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供用电技术专业论文.doc

供用电技术专业论文

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2017-09-06 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《供用电技术专业论文doc》,可适用于职业岗位领域

kV变电所电气一次部分初步设计题目kV变电所电气一次部分初步设计并列英文题目kVelectricalsubstationpartofthepreliminarydesignofa系部电气工程系专业供用电技术kV变电所电气一次部分初步设计摘要变电站是电力系统的重要组成部分它直接影响整个电力系统的安全与经济运行是联系发电厂和用户的中间环节起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节电气主接线的拟定直接关系着全厂(所)电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定是变电站电气部分投资大小的决定性因素。本次设计kV变电所电气一次部分初步设计首先根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式在技术方面和经济方面进行比较选取灵活的最优接线方式。其次进行短路电流计算根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时其短路稳态电流和冲击电流的值。最后根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择然后进行校验。AbstractElectricitysubstationisanimportantcomponentofthesystem,itwilldirectlyaffectthepowersystemsecurityandeconomicoperationofpowerplantsarelinkedandusersofintermediatelinks,transformationanddistributionofpowerplaysaroleThemainelectricalpowerplantsubstationwiringisthemainlinkinthemainelectricalwiringdirectlyrelatedtothedevelopmentofthewholeplant(by)thechoiceofelectricalequipment,powerdistributionequipmentlayout,relayprotectionandautomaticdeviceidentification,ispartoftheelectricalsubstationthedecisivefactorinthesizeofinvestmentThedesignofakVelectricalsubstationpartofthepreliminarydesign,firstofall,accordingtothemainterminaloftheeconomicandreliableoperationofallflexibilitytochoosetheconnectionmodevoltage,inthetechnicalaspectsandeconomicaspectsofcomparison,theflexibilitytoselecttheoptimumconnectionmodeSecondly,tocarryoutshortcircuitcurrentcalculation,accordingtopointouttheshortcircuitshortcircuitalltheimpactofsteadystatecurrentandshortcircuitcurrent,calculatedfromthethreephaseshortcircuitwhenthecircuithasbeenoccurringintheworkofthebusvoltage,thesteadystatecurrentandtheimpactofshortcircuitcurrentvalueFinally,inaccordancewiththevoltageleveloftheratedvoltageandmaximumcontinuousoperatingcurrentequipmentchoice,andthenproceedtocheckkV变电所电气一次部分初步设计前言经过三年的系理论知识的学习及各种实习操作还有老师精心培育下对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料分析材料参考阅读《发电厂电气部分》、《电气设计规范》、《电力系统分析》和《发电厂电气部分》设计计算资料等参考书籍在指导老师的指导下经过周密的计算完成了此次毕业设计。几周的毕业设计使我了解设计的要求及设计内容更加深刻了解课本中的内容使知识与理论相结合使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线电气设备以及导本选择方法进一步掌握。本毕业设计中共分两部分第一部分是设计说明书共计四章第二部分是技术设计计算书共计两章。