第一章 设计任务 ............................................................................................................................. 2 第二章 负荷计算及其无功补偿 ..................................................................................................... 6
2.1负荷计算............................................................................................................................. 6
2.2无功功率补偿 ................................................................................................................... 11 第三章 变压所位置与形式的选择 ............................................................................................... 12
3.1变压所所址的选择原则 ................................................................................................... 12 3.2工厂负荷中心的确定 ....................................................................................................... 13 第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择 ........................................................................... 15
4.1变电所主变压器的选择 ................................................................................................... 15 4.2变电所主接线方案的选择 ............................................................................................... 16 4.3主接线方案的技术经济比较 ........................................................................................... 19 第五章 短路电流的计算 ............................................................................................................... 21
5.1短路电流计算电路 ........................................................................................................... 21 5.2确定短路计算基准值 ....................................................................................................... 21 5.3计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值 ................................................................... 22 5.4 k-1点(10.5kV侧)的计算 ............................................................................................. 22 5.5 k-2点(0.4kV侧)的相关计算 ....................................................................................... 23 第六章 变电所一次设备的选择校验 ....................................................................................... 24
6.1电气设备选择的一般原则 ............................................................................................... 24 6.2 10kV侧一次设备的选择校验 .......................................................................................... 24 6.3 380V侧一次设备的选择校验 ......................................................................................... 27 6.4 高低压母线的选择 .......................................................................................................... 28 第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 ..................................................................... 29
7.1 概述 ................................................................................................................................. 29 7.2 10kV高压进线和引入电缆的选择 .................................................................................. 29 7.3 380低压出线的选择 ........................................................................................................ 31 第八章 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 ........................................................... 36 8.1变电所二次回路方案的选择 ........................................................................................... 36 8.2变电所继电保护装置 ....................................................................................................... 40 8.3装设电流速断保护 ........................................................................................................... 41 8.4备用电源的高压联络线的继电保护装置 ....................................................................... 43 8.5变电所低压侧的保护装置 ............................................................................................... 44 8.6其他保护........................................................................................................................... 44 第九章 变电所防雷与接地装置的设计 ....................................................................................... 45
9.1变电所的防雷保护 ........................................................................................................... 45 9.2变电所公共接地装置的设计 ........................................................................................... 46
第一章 设计任务
一 设计要求
按照国家标准GB50052-95《供配电系统设计规范》、GB50053-94《10KV及以下变电所设计规范》及GB50054-95《低压配电设计规范》等规范,进行工厂供电设计。做到“安全、可靠、优质、经济”的基本要求。并处理好局部与全局、当前与长远利益的关系,以便适应今后发展的需要,同时还要注意电能和有色金属的节约等问题。
