110KV变电所电气部分课程设计

目目 录录 前 言 1 1变电所原始资 料 2 2变压器的设 计 3 2 1主变压器的选 择 3 2 2所用变压器的选 择 4 3电气主接线的设 计 5 3 1电气主接线方案的确 定 5 3 2110KV110KV 侧电气主接线的选 择 6 3 3变电所的无功补 偿 7 4短路电流计 算 7 4 1短路计算的原 则 7 4 2短路电流的计算方法和步 1 骤 8 4 3短短路路电电流流计计算算结结果果 表表 9 4 4短短路路电电流流的的计计 算算 9 4 5短短路路电电流流计计算算列列 表表 9 5电气设备的选 择 10 5 1电气设备的选择原 则 11 5 2 电气设备选择的技术条 件 11 5 3 主要电气设备的选 择 12 5 4 10KV10KV 高压开关柜选 择 14 6配电装置的选 择 14 6 1高压配电装置的选 择 14 1 1 附录 1短路电流的计算及程序说 明 17 2 2 附录 2 电气设备的选 2 择 20 3 3 附录 3 主接线图 29 4 参考文 献 29 前前 言言 电力工业是能源工业 基础工业 在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的 位置 是时间国家现代化的战略重点 电能是一种无形的 不能大量储存的二次能源 电能的发 变 送 配和用电 几乎是在同一瞬间完成的 须随时保持功率平衡 要 满足国民经济发展的要求就必须加强电网建设 而变电站建设就是电网建设中的重要 一环 在变电站的设计中 既要求所变电能能很好地服务于工业生产 又要切实 保证工厂生产和生活的用电的需要 并做好节能工作 就必须达到以下基本要求 安全 在变电过程中 不发生人身事故和设备事故 可靠 所变电能应满足电能用户对用电的可靠性的要求 优质 所变电能应满足电能用户对电压和频率等质量的要求 经济 变电站的投资要少 输送费用要低 并尽可能地节约电能 减少有色金属的消 耗量和尽可能地节约用地面积 110KV 变电站属于高压网络 该地区变电所所涉及方面多 考虑问题多 分析变电 所担负的任务及用户负荷等情况 选择所址 利用用户数据进行负荷计算 确定用户 无功功率补偿装置 同时进行各种变压器的选择 从而确定变电站的接线方式 再进 行短路电流计算 选择送配电网络及导线 进行短路电流计算 选择变电站高低压电 气设备 为变电站平面及剖面图提供依据 本变电所的初步设计包括了 1 总体方 3 案的确定 2 负荷分析 3 短路电流的计算 4 高低压配电系统设计与系统接线方 案选择 5 继电保护的选择与整定 6 防雷与接地保护等内容 随着电力技术高新化 复杂化的迅速发展 电力系统在从发电到供电的所有领域 中 通过新技术的使用 都在不断的发生变化 变电所作为电力系统中一个关键的环 节也同样在新技术领域得到了充分的发展 关键词关键词 变电站 变压器 接线 高压网络 配电系统 1 1 变电所原始资料变电所原始资料 建设性质及规模 为满足某县城区及相关单位用电 建一座 110KV 降压变电所 所址海拔为 200m 为非地震多发区 最高气温 39 最低气温为 18 最热月平均 最高气温为 30 1110KV 线路进线 2 回 210KV 线路的同时系数为 0 9 线损率 5 310KV 线路 8 回 远期发展 2 回 如下图 4 说明 系统 S 容量 水电 Smax 1000MVA Smin 880MVA 系统 S 阻 抗 Xsmax 1 58 Xsmin 1 25 系统低压侧功率因数要求不低于 0 9 穿越功率 MW 最大负荷 MW 负荷组成 电压等 级 负荷名称 近期 远景近期远景一级二级三级 COS 同时率 线损率 新黄线35110KV 新区线35 10KV机械厂 食品厂 2 4 1 1 3 2 15 10 60 30 25 60 0 8 0 8 85 85 5 5 10KV汽配厂 1 222040 40 0 8855 10KV 城区2 542040 40 0 8855 10KV 工业园5 283040 30 0 8855 10KV 自来水厂0 50 83050 20 0 8855 10KV 生活区0 5130 70 0 8855 10KV 转供电0 81 820 80 0 8855 10KV 发展线 11 52060 20 0 8855 10KV发展线 21 52060 20 0 8855 2 2 变压器的设计变压器的设计 2 12 1 主变压器的选择主变压器的选择 主变压器台数的选择 据资料分析以及线路来看 为保障对 类负荷的需要 以及扩建的可能 性 至少需要安装两台主变以提高对负荷供电的可靠性 以便当其中一台主变故 障或者检修时 另一台能继续供电约为 1 2 倍最大负荷的容量 主变压器的容量的选择 近期负荷 PM 25 6 MW 远期总负荷 PM 14 2 MW 用电负荷的总视在功率为 SM 远期 SM PM COS 25 6 0 8 32 MVA 主变压器的总容量应满足 5 Sn K SM S 0 9 32 0 95 30 32MVA K 为同时率 根据资料取 0 9 线损 5 满载运行且留裕 10 后的容量 S Sn 2 1 10 30 32 2 1 1 16 676 MVA 变电所有两台主变压器 考虑到任意一台主变停运或检修时 另一主变都要满 足的容量 Sn 30 32 70 21 224 MVA 所以选每台主变容量 Sn 21 224 MVA 为了满足系统要求 