畢業(yè)設(shè)計-35KV變電所及配電線路設(shè)計.doc
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1、35KV變電所及配電線路設(shè)計摘 要隨著現(xiàn)代文明的發(fā)展與進步,社會生產(chǎn)和生活對電能供應(yīng)的質(zhì)量和管理提出了越來越高的要求。作為電能傳輸與控制的中間樞紐,變電所必須改變傳統(tǒng)的設(shè)計和控制模式,才能適應(yīng)現(xiàn)代電力系統(tǒng)、現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)和社會生活的發(fā)展趨勢。35KV工廠供電設(shè)計包括負荷的計算及無功功率的補償;變電所主變壓器臺數(shù)和容量、型式的確定;變電所主接線方案的選擇;進出線的選擇;短路計算和開關(guān)設(shè)備的選擇;二次回路方案的確定及繼電器保護的選擇和整定;防雷保護與接地裝置的設(shè)計;車間配電線路布線方案的確定;線路導線及其配電設(shè)備和保護設(shè)備的選擇;以及電氣照明的設(shè)計和電路圖的繪制。關(guān)鍵詞:35KV變電所, 配電線路
2、設(shè)計與選擇Abstract Along with the development of modern civilization and progress, social production and the life to the electric power supply of quality and management put forward more and more high demand. As with the control of the power transmission project, must change the substation of traditional
3、design and control mode to adapt to the modern electric power system, modern industrial production and the development trend of social life. 35 KV power supply design including the factory load calculation and reactive power compensation; Main transformer substation capacity, the type of Numbers and
4、 determined, and The choice of the substation wiring schemes; In the choice of qualification; Short circuit calculation and switch equipment choice; The scheme determination of the secondary circuit and protection relay choice and setting; Lightning protection and grounding device design; Workshop d
5、istribution circuit wiring scheme determined, and the Line wires and its power distribution equipment and to protect the equipment choice; And electrical lighting design and drawing of the circuit.Keyword: 35 KV substation,Distribution circuit design目錄摘要1第1章 35KV變電所及配電線路設(shè)計5 1.1負荷計算5 1.2 無功補償計算及設(shè)備選擇6
6、 1.3 變電所位置的選擇12 1.3.1 變電所的分類12 1.3.2 變電所所址選擇的一般的應(yīng)遵循的原則12 1.4 變電所的主變壓器臺數(shù)和容量的選擇13 1.4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇13 1.4.2 主變壓器容量的選擇14 1.5 變電所主接線方案的設(shè)計14 1.6 短路電流和容量的計算16 1.7 變電所一次設(shè)備的選擇23 1.7.1 一次設(shè)備選擇的一般要求23 1.7.2選擇各類電氣設(shè)備的特別的要求24 1.7.3 一次設(shè)備校驗應(yīng)滿足的條件25 1.8 變電所高壓進線和低壓出線的選擇29 1.8.1變電所進線方式的選擇30 1.8.2 變配電所進出導線和電纜的選擇30 1.8.3
7、各類電力線路的導線截面的選擇步驟30 1.8.4 電力線路選擇的具體公式31 1.8.5 設(shè)計進出線的選擇32第2章 繼電保護以及二次回路的設(shè)計36 2.1 繼電保護裝置的基本要求36 2.2 二次回路的接線安裝要求36 2.3 35KV主變壓器的保護裝置設(shè)計37 2.4 備用電源自動投入裝置的選擇39 2.5 防雷保護和接地裝置設(shè)計40致 謝41參 考 文 獻42第1章 35KV變電所及配電線路設(shè)計1.1負荷計算 求計算負荷這相工作稱為負荷計算。顯然負荷計算是根據(jù)已知的工廠用電設(shè)備的安裝容量確定、預(yù)期不變的最大假想負荷。這個負荷是設(shè)計是作為選擇工廠電力系統(tǒng)供電線路導線的截面積、變壓器容量、開
