110Kv变电站电气主接线设计毕业设计论文

摘要 摘 要 根据设计任务书的要求 本次设计为 110kV 变电站电气主接线的初步设计 并绘 制电气主接线图 该变电站设有两台主变压器 站内主接线分为 110kV 35kV 和 10kV 三个电压等级 110KV 电压等级采用双母线接线 35KV 和 10KV 电压等级都采用单母线 分段接线 本次设计中进行了电气主接线的设计 短路电流计算 主要电气设备选择及校验 包括断路器 隔离开关 电流互感器 电压互感器 母线 熔断器等 各电压等级 配电装置设计 本设计以 35 110kV 变电所设计规范 供配电系统设计规范 35 110kV 高 压配电装置设计规范 等规范规程为依据 设计的内容符合国家有关经济技术政策 所选设备全部为国家推荐的新型产品 技术先进 运行可靠 经济合理 关键词 降压变电站 电气主接线 变压器 设备选型 无功补偿 Abstract Abstract From the guide of engineering design assignment we have to design primary power system of 110kV substation and draw main electrical one line diagram There are two main transformer in the substation in which main electrical connection can be divided into three voltage grades 110kV 35kV with 10kV It deposits sectionalized single bus bar scheme per grade There is also a design for main electrical connection in this engineering the calculation for short circuit electric current the selection of electrical device and calibration including circuit breaker isolator current transformer potential transformer bus bar etc and the design for distribution installation per voltage grade direct current system and lightning protection is also included Keywords transformer substation electrical main wiring transformer equipment type selection reactive load compensation 目录 目 录 摘要 Abstact 1 变电站电气主接线设计及主变压器的选择 1 1 1 主接线的设计原则和要求 1 1 1 1 主接线的设计原则 1 1 1 2 主接线设计的基本要求 2 1 2 主接线的设计 3 1 2 1 设计步骤 3 1 2 2 初步方案设计 3 1 2 3 最优方案确定 4 1 3 主变压器的选择 5 1 3 1 主变压器台数的选择 5 1 3 2 主变压器型式的选择 5 1 3 3 主变压器容量的选择 6 1 3 4 主变压器型号的选择 6 1 4 站用变压器的选择 9 1 4 1 站用变压器的选择的基本原则 9 1 4 3 站用变压器型号的选择 9 2 短路电流计算 10 2 1 短路计算的目的 规定与步骤 10 2 1 1 短路电流计算的目的 10 2 1 2 短路计算的一般规定 10 2 1 3 计算步骤 10 2 2 变压器的参数计算及短路点的确定 11 2 2 1 变压器参数的计算 11 2 2 2 短路点的确定 11 2 3 各短路点的短路计算 12 2 3 1 短路点 d 1 的短路计算 110KV 母线 12 目录 2 3 2 短路点 d 2 的短路计算 35KV 母线 13 2 3 3 短路点 d 3 的短路计算 10KV 母线 13 2 3 4 短路点 d 4 的短路计算 14 2 4 绘制短路电流计算结果表 14 3 电气设备选择与校验 16 3 1 电气设备选择的一般规定 16 3 1 1 一般原则 16 3 1 2 有关的几项规定 16 3 2 各回路持续工作电流的计算 16 3 3 高压电气设备选择 17 3 3 1 断路器的选择与校验 17 3 3 2 隔离开关的选择及校验 21 3 3 3 电流互感器的选择及校验 22 3 3 4 电压互感器的选择及校验 26 3 3 5 熔断器的选择 27 3 4 母线与电缆的选择及校验 28 3 4 1 材料的选择 28 3 4 2 母线截面积的选择 28 3 4 3 10KV 出线电缆的选择 30 4 无功补偿设计 32 4 1 无功补偿的原则与基本要求 32 4 1 1 无功补偿的原则 32 4 1 2 无功补偿的基本要求 32 4 2 补偿装置选择及容量确定 33 4 2 1 补偿装置的确定 33 4 2 2 补偿装置容量的选择 33 致谢 35 参考文献 36 附录 37 河北工程大学毕业设计说明书 0 1 变电站电气主接线设计及主变压器的选择 变电站电气主接线是指变电站的变压器 输电线路怎样与电力系统相连接 从而 完成输配电任务 变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分 主接线 的确定 对电力系统的安全 稳定 灵活 经济运行及变电站电气设备的选择 配电 装置的布置 继电保护和控制方法的拟定将会产生直接的影响 1 1 主接线的设计原则和要求 1 1 1 主接线的设计原则 1 考虑变电站在电力系统的地位和作用 变电站在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素 变电站是枢纽变电 站 地区变电站 终端变电站 企业变电站还是分支变电站 由于它们在电力系统中 的地位和作用不同 对主接线的可靠性 灵活性 经济性的要求也不同 2 