35kV變電所電氣部分設計

1、35kV變電所電氣部分設計目錄摘要：iAbstract:錯誤!未定義書簽。1 引言2原始資料32.1電力系統(tǒng)接線圖32.2系統(tǒng)情況31.3 10kV負荷情況32 2.4本地區(qū)氣象條件4負荷統(tǒng)計和無功補償?shù)挠嬎?3.1負荷分析43.2負荷計算53 3.3無功補償53.3.1無功補償概述53.3.2無功補償?shù)挠嬎?3.3.3無功補償裝置63.3.4并聯(lián)電容器裝置的分組73.3.5并聯(lián)電容器裝置的接線8主變壓器的選擇84.1規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定84.2主變臺數(shù)的確定94.3主變?nèi)萘康拇_定94 4.4主變形式的選擇10電氣主接線設計115.1電氣主接線概述115.2主接線的設計原則11

2、5.3主接線設計的基本要求115 5.4主接線設計1135kV側(cè)主接線設計1210kV側(cè)主接線設計125.4.3主接線方案的比較選擇12短路電流計算146.1概述146.1.1產(chǎn)生短路的原因和短路的定義146.1.2短路的種類146.1.3短路電流計算的目的146.2短路電流計算的方法和條件156.2.1短路電流計算方法156.2.2短路電流計算條件156 6.3短路電流的計算1710kV側(cè)短路電流的計算1735kV側(cè)短路電流的計算186.3.3三相短路電流計算結(jié)果表19電氣設備的選擇197.1電氣設備選擇的一般條件197.1.1電氣設備選擇的一般原則197.1.2電氣設備選擇的技術(shù)條件207

3、.1.3環(huán)境條件227.2斷路器隔離開關(guān)的選擇2235kV側(cè)進線斷路器、隔離開關(guān)的選擇2235kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇2410kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇247.2.4選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號表267.3母線的選擇及校驗267.3.1母線導體選擇的一般要求2635kV母線的選擇2710kV母線的選擇287.3.4母線選擇結(jié)果297.4互感器的選擇297.4.1電流互感器的選擇297.4.2電壓互感器的選擇307.5熔斷器的選擇327.5.1熔斷器概述3235kV側(cè)熔斷器的選擇3210kV側(cè)熔斷器的選擇327.6.1配電裝置概述3235kV屋外配電裝置3310kV高壓開關(guān)柜338繼

4、電保護的設置348.1電力變壓器保護348.1.1電力變壓器保護概述348.1.2電力變壓器縱差保護接線358.1.3縱差動保護的整定計算358.1.4變壓器瓦斯保護368.1.5過電流保護378.2母線保護379變電所的防雷保護389.1變電所防雷概述389.2避雷針的選擇389.3避雷器的選擇39結(jié)論41致謝42參考文獻43摘要：隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電所的合理設計和配置。一個典型的變電站要求變電設備運行可靠、操作靈活、經(jīng)濟合理、擴建方便。出于這幾方面的考慮，本論文設計了一個35kV

5、降壓變電站，此變電站有兩個電壓等級，一個是35kV,一個是10kV。同時對于變電站內(nèi)的主設備進行合理的選型。本設計選擇選擇兩臺主變壓器，其他設備如斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器，無功補償裝置和繼電保護裝置等等也按照具體要求進行選型、設計和配置，力求做到運行可靠，操作簡單、方便，經(jīng)濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。關(guān)鍵詞35kV變電所設計1引言電能是發(fā)展國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)，是一種無形的、不能大量儲存的二次能源。電能的發(fā)、變、送、配和用電，幾乎是在同一瞬間完成的，須隨時保持功率平衡。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工

6、業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設，就尤為重要。變電所作為變電站作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，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。對其進行設計勢在必行，合理的變電所不僅能充分地滿足當?shù)氐墓╇娦枨?，還能有效地減少投資和資源浪費。本次設計根據(jù)一般變電所設計的步驟進行設計，包括負荷統(tǒng)計，主變選擇，主接線選擇，短路電流計算，設備選擇和校驗，繼電保護，防富措施等幾大塊。并依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設計其中個個步驟，所以能滿足一般變電所的需求。根據(jù)我國變電所目前現(xiàn)有電氣設備狀況以及今后發(fā)展趨勢，應選用新型號、低損耗、低噪聲的電力變壓器及性能好、時

7、間長、免維護的SF6斷路器及高壓開關(guān)柜為此新的設備選擇也在設計中得以體現(xiàn)。由于時間倉促和自身知識的局限，導致在設計中難免有遺漏和錯誤之處，望讀者予以批評指正。2原始資料2.1電力系統(tǒng)接線圖待設計變電所進線如圖1所示：A變電所B變電所5km20km待設計變電所圖2.1變電所進線示意圖2.2系統(tǒng)情況待設計變電所通過一條架空線路由正西方向5km處的一座110kV變電所A送電,回路最大傳輸功率不大丁11.7MWA變電所系統(tǒng)容量為3000MW西北方向20km處一座35kV變電所B通過一條架空出線與待設計變電所聯(lián)系，平時本所與B變電所有少量功率交換。本所投運后功率因數(shù)要求到達0.9。2.310kV負荷情況

