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摘要本文首先根据任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数,分析负荷发展趋势从负荷增长方面阐明了建站的必要性,然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑,并通过对负荷资料的分析,安全,经济及可靠性方面考虑,确定了110kV,35kV,10kV以及站用电的主接线,然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数,容量及型号,同时也确定了站用变压器的容量及型号,最后,根据最大持续工作电流及短路计算的计算结果,对高压熔断器,隔离开关,母线,绝缘子和穿墙套管,电压互感器,电流互感器进行了选型,从而完成了110kV电气一次部分的设计 编者语
2011.
03.01目录摘要概述-----------------------------------------------------------------------------3第一章负荷统计及主变型号确定----------------------------------------
71.1负荷统计------------------------------------------------------------------
71.2主变压器的选择---------------------------------------------------------7第二章电气主接线的确定------------------------------------------------
82.1主接线的设计中要考虑的原则---------------------------------------
82.2基本的主接线形式-------------------------------------------------------
92.3电气主接线方案的技术分析------------------------------------------
92.4电气主接线方案的经济比较------------------------------------------
102.5设备选择------------------------------------------------------------------12第三章短路电流的计算-------------------------------------------------
133.1画等值电路图-----------------------------------------------------------
143.2简化网络并求转移阻抗------------------------------------------------
153.3f2点短路计算-----------------------------------------------------------
173.4f3点短路计算-----------------------------------------------------------19第四章主要电气设备载流导体的选择---------------------------------
254.1电气设备选择的要求和原则------------------------------------------
254.2载流导体的选择和校验--------------------------------------------
254.3互感器的选择------------------------------------------------------------
274.4避雷器的选择-----------------------------------------------------------
304.5电容器的选择------------------------------------------------------------
304.6支柱绝缘子和穿墙套管的选择------------------------------------
314.7高压熔断器的选择------------------------------------------------------
314.8隔离开关的选择----------------------------------------------------
324.9高压断路器的选择------------------------------------------------------34第五章接地电阻计算------------------------------------------------------36第六章防雷接地保护配置及计算---------------------------------------36第七章沙坪变#1主变保护定值计算------------------------------------
376.1变压器高压侧母线发生短路时的短路电流计算------------------
376.2变压器保护整定计算--------------------------------------------------39参考文献概述
1、设计课题沙坪110kV变电站电气一次部分初步设计
2、毕业设计的相关原始资料
1、沙坪经济开发区位于某市郊的沙坪乡境内,距市区约20公里,随着生产和经济的不断发展,急需建设一座新变电站向开发区及其周边地区负荷供电110KV计沙坪变电站就是为了适应这种情况而建设的市郊中间变电站,在供给周围负荷的同时,也传递部分系统的交换功率沙坪变电站的电压等级为110/35/10KV,设两台主变,变电站最终规模的进出线回路数为
(2)110KV火电厂,结线如图所示
(3)35KV系统变电所,在该所高压母线上的短路容量为280MVA,该所距待设计变电所
4.5KM
(4)110KV最小短路容量为最大短路容量的3/4,电厂不变
(5)35KV及10KV最大负荷如下两表所示,最小负荷为最大负荷的60%,同时率为
0.85,线损率5%,COSΦ=
0.85,最大负荷利用小时4500小时
4、所址地理情况设计变电所选定的所址条件较好,土地较为平整、充裕
5、气象条件年最高温度+
39.2℃、最高日平均温度+
34.4℃海拔高度
20.5M、年最低温度一3℃、地震烈度6度以下
6、负荷资料35kV最大负荷表用户名称负荷(MW)负荷性质线路类型502厂
6.4Ⅰ电缆污水厂
8.8Ⅰ电缆陈村变
5.2Ⅱ电缆大世界游乐场
4.2Ⅱ电缆备用(新用户)
6.0Ⅱ电缆10kV最大负荷表用户名称负荷(MW)负荷性质线路类型莱茵小区
3.8Ⅱ电缆月亮湾小区
5.20Ⅱ电缆百乐娱乐城
2.4Ⅲ电缆电视台
4.5 Ⅰ电缆民生商业区
8.5Ⅰ电缆(双回路)兴旺综合市场
2.1Ⅲ电缆汽车市场
4.3Ⅲ电缆兴和饮食城
2.5Ⅰ电缆备用(新用户)
4.00Ⅱ电缆
3、毕业设计内容及要求
(一)、电气主接的确定电气主接线是发电厂、变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关,并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护的控制方式的拟定有较大影响因此,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案主接线设计中应包括以下部分1 根据变电所在系统中的地位、作用及负荷情况选择主变压器的型式、台数及容量;当选择两台及以上的主变时,当一台变压器停运时,其余变压器容量应能满足全部负荷的60%-80%1 初步确立主要线路上的断路器型式,并决定电抗器的使用与否;而断路器型式在此只是初选,一般只按额定电压主电流选出型号即可1各级电压接线方式的确定根据负荷性质、出线回路数分析确定1拟出几个可能的方案,并对可靠性、经济性、操作灵活性及发展的可能性做初步分析对于你认为不合理的方案或缺点较多的方案在说明书中作一般叙述后,将其舍去,剩下两至三个你认为技术上、经济上都相当的方案,作进一步的技术经济比较
(2)、短路电流计算短路电流计算的目题是为了正确选择、校核电气设备提供数据,大致上可这样进行对已选定的方案,先确定短路点,用标幺出各元件的电抗值,进行网络化简,用查表或查曲线法,出“I,I∞,ICH及S”方法及步骤大致如下a确定短路计算点b画出阻抗图计算出各元件的标幺电抗c求计算电抗d正常运行方式各点三相短路计算e列短路计算结果表
(2)、电气设备选择主要是选择断路器,隔离开关,主母线主变回路中的导体、电缆在主接线设计时是初选,这一步要详细选择校核
(一)
110、
35、10kV断路器、隔离开关选择及校验
