220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計

220kV變電站電氣一次系統(tǒng)設(shè)計,kv,變電站,電氣,一次,系統(tǒng),設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計 論文 題目 220kV 變電站電氣一次設(shè)計 220 110 10kV 進(jìn)出線回數(shù) 4 6 8 系 別 電力工程系 專業(yè)班級 農(nóng)業(yè)電氣化與自動化 08K2 學(xué)生姓名 崔查秀 指導(dǎo)教師 牛勝鎖 II 二 一二年六月 變電所電氣一次系統(tǒng)設(shè)計 摘要 隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長 用電已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素 為保證 正常的供配電要求 各地都在興建一系列的供配電裝置 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(jì)運行 聯(lián)系著發(fā)電廠和用戶 起著變換和 分配電能的作用 本文針對 220kV 變電站的特點 闡述了 220kV 變電站的設(shè)計思路 設(shè)計步驟 并進(jìn) 行了相關(guān)的計算和校驗 主要的初步設(shè)計包括 變電所主接線方案的選擇 變電所主變 壓器臺數(shù) 容量和型式的確定 短路點的確定和短路電流的計算 電氣設(shè)備的選擇 配 電裝置設(shè)計和總平面布置 防雷保護(hù) 通過對變電站的設(shè)計我了解了變電站設(shè)計的基本流程 掌握了變電站電氣設(shè)計部分 的基本方法 鞏固了所學(xué)專業(yè)的相關(guān)知識 文中介紹的 220kV 變電站的設(shè)計方法和思路 可以作為相關(guān)設(shè)計的理論指導(dǎo) 關(guān)鍵詞 變電站 短路電路計算 設(shè)備選擇 電氣主接線 總平面布置 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 II A DESIGN OF ELETRIC SYSTEMFOR SUBSTATION ABSTRACT Along with our country the rapid growth of the national economic development in our country To guarantee the normal supply and distribution requirements everywhere new series of power supply device Substation is an important part of power system which directly influences the whole power system safety and economical operation are linked to power plants and users of the intermediate links plays a transformation and distribution of electric energy effect Aiming at the characteristics of 220kV substation this paper expounds the design thought 220kV substation design steps and some computation and calibration The main preliminary design includes Transformer substation main wiring plan choice Transformer substation main transformer number capacity and pattern determination Short dot determination and short circuit computation Electrical equipment s choice Power distribution equipment design and total plane layout Anti radar protection Through the substation design I understand the basic process of substation design and grasp the substation electrical design part of the basic method strengthened the station to learn professional knowledge of relevant major This paper introduces the design method of the substation of 220kV and ideas can be used as related design theoretical guidance Keywords Transformer substation Short circuit computation Unit select Electrical main wiring Total plane layout 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 目 錄 摘要 I ABSTRACT II 1 前言 1 1 1 變電站一次系統(tǒng)的現(xiàn)狀和研究背景 1 1 2 具體設(shè)計的內(nèi)容 1 1 3 原始數(shù)據(jù) 1 2 主變壓器容量 臺數(shù)及型式的選擇 3 2 1 概述 3 2 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 3 2 3 主變壓器容量的選擇 3 2 4 主變壓器型式的選擇 4 2 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 4 2 4 2 繞組數(shù)的選擇 4 2 4 3 主變調(diào)壓方式的選擇 5 2 4 3 1 電壓質(zhì)量 5 2 4 3 2 調(diào)壓方式 5 2 4 4 連接組別的選擇 5 2 4 5 主變壓器冷卻方式的選擇 5 2 5 主變?nèi)萘康倪x擇計算 6 2 5 1 變壓器容量的選擇 6 2 5 2 主變?nèi)萘勘鹊拇_定 6 3 電氣主接線選擇 7 3 1 可靠性 7 3 1 1 可靠性 7 3 1 2 靈活性 7 3 1 3 經(jīng)濟(jì)性 7 3 2 主接線的接線方式選擇 8 3 2 1 單母線接線 8 3 2 2 單母分段接線 8 3 2 3 橋形接線 8 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 3 2 4 角形接線 8 3 2 5 一臺半斷路器 3 2 接線 9 3 2 6 雙母接線 9 3 2 7 雙母線分段接線 9 3 3 主接線的比較選擇 9 4 短路電流計算 16 4 1 概述 16 4 2 短路電流計算的目的 16 4 3 短路電流計算的一般規(guī)定 16 4 4 短路電流計算基準(zhǔn)值 17 4 5 短路電流計算步驟 17 4 6 短路電流計算 17 4 6 1 計算變壓器各繞組電抗 17 4 6 2 計算系統(tǒng)及線路阻抗 18 4 6 3 220kV 側(cè)短路電流 19 4 6 4 110kV 側(cè)短路電流 19 4 6 5 10kV 側(cè)短路電流 20 5 電氣設(shè)備的選擇 22 5 1 概述 22 5 1 1 一般原則 22 5 1 2 技術(shù)條件 22 5 2 斷路器的選擇 23 5 2 1 斷路器選擇的原理 23 5 2 2 斷路器的選擇計算 24 5 2 2 1 220kV 側(cè)斷路器的選擇計算 