35kv變電站電氣部分設(shè)計說明

..XX航空工業(yè)管理學院畢業(yè)論文〔設(shè)計2013屆電氣工程及自動化專業(yè)班級題目35kv變電站電氣部分設(shè)計姓名學號指導教師職稱二○一三年五月十二日內(nèi)容摘要變電站是電力系統(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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié),電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定,是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。變電站是把一些設(shè)備組裝起來,用來切斷、接通、改變或者調(diào)整電壓的。在系統(tǒng)中,變電站成了輸電和配電的集節(jié)點。本次設(shè)計首先根據(jù)任務(wù)書上所給系統(tǒng)與線路及所有負荷的參數(shù),分析負荷發(fā)展趨勢。從負荷增長方面闡明了建站的必要性,然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮,并通過對負荷資料的分析,安全,經(jīng)濟及可靠性方面考慮,確定了35kV,10kV以及站用電的主接線,然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器臺數(shù),容量及型號,同時也確定了站用變壓器的容量及型號,并進行了短路電流計算等內(nèi)容,從而完成了35kV電氣一次部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞主變壓器；電氣主接線；短路電流；電氣設(shè)備AbstractAsubstationistheelectricalpowersystemimportantconstituent,itaffectstheentireelectricalpowersystemdirectlythesecurityandtheeconomicalmovement,isrelatesthepowerplantanduser'smiddlelink,isplayingthetransformationandtheassignmentelectricalenergyrole.Theelectricalhostwiringisthepowerplanttransformersubstationkeylink,theelectricalhostwiringdrawsupisrelatingtheentirefactorydirectlytheelectricalequipmentchoice,thepowerdistributionequipmentarrangement,therelayprotectionandtheautomaticdevicedetermination,isthetransformersubstationelectricitypartinvestmentsizedeterminingfactor.Thetransformersubstationisassemblessomeequipment,usesfortoshutoff,theconnection,thechangeortheregulationvoltage.Inthesystem,thetransformersubstationhasbecometheelectrictransmissionandthepowerdistributioncollectionnode.Thisdesignfirstactsaccordingtointheprojectdescriptiontogivethesystemlogicalcircuitandallloadparameter,theanalysisloadtrendofdevelopment.Hadexpoundedfromtheloadgrowthaspectthestationconstructionnecessity,thenthroughtoplanstoconstructthetransformersubstationthesummaryaswellasthegoingbeyondalinedirectionconsidered,andthroughtoshouldersthematerialtheanalysis,safe,theeconomyandthereliableaspectconsidered,haddetermined35kV,10kVaswellasthestationuseelectricitythemainwiring,thencalculatedthroughtheloadandsuppliespowerthescopetodeterminethemaintransformerTaiwannumber,thecapacityandthemodel,simultaneouslyalsohaddeterminedstoodwithcontentsandsoontransformercapacityandmodel,thushascompleted35kVelectricitypartialdesigns.KeywordsMaintransformer,Singlebusbarsegmentwiring,Shortoutinthe-electriccurrent,Electricequipment目錄TOC\o"1-3"\u第1章概述3第2章設(shè)計任務(wù)及要求52.1設(shè)計任務(wù)52