35kV變電站電氣一次部分的設(shè)計

1、目錄 摘要.- 1 - ABSTRACT.- 2 - 引言.- 3 - 原始資料分析.- 4 - 第一章主接線的選擇.- 5 - 1.1主接線的設(shè)計原則和要求 .- 5 - 1.2主接線的擬定 .- 5 - 1.3 所用電的設(shè)計 .- 7 - 第二章主變壓器的選擇.- 10 - 2.1變電站變壓器臺數(shù)的選擇原則 .- 10 - 2.2變電站主變壓器臺數(shù)的確定 .- 10 - 2.3變電所主變壓器容量的確定原則 .- 10 - 2.4待設(shè)計變電所主變壓器容量的計算和確定 .- 10 - 2.5主變壓器繞組數(shù)的確定 .- 10 - 2.6主變壓器相數(shù)的確定 .- 11 - 2.7主變壓器調(diào)壓方式的

2、確定 .- 11 - 2.8主變壓器繞組連接組別的確定 .- 11 - 2.9主變壓器冷卻方式的選擇 .- 11 - 第三章 所用電設(shè)計-13- 第四章短路電流的計算.- 13 - 4.1短路的基本知識 .- 13 - 4.2計算短路電流的目的 .- 13 - 4.3短路電流的計算步驟 .- 14 - 第五章設(shè)備的選擇與校驗.- 17 - 5.1進(jìn)線與出線的選擇與校驗 .- 17 - 5.2互感器的選擇與配置 .- 18 - 5.2.1電流互感器的選擇.- 18 - 5.2.2電壓互感器的選擇.- 19 - 第六章無功補(bǔ)償.- 20 - 6.1補(bǔ)償裝置的種類和作用 .- 20 - 第七章 防雷

3、接地設(shè)計.- 22 - 7.1防雷保護(hù)的必要 .- 22 - 7.2避雷針高度的確定 .- 22 - 7.3接地體和接地網(wǎng)的設(shè)計 .- 22 - 第八章 繼電保護(hù)的配置 -24- 結(jié)論.- 26 - 參考文獻(xiàn)（REFERENCES）.- 27 - 致謝.-28 - 35kV35kV 變電站電氣一次部分的設(shè)計變電站電氣一次部分的設(shè)計 摘要摘要 根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，本次設(shè)計為 35kV 變電站電氣一次部分的初步設(shè)計。首先要 對原始材料進(jìn)行分析，其次是主接線及變壓器的選擇、所用電設(shè)計、短路電流的計算、電 氣設(shè)備選擇及校驗防雷保護(hù)、配電裝置設(shè)計、各種繼電保護(hù)選擇。其中最主要的是變壓器 的選擇與計算。

4、 該畢業(yè)設(shè)計課題，能夠鞏固我大學(xué)所學(xué)知識，使我對發(fā)電廠變電所電氣部分、電力系 統(tǒng)繼電保護(hù)原理等課程有了較全面的了解，提高了自我分析與思考的能力，為今后更深一 步的學(xué)習(xí)和研究奠定了基礎(chǔ)。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 變電所，變壓器，繼電保護(hù) 35KV electrical substation once part of the design Abstract: From the guide of engineering design assignment, we have to design primary power- system of 35kV substation and draw main elec

5、trical single-line diagram. First of all, analyze the given data , choose the main electrical single-line and the main transformer, calculate load , the electricity design and Short Circuit Calculation, the selection of electrical device and the protection of earth ,distribution equipment and all ki

6、nds of the protection of relay. This graduate design issues consolidate the knowledge I learned in the university, make me have more comprehensive understanding to power plant electrical part and relay protection principle, enhance my analysis ability and thinking ability . lay the foundation for my

7、 further study and research in the future . Key Words substation, transformer, relay protection 引言 電能是現(xiàn)代社會中最重要、也是最方便的能源。電力系統(tǒng)是由電能的生產(chǎn)、輸送、分 配和消耗的各個環(huán)節(jié)組成的統(tǒng)一整體。電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的能源在國民經(jīng)濟(jì)能源 總消耗中占的比重很大，而且電能又是國民經(jīng)濟(jì)的主要動力。所以要做好電力系統(tǒng)規(guī)劃， 完善電網(wǎng)建設(shè)，提高電能生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。 我國電網(wǎng)的發(fā)展歷程與國際上主要國家和地區(qū)有相似之處，但也有自身的突出特點。 展望未來，我國電網(wǎng)發(fā)展必須滿足社會的可持續(xù)發(fā)展、跨區(qū)

8、域電流持續(xù)擴(kuò)大等客觀要求。 構(gòu)建安全可靠、經(jīng)濟(jì)高效的電網(wǎng)。 變電所作為電力系統(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(jì)運(yùn)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。變電所的設(shè)計內(nèi)容比較多， 范圍廣，不同電壓等級和類型的變電所在設(shè)計時所考慮的側(cè)重點是不一樣的。因此在設(shè)計 過程中要針對變電站的規(guī)模和形式進(jìn)行分析以確定出最佳方案。 原始資料分析 一、設(shè)計任務(wù) 35KV 變電站電氣一次部分設(shè)計 二、待設(shè)計變電所基本資料 1、 待設(shè)計變電站的電壓等級為 35kV，供電負(fù)荷 6.3kV 在企業(yè)內(nèi)部。屬于一般降 壓變電站 2、建設(shè)規(guī)模 （1）35kV 本期 2 進(jìn) 2 出，最終