24 5 2 2 2 110kV 側(cè)斷路器的選擇計算 24 5 2 2 3 10kV 側(cè)斷路器的選擇計算 25 5 3 隔離開關(guān)的選擇 26 5 3 1 隔離開關(guān)的選擇原理 26 5 3 2 隔離開關(guān)的選擇計算 26 5 3 2 1 220kV 隔離開關(guān)選擇計算 26 5 3 2 2 110kV 隔離開關(guān)選擇計算 27 5 3 2 3 10kV 隔離開關(guān)選擇計算 28 5 4 互感器的選擇 28 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 5 4 1 電流互感器的選擇 29 5 4 2 電壓互感器的選擇 30 5 4 3 電流互感器的選擇計算 31 5 4 3 1 220kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 31 5 4 3 2 110kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 31 5 4 3 3 10kV 側(cè)電流互感器的選擇計算 32 5 4 4 電壓互感器選擇計算 33 5 4 4 1 220kV 側(cè)電壓互感器的選擇計算 33 5 4 4 2 110kV 側(cè)電壓互感器的選擇計算 33 5 4 4 3 10kV 側(cè)電壓互感器的選擇計算 34 5 5 母線的選擇 34 5 5 1 裸導(dǎo)體的選擇條件和校驗 34 5 5 2 母線的選擇計算 36 5 5 2 1 220kV 側(cè)母線的選擇 36 5 5 2 2 110kV 側(cè)母線的選擇 37 5 5 2 3 10kV 側(cè)母線的選擇 37 5 5 2 4 10kV 電纜線的選擇及校驗 38 5 6 支柱絕緣子的選擇 38 5 7 穿墻套管的選擇 39 5 8 熔斷器的選擇 41 6 經(jīng)濟(jì)性比較 42 7 防雷保護(hù)設(shè)計 44 7 1 防雷保護(hù)的設(shè)計 44 7 2 主變中性點放電間隙保護(hù) 44 7 3 避雷器的選擇 44 7 4 避雷針的配置 45 7 5 避雷針的選擇 46 7 5 1 110kV 母線接避雷器的選擇及校驗 46 7 5 2 110kV 母線接避雷器的選擇及校驗 46 7 5 3 10kV 母線接避雷器的選擇及校驗 47 8 電氣總平面布置及配電裝置的選擇 48 8 1 概述 48 8 1 1 配電裝置特點 48 8 1 2 配電裝置的基本要求 48 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 8 1 3 配電裝置的設(shè)計原則 49 8 1 4 高壓配電裝置的選擇 49 8 2 電氣總平面布置 52 8 2 1 電氣總平面布置的要求 52 8 2 2 電氣總平面布置 52 9 避雷針的選擇 53 結(jié)論 55 參考文獻(xiàn) 56 致謝 57 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 1 1 前言 1 1 變電站一次系統(tǒng)的現(xiàn)狀和研究背景 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展 工業(yè)水平的進(jìn)步 人們生活水平的不斷提高 電力系統(tǒng)在整個行 業(yè)中的比例逐漸趨大 現(xiàn)在電力系統(tǒng)是一個巨大的 嚴(yán)密的整體 各類發(fā)電廠 變電站 分工完成整個電力系統(tǒng)的發(fā)電 變電和配電的任務(wù) 電力系統(tǒng)是國民經(jīng)濟(jì)的重要能源部 門 而變電站的設(shè)計是電力工業(yè)建設(shè)中必不可少的一個項目 由于變電站的設(shè)計內(nèi)容多 范圍廣 邏輯性強(qiáng) 不同電壓等級 不同類型 不同性質(zhì)負(fù)荷的變電站設(shè)計時所側(cè)重的 方面也不一樣 設(shè)計過程中具體問題具體分析 2 變電站是電力系統(tǒng)中變換電壓 接受和分配電能 控制電力的流向和調(diào)整電壓的電 力設(shè)施 它通過變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來 結(jié)合我國的電力現(xiàn)狀 為國民經(jīng)濟(jì) 各部門和人民生活供給充足 可靠 優(yōu)質(zhì) 經(jīng)濟(jì)的電能 優(yōu)化發(fā)展變電站 規(guī)劃以 220 110 10kV 電壓等級設(shè)計變電站 新建變電站應(yīng)該充分體現(xiàn)出安全性 可靠性 經(jīng)濟(jì) 性 和先進(jìn)性 1 2 具體設(shè)計的內(nèi)容 本論文是要設(shè)計 220 110 10kV 變電站的電氣一次部分 其變電站類型為地區(qū)變電站 是為了滿足市區(qū)和生活的要求 根據(jù)設(shè)計資料和要求 結(jié)合所學(xué)的基礎(chǔ)知識和文獻(xiàn)資料 所做的 首先設(shè)計了 6 種可行的電氣主接線 根據(jù)各種接線的適用范圍 對這 6 種電氣主接 線進(jìn)行初步分析 初選出兩種方案 接著根據(jù)主變的選擇原則 確定主變的容量和容量 比 并選出主變的型號 再進(jìn)行短路電流計算 并根據(jù)計算結(jié)果選出導(dǎo)體和電氣設(shè)備 同時完成對所選設(shè)備的校驗 然后對這兩種主接線方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較 從而確定最優(yōu) 方案 最后選擇避雷器 并進(jìn)行防雷和接地網(wǎng)的計算 從而完成避雷針的布置方式和接 地網(wǎng)的設(shè)計 同時繪制最終確定方案的成果圖 如 主接線圖 各個接線的斷面圖等 至此 完成了整個設(shè)計的所有步驟 通過這次設(shè)計 我不僅復(fù)習(xí)鞏固了專業(yè)課程的有關(guān)內(nèi)容 而且增強(qiáng)了工程觀念 能 熟練的運用所學(xué)知識 如短路電流計算 主接線設(shè)計 導(dǎo)體電氣設(shè)備的選擇和變壓器的 運行等 1 3 原始數(shù)據(jù) 1 變電站類型 220kV 地區(qū)變電所 2 電壓等級 220 110 10kV 3 負(fù)荷情況 110kV 最大 125MW 最小 70MW Tmax 6400 小時 cos 0 9 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 2 10kV 最大 20MW 最小 15MW Tmax 6400 小時 cos 0 85 4 出線情況 1 220kV 側(cè) 4 回 架空線 LGJ 500 55km 2 110kV 側(cè) 6 回 架空線 3 10kV 側(cè) 8 回 電纜線 5 系統(tǒng)情況 1 系統(tǒng)經(jīng)四回線給變電所供電 2 系統(tǒng) 220kV 母線短路容量為 2500MVA 3 系統(tǒng) 220kV 母線電壓滿足常調(diào)壓要求 6 環(huán)境條件 1 最高溫度 40 最低溫度 25 年平均溫度 20 2 土壤電阻率 400 歐米 3 當(dāng)?shù)乩妆┤?40 日 年 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 3 2 主變壓器容量 臺數(shù)及型式的選擇 2 1 概述 在各級電壓等級的變電所中 變壓器是變電所中的主要電氣設(shè)備之一 其擔(dān)任著向 用戶輸送功率 或者兩種電壓等級之間交換功率的重要任務(wù) 同時兼顧電力系統(tǒng)負(fù)荷增 長情況 并根據(jù)電力系統(tǒng) 5 10 年發(fā)展規(guī)劃綜合分析 合理選擇 否則 將造成經(jīng)濟(jì)技 術(shù)上的不合理 如果主變壓器容量造的過大 臺數(shù)過多 不僅增加投資 擴(kuò)大占地面積 而且會增加損耗 給運行和檢修帶來不便 設(shè)備亦未能充分發(fā)揮效益 