.2設(shè)計要求52.2.1技術(shù)要求52.2.2設(shè)計內(nèi)容5第3章變電站的總體設(shè)計分析73.1變電站的主要設(shè)備組成73.2負荷分析73.3變電站主接線方案的確定83.4主變壓器選擇9主變臺數(shù)的考慮原則9變壓器容量的確定9調(diào)壓方式的確定10容量比10主變壓器的參數(shù)計算10第4章短路電流計算124.1短路電流的目的及其假定124.1.1短路電流計算的目的124.1.2基本假定124.2基準值計算124.2.1計算短路電路中各元件的電抗及總電抗134.2.2計算三相短路電流和短路容量14第5章電氣設(shè)備的選擇175.1電氣設(shè)備選擇的基本原則175.2斷路器175.2.135KV側(cè)斷路器的選擇17選擇校驗175.2.310KV側(cè)出線斷路器及分段斷路器的選擇18選擇校驗185.3隔離開關(guān)195.3.135KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇195.3.210KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇205.4電流互感器的選擇21電流互感器的初選21電流互感器的校驗225.4.3電壓互感器的選擇235.5母線的選擇245.5.135KV母線的選擇245.5.210KV母線的選擇265.6避雷器的選擇27避雷器參數(shù)27參數(shù)校驗285.6.3避雷針的高度285.7熔斷器的選擇30型號選擇30熔斷器的選擇校驗305.7.310KV熔斷器型號選擇31第6章變電站主變壓器的繼電器保護設(shè)計326.1變壓器保護裝置的一般原則326.2縱聯(lián)差動保護整定33縱差動保護的整定計算346.2.2確定差動繼電器的動作工作電流和基本側(cè)差動線圈匝數(shù)356.3變壓器過負荷保護整定376.4變壓器零序過電流過電壓保護整定37致謝38參考資料39附錄39第1章概述科學技術(shù)的迅猛發(fā)展,使得電力工業(yè)以現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和先行官的形式也得到了很大的發(fā)展。廣泛應(yīng)用于電力工業(yè)的電能具有便于輸送、分配、使用、控制等優(yōu)點。由于大電網(wǎng)的出現(xiàn),世界各國電力工業(yè)發(fā)展和運行的經(jīng)驗告訴我們：電力系統(tǒng)愈大,調(diào)度運行就愈能合理和優(yōu)化,經(jīng)濟效益就愈好,應(yīng)變事故的能力就愈強。這可以說是現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的重要標志。而變電站是電力系統(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。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié),電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定,是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。變電站是把一些設(shè)備組裝起來,用來切斷、接通、改變或者調(diào)整電壓的。在系統(tǒng)中,變電站成了輸電和配電的集節(jié)點。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復雜,各級調(diào)度中心需要獲得更多的信息,以準確掌握電網(wǎng)和變電站的運行狀況。同時,提高電力系統(tǒng)的可控性,要求更多地采用遠方集中監(jiān)視和控制,并逐步采用無人值班管理模式。顯然,傳統(tǒng)變電站已遠遠不能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)管理模式的需求。變電站綜合自動化是一門多專業(yè)的綜合技術(shù),它以微型計算機為基礎(chǔ),實現(xiàn)了對變電站傳統(tǒng)的繼電保護、控制方式、測量手段、通信和管理模式的全面技術(shù)改造,實現(xiàn)了電網(wǎng)運行管理的一次變革。變電站匯集了電源、升降電壓和分配電力場所,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)。變電站有升壓變電站和降壓變電站兩大類。升壓變電站通常是發(fā)電廠升壓站部分,緊靠發(fā)電廠。將壓變電站通常遠離發(fā)電廠而靠近負荷中心。這里所設(shè)計得就是總降壓變電站。它通常有高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等組成。供電工作要很好地為工業(yè)生產(chǎn)服務(wù),切實保證工廠生產(chǎn)和生活的用電需求,并做好節(jié)能工作,就需達到下列的基本要求：〔1安全在電能的供應(yīng)、分配和使用中,不應(yīng)發(fā)生人身事故和設(shè)備事故。〔2可靠應(yīng)滿足電能用戶對供電可靠性即連續(xù)供電的要求?！?優(yōu)質(zhì)應(yīng)滿足電能用戶對電壓和頻率等電能質(zhì)量的要求?！?經(jīng)濟供電的投資要省,運行費用要低,并盡可能地節(jié)約電能和減少對有色金屬的消耗。在設(shè)計過程中,所針對的首要問題是要通過對該廠的用電負荷的實際情況進行負荷計算分析來確定總設(shè)計的方案,通過參閱有關(guān)資料找一個貼切的解決方案來進行負荷計算分析。