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毕业设计论文题目110kV变电站电气一次系统设计系别电力工程系专业班级电气专业#####班学生姓名######指导教师######二○一三年六月110kV变电站电气一次系统设计摘要随着我国科学技术的发展,特别是计算机技术的进步,电力系统对变电站的要求也越来越高人们对电能的依赖程度的也不断加强,社会生产和生活对电能供应的质量和管理提出了越来越高的要求为了保证供配电要求,供电系统的设计要越来越全面、系统,而供电系统的核心部分是变电所,因此设计和建造一个安全、经济的变电所是极为重要的本设计讨论的是110KV变电站电气部分的设计本变电站设计除了注重变电站设计的基本计算外,对于主接线的选择与论证等都作了充分的说明,其主要内容包括变电站主接线方案的选择,进出线的选择;变电站主变压器台数、容量和型式的确定;短路点的确定与短路电流的计算,电气设备的选择(断路器,隔离开关,电压互感器,电流互感器,避雷器);配电装置设计和总平面布置;防雷保护与接地系统的设计本次设计论文是以我国现行的各有关规范规程等技术标准为依据,所设计的是一次初步设计,根据任务书提供原始资料,参照有关资料及书籍,对各种方案进行比较而得出文中介绍的110kV变电站的设计方法、思路及新技术的应用可以作为相关设计的理论指导关键字变电站;短路计算;电气主接线;配电装置ADESIGNOFELETRICSYSTEMFOR110kVTERMINALTRANSFORMERSUBSTATIONAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnologyinChinaparticularlycomputingtechnologyhasadvancedsocialproductionandisitputforwardhighrequestmoreandmoretoqualityandmanagementthatelectricenergysupplytolive.Inordertoguaranteethepowersupplyrequirementsthedesignofthepowersupplysystemshouldbecomemoreandmorecompletelyandsystematic.Becausethepowersupplysystem,shardcoreisatransformersubstationdesigningandconstructingasecurityandeconomicaltransformersubstationisgreatimportance.Thedesignisrefertothepartof110kVelectricalsubstationdesign.Besidespayingattentiontobasiccalculationofdesignfortransformersubstationthedesignmakessatisfyingnarrationtowardchoiceandargumentationofmainconnection.Themaincontentofthisdesignincludethechoiceofmainconnectionfortransformersubstation;thechoiceofpassinandoutline;thecertaintyofnumbercapacitanceandmodelformaintransformer;thecertaintyofshortcircuitpointsandcalculationofshortcircuit;thechoiceelectricequipmentbreakerinsulateswitchvoltagemutual-inductanceimplementcurrentmutual-inductanceimplementarrester;thedesignfordistributionanddisposalforchiefplane;thedesignforlightningproofprotectionandearthsystem.Thisbasisofthedesignisourcountrypresenttechnicalstandardsandeachrelatedstandardregulationsandsoondesignsisapreliminarydesignprovidesthefirsthandinformationaccordingtotheprojectdescriptionthereferencepertinentdataandthebookscarriesonthecomparisontoeachkindofplantoobtain.Thetextintroducesthedesignmethodonwayofthinkingandnewtechniqueofthe220kVsubstationswhichcanbethetheoriesofrelateddesign.Keywords:Substation;ShortCircuitCalculation;Electricalmainwiring;supplyanddistributionelectricity目录TOC\o1-3\h\u摘要IAbstractII1前言12变电站电气主接线设计
22.1主接线设计的基本要求
22.
1.1可靠性
22.
1.2灵活性
22.
1.3经济性
22.2主接线方案的选择、比较、确定
32.
2.1对原始资料的分析
32.
2.2主接线方案初步拟定33主变压器的选择
73.1主变压器选择的规定
73.2主变器选择的一般原则与步骤
73.
2.1主变台数的确定原则
73.
2.2主变形式的选择原则
73.
2.3主变容量的确定原则
73.3主变压器的计算与选择
83.
3.1容量计算
83.
3.2主变型号选择84短路电流计算
104.1短路计算的目的及假设
104.
1.1短路电流计算的目的
104.
1.2短路电流计算的基本假设
104.
1.3基准值
104.2变压器及电抗器的参数计算
104.
2.1主变参数计算
104.3网络等值变换与简化
114.
3.1短路点d1短路计算(主变110kV侧)
114.
3.2短路点d2短路计算(35kV母线)
124.
3.3短路点d3短路计算(35kV出线)
124.
3.4短路点d4短路计算(10kV母线)
124.
3.5短路点d5短路计算(10kV出线)135电气设备的选择及校验
155.1断路器的选择及校验
155.
1.1主变110KV侧断路器的选择及校验
165.
1.235KV母线断路器的选择及检验
165.
1.335KV出线断路器的选择及校验
175.
1.410KV母线断路器的选择及校验
185.
1.510KV出线断路器的选择及校验
195.2隔离开关的选择及校验
195.
2.1主变110KV侧隔离开关的选择及检验
205.
2.235KV母线隔离开关的选择及检验
205.
2.335KV出线隔离开关的选择及校验
215.
2.410KV母线隔离开关的选择及校验
215.
2.510KV出线隔离开关的选择及校验
225.3电流互感器的选择及校验
225.
3.1变压器110kV侧电流互感器的选择及校验
235.
3.235kV出线电流互感器的选择及校验
235.
3.3变压器35kV侧电流互感器的选择及校验
245.
3.410kV出线电流互感器的选择及校验
255.
3.5变压器10kV侧电流互感器的选择及校验
255.4电压互感器的选择及校验
265.
4.1110kV侧电压互感器的选择
265.
4.310kV母线电压互感器的选择
275.5母线的选择及校验
275.
5.1110kV进线的选择及校验
275.
5.235kV母线的选择及校验
285.
5.335kV出线的选择及校验
295.
5.410kV母线的选择及校验
305.
5.510kV出线的选择及校验
315.6避雷器的选择及校验
315.
6.1110KV侧避雷器的选择和校验
325.
6.235KV侧避雷器的选择和校验
325.
6.310KV侧避雷器的选择和校验336主接线方案的经济比较
346.1方案三与方案四的综合投资
346.2方案1与方案3的年运行费用
346.3最终方案确定367变电站配电装置的设计
377.1配电装置的分类
377.2对配电装置基本要求
377.3配电装置的设计
377.4电气设备的配置
377.
4.1隔离开关的配置
377.
4.2接地刀闸的配置
387.
4.3电压互感器的配置
387.
4.4电流互感器的配置
387.
4.5避雷器的配置388防雷保护设计
398.1避雷针的作用
398.2避雷针的配置
398.