8、10kV負荷情況如表1所小表2.110kV負荷分布情況負荷名稱最大負荷(kW回路數(shù)供電方式功率因數(shù)視在功率(kVA)1#出線15001架空0.852#出線8001架空0.853#出線8001架空0.84#出線10001架空0.855#出線15001架空0.96#出線12001架空0.85電容器回路210kV側(cè)負荷同時率：0.85;10kV側(cè)最小負荷是最大負荷的45%;10kV側(cè)最大負荷利用小時數(shù)Tmax=4800H待設計變電所年負荷增長率為5%2.4本地區(qū)氣象條件最高氣溫max=+41C；最低氣溫Gm.=-12C；年平均氣溫av=+16.4C；最熱月平均最高溫度Bavm=+26C。3負荷統(tǒng)計和

9、無功補償?shù)挠嬎?.1負荷分析根據(jù)用電的重要性和突然中斷供電造成的損失程度可以將負荷分為以下三類：1一類負荷一類負荷，乂稱為一級負荷，是指突然中斷供電將造成人身傷亡或引起對周圍環(huán)境的嚴重污染，造成經(jīng)濟上的巨大損失。如重要大型設備損失、重要產(chǎn)品或重要原料生產(chǎn)的產(chǎn)品大量報廢、連續(xù)生產(chǎn)過程被打亂且需要長時間才能恢復、造成社會秩序嚴重混亂或產(chǎn)生政治上的重大影響、重要的交通和通訊樞紐中斷、國際社交場所沒有照明等。2二類負荷二類負荷，乂稱為二級負荷，是指突然中斷供電會造成經(jīng)濟上的較大損失。如生產(chǎn)的主要設備損壞、產(chǎn)品大量報廢或減產(chǎn)、連續(xù)生產(chǎn)過程需要較長時間才能恢復、造成社會秩序混亂、在政治上產(chǎn)生較大影響、交通

10、和通訊樞紐以及城市供水中斷、廣播電視、商貿(mào)中心被迫停止運營等。3三類負荷三類負荷，乂稱為三級負荷，是指不屆丁以上一類和二類負荷的其他用電負荷。對丁這類負荷，供電所所造成的損失不大或不會直接造成損失。用電負荷的分類，其主要目的是確定供電工程設計和建設的標準，保證建成投入運行工程供電的可靠性，能滿足生產(chǎn)或社會安定的需要。對丁一級負荷的用電設備，應有兩個及以上的獨立電源供電，并輔之一其他必要的非電保安設施。二級負荷應由兩回線供電，但當兩回線路有困難時(如邊遠地區(qū))，允許有一回專用架空線路供電。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。這次設計的變電所所帶的負荷均為三級負荷，因此可

11、以用單回線路供電。3.2負荷計算10kV側(cè)的負荷計算、P=1.5+0.8+0.8+1+1.5+1.2=6.8MW'、Q=1.5*0.62+0.8*0.62+0.8*0.75+1*0.62+1.5*0.48+1.2*0.62=4.11MVar£S=J(£P)2+(£Q)2(3-1)=6.824.112=7.95MVA功率因數(shù)cos:=0.863.3無功補償3.3.1無功補償概述電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應原理工作的電氣設備，如變壓器、電動機、感應爐等。都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應電動機約占全部負荷的50恕上。電力系統(tǒng)中的無功功率

12、很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成：1發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的40%50%2無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機）輸出無功功率。3110kV及以上電壓線路的充電功率。電力系統(tǒng)中如無功功率小，將引起供電電網(wǎng)的電壓降低。電壓低丁額定電壓值時，將使發(fā)電、送電、變電設備均不能達到正常的出力，電網(wǎng)的電能損失增大，并容易導致電網(wǎng)震蕩而解列，造成大面積停電，產(chǎn)生嚴重的經(jīng)濟損失和政治影響。電壓下降到額定電壓值的60%70盼，用戶的電動機將不能啟動甚至造成燒毀。所以進行無功補償是非常有必要的。3.3.2無功補償?shù)?/p>

13、計算補償前cos氣=0.86，求補償后達到0.9。因此可以如下計算：設需要補償XMva的無功、'P'cos2=-2'S'(3-2)6.8則=0.9v'6.82+(4.11X)2解得X=0.82MVar3.3.3無功補償裝置無功補償裝置分為申聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置乂可分為同期調(diào)相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。同期調(diào)相機相當丁空載運行的同步電動機在過勵磁時運行，它向系統(tǒng)提供可無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性無功，維持電網(wǎng)電壓，并可以強勵補償容性無功，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。在我國經(jīng)常在樞紐變電所安裝同步調(diào)相機，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定

14、性。靜止補償器有電力電容器與可調(diào)電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據(jù)電壓需要，向電網(wǎng)提供快速無級連續(xù)調(diào)節(jié)的容性和感性的無功，降低電壓波動和波形畸變率，全面提高電壓質(zhì)量，并兼有減少有功損耗，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低工頻過電壓的功能。其運行維護簡單，功耗小，能做到分相補償，對沖擊負荷也有較強的適應性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應用。但設備造價太高，本設計中不宜采用。電力電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。既可集中安裝，乂可分散裝設來接地供應無功功率，運行時功率損耗亦較小。合合比較以上三種無功補償裝置后，選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置，并且采用集中補償?shù)姆绞健?

