某塑料制品厂总配变电所及高压配电系统设计

1、第 1章 绪论工厂供电,即指工厂所需电能的供应和分配,亦称工厂配电。电能是现代工 业生产的主要能源和核心动力。电能既易于由其它形式的能量转换而来,又易于 转换为其它形式的能量以供应用;电能的输送的分配既简单经济,又便于控制、 调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代工业生产及整个国 民经济生活中应用极为广泛。在企业工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在产品成本 中所占的比重一般很小(除电化工业外。电能在工业生产中的重要性,并不在 于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以 后可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减

2、轻工 人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。从另一方面 来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重的后果。 可见,做好工厂供电工作对于发展工业自动化生产,实现工业现代化,具有 十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面,而能源节约对 于国家经济建设具有十分重要的战略意义,因此做好工厂供电工作,对于节约能 源、支援国家经济建设,也具有重大的作用。工厂供电工作要很好地为工业生产服务,切实保证工厂生产和生活用电的需 要,并确实做好节能环保工作,就必须达到以下基本要求:1.安全:在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故和设备事故。2.可靠:应满足

3、电能用户对供电可靠性的要求。3.优质:应满足电能用户对电压和频率等质量的要求。4.经济:供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减 少有色金属的消耗量。此外,在供电工作中,应合理地处理局部和全局、当前和 长远等关系,既要照顾局部的当前的利益,又要有全局观点,能顾全大局,适应 社会的发展。为了保证工厂供电的正常运转,就必须要有一套完整的保护,监视 和测量装置。目前多以采用自动装置,将计算机应用到工厂配电控制系统中去。1第 2章 负荷计算和无功补偿2.1负荷分析根据负荷允许停电程度的不同,可以将负荷分为三个等级,即一级负荷、二 级负荷、三级负荷。等级不同,对电力系统供电可靠性与稳定性

4、的要求也不同。 如果停电,一级负荷将造成人身伤亡或引起对周围环境严重污染对工厂将造 成经济上的巨大损失,如重要的大型的设备损坏,重要产品或用重要原料生产的 产品大量报废,还可能引起社会秩序混乱或严重的政治影响。二级负荷会造成较 大的经济损失,如生产的主要设备损坏、产品大量报废或减产;还可能引起社会 秩序混乱或较严重的政治影响。三级负荷造成的损失不大或不会造成直接经济损 失。由此可知,供电的稳定性直接影响经济的发展,负荷等级不同,对供电的要 求也不相同:对于一级负荷,必须有二个独立电源供电,且任何一个电源失去后, 能保证对全部一级负荷不间断供电。对特别重要的一级负荷应该由二个独立电源 点供电。对

5、于二级负荷,一般要有两个独立电源供电,且任何一个电源失去后, 能保证全部或大部分二级负荷供电。对于三级负荷,一般只需一个电源供电。 该厂最大负荷利用小时为 5000h ,日最大负荷持续时间为 24h 。该厂所有负荷 均是三级负荷。该厂电源可由临近的一座 66/10KV变电站取得。为能确保对各车 间可靠的供电,保证该厂各项工作的顺利进行,不得因中断供电或电能质量的问 题给企业正常生产造成影响,需进行负荷计算。2.2计算负荷的意义工厂进行电力设计的基本原始资料是工艺部门提供的用电设备安装容量,但 是这种原始资料要变成电力设计所需要的假想负荷 称为计算负荷,从而根据 计算负荷按照允许发热条件选择供电

6、系统的导线截面,确定变压器容量,制订提 高功率因数的措施,选择及整定保护设备以及校验供电电压的质量等,是一件复 杂的事。电力装备设计部门对机械设备进行电气配套设计时,总有一定的裕度, 即使电动机功率完全符合机械计算的配套要求,在工厂中使用的情况不同,也会 影响到电力负荷的大小,如不同的生产阶段,不同的材料,不同的熟练程度,不 同的时期,电气负荷都是有差别的,它的变化与很多的随机因素有关。但是这种电气计算负荷还必须认真地确定,因为它的准确程度直接影响整个 工厂供电设计的质量。如计算过高,将增加供电设备的容量,浪费有色金属,增 加投资。计算过低则可能使供电元件过热,加速其绝缘损坏,增大电能损耗,影