二 设计依据
2.1 工厂负荷及电源情况
2.1.1工厂负荷性质
本厂多数车间为两班制,年最大负荷利用小时为4600h,日最大负荷持续时间为6h。该厂除铸造车间、电镀车间和锅炉房属二级负荷外,其余均属三级负荷。本厂的负荷统计资料如表1所示。
厂房编号 1 铸造车间 动力 照明 2 锻压车间 动力 厂房名称 负荷类别 设备容量/kW 300 5 350 0.3 0.8 0.3 0.7 1.0 0.65 需要系数 功率因数 OOO
照明 3 金工车间 动力 照明 4 工具车间 动力 照明 5 电镀车间 动力 照明 6 热处理车间 动力 照明 7 装配车间 动力 照明 8 机修车间 动力 照明 9 锅炉车间 动力 照明 10 仓库 动力 照明 11 8 400 10 360 7 250 5 150 5 180 6 160 4 50 1 20 1 350 0.7 0.2 0.8 0.3 0.9 0.5 0.8 0.6 0.8 0.3 0.8 0.2 0.8 0.7 0.8 0. 4 0. 8 0.7 1.0 0.65 1.0 0.6 1.0 0.8 1.0 0.8 1.0 0.7 1.0 0.65 1.0 0.8 1.0 0. 8 1. 0 0.9 生活区 照明 2.1.2供电电源情况
供电电源情况 按照工厂与当地供电部门签定的供用电协议规定,本厂可由附近一条10kV的公用电源干线取得工作电源。该干线的导线牌号为LGJ-150,
OOO
导线为等边三角形排列,线距为2m;干线首端距离本厂约8km。干线首端所装设的高压断路器断流容量为500MVA。此断路器配备有定时限过流保护和电流速断保护,定时限过流保护整定的动作时间为1.7s。为满足工厂二级负荷要求,可采用高压联络线由邻近的单位取得备用电源。已知与本厂高压侧有电气联系的架空线路总长度为80km,电缆线路总长度为25km。 2.1.3电费制度
本厂与当地供电部门达成协议,在工厂变电所高压侧计量电能,设专用计量柜,按两部电费制交纳电费。每月基本电费按主变压器容量为18元/kVA,动力电费为0.9元/Kw.h,照明电费为0.5元/Kw.h。工厂最大负荷时的功率因数不得低于0.9,此外,电力用户需按新装变压器容量计算,一次性向供电部门交纳供电贴费:6~10VA为800元/kVA。
2.2自然条件
2.2.1气象资料
本厂所在地区的年最高气温为38℃,年平均气温为23℃,年最低气温为
-9℃,年最热月平均最高气温为33℃,年最热月平均气温为26℃,年最热月地下0.8米处平均气温为25℃。当地主导风向为东北风,年雷暴日数为20。 2.2.2地质水文资料
本厂所在地区平均海拔500m,地层以砂粘土为主,地下水位为2m。
2.3厂区平面布置图
OOO
1 5 4 3 7 6 2 10 8 11 工厂总变压变电所 9
三 设计内容及步骤
1. 确定全厂计算负荷,编制负荷总表;合理确定无功补偿。要求10KV侧
cosφ=0.92。
2. 拟定供配电方案,确定变配电所位置。 3. 合理确定变压器台数及容量,选择其规格型号。 4. 拟定变电所主接线方案,并选择元件和设备的型号规格。 5. 短路电流的计算。
6. 变电所一次设备的选择及检验。 7. 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 8. 变电所二次回路方案的选择与继电保护的整定 9. 变电所防雷与接地装置的设计
四 编写设计说明书的具体要求
OOO
1、设计说明书应包括设计题目、方案论证、负荷计算、设备及导线的选择,动稳定度、热稳定度和断流能力校验等。
2、设计说明书要求方案可行,计算方法正确,图纸规范无误,条理清楚,语言通顺。
3、设计验收项目有:(1)电力负荷计算表,(2)电力设备明细表,(3) 全厂及各车间供配电系统主接线图,(4)设计总结等。
五 设计成果
1.设计说明书,,包括全部设计内容,负荷计算,短路计算及设备选择要求 列表
2.电气主接线图(三号图纸) 3.继电保护配置图(三号图纸)
第二章 负荷计算及其无功补偿
2.1负荷计算
2.1.1计算方法
首先计算出各车间单组用电设备的计算负荷,再通过取同时系数,利用多组用电设备计算负荷的计算公式计算出整个车间的计算负荷。
单组用电设备计算负荷的计算公式 (1)有功计算负荷(单位为KW)
P30=KdPe , Kd为系数
OOO
(2)无功计算负荷(单位为kvar)
Q30= P30tan
(3)视在计算负荷(单位为kvA)
S30=
P30 cos(4)计算电流(单位为A)
I30=
S303UN
, UN为用电设备的额定电压(单位为KV)
多组用电设备计算负荷的计算公式 (1) 有功计算负荷(单位为KW)
P30=KpP30i
式中P30i是所有设备组有功计算负荷P30之和,Kp是有功负荷同时系数,可取0.85~0.95
(2) 无功计算负荷(单位为kvar)
Q30=KqQ30i
式中Q30i是所有设备无功Q30之和;Kq是无功负荷同时系数,可取0.9~0.97
(3) 视在计算负荷(单位为kvA)
