱地區(qū)等方面的要求。 2）按電網(wǎng)額定電壓選擇電氣設備的額定電壓在選擇電器時，一般可按照電器的額定電壓UN不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即： 3）安最大長時負荷電流選擇電氣設備的額定電流電氣設備的額定電流應不小于通過它的最大長時負荷電流，即：(2)按短路情況校驗 按短路情況來校驗電氣設備的動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。5.2 高壓開關設備的選擇及校驗5.2.1 高壓斷路器的選擇及校驗高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的電氣設備之一。它具有完善的滅弧

40、裝置，是一種專門用于切斷和接通電路的開關設備。正常運行時把設備或線路接入或退出運行，起著控制作用。當設備或線路發(fā)生故障是，能快速切出故障回路，保證無故障部分正常運行，起著保護作用。 高壓斷路器除按電氣設備的一般原則選擇外，還必須按斷路器的功能校驗其額定斷流容量（或開斷電流）、額定關合電流等各項指標。5.2.1.1 35kV側斷路器的選擇 35kV接線形式為全橋式，運行方式為全分列方式，當一側的變壓器或另一側進線檢修時，橋斷路器必須把完好的進線和變壓器聯(lián)絡起來，所以35kV側的斷路器應該有相同的型號，其最大長時負荷電流應為變壓器的最大長時負荷電流，即Ilo.m=1.05×SN.T/(1

41、.732UN1)=1.05×12500/(1.732×35)=216(A) 根據(jù)工作室外工作電壓為35kV和最大長時負荷電流為216A,可選擇ZW7-35-1600-31.5型斷路器。其技術參數(shù)如表5-1所示表5-1 ZW7-35-1600-31.5型斷路器的技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV)額定電流（A)額定開斷電流（KA)動穩(wěn)定電流(kA)額定關合電流(kA)（4S）熱穩(wěn)定電流ZW7-3535160031.5808031.5 1）按當?shù)丨h(huán)境校驗 ZW7-35-1600-31.5型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高溫度為40度，而實際最高工作溫度為42度，因此修正后的允許通過的最

42、大電流為IN=IN-(42-40)×1.8IN=1600-2×0.018×1600=1542（A)216（A) 2)按短路條件校驗(1)額定開斷電流校驗 斷路器的額定開斷電流為31.5kA，而K1點的短路電流為3.39kA，符合要求。(2)額定關合電流校驗 斷路器的額定關合電流為80kA，而K1點的短路沖擊電流為8.64kA，符合要求。(3)熱穩(wěn)定校驗 兩回35kV電源上級出線斷路器過流保護的動作時間為3s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流流過斷路器的最長時間tK=tpr+tbr=3+0.1=3.1(s)，即假想時間為3.1s。對于無限大容量系統(tǒng)有 相當于4

43、s的熱穩(wěn)定電流（4）動穩(wěn)定校驗 由于ies=80kA,ish1=8.64kA,所以滿足要求。5.2.1.2 6kV側進線柜和母聯(lián)柜斷路器的選擇 6kV側最大長時負荷電流按照室外工作電壓6kV和最大長時負荷電流932A，選擇ZN28-10/1250型真空斷路器，其參數(shù)如表5-2所示。表5-2 ZN28-10/1250型戶外真空斷路器技術數(shù)據(jù)型號額定電壓 （kV)額定電流（A)額定開斷電流（kA)動穩(wěn)定電流(kA)額定關合電流(kA)（4S）熱穩(wěn)定電流(kA)ZN28-10/1250101250205050201.按當?shù)丨h(huán)境校驗 ZN28-10/1250型戶外真空斷路器，額定工作環(huán)境最高溫度為40

44、度，而實際最高工作溫度為42度，因此修正后的允許通過的最大電流為IN=IN-(42-40)×1.8IN=1250-2×0.018×1250=1205（A)1162（A)2.按短路條件校驗 （1）額定開斷電流校驗 斷路器的額定開斷電流為20kA，而K1點的短路電流為8.25kA，符合要求。 （2）額定關合電流校驗 斷路器的額定關合電流為50kA，而K1點的短路沖擊電流為21.03kA，符合要求。 （3）熱穩(wěn)定校驗 6kV母線上發(fā)生短路時的過流保護的動作時間應該比35kV母線上發(fā)生短路時繼電保護的動作時間少一個時限級差0.5s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流流

45、過斷路器的最長時間tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想時間為2.6s。對于無限大容量系統(tǒng)有相當于4s的熱穩(wěn)定電流 （4）動穩(wěn)定校驗由于ies=50(kA),ish1=21.03(kA),所以滿足要求。 2.出線柜均配用ZN5-10/630型真空斷路器，其技術參數(shù)如表5-3所示。表5-3 ZN5-10/630型真空斷路器技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV)額定電流（A)額定開斷電流（kA)動穩(wěn)定電流(kA)額定關合電流(kA)（4S）熱穩(wěn)定電流(kA)ZN5-10/63010630205020205.2.2 隔離開關的選擇5.2.2.1 35kV側隔離開關的選擇根據(jù)布置方式，室外一

46、般采用GW4或GW5型隔離開關。本設計中為了方便檢修時的接地，兩個進線隔離開關QS1、QS2和兩個電壓互感器隔離開關QS9、QS10選用GW5-35GD/600帶接地刀閘的隔離開關，QS3QS8選用GW5-35G/600不帶接地刀閘的隔離開關，所選隔離開關電氣參數(shù)如表5-4所示。表5-4 GW5-35型隔離開關技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV)額定電流（A)動穩(wěn)定電流（kA)(5s)熱穩(wěn)定電流（kA)GW5-35GD/600356005014GW5-35G/600356005014(1)額定電壓：UN=35(kV)=UNS=35(kV)，符合要求。(2)額定電流：IN=600(A)>Imax=