(二)
110、
35、10kV母线选择及校验
(三)10kV电力电缆或架空线的选择及校验
(四)电流互感器和电压互感器选择(只选,不校)
(四)、变压器(三个等级)继电保护方案的确定逐一写明每个保护的作用、特点和保护范围5.电压互感器和电流互感器的配置六.主变压器控制、信号回路设计在说明书上说明主变压器断路器动作过程
七、中央信号回路设计并在说明书上说明
(一)断路器事故跳闸动作过程
(二)具体说明如何发事故信号和预告信号
4、毕业设计成果
1、毕业设计说明书——1份
2、变电站电气主接线图——1份
3、变电站电气总平面布置图——1份
4、110KV出线间隔至主变间隔断面图一张
5、短路电流计算成果表及主要设备选择结果表——1份
6、变电站直击雷保护范围图——1份
7、变电站接地装置布置图——1份
8、变压器控制图——1份
9、变压器保护图——1份
10、中央预告音响信号图——1份第一章负荷统计及主变型号确定一.负荷统计
1.变电站10kV侧负荷统计P10=P莱+P月+P百+P电+P民+P兴旺+P汽+P兴和+P备新用户=
3.8+
5.2+
2.4+
4.5+
8.5+
4.3+
2.1+
2.5+
4.0=
37.3MWS10=P/COSφ=
37.3/
0.85=
43.88MVA
2.变电站35kV侧负荷统计P35=P502厂+P污+P陈+P大+P备新用户=
6.4+
8.8+
5.2+
4.2+
6.0=
30.6(MW)S35=1+аKtP35/=1+5%*
0.85*
30.6/
0.85=
32.13MVA
3.总负荷统计P总=P10+P35=
37.3+
30.6=
67.9(MW)S总=P/COSφ=
67.9/
0.85=
79.88MVAⅠ类负荷统计PI=P502厂+P污+P电+P民+P兴和=
6.4+
8.8+
4.5+
8.5+
2.5=
30.7MWSⅠ=PⅠ/COSφ=
30.7/
0.85=
36.12MVAⅡ类负荷统计PII=P陈+P大+P备新用户+P莱+P月+P备新用户=
28.5MWSII=
28.4/
0.85=
33.41(MVA)Ⅲ类负荷统计PIII=P兴旺+P汽=
2.1+
4.3=
8.8MWSIII=
8.8/
0.85=
10.35(MVA)Ⅰ类负荷占负荷百分比SⅠ%=SI/S总=
36.12/
79.88=
45.21%Ⅱ类负荷占负荷百分比SⅡ%=SII/S总=
33.41/
79.88=
41.85%Ⅲ类负荷占负荷百分比SⅢ%=SIII/S总=
10.35/
79.88=13%二.主变压器的选择主变压器的容量根据5-10年的规划负荷选择,适当考虑到远期10-20年的负荷发展,并考虑到变压器正常运行和事故时的过负荷能力,为保证供电可靠性,变电站一般装设两台变压器,每台变压器的额定容量一般按Se=
0.6SM变电站最大负荷选择,这样,当一台主变压器停运时,其余一台变压器容量仍能保证全部负荷的60%-80%并保证Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类负荷的供电
1.每台变压的容量ST=
0.6*S总=
0.6*
79.88=
47.93(MVA)高峰负荷时,变压器正常允许的过负荷范围为5%-50%,考虑到变压器有一定的扩展能力,所以取变压器正常符合时的
1.2倍,则ST1=
0.6*1+20%*S总=
0.72S总=
0.72*
79.88=
57.51MVAS%=ST1/S总=
57.51/
79.88=72%SⅠ+SⅡ=
45.21%+
41.85%=
87.06%>72%说明当一台变压器故障时,另一台变压器仍能保证用户的Ⅰ类负荷和部分的Ⅱ类负荷
2.主变压器各侧绕组的负荷都达到该变压器容量的15%以上时,宜采用三绕组变压器由于沙坪变电站的电压等级为110/35/10kV,所以采用三侧绕组变压器较为合适
3.变压器型号按Se=
47.93MVA选择,选择SSPSZ1-50000/110型号三绕组变压器(其各种性能参数如下表):
4.110kV三相变压器分为全绝缘变压器和半绝缘变压器两种,这示110kV中性点的绝缘水平而言,在110kV中性点直接接地系统中,一般采用半绝缘变压器额定容量高/中/低(kVA)连接组别空载电流(%)型号及容量121/
38.5/
13.8YY0/Y0/△-12-11SSPSZ1-50000空载损耗(kW)负载损耗(kW)阻抗电压(%)
64.74高-中高-低中-低高-中高-低中-低
246.
8236188.
1317.
8910.
496.26运输重量(t)参考价格(万元)综合投资(万元)第二章电气主接线的确定电气主接线是发电厂,变电所电气设计的首要部分,也是构成电力系统的重要环节主接线的确定对电力系统整体及发电厂,变电所本身的运行可靠性、灵活性、经济性密切相关,并且对电气设备选择,配电装置,继电保护和控制方式的拟定有较大影响因此,必须正确处理好各方面的关系,全面分析有关影响因素,通过技术经济比较,合理确定主接线方案一.主接线的设计中要考虑的原则设计的基本要求
1.发电厂和变电所在电力系统中的地位和作用
2.近期和远期的发展规模
3.出现回路和负荷重要性分级
4.发,送,变电的备用容量主接线设计应满足可靠性,灵活性和经济性、发展性等要求及负荷大小和重要性
1.对于一级负荷必须有两个独立电源供电,且当任意一个电源失去电源后,能保证对全部一级负荷不间断供电
2.对于二级负荷一般要有两个的独立电源供电
3.对于三级负荷一般只需一个电源供电二.基本的主接线形式1.单母线接线适用条件
(1)6~10kV级回路数不超过5回;
(2)35kV~60kV级不超过3回;
(3)110~220kV级回路数不超过两回时(当为两回出线时,多采用桥形接线或多角形接线)
2.单母线分段接线采用的条件
(1)6~10kV配电装置出线回路数为6回及以上;
(2)电压为35kV时,出线回路数为4~8回;
(3)用于电压110kV,出线回路数为3~4回
3.双母线接线及分段
(1)出线带电抗器的6~10kV装置采用双母线;
(2)35~60kV配电装置当出线回路数较多时(超过8回),或连接线的电源较多时,可采用双母线接线;
(3)双母线分段接线主要试用于大容量进出线较多的装置中,例如220kV进出线为10~14回的装置
4.方案方案A110kV侧采用单母线分段接线,35kV侧采用单母线分段接线,10kV侧采用单母线分段接线(主接线图见图A)方案B110kV采用内桥接线,35kV采用单母线分段,10kV侧采用单母线分段(主接线图见图B)方案C110kV侧采用内桥接线,35kV侧采用双母线接线,10kV侧采用单母线分段接线(主接线图见图C)方案D110kV侧采用外桥接线,35kV采用单母线接线,10kV采用单母线分段接线(主接线图见图D)三.电气主接线方案的技术分析
1.方案A的技术分析110kV侧采用单母线接线,其优点有接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置缺点不够灵活,任一原件故障或检修,均需使整个配电装置停电单母线可用隔离开关分段但当一段母线故障时,全部回路仍需停电,在隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电35kV和10kV侧采用单母线分段接线,其优点有当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电用断路器把母线分段后,对重要用户可从不同段引出两个回路,有两个电源供,提高了供电可靠性
2.方案B的技术分析110kV侧采用内桥接线,其优点为线路操作方便缺点1出线断路器检修时,线路需较长时间停运2变压器的切除和投入复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的暂时停运3桥形断路器检修时,两个回路需解列运行适用场合适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站35kV,10kV侧采用单母线分段接线的优缺点前面已在方案A分析
3.方案C的技术分析110kV侧采用内桥接线前面已分析了其优缺点;10kV侧采用双母接线;35kV侧采用单母分段接线,其优点
①供电可靠;
②调度灵活;
③扩建方便;
④便于实验通过隔离开关的倒闸操作,可以轮流检修一组母线不致使供电中断缺点
①增加一组母线和使用每回路就要需要增加一组母线隔离开关;
②当母线故障时,隔离开关作为倒闸操作,容易误操作适用范围当出线回路或母线上电源较多,输送和穿越功率较大,母线故障后要求迅速恢复供电,母线设备检修时不允许影响对用户的供电对接线的灵活有一定要求时采用4.方案D的技术分析110kV侧采用外桥接线,其优点变压器操作方便缺点
(1)线路投入与切除时,操作复杂;
