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變電所電氣設(shè)備選型手冊

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  變電所是連接發(fā)電廠、電網(wǎng)和電力用戶的中間環(huán)節(jié),主要有匯集和分配電力、控制操作、升降電壓等功能。下面是學(xué)習(xí)啦小編精心為你們整理的變電所電氣設(shè)備選型手冊的相關(guān)內(nèi)容,希望你們會喜歡!

  變電所電氣設(shè)備選型手冊

  1 電氣設(shè)備選擇的一般條件

  1.1 電氣設(shè)備選擇的一般原則

  1 、應(yīng)滿足正常運(yùn)行、檢修、短路和過電壓情況下的要求,并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展; 2 、應(yīng)按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核; 3、 應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理; 4 、與整個工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)協(xié)調(diào)一致; 5、 同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種;

  6 、選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗數(shù)據(jù),并經(jīng)正式鑒定合格。在特殊情況下,選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品時,應(yīng)經(jīng)上級批準(zhǔn)。

  1.2 電氣設(shè)備選擇的技術(shù)條件

  選擇的高壓電器,應(yīng)能在長期工作條件下和發(fā)生過電壓、過電流的情況下保持正常運(yùn)行。 1、長期工作條件 (1)電壓

  選用的電器允許最高工作電壓Umax不得低于該回路的最高運(yùn)行電壓Ug,即:UmaxUg。 (2)電流

  選用的電器額定電流Ie不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方式下的持續(xù)工作電流Ig,即IeIg。

  由于變壓器短時過載能力很大,雙回路出線的工作電流變化幅度也較大,故其計算工作電流應(yīng)根據(jù)實際需要確定。高壓電器沒有明確的過載能力,所以在選擇其額定電流時,應(yīng)滿足各種可能運(yùn)行方式下回路持續(xù)工作電流的要求。 (3)機(jī)械荷載

  所選電器端子的允許荷載,應(yīng)大于電器引線在正常運(yùn)行和短路時的最大作用

  力。

  2、短路穩(wěn)定條件 (1)校驗的一般原則

 ?、?電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動、熱穩(wěn)定校驗。校驗的短路電流一般取三相短路時的短路電流,若發(fā)電機(jī)出口的兩相短路,或中性點直接接地系統(tǒng)及自耦變壓器等回路中的單相、兩相接地短路較三相嚴(yán)重時,應(yīng)按嚴(yán)重情況校驗。

 ?、?用熔斷器保護(hù)的電器可不驗算熱穩(wěn)定。當(dāng)熔斷器保護(hù)的電壓互感器回路,可不驗算動、熱穩(wěn)定。 (2)短路的熱穩(wěn)定條件

  It2tQk (7-1) 式中 Qk—在計算時間ts秒內(nèi),短路電流的熱效應(yīng)(kA2*S);

  It—t秒內(nèi)設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流有效值(kA); t—設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間(s)。

  (3)短路的動穩(wěn)定條件

  ishidf (7-2) IshIdf (7-3) 式中ish—短路沖擊電流峰值(kA); Ish—短路全電流有效值(kA);

  idf—電器允許的極限通過電流峰值(kA); Idf—電器允許的極限通過電流有效值(kA)。 3、絕緣水平

  在工作電壓和過電壓的作用下,電器的內(nèi)、外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。電器的絕緣水平,應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。當(dāng)所選電器的絕緣水平低于國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值時,應(yīng)通過絕緣配合計算,選用適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)設(shè)備。

  表7.1 選擇高壓電器應(yīng)校驗的項目表

  注:表中為應(yīng)進(jìn)行校驗的項目

  2 斷路器隔離開關(guān)的選擇

  2.1 35kV側(cè)進(jìn)線斷路器、隔離開關(guān)的選擇

  流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流

  Imax(2STN)/3UTN=220000/(35)=659.83A (7-4)

  額定電壓選擇 UNUg35kV 額定電流選擇 INImax659.83A 開斷電流選擇 INbrI b5.3170KA

  本設(shè)計中35kV側(cè)采用SF6斷路器,因為與傳統(tǒng)的斷路器相比,SF6斷路器采用SF6氣體作為絕緣和滅弧介質(zhì),這種斷路器具有斷口耐壓高,允許的開斷次數(shù)多,檢修時間長,開斷電流大,滅弧時間短,操作時噪聲小,壽命長等優(yōu)點。因此可選用LW8—35A(T)型戶外高壓SF6斷路器。

  選用的斷路器額定電壓為35kV,最高工作電壓為40.5kV,系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。