8、關(guān)電器和互感器等的額定參數(shù)的依據(jù)。電力負荷又叫電力負載,它是指耗用電能的用電設(shè)備或用電單位。另一是指用電設(shè)備或用電單位所耗用的電功率或電流的大小。根據(jù)電力復(fù)核對供電可靠性的要求及中斷供電在政治、經(jīng)濟上造成的損失或影響程度,電力負荷一般分為三級:一級負荷:一級負荷為中斷供電將造成人身傷亡者,或者中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成重大損失者,如重大設(shè)備損壞、重大產(chǎn)品報廢等等。在一級負荷中,當中斷供電將發(fā)生中毒、爆炸和火災(zāi)等情況的負荷,以及特別重要場所的不允許中斷供電的負荷,應(yīng)看著特別重要的負荷。二級負荷:二級負荷為中斷供電將在政治、經(jīng)濟上造成較大損失者,如大量產(chǎn)品報廢、中斷供電將影響重要用電部門正常工作
9、等。三級負荷:三級負荷為一般電力負荷,所有不屬于上述的一、二級負荷者。由于計算負荷是供電設(shè)計的基本依據(jù),所以計算負荷確定的是否合理,直接影響到工廠電力設(shè)計的質(zhì)量,電力設(shè)計的經(jīng)濟性問題。如計算負荷估算太大,將增加供電設(shè)備的容量,使工廠電網(wǎng)變的復(fù)雜,浪費有色金屬,在無形中就增加了初投資和運行工作量。特別是由于工廠企業(yè)是國家電力的主要用戶,以不和理的工廠電力需要量作為基礎(chǔ)的國家電力系統(tǒng)的建設(shè),將給整個國民經(jīng)濟建設(shè)帶來很大的危害。如果選的過小,又使電器和導線電纜處在過負荷下運行,增加了電能的損耗,導致絕緣過早老化甚至燒毀,降低了設(shè)備的使用壽命??梢姡_計算負荷計算,有很大設(shè)計決定作用,其意義重大。但
10、是由于負荷情況復(fù)雜,影響因素多,很難準確的確定出來。設(shè)備的計算負荷的變化也有一定的計算規(guī)律,它與設(shè)備的性能、生產(chǎn)的形式、能源的供應(yīng)的狀況等多種因素有關(guān)。所以,負荷計算只是電力系統(tǒng)設(shè)備選擇的一個估算負荷。我國的確定負荷的方法,主要有需要系數(shù)法、二項式法,需要系數(shù)法是普遍采用的計算負荷的基本方法,二項式法應(yīng)用局限很大,但確定設(shè)備臺數(shù)教少而容量差別懸殊的分支干線的計算負荷時,比較的合理,而且方便。本設(shè)計的車間設(shè)備臺數(shù)較多、設(shè)備容量都相差不大,所以宜采用需要系數(shù)法。 負荷計算公式如下: 有功計算負荷: P30=KdPe (1.1)式中:Pe用電設(shè)備組總?cè)萘?不含用電設(shè)備容量,單位:Kw)Kd用電設(shè)備組
11、的需要系數(shù)無功計算負荷為: Q30=P30tan (1.2)式中:tan對應(yīng)于用電設(shè)備組功率因數(shù)cos的正切值視在計算負荷為: S30=P30 /cos (1.3) 計算電流為 : I30=S30 /(31/2Un) (1.4)式中:Un用電設(shè)備組的額定電壓(單位:KV)功率因數(shù) COS=P30/S30 (1.5) 根據(jù)需要系數(shù)計算法和變電所的設(shè)計依據(jù),通過計算可以得出此變電所的計算負荷. 1.2 無功補償計算及設(shè)備選擇變電所的無功補償對于整個工廠的設(shè)計是極為重要的。按全國供用電規(guī)則規(guī)定:高壓供電的工業(yè)用戶,功率因素不得低于0.9;其他情況,功率因素不得底于0.85.如達不到上述要求,則需增設(shè)
12、無功功率的人工補償裝置.功率因數(shù)是衡量工廠供電系統(tǒng)電能利用層度及電氣設(shè)備使用狀況的一個具有代表性的參數(shù)。在工廠供電系統(tǒng)中,絕大多數(shù)用電設(shè)備都有電感性的特性。(諸如:感應(yīng)電機、電焊機、電弧爐及氣體放電燈等感性負荷)這些設(shè)備不僅需要從電力系統(tǒng)中吸收有功功率,還要吸收無功率以產(chǎn)生這些設(shè)備正常工作所必須的交變磁場,從而降低了設(shè)備運行時的功率因數(shù)。如果在設(shè)備充分充分發(fā)揮了設(shè)備潛力、改善設(shè)備運行性能、提高其自然功率因數(shù),尚達不到工廠規(guī)定的功率因數(shù)要求時,則要考慮人工補償。人工補償是在變壓器低壓側(cè)裝設(shè)無功補償裝置,在保證低壓側(cè)有功率不變的情況下減小設(shè)備的無功功率。從而減小了設(shè)備總的視在功率,縮小了變壓器容量
13、、導線的截面積及一次設(shè)備的容量。同時僅降低了變電所的初投資、設(shè)備運行時的損耗和工廠的電費開支。現(xiàn)在所用的補償裝置有同步補償器和靜電電容器。同步補償器無功功率的發(fā)電機,它的最大優(yōu)點是可以均勻的調(diào)節(jié)電網(wǎng)的電壓水平,但其無功功率補償量越小,單位1kvar造價越高,即使容量很大同步無功補償器也遠叫靜電無功補償器貴,而且損耗大、安裝要求高、運行維護復(fù)雜,因此只有在大電網(wǎng)中樞調(diào)壓或中降壓變電所中使用。目前:工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來補償供電系統(tǒng)中的無功功率。它一般分為三種:高壓集中補償、低壓集中補償、低壓分散補償。由前面的車間負荷計算知車間的計算很大,但功率因數(shù)普遍很小。從表中可知,該廠380V側(cè)最大負荷