以及通过查表 确定每台主变的装机容量为 25MVA 总装 机容量为 2 25MVA 50MVA 考虑周围环境温度的影响 p max min 2 39 18 2 10 5 K 15 10 5 100 1 1 045 根据 Sn 0 6K SM K 0 6 0 9 32 1 055 16 38 MVA 即 Sn 25MVA 16 38 MVA 满足要求 主变压器型式的选择 相数的选择 电力系统中大多数为三相变压器 三相变压器较之于同容量的单相变压器组 其 金属材料少 20 25 运行电能损耗少 12 15 并且占地面积少 因此考虑优先采用 本变电所设在城郊附近 不受运输条件限制 所以采用三相变压器 绕组的确定 该变电所只有两个电压等级 110KV 和 10KV 且自耦变压器一般用在 220KV 以上 的变电所中 所以这里选择双绕组变压器 绕组接线方式的选择 变压器绕组的连接方式必须和系统电压的连接方式相位一致 否则不能并联运行 我国 110KV 及以上变压器绕组都选用 Y 连接 35KV 及以下电压 绕组都选择 连接方 式 所以该变电站的两台主变 高压侧 110KV 采用 Y 连接 低压侧 10KV 采用 连 接方式 根据 110KV 变电所设计指导 以上选择符合系统对变电所的技术要求 两台相同的 变压器同时投入时 可选择型号为 SF9 25000 110 的主变 技术参数如下 表 2 1 主变压器的技术参数 型号高压低压空载电流空载损耗负载电流阻抗电压 连 接 组 别 SF9 25000 110 110 2 2 5 10 5 0 225 2110 710 5 Yn d11 6 2 2 2 2 所用变压器的选择 2 2 1 所用变压器的选择 根据 35 110KV 变电所设计规范 规定 在有两台及以上主变压器的变电所中 宜装设两台容量相同可互为备用的所用变压器 分别接到母线的不同分段上 变电所的所用负荷 一般都比较小 其可靠性要求也不如发电厂那样高 变电所 的主要负荷是变压器冷却装置 直流系统中的充电装置和硅整流设备 油处理设备 检修工具以及采暖 通风 照明 供水等 这些负荷容量都不太大 因此变电所的所 用电压只需 0 4KV 一级 采用动力与照明混合供电方式 380V 所用电母线可采用低压 断路器 即自动空气开关 或闸刀进行分段 并以低压成套配电装置供电 本变电所所用容量为 100KVA 选用两台型号为 S9 100 10 的三相油浸自冷式铜线 变压器 接入低压侧 互为暗备用 参数如下表 表 2 2 站用电变压器参数表 产品 型号 额定容量 KVA 高压侧 KV 低压侧 KV 接线组 方式 短路损 耗 W 短路电 压 空载损 耗 W 空载电流 S9 100 10100100 4Y yn0150042901 6 2 2 2 所用变压器低压侧接线 所用电系统采用 380 220V 中性点直接接地的三相四线制 动力与照明合用一个 电源 所用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式 平时分裂运行 以限制故障 范围 提高供电可靠性 380V 所用电母线可采用低压断路器 即自动空气开关 或闸 刀进行分段 3 3 电气主接线的设计电气主接线的设计 发电厂 变电站主接线须满足以下基本要求 1 运行的可靠 断路器检修时是否影响供电 设备和线路故障检修时 需要停电的用户数目的多少 和停电时间的长短 以及能否保证对重要用户的供电 2 具有一定的灵活性 主接线正常运行时可以根据调度的要求灵活的改变运行方式 达到调度的目的 而 7 且在各种事故或设备检修时 能尽快地退出设备 切除故障停电时间最短 影响范围 最小 并且再检修在检修时可以保证检修人员的安全 3 操作应尽可能简单 方便 主接线应简单清晰 操作方便 尽可能使操作步骤简单 便于运行人员掌握 复杂 的接线不仅不便于操作 还往往会造成运行人员的误操作而发生事故 但接线过于简 单 可能又不能满足运行方式的需要 而且也会给运行造成不便或造成不必要的停电 4 经济上合理 主接线在保证安全可靠 操作灵活方便的基础上 还应使投资和年运行费用小 占 地面积最少 使其尽地发挥经济效益 5 应具有扩建的可能性 由于我国工农业的高速发展 电力负荷增加很快 因此 在选择主接线时还要考虑 到具有扩建的可能性 变电站电气主接线的选择 主要决定于变电站在电力系统中的地位 环境 负荷的 性质 出线数目的多少 电网的结构等 3 13 1 电气主接线方案的确定电气主接线方案的确定 由于 类 类负荷居多 将近 60 为了安全可靠起见 保留 2 种方案 110kv 侧进线以单母线分段接线方式引入 10kv 侧同样以单母线分段接线方式输出 110kv 侧进线以双母线接线方式引入 10kv 侧以单母线分段接旁路接线方式输出 3 1 1 10KV 侧 2 种接线方案的比较 表 3 1 接线方案 单母分段单母分段单母分段带旁路单母分段带旁路比较结果比较结果 可靠性可靠性 比纯粹单母线高 但 是整体稳定性不算高 比不带旁路稳定可靠 灵活性灵活性 简单 方便 易于扩 建 倒闸操作简单 经济性经济性 具有单母线接线经济具有单母线接线经济 的特点的特点 设备增多 投资增大 设备增多 投资增大 占地面积也相应增大占地面积也相应增大 6 6 10kV10kV 一般不设旁路母线 因为供电负一般不设旁路母线 因为供电负 荷小 供电距离短 而且一般可在网络中荷小 供电距离短 而且一般可在网络中 