220KV区域变电所电气部分设计.doc

陕西能源职业技术学院陕西能源职业技术学院 毕业 毕业 论论 文文 设计 设计 设计题目 220KV 区域变电所电气部分设计 姓 名 学 号 080433408 I 摘要摘要 本课程设计的目的是通过所学的电力系统知识来对某个区域的 220kV 变电所 电力网进行规划设计进行规划设计 首先 由变电所的原始资料来选定变电所母线 的接线方案以及对主变进行选择 其次 进行短路计算 根据短路电流参数计算并 确定变电所的主要电气设备 最后 对电气设备进行配置及对所用电设计 关键字 接线方案议定 短路计算 电气设备配置 电气总平面布置 所用电 目录目录 第一章 主接线的选择 2 1 1 原始资料分析 2 1 2 方案议定 2 1 3 节电气主接线图 4 第 2 章 主变的选择 4 2 1 原始资料 4 2 2 主变压器选择 5 第三章 短路电流计算 6 3 1 短路计算概述 6 3 2 相关参数计算 7 3 3 短路点选择和计算 不计负荷影响 8 第四章 主要电气设备的选择和校验 11 4 1 断路器的选择 11 4 2 母线 17 4 3 支柱绝缘子及穿墙套管 20 4 4 限流电抗器 21 4 5 电缆 23 4 6 互感器 25 第五章 电气设备配置 28 5 1 继电保护配置规划 28 5 2 避雷器配置规划 30 5 3 互感器的配置 32 第六章 所用电设计 33 6 1 概述 33 6 2 所用电的接线方式 33 6 3 所用电接线 34 结束语 35 参考文献 36 致谢 37 1 前言前言 毕业设计和毕业论文是大学生培养方案的重要环节 学生通过毕业设计 旨在 培养学生综合运用所学的基本理论和方法解决实际问题的能力 提高学员实际操作 的技能以及分析思维能力 使学员能够掌握文献检索 研究分析问题的基本方法 提高学员阅读外文本书刊和进行科学研究的能力 在作毕业论文的过程中 所学知 识得到疏理和运用 它即是一次检阅 又是一次锻炼 我毕业设计的课题是 220kv 降压变电站电气部分设计 电能生产的特点是发 电 变电 输电和用电是在同一时刻完成的 具有同时性 220kv 降压变电站作为 供用网络中重要的变电一环 它设计质量的好坏直接关系到该地区的用电的可靠性 和地区经济的发展 同时也影响到该地区的用电可靠性和地区的经济发展 以及工 农业生产和人民生活 本次设计根据有关规定 依据安全 可靠 优质 经济 合 理等的要求 为保证对用户不间断地供给充足 优质又经济的电能设计方案 由于水平有限及时间仓促等原因 设计中存在着许多不足和失误 敬请各位老 师批评指正 谢谢 2 第一章第一章 主接线的选择主接线的选择 1 11 1 原始资料分析原始资料分析 变电所规模及其性质 1 电压等级220 110 10 kV 2 线路回数 220kV 出线 6 回 其中备用 2 回 110kV 出线 8 回 其中备用 2 回 10kV 出线 10 回 其中备用 2 回 区域变电所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连 并供给近区用户供电 3 归算到 220kV 侧系统参数 100MVA UB 230kV B S 220kV 侧电源近似为无穷大系统 归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0 015 B S 100MVA 4 归算到 110kV 侧系统参数 100MVA UB 115kV B S 110kV 侧电源容量为 500MVA 归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0 36 B S 100MVA 5 110kV 侧负荷情况 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其他作为一些地区变电所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 6 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 7 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为 220kV 侧 小时 年90 0 cos 4200 max T 110kV 侧 小时 年85 0 cos 4500 max T 10kV 侧 小时 年85 0 cos 4300 max T 8 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作 后备保护时间为 0 15s 10kV 出线 过流保护时间为 2s 断路器燃弧时间按 0 05s 考虑 9 该地区最热月平均温度为 28 年平均气温 16 绝对最高气温为 40 土 壤温度为 18 1 21 2 方案议定方案议定 各种接线方式的优缺点分析 1 单母线接线 3 单母线接线虽然接线简单清晰 设备少 操作方便 便于扩建和采用成套配电 装置等优点 但是不够灵活可靠 任一元件 母线及母线隔离开关 等故障或检修 时 均需使整个配电装置停电 单母线可用隔离开关分段 但当一段母线故障时 全部回路仍需短时停电 在用隔离开关将故障的母线段分开后 才能恢复非故障段 的供电 并且电压等级越高 所接的回路数越少 一般只适用于一台主变压器 单母接线适用于 110 200kV 配电装置的出线回路数不超过两回 35 63kV 配电装置的出线回路数不超过 3 回 6 10kV 配电装置的出线回路数 不超过 5 回 才采用单母线接线方式 2 单母分段 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同段引出两个回路 