变电站电气部分及综合自动化系统方案设计

变电站电气部分及综合自动化系统方案设计内容摘要：

0 /P kW 短路损耗 /kP kW 空载电流 0%I 阻抗电压 %kU 质量 （ kg） 6SZ －6300/35 6300 Y， d11 35 1 15900 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 主接线方式的选择 9 第三章 主接线方式的选择 电气主接线概述 发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线 ，也称 主电路。 它把各电源送来的电能汇集起来，并分给各用户。 它表明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。 所以电气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分。 主接线的确定，对电力系统得安全、稳定、灵活、经济运行以及变电 所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会产 生直接的影响。 主接线设计的基本要求 电气主接线的形式将影响配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性和二次接线、继电保护等问题。 电气主接线对变电所以及电力系统的安全、可靠和经济的运行起着重要作用。 因此，对变配电所主接线有下列基本要求。 安全：应符合有关国家标准和技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全。 可靠：应满足电力负荷特别是其中一、二级负荷对供电可靠性的要求。 灵活：应能适应必要的各种运行方式，便于切换操作和检修，且适应负荷的发展。 经济：在满足上述要求的前提下，尽量使主接线简单、投资少、经济运行费用低，并节约电能和有色金属消耗量。 电气主接线设计 35kV 侧 主接线的选择 从原始资料 分析 可知， 35kV 母线有 3 回出 线，线路分布较为简单。 根据设计规范规定，主接线若采 用双母线，必然供电可靠性较高，但占地大、投资大、操作易出差错，所以 不考虑；桥式接线虽然设备 较 少，但线路没有跨越功率，倒闸操作很不方便，亦不考虑。 现采用以下二种主接线进行比较：即单母线、单母线分段接线，分析见表 4： 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 主接线方式的选择 10 表 4 主接线方式比较 单母线接线 单母线分段 可靠性 当母线有故障或检修时，整个母线需停电，灵活性较差 当出线开关检修，该回路停电 继电保护简化，动作可靠性高 一段母线发生故障时，分断断路器自动将故障切除，保证正常母线不间断供电 当出线开关检修，该回路停电 继电保护简化，动作可靠性高 灵活性 当母线有故障或检修时，整个母线需停电，灵活性较差 扩建裕度大，容易扩建 一台开关检修或故障，操作都较简单，且操作过程不影响其它出线正常运行，操作较为灵活 扩建裕度大，容易扩建 经济性 投资较少，占地面积较小 投资较大，占地面积小 倒闸操作 倒母操作比较简单 主变检修时，断开相应的 DL及拉开相应刀闸即可，不会影响线路的运行，倒母操作比较简单 从以上分析可知，虽然单母线接线从经济性方面考虑要优于单母分段，但可靠性、灵活性均不如单母线分段。 从原始资料可知，本变电站是终端变电站， 35kV 侧有三回进线， 且一回电源为双回线供电，采用 单母线接线其供电可靠性基本能满足要求，但为了倒闸操作方便，同时提高供电可靠性， 考虑长期发展，因此本变电所 35kV 母线侧采用单母线分段接线。 本变电所电源侧有双回路供电，不用增设旁路母线。 10kV 侧主接线的选择 10kV 侧通常采用单母线或单母线分段接线，单母线虽使用设备少，经济性好，但可靠性差，本变电所 10kV 有配电所、医院、学校等重要负荷，且出线多，故采用单母线分段接线，可靠性较好，操作方便，重要负荷已有双回线，故不考虑设置旁路母线。 综上所述，本变电站 35kV 与 10kV 侧均采用单母线分段接线。 其主接线简图如图2： 沈阳化工大学学士学位论文 第三章 主接线方式的选择 11 图 2 变电站主接线图 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 短路电流计算 12 第四章 短路电流计算 产生短路原因和短路的定义 产生短路的主要原因是电器设备载流部分的绝缘损坏。 绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。 此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。 所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。 短路电流计算的目的 为确保电器设备在短路情况下不致损坏，减轻短路危害和防止故障扩大，必须事先对短路电流进行计算。 计算短路电流的目的是： ； ； ，选择限制短路电流的措施；。 短路电流计算的方法 计算方法采用标幺值法。 进行运算的物理量，不使用具体单位的值，而是用其相对值表示，这种计算方法叫做标幺值法。 标幺值的概念是： = 该 量 的 实 际 值 （ 任 意 单 位 ）某 量 的 标 幺 值该 量 的 基 准 值 （ 与 实 际 值 同 单 位 ） 所谓基准值是衡量某个物理量的标准或尺度，标幺值表示的物理量是没有单位的。 基准值可以任意选定，依计算方便而取。 三相短路电流计算 由原始资料可知，待设计变电站和系统相连 ,位 35kV终端。 分别由距变电站 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 短路电流计算 13 和 10km 的两处电源供电。 ⑴ 确定基准值 选 =100jS MVA ，取 1=37kjUV，则 1 1 100 1 .5 k3 3 3 7jj jSIAU   () 取 2  ，则 2 2 100 5 . 