9、2 進(jìn) 2 出，每回最大負(fù)荷 8000kW； （2）6.3kV 本期 12 回出線，最終 12 回出線，每回最大負(fù)荷 1000kW。 3、環(huán)境條件 （1）海拔 200 米，溫度-2040； （2）污穢等級度，地震基本烈度 7 度； （3）雷暴日每年 58.2 天。 第一章主接線的選擇 1.1主接線的設(shè)計原則 電氣主接線的設(shè)計是發(fā)電廠或變電所電氣設(shè)計的主體，與電力系統(tǒng)的情況、電廠動能 參數(shù)、原始資料以及電廠的運(yùn)行可靠性、經(jīng)濟(jì)性的要求密切相關(guān)，并對電氣設(shè)備的選擇和 布置、繼電保護(hù)和控制方式等有較大影響。 電氣主接線基本原則以計劃書為依據(jù)，以國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的方針、政策、技術(shù)規(guī)定、標(biāo) 準(zhǔn)為準(zhǔn)則要保證電網(wǎng)

10、安全可靠、調(diào)度靈活性、滿足各項技術(shù)要求的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、 維護(hù)方便、節(jié)約投資、堅持可靠先進(jìn)、適用、經(jīng)濟(jì)、美觀的原則和基礎(chǔ)。使主接線的設(shè)計 具有先進(jìn)性和可行性。 1.2 電氣主接線的主要要求 1、保證必要的供電可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和電能分配的首要任務(wù)，保證供電可靠和電能質(zhì)量是對主接線 最基本的要求，而且也是電力生產(chǎn)和分配的頭等任務(wù)。 2、具有一定靈活性和方便性 3、具有一定經(jīng)濟(jì)性 在滿足可靠性及靈活性的前提下，應(yīng)盡力做到節(jié)約資源、占地面積小、電能損耗少。 在滿足技術(shù)要求的前提下，主接線力求簡單。 1.3主接線的擬定 電氣主接線是根據(jù)電力系統(tǒng)和變電所具體條件確定的，它以電源和出線為主

11、體，在進(jìn) 出線路多時（一般超過四回）為便于電能的匯集和分配，常設(shè)置母線作為中間環(huán)節(jié)，使接 線簡單清晰、運(yùn)行方便，有利于安裝和擴(kuò)建。 1.單母線接線 單母線接線接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便，便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置，但 是它不夠靈活可靠，當(dāng)母線及母線隔離開關(guān)等故障或檢修時，將使整個配電裝置停電。進(jìn) 出線檢修斷路器時，在整個檢修期間需中斷該進(jìn)出線工作。為提高供電可靠性單母線可用 隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母 線段分開后，才能恢復(fù)非故障段的供電，并且電壓等級越高，所接的回路數(shù)越少，一般只 適用于一臺主變壓器。 單母接線適用于： 中小型發(fā)電廠的電氣

12、主接線、各類發(fā)電廠的廠用電接線進(jìn)出線數(shù)量相較多的 6220kV 的變電所中。材料中 3563kV，配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3 回，610kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回，才采用單母線接線方式，故不選擇單母接線。 2.單母分段 單母分段接線適用于： （1）610kV 配電裝置出線為 6 回及以上 （2）3563kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 48 回 （3）110kV220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 34 回 3.單母分段帶旁路母線 這種接線方式：適用于進(jìn)出線不多、容量不大的中小型電壓等級為 35110kV 的變電 所較為實用，具有足夠的可靠性和靈活性。 4.橋形接線 當(dāng)只有兩臺變壓

13、器和兩條輸電線路時，采用橋式接線，所用斷路器數(shù)目最少，它可分 為內(nèi)橋和外橋接線。 內(nèi)橋接線：適合于輸電線路較長，故障機(jī)率較多而變壓器又不需經(jīng)常切除時，采用內(nèi) 橋式接線。當(dāng)變壓器故障時，需停相應(yīng)的線路。 外橋接線：適合于出線較短，且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求需經(jīng)常切換，或系統(tǒng)有穿越 功率，較為適宜。為檢修斷路器 QF，不致引起系統(tǒng)開環(huán)，有時增設(shè)并聯(lián)旁路隔離開關(guān)以 供檢修 QF 時使用。當(dāng)線路故障時需停相應(yīng)的變壓器。 5.雙母接線 接線適用于： （1）610kV 配電裝置，當(dāng)短路電流較大，出線需要帶電抗器 （2）3563kV 配電裝置，出線回路超過 8 回，負(fù)荷較大 （3）110kV220kV 配電裝

14、置出線回路在 5 回以上 6.雙母線分段接線 雙母線分段，可以分段運(yùn)行，系統(tǒng)構(gòu)成方式的自由度大，兩個元件可完全分別接到不 同的母線上，對大容量且在需相互聯(lián)系的系統(tǒng)是有利的，由于這種母線接線方式是常用傳 統(tǒng)技術(shù)的一種延伸，因此在繼電保護(hù)方式和操作運(yùn)行方面都不會發(fā)生問題。而較容易實現(xiàn) 分階段的擴(kuò)建等優(yōu)點，但是易受到母線故障的影響，斷路器檢修時要停運(yùn)線路，占地面積 較大，一般當(dāng)連接的進(jìn)出線回路數(shù)在 11 回及以下時，母線不分段。 為了保證雙母線的配電裝置，在進(jìn)出線斷路器檢修時（包括其保護(hù)裝置和檢修及調(diào)試） ，不中斷對用戶的供電，可增設(shè)旁路母線，或旁路斷路器。 由于待設(shè)計變壓所為一座 35KV 降壓變

