35千伏变电站设计

1、摘要变电站是电力系统的重要组成局部,它直接影响整个电力系统的平安与经 济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用.电气 主接线是发电厂变电所的主要环节,电气主接线的拟定直接关系着全厂所 电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置确实定,是变电站电 气局部投资大小的决定性因素.本次设计建立一座35KV降压变电站,首先,根据主接线的经济可靠、运行 灵活的要求选择各个电压等级的接线方式,在技术方面和经济方面进展比较, 选取灵活的最优接线方式.其次进展短路电流计算,根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲 击电流,从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时,其

2、短 路稳态电流和冲击电流的值.最后,根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进展设备选择,然 后进展校验并对二次改造局部进展概预算编制.关键词：变电站 变压器雷击防护目录1 绪论 31.1 我国的电力及变电站开展概述 31.2 变电站情况简介 31.2.1 变电站建立的必要性 31.2.2 变电站原始资料及其分析 41.3 本设计的目的和意义 52负荷计算与变压器选择 62.1 负荷计算的必要性 62.2 负荷计算方法 62.2.1 需用系数法 62.3 主变压器的选择 92.4 功率因数补偿与电容器柜选择 102.4.1 考虑功率因数的必要性 102.4.2 功率因数定义 113电气主接线

3、方案确实定 143.1 电气主接线方案确定的必要性 143.2 电气主接线方案设计的根本要求及原那么 143.2.1 设计的根本要求 143.2.2 设计主接线的原那么 143.2.3 方案的比较 154短路电流计算 184.1 计算短路电流的必要性 184.2 短路电流计算方法 184.2.1 有名制法 184.2.2 标么制法 194.2各主要元件的标幺值计算 204.2.1 三相短路 214.2.2 两相短路 225变电站电气设备选择 255.1 高压电气设备选择的目的及原那么 255.1.1 电气设备选择的目的 255.1.2 电气设备选择的一般原那么 255.2 35KV电气设备选择

4、 275.3 10KV电气设备选择 315.4 35KV输电线及母线的选择 355.4.1 35kV输电线选择 355.4.2 35kV 母线选择 365.5 10KV母线的选择 376变电站的防雷与接地设计 386.1 直击雷的过电压保护 386.2 雷电侵入波的过电压保护 386.3 避雷器的配置 396.4 避雷线的配置 39参考文献 40致 ft 错误!未定义书签.附录 错误!未定义书签.1 绪论电力是国民经济开展的动力,国民经济的持续、快速、稳定开展需要有足够的电力能源作保证.进入新世纪以来,我国经济进入新的高速增长时期,电力工业的开展面临着空前的机遇.随着电力体制改革的不断深化和多

5、元投资主体的形 成,从今年到2021年,每年投产装机容量都将到达 5000万千瓦左右,继今年全 国发电装机容量突破4亿千瓦和水电装机容量1亿千瓦之后,电力工业将很快实 现新的跨越,预计到2021年全国发电装机将到达6.5亿千瓦,到2021年到达 9.5亿到10亿千瓦.因而,越来越多变电站的新建及运行就迫在眉睫.变电站是联系发电厂和用户的中间环节, 起着变换和分配电能的作用.这就 要求变电站的一次局部经济合理,二次局部平安可靠,只有这样变电所才能正常 的运行工作,为国民经济效劳.变电站情况简介随着国民经济的持续开展,近些年来焦作市区的经济情况也得到了极大地提高,这当然得益于很多企业的蓬勃开展.

6、能源是国家前进的灵魂与动力,其中电 能又是企业与人们生活中不可或缺的一种能源,经济与人们物质生活水平的提升 使得对电能的需要到达了前所未有的高度, 这样以来为了保证各大企业的及家庭 生活的可靠,平安用电,地区近年来新建成了很多变电站,而地区岁一所新型 35kV变电站的需要也是刻不容缓.1.2.2变电站原始资料及其分析表1-1全所负荷统计表设负电线电最大工工作需功离艾备荷压路机单机作设备用率电所名等kV类型容量设总容系因的距称级型式kW备量数数离台kWKdcoskm数1234567891011210CX1258810002210CY100788003110CY15510813004310KX55

7、968305210CX4092780所内6210KX5515816007210KX75657508310CX40403509310KX303432010310KX303532511310KX404238012310KX3032290注1:线路类型:C-电缆线路；K一-架空线注2:最大容量电机型式：、绕线异步；X一鼠笼异步；T一同步35kV变电所是一城区变电所,主要针对城区南部的供电而设计,电所的进 线是双回路35kV架空电源线.变电所所在地土质为黑土,风向为西北风,最大风级8级,冻土厚度.最热月室外最高气温月平均:mw44 C最热月室内最高气温月平均：mn 30 C.最热月土壤最高气温月平均：