若容量選得過小 可能使變壓器長期在過負(fù)荷中運行 影響主變壓器的壽命和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 因此 確定合理的變壓器的容量是變電所安全可靠供電和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運行的保證 在生產(chǎn)上電力變壓器制成有單相 三相 雙繞組 三繞組 自耦以及分裂變壓器等 在選擇主變壓器時 要根據(jù)原始資料和設(shè)計變電所的自身特點 在滿足可靠性的前提下 要考慮到經(jīng)濟(jì)性來選擇主變壓器 1 選擇主變壓器的容量 同時要考慮到該變電所以后的擴(kuò)建情況來選擇主變壓器的臺 數(shù)及容量 2 2 主變壓器臺數(shù)的選擇 由原始資料可知 我們本次所設(shè)計的變電所是 220kV 降壓變電所 它是以 220kV 受 功率為主 把所受的功率通過主變傳輸至 110kV 及 10kV 母線上 再將電能分配出去 因 此選擇主變臺數(shù)時 要確保供電的可靠性 為了保證供電可靠性 避免一臺主變壓器故障或檢修時影響供電 變電所中一般裝 設(shè)兩臺主變壓器 考慮到兩臺主變同時發(fā)生故障機(jī)率較小 適用遠(yuǎn)期負(fù)荷的增長以及擴(kuò) 建 而當(dāng)一臺主變壓器故障或者檢修時 另一臺主變壓器可承擔(dān) 70 80 的負(fù)荷保證全 變電所的正常供電 故選擇兩臺主變壓器互為備用 提高供電的可靠性 2 3 主變壓器容量的選擇 1 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娝ǔ山谪?fù)荷 5 10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇 并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期 10 20 年的負(fù)荷發(fā)展 對于城郊變電所主變壓器容量應(yīng)當(dāng)與城市規(guī)劃相結(jié)合 2 根據(jù)變電所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量 對于有重要負(fù)荷的 變電所 應(yīng)考慮當(dāng)一臺變壓器停運時 其余變壓器容量在計及過負(fù)荷能力后的允許時間 內(nèi) 應(yīng)保證用戶的一級和二級負(fù)荷 對一般性能的變電所 當(dāng)一臺主變壓器停運時 其 余變壓器容量應(yīng)保證全部負(fù)荷的 70 80 該變電所是按 70 全部負(fù)荷來選擇 因此 裝設(shè)兩臺變壓器變電所的總裝容量為 2 1 1010101 7 7cosskVkVkVkPSS 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 4 2 4 主變壓器型式的選擇 2 4 1 主變壓器相數(shù)的選擇 主變壓器采用三相或是單相 主要考慮變壓器的制造條件 可靠性要求及運輸條 件等因素 特別是大型變壓器 尤其需要考查其運輸可能性 保證運輸尺寸不超過橋 梁 車輛 船舶等運輸工具的允許承載能力 選擇主變壓器的相數(shù) 需考慮如下原則 1 當(dāng)不受運輸條件限制時 在 330kV 及以下的變電所 均應(yīng)選用三相變壓器 2 對于 500kV 變電所 除需考慮運輸條件外 尚應(yīng)根據(jù)所供負(fù)荷和系統(tǒng)情況 尤其 在建所初期 若主變壓器為一組時 當(dāng)一臺單相變壓器故障 會使整組變壓器退出 造 成全所停電 如用總?cè)萘肯嗤亩嗯_三相變壓器 則不會造成全所停電 為此 要經(jīng)過 技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證 來確定選用單相變壓器還是三相變壓器 5 2 4 2 繞組數(shù)的選擇 在具有三種電壓等級的變電所 如通過主變壓器的各繞組的功率均達(dá)到該變壓器容 量的 15 以上 或低壓側(cè)雖無負(fù)荷 但在變電所內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備 主變采用三繞 組變壓器 一臺三繞組變壓器的價格及所用的控制和輔助設(shè)備 比相對的兩臺雙繞組變壓器都 較少 而且本次所設(shè)計的變電所具有三種電壓等級 考慮到運行維護(hù)和操作的工作量及 占地面積等因素 該所選擇三繞組變壓器 在生產(chǎn)及制造中三繞組變壓器有 自耦變 分裂變以及普通三繞組變壓器 自耦變壓器 它的短路阻抗較小 系統(tǒng)發(fā)生短路時 短路電流增大 以及干擾繼電 保護(hù)和通訊 并且它的最大傳輸功率受到串聯(lián)繞組容量限制 自耦變壓器 具有磁的聯(lián) 系外 還有電的聯(lián)系 所以 當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生過電壓時 它有可能通過串聯(lián)繞組進(jìn)入公共 繞組 使其它絕緣受到危害 如果在中壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生過電壓波時 它同樣進(jìn)入串聯(lián)繞組 產(chǎn)生很高的感應(yīng)過電壓 由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系 有共同的接地中性點 并直接接地 因此自耦變壓器的零序保護(hù)的裝設(shè)與普通變壓器不同 自耦變壓器 高中壓側(cè)的零序電 流保護(hù) 應(yīng)接于各側(cè)套管電流互感器組成零序電流過濾器上 分裂變壓器 分裂變壓器約比同容量的普通變壓器貴 20 分裂變壓器 雖然它的短路阻抗較大 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)繞組產(chǎn)生接地故障時 很大的電流向一側(cè)繞組流去 在分裂變壓器鐵芯中失去 磁勢平衡 在軸向上產(chǎn)生巨大的短路機(jī)械應(yīng)力 分裂變壓器中對兩端低壓母線供電時 如果兩端負(fù)荷不相等 兩端母線上的電壓也不相等 損耗也就增大 所以分裂變壓器用 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 5 兩端供電負(fù)荷均衡 又需限制短路電流的供電系統(tǒng) 普通三繞組變壓器 價格上在自耦變壓器和分裂變壓器中間 安裝以及調(diào)試靈活 滿足各種繼電保護(hù)的需求 又能滿足調(diào)度的靈活性 它還分為無激磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩 種 這樣它能滿足各個系統(tǒng)中的電壓波動 它的供電可靠性也高 2 4 3 主變調(diào)壓方式的選擇 2 4 3 1 電壓質(zhì)量 220kV 及以上電網(wǎng)的電壓質(zhì)量應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn) 1 樞紐變電所二次側(cè)母線的運行電壓控制水平應(yīng)根據(jù)樞紐變電所的位置及電網(wǎng)的電 壓降而定 可為電網(wǎng)額定電壓的 1 1 1 倍 在日最大 最小負(fù)荷情況下 其運行電壓控 制水平的波動范圍應(yīng)不超過 10 事故后不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95 2 電網(wǎng)任一點的運行電壓 在任何情況下嚴(yán)禁超過電網(wǎng)最高電壓 變電所一次側(cè)母 線的運行電壓正常情況下不應(yīng)低于電網(wǎng)額定電壓的 95 100 處于電網(wǎng)受電端的變電 所取低值 2 4 3 2 調(diào)壓方式 變壓器的電壓調(diào)整是用分接開關(guān)切換變壓器的分接頭 從而改變變壓器變比來實現(xiàn) 的 切換方式有兩種 不帶電切換 稱為無勵磁調(diào)壓 調(diào)整范圍通常在 5 以內(nèi) 另一 種是帶負(fù)載切換 