(2)桥连断路器检修时,两个回路需解列运行适用范围适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性较小和变压器需要经常切换,而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中四.方案的经济比较综合上面四个方案的优缺点分析,初步采用方案B,方案C,从两个方案进行经济比较在进行比较时,一般只计算方案中不同部分的投资和年限运行费用因为方案B和方案C中的110kV均采用内桥接线,35kV均采用单母分段接线方式,都不需要进行经济比较,只需进行10kV接线方式的经济比较方案B
1、计算综合投资Z10kV采用单母分段接线方式,馈线有11回,选择主变进线断路器的型号GG-1A-25ZⅠ=Z01+a/100=(
7.5+5×
0.55)×1+90/100=
19.475万元式中Z0—主体设备综合投资,包括变压器,开关设备,配电装置等设备的综合投资a—不明显的附加费用比例系数,一般220kV取70,110kV取90计算年运行费用U:U/Ⅰ=a×△A×10-4+U1+U2式中:U1—小修、维护费,一般为(
0.022~
0.042)Z本次设计取
0.022Z(变电工程)U2—折旧费、一般为(
0.005~
0.058)Z,本次设计取
0.058Za—电能电价,由各省市实际电价确定本次设计取
0.2元/kW.h△A—变压器年电能损失总值(kW.h)U1=
0.022Z=
0.022×
19.475=
0.42845万元U2=
0.058Z=
0.022×
19.475=
1.12955万元三绕组变压器2台,容量比选100/100/50型号SSPSZ1-50000经查表得△P0=
64.74△PK12=
246.8△P/K23=236△P/K31=
188.13Tmax=4500h最大负荷损耗小时数c=3000cos∮=
0.85S1n=50000kVAS1n=50000kVAS1n=25000kVAn=2△PK12=△P/K12SN/S3N2=
246.8×50000/250002=
987.2kKW△PK23=△P/K23SN/S3N2=236×50000/250002=944kKW△PK31=△P/K31SN/S3N2=
188.13×50000/250002=
752.52kW△PK1=△PK12+△PK31-△PK23/2=
987.2+
752.52-944/2=
397.86kW△PK2=△PK12+△PK23-△PK31/2=
987.2+
944.4-
752.52/2=589kW△PK3=△PK31+△PK23-△PK12/2=
752.52+944-
987.2/2=
354.76kW并由前面的可得S1=
40.8422kVAS2=
23.64kVAS3=
17.15+
0.0522=
17.2022kVA△A=n[△P0*t+△PK1S1/SN2+△PK2S2/SN2+△PK3S3/SN2]=2×[
64.74×8000+
397.86×
40.8422/502+589×
23.64/502+
354.76×
17.2022/502]×3000=31110154736KWhUⅠ=a×△A×10-4+U1+U2=
0.2×31110154736×10-4+
0.42845+
1.12955=
622.205万元
2、方案C10kV采用双母接线方式,馈线有11回,选择主变进线断路器型号SN3-10/2000ZⅢ=Z01+a/100=(
21.3+
2.0×5)×1+90/100=
59.47万元U/1=
0.022Z=
0.022×
59.47=
1.308万元U/2=
0.058Z=
0.058×
59.47=
3.449万元UⅢ=a×△A×10-4+U/1+U/2=
0.2×31110154736×10-4+
1.308+
3.449=
622.208万元方案B和方案C进行经济比较因为ZB﹤ZCUB﹤UC所以方案Ⅰ为最佳方案五.设备选择
(1)电流互感器的配置
①有断路器的回路要装电流互感器
②发电机,变压器的中性点要装电流互感器
③发电机一双绕组变压器单元接线的发电机出口要装电流互感器
(2)电压互感器的配置
①发电机出口要装两组一组为三相五柱式电压互感器;另一组为双绕组电压互感器
②50MW及以上发电机中性点要装电压互感器
③主变回路三绕组变压器的低压侧同期用时要装电压互感器
④有多少条母线就要装多少个电压互感器
⑤一般35kV及以下采用电磁型电压互感器,110kV及以上采用电容式电压互感器
(3)避雷器的配置
①每一段母线须配置一组避雷器
②三绕组变压器,低压绕组有可能开路运行时,应在低压绕组出线端装一个避雷器
③对于中性点直接接地系统变压器中性点可能断开运行时,若该变压器中性点绝缘不接线电压设计,应在中性点装设避雷器
④对于中性点不接地系统,变压器中性点经套管引出时,应在中性点装一个避雷器
⑤对于雷雨季节可能经常开路运行,而其线路侧又带有电压的35—110kV的变电所,为保护其进出线的断路器及隔离开关,应在变电所线路的进出处装设三相一组避雷器
(4)接地刀闸或接地器的配置
①为保证电器和母线的检修安全,35kV及以上每段母线根据长波宜设1—2个接地刀闸求接地器,两组接地刀闸的距离应尽量保持适中,母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母联隔离开关上,也可以装设于其他回路母线隔离开关的基座上必要时可设置独立求母线接地器
②63kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配接地刀闸双母线接线,两组母线隔离开关的断路器侧可共用一组接地刀闸
③63kV及以上变压器进线隔离开关的变压器宜装设一组接地刀闸第三章短路电流计算在选择电气主接线时,为了保证设备在正常运行和故障情况丅能安全,可靠地工作,同时又力求节约资金,这需要进行全面的短路电流计算计算某时刻的短路电流有效值,用以校验设备开断能力和确定电抗器的电抗器的电抗值,计算短路电流冲击值,用以校验设备的动稳定短路种类一般按三相短路计算若在发电机出口的两相短路,或中性点直接接地系统以及各自耦变压器等回路中的单相(或两相)接地短路情况严重时,则按严重情况的进行校验对于带电抗器得6~10kV出线与长用分支线回路,在选择母线隔离开关之间的引出线,套管时,短路计算点应取在电抗器前选择其余的道题和电器时,短路计算点一般取在电抗器后作等值电路,设SB=100MVA,UB=Uav,计算各元件等值电抗标么值(插图)按照设计的原始资料画出的电力系统图如下1.
1.110kV昌河火电厂G1G2XG1=Xd*SB/SG1=
0.122*100/25/
0.8=
0.39XG2=XG1=
0.
392.变压器T1T2UK1%=1/2UK1-2%+UK3-1%-UK2-3%=1/
217.89+
10.49-
6.26=
11.26UK2%=1/2UK1-2%+UK2-3%-UK1-3%=1/
217.89+
6.26-
10.49=
6.62UK3%=1/2UK2-3%+UK3-1%-UK1-3%=1/
210.49+
6.26-
17.89=-
0.57X1T1=UK1%/100SB/SN=
11.26/100*100/50=
0.563X2T1=X1T1=
0.563X1T2=UK2%/100SB/SN=
6.62/100*100/50=
0.331X2T2=X1T2=
0.331X1T3=UK3%/100SB/SN=-
0.57/100*100/50=-
0.0285X2T3=X1T3=-
0.0285则X1T1-3=
0.563-
0.0285=
0.
2783.线路XL1=X1*L1*SB/Uav=
0.4*
11.32*100/115²=
0.0342XL2=X2*L2*SB/Uav=
0.4*
5.5*100/115²=
0.0166XL3=X3*L3*SB/Uav=
0.4*
6.17*100/37²=
0.
1804.甘村变电站S1,风岭变电站S2S1*=S1/SB=1000/100=10XS1=1/S1*=1/10=
0.1S2*=S2/SB=256/100=
2.56XS2=1/S2*=1/
2.56=
0.
395.沙坪变电站T3T4由第一章所选型号可知UK12%=
17.89UK13%=
10.49UK23%=
6.26UK1%=1/2UK1-2%+UK3-1%-UK2-3%=1/
217.89+
10.49-
6.26=
11.26UK2%=1/2UK1-2%+UK2-3%-UK1-3%=1/
217.89+
6.26-
10.49=
6.62UK3%=1/2UK2-3%+UK3-1%-UK1-3%=1/
210.49+
6.26-
17.89=-
0.57X3T1=UK1%/100SB/SN=
11.26/100*100/50=
0.563X4T1=X3T1=
0.563X3T2=UK2%/100SB/SN=
6.62/100*100/50=
0.331X4T2=X3T2=
0.331X3T3=UK3%/100SB/SN=-
0.57/100*100/50=-
0.0285X4T3=X3T3=-
0.0285二.
