某礦丁戊六采區井上變電所供配電系統設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 統的常見故障之一，短路電流是系統重要的技術參數，它與多方面的技術措施有關，歸納起來，主要有以下用途：校驗系統設備能否承受可能發生的最嚴重短路；作為設置短路保護的依據；可通過短路電流大小判斷系統電氣聯系的緊密程度，作為評價各種接線方案的依據之一。四、一般規定：計算的基本情況1）電力系統中所有電源均在額定負荷下進行。2）所有同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強勵裝置）。3）短路發生在短路電流最大值的瞬間。4）應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電流。接線方式 計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發生最大短路電流的正常接線方式，而不能用在僅切換過程中可能并聯運行的接線方式。計算容量 應按本工程設計的規劃容量計算，并考慮電力系統的遠景發展規劃。短路的種類 對中性點接地系統，可能發生的短路類型有：三相短路K（3）、兩相短路K（2）、單相短路K（1）和兩相接地短路K（1+1）。對中性點不接地系統，短路類型有：三相短路K（3）和兩相短路K（2）。具統計，從短路類型來看，單相短路或接地短路發生率最高；從短路發生的部位來看，線路（尤其是架空線路）上發生短路或接地比例最大。我國的中壓系統采用中性點不接地系統，主要就是為了避免單相接地造成的停電事故。 第二節、短路電流計算方法一、 短路回路中各元件阻抗計算 1. 線路阻抗計算（1） 架空線路阻抗計算。架空線路的阻抗中，電抗成分遠大于電阻成分，可近似認為其阻抗為純電抗。 已知線路的長度為，每公里電抗值為，則架空線路的電抗有名值為（單位：）： 以（MVA）、（KV）為基值，則其標幺值為： （2） 電纜線路阻抗的計算。電纜線路中，電阻和電抗成分大致相當，因此不能忽略電阻。 已知電纜線路的長度為，每公里電阻和電抗分別為、則電纜線路的阻抗有名值為（單位：）： 以（MVA）、（KV）為基值時的阻抗標幺值為（單位：）： 2. 變壓器阻抗計算變壓器短路阻抗在基值（MVA）、（KV）下的標幺值為（單位：）：式中 ——變壓器短路阻抗在、基值下的標幺值； ——變壓器額定電壓，單位為KV； ——變壓器額定容量，單位為MVA； ——變壓器短路電壓百分數。 這里有一個問題，即變壓器一次側、二次側各有一個額定電壓，一般說來，電壓基值 的選取與電壓等級有關，由變壓器聯系的不同電壓等級，其電壓基值的選取是不一樣的。如果為變壓器一次側所在電壓等級電壓基值，則應選等于變壓器一次側額定電壓，否則應選擇為二次側額定電壓。在中、高壓系統中，因短路阻抗以電抗為主，故可認為變壓器短路阻抗就是短路電抗，即，但對于低壓系統，或電纜線路的中壓系統，當電阻不能忽略時，就要分別計算短路阻抗中的短路電阻和短路電抗，這時計算方法如下：以、為基值的標幺值為： 因為，故 3．串聯電抗器阻抗計算 串聯電抗器的主要作用是限制短路電流的大小，一般用混凝土澆灌固定，故又稱為水泥電抗，其名牌上給出的參數為額定電壓、額定電流、電抗百分數。其中是以、為基值的標幺值，以百分數表示，當以（MVA）、（KV）為基值時，電抗標幺值為： 二、用標幺值法計算短路電流短路電流的計算步驟如下：（1） 選基值，一般按如下方式選擇 式中 ——電壓等級電網的電壓基值，單位為KV； ——電壓等級平均電壓，單位為KV；（2） 繪出取消了變壓器的標幺值阻抗網絡圖。（3） 計算各元件阻抗標幺值。