稱為有載調(diào)壓 調(diào)整范圍可達(dá) 30 設(shè)置有載調(diào)壓的原則如下 1 對于 220kV 及以上的降壓變壓器 僅在電網(wǎng)電壓可能有較大變化的情況下 采用 有載調(diào)壓方式 一般不宜采用 2 對于 110kV 及以下的變壓器 宜考慮至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓方式 2 4 4 連接組別的選擇 變壓器繞組的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致 否則不能并列運行 2 4 5 主變壓器冷卻方式的選擇 主變壓器一般采用的冷卻方式有 自然風(fēng)冷卻 強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 強(qiáng)迫油循環(huán)水 冷卻 強(qiáng)迫 導(dǎo)向油循環(huán)冷卻 自然風(fēng)冷卻 一般只適用于小容量變壓器 強(qiáng)迫油循環(huán)水冷卻 雖然散熱效率高 具有節(jié)約材料減少變壓器本體尺寸等優(yōu)點 但是它要有一套水冷卻系統(tǒng)和相關(guān)附件 冷卻器的密封性能要求高 維護(hù)工作量較大 綜上所述 本設(shè)計選擇強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 6 2 5 主變?nèi)萘康倪x擇計算 本設(shè)計任務(wù)中 220kV 側(cè)電源為無限大系統(tǒng) 該側(cè)的 4 回出進(jìn)線負(fù)荷功率由該無限大 系統(tǒng)供給 不需通過主變傳送 110kV 側(cè)最大負(fù)荷 125MW 最小負(fù) 70MW 功率因數(shù)為 0 90 該側(cè)共 6 回出線 需要由兩臺主變壓器供電 10kV 側(cè)的最大負(fù)荷 20MW 最小負(fù) 荷 15MW 功率因素為 0 85 也需要從 220kV 側(cè)系統(tǒng)通過主變來傳送 2 5 1 變壓器容量的選擇 已知 110kV 側(cè)最大負(fù)荷 125MW cos 0 90 10kV 側(cè)最大負(fù)荷為 20MW cos 0 85 由公式 1 1 計算可知單臺主變的最大容量為 s 113 693MVA 所以 選擇兩臺 120MVA 的變壓器并列運行 2 5 2 主變?nèi)萘勘鹊拇_定 1 110kV 側(cè) kVAMSN138989 130 25 07 52 2 10kV 側(cè) kVASN2399 3285 03 80 1 3 因 110kV 側(cè)大于變壓器容量的 30 故可選主變?nèi)萘勘葹?100 100 50 或 100 100 100 4 綜合以上 確定所選變壓器型號 OSFPSL 1 120000 220 容量比為 100 100 50 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 7 3 電氣主接線選擇 3 1 可靠性 電氣主接線是變電所電氣設(shè)計的首要部分 也是構(gòu)成電力系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié) 主接線 的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠 變電所本身運行的可靠性 靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān) 并且對電氣設(shè)備的選擇 配電裝置布置 繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響 因此 必須正確處理好各方面的關(guān)系 全面分析有關(guān)影響因素 通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 合理確定 主接線方案 3 1 1 可靠性 供電可靠性是電力生產(chǎn)和分配的首要要求 主接線首先應(yīng)滿足這個要求 主接線可靠性的具體要求 1 斷路器檢修時 不宜影響對系統(tǒng)的供電 2 斷路器或母線故障以及母線檢修時 盡量減少停運的回路數(shù)和停運時間 并要保 證對一級負(fù)荷及全部或大部分二級負(fù)荷的供電 3 盡量避免變電所全部停運的可能性 4 超高壓電氣主接線應(yīng)滿足可靠性的持續(xù)要求 3 1 2 靈活性 主接線應(yīng)滿足在調(diào)度 檢修及擴(kuò)建時的靈活性 1 調(diào)度時 應(yīng)可以靈活地投入和切除變壓器和線路 調(diào)配電源和負(fù)荷 滿足系統(tǒng)在 事故運行方式 檢修運行方式以及特殊運行方式下的系統(tǒng)調(diào)度要求 2 檢修時 可以方便地停運斷路器 母線及其繼電保護(hù)設(shè)備 進(jìn)行安全檢修而不致 影響電力網(wǎng)的運行和對用戶的供電 3 擴(kuò)建時 可以容易地從初期接線過渡到最終接線 在不影響連續(xù)供電或停電時間 最短的情況下 投入新裝變壓器或線路而不互相干擾 并且對一次和二次部分的改建工 作量最少 3 1 3 經(jīng)濟(jì)性 主接線在滿足可靠性 靈活性要求的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理 主接線經(jīng)濟(jì)性的具體要求 1 投資省 主接線應(yīng)力求簡單 以節(jié)省斷路器 隔離開關(guān) 電流和電壓互感器 避 雷器等一次設(shè)備 要能使機(jī)電保護(hù)和二次回路不過于復(fù)雜 以節(jié)省二次設(shè)備和控制電纜 要能限制短路電流 以便于選擇價廉的電氣設(shè)備或輕型電器 2 占地面積少 主接線設(shè)計要為配電裝置布置創(chuàng)造條件 盡量使占地面積減少 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 8 3 電能損失少 經(jīng)濟(jì)合理地選擇主變壓器的種類 雙繞組 三繞組或自耦變壓器 容量 數(shù)量 要避免因二次變壓而增加電能損失 3 2 主接線的接線方式選擇 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 運行方便 有利于安裝和擴(kuò)建 3 2 1 單母線接線 單母線接線雖然接線簡單清晰 設(shè)備少 操作方便 便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置 等優(yōu)點 但是不夠靈活可靠 任一元件 母線及母線隔離開關(guān) 等故障或檢修時 均需 使整個配電裝置停電 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 3 2 2 單母分段接線 用斷路器 把母線分段后 對重要用戶可以從不同段引出兩個回路 有兩個電源供 電 當(dāng)一段母線發(fā)生故障 分段斷路器自動將故障切除 保證正常段母線不間斷供電和 不致使重要用戶停電 但是 一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時 該段母線的回路 都要在檢修期間內(nèi)停電 而出線為雙回時 常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越 擴(kuò)建時需向兩 個方向均衡擴(kuò)建 單母分段適用于 110 220kV 配電裝置的出線回路數(shù)為 3 4 回 35 63kV 可配電裝置的出線回路數(shù) 為 4 8 回 6 10kV 配電裝置出線為 6 回及以上 則采用單母分段接線 3 2 3 橋形接線 當(dāng)只有兩臺變壓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)常切除情況 外橋接線 適合于出線較短 且變壓器隨經(jīng)濟(jì)運行的要求需經(jīng)常切換 或系統(tǒng)有穿 越功率 較為適宜 3 2 4 角形接線 