2.1避雷针的配置原则
398.3防雷保护方案
398.4保护全面积的校验41结论42参考文献43致谢441前言能源是社会生产力的重要基础,随着社会生产的不断发展,人类使用能源不仅在数量上越来越多,在品种及构成上也发生了很大的变化人类对能源质量也要求越来越高电力是能源工业、基础工业,在国家建设和国民经济发展中占据十分重要的地位,是实现国家现代化的战略重点电能也是发展国民经济的基础,是一种无形的、不能大量存储的二次能源电能的发、变、送、配和用电,几乎是在同时瞬间完成的,须随时保持功率平衡要满足国民经济发展的要求,电力工业必须超前发展,这是世界发展规律因此,做好电力规划,加强电网建设,就尤为重要而变电站在改变或调整电压等方面在电力系统中起着重要的作用它承担着变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的责任本次毕业设计的目的在于进一步巩固和运用专业知识能力,达到理论与实际相结合,使所学过的专业知识具体化、形象化本次设计可作为对所有专业课程的一次综合能力考核本次毕业设计内容为110kV地区变电所电气一次系统设计,并根据变电所设计的基本原理,务求掌握变电站电气一次系统的原理及设计过程通过对原始资料的分析、主接线的选择及比较、短路电流的计算、主要电器设备的选择及校验、电气主接线图的绘制以及避雷器、避雷针的选择及防雷保护设计等步骤、最终确定了110kV变电站的主要电器设备、主接线图、变电站防雷保护方案以及配电装置的设计2变电站电气主接线设计
2.1主接线设计的基本要求主接线的设计应满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求
2.
1.1可靠性供电可靠性是电力生产和分配的首要要求
2.
1.
1.1研究主接线可靠性应注意的问题
(1)应重视国内外长期运行德尔实践经验及其可靠性的定性分析主接线可靠性的衡量标准是运行实践,至于可靠性的定量分析由于基础数据及计算方法尚不完善,计算结果不够准确,因而目前进作为参考
(2)主接线的可靠性要包括一次部分和相应组成的二次部分在运行中可靠性的综合
(3)主接线的可靠性在很大程度上取决于设备的可靠性,采用可靠性高的电气设备可以简化接线
(4)要考虑所涉及发电厂、变电站在电力系统中的地位和作用
2.
1.
1.2主接线可靠性的具体要求
(1)断路器检修时,不宜影响系统的供电
(2)断路器或母线故障以及母线检修时,尽量减少停运的回路数和停运时间,并要保证对一级负荷及全部或大部分二级负荷的供电
(3)尽量避免发电厂、变电站全部停运的可能性
(4)大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求
2.
1.2灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建的灵活性
(1)调度时,应可以灵活的投入和切除发电机、变压器和线路,调配电源和负荷,满足系统在事故运行方式、检修运行方式及特殊运行方式下的系统要求
(2)检修时,可以方便的停运断路器、母线及基点保护设备,进行安全检修而不致影响电力网的运行和对用户的供电
(3)扩建时,可以容易的从初期接线过渡到最终的接线在不影响连续供电或停电时间最短的情况下,投入新装机组、变压器或线路而不互相干扰,并且一次和二次部分的扩建工作量最少
2.
1.3经济性主接线在满足可靠性、灵活性要求的前提下做到经济合理
2.
1.
3.1投资省
(1)主接线应力求简单,以节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备
(2)要能使继电保护和二次回路不过于复杂,以节省二次设备和控制电缆
(3)要能使限制短路电流,以便于选择廉价的电气设备和轻型电器
(4)如能满足系统安全运行及继电保护要求,110kV及以下终端或分支变电站可采用简易电器
2.
1.
3.2占地面积小主接线设计要为配电装置布置创造条件,尽量使占地面积少
2.
1.
3.3电能损失少经济合理的选择主变压器的种类、容量、数量,要避免因两次变压而增加电能损失此外,在系统规划设计中,要避免建立复杂的操作枢纽,为简化主接线,发电厂、变电站接入系统的电压等级一般不超过两种
2.2主接线方案的选择、比较、确定变电站的电气主接线应根据变电站在电力系统中的地位、变电站的规划容量、负荷性质、线路,变压器连接组件总数、设备特点等要求并应综合考虑供电的可靠、运行灵活、操作方便、投资节约和便于过度或扩建等的要求所以,本设计主接线的确定不仅对变电站本身电气设备的选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定密切相关,而且对电力系统整体运行可靠性、灵活性和经济性有较大影响所以,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,最终得出合理的主接线方案
2.
2.1对原始资料的分析1110kV进线2回,归算至此110kV母线的系统短路电抗为
0.2,基准电压取平均电压,基准功率取100MVA;235kV出线10回,最大负荷80MW,最小负荷60MW,功率因数
0.85,最大负荷小时数5000;310kV出线10回,最大负荷30MW最小负荷203WM,功率因数
0.8,最大负荷小时数4500;4所用电2%;5环境条件,同本地环境条件
2.
2.2主接线方案初步拟定方案一如图2-1所示,35kV侧采用单母线带旁路接线,虽可靠性提高,但增加了断路器和隔离开关数目,接线复杂,投资很大配电装置占地面积增大方案二如图2-2所示,110kV、35kV侧均采用双母线接线,虽可靠性很好,但操作复杂,容易出现误操作,检修任意回路时,该回路仍需停电或短时停电,结构复杂,投资大,占地面积大方案三如图2-3所示,110kV侧采用单母线分段能满足可靠性,灵活性,经济性要求,对35kV、10kV侧均采用单母线分段接线,调度灵活,扩建方便方案四如图2-4所示,110kV侧采用外桥接线,操作简单,在线路故障或切除、投入时,不影响其余回路工作35kV采用双母线接线可靠性较强方案五如图2-5所示,110kV、35kV侧采用双母线接线,结构复杂,投资大,占地面积大,10kV侧采用单母线接线,可靠性差综上所述,选用方案
三、方案四进行短路计算、经济性比较3主变压器的选择变压器是主要电气设备之一,担负着变换网络电压进行电力传输的重要任务却低昂合理变压器容量是变电站安全运行、可靠供电和网络经济运行的保证我国当前的能源政策是开发与节约并重所以,在确保安全可靠供电的基础上,确定变压器的经济容量,提高网络的、经济运行素质将具有明显的经济效益
3.1主变压器选择的规定
(1)主变容量和台数的选择凡有两台及以上主变的变电站,其中一台事故停运后,其余主变的容量应保证该站全部负荷的70%,在计及过负荷能力后的允许时间内,应保证用户的一级负荷和二级负荷
(2)根据电力负荷的发展和潮流的变化,结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时,应采用自耦变压器
(3)主变调压方式的选择,应符合《电力系统设计技术规程》SDJ161的有关规定
3.2主变器选择的一般原则与步骤
3.
2.1主变台数的确定原则
(1)对于大城市郊区的一次变电站,在中、低压侧构成环网情况下,变电站装设两台主变压器为宜
[4]
(2)对于地区孤立的一次变电站或大型工业专用变电站,在设计时应考虑装设三台主变压器可能性
[4]
(3)对于规划只装设两台主变压器的变电站,其变压器宜按大于变电器容量的1-2级设计,以便负荷发展时,更换变压器的容量
[4]
3.
2.2主变形式的选择原则
(1)110kV一般采用三相变压器
(2)当系统有调压方式时,宜采用有载调压对新建变电站,从网络经济观点考虑,应采用有载调压
(3)有三个电压等级的变电站,一般采用三绕组变压器
3.
