Kv工廠供配電課程設(shè)計

目錄第一章原始資料分析 1第二章主變壓器的選擇 32.1主變壓器選擇的原則 32.2主變壓器臺數(shù)、容量的選擇 32.2.1主變壓器臺數(shù)的確定 32.2.2主變壓器容量的選擇 32.2.3變壓器相數(shù)的確定 32.2.4變壓器繞組的確定 42.2.5變壓器的連接組別的確定 42.2.6變壓器調(diào)壓方式的確定 42.2.7變壓器冷卻方式的選擇 4第三章電氣主接線的選擇 63.1電氣主接線設(shè)計的基本要求 63.2電氣主接線基本接線形式的選擇 63.2.1電氣主接線的概述 63.2.2主接線方案的擬定 7第四章短路電流的計算 114.1概述 114.1.1短路計算的目的 114.1.2短路計算的基本假設(shè) 114.1.3短路點的選擇 124.2短路電流的計算 134.3三相短路電流計算結(jié)果表 16第五章電氣設(shè)備的選擇 175.1電氣設(shè)備選擇的條件 175.1.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備 175.1.2環(huán)境條件對設(shè)備選擇影響 185.1.3按短路狀態(tài)校驗 185.2主要電氣設(shè)備的選擇 195.2.1斷路器的選擇 195.2.2隔離開關(guān)的選擇 215.2.3電流互感器的選擇 225.2.4電壓互感器的選擇 225.2.5母線的選擇 235.2.6熔斷器的選擇 235.2.7支柱絕緣子和穿墻套管的選擇 25第六章防雷接地設(shè)計 266.1雷暴日與雷暴小時 266.2地面落雷密度 266.3防雷設(shè)備 266.3.1保護(hù)原理 266.3.2保護(hù)范圍 26參考文獻(xiàn) 29摘要本文根據(jù)系統(tǒng)與線路及所有負(fù)荷的參數(shù)，分析負(fù)荷發(fā)展趨勢。從負(fù)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(fù)荷資料的分析，安全，經(jīng)濟(jì)及可靠性方面考慮，確定了110kV，35kV，10kV以及站用電的主接線，然后又通過負(fù)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，最后，根據(jù)最大持續(xù)工作電流及短路計算的計算結(jié)果，對高壓熔斷器，隔離開關(guān)，母線，絕緣子和穿墻套管，斷路器，電壓互感器，電流互感器進(jìn)行了選型，從而完成了110kV電氣次部分的設(shè)計。關(guān)鍵詞：變壓器、短路電流、負(fù)荷、電氣主接線新疆工程學(xué)院電力工程系《發(fā)電廠及電氣設(shè)備》課程設(shè)計110kV電氣一次設(shè)計第一章原始資料分析1.變電站的地址和地理位置選擇：建設(shè)一個變電站要考慮到地理環(huán)境、氣象條件等因素，包括：=1\*GB2⑴年最高溫度、最低溫度。=2\*GB2⑵冬季、夏季的風(fēng)向以及最大風(fēng)速。=3\*GB2⑶該地區(qū)的污染情況。2.確定變電站的建設(shè)規(guī)模設(shè)計=1\*GB2⑴電壓等級有兩個：110kV10kV。=2\*GB2⑵主變壓器用兩臺。⑶進(jìn)出線情況：110kV有兩回進(jìn)線，10kV有18回出線。3.設(shè)計110kV和10kV側(cè)的電氣主接線：通過比較各種接線方式的優(yōu)缺點、適用范圍，確定出最佳的接線方案。⑴110kV側(cè)有兩回進(jìn)線，為電源進(jìn)線，此時宜采用橋形接線，根據(jù)橋斷路器的安裝位置，可分為內(nèi)橋和外橋接線兩種，比較這兩種接線的特點，適用范圍，確定110kV側(cè)的接線方式為內(nèi)橋接線。⑵10kV側(cè)有18回出線，可供選擇的接線方式有：=1\*GB3①單母線分段接線。②雙母線以及雙母線分段。③帶旁路母線的單母線和雙母線接線。比較這幾種接線方式的優(yōu)缺點，適用范圍，確定出10KV側(cè)的接線方式為單母線分段接線。4.計算短路電流及主要設(shè)備選型。⑴主變壓器的型號、容量、電壓等級、冷卻方式、結(jié)構(gòu)、容量比和中性點接地方式的選擇等。=1\*GB3①主變的容量：主變?nèi)萘康拇_定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5-10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。當(dāng)變電所裝設(shè)兩臺及以上主變時，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停運時，其余容量至少能保證所供一級負(fù)荷或為變電所全部負(fù)荷的60-80%。②接線方式：我國110kV及以上電壓，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點多通過消弧線圈接地。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。5.繪制電氣主接線圖；總平面布置圖；110kV和10kV的進(jìn)出線間隔斷面圖等有關(guān)圖紙。