多角形接線的斷路器數(shù)等于電源回路和出線回路的總數(shù) 斷路器接成環(huán)形電路 電 源回路和出線回路都接在兩臺斷路器之間 多角形接線的 角 數(shù)等于回路數(shù) 也就等 于斷路器數(shù) 多角形接線不適用于回路數(shù)較多的情況 一般最多用到六角形 而更以四 角形和三角形為宜 以減少開環(huán)運行所帶來的不利影響 這種接線 一般適用于回路數(shù) 較少且發(fā)展已定型的 110kV 及以上的配電裝置中 中 小型水力發(fā)電廠中也有應(yīng)用 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 9 3 2 5 一臺半斷路器 3 2 接線 兩個元件引線用三臺斷路器接往兩組母線上組成一個半斷路器 它具有較高的供電 可靠性和運行靈活性 任一母線故障或檢修均不致停電 但是它使用的設(shè)備較多 占地 面積較大 增加了二次控制回路的接線和繼電保護(hù)的復(fù)雜性 且投資大 3 2 6 雙母接線 它具有供電可靠 調(diào)度靈活 擴(kuò)建方便等優(yōu)點 而且 檢修另一母線時 不會停止 對用戶連續(xù)供電 如果需要檢修某線路的斷路器時 不裝設(shè) 跨條 則該回路在檢修期 需要停電 對于 110 220kV 輸送功率較多 送電距離較遠(yuǎn) 其斷路器或母線檢修時 需要停電 而斷路器檢修時間較長 停電影響較大 一般規(guī)程規(guī)定 110 220kV 雙母線 接線的配電裝置中 當(dāng)出線回路數(shù)達(dá) 7 回 110kV 或 5 回 220kV 時 一般應(yīng)裝設(shè)專用 旁路母線 在系統(tǒng)中地位重要的變電所 110kV 線路在 6 回及以上 220kV 線路在 4 回及 以上時 亦設(shè)置專用旁路斷路器 3 2 7 雙母線分段接線 雙母線分段 可以分段運行 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 3 3 主接線的比較選擇 設(shè)計任務(wù)書給定的負(fù)荷情況 220kV 進(jìn)線 4 回 110kV 出線 6 回 10kV 出線 8 回 該 變電所主接線可以采用以下六種方案進(jìn)行比較 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 10 方案 1 220kV 側(cè) 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)均選用單母線分段接線當(dāng)一段母線發(fā)生故障 分段斷 路器自動將故障切除 保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電 但是 一段 母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時 該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電 此方案可 靠性較高 較經(jīng)濟(jì) 但 220kV 側(cè) 110kV 一般不用此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 圖 3 1 方案 1 主接線圖 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 11 方案 2 220kV 側(cè) 110kV 側(cè)和 10kV 側(cè)分別用單母線分段 單母接線 單母分段接線 110kV 側(cè)選用單母線接線 可靠性不高 故不選用此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 圖 3 2 方案 2 主接線圖 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 12 方案 3 220kV 側(cè)選用單母線分段接線 110kV 側(cè)選用雙母線接線 可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高 10kV 側(cè)選用單母線接線 可靠性不高 故不選用此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 3 3 方案 3 主接線圖 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 13 方案 4 此方案 220kV 側(cè)選用單母分段接線 110kV 10kV 側(cè)選用雙母線接線 可靠性高 但 不經(jīng)濟(jì) 故不選用此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 3 4 方案主接線圖 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 14 方案 5 此方案 220kV 側(cè)選用雙母線分段接線 110kV 選用雙母線接線 10kV 側(cè)選用單母線 分段接線 可靠性高 較經(jīng)濟(jì) 可以考慮此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 3 5 方案 5 主接線圖 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 15 方案 6 此方案 220kV 側(cè)選用雙母線接線 110kV 側(cè)選用雙母線接線 10kV 側(cè)選用單母線 分段接線 可靠性和經(jīng)濟(jì)性都較高 可以考慮此方案 2 2 0 k V 側(cè) 1 0 k V 側(cè) 1 1 0 k V 側(cè) 圖 3 6 方案 6 主接線圖 綜上所述 經(jīng)過初步技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證 本站選用方案 5 和方案 6 作為預(yù)備方案 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 16 4 短路電流計算 4 1 概述 電力系統(tǒng)的電氣設(shè)備在其運行中必須考慮到可能發(fā)生的各種故障和不正常運行狀態(tài) 最常見的危險故障是發(fā)生各種型式的短路 因為短路電流會直接影響電氣設(shè)備的安全 危害主接線的運行 短路是電力系統(tǒng)中較常發(fā)生的故障 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 單 相接地短路 三相短路 兩相短路和兩相接地短路 其中 三相短路是對稱短路 系統(tǒng) 各相與正常運行時一樣仍處于對稱狀態(tài) 其他類型的短路都屬于不對稱短路 電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明 在各種類型的短路中 單相短路發(fā)生的概率最大 兩相 短路較少 三相短路的機(jī)率最小 三相短路雖然很少發(fā)生 但是一旦發(fā)生其情況便會比 較嚴(yán)重 應(yīng)給以足夠的重視 因此 我們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 4 2 短路電流計算的目的 短路電流計算的目的主要有以下幾個方面 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 在選擇電氣設(shè)備時 為了保證設(shè)備在正常運行和故障情況下都能安全 可靠地工 作 同時又力求節(jié)約資金 這就需要進(jìn)行全面的短路電流計算 3 在設(shè)計屋外高壓配電裝置時 需按短路條件校驗軟導(dǎo)線的相間和相對地的安全距 離 4 在選擇繼電保護(hù)方式和進(jìn)行整定計算時 需以各種短路時的短路電流為依據(jù) 5 接地裝置的設(shè)計 也需用短路電流 4 3 短路電流計算的一般規(guī)定 1 計算的基本情況 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負(fù)荷下運行 