工廠35KV變電站設(shè)計(jì)

1、變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。因此，變電站設(shè)計(jì)工作是整個(gè)工程環(huán)節(jié)的關(guān)鍵部分。本論文主要是針對(duì)岷山機(jī)械廠的35kv變電站的設(shè)計(jì)，概述了變電站設(shè)計(jì)的基本過程和基本方法。首先介紹了變電站設(shè)計(jì)應(yīng)注意的地方；其次根據(jù)原始資料進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算和主變壓器及其容量的選擇，確定主變壓器容量和型號(hào)；接著進(jìn)行電氣主接線的設(shè)計(jì)；在對(duì)35kV變電站做了短路電流計(jì)算和電器設(shè)備的選擇，最后針對(duì)短路電流進(jìn)行繼電保護(hù)和變電站的防雷設(shè)施和接地裝置等。隨著國民經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)用電的需求量越來越大，這就對(duì)變電站的主接線形式和配套設(shè)

2、備提出了更高的要求，同時(shí)也要求發(fā)變電站做到可靠、經(jīng)濟(jì)、合理地運(yùn)行，滿足人們對(duì)電能的基本需求。關(guān)鍵字：35KV，變電站，繼電保護(hù)，短路電流目錄第一章 緒論111.2 變電站的選址要求11.3 工廠的負(fù)荷性質(zhì)2第二章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率計(jì)算及補(bǔ)償32.1 設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算32.2 功率補(bǔ)償計(jì)算4第三章 工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)73.1 變電站位置的選擇73.2 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇73.3 變電所主接線的要求83.4 35KV主接線的選擇93.5 10KV主接線的選擇12第四章 短路電流的計(jì)算144.1 短路原因和種類144.2 短路的危害和研究短路的目的144.3 短路電流的計(jì)算154.3.1 短路計(jì)

3、算的步驟154.3.2 計(jì)算各基準(zhǔn)點(diǎn)154.3.3 計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗1617第五章 電氣設(shè)備的選擇215.1 高壓斷路器的選擇215.2 高壓隔離開關(guān)的選擇215.3 高壓熔斷器的選擇225.4 電流互感器的選擇23235.4.2 型式選擇245.5 電壓互感器的選擇245.5.1 參數(shù)選擇255.5.2 電壓互感器的選擇255.6 高壓開關(guān)柜的選擇255.7 高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇265.7.1. 35KV及以下通用型負(fù)荷開關(guān)，應(yīng)具有以下能力2626第六章 變電所高、低壓線路的選擇296.1 35kv配電母線的選擇296.2 10kv配電母線的選擇30第七章 變電所繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)327.

4、1 繼電保護(hù)的基礎(chǔ)327.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù)327.1.2 繼電保護(hù)的組成及其工作原理327.1.3 繼電保護(hù)的基本要求327.2 變電所繼電保護(hù)的配置337.2.1 35kv進(jìn)線保護(hù)337.2.2 35kv母聯(lián)開關(guān)保護(hù)35357.2.4 10kv母線保護(hù)397.2.5 10kv出線保護(hù)39第八章 變電站防雷和接地裝置的選擇418.1 避雷針的選擇418.2 避雷線41致謝42參考文獻(xiàn)43第一章 緒論目前，在我國經(jīng)濟(jì)飛速上升之中，占國民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)重要地位的工業(yè)在此中起了中流砥柱的作用進(jìn)行工業(yè)現(xiàn)代化，必然離不開對(duì)電能的需求，電能在工業(yè)中越來越來顯示其作用的巨大，變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分，

5、它直接影響整個(gè)工業(yè)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，是聯(lián)系發(fā)電廠和企業(yè)的中間環(huán)節(jié)，起著變換和分配電能的作用。35kv變電站其實(shí)就是一個(gè)轉(zhuǎn)換電壓的樞紐，主要是實(shí)現(xiàn)把高的電壓轉(zhuǎn)化成低的電壓，達(dá)到轉(zhuǎn)換電壓傳輸電壓的目的，基本上電廠發(fā)出來的電要經(jīng)過線路傳輸、變電站、線路傳輸?shù)侥康牡兀话惆l(fā)電廠發(fā)出來的電都是可以直接給用戶的，但是因?yàn)榈乩砦恢玫脑?，就是距離太遠(yuǎn)的關(guān)系，所以沿途輸送要把電壓升高進(jìn)行送電，然后經(jīng)過進(jìn)行降壓輸送給用戶，這就是變電所的主要作用，降了電壓給用戶用電。因此，分析設(shè)計(jì)和發(fā)展變電站是一項(xiàng)很重要的任務(wù)。通過對(duì)本課題的研究，在遵循電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原則前提下，應(yīng)用所學(xué)知識(shí)完成負(fù)荷分析并求出計(jì)算負(fù)荷電容器補(bǔ)償

6、容量，確定總降變壓器容量數(shù)量，完成電氣主接線的設(shè)計(jì)，計(jì)算短路電流以及對(duì)部分主要設(shè)備進(jìn)行選型，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算整定，進(jìn)線導(dǎo)線截面選擇等。本企業(yè)位于東經(jīng)116度23分117度02分，北緯33度16分34度14分之間，在安徽省北部地區(qū)。地貌以平原為主，平原面積占土地總面積的95.3%，低山殘丘面積僅占4.7%?；幢笔械靥幈睖貛?，屬北方型大陸性氣候與濕潤性氣候之間的季風(fēng)氣候。氣候溫和、四季分明、無霜期202天1.2 變電站的選址要求（1）符合電網(wǎng)區(qū)域規(guī)劃，靠近負(fù)荷中心。（2）節(jié)約用地、不占或少占耕地及經(jīng)濟(jì)效益高的土地。（3）與城鄉(xiāng)或工礦企業(yè)規(guī)劃相協(xié)調(diào)，便于架空和電纜線路的引入和引出。（4）交通運(yùn)輸方