取得备用电源 同时大多为电缆出线 事取得备用电源 同时大多为电缆出线 事 故跳闸次数很少 所以选择单母线分段接故跳闸次数很少 所以选择单母线分段接 线方式输出 线方式输出 3 1 2 10KV 侧电气主接线的选择 8 由上表可以得到 10KV 侧接线方式选择 我们要选择占地和资金少的线路 但是 必须在保障安全 灵活的前提下 资金和占地相差不是多 而安全性和灵活性提高很 多 可见 变电所在 10KV 侧为居民供电系统中 应该选择单母线分段接线 3 23 2 110KV110KV 侧电气主接线的选择侧电气主接线的选择 高压侧 即 110kV 电源侧采用单母分段接线 优点是方便 经济灵活接线简单 缺 点是可靠性一般 高压侧采用双母线接线 两个线路断路器 两个主变断路器 还有 一个母连断路器 总共 5 个断路器 可靠性还可以了 跟单母线分段接线方式输出比 较经济性欠完好 经比较高压侧选择单母线分段接线 如下图所示 图 3 2 高压侧单母线分段接线图 3 33 3 变电所的无功补偿变电所的无功补偿 因本站有许多无功负荷 为了防止无功倒送也为了保证用户的电压 以及提高系 统运行的稳定性 安全性和经济性 应进行合理的无功补偿 无功补偿应根据分散补性质测定 根据 电力系统电压质量和无功电力管理规定 的要求 在最大负荷时 一次侧不应低于 0 9 电力工程电力设计手册 规定 对于 35 110KV 变电所 可按主变压器额定容量的 10 30 作为所有需要补偿的最大容量性无功量 地区无功或距离电源点接近的变电所 取较低者 地区无功缺额较多或距离电源点较远的变电所 取较低者 地区无功缺额 较多或距离电源点较远的变电所取较高者 无功补偿容量 Q P tan tan C12 P 有功计算负荷 MW tan 补偿前用电单位自然功率因数角正切角 1 9 tan 补偿后用电单位功率因数角正切角 2 P 0 85 3 2 2 4 8 0 8 1 1 8 1 5 1 5 1 0 05 22 85MW Qc P tan tan 6 09MVar 12 选用 2 台 5MVar 并联电容器在 10kv2 段母线上进行无功补偿 无功补偿并联电容器的选择如表 表 3 3 配套电容器型号额定电压 KV 额定容量 KVar 连接方式 额定电压 KV 额定容量 KVar TBB10 5000AK105000Y 11 3 334 根据设计规范 自然功率应未达到规定标准的变电所 应安装并联电容补偿装置 电容器装置应设置在主变压器的低压侧或主要负荷侧 电容器装置宜用中性点不接地 的星型接线 4 4 短路电流计算短路电流计算 4 4 1 1 短短路路电电流流计计算算条条件件 因为系统电压等级较高 输电导线的截面较大 电阻较小 电抗较大 因此在短 路电流的计算过程中忽略 R 计及 X 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 而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 计算容量按无穷大系统容量进行计算 短路种类一般按三相短路进行计算 短路计算点如下 a d 1 110kV 母线短路时的短路计算点 b d 2 两台主变并列运行时 35kV 母线短路时的计算点 c d 3 10KV 母线短路时的计算点 4 4 2 2 短短路路电电流流计计算算方方法法与与步步骤骤 4 2 1 方法 在工程设计中 短路电流的计算通常采用实用运算曲线法 4 2 2 短路电流计算的步骤 1选择计算短路点 2画出等值网络 次暂态网络 图 a 首先去掉系统中的所有负荷分支 线路电容 各元件的电阻 发电机用次暂态 10 电抗 Xd b 选取基准容量 Sj和基准电压 Uj kV 一般取各级的平均电压 计算基准电 流 Ij Sj 3Uj kA c 计算各元件换算为同一基准值的标么电抗 d 绘制等值网络图 并将各元件统一编号 分子标各元件编号 分母标各元件电 抗标么值 3化简等值网络图 a 为计算不同短路点的短路电流值 需将等值网络分别化简为以短路点为中心的 辐射形的等值网络 b 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 即将各转移电抗换算为各电源容量 等值发电机容量 为基准的 计算电抗 Xjs1 Xjs2 5由 Xjs1 Xjs2 值从适当的运算曲线中查出各电源供给的短路电流周期分量标么 值 运算曲线只作到 Xjs 3 6计算无限大容量 Xjs 3 的电源供给的短路电流周期分量 7计算短路电流周期分量有名值和短路容量 8计算短路电流冲击值 9绘制短路电流计算结果表 4 2 3 三相短路电流计算过程 附录 1 4 4 3 3 短短路路电电流流计计算算结结果果表表 表 4 1 短路电流计算结果表 短路电流冲击电流 结 项 果 目 序号 短 路 点 编 号 短路点 基准电 压 Uj kV 短路点 基准电 流 Ij kA 标么值 I 有名值 I kA 标么 值 icj 有名值 icj kA I0 2 kA I kA Sd MVA d 11150 502 975 9 30 6 15 15 70 9 309 301225 0 d 236 52 6892 5373 9 06 6 0 15 39 069 06 384 5 d 3 10 57 42 424 6 8 77148 26 24 624 6 447 4 11 4 4 4 4 短短路路电电流流的的计计算算 