由于水平所限设计书中难免出现错误和不妥之处希望指正。kV变电所电气一次部分初步设计目录摘要前言第一部分设计说明书第一章原始资料分析第一节原始资料分析第二节原始资料分析第二章电气主接线设计第三章最大持续工作电流及短路计算第一节各回路最大持续工作电流第二节短路电流计算点的确定和短路电流计算结果第四章主要电气设备选择第一节主变压器的选择第二节高压断路器的选择及说明隔离开关的选择及说明第三节第四节母线的选择及说明第五节电流互感器的配置和选择第六节电压互感器的配置和选择第七节各主要电气设备选择结果一览表第二部分技术设计计算书第一章短路电流计算书第一节系统接线第二节元件参数图第三节选取基准值并进行折算第四节计算三相短路电流值第二章主要电气设备选择计算书第一节高压断路器的选择计算第二节隔离开关的选择计算第三节母线的选择计算第四节电流互感器的选择计算第五节电压互感器的选择计算结束语参考文献kV变电所电气一次部分初步设计第一部分设计说明书第一章原始资料总体分析第一节原始资料分析系统接线图TTkmGGMVAMVAMWMWkmkmX=ΩkmkmkmkVS=MVAC第二节原始资料分析变电所的建设规模类型:kV降压变电所变电所的最终容量、机组型式和台数:两台三相双绕组变压器容量MVA。电力系统与本厂连接情况:变电所在电力系统的地位和作用:地区变电所、交换电能电压、接受和分配电能。变电所进入系统的电压等级为kV出线回路回。电力负荷水平kV侧有条给用户的引出线出线最大负荷kWcosφ=最大负荷利用小时数小时继电保护动作时间为S一台kVA的所用变压器所用电总的最大负荷为kVA。环境条件:kV为屋内配电装置周围空气温度为。kV变电所电气一次部分初步设计kV电缆为根并列埋入地下净距为mm土壤温度为。第二章电气主接线设计(一)kV电气主接线KV侧的接线()单母分段接线单母分段接线:接线简单清晰设备少且操作方便可提高供电可靠性和灵活性不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围对于重要用户可以从不同段引两个回路而使重要用户有两个电源供电在这种情况下当一段母线发生故障由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障段切除因而保证了正常段母线不间断供电。()双母线优点:检修任一母线时不会停止对用户的连续供电当检修任一母线隔离开关时只需断开此隔离开关所属的一条电路和与此刀闸相连的该组母线其它回路均可通过另一组母线继续运行从而提高了供电可靠性。缺点:、投资较大所用设备多占地面积大增加了一组母线和一组刀闸。、配电装置复杂经济性差。、在运行中隔离开关做为操作电器易发生误操作事故。总体来说:kV电压级线路回路数回为使线路断路器检修时不停电应采用单母线分段接线或双母线带旁路接线以保证其供电的可靠性和灵活性。这两种接线方式都能适应运行方式的变化也能保证供电可靠所以现在要考虑经济性能明显看出单母分段接线比双母线带旁路接线投资少接线简单清晰所用设备少运行操作方便配电装置简单保护配置也相对简单所以选用单母线分段接线。(二)kV电气主接线KV侧接线:方案一:单母线接线:具有接线简单清晰操作方便所用设备比较少投资少等优点但当母线或母侧隔离开关检修故障时连接在母线上的所有回路都将停止工作当母线发生短路时所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸因而造成母线电压失压全部停电检修任一电源或线路的断路器时该回路必须停电。方案二:单母分段接线:接线简单清晰设备少且操作方便可提高供电可靠性和灵活性不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围对于重要用户可以从不同段引两个回路而使重要用户有两个电源供电在这种情况下当一段母线发生故障由于分段断路器在继电保护装置的作用下能自动将故障段切除因而保证了正常段母线不间断供电。kV变电所电气一次部分初步设计总体分析:kV电压级鉴于出线回路太多且为直馈线电压较低宜采用屋内配电其单回线路负荷较低因此可能采用单母线分段接线或双母线分段接线形式。但双母线分段接线比单母线分段接线所用设备多接线复杂操作不方便投资较大综合分析和考虑经济性选取单母线分段接线方式。所用电接线(三)变电所的主要所用负荷是变压器冷却装置、直流系统中的充放电装置和整流装置以及采暖、通风、照明、供水等负荷这些负荷容量都不太大因此变电所的所用电压只需kV一级采用动力与照明混合供电方式。题目给出为一台所用变压器所以选取单母线接线。第三章最大持续工作电流及短路计算第一节各回路最大持续工作电流各回路最大持续工作电流的公式为:,maxI=gmaxUe其中:,所统计各电压侧负荷容量maxU各电压级额定电压。e第二节短路电流计算点的确定和短路电流计算结果,基本要求(,)基本假定短路电流实用计算中采用以下假设条件和原则:正常工作时三相系统对称运行。所有电源的电动势相位角相同。系统中的同步和异步电机为理想电机不考虑电机饱和、磁滞、锅流及导体集肤效应等影响转子结构完全对称定子三相绕组空间相差电气角。电力系统中各元件的磁路不饱和即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小变化。电力系统中所有电源都在额定负荷下运行其中负荷接在高压母线上负荷接在系统侧。同步电机都具有自动调整励磁装置(包括强行励磁)。短路发生在短路电流为最大值的瞬间。不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流。