8、t 27 C本次设计是在掌握变电站生产过程的根底上完成的.通过它我不仅复习稳固 了专业课程的有关内容,而且拓宽了知识面,增强了工程观念,培养了变电站设 计的水平.同时对能源、发电、变电和输电的电气局部有个详细的概念,能熟练 的运用有些知识,如短路计算的根本理论和方法、 主接线的设计、导体电气设备 的选择以及变压器的运行等.2负荷计算与变压器选择为一个企业或用户供电,首先要解决的是企业要用多少度电,或选用多大容 量变压器等问题,这就需要进展负荷的统计和计算,为正确地选择变压器容量与 无功补偿装置,选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数.供电设计常采用的电力负荷计算方法有需用系数法

9、、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等.需用系数法计算简便,对于任何性质的企业负荷均适 用,且计算结果根本上符合实际,尤其对各用电设备容量相差较小且用电设备数 量较多的用电设备组,因此,这种计算方法采用最广泛.二项系数法主要适用于 各用电设备容量相差大的场合,如机械加工企业,煤矿井下综合机械化采煤工作 面等.利用系数法以平均负荷作为计算的依据, 利用概率论分析出最大负荷与平 均负荷的关系,这种计算方法目前积累的实用数据不多,且计算步骤较为繁琐, 故工程应用较少.单位产品电耗法常用于方案设计.鉴于以上几种方法的介绍, 本次设计采用需用系数法.需用系数法对于用电户或一组用电设备,当在大负荷运行

10、时,所安装的所有用电设备 不包括备用不可能全部同时运行,也不可能全部以额定负荷运行, 再加之线 路在输送电力时必有一定的损耗,而用电设备本身也有损耗,故不能将所有设备 的额定容量简单相加来作为用电户或设备组的最大负荷,必须要对相加所得到的总额定容量PN打一定的折扣.所谓需用系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的 方法.其实质是用一个小于1的需用系数Kd对用电设备组的总额定容量Pn打一定的折扣,使确定的计算负荷Pca比较接近该组设备从电网中取用的最大半小时平均负荷Pmaxo其根本计算公式为Pca 个 PN需用系数的含义：一个用电设备组的需用系数可表示为,KsKoKd av l式

11、中Ksi一设备同时系数；Kio 一设备加权平均负荷系数；av 一设备组的各用电设备的加权平均效率；l 供电线路的平均效率.卜面根据负荷统计表进展负荷计算：(DPcaKdPn0.70 1000 700kWQcaPn tan1000 0.80 800k varSca . P2a Q2a、. 700 2800 21063 kVAIca Sca .3Un 1063 . 3 10 61.4APca KdPn 0.72 800 576kWQcaPn tan 800 0.75 600k varSca,Pc： qCb60(2 5762 83AVAIca Sca . 3UN 48.1APca KdPn 0.80

12、 1300 1040kWQcaPn tan 1300 0.70 910k varScaP2, Q2a10402 9102 1382 kVAIca Sca . 3Un 1382 3 10 79.9APca KdPn0.72 830 598kWQcapn tan830 0.88 730k varScaPc； QCa5872 7302 94次VAIca SCa ,3Un 54.6A(5)Pca KdPn0.85 780 663kWQcaPn tan780 0.62 484k varSca. Pc； Qca6632 4842821kVAIca Sca 3Un 47.5A(6) 理工大学Pca KdPn

13、 0.75 1600 1200kWQcaPN tan1600 0.62 992k varSca.Pc； Q12002 9922 1556kVAIca Sca ,3Un 90.0A(7)Pca KdPn0.82 750 615kWQcaPn tan750 0.62 465k varScaPc； Ql6152 4652771kVAIca Sca 3Un 44.6A(8)Pca KdPn0.78 350 273kWQcaPn tan350 0.70 245k varSca,P.Ql. 2732 2452 367kVAIca Sca 3UN 21.2APca Kd Pn 0.75 320 240kWQ

14、caPn tan320 0.64 205k varSca.Pc； QCa .2402 2052 316kVAIca Sca 3Un 18.2A(10)Pca KdPn 0.80 325 260kWQcaPn tan 325 0.72 234k varSca 底 Qa,2602 2342350kVAIca Sca 3Un 20.2A(11)Pca Kd Pn 0.78 380 296kWQcaPN tan380 0.75 285k varSca , Pc； Qd .2962 2852 411kVAIca Sca ,3Un 23.8A(12)Pca KdPn 0.80 290 232kWQcaPn