各回路最大持续工作电流 根据公式 Smax 3U eIg max 式中 所统计各电压侧负荷容量 Smax 各电压等级额定电压 Ue 最大持续工作电流 Ig max Smax 3U eIg max Ig maxSmax 3U e 则 10kV 32MVA 100 KV Ig max 3 0 185KA 110kV 33 6 MVA 110 KV Ig max 3 0 194KA 4 4 5 5 短短路路电电流流计计算算列列表表 短路是电力系统中最常见的且很严重的故障 短路故障将使系统电压降低和回路 电流大大增加 它不仅会影响用户的正常供电 而且会破坏电力系统的稳定性 并损 坏电气设备 因此 在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中 都必须对短 路电流进行计算 短路电流计算的目的是为了选择导体和电器 并进行有关的校验 按三相短路进 行短路电流计算 可能发生最大短路电流的短路电流计算点有 2 个 即 110KV 母线短 路 f1 点 10KV 母线短路 f2 点 如下图 图 4 2 短路发生点示意图 12 计算结果 计算过程见附录 1 高压短路电流计算一般只计算各元件的电抗 采 用标幺值进行计算 为了计算方便选取基准值如表 4 3 表 4 3 基准值列表 基准容量 S 100MVA B 基准电压 V KV B 10 5115 基准电流 I KA B 5 4990 502 计算结果如表 4 4 表 4 4 计算结果列表 短路电流冲击电流 项项 目目 结结 果果 序序 号号 短 路 点 编 号 短路 点基 准电 压 Uj k V 短路 点基 准电 流 Ij k A 标么 值 I 有名值 I kA 标么 值 icj 有名值 icj kA I0 2 kA I kA Sd MVA F 1 1150 5028 0844 05820 6110 3484 39439808 2 F 2 10 55 4990 2216 490 56242 05 42 0 5 42 0 5 299 9 5 5 电气设备选择电气设备选择 5 15 1 电气设备选择的原则电气设备选择的原则 由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异 因此它们的选择校验项目和方法 也都完全不相同 但是 电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作 为此 它们的选择都有一个共同的原则 按正常工作状态选择 按短路状态校验 电气设备选择的一般原则为 1 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 2 应满足安装地点和当地环境条件校核 3 应力求技术先进和经济合理 13 4 同类设备应尽量减少品种 5 与整个工程的建设标准协调一致 6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未 经正式鉴定的新产品应经上级批准 5 25 2 电气设备选择的技术条件电气设备选择的技术条件 高压电器 应能在长期工作条件下和发生过电压 过电流的情况下保持正常运行 1 电压 选用的电器允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电压 Ug 2 电流 选用的电器额定电流 Ie 不得低于 所在回路在各种可能运行方式下的 持续工作电流 Ig 校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验 校验的短路电 流一般取最严重情况的短路电流 用熔断器保护的电器可不校验热稳定 短路的热稳定条件 Qd Irt 2 Qdt 在计算时间 ts 内 短路电流的热效应 KA2S It t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值 KA2S T 设备允许通过的热稳定电流时间 s 校验短路热稳定所用的计算时间 Ts 按下式计算 t td tkd td 继电保护装置动作时间内 S tkd 断路的全分闸时间 s 4 动稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短时电流机械效应的能力 称动稳定 满足动稳定 的条件是 ii dwch IIdwch 上式中 短路冲击电流幅值及其有效值 ichIch 允许通过动稳定电流的幅值和有效值 idwIdw 5 绝缘水平 tdtd td QQd III 222 2 10 12 14 在工作电压的作用下 电器的内外绝缘应保证必要的可靠性 接口的绝缘水平应按 电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定 由于变压器短时过载能 力很大 双回路出线的工作电流变化幅度也较大 故其计算工作电流应根据实际需要 确定 高压电器没有明确的过载能力 所以在选择其额定电流时 应满足各种可能方 式下回路持续工作电流的要求 5 35 3 主要电气设备的选择主要电气设备的选择 110KV 侧断路器和隔离开关 表 5 1 断路器 LW6 110 参数表 断路器型 号 额定电压 KV 额定电流 A 额定开断电 流 KA 动稳定电流 KA 热稳定电流 KA 4S LW6 110110630164016 表 5 2 隔离开关 