再次遇到的主要問題就是短路電流的計算,因為它是電力技術(shù)方面的基本問題之一,在發(fā)電廠、變電所及整個電力系統(tǒng)的設(shè)計、運行中均以短路計算結(jié)果的結(jié)果為依據(jù)。除此之外,它還是選擇電氣設(shè)備、電力繼電保護設(shè)計、選擇電力系統(tǒng)接線圖和確定限制短路電流措施的依據(jù)。為更好的設(shè)計能少出錯誤,在遇到那些不解之處時,我就請教我的指導老師和學友們,然后參照校圖書館里的相關(guān)文獻進行反復計算與思考,并參閱工程實際的設(shè)計計算過程,通過比較與簡化省略掉對本設(shè)計無關(guān)緊要的部分計算,之后再進行整理。本次設(shè)計主要包括變電站總體分析、電力系統(tǒng)分析、主接線選擇、主變選擇、無功補償設(shè)備選擇、短路電流的計算、電氣設(shè)備的選擇、防雷設(shè)計、配電裝置和平面設(shè)置等。在主接線設(shè)計中,在35kV側(cè)我們把兩種接線方式在經(jīng)濟性、靈活性、可靠性三個方面進行比較,最后選擇35kV采用單母線分段接線方式。在10kV側(cè)采用單母分段接線方式。變電站內(nèi)的高壓配電室、變壓器室、低壓配電室等都裝設(shè)有各種保護裝置,這些保護裝置是根據(jù)下級負荷地短路、最大負荷等情況來整定配置的,因此,在發(fā)生類似故障是可根據(jù)具體情況由系統(tǒng)自動做出判斷應(yīng)跳閘保護,并且,現(xiàn)在的跳閘保護整定時間已經(jīng)很短,在故障解除后,系統(tǒng)內(nèi)的自動重合閘裝置會迅速和閘恢復供電。這對于保護下級各負荷是十分有利的。這樣不僅保護了各負荷設(shè)備的安全利于延長是使用壽命,降低設(shè)備投資,而且提高了供電的可靠性,這對于提高工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率是十分有效的。..第2章設(shè)計任務(wù)及要求2.1設(shè)計任務(wù)本次設(shè)計任務(wù)內(nèi)容是本次設(shè)計的主要任務(wù)是電氣部分的設(shè)計和計算。此過程中,首先要對電力系統(tǒng)和變電站基本概況做總體分析,再進行負荷計算。依據(jù)負荷出線的多少及用戶的負荷級別,初步設(shè)計電氣主接線的形式,經(jīng)過對比后擇取最佳的主接線方案。依據(jù)負荷分析的數(shù)據(jù),選擇合適主變壓器容量及主變壓器型式。為使得變電站安全可靠運行,就必需進行防雷設(shè)計,以保證變電站的運行不受雷電的襲擊。此次設(shè)計的變電站為終端變電站.該變壓器采用雙繞組連接方式。2.2設(shè)計要求2回35kv架空進線,線路長度5Km。35kv側(cè)功率因數(shù),年最大負荷利用小時數(shù)T=3500h,年最大負荷數(shù),其中重要負荷占60%,最大一回負荷為6MVA,采用中性點不接地的運行方式。主要向附近的大型企業(yè)供電〔一類負荷8回10kv架空線路側(cè)功率因數(shù),T=3000h主要供鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)和農(nóng)業(yè)用電〔二類負荷。8回10KV出線,主要給部分工廠和民用〔主要為二、三類負荷,最大負荷為16MVA.電壓等級：35KV/10KV；出線路回數(shù)：35KV出線共2回；10KV出線共8回,四回備用；該變電所主要以35KV和10KV電壓對公司內(nèi)各分廠供電,用電負荷比較集中,公司所處位置比較集中,同時該變電所還聯(lián)結(jié)著電力系統(tǒng)各個部分,將系統(tǒng)電壓降低后分配給各地區(qū)用戶,因此該變電所為降壓變電所。2.2.1技術(shù)要求自然條件地勢平坦,海拔600米,交通方便；常年最高氣溫,最低氣溫-25,年平均溫度+l5；最大風速25；地震強度低于6級；土壤電阻率：小于400；周圍環(huán)境好,不受污染影響2.2.2設(shè)計內(nèi)容〔1變電站電氣部分總體分析；〔2電氣主接線設(shè)計；〔3短路電流計算；〔4電氣設(shè)備選擇；〔5主變壓器保護整定計算；〔610KV線路保護整定計算.第3章變電站的總體設(shè)計分析3.1變電站的主要設(shè)備組成變壓器：變壓器是變換電壓的主要設(shè)備,一般在變電站用于降低電壓。變壓器由單相變壓器和三相變壓器。一般使用經(jīng)濟上有利的三相變壓器,單相變壓器僅在高電壓、大容量的500kV變電站等由于受到搬運上的限制而被采用。輸電線和開關(guān)設(shè)備：在變電站內(nèi)匯集著許多集中和分配電力的輸配電線,與主變壓器一起接在母線上,在每一條線路的引出口除裝設(shè)斷路器和隔離開關(guān)。斷路器通常用于電路的送出、停止或切換,當輸、配電設(shè)備發(fā)生事故時則用來自動切斷。隔離開關(guān)用于輸、配電線路,在檢修斷路器等電氣設(shè)備時斷開它們以隔離電源,有時用來切換母線環(huán)?？刂蒲b置與互感器：控制裝置是變電站的中樞神經(jīng)、值班員監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài),根據(jù)需要進行設(shè)備的操作以及聯(lián)合互感器進行電壓、電流和功率的測量?；ジ衅鞯闹饕饔檬菍⒏唠妷?、大電流轉(zhuǎn)換成低電壓、小電流進行測量或保護。避雷器：避雷器是把系統(tǒng)中如雷電和操作過電壓之類的異常電壓抑制在規(guī)定值以內(nèi),從而保護以變壓器為主的主要設(shè)備。