有两个电源 供电 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障切除 保证正常段母线不间断 供电和不致使重要用户停电 但是 一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段 母线的回路都要在检修期间内停电 而出线为双回时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时需向两个方向均衡扩建 单母分段适用于 110kV 220kV 配电装置的出线 回路数为 3 4 回 35 63kV 配电装置的出线回路数为 4 8 回 6 10kV 配电装 置出线为 6 回及以上 则采用单母分段接线 3 双母接线 它具有供电可靠 调度灵活 扩建方便等优点 而且 检修另一母线时 不会 停止对用户连续供电 如果需要检修某线路的断路器时 不装设 跨条 则该回 路在检修期需要停电 对于 110k 220kV 输送功率较多 送电距离较远 其断路 器或母线检修时 需要停电 而断路器检修时间较长 停电影响较大 一般规程规 定 110kV 220kV 双母线接线的配电装置中 当出线回路数达 7 回 110kV 或 5 回 220kV 时 一般应装设专用旁路母线 4 双母线分段接线 双母线分段 可以分段运行 系统构成方式的自由度大 两个元件可完全分别 接到不同的母线上 对大容量且在需相互联系的系统是有利的 由于这种母线接线 方式是常用传统技术的一种延伸 因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生 问题 而较容易实现分阶段的扩建等优点 但是易受到母线故障的影响 断路器检 修时要停运线路 占地面积较大 一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时 母线不分段 为了保证双母线的配电装置 在进出线断路器检修时 包括其保护装置和检修 及调试 不中断对用户的供电 可增设旁路母线 或旁路断路器 当 110kV 出线为 7 回及以上 220kV 出线在 4 回以下时 可用母联断路器兼 旁路断路器用 这样节省了断路器及配电装置间隔 各供电侧主接线设计 1 220kV 侧主接线的设计 220kV 侧出线回路数为 6 回 考虑到所要采用变压器的台数为两台以及供电负 荷属于重要负荷 为了提高供电可靠性 宜采用双母线接线 2 110kV 侧主接线的设计 110kV 侧出线回路数为 8 回 考虑到负荷比较重 年最大运行小时数为 4500 小时 对供电可靠性要求比较高 所以可以采用双母线接线 3 10kV 侧主接线的设计 10kV 侧出线回路数为 10 回 负荷比较轻 供电半径短 所以采用单母分段连 接就能满足要求 故 10kV 采用单母分段连接 4 方案拟定 方案220kV 侧 110kV 侧 10kV 侧主变台 数 方案 一 双母线不带旁 路 双母不带带旁 路 单母分段2 1 31 3 节电气主接线图节电气主接线图 图 1 1 电气主接线图 第第 2 2 章章 主变的选择主变的选择 2 12 1 原始资料原始资料 1 110kV 侧负荷情况 5 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其他作为一 些地区变电所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 2 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 2 22 2 主变压器选择主变压器选择 主变压器的台数和容量 应根据地区供电条件 负荷性质 用电容量和运行方 式等综合考虑确定 主变压器容量一般按变电所 建成后 5 10 年的规划负荷选择 并适当考虑到 远期的负荷发展 对于城网变电所 主变压器容量应与城市规划相结合 在有一 二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器 当技术经济比较合理时 可装设两台以上主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得跔容量的备用电源 时 可装设一台主变压器 装有两台及以上主变压器的变电所 当断开一台时 其余主变压器的容量不应 小于 60 的全部负荷 并应保证用户的一 二级负荷 容量选择 本变电所选用两台变压器 按 110kV 侧的变电所的进线跳开 由 220kV 侧无穷 大系统来单供电给 110kV 和 10kV 侧的负荷 一台主变压器的容量不应小于 60 的 全部负荷 110kV 侧的负荷 两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 属于一类负荷 110 侧的 总负荷容量为 75MVA 10kV 侧的负荷 10kV 侧总负荷为 38000kVA 最大一回出线负荷为 4000kVA 有 10 回出线 其 中两回备用 类用户占 60 10kV 侧的总负荷为 38MVA 10kV 侧的最大负荷 按 10 回来算为 10 4000kVA 40MVA 38MVA 所以按 40MVA 来算 10kV 的总负荷容量 单台容量 80MVA 40MVA 0 7 84MVA N S 同时还要保证用户的一 二级负荷 10kV 侧的一级 二级负荷为 40MVA 60 24MVA 110kV 侧的一级 二级负荷为 80MVA 总的一级 二级负荷为 24MVA 80MVA 104MVA 84MVA 综合以上讨论可知 从长远考虑选主变压器容量 120 MVA 容量比 100 100 100 的变压器 N S 主变相数的选择 主变压器采用三相或是单相 