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10kv中心变电所设计






变电所是电力系统的重要组成部分,它直接影响整个电力系统的安全与经 济运行,是联系发电厂和用户的中间环节,起着变换和分配电能的作用。 这次设计以 10KV 降压变电所为主要设计对象,分析变电站的原始资料确 定变电所的主接线;通过负荷计算确定主变压器台数、容量及型号。根据短路 计算的结果,对变电所的一次设备进行了选择和校验。同时完成配电装置的布 置、防雷保护及接地装置方案的设计。

关键词: 变电所电气主接线;短路电流计算;一次设备;防雷保护

I

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目 录
第1章 引 言 .................................................. 错误!未定义书签。
1.1 概述 .................................... 错误!未定义书签。 1.2 原始资料分析 ............................ 错误!未定义书签。 1.2.1 本所设计电压等级 ................... 错误!未定义书签。 1.2.2 电源负荷地理位置情况 ............... 错误!未定义书签。 1.2.3 设计任务书 ......................... 错误!未定义书签。

第 2 章 电气主接线设计 ............................................................ - 5 2.1 主接线接线方式........................................ - 5 2.1.1 单母线接线 ...................................... - 5 2.1.2 单母线分段接线 .................................. - 5 2.2.3 单母分段带旁路母线 .............................. - 5 2.2.4 桥型接线 ........................................ - 5 2.2.5 双母线接线 ...................................... - 6 2.2.6 双母线分段接线 .................................. - 6 2.3 电气主接线的选择...................................... - 7 2.3.1 10kV 电气主接线 .................................. - 7 2.3.2 35kV 电气主接线 .................................. - 8 2.3.3 110kV 电气主接线 ................................. - 9 -

第3章

主变压器的选择......................................................... - 11 -

3.1 负荷计算 ............................................. - 11 3.2 主变压器型式的选择 ................................... - 11 3.2.1 主变台数的选择 .................................. - 11 3.2.2 主变压器容量的选择 ............................. - 12 3.2.3 主变相数的选择 ................................. - 12 3.2.4 绕组数的选择 .................................... - 12 3.2.5 主变调压方式的选择 ............................. - 13 3.2.6 连接组别的选择 ................................. - 13 3.2.7 容量比以及冷却方式的选择 ....................... - 13 -

第 4 章 所用电的设计 .............................................................. - 15 4.1 4.2 4.3 4.4 所用电接线一般原则 .................................... 所用变容量型式的确定 .................................. 所用电接线方式确定 .................................... 备用电源自动投入装置 .................................. 4.4.1 备用电源自动投入装置作用 ........................ 15 15 15 16 16 -

4.4.2 适用情况以及优点 ............................... - 16 4.4.3 BZT 的工作过程及要求[2] .......................... - 16 -2-

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第 5 章 短路电流计算 ............................................................... - 18 5.1 短路计算的目的....................................... - 18 5.2 短路计算过程 ........................................ - 18 5.2.1 110KV 短路电流计算 .............................. - 18 5.2.2 35KV 侧短路计算 ................................. - 23 5.2.3 10KV 侧短路计算 ................................. - 25 -

第 6 章 设备选择 ..................................................................... - 27 6.1 选择设备的一般原则和基本要求[3] ....................... - 27 6.2 高压断路器的选择 ...................................... - 28 6.2.1 断路器选择的具体技术条件[1] ...................... - 28 6.2.2 断路器选择及校验 .............................. - 29 6.3 隔离开关的选择 ........................................ - 33 6.3.1 隔离开关选择的具体技术条件 ..................... - 33 6.3.2 隔离开关选择计算 ............................... - 34 6.4 电流互感器选择 ........................................ - 38 6.4.1 电流互感器的选择技术条件[2] ...................... - 38 6.4.2 电流互感器选择及校验 ........................... - 39 6.5 电压互感器选择计算 .................................... - 42 6.5.1 电压互感器选择技术条件[1] ........................ - 42 6.5.2 电压互感器选择 ................................. - 43 6.6 各级电压母线的选择 .................................... - 44 6.6.1 裸导体选择的具体技术条件 ........................ - 44 6.6.2 母线的选择计算 ................................. - 45 6.6.3 引接线的选择计算 .............................. - 48 -

第7章

继电保护配置...................................................................... - 51 -

7.1 变电所母线保护配置 .................................... - 51 7.2.1 主变压器的主保护 ............................... - 51 7.2.2 主变压器的后备保护 ............................. - 51 -

第 8 章 防雷接地 ..................................................................... - 53 8.1 避雷器的选择 .......................................... - 53 8.1.1 避雷器的配置原则 ............................... - 53 8.1.2 避雷器选择技术条件[5] ............................ - 53 8.1.3 避雷器的选择和校验 ............................. - 55 8.2 变电所的进线段保护[8] .............................. 8.3 避雷针的配置 .......................................... 8.3.1 避雷针位置的确定 ............................... 8.4 接地装置的设计 ........................................ 8.4.1 设计原则[1] ...................................... 8.4.2 接地网型式选择及优劣分析 ............................ -3-

57 58 58 60 60 60

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8.4.3 降低接地网电阻的措施 ........................... - 61 8.4.4 接地刀闸的选择与校验 ........................... - 61 -

第9章

无功补偿装置的选择 ................................................ - 64 -

9.1 概述 .................................................. - 64 9.2 补偿装置的确定 ........................................ - 64 9.3 补偿装置容量的选择 .................................... - 65 -

第 10 章
10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6

电气总平面布置及配电装置的选择 ......................... - 66 配电装置应满足以下基本要求[1] ......................... 配电装置特点 ......................................... 屋外配电装置类型及应用 ............................... 配电装置的确定 ....................................... 10KV 高压开关柜选择 .................................. 电气总平面布置 ....................................... 66 66 66 67 67 68 -

第 11 章 结束语 ...................................................................... - 69 致 谢 ........................................................................................ - 70 参考文献.................................................................................. - 71 附 录 ....................................................................................... - 72 -

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第 2 章 电气主接线设计
电气主接线是变电所电气设计的首要核心部分,也是电力构成的重要环节。 电气主接线设计是依据变电所的最高电压等级和变电所的性质, 选择出某种与变 电所在系统中的地位和作用相适应的接线方式。

2.1 主接线接线方式
2.1.1 单母线接线 优点: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:不够灵活可靠,任一元件(母线或母线隔离开关等)故障时检修,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 回路仍需短时停电, 在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线的 供电。 适用范围:6-10KV 配电装置的出线回路数不超过 5 回;35-63KV 配电装置 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 2 回。 2.1.2 单母线分段接线 优点: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。 缺点: 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。 适用范围:6-10KV 配电装置出线回路数为 6 回及以上时;35KV 配电装置 出线回路数为 4-8 回时;110-220KV 配电装置出线回路数为 3-4 回时。 2.2.3 单母分段带旁路母线 这种接线方式在进出线不多,容量不大的中小型电压等级为 35-110KV 的变 电所较为实用,具有足够的可靠性和灵活性。 2.2.4 桥型接线 1、内桥形接线 优点:高压断器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:变压器的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,影响一回线路的暂 时停运;桥连断路器检修时,两个回路需解列运行;出线断路器检修时,线路需

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较长时期停运。 适用范围: 适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器不经常切换或线路 较长,故障率较高的情况。 2、外桥形接线 优点:高压断路器数量少,四个回路只需三台断路器。 缺点:线路的切除和投入较复杂,需动作两台断路器,并有一台变压器暂时 停运。高压侧断路器检修时,变压器较长时期停运。 适用范围: 适用于较小容量的发电厂,变电所并且变压器的切换较频繁或线 路较短,故障率较少的情况。 2.2.5 双母线接线 优点: 1)供电可靠,可以轮流检修一组母线而不致使供电中断;一组母线故障时, 能迅速恢复供电;检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。 2)调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵 活地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。 3)扩建方便。向双母线的左右任何的一个方向扩建,均不影响两组母线的 电源和负荷均匀分配,不会引起原有回路的停电。 4)便于试验。当个别回路需要单独进行试验时,可将该回路分开,单独接 至一组母线上。 缺点: 1)增加一组母线和使每回线路需要增加一组母线隔离开关。 2)当母线故障或检修时,隔离开关作为倒换操作电器,容易误操作。为了 避免隔离开关误操作,需在隔离开关和断路器之间装设连锁装置。 适用范围: 6-10KV 配电装置, 当短路电流较大, 出线需要带电抗器时; 35KV 配电装置, 当出线回路数超过 8 回时, 或连接的电源较多、 负荷较大时; 110-220KV 配电装置,出线回路数为 5 回及以上时,或 110-220KV 配电装置在系统中占重 要地位,出线回路数为 4 回及以上时。 2.2.6 双母线分段接线 双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 接到不同的母线上, 对大容量且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优点。但容易受到母线故障的影响,断路器检 修时需要停运线路。占地面积较大。一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下 时,母线不分段。
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2.3 电气主接线的选择
2.3.1 10kV 电气主接线 根据资料显示,由于 10KV 的出线为 9 回,其中所用电 2 回,且有一类负荷, 可以初步选择以下两种方案: 1)单母分段带旁母且分段断路器兼作旁路断路器, 6~10kV 配电装置出线回 路数目为 6 回及以上时,如果有一类负荷可采用单母线分段带旁路接线, 如图 2.1。

图 2.1 单母线分段带旁母接线 2)双母接线,一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠 性和灵活性较高的场合,如图 2.2。

图 2.2 双母线接线

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表 2.1
方案 项目 技术 ① ② ③ ④

10KV 主接线方案比较
方案Ⅱ 双母接线 ①供电可靠 ②调度灵活 ③扩建方便 ④便于试验 ⑤易误操作

方案Ⅰ 单母分段带旁母 不会造成全所停电 调度灵活 保证对重要用户的供电 任一断路器检修, 可以用 利用旁路不会造成停电 ⑤ 扩建时需向两个方向均 衡扩建 ①占地少②设备少 ③可选择用分段断路器兼作 旁路断路器

经济

①设备多、配电装置复杂 ②投资和占地面大

经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好, 且调度灵活也可保证供电的可 靠性。在根据此变电站的用途,所以选用方案Ⅰ。 2.3.2 35kV 电气主接线 根据资料显示,由于 35KV 的出线为 4 回,一类负荷较多,可以初步选择以 下两种方案: 1)单母分段带旁母接线且分段断路器兼作旁路断路器,电压等级为 35kV~ 60kV,出线为 4~8 回,可采用单母线分段接线,也可采用双母线接线。

图 2.3 单母线分段带旁母接线

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2)双母接线接线

图 2.4 双母线接线 表 2.2
方案 项目 ①简单清晰、操作方便、 易于发展 ②可靠性、灵活性差 ① 旁路断路器还可以代 替出线断路器, 进行不 停电检修出线断路器, 保证重要用户供电 ② 扩建时需向两个方向 均衡扩建 ① 设备少、投资小 ②用母线分段断路器兼作 旁路断路器节省投资 ① ② ③ ④ ⑤ 供电可靠 调度灵活 扩建方便 便于试验 易误操作

35KV 主接线方案比较
方案Ⅱ双母接线

方案Ⅰ单母分段带旁母

技术

经济

①设备多、配电装置复杂 ②投资和占地面大

虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如方案Ⅱ,但其具有良好的经济性。鉴于此电 压等级不高,可选用投资小的方案Ⅰ。 2.3.3 110kV 电气主接线 根据资料显示,由于 110KV 没有出线只有 2 回进线,可以初步选择以下两 种方案: 1)桥行接线,根据资料分析此处应选择内桥接线。 上述两种方案如图 2.5 及图 2.6 所示。

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图 2.5 内桥接线 2)单母接线。

图 2.6 单母线分段接线 表 2.3
`

110KV 主接线方案比较
方案Ⅱ单母分段 ① 简单清晰、操作方便、 易于发展 ② 可靠性、灵活性差 ①设备少、投资小

方案Ⅰ内桥接线 ①接线清晰简单 ②调度灵活,可靠性不高 ①占地少 ②使用的断路器少

技术 经济

经比较两种方案都具有接线简单这一特性。虽然方案Ⅰ可靠性、灵活性不如 方案Ⅱ,但其具有良好的经济性。可选用投资小的方案Ⅰ。

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第3章

主变压器的选择

变压器是变电所中的主要电器设备之一, 它的主要作用是变换电压以利于功 率的传输,电压经升压变压器升压后,可以减少线路损耗,提高了经济效益,达 到远距离送电的目的。 而降压变压器则将高电压降低为用户所需要的各级使用电 压,以满足用户的需要。