除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外元件的电阻都略去不计。kV变电所电气一次部分初步设计元件的计算参数均取其额定值不考虑参数的误差和调整范围。一般规定验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流应按本工程的设计规划容量计算并考虑电力系统的远景发展规划(一般为本期工程建成的年)。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。选择导体和电器用的短路电流在电气连接的网络中应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响。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短路电流为最大的地点。对电抗器的~kV出线与厂用分支线回路除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器前外其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。导体和电器的动稳定、热稳定和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接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时则应按严重情况计算。(,)变电所中可以采取的限流措施变压器分裂运行。在变压器回路中装设分裂电抗器或电抗器。采用低压侧为分裂绕组的变压器。出线上装设电抗器。)短路计算点的确定要求(,短路电流计算的目的是为了选择导体和电器并进行有关的校验。计算步骤(,)基准值的选取高压短路电流一般只计及各元件的电抗采用标么值计算。为了计算方便通常选取基准容量S=MVA或S=MVA计算基准电压U一般取各级的平均JJJ电压即U=U=UeJP其中U平均电压PUe额定电压当基准容量S(MVA)与基准电压U(kV)选定后基准电流I(kA)与基JJJ准电抗X(Ω)便已决定:JSJ基准电流I=JUJUJ基准电抗X=JIJ(,)各元件参数标么值的计算电路元件的标么值为有名值与基准值之比计算公式如下:UU=*UJkV变电所电气一次部分初步设计SS=*SJUIJI==I*ISJJXSJX==X*XUJJ(,)ΔY变换Δ形网络如下图示:Y形网络如下图示:ΔY网络变换公式如下:XXX=XXXXXX=XXXXXX=XXXkV变电所电气一次部分初步设计(,)按同一计算法对等值电源进行归并当仅计算任意时间t的短路电流周期分量I各电源的发电机形式、参数zt相同且距离短路点的电气距离大致相等时可将各电源合并为一个总的计算电抗SeΣX=XjsΣ*SJ则I=IIztzt*eΣ其中X各电源合并后的计算电抗标么值Σ*I各电源合并后的t秒短路电流周期分量标么值zt*S各电源合并后的总的额定容量(MVA)eΣI各电源合并后总的额定电流(kA)eΣ(,)三相短路电流周期分量计算无限大电源供给的短路电流当供电电源为无穷大或计算电抗(以供电电源为基准)X时不考虑短js路电流周期分量的衰减此时SeX=XjsΣ*SJ〞I=I=I=z***XΣ*IUIepJ〞I====IIz*JXXjsΣ*XΣSSeJ〞〞S===ISJXXjsΣ*其中X电源对短路点的等值电抗标么值Σ*X额定容量S量下的计算电抗jseS电源的额定容量(MVA)eI短路电流周期分量的标么值z*I短路电流周期分量的有效值(kA)z〞I秒短路电流周期分量的标么值*I时间为短路电流周期分量的标么值*X电源对短路点的等值电抗有名值(Ω)ΣI电源的额定电流(A)eU电网的平均电压(kV)p〞S短路容量(MVA)有限功率电源的短路电流计算通常使用运算曲线运算曲线是一组短路电流周期分量I与计算电抗X、zt*js短路时间t的变化关系曲线。所以根据各电源的计算电抗X查相应的运算js曲线可分别查出对应于任何时间t的短路电流周期分量标么值I并由下式ztm*求出各有名值:kV变电所电气一次部分初步设计SnmX=X(kA)(m=„„n)ztmtm*Uj其中X第m个电源短路后第t秒钟短路电流周期分量有名值ztmS第m个电源等值发电机额定容量nm转移电抗X各电源与短路点之间的电抗。n计算电抗X转移电抗在各实际电源电压下的值。js原等值发电机容量为基值的电抗标么值SnmX=X(m=„„n)jsmmdUb其中S第m个电源等值发电机额定容量MVAnmX第m个电源与短路点之间的转移阻抗标么值mdX第m个电源与短路点之间的计算电抗jsm常用设备电抗换算公式标么值(以S、UJJ设备名称厂家所给参数有名值为基准)uSSnFJ发电机X(标么值)X=XX==XFNFFnF*FnSSSnJnuSUXUdnBdJ变压器X=UX=X==BdBBSXSnJnSX(Ωm)J线路X=XLX=LC*SL(km)N已知系统短路容系统量S从基值S换算到JJXS=XJJJS基值SJJ短路点短路电流周期分量有名值SSnmJI=II(式中m=„„n并求和。)ztztm**UUJJ其中I有限功率电源供给的短路电流周期分量标么值ztm*X无限大功率电源供给的短路电流标么值md(,)冲击电流的计算三相短路发生后的半个周期(t=s)短路电流的瞬时值达到最大称为冲击电流i。当不计周期分量的衰减时其值按下式计算:chi=KI″chchkV变电所电气一次部分初步设计ωK=echTa其中K冲击系数按下表选取。