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目录
第1章主变压器容量的核算…………………………………………………………1
第2章电气主接线和6KV配电装置类型的确定………………………………………2
2.135KV和6KV接线确定………………………………………………………………2
2.2配电装置类型确定………………………………………………………………2
第3章电气设备的选择…………………………………………………………………8
3.1电压互感器的选择………………………………………………………………8
3.2电流互感器的选择………………………………………………………………8
3.3各级电压的断路器选择…………………………………………………………10
3.4各级电压的隔离开关的选择………………………………………………………11
3.56KV电压等级的母线选择………………………………………………………11
3.6绝缘子选择……………………………………………………………………12
第4章母联控制回路设计………………………………………………………………14
4.1母联控制回路要求………………………………………………………………14
4.2母联断路器的跳、合闸回路………………………………………………………14
4.3防止“跳跃”的闭锁装置…………………………………………………………14
4.4断路器的位置指示灯回路………………………………………………………15
4.5断路器自动跳闸或自动合闸的信号装置…………………………………………15
4.6熔断器与跳、合闸回路完整性的监视…………………………………………15
第5章母联保护回路设计………………………………………………………………17
5.1BZT………………………………………………………………………………17
5.2后加速电流速断保护…………………………………………………………18
5.3参数整定………………………………………………………………………18参考文献…………………………………………………………………………………20
小型变电所母联、保护和控制回路设计
第1章主变压器容量的核算
待设计变电缩有两个电压等级:
35KV及6KV,故采用双卷变压器。
降压变电所的主变压器般不超过两组,当只有一个电源或变电所一级负荷另有备用电源保证供电时,可装设一组变压器。
待设计变电所根据条件,采用两组变压器。
变电所装设两组容量相同的双绕组变压器,目的是为在一组变压器故障或需检修时可由另一组变压器供给全部负荷,保证供电的可靠性。
要求两组主变压器,每个容量的选择应按照其中一组停用时,其余变压器容量至少能保证所给的全部一二级负荷或为变点所全部负荷的60%~75%,通常一次变电所用75%,二次变电所用60%。
因为待设计变电所是二次变电所,所以采用60%。
变电所主变压器一般采用三相式变压器,其容量应根据电力系统5~10年的发展规划进行选择。
待设计变电所的主变压器容量采用5年作为发展规划进行选择的。
核算:
6KV出线侧负荷
Q1=P1tgΦ1=1500×tg(arccos0.85)=929.62KVar
Q2=P2tgΦ2=3000×tg(arccos0.85)=1859.233KVar
Q3=P3tgΦ3=1800×tg(arccos0.85)=1115.54KVar
Q4=P4tgΦ4=1500×tg(arccos0.85)=1115.54KVar
Q5=P5tgΦ5=2000×tg(arccos0.85)=1239.5KVar
Q6=P6tgΦ6=1000×tg(arccos0.80)=750KVar
Q7=P7tgΦ7=2000×tg(arccos0.90)=968.64KVar
第2章电气主接线和6KV配电装置类型的确定
2.135KV接线和6KV接线确定
因为35KV侧有两回电源供电进线,还有两台降压变压器,所以首先考虑采用桥式接线,桥式接线可分为内桥接线和外桥接线
方案1:
内桥接线的特点:
两台断路器1DL和2DL分别接在L3和L4的电源进线上,因此线路的切除和投入是比较方便的。
当线路发生故障时,仅故障线路的断路器断开,其他回路仍可继续工作。
但当变压器故障时,仅与故障了的变压器连接的断路器断开,从而影响了未故障的进线线路的工作。
此外这种接线当切除和投入变压器时,操作也比较复杂。
内桥接线适合于
(1)向一二级负荷供电;
(2)供电线路较长(3)变电所没有穿越功率(4)负荷曲线平稳,主变压不经常退出工作;(5)中端型的降压变电所(站)。
方案2:
外桥接线的特点:
她于内桥接线不相同的是当变压器发生故障或运行中需要切除时,只断开本回路的断路器即可。
不影响其他回路的工作,但当线路故障时,故障线路上的断路器都将断开,因而变压器供电也受影响,外桥线适用于
(1)向一二级负荷供电;