7、便。（5）應(yīng)該設(shè)在受污源影響最小處。（6）具有適宜的地質(zhì)、地形和地貌條件。（7）變電所應(yīng)考慮水源及排水條件。1.3 工廠的負(fù)荷性質(zhì)所設(shè)計(jì)的35kV變電站屬于小型化變電站。主要適用于中小型企業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村的供電。其建設(shè)規(guī)模為架空進(jìn)線4回，采用內(nèi)橋接線方式；10kV出線8回，采用單母線分段接線方式。第二章 負(fù)荷計(jì)算和無功功率計(jì)算及補(bǔ)償2.1 設(shè)備的負(fù)荷計(jì)算計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)已知的廠礦的用電設(shè)備安裝容量確定的、預(yù)期不變的最大假想負(fù)荷。它是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇廠礦電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面、變壓器容量、開關(guān)電器及互感器等的額定參數(shù)的重要依據(jù)。這種電氣計(jì)算負(fù)荷必須認(rèn)真地確定，因?yàn)樗臉?biāo)準(zhǔn)程度直接影響到整個(gè)工廠企

8、業(yè)供電設(shè)計(jì)地質(zhì)量。如計(jì)算過高將增加供電設(shè)備地容量浪費(fèi)有色金屬，增加初投資。計(jì)算過低則可能使供電元件過熱，加速其絕緣損壞，增大電能損耗，影響供電系統(tǒng)的正常還會(huì)給工程擴(kuò)建帶來很大的困難。負(fù)荷計(jì)算的目的是為了掌握用電情況，合理選擇配電系統(tǒng)的設(shè)備和元件。正確進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算是供電設(shè)計(jì)的前提，是實(shí)現(xiàn)供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的必要手段。(1)待建35kV變電站從相距20km外的電力系統(tǒng)相連。(2)設(shè)待建35kV變電站年負(fù)荷增長率為5%，變電站總負(fù)荷考慮五年發(fā)展規(guī)劃。(3)地區(qū)氣溫:年最高氣溫，年最低氣溫 。(4）待建變電所各電壓級(jí)負(fù)荷數(shù)據(jù)如下表: 表2-1 10kV負(fù)荷數(shù)據(jù) 出線1線2線3線4線5線6線7線8線

9、有功功率(mw)11無功功率(mvar)Ksi有功功率計(jì)算負(fù)荷：無功功率計(jì)算負(fù)荷：視在功率計(jì)算負(fù)荷：各線路有功功率總和Pno各線路無功功率總和同時(shí)系數(shù)KW=2.2 功率補(bǔ)償計(jì)算補(bǔ)償前的功率因數(shù)=tan=補(bǔ)償后的功率因數(shù)一般情況下10kV母線上的功率因數(shù)一般應(yīng)0.95，設(shè)計(jì)中可控制在0.95-0.97之間，所以在設(shè)計(jì)中對(duì)10kV母線上功率因數(shù)補(bǔ)償后為0.96，即=0.96，則可得到=0.29。已知補(bǔ)償前10kV母線上功率因數(shù)為=0.93，可得到=0.40。則依據(jù)公式得到：×7200=5400kW=5400×（0.400.29）=594kvar其中 0.85）；該變電所10kV

10、母線上補(bǔ)償前的計(jì)算負(fù)荷。補(bǔ)償容量；補(bǔ)償前功率因數(shù)角；補(bǔ)償后功率因數(shù)角。10kV側(cè)將采用單母分段的接線方式，所以所選用的電容柜應(yīng)分成兩組分別裝在兩段母線上，并且平均分配，所以電容柜的數(shù)量應(yīng)為偶數(shù)。首先應(yīng)先選擇電容器柜單柜的容量，然后根據(jù)公式進(jìn)行數(shù)量的選擇，其公式為：，式中為電容器柜的單柜容量。在這里選擇1001W型號(hào)的電容器柜。電容器柜的數(shù)量選擇為：所以選用6臺(tái)電容器柜進(jìn)行補(bǔ)償，=6。則實(shí)際補(bǔ)償容量為：=×=600kvar，折合的計(jì)算容量為：=/=600/0.75=800kvar。第三章 工廠供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 變電站位置的選擇變電所的所址選擇應(yīng)按審定的本地區(qū)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃，綜合

11、考慮網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷分布、城建規(guī)劃、土地征用、水文地質(zhì)、環(huán)境影響、地震烈度和職工生活條件等因素，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和經(jīng)濟(jì)效益分析，然后選擇最佳方案。具體原則有以下幾種：(1).變電所的設(shè)立要有利于電力系統(tǒng)運(yùn)行性能的提高，便于系統(tǒng)的控制和管理。(2).注意節(jié)約用地。(3). 充分考慮出線條件，避免或減少相互交叉跨越。(4). 所址應(yīng)有適宜的地質(zhì)條件，避開滑坡、滾石等不良的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。(5). 交通運(yùn)輸方便。(6). 選址時(shí)應(yīng)注意變電所與鄰近設(shè)施的相互影響。(7). 所址位置必將影響企業(yè)供電系統(tǒng)接線方式，送電線路的而已，電網(wǎng)損失和投資的大小，故所址位置的選擇應(yīng)與變電所的容量、負(fù)荷的分配同時(shí)考慮。根據(jù)綜合