調(diào)相設(shè)備：調(diào)相設(shè)備,因為在重負荷是使電流超前,輕負荷時使電流滯后,所以用來進行電壓的調(diào)整。3.2負荷分析一級負荷：中斷供電將造成人身的傷亡,能造成重大的經(jīng)濟損失的如重大的交通樞紐、通訊樞紐,經(jīng)常于國際活動的大量人員集中的公共場所還使用設(shè)備損壞,產(chǎn)品報廢重要負荷中斷將發(fā)生爆炸,火災(zāi)和中毒等給人民的生活帶來影響。一級負荷必須有兩個獨立電源供電,且當任何一個電源失去后,能保證對全部一級負荷不間斷供電。二級負荷：中斷供電將造成較大損失使連續(xù)的生產(chǎn)過程被打亂,需要長時間才能夠恢復的稱之為二級負荷。二級負荷一般要有兩個獨立電源供電,且當任何一個電源失去后,能保證全部或大部分二級負荷的供電。三級負荷：中斷供電后無重大的影響,三級負荷一般只需一個電源供電。3.3變電站主接線方案的確定35kv的變電站只有兩臺變壓器和兩條線路因此應(yīng)該采用橋形連接。根據(jù)橋斷路器 QF3的安裝位置,可分為內(nèi)橋接線和外橋接線,如上圖所示〔a〔b,內(nèi)橋接線在線路故障或切除、投入時,不影響其余回路工作,并且操作簡單；而在變壓器故障切除或投入時,要使用相應(yīng)線路短時停電且操作復雜。因而該線路一般適用于線路較長〔相對來說線路的故障幾率較大和變壓器不需要經(jīng)常切換〔如火電廠的情況；而外橋接線在運行中的特點相反,適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。當系統(tǒng)中有穿越功率通過主接線為橋形連線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè),或者橋形的2條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時,通常宜采用外橋連接。如果采用內(nèi)橋接線,穿越功率將通過3臺斷路器,繼電保護配置復雜,并且其中臺短路器斷開時都將是穿越功率無法通過,或是使環(huán)形電網(wǎng)開環(huán)運行。為減少開環(huán)及滿足一回進線或出線停運時,橋斷路器需退出運行,可加"跨條"聯(lián)絡(luò)兩臂。橋形接線只用3臺斷路器,比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了一臺斷路器,并且沒有母線,投資省,看可靠性不高,只適用于小容量發(fā)電廠或變電站,或作為最終將發(fā)展為單母線分段或雙母線的工程初期接線方式,也可用于大型發(fā)電機組的啟動/備用變壓器的高壓側(cè)接線方式。而該設(shè)計系統(tǒng)以火電為主,變壓器不需經(jīng)常切換,再者從經(jīng)濟考慮橋形接線的造價都很低,并且容易發(fā)展或單母分段接線應(yīng)該采用橋內(nèi)接線的方式。10KV側(cè)主接線的接線方式有：單母及分段單母線,雙母線?？紤]到10KV側(cè)有10回出線且主要為二三類負荷,宜采用單母線分段接線方式。圖3-1橋形接線〔a內(nèi)橋接線〔b外橋接線3.4主變壓器選擇3.4.1.主變臺數(shù)的考慮原則<1>對大城市郊區(qū)的一次變,在中、低壓側(cè)構(gòu)成環(huán)網(wǎng)情況下,裝兩臺主變?yōu)橐恕?lt;2>為滿足運行的靈敏性和可靠性,如有重要負荷的變電所,應(yīng)選擇兩臺繞組變壓器,選用三繞組變壓器占的面積小,運行及維護工作量少,價格低于四臺雙繞組變壓器,因此三繞組變壓器的選擇大大優(yōu)于四臺雙繞組變壓器；對地區(qū)性孤立的一次變或大型的工業(yè)專用變電站,設(shè)計時應(yīng)考慮裝三臺的可能性。<3>對于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺主變壓器的變電站,其變壓基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的1-2級設(shè)計,以便負荷發(fā)展時更換變壓器的容量按上述分析我設(shè)計的主電站應(yīng)裝設(shè)兩臺同型號的三繞組變壓器。3.4.2變壓器容量的確定〔1主變?nèi)萘窟x擇一般應(yīng)按變電站建成后5～10年的規(guī)劃負荷選擇,并適當考慮到遠期幾年發(fā)展,對城郊變電站,主變?nèi)萘繎?yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合?！?根據(jù)變電站的負荷性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變?nèi)萘?對有重要負荷的變電站應(yīng)考慮一臺主變壓器停運時,其余主變壓器容量在計及過負荷能力后的允許時間內(nèi),應(yīng)保證用戶的一、二級負荷；對一般性變電站,當一臺主變停運時,其余主變壓器應(yīng)能保證全部負荷的60％。〔3同級電壓的單臺降壓變壓器容量的級別不宜太多,