15、電所，以 6.3KV 電纜線各車間供電，距該變電 所 6KM 處有一系統(tǒng)變電所，用 35KV 雙回架空線向待設(shè)計的變電所供電，在最大運(yùn)行方式 下，待設(shè)計變電所高壓母線上的短路功率為 1000MVA，待設(shè)計變電所的高壓部分為二進(jìn)二 出回路，為減少斷路器數(shù)量及縮小占地面積，可采用內(nèi)橋接線，變電所的低壓部分為二進(jìn) 八處回路，同時考慮以后裝設(shè)兩組電容量要預(yù)留兩個出線間隔，故 6.3KV 回路應(yīng)至少設(shè)有 10 回出線，其中，一車間和二車間為類負(fù)荷，其余為類負(fù)荷，其主接線可采用單母 分段接線和單母分段帶旁路接線。 綜合考慮，變電站 35kV 側(cè)選用內(nèi)橋接線，6.3kV 側(cè)選用單母分段接線。 該變電所的主接

16、線形式初步擬定，如下圖 2-1 所示 圖 2.1電器主接線方案 第二章主變壓器的選擇 2.1變電站變壓器臺數(shù)的選擇與確定 （1）當(dāng)變電站負(fù)荷較小或等級較低時，一般考慮只裝設(shè)一臺變壓器。 （2）當(dāng)變電站供電負(fù)荷較大或有一類重要負(fù)荷時，應(yīng)選用兩臺相同容量的主變壓 器。 本設(shè)計變電站由 6KM 處的系統(tǒng)變電所用 35KV 雙回架空線路供電，類負(fù)荷要求有很 高的供電可靠性，對于類用戶通常應(yīng)設(shè)置兩路以上相互獨立的電源供電，同時類負(fù)荷 也要求有較高的供電可靠性。 綜合分析為提高對用戶的供電可靠性，確定該變電站選用兩臺相同容量的主變壓器。 2.2變電站主變壓器容量的選擇與確定 （1）變電站主變壓器的容量一般

17、按變電站建成后 510 年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并按 照其中一臺停用時其余變壓器能滿足變電站最大負(fù)荷的 60%70%選擇。 （2）對重要變電所，應(yīng)考慮一臺主要變壓器停運(yùn)后，其余變壓器在計算過負(fù)荷能 力及允許時間內(nèi)，滿足、類負(fù)荷的供電要求選擇。 變電所主變的容量是由供電負(fù)荷（綜合最大負(fù)荷）決定的。 )(3910700530320300500580500480 )(7740950750140095010008507401100 KWQ KWP )(867139107740 2222 KVAQPS 每臺變壓器的容量按計算負(fù)荷的 80%選擇。 （KVA）6937%808671*%80SST 材料要求：35k

18、V 本期 2 進(jìn) 2 出，最終 2 進(jìn) 2 出，每回最大負(fù)荷 8000kW； 經(jīng)查表選擇變壓器的型號為 SZ9-8000/35，即額定容量為 8000，因為KVA ，即選擇變壓器的容量滿足要求。%92%100 8671 8000 S SN %80 2.5主變壓器型式的確定 本設(shè)計中有兩種升高電壓向用戶供電所以可采用雙繞組或三繞組變壓器（包括自耦變壓器） （1）最大機(jī)組容量在 125MW 及以下的變電站，而且變壓器各側(cè)繞組一般選用三繞組變壓 器。 （2）當(dāng)最大機(jī)組容量在 200MW 以上時，采用發(fā)電機(jī)雙繞組變壓器單元和聯(lián)絡(luò)變壓器。 其聯(lián)絡(luò)變壓器宜選用三繞組（包括自耦變壓器） 。 （3）當(dāng)變壓器需

19、要與 110KV 及以上的兩個中性點直接接地系統(tǒng)相連接時，可優(yōu)先采用自 耦變壓器。 在 330kv 及以下的發(fā)電廠和變電站中，一般都選擇用三相式變壓器。因為一臺三相式 較同容量的 3 臺單相式的變壓器投資小、占地少、損耗少、同時配電裝置簡單，運(yùn)行維護(hù) 方便。本設(shè)計中變電所是 35KV 降壓變電所，所以在滿足供電可靠性的前提下，為減少投 資，應(yīng)選用三相變壓器。3 （1）變壓器的繞組接線方式必須使其線電壓和系統(tǒng)電壓相位一致，否則，不能并列 運(yùn)行。 （2）電力系統(tǒng)采用的三相繞組連接方式有星形和三角形兩種，對于三相雙繞組變壓 器的高壓側(cè)，110KV 及以上電壓等級，三相繞組都采用“YN”連接，35KV

20、 作為高、中壓側(cè) 時都可以采用“Y” ，35K 以下電壓側(cè)一般為“D” ，也有采用“Y”連接方式。 （3）對于三相雙繞組變壓器的低壓側(cè)，三相繞組采用“d”連接，若低電壓側(cè)電壓等 級為 380/220V，則三相繞組采用“yn”連接，在變電所中，為了限制三次諧波，我們選 用“Ynd11”常規(guī)連接的變壓器連接組別。 綜上得該變電所的主變型號及相關(guān)參數(shù)如下表所示： 表表 2.12.1主變型號及相關(guān)參數(shù)主變型號及相關(guān)參數(shù) 額定電壓 （KV） 損耗（KW） 變壓器型號 額定容 量 （KVA）高壓低壓 連 接組 標(biāo)號空載負(fù)載 阻抗電 壓 （） 空載電 流 （） SZ9-8000/3580003510.5Yn