3.1 负荷计算
要选择主变压器和站用变压器的容量, 确定变压器各出线侧的最大持续工作 电流。首先必须要计算各侧的负荷,包括站用电负荷 10kV 负荷、35kV 负荷。 由公式 式中
SC ? Kt ?
i ?1 n

p [1] (1 ? % ) ? co? s

(3.1)

SC —某电压等级的计算负荷

K t —同时系数(35kV 取 0.9,10kV 取 0.9,35kV 各负荷与 10kV 各负荷之
间取 0.9,站用负荷取 0.9) 。

? % —该电压等级电网的线损率,一般取 5%。
P、 cos ? —各用户的负荷和功率因数。 1、10kV 负荷计算

P 10KV =0.9×[(1+1.5+0.5+0.3+1.2+0.4+0.8)/0.85]×(1+5%)+0.06
=6.337MVA+0.06MVA=6.397 MVA 2、35kV 负荷计算

P35KV =0.9×[(3.5+4.3+1.8+7)/0.85]×(1+5%)
=18.455MVA

P总 = P + P35KV + P站 =6.337+18.455+0.06=24.842MVA 10KV
3、考虑变电所未来 5~10 年的远期负荷
S N ? S总 ? e(5?5%) ? 24.842 ? 2.7184(5?5%) ? 31.898MVA

3.2 主变压器型式的选择
3.2.1 主变台数的选择 由原始资料可知,我们本次设计的变电站是一个位于城镇边的 110KV 降压 变电所,主要是接受 110KV 和 35KV 的功率,通过主变向 35KV 和 10KV 线路
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输送,是一个一般的地区变电站。由于出线中有多回Ⅰ类负荷,停电会对生产造 成重大的影响。因此选择主变台数时,要确保供电的可靠性。 为了提高供电的可靠性, 防止因一台主变故障或检修时影响整个变电站的供 电,变电站中一般装设两台主变压器,互为备用,可以避免因主变检修或故障而 造成对用户的停电。故可选择两台主变压器。 3.2.2 主变压器容量的选择 根据变电站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 负荷的变电站, 应考虑当一台主变压器停运时,其余变压器容量在设计及过负荷 能力后的允许时间内,应保证用户的一级和二级负荷:对一般性变电站停运时, 其余变压器容量就能保证全部负荷的 60~70%。 S N =31.898MVA 由于上述条件 所限制。所以,两台主变压器应各自承担 15.949MVA。当一台停运时,另一台 则承担 70%为 22.328MVA。 故选两台 25MVA 的主变压器就可满足负荷需求。 3.2.3 主变相数的选择 主变压器采用三相或是单相,主要考虑变压器的制造条件,可靠性要求及运 输条件等因素, 特别是大型变压器尤其需要考虑其运输可能性保证运输尺寸不超 过遂洞、涵洞、桥洞的允许通过限额,运输重量不超过桥梁、车辆、船舶等运输 工具的允许承载能力,当不受运输条件限制时,在 330KV 及以下的变电所均应 选用三相变压器。本次设计的变电站是一个 110KV 变电站,位于市郊,交通便 利,不受运输条件限制,故可选择三相变压器 3.2.4 绕组数的选择 在具有三种电压等级的变电站中, 如通过主变压器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 时, 主变压器采用三绕组变压器,因为一台三绕组变压器的价格及所用的控制电 器和辅助设备, 比相对应的两台双绕组变压器的都较少。本次所设计的变电所具 有三种电等级,中、低压侧负荷容量均为主变压器容量的 15%以上,考虑到运行 维护和操作的工作量,及占地面积等因素,因此选择三绕组变压器。 普通三绕组变压器价格在自耦变压器和分裂变压器之间,安装以及调试灵 活,满足各种继电保护的要求,又能满足调度的灵活性,它还分为无激磁调压和 有载调压两种,这样它能满足各个系统中的电压波动,它的供电可靠性也高。 综上分析,本次设计的变电所选择普通三绕组变压器。

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3.2.5 主变调压方式的选择 变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头, 从而改变变压器变比 来实现的。 切换方式有两种: 不带电切换称为无激磁调压, 调整范围通常在±5% 以内。另一种是带负载切换,称为有载调压,调整范围可达 30%。对于 110KV 的变压器, 宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式,所以本次设计的 变电站选择有载调压方式。 3.2.6 连接组别的选择 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 Y 和△。我国 110KV 及以上电压,变压器绕组都 采用 YO 连接,35KV 亦采用 Y 连接,其中性点多通过消弧线圈接地,35KV 以 下电压,变压器绕组都采用△连接。 全星形接线虽然有利于并网时相位一致的优点,且零序阻抗较大,对限制单 相短路电流有利, 同时也便于接入消弧线圈,但是由于全星形变压器三次谐波无 通路,因此将引起正弦波电压的畸变,并对通讯设备发生干扰,同时对继电保护 整定的准确度和灵敏度有影响,采用△接线可以消除三次谐波的影响。 本次设计的变电所的三个电压等级分别为 110KV、35KV 和 10KV,所以选 用主变的接线组别为 YN,yn0,d11 接线方式。 3.2.7 容量比以及冷却方式的选择 根据原始资料计算可知,35KV 和 10KV 侧负荷容量都比较大,所以容量比 选择为 100/100/100。 主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循 环水冷却、强迫导向油循环冷却,小容量变压器一般采用自然风冷却,大容量变压 器一般采用强迫油循环风冷却。 在水源充足, 为了压缩占地面积的情况下,大容量变压器也有采用强迫油循 环水冷却方式的。强迫油循环水冷却方式散热效率高,节约材料,减少变压器本 体尺寸, 其缺点是这样的冷却方式要有一套水冷却系统和有关附件,冷却器的密 封性能要求高,维护工作量大。 本次设计的变电所位于郊区,对占地要求不是十分严格,所以应采用强迫油 循环风冷却方式。 综上所述,故选择主变型号为 SFSZ7-25000/110 变压器,其参数如表 3.1

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表 3.1 110KV 表压器参数
电压组合及分接范围 阻抗电压 型号 空载 高压 中压 低压 高中 SFSZ725000/1 10 110±8× 1.25% 38.5±2× 2.5% 10.5 11 高低 中 低 42.3 10.5 17-18 6.5 148 损耗 KW 负 载 空 载 电 流

连接 组

1 .4

YN, yn0,d 11

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第 4 章 所用电的设计
变电所的所用电是变电所的重要负荷,因此,在所用电设计时应按照运行可 靠、 检修和维护方便的要求, 考虑变电所发展规划, 妥善解决因建设引起的问题, 积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备,使设计达到经济合理,技术先进, 保证变电所安全,经济的运行。

4.1 所用电接线一般原则
1)满足正常运行时的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求。 2)尽量缩小所用电系统的故障影响范围,并尽量避免引起全所停电事故。 3)充分考虑变电所正常,事故,检修,起动等运行下的供电要求,切换操作简便。

4.2 所用变容量型式的确定
站用变压器的容量应满足经常的负荷需要,对于有重要负荷的变电所,应考 虑当一台所变压器停运时,其另一台变压器容量就能保证全部负荷的 60~70%。 由于 S站 =60KVA 且由于上述条件所限制。所以,两台所变压器应各自承担 30KVA。当一台停运时,另一台则承担 70%为 42KVA。 故选两台 50KVA 的主变压器就可满足负荷需求。考虑到目前我国配电变压 器生产厂家的情况和实现电力设备逐步向无油化过渡的目标,可选用干式变压 器。 表 4.1 S9-50/10 变压器参数表
电压组合 型号 S9-50/10 高压 10±5% 高压分接 范围 10;6.3;6 低压 0.4 连接组 标号 Y,yn0 空载 损耗 0.17 负载 损耗 0.87 空载 电流 2.8 阻抗电 压 4

4.3 所用电接线方式确定
所用电的接线方式,在主接线设计中,选用为单母分段接线选两台所用变压 器互为备用, 每台变压器容量及型号相同, 并且分别接在不同的母线上,如图 4.1。

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10KV
QFD
`

T1
QFD
`

T2

380 / 220V

图 4.1 站用主接线

4.4 备用电源自动投入装置
4.4.1 备用电源自动投入装置作用 备用电源自动投入装置目标:为消除或减少损失,保证用户不间断供电。 BZT 定义:当工作电源因故障被断开以后,能迅速自动的将备用电源投入或 将用电设备自动切换到备用电源上去, 使用户不至于停电的一种自动装置简称备 自投或 BZT 装置。 4.4.2 适用情况以及优点 1)发电厂的厂用电和变电所的所用电。 2)有双电源供电的变电所和配电所,其中一个电源经常断开作为备用。 3)降压变电所内装有备用变压器和互为备用的母线段。 4)生产过程中某些重要的备用机组 采用 BZT 的优点: 提高供电的可靠性节省建设投资,简化继电保护装置,限制短路电流,提高 母线残压。 4.4.3 BZT 的工作过程及要求
[2]

BZT 装置应满足的基本要求: 1)工作母线突然失压,BZT 装置应能动作。 2)工作电源先切,备用电源后投。 3)判断工作电源断路器切实断开,工作母线无电压才允许备用电源合闸。 4)BZT 装置只动作一次,动作是应发出信号。 5)BZT 装置动作过程应使负荷中断供电的时间尽可能短。
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6)备用电源无压时 BZT 装置不应动作。 7)正常停电时备用装置不启动。 8)备用电源或备用设备投入故障时应使其保护加速动作。 BZT 装置应由低电压启动部分和自动重合闸部分组成,低电压启动部分是 监视工作母线失压和备用电源是否正常; 自动重合闸部分在工作电源的断路器断 开后,经过一定延时间将备用电源的断路器自动投入。 变电所 BZT 装置设计如图 4.2

图 4.2 变电所 BZT 装置设计 变电所 BZT 装置工作过程: 1)110KV 侧 BZT:当某一条 110KV 母线故障导致母线失压,故障侧断路 器切断工作电源,非故障侧母线与桥型母线上 BZT 动作,将故障侧设备自动切 换到非故障侧。 2)35KV 侧 BZT: 当某一条 35KV 母线故障导致母线失压,故障侧断路器切 断工作电源, BZT 动作,将故障侧设备自动切换到非故障侧。 3)10KV 侧、所用电 BZT:当某一条 10KV 母线或所用电母线故障导致母 线失压,故障侧断路器断开,BZT 动作,母联断路器合闸,将故障侧负荷切换 到非故障侧。

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第 5 章 短路电流计算
在电力系统运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态, 最 常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路, 因为它们会遭到破坏对用户 的正常供电和电气设备的正常运行。

5.1 短路计算的目的
1)在选择电气主接线时,为了比较各种接线方案或确定某一接线是否需要 采取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。 2)在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能安全、 可靠地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。 3)在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件检验软导线的相间和相对地 的安全距离。 4)在选择继电保护方式和进行整定计算时,需以各种短路时的短路电流为 依据。

5.2 短路计算过程
5.2.1 110KV 短路电流计算 1)根据资料,110KV 火电厂的阻抗可归算为以下

图 5.1 110KV 火电厂接线图

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图 5.2 110KV 火电厂阻抗图 在短路计算的基本假设前提下,选取 SB =100MVA,UB= U AV
" X 1 =X 2 =X 3 = X d * ?

SB 100 =0.135 ? =0.432 25 SN 0.8

各绕组等值电抗

US(1-2) % 取 17%, US(2-3) % 取 6%, US(3-1) % 取 10.5%

1 US1 % = (US(1-2) % + US(3-1) % ? US(2-3) %) 2 1 = ( ? 10.5 ? 6) ? 10.75 17 2 1 US2 % = (US(1-2) % + US(2-3) % ? US(3-1) %) 2 1 = ( ? 6 ? 10.5) ? 6.25 17 2 1 US3 % = (US(2-3) % + US(3-1) % ? U S(1-2) %) 2 1 = (6 ? 10.5 ? 17) ? ?0.25 2
X4 ? X5 ? Us1% SB 10.75 100 ? ? == =0.179 100 SN 100 60
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X6 ? X7 ?

US1 % SB ?0.25 100 ? = ? ? ?0.004 100 SN 100 60

图 5.3 110KV 火电阻抗最简图

X 8 =X1//X 2 //X 3 =0.144 X 9 =(X 4 +X 6 )//(X 5 +X 7 )=0.0875 X10 = X 9 +X 8 =0.232
即火电厂的阻抗为 0.232。 2)又根据资料所得,可将变电所视为无限大电源所以取

E" ? 1
” I* ?

” S变110 ? I* ? S B

S变110 650 ? ? 6.5 SB 100 E" 1 ? ? 0.154 ” I* 6.5

X 变110 ?

同理:因 35KU 变电所的短路容量为 250MVA 所以
” I* ?