考虑近期和远期的发展规模 变电站主接线设计应根据 5 10 年电力系统发展规划进行 应根据负荷的大小和分 布 负荷增长速度及地区网络情况和潮流分布 并分析各种可能的运行方式 来确定 主接线的形式及站连接电源数和出线回数 3 考虑负荷的重要性分级和出线回路多少对主接线的影响 对一 二级负荷 必须有两个独立电源供电 且当一个电源失去后 应保证全部 一 二级负荷不间断供电 三级负荷一般只需一个电源供电 4 考虑主变台数对主接线的影响 变电站主变的容量和台数 对变电站主接线的选择将产生直接的影响 通常对大 型变电站 由于其传输容量大 对供电可靠性高 因此 其对主接线的可靠性 灵活 性的要求也高 而容量小的变电站 其传输容量小 对主接线的可靠性 灵活性要求 低 5 考虑备用量的有无和大小对主接线的影响 发 送 变的备用容量是为了保证可靠的供电 适应负荷突增 设备检修 故障 停运情况下的应急要求 电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同 例如 当断路器或母线检修时 是否允许线路 变压器停运 当线路故障时是否允许切除线 河北工程大学毕业设计说明书 1 路 变压器的数量等 都直接影响主接线的形式 1 1 2 主接线设计的基本要求 根据有关规定 变电站电气主接线应根据变电站在电力系统的地位 变电站的规 划容量 负荷性质线路变压器的连接 元件总数等条件确定 并应综合考虑供电可靠 性 运行灵活 操作检修方便 投资节约和便于过度或扩建等要求 1 1 2 1 可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作 以保证对用户不间断的供电 衡量可靠性 的客观标准是运行实践 主接线的可靠性是由其组成元件 包括一次和二次设备 在 运行中可靠性的综合 因此 主接线的设计 不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影 响 还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响 同时 可靠性并不是绝 对的而是相对的 一种主接线对某些变电站是可靠的 而对另一些变电站则可能不是 可靠的 评价主接线可靠性的标志如下 1 断路器检修时是否影响供电 2 线路 断路器 母线故障和检修时 停运线路的回数和停运时间的长短 以及 能否保证对重要用户的供电 3 变电站全部停电的可能性 1 1 2 2 灵活性 主接线的灵活性有以下几方面的要求 1 调度灵活 操作方便 可灵活的投入和切除变压器 线路 调配电源和负荷 能够满足系统在正常 事故 检修及特殊运行方式下的调度要求 2 检修安全 可方便的停运断路器 母线及其继电器保护设备 进行安全检修 且不影响对用户的供电 3 扩建方便 随着电力事业的发展 往往需要对已经投运的变电站进行扩建 从 变压器直至馈线数均有扩建的可能 所以 在设计主接线时 应留有余地 应能容易 地从初期过度到终期接线 使在扩建时 无论一次和二次设备改造量最小 1 1 2 3 经济性 可靠性和灵活性是主接线设计中在技术方面的要求 它与经济性之间往往发生矛 盾 即欲使主接线可靠 灵活 将可能导致投资增加 所以 两者必须综合考虑 在 满足技术要求前提下 做到经济合理 1 投资省 主接线应简单清晰 以节约断路器 隔离开关等一次设备投资 要使 控制 保护方式不过于复杂 以利于运行并节约二次设备和电缆投资 要适当限制短 河北工程大学毕业设计说明书 2 路电流 以便选择价格合理的电器设备 在终端或分支变电站中 应推广采用直降式 110 6 10kV 变电站和以质量可靠的简易电器代替高压侧断路器 2 年运行费小 年运行费包括电能损耗费 折旧费以及大修费 日常小修维护费 其中电能损耗主要由变压器引起 因此 要合理地选择主变压器的型式 容量 台数 以及避免两次变压而增加电能损失 3 占地面积小 电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件 以便节约用地和 节省架构 导线 绝缘子及安装费用 在运输条件许可的地方 都应采用三相变压器 4 在可能的情况下 应采取一次设计 分期投资 投产 尽快发挥经济效益 1 2 主接线的设计 1 2 1 设计步骤 电气主接线设计 一般分以下几步 1 拟定可行的主接线方案 根据设计任务书的要求 在分析原始资料的基础上 拟订出若干可行方案 内容包括主变压器形式 台数和容量 以及各级电压配电装置 的接线方式等 并依据对主接线的要求 从技术上论证各方案的优 缺点 保留 2 个 技术上相当的较好方案 2 对 2 个技术上比较好的方案进行经济计算 3 对 2 个方案进行全面的技术 经济比较 确定最优的主接线方案 4 绘制最优方案电气主接线图 1 2 2 初步方案设计 根据原始资料 此变电站有三个电压等级 110 35 10KV 故可初选三相三绕组 变压器 根据变电站与系统连接的系统图知 变电站有两条进线 为保证供电可靠性 可装设两台主变压器 为保证设计出最优的接线方案 初步设计以下两种接线方案供 最优方案的选择 方案一 110KV 侧采用双母线接线 35KV 侧采用单母分段接线 10KV 侧采用单母 分段接线 方案二 110KV 侧采用单母分段接线 35KV 侧采用双母线接线 10KV 侧采用单母 分段 两种方案接线形式如下 河北工程大学毕业设计说明书 3 图 1 1 主接线方案一 图 1 2 主接线方案二 1 2 3 最优方案确定 1 2 3 1 技术比较 在初步设计的两种方案中 方案一 110KV 侧采用双母线接线 方案二 110KV 侧 采用单母分段接线 采用双母线接线的优点 系统运行 供电可靠 系统调度 灵活 系统扩建方便等 采用单母分段接线的优点 接线简单 操作方便 设备少等 缺点 可靠性差 系统稳定性差 所以 110KV 侧采用双母线接线 在初步设计的两种方案中 方案一 35KV 侧采用单母分段接线 方案二 35KV 侧 采用双母线接线 由原材料可知 问题中未说明负荷的重要程度 所以 35KV 侧采用 单母分段接线 河北工程大学毕业设计说明书 4 1 2 3 2 经济比较 对整个方案的分析可知 在配电装置的综合投资 包括控制设备 电缆 母线及 土建费用上 在运行灵活性上 35KV 10KV 