47、216(A),符合要求。(3)動穩(wěn)定校驗：imax=50(kA)>ish=8.64(kA)，符合要求。(4)熱穩(wěn)定校驗：當短路發(fā)生在隔離開關之后，斷路器之前，事故切除靠上一級變電所的過流保護，繼電保護動作時限要比35kV進線的繼電保護動作時限大一個時限差0.5s.所以tpr=3+0.5=3.5(s)。則tk=tbr+tpr=3.5+0.1=3.6(s)。 相當于5s的熱穩(wěn)定電流符合要求。5.2.2.2 6kV側隔離開關的選擇根據(jù)布置方式，室內(nèi)一般采用GN2、GN6或GN8型隔離開關。本設計QS11、QS12選用GN6-10T/1000型隔離開關，操動機構選CS6-1手力操動機構。所選斷路

48、器電氣參數(shù)如表5-5所示。表5-5 GN6-10T/1000型隔離開關的技術數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV)額定電流（A)動穩(wěn)定電流（kA)(5s)熱穩(wěn)定電流（kA)GN6-10T/10001010007530(1) 額定電壓：UN=10(kV)UNS=6(kV)，符合要求。(2) 額定電流：IN=1000(A)>Imax=932(A)，符合要求。(3) 動穩(wěn)定校驗：imax=75(kA)>ish=21.03(kA)，符合要求。 (4)6kV母線上發(fā)生短路時的過流保護的動作時間應該比35kV母線上發(fā)生短路時繼電保護的動作時間少一個時限級差0.5s，斷路器的開斷時間為0.1s，則短路電流流過

49、斷路器的最長時間tK=tpr+tbr=2.5+0.1=2.6(s)，即假想時間為2.6s。相當于5s的熱穩(wěn)定電流 符合要求。5.2.3電流互感器的選擇 電流互感器按使用地點，電網(wǎng)電壓和長時最大負荷電流來選擇，并按短路條件校驗動、熱穩(wěn)定性。此外還應根據(jù)二次設備要求選擇電流互感器的準確等級。 （1）額定電壓應大于或等于所在電網(wǎng)電壓； （2）額定電流應大于或等于（1.21.5）倍的長時最大長時負荷工作電流，即（1.21.5）（3）電流互感器的準確等級應不小于二次側所接儀表的準確級。5.2.3.1 35kV側電流互感器的選擇 35kV側的電流互感器選用LZZBJ4-35型電流互感器，其額定電壓35kV

50、，額定電流300A，其技術參數(shù)如表5-6所示。表5-6 LZZBJ4-35型電流互感器的技術數(shù)據(jù)變比準確級組合額定輸出(VA）(4s)熱穩(wěn)定電流(kA）動穩(wěn)定電流(kA）300/50.5/0.5/10p10/10p1025/25/50/5017.142.8（1)動穩(wěn)定校驗 符合要求。(2) 熱穩(wěn)定校驗 符合要求。5.2.3.1 6kV側電流互感器的選擇6kV母線上的電流互感器選用LZZBJ9-10型電流互感器，其額定電壓10kV，額定電流1200A，其技術參數(shù)如表5-7所示。表5-7 LZZBJ9-10型電流互感器的技術數(shù)據(jù)變比準確級組合(1s)熱穩(wěn)定電流(kA）動穩(wěn)定電流(kA）1250/5

51、0.5/B2735 （1)動穩(wěn)定校驗符合要求。 (2)熱穩(wěn)定校驗符合要求。5.2.4電壓互感器的選擇1.35kV側電壓互感器的選擇本變電所35kV線路不需要進行絕緣檢測，只需測量線路電壓，故選兩臺雙線圈互感器，其接線方式采用V/V型接法，分別接在35kV兩段母線上，采用限流熔斷器保護。 選JDJ-35型（單相雙圈澆注絕緣）電壓互感器四臺，一次電壓為35kV，二次電壓為0.1kV，極限容量1000VA，其計量儀表定為0.5級，配用兩臺RW10-35/0.5型限流熔斷器。2.6kV側電壓互感器的選擇6kV側的電壓互感器選用JDJ10-10型電壓互感器，一次電壓為10kV，二次電壓為0.1kV，極限

52、容量為200VA，準確度等級為0.5級，配用兩臺RN4-10/0.5型限流熔斷器。5.2.5避雷器的選擇 1.35kV側避雷器的選擇為了防止雷電入侵波的侵害，選用HY5WZ-42/134型閥型避雷器，其主要技術數(shù)據(jù)為：額定電壓42kV，系統(tǒng)電壓35kV，工頻放電電壓不小于80kV，傘裙數(shù)為18kV，最大雷擊殘壓134kV。2.6kV側避雷器的選擇6kV側避雷器選用HY5WS-17/50型避雷器，系統(tǒng)電壓10kV，避雷器額定電壓17kV，最大雷擊殘壓50kV,最大電流沖擊耐受65kA。5.2.6 支柱絕緣子和套管絕緣子的選擇 1.6kV支柱絕緣子的選擇 因母線為單一矩形母線，且面積不大，故選用ZNA-6型戶內(nèi)式支柱絕緣子，其額定電壓6kV，破壞力為3697N，故最大允許抗彎力Fal為Fal=0.6Fde=0.63×679=2207(N) 因母線為單一平放，其換算系數(shù)K1，故KFmax=1×1468=1468(N)2207(N) 符合要求。 2.6kV套管絕緣子的選擇由