6kv变电所设计论文完成版

6kv变电所设计论文完成版内容摘要：

计算，并考虑电力系统的远景规划发展。 确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。 ⑵选择导体和电器用的短路电流，在电器连接网络中，应考虑具有反馈作用的异步电 动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 ⑶选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算电路点，应选择在正常接线方式短路电流的最大的地点。 ⑷导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算，若发电机出口的两相短路，或中性点直接60KV 变电所电气设计 23 接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地系统短路较三相短路严重时，应按严重情况计算。 限制措施 ㈠电力系统可以采取的限制短路电流的措施： ⑴提高电路系统的电压等级； ⑵采用直流输电方式； ⑶在电力系统的主网加强联系后，将次级电网解列运行； ⑷在允许的范围内， 增大系统的零序阻抗。 ㈡变电所可以采取的限流措施： ⑴变压器分列运行； ⑵在变压器回路中装设分裂电抗器； ⑶采用低压侧为分绕组的变压器； ⑷出线上装设电抗器。 短路过程分析 由“无限大容量系统”供电的三相短路电流 所谓“无限大容量系统”仅为一个相对概念。 当电源的容量足够大时，其等值内阻抗就很小，此时若在电源外部发生短路，则整个短路中各个元件的等值阻抗，将此电源的内阻大的多，因而电源母线上的电压变化很小，实际计算时甚至可以认60KV 变电所电气设计 24 为没有变化，既认为是一个恒压源，这种电源就称为无限大容量电源。 ⑴三相 短路电源的变化规律 三相短路后，在短路暂态过程中，短路电流等于它的周期分量和非周期分量的瞬间值之和，短路电流的非周期分量是随时间按指数规律衰减的。 当非周期分量为零时，短路既进入稳态过程，此时稳态短路电流的大小不再变化，这是这种系统短路的显著特点。 ⑵三相短路冲击电流 id 三相短路电流的最大瞬时值出现在短路发生后约半个周波左右，它不仅与周期分量的幅值有关，也与非周期分量的起始值有关，最严重的短路情况下，三相短路电流的最大瞬时值称为冲击电流 Idh｀ ich=√ 2KchIzp 式中： Kch =1+ettd 短路电流冲击系数 Izp—— 短路电流周期分量的有效值 一般 :高压电网： Kch= ich= 低压电网： Kch= ich= ⑶三相短路冲击电流有效值 Ich 60KV 变电所电气设计 25 Ich= Izp√ 1+2（ Kch1） 2 一般：高压电网： Kch= ich= 低压电网： Kch= ich= 由“有限容量系统”供电时的三相短路电流 假如向短路点输送短路电流的电源容量较小，或者短路点离电源较近，在这种情况下称为有限容 量系统供电的短路，在此条件下，电源电压的变化并非恒定不变，短路电源周期分量的幅值随电源电压的变化而改变，短路的暂态过程更为复杂，因此，前文所述无限容量系统短路过程的分析和计算方法，已不全适用，此时必须考虑同步发电机在突然短路时的电磁暂态过程。 短路电流的计算方法 电力系统短路电流的计算方法通常有三种，即标么值法、短路容量法（又称 MVA 法）和有名单位制法（又称欧姆法），高压系统中，一般采用标麽值法。 标麽值法的基本原理 标麽制又称为相对单位制，它是各个物理量的实际值与基准值的比值（系数或百分比 ） 采用标麽制，首要的问题是确定基准值： 60KV 变电所电气设计 26 ⑴基准值： 在短路电流的实际计算中，为了方便常选取 100MVA 或10000MVA 作为视在功率基准值，选用某电压等级的平均额定电压作为电压的基准值。 所谓线路平均额定电压，系指线路始端最大额定电压与线路末端最小额定电压的平均值。 线路额定电压与平均额定电压 额定电压 UN（ KV） 10 35 60 110 154 220 平均额定电压 UN（ KV） 37 60 115 162 230 若取 Sd=100MVA，由可列出不同基准电压 Ud 下的基准电流 Id，与基 准电抗 Xd 值。 