主要考虑变压器的制造条件 可靠性要求及运输 条件等因素 当不受运输条件限制时 在 330kV 及以下的发电厂和变电所 均应采 6 用三相变压器 社会日新月异 在今天科技已十分进步 变压器的制造 运输等等已不成问题 故 由以上规程可知 此变电所的主变应采用三相变压器 同时 为了保障电压水平能 够满足用户要求 本所选用有载调压变压器 变压器连接方式和中性点接地方式的选择 变压器的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 y 和 高 中 低三侧绕组如何要根据具体情况来确定 我国 110kV 及以上电压 变压器绕组都采用 Y0 连接 35kV 亦采用 Y 连接 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 连接 同时 考虑到为了降低绕组的绝缘要求 从而降低制造成本 为了给三次谐波电流提供通 道 避免正弦波电压的畸变故此变电所 220kV 110kV 侧宜采用 Y0 接线 10kV 侧 采用 接线 我国的 110kV 及以上电网一般采用中性点直接接地系统 在运行中 为了满足继电保护装置灵敏度配合的要求 变压器的中性点不接地运行 所以 本 变电所主变 220kV 110kV 侧和 10kV 侧均采用中性点不接地方式 变压器选择总结 综上所述 本变电所采用型号为 SFPSZ7 120000 220 三绕组有载调压变压器 其主 要参数如下 表 2 1 变压器参数列表 第三章第三章 短路电流短路电流 计算计算 3 13 1 短路计算概述短路计算概述 一 短路电流计算是变电所电气设计中的一个重要环节 其计算目的是 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 3 在设计屋外高压配电装置时 需按短路条件检验软导线的相间和相对地的 安全距离 4 在选择继电保护方式和进行整定计算时 需以各种短路时的短路电流为依 据 额定电压 kV 阻抗电压 容量 MVA 调压范围高压中压低压 空载损 耗 kW 空载电 流 UI 2 U1 3 U2 3 120 8 1 5 22012110 51240 81422 67 4 联结组标号型号 YN ynd d 11 SFPSZ7 120000 220 7 5 按接地装置的设计 也需用短路电流 二 短路电流计算的一般规定 1 验算导体和电器动稳定 热稳定以及电器开断电流所用的短路电流 应按 工程的设计规划容量计算 并考虑电力系统的远景发展规划 一般为本期工程建成 后 5 10 年 确定短路电流计算时 应按可能发生最大短路电流的正常接线方式 而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式 2 选择导体和电器用的短路电流 在电气连接的网络中 应考虑具有反馈作 用的异步电机的影响和电容补偿装置放电电流的影响 3 选择导体和电器时 对不带电抗器回路的计算短路点 应按选择在正常接 线方式时短路电流为最大的地点 4 导体和电器的动稳定 热稳定以及电器的开断电流一般按三相短路验算 三 短路计算基本假设 1 正常工作时 三相系统对称运行 2 所有电源的电动势相位角相同 3 电力系统中各元件的磁路不饱和 即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小 发生变化 4 不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流 5 元件的电阻略去 输电线路的电容略去不计 及不计负荷的影响 6 系统短路时是金属性短路 3 23 2 相关参数计算相关参数计算 变压器 0 5 0 5 14 22 6 7 4 14 6 1 U 12 U 13 U 23 U 0 5 0 5 14 7 4 22 6 0 6 2 U 12 U 23 U 13 U 0 5 0 5 22 4 7 4 13 5 8 3 U 13 U 23 U 12 U 所以 100 14 6 100 100 120 0 12167 1T X 1 U B S N S 100 0 6 100 100 120 0 005 2T X 2 U B S N S 100 8 100 100 120 0 0667 3 T X 3 U B S N S 8 图 3 1 短路点分布图 不计及负荷影响 3 33 3 短路点选择短路点选择和计算和计算 不计负荷影响不计负荷影响 短路点的选择和主要应用 d1 220kV 母线 短路电流可以用来校验 220kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 d2 110kV 母线 短路电流可以用来校验 110kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 d3 10kV 母线 短路电流可以用来校验 10kV 的母联断路器 隔离开关和母线等 短路计算 基准容量 100MVA 冲击系数 1 8 B S ch K 如图 3 1 所示 220kV 侧 电源的标幺值 1 归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0 015 1 E 1 X B S 100MVA 110kV 侧 电源的标幺值 1 归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0 36 2 E 2 X B S 100MVA XT1 0 12167 XT2 0 005 XT3 0 0667 5 X 6 X 7 X 8 X 5 X 9 X 6 X 10 X 7 X 9 图 3 3 化简后的等值电路 可知 2 0 12167 2 0 060835 2 