电气工程110kv变电所电气一次部分设计

电气工程110kv变电所电气一次部分设计内容摘要：

点附近电压显著下降造成这些地方供电中断或影响电机正常发生接地短路时所出现的不对称短路电流将对通信工程线路产生干扰并且短路点还可使整个系统运行解列 二短路计算的目的 1 对所选电气设备进行动稳定和热稳定校验 2 进行变压器和线路保护的整定值和灵敏度计算 三短路计算的内容 计算变电所相关节点的三相短路电流 四基本假定 1 正常工作时三相系统对称运行 2 所有电源的电动势相位角相同 3 短路发生在短路电流为最大值的瞬间 4 不考虑短路点的电 弧阻抗和变压器的励磁电流 五短路计算的方法 对应系统最大运行方式按无限大容量系统进行相关短路点的三相短路电流计算求得 I″ ishIsh 值 I″ —— 三相短路电流 ish—— 三相短路冲击电流用来校验电器和母线的动稳定 Ish—— 三相短路全电流最大有效值用来校验电器和载流导体的的热稳定 Sd—— 三相短路容量用来校验断路器和遮断容量和判断容量是否超过规定值作为选择限流电抗的依据 六图及电抗计算 由 110 KV 变电所电气主接线图和设计任务书中给出的相关参数可画出系统电抗图如图 41 所示 图 41 选取基准容量为 Sj 100MVA Uj Uav 105Ue Sj—— 基准容量 MVA Uav—— 所在线路的平均电压 kV 以下均采用标幺值计算方法省去 SZL731500110 三绕组变压器高压中压低压的电抗值 X3 X6 0314 X4 X7 0008 X5 X8 0214 2 系统等值电抗为 X1 02 3 线路阻抗为查电气设备手册架空线 LGJ40010KM 的电阻率为 00778KM X2 10 10004 0003 第二节 短路电流的计算 为了选择配电装置的电器和导体需要计算在最大运行方式下流过电气设计的短 路电流连同所用电回路共选四个短路点即如图系统为无限大容量选 100MVA 一当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 图 42 计算短路回路总阻抗标幺值 020203 0203 计算点所在电压级的基准电流 0502KA 计算 0502 点短路电流各值 492 241KA 255 615KA 152 366KA 4926MVA 二当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 图 43 计算短路回路总阻抗标幺值 02020303410008 0533 计算点所在电 压级的基准电流 156KA 计算点短路电流各值 1876 2926KA 255 7463KA 152 445KA 1876MVA 三当点发生三相短路时的短路电流和容量的计算 图 44 计算短路回路总阻抗标幺值 02020303410214 0758 计算点所在电压级的基准电流 55KA 计算点短路电流各值 132 726KA 255 1851KA 152 1103KA 1319MVA 110～ 短路点 电流值 110KV 母线上发生短路 K1 点 35KV 母线上发生短路 K2 点 10KV母线上发生短路 K3 点 0s 时刻短路 电流 241KA 2926KA 726KA 短路冲 击电流 615KA 7463KA 1851KA 短路全电流的最大有效值 366KA 445KA 1103KA 第五章 变电所一次设备的选择 第一节 电气一次设备的选择原则 一电气设备选择的一般条件 各种电气设备的功能尽管不同但都在供电系统中工作所以在选择时必然有相同的基本要求在正常工作时必需保证工作安全可 靠运行维护方便时投资经济合理在短路情况下能满足动稳定和热稳定要求 一按正常工作条件选择时要根据以下几个方面 1 环境 产品制造上分户内型和户外型户外型设备工作条件较差选择时要注意此外还应考虑防腐蚀防爆防尘防火等要求 2 电压 选择设备时应使装设地点和电路额定电压 UN 小于或等于设备的额定电压 UNet 即 UNet≥ UN 但设备可在高于其铭牌标明的额定电压 10～ —— 该设备铭牌上标出的额定电流 