侧单母线形接线比双母线接线有很大的灵活 性 由以上分析 最优方案可选择为方案一 即 110KV 侧为采用双母线接线 35KV 侧 为单母线形接线 10KV 侧为单母分段接线 其接线图见以上方案一 1 3 主变压器的选择 在各种电压等级的变电站中 变压器是主要电气设备之一 其担负着变换网络电 压 进行电力传输的重要任务 确定合理的变压器容量是变电所安全可靠供电和网络 经济运行的保证 因此 在确保安全可靠供电的基础上 确定变压器的经济容量 提 高网络的经济运行素质将具有明显的经济意义 1 3 1 主变压器台数的选择 为保证供电可靠性 变电站一般装设两台主变 当只有一个电源或变电站可由低 压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时 可装设一台 本设计变电站有两回电源进 线 且低压侧电源只能由这两回进线取得 故选择两台主变压器 1 3 2 主变压器型式的选择 1 3 2 1 相数的确定 在 330kv 及以下的变电站中 一般都选用三相式变压器 因为一台三相式变压器 较同容量的三台单相式变压器投资小 占地少 损耗小 同时配电装置结构较简单 运行维护较方便 如果受到制造 运输等条件限制时 可选用两台容量较小的三相变 压器 在技术经济合理时 也可选用单相变压器 1 3 2 2 绕组数的确定 在有三种电压等级的变电站中 如果变压器各侧绕组的通过容量均达到变压器额 定容量的 15 及以上 或低压侧虽然无负荷 但需要在该侧装无功补偿设备时 宜采用 三绕组变压器 1 3 2 3 绕组连接方式的确定 变压器绕组连接方式必须和系统电压相位一致 否则不能并列运行 电力系统采 用的绕组连接方式只有星接和角接 高 中 低三侧绕组如何组合要根据具体工程来 河北工程大学毕业设计说明书 5 确定 我国 110KV 及以上电压 变压器绕组都采用星接 35KV 也采用星接 其中性点 多通过消弧线圈接地 35KV 及以下电压 变压器绕组都采用角接 1 3 2 4 结构型式的选择 三绕组变压器在结构上有两种基本型式 1 升压型 升压型的绕组排列为 铁芯 中压绕组 低压绕组 高压绕组 高 中压绕组间距较远 阻抗较大 传输功率时损耗较大 2 降压型 降压型的绕组排列为 铁芯 低压绕组 中压绕组 高压绕组 高 低压绕组间距较远 阻抗较大 传输功率时损耗较大 3 应根据功率传输方向来选择其结构型式 变电站的三绕组变压器 如果以高压 侧向中压侧供电为主 向低压侧供电为辅 则选用降压型 如果以高压侧向低压侧供 电为主 向中压侧供电为辅 也可选用升压型 1 3 2 5 调压方式的确定 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头 从而改变其变比来实现 无励磁调压变压器分接头较少 且必须在停电情况下才能调节 有载调压变分接头较 多 调压范围可达 30 且分接头可带负荷调节 但有载调压变压器不能并联运行 因 为有载分接开关的切换不能保证同步工作 根据变电所变压器配置 应选用无载调压 变压器 1 3 3 主变压器容量的选择 变电站主变压器容量一般按建站后 5 10 年的规划负荷考虑 并按其中一台停用时 其余变压器能满足变电站最大负荷 的 50 70 35 110KV 变电站为 60 或全部maxS 重要负荷 当 类负荷超过上述比例时 选择 即 1 1 MVANSN 1 51 6 0ax8 式中 N 变压器主变台数 1 3 4 主变压器型号的选择 Sjs Ke Pimax cos i 1 Sjs 最大计算负荷 KVA Pimax 每个用户的最大负荷 KW Cos i 功率因数 Ke 同时系数 线损率 取为 5 河北工程大学毕业设计说明书 6 全所最大计算负荷 Sjs Ke Sjs 35 10KV 1 3 4 1 10KV 线路负荷计算 表 1 1 10KV 负荷 名称 最大负荷 KW cos 回路数 化工厂 3500 0 85 1 铝厂 5000 0 85 2 医院 1500 0 85 2 氮肥厂 2000 0 85 1 印刷厂 1500 0 85 1 表格中各负荷间同时系数为 0 85 Sjs 0 85 3500 0 85 2 5000 0 85 2 1500 0 85 2000 0 85 1500 0 85 1 5 21 MVA 1 3 4 2 35KV 线路负荷计算 表 1 2 35KV 负荷 名称 最大负荷 KW COS 回路数 火电厂一 8000 0 9 1 火电厂二 5000 0 9 1 表格中各负荷间同时系数为 0 9 Sjs 0 9 8000 0 9 5000 0 9 1 5 13 65 MVA 1 3 4 3 110KV 级负荷计算 35KV 各负荷与 10KV 各负荷间的同时系数为 0 9 Sjs 0 9 21 13 65 31 185 MVA 所用电负荷计算 Sjs K1 P1 P2 K1 所用动力负荷换算系数 一般取 0 85 P1 所用动力负荷之和 P2 所用照明负荷之和 河北工程大学毕业设计说明书 7 表 1 3 110kV 变电站自用电负荷 类别 名称 容量 KW 功率因数 安装台数 工作台数 备注 照明 主充电机 20 0 85 1 1 周期 照明 浮充电机 4 5 0 85 1 1 经常 动力 主变通风 0 15 0 85 32 32 经常 动力 蓄电池通风 2 7 0 85 1 1 经常 照明 检修 试验用 电 15 0 85 1 1 经常 照明 载波通讯用电 1 0 85 1 1 经常 照明 屋内照明 5 2 0 85 1 1 经常 照明 屋外照明 4 5 0 85 1 1 经常 动力 生活水泵 4 5 0 85 2 2 周期 照明 福利区用电 1 5 0 85 1 1 周期 Sjs 0 85 0 15 32 2 7 1 4 5 2 20 4 5 15 1 5 2 4 5 1 5 0 0653 MVA 由上述计算结果可知 10KV 侧 P LMAX 21 MVA 35KV 侧 P LMAX 13 65 MVA 高压侧 P LMIN 0 6 21 13 65 20 79 MVA 变电站用电负荷 Pz 为 Pz 0 0653 MVA 所以变电站最大负荷 Smax为 S max 20 79 0 0653 20 9 MVA 由以上计算 查 发电厂电气部分 选择主变压器型号如下 