5 k3 3 1 0 . 5jj jSIAU   () ⑵ 计算系统各元件阻抗标幺值 ① 发电机组 FS ＝ 100/＝ （ MVA） () 39。 39。 *12 0 . 1 3 1 0 01 1 7 . 6djFxSXX S     () ② 100km 长线路 由原始材料可知 0X = /km ，则 3 4 0 221 100= 0 . 0 8 1 0 0 220javSX X X l U      () ③ 长线路 由原始材料可知 0X = /km ，则 5 6 0 222 100= 0 . 0 8 2 . 5 35javSX X X l U      () ④ 系统变压器 %  高 低 ， % 中高dU ， 9%低中dU ，则 7X = 39。 7X = 1200 ( %低高 dU + %中高 dU – %低中 dU ) jNTSS = 1200 (+) 100120 = () 8X = 39。 8X = 1200 ( %低中 dU + %中高 dU – %低高 dU ) jNTSS 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 短路电流计算 14 = 1200(9+– ) 100120= () 9X= 39。 9X = 1200( %低高 dU + %低中 dU – %中高 dU ) jNTSS = 1200(+9– ) 100120= () ⑤ 主变压器 由表 3 得 %  ， 6300NTS kVA ，则 **1 0 1 1 % 7 . 5 1 0 01 0 0 1 0 0 6 . 3kjNTUSXX S      () ⑶ 等效电路图 0 . 0 3 3 9 0 . 0 4 0 4 0 . 0 0 8 21 . 1 9 0 41 . 1 9 0 4K 1 k 2 图 3 等效电路图 ⑷ k1 点的短路 计算 ① 总电抗标幺值 **i( 1)kXX   =++= () ② 三相短路电流周期分量初始值与有效值 j1( 3 )1( k 11 . 5= = 1 8 . 1 8 k A0 . 0 8 2 5k II X  ） () (3) (3)( 1) 1kkII   = () ③ 短路冲击电流与冲击电流有效值 ( 3 ) ( 3 )( 1 ) 5 5 18. 18sh k ki I k A  = () ( 3 ) ( 3 )( 1 ) 1 1 18. 18sh k kI I k A  = () ④ 三相短路容量 沈阳化工大学学士学位论文 第四章 短路电流计算 15 ( 3 )1 *( 1)1000 .0 8 2 5jkkS M V AS X = () ⑸ k2 点的短路 计算 ① 总电抗标幺值 * * * *10 11( 2 ) ( 1 ) //kkX X X X =+ = () ② 三相短路电流周期分量初始值与有效值 2( 3 )2* ( 2 )5 . 5 8 . 1 2 k0 . 6 7 7 7jkkI k AIAX   () (3) (3)( 2) 2kkII   = () ③ 短路冲击电流与冲击电流有效值 ( 3 ) ( 3 )( 2 ) 5 5 2sh k ki I k A  = () ( 3 ) ( 3 )( 2 ) 1 1 2sh k kI I k A  = () ④ 三相短路容量 ( 3 )2 *( 2 )1000 .6 7 7 7jkkS M V AS X = () 以上计算列成短路计算如表 5： 表 5 短路电流统计表 短路点 短路点额定电压(kV) 短路点平均电压(kV) 短路电流周期分量 有效值(kA) 短路电流周期分量稳态值(kA) 短路冲击电流 有效值(kA) 短路冲击电流 最大值(kA) 短路容量 (MVA) k1 35 37 K2 10 沈阳化工大学学士学位论文 第五章 高压设备的选择与校验 16 第五章 高压设备的选择与校验 高低压电气设备选择的一般要求 高低压电气设备的选择，必须贯彻国家的经济技术政策，达到技术先进、安全可靠、经济适用、符合国情的要求。 处应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求外，还应按当地使用环境条件校验。 按正常工作条件选择电气设备 1． 电气设备的额定电压电气设备的额定电压不得低于所接电网的最高运行电压。 或计算电流。 、环境及工作条件，合理地选择设备的类型，如户内户外、海拔高度、环境温度及防尘、防腐、防爆等。 按短路情况进行校验 ⑴ 短路热稳定校验 当系统发生短路，有短路电流通过电气设备时，导体和电器各部件温度 (或热量 ) 不应超过允许值，即满足热稳定的条件 22j tI t I t  () 式中： I — 短路电流的稳态值； jt — 短路电流的假想时间； tI — 设备在 t 秒内允许通过的短时热稳定电流； t — 设备的热稳定时间。 ⑵ 短路动稳定校验 当短路电流通过电气设备时，短路电流产生的电动力应不超过设备的允许应力，即满足动稳定的条件 maxshii () 沈阳化工大学学士学位论文 第五章 高压设备的选择与校验 17 或 maxshII () 式中： shi ， shI — 短路电流的冲击值和冲击有效值。 maxi ， maxI — 设备允许的通过的极限电流峰值和有效值。 高压设备的选择与校验 断路器和隔离开关的选择与校验 ⑴ 35kV侧断路器和隔离开关的选择与校验 最大工作持续电流： .max = 3Nw NSI U 6300= 1 .3 1 2 2 .8 33 3 7 A () 额定电压选择 ： gNUU () 额定电流选择 ： wmaxNII () 开断电流选择 ： (3)Nbr KII () ① 断路器的选择与校验 由于 35kV 侧开关操作不频繁，为节省投资，拟定采用少油开关， 查手册选择户内少油开关 ，其型号为： SN10－ 35/1250 NU =35KV= gU () IN＝ 1250A＞ = () ( 3 )20 k br KI A I A   () 动稳定校验 :。