S变3 5 250 ? ? 2.5 KA SB 100

X 变35 ?

E" 1 ? ? 0.4 ” I* 2.5

火电厂到待设计的变电所距离 12KM,阻抗为每千米 0.4 欧

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X= X l ?

SB 100 ? 12 ? 0.4 ? ? 0.032 2 U 1152

110KV 变电所到到待设计的变电所距离 9KM,阻抗为每千米 0.4 欧

X= X l ?

SB S 100 = X l ? B ? 9 ? 0.4 ? ? 0.027 2 2 U U 1152

35KV 变电所到到待设计的变电所距离 7.5KM,阻抗为每千米 0.4 欧 X= X l ?

SB 100 ? 7.5 ? 0.4 ? 2 ? 0.219 U2 37

待设计变电所中各绕组等值电抗

1 US1 % = (US(1-2) % + US(3-1) % ? US(2-3) %) 2 1 = (6.5 ? 17 ? 10.5) ? 6.5 2 1 US2 % = (US(1-2) % + US(2-3) % ? US(3-1) %) 2 1 = (6.5 ? 10.5 ? 17) ? 0 2 1 US3 % = (US(2-3) % + US(3-1) % ? U S(1-2) %) 2 1 = (10.5 ? 17 ? 6.5) ? 10.5 2
X T1 ? XT 2 ? XT 3 ? Us1% SB 10.5 100 ? = ? ? 0.525 100 SN 100 20 Us2% SB 0 100 ? = ? ?0 100 SN 100 20 Us3% SB 6.5 100 ? = ? ? 0.325 100 SN 100 20

该变电所的两台型号规格一样所以另一个变压器的阻抗和

X T1,X T2,X T3 相同。
根据主接线图可简化为以下图型

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图 5.4 主接线阻抗简化图 当 K1 点发生短路时将图四可转化为以下图行

图 5.5 K1 点短路阻抗图
X1 3 ? X 1? X 3 ? . 2 3 2 + 0 . 0 3 2 = 0 . 2 6 4 0 X14 ? X 2 ? X 4 ? 0.154+0.027=0.181 X15 ? X 5 // X 6 ? 0.263 X16 ? X 7 // X 8 ? 0.163 X17 ? X 9 // X10 ? 0 X18 ? X11 ? X12 ? =0.219+0.4=0.619

又因为 E1 是有限大电源(将 0.263 改为 0.264)
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所以

25 0.8 ? 0.248 X js ? 0.264 ? 100 3?
"

查短路电流周期分量运算曲线取 T=0S ,可得 I1*
" I 2* ? " E2 1 ? ? 5.525 X 14 0.181

? 4.324

" I 3* ?

" E3 1 ? ? 1.134 X 15 ? X 17 ? X 18 0.263 ? 0 ? 0.619

" " " I "f ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? I B =(4.324+5.525+1.134)×

100 =5.514KA 3 ? 115

冲击系数取 1.8

I im ? 2 ? I "f ? kim ? 2 ×5.514×1.8=14.034KA
" " " S ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? S B =(4.324+5.525+1.134) ×100=1098.3MV.A

5.2.2 35KV 侧短路计算 根据图四进行 Y

? ? 变换

图 5.6 星三角形转化图

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图 5.7 K2 点短路阻抗图

X 19 ?

X 13 ? X 15 ? X 13 ? X 14 ? X 14 ? X 15 X 14

=

0.264 ? 0.263 ? 0.264 ? 0.181 ? 0.181? 0.263 =0.910 0.181
X 13 ? X 15 ? X 13 ? X 14 ? X 14 ? X 15 X 13

X 20 ? ?

0.264 ? 0.263 ? 0.264 ? 0.181 ? 0.181 ? 0.263 =0.625 0.264 X 13 ? X 15 ? X 13 ? X 14 ? X 14 ? X 15 X 15

X 21 ? ?

0.264 ? 0.263 ? 0.264 ? 0.181 ? 0.181 ? 0.263 =0.627 0.263

25 0.8 ? 0.910×0.9375=0.853 X js ? 0.910 ? 100 3?
查计算曲线取 T 为 0S ,可得 I1*
" E2 1 I ? ? ? 1.6 X 20 0.625 " 2*

"

? 1.225

" I 3* ?

" E3 1 ? ? 1.616 X 18 0.619

" " " I "f ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? I B =(1.225+1.6+1.616) ?

100 =6.930KA 3 ? 115

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I im ? 2 ? I "f ? kim ? 2 ×6.93×1.8=17.638KA
" " " S ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? S B =(1.225+1.6+1.616) ×100=444.1MV.A

5.2.3 10KV 侧短路计算 当 K3 点发生短路,将图 5.6 进行星网变换

图 5.8 K3 点短路阻抗图

X 21 ? X 18 ? X 16 (

1 1 1 1 ? ? ? ) X 19 X 20 X 16 X 18

? 0 . 6 1? 9

1 1 1 1 0 . 1 6 3(? ? ? ) =1.045 0.91 0.625 0.163 0.619
1 1 1 1 ? ? ? ) X 19 X 20 X 16 X 18 1 1 1 1 ? ? ? ) =1.550 0.91 0.625 0.163 0.619

X 22 ? X 19 ? X 16 (

? 0.91 ? 0.163(

1 1 1 1 X 2 3 ? X 2 ? X (1 6 ? ? ? ) 0 X1 9 X 2 0 X 1 6 X 1 8 ? 0.625 ? 0.163( 1 1 1 1 ? ? ? )=1.065 0.91 0.625 0.163 0.619

25 0.8 ? 1.55 ? 0.9375 ? 1.453 X js ? 1.550 ? 100 3?
查计算曲线可得: I1*
" I 2* ?

"

? 0.71

" E2 1 ? ? 0.957 X 21 1.045

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" I 3* ? " E3 1 ? ? 0.939 X 23 1.065

" " " I "f ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? I B =2.606 ?

100 =14.330KA 3 ? 10.5

I im ? 2 ? I "f ? kim ? 2 ×14.330×1.8=36.473KA
" " " " " " I "f ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? I B S ? ( I1* ? I 2* ? I 3* ) ? S B = 2.606? 100=260.6MVA

表 5.1 短路计算结果
参数 基 准 电 压 Uav(KV) 短路点 d1 d2 d3 115 37 10.5 5.514 6.930 14.330 14.034 17.638 36.473 1098.3 444.1 260.6 短路电流有名值 Id(KA) 短路电`流冲击 值 ich(KA) 短路容量 Sd(MVA)

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第 6 章 设备选择
导体和设备的选择是变电所设计的主要内容之一, 正确地选择设备是使电气 主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时,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,并注意节约 投资,选择合适的电气设备。

6.1

选择设备的一般原则和基本要求[3]
1、基本要求 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

的需要; 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)选择导体时应尽量减少品种; 5)扩建工程应尽量使新老设备的型号一致; 6)选用的新品,均应具有可靠的试验数据,并经正式鉴定合格。 2、按正常工作条件选择导体和电气设备 1)电压: 所选电器和电缆允许最高工作电压 U N 不得低于回路所接电网的最高运行 电压 U NS 即

U NS ? U N

(6.1)

一般电缆和电器允许的最高工作电压,当额定电压在 220KV 及以下时为

1.15U N ,而实际电网运行的 U NS 一般不超过 1.1 U N 。
2)电流 导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度 Q 0 下,导体和电器的长期 允许电流 I e 应不小于该回路的最大持续工作电流 I g max 。 即

I g max ? I e

(6.2)

由于变压器在电压降低 5%时,出力保持不变,故其相应回路的 I g max = 1.05

I e ( I e 为电器额定电流) 。
I g max ?
3)按当地环境条件校核
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1.05 ? S N 3U N

(6.3)

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当周围环境温度 Q 和导体额定环境温度 Q 0 不等时,其长期允许电流 I 可按 下式修正

I al ?

? al ? ? ?I ? al ? ? 0 e

(6.4)

? al —导体或电气设备长期发热允许温度
我国目前生产的电气设备的额定环境温度 ? 0 =40℃,裸导体的额定环境温度 为+25℃。 3、按短路情况校验 设备在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验,一般校验 取三相短路时的短路电流,如用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器有 限流作用时,可不验算动稳定,用熔断器保护的电压互感器回路,可不验算动、 热稳定动稳定. 1)热稳定校验式为

I t2 t ? Q K

(6.5)

上式中: Q k ——短路电流的热效应(KA2S)

I t ——t 秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(KA2S)
t——设备允许通过的热稳定电流时间(s) 2)动稳定校验式为 上式中:

ie s ? i s 或 I es ? I sh h

(6.6)

ies , I es ——短路冲击电流幅值及其有效值
ish , I sh ----厂家给出的动稳定电流的幅值和有效值

6.2 高压断路器的选择
高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用, 是高压电路中最重要的电 器设备。 6.2.1 断路器选择的具体技术条件[1] 1)电压选择同式(6.1) 2)电流选择同式(6.2) 由于高压开断器没有连续过载的能力,在选择其额定电流时,应满足各种可 能运行方式下回路持续工作电流的要求,及取最大持续工作电流 I g max 。 3)开断电流选择
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高压断路器的额定开断电流 I Nbr ,不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分 量 I Pt 即 I Pt ? I Nbr (6.7)

当断路器的 I Nbr 较系统短路电流大很多时, 简化计算可用 I Nbr ? I " 进行选择,

I " 为短路电流值。
4)短路关合电流的选择 为了保证断路器在关合短路电流时的安全,断路器的额定关合电流 I Ncl 不应 小于短路电流最大冲击电流值 ish 即 I Ncl ? ish 5)热稳定校验式同(6.5) 6)动稳定校验式同(6.6) 6.2.2 断路器选择及校验 (6.8)

1、110KV 进线侧断路器选择 1)额定电压选择: U N ? U N S 2)额定电流选择: I e ? I g max 考虑到电源进线发生故障,所以相应回路的 I gmax =2I e 即:
U N =110 KV

I g max ?

2 ? 25 =0.262KA 3 ?110

3)按开断电流选择: I Nbr

? I " ? 5.514 KA 即 I Nbr ? 5.514KA

4)按短路关合电流选择: iNcl

? ish ? 14.034KA 即 iNcl ? 14.034KA

根据以上数据可以初步选择 LW11-110 型 SF6 断路器其参数如表 6.1

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表 6.1 110KV 断路器参数表
动稳 额定 型 额定 电压 号 Ue(kV) 最高 工作 电压 额定 开断 电流 电流 Ie(A) (kA) (kA) LW11- 110 110KV 126 1600 30.5 80 (kA) 80 值 电流 流峰 关合 定电 短路 额定 热稳 定 电流 (kA) 4s 固有 分闸 时间 (ms) 全开 断时 间 (ms)

0.07 31.5 0.04

5)校验热稳定,取后备保护为 1.5S,全开断时间 0.07s
tk =tpr + tbr =1.5+0.07=1.57S

I t2t ? QK

QK =

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12

=36.229 KA? S

I t2t =31.5? ×3=2976.75 KA? S
即 I t2t ? QK 满足要求 6)校验动稳定: ies ? ish

ies =80kA>14.034KA 满足要求
故选择户外 LW11-110 型 SF6 断路器能满足要求,由上述计可列出下表: 表 6.2 110KV 断路器计算结果表
设备 项目 LW11-110 型 产品数据 110KV 1600A 80KA 30.5KA 80KA 2976.75 KA?S 计算数据 110KV 262A 14.034KA 5.545KA 14.034KA 36.229 KA?S

UN ? U N S
I e ? I g max

ies ? ish

I Nbr ? I "
iNcl ? ish
I t ? QK
2 t

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2、35KV 断路器选择 1)额定电压选择: U N ? U N S 2)额定电流选择: I e ? I g max 即:
U N =35 KV

I g max ?

1.05 ? 25 =0.433KA 3 ? 35
"

3)按开断电流选择: I Nbr ? I ? 6.930KA 4)按短路关合电流选择: iNcl

即 I Nbr ? 6.930KA

? ish ? 17.638KA 即 iNcl ? 17.638KA 根据以

上数据可以初步选择 LW8-35 型 SF6 断路器其参数如表 6.3 表 6.3 35KV 断路器参数表
额定 型 电压 Ue(kV) 号 最高工 作电压 额定 电流 Ie(A) 额定 开断 电流 (kA) 动稳 定电 流峰 值 (kA) 额定 短路 关合 电流 (kA) 热稳 定 电流 (kA) 4s 固有 分闸 时间 (ms) 全 开 断 时 间 (ms)

LW8- 35

35KV

40.5

1600

25

63

63

25

0.04

0.06

5)校验热稳定: I t2t ? QK ,取后备保护为 1.5S,全开断时间为 0.06s
tk =tpr + tbr =1.5+0.06=1.56S

QK ?

