新北區(qū)希望化工廠35kV總降變電所設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】
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xxx大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 新北區(qū)希望化工廠35kV總降變電所 院 部 機(jī)械與電子工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 屆 次 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 二Oxx 年 六 月 五 日目 錄摘要IAbstractII引言11 原始資料11.1 資料內(nèi)容11.2 設(shè)計(jì)任務(wù)21.3 設(shè)計(jì)成果22 負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償以及主變壓器的選擇22.1 負(fù)荷計(jì)算22.1.1 有功總負(fù)荷22.1.2 無功總負(fù)荷22.1.3 視在功率22.1.4 功率因數(shù)22.2 無功補(bǔ)償22.2.1 需補(bǔ)償?shù)臒o功功率32.2.2 無功補(bǔ)償設(shè)備32.3 重要負(fù)荷32.4 變壓器的選擇32.4.1 主變壓器臺(tái)數(shù)32.4.2 變壓器容量32.4.3 繞組數(shù)和接線組別的確定42.4.4 調(diào)壓方式的選擇42.4.5 冷卻方式的選擇42.4.6 變壓器的容量42.4.7 變壓器的型號(hào)43 所用電接線設(shè)計(jì)和所用變壓器的選擇53.1 所用變?nèi)萘颗c臺(tái)數(shù)的確定53.2 所用電接線方式54 電氣主接線的選擇54.1 設(shè)計(jì)的基本要求64.2 設(shè)計(jì)主接線的原則64.3 方案的比較64.3.1 35KV側(cè)的接線64.3.2 6KV側(cè)的接線75 短路電流計(jì)算75.1 短路電流計(jì)算的目的75.2 短路計(jì)算75.3 短路計(jì)算參數(shù)表96 主要電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)96.1 35kV母線的選擇與校驗(yàn)96.2 35kV高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)106.3 35kV隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)116.4 35kV電流互感器的選擇與校驗(yàn)126.5 35kV及6kV電壓互感器的選擇與校驗(yàn)136.6 高壓開關(guān)柜的選擇136.7 6kV開關(guān)柜的選擇136.7.1 開關(guān)柜型號(hào)136.7.2 開關(guān)柜所配母線136.7.3 開關(guān)柜所配斷路器146.7.4 開關(guān)柜所配電流互感器156.8 6kV負(fù)荷配出線選擇176.8.1 1#出線176.8.2 2#出線176.8.3 3#出線186.8.4 4#出線186.8.5 水源變電所196.8.6 生活區(qū)變電所196.8.7 鍋爐變電所206.8.8 污水處理電源207 變電所的接地規(guī)劃207.1 接地電阻207.2 接地裝置計(jì)算218 變電所的防雷保護(hù)規(guī)劃228.1 直擊雷的過電壓保護(hù)228.2 雷電侵入波的過電壓保護(hù)228.3 避雷器的配置229 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)239.1 繼電保護(hù)的配置239.1.1 變壓器的保護(hù)239.1.2 母線保護(hù)259.1.3 線路保護(hù)269.2 自動(dòng)裝置的配置289.2.1 配置原則289.2.2 本變電所自動(dòng)裝置配置28參考文獻(xiàn)29致謝30ContentsAbstractIIIntroduction11 The original material11.1 Information content11.2 Design task21.3 Design results22 Load calculation, reactive power compensation, and the choice of the main transformer22.1 Load calculation22.1.1 Active total load22.1.2 Total load reactive power22.1.3 Apparent power22.1.4 The power factor22.2 Reactive power compensation22.2.1 Need to compensate reactive power32.2.2 Reactive power compensation equipment32.3 Important load32.4 The selection of the transformer32.4.1 The main transformer stations32.4.2 Transformer capacity42.4.3 The determination of winding number and connection group42.4.4 The choice of the ways of regulating42.4.5 The choice of the ways of cooling42.4.6 The capacity of transformer42.4.7 The model of the transformer43 The electricity wiring design and the choice of transformer is used53.1 The determination of variable volume and the Numbers53.2 The electricity connection mode54 The choice of the main electrical wiring64.1 The basic requirement of design64.2 The principle of design of main wiring64.3 Scheme comparison64.3.1 The connection of 35 kv side64.3.2 The connection of 6 kv side75 Short circuit current calculation75.1 The purpose of short-circuit current calculation75.2 Short circuit calculation85.3 Short circuit calculation parameter table96 Main electrical equipment selection and calibration96.1 35 kv bus bar of choice and check96.2 The choice of 35 kv high voltage circuit breaker and