7、23响供电系统的正常运行。还会给工程扩建带来很大的困难。更有甚者,由于工厂 企业是国家电力的主要用户,以不合理的工厂计算负荷为基础的国家电力系统的 建设,将给国民经济带来很大的浪费和危害。例如:由于计算结果的偏大,我国 不少工厂企业投产后的三 五年内,在已经达到其正常产量的条件下,变压器的负 荷率仍不足 50,这就意味着变压器安装容量被积压了 50 60以外,还使有 色金属消耗量增加 75 100,浪费了大量开关设备和电缆、导线,积压了物资 和资金,而且使电力系统的建设和运行质量受到影响,给国民经济带来很大损失。 所以,进行负荷计算是为了最大限度的节约资源。 2.3 负荷计算 2.3.1负荷计

8、算的方法负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式等几种。本设计采用需 要系数法确定。主要计算公式有: 1. 单组计算公式有功功率:30e d P P K =无功功率 : 3030Q P tg = 视在功率 : 3030cos S P = 计算电流 : max cos N I P =。式中:e P -用电设备组的总设备容量(不包括备用容量d K -用电设备组的需用系数tg -对应与用电设备组功率因数 cos 的正切值N U -用电设备组的额定电压(单位为 KV 2. 多组计算公式有功功率:30P P K = 无功功率:30Q Q K = 视在功率: 30s =式中:P -所有设备组有功功率

9、计算负荷 P 30之和Q-所有设备组无功功率计算负荷 Q 30之和K=0.85-0.95-有功、无功负荷同时系数2.3.2 各车间负荷情况表 2-1 工厂各车间 380V 负荷 各变电所负荷计算45NO.1 30P P K =832.39 kW30Q Q K = 1110.36 kvar30S =1387.7 kVANO.2 30P P K =801.8 kW30Q Q K = 923.28 kvar30S =1223 kVANO.3 30P P K =364.33 kW30Q Q K = 485.9 kvar30S =607 kVANO.4 30P P K =257 kW30Q Q K =

10、335.7 kvar30S =423 kVANO.5 30P P K =216.7 kW30Q Q K = 253.9 kvar30S =333.8 kVA工厂总负荷3030S S '=3974.5 kVA2.4无功功率补偿由于本设计中上级要求 cos 0.9, 而由上面计算可知 cos 均小于 0.9,因此需要进行无功补偿。综合考虑在这里采用并联电容器分别进行高压补偿。并联电容器装置设计技术规程第 1.0.3条规定:“ 电容器装置的总容量应根据电力系统无功规划设计,调相调压计算及技术经济比较确定,对 35110KV 变电站中的电容器的总容量,按无功功率就地平衡的原则,可按主变压器的

11、10%30%考虑。 ” 一般主变压器的容量的 15%,分在 610KV 两段母线上安装, 110KV 变电站可按照主变容量的 10%选择。 可选用 BWF10.5-50-1W 型的电容器,其额定电容为 1.44µF 。各变电所需的无功补偿量(cos 为各车间总功率因数NO.1 (30tanarccos tanarccos0.9var c Q P k =-=707 kvar 取:750 kvarNO.2 (30tanarccos tanarccos0.9var c Q P k =-=553 kvar 取:600 kvarNO.3 (30tanarccos tanarccos0.9var

12、 c Q P k =-=274 kvar 取:300 kvarNO.4 (30tanarccos tanarccos0.9var c Q P k =-=203 kvar 取:250 kvarNO.5 (30tanarccos tanarccos0.9var c Q P k =-=170 kvar 取:200 kvar其中电容器个数 n 为:1n =15 250n =12 350n =6450n =5 550n =4因为每组补偿电容器为三个,所以所选个数为三的倍数。车间 4、 5所选补偿电容器个数为 6、 3个,即补偿容量均为 300kvar 、 150kvar 。无功补偿后,变电所低压侧的计算

13、负荷为:NO.1 (1222303030C S P Q Q '=+-=(12228321110750+-=907 kVA NO.2 (1222303030C S P Q Q '=+-=(1222802932600+-=868 kVANO.3 (1222303030C S P Q Q '=+-=(1222364486300+-=409 kVANO.4 (1222303030C S P Q Q '=+-=(1222257336300+-=281 kVANO.5 (1222303030C S P Q Q '=+-=(1222217253150+-=241 kV

14、A变压器的功率损耗: 主要公式:20100100N T N N N I U S Q S S S =+ (0T S N P P P S S =+ 式中:0I -空载电流N U -阻抗电压N S -额定容量S -实际容量0P -空载损耗S P -短路损耗T1. 20100100N T N N N I U S Q S S S =+ =86.9 kvar(0T S N P P P S =+=17 kWT2. 20100100N T N N N I U S Q S S S =+ =84 kvar (0T S N P P P S S =+=15.8 kWT3. 20100100N T N N N I U

15、S Q S S S =+ =16.7 kvar(0T S N P P P S S =+=3.9 kWT4. 20100100N T N N N I U S Q S S S =+ =25.7kvar(0T S N P P P S S =+=7.1 kWT5. 20100100N T N N N I U S Q S S S =+ =1.04 kvar(0T S N P P P S S =+=3.4 kW变电所高压侧计算负荷为:T1. 3030T P P P '=+=849.39 kW3030C T Q Q Q Q '=-+=447 kvar30S '=959 kVA T2.