Ig —— 该设备或载流导体长期通过的最大工作电流 目前我国规定电器产品的θ 0 40℃如果电气设备或载流导体所处的周围环境温 度是θ 1 时则设备或载流导体允许通过电流 INet 可修正如下 INe≥ IN 式中 θ Nθ 1—— 分别为设备或载流导体的在长期工作时允许温度和实际环境温度 4 按断流能力选择 设备的额定开断电流 Ico 或断流容量 SOC 不应小于设备分断瞬间的短路电流有效值 Ik 或短路容量 SK 即 Ico≥ Ik Soc≥ Sk 二 按短路情况下进行动稳定和热稳定的校验 1 按短路情况下的动稳定 即以制造厂的最大试验电流幅值与短路电流的冲击电流相比 且 iet≥ ish 3 式中 iet—— 额定动稳定电流用来表征断路器和承受短路 电流电动力的能力用来选择断路器时的动稳定校验 ish 3 —— 冲击电流 2 短路情况下的热稳定 热稳定应满足 I2tt≥ I2∞ tjx It—— 短路电流瞬时值 kA t—— 短路电流热效应计算时间 s I∞ —— 时间为∞短路电流周期分量 tjx—— 短路电流的假想时间 tjx＝ tj＋ tdl＋ 005s tj—— 继电保护整定时间 s tdl—— 断路器动作时间 s 005—— 考虑短路电流非周期分量热稳定的等效时间 或按下式进行校验 I2tt≥ Qd 式中 Qd QpQnp I″ 210I2ft2 I2fttf12 I″ 2 T Ift—— 为短路切除时时刻短路电流的交流分量 Ift2—— 为 tf2 时刻的短路电流交流分量 T—— 为直流分量等效时间 附件表 51 非周期分量等效时间 s 短 路 点 T T 01 变电所各级电压母线及出线 005 热稳定电流 Ite 是断路器能承受短路电流热效应的能力按照国家标准规定断路器通过热稳定电流在 4s 时间内温度不超过允许发热温度且无触头熔解和妨碍其正常工作的现象则认为断路器是热稳定的通常 Ite Ibre 对于 ts 内的热稳定电流Itet Ite 对电流互感器则满足下面的热稳定关系 KtIN1 TA∞ 式中 Kt—— 由产品目录给定的热稳定倍数 IN1 TA—— 电流互感器一次侧额定电流 t—— 由产品目录给定的热稳定时间 tj—— 短路电流的假想时间 Qd—— 热效应通常分为短路电流交流分量有关的热效应 Qp 和与直流分量有关的热效应 Qnp 两部分 三绝缘水平 在工作电压和过电压的作用下电器的内外绝缘应保证必要的可行性它应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定本设计不重点考虑 二选择原则 一高压断路器的选型 高压断路器是最重要的开关电器对 其基本要求是具有足够的开断能力和尽可能短的动作时间并且要有高度的工作可靠性断路器最重要的任务是熄灭电弧电弧的产生过程见《电力工程基础》 当用断路器开断有电流通过的电路时在开关触头分离的瞬间触头间会出现电弧电弧的温度可达 50007000℃常常超过金属气化点如不采取措施则可能烧坏触头及电器部件绝缘危害电力系统的运行 按照灭弧介质的灭弧方式高压断路器一般可分为油断路器压缩空气断路器SF6 断路器真空断路器等 下面来说断路器的选择方式 参数的选择电压电流频率机械荷载动稳定电流热稳定电流以及持续时间和开断电流 型式的选 择在满足各项技术条件和环境条件外还应考虑便于施工调试和运行维护并经技术经济比较后确定一般按下表所列原则选型 附件表 52 安装使用场所 可选择的主要型式 需注意的技术特点 配 电 装 置 35KV 及以下 少油断路器 真空断路器 多油断路器 用量大注意经济实用性多用于屋内或成套高压开关柜内 35KV220KV 少油断路器 器 真空断路器 开断 220KV 空载长线时过电压水平不应超过允许值 330KV①将测量仪表保护电器与高压电路隔离以保证二次设备和工作人员的安全 ②将一次回路的高电压和大电流转换成二次回路的低电压和小电流使测量仪表和保护装置标准化小型化电压互感器二次侧额定电压为 100V 或 100 V 电流互感器二次侧额定电流为 5A 或 1A 以便于监测设备 现在分别讨论选择电压互感器和电流互感器 