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12

=73.697 KA? S

I t2t =25? ×4=2500KA? S

即 I t2t ? QK 满足要求。 6)检验动稳定: ies ? ish

ies =17.638KA<63KA 满足要求。
由以上计算表明选择户外 LW8-35 型断路器能满足要求,列出下表:

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表 6.4 35KV 断路器计算结果表
设备 项目 产品数据 LW8-35 型 计算数据 35KV 433A 17.638KA 6.930KA 17.638KA 73.697KA? S

U N ≥U N S

35KV 1600A 63KA 30.5KA 63KA 2500KA? S

I e ? I gmax

ies ? ish

I Nbr ? I "
iNcl ? ish
I t ? QK
2 t

3、10KV 断路器选择 1)额定电压选择: 2)额定电流选择:
I g max ?
UN ? U N S UN

=10KV

I e ? I gmax

即:

1.05 ? 25 ? 1. KA 516 3 ?10

3)按开断电流选择:

I Nbr ? I " ? 14.330KA 即 I Nbr ? 14.330KA

4)按短路关合电流选择:

iNcl ? ish ? 36.473KA 即 iNcl ? 36.473KA 根据以

上数据可以初步选择 ZN-10/1600-31.5 型真空断路器其参数如表 6.5 表 6.5 10KV 断路器参数表
额定 开断 电流 Iekd(kA ) 热稳定 电流 (kA) 2s 合闸时 间(ms)

型号

额定 电压 Ue(k V)

最高 工作 电压

额定 电流 Ie(A )

动稳定 电流峰 值(kA)

额定短 路关合 电流 (kA)

固 有 分 闸 时 间 (ms)

ZN-10/ 1600-3 1.5

10KV

11.5

1600

31.5

80

80

31.5

?
0.05

<0.1

5) 校验热稳定: I t2t ? QK , 取后备保护为 1.5S,固有分闸时间为 0.05s,取灭弧 时间为 0.04S
tk =tpr + tbr = 1.5+0.09=1.59S

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QK =

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12

=356.058KA? S

I t2t =31.5? ×2=1984.5KA? S
即 I t2t ? QK 满足要求 6)校验动稳定:

ie s ? i

sh

ies =36.473KA<80KA 满足要求
故选择户内 ZN-10/1600-31.5 型真空断路器能满足要求,由上述计算可列下 表如表 6.6: 表 6.6 10KV 断路器计算结果表
设备 项目 ZN-10/1600-31.5 型 产品数据 计算数据 10KV 456A

UN ? U N S

10KV 1250A 80KA 31.5KA 80KA 1984.5KA? S

I e ? I gmax

ies ? ish

36.473KA
14.330KA

I Nbr ? I "
I Ncl ? ish
I t ? QK
2 t

36.473KA
356.058KA? S

6.3 隔离开关的选择
隔离开关是高压开关设备的一种, 它主要是用来隔离电源, 进行倒闸操作的, 还可以拉、合小电流电路。 6.3.1 隔离开关选择的具体技术条件 1)电压选择同式(6.1) 2)电流选择同式(6.2) 由于高压隔离开关没有连续过载的能力,在选择其额定电流时,应满足各种 可能运行方式下回路持续工作电流的要求,及取最大持续工作电流 I max . 3)热稳定校验式同(6.5) 4)动稳定校验式同(6.6)

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6.3.2 隔离开关选择计算 为了维护及操作方便,同理 110KV、35KV 都选同类型 1、110KV 进线侧隔离开关 1)额定电压选择: U N ? U NS

U NS =110KV

2)考虑到电源进线发生故障,所以相应回路的 I gmax =2I e 即:

I g m a x?

2? 2 5 =0.262KA 3? 1 1 0

根据以上数据,可以初步选择户外 GW5-110Ⅱ型,隔离开关,其参数如 6.7 表 6.7 110KV 隔离开关参数表
型 额定 电压 号 UN(kV) 最高工 作电压 额定 电流 Ie(A) 动稳定电 流峰值 (kA) 热稳定 电流 (kA) 4s GW5-110Ⅱ 110KV 115 630 100 20

3)校验热稳定:同断路器校验相同

I t2 t ? Q K

QK =36.229 KA? KA? S S
I t2t ? QK 满足要求
4)校验动稳定:

I t2t =20? ×4=1600 KA? S

ies ? ish ies =100KA

ish =14.034KA

即: ies ? ish 满足要求 由上述计算表明,选择 GW5-110Ⅱ型隔离开关能满足要求,列出下表: 如表 6.8

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表 6.8 110KV 隔离开关计算结果表
设备 项目 GW5-110Ⅱ型 产品数据 110KV 630A 1600KA? S 100KA 计算数据 110KV 262A 36.229KA? S 14.034KA

U N ? U NS I e ? I gmax
I t2t ? QK ies ? ish
2、110KV 变压器侧隔离开关 1)额定电压选择: U N ? U NS

U NS =110KV

2)额定电流选择:ies ? ish 考虑到变压器在电压降低 5%时其出力保持不变, 所以相应回路的 I gmax =1.05I e 即: I g max

?

1.05 ? 25 = 0.137KA 3 ? 110

根据以上数据,可以初步选择户外 GW5-110Ⅱ型,隔离开关,其参数如 6.9 表 6.9 110KV 隔离开关参数表
型 额定 电压 号 UN(kV) 最高工 作电压 额定 电流 Ie(A) 动稳定电 流峰值 (kA) 热稳定 电流 (kA) 4s GW5-110Ⅱ 110KV 115 630 100 20

3)校验热稳定:同断路器校验相同

I t2 t ? Q K

QK =36.229 KA? KA? S S
I t2t ? QK 满足要求
4)校验动稳定:

I t2t =20? ×4=1600 KA? S

ies ? ish ies =100KA

ish =14.034KA

即: ies ? ish 满足要求 由上述计算表明,选择 GW5-110Ⅱ型隔离开关能满足要求,列出下表:
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如表 6.10 表 6.10
设备 项目

110KV 隔离开关计算结果表
GW5-110Ⅱ型 产品数据 110KV 630A 1600KA? S 100KA 计算数据 110KV 137A 36.229 KA? S 14.034KA

U N ? U NS I e ? I gmax
I t2t ? QK ies ? ish
3、35KV 侧隔离开关

1)额定电压选择: U N ? U NS

U NS =35KV
1.05 ? 25 =0.433KA 3 ? 35

2)额定电流选择: I e ? I gmax 即: I g max ?

根据以上计算数据可以初步选择户外 GW5-35 型隔离开关, 其参数如表 6.11 表 6.11 35K 隔离开关参数表
额定电压 Ue(kV) 最高工 作电压 额定电流 Ie(A) 动稳定电流峰 值(kA) 热稳定电流(kA)

型号

4s GW5-35 35 37 630 100 20

3)校验热稳定:

I t2t ? QK
QK ? 73.697 KA? S

I t2t =20? ×2=800 KA? S
所以 I t2t ? QK 满足要求 4)校验动稳定:

ies ? ish
ish =17.638KA

ies =100KA
所以 ies ? ish 满足要求.

由于上述计算选择 GW5-35 型型户外隔离开关能满足要求如表 6.12

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表 6.12
设备 项目

35KV 隔离开关计算结果表
GW5-35 型 产品数据 35KV 630A 800 KA? S 100KA 计算数据 35KV 433A 73.697 KA? S 17.638KA

U N ? U NS I e ? I gmax
I t2t ? QK ies ? ish
4、10KV 侧隔离开关 1)额定电压选择: U N ? U NS 2)额定电流选择: I e ? I gmax

U NS =10KV
即: I g max ?
1.05 ? 25 ? 1. KA 516 3 ?10

由上述计算数据可以初步选择户内 GN2-10/2000-85 型隔离开关,其参数如 下: 表 6.13
额定电压 Ue(kV)

10KV 隔离开关参数表
额定电 流 Ie(A) 动稳定电流 峰值(kA) 热稳定电流 (kA) 5s

型号

GN2- 10/2000-85

10

2000

85

51

3)校验热稳定:

I t2t ? QK

QK ? 356.058 KA? S
I t2t = 51? ×5=13005 KA? S
所以 I t2t ? QK 满足要求 4)校验动稳定:

ies ? ish ies =85KA

ish =36.473KA
所以 ies ? ish 满足要求

故选择 GN2-10/2000-85 型户内隔离开关能满足要求,如表 6.12

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表 6.14
设备 项目

10KV 隔离开关计算结果表
GN2-10/2000-85 产品数据 10KV 2000A 1600 KA? S 85KA 计算数据 10KV 456A 356.058 KA? S 36.473KA

U N ? U NS I e ? I gmax
I t2t ? QK ies ? ish

6.4 电流互感器选择
互感器包括电压互感器和电流互感器,是一次系统和二次系统间的联络元 件,用以分别向测量仪表、继电器的电压线圈和电流线圈供电,正确反映电气设 备的正常运行和故障情况。 6.4.1 电流互感器的选择技术条件[2] 1)电流互感器由于本身存在励磁损耗和磁饱和的影响,使一次电流在数值和 相位上都有差异,即测量结果有误差,所以选择电流互感器应根据测量时误差的 大小和准确度来选择。 2)电流互感器 10%误差曲线: 是对保护级电流互感器的要求与测量级电流互感器有所不同。 对测量级电流 互感器的要求是在正常工作范围内有较高的准确级, 而当其通过故障电流时则希 望早已饱和,以便保护仪表不受短路电流的损害,保护级电流互感器主要在系统 短路时工作,因此准确级要求不高,在可能出现短路电流范围内误差限制不超过 -10%。电流互感器的 10%误差曲线就是在保证电流互感器误差不超过-10%的条件 下,一次电流的倍数入与电流互感器允许最大二次负载阻抗 Z2f 关系曲线。 3)额定容量 为保证互感器的准确级, 其二次侧所接负荷 S2 应不大于该准确级所规定的额 定容量 Se2。

Se2 ≥S2=Ie22Z2f

(6.9)

Z 2 f = U y ? U j ? U d ? U c (Ω)
式中: U y —测量仪表电流线圈电阻

(6.10)

U j —继电器电阻

U d —连接导线电阻
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U c —接触电阻一般取 0.1Ω
4)按一次回路额定电压和电流选择 电流互感器用于测量时, 其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电 流大 1/3 左右以保证测量仪表的最佳工作电流互感器的一次额定电压和电流选 择必须满足: U e ? U ew

I e ? I gmax ,为了确保所供仪表的准确度,互感器的一

次工作电流应尽量接近额定电流 5)种类和型式的选择 选择电流互感器种类和形式时,应满足继电保护、自动装置和测量仪表的要 求,再根据安装地点(屋内、屋外)和安装方式(穿墙、支持式、装入式等)来 选择。 6)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 Ie1 的倍数 Kr 来表示 即: (KrIe1)2 ? I2tdz(或 ? QK) 7)动稳定校验 电流互感器常以允许通过一次额定电流最大值( 2 Ie1)的倍数 kd—动稳定 电流倍数,表示其内部动稳定能力,故内部动稳定可用下式校验: (6.11)

2 I e 1 d? ies k

(6.12)

6.4.2 电流互感器选择及校验 1、 110KV 电流互感器选择 1)额定电流: I e ? I gmax = I gmax = 2)额定电压: U N ? U NS

4 / 3 ? 25 =0.175KA 3 ? 110

U NS =110KV

根据以上计算数据,可以初步选择 LCW-110 型电流互感器,其参数为

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表 6.15 110KV 电流互感器参数表
准确 等极 0.2V. A 0.5 二次负荷准 10%倍数 1S 热 稳定 倍数 动稳定

型号

额定 电流 比 200/5

级次 组合

0.5

1

3

二次 负荷 1.2

倍 数 15

倍数

LCW- 110

0.5 /1

1.2

2.4

75

150

3)热稳定校验:

Qk ? 36.229KA? S
(kr I el ) 2 =(75×0.2) =225KA? S
2

即:

(kr I el ) 2 > Q k 满足要求

4)动稳定校验: 2 I e K es = 2 ×0.2×150 = 42.42KA

ies =14.034KA
即: 2 I e K es > ies 满足要求 列出计算结果如表 6.16: 表 6.16 110KV 电流互感器计算结果表
LCW-110 型 设 备 项 目 产品数据 110KV 200A 225KA S 42.42KA
2

计算数据 110KV 110A 36.229KA S 14.034KA
2

U N ? U NS
I e ? I gmax
(kr I el ) 2 > Q k

2 I e K es > ies
2、 35KV 侧电流互感器

1)额定电压选择: U N ? U NS , U NS =35KV 2)额定电流选择: I e ? I gmax 即: I g max ?