0 005 0 0025 12 X 5 X 13 X 6 X 2 0 0667 0 03335 14 X 7 X 图 3 2 等效变换后的等值电路图 D1 点短路时的情况 等效电阻 21 X 2 X 12 X 13 X 0 36 0 0025 0 060835 0 418335 短路电流的周期分量的标幺值为 1d I 2 E 21 X 1 E 1 X 1 0 418335 1 0 015 69 0571 D1 点是电流基准值为 100 b I kA 0 251kA2303 短路电流的周期分量的有名值为 0 251kA 17 3333kA 1d I 冲击电流的有名值为 0 251 44 1235kA ch I ch K 2 1d I 短路电流的全电流有效值为 q I 0 251kA 26 1727kA 1 K 1 K 2 1 chch1d I 短路容量 6905 71MVA t S 1d I B S 10 图 3 4 化简后的等值电路 图 3 5 化简后的等值电路 D2 点短路时的情况 等效电阻 22 X 1 X 12 X 13 X 0 015 0 060835 0 0025 0 073335 短路电流的周期分量的标幺 值为 1 0 073335 1 0 36 16 4138 2d I 1 E 22 X 2 E 2 X D2 点是电流基准值为 100 kA 0 502kA b I1153 短路电流的周期分量的有名值为 0 502kA 8 2397kA 2d I 冲击电流的有名值为 0 502 20 9749kA ch I ch K 2 2d I 短路电流的全电流有效值为 q I 0 502kA 12 4417kA 1 K 1 K 2 1 chch2d I 短路容量 1641 38MVA t S 2d I B S D3 点短路时的情况 等效电阻 23 X 14 X 2 X 1 X 13 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 0 03335 0 36 0 0025 0 015 0 060835 0 36 0 0025 0 015 0 060835 0 09591 3 E 1 E 2 X 13 X 2 E 1 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 1 1 2 X 13 X 1 X 12 X 2 X 13 X 1 X 12 X 1 短路电流的周期分量的标幺值为 X23 1 0 09591 10 4264 3d I 3 E 11 D3 点是电流基准值为 100 kA 5 4986kA b I 5 103 短路电流的周期分量的有名值为 5 4986kA 57 3308kA 3d I 冲击电流的有名值为 5 4986 145 9405kA ch I ch K 2 3d I 短路电流的全电流有效值为 q I 5 4986kA 86 5677kA 1 K 1 K 2 1 chch3d I 短路容量 1042 64MVA t S 3d I B S 短路计算总结 表 3 1 短路点 的编号 基准容 量 MVA B S 基准电 压 VaV kV 稳态短 路电流 标么值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流冲 击值 kA ch I 短路全电 流最大有 效值 kA q I 短路容 量 MVA t S d1 23069 057117 333344 123526 172769 0571 d2 11516 41388 239720 974912 44171641 38 d3 100 10 510 426457 3308145 940586 56771042 64 第四章第四章 主要电气设备的选择和校验主要电气设备的选择和校验 4 14 1 断路器的选择断路器的选择 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 电压 110 330kV 电网 可选用或空气 6 SF 断路器 大容量机组釆用封闭母线时 如果需要装设断路器 宜选用发电机专用断 路器 断路器选择的具体技术条件如下 1 电压 电网工作电压 断路器的额定电压 g U N U g U N U 2 电流 最大持续工作电流 断路器的额定电压 maxg I N I maxg I N I 12 3 开断电流 pt I Nbr I 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 断路器额定开断电流 pt I Nbr I 4 动稳定 ch I max I 断路器极限通过电流峰值 三相短路电流冲击值 max I ch I 5 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 隔离开关形式的选择 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 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件 选择的具体技术条件如下 1 电压 电网工作电压 g U N U g U 2 电流 最大持续工作电流 maxg I N I maxg I 3 动稳定 ch I max I 4 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 4 1 14 1 1 主变高压侧的断路器 隔离开关的选择和校验主变高压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变高压侧的断路器 短路点 位置 基准容 量 MV B S A 基准电 压 VaV k V 稳态短 