check116.3 35 kv disconnecting switch, selection and verification126.4 35 kv current transformer selection and calibration136.5 The choice of 35 kv and 6 kv voltage transformer and check136.6 The choice of the high voltage switch cabinet146.7 The choice of 6 kv switch cabinet146.7.1 Switch cabinet type146.7.2 Switchgear by bus146.7.3 Distribution circuit breaker switch cabinet156.7.4 With current transformer switchgear166.8 6 kv load distribution for choice186.8.1 1 # line186.8.2 2 # line196.8.3 3 # line196.8.4 4 # line196.8.5 Water substation206.8.6 The living quarters substation216.8.7 Boiler substation216.8.8 Sewage treatment power227 Substation grounding plan227.1 Grounding resistance227.2 Grounding device to calculate238 The substation lightning protection planning238.1 Direct lightning overvoltage protection238.2 Lightning invasion wave overvoltage protection238.3 The configuration of surge arrester239 The planning and design of relay protection and automatic device239.1 The relay protection configuration239.1.1 The protection of the transformer249.1.2 Bus protection269.1.3 Line protection279.2 Automatic device configuration299.2.1 The configuration principle299.2.2 The substation automatic device configuration29References30Acknowledgement31II新北區(qū)希望化工廠35kV降壓變電所設(shè)計(jì)摘要 變電站是電力系統(tǒng)的重要組成部分,它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié),起著變換和分配電能的作用。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié),電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠(所)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定,是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。本次設(shè)計(jì)建設(shè)一座35KV降壓變電站,首先,進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算并進(jìn)行無功補(bǔ)償,選擇合適型號(hào)的變壓器和廠用變壓器,根據(jù)經(jīng)濟(jì)可靠、運(yùn)行靈活的要求提出多種不同電壓等級(jí)下主接線形式的方案,在技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)方面進(jìn)行比較,最終選取靈活的最優(yōu)接線方式。其次進(jìn)行三相短路電流計(jì)算,分別得出各短路點(diǎn)的短路穩(wěn)態(tài)電流和短路沖擊電流的值。然后,根據(jù)各電壓等級(jí)的額定電壓和最大持續(xù)工作電流進(jìn)行設(shè)備選擇,然后依據(jù)短路計(jì)算結(jié)果進(jìn)行動(dòng)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。最后對(duì)接地進(jìn)行規(guī)劃,對(duì)防雷進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)繼電保護(hù)進(jìn)行簡(jiǎn)要說明。關(guān)鍵詞:變電站 變壓器 短路電流 接地防雷The new north district hope chemical plant, 35 kv step-down substation designAbstract Substation is an important part of power system, it directly affect the safety and economic operation of the whole power system, is contact power plants and users of the intermediate links, plays a transformation and distribution of electric energy effect. The main electrical wiring is the main link of power substation, the main electrical wiring to factory has a close relationship with (by) the selection of electrical equipment, power distribution equipment layout, the determination of relay protection and automatic device, is the decisive factors in transformer substation electrical part of the investment size.The design construction of a 35 kv step-down substation, first of all, the load calculation and reactive power compensation, and choose the right type of transformer and transformer factory, according to the requirement of the economic and reliable, flexible operation is put forward under the main wiring scheme in the form of a variety of different voltage grade, technical