邹庄35kv变电所短路计算.docx
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邹庄35kv变电所短路计算
邹庄矿井35/10kV变电所短路计算20101102
一、基准容量与资料
Sj=100MVA
K0=Ubj0=115kVIJ0=Sj/√3·U=100/1.732·115=0.5kA
K1=Ubj1=37kVIJ1=Sj/√3·U=100/1.732·37=1.56kA
K2=Ubj2=10.5kVIJ2=Sj/√3·U=100/1.732·10.5=5.5kA
2010年11月1日邹庄矿提供资料:
南坪220/110/35kV变电站35kV母线最大运行方式短路容量800MVA。
南坪220/110/35kV变电站35kV母线最小运行方式短路容量524MVA。
南坪220/110/35kV变电站至邹庄矿35/10kV变电所输电线路长7km(7.06km),LGJ-240mm2导线。
邹庄矿35/10kV变电所安装两台35/10kV、20000kVA主变
二、邹庄矿35/10kV变电所的短路整定
系统各电抗标么值:
1)、南坪220kV变电站35kV母线前系统:
X1大=1/8=0.125X1小=1/5.24=0.1908
2)、南坪220kV变电站至邹庄矿35/10kV变电所输电线路:
X2大=XOLSj/Ub2=0.4X7kmX100/372=0.2045
X2小=XOLSj/Ub2=0.4X7.06kmX100/372=0.2063
3)、邹庄矿35/10kV变电所20000kVA主变:
X3=Uk%Sj/sn=0.08X100/20=0.4
三、计算各点短路电流
邹庄矿主变35kV侧:
大方式:
Id1×=1/X1+X2=1/0.125+0.2045=3.0349
I1“=Id1(3)=Id1××Ij1=3.0349X1.56=4.734kA
ich1=2.55X4.734=12.073kA
Ich1=1.52X4.734=7.196kA
sd1=sb×Id1×=100X3.0349=303.49MVA
sd1=√3×I1“×U=√3×4.734×37=303.37MVA
小方式:
Id1×=1/X1+X2=1/0.1908+0.2063=2.518
I1“=Id1(3)=Id1××Ij1=2.518X1.56=3.928kA
ich1=2.55X3.928=10.017kA
Ich1=1.52X3.928=5.97kA
sd1=sb×Id1×=100X2.518=251.8MVA
sd1=√3×I1“×U=√3×3.928×37=251.7MVA
邹庄矿主变10kV侧:
大方式:
Id2×=1/X1+X2+X3=1/0.125+0.2045+0.4=1.3708
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.3708×5.5=7.539kA
ich2=2.55×I2“=2.55×7.539=19.225kA
Ich2=1.52×I2“=1.52×7.539=11.46kA
Sd2=sj×Id2×=100×1.3708=137.08MVA
Sd2=√3×I2“×U=√3×7.539×10.5=137.1MVA
小方式:
Id2×=1/X1+X2+X3=1/0.1908+0.2063+0.4=1.2545
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.2545×5.5=6.9kA
ich2=2.55×I2“=2.55×6.9=17.595kA
Ich2=1.52×I2“=1.52×6.9=10.488kA
Sd2=sj×Id2×=100×1.2545=125.45MVA
Sd2=√3×I2“×U=√3×6.9×10.5=125.48MVA
四、工广10kV系统电力电缆截面的选择与校验
Smin=I∞(3)×√tj/c
10kV铜芯交联聚乙稀电力电缆250C0C=137
Smin=I∞(3)×√tj/c=7.539×√0.25/137=27mm2取35mm2
10kV铝芯交联聚乙稀电力电缆200C0C=77
Smin=I∞(3)×√tj/c=7.539×√0.25/77=48mm2取70mm2
10kV铜芯油浸纸绝缘电力电缆250C0C=153
Smin=I∞(3)×√tj/c=7.539×√0.25/153=25mm2取35mm2
10kV铝芯油浸纸绝缘电力电缆200C0C=88
Smin=I∞(3)×√tj/c=7.539×√0.25/88=43mm2取70mm2
I∞(3)----三相短路电流稳定时周期分量的有效值
tj----短路电流的假想时间
C0----短路时导体允许最高温度
c----电缆的热稳定常数
邹庄矿35/10kV变电所保护整定计算
一、20000kVA主变二次谐波比率差动保护
已知35kV侧母线三相短路电流:
大Id1(3)=4.734kA小Id1(3)=3.928kA
已知10kV侧母线三相短路电流:
大Id2(3)=I∞(3)=7.539kA小Id2(3)=6.9kA
10kV侧三相短路电流归算到35kV侧:
大Id2(3)=7.539×10.5÷37=2139A
小Id2(3)=6.9×10.5÷37=1958A
10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:
小Id2
(2)=√3/2X6.9×10.5÷37=1696A
1、计算变压器各侧一次电流、选择CT变比、确定各侧二次额定电流
35/10kV、20000kVA主变二次谐波比率差动保护
额定电压
35kV
10.5kV
20000KVA
主变额定电流
20000KVA÷√3÷35
=330A=Ied
20000KVA÷√3÷10.5=1100A=Ied
电流互感器接线方式
星型
星型
20000KVA主变
电流互感器计算变比
330/5A
取500A/5A=100
2000/5A
取2000/5=400
电流互感器二次回路额定电流
330A/100=3.3A
1100÷400=2.75A
由于35kV侧电流互感器的二次回路额定电流3.3A大于10kV侧的2.75A,所以整定计算以35kV侧为基本侧。
2、计算保护装置35kV侧的一次动作电流:
(1)躲过变压器励磁涌流条件
Idz=Kk×Ied=1.3×330A=429A
(2)躲过外部故障最大不平衡电流条件
Idz=Kk(Kfz·fj+△U+△f)Id(3)max
=1.3(1×0.1+0.05+0.05)×2139A=556.14A
(3)躲过电流互感器二次回路断线条件
Idz=1.3×Ied=1.3×330A=429A
取以上三者中的最大者。
按躲过外部故障最大不平衡电流条件,选用35kV侧一次动作电流为
Idz=556.14A
3、确定差动速断动作电流
按躲过外部故障最大不平衡电流条件,选用35kV侧一次动作电流为
Idz=556.14A
计算基本侧(35kV)侧的二次动作电流
Idzj=Kjx·Idz/K=556.14/100=5.56A
K=500/5=100变比
4、
差电流Id=【Ii-Ih】=【2.75-3.3】=0.55
和电流Is=【Ii+Ih】=【2.75+3.3】=6.05
Ih----35kV侧Ie
Ii----10kV侧Ie
5、
a、速断差动动作判剧为Idzj>Idset1
Idset1----速断差动定值。
应能躲过外部故障最大不平衡电流,一般取6~8倍额定电流Idzj=Kjx·Idz/K=556.14/100=5.56A
速断差动定值取:
Idset1取5.5A
b、比率差动动作判剧为Id>Idset2、Id>Kx·Is
Idset2----差动门滥定值。
应能躲过变压器最大负荷情况下的不平衡电流,一般取0.2~1.6倍额定电流0.7×3.3=2.31A取2.4A
Kx----制动系数Kx=0.25~0.8、取0.5较好
c、制动门滥定值。
Izd0=1.1~2×Ie=1.1×3.3=3.63A取3.8A
二、主变35kV侧带时限过电流保护(互感器为星型接线500/5)
保护装置的动作电流应避开可能出现的最大过负荷电流:
Idzj=Kjx·Kk·Kgh·Ied÷Kf÷ni
=1×1.2×1.3×330A÷0.85÷100=6.06A取6.2A
Kjx-----接线系数1
Kk-----可靠系数1.2
Kgh-----过负荷系数1.3
Ied-----主变高压侧额定电流
Kf-----继电器返回系数,取0.85
ni-----电流互感器变比500/5=100
灵敏系数:
Km=Id2
(2)/ni·Idzj=1696÷100÷6.2A=2.735>1.5
10kV侧最小两相短路电流归算到35kV侧:
小Id2
(2)=√3/2X6.9×10.5÷37=1696A
动作时限应与上下级保护动作时限配合,本设计取1秒。
上级变电站过流保护时限按1.5秒。
三、主变35kV侧电流速断保护
保护装置的动作电流应躲过低压侧短路时,流过保护装置的最大短路电流:
Idzj=Kjx·Kk·Id2(3)÷ni=1.2×2139÷100=25.67取13A
10kV侧三相短路电流归算到35kV侧:
大Id2(3)=7.539×10.5÷37=2139A
灵敏系数:
Km=0.866Id1(3)/ni·Idzj=0.866×3928÷100÷13A=2.616>2
已知35kV侧母线三相短路电流:
大Id1(3)=4.734kA小Id1(3)=3.928kA
四、主变35kV侧过负荷保护
应躲过变压器额定电流:
Idzj=Kk·Ied÷Kf÷ni=1.1×330A÷100=3.63A取3.7A
动作时限应躲过允许的短时工作过负荷时间,一般取9~15秒,本设计取9秒。
35kV母联断路器速断保护
Idzj=Id1
(2)÷Km÷ni=√3/2X3.928÷2÷120=14.17A取10A
Km=Id1
(2)÷Idzj÷ni=√3/2X3928÷10÷120=2.834≥2
Km----灵敏系数2.834≥2
ni----母联电流互感器变比600/5A
35kV母线最小两相短路电流:
Id1
(2)=√3/2·3.928A
断路器合闸后保护自动退出。
10kV系统保护整定
一、10kV母联断路器速断保护
Idzj=Id2
(2)÷Km÷ni=√3/2X6900÷2÷400=7.47A取5A
Km=Id2
(2)÷Idzj÷ni=√3/2X6900÷5÷400=2.99≥2
Km----灵敏系数2.99≥2
ni----电流互感器变比2000/5A
10kV母线最小两相短路电流:
Id2
(2)=√3/2X6900A
断路器合闸后保护自动退出。
二、35/10kV变电所附设动力变压器Sb=800kVAL=40m
X7=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.04kmX100/10.52=0.0029
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.0029)=1.3654
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.3654×5.5=7.51kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.0029)=1.25
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.25×5.5=6.875kA
已知K3最大短路容量为136.54MVA,从“工业与民用配电设计手册”P123可得出800kVA变压器低压侧短路电流为20.43kA。
折到10kV侧为:
Ik4maxk3=20.43kA×0.4kV÷10.5kV=778A
1)、电流速断保护
Idzj=Kjx·Kk·Ik4maxk3/ni=1×1.2×778÷15=62.24A取40A
Kjx----接线系数相上为1;相差为√3
Kk----可靠系数DL取1.2;GL取1.4
ni----电流互感器变比75/5A
灵敏系数:
Km=Ik3min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6875÷15÷40A=9.9>2
2)、带时限过电流保护S=0.5秒
保护装置的动作电流应避开可能出现的最大过负荷电流:
Idzj=Kjx·Kk·Kgh·Ied÷Kf÷ni
=1×1.2×1.3×46.2A÷0.85÷15=5.65A取5.8A
Kk----可靠系数1.2
Kgh----过负荷系数1.3