16、 3030T P P P '=+=817.6 kW3030C T Q Q Q Q '=-+=416 kvar30S '=916 kVA T3. 3030T P P P '=+=368 kW3030C T Q Q Q Q '=-+=201.7 kvar30S '=419 kVA T4. 3030T P P P '=+=264 kW3030C T Q Q Q Q '=-+=61.7 kvar30S '=271 kVA T5. 3030T P P P '=+=220.12 kW3030C T Q Q Q Q '=

17、-+=104 kvar30S '=243 kVA 无功率补偿后,工厂各变电所的功率因数为:NO.1 3030COS P S ''=0.89 NO.2 3030COS P S ''=0.89 NO.3 3030COS P S ''=0.88 NO.4 3030COS P S ''=0.97 NO.5 3030COS P S ''=0.91经补偿后所有车间功率因数均在 0.9左右, 因此符合本设计的要求。 并且由此 可知,采用无功功率补偿来提高功率因数,能使工厂取得可观的经济效果。第 3章 变电所位置和型式的选

18、择3.1变电所站址选择原则变电站设计规范变电站站址的选择,根据下列要求综合考虑确定:1. 接近负荷中心。2. 进出线方便。3. 便于设备运输。4. 根据需要适当考虑发展。5. 尽量设在污染源的上风。6. 尽量避开多尘、震动、高温、潮湿有爆炸、火灾等场所。7. 不应设在厕所、 浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正下面。 3.2变电所的形式的选择1. 配电所:一般为独立式建筑物,也可以附于负荷较大的厂房,有时还带有 变电所。2. 车间内附式变电所:设于车间与车间共用外墙,能保持车间外观整齐,但 占车间面积。3. 车间外附式变电所:附设在车间外,不占车间面积但占厂区面积。4. 车间外附式露

19、天变电所:与车间外附式相似,但变压器装于室外,结构简 单但使用维护条件较差。5. 车间内变电所:设于车间内部,不与车间外墙相连,适用于负荷大的多跨 厂房,能深入负荷中心,但对防火要求较严。6. 独立式变电所:它是独立式建筑物,一般用于供给分配的负荷及有爆炸和 火灾危险场所。7. 独立式露天变电所:变压器和配电装置均装在室外,结构简单。8. 杆上变电所:变压器设于室外杆塔上,用于小容量分散负荷,如工人村等。 根据本厂情况变电所形式选用配电所:即独立式露天变电所。第 4章 变电所主变压器选择4.1变压器台数和容量的选择1. 主变容量选择一般应按变电所建成后 5-10年的规划负荷选择, 并适当考虑

20、到远期几年发展,对城郊变电所,主变容量应与城市规划相结合。2. 根据变电所带负荷性质和电网结构来确定主变容量,对有重要负荷的变电 站应考虑一台主变压器停运时,其余主变压器容量在计及过负荷能力后的允许时 间内,应保证用户的一、二级负荷;对一般性变电站,当一台主变停运时,其余 主变压器应能保证全部负荷的 60%正常运行。3. 同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多,应从全网出发,推行系 列化,标准化。4. 具有三种电压等级的变电站中,如果通过主变压器各侧绕组的功率均达到 主变压器容量的 15%时,主变电压器宜采用三绕组变压器。(1装一台变压器,主变压器容量 NT S 应不小于总计算负荷 30S

21、 即NT S >30S(2装设两台变压器,每台变压器容量 S NT 不应小于总的计算负荷的 60%, 最好为总计算的 70%左右。 4.2变压器类型的选择变压器联结组别的选择原则:1. 三相负荷基本平衡,其低压中性线电流不致超过低压绕组额定电流 25%, 且供电系统中谐波干扰不甚严重时,三相配电变压器的联结组可选 0, n Y y 型。2. 当由单相不平衡负荷引起的中性线电流超过变压器低压绕组额定电流 25%时, 或供电系统中存在较大的 “ 谐波源 ” , 高次谐波电流比较突出时, 三相配电变压 器的联结组亦选 11, n D y根据以上选择原则并查 电气设备及运行维护 附录 -10 表

