35kv降压变电站设计电力系统毕业设计

'35kV降压变电站设计电力系统毕业设计重庆技术学院专科生毕业设计题目:35kV降压变电站设计系别电气工程系专业发电厂及电力系统目录引言…………………………………………………………………4原始资料分析……………………………………………………5电气主接线的设计…………………………………………………42.1电气主接线设计概述…………………………………………………42.2电气主接线的基本形式及特点………………………………………52.3电气主接线的选择……………………………………………………7主变器的选择………………………………………………………113.1主变台数的确定……………………………………………………113.2主变相数的选择……………………………………………………113.3主变压器选择的结果………………………………………………12短路电流计算………………………………………………………14 电路各元件、参数、标幺值的计算………………………………14三相短路电流计算…………………………………………………14电气设备选择………………………………………………………175.1断路器、隔离开关的选择变压器保护………………………………165.2电流互感器的选择母线保护…………………………………………255.3电压互感器的选择……………………………………………………315.4导体的选择和校验自动装置…………………………………………335.5互感器在主接线中的配置……………………………………………38高压配电系统及配电装置的设计…………………………………35配电装置的要求………………………………………………………35配电装置的分类………………………………………………………36配电装置的应用………………………………………………………36屋内配电装置布置原则………………………………………………38本设计中配电装置的确定…………………………………………40第七章防雷和接地设计……………………………………………………417.1防雷设计……………………………………………………………467.2接地设计……………………………………………………………46第八章继电保护配置………………………………………………………478.1变压器的保护配置…………………………………………………478.2母线的保护配置…………………………………………………………47第九章设计总结…………………………………………………………………49 第十章致谢…………………………………………………………………………………49第十一章参考文献……………………………………………………………………………51一引言电力是以电能作为动力的能源。发明于19世纪70年代,电力的发明和应用掀起了第二次工业化高潮。成为人类历史18世纪以来,世界发生的三次科技革命之一,从此科技改变了人们的生活。20世纪出现的大规模电力系统是人类工程科学史上最重要的成就之一,是电力发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统。它将自然界的一次能源通过发电动力装置转换成电力,再经输电、变电和配电将电力供应到各用户。1.1原始资料简要分析1.建设规模:该变电所电压等级为35/10KV10KV进出线8回根据建厂规模,对本变电站的电气主接线进行设计确定出2~3种方案,进行技术和经济比较,确定出最优方案。2.该地区的负荷情况:10KV恻的出现容量为6400kw,每条容量为800kw3.系统短路容量为无穷大根据以上两系统的短路容量,可计算两系统的综合电抗标幺值。进而进行短路电流的计算。收集国内外电气设备的现状和发展趋势,了解设备和导体选择的条件,对本变电站进行电气设备和导体的选择。4.本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为:10KV侧T4000小时/年 根据以上最大负荷小时数,可查表得出导体经济电流密度,进而按照经济电流密度进行母线截面的选择。5.所址概括:该变电所地势交平,交通便利,环境无污染,位于市郊区荒土地。根据以上所址概述,可了解到该设计中变电所的周边环境情况,可推测该所地处平原地区,占地面积大,由此根据变电所配电系统和配电装置的设计原则,对本变电所进行高压配电系统及配电装置设计,接近负荷中心,则要求供电的可靠性,调度的灵活性更高。二电气主接线的设计发电厂和变电站的电气主接线是指由发电机,变压器,断路器,隔离开关,互感器,母线和电缆等电气设备,按一定顺序连接的,用以表示生产,汇集和分配电能的电路。电气主接线又城为一次接线或电气主系统,代表了发电厂和变电所电气部分的主体结构,直接影响着配电装置的布置,继电保护配置,自动装置和控制方式的选择,对运行的可靠性,灵活性和经济性起决定性的作用。