6.簡要設(shè)計主變壓器繼電保護(hù)的配置、整定計算選擇幾個特殊的短路點：如110kV側(cè)、10kV母線上。根據(jù)系統(tǒng)的短路容量進(jìn)行整定計算。7.防雷接地設(shè)計防雷設(shè)計要考慮到年雷暴日，保護(hù)范圍等因素。接地設(shè)計考慮到主要的電氣設(shè)備能可靠的接地，免受雷電以及短路。新疆工程學(xué)院電力工程系《發(fā)電廠及電氣設(shè)備》課程設(shè)計110kV電氣一次設(shè)計第二章主變壓器的選擇在發(fā)電廠和變電所中，用來向系統(tǒng)和用戶輸送功率的變壓器，稱為主變壓器。2.1主變壓器選擇的原則主變壓器的容量、臺數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)。它的確定除了根據(jù)傳輸容量等原始數(shù)據(jù)外，還應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年的發(fā)展規(guī)劃、饋線回路數(shù)、電壓等級以及接入系統(tǒng)的緊密程度等因素，進(jìn)行綜合分析和合理選擇。如果變壓器的容量選得過大、臺數(shù)過多，不僅增加投資，增大占地面積，而且還增加了運行電能損耗，設(shè)備未能充分發(fā)揮效益；如果容量選得過小，就不能滿足變電所負(fù)荷的實際需要，這在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都是不合理的。2.2主變壓器臺數(shù)、容量的選擇2.2.1主變壓器臺數(shù)的確定根據(jù)變電所建設(shè)的規(guī)模，電壓等級有兩個：110kV和10kV，110kV側(cè)有兩回進(jìn)線，宜裝設(shè)兩臺主變壓器。裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于全部負(fù)荷的60~80%，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷供電。2.2.2主變壓器容量的選擇主變壓器容量的確定應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)5~10年發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。該變電所選用兩臺主變壓器，每臺容量的選擇應(yīng)按照其中任一臺停運時，另一臺變壓器的容量至少能保證所供一級負(fù)荷或為變電所全部負(fù)荷的60~80%。型號為：SFZ10-40000/110。2.2.3變壓器相數(shù)的確定電力變壓器按相數(shù)可分為單相變壓器和三相變壓器兩類，三相變壓器與同容量的單相變壓器組相比較，價格低、占地面積小，而且運行損耗可以減少12～15％。因此，在330kV及以下電力系統(tǒng)中，一般都應(yīng)選用三相變壓器。2.2.4變壓器繞組的確定電力系統(tǒng)中采用的變壓器按繞組數(shù)分類，有雙繞組普通式、三繞組式、自耦式以及低壓繞組分裂式等型式。該變電站有110kV和10kV兩個電壓等級，根據(jù)設(shè)計規(guī)程規(guī)定：具有兩個電壓等級的變電站中，首先考慮雙繞組變壓器。2.2.5變壓器的連接組別的確定變壓器三相繞組的接線組別必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列運行。電力系統(tǒng)中常用的繞組連接方式只有星形（Y）和三角形（△）兩種。我國110kV及以上電壓等級，變壓器三相繞組都采用“YN”聯(lián)接，中性點直接接地；35kV采用“Y”聯(lián)接，其中性點多通過消弧線圈接地；10kV中性點不接地，繞組多采用△連接。因此，普通雙繞組一般選用YN，d11接線；三繞組變壓器一般接成YN，y，d11或YN，yn，d11等形式。2.2.6變壓器調(diào)壓方式的確定為了保證變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過變壓器的分接頭切換開關(guān)，可改變變壓器高壓側(cè)繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實現(xiàn)電壓調(diào)整。分接頭切換開關(guān)有兩種切換方式：=1\*GB2⑴帶電切換，稱為無激磁調(diào)壓，調(diào)壓范圍較小。=2\*GB2⑵另一種是帶負(fù)荷切換，稱為有載調(diào)壓，調(diào)壓范圍大。該變壓器采用有載調(diào)壓方式。2.2.7變壓器冷卻方式的選擇電力變壓器的冷卻方式，一般有以下幾種類型：=1\*GB2⑴自然風(fēng)冷。=2\*GB2⑵油浸自冷。=3\*GB2⑶油浸水冷。=4\*GB2⑷強迫空氣冷卻，簡稱為風(fēng)冷式。=5\*GB2⑸強迫油循環(huán)水冷卻。該變壓器采用油浸自冷式，根據(jù)以上條件，選擇變壓器的型號為：SFZ10-40000/110。