60-10kv變電站畢業(yè)設計（含外文翻譯）

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次60kV變電站電氣部分設計，首先對變電站變壓器的負荷計算和無功補償進行了系統(tǒng)的計算，其中通過對變電所的負荷狀態(tài)和自然條件來對負荷計算進行系統(tǒng)的計算分析，而電容器組總容量的確定是對補償電容器進行計算的前提條件。其次確定了主變壓器的臺數(shù)、型式和容量。對電氣主接線的選擇，通過計算分析，確定了接線方式。短路計算是本次電氣設計重要的

2、環(huán)節(jié)，因為它對電氣主接線、電氣設備、繼電保護、接地方式的選擇都起到了至關重要的作用。電氣設備要從母線、斷路器、隔離開關、互感器等幾個方面選擇出最佳方案。繼電保護主要分為變壓器差動保護、瓦斯保護、過電壓保護、過電流保護，通過比較計算選擇最好的保護方式。防雷保護是通過分析計算來確定避雷針高度以及它的保護范圍。最后確定變電站的配電裝置和電氣平面的總布置。</p><p>　　關鍵詞：變壓器；短路計算；繼電保護；防雷保護

3、</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design of 60kv electric substation and transformer substation caculated the load calculation and reactive power compasition in the first place.

4、 What's more, though the caculation of the substation's load state and natural conditions,we can make a load caculation of the system. While,the determination of the total capacity of capacitors is the pre-condit

5、ion to caculate the compensation capacity. In the second place, it makes sure of the number,tape and capacity of the main transform substatio</p><p>　　Key words：substation；short circuit computing；relay prote

6、ction; lightning protection</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論1</b></p><p>　　第2章 負荷分析及計算2</p><p>　　2.1 對原始資料的分析2</p><p>　　2

7、.2 負荷計算2</p><p>　　第3章 無功補償4</p><p>　　3.1 功率因數(shù)的補償及電容器的選擇4</p><p>　　3.2 無功補償?shù)挠嬎?</p><p>　　第4章 主變壓器的選擇7</p><p>　　4.1 變壓器的確定原則7</p><p>　　4.2

8、 本變電所主變壓器的選擇7</p><p>　　4.2.1 主變壓器數(shù)量的選擇7</p><p>　　4.2.2 主變壓器容量的選擇8</p><p>　　第5章 電氣主接線方案的設計9</p><p>　　5.1 電氣主接線的一般問題9</p><p>　　5.2 變電所電氣主接線的設計9</p&g

9、t;<p>　　第6章 短路電流計算12</p><p>　　6.1 短路計算的一般要求12</p><p>　　6.2 短路計算過程13</p><p>　　第7章 電氣設備的選擇與校驗19</p><p>　　7.1 電氣設備選擇的基本要求19</p><p>　　7.2 各種設備的選擇2

10、0</p><p>　　7.2.1 母線的選擇20</p><p>　　7.2.2 斷路器選擇24</p><p>　　7.2.3 隔離開關選擇27</p><p>　　7.2.4 電流互感器選擇29</p><p>　　7.2.5 10kV 側高壓開關柜的選擇30</p><p>　

11、　第8章 變壓器繼電保護的設計34</p><p>　　8.1 繼電保護配置的一般問題34</p><p>　　8.2 變壓器保護35</p><p>　　8.2.1 瓦斯保護35</p><p>　　8.2.2 變壓器的縱聯(lián)差動保護整定計算35</p><p>　　8.2.3 主變壓器后備保護38<

12、/p><p>　　第9章 防雷保護設計40</p><p>　　9.1 避雷器的選擇40</p><p>　　9.2 避雷針的選擇43</p><p>　　第10章 結 論46</p><p><b>　　參考文獻47</b></p><p><b>　　致

13、 謝48</b></p><p><b>　　附 錄 Ⅰ49</b></p><p><b>　　附 錄 Ⅱ54</b></p><p><b>　　緒 論</b></p><p>　　隨著各國電力工業(yè)的發(fā)展,電網的規(guī)模的迅速擴大，電壓等級和自動化水平的不斷提

14、高，供電部門為適應市場機制，加強科技進步和提高經濟效益就成為電力經營管理關注的重點問題。為了解決這一問題,我國于2002年首先推出了以打破壟斷,引入競爭為首的體制改革方案。預期將對發(fā)輸供電效率的提升產生積極作用.當然,其他國家也都采取了相應的對策,有近50%的國家正在醞釀改革方案。</p><p>　　為了促進電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,保證西電東送工程的成功建設,滿足各地區(qū)供電負荷的要求,實現(xiàn)安全供電,保證供電可靠性

15、,地區(qū)變電所的建設將具有十分重要的意義。此外,由于各個地區(qū)區(qū)域環(huán)境的不同,并考慮到經濟性和技術性的要求,以及各地區(qū)電壓等級的不同,60/10kV變電所的建設也將具有不可忽視的作用。</p><p>　　待設計變電所是60/10kV地區(qū)一般性變電所，分別有近期負荷和遠期負荷兩種負荷方案。其10kV側供電負荷出線共有7回，重要負荷占總負荷的55%，為了保證供電的可靠性和一次性滿足遠期負荷的要求，本設計將按照遠期負荷規(guī)

16、劃進行設計建設，從而保證該變電所能夠長期可靠供電。</p><p>　　本設計是我們在校期間進行的一次比較系統(tǒng)，具體，完整的頗為重要的設計，它是我們將在校期間所學的專業(yè)知識進行理論與實踐的很好結合，在我們的大學生活中占有極其重要的作用，是學生在校期間最后一個重要的綜合性實踐教學環(huán)節(jié)，是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行設計（或研究）的綜合性訓練。也是我們將來走向工作崗為奠定良好基石的實踐