2.1电气主接线设计概述2.11对电气主接线的基本要求⑴电气主接线应根据系统和用户的要求,保证供电的可靠性和电能质量,对Ⅲ类负荷单个电源供电即可。对Ⅰ类负荷和Ⅱ类负荷占大多数的用户应由两个独立电源供电,其中任一电源必须在另一个电源不能供电时,能保证向重要负荷供电。 电压和频率是电能质量的基本指标,在确定电气主接线时应保证电能质量在允许的变动范围之内。⑵电气主接线应具有一定的灵活性和方便性,一适应电气装置的各种运行状态。不仅要求在正常运行时能安全可靠地供电,而且在系统故障或设备检修及故障时,也能适应调度的要求,并能灵活,简便,迅速地倒换运行方式,使停电时间最短,影响范围最小。⑶电气主接线应在满足上述要求的前提下,尽可能经济。应尽量减少设备投资费用和运行费用并尽量减少占地面积,同时注意搬迁费用,安装费用和外汇费用。⑷具有发展和扩建的可能性。电气主接线在设计时应尽量留有发展余地,不仅要考虑最终接线的实现,同时还要兼顾到从初期接线过度到最终接线的可能和分阶段施工的可行方案,是其尽可能的不影响连续供电或在停电时间最短的情况下完成过度的实施。2.12变电所电气主接线的设计原则变电所主接线的设计必须满足上述四个基本要求,以设计任务书为依据,一国家经济建设方针,政策及有关技术规范为准则,结合工程具体特点,准确的掌握基础资料,做到及要技术先进又要经济使用。 在工程设计中,经上级主管部门批准的设计任务书或委托书是必不可少的。它将根据国家经济发展及电力负荷增长率的规划,给出所设计的变电所的容量,电压等级,出线回路数。主要是负荷要求,电流系统参数和对变电所的而具体要求,以及设计的内容和范围,这些原始资料是设计的依据,必须进行详细的分析和研究,从而可以初步拟定一些主接线方案,国家方针政策,技术规范和标准是根据国家实际状况,结合电流工业的技术特点而制定的准则,设计时必须严格遵循。结合对主接线的基本要求,设计的主接线应供电可靠,灵活,经济,留有扩建和发展的余地。设计时,在进行论证分析阶段,更应该辩证的同意供电可靠性与经济性的关系,以使设计的主接线具有先进性和可靠性。在满足运行要求使,变压器高压侧应尽量采用断路器较少的或不用断路器的接线。旁路设施可按主接线基本形式中所述的情况设置。2.13电气主接线的设计步骤电气主接线的设计伴随着发电厂或变电所的整体设计,即按照工程基本建设程序,经历可行性研究阶段,技术设计阶段和施工设计等四个阶段,在各阶段中随要求,任务的不同,其深度,广度也有所差异,但总的设计思路,方法和步骤相同。⑴对变电站进行综合分析:变电所的情况,包括变电所的类型,在电力系统中的地位和作用,近期及远景规划容量,近期和远景与电力系统的连接方式和各级电压中性点接地方式,最大负荷利用小时数及可能运行的方式等。负荷情况,包括负荷的性质及地理位置、输电电压等级、出线回数及输送容量等。电力负荷的原始资料室设计主接线的基础数据,应在电力负荷预测的基础上确定,其准确性直接影响主接线的设计质量。环境条件,包括当地的气温,湿度,风向,水文,递质,海拔高度及地震等因素,这些对主接线中电器的选择和配电装置的实施均有影响,必须予以重视;此外对重型设备的运输,也应充分考虑。设备情况,为使所设计的主接线可行,必须对各主要电器的性能,制造能力,供货情况和价格等资料汇集并进行分析比较,保证设计具有先进性和可行性。⑵ 确定变压器的容量和台数变电所主变压器的容量,一般应按5?10年规划负荷来选择,根据城市规划,负荷性质、电网结构等综合考虑确定,对重要变电所,应考虑当一台变压器停运时;其余变压器容量在记及过负荷能力允许时间内,应满足Ⅰ类及Ⅱ类负荷的供电;对一般性变电所,当1台主变压器停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的70%至80%。变电所主变的台数,对于枢纽变电所在中,低压测以形成环网的情况下,以设置2台主变压器为宜;对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,可设3台主变压器,以提高供电可靠性。⑶主接线方案的拟定与选择根据设计任务书的要求,在变电站资料分析的基础上,根据对电源和出线回数,电压等级,变压器台数,容量以及母线结构等,可拟定出若干个主接线方案,依据对主接线的基本要求,从技术上论证并淘汰一些明显不合理的方案,最终保留2?3各技术相当,又都能满足任务要求的方案,在进行经济比较,对于在系统中占有重要地位的大容量变电所的主接线,还应进行可靠性定量分析计算比较,最终确定在技术上合理,经济上可行的最终方案。⑷所用电源的引线,确定所用电源的引线方式。⑸短路电流计算和主要电气选择,对所选的电气主接线进行短路电流计算,并选择合理的电气设备。⑹绘制电气主接线图,对最终确定的主接线,按工程要求绘制工程图。2.2主接线的基本接线形式及其特点电气主接线的型式是多种多样的,按有无母线可分为有母线型的主接线和无母线型的主接线两大类。2.2.1有母线型的电气主接线1、单母线接线及单母线分段接线(1)单母线接线 单母线接线供电电源在变电站是变压器或高压进线回路。