15、.3.4并聯(lián)電容器裝置的分組1分組原則(1) 對于單獨補償?shù)哪撑_設備，例如電動機、小容量變壓器等用的并聯(lián)電容器裝置，不必分組，可直接與該設備相連接，并與該設備同時投切。(2) 配電所裝設的并聯(lián)電容器裝置的主要目的是為了改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。此時，為保證一定的功率因數(shù)，各組應能隨負荷的變化實行自動投切。負荷變化不大時，可按主變壓器臺數(shù)分組，手動投切。(3) 終端變電所的并聯(lián)電容器裝置，主要是為了提高電壓和補償主變壓器的無功損耗。此時，各組應能隨電壓波動實行自動投切。投切任一組電容器時引起的電壓波動不應超過2.5%。2分組方式并聯(lián)電容器的分組方式主要有等容量分組、等差級數(shù)容量分組、帶總斷路器的等容量

16、分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組。這幾種方式中等容量分組方式，分組斷路器不僅要滿足頻繁切合并聯(lián)電容器的要求，而且還要滿足開斷短路的要求，這種分組方式應用較多，因此采用等容量分組方式。3.3.5并聯(lián)電容器裝置的接線并聯(lián)電容器裝置的接線基本形式有星形和三角形兩種。經(jīng)常采用的還有由星形派生出的雙星形，在某種場合下，也有采用由三角形派生出的雙三角形。從電力工程電氣設計手冊（一次部分）502頁表9-17可比較得出，應采用Y形接線，因為這種接線適用于6kV及以上的并聯(lián)電容器組，并且容易布置，布置活晰。并聯(lián)電容器組裝設在變電所低壓側(cè)，主要是補償主變和負荷的無功功率，為了在發(fā)生單相接地故障時不產(chǎn)生零序電流，

17、所以采用中性點不接地方式。選用BFM1廿5003型號的高壓并聯(lián)電容器2臺。額定電壓11kV。額定容量500kVar。4主變壓器的選擇4.1規(guī)程中的有關(guān)變電所主變壓器選擇的規(guī)定1主變?nèi)萘亢团_數(shù)的選擇，應根據(jù)電力系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程SDJ16185有關(guān)規(guī)定和審批的電力規(guī)劃設計決定進行。凡有兩臺及以上主變的變電所，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證供應該所全部負荷的70%,在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應保證用戶的一級和二級負荷。若變電所所有其他能源可保證在主變停運后用戶的一級負荷，則可裝設一臺主變壓器。2與電力系統(tǒng)連接的220330kV變壓器，若不受運輸條件限制，應選用三相變壓器。3根據(jù)電力負

18、荷的發(fā)展及潮流的變化，結(jié)合系統(tǒng)短路電流、系統(tǒng)穩(wěn)定、系統(tǒng)繼電保護、對通信線路的影響、調(diào)壓和設備制造等條件允許時，應采用自耦變壓器。4在220330kV具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設無功補償設備時，均宜采用三繞組變壓器。5主變調(diào)壓方式的選擇，應符合電力系統(tǒng)設計技術(shù)規(guī)程SDJ161的有關(guān)規(guī)定。4.2主變臺數(shù)的確定為保證供電的可靠性，變電所一般應裝設兩臺主變，但一般不超過兩臺主變。當只有一個電源或變電所的一級負荷另有備用電源保證供電時，可裝設一臺主變。對大型樞紐變電所，根據(jù)工程的具體情況，應安裝24臺主變。本次設計的變電所沒有一

19、級負荷，所以采用兩臺主變。4.3主變?nèi)萘康拇_定主變?nèi)萘康拇_定應根據(jù)電力系統(tǒng)510年發(fā)展規(guī)劃進行。當變電所裝設兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一級負荷或為變電所全部負荷的6075%。由3.2的負荷計算得知10kV側(cè)的負荷總量為7.95MVA?？紤]由=5%的年負荷增長率，5年規(guī)劃年限內(nèi)計算負荷可表示為：(4-1)Q_Qi(1i)n-1.(1)nc一(1i)，1i式中5第一年的負荷；切一年負荷增長率；n一規(guī)劃年數(shù)；i一年利率。帶入i=0.1,n=5,切=5%,S1=7.95MVA得Sc=11.98MVA。(4-2)再考慮同時系數(shù)時，可按下式算：S=K&#

20、176;Sc式中K。一負荷同時系數(shù)帶入Ko=0.85得£S=10.18MVA。對丁兩臺變壓器的變電所，其變壓器的額定容量可按下式確定：Se=0.7'S'=0.7*10.18=7.13MVA總安裝容量為2*(0.7ES')=1.4£S如此當一臺變壓器停運，考慮變壓器的過負荷能力為40%,貝U可保證98的負荷供電。所以應選容量為7500kVA的變壓器。4.4主變形式的選擇主變一般采用三相變壓器，若因制造和運輸條件限制，在220kV的變電所中，可采用單相變壓器組。當今社會科技日新月異，制造運輸以不成問題，因此采用三相變壓器。在關(guān)丁繞組上，只有220330k