4 / 3 ? 25 ? 0.550 KA 3 ? 35

根据以上计算数据,可初步选择 LCW-35 型电流互感器,其参数为

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表 6.17 35KV 电流互感器参数表
准确 等极 0.5V. A 3 二次负荷准 10%倍数 1S 热 稳定 倍数 动稳定

型号

额定 电流 比 600/5

级次 组合

0.5

1

3

二次 负荷 2

倍 数 28

倍数

LCW-35

0.5 /3

2

4

65

100

3)热稳定校验:

Qk ? 73.697KA?
2 2

(kr I el ) 2 =(65×0.6) =1521KA S


(kr I e l2 > Q k )

满足要求

4)动稳定校验:

2I e K e = 2 ×0.6×100=84.84KA s

ies =17.638KA
即: 2 I e K es 满足要求 由上述计算可以列出下表: 表 6.17
设 备 项 目

35KV 电流互感器计算结果表
LCW-110 型 产品数据 35KV 600A 1521KA S 84.84KA
2

计算数据 35KV 550A 73.697KA S 17.638KA
2

U N ? U NS I e ? I gmax
(kr I el ) 2 > Q k

2 I e K es > ies
3、10KV 侧电流互感器 1)额定电压选择: U N ? U NS 2)额定电流选择: I e ? I gmax

U NS =10KV
即: I g max ?

4 / 3 ? 25 ? 1. KA 925 3 ? 10

根据以上计算数据可以初步选择 LMC-10,其参数为如表 6.18

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表 6.18 10KV 电流互感器参数表
准确 等极 0.5V. A 0.5 二次负荷准 10%倍数 1S 热 稳定 倍数 动稳定

型号

额定 电流 比 2000/ 5

级次 组合

0.5

1

3

二次 负荷 2

倍 数 28

电流 KA

LMC-10

0.5 /0.5

1.2

75

80

3)热稳定校验:

Qk ? 356.058 KA? S
2
2

(kr I el ) 2 =(75×2) =22500KA S
即: (kr I el ) 2 > Q k 满足要求 4)动稳定校验:

2 I e K es =80KA

i es =36.473KA
即: 2 I e K es > ies 满足要求 故选择户内 LMC-10 型电流互感器能满足要求,如下表 6.19 表 6.19 10KV 电流互感器计算结果表 . 项 目 设 备 LMC-10 型 产品数据 10KV 2000A 22500KA S 80KA
2

计算数据 10KV 1925A 356.058KA S 36.473KA
2

U N ? U NS
I e ? I gmax
(kr I el ) 2 > Q k

2 I e K es > ies

6.5 电压互感器选择计算
6.5.1 电压互感器选择技术条件[1] 1、电压互感器的准确级和容量 电压互感器的准确级是指在规定的一次电压和二次负荷变化范围内, 负荷功 率因数为额定值时, 电压误差最大值, 由于电压互感器本身有励磁电流和内阻抗, 导致测量结果的大小和相位有误差,而电压互感器的误差与负荷有关,所以用一 台电压互感器对于不同的准确级有不同的容量, 通常额定容量是指对应于最高准
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确级的容量。 2、按一次回路电压选择 为了保证电压互感器安全和在规定的准确级下运行, 电压互感器一次绕组所 接电网电压应在(1.1-0.9)Ue 范围内变动,即应满足:

1.1U e1 >U1 >0.9U e1
3、按二次回路电压选择

(6.13)

电压互感器的二次侧额定电压应满足保护和测量使用标准仪表的要求, 电压 互感器二次侧额定电压可按下表选择,如表 6.20 表 6.20 电压互感器型号选择表
接 线 型 式 电网电压 (KV) 3-35 110J-500J Yo/ Yo/ Yo 3-60 型 式 二次绕组电压(V) 100 100/ 3 100/ 3 接成开口三角形 辅助绕组电压 IV 无此绕组 100 100/3

一台 PT 不完全 接线方式

单相式 单相式 单相式

3-15

三相五 柱式

100

100/3(相)

4、电压互感器及型式的选择 电压互感器的种类和型式应根据安装地点和使用条件进行选择, 6~35KV 在 屋内配电装置中一般采用油浸式或浇注式电压互感器。110~220KV 配电装置中 一般采用半级式电磁式电压互感器。220KV 及以上配电装置,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、按容量的选择 互感器的额定二次容量(对应于所要求的准确级) 2 应不小于互感器的二 ,Se 次负荷 S2,即:Se2≥S2 S2= (∑po)2+ (∑Qo)2 Po、Qo—仪表的有功功率和无功功率 6.5.2 电压互感器选择 1、110KV 侧电压互感器 (6.14) (6.15)

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表 6.21 110KV 电压互感器参数表
额定电压(V) 型号 一次绕组 YDR-110 110000/ 3 二次绕 组 100/ 3 剩余电 压绕组 100 二次绕组额定输 出(VA) 0.5 级 150VA 1级 300VA 电 容 量 高压 电容 12.5 中压 电容 50 载 波耦 合电 容 10

2、35KV 侧电压互感器 表 6.22 35KV 电压互感器参数表
额定电压(V) 型号 一次绕 组 35000/ 二次绕 组 100/ 3 剩余电 压绕组 100/3 二次绕组额定输 出(VA) 0.2 级 2000MVA JDX-35 100VA 最大容 量

3

3、 10KV 侧电压互感器 表 6.23 10KV 电压互感器参数表
额定电压(v) 型号 一次绕组 JDJ-10 10000/ 3 二次绕组 100/ 3 剩余电压绕组 640MVA 最大容量

6.6 各级电压母线的选择
6.6.1 裸导体选择的具体技术条件 1)型式:载流导体一般采用铝质材料。对于持续工作电流较大且位置特别 狭窄的发电机、变压器出线端部,或采用硬铝导体穿墙套管有困难时,以及对铝 有较严重的腐蚀场所,可选用铜质材料的硬导体。 回路正常工作电流在 4000~8000A 时,一般选用槽型导体。110KV 及以上 高压配电装置,一般采用软导线。 2)按长期发热允许电流选择导线截面 S

I max ? K? I al

(6.16)

式中: I al —相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的导体长期允许 载流量;
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K? —温度修正系数;

I max —为导体在回路的长期持续工作电流
3)电晕电压效验 电晕放电引起电能损耗和无线电子干扰,对于 110KV 及以上的各种规格导 体, 应按晴天不出现电晕的条件效验, 使导体的临界电晕电压大于最高工作电压。

U c r>U

max

(6.17)

式中, U cr 为临界电晕线电压有效值。 4)热稳定校验: 裸导体热稳定校验公式为: S ? S min ?

QK K f C

(mm? )

(6.18)

式中: S min — 根据热稳定决定的导体最小允许载截面(mm? )

C — 热稳定系数
QK —短路电流的热效应(KA2S) (KA)
K f — 集肤效应系数
6.6.2 母线的选择计算 1、110KV 侧母线的选择 1)按最大负荷持续工作电流选择:
2 ? 25 =0.262KA 3 ?110

I g max ?

按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBGJ-150 型钢芯铝绞线,最高允 许温度为 70℃,长期允许载流量为 310A,基准环境温度为+25℃,外径为 d=17mm ,其中钢芯外径 6.6mm。,考虑到环境温度的修正系数:

K? ?

? y ?? 70 ? 34 ? ? 0.894 ? y ? ?0 70 ? 25

KIa 25Co =310× 0.894=277.14A>Igmax

2)热稳定校验

QK ?

2 tk ( I "2 ? 10 I tk2/ 2 ? I tk )

12

=36.229KA? S

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运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(
查表得 C =91

I g max Iy

) 2 =34+(70-34)(262/310) =59.7℃≈60℃
满足短路时发热的最小导体截面

2

K f =1

S ? S min ?

QK K f C

=66.2 mm 2 ,由以上数据表明,选择 LHBGJ-150 型钢

上式中: Smin 小于所选导体截面 芯铝绞线能满足要求 2、35kv 母线选择

1)按最大负荷持续工作电流选择:

I g max ?

1.05 ? 25 =0.433KA 3 ? 35

按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBGJQ-300 型钢芯铝合金绞线, 最高允许温度为 70℃,长期允许载流量为 486A,基准环境温度为+25℃,外径 为 d=25.3mm ,其中钢芯外径 10mm。

K? ?

? y ?? 70 ? 34 ? ? 0.894 ? y ? ?0 70 ? 25

KIa 25Co =486× 0.894 =434.484A >Igmax

满足长期负荷发热的要求。 2)热稳定校验:
2 tk ( I "2 ? 10 I tk2/ 2 ? I tk )

QK ?

12
I g max Iy

=73.697KA? S

运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(
查表得 C=90

) 2 =34+(70-34)(433/486) = 62.55℃=63℃

2

K f =1 满足短路时发热的最小导体截面
QK K f C
=95.4<300 mm 2

S ? S min ?

小于所选导体截面,能满足要求 3、10kv 母线选择
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1)按最大工作持续电流:
I g max ? 1.05 ? 25 ? 1. KA 516 3 ?10

选 125×8 的单条矩形铝母线平放,总截面 S=125×8 =1000 mm 2 额定载流为 1920A,温度修正系数取 0.894,修正后的载流量为: 1820× 0.894 =1716.48 > Igmax 满足长期负荷发热的要求。 2)热稳定校验:

QK ?

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12

=356.058 KA? S

运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(

Ig m a x 2 2 ) =34+(70-34)(1516/1920) Iy

= 62.465℃=63℃ 查表得 C =90 Kf=1.08 满足短路时发热的最小导体截面 =217.886<1000 mm 2

S ? S min ?

QK K f C

小于所选导体截面能满足要求。 3)动稳定校验 相间距 a=0.25m 冲击电流 ies=36.473KA 单位长度上的相间电动力:

1 2 f x ? 1.73 ? 10?7 ish ? ( N ) a ? 1.73 ? 10?7 ? 1 ? 364732 ?1 ? 920.554 N/M 0.25
M? f x L2 9 2 0 . 5 ? 4 2 1 . 2 5 ? ?1 3 2 . 5 6 N/M 10 10

按弯矩

bh 2 3 0.008 ? 0.1252 W? (m ) ? ? 2.08 ? 10?5 6 6
? ph ?
M 132.56 ? ? 63.73 ?105 PA W 2.08 ?10?5
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对于硬铝 ? ph ? ? al ? 70 ? 106 pa ,满足要求 满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩

Lm a x?
?
而 L=1.2m≤3.98m 满足求。

10W ? al f ph
10 ? 70 ? 106 ? 2.08 ? 10 ?5 ? 3.98m 920.554

由以上计算表明,选择 125×8mm 的单条矩形铝导体能满足要求 6.6.3 引接线的选择计算

1、110KV 引接线选择 1)按经济电流密度选择: 由于 Tmax ? 4800 小时/每年,所以取 J =0.8/ mm 2

I g max ?

1.05 ? 25 =0.137KA 3 ?110

S=Igmax/J=137/0.8=171.25 mm 2 按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBGJ-185 型钢芯铝绞线, 最高允许 温度为 70℃, 长期允许载流量为 385A, 基准环境温度为+25℃, 外径为 d=19mm , 其中钢芯外径 7.5mm。 2)热稳定校验:
2 tk ( I "2 ? 10 I tk2/ 2 ? I tk )

QK ?

12

=36.229 KA? S

运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(
=38.63℃≈39℃ 查表得 C =99 Kf=1

Ig m a x 2 2 ) =34+(70-34)(137/385) Iy

满足短路时发热的最小导体截面

S ? S min ?

QK K f C

=60.7 mm 2

Smin 小于所选导体截面 ,由以上数据表明,选择 LHBGJ-185 型钢芯铝绞线 能满足要求

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2、35KV 引接线选择 1)按经济电流密度选择: 由于年最大负荷利用小时数 Tmax ? 4800 小时,所以取 J=0.8/ mm 2

I g max ?

1.05 ? 25 =0.433KA 3 ? 35

即: S j = I gmax /J=433/0.8=541.25 mm 2 按以上计算选择和设计任务要求可选择 LHBJ-600 型钢芯铝合金绞线,最高 允许温度为 70℃,长期允许载流量为 709A,基准环境温度为+25℃,外径为 d=32mm . 2)热稳定校验:

QK ?

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12
I g max Iy

=73.697 KA? S

运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(
=47.4℃≈47℃ 查表得 C =96

) 2 =34+(70-34)(433/709)

2

Kf=1

满足短路时发热的最小导体截面 =88.5 mm 2 <600 mm 2

S ? S m i n?