路电流 标么值 稳态短 路电流 有名值 kA 短路电流 冲击 值 kA ch I 短路全电 流最大有 效值 kA q I 短路容 量 MVA t S 主变高 压侧 100230 69 057 1 17 333344 123526 172769 0571 1 选择 220 g UKV 1 05 75 4 10 2 220 0 158kA maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 220 SF6断路器 表 4 1 LW2 220 SF6 断路器参数表 型号 额定电 压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定电 流 kA 全开断 时间 s 13 LW2 220 25002202 531 58010031 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 k Q p Q Np Q 短路电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 3 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 137 253 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 44 1235 kA kpNp QQQ 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 44 1235 kA 50kAch I max I 满足动稳定要求 4 1 24 1 2 主变中压侧的断路器 隔离开关的选择和校验主变中压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变中压侧的断路器 短路点 位置 基准容 量 MV B S A 基准电 压 VaV k V 稳态短 路电流 标么值 稳态短路 电流有名 值 kA 短路电流 冲击 值 kA ch I 短路全电流 最大有效 值 kA q I 短路容 量 MVA t S 主变中 压侧 1001159 59584 818112 26517 2753959 58 1 选择 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表 4 3 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定 电流 kA 全开 断时 间 s LW2 110 25001102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 k Q p Q Np Q 短路电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 3 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 15 0 15 0 05 0 2s 13 231 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 12 2651kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 12 2651kA 80kAch I max I 满足动稳定要求 4 1 34 1 3 110kV110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 隔离开关的选择和校验侧最大一回负荷出线的断路器 隔离开关的选择和校验 110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 短路点 位置 基准容 量 基准电 压 稳态短 路电流 稳态短 路电流 短路电流 冲击 短路全电 流最大有 短路容 量 16 MV B S A VaV k V 标么值有名值 kA 值 kA ch I效值 kA q I MVA t S 110kV 侧最大 一回负 荷出线 100115 16 413 8 8 2397 20 974 9 12 44171641 38 1 选择 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表表 4 54 5 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电 流 kA 额定短 路开断 电流 kA 额定短 路关合 电流 kA 额定峰 值耐受 电流 kA 4 秒热 稳定 电流 kA 全开 断时 间 s LW2 110 25001102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 k Q p Q Np Q 短路电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 3 查出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 38 699 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 17 20 9749kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 20 9749 kA 316A 40al I 19 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 用全电流来校验 d1 短路时 26 1727kA q I q I 26 