14、時的功率因數(shù)只有0.77。而提供電部門要求該廠35KV進線側(cè)最大負荷時功率因數(shù)不應(yīng)低于0.90??紤]到主變壓器的無功損耗遠大于有功功率損耗,因此在變壓器低壓側(cè)補償時,低壓側(cè)補償后的功率因數(shù)應(yīng)稍微高些,取0.92。 相關(guān)的無功功率補償公式如下:無功功率補償裝置容量: QC=P30(tan-tan) (1.6)式中: P30 工廠的有功計算負荷(單位:KW)tan對應(yīng)原來功率因數(shù)COS的正切;tan對應(yīng)需補償?shù)焦β室驍?shù)的COS正切;補償后總的視在負荷:S30= P302+(Q30-QC)20.5 (1.7) 變壓器有功損耗: PT=Pk2+P0 (1.8) 式中: P0變壓器的空載損耗;Pk變壓器
15、的短路損耗; 變壓器的負荷率, = S30 / SN,對于610KV低損耗配電變壓器,有攻損耗可按下列簡化公式計算: PT=0.015S30 (1.9) 變壓器無功損耗: QT=(I0%/100+UK%/1002)SN (1.10)式中: I0 變壓器的空載電流百分比UK變壓器的短路電壓百分比對于610KV低損耗配電變壓器,有攻損耗可按下列簡化公式計算:QT=0.06S30 (1.11)變壓器高壓側(cè)有功功率: P=P30+PT (1.12) 變壓器高壓側(cè)無功功率: Q=Q30+QT (1.13) 補償后的有功功率:S= P2+Q20.5因此380V側(cè)最大負荷時功率因數(shù)暫取0.92來計算,380
16、V側(cè)所需無功功率補償容量各車間計算如下:第一車間: QC=P30(tan-tan) =800tan(arccos0.65)tan(arccos0.92) =692kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏,采用其方案2(主屏)1臺與方案4(輔屏)6臺相結(jié)合,總共容量112kvar7=784kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如下表所示: 表1.3 NO.1車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.658009361230.81870.1380V側(cè)無功補償容量784380V側(cè)補償后負荷0
17、.98800152814.31237.3變壓器功率損耗0.0210.456KV側(cè)負荷總計0.98800.021152.4581678.52第二車間:QC=P30(tan-tan) =429.3tan(arccos0.66)tan(arccos0.92) =301kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏,采用其方案2(主屏)1臺與方案3(輔屏)3臺相結(jié)合,總共容量112kvar1+84kvar3=364kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如下表所示: 表1.4 NO.2車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/
18、A380V側(cè)補償前負荷0.66429.3484.89647.62984380V側(cè)無功補償容量364380V側(cè)補償后負荷0.96429.3120.89445.97677.64主變壓器功率損耗0.0120.266KV側(cè)負荷總計0.94429.3121.2447.3043.04第三車間:QC=P30(tan-tan) =342.9tan(arccos0.44)tan(arccos0.92) =545.2kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏,采用其方案2(主屏)1臺與方案4(輔屏)4臺相結(jié)合,總共容量112kvar5=560kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如下表所示:
19、表1.5 NO.3車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.44342.9692.12772.411173.59380V側(cè)無功補償容量560380V側(cè)補償后負荷0.93342.9132.12367.47558.33主變壓器功率損耗0.0120.266KV側(cè)負荷總計0.93342.91132.38367.9435.41第四車間:QC=P30(tan-tan) =471.3tan(arccos0.68)tan(arccos0.92) =301.63kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏,采用其方案2(主屏)