15、 tan290 0.67 194k varSca Fca QaJ'2322 1 942 3 03kVAIca Sca 3Un 17.5A计算10kV母线上补偿前的总负荷并初选变压器,由于根据表一中计算所得的负荷可知Pca=6693kW查表得K明变电站10kV母线补偿前的总负荷为:Pca.10=Ksi Pca 6693=5689kWQca.10=Ksi Qca 4693=3989 (kvar)2 7 2 _ _Sca=. Pca Qca6948(kVA)补偿前因数为：根据该变电站供应的用电户等级有较多一、二级用户,那么可初选两台主变 压器,由于固定费用按最高负荷收费,故可采用两台同时分列

16、运行的方式,当一 台因故停运时,另一台亦能保证全部的一、二级负荷的供电,并留有一定的开展 余地.变压器容量型号经查表可选为 SF7-800O, 35/10.5kV,如表2-3所示表2-3主变压器参数表电压kV高压 低压连接组别阻抗电压Uk%Yd11重量T外型尺寸 长宽高S7 -800035空载电流损耗kWIo%空载短路45考虑功率因数的必要性功率因数是用电户的一项重要电气指标. 提升负荷的功率因数可以使发、变 电设备和输电线路的供电水平得到充分的发挥并能降低各级线路和供电变压器 的供电损失和电压损失,因而具有重要的意义.目前用户高压配电网主要采用并联电力电容器组来提升负荷功率因数, 即所谓集中

17、补偿法,局部用户已采用自动 投切电容补偿装置.低压电网,已推广应用功率因数自动补偿装置. 对于大中型 绕线式异步电动机,利用自励式进相机进展的单机就地补偿来提升功率因数,节电效果显著.功率因数定义在交流电路中,有功功率与视在功率的比值称为功率因数,用cosd表示.交流电路中由于存在电感和电容,故建立电感的磁场和电容的电场都需要电源多供 给一局部不作机械功的电流,这局部电流叫做无功电流.无功电流的大小与有功 负荷即机械负荷无关,相位与有功电流相差 90°三相交流电路功率因数的数学表达式为P PPcosSP2 Q2. 3UI式中 P一有功功率,kW;Q一无功功率,kvar;S一视在功率,

18、kVAU一线电压有效值,kV;I一线电流有效值,Ao随着电路的性质不同,cos的数值在0-1之间变化,其大小取决于电路中 电感、电容及有功负荷的大小.当cos小=1时,表示电源发出的视在功率全为有 功功率,即S=P, Q=Q当cos小=0时,那么P=0,表示电源发出的功率全为无功 功率,即S=Q所以符合的功率因数越接近1越好.实际运行时需要将35kV侧的平均功率因数限制在0.9以上,但补偿电容器 是装设连接在10kV母线上,而10kV母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功 率损耗,这里需要解决的问题是,10kV母线上的功率因数应补偿到何值才能使 35kV侧的平均功率因数为0.9以上.分析解决此

19、问题的思路如下：先计算无偿时主变压器的最大功率损耗,由于无功损耗与负荷率的平方成正比,故出现变压器最大功率损耗的运行方式为一台 使用,一台因故停运的情况,据此计算 35kV侧的补偿前负荷及功率因数,并求 出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量,该该数值就可以作为10kV母线上应补偿的容量.1无偿时主变压器的损耗计算.按一台运行、一台因故停运计算,那么负荷率为Sca Sn.t 6948 8000 0.872_2PtP02 Pk 11.5 0.872 45 36kW2Qt Sn.t| 0%/100 (Uk%/100) 2518k var以上个参数均由查表所得.235kV侧补偿前的负荷与功率因数为

20、Pca.35 Pca.10Pt 5689 36 5725kWQca.35 Qca.10Qt 3989 518 4507 k varSca.35, P2ca.35 q ,.35, 57252 450727286kVAcos 35 Pca.35/Qca.35 5725/7286 0.791 cos2 35tan 35 0.78cos 353)计算选择电容器柜与实际补偿容量.设补偿后功率因数提升到 cos '35 0.9,那么tan '350.48,取平均负荷系数Kl.,那么可得：Qc KioPca.35(tan 35-tan '35) 1374kvar由表查得选用GR-1C

21、-08型,电压为10kV容量qc=270kvar的电容器柜,那 么柜数N=Qc/qc取偶数得Nf=6实际补偿容量：Q=Nfqc=6 270=1620 kvar折算到计算补偿容量为Qc.ca Qc.f/K io 1620/0.82025 kvar4 补偿后10kv侧的计算负荷与功率因数为Q&10 Qca.10-Qc.ca 3989 - 20251964 kvar因补偿前后有功计算负荷不变,故有 _22S'ca.10.568919646018kVAcos '10 Pca.10/S'ca.105689/60180.955)补偿后主变压器最大损耗计算.补偿后一台运行的负

