35kv变电所主要电气设备选择计算书

35kv 变电所设计 1 第二篇 主要电气设备选择计算书 第一章 主变压器容量的选择 一、变压器容量的选择 根据已知条件： P =8 800=6400 KW 功率因数为 cos =0.9 满足最大负荷的变压器的容量为： S= PM /cos =6400/0.9=7111 KVA 变压器额定容量为： Se=0.6S=0.6 111=4266.6 KVA 能够满 足一、二级重要负荷。 本变电所所选变压器容量为 5000 KVA4266 KVA,所以满足设计要求。 按主变压器容量的 (0.5-1.0)%，选择所用变压器 5000 1.0%=50 KVA 故主变压器选择如下： 型号： SL7-5000/35 额定容量： 5000 KVA 额定电压高压： 35 2 2.5% 额定电压低压： 10.5 KV 连接 组 别 ： YN,d11 35kv 变电所设计 2 空载损耗： 6750 KW 短路损耗： 36700 KW 空载电流： 0.9 阻抗电压： 7 所用变压器选择如下： 型号： S9-50/35 额定容量： 50KVA 额定电压高压： 35kv 额定电压低压： 0.4kv 连接 组 别 ： Y, yn0 空载损耗： 250kw 短路损耗： 1180kw 空载电流： 2.0 阻抗电压： 6.5 第二章 短路电流计算 一、系统等值网络图 取 SB=100MVA， UB=Uav b ，求得等值电路图中各阻抗标幺值如下： 电源 G: XC=0 110KV 线路： 2 条 XL(110)=XL2UBSB =21 40 0.42115100 =0.061 35kv 变电所设计 3 35KV线路： XL(35)=XL2UBSB =15 0.4237100 =0.438 20MVA 变压器： 2 台 XT(A)=100%dU)(NTBSS=211005.102010=0.2625 所选变压器： 2台 XT=100%dU)(NTBSS=21107510=0.7 得等值网络图： 二、 35KV 高压侧 1d 三相短路时，电源 G 对短路点的 等值 转移电抗为： XS1=XC+XL(110)+ XT(A)+ XL(35)=0.061+0.2625+0.438=0.7615 电源 G 按无限大容量电源来计算，短路电流周期分量的标么值和有效值为： ISG* =1/XSG=1/0.7615=1.313 ISG = ISG* UpSB3= IS1* 373100=2.049 KA 因为电源 G 按无限大 容量 电源计算，所以短路周期电流幅值不随 时间改变。 短路冲击电流有效值： I1ch=1.52 I1 =1.52 2.049=3.114 KA 短路冲击电流瞬时值： i1ch=2.55 I1 =2.55 2.049=5.225 KA 三、 10KV 高压侧 35kv 变电所设计 4 2d 三相短路时，电源 G 对短路点的 等值 转移电抗为： XS1=XC+XL(110)+ XT(A)+ XL(35)=0.061+0.2625+0.438+0.7=1.4615 电源 G 按无限大容量电源来计算，短路电流周期分量的标么值和有效值为： ISG* =1/XSG=1/1.4615=0.684 ISG = ISG* UpSB3= IS1* 5.103100=3.761 KA 因为电源 G 按无限大 容量 电源计算，所以短路周期电流幅值不随 时间改变。 短路冲击电流有效值： I1ch=1.52 I1 =1.52 3.761=5.717 KA 短路冲击电流瞬时值： i1ch=2.55 I1 =2.55 3.761=9.951 KA 第三章 电气设备的选择 第一节 高压断路器的选择 1. 35KV侧断路器的选择与校验： （ 1）按额定电压选择： 安装地点断路器的工作电压 Ug =35 KV，所以所选断路器的最高工作电压 Ue=40.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : 35kv 变电所设计 5 Ig.max=1.05eeUS3=1.053535=0.087 KA 所选断路器的额定电流 Ie=1250 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3）按额定开断电流选择 : 由于系统为无限大容量电源，故 Idt可取为相应短路点的I” ，即不计非周期电流。 通过断路器的短路电流有效值Idt=2.049 KA。 