and economic comparison, finally choose the optimal flexible connection mode. Second three-phase short-circuit current calculation, the calculated short-circuit point of short circuit steady-state impact current and short circuit current value. Then, according to the rated voltage of the voltage grade and maximum continuous working current for equipment selection, and then on the basis of short circuit calculation results into action stability and thermal stability check. Finally planned docking, the lightning protection design, the relay protection are explained briefly.Keywords: transformer substation; transformer; short-circuit current; grounding lightning protection引言經(jīng)過四年系統(tǒng)理論的學(xué)習(xí)以及各種實(shí)踐操作,在老師精心培育下,我對(duì)電力系統(tǒng)各部分有了初步的認(rèn)識(shí)與了解。在認(rèn)真閱讀分析原始材料后,參考發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析、工廠供電以及工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)等書籍,通過老師的指導(dǎo)下并經(jīng)過周密的計(jì)算,完成了此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。由于水平所限,設(shè)計(jì)書中難免出現(xiàn)錯(cuò)誤和不妥之處,希望指正。1 原始資料1.1 資料內(nèi)容根據(jù)系統(tǒng)規(guī)律,需要建成一座35KV降壓變電站,設(shè)計(jì)條件如下:電壓等級(jí): 35/6.3KV進(jìn)出回?cái)?shù):(1)35KV進(jìn)線共2回,均為電纜進(jìn)線。(2)6.3KV出線共8回,均為電纜出線。系統(tǒng)情況:待建變電所為終端降壓變電所,擬定2臺(tái)變壓器。系統(tǒng)其他條件:變電站35kV母線最大運(yùn)行三相短路容量: S=800MVA,S=600MVA。操作電源:直流220V電能計(jì)量:高供高計(jì),兩路35kV進(jìn)線各設(shè)置計(jì)量專用的電流、電壓互感器。原始負(fù)荷資料如下(同時(shí)系數(shù)為0.9):負(fù) 荷 名 稱額 定 容 量(KW)額 定 電 壓(KV)負(fù) 荷 特 性Cos供電線路長(zhǎng)度(m)1# 出線86060.812002# 出線40060.8220003# 出線76060.7510004# 出線160060.8800水源變電所120060.851600生活區(qū)變電所200060.8900鍋爐變電所110060.8600污水處理電源120060.8960表1-1 負(fù)荷表其中1#出線為一級(jí)負(fù)荷,2#、3#、4#出線供給負(fù)荷中60%是一二級(jí)負(fù)荷,水源變電所、鍋爐變電所和污水處理電源均為二級(jí)負(fù)荷,生活區(qū)變電所為三級(jí)負(fù)荷。1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)(1)進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算,無功補(bǔ)償,選擇合適的變壓器。(2)提出多種主接線方式,然后選擇最優(yōu)主接線方案。(3)短路電流計(jì)算,選擇主要電氣設(shè)備并進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定性校驗(yàn)。(4)接地防雷設(shè)計(jì),繼電保護(hù)簡(jiǎn)要說明。1.3 設(shè)計(jì)成果設(shè)計(jì)說明書一份,其中包括計(jì)算書。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求,依據(jù)電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)中有關(guān)內(nèi)容,遵照變電所設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中有關(guān)規(guī)定,現(xiàn)對(duì)35KV變電所進(jìn)行設(shè)計(jì),其設(shè)計(jì)的方法和步驟如下:2 負(fù)荷計(jì)算、無功補(bǔ)償以及主變壓器的選擇2.1 負(fù)荷計(jì)算2.1.1 有功總負(fù)荷P30=0.9(860+400+760+1600+1200+2000+1100+1200)=8208kW2.1.2 無功總負(fù)荷Q30=KM=0.9860tg(arccos0.8)+400tg(arccos0.82)+760tg(arccos0.75)+1600tg(arccos0.8)+1200tg(arccos0.85)+2000tg(arccos0.8)+1100tg(arccos0.8)+1200tg(arccos0.8) =6093.36kvar2.1.3 視在功率 2.1.4 功率因數(shù) 2.2 無功補(bǔ)償2.2.1 需補(bǔ)償?shù)臒o功功率2.2.2 無功補(bǔ)償設(shè)備為了便于安裝在三相線路上,選取規(guī)格為BWF6.3-30-1w型并聯(lián)電容器75個(gè),額定電壓6.3kV,補(bǔ)償容量為。補(bǔ)償2250kvar的無功功率后,視在功率為:補(bǔ)償后的功率因數(shù)為:,符合要求2.3 重要負(fù)荷 2.4 變壓器的選擇變壓器是變電站的重要設(shè)備,其容量、臺(tái)數(shù)直接影響主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu),如選用適當(dāng)不僅可減少投資,減少占地面積,同時(shí)也可減少運(yùn)行電能損耗,提高運(yùn)行效率和可靠性,改善電網(wǎng)穩(wěn)定性能。2.4.1 主變壓器臺(tái)數(shù)為保證供電可靠性,變電所一般設(shè)有兩臺(tái)主變壓器。2.4.2 變壓器容量 裝有兩臺(tái)變壓器的變電站,當(dāng)其中一臺(tái)主變因事故斷開,另一臺(tái)主變的容量應(yīng)滿足全部負(fù)荷的70%并且可以滿足全部一二次符合的需求。2.4.3 繞組數(shù)和接線組別的確定 該變電所有二個(gè)電壓等級(jí),所以選用雙繞組變壓器,連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致,否則不能并列運(yùn)行,35KV采用Y形連接,6KV采用連接。