（4） 簡化網絡，求出從無限大容量電源點到短路點間的短路總阻抗。（5） 電源電壓標幺值≈1，則短路電流標幺值≈1/（6） 將短路電流標幺值轉換為有名值。第三節 短路電流計算一、短路點位置的選擇原則（1）短路電流的計算，是為了選擇電氣設備提供依據，使所選的電氣設備能在各種情況下正常運行，因此短路點的選擇應考慮到電器可能通過的最大短路電流。（2）為了保證選擇的合理性及經濟性，不考慮極其稀有的運行方式。二、短路點選取： 因為本設計是6kv變電所設計，須對高壓開關柜、低壓開關柜及其內部各種設備進行選取和校驗，須對變電所進行各種保護設計。考慮到以上因素，在各個變壓器高壓側、低壓側分別設置一個短路點。具體見短路電流計算等值電路圖中所示。三、短路電流計算分析：本設計一次側采用標幺值法。1000V以下低壓配電系統一般只有一個電壓等級，故二次側采用有名值法進行短路電流計算。其短路電流計算有以下一些特點：（1）配電變壓器高壓側可以看成是無限大容量電源。（2）短路回路阻抗中，電阻所占比重大，電抗所占比重小，只有當時，才考慮電抗的影響。（3）低壓母線、開關觸頭、電流互感器一次繞組等的阻抗不能忽略，其大小取值分別如表4表42所示；變壓器短路阻抗中，應分別計算出電阻和電抗。 表41 觸頭的接觸電阻參考值 （mV）開關類型 額定電流/A 50 100 200 400 600 1000 2000 3000低壓短路器 刀開關 隔離開關 表42 低壓短路器過電流線圈的阻抗參考值 （mV）線圈定額電流/A 50 100 200 400 600 電抗 電阻 四、系統短路電流計算：高壓部分（6kv）采用標幺值法 選基值：先選定功率基值SB=100MVA和電壓等級Ⅱ的電壓基值Ⅱ=，再按使標幺值變比嚴格等于1來確定電壓等級Ⅰ的基值。為取消T，應有，故=110KV畫出短路回路的阻抗圖如下所示。 各元件阻抗標幺值分別為：變壓器T：電抗器R：電纜C： 短路回路總阻抗，短路回路總阻抗，因《，故忽略電阻成分。一般情況下，當短路回路總阻抗與總電抗的餓關系滿足〈/3時，就可忽略電阻成分，%。電源電壓標幺值為： 于是有： 各電壓等級短路電流有名值為： 低壓部分()采用有名值法計算（1）計算短路電路各元件的阻抗，單位mV根據公式計算得：高壓系統的電抗X===，電阻忽略不計變壓器阻抗Z===變壓器電阻R==變壓器電抗X=從附表一和附表二查的如下參數（單位為m）刀開關接觸電阻R=斷路器接觸電阻R=斷路器線圈電阻斷路器線圈電抗 X=（1） 計算短路電路的總阻抗，單位為m K點短路電路的總阻抗 K點短路電路的總阻抗 =0++++= =++0+0+= （2） 按無限容量系統計算短路電流 K點的三相短路電流 根據，查表得=，則：點的三相短路電流根據，查表得=，則：第六章 變電所電氣設備選擇第一節 概述電氣設備的選擇是發電廠和變電所電氣設計的主要內容之一。正確的選擇電氣設備是使電氣主接線和配電裝置達到安全、經濟運行的重要條件。在進行電氣設備選擇時必須符合國家有關經濟技術政策。技術要先進，經濟要合理，安全要可靠，運行要靈活，而且要符合現場的自然條件要求。所選設備正常時應能可靠工作，短路時應能承受多種短路效應。電氣設備的選擇應遵循以下兩個原則：；。一、按正常工作狀態選擇的具體條件（1）.額定電壓：電氣設備的最高允許工作電壓不得低于裝設回路的最高運行電壓。所以一般可以按照電氣設備的額定電壓UN不低于裝設地點的電網的額定電壓Ue: UN≥Ue（2）.額定電流：所選電氣設備的額定電流IN不得低于裝設回路最大持續工作電流Imax: IN≥Imax。計算回路的Imax應該考慮回路中各種運行方式下的在持續工作電流：變壓器回路考慮在電壓降低5％時出力保持不變，所以Imax＝ Ie。