該變壓器的參數(shù)為：表2-1SFZ10-40000/110型號額定容量（kVA）額定電壓（kV）連接組標(biāo)號損耗（kW）空載電流（%）阻抗電壓（%）高壓低壓空載負(fù)載SFZ10-40000/1104000011010.5YN,d1132.61420.410.5第三章電氣主接線的選擇電氣主接線是發(fā)電廠、變電站電氣設(shè)計的首要部分，也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié)。電氣主接線又稱電氣一次接線，它是將電氣設(shè)備以規(guī)定的圖形和文字符號，按電能生產(chǎn)、傳輸、分配順序以及相關(guān)要求繪制的單相接線圖。電氣主接線直接影響電力生產(chǎn)運行的可靠性、靈活性，同時對電氣設(shè)備選擇、繼電保護(hù)、自動裝置和控制方式等諸多方面有決定性的關(guān)系。因此，主接線設(shè)計必須綜合考慮各個方面的影響因素，最終確定最佳方案。3.1電氣主接線設(shè)計的基本要求電氣主接線設(shè)計的基本要求，概括地說應(yīng)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面。安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線最基本的要求。在分析電氣主接線的可靠性時，要考慮發(fā)電廠和變電站在系統(tǒng)中的地位和作用、用戶的負(fù)荷性質(zhì)和類別、設(shè)備制造水平以及運行實驗等因素。電氣主接線應(yīng)能適應(yīng)各種運行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運行方式的轉(zhuǎn)換。通常設(shè)計在滿足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理，經(jīng)濟(jì)性主要從以下幾個方面考慮。⑴節(jié)省一次投資。主接線應(yīng)簡單清晰，并要適當(dāng)采用限制短路電流的措施，以節(jié)省開關(guān)電器的數(shù)量、選用廉價的電器或輕型電器，降低投資。⑵占地面積少。主接線設(shè)計要為配電裝置創(chuàng)造節(jié)約土地的條件、盡可能使占地面積少。=3\*GB2⑶能損耗少。經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的形式、容量和臺數(shù)，盡量避免兩次變壓而增加電能損耗。3.2電氣主接線基本接線形式的選擇3.2.1電氣主接線的概述主接線的基本接線形式就是主要電氣設(shè)備常用的幾種連接方式，以電源和出線為主體。由于各個發(fā)電廠或變電站的出線回路數(shù)和電源數(shù)不同，并且每路饋線所傳輸?shù)墓β室膊灰粯?，因而為便于電能的匯集和分配，在進(jìn)出線數(shù)較多時（一般超過4回），采用母線作為中間環(huán)節(jié)，可使接線簡單清晰，運行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。然而與有匯流母線的接線方式相比，無匯流母線的接線使用的開關(guān)電器較少，配電裝置占地面積較少，通常用于進(jìn)出線回路少，不再擴(kuò)建和發(fā)展的發(fā)電廠或變電站中。有匯流母線的接線形式概括的可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。3.2.2主接線方案的擬定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，在原始資料分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)對電源和出線回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等的不同考慮，可擬定出若干個主接線方案。根據(jù)對主接線的基本要求，從技術(shù)上論證并淘汰一些明顯不合理的方案，最終保留2-3個技術(shù)上相當(dāng)、又都能滿足任務(wù)書要求的方案，在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。對于在系統(tǒng)中占有重要地位的大容量發(fā)電廠或變電站主接線，還應(yīng)進(jìn)行可靠性定量分析計算比較，最終確定出在技術(shù)上合理、經(jīng)濟(jì)上可行的最佳方案。1.110kV主接線的選擇110kV側(cè)有兩回進(jìn)線，為電源進(jìn)線，此時宜采用橋形接線，根據(jù)橋斷路器的安裝位置，可分為內(nèi)橋和外橋接線兩種。=1\*GB2⑴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；而在變壓器故障或切除、投入時，要使相應(yīng)線路短時停電并且操作復(fù)雜。因而該接線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)常切換的情況，如圖3-1所示。圖3-1內(nèi)橋接線=2\*GB2⑵外橋接線在運行中的特點與內(nèi)橋接線相反，適用于線路較短和變壓器需要經(jīng)常切換的情況。當(dāng)系統(tǒng)中有穿越功率通過主接線為橋形接線的發(fā)電廠或變電站高壓側(cè)，或者橋形接線的2條線路接入環(huán)形電網(wǎng)時，通常宜采用外橋接線，如圖3-2所示。