母线既可保证电源并列工作,又能使任一条出线都可以从任一个电源获得电能。各出线回路输入功率不一定相等,应尽可能使负荷均衡地分配在各出线上,以减少功率在母线上的传输。单母接线的优点:接线简单清晰、设备少、操作方便、经济性好,并且母线便于向两端延伸,扩建方便和采用成套配电装置。缺点:①可靠性差。母线或母线隔离开关检修或故障时,所有回路都要停止工作,也就成了全厂或全站长期停电。②调度不方便,电源只能并列运行,不能分列运行,并且线路侧发生短路时,有较大的短路电流。适用范围:一般只适用于一台发电机或一台主变压器的以下三种情况:6~10kV配电装置的出线回路数不超过5回;35~63kV配电装置的出线回路数不超过3回;110~220kV配电装置的出线回路数不超过两回。(2)单母分段接线单母线用分段断路器进行分段,可以提高供电可靠性和灵活性;对重要用户可以从不同段引出两回馈电线路,由两个电源供电;当一段母线发生故障,分段断路器自动将用户停电;两段母线同时故障的几率甚小,可以不予考虑。在可靠性要求不高时,亦可用隔离开关分段,任一母线故障时,将造成两段母线同时停电,在判别故障后,拉开分段隔离开关,完成即可恢复供电。单母线分段接线的缺点是当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;当出线为双回路时,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。(3)单母线带旁路母线的接线 为了检修出线断路器,但不中断对该出线的供电,可增设旁路母线。当检修电源回路断路器期间不允许断开电源时,旁路母线还可以与电源回路连接,此时还需在电源回路加装旁路隔离开关。有了旁路母线,提高了供电的可靠性,但旁路系统造价昂贵,同时使配电装置运行复杂化,另外检修母线或母线故障期间中断供电。2、双母线接线及分段接线(1)双母线接线双母接线有两组母线,并且可以互为备用。每一个电源和出线的回路,都装有一台断路器,有两组母线隔离开关,可分别与两组母线连接。两组母线之间的联络,通过母线联络断路器来实现。由于有了两组母线,时运行的可靠性和灵活性大为提高。其优点主要有:①检修母线时不影响正常供电;②检修任一组母线隔离开关时,只需断开此隔离开关所属回路和与此隔离开关相连的该组母线,其他回路均可通过另一组母线继续运行;③工作母线发生故障后,所有回路能迅速恢复供电;④检修任一出线断路器时,可用母联断路器代替检修的断路器,回路只需短时停电;⑤调度灵活;⑥扩建方便等特点。缺点:①在倒母线的操作过程中,隔离开关作为操作电器,容易发生误操作;②检修任一回路的断路器或母线故障时,仍将短时停电;③所使用的设备多(母线隔离开关的数目多),并且使配电装置结构复杂,所以经济性能差。(2)双母线分段接线 为了缩小母线故障的停电范围,可采用双母线分段接线,用分段断路器将工作母线分为两段,每段工作母线用各自的母联断路器与备用母线相连,电源和出线回路均匀地分布在两段工作母线上。这种接线具有单母线分段和双母线的特点,较双母线接线具有更高的可靠性和灵活性。正常运行时工作母线工作,备用母线不工作,它是单母线分段接线方式,当一段工作母线发生故障后,在继电保护作用下,分段断路器先自动跳开,而后将故障段母线所连的电源回路的断路器跳开,该段母线所连的出线回路停电;随后,将故障段母线所连的电源回路和出线回路倒至备用母线上,即可恢复供电,这样,只是部分短时停电,而不必短期停电,仍是单母线分段运行方式。双母线分段接线主要用于大容量进出线较多的配电装置中,如220KV进出线达10~14回时,就可采用双母线三分段的接线。在330~500KV的配电装置中,也有采用双母线四分段的。(3)双母线带旁路母线的接线为了不停电检修出线断路器,双母线可以带旁路母线,用旁路断路器替代检修中的回路断路器工作,使该回路不致停电。这种接线运行操作方便,不影响双母线正常运行,但多装了一组断路器和隔离开关,增加了投资和配电装置的占地面积,然而这对于接于旁路母线的线路回数较多,并且对供电可靠性有特殊需要的场合是十分必要的。2.2.2无母线型的电气主接线无母线型的电气主接线在电源与引出线之间或接线中各元件之间没有母线连接,常用的有桥型接线、多角形接线和单元接线。1、桥型接线适用于仅有两台变压器和两条引出线的发电厂和变电所中。因此,它不适合本设计中对主接线进出线的要求。 2、多角形接线没有集中地母线,相当于将单母线用断路器按电源和引出线的数目分段,且连接成环形的接线。这种接线一般适用于最终规模已确定的110kV及以上的配电装置中,且以不超过六角形为宜。多角形接线的缺点之一就是扩建困难,因此,此接线型式亦不适合本设计的要求。3、单元接线一般适用于只有一台变压器和一回线路时的小容量终端变电所和小容量的农村变电所,因此,此接线也不适合本设计的要求。2.3电气主接线的选择根据对原始资料的分析以及对主接线的认识,现列出以下三种主接线方案。