平頂山工學院畢業(yè)設計(論文)

1、平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 1 -緒緒 論論畢業(yè)設計是專業(yè)學習的一個重要組成部分,做畢業(yè)設計的目的是通過設計實踐,綜合所學知識,貫徹學習我國電力工業(yè)有關(guān)的方針政策,培養(yǎng)理論聯(lián)系實際,獨立分析解決問題的能力。在本次設計中,首先溫習了相關(guān)內(nèi)容和有關(guān)學習資料,熟悉了設計中各個項目的要求和方法步驟,然后再進入實際設計階段,力爭做到有根據(jù),有過程,有論證,簡潔明快,條理清晰。.電力系統(tǒng)是由發(fā)電機，變壓器，輸電線路，用電設備（負荷）組成的網(wǎng)絡，它包括通過電的或機械的方式連接在網(wǎng)絡中的所有設備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進行生產(chǎn)（發(fā)電

2、機） ，變換（變壓器，整流器，逆變器） ，輸送和分配（電力傳輸線，配電網(wǎng)） ，消費（負荷） ；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運行狀態(tài)，如同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設備安全，形成十分嚴重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。我國目前電力工業(yè)的發(fā)展方針是：1.在發(fā)展能源工業(yè)的基本方針指導下發(fā)展電力工業(yè)。2.電力工業(yè)發(fā)展速度必須與國民經(jīng)濟發(fā)展速度相適應。3.發(fā)揮水電優(yōu)勢，加快水電建設。4.建設大型礦口電廠，搞好煤，電，運平衡。5.在煤，水能源缺乏地區(qū)，有重點有步

3、驟地建設核電廠。6.政企分開，省為實體，聯(lián)合電網(wǎng)，統(tǒng)一調(diào)度，集資辦電。7.因地制宜，多能互補，綜合利用，講求利益。8.節(jié)約能源，降低消耗 9.重視環(huán)境保護，積極防止對環(huán)境的污染。變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。變電所根據(jù)它在系統(tǒng)中的地位，可分為下列幾類：1.樞紐變電所樞紐變電所 位于電力系統(tǒng)的樞紐點，連接電力系統(tǒng)高壓和中壓的幾個部分，匯集多個電源，電壓為 330500kV 的變電所，稱為樞紐變電所。全所停電后，將引起系統(tǒng)解列，甚至出現(xiàn)癱瘓。2.中間變電所中間變電所 高壓側(cè)以交換潮流為主，起系統(tǒng)交換功率的作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集 23 個電源，電壓為

4、220330kV，同時又降壓供當?shù)赜秒?，這樣的變電所起中間環(huán)節(jié)的作用，所以叫中間變電所。全所停電后，將引起區(qū)域電網(wǎng)解列。3.地區(qū)變電所地區(qū)變電所 高壓側(cè)一般為 110220kV，向地區(qū)用戶供電為主的變電所，這是一個地區(qū)或城市的主要變電所。全所停電后，僅使該地區(qū)中斷供電。4.終端變電所終端變電所 在輸電線路的終端，接近負荷點，高壓側(cè)電壓為110kV，經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電所，即為終端變電所。全所停電后，只是用戶受到損失。在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施或減少發(fā)生故障的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效方法之一。切除故障的時間常常要

5、求小到十分之幾甚至百分之幾秒，實踐證明只有裝設在每個電氣元件上的保護裝置才有可能滿足這個要求。這種保護裝置直到目前為止，大多是由單個繼電器或繼電器與其附屬設備的組合構(gòu)成的，故稱為繼電保護裝置。在電子式靜態(tài)保護裝置和數(shù)字式保護裝置出現(xiàn)以平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 2 -后，雖然繼電器以被電子元件或計算機所代替，但仍沿用此名稱。在電業(yè)部門常用繼電保護一詞泛指繼電保護技術(shù)或由各種繼電保護裝置組成的繼電保護系統(tǒng)。繼電保護裝置一詞，則指各種具體的裝置。我國電力工業(yè)自動化水平正在逐年提高。20 萬 MW 及以上大型機組以采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)，許多變電所以裝設微機綜合自動化

6、系統(tǒng)，有些已實現(xiàn)無人值班，電力系統(tǒng)已實現(xiàn)調(diào)度自動化。迄今，我國電力工業(yè)已進入了大機組，大電廠，大電力系統(tǒng)，高電壓和高自動化的新階段。平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 3 -目目 錄錄1 1 ZYB110KVZYB110KV 變電站電氣一次部分設計變電站電氣一次部分設計 .- - 5 5 - -1.1 電力系統(tǒng)及變電所總體分析 .- 5 -1.1.1 電力系統(tǒng)分析 .- 5 -1.1.2 變電所總體分析 .- 5 -1.1.3 負荷分析 .- 5 -1.2 電氣主接線設計 .- 6 -1.2.1 主變選擇 .- 6 -1.2.2 電氣主接線設計的基本要求 .- 7

7、-1.2.3 電氣主接線中考慮的基本問題 .- 8 -1.2.4 各電壓級主接線型式選擇 .- 8 -1.2.5 中性點接地方式選擇 .- 9 -1.2.6 所用電選擇 .- 10 -1.2.7 無功補償 .- 11 -3 無功補償容量及電容器接線方式.- 11 -1.3 短路電流計算 .- 12 -1.4 電氣設備選擇 .- 13 -1.4.1 電氣設備選擇的原則 .- 13 -1.4.2 電氣設備選擇的任務 .- 14 -1.4.3 正常運行時最大電流的計算 .- 14 -1.4.4 電氣設備選擇一覽表 .- 15 -1.4.5 電氣設備的校驗 .- 17 -1.6 配電裝置及總平面布置設