1.简化网络并求转移阻抗f1点短路时G1与T1,G2与T2串联,且两者串联后并联,所以有X1=XG1+X1T1-3/2=
0.39+
0.563/2=
0.476X2=X1+XL1=
0.476+
0.0342=
0.51X3=XS1+XL2=
0.2+
0.0166=
0.2166T3高中压侧串联X4=
0.349+
0.222=
0.571T4高中压侧串联X5=
0.349+
0.222=
0.571X3X4并联X6=
0.571/2=
0.286简化网络图(插图)X7=
0.39+
0.18+
0.286=
0.
8562.短路电流计算
①110kV昌河火电厂Iß=PG/√3Uavcosφ=2*50/
1.732*115*
0.8=
0.314kAXjs=
0.3957*2*25/(
0.8*100)=
0.247查表得0SI*=
4.48有名值I=I*I0=
4.48*
0.314=
1.407kA
0.6SI*=
2.68有名值I=I*I0=
2.68*
0.314=
0.842kA
1.2SI*=
2.6有名值I=I*I0=
2.6*
0.314=
0.816kA
②甘村变电站供出的短路电流0S
0.6S
1.2S时电抗标么值相等I0=SB/√3Uav=100/
1.732*115=
0.502kAI*=1/
0.2166=
4.617I=I*I0=
3.552*
0.502=
1.783kA
③风岭变电站供出的短路电流I0=SB/√3Uav=100/
1.732*115=
0.502kKAI*=1/
0.856=
1.168I=I*I0=
1.168*
0.502=
0.586kA
3.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路电流0S I0=
1.407+
2.318+
0.586=
4.311kA
0.6S:I
0.6=
0.842+
2.318+
0.586=
3.756kA
1.2SI
1.2=
0.816+
2.318+
0.586=
3.72kA
4.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路容量0S:S0=√3I0Uav=√3*
4.311*115=
858.665MVA
0.6S:S
0.6=√3I
0.6Uav=√3*746*115=
746.128MVA
1.2S:S
1.2=√3I
1.2Uav=√3*
3.72*115=
740.9496MVA
5.0S冲击电流iimpG=√2Kimpg*IG0=√2*
1.8*
1.407=
3.581kAiimpS1=√2KimpgS1*IS10=√2*
1.8*
2.318=
5.900kAiimpS2=√2KimpgS2*IS10=√2*
1.8*
0.586=
1.491kAiimp=iimpG+iimpS10+iimpS20=
3.581+
5.900+
1.491=
10.972kA二.f2点短路计算
1.简化网络图(插图)X1=
0.3957X2=
0.286X3=
0.2166X4=
0.57星网转换∑Y=1/X1+1/X2+1/X3=1/
0.3957+1/
0.2166+1/
0.286=
10.641X5=X1*X2*∑Y=
0.3957*
0.286*
10.641=
1.204X6=X3*X2*∑Y=
0.2166*
0.286*
10.641=
0.659(插图)2.短路电流计算
①110kV昌河火电厂Iß=PG/√3Uavcosφ=2*50/
1.732*37*
0.8=
0.975kAXjs=
1.204*2*25/(
0.8*100)=
0.753查表得0SI*=
1.35有名值I=I*I0=
1.35*
0.314=
1.316kA
0.6SI*=
1.35有名值I=I*I0=
1.35*
0.314=
1.316kA
1.2SI*=
1.35有名值I=I*I0=
1.35*
0.314=
1.316kA
②甘村变电站供出的短路电流0S
0.6S
1.2S时电抗标么值相等I0=SB/√3Uav=100/
1.732*37=
1.5604kAI*=1/
1.
0.659=
1.517I=I*I0=
1.517*
01.5604=
2.368kA
③风岭变电站供出的短路电流I0=SB/√3Uav=100/
1.732*37=
1.56kAI*=1/
0.57=
1.754I=I*I0=
1.754*
1.56=
2.737kA
3.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路电流0S I0=
1.316+
2.368+
2.737=
6.421kA
0.6S:I
0.6=
1.316+
2.368+
2.737=
6.421kA
1.2SI
1.2=
1.316+
2.368+
2.737=
6.421kA
4.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路容量0S:S0=√3I0Uav=√3*
6.421*37=
411.499MVA
0.6S:S
0.6=√3I
0.6Uav=√3*
6.421*37=
411.499MVA
1.2S:S
1.2=√3I
1.2Uav=√3*
6.421*37=
411.499MVA
5.0S冲击电流iimpG=√2Kimpg*IG0=√2*
1.8*
1.316=
3.35kAiimpS1=√2KimpgS1*IS10=√2*
1.8*
2.368=
6.027kAiimpS2=√2KimpgS2*IS10=√2*
1.8*
2.737=
6.966kAiimp=√2*Kimp*I0总=√2*
1.8*
6.421=
16.343(kA四.f3点短路
1.简化网络图(图1)图1X3=
0.175X4=-
0.0125X5=
0.175星网转换∑Y=1/X1+1/X2+1/X3=1/
0.3957+1/
0.2166+1/
0.175=
12.858X7=X1*X3*∑Y=
0.3957*
0.175*
12.858=
0.89X8=X2*X3*∑Y=
0.2166*
0.175*
12.858=
0.487X9=X6+X5=
0.57+
0.111=
0.681图2图2星网转换∑Y2=1/X7+1/X8+1/X9+1/X4=1/
0.89+1/
0.487+1/
0.681+1/-
0.0079=-
121.937X10=X7*X4*∑Y2=
0.89*-
0.0079*-
121.937=
0.857X11=X8*X4*∑Y2=
0.487*-
0.0079*-
121.937=
0.469X12=X9*X4*∑Y2=
0.681*-
0.0079*-
121.937=
0.656插图
2.短路电流计算
①110kV昌河火电厂Iß=PG/√3Uavcosφ=2*50/
1.732*
10.5*
0.8=
3.438kAXjs=
0.857*2*25/(
0.8*100)=
0.536查表得0SI*=
1.96有名值I=I*I0=
1.96*
3.438=
6.738kA
0.6SI*=
1.52有名值I=I*I0=
1.52*
3.438=
5.226kA
1.2SI*=
1.68有名值I=I*I0=
1.68*
3.438=
5.776kA
②甘村变电站供出的短路电流0S
0.6S
1.2S时电抗标么值相等I0=SB/√3Uav=100/
1.732*
10.5=
5.499kAI*=1/
0.469=
2.132I=I*I0=
5.499*
2.132=
11.725kA
③风岭变电站供出的短路电流I0=SB/√3Uav=100/
1.732*
10.5=
5.499kAI*=1/
0.656=
1.524I=I*I0=
5.499*
1.524=
8.383kA
3.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路电流0S I0=
6.738+
11.725+
8.383=
26.846kA
0.6S:I
0.6=
5.226+
11.725+
8.383=
25.334kA
1.2SI
1.2=
5.776+
11.725+
8.383=
25.884kA
4.t=0St=
0.6St=
1.2S时总的短路容量0S:S0=√3I0Uav=√3*
26.846*
10.5=
488.221MVA
0.6S:S
0.6=√3I
0.6Uav=√3*
25.334*
10.5=
460.724MVA
1.2S:S
1.2=√3I
1.2Uav=√3*
25.884*
10.5=
470.726MVA
5.0S冲击电流iimpG=√2Kimpg*IG0=√2*
1.8*
6.738=
17.150kAiimpS1=√2KimpgS1*IS10=√2*
1.8*
11.725=
29.842kAiimpS2=√2KimpgS2*IS10=√2*
1.8*
8.383=
21.336kAiimp=√2*Kimp*I0总=√2*
1.8*
26.846=
68.328kA短路电流计算结果表短路点编号基值电压UBkV基值电流IBkA支路名称支路电抗标么值Xjs0S短路电流周期分量
0.6S短路电流周期分量
1.2S短路电流周期分量短路电流冲击值标么值I”*有名值I”kA标么值I”*有名值I”kA标么值I”*有名值I”kAf
11150.314110kV昌河火电厂
0.