方案一:10KV侧单母线分段接线。10KV进出线8回,可向重要用户采用双回路供电。选择单母线分段接线方式。方案二:10KV侧单母线带旁路母线接线。10KV侧单母线带旁路母线接线,检修出线断路器时,可不中断对该出线的供电,提高了供电的可靠性。方案三:10KV侧单母线分段接线。现对三种方案列表2-1比较如下:表2-1电气主接线方案比较项目方案可靠性灵活性经济性方案一:35KV侧单母线分段接线可靠性高1.检修、调试相对灵活;2.各种电压级接线都便于扩建和发展。设备相对多,投资较大,经济性较差,但对供电可靠性的特殊需要是必要的。方案二:、35KV侧单母线带旁路母线接线。可靠性较高; 2.单母线带旁路母线接线,检修母线或母线故障期间中断供电。1.灵活性较好;2.扩建方便1.设备相对多,投资较大;2.旁路系统造价昂贵,同时使配电装置运行复杂化方案三:35KV侧单母线接线。1.可靠性高;2.结构简单,有一定的供电可靠性1.各电压级接线方式灵活性都好;2.各种电压级接线都便于扩建和发展。1.设备相对少,投资较小;2.减少占地面积。综合考虑三种电气主接线的可靠性,灵活性和经济性,结合实际情况,确定第三种种方案为设计的最终方案. 三主变压器的选择在发电厂和变电站中,用来向电力系统或用户输送功率的变压器,称为主变压器;用于两种电压等级之间交换功率的变压器,称为联络变压器;只供本所(厂)用的变压器,称为站(所)用变压器或自用变压器。3.1主变压器台数和容量的确定3.11主变压器台数的确定(1)对大城市郊区的一次变电所,在中、低侧已构成环网的情况下,变电所以装设两台主变压器为宜。(2)对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所,在设计时应考虑装设三台主变压器的可能性。(3)对于规划只装设两台主变压器的变电所,以便负荷发展时,更换变压器的容量。根据以上主变压器台数的选择原则以及本设计的要求,该变电所装设2台主变压器。3.1.2主变压器容量的选择主变压器容量的确定原则(1)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10~20年的负荷发展。对于城郊变电所,主变压器容量应与城市规划相结合。 (2)根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所,应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷;对一般性变电所,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%。(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。根据主变压器容量的确定原则,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应能保证全部负荷的70%~80%,可以确定单台变压器的额定容量。S总的容量为800*86400kwA综合考虑以上选择原则和本变电所的负荷情况,确定变电所单台主变压器的额定容量:SN4000KVA.3.2主变压器型式的选择3.2.1主变压器相数的的选择选择主变压器的相数,需考虑如下原则:1、当不受运输条件限制时,在330KV及以下的发电厂和变电站,均应选用三相变压器。2、当发电厂与系统连接的电压为500KV时,已经技术经济比较后,确定选用三相变压器、两台半容量三相变压器或单相变压器组。对于单机容量为300MW、并直接升压到500KV的,宜选用三相变压器。3、对于500KV变电所,除需考虑运输条件外,应根据所供负荷和系统情况,分析一台(或一组)变压器故障或停电检修时对系统的影响。尤其在建所初期,若主变压器为一组时,当一台单相变压器故障,会使整组变压器退出,造成全网停电;如用总容量相同的多台三相变压器,则不会造成所停电。为此要经过经济论证,来确定选用单相变压器还是三相变压器。 在发电厂或变电站还要根据可靠性、灵活性、经济性等,确定是否需要备用相。对于容量、阻抗、电压等技术参数相同的两台或多台主变压器,首先应考虑共用一台备用相。备用相是否需要采用隔离开关和切换母线与工作相相连接,可根据备用相在替代工作相的投入过程中,是否允许较长时间停电和变电所的布置条件等工程具体情况确定之。根据以上选择原则以及原始资料分析,本变电站选用双绕组变压器作为主变压器。3.2.2绕组数量和连接方式的选择在具有三种电压等级的变电所中,如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器额定容量的15%以上,或低压侧虽无负荷,但在变电所内需要装设无功补偿设备时,主变压器一般选用三绕组变压器。变压器绕组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丫和△,我国110KV及以上电压,变压器绕组多采用丫连接;35KV亦采用丫连接,其中性点多通过消弧线圈接地。