表 1 4 主变压器型号及参数 损耗 KW 阻抗电压 额定电压 KV 型号及容量 KVA 高 中 低 连接组 空载 负 载 高中 高 低 中 低 空载 电流 SFSL7 31500 110 101 2 2 5 38 5 2 2 5 10 5 YN yn0 d11 38 125 10 5 17 5 6 5 1 1 河北工程大学毕业设计说明书 8 121 2 2 5 35 2 2 5 1 4 站用变压器的选择 1 4 1 站用变压器的选择的基本原则 1 变压器原 副边额定电压分别与引接点和站用电系统的额定电压相适应 2 阻抗电压及调压型式的选择 宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范围内 站用电各级母线的电压偏移不超过额定电压的 5 0 3 变压器的容量必须保证站用机械及设备能从电源获得足够的功率 1 4 2 站用变压器型号的选择 参考 发电厂电气部分 选择站用变压器如下 表 1 5 站用变压器型号及参数 损耗 W 型号 额定容量 KVA 额定电压 KV 连接组 空载 短路 阻抗电压 空载电流 SC9 80 10 80 10 5 0 4 Y yn0 340 1140 4 2 河北工程大学毕业设计说明书 9 2 短路电流计算 2 1 短路计算的目的 规定与步骤 2 1 1 短路电流计算的目的 在发电厂和变电站的电气设计中 短路电流计算是其中的一个重要环节 其计算 的目的主要有以下几方面 1 在选择电气主接线时 为了比较各种接线方案 或确定某一接线是否需要采取 限制短路电流的措施等 均需进行必要的短路电流计算 2 在选择电气设备时 为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全 可靠地 工作 同时又力求节约资金 这就需要进行全面的短路电流计算 例如 计算某一时 刻的短路电流有效值 用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值 计算短 路后较长时间短路电流有效值 用以校验设备的热稳定 计算短路电流冲击值 用以 校验设备动稳定 3 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的安 全距离 2 1 2 短路计算的一般规定 2 1 2 1 计算的基本情况 1 电力系统中所有电源均在额定负载下运行 2 所有同步电机都具有自动调整励磁装置 包括强行励磁 3 短路发生在短路电流为最大值时的瞬间 4 所有电源的电动势相位角相等 5 应考虑对短路电流值有影响的所有元件 但不考虑短路点的电弧电阻 对异步 电动机的作用 仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑 2 1 2 2 接线方式 河北工程大学毕业设计说明书 10 计算短路电流时所用的接线方式 应是可能发生最大短路电流的正常接线方式 即最大运行方式 不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 2 1 3 计算步骤 1 选择计算短路点 2 画等值网络图 首先去掉系统中的所有分支 线路电容 各元件的电阻 选取基准容量 Sb和基准电压 Ub 一般取各级的平均电压 将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗 绘制等值网络图 并将各元件电抗统一编号 3 化简等值网络 为计算不同短路点的短路值 需将等值网络分别化简为以短路 点为中心的辐射形等值网络 并求出各电源与短路点之间的电抗 即转移电抗 Xnd 4 求计算电抗 Xjs 5 由运算曲线查出各电源供给的短路电流周期分量标幺值 运算曲线只作到 Xjs 3 5 计算无限大容量 或 Xjs 3 的电源供给的短路电流周期分量 计算短路电流周期分量有名值和短路容量 2 2 变压器的参数计算及短路点的确定 2 2 1 变压器参数的计算 基准值的选取 取各侧平均额定电压MVASb10 bU 1 主变压器参数计算 由表 1 4 查明可知 U 12 10 5 U13 17 5 U23 6 5 U1 0 5 U12 U13 U23 0 5 10 5 17 5 6 5 10 75 U2 0 5 U12 U23 U13 0 5 10 5 6 5 17 5 0 253 河北工程大学毕业设计说明书 12 所以 I I I0 2 1 Xjs1 1 4 54 0 22 Ib Sb 3 U b 100 3 115 0 502 KA In Ib Sn Sb 0 502 1000 100 5 02 KA I I I0 2 I In I In I0 2 In 0 22 5 02 1 1 KA ich 2 55 I 2 55 1 1 2 8 KA ich 1 52 I 1 52 1 1 1 672 KA S 3 I U n 3 1 1 110 209 58 MVA 2 3 2 短路点 d 2 的短路计算 35KV 母线 网络化简为 图 2 3 d 2 点短路等值图 Xf2 Xs X1 X2 X1 X2 0 454 0 341 0 0 341 0 0 6245 Xjs2 Xf2 Sn Sb 0 6245 1000 100 6 245 I I I0 2 1 Xjs2 0 16 Ib Sb 3 U b 100 3 37 1 56 KA In Ib Sn Sb 1 56 1000 100 15 6 KA I I I0 2 I In I In I0 2 In 0 16 15 6 2 5 KA ich 2 55 I 2 55 2 5 6 375 KA ich 1 52 I 1 52 2 5 3 8 KA S 3 I U n 3 2 5 35 151 55 MVA 2 3 3 短路点 d 3 的短路计算 10KV 母线 网络化简为 河北工程大学毕业设计说明书 13 图 2 4 d 3 点短路等值图 Xf3 Xs X1 X3 X1 X3 0 454 0 341 0 214 0 341 0 214 0 7315 Xjs3 Xf3 Sn Sb 0 7315 1000 100 7 315 I I I0 2 1 Xjs3 0 1367 Ib Sb 3 U b 100 3 10 5 5 5 KA In