  選用的斷路器額定電流1600A,去除1.8%的溫度影響為1571A,大于最大持

  續(xù)工作電流,滿足要求。

  選用的斷路器額定短路開斷電流20kA,大于短路電流周期分量有效值5.3170kA,滿足要求。

  動穩(wěn)定校驗:ish =13.5583kA

  熱穩(wěn)定校驗:由《電力工程電氣設(shè)計手冊電氣一次部分》表6—5知,選用高速斷路器,取繼電保護(hù)裝置保護(hù)動作時間0.6S,斷路器分匝時間0.03S,則校驗熱效應(yīng)計算時間為0.63S(后面熱穩(wěn)定校驗時間一樣)。因此Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)2S]。電氣設(shè)備It2t=2024=1600[(kA)2S]。滿足要求。

  表7.2 LW8—35A(T)具體參數(shù)比較表

  隔離開關(guān)選擇GW5—35(W)/1000型號隔離開關(guān)

  選用的隔離開關(guān)額定電壓為35kV,系統(tǒng)電壓35kV滿足要求。

  選用的斷路器額定電流1000A,去除1.8%的溫度影響為998.2A,大于最大持續(xù)工作電流,滿足要求。

  動穩(wěn)定校驗:ish=13.5583kA

  熱穩(wěn)定校驗:Qk=17.8104[(kA)2

  S],設(shè)備It2t=2024=1600[(kA)2S],滿足要求。

  表7.3 GW5—35/1000具體參數(shù)比較表

  2.2 35kV主變壓器側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇

  流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流

  /35)Imax(1.05SN)/UN =1.0520000=346.41A (7-5) 額定電壓選擇 UNUg35kV 額定電流選擇 INImax346.41A 開斷電流選擇 INbrIb5.3170kA

  由上面表格知LW8—35A(T)型斷路器和GW5—35/1000型隔離開關(guān)同樣滿足主變側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的要求,動、熱穩(wěn)定校驗也一樣,所以選擇同樣的型號。這也滿足了選擇設(shè)備同類設(shè)備應(yīng)盡量較少品種的原則。

  2.3 6kV側(cè)斷路器、隔離開關(guān)的選擇

  流過斷路器和隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流

  Imax(2SN)/3UN=2*20000/(1.732*6)=3849.00A

  額定電壓選擇 UNUg6kV 額定電流選擇 INImax3849.00A() 開斷電流選擇 INbrIb20.092kA

  6kV側(cè)選用P/V(KYN30)—7.2KV金屬鎧裝移開式開關(guān)柜中的ZN28—6型真空斷路器

  選用的斷路器額定電壓為6kV,最高電壓7.2kV,系統(tǒng)電壓6kV滿足要求。 選用的斷路器額定電流4800A,去除1.8%的溫度影響為4713.6A,大于最大持續(xù)工作電流,滿足要求。

  選用的斷路器額定短路開斷電流50kA,大于短路電流周期分量有效值20.092kA,滿足要求。

  動穩(wěn)定校驗。ish =51.235kA

  2

  t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。電氣設(shè)備熱穩(wěn)定校驗。Qk=I

  It2t=5024=10000[(kA)2S]。滿足要求。

  表7.4 ZN28—6具體參數(shù)比較表

  隔離開關(guān)選擇GN25—6型隔離開關(guān)

  選用的隔離開關(guān)額定電壓6kV,最高工作電壓7.2kV系統(tǒng)電壓6kV,滿足要求。

  選用的隔離開關(guān)額定電流4000A,去除1.8%的溫度影響為3928A,大于最大持續(xù)工作電流,滿足要求。

  動穩(wěn)定校驗:ish =51.235kA

  2

  t=20.09220.63=254.3237[(kA)2S]。電

  氣設(shè)備熱穩(wěn)定校驗:Qk=I

  It2t=4024=6400[(kA)2S]。滿足要求。

  表7.5 GN25—10具體參數(shù)比較表

  2.4 選擇的斷路器、隔離開關(guān)型號表

  表7.6 斷路器-隔離開關(guān)選擇一覽表

  3 母線的選擇及校驗 3.1 母線導(dǎo)體選擇的一般要求

  1、一般要求

  裸導(dǎo)體應(yīng)根據(jù)具體情況,按下列技術(shù)條件分別進(jìn)行選擇或校驗: (1)工作電流; (2)經(jīng)濟(jì)電流密度; (3)電暈;

  (4)動穩(wěn)定或機(jī)械強(qiáng)度; (5)熱穩(wěn)定。

  裸導(dǎo)體尚應(yīng)按下列使用環(huán)境條件校驗:

  (1)環(huán)境溫度;(2)日照;(3)風(fēng)速;(4)海拔高度。 2、按回路持續(xù)工作電流

  IxuIg

  Ig—導(dǎo)體回路持續(xù)工作電流,單位為A;

  Ixu—相應(yīng)于導(dǎo)體在某一運(yùn)行溫度、環(huán)境條件及安裝方式下長期允許的載流量,單位為A。 3、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇

  一般母線較長,負(fù)荷較大,在綜合考慮減少母線的電能損耗。減少投資和節(jié)約有色金屬的情況下,應(yīng)以經(jīng)濟(jì)電流密度選擇母線截面??砂聪率接嬎悖?Sj

  其中Sj—經(jīng)濟(jì)截面,單位為mm2; Ip—回路持續(xù)工作電流,單位為A;

  Ipj

  (7-6)

  j—經(jīng)濟(jì)電流密度,單位為A/ mm。

  2

  3.2 35kV母線的選擇

  35kV的長期工作持續(xù)電流

  Imax(2SN)/UN=220000/(35)659.83A

  35kV主母線一般選用矩形的硬母線,選擇LMY—10010立放矩形鋁母線+400C時長期允許電流為1475A,母線平放時乘以0.95,則允許電流為1401A,滿足35kV主母線持續(xù)電流659.83A的要求。

  主母線動穩(wěn)定校驗

  35kV母線固定間距取l=2 000mm,相間距取a=300mm,母線短路沖擊電流

  ish=34.0291kA,計算母線受到的電動力,即

  2lF1.76iPb102 (7-7) a

  200

  1.7613.55832102=215.691kgf

  30

  2115.93N(1kgf=9.81N)

  計算母線受的彎曲力矩,

  Fl215.691200

  (7-8) 4313.82kgfcm

  1010

  M

  母線水平放置,截面為10010mm2,則b=10mm,h=100mm,計算截面系數(shù),即

  W0.167bh2 (7-9)

  0.167110216.7

  計算母線最大應(yīng)力,即

  

  M4313.82

  258.31kgf/cm W16.7

  (7-10)

  258.319.81104Pa2534.0104Pa

  小于規(guī)定的鋁母線極限應(yīng)力6860104,滿足動穩(wěn)定要求。 熱穩(wěn)定要求最小截面

  Smin

  

  IbC

  a103 (7-11)

  5.3170

  0.210327.3mm2 87

  選擇LMY—10010矩形母線截面大于熱穩(wěn)定要求最小截面27.3mm2,故滿足要求。

  3.3 6kV母線的選擇

  6kV母線長期工作電流

  /6)Imax(2SN)/3UN=220000=3849A

  選用TMY—3(12010)型立放矩形鋁母線,,長期允許電流為5040A,母線平放乘以0.95,則允許電流為4788A,滿足要求。

  同35kV母線動穩(wěn)定校驗最后母線最大應(yīng)力小于規(guī)定的鋁母線極限應(yīng)力,故滿足動穩(wěn)定要求。

  熱穩(wěn)定要求最小截面Smin103.28mm2,選擇的TMY—3(12010)型矩形母線截面大于熱穩(wěn)定最小截面要求103.28mm2,故滿足要求。

  6KV進(jìn)線側(cè)的母線選擇 TMY—3(120×10),即三根相線截面為120×10mm。

  2

  3.4 母線選擇結(jié)果

  表7.7 母線選擇結(jié)果

  4 互感器的選擇 4.1 電流互感器的選擇

  1、電流互感器選擇的原則

  電流互感器的選擇應(yīng)滿足變電所中電氣設(shè)備的繼電保護(hù)、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。

  選擇的電流互感器一次回路允許最高工作電壓Umax應(yīng)大于或等于該回路的最高運(yùn)行電壓,即

  UmaxUg

  式中Umax—電流互感器最高電壓,單位為kV; Ug—回路工作電壓,即系統(tǒng)標(biāo)稱電壓,單位kV。

  電流互感器的一次額定電流有:5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、

  200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次側(cè)額定電流應(yīng)盡量選擇得比回路正常工作電流大1/3以上,以保證測量儀表的最佳工作,并在過負(fù)荷時使儀表有適當(dāng)?shù)闹甘?。二次額定電流有5A和1A兩種,強(qiáng)電系統(tǒng)一般選5A,弱電系統(tǒng)一般選用1A。

  電流互感器動穩(wěn)定可按來下式校驗

  imaxish

  式中imax—為電流互感器允許通過的最大動穩(wěn)定電流,單位kA;

  ish —系統(tǒng)短路沖擊電流,單位kA 。

  電流互感器短時熱穩(wěn)定應(yīng)大于或等于系統(tǒng)短路時的短時熱穩(wěn)定電流。 2 、35kV側(cè)電流互感器的選擇

  35kV 級電流互感器分為戶外型和戶內(nèi)型兩類。戶外電流互感器,一般選用油浸瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互感器,常用LB系列、LABN系列。選用LCZ—35(Q)型澆注絕緣加強(qiáng)型電流互感器,作為保護(hù)、測量、計算之用。

  電流互感器額定電壓為42kV,大于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓35kV。 額定二次電流5A.