GW13 110 参数表 10KV 侧断路器和隔离开关 表 5 3 真空断路器 ZN12 10 参数表 电压等 级 型号 额定电 压 额定电 流 KA Ir 额定关合电 流 KA t Ir 2 动稳定电流 10kVZN12 1012KV2000A50140140kA 表 5 4 隔离开关 GN6 10T 1000 参数表 隔离开关型号额定电压 KV 额定电流 KA 动稳定电流 KA 热稳定电流 KA 10S GN6 10T 1000 1010005220 母线的选择 表 5 5 110KV 线路 LGJQ 185 25 参数表 线路型号集肤效应 Kf长期允许载流量 A 半径 cm 电抗 KM LGJQ 185 25 15051 840 1542 表 5 6 10KV 矩型铝母线参数表 截面尺寸 mm条数母线截面集肤效应系数容许电流 A放置方式 隔离开关型号额定电压 KV 额定电流 KA 动稳定电流 KA 4S 额定短路电流峰 值 KA GW13 110 1106301655 15 mm2 hb330001 73284 平放 高压熔断器 表 5 7 高压熔断器 BN3 10 参数表 型号额定电压 KA 熔断器额定电压 A 额定电流 A BN3 1010 7510 表 5 8 电流互感器 LCW 110 参数表 LCW 110设备 项目产品数据计算数据 Ue Uew110KV110KV Ie Imax600A347A KdIe ich242 5KA10 9KA KrIe 2 1 Qd2025KA2 S1208 6KA2 S 表 5 9 电流互感器 LAJ 10 参数表 LAJ 10设备 项目产品数据计算数据 Ue Uew10KV10KV Ie Imax4000A3820A KdIe ich2360KA94 1KA KrIe 2 1 Qd40000 KA2 S1470 5 KA2 S 表 5 10 电压互感器参数表 位置型号额定电压 KV 二次绕 组 准确 级 额定输出 VA 测量 0 5300 保护 3P300 110KV 侧 JCC6 110 3 110 3 1 0 剩余 3P150 测量 0 5120 10KV 侧 JSJW 10 10 0 1 保护 3P 16 5 45 4 10KV10KV 高压开关柜选择高压开关柜选择 我国目前生产的 3KV 到 35KV 高压开关柜分为固定式和手车式两类 固定式高压开关柜 包括断路器室 仪表室 母线室 电缆室 结构简单 放置合 理 占地面积小 手车式高压开关柜 这种系列的高压开关柜为单母线接线 封闭室结构 包括手 车室 继电器仪表室 母线室 出线室 小母线室 可防尘和防止小动物侵入造成短 路 运行可靠 维护工作少 可用于 6 10KV 但占地面积较大 在这里我们选择 GG1A F GG1A F 防误型高压开关柜系固定式具有防误装置的 高压开关柜 适用于交流 50HZ 额定电压 3 0 12KV 额定电流最大至 3000A 额定开 断电流最大至 31 5KA 的单母线系统中作为接受或分配电能的户内成套电高压设备 本柜柜体宽敞 内部空间大 间隙合理 安全 具有安装 维护方便 运行可靠等特 点 主回路方案完整 可以满足各种供配电系统的需要 本柜是 GG1A 型高压开关柜 改进后的产品 能满足原电力部提出的五防要求 6 6 配电装置的选择配电装置的选择 6 16 1 高压配电装置的选择高压配电装置的选择 配电装置的整个结构尺寸 是综合考虑设备外型尺寸 检修运输的安全距离等因素 而决定 对于散露在空气中的配电装置 在各种间隔距离中是带电部分对接地部分之 间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距 在这一距离下 无论为最高正常工 作电压或出现内外过电压时 不致使空气间隙击穿 表 6 1 屋内配电装置的安全净距 mm 额定电压 KV 符 号 适用范围 361015203560110J110220J 17 A1 1 带电部分至接 地部分之间 2 网状和板状遮 栏向上延伸距地 2 3m 处 与遮栏 上方带电部分之间 701001251501803005508508501800 A2 1 不同相的带电 部分之间 2 断路器和隔离 开关的断口两侧带 电部分之间 7510012515018030055090010002000 B1 1 栅栏遮栏至带 电部分之间 2 交叉的不同时 停电检修的无遮栏 带电部分之间 82585087590093010501300160017002550 B2 网状遮栏至带电部 分之间 17520022525028040065095010501900 C 无遮栏裸导线至地 楼 面之间 2375240024252450248026002850315032504100 D 平行的不同时停电 检修的无遮栏裸导 线之间 1875190019251950198021002350265027503600 E 通向屋外的出线套 管至屋外通道的路 面 4000400040004000400040004500500050005500 表 6 2 屋外配电装置的安全净距 mm 符 号 适用范围额定电压 kv 18 3 1 0 15 2 3560110J110220J330J500J A1 1 带电部分至接地部 分之间 2 网状遮栏向上延伸 距地 2 5m 处与遮栏上 方带电部分之间 2003004006509001000180025002800 A2 