21、V具有三種電壓的變電所中，若通過主變各側(cè)繞組的功率均達到該變壓器額定容量的15%以上，或者第三繞組需要裝設無功補償設備時，均宜采用三繞組變壓器。此次設計的變電所只有35kV和10kV兩個電壓等級，所以采用雙繞組變壓器。我國110kV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0連接；35kV亦采用Y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kV及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。因此35kV側(cè)采用Y連接，10kV側(cè)采用接線。根據(jù)上述的討論選用35kV鋁線雙繞組電力變壓器，該變壓器的型號為SJL17500/35具體技術(shù)數(shù)據(jù)如下表：表4.1變壓器技術(shù)參數(shù)型號SJL17500/35額定容量(kVA)7500額定電壓(k

22、V)高壓35低壓10.5損耗(KW)仝載9.6短路57短路電壓(%)7.5空載電流(%)0.95電氣主接線設計5.1電氣主接線概述發(fā)電廠和變電所中的一次設備、按一定要求和順序連接成的電路，稱為電氣主接線，也成主電路。它把各電源送來的電能匯集起來，并分給各用戶。它表明各種一次設備的數(shù)量和作用，設備間的連接方式，以及與電力系統(tǒng)的連接情況。所以電氣主接線是電力系統(tǒng)接線組成中的一個重要組成部分。主接線的確定，對電力系統(tǒng)得安全、穩(wěn)定、靈活、經(jīng)濟運行以及變電所電氣設備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和控制方法的擬定將會長生直接的影響。5.2主接線的設計原則1發(fā)電廠、變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用；2發(fā)電廠

23、、變電所的分期和最終建設規(guī)模；3負荷大小和重要性；4系統(tǒng)備用容量大??；5系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。5.3主接線設計的基本要求根據(jù)我國能源部關(guān)于220500kV變電所設計技術(shù)規(guī)程SDJ2-88規(guī)定：“變電所的電氣主接線應根據(jù)該變電所在電力系統(tǒng)中地位，變電所的規(guī)劃容量、負荷性質(zhì)、線路、變壓器連接元件總數(shù)、設備特點等條件確定。并應綜合考慮供電可靠、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過渡或擴建等要求。”因此對主接線的設計要求可以歸納為以下三點。1可靠性；2靈活性；3經(jīng)濟性。5.4主接線設計電氣主接線的基本形式就是主要電氣設備常用的幾種連接方式，它以電源和出線為主體。大致分為有匯流母線和無

24、匯流母線兩大類。其中有匯流母線的接線形式可概括地分為單母線接線和雙母線接線兩大類；無匯流母線的接線形式主要有橋形接線、角形接線和單元接線。5.4.1 35kV側(cè)主接線設計35kV側(cè)進線一回，由丁使用兩臺變壓器并且還和另一座變電所聯(lián)絡，所以出線三回。由電力工程電氣設計手冊第二章關(guān)丁單母線接線的規(guī)定：“3563kV配電裝置的出線回數(shù)不超過3回”。故35kV側(cè)應采用單母線接線。5.4.2 10kV側(cè)主接線設計10kV側(cè)出線6回，終期出線8回。由電力工程電氣設計手冊第二章規(guī)定：610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時采用單母線分段接線，當短路電流過大、出線需要帶電抗器時，也可采用雙母線接線。5.4.

25、3主接線方案的比較選擇由上可知，此變電所主接線的接線有兩種方案方案一圖:進線進線圖5.1電氣主接線方案一圖方案一35kV側(cè)采用的單母線接線，接線簡單活晰、設備少、操作方便、便丁擴建和采用成套配電裝置。10kV采用單母線分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷，所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。方案二圖：圖5.2電器主接線方案二圖方案二10kV側(cè)通過雙母線雖然可以使供電更可靠，調(diào)度更加靈活，但每增加一組母線就使每回路需要增加一組母線隔離開關(guān)，當母線故障或檢修時，隔離開關(guān)作為倒換操作電器，容易誤操作。并且，帶設

26、計邊變電所的負荷均每什么一類、二類負荷，沒必要增加投資選擇雙母線接線。綜合考慮：方案一：35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)采用單母線分段。方案二：35kV側(cè)采用單母線接線，10kV側(cè)采用雙母線接線。35kV側(cè)采用單母線接線，10kV通過比較可以得知還是選方案一比較合適，即側(cè)采用單母線分段6短路電流計算6.1概述6.1.1產(chǎn)生短路的原因和短路的定義產(chǎn)生短路的主要原因是電器設備載流部分的絕緣損壞。絕緣損壞的原因多因設備過電壓、直接遭受雷擊、絕緣材料陳舊、絕緣缺陷未及時發(fā)現(xiàn)和消除。此外，如輸電線路斷線、線路倒桿也能造成短路事故。所謂短路時指相與相之間通過電弧或其它較小阻抗的一種非正常連接，在中性點