QK K f C

由以上数据表明,选择 LHBGJQ-500 型钢芯铝绞线能满足要求 3、10KV 引接线选择 1)按经济电流密度选择: 由于年最大负荷利用小时数 Tmax ? 4800 小时,所以取 J=0.8/mm2
I g max ? 1.05 ? 25 ? 1. KA 516 3 ?10

即: S j = I gmax /J =1516/0.8=1895 mm 2 选两条 100 ? 10mm 的两条矩形铝导体平放布置,最高允许温度为 70℃, 长期 允许载流量为 1840A,基准环境温度为+25℃ 2)热稳定校验:

QK ?

tk ( I "2 ? 10 I t2 / 2 ? I t2 ) k k 12

=356.058 KA? S

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湖南科技大学本科生毕业设计(论文)

运行时导体最高温度:

? ' ? ? 0 ? (? y ? ? 0 )(

I g max Iy

)2
2

=34+(70-34)(1516/2613) =46.11℃≈46℃ 查表得 C =96.5 Kf=1.42 满足短路时发热的最小导体截面

S ? S min ?
动稳定校验: 相间距 a=0.25m 单位长度上的相间电动力:

QK K f C

=233 mm 2 <2000 mm 2

冲击电流 ies= 36.473KA

1 2 f x ? 1.73 ? 10?7 ish ? ( N ) a ? 1.73 ? 10?7 ? 1 ? 364732 ?1 ? 920.554 N / M 0.25

按弯矩

W?

bh 2 3 0.01? 0.12 (m ) ? ? 3.33 ? 10?5 3 3

M?

f x L2 920.554 ?1.22 ? ? 132.56 N / M 10 10

? ph ?

M 132.56 ? ? 39.807 ?105 PA ?5 W 3.33 ?10

对于硬铝 ? ph ? ? al ? 70 ? 106 pa ,满足要求 满足动稳定要求的绝缘子最大允许跨矩

Lm a x?
?

10W ? al f ph
10 ? 70 ? 106 ? 3.33 ? 10 ?5 ? 5.03m 920.554

而 L=1.2m≤5.03m 满足要求。 由以上计算表明,选两条 100 ? 10 mm 2 的两条矩形铝导体平放布置,满足要 求。

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第7章

继电保护配置

继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障, 在此设计变电站继电保护结 合我国目前继电保护现状突出继电保护的选择性,可靠性、快速性、灵敏性、运 用微机继电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平。

7.1 变电所母线保护配置
1、110KV、35KV 线路保护部分: 1)距离保护 2)零序过电流保护 3)自动重合闸 4)过电压保护 2、10KV 线路保护: 1)10kV 线路保护:采用微机保护装置,实现电流速断及过流保护、实现三 相一次重合闸。 2)10kV 电容器保护:采用微机保护装置,实现电流过流保护、过压、低压 保护。 3)10kV 母线装设小电流接地选线装置 7.2 变电所主变保护的配置 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件, 它的故障将对供电可靠性和 系统的正常运行带来严重的影响,而本次所设计的变电所是 110kv 降压变电所, 如果不保证变压器的正常运行,将会导致全所停电,影响变电所供电可靠性。 7.2.1 主变压器的主保护 1、瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低,应装设瓦斯保护,它反应于油 箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号,重瓦斯动作于跳开 变压器各侧电源断路器。 2、差动保护 对变压器绕组和引出线上发生故障, 以及发生匝间短路时, 其保护瞬时动作, 跳开各侧电源断路器。 7.2.2 主变压器的后备保护 1、过流保护 为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流, 以及在变压器内部故 障时,作为差动保护和瓦斯保护的后备,所以需装设过电流保护。
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2、过负荷保护 变压器的过负荷电流, 大多数情况下都是三相对称的,因此只需装设单相式 过负荷保护, 过负荷保护一般经追时动作于信号,而且三绕组变压器各侧过负荷 保护均经同一个时间继电器。 3、变压器的零序过流保护 对于大接地电流的电力变压器,一般应装设零序电流保护,用作变压器主保 护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护, 一般变电所内只有部分变压器中 性点接地运行,因此,每台变压器上需要装设两套零序电流保护,一套用于中性 点接地运行方式,另一套用于中性点不接地运行方式。

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第 8 章 防雷接地
变电所是电力系统的中心环节,是电能供应的来源,一旦发生雷击事故,将 造成大面积的停电, 而且电气设备的内绝缘会受到损坏,绝大多数不能自行恢复 会严重影响国民经济和人民生活,因此,要采取有效的防雷措施,保证电气设备 的安全运行。 变电所的雷害来自两个方面,一是雷直击变电所,二是雷击输电线路后产生 的雷电波沿线路向变电所侵入,对直击雷的保护,一般采用避雷针和避雷线,使 所有设备都处于避雷针(线)的保护范围之内,此外还应采取措施,防止雷击避 雷针时不致发生反击。 对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器, 以限制侵入变电所的 雷电波的幅值, 防止设备上的过电压不超过其中击耐压值,同时在距变电所适当 距离内装设可靠的进线保护。 避雷针的作用: 将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地,从而保 护设备,避雷针必须高于被保护物体,可根据不同情况或装设在配电构架上,或 独立装设,避雷线主要用于保护线路,一般不用于保护变电所。 避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备,它实质是一个放电器,与被 保护的电气设备并联,当作用电压超过一定幅值时,避雷器先放电,限制了过电 压,保护了其它电气设备。

8.1 避雷器的选择
8.1.1 避雷器的配置原则 1)配电装置的每组母线上,应装设避雷器。 2)旁路母线上是否应装设避雷器,应在旁路母线投入运行时,避雷器到被 保护设备的电气距离是否满足而定。 3)220KV 以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器,并尽可能靠近设备 本体。 4)220KV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时,应在变压器附 近增设一组避雷器。 5)三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。 8.1.2 避雷器选择技术条件[5] 1、型式:选择避雷器型式时,应考虑被保护电器的绝缘水平和使用特点, 按下表选择如表 8.1:

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表 8.1 避雷器型号选择表
型号 FS FZ FCZ 型式 配电用普通阀型 电站用普通阀型 电站用磁吹阀型 应用范围 10KV 以下配电系统、电缆终端盒 3-220KV 发电厂、变电所配电装置 1、 330KV 及需要限制操作的 220KV 以及以下 配电 2、 某些变压器中性点 用于旋转电机、屋内

FCD

旋转电机用磁吹阀型

型号含义:

F——阀型避雷器; S——配电所用;Z——发电厂、变电所用; C ——磁吹;D——旋转电机用;J——中性点直接接地

2、额定电压 U N :避雷器的额定电压应与系统额定电压一致。 3.校验项目: (1)灭弧电压 U mh ? C d U m (8.1)

C d —接地系数,对于非直接接地,20KV 及以下 C d =1.1,35KV 及以上 C d =1.0;对直接接地 C d =0.8。
U m —最高工作允许电压,为电网额定电压的 1.15 倍。

(2)工频放电电压 下限值: U gfx ? k 0U xg (8.2)

式中: k 0 —内部过电压允许计算倍数,对非直接接地 63KV 及以下 k 0 =4; 110KV 及以下 k 0 =3.5;对直接接地 110~220KV, k 0 =3。
U xg —设备最高运行相电压(KV) 。

上限值: U gfs ? 1.2U gfx

(8.3)

(3) 避雷器的残压, 指波形为 8/20 ?s 的一定幅值的冲击电流通过避雷器时, 在阀片上产生的电压峰值。我国标准规定:220KV 及以下避雷器冲击电流幅值 为 5KA。
U bc ? k bhU mh

(8.4)

式中: k bh —避雷器的保护比,FZ 型 k bh =2.3~2.35,FCZ 型 k bh =1.86~2。
U mh —灭弧电压的幅值。
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(4)避雷器冲击放电电压上限值
U chfd ? U bc

(8.5)

8.1.3 避雷器的选择和校验 1、110KV 母线侧避雷器的选择和校验 (1)型式选择 根据设计规定选用 FZ 系列普通阀式避雷器。 (2)额定电压的选择:
U N ? U NS ? 110 KV

110KV 以上避雷器带有均压环,顶盖上有接线端子,110KV 以上产品不 超过 20kgf.因此,选择 FZ—110 型普通阀式避雷器. 表 8.2
型式 额定电压 (KV) 灭弧电压 有效值 (KV) 126

110KV 型普通阀式避雷器参数表
工频放电电压 有效值(KV) 冲击放电电 峰 8 / 20 ?s 值(1.5/20 ?s ) 冲击残压 不大于(KV) 不大于 (KV) 375 415

不小于 255

不大于 314

FZ— 110

110

(3)灭弧电压校验 最高工作允许电压 U m ? 1.15U N ? 1.15 ? 110 ? 126 .5 KV 直接接地: U mh ? C d U m ? 0.8 ? 126 .5 ? 101 .2 KV,满足要求。 (4)工频放电电压校验 下限值: U gfx ? k 0U xg ? 3 ?
126 .5 3 ? 219 KV

上限值: U gfs ? 1.2U gfx ? 1.2 ? 219 ? 262 KV<314KV 所以上、下限值均满足要求。 (5)残压校验
U bc ? k bhU mh ? 2.35 ? 2 ? 101 .2 ? 336 KV<415KV,满足要求。

(6)冲击放电电压校验
U chfd ? U bc ? 336 KV<375KV,满足要求。

故所选 FZ—110 型普通阀式避雷器合格。 2、35KV 侧避雷器的选择和校验
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(1)型式选择 根据设计规定选用 FZ 系列磁吹阀式避雷器。 (2)额定电压的选择: U N ? U NS ? 35KV 因此,选择 FZ—35 型磁吹阀式避雷器如表 8.3 表 8.3 FZ—35 型普通阀式避雷器参数表
型式 额定电 灭弧电压 压(KV) 有效值 (KV) 35 41 工频放电电压有效值 (KV) 不小于 不大于 冲击放电电压峰值 (1.5/20 ?s )不大 于(KV)

8 / 20 ?s
冲击残压 不大于 (KV)

FZ—35

70

85

112

122

(3)灭弧电压校验 最高工作允许电压 U m ? 1.15U N ? 1.15 ? 35 ? 40.25KV 直接接地:
U m h ? C dU m?0 . 8 ? 4 0 . 2? 5 32.2 KV,满足要求。

(4)工频放电电压校验 下限值: U gfx ? k0U xg ? 3 ?
40.25 ? 69.7 KV 3

上限值: U gfs ? 1.2U gfx ? 1.2 ? 69.7 ? 83.6 KV<85KV 所以上、下限值均满足要求。 (5)残压校验
U b c ? k b h m?2 . 3 5? U h 2? 3 2 106.997KV<122KV,满足要求。 .? 2

(6)冲击放电电压校验
U c h f ? U ? c 0 6 . 9 KV<112KV,满足要求。 97 d b 1

故所选 FCZ—35 型磁吹阀式避雷器合格。 3、10KV 侧避雷器的选择和校验 (1)型式选择 根据设计规定选用 FS 系列普通阀式避雷器。 (2)额定电压的选择: U N ? U NS ? 10 KV 因此,选择 FZ—10 型雷器.如表 8.4

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表 8.4 10KV 型普通阀式避雷器参数表
型式 额定电 压(KV) 10 灭弧电压 有效值 (KV) 12.7 工频放电电压有效 值(KV) 不小于 26 不大于 31 冲击放电电压峰值 (1.5/20 ?s ) 不大 于(KV) 45

8 / 20 ?s 冲
击残压不大 于(KV) 50

FZ—10

(3)灭弧电压校验 最高工作允许电压 U m ? 1.15U N ? 1.15 ? 10 ? 11.5 KV
U mh ? C d U m ? 1.1 ? 11.5 ? 12.65 KV,满足要求。

(4)工频放电电压校验 下限值: U gfx ? k 0U xg ? 3.5 ?
11.5 3 ? 23 KV

上限值: U gfs ? 1.2U gfx ? 1.2 ? 26 ? 28 KV<31KV 所以上、下限值均满足要求。 (5)残压校验
U bc ? k bhU mh ? 2.35 ? 2 ? 12.65 ? 42 KV<50KV,满足要求。