17、。通過畢業(yè)設計，可以培養(yǎng)我們運用所學知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力，增強工程觀念，以便更好地適應工作的需要。</p><p><b>　　負荷分析及計算</b></p><p><b>　　對原始資料的分析</b></p><p>　　一、本所為終端變電所以10kV電壓等級向不同用戶供電，對系統(tǒng)要求較高，同時還應考慮其靈

18、活性和經濟性。</p><p><b>　　二、負荷資料</b></p><p>　　1、本所最大綜合負荷</p><p>　　10kV側：28822.5kW</p><p><b>　　2、系統(tǒng)情況</b></p><p>　　系統(tǒng)有3臺汽輪發(fā)電機，4臺雙繞組變壓器。<

19、;/p><p><b>　　3、負荷情況</b></p><p>　　本所所供負荷主要是對市區(qū)及工業(yè)用戶供電。</p><p><b>　　4、自然條件：</b></p><p><b>　?、?地理位置</b></p><p>　　變電所地勢平坦，平均海拔

20、350m，交通運輸方便。</p><p>　?、?氣象分析：最高溫度35℃，最低氣溫–26℃，年平均氣溫11℃。周圍空氣無污染。</p><p>　　三、分析資料，畫出系統(tǒng)網絡圖，確定設計思路。該變電所的自然條件良好，因此不必對自然條件及周邊環(huán)境</p><p><b>　　負荷計算</b></p><p>　　負荷計算

21、變電所所帶總有功負荷：</p><p>　　考慮同時系數(shù)后有功負荷為：</p><p>　　變電所所帶的總無功負荷為：</p><p>　　考慮同時系數(shù)后的無功負荷為：</p><p><b>　　變電所容量：</b></p><p>　　重要負荷占總負荷的55%<70%故單臺主變壓器的容量

22、為:</p><p>　　表2.1 10kV側負荷表</p><p><b>　　無功補償</b></p><p>　　功率因數(shù)的補償及電容器的選擇</p><p>　　一 提高功率因數(shù)的意義</p><p>　　用電設備功率因數(shù)降低之后，由于有功功率需要量保持不變，于是無功功率需要量增加，這將給

23、電力系統(tǒng)帶來以下不良的后果：</p><p>　?。?）增加電力網中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。</p><p>　　（2）使電力系統(tǒng)內的電氣設備容量不能得到充分利用。</p><p>　?。?）功率因數(shù)過低，還將使線路的電壓損失增大，結果負荷端的電壓就要下降，甚至會低于允許偏移值，從而嚴重影響異步電動機及其他用電設備的正常運行。</p>&l

24、t;p>　　二 變電所無功補償電容器的選擇</p><p>　　補償前計算負荷的自然功率因數(shù)為：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p>　　補償后的計算負荷功率因數(shù)為：</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　靜電電

25、容器無功補償容量為：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p><b>　　以上公式中符號：</b></p><p><b>　　——有功計算負荷</b></p><p><b>　　——無功計算負荷</b></p>&

26、lt;p><b>　　——無功補償容量</b></p><p>　　——補償前后的功率因數(shù)角</p><p>　　需要并聯(lián)的電容器臺數(shù)：</p><p>　　所以選擇12臺電容器并聯(lián)。</p><p><b>　　補償后功率因數(shù)為：</b></p><p>　　因為=0

27、.9058>0.9無功補償滿足要求。</p><p>　　所選的補償電容型號為：BNM10.5—200—1W型</p><p>　　表3.1其參數(shù)如下表</p><p><b>　　無功補償?shù)挠嬎?lt;/b></p><p>　　一 變壓器損耗的計算</p><p><b>　　有功損

28、耗：</b></p><p><b>　　無功損耗：</b></p><p><b>　　二 無功補償計算</b></p><p>　　變壓器高壓側有功為：</p><p>　　變壓器高壓側無功為：</p><p><b>　　補償前功率因數(shù)：</

29、b></p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　　——有功同時率</b></p><p>　　——無功同時率待設計變電所要求功率因數(shù)：</p><p>　　0.75<0.9需要進行無功補償</p><p>　　需要補償?shù)臒o功功率為:&

30、lt;/p><p>　　選擇電容器型號為:BNM10.5—200—1W</p><p>　　表3.2 BNM10.5—200—1W型電容器參數(shù)表</p><p>　　需要并聯(lián)的電容器臺數(shù)：</p><p>　　所以選擇36臺電容器并聯(lián)。</p><p><b>　　補償后功率因數(shù)為：</b></

31、p><p>　　因為=0.9058>0.9無功補償滿足要求</p><p><b>　　主變壓器的選擇</b></p><p><b>　　變壓器的確定原則</b></p><p>　　1、當系統(tǒng)有調壓要求時，應采用有載調壓變壓器。對新建的變電所，從網絡經濟運行的觀點考慮，應該注意選用有載調壓變壓

32、器。其所附加的工程造價，通常在短期內是可以回收的。</p><p>　　2、為了保證供電可靠性，變電所一般應裝設兩臺以上主變壓器，當變電所裝設兩臺以上變壓器時，每臺容量的選擇應按照其中一臺停運時，其余容量至少能保證一級負荷為變電所全部負荷的60％--70％。通常一次變電所采用75％，二次變電所采用60％。</p><p>　　本變電所主變壓器的選擇</p><p>

33、<b>　　主變壓器數(shù)量的選擇</b></p><p>　　1.繞組數(shù)量的確定:</p><p>　　該變電所為63kV/10kV降壓變電所，只有兩種電壓，可采用雙繞組變壓器。</p><p>　　2.主變壓器臺數(shù)的確定:</p><p>　　根據《變電所設計》中的有關規(guī)定:</p><p>　　

34、變電所一般裝設兩臺主變壓器，其中一臺因事故停運后，其余主變的容量應保證該所全部負荷的70％，在設計及過負荷能力后的允許時間內，應保證用戶的一級負荷和二級負荷正常運行。若變電所有其他能源可供保證在主變停運后用戶的一級負荷則可裝設一臺主變壓器</p><p>　　根據以上比較結果，為提高供電可靠性并考慮今后對供電可靠性的要求會更高。采用兩臺容量相同的變壓器并聯(lián)運行。</p><p>　　3.