Ib Sn Sb 5 5 1000 100 55 KA I I I0 2 I In I In I0 2 In 0 1367 55 7 52 KA ich 2 55 I 2 55 7 52 19 176 KA ich 1 52 I 1 52 7 52 11 43 KA S 3 I Un 3 7 52 10 130 25 MVA 2 3 4 短路点 d 4 的短路计算 网络化简只需在图 2 4 上加站用变压器的电抗标幺值即可 如下图所示 图 2 5 d 4 点短路等值图 Xf4 Xf3 X4 0 7315 50 50 7315 Xjs2 Xf4 Sn Sb 50 7315 1000 100 507 315 I I I0 2 1 Xjs3 0 00197 Ib Sb 3 U b 100 3 0 4 144 34 KA In Ib Sn Sb 144 34 1000 100 1443 4 KA I I I0 2 I In I In I0 2 In 0 00197 1443 4 2 84 KA 河北工程大学毕业设计说明书 14 ich 2 55 I 2 55 2 84 7 242 KA ich 1 52 I 1 52 2 84 4 32 KA S 3 I Un 3 2 84 0 38 1 87 MVA 2 4 绘制短路电流计算结果表 总结以上各短路点短路计算 得如下短路电流结果表 河北工程大学毕业设计说明书 0 表 2 1 短路电流计算结果表 0S 短路电流周 期分量 稳态短路电流 0 2 短路电流 短路 点编 号 基值 电压 kVUb 基值 电流 AI支路 名称 支路计 算电抗 jsX额定 电流 标 幺 值 I 有 名 值 kA 标 幺 值 I 有 名 值 k 标 幺 值 2 0I 有 名 值 kA 短路电流 冲击值Ich 全电流 有效值 kAIoh 短路容量 MVS 公式 bU S3bnSInI nI nI 2 02 55 1 52I nUI 3 d 1 115 0 502 110kv 4 54 5 02 0 22 1 1 0 22 1 1 0 22 1 1 2 8 1 672 209 58 d 2 37 1 56 35kv 6 245 15 6 0 16 2 5 0 16 2 5 0 16 2 5 6 375 3 8 151 55 d 3 10 5 5 5 10kv 7 315 55 0 1367 7 52 0 1367 7 52 0 1367 7 52 19 176 11 43 130 25 d 4 0 4 144 34 0 4kv 507 3151443 40 00197 2 86 0 00197 2 86 0 00197 2 86 7 242 4 32 1 87 河北工程大学毕业设计说明书 0 3 电气设备选择与校验 导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一 正确地选择设备是使电气主接 线和配电装置达到安全 经济的重要条件 3 1 电气设备选择的一般规定 3 1 1 一般原则 应满足正常运行 检修 短路和过电压情况下的要求 并考虑远景发展的需要 3 1 2 有关的几项规定 导体和电器应按正常运行情况选择 按短路条件验算其动 热稳定 并按环境条 校核电器的基本使用条件 1 在正常运行条件下 各回路的持续工作电流 应按下表计算 表 3 1 各回路持续工作电流 回路名称 计算公式 变压器回路 Igmax 1 05In 1 05Sn 3U n 馈电回路 Igmax Pn 3U ncos 注 等都为设备本身的额定值 nIUP 3 2 各回路持续工作电流的计算 依据表 4 1 各回路持续工作电流计算结果见下表 表 3 2 各回路持续工作电流结果表 回路名称 计算公式及结果 110KV 母线 Ig max 1 05Sn 3U n 1 05 31500 3 115 166 05A 110KV 进线 Igmax Pn 3U ncos 31185 3 115 0 85 184 2A 河北工程大学毕业设计说明书 1 35KV 母线 Ig max 1 05Sn 3U n 1 05 31500 3 38 5 495 996A 火电厂一 Ig max S 3U ncos 8000 3 37 0 85 146 86A 35KV 出线 火电厂二 Ig max S 3U ncos 5000 3 37 0 85 91 79A 10KV 母线 Ig max 1 05Sn 3U n 1 05 31500 3 10 5 1818 65A 化工厂 Ig max S 3U ncos 3500 3 10 5 0 85 226 4A 铝厂 两回 Ig max S 3U ncos 5000 3 10 5 0 85 323 45A 医院 两回 Ig max S 3U ncos 1500 3 10 5 0 85 97A 氮肥厂 Ig max S 3U ncos 2000 3 10 5 0 85 129 38A 10KV 出线 印刷厂 Ig max S 3U ncos 1500 3 10 5 0 85 97A 0 4KV 母线 Ig max 1 05Sn 3U n 1 05 653 3 0 38 104 17A 3 3 高压电气设备选择 3 3 1 断路器的选择与校验 断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还考虑便于安装调试 和运行维护 并经技术经济比较后才能确定 根据我国当前制造情况 电压 6 220kV 的电网一般选用少油断路器 断路器选择的具体技术条件如下 1 电压 Ug 电网工作电压 U n 3 1 2 电流 Ig max 最大持续工作电流 I n 3 2 3 开断电流 Idt I kd 3 3 式中 Idt 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 Ikd 断路器的额定开断电流 4 动稳定 ich i max 3 4 式中 i ch 断路器极限通过电流峰值 imax 三相短路电流冲击值 5 热稳定 I 2tdz I t2t 3 5 式中 I 稳态三相短路电流 河北工程大学毕业设计说明书 2 其中 由 和短路电流计算时间 t 可从 发电厂电气部205 zdt I 分课程设计参考资料 第 112 页 