2.4.4 調(diào)壓方式的選擇普通型的變壓器調(diào)壓范圍小,僅為5%,而且當(dāng)調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際相反(如逆調(diào)壓)時(shí),僅靠調(diào)整普通變壓器的分接頭方法就無法滿足要求。另外,普通變壓器的調(diào)整很不方便,而有載調(diào)壓變壓器可以解決這些問題。它的調(diào)壓范圍較大,一般在15%以上,而且要向系統(tǒng)傳輸功率,又可能從系統(tǒng)反送功率,要求母線電壓恒定,保證供電質(zhì)量情況下,有載調(diào)壓變壓器,可以實(shí)現(xiàn),特別是在潮流方向不固定,而要求變壓器可以副邊電壓保持一定范圍時(shí),有載調(diào)壓可解決,因此選用有載調(diào)壓變壓器。2.4.5 冷卻方式的選擇主變壓器一般采用的冷卻方式有:自然風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)水冷、強(qiáng)迫導(dǎo)向油循環(huán)冷卻??紤]到冷卻系統(tǒng)的供電可靠性,要求及維護(hù)工作量,首選自然風(fēng)冷冷卻方式。2.4.6 變壓器的容量變壓器容量,并且2.4.7 變壓器的型號(hào)綜合考慮各方面情況,選用兩臺(tái)SFZ118000/35型有載調(diào)壓變壓器,查變壓器的參數(shù)如下:額定電壓:3522.5%6.3KV額定容量:8000kVA短路阻抗:Uk %=7.5空載電流:I0%=0.42聯(lián)接組標(biāo):Yd11主變壓器有功損耗主變壓器無功損耗變壓器總損耗3 所用電接線設(shè)計(jì)和所用變壓器的選擇變電所的所用電是變電所的重要負(fù)荷,因此,在所用電設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按照運(yùn)行可靠、檢修和維護(hù)方便的要求,考慮變電所發(fā)展規(guī)劃,妥善解決分期建設(shè)引起的問題,積極慎重地采用經(jīng)過鑒定的新技術(shù)和新設(shè)備,使設(shè)計(jì)達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理,技術(shù)先進(jìn),保證變電所安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。3.1 所用變?nèi)萘颗c臺(tái)數(shù)的確定一般變電所裝設(shè)一臺(tái)所用變壓器,對(duì)于樞紐變電所、裝有兩臺(tái)以上主變壓器的變電所中應(yīng)裝設(shè)兩臺(tái)容量相等的所用變壓器,互為備用,如果能從變電所外引入一個(gè)可靠的低壓備用電源時(shí),也可裝設(shè)一臺(tái)所用變壓器。根據(jù)如上規(guī)定,本變電所選用兩臺(tái)容量相等的所用變壓器。計(jì)算負(fù)荷可按照下列公式近似計(jì)算:S0.5%=80kVA,最大可取到16000kVA根據(jù)容量選擇所用電變壓器如下:選用S95035型變壓器2臺(tái);額定容量為50kVA;聯(lián)接組標(biāo)號(hào)Yyn0;電壓等級(jí)為高壓側(cè)355(kV),低壓側(cè)0.4(kV);阻抗電壓為(%)6.5。3.2 所用電接線方式一般有重要負(fù)荷的大型變電所,380220V系統(tǒng)采用單母線分段接線,兩臺(tái)所用變壓器各接一段母線,正常運(yùn)行情況下可分列運(yùn)行,分段開關(guān)設(shè)有自動(dòng)投入裝置。每臺(tái)所用變壓器應(yīng)能擔(dān)負(fù)本段負(fù)荷的正常供電,在另一臺(tái)所用變壓器故障或檢修停電時(shí),工作著的所用變壓器還能擔(dān)負(fù)另一段母線上的重要負(fù)荷,以保證變電所正常運(yùn)行。4 電氣主接線的選擇 電氣主接線的確定對(duì)電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠,變電所本身運(yùn)行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān),并且對(duì)電氣設(shè)備的選擇、配電裝置選擇、繼電保護(hù)和控制方式的擬定有較大影響,因此,必須正確外理各方面的關(guān)系,全面分析有關(guān)影響因素,通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,合理確定主接線方案。4.1 設(shè)計(jì)的基本要求(1)滿足對(duì)用戶供電必要的可靠性和保證電能質(zhì)量。(2)接線應(yīng)簡(jiǎn)單,清晰且操作方便。(3)運(yùn)行上要具有一定的靈活性和檢修方便。(4)具有經(jīng)濟(jì)性,投資少,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。(5)具有擴(kuò)建和可能性。4.2 設(shè)計(jì)主接線的原則 356KV配電裝置中,一般不設(shè)旁路母線,因?yàn)橹匾脩舳嘞惦p回路供電,且斷路器檢修時(shí)間短,平均每年約2-3天。如線路斷路器不允許停電檢修時(shí),可設(shè)置其它旁路設(shè)施。610KV配電裝置,可不設(shè)旁路母線,對(duì)于出線回路數(shù)多或多數(shù)線路向用戶單獨(dú)供電,以及不允許停電的單母線,分段單母線的配電裝置,可設(shè)置旁路母線,采用雙母線610KV配電裝置多不設(shè)旁路母線。 對(duì)于變電站的電氣接線,當(dāng)能滿足運(yùn)行要求時(shí),其高壓側(cè)應(yīng)盡量采用斷路器較少或不用斷路器的接線,如線路變壓器組或橋形接線等。若能滿足繼電保護(hù)要求時(shí),也可采用線路分支接線。擬定可行的主接線方案23 種,內(nèi)容包括主變的形式,臺(tái)數(shù)以及各級(jí)電壓配電裝置的接線方式等,并依據(jù)對(duì)主接線的基本要求,從技術(shù)上論證各方案的優(yōu)缺點(diǎn),淘汰差的方案,保留一種較好的方案。4.3 方案的比較4.3.1 35KV側(cè)的接線 變電所35KV進(jìn)線,最終2回,本期工程一次完成,在考慮主接線方案時(shí),應(yīng)首先滿足運(yùn)行可靠,操作靈活,節(jié)省投資。方案一:?jiǎn)文妇€接線方式:接線簡(jiǎn)單、清晰。操作方便,投資少便于擴(kuò)建;母線或隔離開關(guān)檢修或故障時(shí)連接在母線上的所有回路必須停止工作;檢修任一電源或線路的斷路器時(shí),該回路必須停電;當(dāng)母線或母線上的隔離開關(guān)上發(fā)生短路以及斷路器在繼電保護(hù)作用下都自動(dòng)斷開,因而造成全部停電。方案二:?jiǎn)文阜侄谓泳€方式:當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí),分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離,保證正常段母線不間斷供電,不致使重要用戶停電,可提高供電可靠性和靈活性。以上兩種方案比較,在供電可靠性方面,方案一較差,故35KV側(cè)應(yīng)采用單母分段接線。