35、繞組連接方式的確定：</p><p>　　63kV側采用Y形接線，10kV側采用△形接線。</p><p>　　4. 主變壓器容量的確定:</p><p>　　根據《發(fā)電廠變電所電氣接線和布置》中規(guī)定：</p><p>　　主變壓器的容量應滿足電氣系統(tǒng)5—10年內的近期規(guī)劃。變電所的變壓器額定容量按S=0.7 選擇。</p>&

36、lt;p>　　表4.1 單臺變壓器與兩臺變壓器比較：</p><p><b>　　主變壓器容量的選擇</b></p><p>　　由原始數(shù)據可知：負荷同時系數(shù)K=0.9；有功負荷率α=0.75；β=0.80</p><p><b>　　根據負荷表求出：</b></p><p>　　由于線路中有

37、損耗，所以提高5%</p><p>　　變電所裝設兩臺主變壓器，其中一臺事故停運后，其余主變的容量應保證該所全部負荷的70％，所以：</p><p>　　根據運行條件和負荷容量，選擇SFZ9—25000/63型號變壓器：</p><p>　　S——三相變壓器 F——風冷式</p><p>　　Z——有載調壓 9——

38、設計序號</p><p>　　表4.2 變壓器具體參數(shù)如下表：</p><p>　　型 號：SFZ9—25000/63（有載調壓變壓器）</p><p>　　電氣主接線方案的設計</p><p>　　電氣主接線的一般問題</p><p>　　一 對電氣主接線的基本要求</p><p>　　電氣

39、主接線應根據系統(tǒng)和用戶的要求，保證供電的可靠性和電能質量在確定主接線時應保證電能質量在允許的變動范圍之內 。</p><p>　　二 變電所接線的設計步驟</p><p>　?、艑υO計依據和原始材料進行分析；</p><p>　　⑵確定主變壓器的容量和臺數(shù)，擬定可能采用的主接線形式；</p><p>　?、怯懻撌欠裥枰拗贫搪冯娏?，并采取響應

40、措施；</p><p><b>　?、人秒娫吹慕泳€；</b></p><p>　　⑸對選用的方案進行技術和經濟綜合比較，確定最佳方案。</p><p>　　變電所電氣主接線的設計</p><p>　　第一種方案是一次側（63kV側）采用單母接線形式，二次側（10kV側）采用單母分段的接線形式；</p>&

41、lt;p>　　圖5.1 單母線接線</p><p><b>　　此方案的特點：</b></p><p>　　優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。</p><p>　　缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關分段，擔當一段母線故障時，全部回路仍需

42、要短時停電，在用隔離開關將故障的母線段分開后才能恢復非故障段得供電。</p><p>　　第二種方案是一次側（63kV側）采用外橋接線形式，二次側（10kV側）采用單母線分段的接線形式。</p><p><b>　　圖5.2 外橋接線</b></p><p><b>　　此方案的特點：</b></p><

43、;p>　　優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少。缺點：線路的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，并有一臺變壓器暫時停運。</p><p><b>　　一、主接線的確定</b></p><p><b>　　兩種方案進行比較：</b></p><p>　　以上兩種方案，主接線的二次側相同，所以只比較一次就行了</p>

44、<p>　　從經濟性上看，單母線接線簡單設備少，可以節(jié)省投資，經濟性好，但橋形接線比單母線節(jié)省了1臺斷路器，并且沒有母線，投資要省的多。</p><p>　　從可靠性上看，單母線的設備出現(xiàn)故障時，所有回路都要停止工作，也就是要造成整條回路的停電，而橋形接線在變壓器或切除、投入時，要使相應線路短時停電，可靠性要高</p><p>　　從靈活性來看，操作時，單母線由于隔離開關和斷路器

45、數(shù)目之多，操作相當繁瑣，過程較復雜，橋形接線操作較靈活，并且它特別容易發(fā)展為單母線分段或雙母線接線。</p><p>　　綜上所述，方案二選為此變電所的主接線形式。</p><p><b>　　短路電流計算</b></p><p><b>　　短路計算的一般要求</b></p><p>　　一 短路

46、電流計算的目的</p><p>　?。?）電氣主接線的選擇</p><p>　?。?）選擇導體和電氣設備，保證設備在正常運行情況下，都能正常工作，保證安全可靠，而且在發(fā)生短路時保證不損壞。</p><p>　?。?）選擇斷電保護裝置。</p><p><b>　　二 短路的基本類型</b></p><

47、p>　　三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路，其中三相短路是對稱短路。</p><p>　　為了檢驗和選擇電氣設備和載流導體，以及為了繼電保護的整定計算，常用下述短路電流值。</p><p>　　Ish：短路電流的沖擊值，即短路電流最大瞬時值。</p><p>　　I〞：超瞬變或次暫態(tài)短路電流的有效值，即第一周期短路電流周期分

48、量有效值。</p><p>　　I∞：穩(wěn)態(tài)短路電流有效值。</p><p>　　三 短路電流計算的基本假定</p><p>　?。?）正常運行時，三相系統(tǒng)對稱運行。</p><p>　?。?）所有電源的電動勢相位角相同。</p><p>　　（3）電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和，即帶鐵蕊的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變

49、化。</p><p>　　（4）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。</p><p><b>　　四 計算步驟</b></p><p><b>　?。?）畫等值電抗圖</b></p><p>　?、偈紫热サ粝到y(tǒng)中的所有負荷開關，線路電容，各元件電阻。</p><p>　?、谶x取