短路發(fā)生在短路電流為最大的瞬間 所有電源的電動勢相位角相同 2 接線方式 計算短路電流時所用的接線方式應(yīng) 應(yīng)是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式即 最大運行方式 而不能用在切換過程中可能并列運行的接線方式 3 計算容量 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 17 應(yīng)按本設(shè)計規(guī)劃容量計算 并考慮電力系統(tǒng)的長期發(fā)展規(guī)劃 一般考慮建成后 5 至 10 年 4 短路種類 一般按三相短路計算 5 短路計算點 在正常接線方式時 通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點 4 4 短路電流計算基準(zhǔn)值 高壓短路電流計算一般只計算各元件的電抗 采用標(biāo)幺值進(jìn)行計算 為了計算方便 選取如下基準(zhǔn)值 基準(zhǔn)容量 10BSMVA 基準(zhǔn)電壓 kU 51230 4 5 短路電流計算步驟 1 計算各元件電抗標(biāo)幺值 并換算到同一基準(zhǔn)值得標(biāo)幺電抗 2 繪制系統(tǒng)等值網(wǎng)絡(luò)圖 并將各元件電抗統(tǒng)一編號 3 選擇計算短路點 4 對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行化簡 把供電系統(tǒng)看成為無限大系統(tǒng) 不考慮短路電流周期分量的衰 減 求出電流對短路點的電抗標(biāo)幺值 并計算短路電流的標(biāo)幺值 有名值 標(biāo)幺值 4 1 1IX 有名值 4 2 3BavSIU 5 計算短路容量 短路電流沖擊值 短路容量 4 3 nSI 短路電流沖擊值 4 4 2 5chi 4 6 短路電流計算 4 6 1 計算變壓器各繞組電抗 OSFPSL1 120000 220 的技術(shù)數(shù)據(jù) 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 18 表 4 1 變壓器參數(shù)列表 阻抗電壓容量 MVA 額定容量比 電壓 KV 空載損耗 KW 短路損耗 KW UI 2 U1 3 U2 3 120 100 100 50 220 121 11 106 4 1284 10 17 17 63 11 4 取基準(zhǔn)容量 基準(zhǔn)電壓為10BSMVA avU 阻抗電壓的歸算 313 27 635 2U 2148 220kV 側(cè) 1 12 13 23 0 1735 26 81 35KKKKU 110kV 側(cè) 2 12 23 13 0 172 83561 45KKKKU 10kV 側(cè) 3 13 23 12 35 26 810723 9452KKKKU 則三繞組變壓器電抗分別為 221 1 3501 08630NKBTSX 222 4 4911015NKBTUS 223 3 9087 20 KNBTX 4 6 2 計算系統(tǒng)及線路阻抗 系統(tǒng) 220kV 側(cè)母線短路容量為 2500 MVA 則 220kV 側(cè)母線短路電抗為 0 04 220kV 側(cè) 4 回架空線為 LGJ 500 長度為 55km 查表得電抗為 0 411 則km 55km 線路電抗值為 50 412 65lX 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 19 其標(biāo)么值為 210 65 473lX 4 6 3 220kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 2 2 0 k V 側(cè) 0 0 0 4 0 4 2 70 0 4 2 7 0 0 5 0 7 圖 4 1 220kV 側(cè)短路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)簡化圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 119 7230 5IX 次暫態(tài)短路電流有名值 109 7234 9512BavSI kAU 沖擊電流 2 5 49512 67chiI k 全電流最大有效值 1 chII A 短路容量 09 7231 9dBSI kV 4 6 4 110kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 20 2 2 0 k V 1 1 0 k V 0 0 4 0 0 4 2 7 0 0 4 2 7 0 0 8 6 3 0 0 8 6 3 0 0 3 4 9 0 0 3 4 9 0 0 7 6 4 圖 4 2 110kV 側(cè)短路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)簡化圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 3 089 764IX 次暫態(tài)短路電流有名值 13 0896 573BavSI kAU 沖擊電流 2 5 65713 68chiI k 全電流最大有效值 1 9 4chII A 短路容量 03 810 dBSIkV 4 6 5 10kV 側(cè)短路電流 短路等值電路圖如下 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 21 2 2 0 k V 0 0 4 0 0 4 2 7 0 0 4 2 7 0 0 8 6 3 0 0 8 6 3 8 7 5 9 9 2 8 7 5 9 9 2 1 0 k V 4 3 8 9 3 圖 4 3 10kV 側(cè)短路系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)簡化圖 次暫態(tài)短路電流標(biāo)幺值 10 2843 9IX 次暫態(tài)短路電流有名值 10 280 25433BavSI kAU 沖擊電流 2 5 49512 67chiI k 全電流最大有效值 1 chII A 短路容量 0 1254 dBSIKV 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 22 5 電氣設(shè)備的選擇 5 1 概述 導(dǎo)體和電器的選擇是變電所設(shè)計的主要內(nèi)容之一 正確地選擇設(shè)備是使電氣主接線 和配電裝置達(dá)到安全 經(jīng)濟(jì)的重要條件 在進(jìn)行設(shè)備選擇時 應(yīng)根據(jù)工程實際情況 在 保證安全 可靠的前提下 積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù) 并注意節(jié)約投資 選擇合適的電 氣設(shè)備 電氣設(shè)備的選擇同時必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策 并應(yīng)做到技術(shù)先進(jìn) 經(jīng)濟(jì) 合理 安全可靠 運行方便和適當(dāng)?shù)牧粲邪l(fā)展余地 以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運行的需 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)來校驗熱 穩(wěn)定和動穩(wěn)定后選擇的高壓電器 應(yīng)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 5 1 1 一般原則 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(yuǎn)景發(fā)展的需要 2 應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 3 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理 