圖3-2外橋接線比較這兩種接線方式的特點、適用范圍，確定出110kV側(cè)的接線方式為內(nèi)橋接線。2.10kV主接線的選擇根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，10kV共有18回出線，每回出線負(fù)荷2.5MVA，可供選擇的接線方式有：=1\*GB2⑴單母線分段接線單母線用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電可靠性和靈活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電，不致使重要用戶停電；而兩段母線同時故障的幾率很小，可以不考慮。分段的數(shù)目，取決于電源數(shù)量好容量。段數(shù)分的越多，故障時停電范圍越小，但使用的分段斷路器的數(shù)量也就越多，并且配電裝置和運行也就越復(fù)雜，通常以2~3段為宜。該接線適用于：=1\*GB3①小容量發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)電壓配電裝置，一般每段母線上所接發(fā)電容量為12MW左右每段母線上出線不多于5回。=2\*GB3②變電站中有兩臺主變壓器時的6～10kV配電裝置。=3\*GB3③35～63kV配電裝置的出線4～8回。=4\*GB3④110～220kV配電裝置的出線3～4回。=2\*GB2⑵雙母線接線雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。兩組母線的聯(lián)絡(luò)，通過母線聯(lián)絡(luò)斷路器來實現(xiàn)。與單母線相比，投資有所增加，但使運行的可靠性和靈活性大大提高。其特點如下：=1\*GB3①供電可靠；=2\*GB3②調(diào)度靈活；=3\*GB3③擴(kuò)建方便。由于雙母線有較高的可靠性，廣泛用于一下情況：=1\*GB3①進(jìn)出線回數(shù)較多、容量較大、出線帶電抗器的6～10kV配電裝置。=2\*GB3②35～60kV出線數(shù)超過8回，或連接電源較大、負(fù)荷較大時。=3\*GB3③110kV出線數(shù)為6回及以上時。=4\*GB3④220kV出線數(shù)為4回及以上時。=3\*GB2⑶雙母線分段接線雙母線分段接線不僅能縮小母線故障的停電范圍，而且比雙母線接線的可靠性更高。但是增加了兩臺斷路器，投資有所增加，雙母線分段不僅具有雙母線的各種優(yōu)點，并且任何時候都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。雙母線分段接線多用于220kV配電裝置，當(dāng)進(jìn)出線數(shù)為10～14回時采用三分段，15回及以上時采用四分段；同時在330～500kV大容量配電裝置中，出線為6回及以上時一般也采用雙母線分段接線。=4\*GB2⑷帶旁路母線的單母線接線和雙母線接線斷路器經(jīng)過長期運行和切斷數(shù)次短路電流后都需要檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路母線，也就是說不停電檢修斷路器。6～10kV配電裝置一般不設(shè)置旁路母線，特別是當(dāng)采用手車式成套開關(guān)柜時，由于斷路器可迅速置換，可以不設(shè)旁路母線。而6～10kV單母線及單母線分段的配電裝置，在采用固定式成套開關(guān)柜式，例如：出線回路數(shù)很多，斷路器停電檢修機(jī)會多；多數(shù)線路是向用戶單獨供電，用戶內(nèi)缺少互為備用的電源，不允許停電；均為架空線出線，雷雨季節(jié)跳閘次數(shù)多，增加了斷路器檢修次數(shù)。需要強調(diào)的是，隨著高壓配電裝置廣泛采用斷路器以及國產(chǎn)斷路器的質(zhì)量提高，同時系統(tǒng)備用容量的增加、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)趨于合理與聯(lián)系緊密、保護(hù)雙重化的完善以及設(shè)備檢修逐步由計劃檢修向狀態(tài)檢修過度，為簡化接線，總的趨勢將逐步取消旁路設(shè)施。綜上所述，通過比較這幾種接線方式的優(yōu)缺點、適用范圍，確定出10kV側(cè)的接線方式為單母線分段接線，采用成套式開關(guān)柜，如圖3-3所示。圖3-3單母線分段新疆工程學(xué)院電力工程系《發(fā)電廠及電氣設(shè)備》課程設(shè)計110kV電氣一次設(shè)計第四章短路電流的計算4.1概述短路是指一切不正常的相與相之間或相與地（對于中性點接地系統(tǒng)）之間未經(jīng)負(fù)載而直接形成閉合回路。產(chǎn)生短路的主要原因：=1\*GB2⑴元件損壞。如絕緣材料的自然老化，設(shè)計、安裝以及維護(hù)不良等所造成的設(shè)備缺陷發(fā)展成短路。=2\*GB2⑵自然災(zāi)害。如雷擊造成的閃絡(luò)放電或避雷器動作；大風(fēng)造成架空線斷線或?qū)Ь€浮冰引起電桿倒塌等。=3\*GB2⑶違規(guī)操作。運行人員帶負(fù)荷拉刀閘；線路或設(shè)備檢修后未拆除接地線。