50、基準容量和基準電壓。</p><p>　　③計算各元件的電抗標么值。</p><p>　?。?）選擇計算短路點。</p><p>　?。?）求各短路點在系統(tǒng)最大運行方式下的各點短路電流。</p><p>　?。?）各點三相短路時的最大沖擊電流和短路容量。</p><p><b>　　五 計算方法</b&

51、gt;</p><p>　　標么值法：取基準容量SB=100MVA，基準電壓UB=Uav計算用公式：</p><p>　　變壓器：Xb=Ud%×SB/100Se （6-1）</p><p>　　發(fā)電機：X(G)*=Xd×SB/Se

52、 （6-2）</p><p>　　線路： Xl*=Xl×L×SB/Uj2 （6-3）</p><p>　　短路電流周期分量有效值：IK*=1/X* </p><p>　　短路電流沖擊值：icj=2.55IK</p><p>

53、<b>　　短路計算過程</b></p><p><b>　　一 參數(shù)計算</b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　50MVA發(fā)電機：</b></p><p><b>　　65MVA變壓器：</b

54、></p><p>　　圖6.1 等值電路圖</p><p><b>　　80km供電線路：</b></p><p>　　120km供電線路：</p><p><b>　　63MVA變壓器：</b></p><p><b>　　10km供電線路：</b&

55、gt;</p><p><b>　　25MVA變壓器：</b></p><p><b>　　二 網絡化簡</b></p><p>　　圖6.2化簡等值電路圖1</p><p><b>　　三 短路計算</b></p><p><b>　　1：6

56、0kV側短路</b></p><p>　　圖6.3化簡等值電路圖2</p><p>　　圖6.4 60kV側短路等值電路圖</p><p><b>　　星角變換：</b></p><p>　　圖6.5 60kV星角變換短路等值電路圖</p><p><b>　　對無限大電源側

57、：</b></p><p><b>　　短路次暫態(tài)電流：</b></p><p><b>　　短路沖擊電流：</b></p><p><b>　　對火電廠側：</b></p><p><b>　　查表得：</b></p><

58、p><b>　　0秒短路電流：</b></p><p><b>　　2秒短路電流：</b></p><p><b>　　4秒短路電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p><b>　　2：10kV側短路&

59、lt;/b></p><p>　　圖6.6 10kV側短路等值電路圖</p><p><b>　　星角變換：</b></p><p>　　圖6.7 10kV側星角變換短路等值電路圖</p><p><b>　　對無限大電源側：</b></p><p><b>

60、　　短路次暫態(tài)電流：</b></p><p><b>　　短路沖擊電流：</b></p><p><b>　　對火電廠側：</b></p><p><b>　　查表得：</b></p><p><b>　　0秒短路電流：</b></p&g

61、t;<p><b>　　2秒短路電流：</b></p><p><b>　　4秒短路電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p>　　本次設計短路計算結果</p><p>　　表6.1短路計算結果</p><p

62、>　　電氣設備的選擇與校驗</p><p>　　電氣設備的選擇是發(fā)電廠和變電所電氣設計的主要內容之一。電氣設備的選擇是變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠經濟的運行條件。電力系統(tǒng)中的各種電氣設備，由于用途和工作條件各異，它們的具體選擇方法也就不盡相同，但從基本要求來說，卻是相同的，電氣設備要能可靠的工作，必須按照正常的工作條件進行選擇，按短路條件校驗，其動、熱穩(wěn)定性

63、。</p><p>　　電氣設備選擇的基本要求</p><p><b>　　選擇項目的說明：</b></p><p>　　（1）按正常工作條件進行選擇</p><p><b>　　1.按額定電壓選擇</b></p><p>　　在選擇設備時，一般按照導體和電器的額定電壓不低于

64、安裝地點電網額定電壓的條件選擇，即。</p><p><b>　　2.按額定電流選擇</b></p><p>　　在規(guī)定的周圍環(huán)境溫度下，導體和電器的額定電流應不小于流過設備的最大持續(xù)工作電流，即。</p><p>　?。?） 按短路條件校驗</p><p>　　1.短路穩(wěn)定條件校驗的一般原則：</p>&

65、lt;p>　　電氣在選定后應按最大可能通過短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流，一般可取三相短路電流。</p><p>　　2.按短路熱穩(wěn)定校驗</p><p>　　短路熱穩(wěn)定校驗就是要求所選擇的導體和電器，當短路電流通過它時，所能達到的最高溫度不應超過導體和電器的短時發(fā)熱最高允許溫度，即要求</p><p><b>　　或</b>

66、</p><p>　　式中 —— 短路電流熱效應</p><p>　　—— 導體和電器允許的短時熱效應</p><p>　　—— 時間內導體和電器允許通過的熱穩(wěn)定電流</p><p>　　—— 導體和電器的熱穩(wěn)定時間</p><p>　　3. 短路動穩(wěn)定校驗</p><p>　　滿足動穩(wěn)定的條

67、件為：</p><p><b>　　或 </b></p><p>　　式中 、——短路沖擊電流幅值及有效值</p><p>　　、——導體和電器允許通過的動穩(wěn)定電流幅值及有效值</p><p>　　4.短路電流的計算條件</p><p>　　校驗短路熱穩(wěn)定和開關電流時，必須合理的確定短

68、路計算時間。短路計算時間為繼電保護動作時間和相應斷路器的全分閘時間之和，即</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　本次設計在校驗時，短路計算時間 </p><p>　　對于開斷電器（如斷路器、熔斷器等），應能在最嚴重的情況下開斷短路電流。故電器的開斷計算時間是從短路瞬間開始到短路器滅弧觸頭分離的時間。其中包括主保

69、護動作時間和斷路器固有分閘時間，即 </p><p><b>　　各種設備的選擇</b></p><p><b>　　母線的選擇</b></p><p>　　常用導體材料有銅、鋁和鋁合金。銅的電阻率低、強度大、抗腐蝕性強，是很好的導體材料。鋁的電阻率為銅的1.7—2倍，但密度只有銅的30%，我國鋁的儲量豐富、價廉