20、1臺與方案4(輔屏)2臺相結(jié)合,總共容量112kvar3=336kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如下表所示: 表1.6 NO.4 車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.68471.3501.44688.161045.58380V側(cè)無功補償容量336380V側(cè)補償后負荷0.94471.3165.4499.48758.9主變壓器功率損耗0.020.366KV側(cè)負荷總計0.94472.50165.76499.7648.09第五車間:QC=P30(tan-tan) =253.35tan
21、(arccos0.77)tan(arccos0.92)=103.87kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏,采用其方案1(主屏)1臺與方案3(輔屏)1臺相結(jié)合,總共容量84kvar2=168kvar。因此無功補償后工廠380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算如下表所示: 表1.7 NO.5 車間380V側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A380V側(cè)補償前負荷0.77253.35211.11329.78501.06380V側(cè)無功補償容量168380V側(cè)補償后負荷0.99253.3543.11257390.47主變壓器功率損耗0.020.246K
22、V側(cè)負荷總計0.98253.3743.35257.424.776KV高壓車間:QC=P30(tan-tan) =2695.5tan(arccos0.74)tan(arccos0.92) =1320.8kvar選PGJ1型低壓無功功率自動補償屏:采用其方案2(主屏)1臺與方案4(輔屏)11臺相結(jié)合,總共容量112kvar12=1344kvar。因此無功補償后工廠6KV側(cè)的負荷計算如下表所示: 表1.8 高壓車間6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6KV側(cè)補償前負荷0.742695.52476.41 3660.375561.526KV側(cè)無功補償
23、容量13446KV側(cè)補償后負荷0.922695.51132.412923.71281.34主變壓器的負荷計算:補償后:P30=P301+P302+P30i=4492.40KVAQ30=Q301+Q302+Q30i=1476KvarS30=(P302+Q302 )1/2=4819.77KVAI30=463.8ACos=0.93 Tan=0.386KV側(cè)和35KV側(cè)的負荷計算如下表所示:表1.9 主變壓器35KV側(cè)和6KV側(cè)的負荷計算表項目COS計算負荷P30/KwQ30/KvarS30/KVAI30/A6V側(cè)補償后負荷0.934492.414764819.77441.7主變壓器功率損耗0.122
24、.2235KV側(cè)負荷總計0.934492.521478.224820.3478.52此可見,補償后變電低壓側(cè)的無功計算負荷、視在計算負荷和計算電流顯著減小,而功率因數(shù)顯著提高。補償后該變電所主變壓器T的容量顯然比補償前的變壓器容量小得多。同時由于計算電流的減小,使補償點以前系統(tǒng)中各元件上的功率損耗也相應(yīng)降低,因此不僅降低了變電所的初投資,而且減少了工廠的電費開支,所以進行無功補償效益是十分可觀的。1.3 變電所位置的選擇1.3.1 變電所的分類工廠變電所分為降壓變電所和車間變電所,一般中小工廠不設(shè)總降壓變電所。1.3.2 變電所所址選擇的一般的應(yīng)遵循的原則選擇工廠變、配點所的所址,應(yīng)該根據(jù)下面
25、的一些要求經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟比較后確定。(1)所址應(yīng)盡量靠近負荷中心,以降低配電系統(tǒng)的電能損耗、電壓損耗和有色金屬消耗量。(2)進出線方便。(3)接近電源側(cè)。(4)設(shè)備運輸方便。(5)不應(yīng)設(shè)在有劇烈振動或高溫的場所。不應(yīng)設(shè)在地勢低洼和可能積水的場所。(6)不宜設(shè)在多塵或有腐蝕性氣體的場所;當無法原理時,不應(yīng)設(shè)在污染源盛行風向的下側(cè)。(7)不應(yīng)設(shè)在廁所、浴室或其他經(jīng)常積水場所的正下方,且不宜與上述場所向貼鄰。(8)不應(yīng)設(shè)在有爆炸危險環(huán)境的正下方或正上方,且不宜設(shè)在有火災(zāi)危險環(huán)境的正下方或正上方。當與爆炸報或火災(zāi)危險環(huán)境的建筑物毗鄰時,應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定。(9)高壓配電所應(yīng)盡量與鄰近車間變電所或
26、有大量高壓用電設(shè)備的房和健在一起.1.4 變電所的主變壓器臺數(shù)和容量的選擇 1.4.1 主變壓器臺數(shù)的選擇主變壓器的臺數(shù)應(yīng)根據(jù)負荷特點和經(jīng)濟運行要求進行選擇。當符合下列條件的一種時,要裝設(shè)兩臺及以上的變壓器:有大量的一級和二級負荷。季節(jié)性負荷變化較大,適于采用經(jīng)濟運行方式。集中負荷較大。其他的情況只要裝一臺變壓器。1)主變壓器臺數(shù)應(yīng)滿足負荷對供電可靠性的要求。對于供電給一、二負荷的變電所,應(yīng)采用兩臺主變壓器。 2)如果附近只有一條電源進線,則只能采用一臺主變壓器。此時,如果廠內(nèi)有一、二級負荷,則應(yīng)所內(nèi)裝設(shè)一臺發(fā)電機,作為一、二級負荷的備用電源。 3)對于只向三級負荷供電的變電所,當負荷變動很大