22 Q30S30=P30(4) 计算电流(单位为A)
I30=
S303UN
OOO
2.1.2计算结果
经过计算,得到各厂房和生活区的负荷计算表,如表2.1所示(额定电压取380V)。
表2.1 各厂房和生活区的负荷计算表 设备容编名称 号 /kW 类别 量Pe数 需要系cos 计算负荷 tan S30Kd P30/kW Q30/kvar /kVA I30/A 195.3动力 铸造 1 车间 199.6小计 305 —— 94.00 91.82 131.40 5 0.锻压 2 车间 照明 8 0.7 1.0 0 5.60 0 5.60 8.51 动力 350 0.3 65 1.17 105.00 122.76 161.54 3 245.4照明 5 0.8 1.0 0 4.00 0 4.00 6.08 300 0.3 0.7 1.02 90.00 91.82 128.57 4 OOO
251.0小计 358 —— 110.60 122.76 165.23 5 0.动力 金工 3 车间 195.1小计 410 —— 88.00 93.53 128.42 1 273.4动力 工具 4 车间 279.3小计 367 —— 114.30 144.00 183.85 3 237.4动力 电镀 5 车间 242.2小计 255 —— 129.00 93.75 159.47 9 170.9动力 热处6 理车间 小计 155 —— 94.00 67.50 115.72 3 照明 5 0.8 1.0 0 4.00 0 4.00 150 0.6 0.8 0.75 90.00 67.50 112.50 3 6.08 175.8照明 5 0.8 1.0 0 4.00 0 4.00 6.08 250 0.5 0.8 0.75 125.00 93.75 156.25 0 照明 7 0.9 1.0 0 6.30 0 6.30 9.57 360 0.3 0.6 1.33 108.00 144.00 180.00 8 照明 10 0.8 1.0 0 8.00 0 8.00 12.15 400 0.2 65 1.17 80.00 93.53 123.08 0 187.0OOO
117.2动力 装配 7 车间 122.4小计 186 —— 58.80 55.09 80.58 2 0.动力 机修 8 车间 照明 小计 动力 锅炉 9 车间 小计 动力 1仓库 0 小计 11 生活照明 区 动力 照明 总计 1089.8计入Kp=0.8,Kq=0.85 0.75 810.80 728.25 4 84 1655.2220 402 0 1013.5856.77 —— —— 350 0.7 0.9 0.48 245.00 118.66 272.22 0 21 —— 8.80 6.00 10.65 16.18 413.6照明 1 0.8 1.0 0 0.80 0 0.80 1.22 51 20 —— 0.4 35.80 8.00 26.25 6.00 44.39 10.00 67.45 15.19 照明 1 0.8 1.0 0 0.80 0 0.80 1.22 4 164 50 0.8 —— 0.7 1.0 0 3.20 35.20 35.00 0 37.41 26.25 3.20 51.37 43.75 4.86 78.04 66.47 160 0.2 65 1.17 32.00 37.41 49.23 74.80 照明 6 0.8 1.0 0 4.80 0 4.80 7.29 180 0.3 0.7 1.02 54.00 55.09 77.14 1 0.8 0.75 0.8 0.75 OOO
2.2无功功率补偿
2.2.1 无功补偿的作用
无功功率的人工补偿装置:主要有同步补偿机和并联电抗器两种。由于并联电抗器具有安装简单、运行维护方便、有功损耗小以及组装灵活、扩容方便等优点,因此并联电抗器在供电系统中应用最为普遍。
2.2.2 机械厂负荷无功补偿的计算
由表2.1可知,该厂380V侧最大负荷时的功率因数只有0.74。而供电部门要求该厂10KV进线侧最大负荷时功率因数不低于0.9。考虑到主变压器的无功损耗元大于有功损耗,因此380V侧最大负荷时功率因数应稍大于0.9,暂取0.92来计算380V侧所需无功功率补偿容量;因此,无功补偿量为:
QC=P30(tan1 - tan2)=810.8[tan(arccos0.74) - tan(arccos0.92) ] = 391.56 kvar
取QC=400Kvar 可选择BGMJ0.4-50-3 其额定电容为1000uF,需要n=QC/qc=400/50=8个
'补偿前后,变压器低压侧的有功计算负荷基本不变,而无功计算负荷Q30='2'2P30Q30(728.25-400)kvar=328.25 kvar,视在功率S30=874.73kVA,计
'S30算电流I'303UNP30=1329.01A,功率因数提高为cos='=0.927。
S30'在无功补偿前,该变电所主变压器T的容量为应选为1250kVA,才能满足负荷用电的需要;而采取无功补偿后,主变压器T的容量选为1000kVA的就足够了。同时由于计算电流的减少,使补偿点在供电系统中各元件上的功率损耗也相应减小,因此无功补偿的经济效益十分可观。