1 不同相的带电部分 之间 2 断路器和隔离开关 的断口两侧引线带电部 分之间 20030040065010001100200028004300 B1 1 设备运输时 其外 廓至无遮栏带电部分之 间 2 交叉的不同时停电 检修的无遮栏带电部分 之间 3 栅状遮栏至绝缘体 和带电部分之间 4 带电作业时的带电 部分至接地部分之间 95010501150140016501750255032504550 B2 网状遮栏至带电部分之 间 30040050075010001100190026003900 C 1 无遮栏裸导线至地 面之间 2 无遮栏裸导体至建 筑 构筑物顶部之间 270028002900310034003500430050007500 A 值与电极形状 冲击电压波形 过电压及其保护水平和环境条件等因素有关 一般地说 220kv 以下的配电装置 大气过电压起主要作用 330kv 及以上 内过电压 起主要作用 采用残压较低的避雷器时 A1 和 A2 值可减小 屋内 外装置中各有关部 分之间个电压等级 即 110KV 10KV 根据 电力工程电气设计手册 规定 110KV 采用 屋外配电装置 10KV 采用屋内配电装置 19 附录附录 1 短路电流的计算以及程序说明短路电流的计算以及程序说明 查资料可知 架空线电抗 X 一般取为 0 4 km 选基准 100MVA SBUBUav 110kv 侧 0 502 KA 3 BBB USI 10kv 侧 5 499 KA 3 BBB USI 1 11 1 110KV110KV 高压侧短路计算高压侧短路计算 1 1 1 等值电路图 110kv 侧即当 f1 点断路时 等值电路及其简化电路如图 1 1 附图 1 1 1 1 2 短路参数计算 8 64 017 2L X 6 74 019 3L X 44 010 4L X 2 174 043 5L X 20 098 0 1000 100 98 0 1 x x0 0514 2 2 115 100 8 6 x0575 0 115 100 6 7 2 3 x0302 0 115 100 4 2 4 x13 0 115 100 2 17 2 5 x x 7 42 0 25 100 105 0 6 x x 128 0721 0 1 x 271 0 115 100 8 6 6 7 2 9 x 245 0 115 100 4 2 17 2 10 x 0516 0 0245 0 0271 0 10913 xxx 682 1 100 1000 13121 xxx js KA V S I av Nf 828 6 3115 1000 3 max 1 经查表得 KAIi Nf 26 4 828 6 624 0 624 0 10 KAIi Nf 24 4 828 6 021 0 621 0 101 0 KAI B 502 0 3115 100 短路电流有名值 KA xx I X I I B ff B Pt 058 4 1237 0 502 0 1312 1 冲击电流 KAish86 1026 4 55 2 1 短路容量 MVA20 808KV115KA058 4 3S 当只有一回进线提供电源时 通过桥连断路器的最大持续电流可能值 21 KAII B 0869 0 3 100 525 1 当由一台变压器给负荷供电时通过变压器高压侧的最大持续电流可能值 KAII B 0724 0 3 100 25 2 比较可知 通过变压器高压侧的最大持续电流 KAIIh0915 0 2 1 max1 1 21 2 110KV110KV 高压侧短路计算高压侧短路计算 1 2 1 等值电路图 在 10KV 侧母线发生短路即 f2 短路时 等值电路及其简化电路如图 1 3 附图 1 3 1 2 2 短路参数计算 21 042 0 5 0 2 1 61114 Xxx 337 3 21 0 1237 0 14131215 xxxx 5383 436 1 337 3 100 1360 152 xx js 随时间变化短路周期电流幅值不会 45 3 2js x 22 0 5383 4 11 2 2 js P x I 22 KAI Nf 78 74 3 5 10 1360 2 短路电流有名值 KAIII NfPPt 49 1678 7422 0 22 2 冲击电流 KAish05 4249 1655 2 2 最大持续电流 KA P I673 1 5 103 43 30 5 103 max2 总 当由一台变压器给负荷供电时低压侧最大持续电流可能值 KAI746 0 499 5 3100 5 23 3 比较可知 通过变压器低压侧的最大持续电流 KAIIl956 0 2 1 max2 短路容量 MVA90 299 5 1016 49KA3 S 附录附录 2 2 电气设备的选择电气设备的选择 110KV110KV 侧侧断路器和隔离开关的选择断路器和隔离开关的选择 1 110KV 高压侧断路器的选择 进线断路器的等级比主变高压侧大一级 而母线分段断路器和进线断路器的额定值 相差不大 粗略计算 进线只取进线断路器 假设两台主变同时并联投入运行时 110KV 母线上发生短路 短路电流有名值 Id1 1 951 短路冲击电流有名值 ish 2 55 Id1 2 55 1 951 4 977 KA 附 2 1 最大负荷电流 Imax 1 05 25000 115 251 319 A 附 2 2 3 额定电压 UNS 110KV 