2474.
481.
4072.
680.
8422.
60.
8163.
5811150.502110kV甘村变电站
0.
2164.
6172.
3184.
6172.
3184.
6172.
3185.
91150.50235kV风岭变电站
0.
8561.
1680.
5861.
1680.
5861.
1680.
5861.491总计
4.
3113.
7463.
7210.972f
2370.975110kV昌河火电厂
0.
7531.
351.
3161.
351.
3161.
351.
3163.
35371.560110kV甘村变电站
0.
6591.
5172.
3681.
5172.
3681.
5172.
3686.
027371.5635kV风岭变电站
0.
571.
7542.
7371.
7542.
7371.
7542.
7376.966总计
6.
4216.
4216.
42119.263f
310.
53.438110kV昌河火电厂
0.
5361.
966.
7381.
525.
2261.
685.
77617.
15010.
55.499110kV甘村变电站
0.
4692.
13211.
7252.
13211.
7252.
13211.
72529.
84210.
55.49935kV风岭变电站
0.
6561.
5248.
3831.
5248.
3831.
5248.
38321.336总计
26.
84625.
33425.
88468.328短路名称短路总容量(MVA)f
1208.
055170.
503740.9496f
2411.
499411.
499411.499f
3488.
221460.
724470.726第四章主要电气设备,载流导体的选择电气装置中的载流导体和电气设备,在正常运行和短路状态时,都必须安全可靠地运行为了保证电气装置的可靠性和经济性,必须正确地选择电气设备和载流导体各种电气设备选择的一般程序为先按正常工作条件选择出设备,然后按短路条件校验其动稳定性和热稳定性电气设备和载流导体的选择设计,必须执行国家的有关技术经济政策,并做到金属先进,经济合理,安全可靠,运行方便和为今后的发展扩建留有一定的余地一.
1.电气设备选择的一般要求
①应满足正常运行,检修,短路和过电压情况下的要求,并考虑远景发展的要求
②应按当地环境条件校核
③应力求技术先进和经济合理性
④选择导体是应尽量减少品种
⑤扩建工程应尽量使新老品种型号一致
⑥选用新产品,均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格
2.电气设备选择的一般原则
①按工作条件选择类型和形式的选择.额定电压.额定电流
②按短路状态进行校验
③按环境条件校验二.载流导体的选择和校验
1.35kV母线
(1)按最大工作电流选择Igmax=
1.05S35/√3Uav=
1.05*
23.15/√3*35=
0.401kAIy=Igmax/K0=
0.401/
0.81=
0.495kA按实际环境温度为40℃,则K0=
0.81因为设备使用环境温度低于+40℃,环境每降低1℃,需要增加额定电流
0.5%,最大负荷不得超过额定电流的20%IY=1+
0.5%Iy=1+
0.5%*
0.495=
497.537A35kV以上的户外配电装置中,为防止产生电晕,大多采用圆形截面母线,35kV及以上配电装置采用钢芯铝绞线查附录四表4—2得选择母线为LGJ—185,IY=510A2校验
①按最大持续工作电流校验Igmax<K0Iy=
0.81*510=
413.1(A)满足要求(最大持续工作电流Igmax应不大于导线体长期发热的允许电流)
②热稳定校验Qk=I²0+10I²
0.6+I²
1.2t/
1.2=
6.421²+10*
6.421²+
6.421²*
1.2/12=
49.475kA²S按热稳定校验的导体最小截面应满足S≥√Qk/C根据《发电厂变电所电气设备》表19—3得C=99+[99-97/45-40]40-
40.4=
98.84所以Smin=√Qk/C=√
49.475/
98.84=
71.164mm²S=240mm²所以Smin<S满足要求
2.10kV母线
(1)按最大工作电流选择Igmax=
1.05S10/√3Uav=
1.05*
18.06/√3*
10.5=
1.042725KAIy=Igmax/K0=
1042.7251/
0.81=
1287.315AIY=1+
0.5%Iy=1+
0.5%*
1287.315=
1293.751A35kV及其以下的屋内配电装置中,大多采用矩形截面母线,选择矩形铝导体80*8mm²单条平放,查附图表4—3得Iy=1411(A)2校验
①按最大持续工作电流校验Igmax<K0Iy=
0.81*1411=
1142.91(A)满足要求(最大持续工作电流Igmax应不大于导线体长期发热的允许电流)
②热稳定校验Qk=I²0+10I²
0.6+I²
1.2t/
1.2=
26.846²+10*
26.846²+
26.846²*
1.2/12=
864.850KA²S按热稳定校验的导体最小截面应满足S≥√Qk/C根据《发电厂变电所电气设备》表19—3得C=99+[99-97/45-40]40-
40.4=
98.84所以Smin=√Qk/C=√
864.85/
98.84=
297.535mm²S=640mm²所以Smin<S满足要求
3.110kV主变引出线对于全年负荷利用小时数较大,母线较长,传输容量较大的回路,如发电机—变压器和发电机—主配电装置中的回路均应按经济电流密度选择导线截面
(1)按经济电流密度选择S110=S10+S35+S所用电=
18.06+
23.15+
0.08=
41.29(MVA)Igmax=
1.05S110/√3UN=
1.05*
41.29/√3*110=
227.559A由Tmax=4500h,查《发电厂变电所电气设备》P287导体经济电流密度表,得J=
0.8(A/mm²)S=Igmax/J=
227.559/
0.8=
284.448mm²查《电气一次部分课程设计参考资料》附录四表4—2得,LGJ—240,Iy=610A用经济电流密度选择母线截面时,当无适合规格的导体时,为节约投资,允许选择小于经济截面的导体,同时也要满足Igmax≤IyK0的要求校验Igmax<IyI0=610*
0.81=
494.1A满足要求三.互感器的选择
1.电压互感器的选择电压互感器的种类和形式根据安装地点和使用条件进行选择
(1)在3—20kV,屋内配电装置中,一般采用油绝缘结构,也可以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,宜采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器;
(3)110kV—220kV配电装置一般采用串级式电磁式电压互感器;
(4)220kV及其以上配电装置,当容量和准确级满足要求时,一般采用电容式电压互感器
(5)SF6全封闭式组合电器的电压互感器采用电磁式根据TV的用途,确定电压互感器接线,尽可能讲负荷均匀分布,如需要检查和监视一次回路单相接地时,3—20kV宜采用具有第三绕组的单相电压互感器10kV选用JSJW—10型电压互感器35kV选用JDJJ—35型电压互感器110kV选用JCC—110型电压互感器(查《电力系统分册》附表41),器技术参数为电压等级型号额定变比准确度等级最大容量(VA)10kV三相屋内JSJW—1010000/100/100/348096035kV单相屋外JDJJ—35110000/√3/100/√3/10010002000110kV单相屋外JCC—11035000/√3/100/√3/100/√