4.3.2 6KV側(cè)的接線方案一:?jiǎn)文妇€接線:具有接線簡(jiǎn)單清晰,操作方便,所用設(shè)備比較少,投資少等優(yōu)點(diǎn),但當(dāng)母線或母?jìng)?cè)隔離開關(guān)檢修故障時(shí),連接在母線上的所有回路都將停止工作,當(dāng)母線發(fā)生短路時(shí),所有電源回路的斷路器在繼電保護(hù)作用中自動(dòng)跳閘,因而造成母線電壓失壓全部停電,檢修任一電源或線路的斷路器時(shí),該回路必須停電。方案二:?jiǎn)文阜侄谓泳€: 接線簡(jiǎn)單清晰,設(shè)備少,且操作方便,可提高供電可靠性和靈活性,不僅便于檢修母線而減少母線故障影響范圍,對(duì)于重要用戶可以從不同段引兩個(gè)回路,而使重要用戶有兩個(gè)電源供電,在這種情況下,當(dāng)一段母線發(fā)生故障,由于分段斷路器在繼電保護(hù)裝置的作用下,能自動(dòng)將故障段切除,因而保證了正常段母線不間斷供電。綜上所述,單母分段接線的可靠性較高,而且比較經(jīng)濟(jì),故6KV側(cè)接線應(yīng)選方案二,單母分段接線。5 短路電流計(jì)算5.1 短路電流計(jì)算的目的(1)電氣主接線比選;(2)選擇導(dǎo)體和電器;(3)確定中性點(diǎn)接地方式; (4)計(jì)算軟導(dǎo)線的短路搖擺;(5)確定分裂導(dǎo)線間隔棒的間距;(6)驗(yàn)算接地裝置的接觸電壓和跨步電壓;(7)選繼電保護(hù)裝置,進(jìn)行整定。5.2 短路計(jì)算變電站35kV母線最大運(yùn)行三相短路容量:功率基準(zhǔn)值,電壓基準(zhǔn)值:電流基準(zhǔn)值:,電力變壓器電抗標(biāo)幺值:高壓母線側(cè)總電抗標(biāo)幺值:三相短路電流周期分量最大有效值:三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流最大值:三相短路沖擊電流最大值:三相短路第一個(gè)周期短路全電流最大有效值:;低壓母線側(cè)總電抗標(biāo)幺值:三相短路電流周期分量最大有效值:三相短路次暫態(tài)電流和穩(wěn)態(tài)電流最大值:三相短路沖擊電流最大值:三相短路第一個(gè)周期短路全電流最大有效值:;三相短路最大容量:5.3 短路計(jì)算參數(shù)表表5-1 短路計(jì)算參數(shù)表短路點(diǎn)名稱短路電流I/(3)沖擊電流ish全電流Ish短路容量S/k-135kV母線13.2kA33.66kA19.94kA800MVAk-26kV母線15.42kA39.33kA23.29kA168.07MVA6 主要電氣設(shè)備的選擇及校驗(yàn)電氣設(shè)備的選擇是發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一,正確地選擇設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達(dá)到安全運(yùn)行的重要條件,在進(jìn)行設(shè)備選擇時(shí),應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際情況,在保證安全可靠的前提下,積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)并注意節(jié)約,必須按正常工作條件進(jìn)行選擇,并按短路狀態(tài)來校驗(yàn)其熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。6.1 35kV母線的選擇與校驗(yàn)常用導(dǎo)體材料在銅、鋁等。載流導(dǎo)體一般采用鋁質(zhì)材料,110KV及以上配電裝置一般采用軟導(dǎo)線。硬母線截面有矩形、槽形、管形等。矩形母線用于35KV及以下,電流在4000A及以下配電裝置。導(dǎo)體截面可按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流或經(jīng)濟(jì)電流密度選擇,變電所的匯流母線均按長(zhǎng)期發(fā)熱允許電流進(jìn)行選擇,其他引出線則按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇。長(zhǎng)期最大工作電流: 選取LMY-404型矩形硬鋁母線,額定載流量為480A按室內(nèi)溫度為40。C時(shí)選取修正系數(shù), 短路動(dòng)穩(wěn)定度校驗(yàn):兩導(dǎo)體的軸線間距離a=500mm=0.5m,檔距l(xiāng)=1000mm=1m,三相短路沖擊電流ish(3)=33.66kA三相短路沖擊電流ish(3)產(chǎn)生的最大電動(dòng)力:母線檔數(shù)大于2,所以最大彎曲力矩:寬度b=40mm=0.04m,厚度h=4mm=0.004m所以,母線的截面系數(shù):母線在三相短路時(shí)受到的計(jì)算應(yīng)力為:而硬鋁母線(LMY)的允許應(yīng)力為:所以母線短路動(dòng)穩(wěn)定度符合要求。短路熱穩(wěn)定度校驗(yàn):熱效應(yīng)時(shí)間,三相短路穩(wěn)態(tài)最大電流,查表得導(dǎo)體的熱穩(wěn)定系數(shù),最小允許截面:而硬鋁母線截面,所以,熱穩(wěn)定度校驗(yàn)合格,LMY-404型矩形硬鋁母線符合條件。6.2 35kV高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)(1)選擇依據(jù) a、按額定電壓選:額定電壓和最高工作電壓,一般按所選電器和電纜允許最高工作電壓不低于所按電網(wǎng)的最高運(yùn)行電壓。 即: b、按額定電流選:在額定周圍環(huán)境溫度下長(zhǎng)期允許電流Iy,應(yīng)不小于該回路最大持續(xù)工作電流Igmax 即:IyIgmax(2)選擇長(zhǎng)期最大工作電流 選擇ZN12-40.5型斷路器:額定電壓:40.5kV;額定電流:2000A;額定短路開斷電流:31.5kA;額定短路關(guān)合電流:63kA;4s熱穩(wěn)定電流:31.5kA;動(dòng)穩(wěn)定(峰值)電流:63kA動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)與熱穩(wěn)定校驗(yàn):表6-1 ZN12-40.5型斷路器數(shù)據(jù)表計(jì)算數(shù)據(jù)ZN23-40.5U35kVUe40.5kVIgmax131.97AIe2000AI/13.2kAIt31.5kAish33.66kAimax63kA 6.3 35kV隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)(1)長(zhǎng)期最大工作電流 表6-2 GW5-35型高壓隔離開關(guān)數(shù)據(jù)表型號(hào)額定電壓(kV)額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)4s熱穩(wěn)定電流(kA)GW5-3535200010046(2)校驗(yàn) 額定電流與額定電壓校驗(yàn):Ie=2000A ,Igmax=131.97A ,所以Ie Igmax滿足要求Ue= Ugmax=35KV 所以UeUgmax 滿足要求 