变电站设计

一．短路电流的计算，根据系统图等效等效系统的短路电路图如下图1所示 （图1） 1.用近似计算法 去基准容量Sd=100MV.A。取基准电压Ud1=115KV. Ud2=37KV。 Ud3=10.5KV. 所以 Id1=Sd/( Ud1)=100÷(1.732×115)=0.5KA Id2= Sd/( Ud2)=100÷(1.732×37)=1.56KA Id3= Sd/( Ud3)=100÷(1.732×10.5)=5.5KA 各电抗标幺值的计算如下 （1）系统的电抗标幺值 X1=0.17*50*100/1152=0.6 （2）三绕组变压器的电抗标幺值 UK1％=0.5(UK1-2％+ UK1-3％—UK2-3％）=0.5×（10.5+17.5—6.5）=10.75 UK2％=0.5(UK1-2％+UK2-3％—UK1-3％）=0.5×（10.5+6.5—17.5）=－1.25≈0 UK3％=0.5(UK1-3％+UK2-3％—UK1-2％）=0.5×（17.5+6.5—10.5）=6.75 故各绕组的电抗标幺值为 X2=X3=[(UK1％）/100]×[Sd/SN]=(10.75÷100)×(100÷25)=0.43 X4=X5=[（UK2％）/100]×[Sd/SN]=(0÷100)×(100÷25)=0 X6=X7=[（UK3％）/100]×[Sd/SN]=(6.75÷100)×(100÷25)=0.27 由于X4=X5=0所以图1课简化为下图2 （图2） 2.系统最大运行方式下本变电所并列运行时的短路电流计算 （1）当系统K1点发生短路时系统向110KV侧K1点提供的短路电流 IK1=Id1/X1=0.5÷0.006=8.33KA 冲击电流ish1=1.9 IK1=1.9 ×8.33=22.38KA (2) 当系统K2点发生短路时系统向K2点提供的短路电流，当系统的K2点短路时系统的电源到K2的电抗可以做以下的等效，如下图3 （图3） X8为图2中X2并联X3的等效电阻。X9为K2短路的等效电抗 所以 X8=X2∥X3=0.5×0.43=0.215 X9=X8+X1=0.215﹢0.006=0.275 所以K2点的短路电流 IK2=Id2/X9=1.56÷0.275=5.67KA ish2=1.9 IK2=1.9 ×5.67=15.24KA 当系统K3点发生短路时系统向K3点提供短路电流，K3短路时系统电抗做一下等效如下图4 （图4） X10为图2中X2+X6并联X3+X7的等效电阻。X11为K3短路的等效电抗. 所以 X10=（X2+X6）∥（X3+X7）=0.5（X2+X6）=0.35 X11=X10+X1=0.35+0.06=0.41 所以K3短路时的短路电流 IK3=Id3/X11=5.5÷0。41=13.41KA ish2=1.9 IK3=1.9 ×13.41=36.03KA 所以短路电流运算结果如下 主要电气设备的选择与校验 1）断路器和隔离开关的选择与校验 断路器的选择条件： 额定电压UN≥Ｕ；　　额定电流ＩＮ≥Ｉｍａｘ；　　 　　　额定开端电流ＩＮｂｒ≥Ｉ"；　额定短路关合电流ｉＮｃｌ≥ｉｓｈ； Ｉ２ｔ≥Ｑｋ；　　　ｉｅｓ≥ｉｓｈ． 　　　　　Ｉｍａｘ=１．０５ＰＮ/（ UＮＣＯＳψ） 　　①　１１０ＫＶ侧的断路器选择如下 　　　Ｉｍａｘ=１．０５ＰＮ/（ UＮＣＯＳψ） 　　　　　＝（１０．０５×２５×１０００）÷（ ×１１０×０．８） 　　　　　＝１７２Ａ Ish=22.38 Qk=8.332×3.15 查断路器型号表。110KV侧断路器初选型号为ＳＷ４－１１０，比较如下图 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 110KV ≥ 110KV 额定电流 1000A ≥ 172A 开断电流 18.4KA ≥ 8.33KA 热稳定 212×５KA2*S ≥ 8.332×3.15KA2*S 额定关合电流 55KA ≥ 22.38 根据上表对比可知所选择的ＳＷ４－１１０断路器完全符合情况。 110KV侧隔离开关的选择，查看隔离开关型号表，初选为GW4－110/600，对比如下 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 110KV ≥ 110KV 额定电流 600A ≥ 172A 热稳定 212×５KA2*S ≥ 8.332×3.15KA2*S 额定关合电流 50KA ≥ 22.38 根据上表对比可知所选择的GW4－110/600隔离开关完全符合情况。 ②35KV侧断路器的选择如下 Imax=1.05PN/ UＮCOSψ=(1.05×25×1000)÷( ×35×0.8)=541A Ish= 15.6 Qk= 5.672×2.15 查断路器型号表。35KV侧断路器初选为SN10－35Ⅰ型断路器。比较如下图 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 35KV ≥ 35KV 额定电流 1000A ≥ 541A 开断电流 16KA ≥ 5.67KA 热稳定 162×4KA2*S ≥ 5.672×2.15 KA2*S 额定关合电流 45KA ≥ 15.24 根据上表对比可知所选择的断路器SN10－35Ⅰ型完全符合情况。 35KV侧隔离开关的选择。查看隔离开关型号表初选为GN2－35T/600，对比如下 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 35KV ≥ 110KV 额定电流 600A ≥ 172A 热稳定 252×５KA2*S ≥ 5.672×2.15 KA2*S 额定关合电流 64KA ≥ 22.38 根据上表对比可知所选择的隔离开关GN2－35T/600型完全符合情况 ③10KV侧断路器的选择如下 Imax=1.05PN/ UＮCOSψ=(1.05×25×1000)÷( ×10×0.8)=1894A Ish=36.03 Qk=13.42×2.15 查断路器型号表。10KV侧断路器初选为SN10－10Ⅲ型断路器。比较如下图 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 10KV ≥ 10KV 额定电流 2000A ≥ 1894A 开断电流 40KA ≥ 13.4KA 热稳定 402×4KA2*S ≥ 13.42×2.15 KA2*S 额定关合电流 125KA ≥ 36.03 根据上表对比可知所选择的断路器SN10－10Ⅲ型完全符合情况. 10KV侧隔离开关的选择，查看隔离开关型号表，初选为GN2－10/2000 比较如下图 项目 设备参数 条件 计算值 额定电压 10KV ≥ 10KV 额定电流 2000A ≥ 1894A 热稳定 362×５KA2*S ≥ 13.412×2.15 KA2*S 额定关合电流 85KA ≥ 36.03 根据上表对比可知所选择的隔离开关GN2－310/2000型完全符合情况. 母线的选择与校验 ㈠110KV侧 ①根据最大持续电流为 I=172A; 设年最大负荷利用小时Tmax=6000H。 因此110KV侧汇流母线选用钢芯铝绞线，根据电流密度选择导线的截面积，查表可知经济电流密度 jec=0.9A/mm2. 则导线的经济电流截面积Aec= I/jec=191.1mm2 初选导线为：LGJ－185型钢芯铝绞线 ②校验发热条件。 查导线允许的流量表可以查出，250时，LGJ－185型导线的允许才流量 Ial=1×515=515A＞172A, 因此满足发热条件。 ③校验机械强度 查导线机械强度表可知35KV以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm2所以初选导线LGJ－185型钢芯铝绞线满足机械强度要求。 ④校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为 Amin=I∞ ×103× /C=Ik×103 ÷87=151.4mm2 C是热稳定系数。C=87 实际选用的母线截面积185mm2≥151.4mm2 所以热稳定满足要求。 变压器的110KV侧出线与以上的选择计算原则相同缩瞳过同样选择LGJ－185型钢芯铝绞线。 ㈡35KV侧 ①根据最大持续电流为 I=541; 设年最大负荷利用小时Tmax=6000H。 因此35KV侧汇流母线选用钢芯铝绞线，根据电流密度选择导线的截面积，查表可知经济电流密度 jec=0.9A/mm2. 