27、直接接地系統(tǒng)中或三相四線制系統(tǒng)中，還指單相和多相接地。6.1.2短路的種類三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相接地短路、和兩相接地短路。三相短路時對稱短路，此時三相電流和電壓同正常情況一樣，即仍然是對稱的。只是線路中電流增大、電壓降低而已。除了三相短路之外，其它類型的短路皆系不對稱短路，此時三相所處的情況不同，各相電流、電壓數(shù)值不等，其間相角也不同。運行經(jīng)驗表明：在中性點直接接地的系統(tǒng)中，最常見的短路是單相短路，約占短路故障的65-70%,兩相短路約占1015%,兩相接地短路約占1020%,三相短路約占5%6.1.3短路電流計算的目的1電氣主接線比選；2選擇導體和電器；3確定中

28、性點接地方式；4計算軟導體的短路搖擺；5確定分裂導線間隔棒的間距；6驗算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓；7選擇繼電保護裝置和進行整定計算。6.2短路電流計算的方法和條件6.2.1短路電流計算方法電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內(nèi)部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內(nèi)所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗較系統(tǒng)阻抗大得多，當這些元件遇到短路情況時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以認為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無窮大。所謂無限容量系統(tǒng)是指容量為無限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當發(fā)生短路時，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。當然，容量所以們在這里進行短路電流計算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的，其步驟如下

29、：1對各等值網(wǎng)絡進行化簡，求出計算電抗；2求出短路電流的標么值；3歸算到各電壓等級求出有名值。6.2.2短路電流計算條件1短路電流實用計算中，采用以下假設條件和原則：正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；所有電源的電動勢相位角相同；系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導體集膚效應等影響，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)完全對稱，定子三相繞組空間位置相差120度電氣角度；(1) 電力系統(tǒng)中的各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；(2) 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中50%負荷接在高壓母線上，50%負荷接在系統(tǒng)側(cè)；同步電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置(包括強行勵磁)

30、；短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間；不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的都略去不計;元件的計算參數(shù)均取為額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調(diào)整范圍；輸電線路的電容略去不計；用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。2接線方式計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能并聯(lián)運行的接線方式。3計算容量應按本工程設計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。4短路點的種類一般按三相短路計算，若發(fā)電機的兩相短路時，中性點有接地系統(tǒng)的以及自耦變壓器的回路中發(fā)生單相(或兩相)接地短路較三相短路情況嚴重時

31、，則應按嚴重情況的時候進行計算。5短路點位置的選擇短路電流的計算，為選擇電氣設備提供依據(jù)，使所選的電氣設備能在各種情況下正常運行，因此短路點的選擇應考慮到電器可能通過的最大短路電流。為了保證選擇的合理性和經(jīng)濟性，不考慮極其稀有的運行方式。取最嚴重的短路情況分別在10kV側(cè)的母線和35kV側(cè)的母線上發(fā)生短路情況(點a和點b發(fā)生短路)。則選擇這兩處做短路計算。圖6.1短路點選擇圖6.3短路電流的計算6.3.1 10kV側(cè)短路電流的計算圖中a點短路，由丁A,B系統(tǒng)短路容量都很大，可以近似都看作為無窮大系統(tǒng)電源系統(tǒng)。由公式取Sj=100MW,Uji=37kV,Uj2=10.5kV(6-1)I=S.3U

32、求的Ij1=1.56kA,Ij2=5.50kA。E2線路等效圖如下圖所示：E1rv)X1JXT>JXT>>L-_a圖6.210kV側(cè)短路等效圖線路1YXlLiSbXi=ft(6-2)=0.4*5*100/372=0.1461線路2XLL2Sb=0.4*20*100/372=0.5844變壓器Xt=Uk%Sb(6-3)=0.075*100/7.5=1取E1=E2=1簡化后等效電路圖如下圖所示:X12E1圖6.310kV側(cè)短路等效簡化圖X12=X1/X2=0.1461/0.5844=0.1169'X=X12+0.5*XT=0.1169+0.5*1=0.6169三相短路電流

33、周期分量有效值IK)=-=5.50/0.6169=8.9155kA1'X三相短路沖擊電流最大值ish=2.55*IK)=2.55*8.9155=22.7346kA短路沖擊電流有效值Ish=1.51*IK)=1.51*8.9155=13.4625kA1(6-4)(6-5)(6-6)三相短路容量(6-7)Sk=3UavIK)=1.732*10.5*8.9155=162.1429MVA6.3.2 35kV側(cè)短路電流的計算等效電路圖如下圖所示：EiX12baa圖6.435kV側(cè)短路等效簡化圖'X=X12=0.1169三相短路電流周期分量有效值I，)=-=1.56/0.1169=13.3

34、447kA2'、X三相短路沖擊電流最大值ish=2.55*IK3)=2.55*13.3447=34.0291kA2短路沖擊電流有效值Ish=1.51*IK3)=1.51*13.3447=20.1506kA2三相短路容量SK=.3*UavIK：=1.732*37*13.3447=855.1843MVA6.3.3三相短路電流計算結(jié)果表表6.1三相短路電流計算結(jié)果表短路點編號短路點額定電壓平均工作電壓短路電流周期分量有效值短路點沖擊電流短路容量有效值取大值Un/kVUav/kVI"/kA1/kAIsh/kAish/kASK/MVAa1010.58.91558.915513.4625