ch不同短路点的冲击系数短路全电IchKch短路点流最大有效(推荐值)K值ch发电机端发电厂高压侧母线及发电机电压电抗器后远离发电厂的地点在电阻较大的电路(R>X)ΣΣ第四章主要电气设备选择电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件在进行设备选择时应根据工程实际情况在保证安全可靠的前提下积极而稳妥地采用新技术并注意节约必须按正常工作条件进行选择并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。第一节主变压器的选择变压器是变电站的重要设备其容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构如选用适当不仅可减少投资减少占地面积同时也可减少运行电能损耗提高运行效率和可靠性改善电网稳定性能。、主变压器台数:为保证供电可靠性变电所一般设有两台主变压器。、变压器容量:装有两台变压器的变电站采用暗备用方式当其中一台主变因事故断开另一台主变的容量应满足全部负荷的考虑变压器的事故过负荷能力为则可保证负荷供电。、在KV及以下电力系统中一般选三相为压器采用降压结构的线圈排列成铁芯低压中压高压线圈高与低之间阻抗最大。、绕组数和接线组别的确定:该变电所有两个电压等级所以选用三相双绕组绕组变压器连接方式必须和系统电压相位一致否则不能并列运行KV以上电压变压器绕组都采用Y连接KV采用Δ连接。、调压方式的选择:kV变电所电气一次部分初步设计普通型的变压器调压范围小仅为而且当调压要求的变化趋势与实际相反(如逆调压)时仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外普通变压器的调整很不方便而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大一般在以上而且要向系统传输功率又可能从系统反送功率要求母线电压恒定保证供电质量情况下有载调压变压器可以实现特别是在潮流方向不固定而要求变压器可以副边电压保持一定范围时有载调压可解决因此选用有载调压变压器。、冷却方式的选择:主变压器一般采用的冷却方式有:自然风冷、强迫油循环风冷、强迫油循环水冷、强迫导向油循环冷却。考虑到冷却系统的供电可靠性要求及维护工作量首选自然风冷冷却方式。第二节高压断路器的选择及说明参数选择,断路器及其操动机构应按表所列技术条件选择并按表中使用环境条件校验。断路器参数选择项目参数正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间技承受过电压能术对地和断口间的绝缘水平、泄漏比距力条开断电流、短路关合电流、操作循环、操作次数、操作相件操作性能数、分合闸时间及同期性、对过电压的限制、某些特需的开断电流、操动机构环环境温度、日温差、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高环境境度、地震烈度条环境保护噪音、电磁干扰件,型式选择断路器型式的选择除应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。选择原则如下表所示。断路器的选型安装使用场可选择的主要型需注意的技术特点所式少油断路器用量大注意经济实用性多用于屋内或成套配kV及高压开关柜内采用多油或老型号少油断路器真空断路器电以下需注意产品质量和重合闸影响。电缆线路开断装多油断路器应无重燃置kV少油断路器开断kV空载长线时过电压水平不应超过kV变电所电气一次部分初步设计安装使用场可选择的主要型需注意的技术特点所式kV六氟化硫断路器允许值开断无重燃有时断路器的两侧为互不联系的电源空气断路器,关于开关能力的几个问题在校核断路器的断流能力时应用开断电流代替断流容量。一般取断路器实际开断时间的短路电流作为校验条件。,机械荷载断路器接线端子允许的水平机械荷载列于下表。断路器接线端子允许的水平机械荷载额定电压(kV)及以下,接线端子水平机械拉力(N)第三节隔离开关的选择及说明配置:,(,)隔离开关的配置:接在发电机、变压器引出线或中性点上的避雷器可不装设隔离开关。接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。断路器的两侧均应配置隔离开关以便在断路器检修时隔离电源。中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地。(,)接地刀闸的配置:为保证电器和母线的检修安全kV及以上每段母线根据长度宜装设组接地刀闸两组接地刀闸间的距离应尽量保持适中。母线的接地刀闸宜装设在母线电压互感器的隔离开关上和母线隔离开关上也可装于其他回路母线隔离开关的基座上。必要时可设置独立式母线接地器。kV及以上配电装置的断路器两侧隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地刀闸。旁路母线一般装设一组接地刀闸设在旁路回路隔离开关的旁路母线侧。kV及以上主变压器进线隔离开关的主变压器侧宜装设一组接地刀闸。,选择(,)参数选择隔离开关及其操作机构应按表中所列技术条件选择并按表中使用环境条件校验。隔离开关参数选择项目参数正常工作条件电压、电流、频率、机械荷载技术短路稳定性动稳定电流、热稳定电流和持续时间条承受过电压能对地和端口间的绝缘水平、泄漏比距件力kV变电所电气一次部分初步设计项目参数分合小电流、旁路电流和母线环流、单柱式隔离开关的操作性能接触区、操作机构环环境温度、最大风速、覆冰厚度、相对湿度、污秽、海环境境拔高度、地震烈度条环境保护电磁干扰件(,)型式选择隔离开关的型式应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素进行综合技术经济比较后确定。