《發(fā)配電課程設(shè)計(jì)》高改道客巴巴

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1、《發(fā)配電課程設(shè)計(jì)》報(bào)告 （2017 — 2018 學(xué)年第一學(xué)期） 姓 名: 高璐茜 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 電氣合1403 學(xué) 號(hào)： 361409010301 總評(píng)成績(jī) 報(bào)告成績(jī) 答疑成績(jī) 答辯成績(jī) 河南理工大學(xué)電力系 參加輔導(dǎo)情況與成績(jī) 簽字： 日期： 圖紙、報(bào)告評(píng)語(yǔ)與成績(jī) 簽字： 日期： 答辯記錄與成績(jī) 簽字： 日期：  1課程設(shè)計(jì)目的與要求 1 1」課程設(shè)計(jì)目的 1 1.2課程設(shè)計(jì)要求 1 2原始資料分析 負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償 3.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 3.2無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算 3.2.1無(wú)功補(bǔ)償容量的確定 3.2.2

2、無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù) 4主變壓器選擇 4.1變壓器選擇原則 7 4. 2變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 8 4.3主變壓器型式選擇 9 5電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 10 5」電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)要求與原則 10 5.2 110kV側(cè)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 11 5.3 10kV側(cè)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 12 5.4 llOkV變電站主接線(xiàn)形式 12 14 6短路電流計(jì)算 6.1 短路電流計(jì)算目的 14 14 14 18 6.2短路計(jì)算點(diǎn)的確定 6.3短路電流計(jì) 6.4短路計(jì)算結(jié)果 7主要電氣設(shè)備選擇 20 7.1電氣設(shè)備選擇的一般原則（或條件） 20 7.2斷路器的選擇 22

3、7.2.1 HOkv側(cè)斷路器的選擇 22 7.2.2 10kV側(cè)斷路器的選擇 24 7.3隔離開(kāi)關(guān)的選擇 28 7.3.1110kv側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 28 7.3.210kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 28 7.4 10kV母線(xiàn)的選擇 29 31 8總結(jié) 31 參考文獻(xiàn) 1課程設(shè)計(jì)目的與要求 課程設(shè)計(jì)目的 (1) 加深課堂理論的學(xué)習(xí)和理解；培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)基礎(chǔ)課、理論課、專(zhuān)業(yè)課知 識(shí)去分析和理解本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)文梯的能力，通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固、 擴(kuò)大和深化所學(xué)的理論知識(shí)和基本技能，從而實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的最終目的。 (2) 得到一定的工程實(shí)踐鍛煉；掌握電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的

4、基本方法；熟練一些電力系 統(tǒng)中的基本計(jì)算；培養(yǎng)電力工程設(shè)計(jì)能力。基于所學(xué)理論知識(shí)，結(jié)合《電力設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī) 范》等工程技術(shù)規(guī)程，理論聯(lián)系實(shí)際、學(xué)以致用。 1?2課程設(shè)計(jì)要求 (1) 課程設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)以及國(guó)家的有關(guān)政策和相關(guān)專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程、 規(guī)定進(jìn)行。 (2) 本著安全可靠、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的精神，遵照有關(guān)規(guī)程規(guī)范，結(jié)合我國(guó)變電站 技術(shù)發(fā)展水平的現(xiàn)狀及條件，力求系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，并考慮一定的發(fā)展余地，同時(shí)注意吸 取和采用國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，作出質(zhì)量較高，滿(mǎn)足工程要求的發(fā)配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 (3) 提交設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份，要求說(shuō)明書(shū)內(nèi)容力求簡(jiǎn)潔，符合格式要求，同類(lèi) 計(jì)算僅舉一例，其余只需列出基本

5、參數(shù)和計(jì)算結(jié)果于表內(nèi)。 (4) 用一號(hào)圖紙畫(huà)電氣主接線(xiàn)圖一張，注意整個(gè)圖紙的結(jié)構(gòu)布置及設(shè)備圖形符號(hào) 的正確運(yùn)用，要標(biāo)出主要設(shè)備型號(hào)及主要規(guī)格等，圖紙標(biāo)準(zhǔn)符合工程制圖要求，標(biāo)題欄 應(yīng)包含圖名稱(chēng)、設(shè)計(jì)人、審核人、設(shè)計(jì)單位、設(shè)計(jì)時(shí)間等。 2原始資料分析 (1) 變電站類(lèi)型 某llOkV降壓變電站，有兩條llOkV架空進(jìn)線(xiàn)，來(lái)自不同的變電站：一條長(zhǎng)度為15km,型號(hào) LGJ185,其上一級(jí)變電站llOkV母線(xiàn)的短路容量為1200MVA；另一條長(zhǎng)度為20km,型號(hào)LGJ185,其 上一級(jí)變電站llOkV母線(xiàn)的短路容量為1300MVAo (2) 在電力系統(tǒng)中的地位和作用 變電站是電源、升降電壓

6、和分配電力的場(chǎng)所，是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶(hù)的中間環(huán)節(jié)，在電力系統(tǒng)中 的作用主要是將發(fā)電機(jī)輸出的電壓轉(zhuǎn)換為用戶(hù)使用的電壓等級(jí)、分配輸送到用戶(hù)使用。變電站作為 電力系統(tǒng)中的重要組成部分，直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本課設(shè)中待設(shè)計(jì)的變電站 是一座llOkV降壓變電站，在系統(tǒng)中起著匯聚和分配電能的作用，擔(dān)負(fù)著向該地區(qū)工廠、市政供電 的重要任務(wù)。該變電站的建成，不僅增強(qiáng)了當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而且為當(dāng)?shù)氐墓I(yè)生產(chǎn)提供了足 夠的電能，從而達(dá)到使本地區(qū)電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行目的。 (3) 負(fù)荷情況 本變電站10kV側(cè)有12回電纜出線(xiàn)，繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間為1. 5s,最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000h/

7、 年。負(fù)荷情況如表2-1所示： 表2-1 10kV側(cè)各電纜出線(xiàn)的最大負(fù)荷 線(xiàn)路編號(hào) 負(fù)荷類(lèi)型 容量(kW) 功率因數(shù) 離llOkV變電站距離 (km) 1# 民用 2400 0.9 3.5 2# 市政 1200 0.9 2.5 3#、4# 學(xué)校 2000 0.89 4 5#、6# 醫(yī)院 2800 0.88 3 7# 面粉廠 1000 0.87 4.3 8#、9# 水泥廠 2800 0.88 3 10#、 11# 水廠 4200 0.87 4.5 12# 紡織廠 1500 0.85 1.8 10kV狽

8、IJ,最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)為0. 85O要求10kV側(cè)無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù)不小于0. 95。 (4) 環(huán)境條件 變電站海拔高度為500m,最高溫度為401,最低溫度為-7°CO最高月平均溫度為34＜。該所附 近地勢(shì)平坦，交通便利，可不考慮環(huán)境污染影響。 45 3負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算與無(wú)功補(bǔ)償 3.1負(fù)荷統(tǒng)計(jì)計(jì)算 由于10kV母線(xiàn)上各出線(xiàn)負(fù)荷是各電力用戶(hù)的最大負(fù)荷，所以母線(xiàn)的最大負(fù)荷需要考慮同時(shí)系 數(shù)，即： (3-1) (3-2) (3-3) KA+E+£+??? + £)xK, 無(wú)功功率： & =(01 +02 +。3 + …+ O)