35、22.7346162.1429b353713.344713.344720.150634.0291855.18437電氣設備的選擇7.1電氣設備選擇的一般條件7.1.1電氣設備選擇的一般原則1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;2應按當?shù)丨h(huán)境條件校核；3應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理；4與整個工程的建設標準應協(xié)調(diào)一致；5同類設備應盡量減少品種；6選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準。7.1.2電氣設備選擇的技術(shù)條件選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行。1長期工作條

36、件電壓選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低丁該回路的最高運行電壓Ug,即Umax_Ug(1) 電流選用的電器額定電流Ie不得低丁所在回路在各種可能運行方式下的持續(xù)工作電流Ig,即IeNIg由丁變壓器短時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。(2) 機械荷載所選電器端子的允許荷載，應大丁電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。2短路穩(wěn)定條件(1) 校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短

37、路時的短路電流，若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴重時，應按嚴重情況校驗。 用熔斷器保護的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當熔斷器保護的電壓互感器回路，可不驗算動、熱穩(wěn)定。(2) 短路的熱穩(wěn)定條件式中Qk一在計算時間ts秒內(nèi)，短路電流的熱效應（kA2*S）;Itt秒內(nèi)設備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值（kA）；t設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（s）。（3）短路的動穩(wěn)定條件ish壬idf（7-2）IshGdf（7-3）式中ish一短路沖擊電流峰值（kA）；Ish-短路全電流有效值（kA）；idf一電器允許的極限通過電流峰值（kA）；Idf一電器允許的極限通

38、過電流有效值（kA）。3絕緣水平在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內(nèi)、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低丁國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設備。表7.1選擇高壓電器應校驗的項目表項目土E1斷流短路電流校驗壓流容量動穩(wěn)定執(zhí)八、穩(wěn)定斷路器負荷卅關(guān)隔離開關(guān)熔斷器電抗器電流互感器電壓互感器支柱絕琢丁母線消弧線圈避雷器表中為應進行校驗的項目7.1.3環(huán)境條件按交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱（GB763-74）的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為+40C時，允許按額定電流長期工作。當電器安

39、裝點的環(huán)境溫度高丁+400（但不高丁+60P）時，每增高1P，建議額定電流減少1.8%;當?shù)投?40對時，每降低1C，建議額定電流增加0.5%,但總的增加值不得超過額定電流的20%普通高壓電器一般可在環(huán)境最低溫度為-30P時正常運行。在高寒地區(qū)，應選擇能適應環(huán)境溫度為-40°C的高寒電器。在年最高溫度超過40P,而長期處丁低濕度的干熱地區(qū)，應選用型號帶“TA'字樣的干熱帶型產(chǎn)品。本次設計的變電所所在地區(qū)最高氣溫8max=七41"C;最低氣溫8min=-12C；年平均氣溫avy=婦6.4C；最熱月平均最高溫度avm=+26C。對丁屋外安裝場所的電器最高溫度選擇年最高溫

40、度，最低溫度選擇年最低溫度，可見最高氣溫為+41°C,由規(guī)定知在選擇電器設備時額定電流應減少1.8%,最低溫度為-12°C,電器設備可正常運行。7.2斷路器隔離開關(guān)的選擇7.2.1 35kV側(cè)進線斷路器、隔離開關(guān)的選擇流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流Imax=(2xSn)/T3Un=2x7500/(夠x35)=247.44A(7-4)額定電壓選擇Un_Ug=35kVy額定電流選擇IN-Imax=247.44A開斷電流選擇iNbr.I"E3.3447KA本設計中35kV側(cè)采用S鬲斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比，S鬲斷路器采用S鬲氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì)，這種斷路

41、器具有斷口耐壓高，允許的開斷次數(shù)多，檢修時間長，開斷電流大，滅弧時間短，操作時噪聲小，壽命長等優(yōu)點。因此可選用LW835A型戶外高壓S鬲斷路器。選用的斷路器額定電壓為35kV,最高工作電壓為40.5kV，系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。選用的斷路器額定電流1600A去除1.8%的溫度影響為1571A,大丁最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流31.5kA,大丁短路電流周期分量有效值13.3447kA,滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish=34.0291kA<idf=80kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。由電力工程電氣設計手冊電氣一次部分表65知，選用高速斷路器，取繼電保護裝置保護動作時間0

42、.6S,斷路器分匝時間0.03S,則校驗熱效應計算時間為0.63S(后面熱穩(wěn)定校驗時間一樣)。因此Qk=I2t=13.34472乂0.63=112.19(kA)2S。電氣設備I2t=31.54=3969(kA)2S。滿足要求。表7.2LW835A具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)LW時35AUg35kVUn35kVImax247.44AIN1600AI3I(k)13.3447kAINbr31.5kAish34.0291kAidf80kAQk112.19(kA)2SIt2t3969(kA)2S隔離開關(guān)選擇GW1435/630型號隔離開關(guān)選用的隔離開關(guān)額定電壓為35kV,系統(tǒng)電壓35kV滿足要求選用的斷路器額