Ied----变压器一次额定电流=46.2A
Kf----继电器返回系数,取0.85
ni----电流互感器变比75/5A
已知K3最小短路容量为125MVA,从“工业与民用配电设计手册”P123可得出800kVA变压器低压侧短路电流为20.26kA。
折到10kV侧为:
Ik4mink3=20.26kA×0.4kV÷10.5kV=772A
灵敏系数:
Km=Ik4mink3
(2)/ni·Idzj=√3÷2×772÷15÷5.8A=7.6>1.5~2
3)、过负荷保护S=9~15秒
保护装置的动作电流应躲过变压器额定电流:
Idzj=Kk·Ied÷ni
=1×1.3×46.2A÷15=4A取4.1A
Kk----可靠系数1.3
三、电力电容器回路保护Q=4000kvarL=50m
X8=X0·L·Sb/Uj2=0.08X0.05kmX100/10.52=0.003628
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X8)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.003628)=1.364
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.364×5.5=7.502kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.003628)=1.249
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.249×5.5=6.869kA
1)、过电流保护(无时限过电流保护或带0.2秒时限)
保护装置的动作电流应避开接通电容器组时的冲击电流:
Idzj=Kjx·Kk·In/ni=1×2×220A÷120=3.667A取4.5A
Kjx----接线系数相电流为1;相电流差为√3
Kk----可靠系数取2~2.5
In----电容器组额定电流=4000kvar÷√3÷10.5=220A
ni----电流互感器变比600/5A
灵敏系数:
Km=Ik2min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6869÷120÷4.5A=11>2
2)、过电压保护
Udzj=1.1·Ue2=1.1×100V=110V
S=4分钟后跳闸
3)、欠电压保护
Udzj=0.5·Ue2=0.5×100V=50V
S=4分钟后跳闸
四、通风机回路Sb=2000kWI=154AL=700m
X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.7kmX100/10.52=0.0508
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X8)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.0508)=1.282
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.282×5.5=7.049kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.0508)=1.179
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.179×5.5=6.486kA
1)、电流速断保护
保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流
Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7049A÷50=169A
Kjx----接线系数相上为1;相差为√3
Kk----可靠系数DL取1.2;GL取1.4
Ik4max----被保护线路末端三相最大短路电流
ni----电流互感器变比250/5A
按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定:
Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik3min/ni
=0.5×1×1.2×6900A÷50=82.8A取70A
Ik3min----被保护线路始端三相最小短路电流
已知10kV侧母线三相短路电流:
大Id2(3)=I∞(3)=7.539kA小Id2(3)=6.9kA
灵敏系数:
Km=Ik2min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6900÷50÷70A=1.71≥1.25
Ik2min
(2)----被保护线路始端二相最小短路电流
2)、带时限过电流保护S=0.5秒
保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流:
Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni
=1×1.2×154A÷0.85÷50=4.35A取6A
灵敏系数:
Km=Ik3min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6486A÷50÷6A=18.7≥1.5
Ik3min
(2)----被保护线路末端二相最小短路电
五、机修车间动力变压器回路Sb=1250kVA×2台I=69AL=700m
X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.7kmX100/10.52=0.0508
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X8)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.0508)=1.282
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.282×5.5=7.049kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.0508)=1.179