9、XK/ 視在功率： 式中：Pn——各出線(xiàn)最大負(fù)荷; Qn 各出線(xiàn)最大無(wú)功功率; Kt——母線(xiàn)上各回路最大負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)。 運(yùn)用上述公式，將原始數(shù)據(jù)代入式中，計(jì)算如下： llOkV母線(xiàn)上的最大負(fù)荷為： 馬=(£+£+召,4+左,6+??? + &)><& =(2400 + 1200 + 2000 + 2800 + 1000 + 2800 + 4200 + 1500)x 0.85 = 17900x0.85 =15215 (kW) 無(wú)功功率為： 2 =(0i+02+03,4 + O5,6+??? + Q12)XK‘ =(A ta

10、n(p}+P2 tan(p2 + P3A tan(p3A + 冬 tan %,6 + ??? + pn tan(P^Kt -8217.24 (kVar) 視在功率為： S = a/152152 + 8217.242 -17292.17 (kVA) 3.2無(wú)功補(bǔ)償容量計(jì)算 3.2.1無(wú)功補(bǔ)償容量的確定 (3-4) 自然功率因數(shù)COS0按下式確定: COS0]= 按照功率因數(shù)0.95補(bǔ)償，則無(wú)功補(bǔ)償容量可由下列公式計(jì)算: (3-5) Qc = 4(tan0[ - tan0) 式中：厶——用戶(hù)10kV母線(xiàn)上的計(jì)算有功功率，kW； S ——用戶(hù)10kV母線(xiàn)上的計(jì)算視在功率

11、，kVA； Qc——用戶(hù)10kV母線(xiàn)上的無(wú)功補(bǔ)償容量，kVaro 運(yùn)用上述公式，將3.1中計(jì)算數(shù)據(jù)代入式中，計(jì)算如下: 自然功率因數(shù)為: COS0]= 15215 17292.17 -0.880 無(wú)功補(bǔ)償容量為: Q =15215x(0.635 —0.328) = 4671(kVar) 選用BFM10. 5-300-1電容器，電壓10kV每柜容量為300(kVar),則柜數(shù)應(yīng)為: N = qc = 4671/300 = 15.57 式中：Qc 每臺(tái)電容柜的無(wú)功補(bǔ)償容量，kVaro M=16(柜) 取偶數(shù)得： 實(shí)際補(bǔ)償容量: 2C / =300x16 =

12、 4800 (kVar) 3.2.2無(wú)功補(bǔ)償后的功率因數(shù) 計(jì)算補(bǔ)償后的視在功率: 補(bǔ)償后的功率因數(shù): (3-6) (3-7) COS02 15215 15620.76 COS 02 - 將321中計(jì)算數(shù)據(jù)代入上式，計(jì)算如下: 補(bǔ)償后的視在功率為: S'=J152152+ (8217.24 — 4680)2 -15620.76 (kVA) 補(bǔ)償后的功率因數(shù)為: -0.9740 補(bǔ)償后功率因數(shù)大于0.95, 符合國(guó)家電力規(guī)程規(guī)定要求。 4主變壓器選擇 4.1變壓器選擇原則

13、4.1.1變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則 變壓器設(shè)計(jì)規(guī)范中，對(duì)有大量一、二級(jí)負(fù)荷的變電站，應(yīng)滿(mǎn)足電力負(fù)荷對(duì)供電可靠性的要求， 裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，當(dāng)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺(tái)以上的主變壓器；若只有一條電源進(jìn)線(xiàn)，或變 電站可由低壓側(cè)電網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器；若絕大部分負(fù)荷為三級(jí)負(fù)荷，少量一、 二級(jí)負(fù)荷可由鄰近低壓電力網(wǎng)取得備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。 4.1.2變壓器容量的選擇原則 主變?nèi)萘恳话惆醋冸娬窘ǔ珊??10年規(guī)劃負(fù)荷來(lái)進(jìn)行選擇，并適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期10?20年的負(fù)荷 發(fā)展。對(duì)裝有一臺(tái)變壓器的變電站，主變壓器的容量應(yīng)滿(mǎn)足全部用電設(shè)備總計(jì)負(fù)荷的需要；裝有兩 臺(tái)變壓器的變電站，每臺(tái)變壓

14、器的容量應(yīng)滿(mǎn)足全部負(fù)荷的70%?80%,且當(dāng)一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，另一 臺(tái)應(yīng)能承擔(dān)全部一、二級(jí)負(fù)荷；裝有兩臺(tái)以上變壓器的變電站，所有變壓器的總額定容量應(yīng)不小于 無(wú)功補(bǔ)償后的計(jì)算容量。 4丄3變壓器型式和結(jié)構(gòu)的選擇原則 (1) 相數(shù) 變壓器有單相變壓器和三相變壓器。容量為300MW及以下機(jī)組單元連接的主變壓器和330RV 及以下電力系統(tǒng)，一般都應(yīng)選擇三相變壓器。 (2) 繞組數(shù)與結(jié)構(gòu) 電力變壓器按每相的繞組數(shù)分為雙繞組、三繞組或更多繞組等型式，按電磁結(jié)構(gòu)分為普通雙繞 組、三繞組、自耦式及低壓繞組分裂式等型式。 機(jī)組容量為125MW及以下的發(fā)電廠或變電站多采用三繞組變壓器，但三繞組變壓器的

15、每個(gè)繞 組的通過(guò)容量應(yīng)達(dá)到該變壓器額定容量的15%及以上，否則繞組未能充分利用。 在110kV及以上中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，凡需選用三繞組變壓器的場(chǎng)所，均可優(yōu)先選用自耦變 壓器。它損耗小、價(jià)格低，但主要潮流方向應(yīng)為低壓和中壓同時(shí)向高壓送電，或反之，且變化不宜 過(guò)大，并注意自耦變壓器限制短路電流的效果較差。 (3) 繞組聯(lián)結(jié)組號(hào) 變壓器三相繞組的聯(lián)結(jié)組號(hào)必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞 組連按方式只有星形“Y”和三角形“d”兩種。因此，變壓器三相繞組的連接方式應(yīng)根據(jù)具體工程 來(lái)確定。 在發(fā)電廠和變電站中，一般考慮系統(tǒng)或機(jī)組的同步并列要求以及限制3次諧波對(duì)電源的影

16、響等 因素，主變壓器聯(lián)結(jié)組號(hào)一般都選用YNdll常規(guī)接線(xiàn)。 (4) 阻抗和調(diào)壓方式 變壓器阻抗實(shí)質(zhì)是繞組之間的漏抗，當(dāng)變壓器的電壓比、型式、結(jié)構(gòu)和材料確定之后，其阻抗 大小一般和變壓器容量關(guān)系不大，各側(cè)阻抗值的選擇應(yīng)從電力系統(tǒng)穩(wěn)定、潮流方向、無(wú)功分配、短 路電流、繼電保護(hù)、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓手段和并聯(lián)運(yùn)行等方面綜合考慮，以對(duì)具體工程起決定性的因素 確定。對(duì)于雙繞組變壓器，一般按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值選擇；對(duì)于三繞組普通型和自耦型變壓器各側(cè)阻抗， 按用途即升壓型或降壓型確定。 為了保證發(fā)電廠或變電站的供電質(zhì)量，電壓必須維持在允許范圍內(nèi)。通過(guò)變壓器的分接頭開(kāi)關(guān) 切換，改變變壓器高壓繞組匝數(shù)，從而改變其變比，實(shí)