21、d119.8442.757.50.9 2.8主變壓器調(diào)壓方式的確定 (1) 無勵磁調(diào)壓變壓器分接頭較少，調(diào)整范圍通常在22.5%以內(nèi)； (2) 有載調(diào)壓變壓器的分接頭較多，調(diào)整范圍可達(dá) 30%。 （3）能滿足電壓正常波動情況下，采用無載調(diào)壓。 本設(shè)計變電所的負(fù)荷屬于、類重要負(fù)荷，為了使變壓器有較大的調(diào)整范圍，確保 供電質(zhì)量，我們選用有載調(diào)壓方式。4 第三章 所用電的設(shè)計 變電所用電系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備選擇，直接關(guān)系到變電所的安全運(yùn)行和設(shè)備的可靠。 最近幾年設(shè)計的變電所大都不采用蓄電池作為直流電源，而是廣泛采用晶閘管整流或復(fù)式 整流裝置取得直流電源，這就要求交流所用電源可靠連續(xù)、電壓穩(wěn)定，因此要求有兩

22、個電 源。其電源的引入方式有內(nèi)接和外接兩種。其接入方式有三種，如下圖 3-3 所示： 圖 3.3（a）電源接入方式一 圖 3.3（b）電源接入方式二 圖 3.3（c）電源接入方式三 其中圖 3-3（a）兩臺所用變均從外部電源引進(jìn)，其供電可靠性最高，但由于接入電 源電壓較高（35KV）,投資成本也較大；圖 3-3（c）的所用變投資成本最低但其可靠性較 低；圖 3-3（b）的所用電源接入形式，當(dāng)該變電站的兩臺主變壓器都發(fā)生故障時，一號 所用變又外不電源接入，可以保證變電所的所用電正常。其成本投資低于圖 3-3（a） ，是 在保證了可靠性的前提下最優(yōu)經(jīng)濟(jì)方案。因此本變電所的所用變接線形式如圖 3-3

23、（b） 所示。 第四章短路電流的計算 4.1短路電流概述 電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的破壞多數(shù)是由短路故障引起的，發(fā)生短路時，系統(tǒng)從一種狀 態(tài)劇變到另一種狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生復(fù)雜的暫態(tài)現(xiàn)象。短路故障時系統(tǒng)中將出現(xiàn)比正常運(yùn)行 時的額定電流大許多倍的短路電流，其數(shù)值可達(dá)幾萬甚至幾十萬安。因此，在變電所設(shè)計 中必須全面地考慮短路故障各種影響。 短路是電力系統(tǒng)的嚴(yán)重故障，所謂短路，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)）發(fā)生通路的情況。 在三相系統(tǒng)中，可能發(fā)生的短路有：三相短路，兩相短路，兩相接地短路 和單相接地短路。其中，三相短路是對稱短路，系統(tǒng)各相與正常運(yùn)行時一樣仍 處于對稱狀態(tài)，其他類型

24、的短路都是不對稱短路。 電力系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗表明，在各種類型的短路中，單相短路占大多數(shù)，兩 相短路較少，三相短路的機(jī)會最少。三相短路雖然很少發(fā)生，其情況較嚴(yán)重， 應(yīng)給以足夠的重視。因此，本設(shè)計采用三相短路來計算短路電流，并檢驗電氣 設(shè)備的穩(wěn)定性。 為使各電壓等級電網(wǎng)的開斷電流與設(shè)備的動、熱穩(wěn)定電流得以配合，并滿足目前我國 設(shè)備制作水平，35KV 電壓等級短路電流不應(yīng)超過 25KA，短路容量不應(yīng)超過 1500MVA；10KV 電壓等級短路電流不應(yīng)超過 16KA，短路容量不應(yīng)超過 280MVA。 3.2計算短路電流的目的 短路故障對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行影響很大，所造成的后果也十分嚴(yán)重，因此在系統(tǒng)的 設(shè)

25、計，設(shè)備的選擇以及系統(tǒng)運(yùn)行中，都應(yīng)該著眼于防止短路故障的發(fā)生，以及在短路故障 發(fā)生后腰盡量限制所影響的范圍。短路的問題一直是電力技術(shù)的基本問題之一，無論從設(shè) 計、制造、安裝、運(yùn)行和維護(hù)檢修等各方面來說，都必須了解短路電流的產(chǎn)生和變化規(guī)律， 掌握分析計算短路電流的方法。 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。 2）在選擇有足夠機(jī)械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設(shè)備時，這就需要以短路 計算為依據(jù)。 3）為了合理配置各種繼電保護(hù)和自動裝置并正確整定其參數(shù)，必須對在 電力網(wǎng)中發(fā)生的各種短路進(jìn)行計算和分析。 4）在選擇繼電保護(hù)方

26、式和進(jìn)行整定計算時，需以各種短路時的短路電流 為依據(jù)。 5）接地保護(hù)裝置的安裝設(shè)計，也需計算短路電流。 3.3短路電流的計算步驟 1、對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡，把供電系統(tǒng)看為無限大系統(tǒng)，列出各參數(shù)值。 =35kv =10 kV 1 U 1 K 2 U 2 K 電力系統(tǒng) 架空線路 變壓器 Skml6kvASN8000 kmX/4 . 0 5 . 7% k U 圖 4-1 2、不考慮短路電流周期分量的衰減求出各元件對短路點的電抗標(biāo)幺值， 并計算短路電流標(biāo)幺值、有名值。其中取=100MVA，。 B S avr UUB 線路：175.0 37 100 64.0 22 0 avr B L U S lXX 變壓器：