為了保證供電可靠性,變電所一般裝設(shè)兩臺主變,有條件的應(yīng)考慮設(shè)三臺主變的可能性。對于使用兩臺變壓器的變電所,其額定容量可按下式確定變壓器的額定容量：式中變電所最大負荷n為變壓器臺數(shù);本設(shè)計中取0.6則其最大容量平均容量,取31.5MVA查《電力工程電氣設(shè)計手冊〔1》〔見附錄1可知數(shù)據(jù)如下:表3-2額定容量額定電壓阻抗電壓空載電流負載損耗空載損耗備注31.5MVA高壓低壓80.6132kW31.6kW38.511調(diào)壓方式的確定調(diào)壓方式是指采用有載〔帶負荷調(diào)壓還是手動〔不帶負荷調(diào)壓方式。根據(jù)相關(guān)規(guī)程規(guī)定,在滿足電壓正常波動情況下可以采用手動〔不帶負荷調(diào)壓方式,手動調(diào)壓方式的變壓器便宜維修方便。對于35kV站的設(shè)計,可采用手動調(diào)壓方式。但是,近年隨著對變壓器質(zhì)量的要求的提高和有載調(diào)壓變壓器質(zhì)量的提高,作為城市變電站一般選擇有載調(diào)壓方法。容量比變壓器的繞組容量有:100/100/100、100/100/50、100/50/50等幾種。對于本次設(shè)計35kV變壓器總?cè)萘坎淮?其繞組容量對于造價影響不大,所以采用100/100/100的容量比。3.4.5主變壓器的參數(shù)計算〔1繞組的等值電抗計算,變壓器的等值電路如圖3-2根據(jù)《電力系統(tǒng)分析》上冊P28頁〔2選取基準值=100MVA,,,繞組的等值電抗標幺值如下：〔3變壓器繞組的等效電阻〔4繞組的電抗〔5繞組的等效電納變壓器空載電流包含有功分量和無功分量,由于有功分量相對很小,可以近似認為空載電流等于無功分量,即,于是就有從而有該變壓器的等值電路如圖所示圖3-2變壓器的等值電路第4章短路電流計算4.1短路電流的目的及其假定4.1.1短路電流計算的目的〔1在選擇電氣主接線時,為了比較各種接線方案,或確定某一接線是否需要采用限制短路電流的措施,均需進行必要的短路電流計算?！?在選擇電氣設(shè)備時,為了保證設(shè)備在正常運行和故障狀況下都能安全、可靠的工作；同時又力求節(jié)約資金,這就需要按短路情況進行全面校驗?！?在設(shè)計屋外高壓配電裝置時,需按短路條件校驗軟導線相間和相對地安全距離?！?在選擇繼電保護方式和進行整定計算,需以各種短路時的短路電流為依據(jù)?！?接地裝置的設(shè)計,也需用短路電流。4.1.2基本假定〔1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)中電機均為理想電機?！?電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行?！?短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。短路電流的計算有兩種方法：歐姆法和標幺值法。本次設(shè)計采用歐姆法。4.2基準值計算高壓短路電流計算一般只計及各元件的電抗,采用標幺值計算,取基準容量SB=100MVA,基準電壓,基準電流,基準電抗,圖4-1變電所的主接線圖4.2.1計算短路電路中各元件的電抗及總電抗〔1電力系統(tǒng)的電抗：有附錄8〔《工廠供電》第5版374頁查得SN10-10II型斷流容量,因此〔2架空線路的電抗：有表4-1可知,因此表4-1電力線路每相的單位長度電抗平均值線路結(jié)構(gòu)線路電壓35kv及以上6—10kv220/380v架空線路0.400.350.32電纜線路0.120.080.066〔3繪k-1點短路的等效電路,如圖所示,圖上標出各元件的序號〔分子和電抗值〔分母,并計算其總電抗為圖4-2k-1點短路時的等值網(wǎng)絡(luò)圖4.2.2計算三相短路電流和短路容量〔1三相短路電流周期分量有效值〔2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流〔3三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值〔4三相短路容量4.2.3求k-2點的短路電流和短路容量〔〔1計算短路電路中各元件的電抗及總電抗電力系統(tǒng)的電抗：〔2架空線路的電抗：〔3電力變壓器的電抗：查《電力工程電氣設(shè)計手冊〔1》得〔4繪k-2點短路的等效電路,如圖所示,圖上標出各元件的序號〔分子和電抗值〔分母,并計算其總電抗為圖4-3k-2處短路時的等值網(wǎng)絡(luò)圖4.2.2計算三相短路電流和短路容量〔1三相短路電流周期分量有效值〔2三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流〔3三相短路沖擊電流及第一個周期短路全電流有效值〔4三相短路容量在工程設(shè)計說明說中,往往只列短路計算表,如表4-2所示。表4-2短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MVAk-88.114.8060.6k-224.724.724.745.527.017.1第5章電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的基本原則〔1應(yīng)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?！?應(yīng)按當?shù)厥褂铆h(huán)境條件校驗?！?應(yīng)力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理?！?與整個工程的建設(shè)標準應(yīng)協(xié)調(diào)一致?！?同類設(shè)備用盡量減少品種。〔6選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合格的特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級批準。5.2斷路器5.2.135KV側(cè)斷路器的選擇〔135KV側(cè)最大的工作電流根據(jù)110KV出線的U,I的要求,查《發(fā)電廠變電站電氣設(shè)備》附表,把計算數(shù)據(jù)和斷路器的有關(guān)參數(shù)進行列表可選SW2-35/1000,而隔離開關(guān)應(yīng)選用GW5-35G/1000-83。