43、定電流630A,去除1.8%的溫度影響為618.7A，大丁最大持續(xù)工作電流，滿足要求。動穩(wěn)定校驗ish=34.0291kA<idf=40kA,滿足要求。熱穩(wěn)定校驗Qk=112.19(kA)2S,設備I2t=16&4=1024(kA)2S,滿足要求c表7.3GW14-35/630具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)GW1435/630Ug35kVUn35kVImax247.44AIN630Aish34.0291kAidf40kAQk112.19(kA)2SIt"1024(kA)2S7.2.2 35kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流Imax=(1.

44、05kSn)/J&Un=1.05乂7500/(右乂35)=129.90A(7-5)額定電壓選擇UN-Ug=35kVg額定電流選擇IN_Imax=129.90A開斷電流選擇INbrIK3)=13.3447kA由上面表格知LW35A型斷路器和GW1-435/630型隔離開關(guān)同樣滿足主變側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的要求，動、熱穩(wěn)定校驗也一樣，所以選擇同樣的型號。這也滿足了選擇設備同類設備應盡量較少品種的原則。7.2.3 10kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流Imax=(2xSn)/J3Un=2乂7500/(/3勺0)=866.03A額定電壓選擇Un-Ug=10kV額定

45、電流選擇In_Imax=866.03A開斷電流選擇iNbrI"=8.9155kA10kV側(cè)選用真空XGN210開關(guān)柜中的ZN2K10型真空斷路器選用的斷路器額定電壓為10kV,最高電壓11.5kV，系統(tǒng)電壓10kV滿足要求。選用的斷路器額定電流1600A去除1.8%的溫度影響為1571A,大丁最大持續(xù)工作電流，滿足要求。選用的斷路器額定短路開斷電流20kA,大丁短路電流周期分量有效值8.9155kA,滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish=22.7346kA<idf=50kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。Qk=I會=8.91552x0.63=50.08(kA)2S。電氣設備lt2t=202x4

46、=1600(kA)2S。滿足要求。表7.4ZN2810具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)ZN28-10Ug10kVUN10kV1max866.03AlN1600A131(k)8.9155kA1Nbr20kAish22.7346kAidf50kAQk50.08(kA)2Slt2t1600(kA)2S隔離開關(guān)選擇GN2010型隔離開關(guān)選用的隔離開關(guān)額定電壓10kV,最高工作電壓11.5kV系統(tǒng)電壓10kV,滿足要求。選用的隔離開關(guān)額定電流2000A,去除1.8%的溫度影響為1964A大丁最大持續(xù)工作電流，滿足要求。動穩(wěn)定校驗。ish=22.7346kA<idf=100kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗。Qk=l

47、昌=8.91552x0.63=50.08(kA)2S。電氣設備lt2t=402尺4=6400(kA)2S。滿足要求。表7.5GN2510具體參數(shù)比較表計算數(shù)據(jù)GN2砰10Ug10kVUn10kV1max866.03AIN2000Aish22.7346kAidf100kAQk50.08(kA)2S6400(kA)2S7.2.4選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號表表7.6斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表斷路器隔離開關(guān)35kV進線側(cè)LW阮35AGW1乍35/63035kV主變側(cè)LW阮35AGW1乍35/63010kV側(cè)ZN28-10GN20107.3母線的選擇及校驗7.3.1母線導體選擇的一般要求1 一般要求裸導

48、體應根據(jù)具體情況，按下歹0技術(shù)條件分別進行選擇或校驗:(1) 工作電流；經(jīng)濟電流密度；電暈；動穩(wěn)定或機械強度；熱穩(wěn)定。裸導體尚應按下列使用環(huán)境條件校驗：(1)環(huán)境溫度；(2)日照；(3)風速；(4)海拔高度。2按回路持續(xù)工作電流1xu-1gIg-導體回路持續(xù)工作電流，單位為A；Ixu一相應丁導體在某一運行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量，單位為A。3按經(jīng)濟電流密度選擇一般母線較長，負荷較大，在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節(jié)約有色金屆的情況下，應以經(jīng)濟電流密度選擇母線截面?？砂聪率接嬎悖碔pSj=里(7-6)j其中Sj經(jīng)濟截面，單位為m鬲Ip一回路持續(xù)工作電流，單位為A;j

49、經(jīng)濟電流密度，單位為A/mmio7.3.2 35kV母線的選擇I 35kV的長期工作持續(xù)電流max=(2Sn)/.3UN=27500/(.335)=247.44A35kV主母線一般選用矩形的硬母線，選擇LM&100x6立放矩形鋁母線+400C時長期允許電流為1155&母線平放時乘以0.95，則允許電流為1097A滿足35kV主母線持續(xù)電流247.44A的要求。主母線動穩(wěn)定校驗35kV母線固定間距取l=2000mm，相問距取a=300mm母線短路沖擊電流ish=34.0291kA,計算母線受到的電動力，即(7-7)(7-8)F-1.76ifh-10'a2000/,=1.7