27、94 . 0 8 . 0 100 100 5 . 7 100 % N BK T S SU X （1）當(dāng)在 K1 處發(fā)生三相短路時，最大運(yùn)行方式下電源至短路點的總電抗為： 0875. 0175 . 0 2 1 / 21 LL XXX 無限大容量電源1 E 短路電流周期分量的標(biāo)么值 4 . 11 0875 . 0 1 / X E I 有名值)( 8 . 17 373 100 4 . 11 3 / KA U S IIII B B B 沖擊電流)( 3 . 45 8 . 178 . 122 / KAIKi impimp 短路全電流最大有效值 )( 9 . 26) 18 . 1 (21 8 . 17)

28、1(21 22/ KAKII impimp 短路容量 )(1140 4 . 11100 / MVAISS B 最小運(yùn)行方式下電源至短路點的總電抗為: =0.175 X L X 無限大容量電源=1 E 短路電流周期分量的標(biāo)么值 7 . 5 175. 0 1 / I 有名值)(9 . 8 373 100 7 . 5 / KAIII B 沖擊電流)( 7 . 229 . 88 . 122 / KAIKi impimp 短路容量)(5707 . 5100 / MVAISS B （2）當(dāng)在 K2 處發(fā)生三相短路時，最大運(yùn)行方式下電源至短路點的總電抗為 0.560.94)(0.175 2 1 )X)/(X

29、X(XX T4L2T3L1 無限大容量電源=1 E 短路電流周期分量的標(biāo)么值 79 . 1 56 . 0 1 I/ X E 有名值)(8 . 9 5 . 103 100 79. 1 / KAIII B 沖擊電流)( 9 . 248 . 98 . 122 / KAIKi impimp 短路全電流最大有效值 )( 8 . 14) 18 . 1 (218 . 9) 1(21 22/ KAKII impimp 短路容量)(17979 . 1 100 / MVAISS B 最小運(yùn)行方式下電源至短路點的總電抗為 115 . 1 94 . 0 175. 0 TL XXX 無限大容量電源=1 E 短路電流周期

30、分量的標(biāo)么值 9 . 0 115 . 1 1 / X E I 有名值)(9 . 4 5 . 103 100 9 . 0 / KAIII B 沖擊電流)( 6 . 129 . 48 . 122 / KAIKi impimp 短路全電流最大有效值 )(4 . 7) 18 . 1 (219 . 4) 1(21 22/ KAKII impimp 短路容量)(909 . 0100 / MVAISS B 表表 4.24.2短路電流計算結(jié)果表短路電流計算結(jié)果表 短路點運(yùn)行方式 電源至 短路點電 抗標(biāo)么值 X 短路電 流周期分 量有名值 （KA） / I 沖擊電流 （KA） imp i 全電流 （KA imp

31、 I ） 短路容量 S（MVA） 最大 0.087517.845.326.91140 K1 最小 0.1758.922.713.4570 最大 0.569.824.914.8179 K2 最小 1.1154.912.67.490 第五章設(shè)備的選擇與校驗 5.1 概述 電氣設(shè)備的選擇是變電站設(shè)計的重要內(nèi)容之一，如何正確地選擇電氣設(shè)備， 將直接影響到電氣主接線和配電裝置的安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。所以在進(jìn)行設(shè)備選擇 時，必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，在保證安全、可靠的前提下，選擇電 氣設(shè)備以滿足電力系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的需要。 電氣設(shè)備要能可靠的工作，必須按正常工作條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài) 來校驗動、熱穩(wěn)

32、定性。 1)按額定電壓、額定電流選擇導(dǎo)體和電氣設(shè)備 所選電器和電纜允許最高工作電壓不得低于回路所接電網(wǎng)的最高運(yùn) maxyU 行電壓 maxgU 即 (5-1) maxyUmaxgU 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度下，導(dǎo)體和電器的長 0 Q 期允許電流應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流 yImaxgI =(5-2) maxgI 1.05 3 N N S U 式中 - 所統(tǒng)計各電壓側(cè)負(fù)荷容量 NS - 各電壓等級額定電壓 NU 即 (5-3) yImaxgI 2)按短路條件校驗 電氣設(shè)備在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗，一 般校驗取三相短路時的短路電流，如用熔斷器保護(hù)

33、的電器可不校驗熱穩(wěn)定。當(dāng) 熔斷器有限流作用時，可不驗算動穩(wěn)定，用熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路，可 不驗算動、熱穩(wěn)定。 短路熱穩(wěn)定校驗： 滿足熱穩(wěn)定條件為: d Q r Q 2 rdztI 2 rI t 短路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng) d Q 短路時導(dǎo)體和電器允許的熱效應(yīng) r Q 秒內(nèi)允許通過的短時熱電流 rI t 短路的動穩(wěn)定校驗： 滿足動穩(wěn)定條件為： chidfi chIdfI 短路沖擊電流幅值 （kA） chi 短路沖擊電流有效值 （kA） chI 、 導(dǎo)體和電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值及有效值（kA） dfidfI 由公式（5-2）可求得： 35KV 側(cè)：=86.6A maxgI 1.05 3 N

34、N S U 6KV 側(cè)：=505.29A maxgI 1.05 3 N N S U 5.2 母線和電纜的選擇與校驗 5.2.1 配電裝置中的母線，應(yīng)根據(jù)具體情況按下列條件選擇和校驗： 1）母線材料、截面形狀和布置方式的選擇； 載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料，對于持續(xù)工作電流較大且位置特別狹窄的 發(fā)電機(jī)，變壓器出線端部，以及對鋁有較嚴(yán)重腐蝕場所，可選用銅質(zhì)材料的硬 裸導(dǎo)體。 回路正常工作電流在 400A 及以下時，一般選用矩形導(dǎo)體。在 4008000A 時，一般選用槽形導(dǎo)體。 配電裝置中軟導(dǎo)線的選擇，應(yīng)根據(jù)環(huán)境條件和回路負(fù)荷電流、電暈、無線 電干擾等條件，確定導(dǎo)體的截面和導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)型式。 當(dāng)負(fù)荷電流較