2.3主变容量的确定原则
(1)为准确选择主变容量,要绘制变电站的年及日负荷曲线,可从该曲线得出变电站年、日最高负荷和平均符合
(2)主变容量确定应根据电力系统5-10年发展规划进行
(3)变压器最大负荷按负荷下式确定(3-1)式中—符合同时系数;—按负荷等级统计的综合用电负荷对于两台变压器的变电站,其变压器容量可以按下式计算:(3-2)如此,当一台变压器停运,考虑变压器的过负荷能力为40%,则可保证84%的负荷供电
3.3主变压器的计算与选择
3.
3.1容量计算在《电力工程电气设计手册》可知装有两台及以上主变压器的变电站中,当断开一台主变时,其余主变压器的容量应能保证用户的以及和二级负荷,其主变压器容量应满足“不应小于70%—80%的全部负荷”已知35kV侧最大负荷80MW,10kV侧最大负荷30MW,由,所以考虑到在实际运行生产中的经济、规范,便于维护、调试以及安装检修,本所选择相同型号的2台主变压器,单台变压器的容量为
6.6MW
3.
3.2主变型号选择
(1)相数的选择查阅《电气设计手册》,在330kV及以下的变电站,应选用三相变压器
(2)绕组数量根据《电气工程电气设备电气一次部分》在具有三中电压的变电站中,如通过主变压器个侧绕组的功率均达到该变压器容量的15%以上,主变压器宜采用三绕组变压器,所以,本站采用三绕组变压器3)绕组连接方式110kV、35kV侧采用Y型接线,中性线直接接地;10kV侧采用型接线综合以上分析,根据设计理论原则,本站采用的变压器为调压三绕组变压器,设计计算容量为66000KVA.确定主变型号如下SFPSZ7-75000/110变压器参数如下表3-1表3-1主变压器参数型号额定容量,KVA额定电压,KV空载损耗,KW负载损耗,KW高压中压低压高-中高-低中-低SFPSZ7-75000/
1107500011538.
510.
580.0909090续表3-1主变压器参数阻抗电压,%空载电流,%连接组别综合投资,万元高中高低中低
1.3YNynod
1150.
0722.51384短路电流计算在变电站的电气设计中,短路电流计算是其中一个重要环节在选择电气设备时,为保证在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作,需要进行全面的短路电流将计算短路电流计算的步骤为
(1)根据已知条件和计算目的画出计算电路并作出等值电路
(2)化简电路
(3)计算短路电流
4.1短路计算的目的及假设
4.
1.1短路电流计算的目的短路电流计算是变电站电气设计中的一个重要环节其计算目的是
(1)在选择电气主接线时,为比较个接线方案或确定一接线是否需要采取限制短路电流措施,都需进行必要的短路电流计算
(2)在选择电气设备时,为保证电气设备在正常运行和故障下都能安全、可靠的工作,同时又力求节约资金,这就要求进行全面的短路电流计算
(3)在设计屋外高压配电装置是,需按短路条件检验导线相间和相对地的安全距离
(4)按接地装置设计时,需用短路电流
4.
1.2短路电流计算的基本假设
(1)正常工作时,三相系统对称运行;
(2)所有电源的电动势相位角相同;
(3)电力系统各组件的磁路不饱和,及铁芯的电气设备电抗值不随电流变化;
(4)不考虑短路点的电弧阻抗和变压器励磁电流;
(5)组件电阻略去,输电线路电容略去不计,也不计负荷的影响;
(6)系统短路时是金属性短路
4.
1.3基准值高压短路电流计算一般只计算组件电抗,采用标幺值计算,为了计算方便选取如下基准值基准容量基准电压(kV)
10.
5371154.2变压器及电抗器的参数计算
4.
2.1主变参数计算由变压器原始数据计算得,(4-1)(4-2)(4-3)于是,(4-4)(4-5)(4-6)
4.3网络等值变换与简化方案三与方案四短路计算系统化简阻抗图及各阻抗值,短路点均一样
4.
3.1短路点d1短路计算(主变110kV侧)基准电压=115kV,系统为无穷大系统,发生短路时,有原始资料可知系统短路电抗=
0.2网路化简如图所示Idz*=I”*=I∞*=I
0.2*==
5.0(4-7)IB==
0.502kA(4-8)I”=I∞=I
0.2=IB=I∞*IB=I
0.2*IB=
5.0×
0.502=
2.5105kA(4-9)ich=
2.55I″=
2.55×
2.5105=
6.4012kA(4-10)Ioh=
1.52I″=
1.52×
2.5105=
3.8160kA(4-11)S″=I″Uav=×
2.5105×115=
500.056MVA(4-12)
4.
3.2短路点d2短路计算(35kV母线)X4=X1+X2=
0.183+
0.117=
0.3X5=X4//X4=
0.15X6=X5+XS=
0.15+
0.033=
0.35Xd∑*=X6=
0.35所以Idz*=I”*=I∞*=I
0.2*==
2.8571IB==
1.56kAI”=I∞=I
0.2=IB=I∞*IB=I
0.2*IB=
2.8571×
1.56=
4.4571kAich=
2.55I″=
2.55×
4.4571=
11.3657kAIoh=
1.52I″=
1.52×
4.4571=
7.638kAS″=I″Uav=×
4.4571×37=
285.6308MVA
4.
3.3短路点d3短路计算(35kV出线)短路点d3的计算与短路点d2的计算完全相同,结果也完全相同,故这里不再重复计算
4.
3.4短路点d4短路计算(10kV母线)网络化简如图4-7至图4-10所示X7=X1+X3=
0.214-
0.01=
0.173X8=X7∥X7=
0.206/2=
0.0869X9=Xs+X8=
0.2+
0.0869=
0.2865Xd∑*=X9=
0.2865所以Idz*=I”*=I∞*=I
0.2*==
3.4904IB==
5.4986kAI”=I∞=I
0.2=IB=I∞*IB=I
0.2*IB=
3.4986×
5.4986=
19.1923kAich=
2.55I″=
2.55×
19.1923=
48.9404kAIoh=
1.52I″=
1.52×
19.1923=
29.1723kAS″=I″Uav=×
19.1923×
10.5=
349.0414MVA
4.
3.5短路点d5短路计算(10kV出线)由于短路电流过大,需要装设限流电抗器限流电抗器的选择
(1)电压=10kV,=10kV,
(2)电流=
0.173kA
(3)初选型号NKL-10-300
(4)选择电抗值设加电抗器后将短路电流限制到I=5Ka(4-13)取=4%,选NKL-10-300-
4.其参数如下表4-1表4-1电抗器参数型号额定电压,kV额定电流,A电抗率,%动稳定电流峰值,kA1S热稳定电流,kANKL-10-300-
410300419.