17、現(xiàn)電壓調(diào)整。應(yīng)當(dāng)看到，這種調(diào)壓僅改變電 網(wǎng)無(wú)功潮流分配，并不會(huì)增加整個(gè)電網(wǎng)無(wú)功容量。切換方式有兩種：一種是不帶電切換，稱(chēng)為無(wú)勵(lì) 磁調(diào)壓, 調(diào)整范圍通常在土 2X2.5%以?xún)?nèi) 應(yīng)視具體工程情況而定；另一種是帶負(fù)荷切換，稱(chēng)為有 載調(diào)壓，調(diào)整范圍可達(dá)30%,其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。 (5) 冷卻方式 油浸式電力變壓器的冷卻方式隨其型式和容量不同而異，一般有自然風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷卻、強(qiáng) 迫油循環(huán)水冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻、強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 中、小型變壓器通常采用依靠裝在變壓器油箱上的片狀或管形輻射式冷卻器和電動(dòng)風(fēng)扇的自然 風(fēng)冷卻及強(qiáng)迫風(fēng)冷卻方式散發(fā)熱量；容量在31.5MVA及以上的大

18、容量變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng) 冷卻；容量在350MVA及以上的特大變壓器一般采用強(qiáng)迫油循環(huán)導(dǎo)向冷卻。 此外，SF6氣體變壓器冷卻方式與油浸式相似；而干式變壓器因容量較小，一般為自然風(fēng)或風(fēng) 扇冷卻兩種方式。 4.2變壓器臺(tái)數(shù)和容量的確定 已知該降壓變電站經(jīng)兩條110kV架空線(xiàn)路與系統(tǒng)相連，10kV側(cè)所供電的負(fù)荷中有大量一、二 級(jí)負(fù)荷，故在本設(shè)計(jì)中裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，互為暗備用。 正常運(yùn)行時(shí)，兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入工作，每臺(tái)變壓器承擔(dān)50%的計(jì)算負(fù)荷；當(dāng)一臺(tái)變壓器進(jìn)行 檢修或發(fā)生故障停運(yùn)吋，另一臺(tái)變壓器能承擔(dān)起全部一、二級(jí)負(fù)荷的供電。 這里選用兩臺(tái)容量相同的變壓器，每臺(tái)變壓器的容量為：

19、（4-1） 式中：Kgu——事故時(shí)的負(fù)荷保證系數(shù)，根據(jù)一、二級(jí)負(fù)荷所占比例決定，這里取0.7。 即為： Sn.t >0?7S'= 0.7x15620.76 = 10934.532 (kVA) 根據(jù)計(jì)算結(jié)果, 該設(shè)計(jì)中選用的主變壓器的容量規(guī)格為12500kVAo 4.3主變壓器型式選擇 根據(jù)主變壓器型式和結(jié)構(gòu)選擇原則，綜合考慮該站的環(huán)境、電壓等級(jí)、負(fù)載情況等因素，選用 變壓器型號(hào)為SF11-12500/110作為該站的兩臺(tái)主變壓器。 該站主變壓器的型式和技術(shù)參數(shù)分別如表4-1和表4-2所示： 表4?1主變壓器的型式 相數(shù) 三相 繞組數(shù) 雙繞組 繞組聯(lián)結(jié)組

20、號(hào) YNdll 調(diào)壓方式 無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓 冷卻方式 自然風(fēng)冷卻 表4?2主變壓器的技術(shù)參數(shù) 型號(hào)規(guī)格 （kVA） 電壓（kV） 損耗（kW） 聯(lián)結(jié)組號(hào) 阻抗電 壓（％） 空載電 流（％） 重量 (kg) 尺寸 (mm) 高壓 低壓 空載 負(fù)載 SF11-12500 /110 110±2 X2.5% 10.5 12.5 59.9 YNdll 10.5 0.72 28000 4900X3810 X1600 5電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 5.1電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)要求與原則 5.1.1電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì)的基本要求 電氣主接線(xiàn)的基

21、本要求，概括的說(shuō)包括可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。 (1) 可靠性 安全可靠是電力生產(chǎn)的首要任務(wù)，保證供電可靠是電氣主接線(xiàn)最基本的要求。停電會(huì)使發(fā)電廠、 國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失，還可能會(huì)導(dǎo)致人身傷亡、設(shè)備損壞、產(chǎn)品報(bào)廢、城市生活混亂等 社會(huì)影響。 電氣主接線(xiàn)的可靠性不是絕對(duì)的。在分析電氣主接線(xiàn)的可靠性時(shí)，要考慮發(fā)電廠和變電站在系 統(tǒng)中的地位和作用、用戶(hù)的負(fù)荷性質(zhì)和類(lèi)別、設(shè)備制造水平及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)等因素。 主接線(xiàn)可靠性的基本要求通常包括以下兒個(gè)方面：斷路器檢修時(shí)，不宜影響對(duì)系統(tǒng)的供電；線(xiàn) 路、斷路器或母線(xiàn)故障時(shí)，以及母線(xiàn)或母線(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)檢修時(shí)，盡量減少停運(yùn)出線(xiàn)回路數(shù)和供電時(shí)間, 并能保

22、證對(duì)全部一類(lèi)及全部或大部分二類(lèi)用戶(hù)供電；盡量避免變電站全部停電的可能性；大型機(jī)組 突然停運(yùn)時(shí)，不應(yīng)危及電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。 (2) 靈活性 電氣主接線(xiàn)應(yīng)能適應(yīng)各種運(yùn)行狀態(tài)，并能靈活地進(jìn)行運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)換。應(yīng)包括：操作的方便性; 調(diào)度的方便性和擴(kuò)建的方便性等幾個(gè)方面。 (3) 經(jīng)濟(jì)性 通常設(shè)計(jì)應(yīng)該在滿(mǎn)足可靠性和靈活性的前提下做到經(jīng)濟(jì)合理。主要從節(jié)省一次投資、占地面積 少和電能損耗少等方面考慮。 5.1.2電氣主接線(xiàn)的設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)變電所電氣主接線(xiàn)時(shí)，所遵循的總原則：符合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求；符合有關(guān)的方針、政策 和技術(shù)規(guī)范、規(guī)程；結(jié)合具體工程特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理的主接線(xiàn)。為此，應(yīng)考慮下列

23、情況： O (1)明確變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用 各類(lèi)變電所在電力系統(tǒng)中的地位是不同的，所以對(duì)主接線(xiàn)的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性等的要求 也不同。 (2) 確定變壓器的運(yùn)行方式 有重要負(fù)荷的變電所，應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)容量相同或不同的變壓器。負(fù)荷低時(shí)，可以切除一臺(tái)，以減 小空載損耗。 (3) 合理地確定電壓等級(jí) 變電所高壓側(cè)電壓普遍采用一個(gè)等級(jí)，低壓側(cè)電壓一般為1-2個(gè)等級(jí)，目前多為一個(gè)等級(jí)。 (4) 變電所的分期和最終建設(shè)規(guī)模 變電所根據(jù)5-10年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)。一般裝設(shè)兩臺(tái)(組)主變壓器。當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 合理時(shí)，終端或分支變電所如果只有一個(gè)電源時(shí)，也可只裝設(shè)一臺(tái)主變壓器。