(,)操作机构选择屋内式A以下隔离开关一般采用手动操作机构A及以上宜采用电动机构。屋外式kV及以下隔离开关和接地刀闸一般采用手动操作机构(,)机械荷载机械荷载应考虑母线(或引下线)的自重、张力、风力和冰雪等施加于接线端的最大水平静拉力。当引下线采用软导线时接线端机械荷载不需再计入短路电流产生的电动力。但对采用硬导体分裂导线或扩径空心导线的设备间连线则应考虑短路电动力。(,)关于开断小电流选用的隔离开关应具有一定的切合电感、电容性小电流的能力并应能可靠切断断路器的旁路电流及母线环流。(,)关于接地刀为保证电器和母线的检修安全每段母线上宜装设组接地闸刀kV及以上断路器两侧的隔离开关和线路隔离开关的线路侧宜配置接地闸刀。应尽量选用一侧或两侧带接地闸刀的隔离开关。安装单柱隔离开关时一般在主母线侧需配以单独的接地器。对于kV及以上隔离开关的接地闸刀应根据其安装处的短路电流进行动、热稳定校验。接地闸刀允许通过的热稳定电流不一定与主闸刀的额定热稳定电流相同。第四节母线的选择及说明(硬导体的选择(,)导体选型载流导体一般使用铝或铝合金材料。纯铝的成型导体一般为矩形、槽形和管形。由于纯铝的管形导体强度稍低kV及以上配电装置敞露布置时不宜采用。铝合金导体有铝锰合金和铝镁合金两种形状均为管形。铝锰合金导体载流量大但强度较差采用一定的补强措施后可广泛使用铝镁合金导体机械强度大但载流量小主要缺点是焊接困难因此使用受到限制。(,)导体型式及适用范围导体形状应满足的要求kV变电所电气一次部分初步设计导体除满足工作电流、机械强度和电晕要求外导体形状还应满足下列要求:电流分布均匀(即集肤效应系数尽可能低)机械强度高散热良好(与导体放置方式和形状有关)有利于提高电晕起始电压安装、检修简单连接方便。常用导体形式我国目前常用的硬导体型式有矩形、槽形和管形等。矩形导体单片矩形导体具有集肤效应系数小、散热条件好、安装简单、连接方便等优点一般适用于工作电流A的回路中。多片矩形导体集肤效应系数比单片导体的大所以附加损耗增大。因此载流量不是随导体片数增加而成倍增加的尤其是每相超过三片以上时导体的集肤效应系数显著增大。在工程实用中多片矩形导体适用于工作电流IA的回路中。当工作电流为A以上时导体则应选用有利于交流电流分布的槽形或圆管形的成型导体。槽形导体槽形导体的电流分布比较均匀与同截面的矩形导体相比其优点是散热条件好、机械强度高、安装也比较方便。尤其是在垂直方向开有通风孔的双槽形导体比不开孔的方管形导体的载流能力约大比同截面的矩形导体载流能力约大。因此在回路持续工作电流为AA时一般可选用双槽形导体大于上述电流值时由于回引起钢结构严重发热故不推荐使用。管形导体管形导体是空心导体集肤效应系数小且有利于提高电晕的起始电压。户外配电装置使用管形导体具有占地面积小、架构简明、布置清晰等优点。但导体与设备端子连接较复杂用于户外时易产生微风振动。(,)导体截面的选择和校验(,()、一般要求裸导体应根据具体情况按下列技术条件分别进行选择或校验工作电流经济电流密度电晕动稳定或机械强度热稳定裸导体尚应按下列使用环境条件校验环境温度日照风速海拔高度(,()、按回路持续工作电流选择按经济电流密度选择除配电装置的汇流母线外对于全面负荷利用小时数较大母线较长(长度超过m)传输容量较大的回路均应按经济电流密度选择导体截面。kV变电所电气一次部分初步设计导体截面的校验按电晕条件校验:对kV及以上电压的母线应按电晕电压校验。按短路热稳定校验按短路动稳定校验:导体短路时产生的机械应力一般均按三相短路验算。第五节电流互感器的配置和选择电流互感器的配置:(,)凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置的要求。(,)在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器:发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口等。(,)对直接接地系统一般按三相配置。对非直接接地系统依具体要求按两相或三相配置。电流互感器的选择(,)参数选择电流互感器应按表中所列技术条件选择并按表中使用环境条件校验。电流互感器的参数选择项目参数一次回路电压、一次回路电流、二次回路电流、二次侧技正常工作条件负荷、准确度等级、暂态特性、二次级数量、机械荷载术条短路稳定性动稳定倍数、热稳定倍数件承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地环境条件震烈度(,)型式选择kV以下屋内配电装置的电流互感器根据安装使用条件及产品情况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kV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kV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L(C)系列。树脂浇注绝缘的LZ系列只适用于kV屋内配电装置。在有条件时如回路中有变压器套管、穿墙套管应优先采用套管电流互感器以节约投资、减少占地。选用母线式电流互感器时应注意校核窗口允许穿过的母线尺寸。