表5-1型號額定電壓額定電流額定斷流量動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流<4s>SW2-35/1000351000A24.8kA63.4kA24.8kA5.2.2選擇校驗〔1額定開斷電流校驗<滿足條件>〔2額定電壓校驗<滿足條件>〔3額定電流校驗<滿足條件>〔4動穩(wěn)定校驗<滿足條件>〔5熱穩(wěn)定校驗取,<滿足條件>5.2.310KV側(cè)出線斷路器及分段斷路器的選擇〔110KV側(cè)出線斷路器及分段斷路器的工作情況基本一致,故可選用同一型號斷路器10KV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流。根據(jù)該最大持續(xù)工作電流,查<<發(fā)電廠電氣部分>>附表5知選SN10-10Ⅲ/2000型戶內(nèi)少油式斷路器為宜,其具體參數(shù)如下表表5-2型號額定電壓額定電流額定斷流量動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流<4s>SN10-10Ⅲ/200010kv2000A43.3kA130kA43.3kA5.2.4選擇校驗〔1額定開斷電流校驗<滿足條件>〔2額定電壓校驗<滿足條件>〔3額定電流校驗<滿足條件>〔4動穩(wěn)定校驗<滿足條件>〔5熱穩(wěn)定校驗取,<滿足條件>經(jīng)校驗,計算結(jié)果滿足要求,可確定10kv側(cè)出線斷路器,分段斷路器選用型號為SN10-10Ⅲ/2000。5.3隔離開關(guān)5.3.135KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇35KV側(cè)隔離開關(guān)的工作情況基本一致,故可選用同一型號的隔離開關(guān)。35KV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流：根據(jù)該最大持續(xù)工作電流,查《發(fā)電廠電氣部分》附表7可知選擇GW5-35G/1000-83為如表4-4：表5-3型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流GW5-35G/1000-83351000A83A25A〔1額定電壓校驗〔滿足條件〔2額定電流校驗=1000A<滿足條件>〔3熱穩(wěn)定校驗取4.5s取4s<滿足條件>〔4動穩(wěn)定校驗<滿足條件>經(jīng)校驗,計算結(jié)果滿足要求,可確定35側(cè)隔離開關(guān)型號為：GW4-110D/1000-80。5.3.210KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇〔110KV側(cè)隔離開關(guān)的工作情況基本一致,故可選用同一類型隔離開關(guān)。10KV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流為：根據(jù)該最大持續(xù)工作電流,查〈〈發(fā)電廠電氣部分〉〉附表7可知選擇GN2-10/2000-85型隔離開關(guān)為宜,其如表5-4表5-4隔離開關(guān)的參數(shù)型號額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流熱穩(wěn)定電流5sGN2-10/2000-8310kv200A8551〔2選擇校驗〔a額定電壓校驗〔滿足條件〔b額定電流校驗<滿足條件>〔c熱穩(wěn)定校驗取5s取5.5s<滿足條件〔d動穩(wěn)定校驗<滿足條件>經(jīng)校驗,計算結(jié)果滿足要求。可確定10kv側(cè)隔離開關(guān)選用型號為GN2-10/2000-83。5.4電流互感器的選擇互感器時電力系統(tǒng)中測量儀器、繼電保護等二次設(shè)備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓〔100、和小電流〔5、1A,其一次側(cè)接在一次系統(tǒng),二次側(cè)截測量儀表與繼電保護裝置等。互感器包括電流互感器和電壓互感器兩大類,結(jié)構(gòu)上主要是電磁式的。5.4.1電流互感器的初選根據(jù)電路互感器安裝處電網(wǎng)的額定電壓,線路的最大持續(xù)工作電流,用途以及安裝地點,在〈〈電力工程設(shè)計手冊三〉〉查表可選取電流互感器及其參數(shù)如表5-5：表5-5安裝處最大持續(xù)工作電流<A>型號額定電流熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)35KV側(cè)882LCWD-356510010KV側(cè)1039LMC-10755.4.2電流互感器的校驗〔135KV側(cè)電流互感器的校驗<a>熱穩(wěn)定校驗〔滿足條件〔b額定電流校驗<滿足條件>〔c動穩(wěn)定校驗<滿足條件>〔210KV側(cè)電流互感器的校驗〔a熱穩(wěn)定校驗〔滿足條件〔b額定電流校驗<滿足條件>〔c動穩(wěn)定校驗<滿足條件>經(jīng)校驗,計算結(jié)果滿足要求,初選的各電壓等級的電流互感器型號正確.5.4.3電壓互感器的選擇〔1電壓互感器的初選電壓互感器按一次回路電壓,二次電壓,安裝地點和使用條件,二次負荷及準確等級要求進行選擇,查〈〈電力工程設(shè)計手冊三〉〉表24-3和表24-4得各電壓等級電壓互感器參數(shù)如表5-6：表5-6安裝處型號最大容量〔VA額定電壓〔KV副線圈容量〔VA原線圈副線圈輔助線圈35KV側(cè)JDJJ-351200150〔0.5級10KV側(cè)JSJW-10960100．