17272 0 2 137 002kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 3162 4692 53 6 22 00max alal II 查表得 C 94 94 125 8 mm2 216mm2 min SCKQ fk 110002 137 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 44 1235 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 44 12352 0 75 449N m ph f 2 ch Ia 449 1 52 10 1 37 10 6 7 37 107Pa413A 40al I 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 20 用全电流来校验 d1 短路时 12 4417kA q I q I 12 44172 0 2 30 959kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 4132 4692 63 3 22 00max alal II 查表得 C 90 90 mm2 61 8mm2 min SCKQ fk 110959 30 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 20 9749 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 20 97492 0 75 101N m ph f 2 ch Ia 101 1 52 10 1 37 10 6 1 66 107Pa 8 107Pa 2 10 phph fLW A 满足动稳定 4 2 34 2 3 主变低压侧母线桥的选择主变低压侧母线桥的选择 设备名称 S mm2 放置方式 al I A 32 106Pa 母线桥2 63 10 矩形铝 排 平放 145870 4 34 3 支柱绝缘子及穿墙套管支柱绝缘子及穿墙套管 支柱绝缘子按额定电压和类型选择 进行短路时动稳定校验 穿墙套管按额定 电压 额定电流和类型选择 按短路条件校验动 热稳定 1 按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙大管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压 大于等于电网的额定电压 即 NNS UU 发电厂与变电所的 3 20kV 屋外支柱和套管 当有冰雪和污秽时 宜选择高一 级的产品 2 按额定电流选择穿墙套管 穿墙套管的额定电流 IN大于或等于回路最大持续 电流 Imax 即 k IN Imax 式中 k 温度修正系数 对母线型穿墙套管 因本身无导体 不必按此项选择和校验热稳定 在需保 证套管的型 式和穿过母线的尺寸相配合 21 3 支柱绝缘子和套管的种类和型式的选择 根据装置地点 环境现在屋内 屋 外或防污式及满足使用要求的产品型式 4 穿墙套管的热稳定校验 套管耐受短路电流的热效应 大于或等于短路 2 t I t 电流通过套管所产生的热效应 即 k Q 2 tk I tQ 5 支柱绝缘子和套管的动稳定校验 在绝缘子和套管的机械应力计算中应注意 发生短路时 支柱绝缘子 或套管 所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平 均值 另外 由于导体电动力 Fmax是作用在导体截面中心线上的 而支柱绝缘子的 抗弯破坏强度是按作用在绝缘子高度 H 处给定的 可将绝缘子的力折算为 maxmax1 FFHH N 式中 H1 绝缘子底部到导体水平中心线的高度 mm 对于屋内 35kV 及以上水平安放的支柱绝缘子 在进行机械计算时 应考虑导 体和绝缘子的自重以及短路电动力的复合作用 屋外支柱绝缘子尚应计及风和冰雪 的附加作用 220kV 母线的支柱绝缘子及穿墙套管的选择 表 4 7 ZC 220 支柱绝缘子 表 4 8 CR 220 穿墙套管 4 44 4 限流电抗器限流电抗器 为了选择 10kV 侧各配电装置 因短路电流过大 很难选择轻型设备 往往需 要加大设备型号 这不仅增强投资 甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电 器 选择应采取限制短路电流 即在 10kV 侧需加装设电抗器 一般按照额定电压 额定电流 电抗百分数 动稳定和热稳定来进行选择和检验 1 额定电压和额定电流的选择应满足 NNS UU maxNg II 电抗器的额定电压和额定电流 N U N I 电网额定电压和电抗器最大持续工作电流 NS U maxg I 2 电抗器百分数的选择 型号额定电压 kV 绝缘子高度 mm 机械破坏负荷 kg ZC 220220210250 热稳定电流 kA 不少于 型号 额定电 压 kV 额定电 流 A 套管长 度 mm 铜导体 10s 铝导体 5s CR 22022060055001212 22 1 电抗器的电报百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择 设要求短路电 流限制到 I z 则电源至短路点的总电抗标公值 U 为 基准电流 j XII j I 电抗器在其额定参数下的百分电抗 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 2 电压损失检验 普通电抗器在运行时 电抗器的电压损失不大于额定电压的 5 即 sin 5 sin 负荷功率因数一般 0 6 max k VXI A N I 3 