母聯斷路器回路一般可取變壓器回路總的Imax；出線回路應該考慮出線最大負荷情況下的Imax。按短路狀態校驗的具體條件：（1）.熱穩定校驗：當短路電流通過所選的電氣設備時，其熱效應不應該超過允許值：Qy≥Qd（2）.動穩定校驗：所選電氣設備通過最大短路電流值時，不應因短路電流的電動力效應而造成變形或損壞：ich≦idw二、選擇設備的基本原則設備按照主接線形式進行配置按裝置位置及系統正常運行情況進行選擇，按短路情況進行校驗所選擇設備在系統中最惡劣運行方式下仍能可靠工作，動作。同類設備盡量同一型號，便于設備的維護，訂貨和相互備用 考慮近期5年發展的要求第二節 斷路器的選擇斷路器是供配電系統的重要設備之一。它的主要功能是：正常運行時，用它來倒換運行方式，把設備和線路接入電路或退出運行，起著控制作用；當設備或線路發生故障時，能快速切除故障回路、保證無故障部分正常運行，能起保護作用。斷路器選擇和校驗的原則就是：按正常工作狀態選擇，按短路狀態校驗。6kV斷路器的選擇 (1)額定電壓：=6kV (2)額定電流：井上變電所最大長期工作電流Igmax （考慮變壓器事故過負荷的能力40%）(3)根據有關資料選擇LW25110/1250型斷路器型號數量技術參數額定電流I（A）額定開斷電流（KA）動穩定電流 (kA)熱穩定電流(kA/s)ZN310/6302511630253025/4 (4)校驗：①Ue=6kV=②I=630A173A① 額定開斷電流校驗：6kV母線三相穩態短路電流= KA LW25110/1250斷路器的額定開斷電流＝25KA符合要求。④動穩定校驗 ： 6kV母線短路三相沖擊電流：ish=(kA) ZN310/63025斷路器的極限通過電流 =30(kA) ish 符合動穩定要求⑤熱穩定校驗： 6kV母線短路熱容量：Qdt=Ish2tim=(kA2S) ZN310/63025斷路器的4秒熱穩定電流： It2t=2524=2500(kA2S)Ish2tim It2t 符合熱穩定要求通過以上校驗可知，6kV側所選ZN310/63025斷路器完全符合要求。（1） 額定電壓：=（2） 額定電流：按70％（3） 根據有關資料選擇斷路器如下型號數量技術參數額定電流I（A）額定開斷電流（KA）動穩定電流 (kA)熱穩定電流(kA/s)DW1563012630304025/4（4） 校驗：①Ue== ②I=630AIgmax=611A③額定開斷電流校驗：= DW15630斷路器的額定開斷電流＝30KA符合要求。④動穩定校驗 ： ：ish=(kA) DW15630斷路器的極限通過電流=40(kA) ish 符合動穩定要求⑤熱穩定校驗： ：Qdt=Ish2tim=188(kA2S) DW15630斷路器的4秒熱穩定電流： It2t=2524=2500(kA2S)Ish2tim It2t 符合熱穩定要求通過以上校驗可知。注：DW15型低壓斷路器是上海人民電器廠產品第三節 隔離開關的選擇隔離開關是變電所中常用的電器，它需與斷路器配套使用。因其無滅弧裝置，不能用來接通和切斷負荷電流及短路電流。它的主要用途是隔離電壓、倒閘操作、分合小電流。6kV隔離開關的選擇 (1)額定電壓：Ue=6kV (2)額定電流：Ie6kv變電所最大長期工作電流Igmax （考慮變壓器事故過負荷的能力40%）(3)根據有關資料選擇GN610T/600型隔離開關型號數量技術參數額定電流I（A）極限通過電流 (kA)熱穩定電流(kA/s)GN610T/600226002520/4(4)校驗：①Ue=6kV=UN②I=600A173A③動穩定校驗 ： 6kV母線短路三相沖擊電流：ish=(kA)