35KV以下电压,变压器绕组多采用△连接。本设计中变电所具有两种电压等级,即35kV和10kV,需选用二绕组变压器,变压器绕组的连接方式为丫/△3.3主变压器的选择结果查《电力工程电气设备手册:电气一次部分》,选定变压器的额定容量为4000KVA。这里选择三绕组变压器,所选变压器的技术参数如下所示:型号:GB-4000/35额定容量kVA:4000 额定电压(kV):高压?35±8×1.25%;;低压?10.5连接组标号:Yd11空载损耗kW:4.52负载损耗(kW):28.80阻抗电压(%):高-低:22.8所以选择两台GB-4000/35型变压器为主变压器。四短路电流计算高压短路电流计算一般只计及各元件(即发电机、变压器、电抗器、线路等)的电抗,采用标幺值计算。在为选择电气设备而进行的短路电流计算中,如果系统阻抗(即等值电源阻抗)不超过短路回路总阻抗的5%~10%,就可以不考虑系统阻抗,将系统作为“无限大”电力系统处理,按这种假设所求得的短路电流虽较实际值偏大一些,但不会引起显著误差以致影响所选电气设备的型式。另外,由于按无限大电力系统计算得到的短路电流是电气装置所通过的最大短路电流,因此,在初步估算装置通过的最大短路电流或缺乏必需的系统参数时,都可认为短路回路所接的电源容量是无限大电力系统。本系统作无限大电源系统。4.1电路各元件参数标幺值的计算⑴主变压器的各绕组电抗标幺值计算如下:取,计算各元件参数,做等值电路。发电机: 4.2三相短路电流计算4.2.135KV母线发生三相短路时的短路电流计算:短路点对电源的电抗为:短路电流周期分量的标幺值为:短路点的短路电流周期分量的有名值为:取冲击系数为1.80,短路冲击电流有名值为:短路电流的最大有效值:短路容量:4.2.210KV母线发生三相短路时的短路电流计算:图及简化过程如下图4-2所示。图4-3等效电路图及化简过程短路点对电源的电抗为:短路电流周期分量的标幺值为:短路点的短路电流周期分量的有名值为:取冲击系数为1.80,短路冲击电流有名值为: 短路电流的最大有效值:短路容量:短路电流计算结果列表于4-1下:表4-1短路电流计算结果表短路点基准电压kV短路电流kA冲击电流kA短路容量MVAK1359.9430.95172K2109.7530.36168五导体和电气设备的选择正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时,应根据工程实际情况,在保证安全、可靠的前提下,积极而稳妥地采用新技术,并注意节省投资,选择合适的电气设备。尽管电力系统中各种电器的作用和工作条件并不一样,具体选择方法也不完全相同,但对它们的基本要求确是一致的。电气设备要可靠地工作,必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态来校验动、热稳定性。 本设计中,电气设备的选择包括:断路器和隔离开关的选择,电流、电压互感器的选择、避雷器的选择,导线的选择。电气设备选择的一般原则:(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)应按当地环境条件校核;(3)应力求技术先进和经济合理;(4)与整个工程的建设标准应协调一致;(5)同类设备应尽量减少品种;(6)扩建工程应尽量使新老电气设备型号一致;(7)选用新产品,均应具有可靠的实验数据,并经正式鉴定合格。技术条件:选择的高压电器,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。同时,所选择导线和电气设备应按短路条件下进行动、热稳定校验。各种高压设备的一般技术条件如下表5-1所示:表5-1高压电气技术条件序号电器名称额定电压(kA)额定电流A额定容量 kVA机械荷载N额定开断电流kA短路稳定性绝缘水平热稳定动稳定1断路器√√√√√√√2隔离开关√√√√√√3组合电器√√√√√√4负荷开关√√√√√√5熔断器√√√√√√6电流互感器√√√√√√7电压互感器√√√8电抗器√√√√√√9消弧线圈√√√√√10避雷器√√√√11封闭电器√√√√√√√12穿墙套管√√√√√√13绝缘子√√√√5.1断路器和隔离开关的选择 断路器的选择,除满足各项技术条件和环境条件外,还应考虑到要便于安装调试和运行维护,并在经济技术方面都比较后才能确定。根据目前我国断路器的生产情况,现一般选用真空、SF6、少油和压缩空气等断路器作为10kV~220kV的开关电器。表5-2高压断路器、隔离开关的选择及其校验项目项目额定电压额定电流开断电流额定关合电流热稳定动稳定高压断路器隔离开关――同样,隔离开关的选择校验条件与断路器相同,其型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素,进行综合技术经济比较后确定。