22、可知应当采用 0, n Y y 的联结组别。变压器型号及参数见表 4-1表 4-1 变压器型号选择 根据变压器选择原则校验:N0.3 3030=0.6=S S '364 kva 取 400 kvaN0.5 3030=0.6=S S '200 kva 取 200 kva第 5章 电气主接线的选择5.1设计要求变电所主接线设计是电力系统总体设计的组成部份。变电所主接线形式应根 据变电所在电力系统中的地位、作用、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定, 并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和节约投资等要求。主接线设计的基 本要求为:1. 供电可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求;当

23、系统发生故障时,要求 停电范围小,恢复供电快。2. 适应性和灵活性。 能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化; 改变运行方式时操作方便,便于变电所的扩建。3. 经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下,要尽量节省建设投资和 运行费用,减少用地面积。 4. 简化主接线。配网自动化、变电所无人化是现代电网发展必然趋势,简化主 接线为这一技术全面实施,创造更为有利的条件。5. 设计标准化。同类型变电所采用相同的主接线形式,可使主接线规范化、标 准化,有利于系统运行和设备检修。 5.2主接线设计随着电力系统的发展、调度自动化水平的提高及新设备新技术的广泛应用, 变电所电气主接线形式亦有了很大变化

24、。目前常用的主接线形式有:单母线、单 母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、 1个半断路器接线、 桥形接线及线路变压器组接线等。从形式上看,主接线的发展过程是由简单到复 杂,再由复杂到简单的过程。在 70年代,由于当时受电气设备制造技术、通信技 术和控制技术等条件的制约,为了提高系统供电可靠性,产生了从简单到复杂的 主接线演变过程。在当今的技术环境中,随着新技术、高质量电气产品广泛应用, 在某些条件下采用简单主接线方式比复杂主接线方式更可靠、更安全,变电所主 接线日趋简化。因此,变电所电气主接线形式应根据可靠性、灵活性、经济性及 技术环境统一性来决定。 35110KV 变电所设

25、计规范第 3.2.3条:35110KV 线路为两回及以下时,宜采用桥形线路变压器组或线 路分支接线。 超过两回时, 宜采用扩大桥形单母线或分段单母线的接线, 3563KV线路为 8回及以上时,亦可采用双母线接线, 110KV 线路为 6回及以上时,宜采 用双母线接线。第 3.2.4条:在采用单母线、 分段单母线或双母线的 35110KV 主接线中, 当 不允许停电检修断路器时,可以设置旁路设施。当有旁路母线时,首先宜采用分段断路器或母联断路器兼做旁路断路器的接 线,当 110KV 线路为 6回及以上, 3563KV 线路为 8回及以上时,可装设专用 的旁路断路器,主变压器 35110KV 回路

26、中的断路器,有条件时,亦可接入旁路 母线,采用 6SF 断路器的主接线不宜设旁路设施。第 3.2.5条:当变电站装有两台主变时, 610KV 侧宜采用分段单母线。线路 为 12回及以上时亦可采用双母线。 当不允许停电检修断路器时, 可设置旁路设施。 因此次设计的工厂供电采用的是简单的辐射式网络,考虑到供电的可靠性, 所以主接线形式选取单母的接线方式。5.2.1 高压侧(10KV a b c表 5-1线路 变压器组结线1 进线为隔离开关; 2 进线为跌落式保险; 3 进线为断路器 根据上述全厂负荷以及无功功率补偿的计算,并且塑料制品厂负荷为三级负 荷,所以总体方案为:由 66/10kV总降压变电

27、所 10kV 分段母线提供电源,从公共10kV 高压母线采用电缆进线到厂区车间总变电所。 为防止电网的故障或停电检修, 故在低压从邻近 380V 架空线路引入车间作为备用电源, 以满足不时之需。 同时为 了节省变电所建造的成本和简化总体的布线,所以在设计中我们首先考虑了线路 变压器组结线方式。线路 变压器组结线方式的优点是结线简单,使用设备少,基建投资省。缺 点是供电可靠性低,当主结线中任一设备(包括供电线路发生故障或检修时, 全部负荷都将停电。但对于本设计来说线路 变压器组结线方式已经可以达到设 计的要求。线路 变压器组结线方式也按元件的不同组合分为:1进线为隔离开关; 2进 线为跌落式保险