1 电压互感器 电压互感器的配置原则是应满足测量保护同期和自动装置的要求保证在运行方式改变 时保证装置不失压同期点两侧都能满方便地取压通常如下配置 1 6220KV 电压级的每组主母线的三相应装设电压互感器旁路母线则视各回路出线外侧装设电压互感器的需要而确定 2 需要监视和检测线路断路器外侧有无电压供同期和自动重合闸使用该侧装一台单相电压互感器用与 100 定子接地保护 3 电机 一般在出口处装两组一组△ Y 接线用于自动调整励磁装置一组供测量仪表同期和继电保护保护使用 参数选择 电压互感器应按下表所列技术条件选择 附件表 53 项目 参数 技术条件 正常工作条件 一次回路电压二次电压二次负荷准确度等级机 械荷载 承受过电压能力 绝缘水平泄露比距 型式选择 620KV 配电装置一般采用油浸绝缘结构当需要零序电压时一般采用三相五柱电压互感器 35100KV 配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器 由于本设计只涉及 10110KV 故 110KV 以上的选择不在这里赘述 由于电压互感器是与电路并联联接的当系统发生短路时互感器本身两侧装有断路器并不受短路电流的作用因此不需校验动稳定与热稳定 电流电压互感器选择与校验附件表 54 设备名 选择 校验 电压 电流 热稳定 动稳定 电流互感器 U1 网≥ UN I1 网≥ Ig W2N25≥ Z2 krI1N2 t≥ IZ2tjx 电压互感器 11UN ≥ U1 网≥ 09UN W2N≥ W2 式中 kr－电流互感器热稳定倍数 kdw－电流互感器动稳定倍数 W2NW2－分别为互感器二次侧每相额定容量和每相负荷仪器仪表容量 Z2－互感器二次侧每相负荷仪器仪表阻抗 UN－工作点线路额定电压 2 电流互感器 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器电流互感器应按下列原则配置 1 每条支路的电源均应装设足够数量的电流互感器供该支路测量保护使用 2 变压器出线配置一组电流互感器供变压器 差动使用相数变比接线方式与变压器的要求相符合 3 动保护的元件应在元件各端口配置电流互感器各端口属于同一电压级时互感器变比应相同接线方式相同 补充配置的电流互感器应满足下列要求 一般应将保护与测量用的电流互感器分开尽可能将电能计量仪表互感器与一般测量用互感器分开前者必须使用 05 级互感器并应使正常工作电流在电流互感器额定电流的左右保护用互感器的安装位置应尽量扩大保护范围尽量消除主保护的不保护区大接地电流系统一般三相配置以反映单相接地故 3 参数选择 电流互感器一般按下表所列技术条件选择 附件表 55 项目 参数 技术条件 正常工作条件 一次回路电压一次回路电流二次回路电流二次侧负荷暂态特性准确度等级机械荷载等 短路稳定性 动稳定倍数热稳定倍数 承受过电压能力 绝缘水平泄露比距 4 型式选择 35KV 以下屋内配电装置的电流互感器一般采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构一般常用型式为 低压配电屏和配电设备中 LQ 线圈式 LM 母线式 620KV 屋内配电装置和高压开关柜中 LD 单匝贯穿式 LF 复匝贯穿式 发电机回路和 2020A 以上回路 LMCLMZ 型 LAJLBJ 型 LRDLRZD 型 35KV 及以上配电装置一般采用油浸 瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用 LC 系列 5 短路稳定校验 动稳定校验是对产品本身带有一次回路导体的电流互感器进行校验对于母线从窗口穿过且无固定板的电流互感器可不校验动稳定热稳定校验则是验算电流互感器承受短路电流发热的能力 1 动稳定校验 电流互感器的内部稳定性通常以额定动稳定电流或动稳定倍数 Kd 表示 Kd等于极限通过电流峰值与一次绕组额定电流峰值之比校验按下式计算 Kdw≥ 式中 Kdw 动稳定倍数由制造部门提供 Ie 电流互感器的一次绕组额定电流 2 热稳定校验。