117.45(5电压损失与残压校验加电抗器后网络化简如图所示电抗表幺值Xd∑*=X10=
1.0725所以Idz*=I”*=I∞*=I
0.2*==
0.9324IB==
5.4986kAI”=I∞=I
0.2=IB=I∞*IB=I
0.2*IB=
0.9324×
5.4986=
5.1269kAich=
2.55I″=
2.55×
5.1269=13kAIoh=
1.52I″=
1.52×
4.648=
8.9726kAS″=I″Uav=×
8.9726×
10.5=
107.3551MVA5电气设备的选择及校验各回路最大持续工作电流一览表表5-1最大持续工作电流表回路名称计算公式及结果主变110kV侧35kV母线35kV出线10kV母线10kV出线
5.1断路器的选择及校验高压断路器的主要功能是正常运行时,用它来倒换运行方式,把设备或线路接入电路或退出运行,起着控制作用;当设备或电路发生故障时,能快速切除故障回路、保证无故障部分正常运行,能起保护作用高压断路器是开关电器中最为完善的一种设备其最大特点是能断开电路中负荷电流和短路电流按照断路器采用的灭弧介质和灭弧方式,一般可分为多油断路器、少油断路器、压缩空气断路器、真空断路器、SF6断路器等断路器型式的选择,除应满足各项技术条件和环境外,还应考虑便于施工调试和维护,并以技术经济比较后确认断路器选择的具体技术条件如下
(1)电压Ug≤UNUg---电网工作电压
(2)电流Ig.max≤INIg.max---最大持续工作电流
(3)断开电流Idt≤INbrIdt---断路器实际断开时间t秒的短路电流周期分量INbr---断路器额定断开电流
(4)动稳定ich≤imaximax---断路器极限通过电流峰值ich---三相短路电流冲击值
(5)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞---稳态三相短路电流tdz---短路电流发热等值时间It---断路器t秒热稳定电流 其中tdz=tz+
0.05β²,tz由β=I/I∞和短路电流计算时间t决定,从《发电厂电气部分课程设计参考资料》P112,图5-1查出短路电流周期分量等值时间tz,从而可计算出tdz
5.
1.1主变110KV侧断路器的选择及校验
(1)电压因为Ug=110kVUN=110kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.413KA=413A选出断路器型号为SW4-110-1000型如下表5-2表5-2110KV侧断路器参数型号额定电压,kV额定电流,A额定开端电流,kA动稳定电流峰值,kA4S热稳定电流,kA价格,元SW4-
110110100018.4552147600因为IN=1000AIg.max==413A所以Ig.maxIN
(3)断开电流Idt≤INbr因为Idt=
2.5105KAINbr=
18.4KA所以IdtINbr
(4)动稳定ich≤imax因为ich=
6.4012KAimax=55KA所以ichimax
(5)热稳定I∞²tdz≤It²t(5-1)(5-2)取短路电流计算时间t=5st为后备保护动作时间和断路器固有分闸时间之和查书112页图5-1得,tz=
4.4s1s所以tdz=tz=
4.4s因为I∞²tdz=
2.51052×
4.4=
27.7315[KA
2.s]It²t=
18.42×5=
1692.8[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t经以上校验此断路器满足各项要求
5.
1.235KV母线断路器的选择及检验
(1)电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
1.299KA=1299A选出断路器型号为SW2-35-1500型,如下表5-3表5-335KV母线断路器参数型号额定电压,kV额定电流,A额定开端电流,kA动稳定电流峰值,kA4S热稳定电流,kA价格,元SW2-
3535150024.
863.
424.812200因为IN=1500AIg.max==1299A所以Ig.maxIN
(3)断开电流Idt≤INbr因为Idt=
2.8571KAINbr=
24.8KA所以IdtINbr
(4)动稳定ich≤imax因为ich=
11.3657KAimax=
63.4KA所以ichimax
(5)热稳定I∞²tdz≤It²tt=4s由和t查书112页图5-1得,tz=
3.4s1s所以tdz=tz=
3.4sI∞²tdz=
2.85712×
3.4=
27.7543[KA
2.s]It²t=
24.82×4=
2420.48[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t经以上校验此断路器满足各项要求
5.
1.335KV出线断路器的选择及校验
(1)电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.132KA=132A选出断路器型号为SW2-35-1500型,如下表5-4表5-435KV出线断路器参数型号额定电压,kV额定电流,A额定开端电流,kA动稳定电流峰值,kA4S热稳定电流,kA价格,元SW2-
3535150024.
863.
424.812200因为IN=1500AIg.max==1299A所以Ig.maxIN
(3)断开电流Idt≤INbr因为Idt=
2.8571KAINbr=
24.8KA所以IdtINbr
(4)动稳定ich≤imax因为ich=
11.3657KAimax=
63.4KA所以ichimax
(5)热稳定I∞²tdz≤It²tt=4s由和t查书112页图5-1得,tz=
3.4s1s所以tdz=tz=
3.4sI∞²tdz=
2.85712×
3.4=
27.7543[KA
2.s]It²t=
24.82×4=
2420.48[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t经以上校验此断路器满足各项要求
5.
1.410KV母线断路器的选择及校验
(1)电压因为Ug=10kVUN=10kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
2.625KA=2625A选出断路器型号为SN4-10G-5000型,如下表5-5表5-510KV母线断路器参数型号额定电压,kV额定电流,A额定开端电流,kA动稳定电流峰值,kA5S热稳定电流,kA价格,元SW4-10G10500010530012015500因为IN=5000AIg.max=2625A所以Ig.maxIN
(3)断开电流Idt≤INbr因为Idt=
19.1923KAINbr=105KA所以IdtINbr
(4)动稳定ich≤imax因为ich=
48.9404KAimax=300KA所以ichimax
(5)热稳定I∞²tdz≤It²tt=5s查书112页图5-1得,tz=
4.4s1s故tdz=tz=
4.4sI∞²tdz=
19.19232×
4.4=
1620.7153[KA
2.s]It²t=3002×5=450000[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t经以上校验此断路器满足各项要求
5.
1.510KV出线断路器的选择及校验
(1)电压因为Ug=10kVUN=10kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.173KA=173A选出断路器型号为SN9-10-400型,如下表5-6表5-610KV出线断路器参数型号额定电压,kV额定电流,A额定开端电流,kA动稳定电流峰值,kA4S热稳定电流,kA价格,元SW9-
101060014.
436.
814.41100因为IN=600AIg.max=173A所以Ig.maxIN
(3)断开电流Idt≤INbr因为Idt=
5.1269KAINbr=
14.4KA所以IdtINbr
(4)动稳定ich≤imax因为ich=15KAimax=
36.8KA所以ichimax
(5)热稳定I∞²tdz≤It²tt=4s查书112页图5-1得,tz=
3.4s1s故tdz=tz=
3.4sI∞²tdz=
5.12692×
3.4=
118.4744[KA
2.s]It²t=
14.42×4=
829.44[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²经以上校验此断路器满足各项要求
5.2隔离开关的选择及校验隔离开关也是发电厂和变电所常用的电器,它需与断路器配套使用但隔离开关没有灭弧装置,不能用来接通和切断负荷电流和短路电流隔离开关形式的选择,应根据配电装置的布置特点和使用要求等要素,进行综合的技术经济比较然后确定其选择的技术条件与断路器的选择的技术条件相同隔离开关的类型很多,按安装地点不同,可分为屋内式和屋外式,按绝缘支柱数目又可分为单柱式、双柱式和三柱式它对配电装置的布置和占地面积有很大影响,选型时应根据配电装置特点和使用要求以及技术经济条件来确定本设计110kV、35kV侧为屋外布置,10kV为屋内布置隔离开关的技术条件与断路器相同
5.