1120〔0.5級〔2電壓互感器的校驗電壓互感器二次側(cè)負荷統(tǒng)計表5-7儀表名稱及型號每相線圈消耗功率儀表電壓線圈儀表數(shù)目AB相BC相三相有功功率表1D1–W0.75VA1021.501.50三相無功功率表1D1–VAR0.75VA10201.501.5三相有功電能表DS11.5VA0.380.9521.501.50三相無功電能表DX11.5VA0.380.95201.501.5電壓表1TV-V6VA1026060負荷電壓繼電器DY-Z12.5VA10112.5012.50三相電壓繼電器DYJ-15VA1015050總計28VA1226.5326.33由上表可知,AB相與BC相負荷相等,有電壓互感器接成星形負荷接成三角形時B相負荷的計算：電壓互感器接成不完全星形負荷也接成不完全星形時AB相負荷的計算：10KV副線圈容量最小,按照10KV的副線圈容量校驗成立,那么110KV,35KV側(cè)電壓互感器校驗也成立。5.5母線的選擇根據(jù)矩形、槽形和管形母線的使用范圍、母線的截面形狀,應(yīng)該保證集膚效應(yīng)系數(shù)盡可能低、散熱良好、機械強度高、安裝簡便和連接方便以及變電所的周圍環(huán)境和實際情況母線的選擇。5.5.135KV母線的選擇〔1母線型號選擇35KV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流依據(jù)T=3500h,在《發(fā)電廠電氣部分》圖6-17查得經(jīng)濟電流密度j為：0.96,結(jié)合最大持續(xù)工作電流,可得：查《電力工程設(shè)計手冊〔1》表4-26,選擇鋁母線型號及參數(shù)見表5-8：表5-8D〔mm截面載流量重量電阻集膚效應(yīng)系數(shù)截面系數(shù)慣性半徑35962.113702.60.3071.074.2880.875〔2母線選擇校驗按導體長期發(fā)熱允許電流校驗〔滿足條件按電暈電壓校驗對35KV及以上電壓的母線〔硬母線和軟母線應(yīng)根據(jù)當?shù)厍缣鞖庀髼l件校驗電暈電壓,使工作電壓小于臨界電暈電壓〔滿足條件按熱穩(wěn)定校驗=141〔滿足條件按動穩(wěn)定校驗〔滿足條件因此,經(jīng)過各種校驗都能滿足條件,選擇此種型號的母線。5.5.210KV母線的選擇〔1母線型號選擇10KV側(cè)母線最大持續(xù)工作電流為：依據(jù)T=3000h,在《發(fā)電廠電氣部分》圖6-17查得經(jīng)濟電流密度j為：1.10,結(jié)合最大持續(xù)工作電流,可得：查《電力工程設(shè)計手冊〔1》見附錄〔最后一頁,選擇鋁母線型號及參數(shù)見表5-9：表5-9D〔mm截面載流量重量電阻集膚效應(yīng)系數(shù)截面系數(shù)慣性半徑68.580063410.7280.2381.106.4001.0〔2母線選擇校驗〔a按導體長期發(fā)熱允許電流校驗〔條件：〔滿足條件〔b按電暈電壓校驗〔條件：對35KV及以上電壓的母線〔硬母線和軟母線應(yīng)根據(jù)當?shù)厍缣鞖庀髼l件校驗電暈電壓,使工作電壓小于臨界電暈電壓?！矟M足條件〔c按熱穩(wěn)定校驗〔條件：=141〔滿足條件〔d按動穩(wěn)定校驗〔條件：〔滿足條件各項指標都能滿足要求,因此選擇此種型號的母線。5.6避雷器的選擇本電站地處平原地區(qū),海拔高度100米,雷電活動較少,110KV側(cè)采用中性點直接接地的運行方式,結(jié)合經(jīng)濟性考慮,選擇FCZ磁吹閥型避雷器為宜。5.6.1避雷器參數(shù)根據(jù)電壓等級,查《電力工程設(shè)計手冊〔3》表28-4<見附表2>,避雷器參數(shù)見表5-10表5-10型號額定電壓〔KV滅弧電壓〔KV工頻放電電壓〔KV沖擊放電電壓〔KV泄露電流不小于不大于整流電壓〔KV電流〔ūAFZ-3535418298134148450~6505.6.2參數(shù)校驗〔1滅弧電壓校驗〔條件：—避雷器滅弧電壓有效值—避雷器額定電壓有效值—接地系數(shù),取1.0—最高運行線電壓〔滿足條件〔2避雷器沖擊放電電壓上限值=134KV=35KV,滿足條件。5.6.3避雷針的高度避雷針高度計算是根據(jù)門型架高度確定的,進出線架高10米。選避雷針高度h=25m那么P=1單支避雷針在地面的保護半徑為：,當=10m時：因為=1/2h,所以在高度避雷針的保護半徑為17.5m四支避雷針的代號分別為：#1、#2、#3、#4則四支避雷針的聯(lián)合保護范圍分別為：〔1雙針之間的聯(lián)合保護范圍為：在高度避雷針的保護最小寬度〔2三針之間的聯(lián)合保護范圍為在高度避雷針的保護最小寬度,所以變電站內(nèi)的設(shè)備均在避雷針的聯(lián)合保護范圍內(nèi)。圖5-1單根避雷針保護范圍圖5-2雙根避雷針保護范圍圖5-3三根避雷針每兩根避雷針保護范圍5.7熔斷器的選擇熔斷器的型號和種類,可根據(jù)安裝條件、用途及額定電壓額定電流選擇。作為電力線路、電力變壓器短路或過載保護,可選用RW3--RW7、RW9--RW11等系列；作為電壓互感器〔3--110KV的短路保護,可選用RW10或者RWX0等系列。