=4\*GB2⑷其它原因。如挖溝損傷電纜，人為的破壞等。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。短路故障分為對稱短路和不對稱短路，三相短路是對稱的，其它三種短路都是不對稱的。在四種短路類型中，單相接地短路故障發(fā)生的概率最高，可達(dá)65%，兩相短路約占10%，三相短路約占5%。雖然三相短路發(fā)生的概率最小，但對電力系統(tǒng)的影響最嚴(yán)重。因此采用三相短路來計算短路電流，并檢測電氣設(shè)備的穩(wěn)定性。4.1.1短路計算的目的=1\*GB2⑴選擇電氣設(shè)備的依據(jù)。為了保證電力系統(tǒng)安全運行，在設(shè)計選擇電氣設(shè)備時，都要用可能流經(jīng)該設(shè)備的最大短路電流進(jìn)行熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定的校驗，以保證該設(shè)備在運行中能夠經(jīng)受住突發(fā)短路引起的發(fā)熱和電動力的巨大沖擊。=2\*GB2⑵繼電保護(hù)的設(shè)計和整定。需要各種短路時的短路電流數(shù)據(jù)。=3\*GB2⑶電氣主接線方案的確定；確定限制短路電流的設(shè)備。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取限制短路電流的措施等，均需進(jìn)行必要的短路電流計算?？傊搪冯娏饔嬎闶且豁椇苤匾膬?nèi)容。4.1.2短路計算的基本假設(shè)=1\*GB2⑴正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行；=2\*GB2⑵所有電源的電動勢相位角相同；=3\*GB2⑶電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設(shè)備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化；=4\*GB2⑷不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流；=5\*GB2⑸元件的電阻略去，輸電線路的電容略去不計，及不計負(fù)荷的影響；=6\*GB2⑹系統(tǒng)短路時是金屬性短路。4.1.3短路點的選擇選擇通過導(dǎo)體和電器的短路電流最大的那些點為短路計算點，在計算電路圖中，同電位的各短路點的短路電流值均相等，但通過各支路的短路電流將隨著短路點的不同位置而不同。在校驗電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體時，必須確定出電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體處于最嚴(yán)重情況的短路點，使通過的短路電流校驗值為最大。例如：=1\*GB2⑴兩側(cè)均有電源的斷路器，如發(fā)電廠與系統(tǒng)相連的出線斷路器和發(fā)電機(jī)、變壓器回路是斷路器，應(yīng)比較斷路器前后的短路時通過斷路器的電流值，選擇最大者為短路點。=2\*GB2⑵母聯(lián)斷路器。應(yīng)考慮當(dāng)采用母聯(lián)斷路器向備用母線充電時，備用母線故障，流過該備用母線的全部短路電流。=3\*GB2⑶帶電抗器的出線回路由于干式電抗器工作可靠性較高，并且斷路器與電抗器間的連線很短，故障幾率小，一般可選擇電抗器后計算短路點，這樣出線可選擇輕型斷路器，以節(jié)約投資。取最嚴(yán)重的短路情況，分別在110kV側(cè)的母線和35kV側(cè)的母線上發(fā)生短路（點F1和點F2發(fā)生短路）,則選擇這兩處做短路計算，如圖4-1所示。圖4-1等值電路4.2短路電流的計算1.求系統(tǒng)電抗已知110kV母線的短路容量2000MVA，短路電流10.5KA。取2．求變壓器的電抗變壓器的型號：SFZ10-40000/110,短路電壓=1\*GB2⑴當(dāng)點短路時,電路圖如下所示：圖4-2等值電路已知短路電流為10.5kA，即三相短路電流周期分量有效值為:三相短路電流沖擊電流最大值:沖擊電流有效值：=2\*GB2⑵當(dāng)點短路時（即10kV母線上）等效電路如下圖所示：圖4-3等值電路總的電抗為：三相短路電流周期分量有效值為：三相短路電流沖擊電流最大值:沖擊電流有效值：計算結(jié)果表明：10kv側(cè)的短路電流很大，需采取措施來進(jìn)行限制。選擇電抗器限制10kV側(cè)的短路電流，因為10kV側(cè)每回出線的負(fù)荷相同，所以可加設(shè)分裂電抗器。圖4-4等值電路電抗器的型號為：NKL-10-300,額定電壓為：,額定電流為：，額定電抗選擇4%。則額定容量為所以電抗器的電抗為：總的電抗為：三相短路電流周期分量有效值為：所以電抗器的型號為：NKL-10-300-4。