24、(5) 開(kāi)關(guān)電器的設(shè)置 在滿(mǎn)足供電可靠性要求的條件下，變電所應(yīng)根據(jù)自身的特點(diǎn)，盡量減少斷路器的數(shù)目，特別是 非重要用戶(hù)的終端變電所，可適當(dāng)采用熔斷器或接地開(kāi)關(guān)等簡(jiǎn)易開(kāi)關(guān)電器，以達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性的目 的。 (6) 電氣參數(shù)的確定 最小負(fù)荷為最大負(fù)荷的60%-70%,如果主要負(fù)荷是農(nóng)業(yè)負(fù)荷，其值為20%-30%；按不同用戶(hù), 確定最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)。 5.2 110kV側(cè)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 該站選用兩臺(tái)主變壓器，其llOkV側(cè)有兩路不同的電源進(jìn)線(xiàn)，為了保證對(duì)其低壓側(cè)的大量一、 二級(jí)負(fù)荷進(jìn)行可靠供電和靈活地分合閘操作，110kV側(cè)采用全橋的主接線(xiàn)方式。 全橋的接線(xiàn)方式適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)線(xiàn)路、變壓器的

25、操作均方便、簡(jiǎn)潔，能減少運(yùn)行維護(hù)人員和值班 人員的失誤操作。運(yùn)行靈活且易于拓展為單母分段式接線(xiàn)。 全橋接線(xiàn)多用于負(fù)荷較大，電壓等級(jí)較高，供電要求多的場(chǎng)合。 外橋式接線(xiàn)的連接橋設(shè)置在線(xiàn)路側(cè)，并在連接橋上裝設(shè)了斷路器。當(dāng)變壓器有故障時(shí)，只需斷 開(kāi)變壓器側(cè)斷路器即可，可不影響其他回路的工作。但線(xiàn)路出現(xiàn)故障將會(huì)造成其中一臺(tái)變壓器停電, 如果想恢復(fù)變壓器的運(yùn)行，必須將線(xiàn)路出口的隔離開(kāi)關(guān)拉開(kāi)，切除故障線(xiàn)路后，才能給變壓器送電。 因此該接線(xiàn)適用于線(xiàn)路較短、故障少、而變壓器又切換頻繁的變電站。 故本次設(shè)計(jì)采用全橋的主接線(xiàn)方式。 5.3 lOkV側(cè)電氣主接線(xiàn)設(shè)計(jì) 考慮該站12條負(fù)荷出線(xiàn)中有8條是供給學(xué)

26、校、水泥廠、醫(yī)院和水廠這樣的一、二級(jí)負(fù)荷，負(fù) 荷占比超過(guò)60%,對(duì)供電的可靠性要求很高，故而10kV側(cè)采用單母分段式接線(xiàn)。 單母線(xiàn)用分段斷路器進(jìn)行分段，可以提高供電的可靠性和靈活性。對(duì)重要用戶(hù)可以從不同段引 出兩條供電線(xiàn)路，由兩個(gè)電源供電；當(dāng)一段母線(xiàn)發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正 常段母線(xiàn)不間斷供電，不致使重要用戶(hù)停電；而兩段母線(xiàn)同時(shí)故障的幾率很小，可以不予考慮。 單母分段式接線(xiàn)所用設(shè)備少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，操作安全，多用于具有一、二級(jí)負(fù)荷，且出線(xiàn) 較多的變電站。 大型發(fā)電廠和變電站對(duì)運(yùn)行可靠性與靈活性的要求很高，必須注意避免母線(xiàn)系統(tǒng)故障以及限制 母線(xiàn)故障影響范圍，防止全廠（

27、站）性停電事故的發(fā)生，常采用雙母線(xiàn)分段接線(xiàn)。 雙母分段式接線(xiàn)對(duì)經(jīng)濟(jì)要求過(guò)高，單母分段式接線(xiàn)在本次設(shè)計(jì)已經(jīng)滿(mǎn)足本次設(shè)計(jì)，故本次設(shè)計(jì) 選小型10kV側(cè)采用單母分段式接線(xiàn)。 5.4 llOkV變電站主接線(xiàn)形式 llOkV側(cè)采用全橋的主接線(xiàn)方式。共有兩回來(lái)自不同電源的進(jìn)線(xiàn)WL1和WL2,其中WL1長(zhǎng)度 為15km,型號(hào)LGJ185,上一級(jí)變電站母線(xiàn)的短路容量為1200MVA； WL2長(zhǎng)度為20km,型號(hào)LGJ185, 上一級(jí)變電站母線(xiàn)的短路容量為1300M VA o 10kV側(cè)采用單母分段的主接線(xiàn)方式。共12回出線(xiàn)為8個(gè)負(fù)荷供電，其中一、二類(lèi)負(fù)荷為學(xué)校、 醫(yī)院、水泥廠和水廠，出線(xiàn)編號(hào)分別為3#

28、、4#, 5#、6#, 8#、9#和10#、ll#o各段母線(xiàn)負(fù)荷出線(xiàn)為: I 段：2#、4#、6#、8#> 10#、12#； 11449.41kVAo II 段：1#、3#、5#、7#、9#、11#； 17254.5 lkVAo 主接線(xiàn)圖如下： 圖5-1 110/10kv變電站主接線(xiàn)圖 6短路電流計(jì)算 6.1短路電流計(jì)算目的 發(fā)生短路時(shí)，因短路回路的總阻抗非常小，故短路電流可能達(dá)到很大的數(shù)值。強(qiáng)大的短路電流 所產(chǎn)生的熱和電動(dòng)力效應(yīng)會(huì)使電氣設(shè)備受到破壞，短路點(diǎn)的電弧可能燒毀電氣設(shè)備，短路點(diǎn)附近的 電壓顯著降低，使供電受到嚴(yán)重影響或被迫中斷。 短路產(chǎn)生的后果

29、極為嚴(yán)重，為了限制短路的危害和縮小故障影響的范圍，在供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和 運(yùn)行中，必須進(jìn)行短路電流計(jì)算，以解決下列技術(shù)問(wèn)題： (1) 選擇電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，必須用短路電流校驗(yàn)其熱穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度； (2) 設(shè)置和整定繼電保護(hù)裝置。使之能正確地切除短路故障； (3) 確定限流措施，當(dāng)短路電流過(guò)大造成設(shè)備選擇困難或不夠經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采取限制短路電流的 措施； (4) 確定合理的主接線(xiàn)方案和主要運(yùn)行方式等。 6.2短路計(jì)算點(diǎn)的確定 根據(jù)短路點(diǎn)的計(jì)算目的，一般選取各線(xiàn)路始、末端作為短路計(jì)算點(diǎn)。線(xiàn)路末端的最大三相短路 電流常用來(lái)校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性，并作為上一級(jí)繼電保護(hù)的整定參數(shù)之一；線(xiàn)路

30、末端的最 小兩相短路電流常用來(lái)檢驗(yàn)相關(guān)繼電保護(hù)的靈敏度。在此變電站設(shè)計(jì)中，只有l(wèi)lOkV和10kV兩個(gè) 電壓等級(jí)，這里可在llOkV母線(xiàn)和10kV母線(xiàn)上各取一個(gè)短路點(diǎn)。 6.3短路電流計(jì)算 6.3.1短路計(jì)算原理 該110/1 OkV變電站在正常運(yùn)行方式下為全分列運(yùn)行,任意點(diǎn)的短路電流由系統(tǒng)電源通過(guò)本回路 提供，且各短路點(diǎn)的最大、最小短路電流僅與系統(tǒng)的運(yùn)行方式有關(guān)。 本變電站的兩回llOkV電源進(jìn)線(xiàn)上的長(zhǎng)度不同，一條長(zhǎng)度為15km,另一條長(zhǎng)度為20km,架空線(xiàn) 路的型號(hào)同為L(zhǎng)GJ185；且對(duì)應(yīng)的兩個(gè)上一級(jí)變電站llOkV母線(xiàn)的短路容量也不同,分別為1200M VA 和1300MVAo