27、,填充系數(shù)0.5時,宜采用一臺主變壓器。 4)當廠內(nèi)有大型高壓用電設(shè)備(如大型高壓電動機、大型電爐)時,宜采用兩臺主變壓器。根據(jù)上面的要求,因為該廠兩條電源進線;工廠負荷性質(zhì)為三班工作制,年最大有功利用小時數(shù)為6000小時,屬二級負荷;集中負荷較大,故需要裝備兩臺主變壓器。1.4.2 主變壓器容量的選擇1) 變電所裝有一臺主變壓器時,其容量應(yīng)滿足下列要求: SNTS30 (2.14) 式中:S30為該變電所承擔的全部計算負荷(無功補償后的計算負荷)。 2) 裝有兩臺主變壓器的變電所,每臺主變壓器容量不應(yīng)小于總的計算負荷的60%,最好為總計算負荷的70%左右,同時每臺主變壓器的容量不應(yīng)小于全部一
28、、二級負荷之和,即: SNT(0.60.7)S30 (1.15) 根據(jù)上面變電所的選擇要求此變電所的設(shè)計要求以及負荷計算的結(jié)果,又考慮到今后的發(fā)展,可查參考資料1附錄表4選出各車間所適合的變壓器總變電所的主變壓器.其選擇如下表所示: 表1.10 變壓器形式、容量選擇車間變電所代號變壓器型號變壓器臺數(shù)No.1S9-800/6.32No.2S9-400/6.32No.3S9-400/6.31No.4S9-500/6.31No.5S9-315/6.31主變壓器SL7-6300/3521.5 變電所主接線方案的設(shè)計變電所的主接線,應(yīng)根據(jù)變配電所在供電系統(tǒng)中的地位進出線回路設(shè)備特點及負荷性質(zhì)等條件來確定
29、.其主結(jié)線方案的設(shè)計原則與一般要求為:安全性、可靠性、靈活性和經(jīng)濟性。必須注意幾點:安全性1、 在高壓斷路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。2、 在低壓短路器的電源側(cè)及可能反饋電能的另一側(cè),必須裝低壓刀開關(guān)。3、 在裝設(shè)高壓熔斷器和負荷開關(guān)的出線柜母線側(cè),必須裝設(shè)高壓隔離開關(guān)。4、 35KV及以上的線路末端,應(yīng)裝上與隔離開關(guān)聯(lián)鎖的接地鍘刀。可靠性1 變電所的主結(jié)線方案,必須與其負荷級別相適應(yīng)。對一級負荷,應(yīng)由兩個電源供電,對二級負荷,應(yīng)由兩回路或者一回6kv及以上專用架空線或電纜供電。其中采用電纜供電時,應(yīng)采用兩根電纜組成的線路,且每根電纜應(yīng)承受100% 的二級負荷。2
30、變電所低壓側(cè)的總開關(guān),宜采用低壓斷路器,當有繼電器保護或自動切換電源要求時,低壓側(cè)總開關(guān)和低壓側(cè)母線分段開關(guān),均應(yīng)采用低壓斷路器。3 變電所的非專用電源進線側(cè),應(yīng)裝設(shè)帶短路保護的斷路器或負荷開關(guān).當雙電源供多個變電所時,宜采用環(huán)網(wǎng)供電方式。4 對一般生產(chǎn)區(qū)的車間變電所,宜工廠總變電采放射高壓配電,以1確保供電可靠,但輔助生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)的變電所,可采用樹干式。靈活性1、 變配電所的高低壓母線,一般采用母線或單母線分段結(jié)構(gòu)。2、 35KV及以電源進線為雙母線時,宜采用橋型接線或線路變壓器組接線。3、 需帶負荷切換主變壓器的變電所,高壓側(cè)應(yīng)裝設(shè)高壓斷路電器高壓負荷開關(guān)。4、 主接線方案應(yīng)與變壓器經(jīng)濟
31、運行的要求適應(yīng)。經(jīng)濟性1、 主結(jié)線方案應(yīng)力求簡單,采用的一次設(shè)備特別是高壓斷路器應(yīng)較少或不用斷路器的接線2、 變配電所的電器設(shè)備應(yīng)選用技術(shù)先進、經(jīng)濟適用的節(jié)能產(chǎn)品,不得選用國家明令淘汰的產(chǎn)品3、 中小工廠變電所一般采用高壓少油斷路器;在需要頻繁操做的場合,則采用真空斷路器或SF6斷路器4、 工廠的電源進線上應(yīng)裝設(shè)專用的計量柜,其中的電流、電壓互感器只供計費的電度表用5、 主接線方案應(yīng)與變壓器經(jīng)濟運行的要求相適應(yīng),還要考慮到今后的發(fā)展。負荷切換主變壓器的變電所高壓側(cè)還應(yīng)裝設(shè)高壓斷路器和高壓負荷開關(guān)。幾種常用的高壓電器有如下功能和特點:高壓隔離開關(guān)的功能主要是:隔離高壓電源,以保證其它設(shè)備和線路的
32、安全檢修。結(jié)構(gòu)特點:即斷開有明顯可見的斷開間隙,而斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的。它能夠保證人身和設(shè)備的安全。因為隔離開關(guān)沒有專門的滅弧裝置,因此不允許帶負荷操作。 高壓斷路器的功能是:不僅能通斷正常電流,而且能接同和承受一定時間的短路電流,并能在保護裝置作用下自動跳閘,切除短路故障。高壓熔斷器是:一種當所在電路的電流超過規(guī)定值并經(jīng)一定時間后,使其熔體熔化而分斷斷開電路的一種保護電器。熔斷器的功能主要是對電路及電路設(shè)備進行短路保護,但也具有過負荷保護的功能。本設(shè)計主變壓器的主進電源線引自電網(wǎng)的35KV高壓供電線路。供電系統(tǒng)在實際設(shè)計中一般都在總降壓變壓器的一次側(cè)和二次側(cè)設(shè)有隔離開關(guān)、斷