22、荷率略有减小'S'ca40/SN.T 6018/80000.7522P'TP0'2 PK 11.5 0.752 45 37kWQ't Sn.t 10%/100 (Uk%/100) '28000 (0.008 0.075 0.752)402k var6补偿后35kV侧的计算负荷与功率因数校验P'ca.35 Pca.10 P't 5689 375726 kWQ'ca.35 Qca.10 Q't 1964 402 2366k varS' ca.35. P'2 ca.35 Q'c ca.356196

23、 kVAcos '35 p ' ca .35 / S ' ca .355726 / 61960.920.9符合要求.3电气主接线方案确实定电气主接线确实定对电力系统整体及发电厂,变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备的选择配电装置选择, 继电保护和限制 方式的拟定有较大影响,因此,必须正确外理为各方面的关系, 全面分析有关影 响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案.1、满足对用户供电必要的可靠性和保证电能质量.2 、接线应简单,清楚且操作方便.3 、运行上要具有一定的灵活性和检修方便.4 、具有经济性,投资少,运行维护费用低.5 、具有扩建

24、和可能性.设计主接线的原那么35-10kV配电装置中,一般不设旁路母线,由于重要用户多是双回路供电,且断路器检修时间短,平均每年约2-3天.如线路断路器不允许停电检修时, 可 设置其它旁路设施.610KV配电装置,可不设旁路母线,对于出线回路数多或 多数线路向用户单独供电,以及不允许停电的单母线,分段单母线的配电装置,可设置旁路母线,采用双母线610KV配电装置多不设旁路母线.对于变电站的 电气接线,当能满足运行要求时,其高压侧应尽量采用断路器较少或不用断路器 的接线,如线路一变压器组或桥形接线等. 假设能满足继电保护要求时,也可采 用线路分支接线.拟定可行的主接线方案23种,内容包括主变的形

25、式,台数以及各级电压配电 装置的接线方式等,并依据对主接线的根本要求,从技术上论证各方案的优缺点, 淘汰差的方案,保存一种较好的方案.方案的比较为了保证供电的可靠性,以及考虑变电站所处位置的重要性,35kV电源进 线回路应该引自两个不同的地方,这样可也大大提升供电电源的可靠性. 故该变 电所对负荷采用有备用的双回路供电,即 35KV进线为两路架空线进线.在35kV侧的母线考虑到供电可靠性,变电站的两台变压器通常采用桥式主 接线.桥式主接线分为外桥、内桥和全桥三种,如图 3-1.a外桥接线图3-1a o对变压器的切换方便,比内桥少两组隔离开关, 继电保护简单易于过渡到全桥单母线分段的接线,投资少

26、.缺点是倒换线路是操作非凡便,变电站一侧无保护.这种接线适用于进线段倒闸次数少的变电站,或变压器才去经济运行需要经常切换的终端变电站,以及可能开展为有穿越负荷的 变电站.b内桥接线图3-1b.内桥接线一次侧可设线路保护,倒换线路时方WIa外侨接线b内桥接线c全桥接线便,设备投资与占地面积均比外桥大.缺点是操作变压器和扩建成全桥不方便, 所以适用于进线距离较长,变压器切换少的终端变电站.c全桥接线图3-1c.在三种接法中全桥接线的适应性强,对线路、 变压器的操作均方便,运行灵活,且易于扩建成单母线分段式的中间变电所,其缺点就是设备多、投资大.根据以上综合考虑,由于该变电站可靠性要求更高,且易于各

27、种保护的设置, 所以本变电站的两台主变压器采用全桥接线方式,这样可以保证变压器一台使用 一台备用的方式.对二次侧10KV供电系统的接线方式,考虑到该变电站的电源回路有两回, 配合两台主变压器的全桥式接线,更能保证供电的可靠性,如图 3-2所示.采用单母分段图3-2a,分段开关采用断路器,当某回受电线路或变压 器因故障及检修停顿运行时,可通过母线分段断路器的联络,继续保证对两段母 线上的重要变电所供电.所以多用于一,二级负荷,且进线较多的变电所.图3-2单母分段接线单母分段使用断路器,可实现自动切换以提升供电的可靠性,并且单母分 段比双母分段所用的设备少,系统简单、经济,操作平安.对主要用户,采