OOO
2.2.3计算结果
经过计算后可得无功补偿后工厂380V侧和10kV侧的负荷计算如表3所示。
表2.2
无功补偿后工厂的计算负荷
计算负荷 项目 cos S30P30/KW Q30/kvar /kVA 1089.8I30/A 1655.84 380V侧补偿前负荷 0.74 810.80 728.25 4 380V侧无功补偿容 量 1329.0380V侧补偿后负荷 0.927 810.80 328.25 874.73 1 0.015S30主变压器功率损耗 =13.12 10KV侧负荷计算 0.935 823.92 =52.48 380.73 907.63 52.40 0.06S30 -400
第三章 变压所位置与形式的选择
3.1变压所所址的选择原则
变压所所址的选择,应根据以下要求并经技术经济分析比较后确定:
(1)尽量接近负荷中心,以降低配电系统的电能损耗,电压损耗和有色金
OOO
属消耗量。
(2)进出线方便,特别是要便于架空进出线。
(3)接近电源侧,特别是工厂的总降压变电所和高压配电所。
(4)设备运输方便,特别是要考虑电力变压器和高低压成套配电装置的运输。
(5)不应设在有剧烈运动或高温的场所,无法避开时,应有防振和隔热的措施。
(6)不宜设在多尘或有腐蚀性气体的场所,无法远离时,不应设在污染源的下风侧。
(7)不应设在厕所、浴室和其他经常积水场所的正下方,且不宜与上述场所相贴邻。
(8)不应设在有爆炸危险环境的正上方或正下方,且不宜设在有火灾环境的正上方或正下方。当有爆炸或火灾危险环境的建筑物毗连时,应符合现行国家标准GB50058-1992《爆炸和火灾环境电力装置设计规范》的规定。、
(9)不应设在地势低洼和有可能积水的场所。
3.2工厂负荷中心的确定
变配电所的位置应尽量接近工厂的负荷中心,工厂的负荷中心按负荷功率矩法来确定。在工厂平面图的下边和左侧,分别作一直角坐标的x轴和y轴,然后测出各车间(建筑)和宿舍区负荷点的坐标位置,P1、P2、P3P10分别代表厂房1、2、3...10号的功率,设定P22.7)、P2(21.2,15.3)、P3(21.2,1(40.2,22.4)、P4(7,15.3)、P5(5.8,22.4)、P6(29.7,16.2)、P7(29.6,22.2)、P8(5.8,9.5)、P9(5.8,3.6)、P10(39.2,14),并设P11(21.9,6)为生活区的中心负荷,如图3-1所示。而工厂的负荷中心假设在P(x,y),其中P=P1+P2+P3+Pi。因此仿照《力学》中计算中心的力矩方程,可得负荷中心的坐11=P标:
OOO
xP1x1P2x2P3x3P11x11P1P2P3P11(Px) PiiiPyP2y2P3y3P11y11y11P1P2P3P11(Py) Piii把各车间的坐标代入(1-1)、(2-2),得到x=19.9,y=15.1,如图3-1。由计算结果可知,工厂的负荷中心在2号厂房(锻压车间)的西面。考虑到周围环境及进出线方便,决定在2号厂房的西侧紧靠厂房建造工厂变电所,器型式为附设式,工厂变电所位置及低压配线路如图3-2。
图3-1 按负荷功率矩法确定负荷中心
OOO
图3-2 工厂变电所位置及低压配线路
第四章 变电所主变压器及主接线方案的选择
4.1变电所主变压器的选择
根据工厂的负荷性质和电源情况,工厂变电所的主变压器考虑有下列两种可供选择的方案:
a)装设一台变压器 型号为S9型,而容量根据式SNTS30,SNT为主变压器容量,S30为总的计算负荷。选SNT=1000 KVA>S30=900.00KVA,即选一台S9-1000/10型低损耗配电变压器。至于工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。
b)装设两台变压器型号为S9型,而每台变压器容量根据式(4-1)、(4-2)选择,即
SNT(0.6~0.7)907.63KVA=(544.59-635.34)KVA (4-1)
(4-2) SNTS30()=(131.40+159.47+44.39) KVA=335.26 KVA
因此可以考虑选两台S9-630/10型低损耗配电变压器。工厂二级负荷所需的备用电源,考虑由邻近单位相联的高压联络线来承担。主变压器的联结组均为Dyn11。
OOO
相比于Yyno来说,Dyn11联结有下列优点:
(1)对于Dyn11联结变压器来说,其3n次(n为正整数)谐波电流在其三角形接线的一次绕组内形成环流,从而不致注入公共的高压电网中去,这较之一次绕组接成星形接线的Yyn0联结变压器跟有利于抑制高次谐波电流。 (2) Dyn11连结变压器的零序阻抗较之Yyn0连结变压器的零序阻抗小得多,从而更有利于低压单相接地短路故障保护的动作和故障的切除。
(3)当低压侧接用不平衡负荷时,由于Yyn0联结变压器要求低压中性线电流不超过低压绕组额定电流的25%,因而严重限制了其借用单相负荷的容量,影响了变压器设备能力的发挥。为此,GB50052-1995《供配电系统设计规范》规定,低压为TN及TT系统时,宜采用Dyn11联结变压器。Dyn11联结变压器的低压侧中性线电流允许达到低压绕组额定电流的75%以上,其承受单相不平衡负荷的能力远比Yyn0联结变压器大。这在现代供配电系统中单相负荷急剧增长的情况下,推广应用Dyn11联结变压器就显得更有必要。