所选断路器的额定开断电流 Idn=16 KA Idn Idt 满足要求 （ 4） 按短路情况校验动稳定 : 通过断路器的最大短路冲击电流 Ich=5.225 KA 所选断路器的 极限通过电流 Igf=40 KA Igf Ich 满足要求 （ 5） 按短路情况 校验热稳定 : 下列式中： It 断路器的 4 秒热稳定电流有效值， It=16 KA。 I 通过断路器的稳态短路电流， I =3.114 KA。 tj 短路电流的假想时间 (秒 )。 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 即 tj=tjz+tjf。 由于系统为无限大容量电源，故 tjz 即为短路电流的持续时间t，而 t=tb+tf。 tb即为保护动作时间 (tb=0.2S), tf为断路器的分闸时间。 Tf又有两部分组成，既 tf=tg+th,其中 tg即为前述的断路器固有分35kv 变电所设计 6 闸时间，而 th为电弧持续时间。取 tg为 0.06S， th为 0.05S。 非周期分量假想时间可用公式 tjf=0.05 ” 2计算，其中 ” =I” /I 。本设计中 ” = 1， tjf=0.05。 tj=tjz+tjf=0.31+0.05=0.36 当 t=4S 1S时，可不计非周期电流的发热。 It2t=162 4=1024 I 2tj=3.1142 0.36=3.49 It2t I 2tj 满足要求 2. 10KV侧断路器的选择与校验： （ 1）按额定电压选择： 安装地点断路器的工作电压 Ug=10 KV，所以所选断 路器的最高工作电压 Ue=11.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : Ig.max=1.05eeUS3=1.051035=0.303 KA 所选断路器的额定电流 Ie=1250 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3）按额定开断电流选择 : 由于系统为无限大容量电源，故 Idt可取为相应短路点的I” ，即不计非周期电流。 通过断路器的短路电流有效值Idt=3.761 KA。 所选断路器的额定开断电流 Idn=25 KA 35kv 变电所设计 7 Idn Idt 满足要求 （ 4） 按短路情况校验动稳定 : 通过断路器的最大短路冲击电流 Ich=9.951 KA 所选断路器的 极限通过电流 Igf=63 KA Igf Ich 满足要求 （ 5） 按短路情况校验热稳定 : 下列式中： It 断路器的 4 秒热稳定电流有效值， It=25 KA。 I 通过断路器的稳态短路电流， I =5.717 KA。 。 tj 短路电流的假想时间 (秒 )。 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 即 tj=tjz+tjf。 由于系统为无限大容量电源，故 tjz 即为短路电流的持续时间t，而 t=tb+tf。 tb即为保护动作时间 (tb=0.2S), tf为断路器的分闸时间。 Tf又有两部分组成，既 tf=tg+th,其中 tg即为前述的断路器固有分闸时间，而 th为电弧持续时间。取 tg为 0.06S， th为 0.05S。 非周期分量假想时间可用公式 tjf=0.05 ” 2 计算，其中 ” =I” /I 。本设计中 ” = 1， tjf=0.05。 tj=tjz+tjf=0.31+0.05=0.36 当 t=4S 1S时，可不计非周期电流的发热。 It2t=252 4=2500 I 2tj =5.7172 0.36=11.766 35kv 变电所设计 8 It2t I 2tj 满足要求 第二节 高压隔离开关的选择 1. 35KV侧隔离开关的选择与 校验： （ 1）按额定电压选择： 安装地点隔离开关的工作电压 Ug=35 KV，所以所选隔离开关的最高工作电压 Ue=40.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : Ig.max=1.05eeUS3=1.053535=0.087 KA 所选隔离开关的额定电流 Ie=630 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3） 按短路情况校验动稳定 : 通过 隔离开关 的最大短路冲击电流 Ich=5.225 KA 所选隔离开关的 极限通过电流 Igf=50 KA Igf Ich 满足要求 （ 4） 按短路情况校验热稳定 : 下列式中： It 隔离开关的 2秒热稳定电流有效值， It=20 KA。 