70、，因此，一般采用鋁或鋁合金材料作為導體材料。</p><p>　　常用的硬導體截面有矩形、槽形和管形。矩形導體散熱條件好，便于固定和連接，但集膚效應較大。為避免集膚效應系數(shù)過大，單條矩形截面最大不超過1250㎜2。當工作電流超過最大截面單條導體允許載流量時，可將2—4條矩形導體并列使用，但多條導體并列的允許電流并不成比例增加，故一般避免采用4條矩形導體并列使用。</p><p><b

71、>　　導體截面選擇</b></p><p>　　1.導體截面選擇的一般要求</p><p>　　裸導體應根據具體情況，按下列技術條件分別進行選擇和校驗：</p><p><b>　?。?）工作電流</b></p><p><b>　?。?）經濟電流密度</b></p>

72、<p><b>　?。?）電暈</b></p><p>　?。?）動穩(wěn)定或機械強度</p><p><b>　　（5）熱穩(wěn)定 </b></p><p>　　2.回路持續(xù)工作電流選擇</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p&g

73、t;　　式中 ——正常工作時的最大持續(xù)工作電流</p><p>　　——相應于導體在某一運行溫度,環(huán)境條及安裝方式下長期允許的載流量</p><p>　　按經濟電流密度選擇 ： </p><p>　　除配電裝置的匯流母線以外；對于全年負荷利用小時數(shù)較大，母線較長，傳輸容量較大的回路，均應按經濟電流密度選擇導體截面。</p><p>　　按經

74、濟電流密度選擇導體截面可使年計算費用最低。對應不同種類的導體和不同的最大負荷利用小時數(shù)Tmax ，將有一個年計算費用最低的電流密度，稱為經濟電流密度。各種鋁導體的經濟電流密度截面積：</p><p>　?。?-2） </p><p>　　式中 ——正常工作時的最大持續(xù)工作電流</p><p><b>　　S——經濟截面積<

75、;/b></p><p><b>　　——經濟電流密度</b></p><p>　　應盡量選擇接近所計算的標準截面，當無合適規(guī)格的導體時，為節(jié)約投資，允許選擇小于經濟截面的導體。</p><p><b>　　電暈電壓校驗：</b></p><p>　　電暈放電將引起電暈損耗、無線電干擾、噪聲和

76、金屬腐蝕等許多不利影響。對于110kV及以上裸導體，可按晴天不發(fā)生全面電暈條件校驗，即裸導體的臨界電壓Ucr應大于最高工作電壓Umax ，即</p><p><b>　　Ucr ＞Umax</b></p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　按照上述情況選擇的導體截面積，還應校驗其在短路條件下的熱

77、穩(wěn)定。裸導體熱穩(wěn)定校驗的公式為</p><p>　?。?-3） </p><p>　　式中 ——所選導體截面積</p><p>　　——根據熱穩(wěn)定條件決定的導體最小允許截面積</p><p><b>　　——短路電流熱效應</b></p><p><b

78、>　　——集膚效應系數(shù)</b></p><p><b>　　——熱穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　式中： ——導體最大相間應力（Mpa）</p><p>　　——導體材料允許應力（Mpa）</p><p&g

79、t;　　注：硬鋁允許應力為69 Mpa，硬銅允許應力為40 Mpa。</p><p>　　式中 ——導體所受的最大彎距（N.m）</p><p>　　——導體對垂直于作用力言論自由軸的截面系數(shù)（m3）</p><p>　　式中 ——單位長度導體上的受相間電動力（N/M）</p><p>　　——導體支柱絕緣子間的跨距（M）&l

80、t;/p><p>　　式中 ——短路沖擊電流（A）</p><p>　　——矩形導體厚度（m）</p><p>　　——矩形導體寬度（m）</p><p>　　——相間距 （m）</p><p>　　注：本設計根據選用的高壓開關柜，所取距離。</p><p>　　母線的校驗分軟母線和

81、硬母線。軟母線只校驗熱穩(wěn)定性，而硬母線就應該校驗熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性。設計中60KV側是戶外系統(tǒng)，選擇軟母線。10KV側選擇硬母線。</p><p>　　60kV側母線的選擇：</p><p><b>　　最大工作電流：</b></p><p>　　考慮兩臺變壓器并列運行：</p><p>　　修正系數(shù)

82、 </p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　——導體長期發(fā)熱允許最高溫度</p><p>　　——導體額定環(huán)境溫度</p><p>　　——安裝地點實際環(huán)境溫度</p><p>　　經過修正后的電流根據載流量選擇LGJ—185同時為了管理的要求60KV的母線都使用LGJ

83、—185導線。</p><p><b>　　度</b></p><p><b>　　查表：C=82</b></p><p><b>　　對軟導線的校驗：</b></p><p>　　根據校驗結果分析可知所選母線符合要求。</p><p>　　10kV側母

84、線的選擇：</p><p>　　在選擇時同樣使用經濟截面分析</p><p>　　10kV側最大工作電流：</p><p>　　查表：j=0.9A/ </p><p>　　選擇125×8矩形鋁導體單條水平放置。</p><p>　　125×8單條矩形鋁導體水平放置長期允許載流量1876A>14

85、43A</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　查相關資料得:C=82</p><p>　　所選導線熱穩(wěn)定性合格。</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗:</b></p><p>　　選取絕緣子的跨度L為開關柜的寬度L=1.2m，相間距離a=a

86、0.25m.在短路電流作用下單位長度所受最大動力為：</p><p>　　因為母線采取水平放置，其截面系數(shù)：</p><p>　　母線材料的最大計算應力為：</p><p>　　查手冊得鋁硬母線的允許應力為：</p><p><b>　　滿足動穩(wěn)定要求</b></p><p>　　根據以上校驗，所

87、選母線滿足要求。</p><p><b>　　斷路器選擇</b></p><p>　　斷路器的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備或線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發(fā)生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起到保護作用。 </p><p>　　對于斷路器型式的選擇