5.7.1型號選擇根據(jù)額定電壓和最大持續(xù)電流并考慮電力變壓器側(cè)和電壓互感器一次側(cè),所以可選用同一型號的熔斷器,查《發(fā)電廠電氣部分》P494表2-20,10KV熔斷器型號、參數(shù)見表5-11表5-11型號額定電壓〔KV額定電流〔KA最大開斷容量〔MVARW10-353510006005.7.2熔斷器的選擇校驗〔1額定電壓的校驗〔條件：〔滿足條件—熔斷器的額定電壓—電網(wǎng)額定電壓〔2額定電流的校驗〔條件：〔滿足條件—熔斷器的熔斷電流—可靠系數(shù),考慮電動機自啟動時取〔K=1.5~2.0—最大持續(xù)工作電流〔3額定開斷電流的校驗〔條件：根據(jù)最大開斷容量求：〔滿足條件—最大開斷電流—最大開斷容量〔MVA—短路時的沖擊電流5.7.310KV熔斷器型號選擇〔1熔斷器型號選擇根據(jù)額定電壓和最大持續(xù)電流并考慮電力變壓器側(cè)和電壓互感器一次側(cè),所以可選用同一型號的熔斷器,查《發(fā)電廠電氣部分》P494表2-20,10KV熔斷器型號、參數(shù)見表5-12表5-12型號額定電壓〔KV額定電流〔KA最大開斷容量〔MVARW10-10F101600200〔2熔斷器的選擇校驗〔a額定電壓的校驗〔條件：〔滿足條件—熔斷器的額定電壓—電網(wǎng)額定電壓〔b額定電流的校驗〔條件：〔滿足條件—熔斷器的熔斷電流—可靠系數(shù),考慮電動機自啟動時取〔K=1.5~2.0—最大持續(xù)工作電流〔c額定開斷電流的校驗〔條件：根據(jù)最大開斷容量求：〔滿足條件—最大開斷電流—最大開斷容量〔MVA—短路時的沖擊電流第6章變電站主變壓器的繼電器保護設(shè)計6.1變壓器保護裝置的一般原則電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件,它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響。因此,我們必須研究變壓器有哪些故障和不正常運行狀態(tài),以便采取相應(yīng)的保護措施。<1>防御變壓器鐵殼內(nèi)部短路和油面降低的瓦斯保護。<2>防御變壓器線圈和引出線的多相短路,大接地電流電網(wǎng)側(cè)線圈和引出線的接地短路以及線圈間短路的縱差動保護或電流速斷保護。<3>防御外部相間短路并作瓦斯保護和縱差動保護〔或電流速斷保護后備的過電流保護〔或復合電壓啟動的過電流保護或負序電流保護<4>防御大接地電流電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護。變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內(nèi)兩種故障。油箱外的故障,主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及中性點直接接地側(cè)的接地短路。這些故障的發(fā)生會危害電力系統(tǒng)的安全連續(xù)供電。油箱內(nèi)的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。油箱內(nèi)故障時產(chǎn)生的電弧,不僅會損壞繞組的絕緣、燒毀鐵芯,而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產(chǎn)生大量的氣體,有可能引起變壓器油箱的爆炸。變壓器外部短路引起的過電流、負荷長時間超過額定容量引起的過負荷、風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等,這些運行狀態(tài)會使繞組和鐵芯過熱。此外,對于中性點不接地運行的星形接線方式變壓器,外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓,威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式下會發(fā)生變壓器的過勵磁,引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過熱。主保護：電流差動保護、瓦斯保護后備保護：過電流保護/低壓閉鎖過電流保護/復合電壓閉鎖過流保護/阻抗保護/零序過電流保護/零序過電壓保護/過負荷保護/過激磁保護。兩種配置模式：〔1主保護、后備保護分開設(shè)置〔2成套保護裝置,重要變壓器雙重化配置6.2縱聯(lián)差動保護整定以雙繞組變壓器為例來說明實現(xiàn)縱差動保護的原理,如下圖所示:圖6-1變壓器縱差動保護的原理接線變壓器的縱聯(lián)差動保護在正常運行和外部故障時,理想情況下,流入差動繼電器的電流等于零。但實際上由于變壓器的勵磁電流接線方式和電流互感器誤差等因素的影響,繼電器中有不平衡電流流過。由于這些因素的影響,變壓器差動保護的不平衡電流遠比差動保護的大。因此,變壓器差動保護需要解決的主要問題之一就是采取各種措施避越不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下,還要保證內(nèi)部故障時有足夠的靈敏系數(shù)和選擇性。按照避越勵磁涌流方法的不同,變壓器差動繼電器按不同的工作原理來實現(xiàn)。本設(shè)計站主變的容量較大,且為三繞組變壓器,考慮到外部故障時不平衡電流的影響大于勵磁涌流影響的實際情況,我們決定選用BCH-1型繼電器構(gòu)成縱差動保護,它具有以下特點：BCH-1型帶制動特性的助磁式差動繼電器,用于構(gòu)成雙繞組及三繞組變壓器的差動保護,由于具有一個制動線圈,因而在避越外部故障不平衡電流的方面的性能優(yōu)于BCH-2型繼電器,但避越性能則不如BCH-2型差動繼電器,BCH-1型差動繼電器多用于以下保護中：〔1帶有載調(diào)壓裝置的變壓器的差動保護〔2多側(cè)電源的三繞組變壓器的差動保護〔3同一電壓側(cè)經(jīng)過兩個斷路器接到系統(tǒng)的變壓器〔如高壓側(cè)為內(nèi)橋接線或多角型接線的差動保護.6.2.1縱差動保護的整定計算〔1變壓器差動保護參數(shù)計