某水泥廠110kv總降壓變電所的設計畢業設計論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 慮，本次設計采用兩臺主變壓器110kV側采用橋式接線，10kV側采用單母分段接線的電氣主接線形式。第4章 短路電流的計算 短路的原因、目的及其后果工廠供電系統要求正常地不間斷地對用電負荷供電，以保證工廠生產和生活的正常進行。然而由于各種原因，也難免出現故障，而使系統的正常運行遭到破壞。系統中最常見的故障就是短路。短路就是指不同點位的導電部分對地之間的低阻性短接。 造成短路的原因造成短路的主要原因，是電氣設備載流部分的絕緣損壞。這種損壞可能是由于設備長期運行，絕緣自然老化或由于設備本身質量低劣、絕緣強度不夠而正常電壓擊穿，或設備質量合格、絕緣合乎要求而被過電壓（包括雷電過電壓）擊穿，或者是設備絕緣收到外力損傷而造成短路。或者工作人員由于違反安全操作規程 而發生誤操作，或者誤將低電壓設備接入較高的電壓的電路中，也可能造成短路。鳥獸（包括蛇、鼠等）跨越在裸露的相線之間或者相線與接地物體之間，或者咬壞設備和導線電纜的絕緣，也是造成短路的一個原因。 短路的后果短路后，系統中出現的短路電流比正常負荷電流大很多。在大電力系統中，短路電流可達幾萬安甚至幾十萬安。如此大的短路電流可對供電系統產生極大的危害： (1) 短路時要產生很大的電動力和很高的溫度，而使故障元件和短路電路中的其他元件受到損害和破壞，甚至引發火災事故。 (2) 短路時電路的電壓驟降，嚴重影響電氣設備的正常運行。 (3) 短路時保護裝置動作，將故障電路切除，從而造成停電，而且短路點越靠近電源，停電范圍越大，造成的損失也越大。 (4) 電力系統是否運行的穩定受到短路的影響，可以造成原本并列運行的發電機組系統解列，也使之不能同時運行。 (5) 不對稱的短路包括單相短路、單相接地短路和兩相短路，其短路電流就會產生很大的電動力和不平衡的互相交變的電磁場，對附近的各種電子設備和通信線路等產生電磁的干擾，就會使運行不太正常，甚至使之發生誤操作。 由此可見，短路的后果是十分嚴重的，因此必須盡力設法消除可能引起短路的一切因素；同時需要進行短路電流的計算，以便正確的選擇電氣設備，使設備具有足夠的動穩定性和熱穩定性，一保證再發生可能有的最大短路電流時不致損壞。為了選擇切除短路故障的開關電器、鎮定短路保護的基點保護裝置和選擇限制短路電流的元件等，也必須進行短路電流。 計算短路電流的目的 為保證電力系統的安全運行，在設計選擇電氣設備時，都要用可能流經該設備的最大短路電流進行熱穩定和動穩定校驗，以保證該設備在運行中能夠經受住突發短路引起的發熱和電動力的巨大沖擊。 為盡快切斷電源對短路點的供電，繼電保護裝置將自動的使有關斷路器跳閘，繼電保護裝置的整定和斷路器的選擇，也需要準確的短路電流數據。 短路計算的方法 短路電流的計算方法有歐姆法（又稱有名單位制法）、標么值法和短路容量法。在電力系統計算短路電流時，如計算低壓系統的短路電流，常采用有名單位制；但計算高壓系統短路電流，由于有多個電壓等級，存在著電抗換算問題，為使計算簡化常采用標幺制。因此，本設計采用的是標幺值法來計算短路電流。取Sd=，各級基準電壓為平均額定電壓。 短路電流的計算根據變壓器的的位置，四個配電室的電纜長度分別是：水泥粉磨及庫頂電力室變電纜150m，窯頭電力配電室變電纜200m, 水泥燒成電力配電室變電纜100m，生料粉磨及礦山電力配電室變電纜250m。