88、，除應滿足各項技術要求和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試和運行維護，并經經濟比較后確定。該變電所所選的是六氟化硫斷路器，其綜合條件滿足要求，而且六氟化硫斷路器是目前的主流產品。</p><p>　　斷路器種類和型式的選擇：</p><p>　　按照斷路器采用的滅弧介質和滅弧方式，一般可分為：多油式短路器、少油式斷路器、壓縮空氣高壓斷路器、SF6斷路器、真空斷路器等。</p>

89、<p>　　60kV側斷路器的選擇</p><p>　　根據資料60kV側可以選擇少油斷路器、真空斷路器和SF6斷路器。在現(xiàn)代化的變電所中一般選擇SF6斷路器，因為它的可靠性很高、運行穩(wěn)定、壽命長等。</p><p><b>　　按額定電壓選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電壓應大于或等于所在電網的額定電壓,即<

90、/p><p><b>　　按額定電流選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電流應大于或等于最大持續(xù)工作電流，即</p><p><b>　　最大持續(xù)工作電流為</b></p><p><b>　?。ˋ）</b></p><p><b>

91、　　按開斷電流選擇</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電流開斷電流，不應小于實際開斷瞬間的短路電流周期分量，即</p><p>　　當斷路器的較系統(tǒng)短路電流大很多時，為了簡化計算，也可用次暫態(tài)電流進行選擇，即</p><p>　　根據60kV側斷路器的、的要求，查《電力工程電氣設備手冊電氣一次部分》，選用LW9—63斷路器。</p>

92、<p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　斷路器的額定短時耐受熱量應不小于短路期內短路電流熱效應，即</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　斷路器的額定峰值耐受電流應不小于三相短路時通過斷路器的短路沖擊電流幅值，即</p><p>&l

93、t;b>　　最大持續(xù)工作電流：</b></p><p>　　表7.1少油斷路器的參數(shù)表</p><p>　　表7.2 LW9—63型斷路器參數(shù)見下表</p><p>　　依照最大工作電流選擇的設備的型號為：選擇：LW9—63型斷路器 </p><p><b>　　按關合電流選擇</b></p&g

94、t;<p>　　在斷路器合閘之前，若線路上已經存在短路故障，則在斷路器合閘過程中，動、靜觸頭間在未接觸時即有巨大的短路電流通過（預擊穿），更容易發(fā)生觸頭熔焊和遭受電動力的損壞。</p><p>　　表7.3斷路器校驗表</p><p>　　且斷路器在關合短路電流時，不可避免地在接通后又自動跳閘，此時還要求能夠切斷短路電流，因此，額定關合電流是斷路器的重要參數(shù)之一，為了保證斷路

95、器在關合短路時的安全，斷路器的額定關合電流不應小于短路電流最大沖擊值，即</p><p>　　根據以上計算參數(shù)可知，所選斷路器合格。</p><p><b>　　隔離開關選擇</b></p><p>　　隔離開關也是發(fā)電廠和變電所中常用的電器，兔需與斷路器配套使用。但隔離開關無滅行裝置，不能用來接通和切斷負荷電流和短路電流。</p>

96、<p><b>　　種類和型式的選擇：</b></p><p>　　隔離開關的型式較多，按安裝地點不同，可分位為屋內式和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。</p><p>　　隔離開關的選擇除了不校驗開斷、關合電流以外，其余與斷路器的選擇相同。因為隔離開關與斷路器串聯(lián)在回路中，網絡出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關的影響完全取決于斷路器的開斷

97、時間。故計算數(shù)據與斷路器選擇時的計算數(shù)據完全相同。</p><p>　　60KV側隔離開關的選擇：</p><p>　　本設計方案60KV側采用戶外式GW4—63型隔離開關。</p><p>　　為了便于儲備元件均選用同類型的隔離開關， GW系列的隔開關系列較全，雙柱式，可高型布置，重量較輕，可手動，電動操作。</p><p><b&g

98、t;　　按額定電壓選擇：</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電壓應大于或等于所在電網的額定電壓，即</p><p><b>　　按額定電流選擇：</b></p><p>　　高壓斷路器的額定電流應大于或等于最大持續(xù)工作電流，即</p><p>　　最大持續(xù)工作電流為 （A）</p>

99、<p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　斷路器的額定短時耐受熱量應不小于短路期內短路電流熱效應，即</p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　斷路器的額定峰值耐受電流應不小于三相短路時通過斷路器的短路沖擊電流幅值，即</p><p>　

100、　根據60KV側隔離開關的、的要求，查《電力工程電氣設備手冊 電氣一次部分》，選用GW4—63隔離開關。</p><p>　　隔離開關的選擇出了不校驗開斷電流以外，其余與斷路器的選擇相同，因為</p><p>　　表7.4 隔離開關的參數(shù)表</p><p>　　隔離開關與斷路器串聯(lián)在回路中，網絡出現(xiàn)短路故障時，對隔離開關的影響完全取決于斷路器的開斷時間，故計算數(shù)據與

101、斷路器選擇時的計算數(shù)據完全相同。</p><p><b>　　所選隔離開關為：</b></p><p><b>　　四 電壓互感器選擇</b></p><p>　　1. 按裝置種類和型式選擇</p><p>　　電壓互感器的裝置種類和型式應按照安裝地點和使用條件進行選擇。對于35至110kV配電裝置

102、，宜采用電磁式電壓互感器。對于3至20 kV室內配電裝置宜采用油浸絕緣結構，也可采用樹脂澆注絕緣結構的電壓互感器，布置在高壓開關柜中或者地區(qū)狹窄的地方。</p><p>　　2. 接線方式的選擇</p><p>　　在滿足二次電壓和負荷要求的條件下，電壓互感器應采用簡單接線。</p><p>　　3. 一次回路電壓選擇</p><p>　　為