(2)供电线路较短;(3)允许变电所有较稳定的穿越功率;(4)负荷曲线度变化大,主变压器需要经常切换;(5)中间型的降压变电所(站)。
比较两种方案,选用内桥接线较合适。
电源供电的电缆线路长度不很长,但电缆系直埋也是不允的,(7)在检修任一回路的断路器时,此回路任需停电;(8)增加子母线隔离开关的数目和有色金属消耗量,是配电装置结构复杂,经济性较差。
比较两种方案,选用单母线分段较合适。
因为线路发生故障的机率要比母线发生故障的机率多,但母线分端为保证向一二级负荷可靠地正常供电除采用由邻近变电所分别供出双回线供电外,将一二级负荷分别安排在不同母线段上。
就经济性来说,单母性分别接线简单清晰,所用电气少,配电装置的建造费用低,经济性就好,综上所诉,6KV侧主接线才用单母线分段接线是比较合适的。
2.2配电装置类型确定
2.2.1配置要求:
2.2.1.1保证工作人员的可靠性和防火要求;
2.2.1.2保证工作人员的人身安全;
2.2.1.3保证操作、维护、检修的方便;
2.2.1.4应尽量降低配电装置的造价,减少有色金属和钢材的消耗,减少台地面积;
2.2.1.5还应有扩建的可能性。
6KV侧才用单母线分段,少油断路器双列布置,无线路的电抗器的单房室屋内配电装置。
高压开关柜选型另为GG-10型的固定式开关柜,因架空线出线需架设到户外,用一段电缆作引出线,所以高压开关柜安装方式可采用靠墙安装。
结论:
6KV母线大方式选:
16.3(KA)/177.9(MVA)
Ⅲ、出线回路短路点(d5~d11)电流计算结果表:
四路
型号
长度(km)
短路电流(KA)
短路容量(MVA)
大方式
小方式
大方式
小方式
电器厂
电缆
4
6.70
4.44
7.311
48.45
化工厂
电缆
5
5.83
4.04
63.6
44.1
仪表厂
电缆
3
7.85
4.92
85.7
53.7
食品厂
架空线
7
1.20
1.10
13.1
12.0
供水厂
电缆
3.5
7.23
4.07
78.9
51.0
修配厂
架空线
2
3.55
2.80
38.74
30.6
制氧厂
电缆
1.5
10.6
5.88
115.7
64.2
计算:
解:
Sj=100MVAUj=UP
∴Ij1(37KV侧)=Sj/√3·Uj1=100/√3·37=1.56KA
Ij2(6.3KV侧)=Sj/√3·Uj2=100/√3·6.3=9.16KA
X1*=0.4l1sj/Up2=0.4×25×100/2302=0.0189
X2*=(Ud%/100)×(Sj/SBj)=(14.2/100)×(100/31.5)=0.451
X3*=0.12l3Sj/Up=0.12×6×100/372=0.0526
X4*(大)=Sj/Sdmax(3)=100/1600=0.0625
X4*(小)=Sj/Sdmin(3)=100/900=0.11
X5*=0.4l2Sj/Up2=0.4×13×100/1152=0.0393
X7*=(1/200)·(UdⅠ-Ⅱ%+UdⅡ-Ⅲ%-UdⅠ-Ⅱ%)×Sj/SB2
=(1/200)×(10.5+6-17)×100/31.5=0.341
X8*=(1/200)·(UdⅠ-Ⅱ%+UdⅡ-Ⅲ%-UdⅠ-Ⅱ%)×Sj/SB2
=(1/200)×(17+6-10.5)×100/31.5=0.198
X9*=0.12l4Si/Up2=0.12×4×100/372=0.0351
X10*=X11=(Ud%/100)×Si/SB3=(8/100)×(100/15)=0.533
X101*=0.08lSj/Up2=0.08×4×100/632=0.806
X102*=0.08Sj/Up2=0.08×5×100/6.32=1.01
X103*=0.08Sj/Up2=0.08×3×100/6.32=0.605
X104*=0.4lSj/Up2=0.4×7×100/6.32=7.055
X105*=0.08lSj/Up2=0.08×3.5×100/6.32=0.7055
X106*=0.4lSj/Up2=0.4×2.0×100/6.32=2.016
X105*=0.08lSj/Up2=0.08×15×100/6.32=0.302
35KV:
S1单独供:
如图
X12*=X1*+X2*+X3*=0.0189+0.451+0.0526=0.5225
∵S1=∞
∴Id1”=I∞d1(3)=Ij/X12*=1.56/0.5225=2.99KA
ichd1=2.55INd1=2.55×2.99=7.6245A
Sd1=√3·UjId1”=√3×37×2.99=191.6MVA
S2单独供(大方式)如图:
X13(大)*=X4*+X5*+X6*+X8*+X9*
=0.625+0.0393+0.341+0.198+0.0351
=0.6759
∵S2近似为无穷大(∞)系统
∴Id2(大)”=I∞d2(大)