2.1主变110KV侧隔离开关的选择及检验
(1)电压因为Ug=110kVUN=110kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.175KA=175A选出GW2-110-600型,如下表5-7表5-7110KV侧隔离开关参数型号额定电压kV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流sKA价格元GW2-110110600501452720因为IN=600AIg.max=413A所以Ig.maxIN
(3)动稳定ich≤imax因为ich=
6.4012KAimax=50KA所以ichimax
(4)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞²tdz=
2.51052×
4.4=
27.7315[KA
2.s]It²t=142×5=980[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t
5.
2.235KV母线隔离开关的选择及检验
(1)电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.546KA=546A选出GW4-35-2000型,如下表5-8表5-835KV母线隔离开关参数型号额定电压kV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流sKA价格,元GW4-
353520005015.842000因为IN=2000AIg.max=1299A所以Ig.maxIN
(3)动稳定ich≤imax因为ich=
11.3657KAimax=50KA所以ichimax
(4)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞²tdz=
4.45712×
4.4=
67.5435[KA
2.s]It²t=
15.82×4=
998.56[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t
5.
2.335KV出线隔离开关的选择及校验
(1)电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.132KA=132A选出GW2-35-600型,如下表5-9表5-935KV出线隔离开关参数型号额定电压kV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流sKA价格,元GW2-3535600501451200因为IN=600AIg.max=132A所以Ig.maxIN
(3)动稳定ich≤imax因为ich=
11.3657KAimax=50KA所以ichimax
(4)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞²tdz=
4.45712×
4.4=
87.4093[KA
2.s]It²t=142×5=980[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t
5.
2.410KV母线隔离开关的选择及校验
(1)电压因为Ug=10kVUN=10kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
2.625KA=2625A选出GN2-10-3000型,如下表5-10表5-1010KV母线隔离开关参数型号额定电压kV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流sKA价格,元GN2-10103000100505567因为IN=3000AIg.max=2625A所以Ig.maxIN
(3)动稳定ich≤imax因为ich=
48.9404KAimax=100KA所以ichimax
(4)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞²tdz=
19.19232×
4.4=
1620.7186[KA
2.s]It²t=502×5=12500[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t
5.
2.510KV出线隔离开关的选择及校验
(1)电压因为Ug=10kVUN=10kV所以Ug=UN
(2)电流Ig.max=
0.072KA=72A选出GN1-10-200型,如下表5-11表5-1110KV出线隔离开关参数型号额定电压kV额定电流A动稳定电流KA热稳定电流sKA价格元GN1-10102002510576因为IN=200AIg.max=173A所以Ig.maxIN
(3)动稳定ich≤imax因为ich=13KAimax=25KA所以ichimax
(4)热稳定I∞²tdz≤It²tI∞²tdz=
5.12692×
4.4=
115.6544[KA
2.s]It²t=102×5=500[KA
2.s]所以I∞²tdzIt²t35kV分段断路器及隔离开关的工作条件与35kV母线侧应满足相同的要求,故选用相同的设备,即选用SW2-35-1500小车式型断路器和GW4-35-2000型隔离开关同理10kV分段断路器及隔离开关的工作条件与10kV母线侧应满足相同的要求,故选用相同的设备即选用SN4-10G-5000型断路器和GN10-10T-4000型隔离开关
5.3电流互感器的选择及校验电流互感器的配置原则对于6~20kV屋内配电装置,可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器;对于35kV及以上配电装置,一般用油浸箱式绝缘结构的独立式电流互感器,有条件时,应尽量釆用套管式电流互感器电流互感器的二次侧额定电流有5A和1A两种,一般弱电系统用1A,强电系统用5A,当配电装置距离控制室较远时,亦可考虑用1A
[3]电流互感器的技术校验条件主要包括以下几项
[4](1一次侧额定电压≥Ug5-3Ug为电流互感器安装处一次回路的工作电压,UN为电流互感器额定电压(2一次侧额定电流≥Ig.max5-4Ig.max为电流互感器安装处一次回路的工作电压,为电流互感器额定电压(3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Im来校验Im×Kt²≥I∞²tdz5-5Kt---CT的1s热稳定倍数;(4动稳定校验内部动稳定可用下式校验Im≥5-6Im---电流互感器的一次绕组额定电流(A)---短路冲击电流的瞬时值(KA)---CT的1s动稳定倍数
5.
3.1变压器110kV侧电流互感器的选择及校验
(1)一次回路电压因为Ug=110kVUN=110kV所以Ug=UN
(2)一次回路电流Ig.max=
0.413KA=413A选LCW-110-50~100~300~600/5型,如下表5-12表5-12变压器110kV侧电流互感器参数型号额定电流比A级次组合准确级次二次负荷Ω10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数价格元
0.5级1级二次负荷Ω倍数LCW-11050~100~300~600/
50.5/
10.
51.
22.
475150430011.
21.215因为I1N=(50~100)~(300~600)AIg.max=413A所以Ig.maxI1N
(3)动稳定ich≤ImKdw因为ImKdw=×
0.6×150=
127.28kAich=
6.4012kA所以ichImKdw
(4)热稳定I∞²tdz≤ImKt2由t=1stz=
0.8s1stdz=tz+
0.05β²=
0.8+
0.05=
0.85s所以I∞²tdz=
2.51052×
0.85=
192.78[KA
2.s]ImKt2=
0.6×752=2025[KA
2.s]所以I∞²tdzImKt
25.
3.235kV出线电流互感器的选择及校验
(1)一次回路电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)一次回路电流Ig.max=
0.132KA=132A选LCW-35-15~1000/5型,如下表5-13表5-1335kV出线电流互感器参数型号额定电流比A级次组合准确级次二次负荷Ω
0.5级10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数二次负荷Ω倍数LCW-3515~1000/
50.5/
30.5/
30.522865100因为I1N=15~1000AIg.max=132A所以Ig.maxI1N
(3)动稳定ich≤ImKdw因为ImKdw=×1×100=
141.4KAich=
11.3657KA所以ichImKdw
(4)热稳定I∞²tdz≤ImKt2由t=1stz=
0.8s1stdz=tz+
0.05β²=
0.8+
0.05=
0.85sI∞²tdz=
2.85712×
0.85=
6.9385[KA
2.s]ImKt2=1×652=4225[KA
2.s]所以I∞²tdzImKt
25.
3.3变压器35kV侧电流互感器的选择及校验
(1)一次回路电压因为Ug=35kVUN=35kV所以Ug=UN
(2)一次回路电流Ig.max=
1.299KA=1299A查课本附录,选LBJ-35-2000~6000/5型,如下表5-14表5-14变压器35kV侧电流互感器参数型号额定电流比A级次组合准确度二次负荷Ω10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数
0.5级1级3级LBJ-352000~6000/
50.5/D
0.
52.
42.
44.0105090因为I1N=2000~6000AIg.max=1299A所以Ig.maxI1N
(3)动稳定ich≤ImKdw因为ImKdw=×6×90=
763.675KAich=
11.3657KA所以ichImKdw
(4)热稳定I∞²tdz≤ImKt2由t=1stz=
0.8s1stdz=tz+
0.05β²=
0.8+
0.05=
0.85sI∞²tdz=
2.85712×
0.85=
6.9385[KA
2.s]ImKt2=6×502=90000[KA
2.s]所以I∞²tdzImKt
25.