50、634.029110=135.87kgf300=1332.88N(1kgf=9.81N)計算母線受的彎曲力矩，F(xiàn)l135.87200M=2717.4kgf*cm1010母線水平放置，截面為1006mm則b=6mmh=100mm計算截面系數(shù)，即(7-9)W=0.167bh2一一2-=0.1670.610=10.02計算母線最大應力，即M2717.4,。=一=271.20kgf/cm(7-10)W10.02=271.20x9.81x104pa=2660.4x104Pa小丁規(guī)定的鋁母線極限應力6860X104，滿足動穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定要求最小截面I-Q_.Smin=8、七婦。(7-11)=13.344

51、7、0.2103=68.60mm287選擇LM&1006矩形母線截面大丁熱穩(wěn)定要求最小截面68.60mm,故滿足要求。在選擇35kV主變進線時往往選用鋼芯鋁絞線，選擇LG4150/20型鋼芯鋁絞線，因其機械強度決定支撐懸掛的絕緣子，所以不必校驗其機械強度。環(huán)境溫度為+40°C時，長期允許載流量計算，即I=0.81xy=0.81X469=379.89A(0.81為溫度修正系數(shù))由最大負荷利用小時數(shù)為T=4800H,查曲線得j=1.11A/mm2。經(jīng)濟截面Sj=小=129.90=117.03mm2，經(jīng)濟輸送電流Ij=jSj=1.11x150=166.5A,經(jīng)濟輸j1.11送容量S

52、=®3UNIj=Ek35><166.5=10.09MVA，都大丁35kV主變的持續(xù)工作電流和容量。滿足經(jīng)濟運行的要求。7.3.3 10kV母線的選擇10kV母線長期工作電流Imax=(2xSn)/J3Un=2X7500/33X10)=866.03A選用LM&120"0型立放矩形鋁母線，長期允許電流為1680A，母線平放乘以0.95,則允許電流為1596A,滿足要求。同35kV母線動穩(wěn)定校驗最后。=494.78漢104,小丁規(guī)定的鋁母線極限應力6860x104,故滿足動穩(wěn)定要求熱穩(wěn)定要求最小截面Smm=45.83mm2,選擇的LM&120婦0型矩形

53、母線截面大丁熱穩(wěn)定最小截面要求45.83mm,故滿足要求7.3.4母線選擇結(jié)果表7.7母線選擇結(jié)果35kV母線LM"100x635主變進線LGJ-150/2010kV母線LMY-120X107.4互感器的選擇7.4.1電流互感器的選擇1電流互感器選擇的原則電流互感器的選擇應滿足變電所中電氣設備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。選擇的電流互感器一次回路允許最高工作電壓Uma>a大丁或等丁該回路的最高運行電壓，即Umax皿式中Umax一電流互感器最高電壓，單位為kV；Ug-回路工作電壓，即系統(tǒng)標稱電壓，單位kV。電流互感器的一次額定電流有：5、10、15、20、30、

54、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A其一次側(cè)額定電流應盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上，以保證測量儀表的最佳工作，并在過負荷時使儀表有適當?shù)闹甘尽６晤~定電流有5A和1A兩種，強電系統(tǒng)一般選5A,弱電系統(tǒng)一般選用1A。電流互感器動穩(wěn)定可按來下式校驗Imax,Ish式中Imax一為電流互感器允許通過的最大動穩(wěn)定電流，單位kA；Ish一系統(tǒng)短路沖擊電流，單位kA。電流互感器短時熱穩(wěn)定應大丁或等丁系統(tǒng)短路時的短時熱

55、穩(wěn)定電流。2 35kV側(cè)電流互感器的選擇35kV級電流互感器分為戶外型和戶內(nèi)型兩類。戶外電流互感器，一般選用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器，常用LB系列、LABN系列。選用LC卒35(Q)型澆注絕緣加強型電流互感器，作為保護、測量、計算之用。電流互感器額定電壓為42kV,大丁系統(tǒng)標稱電壓35kV。額定二次電流5A.主變進線電流為129.90A，額定一次電流選用600A,大丁主變電流。選用LC卒35(Q)型電流互感器，0.2級25VA為計量，0.5級40VA為測量，10P15級50VA為保護。動穩(wěn)定校驗，電流互感器動穩(wěn)定電流為120kA,大丁短路沖擊電流34.0291kA，滿足要求。熱穩(wěn)定校驗，電流互感器的熱穩(wěn)定，Qk=iEa.aqqyoeaEiz.ig(kA)2S。電氣設備It2t=482勺=2304(kA)2S。滿足要求。3 10kV側(cè)電流互感器的選擇10kV進線選用LQZBJ10型電流互感器。額定電壓10kV,最高工作電壓11.5kV,大丁系統(tǒng)標稱電壓10kV，額定電流1500A，大丁10kV側(cè)負荷電流866.03A,滿足要求。額定二次電流為5A。電流互感器額定動穩(wěn)定電流140kA,大丁10kV側(cè)三相短路