360012002.电流互感器的选择1按安装的地点20kV及其一下多为户内式,35kV以上为户外室按安装方式穿墙式装在墙壁或金属结构的孔中,可节约穿墙套管;支持式在安装在平台或支柱上;装入式是套在35kV及其以上变压器或多油断路器油箱内的套管上按绝缘干式用绝缘胶浸,适用于低压户内的电流互感器,浇注式利用环氧树脂做绝缘,且前仅用于35kV及其以上的电流互感器,油浸式多为户外型
(2)10kV
①电流互感器型式的选择按安装地点户内性按安装方式穿墙套管式绝缘方式干式
②按最大持续工作电流选择Igmax=
1042.725A所选电流互感器型号为LDZJ1—10,变比为1500/5,查《电力系统分册》附表441S热稳定倍数50,动稳定倍数90
③准确度等级的选择由于此处电流互感器用于保护,所以选用的准确度等级为3级
④校验热稳定校验(KrIN1)²=(50*1500)²=5625(kA²S)QK=
864.850kA²S(KrIN1)²>QK所以满足要求动稳定校验√2IN1K=√2*1500*90=
190.89kAich=
68.328kA√2IN1K>ich所以满足要求
(2)35kV
①电流互感器型式的选择按安装地点户外性按安装方式装入式绝缘方式浇注式
②按最大持续工作电流选择Igmax=401A所选电流互感器型号为LCWD—35,变比为600/5,查《电力系统分册》附表451S热稳定倍数65,动稳定倍数150
③准确度等级的选择由于此处电流互感器用于保护,所以选用的准确度等级为3级
④校验热稳定校验(KrIN1)²=(65*600)²=15210(kA²S)QK=
49.475kA²S(KrIN1)²>QK所以满足要求动稳定校验√2IN1K=√2*600*150=
127.279kAich=
19.263kA√2IN1K>ich所以满足要求
(4)110kV
①电流互感器型式的选择按安装地点户外性按安装方式装入式绝缘方式浇注式
②按最大持续工作电流选择Igmax=
176.379(AUN=110kV所选电流互感器型号为LCWD—110,变比为300/5,查《电力系统分册》附表441S热稳定倍数75,动稳定倍数150
③准确度等级的选择由于此处电流互感器用于保护,所以选用的准确度等级为3级
④校验热稳定校验(KrIN1)²=(75*300)²=3000(kA²S)Qk=I²0+10I²
0.6+I²
1.2t/
1.2=
4.311²+10*
3.746²+
3.7²*
1.2/12=
17.26KA²S(KrIN1)²>QK所以满足要求动稳定校验√2IN1K=√2*300*150=
63.63kAich=
10.972KA√2IN1K>ich所以满足要求四.避雷器的选择设备及线路所承受雷电过电压及过负荷时的电流均避雷器来限制来保护设备及线路,选择避雷器型式时,应考虑倍保护电气设备的绝缘水平和适用特点,根据《电气一次部分课程设计参考资料》:中性点非直接接地系统中变压额定电压避雷器的型式10kVFZ—1035kVFZ—35中性点直接接地系统中变压额定电压避雷器的型式110kVFZ—110J五.电抗器的选择
①电抗器并联接在110—500kV变电所6—63kV低压侧,用于补偿输电线路的无功容量,维持输电系统的电压稳定,降低系统的绝缘水平,提高传输能力和效率
②为限制短路电流在系统中串联电抗器10kV母线上的最大短路容量Smax=
488.221MVA35kV母线上的最大短路容量Smax=
411.499MVA查《电力系统分册》附表30,电抗器的额定容量要大于其最大短路容量电压等级电抗器型号10kVCKS(Q)—600/1035kVCKS(Q)—450/10六.支柱绝缘子和穿墙套管的选择
(1)根据额定电压选择UN≥UNW10kV查《电力系统分册》附表40,所选支柱绝缘子的主要技术参数为安装地点型号额定电压(kV)绝缘子高度机械破坏负荷屋内ZB—1010215(mm)750(kg)穿墙套管的选择1按额定电压选择UN≥UNW=10kV
②按额定电流选择IN>Igmax=
1024.725A截面为80*
6.3mm²3查《电力系统分册》附表38选型号为CLD—10,参数如下型号额定电压(kV)额定电流(A)套管长度(mm)机械破坏负荷(kg)户内CLB—101020006202000
(2)35kV
①根据额定电压选择,UN≥UNW
②技术参数如下型号额定电压(kV)绝缘子高度(mm)机械破坏负荷(kg)户外ZS—3535420800
(3)110kV
①根据额定电压选择,UN≥UNW
②所选支柱绝缘子技术参数型号额定电压(kV)绝缘子高度(mm)机械破坏负荷(kg)户外ZS—11011012002000七.高压熔断器的选择
①熔断器的选择查《设计资料》表4—5可知熔断器允许适用的环境温度(℃)额定温度40℃最高温度40℃最低温度-40℃对于保护变压器,电压互感器用的高压熔断器,只须按额定电压,电流,开端容量及特性配合来考虑,不需校验动稳定,热稳定和海拔高度选择各电压等级熔断器电压等级(kV)型号UNkVINA最大开断容量(MVA)10RW2—10/
0.
5100.5100035RW9—35/2352600110RW6—110/10011010022—550八.隔离开关的选择隔离开关的选择主要以额定电压,额定电流为依据,并进行动,热稳定的最大持续工作工作电流应大于或等于装设电路的最大持续工作电流,额定电压应大于或等于装设电路所在电网的额定电压1根据短路器的额定电压和最大持续电流选择(10kV)UN=10kVIgmax=
1024.725A所选隔离开关型号额定电压额定电流极限通过电流(kA)5S热稳定电流操作机构型号kVA峰值有效值kAGN2—10/2000101500855036CS6—22校验动稳定校验iimp=
63.328kAiimp<in=85kA所以满足要求热稳定校验Qk=
864.850(kA²S)I²t*t=
1555.2kA²SI²t>Qk所以满足要求
2.35kV1根据短路器的额定电压和最大持续电流选择(35kV)UN=35kVIgmax=401A所选隔离开关型号为GN2—35T/600型号额定电压额定电流极限通过电流(KA)5S热稳定电流操作机构型号kVA峰值有效值kAGN2—35T/60035600643725CS6—2T2校验动稳定校验iimp=
19.263kAiimp<in=64kA所以满足要求热稳定校验Qk=
49.475(kA²S)I²t*t=750kA²SI²t>Qk所以满足要求
3.110kV1根据短路器的额定电压和最大持续电流选择(110kV)UN=110kVIgmax=
227.559A所选隔离开关型号为GW4—35/2500型号额定电压额定电流极限通过电流4S热稳定电流操作机构型号kVA(kA)kAGW4—35/250011025005020CS14G2校验动稳定校验iimp=
10.972kAiimp<ikw=50kA所以满足要求热稳定校验Qk=I²0+10I²
0.6+I²
1.2t/
1.2=
4.311²+10*
3.746²+
3.7²*
1.2/12=
17.26KA²SI²t*t=480KA²SI²t>Qk所以满足要求九.高压断路器的选择断路器的选择根据额定电压,额定电流,装置种类,构造形式,开断电流或开断容量各技术参数,并进行动,热稳定校验3—220kV一般采用户内少油断路器,110kV及其以上电压等级基本上采用六氟化硫断路器,6—35kV选用真空断路器35—500kV选用SF6断路器
1.10kV选用少油断路器
①按此线路最大负荷选择Igmax=
1042.725A选用SN10—10型断路器,其技术参数如下型号电压(kV)额定电流(A)额定开断电流(A)断开容量(MVA)极限通过电流(kA)SN10—1010300029750130热稳定电流(kA)合闸时间(S)固有分闸时间(S)
290.