4 選擇導(dǎo)體時應(yīng)盡量減少品種 5 擴(kuò)建工程應(yīng)盡量使新老電器的型號一致 6 選用的新品 均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù) 并經(jīng)正式鑒定合格 5 1 2 技術(shù)條件 1 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電氣 A 電壓 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)的最高運行電壓 maxgUnU 即 5 1 n a 一般電纜和電器允許的最高工作電壓 當(dāng)額定電壓在 110KV 及以下時為 1 15 而n 實際電網(wǎng)運行的 一般不超過 1 1 maxgUn B 電流 導(dǎo)體和電器的額定電流是指在額定周圍環(huán)境溫度 Q 0 下 導(dǎo)體和電器的長期允許電流 應(yīng)不小于該回路的最大持續(xù)工作電流yI maxgI 即 5 2 y 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 23 由于變壓器在電壓降低 5 時 出力保持不變 故其相應(yīng)回路的 1 05 為 maxgInI 電器額定電流 C 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 當(dāng)周圍環(huán)境溫度和導(dǎo)體額定環(huán)境溫度不等時 其長期允許電流 可按下式修正 yIyI 5 3 21MTK 其中 為溫度修正系數(shù) 為最高工作溫度 為額定載流量基準(zhǔn)下的環(huán)境溫度KMT1 為實際環(huán)境溫度 對應(yīng)于所選截面 環(huán)境溫度為 25 時 長期允許載流C 2TyISC 量 A 2 按短路情況校驗 電器在選定后應(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)的電器可不驗算熱穩(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 A 短路熱穩(wěn)定校驗 滿足熱穩(wěn)定條件為 5 4 2dztI 驗算熱穩(wěn)定所用的計算時間 5 5 0 5 0dzzItt B 短路的動穩(wěn)定校驗 滿足動穩(wěn)定條件為 5 6 max2 5chiIi 5 2 斷路器的選擇 5 2 1 斷路器選擇的原理 變電所中 高壓斷路器是重要的電氣設(shè)備之一 高壓短路器的主要功能是 正常運 行倒換運行方式 把設(shè)備或線路接入電網(wǎng)或退出運行 起著控制作用 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 起著保護(hù)作用 高壓短路 器是開關(guān)電器中最為完善的一種設(shè)備 其最大特點是能斷開電器中負(fù)荷電流和短路電流 高壓斷路器應(yīng)根據(jù)斷路器安裝地點 環(huán)境和使用技術(shù)條件等要求選擇其種類及型式 由于真空斷路器 SF 6 斷路器比少油斷路器 可靠性更好 維護(hù)工作量更少 滅弧性能更 高 目前得到普遍推廣 目前真空短路器在 35kV 及以下電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用 有取 代少油斷路器的趨勢 SF 6 斷路器也已在 10 35kV 的城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)和改造中得到應(yīng)用 高壓斷路器的額定開斷電流 應(yīng)不小于其觸頭開始分離瞬間的短路電流即最大持續(xù)NI 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 24 工作電流 即 maxgI 5 7 maxNgI 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 觸頭間在 未接觸時即有巨大的短路電流通過 預(yù)擊穿 更易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞 且斷路器在關(guān)合短路電流時 不可避免地接通后又自動跳閘 此時要求能切斷短路電流 為了保證斷路器在關(guān)合短路時的安全 斷路器額定關(guān)合電流不應(yīng)小于短路電流最大沖擊 值 5 2 2 斷路器的選擇計算 5 2 2 1 220kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 20NgUkV 2 電流 max1 5 1 030 632NgSII A A0 6gI 3 開斷電流 4 9512dt kdII 由此選定斷路器型號為 瓷柱式 SF6 氣體絕緣單斷口斷路器 開斷電流為 50kA 額定 電流為 3150A 3S 熱穩(wěn)定電流 50 kA 動穩(wěn)定電流峰值 125KA 4 動穩(wěn)定校驗 max2 51 725chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 530 5dzzItt 2 222 2 24 9513 74 68941dz tIt kASkASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 2 2 2 110kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 10NgUkV 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 25 2 電流 max1 05 120 6 33NgSII AU 6 gI 3 開斷電流 5713kdtIIKA 由此選定斷路器型號為 瓷柱式 SF6 氣體絕緣單斷口斷路器 開斷電流為 40kA 額定 電流為 3150A 3S 熱穩(wěn)定電流 40 kA 動穩(wěn)定電流峰值 100KA 4 動穩(wěn)定校驗 max2 5 17 30chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 220 50 530 5dzzItt 2 222 2 26 5713 1 748dz tIt kASkASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 2 2 3 10kV 側(cè)斷路器的選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 61 037 0631NgSII A max7 0g 3 開斷電流 1254kdtIIkA 由此選定斷路器型號為 410SNG 表 5 1 斷路器型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)40SN 極限通過電 流 kA型號 額定電壓 kV 額定電 流 A 額定斷開 電流 kA 額定斷開容 量 MVA 最大 有效 5s 熱穩(wěn)定電 流 kA 合閘時 間 s 固有分閘 時間 s 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 26 410SNG 10 2000 29 500 75 43 5 30 0 5 0 14 4 動穩(wěn)定校驗 max2 5 0 31975chiIkAi 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 2 14 73dz tIt kASkASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 3 隔離開關(guān)的選擇 5 3 1 隔離開關(guān)的選擇原理 隔離開關(guān)也是變電站中常用的開關(guān)電器 它需與斷路器配套使用 但隔離開關(guān)無滅 弧裝置 不能用來接通和切斷負(fù)荷電流和短路電流 其主要功能是保證高壓電器及裝置 在檢修工作時的安全 