圖41 系統在最大運行方式下短路阻抗圖 計算基準電抗標么值 架空線: 變壓器1: 基準電流: 變壓器2: 變壓器3: 變壓器4: 變壓器5: 圖42 系統在最大運行方式下短路的等值電抗圖 各點的短路電流1. K點短路電流: 短路沖擊電流的有效值： 短路電流的沖擊電流：2. K0點短路電流 K0點總電抗: = = K0點短路電流: 短路沖擊電流的有效值: 短路電流的沖擊電流: 3. K1 點的短路電流 電纜線: K1點的總電抗: K1點短路電流: 4. K2點短路電流 電纜線: K2點的總電抗: K2點短路電流: 5. K3點的電流 電纜線: K3點的總電抗: K3點短路電流: 6. K點短路電流: 電纜線: K4點的總電抗: K4點短路電流: 表41 短路電流計算結果表 短路點110KV10KV （A）第5章 設備的選擇及校驗 電力系統中不同的設備工作條件是不一樣的，所以它們的選擇方法也不一樣的，但是對于它們的選擇的最基本的要求還是大致相同的。為了保證設備安全可靠的運行，必須按正常工作條件、短路條件、環境條件、不同的操作性能等特別來進行選擇。 電氣設備的選擇原則變電所的電氣設備分為一次設備和二次設備。常見的一次設備有高壓斷路器器、隔離開關、負荷開關、熔斷器、避雷器、電壓互感器和電流互感器等等。二次設備主要包括操作控制系統、基點保護系統、測量與信號系統以及通信系統等，它們是保障者一次設備和供電系統的安全可靠運行。在此我們主要對一些比較重要的一次設備進行選擇和校驗。一次設備的選擇原則,為了保證一次設備安全可靠地運行，必須按照下列條件選擇：1. 按照正常工作條件，包括電壓、電流、頻率、開斷電流等選擇。 2. 按短路條件，包括動穩定和熱穩定性來校驗。 3. 考慮電氣設備運行的環境條件如溫度、濕度、海拔以及有無防塵、防腐、防火、防爆燈要求。 4. 按各類設備的不同特點和要求如斷路器的操作性能、互感器的二次負荷和準確級等進行選擇。按照正常工作條件選擇：(1) 電壓，所在電網的運行電壓因為調壓或者負荷的變化，有時可能會高于電網的額定電壓 ，因此，在選擇電氣設備的額定電壓時，應使電氣設備的額定電壓不低于設備裝設地點的電網額定電壓即≥(2) 電流電氣設備的額定電流是指在規定的環境溫度（一般有設備生產廠家規定）下，電氣設備的長期允許通過的電流。選擇設備或者載流導體時應該保證滿足一下的條件：≥式中 設備銘牌標出的額定電流。 設備或載流導體長期通過的最大工作電流。 (3) 斷流能力電氣設備的額定開斷電流或者斷流容量不應該小于設備分斷瞬間的短路電流有效值或者短路容量，即(4) 環境供電系統的電氣設備在制造上分戶內型和戶外型，戶外型設備工作條件較惡劣，戶內型設備不能用于戶外。此外，還得考慮防腐、防爆、防塵、防火及其海拔等要求。 電氣設備的校驗在工程設計中，選擇各類電氣設備和載流導體時，除了以上的基本條件外，還應該考慮它們在供電系統中不同的功能，根據其具體的的特殊的工作條件進行校驗。 斷路器的校驗高壓斷路器是供電系統中最重要的開關電器之一。所以在選擇高壓斷路器時，除了考慮其額定電壓、額定電流及動穩定和熱穩定等因素外，還應該校驗其斷流容量。 (1) 按工作環境選型 按使用地點的條件選擇， 如戶內式、戶外式，在井下及具有爆炸危險的地點要選擇防爆型的設備。 (2) 按正常工作條件選擇斷路器的額定電壓及其額定電流，要求 式中 斷路器安裝處電網的額定的電壓（KV） 斷路器安裝回路的最大負載電流（A） (3) 按短路電流校驗動、熱穩定性 動穩定性校驗：若要斷路器在通過最大短路電流時，不致損壞，就必須要求斷路器的最大動穩定實驗電流峰值不小于斷路器安裝處的短路電流沖擊電流，即熱穩定性校驗：當斷路器再通過最大短路電流時，為使斷路器的最高溫升不超過最高允許溫度，應該滿足式中 開關的認定電流有效值（單位為KV） t開關的熱穩定試驗時間（單位為s） 開關所在處的三相短路穩態電流（單位為KA） 短路發熱假想的時間（單位為s）在無限大容量系統中，由于,因此 式中 短路持續時間，采用該電路主保護動作時間加對應的斷路器全 分閘時間。當時， 低速斷路器（如油斷路器）。高速斷路器（如真空斷路器）。 