8、計 .- 21 -1.6.1 配電裝置設計原則 .- 21 -1.6.2 各電壓級配電裝置選擇 .- 22 -1.6.3 總平面布置設計注意事項 .- 23 -1.7 防雷設計 .- 24 -1.7.1 防雷設計原則 .- 24 -1.7.2 雷電侵入波保護 .- 26 -1.7.3 防雷設計計算結(jié)果 .- 27 -2 2 ZYB110KVZYB110KV 變電站電氣二次部分設計變電站電氣二次部分設計 .- - 2727 - -2.1 主變壓器保護 .- 27 -2.2 線路保護.- 31 -2.2.1 線路保護的配置原則 .- 31 -2.2.2 線路保護的配置 .- 32 -2.2.3 距

9、離保護整定計算 .- 32 -2.2.4 電流保護整定計算 .- 34 -2.3 站用變壓器保護.- 40 -2.4 電容器的保護.- 40 -平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 4 -2.4.1 故障類型 .- 40 -附錄一附錄一 短路電流計算短路電流計算.- - 4343 - -附錄二附錄二 設計圖紙設計圖紙.- - 5353 - -摘要.- 59 -平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 5 -1 ZYB110KV 變電站電氣一次部分設計變電站電氣一次部分設計1.1 電力系統(tǒng)及變電所總體分析電力系統(tǒng)及變電所總體分析1.1.1 電力系統(tǒng)

10、分析電力系統(tǒng)分析本所位于 ZY 市郊區(qū)。向市區(qū)工業(yè)，生活及郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工與農(nóng)業(yè)用戶供電，屬于新建變電站。110kV 側(cè)有市系線與市甲線兩回出線，并有兩回備用線路。線路回數(shù)為：110 規(guī)劃 4 回本期 2 回；35 規(guī)劃 7 回，本期 5 回；10 規(guī)劃 14 回本期 12 回。本所為 110kV 降壓變電所，其電壓等級為 110kV/35kV/10kV。1.1.2 變電所總體分析變電所總體分析1 地理位置本所位于市郊，毗鄰公路，交通便利，周圍是城市工業(yè)區(qū)。2 地形、地貌及地質(zhì)所址海拔 200 米，地勢平坦，非強地震區(qū)；全線為黃土層地帶，地耐力為 2.4kg/cm2，天然容重 =291cm3，內(nèi)摩擦

11、角=23，土壤電阻率為 100cm，地下水位值較低，水質(zhì)良好，無腐蝕性。3 水文、氣象年最高氣溫+40，年最低氣溫20，年平均氣溫+15，最熱月平均最高溫度為+32，最大復水厚度 b=10mm，對大風速 25m/s，屬于我國第六標準氣象區(qū)。4 出線走向線路從系統(tǒng) II110kV 母線出發(fā)至 ZY 變電所南墻上，全長 10km，在距系統(tǒng)II 北墻 0.25、5、8、9、9.8km 處轉(zhuǎn)角 90、25、45、78。1.1.3 負荷分析負荷分析I 類負荷：凡是短時停電將造成人員傷亡或重大設備損壞的負荷，要求任何時候都不停電。II 類負荷：停電造成減產(chǎn)，使用戶蒙受較大經(jīng)濟損失的負荷，供電要求可短停電幾

12、分鐘 。III 類負荷：I、II 類負荷以外的其它負荷，長時間停電不會造成太大的損失。平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 6 - 110kV 側(cè)無負荷。35kV 側(cè)：郊區(qū)用電一級負荷占 10%，二級負荷占 60%，水泥廠一級負荷占 30%，二、三級負荷占 4080%，屬于較重要負荷。耐火廠一級負荷占15%，二級負荷占 3040%，且有兩回備用線。10kV 側(cè)：負荷較多，且一、二級負荷所占比重較大，對供電可靠性要求較高，其中棉紡廠中一級負荷占 40%，二級負荷占 80%；印染廠中一級負荷占 60%，二級負荷占 80%；毛紡廠中一級負荷占 20%，二級負荷占 40%；針

13、織廠中一級負荷占 20%，二級負荷占 40%；柴油機廠中一級負荷占 50%，二級負荷占80%；橡膠廠中一級負荷占 30%，二級負荷占 40%；市區(qū)中一級負荷占 40%，二級負荷占 80%；食品廠中一級負荷占 15%，二級負荷占 30%；還有兩回備用線。1.2 電氣主接線設計電氣主接線設計1.2.1 主變選擇主變選擇1 容量選擇（1） 主變?nèi)萘窟x擇一般按變電所建成后 5-10 年的規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期 10-20 年發(fā)展。對城市變電站，主變?nèi)萘繎c城市規(guī)劃結(jié)合。（2） 根據(jù)變電站帶負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)開確定主變?nèi)萘俊Ｒ慌_主變停運時，其余變壓器能夠滿足變電所最大負荷 Sjmax 的 60%

14、-70%或全部 I,II 類負荷。（3） 統(tǒng)計電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多，應從全網(wǎng)出發(fā)，推行系列化標準化。2 主變臺數(shù)的考慮原則（1） 為保證供電可靠性，一般選 2 臺及以上。（2） 對規(guī)劃只裝兩臺主變的變電所，其主變按大于變壓器 1-2 兩級設計，以便負荷發(fā)展更換主變。3 主變?nèi)萘颗c臺數(shù)選擇計算35kV 側(cè)最大負荷 遠期 Sjmax=0.8(+)=15.112MVA30.93.50.920.920.91.50.92.50.92.50.910kV 側(cè)最大負荷遠期Sjmax=0.8 (+*+50.7540.7820.7510.7540.81.50.7240.81.50.81.50.7

