《 220kV 终端变电站电气主接线及配电装置设计》 毕业设计说明书
昆 明 理 工 大 学
电气工程及其自动化专业
二 OO 八年十月
毕业设计(论文题目:220kV 终端变电站电气 一 次主接线及配电装置设计 毕业设计(论文内容:
220kV 终端变电站电气一次 与 系统分析;
220kV 终端变电站电气一次 电气主接线方案比较、 设计, 绘制电气主 接线图;
短路电流计算;
220kV 终端变电站电气一次 导体和电气设备选择设计;
220kV 终端变电站电气一次 高压配电装置设计,
绘制配电装置平面布置图、断面图;
220kV 终端变电站电气一次 过电压保护及防雷规划设计;
220kV 终端变电气一次 继电保护配置规划设计,绘制保护配置图; 编制设计说明书。
专题内容:
设计题目
220kV 终端变电站电气一次系统设计 变电站设计参数: 220kV 最终两回进出线
设 计 自 然 条 件 :
海 拔 :1000m <,本地区污秽等级 :2级,地震烈度 :7<级, 最 大 风 速 :2.5/m s ,最高气温:38C ,最低气温:2C - , 平均温度:15C
设计(论文指导教师(签字 : 主 管 人(签字 :
2 0 0 8 年 10 月 25日
目 录
目 录„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 摘 要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 5 前 言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 6 第一章 变电站主接线设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 第二章 短路电流计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 19 第三章 电器设备及导体的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 27 第四章 配电装置设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 54 第五章 防 雷 保 护 „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ „ 59 第六章 保护装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 68 结 论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 72 总结与体会„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 73 谢 辞 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 74„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 75
参考文献
摘 要
220KV 终端变电所工程电气一次初步设计,主要包括以下内容:在 对各种电气主接线比较后确定本站的电气主接线,主变压器和厂用变压 器的选择,再进行短路电流计算,根据短路计算结果表选择导体和一次 主要设备,画出主接线图,剖面图、防雷配置图和保护配置图。
关键词:主接线 短路计算 设备选择 防雷保护
前 言
一 设计目的意义
毕业设计是在完成全部专业课程的基础上的最后一个理论与实践 相联系的一个重要教学环节;是全面运用所学基础理论、专业知识和基 本技能,对实际问题进行设计的综合训练;是培养学生综合素质和实践 能力的过程。对培养工作态度、作风和独立能力具有深远的影响。通过 毕业设计, 可以培养我们运用所学知识解决实际问题的能力和创新精神。 本次所设计的课题是某 220KV 变电所电气初步设计, 该变电所是一 个地区性终端变电电所,它主要担任 110KV 及 35KV 两电压等级功率输 送,把接受功率全部送往 110KV 侧和 35KV 侧线路。系统容量
Sxt=3500MVA;系统电抗 Xxt=0.45 ;与系统连接的线路长度 65km ; COS =0.85; 110KV 出线 4条;总负荷 65WM ;最大设备利用小时
Tmax=6000h。 35KV 侧出线有 6条,总负荷为 30 WM,同时 35KV 侧作为 站用电源接两台变,互为备用, 110KV 到负荷地的距离为 50KM , 35KV 到负荷地的距离为 20KM 电缆。
接题目后,先审题,然后根据题目的要求查了大量的资料。第一步, 拟订初步的主接线图,列出可能的主接线形式,各种方案进行比较,最 后确定两个最有可能的主接线形式,再做经济性比较,最终确定方案。