  主變進(jìn)線電流為659.83A,額定一次電流選用1000A,大于主變電流。 選用LCZ—35(Q)型電流互感器,0.2級25VA為計量,0.5級40VA為測量,10P15級50VA為保護(hù)。

  動穩(wěn)定校驗,電流互感器動穩(wěn)定電流為120kA,大于短路沖擊電流13.5583kA,滿足要求。

  熱穩(wěn)定校驗,電流互感器的熱穩(wěn)定,Qk=Ib2t=5.317020.63=17.8104[(kA)

  2

  S]。電氣設(shè)備It2t=48212304 [(kA)2S]。滿足要求。

  6kV進(jìn)線選用LMZD2—6型電流互感器。額定電壓6kV,最高工作電壓

  3 、 6kV側(cè)電流互感器的選擇

  6.3kV,大于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓6kV,額定電流5000A ,大于6kV側(cè)負(fù)荷電流3489A,滿足要求。額定二次電流為5A。電流互感器額定動穩(wěn)定電流140kA,大于6kV

  2

  t=20.09220.63=254.32[側(cè)三相短路沖擊電流51.235kA。熱穩(wěn)定校驗Qk=Ia(kA)

  2

  S]。電氣設(shè)備It2t=63213969 [(kA)2S],滿足要求。故選擇的電流互感器

  滿足要求。

  4.2 電壓互感器的選擇

  1、電壓互感器選擇的原則

  電壓互感器正常工作條件時,按一次回路電壓、二次電壓、二次負(fù)荷、準(zhǔn)確度等級、機(jī)械荷載條件選擇。

  6kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu);在高壓開關(guān)柜中,可采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。當(dāng)需要零序電壓時,一般采用三相五柱電壓互感器。

  35—110kV配電裝置一般采用油浸絕緣結(jié)構(gòu)電磁式電壓互感器。目前采用電容式電壓互感器,實現(xiàn)無油化運(yùn)行,減少電磁諧振。

  表7.8 電壓互感器額定電壓選擇表

  電壓互感器的容量為二次繞組允許接入的負(fù)荷功率,以VA表示每一個給定容量和一定的準(zhǔn)確級相對應(yīng)。

  電壓互感器還有許多種接線方式,這里就不一一介紹了,等后面用到時會介紹一部分

  2、35kV側(cè)電壓互感器的選擇

  選擇JDZXF9—35型電壓互感器,該系列電壓互感器為全封閉環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)。額定電壓35//0.1//0.1/3/0.1/3,額定負(fù)載100VA/150VA/300VA,準(zhǔn)確級0.2/0.5/6P,適于在額定頻率為50HZ、額定電壓35kV的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中,做電壓、電能測量及繼電保護(hù)用。 3、6kV側(cè)電壓互感器

  選擇JSZJ—6型電壓比6/3,0.1/,0.1/3,0.5級;該系列電壓器為三相澆注式電壓互感器,三相連接組為YnYn,適用于額定頻率50HZ,額定電壓

  6kV,供中性點非有效接地的戶內(nèi)電力系統(tǒng)做電壓、電能測量機(jī)繼電保護(hù)用。

  5 熔斷器的選擇 5.1 熔斷器概述

  熔斷器是最簡單的保護(hù)電器,它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。熔斷器的主要元件是一種易于熔斷的熔斷體,簡稱熔體,當(dāng)通過熔體的電流達(dá)到或超過一定值時,由于熔體本身產(chǎn)生的熱量,使其溫度升高,達(dá)到金屬的熔點時,熔斷切除電源,因而完成過載電流或短路電流的保護(hù)。

  按安裝條件及用途選擇不同類型高壓熔斷器如屋外跌開式、屋內(nèi)式。 對于一般的高壓熔斷器,其額定電壓必須大于或等于電網(wǎng)的額定電壓,額定電流必須大于回路的最大工作持續(xù)電流,開斷電流必須大于或等于短路沖擊電流。在本站中,熔斷器只用于保護(hù)電壓互感器 ,其只需按額定電壓及斷流容量

  I

  (S=3Unbr)兩項來選擇。當(dāng)短路容量較大時,可考慮在熔斷器前串聯(lián)限流電阻。

  5.2 35kV側(cè)熔斷器的選擇

  選擇RW5—35/600型跌開式熔斷器,額定電壓35kV,滿足要求,斷流容量600MVA,,需加一定得限流電阻方滿足要求。最大開斷電流100kA,大于短路沖擊電流13.5583kA。

  5.3 6KV側(cè)熔斷器的選擇

  選擇RN2—6/0.5型戶內(nèi)熔斷器,額定電壓6kV,滿足要求,斷流容量1000MVA,,大于短路容量219.2422MVA,滿足要求。最大開斷電流85kA,大于短路沖擊電流51.235kA,滿足校驗。

變電所電氣設(shè)備選型手冊

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