(6)冲击放电电压校验
U chfd ? U bc ? 42 KV<45KV,满足要求。

故所选 FZ—10 阀式避雷器合格。 8.2 变电所的进线段保护[8] 为使避雷器可靠的保护变压器, 还必须设法限制侵入波陡度和流过避雷器的 冲击电流幅值。 因为避雷器的残压与雷电流的大小有关, 过大的雷电流致使 U R 过 高,而且阀片通流能力有限,雷电流若超过阀片的通断能力,避雷器就会坏。因 此, 还必须增加辅助保护措施配合避雷器共同保护变压器,这一辅助措施就是进 线段。 如果线路没有进线段保护, 雷直击变电所附近导线时,流过避雷器的雷电流 幅值和陡度是有可能超过容许值的。因此,为了限制侵入波的陡度和幅值,使避 雷器可靠动作,变电所必须有一段进线段保护。本设计中采用的是在进线进线 1~2km 范围内装设避雷器。其原理接线图见下图 8.2 所示:

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图 8.1 变电所进线段的保护接线

8.3 避雷针的配置
8.3.1 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 1、电压 110KV 及以上的配电装置,一般将避雷针装在配电装置的构架或房 顶上,但在土壤电阻率大于 1000 ? .m 的地区,宜装设独立的避雷针。 2、独立避雷针(线)宜设独立的接地装置,其工频接地电阻不超过 10 ? .m 3、 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。 4、在变压器的门型架构上,不应装设避雷针、避雷线,因为门形架距变压 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址中 距离很难达到不小于 15m 的要求。 初步确定避雷针的安装位置后,再根据下列公式进行计算,校验是否在保护 范围之中。 根据保护要求和设计规程,选择如下: 1)接闪器:选用针长为 2 m 的圆钢,直径为 18 ㎜; 2)引下线:采用一般明敷,直径为 12 ㎜的圆钢。 8.3.2 避雷针的保护范围计算 根据测算该变电所大概面积为:所区围墙内占地面积:5490.96m2 ;所区围 墙内建筑面积: 3100 ㎡;主控制楼面积: 422.5m2。 若在变电所的四角装设等高的避雷针如图 8.1,则按能保护变电所全部范围 则:

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图 8.2 D 取两针最远的距离 ha =

闭雷针联合保护图

D24 =97/7 =13.85 m 7P

所以 h=ha+hx=13.85+10= 23.85m,考虑到以后的发展取避雷针的高度为 25m。 1) hx =10m(被保护物的高度)h=25m,h≤30m 时,P=1, D12 =53m
R12 ? (1.5h ? 2hx ) ? P ? (1.5 ? 25 ? 2 ?10) ?1 ? 17.5m h012 ? h ? D / 7 P ? 20 ? 53/ 7 ? 12.43m

hx ? h0 /2 时, bx ? 1.5(h0 ? hx ) ? 1.5(12.43-10)=3.645m
2 ) hx =10m ( 被 保 护 物的 高 度 ) h=25m , h ≤ 30m 时 , P=1 , D23 =78m
R12 ? (1.5h ? 2hx ) ? P ? (1.5 ? 25 ? 2 ?10) ?1 ? 17.5m h012 ? h ? D / 7 P =25-78/7=13.85 m

hx ? h0 /2 时, bx ? 1.5(h0 ? hx ) ? 1.5(13.85-10)=5.775m
3) hx =10m h=25m h≤30m 时,P=1
D34 = 46m

R12 ? (1.5h ? 2hx ) ? P ? (1.5 ? 25 ? 2 ?10) ?1 ? 17.5m h012 ? h ? D / 7 P =25-46/7=18.42 m

hx ? h0 /2 时, bx ? 1.5(h0 ? hx ) ? 1.5(18.42-10)=12.63m
4) hx =10m h=25m h≤30m 时,P=1
D41 = 69m

R12 ? (1.5h ? 2hx ) ? P ? (1.5 ? 25 ? 2 ?10) ?1 ? 17.5m

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h012 ? h ? D / 7 P =25-69/7=15.14 m

hx ? h0 /2 时, bx ? 1.5(h0 ? hx ) ? 1.5(15.14-10)=7.71m
5) hx =10m h=25m h≤30m 时,P=1
D24 =97m

R12 ? (1.5h ? 2hx ) ? P ? (1.5 ? 25 ? 2 ?10) ?1 ? 17.5m h012 ? h ? D / 7 P =25-97/7=11.14 m

hx ? h0 /2 时, bx ? 1.5(h0 ? hx ) ? 1.5(11.14-10)=1.71m
可见,内侧的最小宽度都满足 bx ≥0,所以避雷针 1,2,3,4 之间的面积都得 到保护,其外部条件都得到保护,所以取 4 支 25m 的避雷针能满足要求。

8.4 接地装置的设计
接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地 相连, 使该物体或节点与大地保持等电位, 埋入地中的金属接地体称为接地装置。 8.4.1 设计原则[1] 1、 由于变电站各级电压母线接地故障电流越来越大,在接地设计中要 满足电力行业标准 DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中 R≤2000/I 是非常困 难的。 现行标准与原接地规程有一个很明显的区别是对接地电阻值不再规定要达 到 0.5Ω, 而是允许放宽到 5Ω, 但这不是说一般情况下, 接地电阻都可以采用 5Ω, 接地电阻放宽是有附加条件的,即:防止转移电位引起的危害,应采取各种隔离 措施; 考虑短路电流非周期分量的影响, 当接地网电位升高时, 3-10kV 避雷器不 应动作或动作后不应损坏; 应采取均压措施,并验算接触电位差和跨步电位差是 否满足要求, 施工后还应进行测量和绘制电位分布曲线。 2、在接地故障电流较大的情况下,为了满足以上几点要求,还是得把接地 电阻值尽量减小。接地电阻的合格值既不是 0.5Ω,也不是 5Ω,而应根据工程的 具体条件,在满足附加条件要求的情况下,不超过 5Ω 都是合格的。 8.4.2 接地网型式选择及优劣分析 220kv 及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网,接地带布置按经验 设计,水平接地带间距通常为 5m-8m。除了在避雷针(线)和避雷器需加强分 流处装设垂直接地极外,在地网周边和水平接地带交叉点设置 2.5m-3m 的垂直 接地极, 进所大门口设帽檐式均压带,接地网结构是水平地网与垂直接地极相结 合的复合式地网。
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长孔与方孔地网网格布置尺寸按经验确定, 没有辅助的计算程序和对计算结 果进行分析, 设计简单而粗略。 因为接地网边缘部分的导体散流大约是中心部分 的 3-4 倍,因此,地网边缘部分的电场强度比中心部分高,电位梯度较大,整个 地网的电位分布不均匀。接地钢材用量多,经济性差。在 220kV 及以下的变电 工程中采用长孔网或方孔网,因为入地故障电流相对较小,地网面积不大,缺点 不太突出。而在 500kV 变电站采用,上述缺点的表现会十分明显,建议 500kV 变电站不采用长孔或方孔地网。 8.4.3 降低接地网电阻的措施 1、利用地质钻孔埋设长接地极 根据接地理论分析,接地网边缘设置长接地极能加强边缘接地体的散流效 果, 可以起到降低接地电阻和稳定地网电位的作用。如果用打深井来装设长接地 极,则施工费很高,如利用地质勘察钻孔埋设长接地极,施工费将大大节省。但 需注意:利用地网边缘的地质钻孔,间距不小于接地极长的两倍;钻孔要伸入地 下含水层方可利用, 工程中我们曾经进行过实测,未插入到含水层的长接地极降 阻效果差。 2、使用降阻剂 在高土壤电阻率区的接地网施工中使用降阻剂,无论是变电还是发电工程 例子都很多。20 世纪的 70 年代到 80 年代,使用较多的是膨润土降阻剂和碳基 类降阻剂。据了解,多个使用降阻剂的工程,接地完工后测量接地电阻情况都不 错, 但由于缺乏长期的跟踪监测,对降阻剂性能的长效性和对接地极材料的腐蚀 性的信息返回少。确实也有质量差的降阻剂,降阻效果不能持久,对接地网造成 腐蚀,引起各地对降阻剂使用意见分岐。 3、利用地下水的降阻作用,深井接地,引外接地。 当变电站附近有低土壤电阻率区(水塘、水田、水洼地……),可以敷设辅 助接地网与所内主接地网连接, 这种方式叫引外接地。这也是降低接地电阻的有 效措施。 4. 扩大接地网面积 我们知道,在均匀分布的土壤电阻率条件下,接地电阻与接地网面积的平 方成反比,接地网面积增大,则接地电阻减小,因此,利用扩大接地网面积来降 低接地电阻是可能预见的有效降阻措施。 8.4.4 接地刀闸的选择与校验 1、110KV 侧接地刀闸的选择: 根据系统电压可以选择 JW2-110 型接地刀闸。

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表 8.5 JW2-110 型接地刀闸参数表
额定 型 电压 Ue(kV) 号 最 高 工 作 电压 长期 通流 能力 (A) 全波 (8/20 ?s ) 全波冲击对 地耐压(KV) 动稳 定电 流峰 值 (kA) JW2-110 110KV 126 600 30.5 100 40 热稳定 电流 2S(kA) 2

校验热稳定:
QK ? 36.229 KA? S SKA?

I t2 t ? Q K

I t2t =40? ×2=3200KA? S
则 I t2t ? QK 所以满足要求 校验动稳定:

ies =14.034KA
ish =100KA
则 ies ? ish 所以满足要求 可见所选的 JW2-110 型接地刀闸能够满足要求。 2、35KV 侧接地刀闸的选择: 根据系统电压可以选择 JW-35 型接地刀闸。 表 8.6
额定 型 电压 Ue(kV) 号 最 高 工 作 电压

JW2-35 型接地刀闸参数表
长期 通流 能力 (A) 全波 (8/20 ?s ) 全波冲击对 地耐压 (KV) 动稳 定电 流峰 值 (kA) 热稳定 电流 2S(kA) 2

JW-35

35KV

37.5

——

——

50

20

校验热稳定:

I t2t ? QK

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S QK ? =73.697 KA?

I t2t =20? ×2=800 KA? S
则 I t2t ? QK 所以满足要求 校验动稳定: ies ≤ ish

ies =17.638KA<50KA 满足要求
可见所选的 JW-35 型接地刀闸能够满足要求。 3、10KV 侧接地刀闸的选择: 根据系统电压可以选择 JN1-10I 型接地刀闸,表 8.7 表 8.7
额定电压 型号 Ue(kV) 最高工 作电压

JN1-10 型接地刀闸参数表
长期通 流能力 (A) 全波 (8/20 ?s ) 动稳定电 全波冲击对地 流峰值(kA) 耐压(KV) 热稳定电流 2S(kA)

JN1-10I

10KV

11.5

——

——

50

20

校验热稳定:
QK ? 356.058 KA? S

I t2 t ? Q K

I t2t =20? ×2=800 KA? S
则 I t2t ? QK 所以满足要求 校验动稳定: ies ? ish

ies =36.473KA
ish =50KA
则 ies ? ish 所以满足要求 可见所选的 JN1-10I 型接地刀闸能够满足要求。

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第9章
9.1 概述

无功补偿装置的选择

无功电源和有功电源一样是保证系统电能质量和安全供电不可缺少的。 据统 计,电力系统用户所消耗的无功功率大约是它们所消耗的有功功率的 50-100%。 另外电力系统中的无功功率损耗也很大, 在变压器内和输电线路上所消耗掉的总 无功功率可达用户消耗的总无功功率的 75%和 25%。因此,需要由系统中各类 无功电源供给的无功功率为总有功功率的 1-2 倍。 由无功功率的静态特性可知, 无功功率与电压的关系较有功功率与电压的关 系更为密切, 从根本上来说, 要维持整个系统的电压水平就必须有足够的无功电 源。 无功电源不足会使系统电压降低发送变电设备达不到正常出力,电网电能损 失增大,故需要无功补偿。 有功功率必须由发电厂送至负荷点, 而无功功率则不宜由输电线路远距离输 送,这有以下原因: 1)电压降增加,使电压控制复杂化; 2)由于加大电流而增加损失,使输电费用增加; 3)由于加大电流,使变压器、架空线路和电缆等电气设备和导体的热容量 不能充分利用。 所以, 现代电力系统中的无功电源和无功负荷都在各级电压电网中的变电所 和用户处逐级补偿,就地平衡,我国现行规程规定,以 35 千伏及以上电压等级 直接供电的工业负荷,功率因数不得低于 0.90。