12、考慮和供電部門的要求變電所應(yīng)該設(shè)在本廠的東北方向20km的地區(qū)。3.2 主變壓器臺(tái)數(shù)和容量的選擇(1）變壓器的臺(tái)數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)地區(qū)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、運(yùn)行方式和企業(yè)發(fā)展等因數(shù)綜合考慮確定。(2）一般采用三相變壓器，其容量可按投入運(yùn)行后5到10年的預(yù)期負(fù)荷選擇，至少留有15%到25%的裕量。(3）有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所中應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器。當(dāng)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)上比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上的主變壓器。此設(shè)計(jì)中有一、二級(jí)負(fù)荷，所以應(yīng)裝2臺(tái)變壓器。(4）裝有兩臺(tái)以上主變壓器的變電所中，當(dāng)斷開一臺(tái)時(shí)，其余主變壓器的容量應(yīng)保證用戶的一、二負(fù)荷，且不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷。(5）變壓器過載能力應(yīng)滿足運(yùn)行方

13、式。(6）此設(shè)計(jì)中變壓器有功和無功損耗計(jì)算，因?yàn)樗急戎剌^小，而本站考慮的容量裕度比較大，所以不計(jì)算。根據(jù)總負(fù)荷考慮5年發(fā)展規(guī)劃主變壓器的容量選擇10MVA，型號(hào)為S7-10000/35，接線組別為Yd11, #1所用變壓器布置于屋內(nèi)，選用35KV三相式油浸變壓器，型號(hào)為S9-50/35，為與#2所用變壓器低壓相位一致，接線組別采用D，yn11;#2所用變壓器設(shè)置于開關(guān)柜內(nèi)，選用10KV三相式干式變壓器，型號(hào)為SC8-50/10，接線組別Yyn0. 3.3 變電所主接線的要求(1)安全性 必須保證在任何可能的運(yùn)行方式及檢修狀態(tài)下運(yùn)行人員及設(shè)備的安全。(2)可靠性 主接線的可靠性要求由自由用電負(fù)

14、荷的等級(jí)確定。要保證主接線的可靠性的可靠性可以采用多種措施。如系統(tǒng)中某一元件故障時(shí)，可以由保護(hù)裝置自動(dòng)把故障元件迅速切除，使之不影響系統(tǒng)其他部分的繼續(xù)運(yùn)行。因此，在主接線中就要考慮是否方便電氣元件的投切操作。(3)靈活性 應(yīng)能適應(yīng)各種可能的運(yùn)行方式的要求。(4)經(jīng)濟(jì)性 應(yīng)滿足最少的投資與年運(yùn)行費(fèi)用的要求，使得總經(jīng)濟(jì)效益為最佳。(5)應(yīng)具有擴(kuò)建的可能性 由于我國工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，電力負(fù)荷增加很快。因此，在選擇主接線時(shí)還要考慮到具有擴(kuò)建的可能。3.4 35KV主接線的選擇35kV電壓級(jí)線路回路數(shù)2回，采用單母、單母分段或橋形接線，以保證其供電的可靠性和靈活性。橋式結(jié)線根據(jù)跨接橋橫聯(lián)位置的不同，可分

15、為內(nèi)橋、外橋、全橋三種。所以一共有5種方案，但由于全橋接線需設(shè)備多，投資大，占地面積大，所以不考慮。故現(xiàn)在四種可供選擇的接線就是單母接線、單母分段接線、內(nèi)橋接線、外橋接線。方案1 采用單母線接線 如圖3-1圖3-1 單母接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備少、操作方便、占地少、便于擴(kuò)建和采用成套配電裝置。缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修 時(shí)，均需要整個(gè)配電裝置停電。適用范圍：單母線接線只適用于容量小、線路少和對(duì)二、三級(jí)負(fù)荷供電的變電所。方案2 采用單母線分段接線 如圖3-2 圖3-2 單母分段接線優(yōu)點(diǎn)：接線簡單清晰、設(shè)備較少、操作方便、占地少和便于擴(kuò)建采用成套配電裝置。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，可保證

16、正常母線不間斷供電，不致使重要負(fù)荷停電。缺點(diǎn)：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生永久性故障或檢修時(shí)，則連接在該段母線上的回路在檢修期間停電。適用范圍：具有兩回電源線路，一、二回路轉(zhuǎn)送線路和兩臺(tái)變壓器的變壓器的變電所。方案3 采用內(nèi)橋接線 如圖3-3圖3-3 內(nèi)橋接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，占地少，四個(gè)回路只需3個(gè)高壓斷路器。缺點(diǎn)：1變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，影響一回線路的暫時(shí)停運(yùn)。2 橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。3 線路斷路器檢修時(shí)，需較長時(shí)間中斷線路的供電。為避免此缺點(diǎn)，可在線路斷路器的外側(cè)增設(shè)帶兩組隔離開關(guān)的跨條。橋連斷路器檢修時(shí)，也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小