103、了保證電壓互感器的安全和在規(guī)定的準確級下運行，電壓互感器一次繞組所接電網電壓應在（0.9～1.1）范圍內變動，即</p><p><b>　　0.9</b></p><p>　　4. 容量和準確級選擇</p><p>　　由于電壓互感器與電網并聯(lián)。當系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗動穩(wěn)定與熱穩(wěn)。 </p&

104、gt;<p>　　本設計選用JCC-60型電壓互感器有關技術數(shù)據。 </p><p>　　由于電壓互感器與電網并聯(lián)，當系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要校驗動穩(wěn)定與熱穩(wěn)定。</p><p>　　選擇JDCF-63型電壓互感器</p><p>　　表7.5 JDCF-63型電壓互感器參數(shù)表</p><p&g

105、t;<b>　　電流互感器選擇</b></p><p>　　1. 電流互感器的作用</p><p>　?。?）將一次回路的大電流變?yōu)槎位芈窐藴实男‰娏鳎?A或1A），使測量儀表和保護裝置標準化、小型化，并使其結構輕巧、價格便宜和便于屏內安裝。</p><p>　?。?）使二次設備與高壓部分隔離，且互感器二次側均為接地，從而保證了設備和人身的安

106、全。</p><p>　　2.電流互感器應按下列技術條件選擇</p><p>　　一次回路額定電壓和電流的選擇</p><p>　　電流互感器一次回路額定電壓和電流應滿足</p><p>　　式中 ——電流互感器一次額定電壓</p><p>　　—— 電流互感器一次額定電流</p><p&g

107、t;　　3.二次額定電流的選擇</p><p>　　電流互感器的二次額定電流有5A和1A兩種，一般弱電系統(tǒng)用1A，強電系統(tǒng)用5A。當配電裝置距離控制室較遠時，為能使電流互感器能多帶二次負荷或減小電纜截面，提高準確級，應盡量采用1A。</p><p>　　4.電流互感器種類和型式的選擇</p><p>　　在選擇互感器時，應根據安裝地點（如屋內、屋外）和安裝方式（如穿

108、墻式、支柱式、裝入式）選擇其型式。選用母線型時應注意窗口尺寸。</p><p>　　5.電流互感器準確級和額定容量的選擇</p><p>　　為了保證測量儀表的準確級，互感器的準確級不得低于所供測量儀表的準確級。例如：裝于重要回路（如發(fā)電機、調相機、變壓器、廠用饋線、出線等）中的電能表和計費的電能表一般采用0.5—1級表，相應的互感器的準確級不應低于0.5級；對測量精度要求較高的大容量發(fā)電

109、機、變壓器、系統(tǒng)干線和500kV級宜用0.2級。供運行監(jiān)視、估算電能的電能表和控制盤上儀表一般皆用1—1.5級的，相應的電流互感器應為0.5—1級。</p><p><b>　　6.熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電流互感器的熱穩(wěn)定校驗只對本身帶有一次回路導體的電流互感器進行。電流互感器熱穩(wěn)定能力常以1s允許通過的一次額定電流倍數(shù)來表示，故熱穩(wěn)定應按下式校驗&

110、lt;/p><p>　?。╰=1） </p><p><b>　　7.動穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電流互感器內部動穩(wěn)定能力，常以允許通過的一次額定電流最大值的動穩(wěn)定倍數(shù)表示來校驗，故內部動穩(wěn)定可用下式校驗：</p><p>　　60KV側電流互感器選擇屋外支持式。</

111、p><p>　　表7.6電流互感器的參數(shù)表</p><p>　　根據電力設備手冊中規(guī)定35kV 及以下配電裝置，宜采用油浸瓷箱式絕緣結構的獨立式電流互感器。</p><p>　　按一次額定電壓和電流選擇： </p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>

112、　　即 </b></p><p><b>　　動穩(wěn)定校驗：</b></p><p><b>　　即 </b></p><p>　　根據以上校驗，所選設備合格。</p><p>　　表7.7 電流互感器參數(shù)表</p><p>　　10kV 側高壓開關柜的選擇&l

113、t;/p><p>　　本次設計10kV側主要選擇KYW—10Z型高壓開關柜：</p><p>　　KYW—10Z移開式金屬封閉高壓開關柜適用于交流50HZ，額定電壓3、6、10kV，額定電流3000A及以下的單母線電力系統(tǒng)中，作為接受和分配電能的戶內配電設備使用。</p><p>　　電纜室安裝了帶電顯示裝置，當饋線帶電時，帶電顯示裝置的電壓指示氖燈發(fā)亮，以提示操作人員

114、。</p><p><b>　　結構特點如下：</b></p><p>　　1.鎧裝式金屬封閉開關柜，是交流金屬封閉開關柜中防護特性最好的。</p><p>　　2.開關柜的外殼和每個小室之間的隔板為接地的包薄綱板，防護等級為IP20，可有效的防止人體和外界固體帶電部位和觸及運動部分，可保證人身安全和設備可靠運行。</p><

115、;p>　　3.在對任何一個小室檢修時，只要斷開與相鄰的電源，在其他小室不停電的情況下，可確保檢修安全。</p><p>　　4.斷路器手車室，母線室，電纜室有壓力釋放通道和釋放門，因故障產生電弧時，電弧產生的高壓氣體可經釋放通道和釋放門排出柜外，以避免高壓氣體危及人身安全和事故擴大。</p><p>　　5.具有“五種防誤操作”既防止帶負荷抽出或插入一次隔離觸頭；防止接地開關閉合接入

116、電源；防止手車在工作位置時，帶電關合接地開關；防止誤入帶電間隔；防止誤分誤合斷路器。</p><p>　　6.柜內設置了接地導體，并與柜外一專用接地螺柱連通，柜體骨架，門，蓋板，活動連板，斷路器手車骨架與接地導體連通，一次電纜頭的接地采用了具有關合80kA電流能力的接地開關，接地系統(tǒng)具有能通過與斷路器相同的動，熱穩(wěn)定電流和熱穩(wěn)定時間。</p><p>　　7.柜內相間，相對地的空氣不小于1