常用基准值表 基准电压Ud(KV) 37 63 115 162 230 基准电流Id(KA) 基准电抗Xd(Ω ) 132 262 529 ⑵标麽值 标麽值的定义： 60KV 变电所电气设计 27 容量标麽值： S* = S/Sd 电压标麽值： U* =U/Ud 电流标麽值： I*=I*Id=I*√ 3Ud*Sd 额定标麽值：在电气设备（如发电机、变压器、电抗器及电动机等）的技术数据中，往往给出以其自身额定参数为基准的标麽值。 容量的额定标麽值： S*=S/SN 电压的额定标麽值： UN*=U/UN 电抗的额定标麽值： X*=X/XN=X*SN/U2N 电流的额定标麽值： I*=I/IN=√ 3UNI/SN 短路电流的计算 （详细计算步骤见计算书） 本次设计的变电所距负荷较近，配电线路较短， 10KV 侧各配电线路末端的短路电流值与变电所二次母线上的短路电流值相差无几，故只计算出变压器一次与二次母线的短路电流既可满足要求（系统图如图 2） 60KV 侧母线短路电流计算（如图 K1 点短路） 经过详细计算 K1 点短路时短路电 流为 (计算过程详见计算书 ) iim= I= 10KV 侧母线短路电流计算（如图 K2 点短路） 60KV 变电所电气设计 28 经过详细计算 K2 点短路时短路电流为 (计算过程详见计算书 ) 1主变 1主变66KVⅡ段母线66KVⅠ段母线10KVⅠ段母线 10KVⅡ段母线负荷负荷K1K3K4K2 K5K6 图 2 最大运行方式下： iim= I= 短路容量 Skt=3UavIk= 稳态短路电流 Ik= 最小运行方式下： iim=√ 2KimI= Iim=I√ 1+2(Kim1)= 短路容量 Skt=3UavIk= MVA 60KV 变电所电气设计 29 稳态短路电流 Ik= 第六章 变电所设备的选择与校验 高压电器选择的一般要求 电气设备的选择是发电厂和变电所电气部分设计的重要内容之一。 如何正确地选择电气设备，将直接影响到电气主接线和配电装置的安全及经济运行。 因此在进行设备的选择时，必须执行国家的有关技术经济政策，在保证安全、可靠的前提下，力争做到技术先进、经济合理、运行方便和留有适当的发展余地 ，以满足电力系统安全、经济运行的需要 一般原则 ⑴应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； ⑵应按当地环境条件校验； ⑶应力求技术先进和经济合理； ⑷与整个工程的建设标准应协调一致； ⑸同类设备应尽量减少品种； ⑹选用的新产品均应具有可靠的试验依据，并经正式鉴定合理，在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时应经上级批准。 60KV 变电所电气设计 30 技术条件 选择的高压电器应能在长期工作条件下和发生过电压、过流的情况下，保持正常运行。 ⑴长期工作条件： 电压：选用的电器在允许最高工作电压 Umax 不得低于该回路的最高运行电压 Ug 即： Umax≥ Ug 电流：选用的电器额定电流 Ie 不得低于所在回路各种可能运行方式的持续工作电流 Ig 即： Ie≥ Ig 由于变压器短路时过载能力很大，双回路出现的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。 高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式回路持续工作电流的要求。 机械荷载：选电器端子的允许载应大于电器引线在正常运行和短路时是最大作用力。 各种电器的荷载能力，厂家出厂时已做考虑，本设计不再考虑。 ⑵短路稳定条件： 检校 的一般原则： 60KV 变电所电气设计 31 Ⅰ、电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行行动、热稳定校验。 Ⅱ、用熔断器保护的电器可不验算热稳定，用熔断保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 短路的热稳定条件： It2t＞ Qdt 式中： Qdt— 在计算时间 tjs秒内，短路电流的热效应；（ KA2s ） It— t 秒内设备允许通过的热稳定电流的有效值（ KA） t— 设备允许通过的热稳定电流的时间（ S）； 校验短路电流热稳定所用的计算时间 tjs 按下式计算： tjs=tb+td 式中： tb— 继电保护装置后备保护动作时间（ S） td— 断路器的和分闸时间（ S） 采用延时保护时， tjs相应数据为继电保护装置的启动机构和执行机构的动作时间，短路器的固有分闸时间以及断路器触头电弧的持续时间总和。 