17、容量的發(fā)電廠，對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電，并且變壓器不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較高的變電所。方案4 采用外橋接線 如圖3-4圖3-4 外橋接線優(yōu)點(diǎn)：高壓斷路器數(shù)量少，占地少，四個(gè)回路只需3個(gè)高壓斷路器。缺點(diǎn)：1變壓器的切除和投入較復(fù)雜，需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并有一臺(tái)變壓器暫時(shí)停運(yùn)。2 橋連斷路器檢修時(shí)，兩個(gè)回路需解列運(yùn)行。3線路斷路器檢修時(shí)，變壓器需較長時(shí)間停運(yùn)。為避免此缺點(diǎn)，可加裝正常斷開運(yùn)行的跨條。橋連斷路器檢修時(shí)，也可利用此跨條。適用范圍：適用于較小容量的發(fā)電廠，對(duì)一、二級(jí)負(fù)荷供電，并且變壓器經(jīng)常切換或線路較短，故障率較少的變電所。這4種接線方式都能適應(yīng)運(yùn)行方式的變化，也能保證供電可靠，所以現(xiàn)在要

18、考慮經(jīng)濟(jì)性，能明顯看出，內(nèi)橋接線只用了3臺(tái)斷路器，比具有4條回路的單母線接線節(jié)省了1臺(tái)斷路器，并且沒有母線，投資省，所用設(shè)備少，運(yùn)行操作方便，配電裝置簡單，保護(hù)配置也相對(duì)簡單，所以選用內(nèi)橋接線。3.5 10KV主接線的選擇610kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時(shí)，可采用單母線分段接線。而雙母線接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場(chǎng)合。方案1 采用單母線分段接線 如圖3-5 圖3-5 單母分段接線方案2 采用雙母線接線 如圖3-6圖3-6 雙母接線主接線方案比較如下表表3-1 主接線方案比較 方案1 方案2單母分段接線 雙母接線技術(shù) ： 1不會(huì)造成全所停電

19、 1供電可靠2 調(diào)度靈活 2調(diào)度靈活3保證對(duì)重要用戶的供電 3擴(kuò)建方便4任一斷路器檢修， 4便于實(shí)驗(yàn)該回路必須停止工作 5易誤操作經(jīng)濟(jì)： 占地少、設(shè)備少 設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜投資和占地面少經(jīng)過綜合比較方案在經(jīng)濟(jì)性上比方案好，且調(diào)度靈活也可保證供電的可靠性。所以選用方案。第四章 短路電流的計(jì)算4.1 短路原因和種類產(chǎn)生短路的主要原因是電氣設(shè)備載流部分絕緣損壞所致。絕緣損壞是由于絕緣老化、過電壓、機(jī)械損傷等造成。其他如操作人員帶負(fù)荷拉閘或者檢修后未拆除接地線就送電等誤操作而引起的短路；鳥獸在裸露的載流部分上跨越以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。在三相供電中可能發(fā)生的主要短路類型有三相短路、兩相短路、

20、兩相接地短路和單相接地短路等。第一種短路稱為對(duì)稱短路，后三種通稱為不對(duì)稱短路。一切不對(duì)稱短路的計(jì)算，在采用對(duì)稱分量法后，都可以歸納為對(duì)稱短路的計(jì)算。在供電系統(tǒng)中，出現(xiàn)單相短路故障的幾率最大，但由于三相短路所產(chǎn)生的短路電流最大，危害最嚴(yán)重，因而短路電流計(jì)算的重點(diǎn)是三相短路電流的計(jì)算。4.2 短路的危害和研究短路的目的發(fā)生短路時(shí)，因短路回路的總阻抗非常小，故短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到損害，短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點(diǎn)附近的電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響。為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在變電所和供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行中，必須用短

21、路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問題：(1)選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。(2)選擇和整定繼電保護(hù)裝置，使之能正確得切除短路故障。(3)確定限流措施，當(dāng)短路電流過大在造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限制短路電流的措施。(4)確定合理的主接線方案和主要運(yùn)行方式。4.3 短路電流的計(jì)算4.3.1 短路計(jì)算的步驟1設(shè)定基準(zhǔn)容量和基準(zhǔn)電壓，計(jì)算短路點(diǎn)基準(zhǔn)電流2計(jì)算短路回路中各主要元件的電抗標(biāo)幺值3繪制短路回路的等效電路，按阻抗串并聯(lián)求等效阻抗的方法，化簡電路，計(jì)算短路回路的總電抗標(biāo)幺值 4.3.2 計(jì)算各基準(zhǔn)點(diǎn)根據(jù)原始設(shè)計(jì)資料，?。夯鶞?zhǔn)容量：=100MVA；35kV母線

22、基準(zhǔn)電壓：=35kV；則=1.65kA；10kV母線基準(zhǔn)電壓：=10kV；則=5.77kA；最大運(yùn)行方式下系統(tǒng)標(biāo)么電抗：=0.16；最小運(yùn)行方式下系統(tǒng)標(biāo)么電抗：=0.25。4.3.3 計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗(1）35kV架空進(jìn)線線路相對(duì)電抗兩回進(jìn)線的距離均為6，取架空線路的，=6，則：=/×6×100/(2）變壓器相對(duì)電抗變壓器的主要參數(shù)為：=10000kVA，=7.5，則：=(3) 10kV架空線路 取一出線，距離為5，則：=/×5×100/(4) 計(jì)算阻抗圖如圖3-135kV10kV0.17+=圖4-1 阻抗圖(1）k1點(diǎn)短路最大運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗

23、=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)=最小運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)=(2）k2點(diǎn)短路最大運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)=最小運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)(3）k3點(diǎn)短路最大運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)=最小運(yùn)行方式系統(tǒng)總相對(duì)電抗=+短路電流相對(duì)值=實(shí)際短路參數(shù)短路電流計(jì)算結(jié)果如下表表4-1 短路電流計(jì)算結(jié)果短路點(diǎn) 短路點(diǎn) 最大運(yùn)行 短路點(diǎn)平 穩(wěn)態(tài)短路 短路電流位置 編號(hào) 方式 均工作電 電流有效 沖擊值 壓U（Kv） 值I（kA） i（kA）35kV 10Kv10kV 第五章 電氣設(shè)備的選擇5

24、.1 高壓斷路器的選擇 高壓斷路器除在正常情況下通、斷電路外，主要是在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)而快速地將故障切除，以保證電力系統(tǒng)及設(shè)備的安全運(yùn)行。 所以選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長期通過負(fù)荷電流，即使通過短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。（2）在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。（3）應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。（4）應(yīng)有盡可能長的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便?？紤]到可靠性和經(jīng)濟(jì)性，方便運(yùn)行維護(hù)和實(shí)現(xiàn)變電站設(shè)備的無油化目標(biāo)，所以選用真空斷路器。5.2 高壓隔離開關(guān)的選擇隔離開關(guān)是高壓開關(guān)設(shè)備的一種

25、，它主要是用來隔離電源，進(jìn)行倒閘操作的，還可以拉、合小電流電路。所以選擇隔離開關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：（1）隔離開關(guān)分開后應(yīng)具有明顯的斷開點(diǎn)，易于鑒別設(shè)備是否與電網(wǎng)隔開。（2）隔離開關(guān)斷開點(diǎn)之間應(yīng)有足夠的絕緣距離，以保證過電壓及相間閃絡(luò)的情況下，不致引起擊穿而危及工作人員的安全。（3）隔離開關(guān)應(yīng)具有足夠的熱穩(wěn)定性、動(dòng)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度和絕緣強(qiáng)度。（4）隔離開關(guān)在跳、合閘時(shí)的同期性要好，要有最佳的跳、合閘速度，以盡可能降低操作時(shí)的過電壓。（5）隔離開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)作要可靠。（6）帶有接地刀閘的隔離開關(guān)，必須裝設(shè)連鎖機(jī)構(gòu)，以保證隔離開關(guān)的正確操作。5.3 高壓熔斷器的選擇 目前常用的高壓熔斷器分為

26、三種：一般熔斷器、后備熔斷器及全范圍熔斷器。 選擇高壓熔斷器熔體時(shí)，應(yīng)保證前后兩級(jí)熔斷器之間，熔斷器與電源側(cè)繼電保護(hù)之間，以及熔斷器與負(fù)荷側(cè)繼電保護(hù)之間動(dòng)作的選擇性。高壓熔斷器應(yīng)能在最短的時(shí)間內(nèi)切斷故障，以防止熔斷時(shí)間過長而加劇被保護(hù)電器的損壞。(1)保護(hù)35KV及以下電力變壓器的高壓熔斷器，其熔體的額定電流可按下式選擇 式中 熔體的額定電流電力變壓器回路最大工作電流(2) 保護(hù)電壓互感器的高壓熔斷器，只需按額定電壓和斷流容量選擇，熔體的選擇只限能承受電壓互感器的勵(lì)磁沖擊電流，不必校驗(yàn)額定電流。(3) 保護(hù)并聯(lián)電容器的高壓熔斷器，熔體的額定電流可按下式選擇式中 熔體的額定電流電力電容器的回路的

27、額定電流(4) 后備熔斷器除校驗(yàn)額定最大開斷電流外，還應(yīng)滿足最小短路電流大于額定最小開斷電流的要求。(5) 選擇跌落式熔斷器時(shí)，其斷流容量應(yīng)分別按上、下限值校驗(yàn)。 根據(jù)最大持續(xù)工作電流得知 如下表 表5-1 熔斷器的技術(shù)參數(shù)電壓 型號(hào) 額定 額定 額定開斷 等級(jí) 電壓 電流 電流 35kV RW5-35/200 35kV 100A 5kA5.4 電流互感器的選擇 電流互感器一次匝數(shù)很少，串聯(lián)于主回路中。二次組與負(fù)載的電流線圈串聯(lián)，阻抗很小，接近于短路狀態(tài)工作。所以互感器等值總阻抗在依次回路中所占比重極小，其一次電流大小決定于負(fù)荷電流，而與互感器二次負(fù)荷無關(guān)。（1）正常工作條件一次回路電流，一次

28、回路電壓，二次回路電流，二次回路電壓，二次側(cè)負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，(2) 短路穩(wěn)定性動(dòng)穩(wěn)定倍數(shù)，熱穩(wěn)定倍數(shù)(3) 承受過電壓能力絕緣水平，泄露比5.4.2 型式選擇35kV以下的屋內(nèi)配電裝置的電流互感器，根據(jù)安裝使用條件及產(chǎn)品情況，采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)或樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器，在有條件時(shí)，如回路中有變壓器套管,穿墻套管，應(yīng)優(yōu)先采用套管電流互感器，以節(jié)約投資，減少占地。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)35KV及以上配電裝置一般采用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器常用L(C)系列。出線側(cè)CT采用戶外式，用于表計(jì)測(cè)量和保護(hù)裝置的需要準(zhǔn)確度。當(dāng)電流互感器用于測(cè)量、時(shí)，其一