三相短路電流沖擊電流最大值：沖擊電流有效值：三相短路容量為：4.3三相短路電流計算結(jié)果表表4-1三相短路電流計算結(jié)果表短路點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最大值U/kVU/kV/kAI/kA/kA/kA/MVAF111011510.510.515.85526.7752000F21010.510.4210.4215.7326.57189.5新疆工程學(xué)院電力工程系《發(fā)電廠及電氣設(shè)備》課程設(shè)計110kV電氣一次設(shè)計第五章電氣設(shè)備的選擇5.1電氣設(shè)備選擇的條件盡管電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的作用和工作條件并不一樣，具體選擇方法也不完全相同，但對它們的基本要求卻是一致的。電氣設(shè)備要能可靠地工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。5.1.1按正常工作條件選擇電氣設(shè)備1.額定電壓電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作電壓為設(shè)備額定電壓的1.1～1.15倍，而電網(wǎng)運行電壓的波動范圍，一般不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍。因此，在選擇電氣設(shè)備時，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即2.額定電流電氣設(shè)備的額定電流是指在額定環(huán)境溫度下，電氣設(shè)備的長期允許電流。應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最低持續(xù)工作電流，即由于發(fā)電機(jī)、調(diào)相器和變壓器在電壓降低5%時，輸出功率可保存不變，故其相應(yīng)回路的應(yīng)為發(fā)電機(jī)、調(diào)相器或變壓器的額定電流的1.05倍；若變壓器有過負(fù)荷運行可能時，應(yīng)按過負(fù)荷確定(1.3～2倍變壓器額定電流)；母線聯(lián)絡(luò)斷路器回路一般可取母線上最大一臺發(fā)電機(jī)或變壓器的。3．開斷電流斷路器的額定開斷電流是指在額定電壓下能保證正常開斷的最大短路電流，它是表征斷路器開斷能力的重要參數(shù)。斷路器在低于額定電壓下，開斷電流可以提高，但由于滅弧裝置機(jī)械強度的限制，因此開斷電流有一個極限值，該極限值稱為極限開斷電流，即斷路器開斷電流不能超過極限開斷電流。額定開斷電流包括短路電流周期分量和非周期分量，而斷路器的額定開斷電流是以周期分量有效值表示，并計入了20%的非周期分量。一般中小型發(fā)電廠和變電站采用中、慢速斷路器，開斷時間較長（），短路電流非周期分量衰減較多，可不計非周期分量影響，采用起始次暫態(tài)電流校驗，即：4.短路關(guān)合電流在斷路器合閘之前，若線路上已存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭之間在未接觸時即有巨大的短路電流流過，更容易發(fā)生觸頭焊接和遭受電動力的損壞，并且斷路器在關(guān)合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時還要求切斷短路電流，因此，額定關(guān)合電流是斷路器的重要參數(shù)之一。為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全，斷路器的額定短路關(guān)合電流不小于短路電流的最大沖擊值，即：5.1.2環(huán)境條件對設(shè)備選擇影響當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境（尤其注意小環(huán)境）條件如溫度、風(fēng)速、污穢等級、海拔高度、地震強度和覆冰的厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。對于110kV及以下電氣設(shè)備，由于外絕緣裕度較大，可在海拔2000m以下使用，該變電站建設(shè)在平原地區(qū)，可以不考慮環(huán)境條件的影響。5.1.3按短路狀態(tài)校驗1.短路熱穩(wěn)定校驗短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備部件溫度（或發(fā)熱效應(yīng)）應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為式中：為短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；分別為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。2.電動力穩(wěn)定校驗電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機(jī)械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為式中：分別為電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值；分別為短路沖擊電流幅值及其有效值。