高工作电压 Ualm Usm 110 1 15 126 5 KV 附 2 3 断路器额定电压 UN UNS 断路器额定电流 Ie Imax 按断开电流选择 INbr Id1 按短路电流计算 iNba ish 根据资料 可以知道 LW6 110 满足要求 具体参数如下 23 表附 2 1 断路器 LW6 110 参数表 断路器型 号 额定电压 KV 额定电流 A 额定开断电 流 KA 动稳定电流 KA 热稳定电流 KA 4S LW6 110110630164016 热稳定校验 It2 t 162 4 1024 KA2S 附 2 4 QK I 2 t 1 942 4 16 KA2S 附 2 5 因为 It2 t QK 所以满足热稳定要求 动稳定校验 因为 ies ish 4 977KA 附 2 6 所以满足动稳定要求 通过校验 所选断路器满足设计要求 2 110KV 高压隔离开关的选择 最大负荷电流 Imax 451 5 A 额定电压 UNS 110KV 高工作电压 Ualm Usm 110 1 15 126 5 KV 附 2 7 隔离开关额定电压 UN UNS 隔离开关额定电流 Ie Imax 根据资料 可以知道 满足要求 具体参数如下 表附 2 2 隔离开关 GW13 110 参数表 隔离开关型号额定电压 KV 额定电流 KA 动稳定电流 KA 4S 额定短路电流 峰值 KA GW13 110 1106301655 热稳定校验 It2 t 162 4 1024 KA2S 附 2 8 QK I 2 t 1 9512 4 15 225 KA2S 附 2 9 因为 It2 t QK 所以满足热稳定要求 动稳定校验 因为 ies ish 4 97 附 2 10 通过校验 所选隔离开关满足设计要求 10KV10KV 侧断路器和隔离开关的选择侧断路器和隔离开关的选择 1 10KV 低压侧断路器的选择 24 进线断路器的等级比主变高压侧大一级 而母线分段断路器和进线断路器的额定值 相差不大 粗略计算 进线只取进线断路器 假设两台主变同时并联投入运行时 10KV 母线上发生短路 短路电流有名值 Id1 8 470 KA 短路冲击电流有名值 ish 2 55 Id1 2 55 8 470 21 599 KA 附 2 11 最大负荷电流 Imax 1 05 25000 10 5 1445 A 附 2 12 3 额定电压 UNS 10KV 高工作电压 Ualm Usm 110 1 15 11 5 KV 附 2 13 断路器额定电压 UN UNS 断路器额定电流 Ie Imax 按断开电流选择 INbr Id1 按短路电流计算 iNba ish 根据资料 可以知道内高压真空断路器 ZN28 10 1250 20 满足要求 具体参数如下 表附 2 3 ZN12 10 真空断路器其主要参数 电压等 级 型号 额定电 压 额定电 流 KA Ir 额定关合电 流 KA t Ir 2 动稳定电流 10kVZN12 1012KV2000A50140140kA 1 校验热稳定 10000 kA2 S 附 2 14 4502 2t IQt D 1089 kA2 S 附 2 15 4 5 16 5 16 2 2 K Pt K tIQ 即 满足要求 D Q K Q 2 校验动稳定 140 附 2 16 2 1 93 21 2 1755 2 2 1 2 sh i 即满足要求 2 10KV 高压隔离开关的选择 短路电流有名值 Id1 8 4704 KA 短路冲击电流有名值 ish 2 55 Id1 2 55 8 4704 21 5992 KA 附 2 17 最大负荷电流 Imax 1445 A 额定电压 UNS 10KV 高工作电压 Ualm Usm 10 1 15 11 5 KV 附 2 18 隔离开关额定电压 UN UNS 隔离开关额定电流 Ie Imax 根据资料 可以知道 GN6 10T 1000 满足要求 具体参数如下 表附 2 4 隔离开关 GN6 10T 1000 参数表 隔离开关型号额定电压 KV 额定电流 KA 动稳定电流 KA 热稳定电流 KA 10S GN6 10T 1000 1010005220 25 热稳定校验 It2 t 202 10 4000 KA2S 附 2 19 QK I 2 t 8 47042 10 717 476 KA2S 附 2 20 因为 It2 t QK 所以满足热稳定要求 动稳定校验 因为 ies 52 KA ish 21 5992KA 附 2 21 通过校验 所选隔离开关满足设计要求 110KV110KV 侧线路的选择侧线路的选择 高压侧的接线方式为内桥接线线路变压器接线方式 所用母线为相同的设 备参数 电流小于 4000A 的回路 选用铝母线更为经济 110kV 母线一般采用 软导体型式 考虑日照 导体最高允许温度为 80 裸导体载流量综合校正系数 为 0 83 具体计算如下 对于 110KV 线路 其最大持续工作电流应不大于当一台主变过负荷的工 作电流 所以最大持续电流 Igmax 1 05 25000 115 131 942 A 附 2 22 3 根据 电力系统电气设备选择与使用计算 可以知道 经济电流密度 J 0 96 A mm2 Sj Igmax J 131 942 0 96 137 44 mm2 附 2 23 Sj为裸导体的载流截面 根据以上计算及设计任务要求 可选择 LGJQ 185 型钢芯铝绞线 其集肤效 应 Kf 1 