20.06
②校验动稳定校验Qk=
864.85(kA²S)I²t*t=
1009.2kA²SI²t>Qk所以满足要求2.35kV选用户外少油断路器
①按线路最大容量负荷选择Igmax=401AUn=35kV选用SW2—35型的断路器,其技术参数型号额定电压(kV)额定电流(A)额定断开时间(A)断开容量(MVA)SW2—
3535100024.81500极限通过电流(kA)热稳定电流(kA)合闸时间固有分闸时间
63.
424.
80.4S
0.06S
②校验动稳定校验iimp=
19.263kAiimp<in=
63.4kA所以满足要求热稳定校验Qk=
49.475(kA²S)I²t*t=
738.048kA²SI²t>Qk所以满足要求3.110kV选用户外少油断路器
①按此线路最大负荷选择Igmax=
227.559A选用SW4—110G型断路器,其技术参数如下型号电压(kV)额定电流(A)重合时(S)断开容量(MVA)极限通过电流(kA)SW4—110G
11010000.4300055热稳定电流(kA)合闸时间(S)固有分闸时间(S)
210.
250.06
②校验动稳定校验iimp=
10.972kAiimp<in=55kA所以满足要求热稳定校验Qk=
17.275(kA²S)I²t*t=
529.2kA²SI²t>Qk所以满足要求第五章接地电阻的计算根据设计任务书说明,110kV芦坡变电站工程土地电阻率ρ=200欧.米,其接地电阻的计算如下
1、人工接地极工频接地电阻
(1)垂直接地极本站垂直接地极采用∟50×50×5热度锌角钢,长度L=
2.5m,共80根d=
0.84b=
0.84×
0.05=
0.042mR’v=Rv/80k=
7.94108屏蔽系数k=
0.65
(2)水平复合接地网水平复合接地网采用主边缘闭合的-50×5热镀锌扁钢接地网总面积S=116×105=12180m2水平接地极总长度L=105×15+116×14=3199m水平接地极埋深h=
0.8m水平接地极d=
0.025m地网主边缘长度L0=442mRh=×Re=
0.99×
5.16345=
5.11182Ω第六章防雷接地保护配置
一、计算目的通过计算避雷针保护范围,确保变电站配电装置免遭大气直击雷损害,确定变电站避雷针数量和布置位置
二、计算依据
(1)DL/T5090-1999水力发电厂过电压和绝缘配合设计技术导则,简称《导则》;
(2)《水电站机电设计手册》电气一次,简称《手册》
三、计算方法、公式和步骤过程
(1)主要参照《导则》
6.2和《手册》P706公式(15-32)计算
(2)计算步骤
①先根据变电站配电装置的布置大致设置避雷针的布置地点;
②保护范围的计算应计算单支避雷针的保护范围,再分别计算相邻两支避雷针之间的保护范围
③如果避雷针的保护范围不能覆盖变电站内所有配电装置,则将
①和
②重新进行,直到找到能满足要求的避雷针数量和布置位置
四、计算结果及分析升压站采用变电站采用3支30m高独立避雷针及2支出线构架避雷针进行直击雷保护,布置位置如《防直击雷保护图》,已能满足保护要求
五、计算过程根据几次试算后,设计考虑在变电站四周各布置五基独立避雷针,如图所示,以下是计算过程110kV母线架构和35kV出线架(10m)因此被保护高度hx1为10m变电站内出线架构(10m),因此被保护高度hx2为10m根据《手册》P703页35kV线路的避雷线只架设到线路的终端杆塔上,所以避雷针需保护到35kV出线档15m,保护高度hx3为15m初步设置5支避雷针2支520m的避雷针布置在10m110kV出线架及35kV出线架上,且110kV出线架上敷设避雷线支架高度为4m;2支30m的避雷针布置在35kV出线外侧地面上,还有一支避雷针设置在10kV配电房附近,则5支避雷针的有效高度为其实际高度30m考虑到在变电站内被保护的最高高度余量(主控楼高度为15m),围墙的高度为2m.本设计以被保护的高度统一,分为hx1=15m,hx2=10m,hx3=2m计算保护范围
1、单支避雷针的保护范围(h=30m)hx≥h/2,根据《导则》公式(
6.
2.1-2),在被保护高度hx1水平面上的保护半径为rx1=h-hx1p=30-15×1=15mhx2h/2,根据《导则》公式(
6.
2.1-1),在被保护高度hx2水平面上的保护半径为rx2=
1.5h-2hx2p=48-30×1=18mrx3=
1.5h-2hx3p=48-4×1=44m式中p—避雷针高度影响系数,h≤30m,则p=
12、两支避雷针的保护范围(h=30m)
1、#1与#2避雷针之间的距离为68m即D=68h01=h-D/7P=30-68/7=
20.3mhx1=15m:bx1=
1.5(h01-hx1)=
1.5(
20.3-15)=
7.05mhx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5(h01-hx2)=
1.5(
20.3-10)=
15.48hx≥1/2h0hx3=2m2rx3D=68m保护范围满足要求
2、#2与#3避雷针之间的距离为39m即D=39h02=h-D/7P=30-39/7=
24.43mhx1=15m:bx1=
1.5h02-hx1=
1.
524.43-15=
14.15hx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5h02-hx2=
1.
524.43-10=
21.65hx≥1/2h0hx3=2m2rx3D=39m保护范围满足要求
3、#3与#4避雷针之间的距离为40m即D=40h03=h-D/7P=30-40/7=
24.29mhx1=15m:bx1=
1.5h03-hx1=
1.
524.29-15=
13.94hx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5h03-hx2=
1.
524.29-10=
21.44hx≥1/2h0hx3=2m2rx3D=40m保护范围满足要求
4、#4与#5避雷针之间的距离为77m即D=77h04=h-D/7P=30-77/7=19mhx1=15m:bx1=
1.5(h04-hx1)=
1.5(19-15)=6hx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5(h04-hx2)=
1.5(19-10)=
13.5hx≥1/2h0hx3=2m2rx3D=77m保护范围满足要求
5、#5与#1避雷针之间的距离为51m即D=51h05=h-D/7P=30-51/7=
22.71mhx1=15m:bx1=
1.5(h05-hx1)=
1.5(
22.71-15)=
11.57hx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5(h05-hx2)=
1.5(
22.71-10)=
21.17hx≥1/2h0hx3=2m2rx3D=51m保护范围满足要求
6、5支避雷针之间,取距离最远的两支避雷针进行计算,#5与#2避雷针之间的距离为96m即D=96h06=h-D/7P=30-96/7=
16.29mhx1=15m:bx1=
1.5(h06-hx1)=
1.5(
16.29-15)=
1.94hx≥1/2h0hx2=10m:bx2=
1.5(h06-hx2)=
1.5(
16.29-10)=
9.44hx≥1/2h0hx3=2m:bx3=
1.5(h06-hx3)=
1.5(
16.29-2)=
21.44hx≥1/2h
03、根据计算结果,在图上绘出5支独立避雷针的保护范围,因此可知,变电站布置5支避雷针能保护变电站站范围内所有配电装置且能保护35kV出线档15m
4、避雷针布置补充说明每基避雷针需设置独立的接地装置
5、验算独立避雷针与配电装置带电部分、设备和架构接地部分之间的空气距离,以及独立避雷针与主接地网间地中距离独立避雷针空气距离,根据《导则》(
8.