综合考虑以上因素,采用Dyn11联结更有优势。
4.2变电所主接线方案的选择
按上面考虑的两种主变压器方案可设计下列两种主接线方案:
4.2.1装设一台主变压器的主接线方案
OOO
10kFS4-1GW口-10 GG-1A(J)-0GG-1A(F)-5GG-1A(F)-0GG-1A(F)-0Y0Y0 联络(备用电源)
S9-10010/0.4k220/380高压柜
GG1A(J-0
GG1A(F-5
GG1A(F-0
GG1A(F-0
主
联络(备用)
图4-1 装设一台主变压器的主接线方案
4.2.2装设两台主变压器的主接线方案
OOO
10kV FS4-10 GW口-10 GG-1A(F)-113、11 GG-1A(J)-01 GG-1A(F)-07
GG-1A(F)-54 GG-1A(F) -96 Y0S9-630 10/0.4kV 0YS9-630 10/0.4kV 联络线 (备用电源)
高压柜列 GG- 1A(F) -113
GG- 1A(F) -11
GG- 1A(J) -01
220/380V GG- 1A(F) -96
GG- 1A(F) -07
GG- 1A(F) -54
联络 主 主
变 变 (备用)
图4-2 装设两台主变压器的主接线方案
OOO
4.3主接线方案的技术经济比较
表4-1 主接线方案的技术经济比较
比较内容 比较指标 主 要 技 术 指 标 电力变压器的综合投资成本 安全性 可靠性 变压器用电损耗 灵活性 扩建方便性 一台主变压器 两台主变压器 经安全检验,满足要求 基本可靠 电压损耗较大 经安全检验,满足要求 可靠 电压损耗较小 灵活性较弱 不方便扩建 两台主变,灵活性较强 两台主变,方便扩建 查得S9-1000/10的单价查得S9-630/10的单价为为15.1万元,而变压器综10.5万元,因此两台变压合投资约为其单价的2倍,因此综合投资约为2*15.1=30.2万元 器的综合投资约为4*10.5=42万元,比一台主变方案多投资11.8万元 OOO
主 要 经 济 指 标 查得GG-1A(F)型柜可按本方案采用6台GG-1A(F)高压开关柜(含计量柜)的综合投资额 每台4万元计,其综合投柜,其综合投资约为资可按设备的1.5倍计,6*1.5*4=36万元,比一台因此高压开关柜的综合投主变方案多投资12万元 资约为4*1.5*4=24万元 主变的折旧费=30.2万元主变的折旧费=42万元*0.05=1.51万元;高压开*0.05=2.1万元;高压开关关柜的折旧费=24万元柜的折旧费=36万元电力变压器和高压开关柜的折旧费 *0.06=1.44万元;变配电*0.06=2.16万元;变配电的维修管理费=(30.2+24)万元的维修管理费=(42+36)万元*0.06=4.68万元。因*0.06=3.25万元。因此主此主变和高压开关柜的折变和高压开关柜的折旧和旧和维修管理费=维修管理费=(2.1+2.16+4.68)=8.94(1.51+1.44+3.25)=6.2万元,比一台主变方案多万元 投资2.74万元 供电贴费=2*630KVA*0.08万元=100.8万元,比一台主变多交20.8万元 供电费 主变容量每KVA为800元,供电贴费=1000KVA*0.08万元/KVA=80万元 从上表可以看出,按技术指标,装设两台主变的主接线方案略优于装设一台主变的主接线方案,但按经济指标,则装设一台主变的主接线方案远由于装设两
OOO
台主变的主接线方案,因此决定采用装设一台主变的主接线方案。
我们在高压侧采用隔离开关-断路器的变电所接线,这种接线由于采用了高压断路器,因此变电所的停,送电操作非常方便,而且在发生短路故障时,过流保护装置动作,断路器会自动跳闸,如果短路故障已经消除,则可立即合闸恢复供电;如果变压所低压侧有联络线与其他变电所相连时,或另有备用电源时,则可用于二级负荷。
第五章 短路电流的计算
我们用标幺值的方法计算该工厂的短路电流
5.1短路电流计算电路
(1) ~
K-1 (3) 500MVA (2) LGJ-150,8km K-2 ∞系统 10.5kV S9-1000 0.4kV
图5-1 短路计算电路
5.2确定短路计算基准值
设基准容量Sd=100MVA,基准电压Ud=Uc=1.05UN,Uc为短路计算电压,
即高压侧Ud1=10.5kV,低压侧Ud2=0.4kV,则
Id1Sd3Ud2Sd3Ud1100MVA5.50kA
310.5kV (5-1)
Id2100MVA144.34kA
30.4kV (5-2)
OOO
5.3计算供电系统中各主要元件的电抗标幺值
5.3.1电力系统
由电力系统出口断路器的断流容量Soc=500MVA可知
X1=100MVA/500MVA=0.2 (5-3)
5.3.2架空线路
查表得LGJ-150的线路电抗x00.35/km,而线路长8km,故
X2x0lSd100MVA(0.358)2.54 22Uc(10.5kV) (5-4)
5.3.3电力变压器
查表得变压器的短路电压百分值Uk%=4.5,故
X3Uk%Sd4.5100MVA=4.5