a、熱穩(wěn)定校驗(yàn):I2tt =13.22 0.8=139.392(KA2S) I2tt=4624=8464(KA2S) I2tt滿足熱穩(wěn)定要求 b、動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):ish(3)imax ish(3)=33.66KA,imax=100KA,ish(3) imax所以滿足要求故所選GW535型隔離開關(guān)符合要求表6-3 數(shù)據(jù)校驗(yàn)表計(jì)算數(shù)據(jù)GW5-40.5U35kVUe35kVIgmax131.97AIe2000AI/13.2kAIt46kAish33.66kAimax100kA6.4 35kV電流互感器的選擇與校驗(yàn)選擇依據(jù):根據(jù)電網(wǎng)額定電壓等其他條件,查常用設(shè)備手冊(cè)選電流互感器型號(hào)如下(當(dāng)電流互感器用于測(cè)量時(shí),其一次側(cè)額定電流應(yīng)盡量選擇比回路中工作電流大1/3左右,以保證測(cè)量?jī)x表最佳工作,并在過負(fù)荷時(shí)使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。)選擇LCZ-35型電流互感器額定電壓35kV;額定電流比(A):300/5;1s熱穩(wěn)定電流:19.5kA;動(dòng)穩(wěn)定電流:45kA熱穩(wěn)定校驗(yàn):I2tt=19.521=380.25(KA2S); =13.22 0.8=139.392(KA2S);I2tt,熱穩(wěn)定校驗(yàn)合格;動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):imax=45kA,ish(3)=33.66kA,ish(3) imax動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)合格。6.5 35kV及6kV電壓互感器的選擇與校驗(yàn)根據(jù)電網(wǎng)額定電壓、一次電壓、二次電壓等條件,查常用設(shè)備手冊(cè),選擇電壓互感器型號(hào)如下:表6-4 電壓互感器型號(hào)表型號(hào)極限負(fù)荷(VA)額定電壓(kA)額定輸出(VA)初級(jí)繞組次級(jí)繞組剩余繞組0.2級(jí)0.5級(jí)6P級(jí)JDZX9-35100050100100JDZJ-6200205050電壓互感器無需校驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定性與熱穩(wěn)定性。6.6 高壓開關(guān)柜的選擇選擇KYN61-40.5系列戶內(nèi)鎧裝移開式交流金屬封閉開關(guān)柜,是適用于三相交流電50Hz、額定電壓40.5KV的戶內(nèi)成套配電裝置。作為發(fā)電廠、變電站及工礦企業(yè)接受和分配電能之用,對(duì)電路起到控制、保護(hù)和檢測(cè)等功能,除廣泛用于一般電力系統(tǒng)外,還可用于頻繁操作的場(chǎng)所。6.7 6kV開關(guān)柜的選擇6.7.1 開關(guān)柜型號(hào)選取KYN28a-12型開關(guān)柜表6-5 開關(guān)柜主要參數(shù)表開關(guān)柜型號(hào)額定電壓(kV)最高工作電壓(kV)KYN28a-1267.26.7.2 開關(guān)柜所配母線表6-6 母線主要參數(shù)表額定電流(A)動(dòng)穩(wěn)定電流峰值(kA)熱穩(wěn)定電流(kA-s)12508025-4最大長(zhǎng)期工作電流I30/=,Ie=1250A,IeI30/熱穩(wěn)定校驗(yàn):I2tt=2524=2500,=15.4220.8=190.22,I2tt,滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):imax=80kA,ish(3)=39.33kA,ish(3) imax,滿足要求。6.7.3 開關(guān)柜所配斷路器表6-7 斷路器主要參數(shù)表型號(hào)額定電流(A)額定電壓(kV)額定短路開斷電流(kA)額定短路關(guān)合電流(kA)額定峰值耐受電流(kA)額定短時(shí)持續(xù)時(shí)間(s)VBD1-12125062525804最大長(zhǎng)期工作電流I30/=769.81A,Ie=1250A,Ie I30/熱穩(wěn)定校驗(yàn):,,滿足要求;動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn):imax=80kA,ish(3)=39.33kA,ish(3) imax,滿足要求。6.7.4 開關(guān)柜所配電流互感器表6-8 電流互感器主要參數(shù)表型號(hào)一次額定電流(A)二次額定電流(A)準(zhǔn)確等級(jí)動(dòng)穩(wěn)定電流(kA)熱穩(wěn)定電流(kA-s)LZZBJ9-1050/100/150/200/300/500/80050.5/0.212063-1各線路長(zhǎng)期最大工作電流:主變二次:1#出線:2#出線:3#出線:4#出線:水源變電所:生活區(qū)變電所:鍋爐變電所:污水處理電源:根據(jù)最大長(zhǎng)期工作電流選電流互感器變比。表6-9 CT選擇表線路名稱主變二次1#出線2#出線3#出線4#出線水源變電所生活區(qū)變電所鍋爐變電所污水處理電源CT變比800/5150/550/5100/5200/5150/5300/5150/5150/5準(zhǔn)確等級(jí)0.50.50.50.50.50.50.50.50.5熱穩(wěn)定校驗(yàn),,滿足要求動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)imax=120kA,ish(3)=39.33kA,ish(3) imax滿足要求。所配電流互感器合格。6.8 6kV負(fù)荷配出線選擇本所8路出線全部要求為電纜出線。6.8.1 1#出線最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-10 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-370370176306.8.2 2#出線最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-11 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-350350142306.8.3 3#出線最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-12 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-370370176306.8.4 4#出線最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-13 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-31203120237306.8.5 水源變電所最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-14 