117、25mm復合絕緣中帶電體距絕緣件的空氣不小于30mm。</p><p>　　8.主母線室用金屬板封閉，主母線的連通用穿墻管來完成，主母線室同時裝設兩組母線，后面一組為系統(tǒng)主母線，前面一組母線可完成柜頂進線和上聯(lián)絡功能，開關柜的下聯(lián)母線一般都可以到向左或向右聯(lián)絡，或同時左右聯(lián)絡。</p><p>　　KYN—10Z型高壓開關柜工作條件</p><p>　　1、10kV

118、時，海拔高度不超過1000米。</p><p>　　2、周圍環(huán)境溫度-5～40攝時度。</p><p>　　3、空氣相對濕度不大于90%（25度）。</p><p>　　4、無火災、爆炸危險、嚴重污穢、化學腐蝕及劇烈震動的場所。</p><p>　　根據額定電壓和額定電流選擇：</p><p>　　本次設計所選開關柜如

119、下：</p><p>　　選擇KYN3—10/11Z型開關柜：</p><p>　　技術參數(shù)表：斷路器型號：ZN28</p><p>　　表7.8 KYN3—10/11Z開關柜</p><p><b>　　斷路器的校驗：</b></p><p>　　最大持續(xù)工作電流：<3150A</p

120、><p>　　表7.9 KYN3—10/89Z</p><p><b>　　短路計算時間為：</b></p><p>　　本次設計短路計算時間為4S</p><p>　　表7.10 技術參數(shù)表：斷路器型號：ZN28</p><p>　　按額定短路開斷電流選擇：=46.33 kA <40kA&l

121、t;/p><p>　　按額定短路關合電流選擇：=46.33kA <100kA </p><p>　　動穩(wěn)定校驗：=46.33KA <130KA</p><p><b>　　熱穩(wěn)定校驗：</b></p><p>　　根據以上計算參數(shù)可知，所選斷路器合格。</p><p>　　變壓器繼電保護的

122、設計</p><p>　　在電力系統(tǒng)中，除應采取各項積極措施消除或減少發(fā)生事故的可能性外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇性的切除故障元件。這是保證電力系統(tǒng)安全運行的最有效的方法之一。這種保護裝置就是繼電保護裝置，其能反應電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運行狀態(tài)，并動作與斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。</p><p>　　繼電保護配置的一般問題</p><p>

123、;　　一 繼電保護裝置的基本任務</p><p>　　（1）自動、迅速、有選擇性的將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭受破壞，保證其它無故障部分迅速恢復正常運行。</p><p>　　（2）反應電氣元件的不正常運行狀態(tài)，并根據運行維護的條件，而動作于發(fā)出信號、減負荷或跳閘。此時，一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統(tǒng)其它元件的危害程度規(guī)定一定的延時，以免不必要的動作和由于干

124、擾而引起的誤操作。</p><p>　　二 主要電氣設備保護的設計原則</p><p>　　隨著電力系統(tǒng)的增大，大容量的發(fā)電機組不斷增多，在電力設備上裝設完善的繼電保護裝置，不僅對電力系統(tǒng)的可靠運行有重大意義，而且對重要而昂貴的設備減少在各種短路和異常運行時造成的損壞，在經濟效益上也有顯著的效果。因此，在主設備的保護設計中，應要求保護在配置、原理接線和設備選型等方面，根據主設備的運行工況幾

125、結構特點，達到可靠、靈敏、快速而且有選擇性的要求。</p><p>　　三 主要電氣設備保護的保護電源</p><p>　　主設備保護裝置的電源主要有三種形式</p><p>　?。?）由變電所的直流電源的供電方式。一般電磁型和整流型保護裝置都采用此種方式</p><p>　?。?）由逆變電源裝置單獨供電的方式。因逆變電源也由蓄電池直流電源供

126、電，有經逆變整流穩(wěn)壓等回路轉換，抗干擾性能強，故一般晶體管和集成電路型保護裝置采用這種方式。</p><p>　　（3）電阻降壓穩(wěn)壓或單獨小蓄電池（如鎘鎳電池或照相機用爆光電池等）供電方式。為了分散供電或集中供電，此種供電方式只用于消耗功率較小的繼電器。</p><p>　　四 電源裝置應滿足如下要求</p><p>　?。?）保證供電可靠，因整流型或晶體管保護多為

127、成套裝置，功率消耗較大，一般多由直流母線單獨供電，對供電回路應設電源監(jiān)視裝置。</p><p>　?。?）保護電源要有較好的抗干擾能力。</p><p><b>　　變壓器保護</b></p><p><b>　　瓦斯保護</b></p><p>　　容量在800KVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設

128、瓦斯保護。當油箱內部故障產生輕微瓦斯或油面下降時，即輕瓦斯故障，保護應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，即重瓦斯，瓦斯保護宜動作于斷開變壓器各個電源側斷路器。對于高壓側未裝設斷路器的線路-變壓器組，未采取使瓦斯保護能切除變壓器內部故障的技術措施時，瓦斯保護可以僅動作于信號。</p><p>　　瓦斯保護采用QJ1－80型瓦斯繼電器，整定流速：</p><p><b>　　輕瓦斯：

129、發(fā)信</b></p><p>　　重瓦斯：1m/s 跳閘（自然循環(huán)風冷方式下）</p><p>　　變壓器的縱聯(lián)差動保護整定計算</p><p>　　選擇帶BCH－1型差動繼電器的縱聯(lián)差動保護裝置</p><p>　　1、計算變壓器各側歸算至同一容量的一次額定電流，選擇差動保護用電流互感器變比，確定差動保護各臂中的二次額定電流。