第二步,经过精确的计算,然后选择了主变压器和厂用变压器。第三步, 短路计算和做短路计算结果表。第四步,导体和设备的选择及其校验, 做设备结果表。第五步,继电保护,配电装置和防雷接地的布置,通过 这次设计将理论与实践结合,更好的理解电气一次部分的设计原理。 通过毕业设计应达到以下要求:熟悉国家能源开发的方针政策和有 关技术规程、规定、导则等,树立工程设计必须安全、可靠、经济的观 点;巩固并充实所学基础理论和专业知识,能够灵活应用,解决实际问 题;初步掌握电气工程专业工程的设计流程和方法,
独立完成工程设计、 工程计算、工程绘图、编写工程技术文件等相关设计
任务,并能通过答辩;培养严肃认真、实事求是和刻苦钻研的作风。 二 设计原始资料分析
本次的设计任务是:设计一座 220/110/35KV终端变电站的电气主接 线和配电装置,防雷保护和接地装置、继电保护的配置规划。设计的重 点是对变电站电主接线的拟定以及配电装置的布置。
设计的内容包括 `:
1、电气主接线方案的设计; 2、短路电流计算; 3、导体、电气设备选择 及校验; 4、设计配电装置; 5、设计防雷保护和接地装置 6、继电保护的 配置规划; 7、按设计方案绘制电气一次主接线图、配电装置的平面布置
图、断面图以及防雷图 (图纸见附页 ; 8、写设计说明书一份。
本次设计已知的基本条件:变电站的设计题目:设计一座 110/ 35/10KV通过变电站的电气一次部分。 110KV 出线有 4回出线(末端无电 源,其总负荷为 65MW , 35kV 出线 6回,总负荷为 30MW 。
1、系统容量:Sxt=3500MVA; 2、系统电抗:Xxt=0.45; 3、与系 统连接的线路长度 65km ; 4、最大设备利用小时 Tmax=6000h; 5、站址 海拔:<1000m; 6、地震烈度:7度以下; 7、本地污秽等级:2级; 8、 年最高气温 38℃;年平均气温 15℃;月平均最低气温 -2℃; 9、风速: 2.5m/s; 10、功率因数为:0.85。
通过对变电所原始资料的分析,根据设计任务书的要、要求,利用 相关论文和参考资料,并结合设计工具书进行了电气主接线方案的论证 与技术经济比较,同时对可能引起系统故障的短路情况进行了计算;另 外由电气设备的选择校验技术条件和设计要求, 用短路电流的计算结果, 选择并校验了导体和电气设备;并根据变电站的类型和总体布置对选定 的主接线方案进行高压配电装置设计,进一步查阅电测量仪表技术 规程,对仪表规划设计,对主设备进行保护规划配置设计,进行避雷器 的选择,接地网的设计。最终对本次设计的相关部分展开专题综述。编 制了设计说明书,计算书,绘制了主接线图,平面图和断面图。
第一章 电气一次主接线设计
一 . 主接线的方案初步设计
(一原始资料分析
已知待设计变电站:系统容量 Sxt=3500MVA;系统电抗 Xxt=0.6 ;与系 统连接的线路长度 35km ; COS =0.85; 110KV 出线 4条; 总负荷 65WM ; 最大设备利用小时 T max =6000h。 35KV 侧出线有 6条,总负荷为 30 WM, 同时 35KV 侧作为厂用电源接两台厂用变,互为暗备用,变电站不受场地 限制,按标准状态设计。通过对原始资的分析,查阅相关设计手册,依 据设计任务书提供的技术参数,进行主接线方案的初步比较。
据以上资料分析,该变电站属地区通过变电站,对所属电网的供电 可靠与否有十分重要的作用,全站停电后,将引起区域电网解列。依据 《发电厂电气部分》 P21页, 对重要变电站, 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允许时间内, 应满足 I 类和 II 类负荷 的供电;对一般性变电站,当一台主变压器停运时,其余变压器容量应 满足全部负荷的 70%-80%。 通过对原始资料的分析, 查阅相关设计手册, 结合该站供电负荷情况, 220KV 系统电源进线选择两条。依据设计任务 书提供的技术参数,进行主接线方案的初步比较。
(二主接线方案的初步比较。
1、 220kV 侧主接线选择 (表 -1
2、 110KV 侧主接线选择 110KV 出线 4条,负荷 65MW (表 -2
3、 35KV 侧主接线选择
本设计是设计终端变电站,有三个电压等级, 220kV , 110kV , 35kV 。 110kV 侧有 4条负荷数,总负荷
为 65MW , 35kV 侧有 6条负荷数,总负荷为 30MW ,由负荷数可以确定
该变电所主接线采用以下两种方案:
方案一
220kV 采用单母分段接线方式,当变压器发生故障或运行需要切除时,只需要断 开本回路的断路器, 单母分段接线使用与于线路较短, 变压器按经济运行需要经常切 换且有穿越功率经过的变电所的功能。