31、分別對(duì)兩條進(jìn)線(xiàn)進(jìn)行總電抗的計(jì)算，選取最小總電抗來(lái)計(jì)算最大三相短路電流值，并以此求得短路沖擊電流和短路容量。 根據(jù)短路點(diǎn)的選取和該變電站的主接線(xiàn)圖5?1,可畫(huà)出圖6?1所示的短路計(jì)算等效圖。 表6-1短路計(jì)算等效圖 如圖6?1,采用標(biāo)幺值法計(jì)算。選取基準(zhǔn)容量S 〃和基準(zhǔn)電壓Ud = Uav o 可求得基準(zhǔn)電流為: 基準(zhǔn)電抗: (6-1) (6-2) 電源電抗的標(biāo)幺值: Xs Ss ud2 Ss (6-3) 式中：

32、Xs——電源電抗的有名值，Q； uav——短路點(diǎn)所在線(xiàn)路的平均額定電壓，kv； S, ——供電系統(tǒng)出口處的短路容量，MVAo 線(xiàn)路電抗的標(biāo)幺值: (6-4) 式中：X[——線(xiàn)路電抗的有名值，Q ； 北 線(xiàn)路單位長(zhǎng)度電抗值，Q / km ； -一線(xiàn)路長(zhǎng)度，kmo 變壓器電抗的標(biāo)幺值: (6-5) 式中：Xt——變壓器電抗的有名值， 5%——阻抗電壓百分?jǐn)?shù); “N——變壓器的額定容量，MVAo 總電抗的標(biāo)幺值: 三相短路電流周期分量的標(biāo)幺值: 式中:U* 因 u — Uav, Ud — Uav,故 U* =1

33、。 三相短路電流周期分量的有效值： 短路沖擊電流的峰值和有效值: 爲(wèi)=1?52厶 三相短路容量: Ss=43UavIs=43UdIdI；=SdI； (6-6) (6-7) (6-8) (6-9) (6-10) (6-11) 6.3.2短路計(jì)算過(guò)程 運(yùn)用上述公式，將原始數(shù)據(jù)代入式中，計(jì)算過(guò)程如下： (1) 選擇計(jì)算各基準(zhǔn)量 選取基準(zhǔn)容量S〃 = 1 OOMVA,基準(zhǔn)電壓匕I =115kV,匕2 =10?5kV。 求得各級(jí)基準(zhǔn)電流為: 100 73x115 -0.5020 (kA) =» _ 100 6/2 V3X10.5 -5.4986

34、(kA) （2）計(jì)算各元件的標(biāo)幺電抗 1）電源進(jìn)線(xiàn)WL1上電抗的標(biāo)幺值計(jì)算: 電源電抗的標(biāo)幺值為： llOkV線(xiàn)路電抗的標(biāo)幺值為: 100 0.0454 式中：兀。——架空線(xiàn)路型號(hào)為L(zhǎng)GJ185,查表取0?4Q/km。 2）電源進(jìn)線(xiàn)WL2上電抗的標(biāo)幺值計(jì)算： 電源電抗的標(biāo)幺值為： S’？ 1300 =0.077 llOkV線(xiàn)路電抗的標(biāo)幺值為: X；二 x.L 生=0.4x20x^- - 0.0605 /2 °2 t/r712 1152 3）變壓器電抗的標(biāo)幺值： X； = t4%^ = i

35、^xipo=o84 丁 100 Stn 100 12.5 （3）計(jì)算各短路點(diǎn)的短路參數(shù) 1） llOkV母線(xiàn)上的kl點(diǎn)短路 分別計(jì)算兩回電源進(jìn)線(xiàn)上的總電抗： 母| J = + XZ1* 二 0.083 + 0.0454 = 0.1284 Xk\Y2 =xsi +xii =0.077 + 0.0605 = 0.137 比較計(jì)算結(jié)果，選擇電源進(jìn)線(xiàn)WL1上的總電抗來(lái)求kl點(diǎn)的最大三相短路電流和相關(guān)參數(shù): 5.110 4110 = 4.iioZi = 7.788x0.5020-3.9096(kV) So = 2.55厶.ho = 2.55x3.9096 - 9.97 (kV) ^

36、.ho 二 1 ?52〈 10 =1.52x3.9096 = 5.94 (kV) S$.iio = = 100x7.788 = 778.8 (MVA) 1) lOkV母線(xiàn)上的k2點(diǎn)短路 因?yàn)樵摻祲鹤冸娬静捎梅至羞\(yùn)行，兩臺(tái)主變壓器的型號(hào)完全相同，該變電站高低壓側(cè)母線(xiàn)間的 變壓器電抗值也相同，故這里仍選擇電源進(jìn)線(xiàn)WL1到10kV母線(xiàn)上的總電抗來(lái)求k2點(diǎn)的最大三相短 路電流和相關(guān)參數(shù)： 血2 J = xj +X/+ X/ = 0.083 + 0.0454 + 0.84 = 0.9684 0.9684"1,033 厶」0 =厶」()7〃2 = 1?033x5?4986 = 5

37、.678 (kV) B」o =2?55 厶」0 =2.55x5.678 = 14.479 (kV) /s/710 =1.52/sl0 =1.52x5.678-8.63 (kV) S,io = SJsJ =100x1.033 二 103.3 (MVA) 6-4短路計(jì)算結(jié)果 將上述短路計(jì)算的結(jié)果列入表6-2中: 表6-2短路計(jì)算結(jié)果 短路計(jì)算點(diǎn) 短路電流/kA 短路容量 Ss/(MVA) Is ish Ish kl 3. 9096 9. 97 5. 94 778.8 k2 5.678 14. 479 8. 63 103. 3 7主要電氣設(shè)備選擇

38、 7.1電氣設(shè)備選擇的一般原則 7.1.1按正常條件選擇 （1）額定電壓 電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運(yùn)行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時(shí)會(huì)高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣 設(shè)備的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。通常，規(guī)定一般電氣設(shè)備允許的最高工作 電壓為設(shè)備額定電壓的1.1-1.5倍，而電網(wǎng)運(yùn)行電壓的波動(dòng)范圍，一般不超過(guò)電網(wǎng)額定電壓的1.5倍。 因此，在選擇電氣設(shè)備時(shí)，一般可按照電氣設(shè)備的額定電壓Un不低于裝置地點(diǎn)電網(wǎng)的額定電壓 的條件選擇，即: 我國(guó)普通電器額定電壓標(biāo)準(zhǔn)是按海拔1000m設(shè)計(jì)的。如果在高海拔地區(qū)，應(yīng)選用高海拔設(shè)備或 采取某些比亞必要的措施增強(qiáng)電器的外絕緣，方可應(yīng)用。

39、 （2）額定電流 電氣設(shè)備的額定電流是指，在額定環(huán)境溫度％下，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許電流。應(yīng)不小于通 過(guò)它的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流（或計(jì)算電流/"）,即： .m 電氣設(shè)備的額定電流是指規(guī)定環(huán)境溫度為+40°C時(shí)，長(zhǎng)期允許通過(guò)的最大電流。如果電器周?chē)?環(huán)境溫度與額定環(huán)境溫度不符時(shí)，應(yīng)對(duì)額定電流值進(jìn)行修正。當(dāng)溫度高于+40°C吋，每增高1°C,額 定電流減少1.8%o當(dāng)?shù)陀?40°C時(shí)，每降低1C,額定電流增加0.5%,但總增加值不得超過(guò)額定電 流的20%o 若已知電氣設(shè)備的最高允許工作溫度，當(dāng)環(huán)境最高溫度高于40°C,但不超過(guò)60