應按最大可能通過的短路電流進行動、熱校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流，若發電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統及自(4) 斷流容量的校驗斷路器能可靠的出短路故障的關鍵參數是它的額定斷流容量。因此，斷路器的額定斷流容量應大于安裝處的最大三相斷流容量，才能保證斷路器在分斷故障電流時不至于損壞。即式中 斷路器安裝處的最大三相短路容量（） 隔離開關的校驗 隔離開關在供電系統只用于接通和斷開沒有符合電流流過的電路，它的作用是為保證電氣設備檢修時，使需要檢修的設備與處于電壓下的其余部分構成明顯的隔離。隔離開關沒有特殊的滅弧裝置，所以它的接通和切斷必須在斷路器分斷以后才可以進行。隔離開關因為無切斷故障電流的要求，所以它只根據一般條件進行選擇，病按照短路情況下進行動穩定和熱穩定的校驗。 斷路器的選擇及其校驗 110kV斷路器的選擇及其校驗本設計選用的是LW25126高壓SF6斷路器。這種斷路器每極為單斷口結構，每臺斷路器的三極同裝于一個框架上，機構設于框架中下側，配CT20I（X）P彈簧機構。三相機械聯動，可實現遠方和就地的電動分合閘。該斷路器結構簡單，重量較輕，傳動框架由兩側支柱落地支撐。(1) LW25126型罐式斷路器為三相聯動操作，三極斷路器和機構箱安裝在一個共用支架上，套管式電流互感器位于瓷套和滅弧室的殼體之間，配用CT20Ⅰ(X)T彈簧操動機構，SF6氣體檢測系統位于斷路器外，控制系統位于機構箱內。(2) 滅弧室結構兩種斷路器的滅弧室結構基本相同，靜觸頭系統和中間觸頭系統被固定在滅弧室的兩端，動觸頭系統由絕緣拉桿帶動在滅弧室中運動。(3) 傳動結構LW25126傳動部分是連接單極斷路器與機構的中間環節，機構通過拉桿帶動三相拐臂旋轉，將操作力傳遞給單極斷路器的動觸頭和其他部件，傳動部件密封在框架之內，并且和機構箱連通成為一體。LW25126傳動部分密封在SF6氣體之中，由拉桿帶動三相拐臂轉動，再通過絕緣拉桿帶動動觸頭運動，拉桿經直動密封軸同殼體外部相連接。(4) 滅弧原理這兩種斷路器均采用混合滅弧室，單斷口、變開距，在這種混合滅弧室中，壓氣與熱膨脹在一個室內完成，斷路器分閘時，提升桿帶動壓氣缸高速運動。運動過程中，一方面壓氣缸內的SF6氣體被壓縮增壓，另一方面，利用電弧產生的能量對壓氣缸內的SF6氣體增壓。分閘過程中，高速的SF6氣體通過噴口將氣流聚集，吹向電弧，以便有效的對電弧進行冷卻。電弧在電流過零時熄滅，此后，只要SF6介質的恢復強度大于斷口間的電壓恢復強度，電流就被成功開斷。 110KV高壓斷路器的校驗表如下：安裝地點的電氣條件LW25126型斷路器額定電壓Un 110kV 110kV合格額定電流 1250A合格斷流能力 合格動穩定性 80kA合格熱穩定性合格 10kV斷路器的選擇及其校驗 10KV我選用的是SN1010I/630型高壓少油斷路器。該斷路器是由框架，油箱及傳動部分組成。框架上裝有分閘限位器，合閘緩沖，分閘彈簧及6只支持絕緣子。傳動部分有斷路器主軸，絕緣拉桿等。油箱固定在支持絕緣子上。該斷路器的滅弧室設計為縱橫吹和機械油吹聯合作用滅弧，在短時間內可有效地滅大，中，小電流。 10KV高壓斷路器的校驗表如下：安裝地點的電氣條件SN1010I/630型斷路器額定電壓Un 10kV 10kV合格額定電流 630A合格斷流能力 16kA合格動穩定性 40kA合格熱穩定性16合格 。低壓一次設備的選擇，與高壓一次設備的選擇一樣，必須滿足在正常條件下合短路故障條件下工作的要求，同時設備應工作安全可靠，運行維護方便，投資經濟合理。對于大部分的低壓設備一般可以不校驗動穩定和熱穩定。，額定電流是 ，額定電流是 ，額定電流是 本設計選用的是MA402000型高壓少油斷路器。該斷路器的每