110kV 母线上近期负荷为 4回出线,采用单母接线形式,根据《发电厂电气部分》 可知, 35~60KV配电装置中, 当线路为 3回以上的, 一般采用单母线或单母线分段接线。 若连接电源较多,出线较多,负荷较大时,可采用双母接线形式。
35kV 采用单母分段接线方式, 根据 《电力工程电气设计手册》 第一册可知, 在 10~35KV配电装置中, 线路在 6回及以上时, 一般采用单母分段的接线方式, 当短路电流较大, 出线回数较多,功率较大等情况时,可采用双母分段接线形式。通常,不设旁路断路 器。
其接线特点:
1 110kV 采用外桥接线方式, 当变压器发生故障或运行需要切除时, 只需要断开本 回路的断路器, 外桥接线使用与于线路较短, 变压器按经济运行需要经常切换且有穿 越功率经过的变电所。
2 35kV 采用单母接线形式,供电可靠,轮流检修母线时,会停止对用户的供 电,工作母线发生故障时,能利用备用母线使无故障电路迅速恢复正常工作。
3 10kV 出线比较多,所以也采用单母分段形式。单母线分段,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相同的母线上, 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,占地面积大,一般当连 接的进出线回路数在 11回及以上时,一般采用分段接线形式。
方案二
110kV 采用内桥接线方式,当变压器发生故障或运行需要切除时,只需要断开本回路 的断路器, 内桥接线使用与于线路较短, 变压器按经济运行需要经常切换且有穿越功 率经过的变电所。
35kV 母线上近期负荷为 6回出线,易采用双母接线形式,根据《电力工程电气 设计手册》第一册可知, 35~60kV配电装置中,当线路为 3回以上的,一般采用单母线 或单母线分段接线。 若连接电源较多, 出线较多, 负荷较大时, 可采用双母接线形式。 10kV 可采用单母分段接线方式,根据《电力工程电气设计手册》第一册可知,在 6~10kV配电装置中,线路在 6回以上时,一般采用单母分段的接线方式。
其接线特点:
1 110kV 采用外桥接线方式,当变压器发生故障或运行需要切除时,只需要断
开本回路的断路器, 外桥接线使用与于线路较短, 变压器按经济运行需要经常切换且 有穿越功率经过的变电所。
2 35kV 采用双母接线形式,供电可靠,轮流检修母线时,不会停止对用户的供 电,工作母线发生故障时,能利用备用母线使无故障电路迅速恢复正常工作。 3 35kV 侧采用单母线分段的接线形式,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。
二 方案的经济比较:
可靠性:两种接线形式 110kV 和 35kV 侧接线方式是一样的,区别就在 10kV 侧上,第一 种方案采用双母线分段接线形式, 可靠性比较高, 检修一母线时, 不会停止对用户连 续供电, 而且还可以分段运行, 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。 灵活性:两种方案扩建都 比较的方便,且操作比较的简便。
经济性:第二种方案经济性要好点,因为只有一条母线,节省了投资,还少了隔离开 关,间隔的布置和继电保护的配置都简单。
总结:因为首先要保证可靠性, 综上所述变电站的主接线图在 220kV 侧、 110kV 侧、 35kV 侧都采用单母分段的方案。
三 最优电气主接线图绘制(详见 220kV 变电站主接线图
四 主变压器和厂用变压器的选择
1. 主变台数
由原始资料可知, 我们本次所设计的变电所是市郊区 220kV 通过变电所, 它是 以 220kV 受功率为主。 把所受的功率通过主变传输至 110kV 及 35kV 母线上。 若全
所停电后, 将引起下一级变电所与地区电网瓦解, 影响整个市区的供电, 因此选择主 变台数时,要确保供电的可靠性。 为了保证供电可靠性,避免一台主变压器故障或 检修时影响供电, 变电所中一般装设两台主变压器。 当装设三台及三台以上时, 变电 所的可靠性虽然有所提高,但接线网络较复杂,且投资增大,同时增大了占用面积, 和配电设备及用电保护的复杂性, 以及带来维护和倒闸操作等许多复杂化。 而且会造 成中压侧短路容量过大, 不宜选择轻型设备。 考虑到两台主变同时发生故障机率较小。 适用远期负荷的增长以及扩建, 而当一台主变压器故障或者检修时, 另一台主变压器 可承担 70%的负荷保证全变电所的正常供
电。 故选择两台主变压器互为备用, 提高供 电的可靠性。 在具有三种电压等级的变电所,如通过主变压器的各侧绕组的功率均 达到该变压器容量的 15%以上, 或低压侧虽无负荷, 但在变电所内需装设无功补偿设 备,主变宜采用三绕组变压器。一台三绕组变压器的价格及所用的控制和辅助设备, 比相对的两台双绕组变压器都较少, 而且本次所设计的变电所具有三种电压等级, 考 虑到运行维护和操作的工作量及占地面积等因素, 该所选择三绕组变压器, 确定该站 主变台数为 2台。 根据前述和变电站电气主接线,确定该站主变台数为 2台。