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.179×5.5=6.486kA
1)、电流速断保护
保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流
Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7049A÷30=282A
Kjx----接线系数相上为1;相差为√3
Kk----可靠系数DL取1.2;GL取1.4
Ik4max----被保护线路末端三相最大短路电流
ni----电流互感器变比150/5A
按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定:
Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik3min/ni
=0.5×1×1.2×6900A÷30=138A取90A
Ik3min----被保护线路始端三相最小短路电流
已知10kV侧母线三相短路电流:
大Id2(3)=I∞(3)=7.539kA小Id2(3)=6.9kA
灵敏系数:
Km=Ik2min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6900÷30÷90A=2.21≥1.25
Ik2min
(2)----被保护线路始端二相最小短路电流
2)、带时限过电流保护S=0.5秒
保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流:
Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni
=1×1.2×69A÷0.85÷30=3.25A取5A
灵敏系数:
Km=Ik3min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6486A÷30÷5A=37.4≥1.5
Ik3min
(2)----被保护线路末端二相最小短路电
六、选煤厂回路Sb=5538kWI=406AL=300m
X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.3kmX100/10.52=0.0218
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X8)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.0218)=1.331
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.331×5.5=7.321kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.0218)=1.221
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.221×5.5=6.716kA
1)、电流速断保护
保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流
Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7321A÷120=73.21A
Kjx----接线系数相上为1;相差为√3
Kk----可靠系数DL取1.2;GL取1.4
Ik3max----被保护线路末端三相最大短路电流
ni----电流互感器变比600/5A
按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定:
Idzj=0.5·Kjx·Kk·Ik2min/ni
=0.5×1×1.2×6900A÷120=34.5A取30A
Ik2min----被保护线路始端三相最小短路电流
已知10kV侧母线三相短路电流:
大Id2(3)=I∞(3)=7.539kA小Id2(3)=6.9kA
灵敏系数:
Km=Ik2min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6900÷120÷30A=1.66≥1.25
Ik2min
(2)----被保护线路始端二相最小短路电流
2)、带时限过电流保护S=0.5秒
保护装置的动作电流应避开线路的过负荷电流:
Idzj=Kjx·Kk·Ied÷Kf÷ni
=1×1.2×406A÷0.85÷120=4.77A取6A
灵敏系数:
Km=Ik3min
(2)/ni·Idzj=√3÷2×6716A÷120÷6A=8.1≥1.5
Ik3min
(2)----被保护线路末端二相最小短路电
七、主井提升机回路P=4000kWI=293AL=500m
X4=X0·L·Sj/Ub2=0.08X0.5kmX100/10.52=0.0363
大方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X8)=1/(0.125+0.2045+0.4+0.0363)=1.306
I2“=Id2(3)=I∞(3))=Id2××Ij2=1.306×5.5=7.183kA
小方式:
Id2×=1/(X1+X2+X3+X7)=1/(0.1908+0.2063+0.4+0.0363)=1.2
I2“=Id2(3)=I∞(3)=Id2××Ij2=1.2×5.5=6.599kA
1)、电流速断保护
保护装置的动作电流应躲过电缆线路末端三相最大短路电流
Idzj=Kjx·Kk·Ik4max/ni=1×1.2×7183A÷80=107.7A
Kjx----接线系数相上为1;相差为√3
Kk----可靠系数DL取1.2;GL取1.4
Ik3max----被保护线路末端三相最大短路电流
ni----电流互感器变比400/5A
按10kV母线剩余电压不低于0.5UH整定:
Idzj=0.5·Kj
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