查短路电流周期分量等值时间 t 从而计算出 dzt 3 3 1 1 断路器的选择 根据如下条件选择断路器 电压 ngUU 电 网 工 作 电 压 电流 各回路的 见表 3 2 II max最 大 持 续 工 作 电 流 max gI 各断路器的选择结果见下表 表 3 3 断路器的型号及参数 性能指标 位置 型号 额定 电压 KV 额定 电流 A 额定断 开电流 KA 动稳定 电 流 KA 热稳定 电 流 KA 固有分 闸时间 s 合闸 时间 s 变压器 110KV 侧 OFPI 110 110 1250 31 5 80 31 5 3 0 03 12 0 变压器 35KV 侧 HB35 36 1250 25 80 25 3 0 06 0 06 35KV 出线侧 HB35 36 1250 25 80 25 3 0 06 0 06 变压器 10KV 侧 HB 10 10 1250 40 100 43 5 3 0 06 0 06 10KV 出线侧 ZN4 10C 10 600 17 3 29 4 17 3 4 0 05 0 2 站用 DW5 400 380 400 400 其中 OFPI 110 号断路器见 发电厂电气部分 第 491 页 HB35 号断路器见 发电厂电气部分 第 490 页 HB 10 号断路器见 发电厂电气部分 第 489 页 ZN4 10C 号断路器见 电力工程电气设备手册 电气一次部分 第 649 页 3 3 1 2 断路器的校验 1 校验 110KV 侧断路器 开断电流 I dt I kd Idt 1 1 KA Ikd 31 5 KA Idt Ikd 动稳定 i ch i max ich 2 8 KA 河北工程大学毕业设计说明书 3 imax 80 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t I I 1 1 1 1 1 t 2 0 03 2 03 s 查 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 112 页 得 t z 1 65 s tdz tz 0 05 1 65 0 05 1 7 s I 2tdz 1 12 1 7 2 057 KA 2s It2t 31 52 2 03 2282 18 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此断路器满足各项要求 2 校验变压器 35KV 侧断路器 开断电流 Idt I kd Idt 2 5 KA Ikd 25 KA Idt Ikd 动稳定 i ch i max ich 6 375 KA imax 80 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t I I 2 5 2 5 1 t 2 0 06 2 06 s 查 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 112 页 得 t z 1 65 s tdz tz 0 05 1 65 0 05 1 7 s I 2tdz 2 52 1 7 10 625 KA 2s It2t 252 2 06 1287 5 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此断路器满足各项要求 3 校验 35KV 出线侧断路器 此断路器与 35KV 变压器侧断路器型号相同 且短路电流与校验 35KV 变压器侧断 路器为同一短路电流 则 校验过程与校验 35KV 变压器侧断路器相同 4 校验变压器 10KV 侧断路器 开断电流 Idt I kd 河北工程大学毕业设计说明书 4 Idt 7 52 KA Ikd 40 KA Idt Ikd 动稳定 i ch i max ich 19 176 KA imax 100 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t I I 7 52 7 52 1 t 2 0 06 2 06 s 查 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 112 页 得 t z 1 65 s tdz tz 0 05 1 65 0 05 1 7 s I 2tdz 7 522 1 7 96 14 KA 2s It2t 43 52 2 06 3898 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此断路器满足各项要求 5 校验 10KV 出线侧断路器 开断电流 Idt I kd Idt 7 52 KA Ikd 17 3 KA Idt Ikd 动稳定 i ch i max ich 19 176 KA imax 29 4 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t I I 7 52 7 52 1 t 2 0 03 2 03 s 查 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 112 页 得 t z 1 65 s tdz tz 0 05 1 65 0 05 1 7 s I 2tdz 7 522 1 7 96 14 KA 2s It2t 17 32 2 03 607 56 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此断路器满足各项要求 河北工程大学毕业设计说明书 5 3 3 2 隔离开关的选择及校验 隔离开关是高压开关的一种 因为没有专门的灭弧装置 所以不能切断负荷电流 和短路电流 但是它有明显的断开点 可以有效的隔离电源 通常与断路器配合使用 隔离开关型式的选择 其技术条件与断路器相同 应根据配电装置的布置特点和使用 要求等因素进行综合的技术经济比较 然后确定 其选择的技术条件与断路器选择的 技术条件相同 3 3 2 1 隔离开关的选择 根据如下条件选择隔离开关 电压 ngUU 电 网 工 作 电 压 电流 各回路的 见表 3 2 II max最 大 持 续 工 作 电 流 max gI 各隔离开关的选择结果见下表 表 3 4 隔离开关的型号及参数 