100SN1001000kVA (5-5)
式中,SN为变压器的额定容量
因此绘制短路计算等效电路如图5-2所示。
1 0.21 2.6k-1
1 4.5k-2
图5-2 短路计算等效电路
5.4 k-1点(10.5kV侧)的计算
5.4.1总电抗标幺值
**X(k1)X1X2=0.2+2.54=2.74
(5-6)
5.4.2 三相短路电流周期分量有效值
*Ik1Id1*X(k1)5.5kA2.01kA 2.74 (5-7)
5.4.3 其他短路电流
OOO
(3))I''(3)IIk(312.01kA (3)ish2.55I''(3)
2.552.01kA5.12kA
(3)Ish1.51I''(3)(5-8)
(5-9)
1.512.01kA3.03kA (5-10)
5.4.4 三相短路容量
)Sk(31SdX*(k1)100MVA36.50MVA 2.74 (5-11)
5.5 k-2点(0.4kV侧)的相关计算
5.5.1总电抗标幺值
***XXXX(k1)123=0.2+2.54+4.5=7.24 (5-12)
5.5.2三相短路电流周期分量有效值
*Ik2Id2X*(k2)144.34kA19.94kA 7.24 (5-13)
5.5.3 其他短路电流
(5-14)
(3)ish1.84I''(3)1.8419.94kA36.68kA (5-15) (3)Ish1.09I''(3)1.0919.94kA21.73kA (5-16)
5.5.4三相短路容量
)Sk(32(3))I''(3)IIk(3 119.94kA
Sd*X(k2)100MVA13.81MVA 7.24 (5-17)
将计算结果绘成表格可得表5-1
表5-1 短路计算结果
三相短路容量短路计算点 k-1 Ik(3) 三相短路电流(KA) /MVA I''(3) (3) I(3)ish (3) IshSk(3) 2.01 2.01 2.01 5.12 3.03 36.50 OOO
k-2
19.94 19.94 19.94 36.68 21.73 13.81 第六章 变电所一次设备的选择校验
6.1电气设备选择的一般原则
1.按工作环境及正常工作条件选择电气设备
(1)根据电气装置所处的位置(户内或户外),使用环境和工作条件,选
择电气设备型号等;
(2)按工作电压选择电气设备的额定电压,电气设备的额定电压UN不应
低于其所在线路的额定电压UN;
(3)按最大负荷电流选择电气设备的额定电流,电气设备的额定电流应
不小于实际通过它的最大负荷电流Imax。
2.按短路条件校验电气设备的动稳定度和热稳定度
3.开关电器断流能力校验
对具有断流能力的高压开关设备需校验其断流能力,开关设备的断流容量不小于安装地点最大三相短路容量
6.2 10kV侧一次设备的选择校验
6.2.1按工作电压选则
按照要求,设备的额定电压UNe一般不应小于所在系统的额定电压UN,即UNeUN,高压设备的额定电压UNe应不小于其所在系统的最高电压Umax,即UNeUmax。UN=10kV, Umax=11.5kV,高压开关设备、互感器及支柱绝缘额定电压UNe=12kV,穿墙套管额定电压UNe=11.5kV,熔断器额定电压UNe=12kV。
OOO
6.2.2按工作电流选择
设备的额定电流INe不应小于所在电路的计算电流I30,即INeI30
6.2.3按断流能力选择
设备的额定开断电流Ioc或断流容量Soc,对分断短路电流的设备来说,不应小于它可能分断的最大短路有效值Ik(3)或短路容量Sk(3),即
(3)IocIk(3)或SocSk(3)
对于分断负荷设备电流的设备来说,则为IocIOLmax,IOLmax为最大负荷电流。
6.2.4 隔离开关、负荷开关和断路器的短路稳定度校验
a)动稳定校验条件
(3)(3)或ImaxIsh imaxish(3)(3)
、Ish分别为开关所imax、Imax分别为开关的极限通过电流峰值和有效值,ish处的三相短路冲击电流瞬时值和有效值
(3)2timab)热稳定校验条件 It2tI
根据题设条件,我们需要对高压断路器,高压隔离开关,高压熔断器,电压电流互感器,户外隔离开关以及避雷设备进行选择。
高压断路器的功能是,不仅能通断正常负荷电流,而且能接通和承受一定时间的短路电流,并能在保护装置作用下自动跳闸,切除短路故障。一般分为有油断路器,真空断路器,六氟化硫断路器以及压缩空气断路等。其中SN10-10型少油断路器适用于6~35KV的室内变配电装置中。由题设条件,综合考虑经济效益来说,我们初步选择高压少油SN10-10型断路器。
高压隔离开关的功能,主要是隔离高压电源,以保证其他设备和线路的安全检修。分为户内式和户外式两大类。综合题设条件,我们初步选定户内式高压隔离开关。
OOO
高压熔断器是一种在电路电流超过规定值并经一定时间后,使其熔体熔化而分断电流、断开电路的一种保护电器。熔断器的功能主要是对电路和设备进行短路保护,有的熔断器还具有过负荷保护的功能。室外侧广泛采用RW4-10、RW10-10(F)等高压跌开式熔断器和RW10-35等型高压限流式熔断器。室内则广泛采用RN1,RN2等型高压管式熔断器。其中,RN1型用于保护电力线路和变压器,额定电流可达100A;RN2型用于保护电压互感器,额定电流一般为0.5A。经过考虑,我们选择RN2型高压管式熔断器。