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-395395208306.8.6 生活區(qū)變電所最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-15 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-31503150268306.8.7 鍋爐變電所最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-16 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-395395208306.8.8 污水處理電源最大長(zhǎng)期工作電流:,規(guī)定,查表得,表6-17 電纜參數(shù)表型號(hào)芯數(shù)截面(mm2)載流量(A)環(huán)境溫度()YJV22-6/6-395395208307 變電所的接地規(guī)劃7.1 接地電阻35kv架空線路長(zhǎng)度:L1=32=6km,6kv電纜線路長(zhǎng)度:L2= 0.26+0.258+0.110+0.0810+0.28+0.0910+0.16+0.0812=1.2+2+1+0.8+1.6+0.9+0.6+0.96=9.06km,對(duì)于35kV接地:,對(duì)于接地電阻R120/ IE1=120/0.6=200,共用接地裝置的接地電阻應(yīng)為R4;對(duì)于6kV接地,對(duì)于接地電阻R120/ IE2=120/5.436=22.07,共用接地裝置的接地電阻應(yīng)為R4;所以接地電阻應(yīng)有R4。7.2 接地裝置計(jì)算采用近似計(jì)算法直接求出接地管的數(shù)目,公式如下:n,接地電阻RE=4,砂質(zhì)粘土的電阻率,單根鋼管長(zhǎng)度l=2.5m,單根鋼管接地電阻,假定管距a=7.5m(為減小接地電流屏蔽效應(yīng),管距一般不宜小于管長(zhǎng)的2倍),則,又假定 n=30,查手冊(cè)得知利用系數(shù),則根。考慮到布置要求,采用24根鋼管,即可滿足要求。8 變電所的防雷保護(hù)規(guī)劃避雷針、避雷器是變電所屋外配電裝置和所處電工建筑物防護(hù)直擊雷過電壓的主要措施。變電所借助屋外配電裝置架構(gòu)上的避雷針和獨(dú)立避雷針共同組成的保護(hù)網(wǎng)來實(shí)現(xiàn),主控制室和屋內(nèi)配電要采用屋頂上的避雷帶。8.1 直擊雷的過電壓保護(hù)裝設(shè)獨(dú)立避雷針,為防止雷直擊變電設(shè)備及其架構(gòu)、電工建筑物,其沖擊接地電阻不宜超過10歐,為防止避雷針落雷引起的反擊事故,獨(dú)立避雷針與配電裝置架構(gòu)之間的空氣中的距離SK不宜小于5m,獨(dú)立避雷針的接地裝置與接地網(wǎng)之間的地中距離Sd應(yīng)大于3m。變電所二層樓頂?shù)乃慕欠謩e安裝一支25米高的避雷針。變電所一層樓頂安裝兩支13米高的避雷針。 屋內(nèi)配電裝置鋼筋焊接組成接地網(wǎng),并可靠接地。8.2 雷電侵入波的過電壓保護(hù)對(duì)入侵波防護(hù)的主要措施:變電所內(nèi)必須裝設(shè)避雷器以限制雷電波入侵時(shí)的過電壓,在35kV靠近變電所的進(jìn)線上架設(shè)避雷線,其耐雷水平分別不應(yīng)低于30kA和75kA,保護(hù)角在 25和30范圍內(nèi),沖擊接地電阻在l0左右,以保證大多數(shù)雷電波只在此線段外出現(xiàn),即設(shè)置進(jìn)線段保護(hù)。對(duì)于雙繞組變壓器,應(yīng)在低壓側(cè)任一相繞組對(duì)地加裝一個(gè)避雷器,對(duì)于變壓器中性點(diǎn)保護(hù),因中性點(diǎn)為直接接地,變壓器為分級(jí)絕緣。其絕緣水平為35kV等級(jí),需在中性點(diǎn)上裝避雷器8.3 避雷器的配置(1)進(jìn)出線設(shè)備外側(cè);(2)所有母線上;(3)變壓器高壓側(cè),盡量靠近變壓器;(4)變壓器低壓側(cè)為時(shí),只裝在B相;(5)主變壓器中性點(diǎn),按其絕緣水平等級(jí)選設(shè); 9 繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的規(guī)劃設(shè)計(jì)9.1 繼電保護(hù)的配置9.1.1 變壓器的保護(hù)(1)配置原則a.反映變壓器內(nèi)部故障的油面降低的瓦斯保護(hù)b.相間短路保護(hù)反映變壓器繞組和引出線的相間短路的縱差保護(hù)或速斷保護(hù),對(duì)其中性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路,以及繞組間短路中能起保護(hù)作用,如果變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)對(duì)單相接地短路的靈敏性不符合要求,可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。c.后備保護(hù)d.中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中,降壓變電所的變壓器兩側(cè)應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù),作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù),并作為相鄰元件的后備保護(hù)e.過負(fù)荷保護(hù)(2)本變電所主變保護(hù)配置主保護(hù):縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),重瓦斯保護(hù),輕瓦斯保護(hù)。后備保護(hù):復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù),過負(fù)荷保護(hù)。(3)電力變壓器繼電保護(hù)計(jì)算參考規(guī)范:工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(水利電力出版社第三版)進(jìn)行計(jì)算。電力變壓器過電流保護(hù)已知條件:可靠系數(shù)Kre=1.4接線系數(shù)Kjx =1繼電器返回系數(shù)-Kr =0.85過負(fù)荷系數(shù)- Kgx =1.5電流互感器變比nTA=20變壓器高壓側(cè)額定電流I1rT=131.97A變壓器高壓側(cè)穩(wěn)態(tài)電流I2k2min= 2244.74A電力變壓器過電流保護(hù)計(jì)算過程和公式: 保護(hù)裝置的動(dòng)作電流(應(yīng)躲過可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流 IopK = 1.3*1*1.5*131.97/(0.85*20) = 15.14 A保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流 Iop = 15.14*20/1 = 302.75 A保護(hù)裝置靈敏系數(shù) Ksen = 2244.74/302.75 = 7.41保護(hù)裝置的地動(dòng)作時(shí)限,一般取0.50.7S。