畢業(yè)設計-35kv變電所的電氣部分設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 器的動穩(wěn)定、熱穩(wěn)定以及電器的開斷電流，一般按三相短路驗算。若發(fā)電機出口的兩相短路或中性點直接接地系統(tǒng)中及自耦變壓器回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況計算。 (4.)短路電流計算方法 電力系統(tǒng)供電的工業(yè)企業(yè)內部發(fā)生短路時，由于工業(yè)企業(yè)內所裝置的元件，其容量比較小，而其阻抗較系統(tǒng)阻抗大得多，當這些元件遇到短路情況時，系統(tǒng)母線上的電壓變動很小，可以認為電壓維持不變，即系統(tǒng)容量為無窮大。所謂無限容量系統(tǒng)是指容量為無限大的電力系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，當發(fā)生短路時，母線電業(yè)維持不變，短路電流的周期分量不衰減。當然，容量所以們 在這里進行短路電流計算方法，以無窮大容量電力系統(tǒng)供電作為前提計算的，其步驟如下： ① 對各等值網(wǎng)絡進行化簡，求出計算電抗； ② 求出短路電流的標么值； ③ 歸算到各電壓等級求出有名值。 (5).短路電流計算條件 ① 短路電流實用計算中，采用以下假設條件 和原則： 1正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 2所有電源的電動勢相位角相同； 3系統(tǒng)中的同步和異步電機均為理想電機，不考慮電機磁飽和、磁滯、渦流及導 18 體集膚效應等影響，轉子結構完全對稱，定子三相繞組空間位置相差 120 度電氣角度； 4電力系統(tǒng)中的各元件的磁路不飽和，即帶鐵芯的電氣設備電抗值不隨電流大小發(fā)生變化； 5電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上， 50%負荷接在系統(tǒng)側； 6同步電機都具有自動調整勵磁裝置（包括強行勵磁）； 7短路發(fā)生在短路電流為最大值的 瞬間； 8不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 9除計算短路電流的衰減時間常數(shù)和低壓網(wǎng)絡的短路電流外，元件的都略去不計； 10元件的計算參數(shù)均取為額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍； 11輸電線路的電容略去不計； 12用概率統(tǒng)計法制定短路電流運算曲線。 ② 接線方式 計算短路電流時所用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方 式，而不能用僅在切換過程中可能并聯(lián)運行的接線方式。 ③ 計算容量 應按本工程設計的規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃。 ④ 短路點的種類 一般按三 相短路計算，若發(fā)電機的兩相短路時，中性點有接地系統(tǒng)的以及自耦變壓器的回路中發(fā)生單相（或兩相）接地短路較三相短路情況嚴重時，則應按嚴重情況的時候進行計算。 ⑤ 短路點位置的選擇 短路電流的計算，為選擇電氣設備提供依據(jù)，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。為了保證選擇的合理性和經(jīng)濟性，不考慮極其稀有的運行方式。取最嚴重的短路情況分別在 10kV 側的母線和 35kV 側的母線上發(fā)生短路情況（點 a 和點 b發(fā)生短路）。則選擇這兩處做短路計算。 19 a b 圖 短路點選擇圖 (6)、短路的物理量 短路電流的周期分量、非周期分量、短路全電流、短路沖擊電流和穩(wěn)態(tài)電流。 正常工作時，三相系統(tǒng)對稱運行； 所有電源的電動勢相位角相同； 電力系統(tǒng)中各元件的磁路不飽和； 電力系統(tǒng)中所有電源都在額定負荷下運行，其中 50%負荷接在高壓母線上， 50%負荷接在系統(tǒng)側； 短路發(fā)生在短路電流為最大的一瞬間； 不考慮短路點的電弧阻抗和變壓器的勵磁電流； 原件的計算參數(shù)都取額定值，不考慮參數(shù)的誤差和調整范圍； 輸電電纜線 的電容略去不計； (7)、短路電流計算的步驟 在已知短路容量時： Sd=1000MVA 選基準容量 Si=100MVA Ui=Uav= 短路點與系統(tǒng)之間電抗標幺值計算： *sX =Si/Sd 變壓器電抗標幺值計算 : *BS =(U%/100) ? (Si/Sd) 短路電流基準值計算： Ii=Si/（ 3 ? Vp） 短路點周期分量有效標幺值計算： *dI =l/ *?X 三相短路電流有效值計算： )3(id =Id? Ij 三相短路沖擊電流計算： )3(ich = )3(Id 三相短路最大： )3(ich = ? )3(Id 20 由于計算設為無限容量系統(tǒng)：暫態(tài)短路電流 I=I，三相短路穩(wěn)態(tài)電流： )3(?I = )3(Id 短路容量計算： Sd = 3 )3(J d pU (8) 、各母線短路電流列表 根據(jù)下圖和以上公式計算母線短路電流： 圖 短路計算電路 表 母線短路電流列表 短路計算點 三相短路電流 /KA 三相短路容量 /MVA I（ 3） I（ 3） I?（ 3） (3)ish Ish（ 3） S（ 3） K1 500 K2 圖 短路計算等效電路 21 6 電氣設備的選擇 電氣設備選擇的一般條件 一般原則 應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展； 應按當?shù)丨h(huán)境條件校核； 應力求技術先進和經(jīng)濟合理； 與整個工程的建設標準應協(xié)調一致； 同類設備應盡量減少品種； 選用的新產(chǎn)品均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下，選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時，應經(jīng)上級批準。 技術條件 選擇的高壓電器，應能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運行 。 (1)、 長期工作條件 1） 電壓 選用的電器允許最高工作電壓 Umax 不得低于該回路的最高運行電壓 Ug,即 Umax≥ Ug 2) 電流 選用的電器額定電流 I N 不得低于所在回路在各種 可能運行方式下的持續(xù)工作電流 Ig 即 I N≥ Ig 由于變壓器短路時過載能力很大，雙回路出線的工作電流變化幅度也較大，故其計算工作電流應根據(jù)實際需要確定。 高壓電器沒有明確的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種可能運行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 3） 機械負荷 所選電器端子的允許荷載，應大于電器引線在正常運行和短路時的最大作用力。電器機械荷載的安全系數(shù)，由制造部門在產(chǎn)品制造中統(tǒng)一考慮。 (2)、 短路穩(wěn)定條件 1） 校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定校驗。 校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流。若發(fā)電機出口的兩相短路，或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相短路嚴重時，則應按嚴重情況校驗。 22 2） 短路的熱穩(wěn)定條件： 短路電流在導體和電器中引起的熱效應 Qk為 Qk=Qp+Qnp 式中 Qp 為短路電流周期分量引起的 熱效應 (kA2s)。 Qnp 為短路電流非周期分量引起的熱效應 (kA2s) It2t＞ Qk Qdt— 在計算時間 t秒內，短路電流的熱效應（ kA2s） It— t 秒內設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間 (s) tjs = 繼電 器保護裝置后備保護動作時間（ tb） + 斷路器全分閘時間（ tdo） 3) 短路的動穩(wěn)定條件： ich≤ idf Ich≤ Idf ich— 短路沖擊電流峰值（ kA） Ich— 短路全電流有效值（ kA） idf— 電器允許的極限通過電流峰值（ kA） Idf— 電器允許的極限通過電流有效值（ kA） (3)、 絕緣水平 在工作電壓和過電壓的作用下，電器的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合 計算，選用適當?shù)倪^電壓保護設備。 表 選擇高壓電器應校驗的項目表 項目 電壓 電流 斷流容量 短路電流校驗 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 23 斷路器 ? ? ? ? ? 負荷開關 ? ? ? ? ? 隔離開關 ? ? ? ? 熔斷器 ? ? ? 電抗器 ? ? ? 電流互感器 ? ? ? ? 