28、用双 回路或环形供电,对一般回路可采用单回路供电或干线式供电.这样运行灵活, 可实现自动切换.而双母接线图3-2b两组母线之间用断路器联络,每一回线路都通多一 台断路器和两台隔离开关分别接到两组母线上.因此,不管哪一回线路与哪一组 母线同时发生故障,都不影响对用户的供电,可靠性比较高.不过,不过双母线 接线所需用的设备投资多,接线复杂,操作平安性较差.综上所述,从焦南变电站对供电可靠性,操作的方便简单等方面,以及从 经济方面考虑,此变电站10kV采用单母分段的接线方式.4短路电流计算4.1计算短路电流的必要性短路电流是供电系统中比较常见,而且危害较大的严重故障.它是指供电系 统中不等电位的导电

29、局部在电气上被短路接时的总称.进展短流计算可以为确定 系统主接线及运行方式,检验电气设备、继电保护整定,采取限流举措等提供主 要数据.计算短路电流的目的,可归纳为以下几点：1作为系统主接线方案比较的工程之一,以便判断哪种主接线方式更能保证 供电的平安,可靠,然后再决定系统的主要运行方式.2作为校验电气设备的依据,以便确定所选的设备,在发生断路故障时是否 会被破坏.3确定选择和校验继电保护装置所需的各项参数.4根据故障的实际情况,进展故障分析,找出事故的原因.4.2短路电流计算方法无限大容量系统发生三相短路时,只要求出短路电流周期分量有效值,就 可计算有关短路的所有物理量.而短路电流周期分量可由

30、电源电压及短路回路的 等值阻抗按欧姆定律计算.短路电流的计算方法主要采用有名制法和标幺制法.4.2.1 有名制法在企业供电系统中发生三相短路时,如短路回路的阻抗为Rk、Xk,那么三 相短路电流周期分量的有效值为式中 UavIk(3)Uav3 Rk2 Xk2短路点所在线路的平均额定电压,kVRk、Xk-短路点以前的总电阻和总电抗,均已归算到短路点所在处电 压等级,Qo对于高压供电系统,因回路中各元件的电抗占主要成分,短路回路的电阻 可忽略不计,那么上式变为(3)|kUav3Xk4.2.2 标么制法计算具有许多个电压等级供电系统的短路电流是, 假设采用有名制法计算, 必须将所有元件的阻抗都归算到同

31、一电压下才能求出短路回路的总阻抗,从而计算出短路电流,计算过程繁琐并容易出错,这种情况采用标么制法较为简便.用相对值表示元件的物理量,称为标么制.标么值是指任意一个物理量的有名值与基准值的比值,即标么值=物理量的有名值/物理量的基准值标么值是一个相对值,没有单位.在标么制中,容量、电压、电流阻抗电 抗的标么值分别为c Sr*U -I v*XSd , U d , Id - Xd SdUdIdXd基准容量Sd、基准电压Ud、基准电流Id和基准阻抗Xd亦符 合功率方程Sd J3Ud|d和电压方程Ud V3IdXk0因此,4个基准值中只有两 个是独立的,通常选定基准容量和基准电压为给定值,再按计算式求

32、出基准电流和基准电抗,即IdSd,3UdXdUd2Sd基准值的选取时任意的,但是为了计算方便,通常取100MVA为基准容量, 取线路平均额定电压为基准电压为给定值,即 Sd=100MVA, Ud=Uav0线路的额 定电压和基准电压对照值如书上表中所示.在标么制计算中,取各级基准电压都等于对应电压等级下的平均额定电压, 所以各级电压白标么值等于 1.即U = Uav和Ud=Uav, U*=1 0因此,多电压等级供电系统中不同电压级的标么电压都等于 1,多有变压器的变比的标么值为1, 所以短路回路总标么电抗可直接由各元件标么电抗相加求出, 预防了多级电压系 统中电抗的换算.这就是标么制法计算简单、

33、结果清楚的特点.本变电所的短路电流计算采取简单的方法,全部只根据其正常运行情况也就是全分裂运行,35kV和10kV母线的联络开关断开.计算短路电流,.不考虑 故障时的并列运行情况下的短路.系统短路电流计算先要画出系统的等效简图,以确定电抗的大小,和确定短路点,其简图如下图4-1系统短路等值电抗图线路单位长度电抗取值:架空线 / km ,电缆/km最大运行方式系统阻抗X*s. max最小运行方式系统阻抗X * s. min绅1：X*1 X1导2.6 墨 0.19 X1 65 04 2.6取 Sd 100MVAL2线路段基准电压：Ud2Uav10.5kVLi线路段基准电压：Ud1U av37 kV