(,)一次额定电流选择当电流互感器用于测量时其一次额定电流应尽量选择得比回路中正常工作电流大左右以保证测量仪表的最佳工作并在过负荷时使仪表有适当的指示。电力变压器中性点电流互感器的一次额定电流应按大于变压器允许的不平衡电流选择一般情况下可按变压器额定电流的进行选择。中性点非直接接地系统中的零序电流互感器在发生单相接地故障时kV变电所电气一次部分初步设计通过的零序电流较中性点直接接地系统的小得多。为保证保护装置可靠动作应按二次电流及保护灵敏度来校验零序电流互感器的变比。(,)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(LMZ型)可不校验动稳定。热稳定校验则是校验电流互感器承受短路电流发热的能力。、内部动稳定校验电流互感器的内部动稳定性通常以额定动稳定电流或动稳定倍数K表示。dichKdIe其中K动稳定倍数由制造部门提供di短路冲击电流的瞬时值(kA)chI电流互感器的一次绕组额定电流(A)e、外部动稳定校验外部动稳定校验主要是校验电流互感器出线端受到的短路作用力不超过允许值。ichKdlMIe其中K动稳定倍数由制造部门提供di短路冲击电流的瞬时值(kA)chI电流互感器的一次绕组额定电流(A)eL计算长度(cm)M、热稳定校验制造部门在产品型录中一般给出t=s或s的额定短时热稳定电流或热稳定电流倍数KrtQdKrIe其中Q短路电流引起的热效应(kAS)dt制造部门提供的热稳定计算采用的时间t=s或s。、提高短路稳定度的措施当动热稳定不够时例如有时由于回路中的工作电流较小互感器按工作电流选择后不能满足系统短路时的动、热稳定要求则可选择额定电流较大的电流互感器增大变流比。、关于准确度和暂态特性电流互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。用于电度计量的电流互感器准确度不应低于级kV宜用级用于电流电压测量的准确度不应低于级非重要回路可使用级。用于继电保护的电流互感器应用“D”(或“B”)级同时按校验额定倍数以保证过电流时的误差不超过规定值。kV变电所电气一次部分初步设计第六节电压互感器的配置和选择一、电压互感器的配置:(一)电压互感器的数量和配置与主接线方式有关并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时保护装置不得失压同期点的两侧都能提取到电压。(二)kV电压等级的每组主母线的三相上应装设电压互感器。旁路母线上是否要装设电压互感器应视各回出线侧装设电压互感器的情况和需要确定。(三)当需要监视和检测线路侧有无电压时出线侧的一相上应装设电压互感器。二、电压互感器的选择(一)参数选择电压互感器按表中所列技术条件选择并按表中环境条件校验。电压互感器参数选择项目参数技一次回路电压、一次电压、二次负荷、准确度等级、机正常工作条件术械荷载条承受过电压能力绝缘水平、泄漏比距件环境温度、最大风速、相对湿度、污秽、海拔高度、地环境条件震烈度(二)型式选择、kV配电装置一般采用油浸绝缘结构在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时一般采用三相五柱电压互感器。、kV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。、接在kV及以上线路侧的电压互感器当线路上装有载波通讯时应尽量与耦合电容器结合统一选用电容式电压互感器。(三)接线方式选择在满足二次电压和负荷要求的条件下电压互感器应尽量采用简单接线。(四)电压选择电压互感器的额定电压按表中数据选择。kV变电所电气一次部分初步设计电压互感器的额定电压选择型一次电压(V)二次电压(V)第三绕组电压(V)式接于一次线电压上(如UxVV接法)单中性点非直相Ux接接地系统接于一次相、电压上中性点直接接地系统三Ux相其中U系统额定电压x(五)准确度及二次负荷电压互感器的准确度是在额定二次负荷下的准确级次。用于电度计量准确度不应低于级用于电压测量不应低于级用于继电保护不应低于级。(六)铁磁谐振特性和防谐措施电磁式电压互感器安装在中性点非直接接地系统中且当系统运行状态发生突变时有可能发生并联谐振。为防止此类型铁磁谐振发生可在电压互感器上装设消谐器亦可在开口三角端子上接入电阻或白帜灯泡。第七节各主要电气设备选择结果一览表主变得选择结果序型号号SZ断路器选择结果额定开分电压额定额定动稳定热稳定额定关序断电流闸等级型号电压电流电流电流合电流号(KA)时(KV)(KV)(A)(KA)(KA)(KA)间LWI(S)msZN(S)S(AG)kV变电所电气一次部分初步设计隔离开关选择结果序电压等额定电额定电额定动稳定电额定热稳定电流型号号级(kV)压(kV)流(A)流(峰值)(kA)(有效值)(kA)GWG(S)GN(S)电流互感器选择结果二次负荷序电压等级额定电流比型号KKrd号(KV)(A)级p级LFZLB电压互感器选择结果序电压等级(KV)型号额定电压比二次负荷(VA)号JDEJ(级)TYD母线的选择结果序电压等级(KV)型号号LGJTMYKV出线电缆的选择结果序电压等级(KV)型号号YJVVkV变电所电气一次部分初步设计第二部分技术设计计算书第一章短路电流计算书第一节系统接线图TTkmGGMVAMVAMWMWkmkmX=Ωkm系统图kmkmkVS=MVAC第二节元件参数根据系统中各元件的要求查资料得出各元件参数。