I 通过 隔离开关的稳态短路电流， I =3.114 KA。 tj 短路电流的假想时间 (秒 )。 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 即 tj=tjz+tjf=0.36。 计算方法与断路器相同。 35kv 变电所设计 9 当 t=2S 1S时，可不计非周期电流的发热。 It2t=202 2=800 I 2tj=3.1142 0.36=3.49 It2t I 2tj 满足要求 2. 10KV侧隔离开关的选择与校验： （ 1）按额定电压选择： 安装地点隔离开关的工作电压 Ug =10 KV，所以所选隔离开关的最高工作电压 Ue =11.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : Ig.max=1.05eeUS3=1.051035=0.303 KA 所选隔离开关的额定电流 Ie=1250 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3） 按短路情况校验动稳定 : 通过 隔离开关 的最大短路冲击电流 Ich=9.951 KA 所选隔离开关的 极限通过电流 Igf=100 KA Igf Ich 满足要求 （ 4） 按短路情况校验热稳定 : 下列式中： It 隔离开关的 2秒热稳定电流有效值， It=40 KA。 I 通过隔离开关的稳态短路电流， I =5.717 KA。 tj 短路电流的假想时间 (秒 )。 假想时 间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 35kv 变电所设计 10 即 tj=tjz+tjf=0.36。 计算方法与断路器相同。 当 t=2S 1S时，可不计非周期电流的发热。 It2t=402 2=3200 I 2tj=5.7172 0.36=11.766 It2t I 2tj 满足要求 第三节 电压互感器的选择 短路电流不通过电压互感器，故不需校验动稳定和热稳定。 1. 35KV侧 电压互感器 的选择： （ 1）按额定电压选择： 安装电压互感器电网的额定电压 Ug =35 KV，所以所选 电压互感器一次绕组的额定 电压 Ule =40.5 KV。 Ule Ug 满足要求 2. 10KV侧 电压互感器 的选择： （ 1）按额定电压选择： 安装电压互感器电网的额定电压 Ug=10 KV，所以所选 电压互感器一次绕组的额定电压 Ule =11.5 KV。 Ule Ug 满足要求 第四节 电流互感器的选择 1. 35KV侧电流互感器的选择与校验： （ 1）按额定电压选择： 35kv 变电所设计 11 安装电流互感器的工作电压 Ug=35 KV，所以所选电流互感器的最高工作电压 Ue=40.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : Ig.max=1.05eeUS3=1.053535=0.087 KA 所选电流互感器的额定电流 Ie=600 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3） 按短路情况校验动稳定 : 式中： Kd 互感器的动稳定倍数，等于其极限通过电流 igh与一次额定电流峰值之比，即 Kd =igh/ 2 Ile，可从目录中查到。 ich 通过电流互感器的最大短路冲击电流 (千安 )。 通过 电流互感器 的最大短路冲击电流 Ich=5.225 KA 查设备选型表得：互感器的动稳定倍数 Kd=141 2 I1eKd = 2 0.6 141=119.62 KA 2 I1eKd ich 满足要求 （ 4） 按短路情况校验热稳定 : 式中： Kt 互感器 1秒热稳定电流与一次额定电流之比值，称为热稳定倍数，可从目录中查到。 tj 短路电流的假象时间 (秒 ),其确定方法见断路器的热稳定校验。 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 即tj=tjz+tjf=0.36。 计算方法与断路器相同。 35kv 变电所设计 12 I 2tj=3.1142 0.36=3.49 KA 查设备选型表得：互感器的动稳定倍数 Kt=65 (I1eKt)2=（ 0.6 65） 2=1521 KA (I1eKt)2 I 2tj 满足要求 2. 