34、变压器阻抗：X*TSdUk% 1.4Sn .Tl2段各支路阻抗标幺值：表4-1各供电对象阻抗标幺值序阻抗标幺值序阻抗标幺值1728394105116124.2.1 三相短路三相短路是对称短路.是在最大运行方式下的短路.为求各段电路电流标幺 值,先要求出各段电流的基准值.&Id1 .3Ud1100000| d2Sd3Ud2100000.3 10.55.50kA1.56kA1K1点短路Xk1*Ik1*Xs. min* Xl111Xk1*0.310.12 0.19 0.313.23I 37k Ik1* Id 3.23 1.565.04kAish1 2.55 5.04 12.85kASk1 1

35、00 3.23 323MVA2K2点短路Xk2*Xk1* XT0.31 1.4 1.71Ik2*Xk*1.710.58I (3)k2 Ik2* Id 0.58 5.503.19kA|sh22.55 3.19 8.13kA100 0.58 58MVA3K3点短路Xk31*Xk2* Xl21*1.71 0.0361.746I k31*1.7460.57I (3) k31* Ik311d 25.50 0.57 3.14kA|sh312.55 3.148.01kASk31100 0.5757MVAXk32*Xk2* Xl22*1.71 0.022 1.732I k32*1.7320.58(3)I k3

36、2Ik32* Id25.50 0.58 3.19kAIsh32 2.55 3.198.13kASk32 100 0.5858MVA以下计算过程同上,计算结果如表 4-2中两相短路两相短路为不对称短路.在最小运行方式下的短路.图4-2两相短路的复合序网图其计算公式如下:I<2,a1广晟Ei下标为1表示正序网络的参数,2表示负序网络参数,下标ai表示a、b、c三相电路中的a相正序网络的参数1Ki点短路I<2)*E11一 1.222Xi 0.41 2I <2)k1.3I<2)a1*|d1 1.73 1.22 1.56 3.29kA2K2点短路I <2)产 E110.28

37、0.28 5.52.64kAI a1 2X11.81 2k2、,3I a1*Id2 1.733K3点短路1<2)E1 *1I <2)a1<1)* 0.2712X11.846 2I k3<1) 3I <2)a1<1)* Id2 1.73 0.271 5.5 c三相电路中的a相正序网络的参数下标为1表示正序网络的参数,2表示负序网络参数,下标a1表示a、b、以下计算二项短路电流过程如上,其结果列于表4-2中表4-2短路参数汇总表三相短三相凭1路三相短两相短路电流冲击电流路容路电流kA<kA)<MVA)<kA)323585758各 企 业 进 线

38、 端 k3 占八、585058484758514649425变电站电气设备选择5.1高压电气设备选择的目的及原那么电气设备选择是供电系统设计的主要内容之一,选择是否合理将直接影响整 个供电系统的可靠运行.对各种电气设备的根本要求是正常运行时平安可靠,短时通过短路电流时 不致损坏,因此,电气设备必须按正常工作条件进展选择, 按短路条件进展校验.(1)按正常条件选择1环境条件电气设备在制造上分户内和户外两大类.户外设备的工作条件较为恶劣, 各方面要求较高,本钱也高.户内设备不能用于户外,户外设备虽可用于户内, 但不经济.止匕外,选择电气设备时,还应根据实际环境条件考虑防水、防火、防 腐、防 尘、防

39、爆以及高海拔地区或湿热带地区等方面的要求.2按电网额定电压选择电气设备的额定电压高压电器设备最高允许运行的电压为 Un,电网最高允许运行的电压 为 1.1%Uns,即Un UnS我国普通电器额定电压标准是按海拔 1000m设计的.如果使用在高海 拔地区,应选用高海拔设备或采取某些必要的举措增强电器的外绝缘,方可应用.3按最大长时负荷电流选择电气设备的额定电流电气设备的额定电流IN应不小于通过它的最大长时负荷电流1(或计算电 流Ica),即| N | lom电器设备的额定电流是指规定环境温度为 +40C时,长期允许通过的最 大电流.如果电器周围环境温度与额定环境温度不符时, 应对额定电流值进展修

40、 正.当高于+40C是,每增高1C,额定电流减小1.8%.当低于+40C时,每降 低1C,额定电流增加0.5%,但总的增加值不得超过额定电流的 20%0假设电气设备的最高允许工作温度,当环境最高温度高于40C,但不超过60c时,额定电流按下式修正 al 0 InIn InKal,0式中al 一 设备允许最高工作温度,C；10 实际环境年最高空气温度,C；0 额定环境空气温度,电器设用为 401,导体为25 C；al ' 0k 环境温度修正系数,K =J；In 实际环境温度下电气设备允许通过的额定电流.选电气设备时,应使彳正后的额定电流In不小于所在回路的最大长时负荷电 流llom ,即