29、次額定電流盡量選擇得比回路中正常工作電流的1/3左右以保證測(cè)量儀表的最佳工作、并在過負(fù)荷時(shí)使儀表有適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)。根據(jù)>35KV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點(diǎn)和最大長期工作電流選LCZ-3510KV側(cè)CT可根據(jù)安裝地點(diǎn)和最大長期工作電流選LMC-105.5 電壓互感器的選擇電壓互感器一次線圈是并聯(lián)在高壓線路，二次線圈與儀表和繼電器電壓線圈相并聯(lián)，其工作原理和變壓器相似。一次線圈并聯(lián)在電路中，其匝數(shù)很多，阻抗很答案，因而它的接入對(duì)被測(cè)電路沒有影響，二次線圈匝數(shù)很少，阻抗很小。二次惻并接的儀表和繼電器的電壓線圈具有很大阻抗，在正常運(yùn)行時(shí)，電壓互感器接近于空載運(yùn)行。5.5.1 參數(shù)選擇(1)正常工作條件一次

30、回路電壓，一次回路電流，二次負(fù)荷，準(zhǔn)確度等級(jí)，機(jī)械負(fù)荷(2)承受過電壓能力絕緣水平，泄露比距。5.5.2 電壓互感器的選擇 620kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)，在高壓開關(guān)柜中或在布置地位狹窄的地方，可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓是，一般采用三相五柱電壓互感器。 所以在10KV母線選電壓互感器的型號(hào)如下表 表5-2 JDZJ-10的技術(shù)參數(shù)型號(hào) 一次繞組 二次繞組 剩余電壓 接線方式繞組JDZJ-10 10000/ 100/ 100/3 Y/Yo/r5.6 高壓開關(guān)柜的選擇對(duì)于35kV變電所，其10kV側(cè)通常都采用室內(nèi)布置形式，這里也不例外，對(duì)10kV側(cè)仍舊采用室內(nèi)高壓開關(guān)柜的布置形

31、式。在這里選用了JYN410型手車式高壓開關(guān)柜（以下簡寫為JYN410），其柜內(nèi)配置電器元件一次線路方案應(yīng)與供電系統(tǒng)圖上的要求相適應(yīng)。開關(guān)柜中電流互感器的數(shù)量應(yīng)根據(jù)繼電保護(hù)與測(cè)量的要求進(jìn)行選擇。在每段母線上還應(yīng)裝設(shè)電壓互感器與避雷器柜，供10kV絕緣檢測(cè)、儀表繼電保護(hù)及電壓保護(hù)之用。根據(jù)低壓變壓器容量及低壓出線回路數(shù)選擇低壓配電盤型號(hào)和數(shù)量，所選用的高壓開關(guān)柜只對(duì)其斷路器進(jìn)行校驗(yàn)。5.7 高壓負(fù)荷開關(guān)的選擇高壓負(fù)荷開關(guān)是介于高壓隔離開關(guān)與高壓斷路器之間的一種高壓電器，具有簡單的滅弧裝置，因而能通過一定的負(fù)荷電流和過負(fù)荷電流，但不能斷開短路電流，因此它必須與高壓熔斷器串聯(lián)使用，以借助熔斷器來切斷

32、短路故障。負(fù)荷開關(guān)斷開后，與隔離開關(guān)一樣具有明顯可見的斷開間隙，因此它也具有隔離電源、保證安全檢修的功能。5.7.1. 35KV及以下通用型負(fù)荷開關(guān)，應(yīng)具有以下能力(1) 開斷有功負(fù)荷電流和閉環(huán)電流，其值等于負(fù)荷開關(guān)的額定電流；(2) 開斷不大于10A的電纜電容電流或限定長度的架空線的充電電流；(3) 開斷1250kVA配電變壓器的空載電流；(4) 能關(guān)合額定的“短路關(guān)合電流”。 高壓負(fù)荷開關(guān)可按表5-3所列的技術(shù)條件選擇，并按表中使用環(huán)境條件校驗(yàn)。 表5-3 負(fù)荷開關(guān)參數(shù)選擇表項(xiàng)目參數(shù)技術(shù)條件按正常工作條件選擇電流、電壓、頻率、機(jī)械荷載按短路條件校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定電流、額定關(guān)合電流、熱穩(wěn)定電流和持續(xù)

33、時(shí)間環(huán)境條件環(huán)境溫度、最大風(fēng)度、覆冰相對(duì)溫度、厚度、污穢、海拔、地震烈度根據(jù)綜合考慮選擇FN12-10D型戶內(nèi)交流高壓負(fù)荷開關(guān)，其技術(shù)數(shù)據(jù)如下表5-4所示：表5-4 FN12-10D型高壓負(fù)荷開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)序號(hào)項(xiàng)目單位技術(shù)參數(shù)101額定電壓kV2最高工作電壓kV123額定電流A6304額定頻率Hz505額定熱穩(wěn)定電流kA20(2s)6額定動(dòng)穩(wěn)定電流kA50(峰值)7額定短路關(guān)合電流kA50(峰值)81min工頻耐受電壓kV相間及相對(duì)地42，隔離斷口489雷電沖擊耐受電壓kV相間及相對(duì)地75，隔離斷口8510額定空載變壓器開斷電流1600kVA變壓器，空載電流11額定電流下電壽命次不小于10012