2、容量
根据设计任务书所给的出线负荷和所选的接线方式,选择容量及型号相同的 2台主变,容量按如下公式确定:
主变容量 S N ≧ 120.8( 0.8(6530 0.89576( js S P P MVA =⨯+=⨯+=⨯=来确定 S N :所要选则的主变容量 S js :按 0.8倍的经验公式计算容量 P 1:110kV 供出有功负荷 P 2:35kV 供出有功负荷
3、根据《电力工程电气设计手册》电气一次部份第 1册第 272页,因所给条件 没有说明运输的特别限制,按正常运输条件选则,故选择三相电力变压器。
4、绕组数的确定
在电力系统中, 三个及以上不同电压等级需要互相连接时, 或具有三种电压的降 压变电站, 需要由高压向中压和低压供电, 或高压和中压向低压供电时, 应选用三绕 组变压器,故选用三绕组变压器。
5、连接组别的确定
变压器三相的接线组别必须和电力系统的相位一致, 否则, 不允许并列运行。 我 国 110kV 及以上电压,变压器三相绕组都采用“ Y N ”连接。根据系统和或机组的同 步并列要求及限制三次谐波对电源的影响因数,所以,该站主变连接组别选定为: Y N , y n , d 11
6、根据以上分析条件,查《电力工程电气设计手册》电气一次部份 1上册 P240 选择:SSPS-90000/220型变压器,参数如下:
二、 站用变的选择:
2、站用变压器容量按下式确定:
站用电率 ⨯+=
ϕ
cos
(21P P S js 式中:js S ——厂用变计算负荷(MV A
1
P ——中压侧负荷(MW 2P ——低压侧负荷(MW ϕc o s —变电站平均功率因数
js S MVA kVA +=⨯==
该站站用变考虑室外布置,则站用变压器容量的选择条件为:
t
f js N K K S S ≥
=
726
kVA ≈⨯
式中:N S ——站用变容量(kV A
f K ——布置系数,室外布置时 f K 取 1.04,室内布置时取 1.04 t K ——温度校正系数,室外布置时取 0.97,室内布置时取 0.99
查 《电力工程电气设计手册》 电气一次部份 1上册 P 399页选用 S9— 800型标准变 压器两台,额定容量 800kV A ,高压侧电压 38.5±5%kV,低压侧电压 0.4kV ,联接组 别为 Yyn0,其相关电气技术参数列表如下:
第二章 短路电流计算
1. 各元件参数计算
作如下图所示等值电路图,取基准容量 100, SB MVA UB Uav ==,导线平均电阻取 R =0.4Ω/km,按已知条件作各元件的阻抗计算:
X t
① 系统阻抗:
' 100
B d d S X X Ss *=⨯
=⨯= ② 电源线路阻抗:
1122
100
=⨯⨯= ③ 主变三侧阻抗:
由主变参数可知:121323%25.5%14.9%9.1U U U ---===; ; ,则
④ 110kV 出线阻抗:
2222100
=⨯⨯= ⑤ 35kV 出线阻抗:
3322100
B L B S X L U =⨯⨯
=⨯⨯= ⑥ 站用变电抗:
d B T N U S X S =
⨯=⨯=
3
2、各点短路电流的计算:
d 1
① 1d 点短路: 转移电抗:111
S jS
d B S X X S =⋅=⨯=<3
查 《电力工程电气设计手册》0.793I ''= 1*0.831I ''= 2*
0.836I ''= 则有名值: 0*
1*
11*3500
B I I I I kA ''''''=⨯==⨯
=⨯
1*
11*3500
电气一次部份 1上册 P135表 0*
B I I I I kA ''''''=⨯==⨯
=⨯
冲击电流:1
转移电抗:211211
计算电抗:23500
S jS d B S X X S =⋅=⨯=>3
转移电抗:31131
计算电抗:33500
S jS d B S X X S =⋅=⨯=>3
此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减
*
d I I I I X ***''======
31.561B I kA =
==(
24*
④ 4d 点短路:
转移电抗:42210.1789d d L X X X =+=
3
S jS d B S X X S =⋅
=⨯=>3 此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减
*
d I I I X **''===== 4144.34( B I kA =
== 24*
⑤
⑥ 6d 点短路:
S jS d B S X X S =⋅
=⨯=>3 此时可将系统等效为无限大系统,短路电流不衰减
*
d I I I X **''=====
24*
短路电流带来的发热量:K P nP Q Q Q =+ (kA2
P Q 2:周期分量带来的发热量 (kA nP ( Q 2:非周期分量带来的发热量 kA
222
202
(10( 12k P tk tk t Q I I I KA S =
++——辛卜生公式 22( nP Q I T KA S ''= k t ——短路校验时间
k j d t t t =+
j t ——继电保护动作时间 d t ——断路器全开断时间
因为本设计为 220kV 通过变, 所以取 t k =4S, 而规程规定 t k >1S 时, 可不计 nP Q , 此时 K P Q Q =,完全采用辛卜生公式进行计算。
2、各短路电流发热量的计算:
22
222212
++=⨯+⨯+= 从前面的计算中可看知 d 2、 d 3、 d 4、 d 5、 d 6点的 js X 都大于 3, 24I I I ''==, ,则:
2K k Q I t ''=。
2223.94( k k Q I t kA S ''=== 223152.08( k k Q I t kA S ''== 224402.7( k k Q I t kA S ''== 2258.32( k k Q I t kA S ''== 2264.62( k k Q I t kA S ''==
一、制作短路计算结果表:
第三章 电器设备及导体的选择
§3-1 电器设备及导体选择的一般要求
断路器最主要的作用是正常时用来接通或断开电路中的负荷电流,故障时用
来切断短路电流, 起到控制和保护的作用。 因此, 断路器的开断能力是表明其性能的 基本指标。断路器按其灭弧介质和灭弧方式,分为多油断路器、少油断路器、压缩空 气断路、 SF6断路器、真空断路器等。 SF6断路器虽然价格相对较高,但因其运行噪 音低、维护工作量小、不检修间隔期长,运行稳定、安全可靠,目前在电力系统被广 泛应用。
§3-2 最大长期工作电流的计算
为了能按正常工作情况选择电气设备,首先必须进行各选择点最大长期工作电 流的计算。
1、因为在主接线中 220kV 采用单母线分段,所以进线通过电流 I max1按下公式 计算,其中 k=1.5, n 为进线回路数 2:
max 2283.43( I k A ==
=
3、主变 220kV 侧通过最大长期工作电流 I max3
max3max2283.43( I I A ==
4、主变 110kV 侧通过最大长期工作电流 I max4
max 4566.87((1.2 I k A k ==
==
5、主变 35kV 侧通过最大长期工作电流 I max5
max51781.59((1.2 I k A k ==
==
6、 110kV 母线通过最大长期工作电流 I max6
max6max4566.87( I I A ==
7、 35kV 母线通过最大长期工作电流 I max7
max581781.59( I I A ==
8、 110kV 出线通过最大长期工作电流 I max8
max7120.41( I A =
== 9、 35kV 出线通过最大长期工作电流 I max9
max9116.44( I A =
==
10、 35kV 站用变引流线通过最大长期工作电流 I max10
高
中
低
§3-3 导体的选择与校验
一、 220kV 导体的选择:
1、因 220kV 采用的是单母线接线,均为非汇流母线,按经济电流密度选择:
由《发电厂电气部分》 P114图 4-26查得, max 6000T h =时, LGJ 、 LGJQ 型钢芯铝 绞线的经济电流密度 J=0.92A/mm 2
(下同
2max1175.98
/187.21( 0.94
S I J mm ==
=计算 查《电力工程电气设计手册上册》 P412附表 8-4得导体型号 LGJ -210/10的钢芯 铝绞线 , , +70℃时, I al 为 577A 。
2、热稳定校验:
工作温度 22
max10022
175.98( 25(7025 20.11( 577
al al I C I θθθθ=+-⨯=+-⨯= 软导体取集肤效应系数 K s =1
由《发电厂电气部分》 P115页表 4-6查得, θ=20.110C 时,热稳定系数 C=99
22min 1000/1000/99103.42( 210( S C mm S mm ===<=选 ∴热稳定校验合格
4、动稳定校验:软导体不进行动稳定校验
所以 220kV 导体均选择为 LGJ -210/10的钢芯铝绞线。 二、主变 35kV 侧引流导体选择 :
1、导体选择:因是汇流母线,不按经济电流密度选择
max51781.591000I A A => ∴选择硬铝矩形导体单条平放 , 由《发电厂电气部分》 P114图 4-26查得, max 6000T h =时,