开关编号 型号 额定电压 KV 额定电流 A 动稳定电流 KA 热稳定电流 s KA 110KV 侧 GW2 110 110 600 50 14 5 35KV 变压器侧 GW4 35 35 1000 80 23 7 4 35KV 出线侧 GW8 35 35 400 15 5 6 5 其中 GW2 110 型号隔离开关见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 165 页 GW4 35 型号隔离开关见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 165 页 GW8 35 型号隔离开关见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 165 页 3 3 2 2 隔离开关的校验 1 110KV 侧隔离开关的校验 动稳定 i ch i max ich 2 8 KA imax 50 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t 由校验断路器可知 I 2tdz 1 12 1 7 2 1 KA 2s It2t 142 5 980 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 河北工程大学毕业设计说明书 6 经以上校验此隔离开关满足各项要求 2 35KV 变压器侧隔离开关的校验 动稳定 i ch i max ich 6 375 KA imax 80 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t 由校验断路器可知 I 2tdz 2 52 1 7 10 625 KA 2s It2t 23 72 4 2246 76 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此隔离开关满足各项要求 3 35KV 出线侧隔离开关的校验 动稳定 i ch i max ich 6 375 KA imax 34 KA ich imax 热稳定 I 2tdz I t2t 由校验断路器可知 I 2tdz 2 52 1 7 10 625 KA 2s It2t 5 62 5 156 8 KA 2s 则 I 2tdz I t2t 经以上校验此隔离开关满足各项要求 3 3 3 电流互感器的选择及校验 3 3 3 1 电流互感器选择的具体技术条件如下 1 一次回路电压 Ug U n 3 6 式中 U g 电流互感器安装处一次回路工作电压 Un 电流互感器额定电压 2 一次回路电流 Igmax I n 3 7 式中 I gmax 电流互感器安装处的一次回路最大工作电流 In 电流互感器原边额定电流 河北工程大学毕业设计说明书 7 当电流互感器使用地点环境温度不等于 时 应对 In进行修正 修正的方法C 40 与断路器 In的修正方法相同 3 准确级 准等级是根据所供仪表和继电器的用途考虑 互感器的准等级不得低于所供仪表 的准确级 当所供仪表要求不同准确级时 应按其中要求准确级最高的仪表来确定电 流互感器的准确级 与仪表连接分流器 变送器 互感器 中间互感器不低于下要求 与仪表相配 合分流器 变压器的准确级为 0 5 级 与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级 为 0 5 仪表的准确级为 1 5 时 与仪表相配合分流器 变压器的准确级 0 5 与仪表 相配合的互感器与中间互感器的准确级 0 5 仪表的准确级为 2 5 时 与仪表相配合分 流器 变压器的准确级 0 5 与仪表相配合的互感器与中间互感器的准确级 1 0 用于电能测量的互感器准确级 0 5 级有功电度表应配用 0 2 级互感器 1 0 级有功电度表应配用 0 5 级互感级 2 0 级无功电度表也应配用 0 5 级互感器 2 0 级 有功电度表及 3 0 级无功电度表 可配用 1 0 级级互感器 一般保护用的电流互感器可选用 3 级 差动距离及高频保护用的电流互感器宜 选用 D 级 零序接地保护可釆用专用的电流互感器 保护用电流互感器一般按 10 倍数 曲线进行校验计算 4 动稳定校验 ich 2I mKd 3 8 式中 i ch 短路电流冲击值 Im 电流互感器原边额定电流 Kd 电流互感器动稳定倍数 5 热稳定校验 I 2tdz I mKt 2 3 9 式中 I 稳态三相短路电流 tdz 短路电流发热等值时间 Im 电流互感器原边额定电流 Kt t 秒时的热稳定倍数 3 3 3 2 电流互感器的选择 根据如下条件选择电流互感器 一次回路电压 U g 电网工作电压 U n 一次回路电流 I gmax 最大持续工作电流 I n 见表 3 2 max g 河北工程大学毕业设计说明书 8 各电流互感器的选择结果见下表 表 3 5 电流互感器的型号及参数 二次负荷 10 倍数参数 位置 型号 额定电 流比 A 级次 组合 准确 级次 0 5 级 1 级 二次负荷 倍数 1S 热稳 定倍数 动稳 定倍 数 110KV 进线侧 LB 110 2 300 5 0 5 B B B 0 5B 2 0 2 0 15 70 183 变压器 35KV 侧 LCW 35 15 1000 5 0 5 3 0 5 3 2 4 2 28 65 100 35KV 出线侧 LB 35 300 5 0 5 B1 B2 0 5 0 5 B2 B2 B2 B2 0 5 B1 B2 2 0 2 0 15 55 140 变压器 10KV 侧 LBJ 10 1000 5 0 5 D 1 D D D 0 5 1 D 0 5 U1 0 9Un 3 10 式中 U n 电压互感器额定一次线电压 其允许波动范围为 nU 10 2 二次电压 U2n 电压互感器二次电压 应根据使用情况 按 发电厂电气部分 课程设计参考资料 第 118 页 表 538 进行选择 3 准确等级 电压互感器应在那一准确等级下工作 需根据接入的测量仪表 继 电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定 4 二次负荷 S2 S2 S n 3 11 式中 S 2 二次负荷 Sn 