34、機(jī)械壽命次2000第六章 變電所高、低壓線路的選擇6.1 35kv配電母線的選擇35KV以上的室外配電母線，一般采用多股絞線（如鋼芯鋁絞線），并用耐張絕緣子串固定在構(gòu)件上，使得室外母線的結(jié)構(gòu)和布置簡單，投資少，維護(hù)方便。由于管行鋁母線具有結(jié)構(gòu)緊湊，構(gòu)架低，占地面積小，金屬消耗少等優(yōu)點(diǎn)，在室外得到推廣使用。變電所匯流母線截面，一般按長時(shí)最大工作電流選，用短路電流校驗(yàn)其動(dòng)。熱穩(wěn)定性。但對(duì)年平均負(fù)荷較大，線路較長的鋁母線，則按經(jīng)濟(jì)電流密度選。由于35kV母線為室外配置，所以選擇鋼芯鋁絞線。按長時(shí)最大工作電流選擇母線截面，應(yīng)滿足下式要求：。根據(jù)設(shè)計(jì)要求， 35kV母線應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。LGJ150型鋼芯

35、鋁絞線即滿足熱穩(wěn)定要求，同時(shí)也大于可不校驗(yàn)電暈的最小導(dǎo)體LGJ70，故不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。 LGJ185型鋼芯鋁絞線 截面150 、載流量445A、 即，滿足要求。故=445=165A式中 母線最高允許溫度最高環(huán)境溫度考慮到動(dòng)穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再較低8，故為：A165A長時(shí)允許電流負(fù)荷要求。以上計(jì)算，從截流量考慮此母線已經(jīng)滿足要求，但還需進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)。下面就進(jìn)行短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。mm2<150 mm2滿足熱穩(wěn)定要求，可將型號(hào)為LGJ150的鋼芯鋁絞線作為35千伏屋外配電裝置的母線。35kV室外母線瓷瓶選用X-4.5/35型懸式絕緣子，組成絕緣串，作為母線絕緣瓷瓶，每組絕緣子

36、為4個(gè)。35kV架空線的選擇和母線的選擇校驗(yàn)一樣，不再詳述。6.2 10kv配電母線的選擇（1）按正常持續(xù)電流選擇，考慮最大持續(xù)電流，計(jì)算得：擬選定鋁母線LMY1008，平放在250C最大允許截流量為1495A，截面為800，熱穩(wěn)定系數(shù)C=95。由于環(huán)境溫度最高為410C，則其長時(shí)允許電流為：考慮到動(dòng)穩(wěn)定性，母線采用平放，其允許電流值應(yīng)再較低8，故為：A>445A長時(shí)允許電流符合要求。（2）熱穩(wěn)定性校驗(yàn)下面就進(jìn)行短路熱穩(wěn)定校驗(yàn)。mm2<800mm2熱穩(wěn)定性符合要求。（3）動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn)?zāi)妇€中心距a0.25m ，母線平均允許最大跨距則其電動(dòng)力為： N母線所受的最大彎距：母線的計(jì)算應(yīng)力為

37、：因?yàn)?，動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。10kV母線選用LMY-1008型，符合要求。第七章 變電所繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)7.1 繼電保護(hù)的基礎(chǔ)7.1.1 繼電保護(hù)的任務(wù)(1)發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)的、迅速地借助于斷路器將故障部分從供電系統(tǒng)中切除，以減輕故障危害，防止事故蔓延。(2)當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，根據(jù)運(yùn)行維護(hù)條件確定保護(hù)是作用于信號(hào)還是作用于跳閘。(3）繼電保護(hù)裝置可以與供電系統(tǒng)的自動(dòng)化裝置，如自動(dòng)重合閘，備用電源自動(dòng)投入裝置等相配合，縮短事故停電時(shí)間，提高供電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。7.1.2 繼電保護(hù)的組成及其工作原理供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，會(huì)引起電流的增加和電壓的降低，以及電流、電壓相位角的變化。因此，利

38、用故障時(shí)參數(shù)與正常運(yùn)行時(shí)的差別，就可以構(gòu)成不同原理和類型的繼電保護(hù)。7.1.3 繼電保護(hù)的基本要求作用于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上有四個(gè)基本要求，即選擇性、快速性、靈敏性和可靠性。(1）選擇性 是指當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置僅將故障元件切除，使停電范圍盡量縮小，從而保證非故障部分繼續(xù)運(yùn)行。(2）快速性 快速切除故障可以減輕故障的危害程度，加速系統(tǒng)電壓的恢復(fù)，為電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)創(chuàng)造條件等。故障切除時(shí)間等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器跳閘時(shí)間之和。(3）靈敏性 是指保護(hù)裝置對(duì)保護(hù)范圍內(nèi)故障的反映能力，通常用靈敏系數(shù)來衡量。(4）可靠性 是指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的故障時(shí)，應(yīng)正確動(dòng)作，不

39、應(yīng)拒動(dòng)；而在任何其他該保護(hù)不該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)誤動(dòng)作。保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性是非常重要的，任何拒動(dòng)或誤動(dòng)都將使事故擴(kuò)大，造成嚴(yán)重后果。7.2 變電所繼電保護(hù)的配置(1）變電所進(jìn)線側(cè)斷路器設(shè)定時(shí)限過流保護(hù)；(2）主變壓器設(shè)置瓦斯保護(hù)、溫度保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等5種保護(hù)；(3）10kV母聯(lián)保護(hù)由變壓器的后備保護(hù)來實(shí)現(xiàn)，設(shè)置限時(shí)速斷保護(hù)，作為配出線過流保護(hù)的后備，采用電流速斷為配出線電流速斷保護(hù)的后備；(4）10kV出線，對(duì)于變電所附近的低壓變壓器以及較長的線路設(shè)置速斷保護(hù)和過流保護(hù)，過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為1s；對(duì)出線較短的線路和電容器一般只設(shè)無時(shí)限的過流保護(hù)。(5）電容器的繼電保護(hù)