15、820.78)=25.42 MVA1.50.78綜合最大負荷 Sjs=Kt(Sjs 中+Sjs 低)=0.85（14.175+22.425）=34.4522MVA 平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 7 -4 選擇原則 （1）型式 相數(shù)：本所最高電壓等級為 110KV，等級不高宜選用三相變壓器 繞組數(shù)：采用三繞組變壓器 接 z 線組別：110kVY 型 35kVY 型 10kV型（2）臺數(shù)：為了保證供電可靠性一般選 2 臺，本所選用 2 臺（3）容量：按建成后 5-10 年考慮 SN=0.6Sjsmax/(N-1)=20.67MVA按一臺主變停運時，其余變壓器能夠滿

16、足變電所最大負荷的 Sjmax 的 60%-70%或全部 I,II 類負荷。SN=(S1+S2 )(N-1)=24.32MVA（4） 選擇結(jié)果型號：S6-50kVA/10 額定電壓：110/38.5/11 空載損耗：38.5kW空載電流：1.31%連接組別 YN-yn-d11 表 11高-中中-低高-低短路損耗138.8115146.5阻抗電壓10.56.518外形:692047904940重量:器身 30.4,油 15.2,總重 56.51.2.2 電氣主接線設計的基本要求電氣主接線設計的基本要求1 可靠性（1）QF 檢修時負荷和系統(tǒng)的影響（2）母線檢修、母線 QS 檢修時，停電回數(shù)多少、停

17、電時間長短。（3）母線故障時，停電回路數(shù)多少、停電時間長短。（4）全所停電的可能性2 靈活性 電氣主接線必須滿足調(diào)度靈活，操作方便的基本要求，即能靈活地投、切某縝機組、變壓器或線路，調(diào)配電源和負荷，又能滿足系統(tǒng)在事故、檢修及特平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 8 -殊運行方式下的調(diào)度要求，不導致過多地影響對用戶的供電和破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3 經(jīng)濟性主接線的設計應在滿足可靠性和靈活性的前題下作到經(jīng)濟合理。（1）投資?。?）電能員耗?。?）占地面積小4 擴建性根據(jù)負荷發(fā)展需要，可能需要擴建。因此設計主接線堵死擴建。1.2.3 電氣主接線中考慮的基本問題電氣主接線中考慮

18、的基本問題1 變電所在系統(tǒng)中的地位和作用 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性應與系統(tǒng)相適應，該變電所用于連接兩個系統(tǒng) S1和 S2，供電可靠性要求高，所以其電氣主接線應采取可靠性高的接線形式，該所屬一般變電所。2 分期和最終的建設規(guī)模變電所分句 510 年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行設計，一般裝設兩臺（組）主變壓器。3 電壓等級和出線回路數(shù) 110kV 本期 2 回，遠景發(fā)展 4 回； 35kV 本期 5 回，遠景發(fā)展 7 回； 10kV 本期 12 回。遠景發(fā)展 14 回。4 接入系統(tǒng)的方式 該變電所通過線路直接與系統(tǒng) 2 聯(lián)系，而同系統(tǒng) 1，中間則還經(jīng)過了甲變電所。5 所址條件本所位于 ZY

19、 市近郊區(qū)，海拔 200m，地勢平坦，非強震區(qū)，屬于平原地帶。1.2.4 各電壓級主接線型式選擇各電壓級主接線型式選擇根據(jù)工程手冊和前輩們的經(jīng)驗總結(jié),結(jié)合本變電所的實際情況(地點位置,作用,負荷性質(zhì),出線情況).作出以下方案以供選擇.110kV:可選用單母線分段, 單母線分段帶旁母35kV: 可選用單母線分段, 單母線分段帶旁母10kV: 可選用單母線分段或雙母線并可考慮加裝旁路母線平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 9 -方案比較:110kV 和 35kV 和 10kV 表 1-2 方案比較單母線分段單母線分段帶旁母可靠性簡單清晰,一段母線故障可保證正常段供電檢修

20、屮線 DL 時不致中斷該線路的供電,提高了靠性靈活性運行操作簡便,且有利于擴建具有足夠的靈活性,易于擴建經(jīng)濟性設備少,占地小設備較多,占地較大投資較高接 線 簡 圖綜合比較:110kV 選用單母線分段帶旁母35kV 選用單母線分段帶旁母10kV 選用單母線分段帶旁母1.2.5 中性點接地方式選擇中性點接地方式選擇1 變壓器的 110kV 側(cè)采用中性點直接接地方式根據(jù)電氣設計手冊 I第 27 節(jié)中關(guān)于“主變壓器中性點接地方式”的規(guī)定，電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了主變壓器的中性點的接地方式。變壓器中性點接地點的數(shù)量應使電網(wǎng)所有短路點的綜合零序電抗與綜合正序電抗之比 X0/X13，以使單相接地時全

21、相上工頻電壓不超過閥型避雷器的滅弧電壓；X0/X11.5 以使單相接地時短路電流不超過三相短路電流.所有普通變壓器的中性點都經(jīng)隔離開關(guān)接地,以使運行調(diào)度靈活選擇接地點.選擇接地點時應保證任何故障形式都不應使電網(wǎng)解列成中性點不接地的系統(tǒng).2 主變壓器 663kV 多用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地方式663kV 電網(wǎng)多采用中性點不接地方式,但當單相接地故障電流大于 30A( 610kV 電網(wǎng))或 10A(2063kV 電網(wǎng))時,中性點應經(jīng)消弧線圈接地,用消弧線圈接地時應注意:消弧線圈應由系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃,分散布置,應避免整個電網(wǎng)中只裝一臺消弧線圈,也應避免在一個變電所中裝設多臺消弧線圈,在任何運行方式