母线残压检验 为减轻短路对其他用户的影响 当线路电抗器后短路时 母线 残压不能于电网额定值的 60 70 即 60 70 rekN VXII A 3 热稳定和动稳定检验应满足下式 2 tk I tQ esch II 10kV 侧限流电抗器的选择和校验 10kV 侧采用单母分段的接线方式 一 二级负荷可以从两段母线上取电 在 没有安装限流电抗器 10kV 侧发生短路时 流经主变低压侧断路器的短路电流和冲 击电流分别为 28 8665kA 和 72 9699kA 母线短路和负荷出线短路时短路电流和冲 击电流分别为 57 3308kA 和 145 9405 由前面的短路计算得出 为了提高经济性 在主变低压侧安装限流电抗器 这样主变低压侧和负荷就可以选用轻型设备 10kV NNS UU 1 05 4 10 2 10 5 1 15kA maxNg II 3 根据额定和可以选择型号为 CkS Q 1300 10 的限流电抗器 NS U maxg I 表 4 9 CkS Q 1300 10 限流电抗器的参数 型号额定 容量 kVar 线路 电压 kV 端子 电流 A 电抗 损耗 w 动稳 定流 kA 1S 热 稳定电 流 kA CkS Q 1300 10130010 511906740038 2534 短路电流的校验 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 100 10 5 5 5kA j I 3 5 5 28 8665 0 19 j XII 6 5 58 0 19 1190 10 5 10 5 5500 1 I 23 安装电流限抗器后在 10kV 侧发生短路流经主变低压侧短路电流周期分量最大值和 冲击电流分别为 12kA 1 8 30 55kA 2 t It A k Q 满足热稳定要求 动稳定检验 38 25kA 30 55kA es I ch I 满足动稳定校验 4 54 5 电缆电缆 电缆应按下列选择及校验 1 型式 应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式 1 明敷 包括架空 隧道 沟道内等 的电缆 一般选用裸钢带铠装或塑料外 护层电缆 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆 在需要使用钢带铠装电缆时 宜选用二级外护层型式 2 直埋敷设时 一般选用钢带铠装电缆 在潮湿或腐蚀性土壤的地区 应带有 塑料外护层 3 三相交流系统的单芯电力电缆 要求金属护外层采用一端接地时 在潮湿地 区 外护层宜选用塑料挤包的型式 电力电缆除充油电缆外 一般采用三芯铝芯电 缆 24 2 按额定电压选择 maxgN UU 3 按最大持续工作电流选择电缆截面 S 或 max1ga IKI 12t KK K K 34t KK K K t K 12 TTTT mm 温度修正系数 修正系数 t K 12 K K 34 K K 电缆芯最高工作温度 m T 对应于额定载流量的基准环境温度 1 T 实际环境温度 2 T 对应于所选用电缆截面 S 环境温度为 25 时 电缆长期允许载流量 A 1a I 4 按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验 与裸导体计算相同 5 热稳定校验 S Smin fkK Q C C 10 2 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q 式中 C 热稳定系数 其他相关系数可以在发电厂电气部分 P207 查出 10kV 最大一回负荷出线电缆的选择与校验 10kV 1 05 4 10 5 0 23kA N U maxg I3 1 型式 热阻系数为 80 cm w 325A 直埋敷设 截面积 240mm2 缆芯最高工作温度为 N I 60 的粘性浸渍绝缘三芯 铝 电力电缆 电力系统分册 附表 10 2 校验 电压 10kV gN UU 电流 0 76 t K 1 2 TT TT M M 2560 4060 1 09 1 发电厂电气部分附表 18 19 3 K 4 K 0 76 1 09 1 0 83 34t KK K K 0 83 325A 269A 230A 1a KI maxg I 3 热稳定 1 51 12 2 0 15 0 05 65 7 kA 2 2 2 1 1 51 kqkprbr QItItt A s 25 按装设电抗器后的热效应 正常运行时得导体温度 40 60 40 22 00max alal II 2302 2692 54 62 C 10 2 57 6 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q Smin fkK Q C 103 57 6 140 0 9 为电压互感器额定一次线电压 N U 1 U N U N U 1 1 和 0 9 是允许的一次电压波动范围 即 10 N U 2 二次电压 电压互感器二次电压 应根据使用情况 按下表选用所需的二 次额定电压 表 4 11 二次额定电压 绕组主二次绕组附加二次绕组 高压侧接 入方式 接于线电 压上 接于相电 压上 用于中性 点直接接 地系统中 用于中性 点不接地 或经消弧 线圈接地 系统中 二次额定 电压 V 100 100 3 100100 3 3 准确等级 电压互感器的准确度是在二次负荷下的准确级 用于电度表准确 度不低于 0 5 级 用于电压测量 不应低于 1 级 用于继电保护不应低于 3 级 4 二次负荷 是对应于在测量仪表所要求的最高准确级下 电压互感器的额 N S 26 定容量 S2是二次负荷 它与测量仪表的类型 数量和接入电压互感器的接线方式有关 电 压互感器的三相负荷经常是不平衡的 