計(jì)算結(jié)果: 電力變壓器過電流保護(hù)計(jì)算,靈敏系數(shù)到達(dá)繼電保護(hù)的要求。電力變壓器電流速斷保護(hù)已知條件:可靠系數(shù)- Kre1=1.5接線系數(shù)- Kjx =1電流互感器變比- nTA=20最大運(yùn)行方式下變壓器低壓側(cè)三相短路時(shí)流過高壓側(cè)的超瞬態(tài)電流I/2k3max=4092.2A最小運(yùn)行方式下保護(hù)裝置安裝處兩項(xiàng)短路超瞬態(tài)電流I/1k2min=12470.77A電力變壓器電流速斷保護(hù)計(jì)算過程和公式:保護(hù)裝置的動(dòng)作電流(應(yīng)躲過低壓側(cè)短路時(shí),流過保護(hù)裝置的最大電流) Iop.k = 1.5*1*4092.2/20 = 306.91 A保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流 Iop = 306.91*20/1 = 6138.30 A保護(hù)裝置靈敏系數(shù) Ksen = 12470.77/6138.30 = 2.03 A計(jì)算結(jié)果:電力變壓器電流速斷保護(hù)計(jì)算,靈敏系數(shù)到達(dá)繼電保護(hù)的要求。電力變壓器過負(fù)荷保護(hù)已知條件:接線系數(shù)- Kjx =1繼電器返回系數(shù)- Kr =0.85電流互感器變比- nTA=20變壓器高壓側(cè)額定電流- I1rT=131.97A電力變壓器過負(fù)荷保護(hù)計(jì)算過程和公式:保護(hù)裝置的動(dòng)作電流和動(dòng)作時(shí)限與過電流的相同(應(yīng)躲過可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流) Iop.k = 1*131.97/0.85*20 = 7.76 A保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流 Iop = 7.76*20/1 = 155.26 A9.1.2 母線保護(hù)(1)配置原則a.35-60KV電力網(wǎng)中,主要變電所的35-66KV雙母線或分段單母線需快速而有選擇地切除一段或一組母線上故障,以保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和可靠供電。b.對(duì)于雙母線并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電廠或變電所,當(dāng)線路保護(hù)在某些情況下,可能失去選擇性時(shí),母線保護(hù)應(yīng)保證先跳開母聯(lián)斷路器,但不能影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。c.對(duì)3-10KV分段母線,宜采用不完全電流差動(dòng)式母線保護(hù),保護(hù)僅接入有電源支路的電流,保護(hù)由兩段組成:其第一段采用無時(shí)限或帶時(shí)限的電流速斷保護(hù),當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時(shí),可采用電流閉鎖,電壓速斷保護(hù),第二段采用過電流保護(hù),當(dāng)靈敏系數(shù)不符合要求時(shí),可將一部分負(fù)荷較大的配電線路接入差動(dòng)回路,以降低保護(hù)的起動(dòng)電流。(2)本變電所母線保護(hù)配置a.6KV母線分段斷路器第一段采用帶時(shí)限的電流速斷保護(hù),第二段采用過電流保護(hù)。b.35KV母線采用不完全電流差動(dòng)式母線保護(hù),分段斷路器設(shè)置過電流保護(hù)。(3)6KV母線分段繼電保護(hù)計(jì)算參考規(guī)范:工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(水利電力出版社第三版)進(jìn)行計(jì)算。6KV母線分段斷路器過電流保護(hù)已知條件:可靠系數(shù)- Kre1=1.3接線系數(shù)- Kjx =1繼電器返回系數(shù)- Kr =0.85電流互感器變比- nTA=160.00一段母線的最大負(fù)荷電流Ifh=733.15A最小運(yùn)行方式下母線兩相短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的穩(wěn)態(tài)電流I2k2min=12470.77A最小運(yùn)行方式下相鄰原件末端兩相短路流過保護(hù)安裝處的穩(wěn)態(tài)電流I3k2min=1379.40A6KV母線分段斷路器過電流保護(hù)計(jì)算過程和公式:保護(hù)裝置的動(dòng)作電流(應(yīng)躲過可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流) Iop.k = 1.3*1*733.15/0.85*160.00 = 7.01 A保護(hù)裝置一次動(dòng)作電流 Iop = 7.01*160.00/1 = 1121.60 A保護(hù)裝置靈敏系數(shù)Ksen = 12470.77/1121.60 = 11.12Ksen = 1379.40/1121.60 = 1.236KV母線分段斷路器過電流保護(hù)計(jì)算保護(hù)裝置的地動(dòng)作時(shí)限,應(yīng)較相鄰元件的過電流保護(hù)大一時(shí)限階段,一般大0.50.7S。計(jì)算結(jié)果:6KV母線分段斷路器過電流保護(hù)計(jì)算,靈敏系數(shù)滿足繼電保護(hù)的要求。9.1.3 線路保護(hù)(1)配置原則a.單側(cè)電源線路,可裝設(shè)一段或兩段式電流電壓速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。b.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的單回線路,可裝設(shè)一段或兩段式電流,電壓速斷保護(hù)和過電流保護(hù),必要時(shí),保護(hù)應(yīng)具有方向性,如不滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性和要求或保護(hù)構(gòu)成過于復(fù)雜時(shí),宜采用距離保護(hù)。電纜及架空短線路,如采用電流電壓保護(hù)不滿足選擇性、靈敏性和速動(dòng)性要求時(shí),宜采用導(dǎo)引線或光纖通道等縱聯(lián)保護(hù)作為全保護(hù),以帶方向或不帶方向的電流保護(hù)作為后備保護(hù)。(2)本變電所線路保護(hù)配置a.6KV線路采用兩段式電流速斷保護(hù)。b.35KV線路采用兩段式電流速斷保護(hù)和過電流保護(hù)。(3)6KV線路繼電保護(hù)計(jì)算參考規(guī)范:工業(yè)與民用配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(水利電力出版社第三版)進(jìn)行計(jì)算。6KV線路過電流保護(hù)已知條件:可靠系數(shù)- Kre1=1.3接線系數(shù)- Kjx =1繼電器返回系數(shù)- Kr =0.85電流互感器變比- nTA=30.
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