22、下,電網(wǎng)不得失去消弧線圈的補償。平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 10 -在變電所中,消弧線圈一般裝在變壓器中性點上 610kV 消弧線圈也可裝在調(diào)相機的中性點上.當兩臺主變壓器合用一臺消弧線圈時,應分別經(jīng)隔離開關(guān)與變壓器中性點相連.3 設計原則110KV 側(cè)中性點直接接地（一臺接地）635KV 側(cè)采用中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地單相接地電容電流大于等于 30A（610KV）或 10A（35KV）時采用消弧線圈4 計算方法架空線路的電容電流可按下式估算:3(2.73.3)10CIUeL2.7系數(shù),適用于無架空地線的線路 3.3系數(shù),適用于有架空地線的線路廠所母線增

23、加的 IC%值6kV 18%10kV 16%35kV 13%35kV 33.31013.398CIUeLC(1I %)15.14CZCII10kV33.3101.1385CIUeL C(1I %)1.32CZCII消弧線圈的補償容量按下式計算:1.354133NCUQIKVA其中 K系數(shù),過補償取 1.35 UN電網(wǎng)或發(fā)電機回路的額定線電壓(kV) IC電網(wǎng)或發(fā)電機回路的電容電流(A) 消弧線圈型式選擇：油浸自冷式 XDJ 35KV 側(cè)加消弧線圈 XDJ-550-35平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 11 -1.2.6 所用電選擇所用電選擇1 設計原則（1）所用電

24、負荷一般都比較小，其可靠性不如發(fā)電廠高；（2）小型所用變大多只裝一臺所用變壓器；（3）大中型變電所或裝有調(diào)相機的變電所，通常裝設兩臺所用變；（4）接線方式一般選用單母線分段。2 所用電源數(shù)量的確定 規(guī)范第 3.3.1 條 在有兩臺及以上主變壓器的變電所中，宜裝設兩臺容量相同的互為備用的所用變壓器。如能從變電所外引入一個可靠的低壓備用、所用電源時，亦可裝設一臺所用變壓器。當 35kV 變電所只有一回電源進線及一臺主變壓器時，可在電源進線之前裝設一臺所用變壓器。3 所用電源的引接方式 所用電源的引接方式有以下幾種情況：（1）當有發(fā)電機電壓母線時發(fā)電機電壓母線為 6.3kV 時，一般用電抗器從主母線

25、引接一個備用電源。當電廠有與電力系統(tǒng)連接的 35kV 母線時，根據(jù)裝機容量及其在系統(tǒng)中的作（如 6.3kV 主母線上的發(fā)電機總?cè)萘砍^系統(tǒng)容量的 20時） ，為了在全場停電時迅速取得的備用電源，也可由 35kV 母線引接。發(fā)電機電壓母線為 10.5kV，并具有兩個電源（包括本廠電源）的 35kV母線時，可有 10.5 或 35kV 母線引接，決定于技術(shù)經(jīng)濟比較。如無 35kV母線或 35kV 母線上僅有一個電源時，則應由 10.5kV 主母線引接一個備用電源。（2）發(fā)電機與主變壓器單元接線。（3）大容量機組安裝在斷路器出口4 變壓器選擇臺數(shù)：2 臺型式：油浸自冷式容量選擇標準：Se 大于等于

26、K1P1+P2 K1：系數(shù) P1 動力負荷 P2 照明負荷5 所用電源數(shù)量的確定 規(guī)范第 3.3.1 條 在有兩臺及以上主變壓器的變電所中，宜裝設兩臺容量相同的互為備用的所用變壓器。如能從變電所外引入一個可靠的低壓備用、所用電源時，亦可裝設一臺所用變壓器。當 35kV 變電所只有一回電源進線及一臺主變壓器時，可在電源進線之前裝設一臺所用變壓器。6 本所的選擇結(jié)果 型式：油浸自冷式 S6-50kVA/10 阻抗電壓 2.5% 臺數(shù)：2 臺平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 12 -1.2.7 無功補償無功補償無功補償方式有兩種：即高壓集中補償和低壓分散補償本所是地區(qū)變

27、電所采用 10KV 側(cè)補償方式1 補償裝置分類：串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置。2 補償作用（1）對 110kV 及以下電網(wǎng)中的串聯(lián)電容補償裝置：用以減少線路電壓降，降低受端電壓波動，提高供電電壓，在閉合電網(wǎng)中，改善潮流分布，減少有功損耗。（2）在變電所中，并聯(lián)電抗補償裝置常接在主變壓器的低壓側(cè)，對調(diào)相機，并聯(lián)電容補償裝置和靜止補償裝置都直接連接或通過變壓器并接于需補償無功的變電所、換流站的母線上，也可連接在變電所 110kV 電壓母線上。（3）補償裝置設置于發(fā)電廠、變電所、配電所、換流站或開關(guān)站中大部分連接在這些廠站母線上，也有的補償裝置是關(guān)聯(lián)或串聯(lián)在線路上。3 無功補償容量及電容器接線方式根據(jù)