同時，應(yīng)按電氣設(shè)備在特定的工程安裝使用條件，對電氣設(shè)備的機(jī)械負(fù)荷能力進(jìn)行校驗，即電氣設(shè)備的端子允許負(fù)載應(yīng)大于設(shè)備引線在短路時的最大電動力。5.2主要電氣設(shè)備的選擇斷路器和隔離開關(guān)是發(fā)電廠與變電站中主系統(tǒng)的重要開關(guān)器件。斷路器的主要功能是：正常運行時倒換運行方式，把設(shè)備或線路接入電路或推出運行，起控制作用；當(dāng)設(shè)備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，起保護(hù)作用。斷路器最大特點是裝有滅弧裝置，能斷開電氣設(shè)備中的負(fù)荷電流和短路電流。而隔離開關(guān)的主要功能是保證電氣設(shè)備及裝置在檢修工作時的安全，不能用于切斷、投入負(fù)荷電流或開斷短路電流，僅可允許用于不產(chǎn)生強大電弧的某些切換操作。5.2.1斷路器的選擇主變壓器110kV側(cè)的斷路器的選擇,已知主變壓器的額定容量為SN=40MVA額定電壓為。所以額定電流為：在系統(tǒng)中取過負(fù)荷系數(shù)為，則最大電流為：根據(jù)主變壓器的額定電壓、額定電流以及斷路器安裝在戶外的要求，查手冊可選LW6-110型六氟化硫斷路器，本設(shè)計中110kV采用六氟化硫斷路器，因為與傳統(tǒng)的斷路器相比較，該斷路器采用不可燃和有優(yōu)良絕緣與滅弧性能的六氟化硫氣體作為滅弧介質(zhì)，具有優(yōu)良的開斷性能。該斷路器運行可靠性高，維護(hù)工作量少，耐壓高，允許的開斷次數(shù)多，檢修時間長，開斷電流大，滅弧的時間短，操作時噪聲小，壽命長等優(yōu)點因此可選用LW6-110型戶外高壓SF6斷路器。表5-1LW6-110型戶外高壓SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）最高工作電壓（kV）額定電流（A）額定開斷電流（kA）極限通過電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）固有分閘時間（s）峰值3sLW6-110/3150110145315040100400.03斷路器的固有分閘時間和燃弧時間均為0.03s，取繼電保護(hù)后備保護(hù)時間為2s，所以短路熱穩(wěn)定計算時間為：由于，不計及非周期熱效應(yīng)。短路電流的熱效應(yīng)等于周期分量熱效應(yīng)，即：電氣設(shè)備的熱效應(yīng)：動穩(wěn)定的校驗：斷路器的動穩(wěn)定電流,滿足校驗要求。熱穩(wěn)定的校驗：故滿足要求。查設(shè)備手冊，選擇LW6-110型SF6斷路器，其參數(shù)如表5-2。表5-2LW6-110型SF6斷路器技術(shù)數(shù)據(jù)計算數(shù)據(jù)LW6-110型斷路器110kV110kV2753150A10.5kA40kA26.775kV100kA26.775kV100kA5.2.2隔離開關(guān)的選擇主變壓器110kV側(cè)的隔離開關(guān)的選擇選擇型號為:GW4-110D/1000-80,戶外型隔離開關(guān)，其技術(shù)參數(shù)如下：表5-3GW4-110D/1000-80技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）極限通過電流（kA）熱穩(wěn)定電流（kA）峰值5sGW4-110D/1000-8011010008021.5選擇的隔離開關(guān)額定電壓為110kV，滿足要求；隔離開關(guān)的額定電流為1000A，大于最大持續(xù)工作電流，滿足要求。動穩(wěn)定的校驗：斷路器的動穩(wěn)定電流,滿足校驗要求。熱穩(wěn)定的校驗：所以滿足要求。5.2.3電流互感器的選擇110kV側(cè)電流互感器的選擇,根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點的要求，查設(shè)備手冊，初步選擇LCWB6-110B型電流互感器，其技術(shù)參數(shù)如下：表5-4GN10-10T/3000-160技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電流比（A）級次組合準(zhǔn)確度等級1s熱穩(wěn)定電流（kA）動穩(wěn)定電流（kA）LCWB6-110B2×600/5P/PP45120動穩(wěn)定的校驗：所以滿足要求。熱穩(wěn)定校驗：所以滿足要求。5.2.4電壓互感器的選擇110kV側(cè)電壓互感器的選擇根據(jù)電流互感器安裝處的電網(wǎng)電壓、最大工作電流和安裝地點的要求，查設(shè)備手冊，110kV側(cè)電壓互感器初步選擇YDR-110型，其技術(shù)參數(shù)如下：表5-5YDR-110技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓(kV)準(zhǔn)確等級/二次繞組額定容量(MVA)YDR-110初級繞組次級繞組輔助繞組0.5級1級3級110/0.1/0.11502204405.2.5母線的選擇1.110kV母線的選擇根據(jù)已知條件，母線上短路時的短路電流為10.5kA，按照最大持續(xù)工作電流選擇母線。