查《电力工程电气设计手册上册》 P334表 8-3,选择铝材矩形导体,参数如下:
2、电晕校验:电压等级低于 110kV, 且硬导体截面远大于 70mm 2,可不进行电晕 校验。
3、热稳定校验 :
220
max50022
1781.59( 25(7025 62.35( 1920
al al I C I θθθθ=+-⨯=+-⨯=
由《发电厂电气部分》 P115页表 4-6查得, θ=62。 350C 时,热稳定系数 C=89
22
min 1000/1000/89144.04( 1000S C mm S mm ===<=选 ∴热稳定校验合格
4、动稳定校验 : 自振频率 :
4
228112
i m r f Hz L ε==⨯⨯⨯= r i —为惯性半径
L —为导体支柱绝缘子间的跨距 , 取 1.8m
ε—为材料系数 , 铝取 41.5510⨯
f m不在 35~60Hz 的范围内 , 所选矩形导体振动系数 β=1 条间应力
2222899
3
6
ch b y i L hw Pa σ----⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 单位长度上的电动力 (下式中 ,a 为导体的相间距离 , 取 1m
2
26
77
ch
Ph i
f N m a --⨯=⨯=⨯⨯= 相间应力
225
Ph Ph
再用求最大跨距法校验 : 相间允许应力 :
67(7006.83 106.9310( phal al b a P σσσ=-=-⨯=⨯
矩形导体截面系数 W=2Wy , 绝缘子间最大跨距
:
max 39.7( L m ==>1.8米
动稳定校验也合格 所以,所选导体合格。
2. 35kV站用变的 400V 出线导体选择
导体选择:因为非汇流母线,按经济电流密度选择
max51212.471000I A A => ∴选择硬铝矩形导体单条平放 , 由《发电厂电气部分》 P114图 4-26查得, max 6000T h =时,
查《电力工程电气设计手册上册》 P334表 8-3,选择铝材矩形导体,参数如下:
2、电晕校验:电压等级低于 110kV, 且硬导体截面远大于 70mm 2,可不进行电晕 校验。
3、热稳定校验 :
22
al al I C I θθθθ=+-⨯=+-⨯=
由《发电厂电气部分》 P115页表 4-6查得, θ=62。 350C 时,热稳定系数 C=87
22
min 1000/1000/87235.2( 640S C mm S mm ===<=选 ∴热稳定校验合格
4、动稳定校验 : 自振频率 :
4228112
i m r f Hz L ε==⨯⨯⨯= r i —为惯性半径
L —为导体支柱绝缘子间的跨距 , 取 1.2m
ε—为材料系数 , 铝取 41.5510⨯
f m不在 35~60Hz 的范围内 , 所选矩形导体振动系数 β=1 条间应力
ch b y i L hw Pa σ----⨯⨯=⨯=⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯ 单位长度上的电动力 (下式中 ,a 为导体的相间距离 , 取 1m
2
26
77
ch
Ph i
f N m a --⨯=⨯=⨯⨯= 相间应力
22
Ph Ph
相间允许应力 :
67(7006.83 106.9310( phal al b a P σσσ=-=-⨯=⨯
矩形导体截面系数 W=2Wy , 绝缘子间最大跨距
:
max 39.7( L m ==>1.2米
动稳定校验也合格 所以,所选导体合格。
§3-4 电器设备的选择与校验
一、断路器的选择: 断
断路器的选择必须满足以下五个条件: (1 、额定电压:N NS U U ≥; (2 、额定电流:max I I N ≥; (3 、额定开断电流:'' Nbr I I ≥; (4 、热稳定校验:k t Q t I ≥2; (5 、通过电流极值:es ch I i ≥。
按以上五个条件,采用表格直接进行各断路器的选择和校验:
1、 220kV 侧高压进线、分段和出线断路器的选择:查《常用高低压电器手册》 P524页得 SW 6-220/1200 型断路器的相关参数:
2、 110kV 母联和主变压器断路器选择:查《电力工程电器设备手册》 P673页 得 .SW4-110/1000断路器的相关参数:
3、 110kV 出线断路器的选择:查《电力工程电器设备手册》 P673页得
SW4-110/1000断路器的相关参数:
4、主变 35kV 侧及母联断路器的选择:查《常用高低压电器手册》 P509页得 LW6-63 型断路器的相关参数
5、 35kV 出线断路器的选择查 《电力工程电器设备手册》 得 S W2— 35/600的相关 参数:
6、 35kV 站用变高压侧断路器的选择,查《电力工程电器设备手册》得 S W 2— 35/1000的相关参数:
7、 站变低压侧断路器的选择 , 查《供电实用手册》选用
DW914(AH 系列框架 式自动空气开关 DW914-4000(AH -40C ,主要参数:
二、隔离开关的选择 :
隔离开关的选择基本上同断路器,见参数表
本设计在选择隔离开关时仍延用相应断路器的计算数据, 并按以下四个必须条件 进行选择和校验:
(1 、额定电压:N NS U U ≥; (2 、额定电流:max I I N ≥; (3 、热稳定校验:k t Q t I ≥2; (4 、极限电流:es ch I i ≥。 1、
220kV 隔离开关的选择: 查《常用高低压电器手册》 P569页选择双接
地 GW4-220D/1000-80隔离开关相关参数:
2、 110kV 母联和主变压器断路器两侧隔离开关选择:查 《常用高低压电器手册》
P569页选择双接地 GW4-110D 隔离开关相关参数:
3. 110kV 出线断路器两侧隔离开关的选择:查《常用高低压电器手册》 P569页 选择双接地 GW4-110D 隔离开关(相关参数:
3、 主变 35kV 侧及母联断路器两侧隔离开关的选择:查 《常用高低压电器手册》 P566页选择双接地 GW12-35隔离开关相关参数:
4、 35kV 出线断路器两侧隔离开关的选择:查《常用高低压电器手册》 P566页 选择双接地 SW2-35/600隔离开关相关参数:
5、 35kV 站用变高压侧断路器两侧隔离开关的选择, 查 《常用高低压电器手册》 P566页选择双接地 SW2-35/1000隔离开关相关参数:
三、互感器的选择:
(一 、电流互感器的选择
电流互感器配置的一般原则:为了满足测量和保护装置的需要,在发电机、变 压器、出线、母线分段及母联断路器中、旁路断路器等回路中均设有电流互感器。对 于中性点直接接地的系统, 一般按三相配置, 对于中性点非直接接地的系统依具体情 况按两相或三相配置。 对于保护用电流互感器的装设地点应尽量能消除保护装置的死 区来设置。 为了防止支持式电流互感器套管闪络造成母线故障, 电流互感器器通常布
电流互感器选择参数按下表考虑:
(1 、一次回路的额定电压和额定电流:1N NS U U ≥;
额定电流:1max N I I ≥;
为了确保所供仪表的准确度, 电流互感器的一次侧电流应尽量与最大工作电流接 近。
(2 、二次额定电流的选择 电流互感器的二次额定电流有 5A 和 1A 两种,一 般弱电系统用 1A ,强电系统用 5A 。 (本设计均选择 5A
(3 、电流互感器的种类和型式的选择 应根据安装地点和安装方式选择其型 式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。
(4 、电流互感器的准确度级和额定容量的选择 为了确保所供仪表的准确度, 电流互感器的准确度级不得低于所供仪表的准确度级。为了保证互感器的准确度级, 其二次所接负荷 S 2应不大于该准确级所规定的额定容量 S N2。
即:S N2>S 2=I N22Z 2L
(5 、热稳定和动稳定的校验:
热稳定校验:I t 2t >Q k 或 I N12>Q k (t=1
内部动稳定的校验:i es >i sh 或 √ 2IN1kes >i sh
对瓷绝缘型电流互感器应校验瓷套管的机械强度即外部动稳定:
外部动稳定应满足:F al >0.5×1.73×10-7i sh 2L/a(N
如是瓷绝缘母线型电流互感器用下式:F al >1.73×10-7i sh 2L c /a(N
1、 220kV 进线电流互感器的选择:
(1因 I
max1
=175.83A,查发电厂电气部分 P273页附表 8选用户外防污型瓷绝缘
LCW
2
-220W 型电流互感器,参数如下 :
(2 、二次负荷校验:
220kV 进线电流互感器采用完全星形接线,二次侧表计配置图如下:可见:电 流表 3只,有功功率表 1只,无功功率表 1只, 三相三线有功电度表 1只,三相三 线无功电度表 1只。
A
选择最大负荷阻抗相 A 相进行负荷校验:
Ω===
102. 05
55
. 222
2max N I P Z 表 电流互感器的额定负荷:22S S N ≥
即:2222
22222N N N N N I Z S S S I Z I Z I S ⨯≥++=⨯+⨯+⨯表 线 接触 表 线 接触
C
22Z Z N N L Z Z Z Z Z S ρ
≤++⇒≤--线 表 接触 表 接触
注 :Z
接触
由于不能准确测量,通常可取 0.1Ω,采用完全星形接线 L =150m ,铜
芯导线电阻率 ρ=1.75×10-8Ω/m。
862
C
N L S m Z Z Z ρ--⨯⨯≥
==⨯----表 接触