3.410kV出线电流互感器的选择及校验
(1)一次回路电压因为Ug=10kVUN=10kV所以Ug=UN
(2)一次回路电流Ig.max=
0.173KA=173A选LQJ-10-150~400/5型,如下表5-15表5-1510kV出线电流互感器参数型号额定电流比A级次组合准确度10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数LQJ-10150~400/
50.5/
30.57675160因为I1N=150~400AIg.max=173A所以Ig.maxI1N
(3)动稳定ich≤ImKdw因为ImKdw=×
0.4×160=
90.5097KAich=15KA所以ichImKdw
(4)热稳定I∞²tdz≤ImKt2由t=1stz=
0.8s1stdz=tz+
0.05β²=
0.8+
0.05=
0.85sI∞²tdz=
5.12692×
0.85=
22.3423[KA
2.s]ImKt2=
0.4×752=900[KA
2.s]所以I∞²tdzImKt
25.
3.5变压器10kV侧电流互感器的选择及校验
(1)一次回路电压因为Ug=10kVUn=10kV所以Ug=Un
(2)一次回路电流Ig.max=
2.625KA=2625A选LBJ-10-2000~6000/5型,如下表5-16表5-16变压器10kV侧电流互感器参数型号额定电流比A级次组合准确度二次负荷Ω10%倍数1s热稳定倍数动稳定倍数参考价格元
0.5级1级3级LBJ-102000~6000/
50.5/0D
0.
51.
21050902403104.0≥15因为I1N=2000~6000AIg.max=2625A所以Ig.maxI1N
(3)动稳定ich≤ImKdw因为ImKdw=×6×90=
763.56KAich=
48.9404KA所以ichImKdw
(4)热稳定I∞²tdz≤ImKt2由t=1stz=
0.8s1stdz=tz+
0.05β²=
0.8+
0.05=
0.85sI∞²tdz=
19.19232×
0.85=
313.0927[KA
2.s]ImKt2=6×502=90000[KA
2.s]所以I∞²tdzImKt
25.4电压互感器的选择及校验 电压互感器的配置原则6-20kV屋内配电装置,一般釆用油浸绝缘结构,也可釆用树脂绕注绝缘结构的电压互感器;35-110kV的配电装置,一般釆用油浸绝缘结构的电压互感器,220kV以上,一般釆用电容式电压互感器电压互感器三个单相电压互感器接线,主二次绕级连接成星形,以供电给测量表计,继电器以及绝缘电压表,对于要求相电压的测量表计,只有在系统中性点直接接地时才能接入,附加的二次绕组接成开口三角形,构成零序电压滤过器供电给继电器和接地信号(绝缘检查)继电器
5.
4.1110kV侧电压互感器的选择
(1)一次电压U
11.1UnU
10.9UnU1=110kVUn=110kV
(2)二次电压U2n U2n=100/
(3)准确等级
0.5级选择YDR-110型,如下表5-17表5-17110kV侧电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量VA最大容量VAJCC-1101级3级
12002204405.
4.235kV母线电压互感器的选择
(1)一次电压U
11.1UNU
10.9UNU1=35kVUN=35kV
(2)二次电压U2N U2N=100
(3)准确等级
0.5级选择JDJJ-35型,如下表5-18表5-1835kV母线电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量VA最大容量VA
0.5级1级3级JDJJ-
3515025060012005.
4.310kV母线电压互感器的选择
(1)一次电压U
11.1UNU
10.9UNU1=10kVUN=10kV
(2)二次电压U2N U2N=100
(3)准确等级
0.5级选择JDZ-10型,如下表5-19表5-1910kV母线电压互感器参数型式额定变比在下列准确等级下额定容量VA最大容VA
0.5级1级3级JDZJ1-
1050802004005.5母线的选择及校验导线截面的选择按下列技术条件选择
(1)工作电流;
(2)经济电流密度;
(3)电晕;
(4)动稳定和机械强度;
(5)热稳定同时应注意当地的环境条件,如温度、湿度、日照、海拔等
5.
5.1110kV进线的选择及校验110kV进线最大持续工作电流Ig.max=
0.413KA=413A按最大持续工作电流选择,查设备手册选LGJ-185型钢芯铝绞线,其标称截面为185,+80℃长期允许载流量为515A实际环境温度20℃,综合修正系数K=
1.05×=
1.05×515=
540.75Ig.max=413A5-7热稳定校验S≥Smin=mm25-8)tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间取tdz=
3.4s查书得,热稳定系数C=87,满足热稳定要求的最小截面为:Smin==mm2可见,前面所选导线截面S=185mm2Smin=
53.21mm2,满足热稳定要求
5.
5.235kV母线的选择及校验
(1)按经济电流密度选择母线截面35kV最大持续工作电流Ig.max=
1.299KA=1299A按Tmax=5000h,查书可得经济电流密度J=
1.15A/mm2则母线经济截面为S=Ig.max/J=1299/
1.15=
1129.56mm2应选60×10型双条铝母线,它在Qy=70℃Q0=25℃,平放布置时Iy=1910A因实际环境温度Q=Q0=25℃,综合修正系数K=
1.05故KIy=
2005.5AIg.max=1299A,可满足长期发热要求
(2)热稳定校验S≥Smin=mm2tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间取tdz=
3.4s查书热稳定系数C=87,满足热稳定要求的最小截面为:Smin===
40.23mm2可见,前面所选母线截面S=60×10=600mm2≥Smin=
40.23mm2能满足短路热稳定要求
(3)动稳定校验a.相间作用应力查书知平放双矩形母线的截面系数:W=
0.333bh2=
0.333×10×602=
11.99cm3惯性半径ri=
0.289h=
0.289×60=
1.73cm;L=
1.2m;材料系数ε=
1.55×104自振频率fm=112ε=112××
1.55×104=
208.56Hz≠35~155Hz(5-9)所以β=1则σф=
1.73ich2×10-8=
1.73×
11.36572××10-8=
0.38×10669×106(5-10)b.计算条间作用应力由b/h=10/60=
0.167==
0.143查书矩形母线形状系数K12=
0.63,同相母线条间作用力为:fs=
2.5K12ich2×10-8=
2.5×
0.63×
11.36572××10-8=
203.46N/m(5-11)Ls.max=b=60×10-3m(5-12)衬垫临界跨距为Lc=m(5-13)应按Lc=
0.49m来确定衬垫跨距Lsσs===
4.07×106Pa(5-14)σmax=σф+σs=
0.38×106+
4.07×106=
4.45×106Pa69×106Pa(5-15)所以可保证满足动稳定要求
5.
5.335kV出线的选择及校验35kV出线最大持续工作电流Ig.max=132A按最大持续工作电流选择,查设备手册选LGJ-120钢芯铝绞线,其标称截面为120,+80℃长期允许载流量为401A实际环境温度20℃,综合修正系数K=
1.05=
1.05×170=
178.5Ig.max=132A热稳定校验S≥Smin=mm2tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间取tdz=
3.4s查书106页表5-2,其中热稳定系数C=87,满足热稳定要求的最小截面为:Smin==mm2可见,前面所选导线截面S=120mm2Smin=
94.47mm2,满足热稳定要求
5.