40、，對(duì)電容器組和斷路器之間連接線的短路，裝設(shè)瞬時(shí)速斷和定時(shí)限過流保護(hù)；內(nèi)部故障采用熔斷器保護(hù)，另外還有過電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)。7.2.1 35kv進(jìn)線保護(hù)35kV進(jìn)線設(shè)置限時(shí)速斷和過流保護(hù)。(1) 限時(shí)速斷保護(hù)的整定計(jì)算可知35kV母線上的最大三相短路電流為kA,則一次動(dòng)作電流 =A限時(shí)速斷保護(hù)的接線方式采用V型接線, 接線系數(shù)=1, 電流繼電器選用電磁型繼電器,返回系數(shù)=0.85，但限時(shí)速斷無須考慮返回系數(shù)，進(jìn)線開關(guān)的CT變比為200/5，則二次動(dòng)作電流：=由計(jì)算，選用電磁式電流繼電器DL-21，電流整定范圍25-100A。 查表可知，35kV母線上的最小二相短路電流3.43kA,則靈敏度=&

41、gt;1.5 符合要求動(dòng)作時(shí)限 s（2） 過流保護(hù)的整定計(jì)算該站的總負(fù)荷為10000kVA，則進(jìn)線的最大長時(shí)負(fù)荷電流為一次動(dòng)作電流過流保護(hù)的接線方式是選用二相三繼電器接線（可以提高遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏度），接線系數(shù)=1, 選用電磁型電流繼電器, 返回系數(shù)=0.85，CT變比為200/5，則二次動(dòng)作電流：=由計(jì)算，選用DL-21電流繼電器，電流整定范圍為25100A可知，35kV母線上的最小二相短路電流為3.43kA,則近后備靈敏度>1.5 符合要求。 可知，10kV母線上的最小二相短路電流為7.85kA, 則遠(yuǎn)后備靈敏度符合要求動(dòng)作時(shí)間 s7.2.2 35kv母聯(lián)開關(guān)保護(hù)35kV母聯(lián)開關(guān)設(shè)置

42、速斷保護(hù)。其與35kV進(jìn)線的限時(shí)速斷一樣，故用電磁式電流繼電器DL21，電流整定范圍為25100A。靈敏度校驗(yàn)也同35kV進(jìn)線限時(shí)速斷校驗(yàn)一樣，校驗(yàn)合格。主變壓器設(shè)置 溫度保護(hù)、瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、過流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)等保護(hù)。（1） 主變差動(dòng)保護(hù)×kA，最小運(yùn)行方式兩相短路電流為3.40*10.5/37=0.96kA。下面對(duì)差動(dòng)保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算。計(jì)算變壓器各側(cè)一次額定電流，選出電流互感器變比，并計(jì)算各側(cè)電流互感器二次回路額定電流，計(jì)算結(jié)果如下表。表7-1 繼電器的計(jì)算結(jié)果名稱35kv側(cè)10kv側(cè)各側(cè)額定電流A=165=578互感器接線方式DY電流互感器計(jì)算變比165/5=286/55

43、78/5=600/5選擇變比300/560二次回路電流A首先確定基本側(cè)，基本側(cè)是指繼電器中差動(dòng)線圈的首端（正極性。由上表可以看出，6kV側(cè)為基本側(cè)。計(jì)算保護(hù)裝置10kV側(cè)的一次動(dòng)作電流按躲過外部最大不平衡電流：×(1×0.1+0.05+0.05)×8190按躲過勵(lì)磁涌流按躲過電流互感器二次斷線確定線圈接線與匝數(shù)平衡線圈、分別接與10kV側(cè)與35kV側(cè)。計(jì)算基本側(cè)繼電器動(dòng)作電流基本側(cè)工作線圈計(jì)算匝數(shù)為根據(jù)編程BCH-2內(nèi)部實(shí)際接線，選擇實(shí)際整定匝數(shù)為，其中取差動(dòng)線圈匝數(shù)為3,平衡線圈I的匝數(shù)為則10kV側(cè)繼電器實(shí)際電流動(dòng)作電流確定10kV側(cè)平衡線圈的匝數(shù)確定平衡線圈實(shí)際匝數(shù)為計(jì)算由于實(shí)際匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等產(chǎn)生的相對(duì)誤差因?yàn)?，相差很少，故不需要核算?dòng)作電流。初步確定短路線圈的抽頭選用抽頭。計(jì)算最小靈敏系數(shù) 按最小運(yùn)行方式下，10kV側(cè)兩相短路校驗(yàn)。因?yàn)榛緜?cè)互感器二次額定電流最大，故非基本側(cè)靈敏系數(shù)最小。35kV側(cè)通過繼電器的電流為繼電器的整流電流為則最小靈敏系數(shù)為最小靈敏系數(shù)滿足要求。差動(dòng)保護(hù)計(jì)算結(jié)果由以上計(jì)算，主變壓器選用差動(dòng)保護(hù)，短路線圈“”,差動(dòng)線圈4匝； 10kV接線方式側(cè)Y形，變比600/5；35kV接線方式側(cè)，變比300/5；（2） 主變過流保護(hù)為了防止外部短路引起變壓器線圈的過電流，并作為差動(dòng)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)，變壓器還必須裝設(shè)過電流保