28、并聯(lián)電容器裝置設計技術(shù)規(guī)程SDJ25851.0.2 條 電容器裝置的設計須執(zhí)行國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，并根據(jù)安裝地點的電網(wǎng)條件、諧波水平、自然環(huán)境、運行和檢修要求等合理地選擇接線方式，布置型式和控制、保護方式，做到安全可靠、經(jīng)濟合理和運行檢修方便。1.0.3 條 電容器裝置的總?cè)萘繎鶕?jù)電力系統(tǒng)無功規(guī)劃設計，調(diào)相調(diào)壓計算及技術(shù)經(jīng)濟比較確定，對 35110kV 變電所中電容器裝置的總?cè)萘浚凑諢o功功率就近平衡的原則，可按主變壓器容量的 10%30%考慮。4 并聯(lián)電容器的選擇1容量：主變?nèi)萘康?10%30% 22510%=5000KVA2臺數(shù)： 100ZDQnQ 選單 Y 型 取三的倍數(shù)即 102 臺

29、3型式 BWF211/350BWF 1.3 短路電流計算短路電流計算1 根據(jù)電力工程電氣設計手冊知，短路計算的目的為:1.電氣主接線比選2.選擇導體和電器平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 13 -2 選擇繼電保護裝置及進行整定計算3 短路電流計算結(jié)果詳細計算見附錄 表 1-3 短路電流計算結(jié)果電壓短路點I”ItkI0.5tkIish110KVK146704750475047901191035KVK2469047504750475011960K3116701167011670116702976010KV9040904090409040904023050平頂山工學院畢

30、業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 14 -1.41.4電氣設備選擇電氣設備選擇1.4.1 電氣設備選擇的原則電氣設備選擇的原則1 選擇導體和電器的一般原則（1）應力求技術(shù)先進、安全適用，經(jīng)濟合理（2）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展。（3）按當?shù)丨h(huán)境條件校核（4）應與整個工程的建設標準協(xié)調(diào)一致（5）選擇的導體品種不宜太多（6）選用新產(chǎn)品應積極慎重，新產(chǎn)品應有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)主管單位鑒定合格2 選擇導體和電氣設備的技術(shù)條件： 在選擇導體和電氣設備是都是按照正常條件選定，按照短路條件校驗。（1）按照長期工作條件選擇：導體和電氣設備選擇技術(shù)規(guī)定第 1

31、.1.3 條規(guī)定：選用的電器允許最高工作電壓不得低于該回路的持續(xù)工作電流，用公式表示如下：UalmUsm 式中 Ualm電器的最高工作電壓，取 1.15 UN Usm電網(wǎng)的最高運行電壓，取1.1 UNS實際上當滿足 UNUNS時即可滿足上述要求。導體和電氣設備選擇技術(shù)規(guī)定第 1.1.4 條規(guī)定：選用的導體的長期允許電流不得小于該回路的持續(xù)工作電流。由于高壓開關(guān)斷路器沒有連續(xù)過載的能力，在選擇其額定電流時，應滿足各種可能的持續(xù)工作電流的要求。用公式表示為： 在選擇導體時： IalImax 在選擇電器時： INImax式中 Ial導體的長期允許電流 IN導體的額定電流 Imax在各種合理運行方式下

32、最大持續(xù)工作電流 在斷路器、隔離開關(guān)、空氣自然冷卻限流電抗器等電器各部分的最大允許發(fā)熱溫度不超過交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱GB76374 所規(guī)定的數(shù)值情況下，當這些電器使用在環(huán)境溫度高于+40（但不高于+60）時，環(huán)境溫度每增高 1，減少額定電流 1.8%；但使用在環(huán)境溫度低于+40時，環(huán)境溫度每降低 1，增加額定電流 0.5%，但其最大過負荷不得超過額定電流的20%。（2）按照經(jīng)濟電流密度選擇導體 按照經(jīng)濟電流密度選擇導體截面可使得年計算費用最低。對應不同種類的平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 15 -導體和不同的最大負荷利用小時數(shù) Tmax ，將有一個年計

33、算費用最低的電流密度，稱為經(jīng)濟電流密度 J，導體的經(jīng)濟截面 S = Imax / J 上式中Imax正常工作時的最大持續(xù)電流。根據(jù)導體和電器選擇技術(shù)規(guī)程第 2.1.6 條規(guī)定，除配電裝置的匯流母線以外較長導體的截面應按照經(jīng)濟電流密度來選擇，選擇后應按照長期發(fā)熱來校驗。根據(jù)導體和電器選擇技術(shù)規(guī)程第 2.3.1 條規(guī)定 20kV 及以下回路的正常工作電流在 4000A 及以下時，宜選用矩形導體，在 40008000A 時，宜選用槽形導體。110kV 及以上高壓配電裝置，當采用硬導體時，宜用鋁合金管形導體，也可選用軟導體，如鋼芯鋁鉸線，組合導線等。1.4.2 電氣設備選擇的任務電氣設備選擇的任務1

34、導體和絕緣子（各電壓級匯流主母線、主變引下線、出線及與之相應的絕緣子）2 斷路器、隔離開關(guān)、熔斷器（選擇校驗）3 電壓互感器、電流互感器（不做準確級校驗）4 穿墻套管5 開關(guān)柜1.4.3 正常運行時最大電流的計算正常運行時最大電流的計算1匯流主母線110kV 電壓級 Imax=0.38kA2110110 3SeScS35 kV 電壓級 Imax=0.25KAmax35 3S10 kV 電壓級 Imax=1.47kAmax10 3S2 旁路回路110kV 電壓級 Imax=0.118kA180.8110 3平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 16 -35 kV 電壓級