40、76;C時(shí)，額定電流 可按下式修正： 式中：ho——實(shí)際環(huán)境溫度下電氣設(shè)備允許通過(guò)的額定電流； 2/——設(shè)備允許最高工作溫度，°C； 仇‘一一實(shí)際環(huán)境年最高空氣溫度，°C； &0——額定環(huán)境空氣溫度，電氣設(shè)備為40°C,導(dǎo)體為25°C； K&——環(huán)境溫度修正系數(shù)，心=。 V &a/_&0 選電氣設(shè)備時(shí)，應(yīng)使修正后的額定電流/枷不小于所在回路的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流I站，即： KJn — 1 lo.m (3) 環(huán)境條件 電氣設(shè)備在制造上分戶(hù)內(nèi)、戶(hù)外兩大類(lèi)，戶(hù)外設(shè)備的工作條件較為惡劣，各方面要求較高，成 本也高。

41、戶(hù)內(nèi)設(shè)備不能用于戶(hù)外設(shè)備，戶(hù)外設(shè)備最可用于戶(hù)內(nèi)，但不經(jīng)濟(jì)。此外，選擇電氣設(shè)備時(shí), 還應(yīng)根據(jù)實(shí)際環(huán)境條件考慮防水、防火、防腐、防塵、防爆以及高海拔地區(qū)或濕熱帶地區(qū)等方面的 要求。 7.1.2按短路條件校驗(yàn) 按正常選擇條件選擇的電氣設(shè)備，當(dāng)短路電流通過(guò)時(shí)應(yīng)保證各部分發(fā)熱溫度和所受電動(dòng)力不超 過(guò)允許值，因此必須按短路條件進(jìn)行校驗(yàn)。 (1)熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備吋，電器的各部件溫度應(yīng)不超過(guò)短時(shí)允許發(fā)熱溫度。滿(mǎn)足熱穩(wěn)定的條件 式中：Its——電氣設(shè)備的額定熱穩(wěn)定電流，可由產(chǎn)品手冊(cè)查得，kA； 4——穩(wěn)態(tài)短路電流，kA； t.——假想時(shí)間，s； 仁一一電氣設(shè)備額定熱穩(wěn)定

42、電流所對(duì)應(yīng)的熱穩(wěn)定時(shí)間，可由產(chǎn)品手冊(cè)查得，So (2)動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 短路電流通過(guò)電氣設(shè)備時(shí)，電氣設(shè)備各部件應(yīng)能承受短路電流所產(chǎn)生的機(jī)械力效應(yīng)，不發(fā)生變 形損壞。滿(mǎn)足動(dòng)穩(wěn)定的條件為: es ~ sh 式中：J——電氣設(shè)備額定動(dòng)穩(wěn)定電流有效值，kA； Ish——短路沖擊電流有效值，kAo 7.2斷路器的選擇 721 llOkV側(cè)斷路器的選擇 根據(jù)該110/10kV變電站主接線(xiàn)圖可知，在l lOkV側(cè)采用橋式接線(xiàn)，需要分別對(duì)5個(gè)斷路器進(jìn) 行分析計(jì)算, 選出合適規(guī)格的斷路器。 (1)按照斷路器的工作電壓和電流選擇斷路器 1) 斷路器QF1和QF2選擇 在系統(tǒng)正常分列運(yùn)行

43、的情況下，QF1和QF2只需各自承擔(dān)10kV側(cè)的所帶負(fù)荷。但當(dāng)一條電源 進(jìn)線(xiàn)發(fā)生故障切斷時(shí)，另一條電源進(jìn)線(xiàn)上的斷路器要承擔(dān)兩臺(tái)主變壓器上的全部負(fù)荷，此時(shí)是QF1 和QF2上流過(guò)最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流的情況。 故電源線(xiàn)回路的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為： X.lo.m -81.98(A) 考慮溫度修正系數(shù)，電流結(jié)果為 81.98*0.82=67.22 (A) 由QF1的和QF2的工作電壓為l lOkV,最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為67.22,布置在室外，初步選型號(hào) 為L(zhǎng)W25-126/3150-40的戶(hù)外六氟化硫斷路器，額定電壓為126kV,額定電流為3150A。其技術(shù)參數(shù) 如表7-1所示。 2) 斷路

44、器QF4和QF5選擇 在系統(tǒng)正常分列運(yùn)行的情況下，QF4和QF5只需各自承擔(dān)10kV側(cè)的所帶負(fù)荷。但當(dāng)一臺(tái)變壓 器發(fā)生故障或檢修吋，若閉合斷路器QF8,讓另一臺(tái)變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷，這吋QF4和QF5 ±流 過(guò)最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為變壓器的最大電流。由于變壓器在電壓降低5%時(shí)，出力可以保持不變，故 其相應(yīng)回路的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流應(yīng)為變壓器額定電流的1?05倍。所以llOkV側(cè)變壓器回路中的最大 長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為： -68.89(A) _1?O5S\7 _ 1.05x12500 -V3L/;V1 _ V3X110 考慮溫度修正系數(shù)，電流結(jié)果為 68.89*0.82=56.49 (A)

45、 由QF4的和QF5的工作電壓為l lOkV,最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為68.89A,布置在室外，初步選型 號(hào)為L(zhǎng)W25-126⑶5()?40的戶(hù)外六氟化硫斷路器，額定電壓為126kV,額定電流為3150A。其技術(shù)參 數(shù)如表7-1所示。 3) 斷路器QF3選擇 在系統(tǒng)正常分列運(yùn)行的情況下，QF3處于分?jǐn)嗟臓顟B(tài)。但當(dāng)出現(xiàn)一側(cè)電源進(jìn)線(xiàn)和交叉?zhèn)鹊淖儔?器同時(shí)處于故障狀態(tài)時(shí)，若閉合斷路器QF3和QF8,此時(shí)斷路器QF3 ±的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流也為 主變壓器上的最大電流。 綜上判斷，斷路器QF3的選擇同斷路器QF4和QF5選擇相同，都初步定為L(zhǎng)W25-126/3150-40 的戶(hù)外六氟化硫斷路器

46、。其技術(shù)參數(shù)如下表7?1所示。 表7?1所選斷路器的電氣參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定電流 (A) 額定開(kāi)斷 電流(kA) 動(dòng)穩(wěn)定電 流(kA) 額定關(guān)合 電流(kA) 4s熱穩(wěn)定 電流(kA) LW25-126/ 3150-40 126 3150 40 100 100 40 (2)斷路器的校驗(yàn) 根據(jù)表6?1中的短路參數(shù)，對(duì)斷路器進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性及其開(kāi)斷能力校驗(yàn)。由于供電系統(tǒng)采用 分列運(yùn)行，且變電站llOkV側(cè)全橋方式接線(xiàn)的五個(gè)斷路器的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流因接近而采用同種型 號(hào)的斷路器，故直接按照分列運(yùn)行下的短路情況進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性及其開(kāi)斷