33、路器、電流互感器和電壓互感器。當總降壓變壓器的一次側(cè)附有電流互感器時,則可裝設(shè)三只電流表。通過電流表監(jiān)測負荷是否均勻,并可判斷某一相線是否缺相要求在35KV電源側(cè)進行電能測量,所以要裝設(shè)電度表、功率表和功率因數(shù)表,以便對其電能、功率因數(shù)進行測量和補償。這時必須在總降壓變壓器的一次側(cè)附設(shè)電壓互感器和電流互感器。在總降壓變電所供電引向各車間變電所時,在總降壓變電所或配電所的高壓開關(guān)柜內(nèi),僅裝設(shè)電流表和電度表即可,電流表可裝一只,電度表裝一只,如果有必要可裝設(shè)計量無功電能的儀表和有功電度表。1.6 短路電流和容量的計算所謂短路,就是供電系統(tǒng)中一相或多相載流導體接地或相互接觸并產(chǎn)生超出規(guī)定值的大電流。
34、造成短路的主要原因,是電氣設(shè)備載流部分的絕緣損壞,誤操作、雷擊或過電壓擊穿等。由于誤操作產(chǎn)生的故障約占全部故障的70%。短路電流數(shù)值通常是工作電流值的十幾倍或幾十倍。它通過電氣設(shè)備時,設(shè)備溫度急劇上升,過熱會使絕緣自然老化或損害,同時產(chǎn)生大的電動力,使設(shè)備的載流部分變形損壞,同時短路電流會在線上產(chǎn)生很大的壓降,離短路點越近的母線,電壓下降越厲害,從而影響與母線連接的電動機或其他的設(shè)備的正常的運行。另外:由于設(shè)備本身不合格、絕緣強度不夠而被正常電壓擊穿,或設(shè)備絕緣正常而被過電壓擊穿,或者是設(shè)備絕緣受外力損傷而造成短路;工作人員由于未遵守安全操作規(guī)則而發(fā)生誤操作,也可造成短路。供電系統(tǒng)要求正常的不
35、斷的可靠供電,以保證工廠生產(chǎn)和生活的正常進行。但是供電系統(tǒng)的正常運行常常因為發(fā)生短路而受到破壞,所以,我們一定要避免電力系統(tǒng)短路以免造成重大的損害。在選用設(shè)備時要考慮它們對短路電流的穩(wěn)定性。由此可見,短路的后果是非常嚴重的,因此必須盡力設(shè)法消除可能引起短路的一切因素;同時需要進行短路計算,目的就是為了正確的選擇電氣設(shè)備,使設(shè)備具有足夠的動穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以保證在發(fā)生可能有的最大短路電流時不致?lián)p壞。為了切除短路故障的開關(guān)電器、整定短路保護的繼電器保護裝置和選擇限制短路電流的元件(如電抗器)等,也需要計算短路電流。供電系統(tǒng)中短路的類型與其電源的中性點是否接地有關(guān),可分為三相短路、兩相短路、單相短
36、路和兩相接地短路,為了選折和校驗電氣設(shè)備、載流導體和整定供電系統(tǒng)的繼電保護裝置,所以要計算三相短路電流。在校驗繼電保護裝置的靈敏度是要計算不對稱短路的短路電流值。校驗電氣設(shè)備及載流導體的力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定,要用到短路沖擊電流、穩(wěn)態(tài)短路電流、短路容量。但對瞬時動作的低壓自動空氣開關(guān),則需要用沖擊電流有效值來進行起動穩(wěn)定性。供電系統(tǒng)的短路電流的大小與系統(tǒng)運行的方式有關(guān),系統(tǒng)的運行方式可以分為最大和最小運行方式。最大運行方式下發(fā)電機組投入多、雙回輸電線路及并聯(lián)變壓器均全部運行。此時,整個系統(tǒng)短路阻抗最小,短路電流最大。如果在最小運行方式下,則短路阻抗最大,短路電流相應(yīng)的減小。在工廠供電系統(tǒng)中用最小方式求
37、IZ(3),供校驗繼電保護用。對一般工廠來說,電源方向的電力系統(tǒng)可看作無限大容量的系統(tǒng)。無限大容統(tǒng)的特點是其母線電壓總維持不變短路電流計算:1.繪制計算電路圖1.1 短路計算電路圖2.確定基準值:設(shè)Sd=100MVA,Ud=UC即高壓側(cè)Ud1=36.75KV,低壓側(cè)Ud2=6.3KV,Ud3=0.4KV,則Id1=Sd/30.5Ud1=100/1.73236.75=1.57kA Id2=Sd/30.5Ud2=100/1.7326.3=9.16KA Id3=Sd/30.5Ud3=100/1.7320.4=144.3KA3.計算短路系統(tǒng)電路中各元件的電控標幺值 1)電力系統(tǒng):X1M*=100MVA
38、/200MVA=0.5X1m*=100MVA/170MVA=0.572)架空線路: 查表得LGJ-240的0=0.34/KM,而線路長8KM,故 X2*=(0.348) 100MVA/(36.75KV)2=0.2 3)電力變壓器:查表知UK%=7.5、4.5%、4.0% X3* = X4*=7.5/100100MVA/5000KVA=1.5 X15*= X16*=4.5/100100MVA/5000KVA =0.9 X27*= X28*=4.0/100100MVA/5000KVA=0.8由已知條件可以知道: X27*=X28*=X39*=X410*=X511*4.繪制等效電路圖,如下: 圖1.
