10kv自动化变电站设计

10kv自动化变电站设计内容摘要：

线 4a ）b ）图 2— 1 单母线接线 a）一路电源进线 b）两路电源接线 在主接线中，断路器是电力系统的主开关；隔离开关的功能主要是隔离高压电源以保证其他设备和线路的安全检修。 例如，固定式开关柜中的断路器工作一段时间需要检修时，在断路器断开电路的情况下，拉开隔离开关；恢复供电时，应先合隔离开关，然后和断路器。 这就是隔离开关与断路器配合操作的原则。 由于隔离开关无灭弧装置，断流能力 差，所以不能带负荷操作。 （ 2）单母分段接线方式 单母线分段接线是采用断路器（或隔离开关）将母线分段，通常是分成两段。 母线分段后可进行分段检修，对于重要用户，可以从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障时，由于分段断路器在继电保护作用下自动将故障段迅速切除，从而保证了正常母线不间断供电和不致使重要用户停电。 两段母线自动同时故障的机遇很小，可以不予考虑。 在供电可靠性要求不高时，亦可用隔离开关分段，任一段母线发生故障时，将造成两断母线同时停电，在判断故障后，拉开分段隔离开关，完好段即可恢复供电。 单母线分段接线 既具有单母线接线简单明显、方便经济的优点，又在一定程度上提高了供电可靠性。 但它的缺点是当一段母线隔离开关发生故障或检修时，该段母线上的所有回路到要长时间停电。 单母线分段接线连接的回路数一般可比单母线增加一倍。 接线方式 如图 2— 2 所示： 电 源 1 电 源 2Q F 1Q S 1Q F 2Q S 2Q SQ FW B 1 W B 2Q SQ F出 线 1 出 线 2 出 线 3 出 线 1 出 线 2 出 线 3 图 2— 2 （ 3）双母分段接线方式 双母线分段接线有如下优点：可轮换检修母线或母线隔离开关而不致供电中断；检修任一回路的母线隔离开关时，只停该回路；母线发生故障后，能迅速恢复供电；各电源和回路的负荷可任意分配到某一组母线上，可灵 活调度以适应系统各种运行方式和潮流变化；便于向母线左右任意一个方向顺延扩建。 但双母线也有如下的缺点：造价高；当母线发生故障或检修时，隔离开关作 为倒换操 作电器，容易误动作。 但可加装断路器的连锁装置或防误操作装置加以克服。 接线方式如 图 2— 3所示： 电 源 1 电 源 2Q F 1 Q F 3 Q F 2W B 1W B 2Q F Q F Q F Q F出 线 1 出 线 2 出 线 3 出 线 4 图 2— 3 当进线回路数或母线上电源较多时，输送和穿越功率较大，母线发生事故后要求尽快恢复供电，母线和母线设备检修时不允许影响对用户的供电 ，系统运行调度对接线的灵活性有一定要求时采用双母线接线。 综上可知，单母线分段接线一方面线路简单，造价低，另一方面其供电稳定性也能在一定程度上能够得以保证。 所以，本设计 10KV 侧采用单母分段式接线方案，而 侧也采用单母线分段接线方式。 选择导线和电缆的截面应考虑以下因素： （ 1） 发热问题：电流通过导线或电缆时将引起发热，从而使其温度升高。 当通过的电流超过其允许电流时，将使绝缘线和电缆线的绝缘加速老化，严重时将烧导线或电缆，或引起其它事故，不能保证安全供电。 另一方面 为了避免浪费有色金属，应该充分利用导线或电缆的负荷能力。 因此，必须按导线或电缆的允许截流量来选择其截 面。 (2)电压损失问题：电流通过导线时，除产生电能损耗外，由于线路上有电阻和电抗，将产生电压损失。 当电压损失超过一定的范围后，将使用电设备端子上的电压不足，严重地影响用电设备的正常运行。 所以欲使电气设备正常运行，必须根据线路的允许电压损失选择导线和电缆的截面或根据已知的截面校验线路的电压损失是否超过允许范围。 (3)架空线路的机械强度：架空线路经受风、雪、覆冰和温度变化的影响，因此必须有足够 的机械强度以保证其安全运行。 (4)经济条件。 导线和电缆截面的大小，直接影响网络的初投资及其电能损耗的大小，截面选得小些，可节约有色金属和减小电网投资，但网络中的电能损耗增大。 反之，截面选得大些，网络中的电能损耗虽然减少，但有色金属耗用量和电网投资都随之增大。 