、发电机名称GG型号QFSQFSU(kV)ncosφ接线形式YY〝XdX*XX*XX*、变压器名称TT绕组相别三相三绕组三相三绕组接线组别YYΔYYΔkV变电所电气一次部分初步设计S(kVA)n电压等级UkUkUkP(kW)kP(kW)、水电系统名称C容量(MVA)〝XdXX=XX=X接地形式中性点直接接地、线路因为X=ΩkmX=X公式结果X(Ω)XLLX(Ω)XLLX(Ω)XLLX(Ω)XLLX(Ω)XLL、主变压器名称T型号SFP绕组相别三相双绕组接线组别YΔ低压侧额定电压(kV)Uk第三节选取基准值并进行折算、基准值的选取设S=MVAJU=UJavkV变电所电气一次部分初步设计、各元件参数标么值的计算()系统变压器T变压器各电压等级短路电压百分数化简:U=(UUU)=()=kkkkU=(UUU)=()=kkkkU=(UUU)=()=kkkk阻抗标么值:SB高压侧:X=U===*kSNSB中压侧:X=U==*kSNSB低压侧:X=U=()=*kSN()系统变压器T变压器各电压等级短路电压百分数化简:U=(UUU)=()=kkkkU=(UUU)=()=kkkkU=(UUU)=()=kkkk阻抗标么值:SB高压侧:X=U===*kSNSB中压侧:X=U==*kSNSB低压侧:X=U=()=*kSN()线路kV变电所电气一次部分初步设计SBX=X==L*LUBSBX=X==L*LUBSBX=X==L*LUBSBX=X==L*LUBSBX=X==L*LUB()主变SBX=U==kT*SN第四节计算三相短路电流值根据参数及系统图画出正序网络图并求短路电流。、D点三相短路时其正序网络图及化简图如下:GGDC图一kV变电所电气一次部分初步设计GGCD图二GGCD图三GGCD图四kV变电所电气一次部分初步设计CGD图五D图六因此图五中Z==Σ图六中计算转移阻抗为:ZΣX===fGCGZΣX===fCCC计算电抗为:SΣX=X==jsGfGSBkV变电所电气一次部分初步设计SΣX=X==>jsCfCSB因此要查运算曲线求短路电流周期分量标么值查汽轮机运算曲线有t=S时I=*t=S时I=*t=S时I=*所以其有名值为:()I==(kA)()I==(kA)()I==(kA)冲击电流为:()i=KI==(kA)chch,(D点三相短路时其正序网络图及化简图如下:CGCCGG图九DD图八D图七从图上可以看出转移阻抗X=fGX=fC计算电抗为:kV变电所电气一次部分初步设计SΣX=X==jsGfGSBSΣX=X==>jsCfCSB因此I==C*要查运算曲线求短路电流周期分量标么值查汽轮机运算曲线有t=S时I=G*t=S时I=G*t=S时I=G*所以其有名值为:()I==(kA)()I==(kA)()I==(kA)冲击电流为:()i=KI==(kA)chch综上所述短路电流计算结果表如下:()()()短路电I(kA)i(kA)I(kA)I(kA)ch流短路点DDkV变电所电气一次部分初步设计第二章主要电气设备选择计算书第一节高压断路器的选择计算额定电压的选择:UUeeS额定电流的选择:IIemax开断电流的选择:IIebrpt额定关合电流的选择:iiecsh,、kV侧()、选择计算可得I==(A)max根据以上选择原则所以选择的断路器型号为ZN。()、校验额定电流:IIemaxI=A>Ae额定开断电流I=kA>A(I〞)ekd额定关合电流I=kA>kAeg热稳定短路电流持续时间t=tt==(S)ddf根据公式ItQrtdt而It==(kAS)rt()Q=(I)t==(kAS)dt由于,所以满足热稳定的要求。配用CT弹簧草动机构。可见所选断路器满足要求。(二)、kV侧、选择计算可得I==(A)maxkV变电所电气一次部分初步设计根据以上选择原则所以选择的断路器型号为LWI。、校验()额定电流:IIemaxI=A>Ae()额定电压:UUeew()额定开断电流I=kA>kAekd)热稳定(短路电流持续时间t=tt==(S)ddf根据公式ItQrtdt而It==(kAS)rt()Q=(I)t==(kAS)dt由于,所以满足热稳定的要求。()额定关合电流I=kA>kAeg()动稳定电流I=kA>i(kA)dwch可见所选断路器满足要求。第二节隔离开关的选择计算额定电压的选择:UUeeS额定电流的选择:IIemax,、kV侧()、选择根据以上选择原则所以选择的隔离刀闸型号为GN()、校验额定电流:IIemaxI=A>Ae额定电压:UUeewU=kV=Ueew动稳定电流I=kA>i(kA)dwch热稳定短路电流持续时间t=tt==(S)ddf根据公式ItQrtdtkV变电所电气一次部分初步设计而It==(kAS)rt()Q=(I)t==(kAS)dt由于,所以满足热稳定的要求。配用CS型操动机构。可见所选隔离开关满足要求。,、kV侧()、选择根据以上选择原则所以选择的隔离刀闸型号为GWG()、校验额定电流:IIemaxI=A>Ae动稳定电流I=kA>i(kA)dwch热稳定短路电流持续时间t=tt==(S)ddf根据公式ItQrtdt而It==(kAS)rt()Q=(I)t==(kAS)dt由于,所以满足热稳定的要求。配用CJXG型操动机构。可见所选隔离开关满足要求。所以断路器和隔离开关选择表如下:计算数据电气参数数UIiUIIzchezkddw据IIIImaxer(kV(kA(kA(kV(kA(kA型号tt(A)(A)))))))LWIGWGZN(AG)GNkV变电所电气一次部分初步设计第三节母线的选择计算母线在电力系统中主要担任传输功率的重要任务电力系统的主接线也需要用母线来汇集和分散电功率在发电厂、变电所及输电线路中所用导体有裸导体硬铝母线及电力电缆等由于电压等级及要求不同所使用导体的类型也不相同。