39、2 等效電路圖5.計算k-1點(36.75kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 最大運行方式:1) 總電抗標幺值 X(k-1)*=X1*+X2*=0.5+0.20=0.72) 短路三相電流周期分量有效值 IK-1(3)=Id1/X(K-1)*=1.57kA/0.7=2.24KA3) 其他短路電流I(3)=I(3)=IK-1(3)=2.24KAish=2.55I(3)=2.552.24KA =5.71KAIsh(3)=1.51I(3)=1.512.24KA=3.38KA4) 三相短路容量 SK-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.7=142.9MVA最小運行方式:5)
40、總電抗標幺值 X(k-1)*=X1*+X2*=0.57+0.20=0.776) 短路三相電流周期分量有效值 IK-1(3)=Id1/X(K-1)*=1.57kA/0.77=2.04KA7) 其他短路電流I(3)=I(3)=IK-1(3)=2.04KAish=2.55I(3)=2.552.04KA =5.20KAIsh(3)=1.51I(3)=1.512.04KA=3.08KA8) 三相短路容量 SK-1(3)=Sd/X*(k-1)=100MVA/0.77=129.9MVA6. 計算k-2點(6.3kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量最大運行方式:1) 總電抗標幺值X(k-2)*=X
41、1*+X2*+X*0.5+0.20+1.52.202) 三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3)=Id2/ X(K-2)*9.16KA2.204.16KA3) 其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-2=4.16KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.844.16KA=7.65kA Ish(3)=1.09I(3)=1.094.16kA=4.53kA4). 三相短路容量SK-2(3)=Sd/X(k-2)*=100MVA/2.20=45.5MVA最小運行方式:1)總電抗標幺值X(k-2)*=X1*+X2*+X*0.57+0.20+1.52.272)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(
42、3)=Id2/ X(K-2)*9.16KA2.274.04KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-2=4.04KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.844.04KA=7.43kA Ish(3)=1.09I(3)=1.094.16kA=4.40kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X(k-2)*=100MVA/2.27=44.10MV 7. 計算k-13點(0.4kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量 最大運行方式:1)總電抗標幺值X(k-13)*=X1*+X2*+X*+X15*/X16*0.5+0.20+1.5+0.452.652)三相短路電流周期分量有效值
43、IK-2(3)=Id2/ X(K-13)*144.3KA2.6554.45KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-13=54.45KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8454.45KA=100.2kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0954.45kA=59.35kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X(k-13)*=100MVA/2.65=37.74MVA最小運行方式:1)總電抗標幺值X(k-13)*=X1*+X2*+X*+X15*/X16*0.57+0.20+1.5+0.452.722)三相短路電流周期分量有效值 IK-2(3)=Id2/ X(K-13)*14
44、4.36KA2.7252.94KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-13=52.94KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8452.94KA=97.41kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0952.94kA=57.70kA4)三相短路容量SK-2(3)=Sd/X(k-2)*=100MVA/2.72=36.76MVA8. 計算k-24點(0.4kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量最大運行方式:1)總電抗標幺值X(k-24)*=X1*+X2*+X*+X27*/X28*0.5+0.20+1.5+0.402.602)三相短路電流周期分量有效值 IK-24(3)=
45、Id3/ X(K-24)*144.3KA2.6055.50KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-24=55.50KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8455.50KA=102.12kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0955.50kA=60.50kA4)三相短路容量SK-24(3)=Sd/X(k-24)*=100MVA/2.60=38.46MVA最小運行方式:1)總電抗標幺值X(k-24)*=X1*+X2*+X*+X27*/X28*0.57+0.20+1.5+0.402.672)三相短路電流周期分量有效值 IK-24(3)=Id3/ X(K-24)*144.3KA
46、2.6754.04KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-24=54.04KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8454.04KA=99.44kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0954.04kA=58.90kA4)三相短路容量SK-24(3)=Sd/X(k-24)*=100MVA/2.67=37.45MVA9. 計算k-35點(0.4kv側(cè))的短路電路總電抗及三相短路電流和短路容量最大運行方式:1)總電抗標幺值X(k-35)*=X1*+X2*+X*+X39*0.5+0.20+1.5+0.8032)三相短路電流周期分量有效值 IK-35(3)=Id3/ X(K-35)