9.2 补偿装置的确定
1)同步调相机:同步调相机在额定电压±5%的范围内,可发额定容量,在 过励磁运行时, 它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用, 能提高系统电压, 在欠励磁运行时, 它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用,可降低系统电 压。 装有自动励磁调节装置的同步调相机, 能根据装设地点电压的数值平滑改变 输出(或吸收)无功功率,进行电压调节,但是调相机的造价高,损耗大,维修 麻烦,施工期长。 2)串联电容补偿装置:在长距离超高压输电线路中,电容器组串入输电线 路,利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗,可以缩短输电线的电气距离, 提高静稳定和动稳定度。但对负荷功率因数高(cos ? >0.95)或导线截面小的线 路,由于 PR/V 分量的比重大,串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压
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一般用在供电电压为 35KV 或 10KV,负荷波动大而频繁,功率因数又很低的配 电线路上。 3)静电补偿器补偿装置:它由静电电容器与电抗器并联组成电容器可发出 无功功率,电抗器可吸收无功功率,两者结合起来,再配以适当的调节装置,就 能够平滑地改变输出(或吸收)无功功率的静止补偿器,与同步调机相相比较, 运行维护简单,功率损耗小,但相对串联电容及并联电容补偿装置,其造价高维 护较复杂,一般适用以较高的电压等级 500KV 变电所中。 4)并联电容器补偿装置:并联电容器是无功负荷的主要电源之一。它具有 投资省,装设地点不受自然条件限制,运行简便可靠等优点,故一般首先考虑装 设并联电容器。由于它没有旋转部件,维护也较方便,为了在运行中调节电容器 的功率,可将电容器连接成若干组,根据负荷的变化,分组投入或切除。 由于本次设计的变电站为 110KV 降压变电站,以补偿的角度来选择,以上 四种均能满足要求, 但是在经济和检修方面来考虑,首先选择并联和串联补偿装 置。而原始资料可知,补偿装置主要补偿负荷的无功容量及平衡主变损耗。所以 选择并联补偿装置。

9.3 补偿装置容量的选择
将 cos? 由 0.85 提高到 0.9 所需要的补偿容量(由无功功率补偿率表查得无 功功率补偿率 ?q C =0.18)为:
QC ? ?qc P30 =0.18×6397=1151Kvar

采用 BGF 10.5 —200—1W 型苯甲基硅油纸、薄膜复合并联电容器。其主要技 术数据见表 9.1 所示: 表 9.1 BGF—200—1—W 技术数据
额定电 标称容量 标称电容 ( ?F ) 5.78 频率 (HZ) 相数 长 1 375 外形尺寸(㎜) 宽 122 高 550 重量 (㎏)

压(KV) (Kvar)

10.5

200

50

25

电容器的个数为: n ?

QC ? 1151/200=6,所以采用 6 个电容器并联。 qc

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第 10 章

电气总平面布置及配电装置的选择

配电装置是变电所的重要组成部分。它是按主接线的要求,由开关设备,保 护和测量电器,母线装置和必要的辅助设备构成,用来接受和分配电能。

10.1 配电装置应满足以下基本要求[1]
1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策; 2)保证运行可靠,按照系统自然条件,合理选择设备,在布置上力求整齐、 清晰,保证具有足够的安全距离; 3)便于检修、巡视和操作; 4)在保证安全的前提下,布置紧凑,力求节约材料和降低造价; 5)安装和扩建方便。

10.2 配电装置特点
1、屋内配电装置的特点: 由于允许安全净距小可以分层布置,故占地面积较小;维修、巡视和操作在 室内进行,不受气侯影响;外界污秽空气对电气设备影响较小,可减少维护工作 量;房屋建筑投资大。 2、屋外配电装置的特点:土建工程量和费用较小,建设周期短;扩建比较 方便;相邻设备之间距离较大,便于带电作业;占地面积大;受外界空气影响, 设备运行条件较差,顺加绝缘;外界气象变化对设备维修和操作有影响。 3、成套配电装置的特点: 电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中,相间和对地距离可以缩小,结 构紧凑,占地面积小;所有电器元件已在工厂组装成一整体,大大减小现场安装 工作量,有利于缩短建设周期,也便于扩建和搬运;运行可靠性高,维护方便; 耗用钢材较多,造价较高。

10.3 屋外配电装置类型及应用
根据电气设备和母线布置的高度,屋外配电装置可以分为中型、半高型和高 型等。 1、中型配电装置:中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内,并装 在一定高度的基础上, 使带电部分对地保持必要的高度,以便工作人员能在地面 安全地活动, 中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面。这种布 置特点是:布置比较清晰,不易误操作,运行可靠,施工和维修都比较方便,构 架高度较低,抗震性能较好,所用钢材较少,造价低,但占地面积大,此种配电
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装置用在非高产农田地区及不占良田和土石方工程量不大的地方, 并宜在地震烈 度较高地区建用。 这种布置是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式,而且运行 方面和安装枪修方面积累了比较丰富的经验。 2、半高型配电装置,它是特母线及母线隔离开关抬高将断路器,电压互感 器等电气设备布置在母线下面,具有布置紧凑、清晰、占地少等特点,其钢材消 耗与普通中型相近,优点有: 1)占地面积约在中型布置减少 30%; 2)节省了用地,减少高层检修工作量; 3)旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便。缺点:上 层隔离开关下方未设置检修平台,检修不够方便。 3、高型配电装置,它是将母线和隔离开关上下布置,母线下面没有电气设 备。该型配电装置的断路器为双列布置,两个回路合用一个间隔,因此可大大缩 小占地面积,约为普通中型的 5%,但其耗钢 差,一般适用下列情况: 1)配电装置设在高产农田或地少人多的地区; 2)原有配电装置需要扩速,而场地受到限制; 3)场地狭窄或需要大量开挖。 多,安装检修及运行纵条件均较

10.4 配电装置的确定
本变电所三个电压等级:即 110KV、35KV、10KV 根据《电力工程电气设 计手册》规定,110KV 及以上多为屋外配电装置,35KV 及以下的配电装置多采 用屋内配电装置, 故本所 110KV 及 35KV 采用屋外配电装置, 10KV 采用屋内配 电装置。 设计的变电站位于郊区, 地质条件良好, 所用土地工程量不大, 且不占良田, 所以该变电所 110KV 及 35KV 电压等级均采用普通中型配电装置,具有运行维 护、检修且造价低、抗震性能好、耗钢量少而且布置清晰,运行可靠,不易误操 作, 各级电业部门无论在运行维护还是安装检修, 方面都积累了比较丰富的经验。 若采用半高型配电装置,虽占地面积较少,但检修不方便,操作条件差,耗 钢量多。选择配电装置,首先考虑可靠性、灵活性及经济性,所以,本次设计的 变电所,适用普通中型屋外配电装置,该变电所是最合适的。

10.5 10KV 高压开关柜选择
1)额定电压 U N ? 10 KV, 2)额定电流 I g max ?
1.05 ? 25 ? 1. KA 516 3 ?10
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根据额定电压与电流要求,综合考虑地理环境、电压等级、主接线型式和电 气设备型号等因素, 选择 KGN—10 型固定型高压开关柜。 主要技术数据如表 10.1: 表 10.1 KGN—10 型旁路路线高压开关柜
额定电压(KV) 额定电流(A) 10 2500 操作方式 单母储能式 母线系统 单母线 00 外行尺寸 1180*1600*28

10.6 电气总平面布置
1、电气总平面布置的要求 1)充分利用地形,方便运输、运行、监视和巡视等; 2)出线布局合理、布置力求紧凑,尽量缩短设备之间的连线; 3)符合外部条件,安全距离要符合要求。 2、电气总平面布置 本变电所主要由屋外配电装置,主变压器、主控制室、及 10KV 屋内配电装 置,本所有 110KV、 35KV 各电压等级集中布置,将 110KV 配电装置布置在北侧, 35KV 配电装置布置在东侧,这样各配电装置位置与出线方向相对应,可以保证 出线顺畅,避免出线交叉跨越,两台主变位于电压等级配电中间,以便于高中低 压侧引线的连接,便于运行人员监视控制,主控楼布置在 10KV 屋内配电装置并 排在南侧,有利于监视 110KV 及主变。 110KV、35KV 采用屋外普通中型单列布置,10KV 采用屋内配电装置,且采用 两层式。

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第 11 章

结束语

经济的发展对变电所的配电装置提出了更高的要求, 配电网自动化也是电力 系统现代化发展的必然趋势。建设一个 110KV 综合自动化变电站,也是变电所 发展的一个更高阶段,其中变电所主接线,电气设备选择是保证变电所正常运行 的重要保证之一,基础的稳定也非常重要,设计前一定要对所址地质情况,进行 细致的分析,取得正确的地质资料,选择合理的所址。在对变电所所要提供的负 荷做详细的分析。总之,电气设备的选择要进行可靠的分析计算以实际的情况, 制定合理的、经济的、安全的方案。一次设备选择增强自动化程度,减少设备运 行维护工作量,突出无油化,免维护型设备。由于当今技术在不断发展,用户的 需求也不断提高,结合我们自己的实际情况,综合考虑近期与远期,建设出适合当 地发展的变电站。

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致 谢
为期四年的大学学习即将结束,四年来在老师的精心辅导下,我的理论知识 有了很大的提高。为检验四年来的学习成果,此次设计为 110kV 降压变电站电 气一次系统设计。在设计过程中,我根据在学校所学知识实际进行设计,没想到 看起来简单的设计,实际干起来却有太多疑问。有时为了弄懂一个数据,除了要 一遍遍的查找资料,还要向老师同学屡屡请教,有时还要抱着原来所学过的课程 再进行学习。经过两个月的努力,终于有了以下这份毕业设计。虽然设计的内容 中还存在许多的缺陷,但确是几个月来辛勤劳动的结果。在毕业设计过程中,吴 浩老师在百忙之中对我的设计给予了细致的指导和建议,对我的辅导耐心认真, 并给我们提供了大量有关资料和文献,使我的这次设计能顺利完成。通过这次毕 业设计使我对以前学习的知识得到了更深的了解,并使知识得到了进一步的巩 固。

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参考文献
[1] 电力工业部西北电力设计院. 电气工程设计手册电气一次部分[M]. 中国电力出版 社,1998. [2] 弋东方. 电气设计手册电气一次部分[M]. 中国电力出版社 2002 [3] 陈学庸编. 电力工程电气设备手册(电气二次部分)[M]. 北京:中国电力出版社, 1996. [4] 曹绳敏编. 电力系统课程设计及毕业设计参考资料[M]. 北京:中国电力出版社, 1995.5. [5] 文远芳编. 高电压技术[M]. 武汉:华中科技大学出版社,2001.1. [6] Network communications Fechonlogy Ata Elahi[M]. 科学出版社 ,2002

[7] 孟祥萍. 电力系统分析[M]. 高等教育出版社,2004. [8] 刘吉来、黄瑞梅. 高电压技术[M]. 中国水利水电出版社 ,2004 [9] Kuffel E.et al.Hing-voltage Eundemnetals[M] new York, pergamon

press, 1984 [10] Naildu MS. et al. Hing-voltage Engineering[M]. New Delhi Tata

McGraw-Hill, Publ,1982. [11] 熊信银、吴希再. 电力工程[M]. 武汉: 华中科技大学,1997 [12] 国家电力公司农村电网工程典型设计. 第二分册上,35KV 及以上工程/国家电力 公司农电工作部编[M]. 北京:中国电力出版社,2002 [13] 刘增良,刘国亭主编. 电气 CAD[M]. 北京:中国水利水电出版社,2003

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F1 3 COS =0.8 F2

B1 L=10.2K X =0.4 /K B2

用户1

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X
Ue=10.5kv 有ZDT

待设计 变电所

F3 2 121/38.5/10.5KV U U U

用户2

附 录
主要设备选择汇总表
设备型号 SFZ7-20000/110 BW10.5-14-1-w S9-80/10 LW11-110 GW5-110Ⅱ LQZ-110 YDR-110 LW8-35 GW5-35 LQZ-35 JDX-35 ZN5-10/1250-20 GW5-10 LDZ1-10 JDJ-10 LHBGJ-130 LHBGJ-150 LHBGJQ-240 LHBGJQ-500 50×5 的矩形铝导体 63×10 的矩形铝导体 KGN—10 FZ-10 FCZ-35 FZ-0 JW2-110 JW-35 JN1-10Ⅰ

一.主要设备选择汇总表如表附(1-1)
(图1)

附 1-1
设备名称 主变压器 补偿电容器 所用变压器 110KV 侧断路器 110KV 侧隔离开关 110KV 侧电流互感器 110KV 侧电压互感器 35KV 侧断路器 35KV 侧隔离开关 35KV 侧电流互感器 35KV 侧电压互感器 10KV 侧断路器 10KV 侧隔离开关 10KV 侧电流互感器 10KV 侧电压互感器 110KV 侧桥导体 110KV 侧引接线 35KV 侧母线 35KV 侧引接线 10KV 侧母线 10KV 侧引接线 高压开关柜 110KV 侧避雷器 35 侧避雷器 10KV 侧避雷器 110KV 接地刀闸 35 接地刀闸 10KV 接地刀闸

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