最高允许温度为 80 长期允许载流量为 505A 进行综合校正 可知 为 419 15A 半径为 1 84cm 直流电阻为 0 1542 KM 即Iy 0 836A 基准环境温度为 25 S 392 mm2 考虑环境的修正系数 K y y b 1 2 附 2 24 y为导体最高允许温度 为实际环境温度 b 为基准环境温度 25 K 0 863 附 2 25 2580 3980 Iy K Iy 0 0 863 419 15 361 7 I Igmax 附 2 26 运行时导体最高温度 y I Igmax Iy 2 附 2 27 39 80 39 131 942 419 15 2 43 03 26 查表可以知热稳定系数 C 为 96 满足短路时发热的最小导体截面 Smin C 131 8 mm2 附Qd 2 28 Qd 为短路电流的热效应 KA2s Qd Qz0 2 Qf 附 2 29 I Z2 10Izt 22 Izt2 0 2 2 0 05 I Z2 1212 KA2s 为钢芯附加热系数 0 87 满足要求 按电晕电压校验 Ug Uo 附 2 30 Uo 84m1m2k 2 3nro 1 0 301 lgajj rd ko 附ro 2 31 2 895P 10 3 273 t 附 2 32 2 89 1 01 105 10 3 273 25 0 98 ko 1 2ro n 1 sin n d 附 2 33 1 2 1 84 1 1 sin 1 1 1 Uo 84 0 9 0 9 0 96 0 982 3 1 1 84 1 0 301 8 1 lg 1 26 200 1 84 1 151 lg137 322 7 KV 附 2 34 即满足 Ug Uo Uo 为电晕临界电压线电压有效值 KV k 为三相导线平行排列时 考虑中间相导线线电容比平均电容打的不均匀系数 一般取 0 96 n 为分裂导线根数 对单导线为 1 d 为分裂间距 cm m1 为导线表面粗糙系数 一般取 0 9 m2 为天气系数 晴天取 1 0 阴天取 0 9 ro 为导线半径 ro 1 368cm ko 为导线电场强度附加影响系数 rd 为分裂导线等效半径 ajj为导线几何间距 a为相间距离 27 为相对空气密度 P 为大气气压 t 为空气温度 t 28 0 00H H 为海拔高度 m 动稳定校验 取 N5为 2 86 L 取单位长度 1m a 取 1 5m 即 F 6 037 10 2 lish2 N5 a 27 31 N M 附 2 35 由以上数据表明选择 LGJQ 185 25 型钢芯铝绞线满足要求 10KV10KV 母线侧的选择母线侧的选择 10KV 侧母线其最大持续工作电流应不大于当以台主变过负荷的工作电流 所以母线最大持续电流 Imax 1 05 25000 10 5 1445 A 附 2 36 3 根据 电力系统电气设备选择与使用计算 可以知道 经济电流密度 J 0 69 A mm2 Sj Imax J 1821 0 69 1445 mm2 附 2 37 Sj为裸导体的载流截面 根据以上计算及设计任务要求 可选择三条矩型铝母线 进行平放 其集 肤效应 Kf 1 7 导体宽度 h 为 100mm 导体厚度为 10mm 最高允许温度为 70 长期允许载流量为 3284A 即Iy 0 3284A 基准环境温度为 25 S 3000mm2 考虑环境的修正系数 K 0 83 附 2 38 2570 3970 Iy K Iy 0 0 83 3284 2725 7 Igmax 附 2 39 所以满足要求 技术参数如下所示 表附 2 5 矩型铝母线参数表 截面尺寸 mm条数母线截面 mm2集肤效应系数容许电流 A放置方式 hb 100103 30001 73284 平放 高压熔断器的选择高压熔断器的选择 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和短路电流的损害 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 28 1 按额定电压选择 对于一般高压熔断器 其额定电压必须大于或等于电网的额定电压 另外 对于 填充石英沙有限流作用的熔断器 则只能用在等于其额定电压的电网中 因为这种类 型的熔断器能在电流达最大值之前就将电流截断 致使熔断器熔断时产生过电压 2 按额定电流选择 熔断器的额定电流选择 为了保证熔断器不致损坏 高压熔断顺的熔管额定电流 IeRg 应大于或等于熔体的额定电流 IeRt IeRg IeRt 额定电流选择 为了纠正熔体在通过变压器励磁涌流和保护范围以外的短路及电 动机的起动等冲击电流时应动作 保护 35kv 以下电力变压器的高压熔断器 其熔体的 额定电流可按下式选择 IeRt kIgmax k 可靠系数 不计电动机自起动时 k 1 1 1 3 考虑电动机自起动时 k 1 5 2 0 Igmax 电力变压器回路最大工作电流 用于保护电力电容器高压熔断器的熔体 当系统电压升高或波形畸变引起回路电 流增大或运行过程中产生涌流时不应误动作 其熔体的额定电流按下式选择 IeRc kIec k 可靠系数 Iec 电力电容器回路的额定电流 3 熔断器开断电流检验 Iekd Icj 对于保护电压互感器的高压熔断器只需按规定电压及断流量来选择 高压断路器 隔离开关及高压熔断器的选择校验项目 高压熔断器主要用于电气设备的短路保护和连续过载保护 对于该变电