電壓互感器 ? ? 支柱絕緣子 ? 母線 ? ? ? 消弧線圈 ? ? 避雷器 ? 表中 ?為應進行校驗的項目 、環(huán)境條件 (1)、 溫度 按《交流高壓電器在長期工作時的發(fā)熱》（ GB76374 的規(guī)定，普通高壓電器在環(huán)境最高溫度為 +40℃時，允許按額定電流長期工作。當電器安裝點的環(huán)境溫度高于 +40℃（但不高于 +60℃）時，每增高 +1℃，建議額定電流減少 %；當?shù)陀?+40℃，每降低 +1℃建議額定電流增加 %，但總的增加值不超過額定電流的 20%。 (2)、 日照 屋外高壓電器在日照影響下將產(chǎn)生附加溫升。但高壓電器的發(fā)熱試驗是在避免陽光直射的條件下進行的。如果制造部門未能提出產(chǎn)品在日照下額定載流量下降的數(shù)據(jù)，在設計中可暫按電器額定電流的 80%選擇設備。 (3)、 風速 一般高壓電器可在風速不大于 35m/s 的環(huán)境下使用。 (4)、 冰雪 24 在積雪和覆冰嚴重的地區(qū)，應采取措施防止冰串引起瓷件絕緣對地閃絡。 (5)、 濕度 選擇電器的濕度，應采用當?shù)叵鄬穸茸罡咴路莸钠骄鄬穸取? (6)、 污穢 污穢地區(qū)內各種污物對電器設備的危害，取決于污穢物質的導電性、吸水性、附著力、數(shù)量、比重及距物源的距離和氣象條件。 (7)、 海拔 電器的一般使用條件為海拔高度不超過 1000m。海拔超過 1000m 的地區(qū)稱為高原地區(qū)。對安裝在海拔高度超過 1000m 地區(qū)的電器外 絕緣一般應予加強，可選用高原產(chǎn)品或選用外絕緣提高一級產(chǎn)品。 (8)、 地震 地震對電器的影響主要是地震波的頻率和地震振動的加速度。 (9) 環(huán)境保護 選用電器尚應注意電器對周圍環(huán)境的影響。 電磁干擾 頻率大于 10kHz 的無線電干擾主要來自電器的電流電壓突變和電暈放電。 35kV 不考慮。 噪音 為了減少噪音對工作場所和附近居民區(qū)的影響所選高壓電器在運行中或操作時產(chǎn)生的噪音，在距電器 2 m 處不應大于下列水平： 連續(xù)性噪音水平： 85 dB 非連續(xù)性噪音水平： 屋內 90 dB 屋外 110 dB 斷路器隔離開關的選擇 35kv 側高壓斷路器 和隔離開關 的選擇 35kv 側高壓斷路器的選擇 斷路器的選擇，除滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮到要便于安裝調試和運行維護，并經(jīng)濟技術方面都比較后才能確定。根據(jù)目前我國斷路器的生產(chǎn)情況，電壓等級在 35KV~220KV 的電網(wǎng)一般選用少油斷路器、 SF6 斷路器和空氣斷路器，這里可以選用 SF6斷路器。 開關電器的選擇及校驗原則 選擇較驗 ① 電壓 1Ne UU ≥ 25 ② 電流 maxIKIe≥ ③ 按斷開電流選擇， INbr ztK II =≥ ④ 按短路關合電流來選擇 INcl ∞== IIztI sh ≥ ⑤ 按熱穩(wěn)定來選擇 Kt QtI ≥2 注： ( Fzt III == ∞ ) (1)．主變 35kv 側 高壓 斷路器的選擇 6300?NS kVA 351=NU KV 11?????NNN USI (A) 流過斷路 器的最大持續(xù)工作電流： 0 9 0 0 a x ???I (A) ○ 1 計算數(shù)據(jù)表： U(kV) 三相短路電流 /KA Imax（ A） I（ 3） I（ 3） I?（ 3） (3)ish Ish（ 3） 35 為了滿足計算的各項條件，查《 輸配電設備手冊 》參考資料附表 14 選擇 LW835 型戶外六氟化硫 斷路器 ，其 技術參數(shù)如下 LW835型戶外六氟化硫 斷路器 主要技術 參數(shù)表 26 型 號 額定 電壓 Ue (kV) 最高工作電壓 (kV) 額定電流Ie (A) 額定開斷電流 Iekd(kA) 額定短路關合電 流 kA 動穩(wěn)定電流（峰值） 熱穩(wěn)定電流（峰值） 熱穩(wěn)定時間 (S) LW835 35 1600 25 63 63 25 4 ○ 2 開斷電流校驗 : ekdI ＝ 25(kA)≥I 〞 ＝ (kA) 開斷電流校驗合格。 ○ 3 動穩(wěn)定校驗： 額定開關電流 Igmax＝ (A)＜ Ie＝ 1600(A) 額定峰值耐受電流 ish＝ (kA)＜ idw＝ 63(kA) 動穩(wěn)定校驗合格。 ○ 4 熱穩(wěn)定校驗： 短路電流的熱效應（ kA2S ）： 由《電力工程電氣設計手冊電氣一次部分》表 6— 5知，選用高速斷路器，取繼電保護裝置保護動作時間 ，斷路器分匝時間 ，則校驗熱效應計算時間為 （后面熱穩(wěn)定校驗時