28、; 3进线为断路器。由于设计为工厂车间降压变电站,负荷较大, 选用 3方式。5.2.2低压侧(400V .1.2.3.4.5图 5-2 低压侧接线10KV 电压级, 综合考虑主接线的基本要求, 合理考虑工厂电力负荷的基本情 况以及工厂的经济状况,通过比较,最后选择第 方案,即采用单母线形式。这种 主接线形式能够满足工厂电力负荷的用电要求,考虑了今后随着经济的发展,还 有扩建和扩展的可能,另外,由于进出线回路数比较多,因此,选择了单母线形 式。综上分析可以得出:变电站的电气主接线形式为, 10KV 电压级采用线路 变 压器组结线方式的主接线形式, 380V 电压级采用单母线形式。变电站电气主接线

29、 图详见附录。第 6章 短路电流计算在电力供电系统中,对电力系统危害最大的就是短路。短路的形式可以分为 三相短路、两相短路、两相短路接地、单相短路接地。在短路电流计算过程中, 以便都以最严重的短路形式为依据。因此,本文的短路电流计算都以三相短路为 例。6.1 短路电流的计算目的6.1.1 短路电流的危害在供电系统中发生短路故障时,在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍 至几十倍,通常可达数千安,短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电 动力,并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆;在短路点附近电压显著 下降,造成这些地方供电中断或影响电动机正常工作;发生接地短路时所出现的 不对称短路电

30、流,将对通信线路产生干扰;当短路点离发电厂很近时,将造成发 电机失去同步,而使整个电力系统的运行解列。6.1.2 计算短路电流的目的计算短路电流的目的是为了正确选择和校验电器设备,避免在短路电流作用 下损坏电气设备,如果短路电流太大,必须采用限流措施,以及进行继电保护装 置的整定计算。为了达到上述目的,须计算出下列各短路参数:I 次暂态短路电流,用来作为继电保护的整定计算和校验断路器额定断流 容量。应采用(电力系统在最大运行方式下继电保护安装处发生短路时的次暂 态短路电流来计算保护装置的整定值。chi 短路冲击电流,用来检验电器和母线的动稳定。I 短路电流有效值,用来检验电器和母线的热稳定。S

31、 次暂态短路容量,用来检验断路器的遮断容量和判断母线短路容量是否 超过规定值,作为选择限流电抗器的依据。6.2 短路电流的计算6.2.1短路电流计算的一般规定为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足 电力系统发展的需要,应对不同点的短路电流进行校验。短路电流计算应包括以 下规定:1.验算导体的稳定性和电器的动稳定、热稳定以及电器开断电流的能力,应 按本设计的设计规划容量来计算,并考虑到电力系统的 5-10发展规划(一般应按 本工程的建成之后的 5-10年 。 在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常 接线方式,而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方

32、式。2.选择导体和电器时所用的短路电流,在电气连接的网络中,应考虑具有反 馈作用的异步电动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,对不带电抗的回路的计算短路点,应选择在正常接线 方式时短路电流最大的地点,对带电抗器 6-10kv 出线与厂用分支回路,除其母线 与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外,其余 导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后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。 若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单 相,两相接地短路较三相短路严重时,则应按严重情况计算。 6.

33、3各元件电抗 6.3.1 确定基准取 d S =100 MVA C U =d U d1U =10.5 kV d2U =0.4 kV而:11= =d d d I S 10.5=5.5 kA 22d I S = 0.4=144.3 kA 211d d d Z U S =10.5×10.5÷100=1.1025 222d d d Z U S =0.4×0.4÷100=0.0016 6.3.2 计算短路电路中各主要元件的电抗绘制等效电路如图 : 图 6-1 计算短路电流的等效电路图由于系统中电阻 R 远小于电抗 X ,所以等效图可以简化为图 6-2。 图 6-2

34、 计算短路电流的等效电路图1. 线路电抗 L X1L X =0.4×2=0.8 变压器变比 12N N K U =26.3换算到低压测 221L L X X K =0.0012 低压侧标幺值:2LL d X X X '=0.75 2. 变压器电抗 T X 变压器低压侧阻抗 T X21%T s N N X u U S =5.5×0.4×0.4/100×1.6=0.0055 22%100T s N NX u U S =5.5×0.4×0.4/100×1.25=0.00704 23%T s N N X u U S =4&#

35、215;0.4×0.4/100×0.4=0.016 24%T s N N X u U S =4×0.4×0.4/100×0.5=0.0128 25%T s N N X u U S =4×0.4×0.4/100×0.2=0.032 标幺值:112T T d X X X '=0.0055÷0.0016=3.44222T T d X X X '=0.00704÷0.0016=4.4 332T T d X X X '=0.016÷0.0016=10 442T T d X