5.1.135kV主变侧Ⅰ:主变断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流:具体选择及校验过程如下:(1)额定电压选择:(2)额定电流选择:(3)额定开端电流选择:选择LW8?35/1600,技术数据如下表5-9所示:表5-9技术数据表 型号额定工作电压kV最高工作电压kV额定电流(A)额定开断电流(kA)额定关合电流(峰值)(kA)4s热稳定电流(kA)额定动稳定电流(峰值)(kA)全开断时间s固有分闸时间sLW8-35/16003540.51600256320630.10.06(4)热稳定校验:,设主保护和后备保护的动作时间为0s和1.5s,则热稳定计算时间:因为是无限大电源系统,所以所以,,满足热稳定校验。(5)动稳定校验:因为,所以满足动稳定校验。其具体参数如下5-10表:表5-10具体参数表由表可知,所选断路器满足选择要求Ⅲ:主变侧隔离开关的选择与校验(1)额定电压选择:(2)额定电流选择:选择GW5?35/1600,其技术参数如下5-12表。表5-12GW5?35/1600技术参数表型号额定电压kV额定电流 A5s热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)GW5?35/16003516002050(3)热稳定校验:因为,所以,满足热稳定校验。(4)动稳定校验:具体参数如下5-13表:表5-13具体参数表计算数据GW5?35/160035kV35kV826.66A1600A132.62200030.95kA50kA由表可知,所选隔离开关满足选择要求。5.1.210kV主变侧Ⅰ:主变10kV侧断路器的选择与校验流过断路器的最大持续工作电流: 具体选择及校验过程如下:(1)额定电压选择:(2)额定电流选择:(3)额定开断电流选择:选择LW3?10型断路器,其技术数据如下表5-14所示:表5-14技术数据表型号额定电压kV最高工作电压kV额定电流(A)额定开断电流(kA)4s热稳定电流(kA)额定动稳定电流(峰值)(kA)合闸时间s分闸时间sLW3?101011.530008820≤0.06≤0.04(4)热稳定校验:设主保护和后备保护的动作时间为0s和1.5s,则校验短路热稳定的计算时间:因为是无限大电源系统,所以所以,,满足热稳定校验。(5)动稳定校验: 因为,所以满足热稳定校验。具体参数如下表5-15所示。表5-15具体参数表计算数据LW3?1010kV10kV2427A3000A1.62kA8kA9.36kA20kA134.92由表可知,所选断路器满足选择要求。Ⅱ:主变隔离开关的选择与校验流过回路的最大持续工作电流:(1)额定电压选择:(2)额定电流选择:选择GN10-10/3000型隔离开关,其技术参数如下5-16表:表5-16GN10-10/3000技术参数表型号额定电压kV额定电流 A5s热稳定电流(kA)动稳定电流峰值(kA)GN10-10/300010300075160(3)热稳定校验:因为所以,满足热稳定校验。(4)动稳定校验:,所以,满足动稳定校验。具体参数如下5-17表:表5-17具体参数表计算数据GN10-10/300010kV10kV2427A3000A134.9223.75kA160kA由表可知,所选隔离开关满足选择要求。3.10kV母联断路器及隔离开关的选择与校验选用LW3?10型六氟化硫断路器和GN10-10/3000型隔离开关。5.2电流互感器的选择电流互感器按以下技术条件进行选择: 一、按一次回路额定电压和电流选择电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足:式中二、电流互感器种类和型式的选择在选择时,应根据安装地点(如屋内、屋外)和安装方式(如穿墙式、支持式、装入式等)选择型式。35kV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,常用LC系列。35kV屋内配电装置常采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构,如LZ系列的树脂浇注绝缘结构只适用于屋内配电装置。三、准确级的选择互感器的准确级不得低于所供测量仪表的准确级,0.5~1级的电流互感器用于变电所的测量仪表,电能表必须用0.5级的电流互感器。四、热稳定校验电流互感器热稳定能力常以1s允许通过一次额定电流来表示,故热稳定按下式校验:五、动稳定校验电流互感器的内部动稳定性常以额定动稳定倍数表示,校验式如下: 外部动稳定校验主要是校验互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。有的产品样本未标明出线端部运行作用力,而只给出动稳定倍数。一般是在相间距离为40cm,计算长度为50cm的条件下取得的。