选择电流互感器二次侧导线的截面应 2
1.46S mm ≥, 考虑机械强度选用标准截面
2.52m m 的铜芯导线。
(3 、热稳定校验:
K Q =1K Q =158.92S KA 2
I t 2t=31.5×1=992.5(kA2S >Q k =104.83(kA2S 所以热稳定校验合格。80es i kA =>ch i =16.541KA 合格
所以所选电流互感器满足要求。
、内部动稳定校验 :
(4
2、 110kV 出线电流互感器的选择:
(1 、因 Imax8=69.5A,查发电厂电气部分 P273页附表 8选用户外防污型瓷绝 缘 LCWD-110型电流互感器,参数如下 :
(2 、二次负荷校验:
110kV 出线电流互感器采用完全星形接线,二次侧表计配置图如下:可见:电 流表 3只,有功功率表 1只,无功功率表 1只, 三相三线有功电度表 1只,三相三 线无功电度表 1只。
A
选择最大负荷阻抗相 A 相进行负荷校验:
Ω===
102. 05
55
. 222
2max N I P Z 表 电流互感器的额定负荷:22S S N ≥
即:2222
22222N N N N N I Z S S S I Z I Z I S ⨯≥++=⨯+⨯+⨯表 线 接触 表 线 接触
C
22Z Z N N L Z Z Z Z Z S ρ
≤++⇒≤--线 表 接触 表 接触
注 :Z
接触
由于不能准确测量,通常可取 0.1Ω,采用完全星形接线 L =150m ,铜
芯导线电阻率 ρ=1.75×10-8Ω/m。
862
C
N L S m Z Z Z ρ--⨯⨯≥
==⨯----表 接触
选择电流互感器二次侧导线的截面应 2
1.46S mm ≥, 考虑机械强度选用标准截面
22m m 的铜芯导线。
(3 、热稳定校验:
K Q =2K Q =43.24S KA 2
(k t IN1 2 =(75×0.1 2 =56.25(kA2S >Q k2=43.24(kA2S 所以热稳定校验合格。 (4 、内部动稳定校验 :
es I N1
0.1×130 =18.38(kA>i sh =8.38(kA 合格 所以所选电流互感器满足要求。
(二 、电压互感器的选择
(2 、准确级不低于 0.5级,并与相应电流互感器相配合;
(3 、 对二次侧最大负荷进行校验。 需要注意两点:①表计的种类与电流互感器 要对应;②表计的个数要按回路数来计算。
1、 220kV 侧测量电压互感器:由于回路接有计费电能表,并考虑与电流互感器 相配合,应选用 0.5准确度级,查《发电厂电气部分》 P274页选电容式 YDR-220型电压互感器,参数如下:
220kV 侧电压互感器二次侧表计配置:有功功率表 2只,无功功率表 2只,有
功电度表 2只,无功电度表 2只,电压表 1只,频率表 1
只。实际接线如下图:
2W
2Var
2Wh
2Var
f
V
A
据上表求出不完全星形部分负荷为:
7.94( ab S VA ===
7.32( bc S VA ===
由电气设备 P161页表 5-11公式有
cos 0.72ab ab ab P Φ=== 43.95ab Φ= cos 0.65
bc
bc bc
P Φ=
== 49.46bc Φ=
A 相负荷为 :
cos(30 7.94cos(43.9530 4.4
A ab ab
P W
=⨯Φ-=⨯-=
sin(30 7.94sin(43.9530 1.1
A ab ab
Q S Var
=⨯Φ-=⨯-=
B 相负荷为
:
cos(30 cos(30 30 7.32cos(49.630] 6.9 5.26
B ab bc bc
P Sab S
W
⎡⎡
=⨯Φ++⨯Φ-=++-⎡⎡
+=
sin(30 sin(30 7.94sin(43.9530 7.32sin(49.4630 2.44 5.8
B ab ab bc bc
Q S S
Var
⎡⎡=⨯Φ++⨯Φ-=⨯++⨯-⎡⎡=+=
C 相负荷为
:
cos(30 7.32cos(49.4630 0.77
C bc bc
P S W
⎡
=⨯Φ+=⨯+=
⎡
sin(30 7.32sin(49.4630 4.16
C bc bc
Q Var
=⨯Φ+=⨯+=
从以上的计算结果可知 B 相负荷最大,所以就按 B 相的负荷进行校验:
7.83150/350
B
S VA VA
===<=
所以,所选的电压互感器满足要求。
四、支柱绝缘子的选择
(一 、绝缘子选择概述:
高压电瓷主要包括:悬式绝缘子、支柱绝缘子二种。悬式绝缘子主要用于室外布 置的软导线(架空母线 ,支柱绝缘子主要用于室内外布置的硬导体(铝排 。
支柱绝缘子配置原则:屋内时, 一般采用联合胶装的多棱式支柱绝缘子。屋外时,
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