5.410kV母线的选择及校验1按经济电流密度选择母线截面10kV最大持续工作电流,Ig.max=2625A按Tmax=4500h,查书可得经济电流密度J=
1.15A/mm2则母线经济截面为S=Ig.max/J=2625/
1.15=
2282.61mm2应选120×10型双条铝母线,它在Qy=70℃Q0=25℃,竖放布置时Iy=2945A因实际环境温度Q=Q0=25℃,综合修正系数K=
1.05故KIy=
3092.25AIg.max=2625A,可满足长期发热要求2热稳定校验S≥Smin=mm2tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间取tdz=
3.4s查书热稳定系数C=87,满足热稳定要求的最小截面为:Smin==mm2可见,前面所选母线截面S=2120×10=4200mm2≥Smin=
406.77mm2能满足短路热稳定要求3动稳定校验a.相间作用应力查书知竖放双条矩形母线的截面系数:W=
3.3hb2=
3.3×120×102=
39.6cm3惯性半径ri=
1.66b=
1.66×10=
1.66cm;L=
1.2m;材料系数ε=
1.55×104自振频率fm=112ε=112××
1.55×104=
200.12×104Hz≠35~155Hz所以β=1所以σф=
1.73ich2×10-8=
1.73×
19.19232××10-8=
0.33×106Pab.计算条间作用应力由b/h=10/120=
0.083==
0.077查书矩形母线形状系数K12=
0.63,同相母线条间作用力为:fs=
2.5K12ich2×10-8=
2.5×
0.63×
19.19232××10-8=
580.14N/mLs.max=b=120×10-3=
5.84m衬垫临界跨距为Lc=4m应按Lc=
0.144m来确定衬垫跨距Lsσs===
0.5×106Paσmax=σф+σs=
0.33×106+
0.5×106=
0.83×106Pa69×106Pa所以可保证满足动稳定要求
5.
5.510kV出线的选择及校验10kV出线最大持续工作电流Ig.max=173A按最大持续工作电流选择,选LGJ-120钢芯铝绞线,其标称截面为120,+80℃长期允许载流量为401A实际环境温度20℃,综合修正系数K=
1.05=
1.05×401=
421.05173热稳定校验S≥Smin=mm2tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间取tdz=
3.4s查书热稳定系数C=87,满足热稳定要求的最小截面为:Smin===
99.51mm2可见,前面所选导线截面S=120mm2Smin=
99.51mm2,满足热稳定要求
5.6避雷器的选择及校验电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害大气过电压由雷击或静电感应产生;操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致,因此变电站必须配置避雷器避雷器有两种
(1)阀型避雷器,按其结构的不同,又分为普通阀型避雷器和磁吹阀型避雷器
(2)管型避雷器,利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭用于线路作为防雷保护
5.
6.1110KV侧避雷器的选择和校验由Ug=110kV查书,选FZ-110型,其参数如下表5-20表5-20FZ-110避雷器参数型号额定电压kV灭弧电压有效值kV工频放电电压有效值kV冲击放电电压峰值(
1.5/20)不大于,kV冲击残压不大于KV不小于不大于FZ-110110126254312375440
(1)灭弧电压校验最高工作允许电压KV直接接地KV,满足要求(5-16)
(2)工频放电电压校验下限值KV(5-17)上限值KV<312KV(5-18)上、下限值均满足要求故所选FZ-110型避雷器满足要求(《发电厂电气部分课程设计参考资料》声明一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合,冲击的放电电压和残压校验从略)
5.
6.235KV侧避雷器的选择和校验由Ug=35kV查书选FZ-35型,其参数如下表5-21表5-21FZ-35避雷器参数型号额定电压kV灭弧电压有效值kV工频放电电压有效值kV冲击放电电压峰值不大于,kV冲击残压不大于KV不小于不大于FZ-35354184104134148
(1)灭弧电压校验最高工作允许电压KV直接接地KV,满足要求
(2)工频放电电压校验下限值KV上限值KV<104KV上、下限值均满足要求故所选FZ-35型避雷器满足要求
5.
6.310KV侧避雷器的选择和校验由Ug=10kV查书选FZ-10型,其参数如下表5-22表5-22FZ-10避雷器参数型号额定电压kV灭弧电压有效值kV工频放电电压有效值kV冲击放电电压峰值不大于kV冲击残压不大于KV不小于不大于FZ-
101012.726314550
(1)灭弧电压校验最高工作允许电压KV直接接地KV,满足要求
(2)工频放电电压校验下限值KV上限值KV<31KV上、下限值均满足要求故所选FZ—10阀式避雷器满足要求6主接线方案的经济比较
6.1方案三与方案四的综合投资1方案三的综合投资a.主变
50.07×2=
100.14万元b.配电装置110kV侧万元35kV侧万元10kV侧万元c.Z0=
100.14+
26.52+
19.14+
3.1658=
148.9658万元(6-1)其中,Z0为主体设备的综合投资,包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合投资d.Z=Z01+α/100=
148.9658×1+90/100=
283.035万元(6-2)其中,α为附加费用比例系数,110kV取902方案四的综合投资a.主变
50.07×2=
100.14万元b.配电装置110kV侧=
16.456万元35kV侧万元10kV侧万元c.Z0=
100.14+
16.456+
19.14+
3.1658=
138.9018万元其中,Z0为主体设备的综合投资,包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合投资d.Z=Z01+α/100=
138.9018×1+90/100=
263.913万元其中,α为附加费用比例系数,110kV取
906.2方案1与方案3的年运行费用1方案三的年运行费用△P0=80KW△Q0=I0%·SN/100=
1.6×75000/100=1200kVar(6-3)△Ps1-2=90KW△Ps1-3=90KW△Ps2-3=68KW△P1K=1/2△Ps1-2+△Ps1-3-△Ps2-3(6-4)=1/290+90-68=56kw△P2K=1/2△Ps1-2+△Ps2-3-△Ps1-3(6-5)=1/290+68-90=34kw△P3K=1/2△Ps1-3+△Ps2-3-△Ps1-2(6-6)=1/290+68-90=34kw=△P1K+△P2K+△P3K(6-7)Uk1-2%=
13.75Uk1-3%=
8.75Uk2-3%=-
0.75Uk1%=1/2Uk1-2%+Uk1-3%-Uk2-3%(6-8)=1/
213.75+
8.75+
0.75=
11.63Uk2%=1/2Uk1-2%+Uk2-3%-Uk1-3%(6-9)=1/
213.75-
0.75-
8.75=
2.13Uk3%=1/2Uk2-3%+Uk1-3%-Uk1-2%(6-10)=1/
28.75-
0.75-
13.75=-
2.88△Q1k=Uk1%·SN/100=
11.63×75000/100=
8722.5kWar(6-11)△Q2k=Uk2%·SN/100=
2.13×75000/100=
1597.5kWar(6-12)△Q3k=Uk3%·SN/100=-