36、 X X '=0.0128÷0.0016=8 552T T d X X X '=0.032÷0.0016=20表 6-1 变压器阻抗 3. 系统电抗 S X2210200S N N X U S =0.5 换算到低压侧: 2S S X X K =0.00072 标吆值:2S S d X X X '=0.456.3.4 短路计算 低压侧短路点选在线路首段,分别为 k1、 k2、 k3、 k4、 k5,见图 6-2所示。 标幺值 1k I X ''=0.222k I X ''=0.18 3k I X ''=0

37、.16 4k I X ''=0.11 5k I X ''=0.089有名值 112k k d I I I '=31.7 kA 222k k d I I I '=26 kA332k k d I I I '=23.3 kA442k k d I I I '=15.9 kA 552k k d I I I '=12.8 kA电力系统分析中提到当系统的阻抗标吆值大于 3.45时短路电流、次暂态 电流、稳态电流相等,即:k I I I ''=111k I I I ''=31.7 kA 222k I I I

38、 ''=26 kA 333k I I I ''=12.8 kA 444k I I I ''=15.9 kA 555k I I I ''=6.8 kA 冲击电流 ch i112.55ch i I ''=81 kA 222.55ch i I ''=64 kA 332.55ch i I ''=33 kA 442.55ch i I ''=41 kA 552.55ch i I ''=17 kA 计算结果见表 6-2表 6-2 短路电流计算 高压侧 1kS TI

39、X X '=+0.831k kd I I I '=4.57 kA k I I I ''=4.57 kAch i =2.55 I ''=11.6 kA6.3.5 各变压器出线电流计算 各变压器经无功补偿后的出线电流 计算公式: max I = N0.1 max1I =2.02 kA max 2I =0.012 kA N0.2 max1I =1.845 kA max 2I =0.023 kA N0.3 max1I =0.74 kA m a x 2. 6I =0.184 kAN0.4 max1I = 0.19 kAmax 2I =0.056 kAN0.

40、5 max1I =0.27 kA max 2I =0.09 kA计算结果见表 6-3所示表 6-3 变压器出线计算电流 高压侧进线电流maxI'=229 A第 7章 电气设备的选择与校验7.1 电气设备选择的原则7.1.1 断路器选择电力工程设计手册237P 高压断路器选择规定:断路器型式的选择除应满足各项技术条件和环境条件外,还应考虑便于施工 调试和运行维护,并经技术经济比较后确定选择断路器。电力工程电气设计手册 (电气一次部分第 6 2节规定:35KV 及 以 下 , 可 选 用 少 油 、 真 空 、 多 油断 路 器 等 , 应 注 意 经济 性 。 35KV 220KV 可选

41、用少油、 SF6、空气断路器等7.1.2 电流互感器导体和电器选择设计技术规定第 9.0.3条:320KV 屋内配电装置的电流互感器,应根据安装使用条件及产品情况,采 用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35KV 及以上配电装置的电流互感器, 宜采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电 流互感器,在有条件时,应采用套管式电流互感器。电力工程电气设计手册 (电气一次部分第 2 8节:a. 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器。b. 发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线的跨条上等 也应装设电流互感器。c. 对直接接地系统,按三相配置;对非直接接地系统,依具体要求按两相或 三相装配。7.1.3

42、 电压互感器电力工程设计手册规定:1. 电压互感器的配置与数量和配置、主接线方式有关,并应满足测量、保护 周期和自动装置的要求。电压互感器应能在运行方式改变时,保护装置不得失压, 周期点的两侧都能提取到电压。2. 6220KV 电压等级的一组主母线的三相上应装设电压互感器, 旁路上是否需要装设压互,应视各回出线外侧装设压互的情况和需要确定。3. 当需要监视和检测线路侧有无电压时,出线侧的一相上应装设压互。 根据导体和电器选择技术规定 SDGJ14-86:第 10.0.1条:电压互感器应按下列技术条件选择和校验1.一次回路电压2.二次电压3.二次负荷4.准确度等级5.继电保护及测量的要求第 10

43、.0.3条:电压互感器的型式应按下列使用条件选择:1.320KV 屋内配电装置宜采用油浸绝缘结构,也可采用树脂浇注绝缘结构 的电磁式电压互感器。2.35KV 配电装置宜采用电磁式电压互感器。110KV 及以上配电装置,当容量和准确度等级满足要求时,宜采用电容式电 压互感器。第 10.0.7条:用于中型点直接接地系统的电压互感器,其第三绕组电压应为 100V ,用于中性点非直接接地系统的电压互感器,其第三绕组电压应为 100/3V。 根据以上原则,可选择电压互感器。7.1.4 绝缘子和穿墙套管导体和电器选择设计技术规定第 11.0.7条:屋外支柱绝缘子宜采用棒式支柱绝缘子 , 屋外支柱绝缘子需倒