41、K In llom(2)按短路情况校验按正常选择条件选择的电器设备,当短路电流通过时应保证各局部发热 温度和所受电动力不超过允许值,因此必须按短路情况进展校验.1) 热稳定校验短路电流通过电器设备时,电器的各部件温度或发热效应应不超过短时允许发热温度.即Qts Qk或l 2tstts| 2ti式中Qts 一电器设备允许通过的短时热效应,kA 2s；Qk短路电流产生的热效应,kA2s；Its电器设备的额定热稳定电流,kA ;忸一电器设备热稳定时间,s；I 稳态短路电流,kA ;1一假想时间,S；2) 动稳定性校验短路电流通过电器设备时,电器设备各部件应能承受短路电流多产生的机械力效应,不发生变性

42、损坏,即i es i sh或|es |sh式中ies、Ies一电器设备额定动稳定电流峰值及其有效值,kA；i sh、Ish 一短路冲击电流峰值及其有效值,kA 05.2 35kV电气设备选择(1)高压开关柜的选择35kV电器设备选择主要是成套高压开关柜的选择.1)额定电压：UNS 35kV2)额定电流选择：I N >待设计变电站最大长期工作电流Imaxo即 IN> Imax=(2 >SN )/(73 XUn)=(2 5000)/(733)根据有关资料选用GB.35型手车式高压开关柜.GBC-35型手车式高压开关柜用在三相交流 50Hz、35kV桥式与单母系统.开关柜由柜体和可

43、拉出手车两局部组成,柜前上部是继电器室、中部为手车室、柜后下部为下隔离开关静触头室,上、下隔离开关的动触头装于手车后部, 手车推入柜体,隔离开关便合闸.其技术参数如表 5-1下面对GBC-35型手车式高压开关柜进展校验：其额定电压为35kV,最高工作电压40.5kV满足要求.以下校验其主要电气部件：SN10-35型少油断路器、JDJ2-35型电压互感器、 LCZ-35电流互感器.(1) SN10-35型少油断路器SN10-35型断路器主要技术参数如下：额定电压：35kV额定电流：1000A表5-1 GBC 35技术参数表名称参数名称型号规格GBC-35额定电压35kV最高工作电压固有分闸时间

44、固有合闸时间 重量外 型 尺 宽深高1600kg寸 1818 2050 2900 mm断流容量极限通过电流峰值4s热稳定电流1000MVA40kVA16kA电动操作机构 配电流互感器生产厂家CD1Q®LCZ-35 型天津开关厂等额定电流600A额定开断电流：16kA 额定断流容量：1000MVA动稳定电流峰值：40kA4s热稳定电流峰值：16kA35kV1路容量：Sd , 3U35I d3)3 35 1285=305MVA <10000MVA合格.我们从上章短路电流计算汇总表可以看到,各企业短路容量最大为 58MVA<305MVAt路器的短路容量满足要求.Q最大的 ima

45、x=40kA> ishmaxsi动稳定校验合格.短路电流假想时间确实定：10kV侧出线过流保护动做时间初定为1.5S,从 参数表知其固有分闸时间为0.07S,燃弧时间大约为0.02S,所以假想tjItsQ I k15- J：所以断路器的热稳定电流:3.18kA 16kA所以即使保护动作时间更长也能满足要求 其热稳定符合要求.(2)JDJ2-35型电压互感器JDJ2-35型电压互感器主要技术参数如下：额定一次电压：35kV额定二次电压：100V额定容量：150VA最大容量：1000VA(3)LCZ-35电流互感器LCZ-35电流互感器主要技术参数如下：额定一次电流：800A额定二次电流：5

46、A额定二次负荷：50VA0.5级一秒热稳定电流：65 KA动稳定电流(峰值)：141KA额定电流 :In > Imax=(2 卷n )/(73 XUn)=(2 5000)/(73热稳定校验：ItsQ Ik1 tj5.041.59 3.18kA 65kA'ttsQ, 4满足要求.校验动稳定：Ish 12.85kA Imax 141kA符合要求.GBC-35®手车式高压开关柜内包含了许多设备,列出其简表 5-2.表5-2 GBC 35型手车式高压开关柜内装主要电器元件表一次编号07157789101203SN10-35型少油断路器1个1个CD-10型电磁操作机构1个 1个1