10KV侧电流互感器的选择与校验： （ 1）按额定电压选择： 安装电流互感器的工作电压 Ug=10 KV，所以所选电流互感器的最高工作电压 Ue=11.5 KV。 Ue Ug 满足要求 （ 2）按额定电流选择 : Ig.max=1.05eeUS3=1.051035=0.303 KA 所选电流互感器的额定电流 Ie=1250 A。 Ie Ig.max满足要求 （ 3） 按短路情况校验动稳定 : 式中： Kd 互感器的动稳定倍数，等于其极限通过电流 igh与 一次额定电流峰值之比，即 Kd =igh/ 2 Ile，可从目录中查到。 ich 通过电流互感器的最大短路冲击电流 (千安 )。 通过 电流互感器 的最大短路冲击电流 Ich=9.951 KA 查设备选型表得：互感器的动稳定倍数 Kd=130 2 I1eKd = 1.25 130=229.78 KA 2 I1eKd ich 满足要求 （ 4） 按短路情况校验热稳定 : 35kv 变电所设计 13 式中： Kt 互感器 1秒热稳定电流与一次额定电流之比值，称为热稳定倍数，可从目录中查到。 tj 短路电流的假象时间 (秒 ),其确定方法见断路器的热稳定校验。 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf, 即tj=tjz+tjf=0.36。 计算方法与断路器相同。 I 2tj=5.7172 0.36=11.77 KA 查设备选型表得：互感器的动稳定倍数 Kt=80 (I1eKt)2=（ 1.25 80） 2=10000 KA (I1eKt)2 I 2tj 满足要求 第五节 母线的选择 1. 10KV母线的选择与校验： （ 1） 按最大持续工作电流 选择母线截面： Ig.max=1.05eeUS3=1.051035=0.303 KA 选择 10KV 母线型号为 h80 b6（单条矩形 硬铝母线 ）。 母线的 Ixu 是在周围介质温度为 25 度是 确定的，当实际介质温度高于 25 度时， Ixu 应乘修正系数 K。 K 由下式计算： K=0.15 j700.15 4070 =0.82 式中： 周围介质实际温度，本设计取 =40 度 Ixu 对应于规定的周围介质温度及设置方式的母线允许电流(安 )，可从目录中查到。 Ixu=947 A 35kv 变电所设计 14 母线的 Ixu是按竖放时确定的，如平放则 Ixu应降低 5 8%。 Ixu=947 0.82=776.54 A Ixu Imax.g 满足要求 （ 2） 动稳定校验 选择： 要求满足如下条件： xu 式中： xu 母线材料的允许应力 (硬铝母线的 xu =700千克力/厘 米 2) 母线的最大计算应力 (千克力 /厘 米 2)。 母线材料的允许应力 xu=700 4.8=3360 (千克力 /厘 米 2) 母线的截面系数 W 与其尺寸及布置方式有关。当母线垂直布置时， W= 62hb ；若水平布置则 W= 62bh 。其中 b 为母线的厚度 ， h为母线的宽度，均以厘米表示。 母线采取垂直排列竖放： W= 62hb =802 6/6=6400mm3=6.4 10-3cm3 最大允许跨距 Lmax= awi xuch 8.23= 3104.6153360951.9 8.23 =42.8cm 母线两相邻绝缘子间的跨距取 e =35 cm， 母线的相间中心距离取 a =15 cm。 =1.77 322 10 chiawe =1.7732104.615 35 9.9512 10-3 =2236(千克力 /厘 米 2) xu 满足要求 （ 3） 热稳定校验 选择： 要求满足如下条件： Smin S 35kv 变电所设计 15 热稳定要求的最小截面，即 Smin=jf tkCL式中： tj 短路电流的假想时间 (计算方法同前 ) (秒 ) 假想时间包括周期电流假想时间 tjz 和非周期电流时间 tjf,即tj=tjz+tjf=0.36。 计算方法与断路器相同。 Kf 母线的集肤效应系数，可从母线目录中查到，本设计中可取 Kf=1 C 与长期和短期发热允许温度有关的裸导体的系数 c值 ，铝母线的 C值可取为 88。 Smin=jf tkCL= 36.0188951.9 =0.0678 cm2=6.78 mm2 选择 10KV母线型号为 h80 b6, 选择母线截面 S=480 mm2 Smin S 满足要求