47、能力校驗(yàn)。 1) 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大短路電流校驗(yàn)，即: INbr = 25 kA〉3.9096 kA = /?、? 符合要求。 2) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大沖擊電流檢校驗(yàn)，即: ies = 1 °° kA > 9.97kA =〈加 符合要求。 3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 由于變壓器容量為12500kVA,變壓器設(shè)有差動(dòng)保護(hù)，在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，其為瞬時(shí)動(dòng) 作，繼電器保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0,短路持續(xù)時(shí)間小于Is,需要考慮非周期分量的假想時(shí)間。此時(shí)，假 想時(shí)間由斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間0.1s和非周期分量假想時(shí)間0.05s構(gòu)成，即=0.1 +

48、0.01 = 0.15(5)o 當(dāng)短路發(fā)生在10kV母線(xiàn)上時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作(因不是其保護(hù)范圍)，此吋過(guò)流保護(hù)動(dòng)作吋限為 2s,短路持續(xù)時(shí)間大于Is,此時(shí)假想時(shí)間由繼電保護(hù)時(shí)間和斷路器全開(kāi)斷時(shí)間構(gòu)成，即£. = 2?l(s)。 -0.374(kA) < 40 (kA) 故kl點(diǎn)短路時(shí)， 斷路器相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為： Its >4^ = 3.9096x^|^ - 0.757 (kA) < 40 (kA) 符合要求。 故k2點(diǎn)短路時(shí)， 斷路器相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為： 符合要求。 4) 額定關(guān)合電流校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大沖擊電

49、流檢校驗(yàn)，即: ies ~ 1 °° kA > 9.97 kA = islKkx 符合要求。 1.2.2 10kV側(cè)斷路器的選擇 (1)按照斷路器的工作電壓和電流選擇斷路器 1)斷路器QF6和QF7選擇 當(dāng)一臺(tái)變壓器發(fā)生故障或檢修時(shí)，若閉合斷路器QF8,讓另一臺(tái)變壓器承擔(dān)全部負(fù)荷，這時(shí)QF6 和QF7上流過(guò)最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為變壓器的最大電流。 故10kV側(cè)變壓器回路中的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流： -757.77 (A) _l?O5SVf _ 1 .05x12500 6?7.S_ 羽u科2 _ V3X10 由QF6的和QF7的工作電壓為10kV,最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)

50、荷電流為757.77A,布置在室內(nèi)，初步選型 號(hào)為ZN63-12/1250-25的戶(hù)內(nèi)真空斷路器，額定電壓為12kV,額定電流為1250A。其技術(shù)參數(shù)如表 7-2所示。 2) 斷路器QF8選擇 當(dāng)承擔(dān)負(fù)荷最大的那段母線(xiàn)經(jīng)QF8由交叉?zhèn)茸儔浩魅?fù)荷供電時(shí)，流經(jīng)斷路器的電流為最大長(zhǎng) 吋負(fù)荷電流。結(jié)合變電站的主接線(xiàn)圖和負(fù)荷資料，得出I段和II段母線(xiàn)承載負(fù)荷情況如下： I段母線(xiàn)上的最大負(fù)荷： 耳1 =(£+& + &+菇 +珥o+召2)XK, =(1200 +1000 +1400 +1400 + 2100 + 1500) x 0.85 -7310(kW) 無(wú)

51、功功率為： Qn = (02 + 04 ++ 08 + Qo + =(P2 tan % + 片 tan(p4+P6 tan % + 兔 tan(p& + tan % + Pn tan(pxl)xKt -4715.1(kVar) 視在功率為： =V73102+4715.12 -8698.75(kVA) II段母線(xiàn)上的最大負(fù)荷： &n =(Pi + £ + A +馬+ & + Ai)xKf 二(2400 + 1000 +1400 +1000 +1400 + 2100) x 0.85 -7905(kW) 無(wú)功功率為： 2zn =(Q +03 +

52、05 +。7 +。9 +0ii)xK/ =(斥 tan% + 呂 tan % + A tan% + 馬 tan © + 乙 tan(p9 + Pn tan(pn)xKt -4197(kVar) 視在功率為： 5n =a/79052+41972 -8950 (kVA) 經(jīng)比較得出， II段母線(xiàn)上的負(fù)荷容量更重，故求出流經(jīng)斷路器QF8的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為： 厶“二 ru = ^50 -516.73(A) e 屈Un2 V3x10 由QF8的工作電壓為lOkV,最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為516.73A,布置在室內(nèi)，初步選型號(hào)為 ZN63-12/630-20的戶(hù)內(nèi)真空斷路器，

53、額定電壓為12kV,額定電流為630A0其技術(shù)參數(shù)如表7?2所 zj\ O 3) 負(fù)荷斷路器的選擇 負(fù)荷出線(xiàn)上統(tǒng)一使用同樣規(guī)格的斷路器，為了滿(mǎn)足所有出線(xiàn)的安全要求，應(yīng)選用最大負(fù)荷對(duì)應(yīng) 的出線(xiàn)來(lái)計(jì)算斷路器的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流?？紤]到最大負(fù)荷水廠為雙回路供電，當(dāng)其中一條供電回 路發(fā)生故障切斷時(shí)，另一條回路上將承擔(dān)該機(jī)械制造廠的全部負(fù)荷，此時(shí)斷路器上將有最大長(zhǎng)時(shí)負(fù) 荷電流，即： 二 s刊二 4200 刊s應(yīng)衛(wèi) 73x10 242.49 (A) 由QF8的工作電壓為10kV,最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流為516.73A,布置在室內(nèi)，初步選型號(hào)為 ZN63-12/630-20的戶(hù)內(nèi)真空斷路器，額定電

54、壓為12kV,額定電流為630Ao其技術(shù)參數(shù)如下表7-2 所示。 表7?2所選斷路器的電氣參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 (kV) 額定電流 (A) 額定開(kāi)斷電 流(kA) 動(dòng)穩(wěn)定電流 (kA) 額定關(guān)合電 流(kA) 4s熱穩(wěn)定電 流(kA) ZN63-12/ 1250-25 12 1250 25 63 63 25 ZN63-12/ 630-20 12 630 20 50 50 20 (2)斷路器的校驗(yàn) 根據(jù)表6?1中的短路參數(shù)，對(duì)斷路器進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性及其開(kāi)斷能力校驗(yàn)。由于供電系統(tǒng)采用 分列運(yùn)行，且變電站llOkV側(cè)全橋方式接線(xiàn)的五

55、個(gè)斷路器的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流因接近而采用同種型 號(hào)的斷路器，故直接按照分列運(yùn)行下的短路情況進(jìn)行動(dòng)、熱穩(wěn)定性及其開(kāi)斷能力校驗(yàn)。 1) 額定開(kāi)斷電流校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大短路電流校驗(yàn)，即： INbr 二 25 kA > 3.9096kA 二厶】⑶ 符合要求。 2) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大沖擊電流檢校驗(yàn)，即： —~ I。。kA > 9.97 kA = »戲\ 符合要求。 3) 熱穩(wěn)定校驗(yàn) 由于變壓器容量為12500kVA,變壓器設(shè)有差動(dòng)保護(hù)，在差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)短路時(shí)，其為瞬時(shí)動(dòng) 作，繼電器保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為0,短路持續(xù)時(shí)間小于Is,需要考慮非周期分量的假想