47、个LCZ-35电流互感器3个 6个3个JDJ2-35型电压互感器2个RN2-35型熔断器2个3个HY5WZ-3契避雷器3个JS-8型放电记录器S6-50/35型所用变压器架空进线柜：07;主变压器柜：15;电压互感器：77;避雷器柜：89;所用变压器柜：101;左右联络柜：203图5-1 一次线路方案其一次接线图如图5-1根据供电系统图确定所需的用电柜列表如下：表5-3 35kV所用到的GBC-35fGBC-35一次线路方案名架空主变电压避雷所用左右称进线压器柜07柜15数量22互感器柜变压联络器柜89器柜柜77101203221避雷器和电压互感器装在同一柜里235kV避雷器选择.选择阀型避雷

48、器安装在35kV架空进线的架空地线两端.主要是保护架空进 线.其技术参数见表5-4.表5-4 35kV避雷器参数表名称参数名 称参数HY5WZ-42最大冲击残压134kV系统电压35kV伞裙数18工频放电电压80kV外型尺寸150 700直径高mm额定电压42kV20kg5.3 10kV电气设备选择(1)高压开关柜选择.1)额定电压：UNS 10kV2)额定电流选择：I N >待设变电所最大长期工作电流Imaxo即 In> Imax=(2 >Sn )/(73 XUn)=(2 5000)/(733)根据有关资料选用GBe35型手车式高压开关柜.这里我们选择JYN4-10型手车式

49、开关柜,其组成与 GBC-35型手车式高压表5-5 JYN4-10技术参数表型号规格JYN4-10固有分闸时间额定电压10kV固有合闸时间最高工作电压12kV重量额定电流2000A外型尺寸宽深高开断电流电动操作机构极限通过电流峰值130kA配电设互感器4s热稳定电流40kA生产厂家1600kg1000 2200 2200mnhCD1®LAJ-10W1 型沈阳开关厂等开关柜一样.区别在于所用电压等级不同,设备不同.其技术参数如表5-5下面对JYN4-10型手车式高压开关柜进展校验：其额定电压为10kV,最高工作电压12kV满足要求.以下校验其主要电气部件：SN10-10型少油断路器、L

50、AJ-10电流互感器、JSJW-10型电压互感器.(1)SN10-35型少油断路器SN10-10型断路器主要技术参数如下：额定电压：10kV额定电流：1000A额定开断电流：16kA额定断流容量：1000MVA动稳定电流峰值：40kA2s热稳定电流峰值：16kA其短路容量：Sd ,3U10I (3)d 3 10 16 277MVA我们从上章短路电流计算汇总表可以看到,各企业短路容量最大为 58MVA<277MVAt路器的短路容量满足要求.,最大的 imax=40kA> ishmaxs动稳定校验合格短路电流假想时间确实定：10kV侧出线过流保护动做时间初定为1.5S,从参数表知其固有

51、分闸时间为0.07S,燃弧时间大约为0.02S,所以假想tj应为所以断路器您稳定电流:_ItsQ I k2 tj3,19 1.59 2.01kA 16kA- ttsQ: 4所以即使保护动作时间更长也能满足要求.热稳定符合要求(2)JSJW-10型电压互感器JSJW-10型电压互感器主要技术参数如下：额定一次电压：10kV额定二次电压：100V额定容量：120VA最大容量：960VA(3)LAJ-10电流互感器LAJ-10电流互感器主要技术参数如下：额定一次电流：800A额定二次电流：5A额定二次负荷：50VA0.5级一秒热稳定电流：50 KA动稳定电流峰值：90KA额定电流 :In >

52、Imax =2 卷n /<3 心=2 5000/73热稳定校验：ItsQ Ik2匚3.192.01 50kA ttsQ4满足要求校验动稳定：Ish 8.13kA Imax 90kA符合要求JYN4-10型手车式高压开关柜内包含了其他电气设备,下面列出其简表5-6表5-6 JYN4-10 型手车式高压开关柜内装主要电器元件表一次编号070512131654SN10-10型少油断路器CD-10型电磁操作机构LAJ-10电流互感器JSJW-10型电压互感器RN2-10型熔断器HY5WZ-1阻避雷器JS-8型放电记录器 其一次接线如图5-2电缆出线柜：02;左右联络柜：05向左、07向右；架空出线柜：12;架空进线柜：13;电容器柜：16;电压互感器柜：54.图5-2 一次接线方案210kV避雷器选择.选择阀型避雷器安装在10kV架空出线处,主要是保护架空出线.具技术参数见下表5-7.表5-7 35kV避雷器参数表名称参数名 称参数型号规格最大冲击残压50kV系统电压10kV伞裙数5工频放电电压外型尺寸150 200直径高mm额定电压5kg5.4 35kV输电线及母线的选择当变电所是室外布置时,35kV输电线和母线一般选同样型号的架空线即可.而 室内布置那