则导线的经济电流截面积Aec= I/jec=541÷0.9=601mm2 初选导线为：LGJ－240型钢芯铝绞线 ②校验发热条件 查导线允许的流量表可以查出，250时，LGJ－240型导线的允许才流量 Ial=1×610=610A＞541A, 因此满足发热条件。 ③校验机械强度 查导线机械强度表可知35KV以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm2所以初选导线LGJ－185型钢芯铝绞线满足机械强度要求。 ④校验热稳定度满足热稳定度的最小允许截面积为 Amin=I∞ ×103× /C=Ik×103 ÷87 =5.67×103 ÷87=95.6mm2 C是热稳定系数。C=87 实际选用的母线截面积240mm2≥95.6mm2 所以热稳定满足要求。 35KV侧出线选择 ①根据经济电流密度选择导线截面积，线路最大持续工作电流为 I=SN/( ×35)A=72.17A。 根据年最大负荷利用小时Tmax=6000H。查经济电流密度表 jec=0.9A/mm2，则导线的经济截面积为 Aec=I/ jecmm2=80.2mm2。 经济电流密度选择母线的截面的原则：标称截面积最好等于经济截面积，若不行等选择与经济截面积接近的标称截面积。 所以选择LGJ－70型导线。 ②按发热条件校验，查允许载流量表可以得到250时，LGJ－70型的允许载流量 Ial=1×275﹥72.17A 因此满足发热条件。 ③校验机械强度 查导线机械强度表可知35KV以上的钢芯铝绞线最小允许截面积为35mm2所以初选导线LGJ－70型钢芯铝绞线满足机械强度要求。 ④热稳定校验 Amin=I∞ ×103× /C==72.17× ÷87=1.21mm2 LGJ－70型钢芯铝绞线的截面积70mm2﹥1.21.，满足需求。 ㈢10KV侧母线选择 ①按发热条件选择截面积，10KV母线的最大持续工作电流为1894A，查母线类型表可知250双条竖放LMY－60×10型矩形铝母线，其允许的才流量。 Ial=1×1954＞1894, 初步选用LMY－60×10型矩形铝母线 ②热稳定校验 Amin=I∞ ×103× /C=13.41×103 /87=57mm2 实际选用母线截面积＞57，满足条件。 ③动稳定校验，取母线档间距1.2米，相间中心线距为0.25米，因为（s－b)/(b+h)=(250－10)/(10+60)=3.2＞2.所以母线的饿状态系数Kf=1. 三厢短路冲击在中间相产生的中间点动力为 F= Kfish2l/s×10-7 = ×1×(36.03×103)2×1.2÷0.25×10-7 =108N 母线的弯曲力矩为 M=fl/10=108×1.2÷10=12.9N.m 母线截面积系数为 W=b2h/6=0.012×0.06÷6=1×10-7m3 母线收到的最大计算应力为 δc=M/W=129N.m÷(1×10-6m3) =12.9×106Pa=1290N/cm2<6860N/cm2 10kv出线侧也选用双条竖放LMY－60×10型矩形铝母线，校验过程如以上相同。所以满足要求。 _1234567897.unknown _1234567905.unknown _1234567909.unknown _1234567913.unknown _1234567915.unknown _1234567916.unknown _1234567917.unknown _1234567914.unknown _1234567911.unknown _1234567912.unknown _1234567910.unknown _1234567907.unknown _1234567908.unknown _1234567906.unknown _1234567901.unknown _1234567903.unknown _1234567904.unknown _1234567902.unknown _1234567899.unknown _1234567900.unknown _1234567898.unknown _1234567893.unknown _1234567895.unknown _1234567896.unknown _1234567894.unknown _1234567891.unknown _1234567892.unknown _1234567890.unknown