35、 Imax=0.25kA3.50.935 310 kV 電壓級 Imax=1.47kA2.50.7510 33 主變引下線 Imax=1.05IT110kV 電壓級 Imax=0.138kA251.05110 335 kV 電壓級 Imax=0.433kA251.0535 310 kV 電壓級 Imax=1.52kA251.0510 34 出線 單回線 Imax 等于線路的最大負荷電流 雙回線 Imax 等于（1.22）倍線路的最大負荷電流 5 分段回路Imax =1.05IT(0.50.8)35 kV 電壓級 Imax=0.80.433=0.35kA10 kV 電壓級 Imax=0.81.5

36、2=1.21kA6 10kV 并聯(lián)電容器Imax=1.3Ic=375.317所用變Imax=1.05IT=1.05=3.031A.5010 31.4.4 電氣設備選擇一覽表電氣設備選擇一覽表溫度修正系數(shù)裸導體：屋內(nèi)：該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均溫度加班加5 度 屋外：最熱月平均最高溫度電器 ： 屋內(nèi)：該處通風設計溫度。當無資料時，可取最熱月平均溫度加班加5 度 屋外：年最高溫度平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 17 - 導體 K1=0.92alalo70327025 K2=0.860alalo70377025 電器 K1=0.82alalo7040

37、7025K2=0.75alalo70457025導體的經(jīng)濟截面 S = Imax / J選擇結(jié)果1母線的選擇： 表 1-4 母線的選擇結(jié)果電壓級Ial=ImaxK導體 Ks110KV0.413LGJ-150135KV0.29254 矩形導體110KV1.7110010 矩形導體1082旁母的選擇 表 1-5 旁母的選擇結(jié)果 電壓級Ial=ImaxK導體 Ks110KV0.128LGJ-35135KV0.074254 矩形導體110KV0.224254 矩形導體13主變引下線 表 1-6 主變引下線的選擇結(jié)果電壓級JS導體 Ial110KV0.91152LGJ-15044535KV0.91476

38、LGJ-40043510KVIal1.65210010 矩形導體108平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 18 -4. 35kV 出線的選擇 表 1-7 35kV 出線的選擇結(jié)果Imax TmaxJS型號載流量郊一00556000096573LGJ-50210郊二006460000966667LGJ-70265水泥廠0073336000096764LGJ-70265耐火廠002756000096286LGJ-351755. 10kV 出線的選擇 表 1-8 10kV 出線的選擇結(jié)果Imax TmaxJS型號載流量棉紡廠03665500096377400835印染廠0

39、2825000104271240610毛紡廠01475000104141120380針織廠0111450011496595330柴油機廠02751000124241240610橡膠廠0115450011510095330市區(qū)02752500161718150445食品廠01034000 831702656. 斷路器和隔離開關(guān)的選擇 表 1-9 斷路器和隔離開關(guān)的選擇電壓等級斷路器隔離開關(guān)110kVSW4-110/1000GW5-110D/600-7235kVZN12-35/1250 GN2-35T/1000-70SN10-10/3000GN10-10T/300-16010kVSN10-10/6

40、30GN6-10/6007. 電流互感器和電壓互感器的選擇 表 1-10 電流互感器和電壓互感器的選擇CTPT110kVLCWB6-110BJCC2-11035kVLCBW-35JDJJ-3510kVLMC-10JDJ-108. 墻套管的選擇 35kV 選擇 CWB-35/60010kV 選擇 CWB-10/15009.絕緣子的選擇 支柱絕緣子 110kV 選擇 ZSW2-110/400 35kV 選擇 ZSQ1-35/400平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 19 - 10kV 選擇 ZSW1-10/400懸式絕緣子 XWP1-16 耐污型 110kV 7 片 3

41、5kV 3 片 10kV 1 片1.4.5 電氣設備的校驗電氣設備的校驗1 母線的校驗（1） 110kV 母線熱穩(wěn)定校驗 短路持續(xù)時間為 tk=0.05+0.09=0.14s查運算曲線得Tk0.5tkI10.40.4I21.21.2I0.14=I0.07=0.4I1b+1.2I2b=4.29kA周期分量的熱效應Qp=0.14=2.582224.2910 4.294.2912因 t1s,故應計算非周期分量熱效應Qnp=2=4.360.2 4.67 Qk=Qp+Qnp=6.94 正常運行時導體的溫度0.8542 =60 2m002I()30(7030)axalalI查發(fā)電廠電氣部分 P115 表

42、4-6 得 C=89滿足熱穩(wěn)定的最小截面積為Smin= =28.3150kSQ KC滿足熱穩(wěn)定的要求 （2） 35KV 母線熱穩(wěn)定校驗 短路持續(xù)時間為 tk=0.05+0.1=0.15查運算曲線得Tk0.5tk平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 20 -I101470147I2038038I0.14=I0.07=0.147I1b+0。38I2b=4.63KA周期分量的熱效應Qp=0.15=3.2162224.6310 4.634.6312因 t1s,故應計算非周期分量熱效應Qnp=4.420.2 4.69 Qk=Qp+Qnp=7.62 正常運行時導體的溫度12 =7

43、0 2m002I()30(7030)axalalI查發(fā)電廠電氣部分 P115 表 4-6 得 C=91滿足熱穩(wěn)定的最小截面積為Smin= =32.21000kSQ KC滿足熱穩(wěn)定的要求 （3） 10KV 母線熱穩(wěn)定校驗 短路持續(xù)時間為 tk=0.05+0.09=0.14s查運算曲線得tk0.5tkI10.10310.1031I20.2880.288I0.14=I0.07=0.1031I1b+0.288I2b=11.67KA周期分量的熱效應Qp=0.14=2.5822211.6710 11.6711.6712因 t1s,故應計算非周期分量熱效應Qnp=2=27.20.2 11.67 Qk=Qp+