35、大時，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流選擇導(dǎo)線的截面積，對 220kV 及以下 配電裝置，電暈對選擇導(dǎo)體一般不起決定作用，故可采用負(fù)荷電流選擇導(dǎo)體截 面。 2）母線截面尺寸的選擇 除配電裝置的匯流母線及較短導(dǎo)體按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇外，其余 導(dǎo)體截面，一般按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。 （1）為保證母線的長期安全運(yùn)行，按導(dǎo)體長期發(fā)熱允許電流選擇，導(dǎo)體 能在電路中最大持續(xù)工作電流應(yīng)不大于導(dǎo)體長期發(fā)熱的允許電流 maxgIyI 即： maxgIyI （2）為了考慮母線長期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)體截面， 這樣可使年計算費(fèi)用最低，經(jīng)濟(jì)電流密度的大小與導(dǎo)體的種類及最大負(fù)荷年利 用小時數(shù)有關(guān)。 maxT 表 4.3

36、4.3 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度 最大負(fù)荷年利用小時數(shù)T導(dǎo)體材料 3000 以下 3000-5000 5000 以上 鋁裸導(dǎo)線 1.651.150.9 銅裸導(dǎo)線 3.02.251.75 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面計算公式如下： = S maxg J I （3）熱穩(wěn)定校驗： 按上述情況選擇的導(dǎo)體截面，還應(yīng)校驗其在短路條件下的熱穩(wěn)定。S 裸導(dǎo)體熱穩(wěn)定校驗公式： （）(5-13)S dz c I t 2 mm 熱穩(wěn)定系數(shù) c 穩(wěn)態(tài)短路電流（kA） I 短路等值時間 dzt S 表 4.4 不同工作溫度下裸導(dǎo)體的 C 值 工作溫度4045506065707580 鋁合金9997959189878583

37、 硬銅186183181176174171169166 （4）動穩(wěn)定校驗： 求出的母線最大相間計算應(yīng)力不超過母線材料的應(yīng)允應(yīng)力， 即： maxy 母線最大相間計算彎曲應(yīng)力為： = = （） (5-14) max M W 2 10 ph W f L aP 式中，為單位長度導(dǎo)體上所受相間電動力， ph fN m 為導(dǎo)體支柱絕緣子間的跨距，Lm 為導(dǎo)體所受的最大彎距，MN m 為導(dǎo)體對垂直于作用力反向軸的截面系數(shù)，取值W 2 6bh 當(dāng)三相母線水平布置且相間距離為 a 時，三相短路造成的單位長度母線上 所受最大相間電動力為： =(5-15) ph f 72 1.73 10 ch a i 母線材料的允

38、許應(yīng)力（硬鋁為 69106Pa,硬銅 137106Pa，銅為 yy 157106Pa） 1.35kV 母線的選擇： 動穩(wěn)定校驗： 變壓器 35kV 側(cè)最大持續(xù)工作電流為 1.05 倍的變壓器的額定電流： =86.6A maxgI 1.05 3 N N S U 經(jīng)查有關(guān)設(shè)計手冊得：試選用 LMY1008 單條矩形鋁線平放時，長期允許 載流量為 1542A，取綜合校正系數(shù)=0.81，則實際載流量為 K alI =15420.81=1249A maxgI 校驗在 d1(3)點短路時的動穩(wěn)定，取 L=1m，a=0.7m ,=40.5kA, 則作用在 chi 母線上的最大計算應(yīng)力按公式： =405.3

39、() ph f 72 1.73 10 ch a i N m =13.36 ()W 2 6bh 6 10 3 m = =3.03（） max 2 10 ph f L W 6 10 aP =69106 （） maxyaP 則動穩(wěn)定校驗合格. 按電壓損失校驗 35 kV 及以下線路要考慮電壓損耗，允許電壓損耗百分?jǐn)?shù)為。校驗其電壓損%5 耗： 35 kV 架空線路相間距取 則其幾何均距mm1500 mDm89 . 1 35 . 15 . 1 3 查，幾何均距為 2.0 時的電阻 70LGJkmR/45 . 0 0 kmX/403 . 0 0 35 kV 架空線長，線路末端km639107740jQjP

40、S V U lXQlRP U N 2 . 867 35 6403 . 0 3910645 . 0 7740 * 00 VUU Nyx 1750103505 . 0 %5 3 合格。VUVU yx 1750 2 . 867 故 35 kV 進(jìn)線選 滿足要求。70LGJ 2.6kV 母線的選擇： 因變電所年最大負(fù)荷利用小時數(shù)=3000h，查表可知=1.45A/mm maxT J =505.29A maxgI 1.05 3 N N S U 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式： = =349 （）S maxg J I 2 mm 經(jīng)查有關(guān)設(shè)計手冊得：試選用 LMY8010 單條矩形鋁線平放時，長期允 許載流量為 1

41、427A，取綜合校正系數(shù)=0.81，則實際載流量為K =14270.81=1156A alImaxgI 校驗在 K2 點三相短路時的動穩(wěn)定，取 L=1m，a=0.25m,=29.27kA , 則 chi 作用在母線上的最大計算應(yīng)力按公式： =593 () ph f 72 1.73 10 ch a i N m =10.69 ()W 2 6bh 6 10 3 m =4.77（） max 2 10 ph f L W 6 10 aP =69106 （） maxyaP 則動穩(wěn)定校驗合格. 校驗在 K2 點三相短路時的熱穩(wěn)定，短路時的熱穩(wěn)定系數(shù) C=87, I=11.48kA,=2s dzt =800=2