隔離開關(guān)的配置 1 斷路器的兩側(cè)均應(yīng)配置隔離開關(guān) 以便在斷路器檢修時形成明顯的斷口 與電源 側(cè)隔離 2 中性點直接接地的普通型變壓器均應(yīng)通過隔離開關(guān)接地 3 接在母線上的避雷器和電壓互感器宜合用一組隔離開關(guān) 為了保證電器和母線的 檢修安全 每段母上宜裝設(shè) 1 2 組接地刀閘或接地器 63kV 及以上斷路器兩側(cè)的隔離開 關(guān)和線路的隔離開關(guān) 宜裝設(shè)接地刀閘 應(yīng)盡量選用一側(cè)或兩側(cè)帶接地刀閘的隔離開關(guān) 4 按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) 5 當(dāng)饋電線的用戶側(cè)設(shè)有電源時 斷路器通往用戶的那一側(cè) 可以不裝設(shè)隔離開關(guān) 但如費用不大 為了防止雷電產(chǎn)生的過電壓 也可以裝設(shè) 5 3 2 隔離開關(guān)的選擇計算 5 3 2 1 220kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 20NgUkV 2 電流 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 27 max1 05 120 3 63NgSII AU max 6g 由此選定隔離開關(guān)型號為 母線隔離開關(guān)選用單柱垂直端口隔離開關(guān) 額定電流為 2500A 3S 熱穩(wěn)定電流為 50KA 動穩(wěn)定電流峰值為 125 KA 出現(xiàn)隔離開關(guān)選用雙柱水平斷口隔離開關(guān) 額定電流為 2500A 3S 熱穩(wěn)定電流為 50KA 動穩(wěn)定電流峰值為 125 KA 3 動穩(wěn)定校驗 max12 67125chikAik 則滿足動穩(wěn)定 4 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 530 5dzzItt 222 2 24 9513 74 689 1dz tIt kASkASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 3 2 2 110kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 21 061 330NgSII A max61 3gI 選定隔離開關(guān)型號為 母線隔離開關(guān)選用單柱垂直端口隔離開關(guān) 出現(xiàn)隔離開關(guān)選 用雙柱水平斷口隔離開關(guān) 額定電流為 A 3S 熱穩(wěn)定電流為 KA 動穩(wěn)定電流峰值25031 5 為 KA 80 4 動穩(wěn)定校驗 max17 38chikik 則滿足動穩(wěn)定 5 熱穩(wěn)定校驗 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 28 s 220 50 530 5dzzItt 2 222 2 26 5713 1 71 496dz tIt KASKASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 3 2 3 10kV 隔離開關(guān)選擇計算 1 電壓 10NgUkV 2 電流 max 5 61 037 0631NgSII A max7 0g 選定隔離開關(guān)型號為 具體參數(shù)見下表10 4GT 表 5 2 隔離開關(guān)型號為 的技術(shù)數(shù)據(jù)1GN 型號 額定電壓 kV 額定電流 A 動穩(wěn)定電流 kA 熱穩(wěn)定電流 kA s 10N 10 1000 80 31 5 4 3 動穩(wěn)定校驗 max0 3197160chikikA 則滿足動穩(wěn)定 4 熱穩(wěn)定校驗 s 220 50 54 05 4dz zItt 2 222 2 2 14 731 96dz tIt kASkASI 則滿足熱穩(wěn)定 5 4 互感器的選擇 互感器包括電壓互感器和電流互感器 是一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)間的聯(lián)絡(luò)元件 用以 分別向測量儀表 繼電器的電壓線圈和電流線圈供電 正確反映電氣設(shè)備的正常運行和 故障情況 其作用有 1 將一次回路的高電壓和電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓和小電流 使測量儀表和 保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化 小型化 并使其結(jié)構(gòu)輕巧 價格便宜 便于屏內(nèi)安裝 2 使二次設(shè)備與高電壓部分隔離 且互感器二次側(cè)均接地 從而保證了設(shè)備和人身 華北電力大學(xué)科技學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計 論文 29 的安全 電流互感器的特點 1 一次繞組串聯(lián)在電路中 并且匝數(shù)很少 故一次繞組中的電流完全取決于被測量 電路的負(fù)荷 而與二次電流大小無關(guān) 2 電流互感器二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小 所以正常情況下 電流互感 器在近于短路狀態(tài)下運行 電壓互感器的特點 1 容量很小 類似于一臺小容量變壓器 但結(jié)構(gòu)上需要有較高的安全系數(shù) 2 二次側(cè)所接測量儀表和繼電器電壓線圈阻抗很大 互感器近似于空載狀態(tài)運行 即開路狀態(tài) 互感器的配置 1 為滿足測量和保護(hù)裝置的需要 在變壓器 出線 母線分段及所有斷路器回路中 均裝設(shè)電流互感器 2 在未設(shè)斷路器的下列地點也應(yīng)裝設(shè)電流互感器 如 發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點 3 對直接接地系統(tǒng) 一般按三相配制 對三相直接接地系統(tǒng) 依其要求按兩相或三 相配制 4 6 110kV 電壓等級的每組主母線的三相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 5 當(dāng)需要監(jiān)視和檢測線路有關(guān)電壓時 出線側(cè)的一相上應(yīng)裝設(shè)電壓互感器 5 4 1 電流互感器的選擇 1 電流互感器由于本身存在勵磁損耗和磁飽和的影響 使一次電流 與 在數(shù)值和相1I2 位上都有差異 即測量結(jié)果有誤差 所以選擇電流互感器應(yīng)根據(jù)測量時誤差的大小和準(zhǔn) 確度來選擇 2 電流互感器 10 誤差曲線 是對保護(hù)級 BlQ 電流互感器的要求與測量級電流互 感器有所不同 對測量級電流互感器的要求是在正常工作范圍內(nèi)有較高的準(zhǔn)確級 而當(dāng) 其通過故障電流時則希望早已飽和 以便保護(hù)儀表不受短路電流的損害 保護(hù)級電流互 感器主要在系統(tǒng)短路時工作 因此準(zhǔn)確級要求不高 在可能出現(xiàn)短路電流范圍內(nèi)誤差限 制不超過 10 電流互感器的 10 誤差曲線就是在保證電流互感器誤差不超過 10 的條 件下 一次電流的倍數(shù)入與電流互感器允許最大二次負(fù)載阻抗 Z2f 關(guān)系曲線 3 為保證互感器的準(zhǔn)確級 其二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量 4 按一次回路額定電壓和電流選擇 電流互感器用于測量時 其一次額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路中正常工作電流大 1 3 左右以保證測量儀表的最佳工作 電流互感器的一次額定電壓 和電流 選擇必須滿足 NU1NI 和 為了確