44、Qnp=46.12 正常運行時導體的溫度0.9462 =66.6 2m002I()30(7030)axalalI查發(fā)電廠電氣部分 P115 表 4-6 得 C=91滿足熱穩(wěn)定的最小截面積為Smin= =88.081 取 1)2)兩個中的較小者 Zdz2=5.92平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 36 -(2)動作時間 t=0.5s(3)保護范圍 lmin%=5.921.481.254滿足要求3 距離 III 段的整定 動作阻抗按躲開最小負荷阻抗整定。Zfmin表示當線路流過最大負荷電流時且母線上電壓最低，在線路始端得到計算值，即 Zfmin=Vfmin/Ifmin

45、 一般地，Vfmin=0.9Ve，考濾到外部故障切除后，電機自起動條件下，保護 III 段須立即返回的要求有 Z dz=(1/kkkzqkh)= Zfminmin1113.4fkzqhZk k k 式中 kk可靠系數(shù)取 1.2-1.3kzq自起動系數(shù)取 1-1.2kh返回系數(shù)取 1.05-1.10 靈敏度校驗 113.428.442.2.4 電流保護整定計算電流保護整定計算（1）35KV 線路以郊一為例線路阻抗的標幺值 X*=210000.4 122.263 35最大方式下線路末端短路時系統(tǒng)的等效電路為平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 37 - 計算電抗為：Xjs

46、1=1500/10007.64=11.46Xjs2=200/100020.56=4.112 (3)max1150012002.84511.644.112373373I最小方式下線路末端短路時系統(tǒng)的等效電路為 計算電抗為：Xjs1=1300/10007.5=9.75Xjs2=170/100023.49=3.99(3)max1130011702.749.753.99373373I(2)max2.44IKA電流一段Idz1=：kkIdcmax=3.414Idcmax為最大運行方式下，母線三相短路電流。 kk可靠系數(shù)，取 1.21.3平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 38

47、 - 動作時限 t1=0s最小方式下線路 15%處短路時系統(tǒng)的等效電路為計算電抗為：Xjs1=1300/10004.97=6.46Xjs2=170/100015.56=2.6453.414(3)max1130017015%0.384.146.46373373I校驗：按最小保護范圍與全長百分比是否大于 15%來判定。因為3.414(3)max1130017015%0.384.146.46373373I所以滿足要求線路末端加一變壓器 Se-6300/35 7.5%U*10000.07511.96.3X 變壓器后短路時平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 39 -計算電抗為

48、：Xjs1=1500/10005.26=7.9Xjs2=200/100038.1=7.62(3)max1150012003.377.97.62373373I(3)max3.71dzKIK I2.440.663.71lmK不滿足要求電流三段 定時限過電流保護max0.055fIKAmax0.093kzqdzfhK KIIKAK靈敏度為 2.4426.20.093lmK(2)10KV 線路以棉紡廠為例線路阻抗的標幺值 X*=210.50.4 3.50.1541000最大方式下線路末端短路時系統(tǒng)的等效電路為 平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 40 -計算電抗為：Xjs1

49、=1500/10006.67=10Xjs2=200/100017.96=3.59 (3)max11500120011.3103.59373373I最小方式下線路末端短路時系統(tǒng)的等效電路為 計算電抗為：Xjs1=1300/10006.57=8.545Xjs2=170/10003.5=3.5(3)max11300117011.138.5453.5373373I(2)max9.64IKA電流一段Idz1=：kkIdcmax=13.56Idcmax為最大運行方式下，母線三相短路電流。 kk可靠系數(shù)，取 1.21.3 動作時限 t1=0s最小方式下線路 15%處短路時系統(tǒng)的等效電路為計算電抗為：Xjs1

50、=1300/10006.4=8.32Xjs2=170/100020.1=3.42(3)max11300117015%11.338.323.42373373I校驗：按最小保護范圍與全長百分比是否大于 15%來判定。因為13.56(3)max11300117015%11.338.323.42373373I平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 41 -不滿足要求 所以采用線路變壓器組保護線路末端加一變壓器T-4000/10 5.5%U*10000.05513.84X 最大方式下變壓器后短路時系統(tǒng)的等效電路為計算電抗為：Xjs1=1500/100025.6=38.4Xjs2=

51、200/100067=13.4(3)max1150012002.9638.413.410.5310.53I電流一段Idz1=：kkIdcmax=3.256Idcmax為最大運行方式下，母線三相短路電流。 kk可靠系數(shù)，取 1.21.3 動作時限 t1=0s靈敏度為 9.642.963.46lmK電流三段定時限保護max0.366fIKAmax0.568kzqdzfhK KIIKAK靈敏度為 平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 42 - 9.6411.970.568lmK 2.3 站用變壓器保護站用變壓器保護站用變壓器型號S6-50kva/1010KV 電力變壓器屬小

52、型變壓器，一般沒有過電流保護、分定時限保護和反時限保護兩種。Ie=Se /Ue =50/1.05=2.89A33由于變壓器的額定電流較小，直接用熔斷器進行保護即可。熔斷器電流為 Ik=1.8Ie=5.202采用 RN1 型熔斷器2.4 電容器的保護電容器的保護2.4.1 故障類型故障類型對地 10kV 及以上電壓級的并聯(lián)補償電容器，有以下常見故障1）電容器組與斷路器之間的接線短路2）電容器內(nèi)部故障及引出線故障3）電容器組某一電容器切除時，其余電容器上電壓升高可能超過允許值。4）電容器整組過電壓5）母線殘壓6）電容器單相接地故障2.4.2 不同故障應裝設的保護不同故障應裝設的保護（1）應裝設無時