所以通常用最大一相的负荷和电压互感器一 相的额定容量相比较 10kV主母线电压互感器 10kV侧母线所连的电压互感器的选择 选用JSJW 10型电压互感器 表4 12 JSJW 10型电压互感器参数表 型式额定变比 在下列准确等级下的额 定容量 最大容 量 VA 0 513 三相 屋内 JSJW 10 10000 100 3 100 120200480 960 4 6 24 6 2 电流互感器电流互感器 电流互感器的选择和配置应按下列条件 1 型式 电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择 对于 6 20 kV 屋内配 电装置 可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器 对于 35 kV 及以上 配电装置 一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器 有条件时 应尽量 采用套管式电流互感器 2 一次回路电压 gN UU 为电流互感器安装处一次回路工作电压 为电流互感器额定电压 g U N U 3 一次回路电流 max1ng II 为电流互感器安装处一次回路最大工作电流 为电流互感器原边额定 maxg I 1n I 电流 当电流互感器使用地点环境温度不等到于 40 时 进行修正 修正的方法 与断路器的修正方法相同 n I 4 准确等级 电流互感器准确等级的确定与电压互感器相同 需先知电流互感器二次回路接 测量仪表的类型及对准确等级的要求 并按准确等级要求最高的表计来选择 5 动稳定 内部动稳定 ch IdnKI12 式中电流互感器动稳定倍数 它等于电流互感器级限通过电流峰值与一 d K dw I 次绕组额定电流峰值之比 即 1n I d K dw I2 1n I 27 6 热稳定 2 1 knt QI K 为电流互感器的 1 秒钟热稳定倍数 t K 10kV 出线电流互感器 1 形式 采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式 2 电压 10kV g U 3 电流 1 05 4 10 5 0 23kA maxg I3 4 准确等级 采用 0 5 级 根据计算结果可以选择型号为 LFZ1 10 的电流互感器 其主要参数如下 表 4 13 LFZ1 10 的电流互感器参数 电力系统分册附表 41 型号 额定电流比 A 准确度 1S 热稳定倍 数 动稳定倍数 LFZ1 10300 50 575130 校验 电压 gN UU 电流 maxgN II 动稳定 1 8 30 55kA 按装设电抗器后的冲击电流 ch I2 1 I 0 3 130 55 15kA 2 1nt I K2 满足动稳定的要求2 1nt I K ch I 热稳定 1 51 12 2 0 15 0 05 65 7 kA 2 2 2 1 1 51 kq kprbr QI tItt s 按装设电抗器后的热效应 2 0 3 75 2 506 25 kA 2 s 1nt I K k Q 满足热稳定要求 28 第五章第五章 电气设备配置电气设备配置 5 15 1 继电保护配置规划继电保护配置规划 5 1 15 1 1 配置原则配置原则 1 系统继电保护及自动装置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障 在此设计变电站继电保护结合 我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性 可靠性 快速性 灵敏性 运用微 机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平 2 继电保护配置原则 根据 GB14285 继电保护和安全自动装置技术规程 中有关条款 继电保护二 十五项反事故措施要点 电力系统继电保护 教材 3 220 千伏系统 220 千伏线路配置高频距离保护 要求能快速反应相间及接地故障 对于 220 千伏双母线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功 能齐全 性能良好的故障录波装置 4 110 千伏系统 110 千伏线路配置阶段式距离保护 要求能反应相间及接地故障 对于 110 千 伏双母线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功能 齐全 性能良好的故障录波装置 5 主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备 它的故障将对供电可靠 性和系统正常运行带来严重的后果 同时大容量变压器也是非常贵重的设备 因此 必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好 动作可靠的保护 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障 油箱内部故障包括相间短路 绕组的匝间短路和单相接地短路 油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间 短路和接地故障 变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流 油面降低 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护 1 为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低 对于 0 8MVA 及以上的油浸 式变压器和户内 0 4MVA 以上变压器 应装