短路的动稳定条件： ich≤ idf Ich≤ Idf 60KV 变电所电气设计 32 式中： ich— 短路电流（冲击）峰值（ KA） idf— 短路主电流有效值（ KA） Ich— 电器允许的极限通过电流峰值（ KA） Idf— 电器允许的极限通过电流有效值（ KA） ⑶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靠性。 电器 的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备响应的保护水平，确定当所送电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。 环境条件 ⑴温度：按《交流高压电器在长期工作时的发热》的规定，普通高压电器在环境最高温度为 +40℃时允许按额定电流长期工作，当电器在安装点的环境温度高于 +40℃，但不高于 +60℃时，每增高 1℃，建议额定电流减少 ％，当低于 +40℃时，每降低 1℃，建议额定电流增加 % 普通高压电器一般可在环境最地温度为 30℃时正常工作，在高寒地区 应选择能适应环境最低温度为 40℃的高寒电60KV 变电所电气设计 33 器。 ⑵日照：产外高压电器设备在日照下将产生附加温升，如果设备制造部门未能提出产品在日照下额定载流量的下降数据，在设计中可按电器额定电流的 80%选择设备。 ⑶风速：一般高压电器可去风速不大于 35m/s 的环境下使用。 选择电器时用的最大风速，可去高地 10m 高， 30 年一遇的 10 m 平均最大风速，阵风对外电器及电瓷产品的影响，已由制造厂考虑，不作为选择条件。 对于台风经常侵袭或最大风速超过 35m/s 的地区，除向制造部门提出特殊定货外，在设计布置时应采取有效的防护措施。 如降 低安装高度，加强基础固定等。 ⑷冰雪：在积雪覆冰严重的地区，应采取措施防止冰串引起瓷线绝缘对地网络。 隔离开关的破冰厚度一般为 10mm，在冰雪区，所选择隔离开关的破冰厚度，应大于安装场所的最大覆冰厚度。 ⑸湿度：选择电器用的湿度，应采用当地相对湿度最高月份的平均相对湿度对湿度较高的场所，应采用该处实际相对湿度。 60KV 变电所电气设计 34 一般高压电器可使用在 20℃相对湿度为 90%（电流互感器为 85%）的环境中。 ⑹污秽：在距离海岸 1~2km 或盐厂附近的盐雾场所在火电厂、炼油厂、冶炼厂、石油化工厂和水泥厂等附近含有由工厂排出的二氧化硫 、硫化氢、氨、氮等成分烟气，粉尘等场所，在湿气候下将形成腐蚀性或导电的物质，污秽地区内各种污秽物对电器设备的危害，取决于误会物质的导电性、吸水性随着力数量，比重及距污物源的距离和气象条件，在工程设计中，应根基污秽情况选用下到措施。 增大电瓷外绝缘的有效泄漏比距或选用利于防污的电瓷造型，如果用半导体、大小伞、大倾角、钟罩式等制造绝缘子。 采用屋内配电装置，二级及以上，污秽区 63~110KV 配电装置采用屋内型。 当技术合理时，污秽区 220KV 配电装置也可采用屋内型。 ⑺海拔：电器的一般使用条件为海拔不 超过 1000m 海拔超过 1000m 地区称为高原地区。 本设计变电所不属高原地区，因而不考虑此项因素。 ⑻地震：地震对电器的影响主要是地震波的频率和地震震动的加速度。 60KV 变电所电气设计 35 选择电器时，应根据当地震烈度选取用能够满足地震需求的产品，电器的辅助设备各应具有与主设备相同的抗震能力，一般电器产品可以耐受地震烈度 8 度的地震度，在安装时，应考虑到指甲对地震力的放大作用根据有关规定。 地震基本烈度为 7 度及以下地区的电器可不采用防震措施。 环境保护： 选用电器尚应注意电器对周围环境的影响，根据周围环境的控制标准，要对制造部 门提出必要的技术要求。 ⑴电磁干扰：频率大于 10KHZ 的无线电干扰主要来自回线的电流，电压突变和电晕放电，它会损害或破坏电磁信号的正常接收及电子设备的正常运行，因此电器及金具的最高工作电压下，晴天的夜晚不。