53、限或帶時限的電流保護動作于跳閘。（2）采用下列保護之一：a.如果電容器臺數(shù)較多，可接電容器容量的大小和溶斷器的斷流容量將電容器分組，在每組裝設熔斷器。b.將電容器分成兩組，裝設橫差保護、動作于跳閘。平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 43 -（3）裝設橫聯(lián)差動保護或利用電容器組內(nèi)部故障而動作的橫差保護。裝置未超過允許值，可作用于信號，超過允許值作用于跳閘。（4）對單相接地故障，根據(jù)具體條件裝設單相接地保護2.4.3 保護的計算整定保護的計算整定1)定時限過電流保護（段、整組保護）Ie=Q/*UN=4.55A nlh=20/53一組電容器額定電流為Iec=3*Ie=1

54、3.65 Idzjg=KkKbwKjxIec/KfnCH =1.25*1.25*1* Iec/0.8*4 =6.66A 其中 Kbw波紋系數(shù) Iec電容器額定電流 T=0.2-0.5s最小運行方式下兩相短路電流為 Imin(2) =Imin(3) */2=697A3 Klm=697/6.66=104.651.25 滿足要求2)限時電流速斷（I 段）整組保護Idzjs=（2-2.5）Idzjg=2.5*6.66 =16.65A Klm= I(2)dmin/ Idzjs=697/16.65=41.871.25 滿足要求t=0.2s 以上兩種保護主要用來作為相間短路的保護3）定時限過電壓保護 Vdz

55、j=110-115V tgg30s平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 44 -4)低壓保護（電流閉鎖保護） 動作電壓 Vdzj=50-60V 動作電流 Idzj=(0.2-0.5) Iec/nCH =0.5*100/*10.5*200=0.014A35)零序電流保護（單三角接線） 反應單三角內(nèi)部故障，按躲三相不平衡電流計算 Idzj=KkKbp/ nCH=0.15 Iec/nCH Iec每相電容器的額定電流 T=0.2s6)零序電壓保護（單星型） Vdzj=0.15Ve/npt/10-15V T=0.2s平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計-

56、 45 -附錄一附錄一 短路電流計算短路電流計算 一、計算步驟1短路計算點 各電壓級匯流母線處2求計算用的參數(shù) 1.基本值的選?。篠b=1000MVAUb=Up 平均電壓（115/37/10。5）2.各元件參數(shù)標幺值 發(fā)電機 1 1*10000.60.41500GX1*10000.650.51300GX 發(fā)電機 2 2*10000.73.5200GX 2*10000.754.412170GX 線路 *2150010 0.40.3115Xl *2150050 0.41.5115Xl *2150070 0.42.1115Xl 變壓器 11000(10.5 186.5)%4.425X 21000(1

57、0.56.5 18)%0.2025X 31000(186.5 10.5)%2.825X 所用變壓器 224221111010002.5%500.51110.5X 3網(wǎng)絡化簡求轉(zhuǎn)移電抗4求相應的計算電抗5查運算曲線6求短路電流有名值7求沖擊電流及其它電流二、計算經(jīng)過平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 46 -1畫出系統(tǒng)最大運行方式下的等效電路進一步化簡為：（1）當變電所 110KV 母線短路時計算化簡過程對系統(tǒng)等效電路進行化簡平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 47 -tk=5.1s 0.5tk=2.55s計算電抗為：Xjs1=1500/1

58、0001.525=2.2875 Xjs2=200/10004.1=0.82查運算曲線得：0stk0.5tk1*I0.450.460.460.462*I1.21.281.281.32基準值：I1b=1500/(1.732115)=7.531 I2b=200/(1.732115)=1.0短路值：Id= 0.45I1b+1.2I2b=4.67KA Itk= I1/2tk= 0.46I1b+1.28I2b=4.75KA I=0.46I1b+1.32I2b=4.79KA ish=2.55Id=11.91KA（2）當變電所 35KV 母線短路時計算化簡過程 平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工

59、學院畢業(yè)設計- 48 -tk=3.6s 0.5tk=1.8s計算電抗為：Xjs1=1500/10004.54=6.8 Xjs2=200/100012.22=2.45查運算曲線得：0stk0.5tk1*I0.1470.1470.1470.1472*I0.40.420.420.42基準值：I1b=1500/(1.73237)=23.4 I2b=200/(1.73237)=3.121短路值：Id= I1b0.147+ I2b0.4=4.69 Itk= I1/2tk= I= I1b0.147+ I2b0.42=4.745 ish=2.55Id=11.96（3）當變電所 10KV 母線并列運行短路時計算

60、化簡過程平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計平頂山工學院畢業(yè)設計- 49 -tk=2.06s 0.5tk=1.03s計算電抗為：Xjs1=1500/10006.46=9.7Xjs2=200/100017.39=3.48查運算曲線得：0stk0.5tk1*I0.10310.10310.10310.10312*I0.2880.2880.2880.288基準值：I1b=1500/(1.73210.5)= 82.5 I2b=200/(1.73210.5)= 11短路值：Id= I1b0.147+ I2b0.4=4.69 Itk= I1/2tk= I= I1b0.1031+ I2b0.288=11.