1.6-1)计算Sk=
0.2Rch+
0.1h=
0.2×10Ω+
0.1×15m=
3.5m式中Sk—空气距离;Rch—独立避雷针的冲击接地电阻,按《导则》
8.
1.2条款,Rch=10Ωh—避雷针校验点的高度,由于避雷针离架构最近,故取h=15m独立避雷针地中距离,根据《导则》(
8.
1.6-2)计算Sd=
0.3Rch=
0.3×10Ω=3m根据以上两个验算可知,5支独立避雷针的布置是满足《导则》中条款的要求第七章沙坪变#1主变保护定值计算最小,最大运行方式下的短路计算1.变压器高压侧母线发生短路时的短路电流计算
1.变压器110kV侧母线三相短路的短路电流计算
(1)作等值电路,见下图,元件电抗标么值已在前面算出
(2)短路电流计算两台变压器并列运行时X1∑*=
0.39X∑*=
0.57+
0.349+
0.19/2=
0.6595Ip*=1/
0.6595=
1.516Ip=
1.516×100000/√3×37=
2365.576A流过每一台变压器的短路电流为Ip=
2365.576/2=
1182.788(A)一台变压器单独运行的时X∑*=
0.57+
0.349+
0.19=
0.929Ip*=1/
0.929=
1.076Ip=
1.076×100000/√3×37=
1678.997A
2.变压器110kV侧母线发生两相短路电流计算
(1)做等值电路,见下图,以u相为基准,各元件电抗标么值已算出,X1=3/4*
0.39=
0.29252短路电流计算1)两台变压器并列运行正序总电抗X1∑=X1+1/2X2+X3=
0.2925+1/
20.349+
0.199=
0.562负序总电抗X2∑=X1∑=
0.562求附加电抗X²Δ=
0.562将X²Δ接入正序网末端,按发生三相短路的方法求出Iu1Iu1=1/(
0.562+
0.562)=
0.89Iu1=(
0.89*100000)/(√3×37)=
1388.761(A)If=√3*
1388.761=
2405.405(A)所以流过每台变压器的短路电流为I=1/2*
2405.405=
1202.702A2单台变压器单独运行正序总电抗X1∑=X1+X2+X3=
0.2925+
0.349+
0.199=
0.8315负序总电抗X2∑=X1∑=
0.8315求附加电抗X²Δ=
0.8315将X²Δ接入正序网末端,按发生三相短路的方法求出Iu1Iu1=1/(
0.8315+
0.8315)=
0.601Iu1=(
0.601*100000)/(√3×37)=
938.585(A)If=√3*
938.585=
1625.676(A)所以流过每台变压器的短路电流为
1625.676(A)变压器保护的互感器其变比的选择一.变压器纵差保护用互感器变比的选择项目名称额定电压(V)1213510额定电流(A)
150.
302519.
6151818.653一次三相绕组接线YNYNd11TA二次三相绕组接线d11d11YNTA变比计算值
260.331/5900/
51818.653/5TV变比选用值300/51000/52000/5各侧TA二次电流I
4.
3397.
7944.547变压器保护整定计算
1.高压侧电流速断保护电流速断保护按躲过系统最大运行方式下变压器低压侧三相短路时,流过高压侧的短路电流来整定,保护动作电流Idz=Kk*KjkIkmax/nTA=
1.5*1*
1182.788/60=
19.713(A)取20A保护的一次动作值Idz=Idzj*Nta/Kjx=20*60=1200A电流速断保护的灵敏系数按系统最小运行方式下,保护装置安装处两相短路电流校验Ksen=Kcon*Ikmin/Idz=
1625.676*
1.732/1200=
2.35>2电流速断保护动作时限为0S
2.高压侧过电流保护若考虑时限,过电流保护按躲过可能出现的最大负荷电流来整定,保护动作电流Idz=(Kk*Kjk*Kjh*leb)/KhNTA=(
1.3*1*3*150)/
0.9*60=
10.833取11A式中Kjh为返回系数,微机保护过量元件的返回系数可由软件设定,现克设定为
0.9Ieb为变压器高电压侧的额定电流,Ieb=Sn/√3*121=150AIdz=Idzj*NTA/Kjx=11*60=660A过电流保护的灵敏系数按系统最小运行方式下,低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流进行校验Ksen=√3*
1625.676/660=
4.27>
1.5过电流保护动作时限取
0.5S若考虑反时限,过电流定值一般按变压器正常过载能力考虑,保护动作电流Idzj=Idzj*nTA/Kjx=(
1.3*1*
1.2*150)/
0.9*60=
4.33取
4.5A保护动作一次电流Idz=Idzj*Nta/Kjx=
4.5*60=270A校验灵敏度系数Ksen=√3Ikmax/Idz=√3*
1625.676/270=
10.43>
1.5反时限时间常数整定,按超过变压器正常过载能力
1.1倍过电流时,变压器可运行600S考虑,则T=tIdzj/Idz>²-
1.05²=600*
1.1²-
1.05²=
64.5S
3.高压气不平衡电流保护对于变压器的各种不平衡故障(包括不平衡运行,断相和反相)微机保护设置了不平衡电流保护,根据微机保护设置了不平衡电流保护根据微机保护“不平衡电流保护”功能的算法,一般我们推荐保护定值为(
0.6S—
0.8S)Ieb为防止变压器空投时鱿鱼三相合闸,不同期而引起舞动,推荐延时不小于
0.2S,对本侧,计算如下Idzj=
0.8Ieb/nTA=
0.8*150/60=2A保护一般动作电流Idz=Idzj*nTA/Kjx=2*60=120A延时
0.5S
4.瓦斯保护变压器应装设瓦斯保护,期动作节点通过瓦斯继电器节点保护装置开入两(本体保护)由保护装置动作出口或发信号参考文献1葛耀中编著.《新型继电保护与故障测距原理和技术》.西安:西安交通大学出版社,19962许正亚编著.《输电线路新型距离保护》.北京:中国水利水电出版社,20023许建安编著.《电力系统微机继电保护》.北京:中国水利水电出版社,20014许建安编著.《继电保护整定计算》.北京:中国水利水电出版社,20015陈德树等编著.《微机继电保护》.北京:中国电力出版社,20006许建安主编.《电力系统继电保护》.中国水利水电出版社,20047罗士萍主编.《微机保护实现原理及装置》.北京:中国电力出版社,20018中华人民共和国电力工业部.《电力工程制图标准》.北京:地震出版社,19949金建安编《继电保护测试技术》北京水利电力出版社,199310周南星编《电工测量及实验》北京水利电力出版社,199411陈跃主编《电力系统分册》中国水利水电出版社,200812《电力系统分册》卢文鹏,吴佩雄主编中国水利水电出版社,199813《电力工程手册》上海科学技术出版社14《电力工设备手册》电力工业部西北电力设计院编中国电力出版社15《电气一次部分》电力工业部西北电力设计院编中国电力出版社16《电力工程电气设备手册》水利电力部西北电力设计院编中国电力出版社17《电气一次部分课程设计参考资料》电力工程系01032011GH0901103薛文敏王文学电气工程及自动化沙坪110kV变电站电气一次部分初步设计待设计变电所NS110kV火电厂502厂大世界游乐场污水厂陈村变110kV系统变电所通往市区道路~┊┊┊装┊┊┊订┊┊┊线┊┊┊。