47、*144.3KA348KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-35=48KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8448KA=88.32kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0948kA=52.32kA4)三相短路容量SK-35(3)=Sd/X(k-35)*=100MVA/3=33.33MVA最小運行方式:1)總電抗標幺值X(k-35)*=X1*+X2*+X*+X39*0.57+0.20+1.5+0.803.702)三相短路電流周期分量有效值 IK-35(3)=Id3/ X(K-35)*144.3KA3.7038.92KA3)其它短路電流 I(3)=I(3)=IK-35=
48、38.92KA(3) ish(3)=1.84 I(3)=1.8438.92KA=71.61kA Ish(3)=1.09I(3)=1.0938.92kA=42.42kA4)三相短路容量SK-35(3)=Sd/X(k-35)*=100MVA/3.70=27MVA有已知條件可以知道k-46點、k-57點、的短路計算結(jié)果和k-35點的結(jié)果的相同。總的短路計算結(jié)果如表所示: 表1.11 短路計算結(jié)果計 算 點三相短路電流/kA短路容量IK(3)I(3)I(3)ish (3)Ish(3)SK(3) MVAK-1最大運行方式2.242.242.245.713.38142.9最小運行方式2.042.042.0
49、45.203.08129.9K-2最大運行方式4.174.174.177.654.5345.5最小運行方式4.044.044.047.434.4044.1K-13最大運行方式54.4554.4554.45100.259.3537.74最小運行方式52.9452.9452.9497.4157.736.76K-24最大運行方式55.555.555.5102.126038.46最小運行方式54.0454.0454.0499.4458.937.45K-35最大運行方式48484888.3252.3233.33最小運行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.00K-46最大運行方式4
50、8484888.3252.3233.33最小運行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.00K-57最大運行方式48484888.3252.3233.33最小運行方式38.9238.3238.3271.6142.4227.001.7 變電所一次設(shè)備的選擇 1.7.1 一次設(shè)備選擇的一般要求各種電氣設(shè)備的功能盡管不同,但都在供電系統(tǒng)中工作,所以在選擇時必然有相同的基本要求。在正常工作時,必須保證工作安全、運行維護方便,投資經(jīng)濟合理。在短路的情況下,能滿足力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的要求。按正常的工作條件,選擇時要根據(jù)以下的幾個方面:1、環(huán)境產(chǎn)品制造時分戶內(nèi)和戶外型,戶外的設(shè)備工作條件較差
51、,選擇時要注意。2、對電壓選擇設(shè)備時應(yīng)使裝設(shè)時應(yīng)使裝設(shè)地點的電路額定電壓小于或等于設(shè)備的額定電壓。3、電流電氣設(shè)備銘牌上給的額定電流是指周圍空氣溫度為某個值時電氣設(shè)備長期允許通過的電流。1.7.2選擇各類電氣設(shè)備的特別的要求1、 斷路器 負荷開關(guān),高壓斷路器是供電系統(tǒng)中最重要的開關(guān)電器,它不僅能安全的切合負荷電流,而且更重要的是它能可靠的和迅速的切除短路電流,所以高壓斷路器的額定容量必須大于或者等于其安裝處的短路容量,其額定的斷流能力必須大于或者等于其安裝處的短路電流。2、 隔離開關(guān) :隔離開關(guān)在供電系統(tǒng)中只用于接通和開斷沒有負荷電流流過的電路,它的作用是為保證電氣設(shè)備檢修時,使要檢修的設(shè)備與
52、處于電壓下的其余部分構(gòu)成明顯的隔離。它沒有滅弧裝置,所以它的接通和切斷必須在斷路器分斷后才能進行。隔離開關(guān)因為無切斷故障電流的要求,所以它只根據(jù)一般條件進行選擇,并按照短路情況下作力穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。3、電流互感器 :在高壓電網(wǎng)中,計量儀表的電流線圈和繼電保護裝置中斷電器的電流線圈都是通過電流互感器供電的。這樣可以隔離高壓電,有利于運行人員的安全,同時可以使儀表及繼電器等制造的標準化。它的準確度與它的二次側(cè)所接的負荷大小有關(guān),即與它接入的阻抗大小有關(guān)。4、電壓互感器:電壓互感器是測量高壓用的,其一次繞組與高壓電路并聯(lián),額定電壓與電路電壓同一等級,二次繞組額定電壓均為100v,它的二次側(cè)不能短
53、路運行,所以它的兩側(cè)要裝熔斷器來切除內(nèi)部故障。5、母線:常用的母線材料是銅、鋁和鋼。目前變電所的母線除因大電流用銅的以外,一般盡量用鋁母線,而電流不大的支干線或低壓系統(tǒng)的零線則有時用鋼母線。1.7.3 一次設(shè)備校驗應(yīng)滿足的條件1、 設(shè)備的額定電壓Un.e應(yīng)不小于所在線路的額定電壓UN:即: UN.eUN (1.16) 但需要注意:使用限流式高壓斷路器時,熔斷器的額定電壓應(yīng)與線路的額定電壓相等, 即: UN.e=UN。2、 設(shè)備的額定電流IN.e應(yīng)不小于通過設(shè)備的計算電流IN: (1.17) 即: IN.e=IN。 (1.18) 3、 設(shè)備的最大開斷電流IOC(或斷流容量SOC)應(yīng)不小于它可能開
54、斷的最大電流IK(或斷流容量SK) 即: IocIk 或: SocSk (1.19)4、 短路穩(wěn)定度校驗:熱穩(wěn)定度、動穩(wěn)定度按三相短路沖擊電流校驗,校驗公式詳見參考資料2表ZD6-24;表1.13 短路沖擊電流校驗公式序號設(shè)備名稱校驗項目校 驗 公 式符 號 含 義1高壓斷路器高壓負荷開關(guān)高壓隔離開關(guān)動穩(wěn)定性i maxish(3)i max-設(shè)備的極限通過電流峰值ish(3)三相短路電流It三設(shè)備ts熱穩(wěn)定電流ke動穩(wěn)定倍數(shù)kt-動穩(wěn)定倍數(shù)Amin-倍導體滿足熱穩(wěn)定的最小截面al母線的最大允許應(yīng)力c導體的短路穩(wěn)定系數(shù)熱穩(wěn)定性I2tI(3) 2tima2電流互感器動穩(wěn)定性keI1N1.414ish(3)熱穩(wěn)定性(ktI1n)2tI2tima3母線動穩(wěn)定性alc熱穩(wěn)定性AAmin=1.414I(3)tima/c4電纜、絕緣導線熱穩(wěn)定性AAmin=1.414I(3)tima/c具體選擇如下:根據(jù)主接線方案:1、35KV高壓側(cè)一次設(shè)備選擇選擇JYN1-35作
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