经过综合考虑,我们选择的各个一次设备如下表,经检验知其符合条件。
表6-1 10 kV一次侧设备的选择校验
断流选择校验项目 电压 UN/UMAX 其动态定度 热稳定度 它 (3) ish电流 能力 参数 装置地点条件 数据 I30 Ik(3) (3)2Itima 10Kv/11.5kv 52.40A (I(1NT)) IN 2.01k5.12kA A 2.0121.97.67 一额定参数 UNe Ioc imax It2t 次高压少油断路电器10kV/12KV 630A 16kA 40 kA 16241024 气SN10-10I/630 设备高压隔离开关10kV/12KV 型号200A - 25.5 kA 105500 2二次负 荷GN86-10/200 OOO
规格 高压熔断器10kV RN2-10 电压互感器10/0.1kV JDJ-10 电压互感器JDZJ-10 电流互感器10kV LQJ-10 避雷针FS4-10 户外隔离开关12kV GW4-12/400 400A - 25kA 1025500 0.6 0.5A 50 kA - - - - - - 100.10.1//kV333 - - - - 22520.1kA 100/5A - =31.8 kA 10kV - - - (900.1)21 =81 - 6.3 380V侧一次设备的选择校验
同样,做出380V侧一次设备的选择校验,如表6-2所示,所选数据均满足要求。
表6-2 380V一次侧设备的选择校验
断流 选择校验项目 电压 电流 能力 装置地点条件 参数 数据 UN IN 动态 热稳定度 定度 (3) IshIk(3) (3)2Itima 380V 1329.01A 19.94k36.6819.9420.7278.32 OOO
A 额定参数 低压断路器DW15-1500/3电动 一低压断路器次DW20-630 设低压断路器备DW20-200 型低压刀开关号HD13-1500/3规0 格 电流互感器500V LMZJ1-0.5 电流互感器500V LMZ1-0.5 160/5A 100/5A - 1500/5A - 380V 1500A - 380V (大于I30) 200A 25 kA 380V (大于I30) (一般) 630A 30Ka 380V 1500A 40kA UNe UNe kA imax Ioc It2t - - - - - - - - - - - - 6.4 高低压母线的选择
查表得到,10kV母线选LMY-3(404mm),即母线尺寸为40mm4mm;380V母线选LMY-3(12010)+806,即相母线尺寸为120mm10mm,而中性线母线尺寸为80mm6mm。
OOO
第七章 变压所进出线与邻近单位联络线的选择 7.1 概述
为保证供电系统安全、可靠、优质、经济的运行,选择导线和电缆截面时必须满足下列条件:
发热条件。导线和电缆再通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的发热温度,不应超过其正常运行时的最高允许温度。
电压损耗条件。导线和电缆在通过正常最大负荷电流即计算电流时产生的电压损耗,不应超过其正常运行时允许的电压损耗。对于工厂内较短的高压线路,可不进行电压损耗校验。
经济电流密度。35KV及以上的高电压线路及35KV以下的长距离,大电流线路,其导线和电缆截面宜按经济电流密度选择,以使线路的年运行费用支出最小。
机械强度 导线截面不应小于其最小允许截面,对于电缆,不必校验其机械强度,但需校验其短路热稳定度。母线则应校验其短路对的动稳定度和热稳定度。 对于绝缘单线和电缆,还应满足工作电压的要求。
7.2 10kV高压进线和引入电缆的选择
7.2.1 10kV高压进线的选择校验
由所给条件,可考虑采用LGJ型钢芯铝绞线架空敷设,接往10kV公用干线。
OOO
a).按发热条件选择
由I30=I1NT=52.40A及室外年最热月平均气温为33°,查表得,初选LGJ-35,其35°C时的Ial=149A>I30,满足发热条件。 b).校验机械强度
查表得,最小允许截面积Amin=25mm2,而LGJ-35满足要求,故选它。 由于此线路很短,故不需要校验电压损耗。
7.2.2 由高压配电室至主变的一段引入电缆的选择校验
采用YJL22-10000型交联聚乙烯绝缘的铝芯电缆之间埋地敷设。 a) 按发热条件选择
由I30=I1NT=52.40A及年最热地下0.8米处平均气温为25°C,查表得,初选
缆线芯截面为25mm2的交联电缆,其Ial=149A>I30,满足发热条件。 b) 热路稳定校验
按式AAminI(3)timaC,A为母线截面积,单位为mm2;Amin为满足热路
(3)稳定条件的最大截面积,单位为mm2;C为材料热稳定系数;I为母线通过的(3)三相短路稳态电流,单位为A;tima短路发热假想时间,单位为s。本电缆线中I=2010,tima=0.5+0.2+0.05=0.75s,终端变电所保护动作时间为0.5s,断路器断路时间为
(3)AminI0.2s,C=77,把这些数据代入公式中得