敞露母线一般按导体材料、类型和敷设方式、导体截面、电晕、短路稳定、共振频率等各项进行选择和校验。、裸导体应根据具体使用情况按下列条件选择和校验()型式:载流导体一般采用铝质材料对于持续工作电流较大且位置特别狭窄的发电机变压器出线端部以及对铝有较严重腐蚀场所可选用铜质材料的硬裸导体。回路正常工作电流在A及以下时一般选用矩形导体。在,A时一般选用槽形导体。()配电装置中软导线的选择应根据环境条件和回路负荷电流、电晕、无线电干扰等条件确定导体的截面和导体的结构型式。)当负荷电流较大时应根据负荷电流选择导线的截面积对KV及以下(配电装置电晕对选择导体一般不起决定作用故可采用负荷电流选择导体截面。、母线及电缆截面的选择除配电装置的汇流母线及较短导体按导体长期发热允许电流选择外其余导体截面一般按经济电流密度选择。()按导体长期发热允许电流选择导体能在电路中最大持续工作电流Igmax应不大于导体长期发热的允许电流Iy即:IgmaxkIy()按经济电流密度选择按经济电流密度选择导体截面可使年计算费用最低对应不同种类的导体和不同的最大负荷年利用小时数Tmax将有一个年计算费用最低的电流密度经济电流密度(J)导体的经济截面可由下式:S=J取AMM()热稳定校验:按上述情况选择的导体截面S还应校验其在短路条件下的热稳定。SSmm=(mm)C热稳定系数取I稳态短路电流(KA)tdz短路等值时间S()动稳定校验:动稳定必须满足下列条件即:δmaxδyδy母线材料的允许应力(硬铅δy为P硬铜Pa铜为Pa)提供电源以获得较高的可靠性。KV侧母线截面选择因为安装地点电压为KV,根据规程选择的矩形铝母线基准环境温度母线平放其基准条件下长期允许电流为I=AgekV变电所电气一次部分初步设计()按长期电流选择时所选母线截面的长期允许电流应大于装设回路中最大持续工作电流。即IIrmaxI=KIrre由于屋内母线长期允许电流的校正系数为:所以I==>g()kV母线不需要进行电晕电压校验。()热稳定校验QdSC其中S所选用母线截面积(mm)Q短路电流热效应dC热稳定系数由于t=tt==(S)ddf()Q=(I)t==(kAS)d按取热稳定系数C=所以S=)=(mmmin而所选母线截面为:=>故热稳定满足要求。()动稳定校验i=(kA)ch中间母线所受电动力较边母线大其最大值为:L()()F=(i)cha=()=(N)最大弯距为:L()M=F==(Nm)母线截面抗弯距为:kV变电所电气一次部分初步设计bhW=(mm)==母线的计算应力为:>所以满足动稳定要求。可见所选的母线截面满足要求。第四节电流互感器的选择计算额定电压的选择:UUeeS额定电流的选择:IIemax,、kV侧()、选择根据以上选择原则所以选择的电流互感器型号为LFZ其为户内用环氧树脂浇注绝缘结构电流互感器。选择级侧二次连接导线截面:Σ==(Ω)deS==(mm)ZΣRedC()、校验动稳定根据公式iichdfi=K==(KA)dfd所选电流互感器的KAKA所以满足动稳定的要求。热稳定根据公式〞Q=It==(kAS)d(KI)=()=(AS)re由于,所以满足热稳定的要求。所以所选电流互感器满足要求。kV变电所电气一次部分初步设计第五节电压互感器的选择计算KV侧:选择户内式单相JDEJ型浇注式电压互感器。S=PQ==(VA)uvuvuvS=PQ==(VA)vwvwvwPuvcosφ===uvSuvφ=uvPvwcosφ===vwSvwφ=vw每相应加入一只绝缘监察电压表U(P=φ=)U相负荷为:P=Scos(φ)uuvuv=cos()=(W)Q=Ssin(φ)uuvuv=sin()=(var)V相负荷为:P=Scos(φ)Scos(φ)VuvuvVWVW=cos()cos()=(W)Q=Scos(φ)Ssin(φ)VuvuvVWVWkV变电所电气一次部分初步设计=cos()sin()=(var)显然V相负荷最大故需用V相负荷进行校验。S=PQ==(VA)<VAvvv可见所选电压互感器满足要求。综上电压互感器各相负荷分配表代表电压线圈仪UV相VW相每个线圈代表名称及表消耗功率型号数cosφsinφPQPQuvuvVWVW(VA)目有功功率表DW无功功率表Dvar有功电度表DC无功电度表DX总计kV变电所电气一次部分初步设计结束语:本次设计kV变电所电气一次部分初步设计运用所学到的理论知识通过对原始资料的分析和短路计算掌握变电所的电气主接线方案的选择主要电气设备的选型。主变压器台数、容量及型号的选择以及各种保护的确定等。确定最终该KV变电所电气主接线方案完成对KV变电所的初步设计。通过本次设计本人对变电所的设计有了一个更全面的了解也使本人学到了工程设计不但要充分考虑可靠性、灵活性还更要兼顾经济性、长远性和技术性。通过此次毕业设计加深了我所学的电气工程专业知识为今后顺利的开展工作打下良好的基础特别是对认识问题、分析问题、解决问题的能力有了较大的提高。本次毕业设计也是对我整个学习阶段的一次综合测试。由于设计时间仓促加上本人水平有限设计中有不妥和错误之处恳请各位老师予以批评指正。在此向我的大学向电力系的全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培kV变电所电气一次部分初步设计参考文献、发电厂电气部分华中工学院主编、电力系统分析何仰赞等编、电力工程电气设计手册(、册)西北电力设计院编、电气设计规范(汇编)中国建筑工业出版社、《发电厂电气部分》设计计算资料西北工业出版社

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