42、10（）S dz c I t 2 mm 則熱穩(wěn)定校驗合格. 故所選的 LMY8010 矩形鋁母線符合要求。 4.主變 35kV 側(cè)至 35kV 母線連線的選擇： 根據(jù)設(shè)計要求及有關(guān)規(guī)定一般選矩形鋁母線做變壓器至母線的連接線, =86.6A maxgI 經(jīng)查有關(guān)設(shè)計手冊得：試選用 LMY1008 單條矩形鋁線平放時，長期允 許載流量為 1542A，取綜合校正系數(shù)=0.81,則實際載流量為K =15420.81=1240A alImaxgI LMY1008 單條矩形鋁母線動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定此前校驗過，滿足要求. 故所選的 LMY1008 符合要求。 5.主變 6kV 側(cè)至 6kV 母線連線的選擇： 根

43、據(jù)設(shè)計要求，其截面應(yīng)按最大持續(xù)工作電流選擇，并按 d2(3) 短路進(jìn)行動熱 穩(wěn)定校驗。 =86.6A maxgI 1.05 3 N N S U 經(jīng)查有關(guān)設(shè)計手冊得：試選用 LGJ-300/40型，長期允許載流量為 610A， 取綜合校正系數(shù)=0.81,則實際載流量為=6100.81=494.1AK alImaxgI 動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定校驗同上，滿足要求。 故所選的 LGJ-300/40 鋁線符合要求。 35 kV 進(jìn)線為雙回路，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇其截面： A U QP I N g 5 . 71 3532 39107740 *32 22 22 max 查表 4-3 得 hT4000 max 15.

44、1J 2 /mmA 2 max 19.62 15 . 1 5 . 71 mm J I S g 查電力工程電氣設(shè)計手冊選 ,周圍空氣溫度為時的安全電流為70LGJ 0 25 275（A） 。該變電所的歷年平均最高氣溫為 29.9 攝氏度。查電流修正系數(shù)表得修正系數(shù) 94 . 0 K 則安全電流： AKI 5 . 25894 . 0 275275 (1)機(jī)械強(qiáng)度的校驗： 合格 22 1670mmmmS （2）發(fā)熱條件的校驗： 合格AIAIg 5 . 258 7 . 69 max 進(jìn)線回路的最大持續(xù)工作電流除考慮正常負(fù)荷電流外，還需考慮事故狀態(tài)下由一回線路輸 送的工作電流。 AII gg 143 5

45、 . 7122 max max 合格 AIAIg 5 . 258143 max 5.2.2 電纜芯線材料及型號選擇 1）按結(jié)構(gòu)類型選擇 2）按額定電壓選擇 3）按最大持續(xù)工作電流選擇電纜截面 4）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面 5）按短路熱穩(wěn)定校驗電纜截面 6）按電壓損失校驗 各段電纜的選擇： 通風(fēng)機(jī)電纜選取，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線的截面，由于=3000h/年，查 maxT 表可得=1.73A/。 J 2 mm =64A maxgI 1.05 3 N N S U 導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)截面可由下式： = =37（）S maxg J I 2 mm 按以上計算和設(shè)計任務(wù)要求可選擇三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝電纜 Y

46、JV22-70,纜芯截面為 70，載流量為 203A.正常允許最高溫度為 90， 2 mm r=0.268/km，x=0.443/km。 按長期發(fā)熱允許電流校驗 電纜載流量的校正系數(shù)為=1，當(dāng)電纜間距取 300mm 時,查表得=1， tK4K =1。 3K 則單根直埋電纜允許載流量為 =20364A 20alItK4K3K25alI 則滿足設(shè)計要求。 熱穩(wěn)定校驗： 短路時的熱穩(wěn)定系數(shù) C=102, =18.76KA，=2s Idzt =70=26（）S dz c I t 2 mm 滿足導(dǎo)線的最小截面的要求，熱穩(wěn)定校驗合格。 電壓降校驗： =2.1%5(%)U max 173 ( cossin

47、)%L rx I U 則校驗合格。 可見，選用三芯交聯(lián)聚乙烯絕緣鋼帶鎧裝電纜 YJV22-70 電纜能夠滿足要求。 表 4.6 母線、電纜所選型號 35kV 母線 6kV 母線 主變 35kV 側(cè)至 35kV 母線 主變 6kV 側(cè)至 6kV 母線 電纜 70LGJLMY8010LMY1008LGJ-300/40YJV22-70 5.3互感器的選擇與配置 5.3.1電流互感器的選擇 電流互感器的選擇應(yīng)該滿足一次回路的額定電壓、額定電流、最大負(fù)荷電流計短路電 流的動、熱穩(wěn)定性校驗。 1、按一次額定電壓選擇 電流互感器的一次額定電壓必須與安裝處的電網(wǎng)電壓一致，即 NTA UU 式中 電流互感器銘牌

48、標(biāo)出的額定電壓，kV； TA U 電流互感器安裝點的額定電壓，kV。 N U 2、按一次額定電流選擇 在電流互感器周圍空氣溫度一定的條件下，連續(xù)流過互感器的一次電流，允許為其額定 值的 120。 3、按額定二次電流選擇 由于儀表與繼電器已經(jīng)系列化生產(chǎn)，二次標(biāo)準(zhǔn)電流為 5A，電流互感器應(yīng)與二次標(biāo)準(zhǔn)電流 一致，也為 5A。 4、按準(zhǔn)確度等級選擇 電流互感器的準(zhǔn)確度等級，應(yīng)根據(jù)不同的用途選擇，準(zhǔn)確度等級可分為 0.2、0.5、1、3、10 級等幾個不同的等級。 5、二次負(fù)荷的計算 二次負(fù)荷的計算公式為 2 2 22 SZi 式中二次計算負(fù)荷，VA； 2 S 二次計算電流，A。 2 2 i 由于二次電