查設(shè)備手冊選用LGJ-185鋼芯鋁絞線，在最高允許溫度+70度的長期載流量為539A，滿足最大工作電流的要求。2.10kV母線的選擇母線上的最大持續(xù)工作電流為5.2.6熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。變電站110kV電壓互感器和10kV電壓互感器以及站用變壓器都用高壓熔斷器保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害及用來保護(hù)電壓互感器。按額定電壓和開斷電流進(jìn)行選取。1.額定電壓選擇對于一般的高壓熔斷器，其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓。但是對于充滿石英砂有限流作用的熔斷器，則不宜使用在低于熔斷器額定電壓的電網(wǎng)中。2.額定電流的選擇熔斷器的額定電流的選擇，包括熔斷器管的額定電流和熔體的額定電流的選擇。(1)熔管額定電流的選擇。為了保證熔斷器殼不致?lián)p壞，高壓熔斷器的熔管額定電流應(yīng)大于或等于熔體的額定電流，則有:(2)熔體額定電流選擇。為了防止熔體在通過變壓器勵磁涌流和保護(hù)范圍以外的短路以及電動機(jī)自啟動等沖擊電流時誤動作，保護(hù)35kV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流應(yīng)根據(jù)電力變壓器回路最大工作電流來選擇：10kV側(cè)熔斷器的選擇：選擇RN2-10/0.5型戶內(nèi)熔斷器，額定電壓10kV，滿足要求，斷流容量1000MVA，主要技術(shù)數(shù)據(jù)如下：表5-6RN2—10/0.5型戶內(nèi)熔斷器技術(shù)數(shù)據(jù)型號額定電壓（kV）額定電流（A）額定開斷容量（MVA）最大開斷電流有效值（kA）備注RN2100.5100050保護(hù)室內(nèi)TV3.開斷電流校驗校驗式為：對于沒有限流作用的熔斷器，用沖擊電流的有效值進(jìn)行校驗，且某些系列產(chǎn)品如屋外跌落式高壓熔斷器，必需分別對開斷電流的上、下限進(jìn)行校驗，以確保最小運行方式下的三相短路的有效開斷；對于有限流作用的熔斷器，在電流達(dá)到最大之前已截斷，所以不計非周期分量影響，而采用進(jìn)行校驗。5.2.7支柱絕緣子和穿墻套管的選擇1.型式選擇根據(jù)安裝地點、環(huán)境選擇屋內(nèi)、屋外或防污性及滿足使用要求的產(chǎn)品型式。支柱絕緣子一般屋內(nèi)采用聯(lián)合膠裝多棱式，屋外采用棒式，需要倒裝時采用懸掛式。穿墻套管一般采用鋁導(dǎo)體，對鋁有明顯腐蝕的地區(qū)可用銅導(dǎo)體。2.額定電壓選擇無論支柱絕緣子或套管都應(yīng)符合產(chǎn)品額定電壓大于或等于所在電網(wǎng)電壓的要求。對于330kV屋外支柱絕緣子和套管宜選用高一電壓等級的產(chǎn)品。3.穿墻套管的額定電流的選擇具有導(dǎo)體的穿墻套管額定電流應(yīng)大于或等于回路中最大持續(xù)工作電流，當(dāng)環(huán)境溫度，導(dǎo)體的，應(yīng)按下式修正，即母線型穿墻套管無需按持續(xù)工作電流選擇，只需保證套管的型式與穿過母線的窗口尺寸配合。4.動穩(wěn)定校驗無論是支柱絕緣子或套管均要進(jìn)行動穩(wěn)定校驗。布置在同一平面內(nèi)的三相導(dǎo)體，在發(fā)生短路時，支柱絕緣子（或套管）所受的力為該絕緣子相鄰跨導(dǎo)體上電動力的平均值。5.熱穩(wěn)定的校驗具有導(dǎo)體的套管應(yīng)對導(dǎo)體校驗熱穩(wěn)定，其套管的熱穩(wěn)定能力，應(yīng)大于或等于短路電流通過套管所產(chǎn)生的熱效應(yīng)，即注意：母線型穿墻套管無需熱穩(wěn)定校驗第六章防雷接地設(shè)計6.1雷暴日與雷暴小時由于地理條件及氣象條件等因素的不同，各地雷電活動的強烈程度不大相同，因此在進(jìn)行防雷設(shè)計和采取防雷措施時必須要從該地區(qū)的雷電活動具體情況出發(fā)。為了統(tǒng)計雷電的活動強度，可以用雷暴日與雷暴小時表示。雷暴日是每年中有雷電的日數(shù)，雷暴小時是每年中有雷電的小時數(shù)（即在1天或1h內(nèi)只要聽到雷聲就作為一個雷暴日或者一個雷暴小時）。我國有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)建議采用雷暴日作為計算單位。根據(jù)統(tǒng)計，我國大部分地區(qū)雷暴小時與雷暴日的比值大約為3。根據(jù)長期統(tǒng)計的結(jié)果，在我國規(guī)程中繪制了全國平均雷暴日分布圖，可作為防雷設(shè)計的依據(jù)。全年平均雷暴日數(shù)為40的地區(qū)為中等雷電活動強度區(qū)，如長江流域和華北的某些地區(qū)；年平均雷暴日不超過15日的為少雷區(qū)，如西北地區(qū)；超過40日的為多雷區(qū)，如華南某些地區(qū)。6.2地面落雷密度雷暴日和雷暴小時中，包含了雷云之間的放電，而防雷實際中關(guān)心的是云地之間的放電。地面落雷密度[4]表征了雷云對地放