44、装时 , 采用悬 挂式支柱绝缘子。导体和电器选择设计技术规定第 11.0.8条 :屋内配电装置宜采用铝导体穿墙套管 , 对于母线型穿墙套管应校核窗口允许穿 过的母线尺寸。7.2 设备的选择和校验7.2.1 10kV侧设备选择和校验表 7-1 10KV侧设备的选择校验 由以上计算可以得出表 7-1所选设备均满足要求。第 8章 变电所进出线的选择与校验8.1变电所导线选择原则8.1.1导线选择原则1.应满足各种运行、检修、短路、过电压情况下的要求,并考虑远景发展。2.应按当地环境条件(如海拔、大气污染程度和环境温度等校核。3.应力求技术先进、安全适用、经济合理。4.应与整个工程建设标准协调一致。5

45、.选择的导线品种不宜过多。6.选用新产品应积极慎重,新产品应有可靠的试验数据,并经主管单位鉴定 合格。8.1.2变电所进出线选择准则1. 高压架空线一般采用铝绞线;当档距或交叉档距较长、电杆较高时,宜采用钢筋铝绞线; 沿海地区及有腐蚀性介质的场所,宜采用铜绞线或防腐铝绞线。2. 高压电缆线一般环境和场所,可采用铝芯电缆;但在有特殊要求的场所,应采用铜芯电 缆埋地敷设的电缆,应采用有外护层的铠装电缆;但在无机械损伤可能的场所, 可采用塑料护套电缆或带外护层的铅包电缆。敷设在管内或排管内的电缆,一般 采用塑料护套电缆,也可采用裸铠装电缆。交联聚乙烯绝缘电缆具有优良的性能, 宜优先选用。3. 低压穿

46、管塑料导线一般采用铝芯绝缘线。但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯绝缘线。 4. 低压电缆线一般采用铝芯电缆,但特别重要的或有特殊要求的线路可采用铜芯电缆。明 敷电缆一般采用裸铠装电缆。电缆沟内电缆,一般采用塑料护套电缆,也可采用 裸铠装电缆。 TN 系统的出线电缆应采用四芯或五芯电缆。26278.2 变电所出线选择与校验架空进线的选择按发热条件选择导线截面补偿功率因数后的线路计算电流见 表 6-3,查的经济密度为 ec j =1.15A/2mm 。 主要公式: a l NI K I = K =0.905maxec ec I S J = min S =d z p o p ot t t =+

47、 以上各式中 I -短路电流稳态值, A ; S K -肌肤效应系数, S K 取 1; dz t -热稳定计算时间, s;C-热稳定系数, C 取 95; ec j -经济密度, A/2mmK-修正系数 ;pop t op t -分别为保护动作时间、断路器全开短时间。NO.1 按发热条件选择:由 max1I =2.02kA、 max 2I =12A得所需导线经济截面积为:2max1120201.151765ec ecI S mm =÷= 2max 22121.1510ec ecI S mm =÷=由于地下最热月平均温度为 33o C ,且为节省母线材料选取相邻较小的截面积

48、,查 电力设备选型手册 LHBJ 型导线参数表,初选 4×5002mm , 252mm 。 检验 max11I 0.905633570al N I KI A =>2max20.90510393al N I KI A I => 满足发热条件。按热稳定条件校验:则短路热稳定度的最小截面 22min1202095404500S mm mm =÷=< 282min 21209525S mm =÷< 所选导线满足热稳定性要求。NO.2 按发热条件选择:由 max1I =1.845kA、 max 2I =23A得所需导线经济截面积为:2m a 1185

49、01. 151608ec ecI S mm J =÷= 2max 22231.1520ec ecI S mm J =÷=由于地下最热月平均温度为 33o C ,且为节省母线材料选取相邻较小的截面积,查 电力设备选型手册 LHBJ 型导线参数表,初选 3×6002mm , 252mm 。 检验 max11I 0.905709642al N I KI A =>2max20.90510393al N I KI A I => 满足发热条件。按热稳定条件校验:则短路热稳定度的最小截面 22min1185095363600S mm mm =÷=<