49、流已標(biāo)準(zhǔn)化為 5A，負(fù)荷主要決定于外部阻抗，其表達(dá)式為 2 Z jds RR ZZ2 式中二次負(fù)荷的外部阻抗，； 2 Z 連接儀表串聯(lián)繞組的阻抗，； s Z 二次連接導(dǎo)線的電阻，； d R 連接導(dǎo)線接頭的接觸電阻，。 j R 5.3.2電壓互感器的選擇 電壓互感器的選擇與配置，除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓外，其容量與準(zhǔn)確度等級應(yīng) 滿足測量儀表、保護(hù)裝置和自動裝置的要求。負(fù)荷分配應(yīng)在滿足相位要求下盡量平衡，接 地點一般設(shè)在配電裝置端子箱處。 電壓互感器的選擇不需要進(jìn)行動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定校驗，選擇應(yīng)滿足以下條件。 （1）按額定電壓選擇 所選電壓互感器一次側(cè)額定電壓必須與安裝處電網(wǎng)的額定電壓一致，二次側(cè)額

50、定電壓 一般為 100V。按額定電壓選擇，應(yīng)滿足 NTV UU 式中電壓互感器銘牌標(biāo)出的額定電壓，kV； TV U 電壓互感器安裝點的額定電壓，kV。 N U （2）電壓互感器類型的選擇 根據(jù)用途和二次負(fù)荷性質(zhì)，選擇電壓互感器的類型及二次接線方式。 （3）按準(zhǔn)確度等級選擇 除以上兩點，選擇電壓互感器時還注意其準(zhǔn)確度等級及二次負(fù)荷容量。 5.3 斷路器的選擇 斷路器具有完善的滅弧性能，正常運(yùn)行時，用來接通和開斷負(fù)荷電流，短路故障時， 斷路器與繼電保護(hù)裝置配合使用用以切斷短路電流和故障線路，保證非故障線路的正常供 電及系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。 斷路器的種類和型式的選擇，除滿足各項技術(shù)條件和環(huán)境條件外，還應(yīng)

51、該考慮便于安 裝調(diào)試和運(yùn)行維護(hù)，并經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后才能確定。根據(jù)我國生產(chǎn)制造情況，電壓為 6220KV 的電網(wǎng)可選用少油斷路器、真空斷路器和 SF6 斷路器；又由于真空斷路器、SF6 斷路器比少油斷路器，可靠性好，維護(hù)方便，滅弧性能更高，所以 35kV 一般采用 SF6 斷 路器。真空斷路器只適應(yīng)于 6kV 電壓等級。 5.4 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)是發(fā)電廠和變電站中常用的開關(guān)電器，它與斷路器的差別是沒有專門設(shè)置的 滅弧裝置，不能用來切斷或接通電路中的負(fù)荷電流只能關(guān)合小電流電路。檢修電氣設(shè)備時， 形成明顯可見斷口從而保證人員安全。用隔離開關(guān)配合斷路器，在電路中進(jìn)行倒閘操作， 在用于倒閘操作時

52、，稱為操作電器。 對隔離開關(guān)的要求： 1）有明顯的斷口，根據(jù)斷開點可判斷被檢修的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體是否與電網(wǎng)可靠 隔離； 2）斷口是否有足夠可靠的絕緣強(qiáng)度； 3）要有足夠的動、熱穩(wěn)定性； 4）安裝在變壓器引出線或中性點上的避雷器可不裝設(shè)隔離開關(guān)； 第六章無功補(bǔ)償 電分書上 概述： 電力系統(tǒng)的運(yùn)行無功功率平衡與電壓水平密切相關(guān)。為了確保系統(tǒng)的運(yùn)行電壓具有正 常水平，系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足正常電壓水平下的無功需求，并留有必要的備 用容量。電力系統(tǒng)的無功功率平衡應(yīng)該分別按最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行方式進(jìn)行計算。必要 時還應(yīng)該校驗?zāi)承┰O(shè)備檢修時或故障后運(yùn)行方式下的無功功率平衡。由于串聯(lián)電容補(bǔ)償裝 置

53、至改變線路參數(shù)而且改變功率因數(shù)作用及其微小所以不予考慮。 根據(jù)無功功率的需要，增添必要的無功補(bǔ)償容量，并按無功功率就地平衡的原則進(jìn)行 補(bǔ)償容量的分配。小容量、分散的無功補(bǔ)償可采取靜電電容器；大容量的、配置在系統(tǒng)中 樞點的無功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。 除發(fā)電機(jī)和輸電線路外的無功電源主要有：并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置、同步調(diào)相機(jī)、靜止無功補(bǔ) 償器。后兩者屬于動態(tài)的無功補(bǔ)償裝置。 (1)并聯(lián)電容裝置，由于電感和電容取用的無功電流相位相反，電感需要的無功功率大 部分可由電容器就地供給。若電容器選擇適當(dāng)，電源只要供給有功電流和少量的無功電流 就可以了。并聯(lián)電容補(bǔ)償還可以分為個別補(bǔ)償、分組補(bǔ)償、集中補(bǔ)償。 (2)靜止無功補(bǔ)償器由晶閘管控制電抗器與靜電電容器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無 功功率，電抗器可吸收無功