因此，这里有一个经济运行的问题，即所谓经济电流密度选择导线和电缆的截面。 导线截面的计算公式如下： JU eC OSPS 3 （式 ） 式中： S— 导线截面（ mm2） P— 送电容量（ KW） Ue— 线路额定电压（ KV） J— 经济电流密度（ A/mm2） 表 2— 2 当输电线路输送电力一定时，导线截面越小则线路的 电阻和电抗越大，从而使线路的电压损耗也越大。 对于 10KV 及以下的电网而言，其负荷小而分散，在每个负荷点装设调压设备显然不合理。 因此，往往用电压损耗作为控制条件选择配电网的导线截面。 设计规程规定，对于 1～ 35KV 配电线路，自供电的变电站母线至线路末端最大电压损耗不得超过 5%。 10KV 及以下输电线路长度不超过 2公里，本次设计中，输电线路长度均取。 导线材料 最大负荷利用小时数 MAXT 3000 以下 3000～ 5000 5000 以上 铝线 铜线 10KV 侧输电线进线的选型： 10KV 进线是双回路进线。 在计算时，我们是按照双回路分裂运行，每回承担一半负荷来考虑经济电流密度的。 当初选后，再按一路停运一路 运行来校验其允许电流、电压损失和机械强度。 所以其最大利用小时数应看作是 3000 小时以下来查经济电流密度。 10KV 输电线路上允许的电压损耗为： 5 0 0 0 0 0m a x  U V 若取每 KM电抗值为 /KM，则电压上的电抗损耗为 : VUnQXUx  因此，在电阻上允许的电压损耗为 : VUxUUr 356144500m a x  按恒定电流密度选择截 面：铝导线的电导率为：  =(Ω mm2),因此电流密度为： 21 /  此电流密度大于经济电流密度 ，因此应按经济电流密度选择导线截面，根据公式 JUeCOSPS 3 ，得： 10KV 侧线路进线的截面积为： 201 4 1 0 mmS  202 mmS  ，应选型号为： LGJ— 240 的导线。 10KV 线路出线侧 最大负荷利用小时数取 3000h 以上， 则此电流密度大于经济电流密度 ， 因 此 应 按 经 济 电 流 密 度 选 择 导 线 截 面 ， 根 据 公 式JUeCOSPS 3 得： 1250KVA 导线截面为： 21 mmS  ，故 1250KVA 导线1l 应选型号为： LGJ— 70 的导线。 1600KVA 导线截面为： 22 6 00 mmS  ，故 1600KVA 导线2l 应选型号为： LGJ— 95 的导线。 630KVA 导线截面为： 23 mmS  ，故 630KVA 导线3l 应选型号为： LGJ— 50 的导线。 400KVA 导线截面为： 24 mmS  ，故 400KVA 导线 4l 应选型号为： LGJ— 35 的导线。 500KVA 导线截面为： 25 0 0 mmS  ，故 500KVA 导线 5l 应选型号为： LGJ— 35 的导线。 2020KVA 导线截面为： 26 0 0 0 mmS  ，故 2020KVA 导线 6l 应选型号为： LGJ— 120 的导线。 （ 1） 按照导线长期容许电流校验导线截面 ， 选定的架空输电线路的导线截 面，必须根据各种不同运行方式以及事故情况下的传输容量进行发热校验，即在设计中不应使用预期的输送容量超过导线发热所能容许的数值。 按照容许发热条件的持续极限输送容量的计算公式： M AXeM AX IUW 3 （式 2— 2） 式中： MAXW — 极限输送容量（ KVA） eU — 线路额定电压（ KV）（如果已知线路的实际电压 U 不等于额定电压 Ue时，式中应采用 U MAXI — 最大可持续工作电流（ KA） AUWI eM A XM A X 0 0 023  由 《 电力系统设计手册 》 查得： LGJ— 240 的长期允许载流量为 610A，大于最大可持续工作电流 ，故 满足要求。 （ 2）按机械强度校验。 对于 6～ 35kV 架空线路在居民区截面不小于 225mm 即合格，所以机械强度校验合格。 、短路电流的计算 、类型及后果 一、 短路的原因、类型： 短路：是指一切不正常的相与相之间或相与地（对于中性点接地的系统）发生通路的情况。 