50、2min 2239525S mm =÷ 所选导线满足热稳定性要求。NO.3 按发热条件选择:由 max1I =740A、 max 2I =184A得所需导线经济截面积为:2max117401.15643ec ec I S mm =÷= 2max 221851.15160ec ecI S mm J =÷=由于地下最热月平均温度为 33o C ,且为节省母线材料选取相邻较小的截面积,查 电力设备选型手册 LHBJ 型导线参数表,初选 2×4002mm , 1852mm 。 检验 max11I 0.905554501al N I KI A =>2max2

51、0.905347314al N I KI A I => 满足发热条件。按热稳定条件校验:则短路热稳定度的最小截面 22min174095142400S mm mm =÷=< 292min 218495185S mm =÷ 所选导线满足热稳定性要求。NO.4 按发热条件选择:由 max1I =190A、 max 2I =56A得所需导线经济截面积为:2max111851.15160ec ecI S mm =÷= 2max 22561.1549ec ecI S mm J =÷=由于地下最热月平均温度为 33o C ,且为节省母线材料选取相邻较小的

52、截面积,查 电力设备选型手册 LHBJ 型导线参数表,初选 1852mm , 502mm 。 检验 1max10.905347314al N I KI A I =>2max20.905158142al N I KI A I => 满足发热条件。按热稳定条件校验:则短路热稳定度的最小截面 2min119095185S mm =÷< 2min 2549550S mm =÷< 所选导线满足热稳定性要求。NO.5按发热条件选择:由 max1I =270A、 max 2I =90A得所需导线经济截面积为:2max112701.15134ec ecI S mm

53、J =÷= 2max 22601.1552ec ecI S mm =÷=由于地下最热月平均温度为 33o C ,且为节省母线材料选取相邻较小的截面积,查 电力设备选型手册 LHBJ 型导线参数表,初选 2402mm , 702mm 。 检验 1max10.905405360al N I KI A I =>2max20.905193174al N I KI A I => 满足发热条件。按热稳定条件校验:则短路热稳定度的最小截面 2min127095240S mm =÷ 2min 2909570S mm =÷所选导线满足热稳定性要求。变电所出线选

54、用 LHBJ 型导线,该导线材料为铝合金,导线参数见表 9-1所示。 表 8-1 各变电所出线参数 表中数据见电力设备选型手册 。30第 9章 变电所二次回路方案及继电保护整定9.1 变压器瓦斯保护由气体继电器 KG 、信号继电器 2KS 、 KS 、 XB 等组成。轻瓦斯触点仅作用于 信号,重瓦斯触点则瞬时作用于切断变压器各侧断路器。9.1.1电力变压器故障及不正常运行状态电力变压器是电力系统中非常重要的电力设备之一,它的安全运行对于保证 电力系统的正常运行和对供电的可靠性,以及电能质量起着决定性的作用,同时 大容量电力变压器的造价也是十分昂贵。因此本节针对电力变压器可能发生的故 障和不正常

55、的运行状态进行分析,然后重点研究应装设的继电保护装置,以及保 护装置的整定计算。变压器的内部故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类,油箱内故障主要包 括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及经铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障 十分危险,由于变压器内充满了变压器油,故障时的短路电流使变压器油急剧的 分解气化,可能产生大量的可燃性气体(瓦斯 ,很容易引起油箱爆炸。油箱外故 障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常和运行 状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流,负荷超过 其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低,以及过电压、过砺磁等。9.1.2 变压器继

56、电保护的配置为了保证电力变压器的安全运行,根据继电保护与安全自动装置的运行条 例 ,针对变压器的上述故障和不正常运行状态,电力变压器应装设瓦斯保护 。 800KV A 及以上的油浸式变压器的 400KV A 以上的车间内油浸式变压器, 均应 装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低,其 中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器轻瓦斯动作于发出信号。9.1.3电力变压器的瓦斯保护在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路,或高压 绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生的任何一个故障时,由于短路电流和短路点电弧的作用,将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生 气体,因气体比较轻,它们就要从油箱里流向油枕的上部,当故障严重时,油会 迅速膨胀并有大量的气体产生,此时,回游强烈的油流和气体冲向油枕的上部。 利用油箱内部的故障时的这一特点,可以构成反映气体变化的保护装置,称之为 瓦斯保护。1、气体继电器的构成和动作原理瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中的气体继电器构 成的, 如图 1-1所示。 为了不妨碍气体的流动, 在安装具有气体继电器的变压器时, 变压器顶盖与水平面应具有 1%1.5%的坡度,通往气体继电器的连接管具有 2%4%的坡度,安装油枕一侧方