按下式校验:5.2.135KV侧电流互感器的选择:Ⅰ:主变侧电流互感器的选择:(1)按一次回路额定电压和电流选择电流互感器一次回路最大持续工作电流电流互感器的一次回路额定电压和电流必须满足:(2)电流互感器种类和型式选择采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器,安装地点是屋外。(3)准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用,准确级选择0.5级。综上,初选LCWD1?35/1200型电流互感器,其技术数据如下表5-20所示:表5-20技术数据表型号额定电流(A)级次组合准确级次二次负荷(Ω)10%倍数1S热稳定倍数(倍)动稳定倍数(倍)0.5级1级3级二次负荷(Ω)倍数(倍)LCWD1-35/120012000.5/B0.5/B2215452.5×45(4)热稳定校验:所以,满足热稳定校验。(5)动稳定校验: ⑴内部动稳定校验:因为所以,满足内部动稳定校验。⑵外部动稳定校验:所以,满足外部动稳定校验。综上,所以LCWD2?35/1200满足要求。具体数据见下5-21表:表5-21具体数据表数据项目LCWD1?35/1200计算数据35kV35kV1200A639.36A134.9276140kA25.23kA87.514.915.2.310KV侧电流互感器的选择1、主变35kV侧断路器的选择与校验流过回路的最大持续工作电流:(1)额定电压选择:(2)额定电流选择:(3)额定开断电流选择: (2)电流互感器种类和型式选择35KV以下屋内配电装置的电流互感器,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及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器,常用L(C)系列。树脂浇注绝缘的LZ系列只适用于35KV屋内配电装置。采用树脂浇注绝缘结构的电流互感器,安装地点是屋内。(3)准确级的选择作电流、电能测量及继电保护用,准确级选择0.5级。选择LZZB10-12(Q)/2000型电流互感器,本型电流互感器为环氧树脂浇注绝缘全封闭支柱式结构。适用于额定电压为35kV及以下,额定频率为50Hz或60Hz的户内电力系统中作电流、电能计量和继电保护使用。本产品的特点为动热稳定参数高,二次输出容量大,绝缘性能稳定,耐污秽等,可完全取代LCZ-35Q、LZZ-35Q等老式同类产品。该型互感器为支柱式结构,采用环氧树脂浇注,属大爬距加强型绝缘,耐污秽,耐潮湿,适合污染重湿度大的地区使用。是全封闭式浇注结构。该产品具有高动热稳定性,适合短路电流较大的系统。其技术数据如下表5-22所示:表5-22技术数据表型号准确级次额定二次负荷cosφ0.9(滞后)(VA)1S热稳定电流(KA有效值)动稳定电流(KA峰值)0.20.5 LZZB10-100.2/0.510152152.5(4)热稳定校验:所以,满足热稳定校验。(5)动稳定校验:。,所以满足动稳定校验。2、10kV母联电流互感器的选择由于10kV母联只在一台主变停运时才有大电流通过,与10kV母线侧电流互感器相同,所以同样选择LZZB10-10/3000型电流互感器。5.3电压互感器的选择电压互感器的选择和配置按下列条件:型式:35kV~110kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器;220kV及以上的配电装置,当容量和准确等级满足要求时,一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时,应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。按一次回路电压选择:按二次回路电压选择:二次回路电压必须满足测量电压为100V。电压互感器接线不同,二次电压各不相同。准确等级:电压互感器在哪一准确等级下工作,需根据接入的测量仪表,继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定。5.3.135kV侧母线电压互感器的选择 型式:采用串级绝缘瓷箱式电压互感器,作电压、电能测量及继电保护用。额定电压:准确等级:用于保护,测量、计量用,其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》,选定PT的型号为:JDX6-35型。5.3.310kV母线设备电压互感器的选择型式:采用油浸式绝缘结构电磁式PT,供电压、电能和功率测量以及继电保护用。额定电压:准确等级:用于保护、测量以及计量用,其准确等级为0.5级。查《发电厂电气部分》,选定PT型号:JDX?105.4导体的选择与校验母线一般按母线材料、类型和布置方式;导体截面;电晕;热稳定;动稳定;共振频率等项进行选择与校验。