短路的原因：（ 1）元件损坏：如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良等所造成的设备缺陷发展成短路。 （ 2）气象条件恶化：如雷击造成的闪络放电或避雷器动作；大风造成架空线断线 或导线覆冰引起电杆倒塌等。 （ 3）违规操作：如运行人员带负荷拉刀闸；线路或设备检修后未拆除接地线就加电压。 （ 4）其他原因：如挖沟损伤电缆 ,鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 三相系统中短路的类型：（ 1）基本形式 : )3(K — 三相短路； )2(K — 两相短路；)1(K — 单相接地短路； )(K — 两相接地短路； (2)对称短路：短路后，各相电流、电压仍对称 ,如三相短路。 不对称短路：短路后，各相电流、电压不对称。 如两相短路、单相短路和两相接地短路。 注 :单相短路占绝大多数；三相短路的机会较少 ,但后果较 严重。 二、短路的后果： 短路的危害后果：随着短路类型、发生地点和持续时间的不同，短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行。 短路的危险后果一般有以下几个方面：（ 1） 电动力效应 短路点附近支路中出现 比正常值大许多倍的电流，在导体间产生很大的机械应力，可能使导体和它们的支架遭到破坏。 （ 2）发热：短路电流使设备发热增加，短路持续时间较长时，设备 可能过热以致损坏。 （ 3）故障点往往有电弧产生，可能烧坏故障元件，也可能殃 及周围设备 . （ 4）电压大幅下降，对用户影响很大。 （ 5）如果短路发生地点离电源不远而又持续时间较长，则可能使并列运行的发电厂失去同步，破坏系统的稳定，造成大片停电。 这是短路故障的最严重后果。 （ 6） 不对称短路会对附近的通讯系统产生影响。 一、短路电 流计算目的： 选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，确定某接线是否需要采取限制短路电流的措施等均需进行必要的短路电流计算。 在选择电气设备时，为了保证各种电器设备和导体在正常运行和故障情况下都能保证安全、可靠地工作同时又力求节约资金这就需要用短路电流进行校验。 在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线的相间和相对地安全距离。 在选择继电保护方式和进行整定计算时，需以各种短路时短路电流为依据。 二、短路电流计算的一般规定： 验算导体和电器的动、热稳定及电器开断电流 所用的短路电流、应按工程的设计手册规划的容量计算、并考虑电力系统 5～ 10 年的发展。 接线方式应按可能发生最大短路电流和正常接线方式而不能按切换中可能出现的运行方式。 选择导体和电器中的短路电流在电气连接的电网中应考虑电容补偿装置的充放电电流的影响。 选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时 Id 最大的点对带电抗器的 6～ 10kV 出线应计算两点：电抗器前和电抗器后的 Id。 短路时，导体和电器的动稳定、热稳定及电器开断电流一般按三相电流验算若有更严 重的按更严重的条件计算。 一、 短路电流计算的内容： （ 1） 短路点的选取：各级电压母线、各级线路末端。 （ 2） 短路时间的确定：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，确定计算短路电流的时间。 （ 3） 短路电流的计算：最大运行方式下最大短路电流；最小运行方式下最小短路电流；各级电压中性点不接地系统的单相短路电流。 计算的具体项目及其计算条件，取决于计算短路电流的目的。 二、 短路电流计算方法： 供配电系统某处发生短路时，要算出短路电流必须首先计算出短路点到电源的回路总阻抗值。 电路元件电气 参数的计算有两种方法：有名值法和标幺值法。 （ 1） 有名值法 有名值法就是以实际有名单位给出电路元件参数。 这种方法通常用于 1kV 以下低压供电系统短路电流的计算。 在企业供电系统中发生三相短路时，如短路回路的阻抗为 Rk、 Xk，则三相短路电流周期分量的有效值为。