对应于在测量仪表所要求的最高准确等级下 电压互感器的额定容量 3 3 4 2 电压互感器的选择 由电压互感器选择的技术条件及各侧使用情况 1 110KV 侧 Un 110 KV U2n 100 3 V 2 35KV 侧 Un 35 KV U2n 100 V 3 10KV 侧 Un 10 KV U2n 100 V 河北工程大学毕业设计说明书 11 三侧电压互感器准确等级 1 级 参考 发电厂电气部分课程设计参考资料 185 页表 5 44 三侧电压互感器选择 如下表所示 表 3 6 电压互感器型号及参数 在下列准确等级 下额定容量 VA 型式 额定变比 0 5 级 1 级 3 级 最大容量 VA JCC 110 103500 1000 2000 JDJ 35 35000 100 150 250 600 1200 单相 屋外式 JDZ 10 10000 100 80 150 300 500 其中 JCC 110 型号电压互感器见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 185 页 JDJ 35 型号电压互感器见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 185 页 JDZ 10 型号电流互感器见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 184 页 3 3 5 熔断器的选择 高压熔断器应按所列技术条件选择 并按使用环境条件校验 熔断器是最简单的 保护电器 它用来保护电气设备免受过载电流的损害 屋内型高压熔断器在变电所中 常用于保护电力电容器配电线路和配电变压器 而在电厂中多用于保护电压互感器 3 3 5 1 熔断器选择的具体技术条件如下 1 电压 3 12 ngU 限流式高压熔断器不宜使用在工作电压低于其额定电压的电网中 以免因过电压 而使电网中的电器损坏 故应为 ng 2 电流 3 13 nffgII12max 式中 熔体的额定电流 nfI2 熔断器的额定电流1 3 根据保护动作选择性的要求校验熔体额定电流 应保证前后两级熔断器之间 或熔断器与电源侧继电保护之间 以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性 4 断流容量 3 14 kdchII 或 式中 三相短路冲击电流的有效值 chI 河北工程大学毕业设计说明书 12 熔断器的开断电流 kdI 3 3 5 2 熔断器的选择 依据以上熔断器选择的技术条件 参考 发电厂电气部分课程设计参考资料 166 页表 5 35 35KV 和 10KV 熔断器如下表所示 表 3 7 熔断器的型号及参数 系列型号 额定电压 KV 额定电流 A 断流容量 MVA 备注 RN2 10 0 5 1000 保护户内电压互感器 RW9 35 35 0 5 2000 保护户外电压互感器 其中 RN2 型号熔断器见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 166 页 RW9 35 型号熔断器见 发电厂电气部分课程设计参考资料 第 165 页 3 4 母线及电缆的选择及校验 变电所屋内屋外配电装置的主母线 变压器电气设备与配电装置母线之间的连接 导线统称为母线 选择配电装置中的母线主要考虑 母线的材料 母线截面形状 母 线截面积的大小 校验母线的动稳定和热稳定 3 4 1 材料的选择 配电装置母线的材料有铜 铝 铝合金 铜的电阻率低 机械强度大 抗腐蚀性 强 用途广 是很好的母线材料 但是铜的储量不多 价值较贵 因此铜母线只用于 空气中含腐蚀性气体的屋外配电装置 铝的电阻率为铜的 1 7 2 倍 密度为铜的 30 而且储量多价值也低 因此在屋内屋外配电装置中广泛采用铝母线或铝合金母线 在 机械强度要求较高的情况下使用铜母线 3 4 2 母线截面积的选择 3 4 2 1 按长期发热允许电流选择 各种电压等级的配电装置中 主母线和下引线以及临时装设的母线 一般均按长 期发热允许电流选择截面积 因此 必须满足在正常运行中 通过母线的最大长期工 作电流不应大于母线的长期发热允许电流 即 KIal I gmax 3 15 式中 I al 相应于环境温度为 25oC 及母线放置方式时母线的长期允许电流 河北工程大学毕业设计说明书 13 Igmax 通过母线的最大长期工作电流 K 温度修正系数 0 alalK 0为母线的额定温度 通常 0 250C 为母线安装地点的实际环境温度 al 为母线的长期允许温度 通常 al 700C 1 110KV 母线选择 由表 3 2 可知 110KV 母线中 Igmax 116 05A943 2570 3 K KIal 0 943 252 237 636 116 05 Igmax 所以选 25 3 的矩形铝母线截面积为 75mm2平放 Ial 252A 2 35KV 母线选择 由表 3 2 可知 35KV 母线中 Igmax 495 996A KIal 0 943 632 595 976A 495 996 Igmax 所以选 50 3 矩形铝母线截面积为 250mm2平放 Ial 632A 3 10KV 母线选择 由表 3 2 可知 10KV 母线中 Igmax 1818 65A KIal 0 943 1360 1282 48A 1818 65A Igmax 所以选 80 10 矩形铝母线截面积为 800mm2平放 Ial 1360A 3 4 2 2 母线的校验 1 热稳定校验 母线正常运行最高温度为 3 16 5 34 25 0 16 270maxCIlalW 参考 发电厂电气部分 243 页 表 6 3 得 则母线最小截面 为 9 CminS 3 17 75 4 7190 226minmKQSS 满足热稳定 2 动稳定校验 由短路电流计算结果表查得 短路冲击电流为 KAich8 2 相间距离 取 m35 0 河北工程大学毕业设计说明书 14 3 18 53 11 05 2 07 372mNilf chph 3 19 8 353mbhWp 3 20 1029 10 251063 Palfphph 由 参考 发电厂电气 图 2 15 得 25 8 b 8 b4 012K 同相条间应力为 3 21 31 75