56、時(shí)間。此時(shí)，假 想時(shí)間由斷路器的全開(kāi)斷時(shí)間0.1S和非周期分量假想時(shí)間0.05s構(gòu)成，即=0.1 + 0.01 = 0.15(5)o 當(dāng)短路發(fā)生在10kV母線(xiàn)上時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作(因不是其保護(hù)范圍)，此時(shí)過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為 1.5s,短路持續(xù)時(shí)間大于Is,此時(shí)假想時(shí)間由繼電保護(hù)時(shí)間和斷路器全開(kāi)斷吋間構(gòu)成，即< =1.6(5)。 故kl點(diǎn)短路時(shí)，斷路器相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為: -0.757 (kA) < 40 (kA) 符合要求。 故kl點(diǎn)短路時(shí)，斷路器相當(dāng)于4s的熱穩(wěn)定電流為： 厶厶」仝=5.678xJ—X— = 0.327 (kA) < 40 (kA)

57、 "沁4 V 4 110 符合要求。 4) 額定關(guān)合電流校驗(yàn) 斷路器按kl點(diǎn)最大沖擊電流檢校驗(yàn)，即: °es= 1 °° kA > 9.97 kA = is/Kk[ 符合要求。 7.3隔離開(kāi)關(guān)的選擇 7.3.1110kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 需要計(jì)算通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流, 由計(jì)算斷路器時(shí)可算出最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流 _ S' _ 15620.76 一血小 _ 73x110 -81.98(A) 額定電壓110KV,設(shè)備采用室外布置，故選用GW4-110D/1000-80型隔離開(kāi)關(guān)。其主要技術(shù)數(shù)據(jù)如 型號(hào) 額

58、定電壓 額定電流 動(dòng)穩(wěn)定電流 5s熱穩(wěn)定電流 GW4-110D/1000-80 110 1000 80 21.5 表: 表7-3所選110kV隔離開(kāi)關(guān)的電氣參數(shù) 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn): ies 二 ^KA)ish = 991 KA 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)斷路器計(jì)算所得 tk — — '| = 2.53^4<21.5^4 所以所選隔離開(kāi)關(guān)符合要求。 7.3.2 10kV側(cè)隔離開(kāi)關(guān)的選擇 需要計(jì)算通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)的最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流，由計(jì)算斷路器時(shí)可算出最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流厶“ 【lo.m l?05Sw ^Un2 1.0茫 12500 = 757.7

59、7 (A) V3xlO  額定電壓10KV,設(shè)備采用室外布置，故選用GN6-10/1000-80型隔離開(kāi)關(guān)。其參數(shù)如表所示: 表7?4所選110kV隔離開(kāi)關(guān)的電氣參數(shù) 型號(hào) 額定電壓 額定電流 動(dòng)穩(wěn)定電流 4s熱穩(wěn)定電流 GN6-10/1000-80 10 1000 80 31.5 動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn): ics=S0KA)ish=UA79KA 熱穩(wěn)定校驗(yàn)：根據(jù)斷路器計(jì)算所得 t k =右=1 ?6s 人=a£ = 3.59K4〈31.5K4 所以所選隔離開(kāi)關(guān)符合要求。 7-4 10kV母線(xiàn)的選擇 (1)母線(xiàn)選擇 變壓器10kV側(cè)回路選用矩形

60、鋁母線(xiàn)，其最大長(zhǎng)時(shí)負(fù)荷電流lMuJOjn為變壓器二次側(cè)最大長(zhǎng)時(shí)負(fù) 荷電流再乘以分配系數(shù)K = 0?8 (進(jìn)線(xiàn)在各段母線(xiàn)中間)，計(jì)算如下： 仏“二 Kx/is 二0.8x757.77 二 606.216 (A) 選擇截面為S0mmx6.3mm的矩形平方鋁母線(xiàn)，其額定電流值為1100A (25°C) □ 實(shí)際環(huán)境溫度為341時(shí)，其長(zhǎng)時(shí)允許電流為： 楓-25 = 1100x1^ V 70-25 = 983.87 (A)> 606.216(A) 符合要求。 (2)母線(xiàn)校驗(yàn) 1)動(dòng)穩(wěn)定性校驗(yàn) 母線(xiàn)在短路沖擊電流電動(dòng)力作用下應(yīng)保證不會(huì)產(chǎn)生永久性變形或斷裂，即母線(xiàn)材

61、料允許電動(dòng)應(yīng)力不 小于短路電流作用母線(xiàn)上的電動(dòng)應(yīng)力： Oal > (7 max (7 max 二 =粧閃/加2） 式中61——母線(xiàn)材料允許應(yīng)力，硬銅140MPa,硬鋁70MPa; Omax 母線(xiàn)短路時(shí)沖擊電流jsh⑶產(chǎn)生的最大計(jì)算應(yīng)力; jy——母線(xiàn)的抗彎矩，m3。 設(shè)母線(xiàn)跨距數(shù)大于2,矩形母線(xiàn)平放，變電站內(nèi)高壓開(kāi)關(guān)柜為XGN2-12型（寬lm,柜間空隙為 0.018m），穿墻套管軸心距離為0. 25m： 0 = M76 = 6?72xlO'（n?） 式中b、h——母線(xiàn)的寬度和長(zhǎng)度。 母線(xiàn)所受最大電動(dòng)力為 T 1 \ 凡ax =

62、0?173xM 4 = 0.173X9.972 x-一 = 70.02 N ° 0.25 v 7 其所受的最大彎矩為 M max 帝E）川匕y小伽） 母線(xiàn)的短路電流產(chǎn)生的最大電動(dòng)應(yīng)力為 （J max — A/ max W 7.13 一 6.72x10" = 4?79xl(T(N/加彳) 該值小于鋁材料的允許彎曲應(yīng)力70xl06^/m2'故動(dòng)穩(wěn)定性符合要求。 2）熱穩(wěn)定性校驗(yàn) 10kV母線(xiàn)處發(fā)生短路時(shí)，過(guò)流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限為1.5s,短路持續(xù)時(shí)間大于Is,此時(shí)假想時(shí)間由 繼電保護(hù)時(shí)間1.5s和斷路器全開(kāi)斷吋間0.1s構(gòu)成，即r. = 1.5

63、4-0.1 = 1.6（5）o 查表可得熱穩(wěn)定系數(shù)為87,則最小熱穩(wěn)定截面為 r 斤玄 Smin = = 17900x^-— = 260.25 沏『） c 87 、） 最小熱穩(wěn)定截面積260.25mm2小于所選鋁母線(xiàn)截面80x6 3 = 504（mm2）?故熱穩(wěn)定符合要 求。 8總結(jié) 通過(guò)此次課程設(shè)計(jì)，我在電氣專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)上又上了一個(gè)臺(tái)階。本次課設(shè)，系統(tǒng)的考 察了電氣的絕大部分知識(shí)，有繼電保護(hù)，電力系統(tǒng)分析，高電壓技術(shù)等等，在大學(xué)的最 后階段給我們做了一次近乎實(shí)踐的總復(fù)習(xí)，學(xué)到了很多。感謝各科老師大學(xué)期間對(duì)我們 的栽培，我們一定會(huì)做有用的人才。 師恩難忘，感謝恩師。 參考文獻(xiàn) [1] 苗世洪，朱永利.發(fā)電廠電氣技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社，2015. [2] 王福忠，王玉梅，張展.現(xiàn)代供電技術(shù).北京：中國(guó)電力出版社，2008. [3] 惠剛主編?變電站綜合自動(dòng)化原理與系統(tǒng).北京：中國(guó)電力出版社,2004 [4] 楊宛輝等?發(fā)電廠、變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)參考圖冊(cè). ⑸電力工業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編.北京：中國(guó)電力出版社，1996?1998