母线一般为硬母线,而架空线则是软导线。常用的硬母线截面有矩形、槽型和管型。单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点,一般用于工作电流小于2000A的回路中。矩形母线为了增加散热面积,将矩形的厚和高的差距加大,在相同截面情况下,散热面积增大,但同时应兼顾机械强度和集肤效应的影响,通常厚与高的比例取1?5~1/12。为避免集肤效应系数过大,单条矩形截面积最大不超过。当工作电流超过最大截面单条母线允许电流时,可将几条矩形母线并列使用,但是由于邻近效应和散热的影响,多条母线并列的运行载流量并不成比例增加,故一般避免采用4条以上矩形母线并列。矩形母线常用于35KV及以下,电流在4000A及以下的配电装置中。 槽形母线机械强度好,载流量较大,散热条件好,集肤效应系数小,安装也比较方便,在回路持续电流为4000~8000A时,一般用双槽形导体,大于上述电流值时,由于会引起钢件结构严重发热,故不推荐使用。管形母线集肤效应系数小,机械强度高,管内可通水和通风冷却,因此,可用在8000A以上的大电流母线。户外配电装置使用管形导体,具有占地面积小、结构简明、布置清晰等优点。另外,由于圆形表面光滑,电晕放电电压高,因此可用于110KV及以上的配电装置中。母线截面的选择:除配电装置的汇流母线及较短导体(20m以下)按最大长期工作电流选择截面外,其余导体的截面一般按经济电流密度选择。按经济电流密度选择母线截面可使年综合费用最低。年综合费用包括电流通过导体所产生的年电能损耗费、导体投资和折旧费、利息等,综合这些因素,使年综合费用最小时所对应的母线截面称为经济截面,对应的电流密度称为经济电流密度。本设计母线的截面按经济电流密度选择。母线的经济截面可由下式决定:式中??经济截面();J??经济电流密度()。经济电流密度J与年最大负荷利用小时数T有关,本设计中各级电压侧年最大负荷利用小时数为:35kV侧T4000小时/年5.4.135kV母线的选择与校验按经济电流密度选择导体截面积: 正常工作时的最大长期工作电流:查经济电流密度曲线,当T4000h时,经济电流密度,则选择LF21圆管形铝锰合金导体作为母线,其技术数据如下表5-24所示:表5-24技术数据表导体尺寸D1?D2mm导体截面导体最高允许温度为下值时的载流量A截面系数W惯性半径惯性矩J质量(kg/m)70℃80℃φ80?729541900154517.32.6969.42.61)当环境温度为40℃时,导体最高允许温度为70℃时,查表得综合修正系数为K0.81,则按长期发热允许电流校验:(2)热稳定校验。正常运行时导体温度:℃查《电力工程电气设计手册》表8?9,《供用电工程》表9?1,C95,则满足短路时发热的最小导体截面为:所以满足热稳定要求。5.4.310KV母线的选择与校验按经济电流密度选择导体截面积:正常工作时的最大长期工作电流:查经济电流密度曲线,当T4000h时,经济电流密度,则 查《电力工程电气设备手册-电气一次部分》及《电力工程电气设计手册-电气一次部分》中表,选取二片矩形硬铝导体并列使用,矩形母线的布置采取截面的长边垂直布置,以提高导体的散热率。相关数据如下:导体尺寸b×hmm×mm:2125×10;导体截面S:2500;集肤效应系数:Kf1.45;竖放允许电流:3152A当环境温度为40℃时,导体最高允许温度为70℃时,查表得综合修正系数为K0.81,则按长期发热允许电流校验(2)热稳定校验。正常运行时导体温度:℃查《电力工程电气设计手册》表8?9,得C91,则满足短路时发热的最小导体截面为:所以满足热稳定要求。(3)动稳定校验导体短路时产生的机械应力一般均按三相短路校验。校验应满足的要求为:①对于三相导体布置在同一平面的矩形导体,相间应力按下式计算:式中l??绝缘子间跨距(cm);a??相间距离(cm);W??导体的截面系数(),见《电力工程电气设计手册??电气一次部分》表8-12及8-13; β??振动系数相间距离:a0.5m,冲击电流:绝缘子的最大允许跨距取绝缘子跨距l1.5m。对于三相母线布置在同一平面,母线的自振频率为:式中可见f在35~155Hz范围内,应考虑振动系数,查《供用电工程》表8-14的曲线,对应f80.24Hz,β1.32。则相间作用应力为:②母线同相两条间作用应力计算如下:当每相为两片时,片间中心距离为a2b(根据《供用电工程》中描述),则,时,由矩形导体形状系数曲线得,,增加片间衬垫的数量可以减少各片间的应力,但会使母线散热条件变坏,根据经验一般每隔30~50cm设一衬垫,所以衬垫跨距可取,则短路时同相导体片间相互作用的应力为:所以,满足动稳定校验要求。综上,所选的二片矩形硬铝导体满足要求5.5互感器在主接线中的配置互感器在主接线中的配置如下所述: 1、电压互感器的配置:(1)母线。除旁路母线外,一般工作及备用母线都装有一组电压互感器,用于同步、测量仪表和保护装置;(2)线路。'