2.88×75000/100=-2160kWar(6-13)=△Q1k+△Q2k+△Q3k(6-14)由以上数据可算出△A(6-15)=280+
0.1×1200×8000+124+
0.1×
16312.5×3500=
5193218.019KW·hU1=△A×10-4+u1+u2(6-16)=
0.08×
5193218.019×10-4+
0.042×
283.035+
0.058×
283.035=
69.849万元2方案四的年运行费用因为△A与方案三相同,故这里不做重复计算U4=△A×10-4+u1+u2=
0.08×
5193218.019×10-4+
0.042×
263.913+
0.058×
263.913=
67.937万元
6.3最终方案确定经济比较方案三和方案四的综合投资和年运行费用,方案四都低于方案三,故最终确定方案四为最优方案,进行设计7变电站配电装置的设计配电装置是变电站的重要组成部分它是按照主接线的接线方式,有开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成,用来汇集和分配电能
7.1配电装置的分类配电装置俺电气设备装置的地点,可分为屋内配电装置和屋外配电装置;俺祖光的方式,可分为需现场组装二次的装式配电装置,以及在制造厂组装成套后运至现场安装使用的成套配电装置屋内配电装置是电气设备安装在屋内他的特点是占地面积小,运行维护和操作条件较好,电气设备受污秽和气候条件影响较小,但需建造房屋,头较大屋外配电装置是将电器设备装置在屋外它的特点是土建工程量小,投资小,建造周期短,易扩建;但占地面积大,运行维护条件较差,易受污秽和气候条件影响
7.2对配电装置基本要求1配电装置的设计和建造,应认真贯彻国家的技术经济政策有关规程的要求,特别应注意节约用地,争取不占地或少占良田2保证运行安全和工作可靠设备要注意合理选型,布置应力求整齐、清晰、运行中必须满足对设备和人身的安全距离,并应有防火防爆措施3便于检修、操作和巡视4在保证上述条件要求下,应节约材料,减少投资5便于扩建和安装
7.3配电装置的设计本设计10kV屋内配电采用二层二通道,母线用断路器分成两段110kV、35kV的配电装置均采用屋外配电装置成套配电装置一般布置在屋内特点是结构紧凑,占地面积小,建造期短,运行可靠,维护方便,但耗用钢材较多,造价较高屋外配电装置根据电气设备和母线布置的高度,可分为中型、半高型、高型和普通中型等类型本设计因110kV侧没有专门的母线,设备较简单所以采用普通中型屋外配电装置35kV侧采用普通中型屋外配电装置全站变电站场地设计为长方形110/35/10kV架空线分别向三个方向出线,配电装置成口型布置该站长70m,宽65m,最高点为110kV侧出线门架10m
7.4电气设备的配置
7.
4.1隔离开关的配置1接在母线上的避雷器和电压互感器合用一组隔离开关2断路器两侧均配置隔离开关,以便在断路器检修时隔离电源3中性点直接接地的普通型变压器通过隔离开关接地
7.
4.2接地刀闸的配置1为保证电气和母线的检修安全,110kV、35kV每段母线装设1组接地刀闸母线的接地刀闸设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上2110kV主变断路器两侧和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸310kV、35kV线路隔离开关的线路侧配置接地刀闸
7.
4.3电压互感器的配置1电压互感器的数量和配置与主接线方式有关,并应满足测量、保护、同期和自动装置210kV、35kV每段母线装设电压互感器3110kV每回进线装设电压互感器
7.
4.4电流互感器的配置1凡装有断路器的回路均设电流互感器,其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求2对直接接地系统,按三项配置3110kV每回进线装设一组电流互感器
7.
4.5避雷器的配置1配电装置的每组母线上,均装有避雷器2变压器中性点装有避雷器
335、10kV变压器出口、
35、10kV均设有避雷器8防雷保护设计变电站可以说是电力系统的中心环节,若发生雷击事故,会造成大面积停电,严重影响国民经济和人民生活,因此变电站的防雷设置必须十分可靠变电站遭受雷害可能来自两个方面雷直击于变电站;沿线路向变电站入侵的雷电波对直击雷的保护,一般用避雷线和避雷针因线路落雷频繁,所以沿线入侵的雷电波是变电站遭受雷害的主要原因主要措施是在变电站内装设阀型避雷器,在变电站的进线上设置进线保护段
8.1避雷针的作用装设避雷针是防直击雷最常用的措施,由金属制成,具有良好接地装置,作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中,从而保护了附近较矮的设备、建筑免遭雷击
8.2避雷针的配置
8.
2.1避雷针的配置原则1)独立式避雷针宜装设独立的基地装置在非高土壤电阻率地区,其工频接地电阻Ri≤10当有困难时,可将该接地装置与主接地网连接,但避雷针与接地网的地下连接点眼阶段的长度不得小于15m2)独立式避雷针与变配电装置在空气中的间距d1≥
0.2Ri+
0.1h且d1≥5m;独立式避雷针的接地装置与变配电所主接地网在地中距离d2≥3m,式中Ri为冲击接地电阻3避雷针位置的确定首先应根据变电所设备平面布置图的情况而确定,避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程规范的要求a.电压110kV及以下的配电装置,一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上b.35kV及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针,因其绝缘水平很低,雷击时易引起反击c.在变压器的门型架构上不应装设避雷针、避雷线,因门型架距变压器较近,装设避雷针后,构架的集中接地装置距变压器金属外壳接地点在地中距离很难达到不小于15m的要求
8.3防雷保护方案1避雷针的设计一般有以下几种类型a.单支避雷针的保护;b.两支避雷针的保护;c.多支避雷针的保护;在对较大面积的变电站进行保护时,采用等高避雷针联合保护要比单针保护范围大因此,为了对本站覆盖,采用四支避雷针被保护变电站总长70m,宽65m查手册,门型架构高10m避雷针摆放如图所示1#70m2#4#避雷器摆放位置图3#
(2)的确定为被保护高度平面上的保护半径(m)被保护高度(m)h避雷针高度(m)=h-避雷针有效高度m本站被保护的最高高度为10m,避雷针高度30m因h≤30m,所以p=1(8-1)(3的确定的尺寸由相邻两支避雷针装设条件决定即针尖距离保护物体的有效长度来确定(两避雷针间水平面上的保护范围最小宽度为2)可由保护范围曲线查出(8-2)D:避雷针两者间距离1#与2#D=70m=24m=
15.00m2#与3#D=65m=24m=
16.07m3#与4#D=70m=24m=
15.00m4#与1#D=65m=24m=
16.07m
8.4保护全面积的校验条件为D≤8p(8-3)其中D为通过三支避雷针所形成的三角形顶点圆的直径所以满足要求综上所述,该布置方案可以保护本站结论通过对变电站一次系统运行原理的了解,并根据常规变电站的设计要求与原则,完成了110kV降压变电站一次系统设计,其内容包括电气主接线的选择,主变压器的选择,短路电流的计算,电气主设备的选择,配电装置设计和总平面布置,防雷及接地系统设计此外,根据设计数据要求,绘制了电气主接线图一张,电气总平面布置图一张,配电装置图三张,防雷接地图一张本毕业设计的最优方案可靠性较高,选用的电气设备均符合运行要求,经济性较好通过本次毕业设计,使我对变电站系统整体运行情况、电气设备选择技术性要求、防雷保护设计要求有了更加全面系统的认识另外,本次毕业设计极大地锻炼了自己独立思考、独立解决问题、实际动手能力,为我大学生涯画上了完美句号,将对我以后的学习、生活给予莫大的帮助参考文献
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