=Ij/X13(大)*=1.56/0.6159=2.308KA
ichd2(大)=2.55INd2(大)=2.55×2.038=5.8854KA
Sd2(大)=√3·UjId2(大)”
=√3×37×2.038=147.9MVA
S2小方式单独供:
如图
X13(小)*=X4*+X5*+X6*+X8*+X9*
=0.111+0.0393+0.341+0.198+0.0351
=0.7244
Id2(小)”=I∞d2(小)
=Ij/X13(小)*=1.56/0.7244=2.154KA
ichd2(大)=2.55INd2(小)=2.55×2.154=5.4927KA
Sd2(小)=√3·UjId2(小)”
=√3×37×2.154=138MVA
桥合(S1∥S2大方式)如图
Id1(大)”=I∞d1(大)
=Id1”+Id2(大)”=2.99+2.308=5.3KA
ichd1(大)=2.55Id1(大)”=2.55×5.3=13.51KA
Sd1(大)=√3·UjId1(大)”=√3×37×5.3=339.7MVA
桥合(S1∥S2小方式)如图
Id1(小)”=I∞d1(小)
=Id1”+Id2(小)”=2.99+2.154=5.14KA
ichd1(小)=2.55Id1(大)”=2.55×5.14=13.11KA
Sd1(小)=√3·UjId1(小)”
=√3×37×5.14=329.4MVA
6KV母线
35KV母线大方式B3(或B4)单供
X14*=[0.5225*0.6759/(0.5225+0.6759)]+0.533=0.828
Id3(大)”=I∞d3(大)=Ij/X14*
=9.16/0.828=11.06
ichd3(大)=2.55Id3(大)”
=2.55×11.06=28.203KA
Sd3(大)=√3·UjId3(大)”
=√3×6.3×11.06=120.7MVA
35KV母线小方式B3(或B4)单供
X15*=X13*(小)+X11*=0.7244+0.533=1.257
Id4(小)”=I∞d4(小)=Ij/X15*=9.16/1.257=7.29KA
ichd(小)=2.55I∞d4(小)”=2.55×7.29=18.59KA
Sd4(小)=√3·UjId4(小)”=√3×6.3×7.29=79.55MVA
35KV母线大方式S3∥S4并供
X16*=[0.5225*0.6759/(0.5225
+0.6759)]+0.533/2=0.562
Id3(大)”
=I∞d3(大)=Ij/X16*
=9.16/0.562=16.3KA
ich(大)=2.55I∞d3(大)=2.55×16.3=41.565KA
Sd3(大)=√3·UjId3(大)”
=√3×6.3×16.3=177.9MVA
35KV母线小方式S3∥S4并供
X17*=0.7244+0.533/2=0.911
Id3(小)”=I∞d3(小)
=Ij/X17*=9.16/0.911=9.25KA
ichd(小)=2.55I∞d4(小)
=2.55×9.25=23.6KA
Sd3(小)=√3·UjId3(小)”
=√3×6.3×9.25=100.9MVA
6KV出线:
大方式下如图:
a电器厂:
I101(大)”=Ij/(X16*+X101*)=9.16/(0.562+0.806)=6.70KA
S101(大)”=√3·UjI101(大)”=√3×6.3×6.7=73.11MVA
b化工厂:
I102(大)”=Ij/(X16*+X102*)==9.16/(0.562+1.01)=5.83KA
S102(大)”=√3·UjI102(大)”=√3×6.3×5.83=63.6MVA
c仪表厂:
I103(大)”=Ij/(X16*+X103*)=9.16/(0.562+0.605)=7.85KA
S103(大)”=√3·UjI103(大)”=√3×6.3×7.85=85.7MVA
d食品厂:
I104(大)”=Ij/(X15*+X104*)=9.16/(0.562+7.055)=7.85KA
S104(大)”=√3·UjI104(大)”=√3×6.3×1.2=13.1MVA
e供水厂:
I105(大)”=Ij/(X16*+X105*)=9.16/(0.562+0.7055)=7.23KA
S105(大)”=√3·UjI105(大)”=√3×6.3×7.23=78.9MVA
f修配厂:
I106(大)”=Ij/(X16*+X106*)=9.16/(0.562+2.016)=3.55KA
S106(大)”=√3·UjI106(大)”=√3×6.3×3.55=38.74MVA
g制氧厂:
I107(大)”=Ij/(X16*+X107*)=9.16/(0.562+0.302)=10.6KA
S107(大)”=√3·UjI107(大)”=√3×6.3×10.6=115.7MVA
6KV出线:
小方式下如图:
a电器厂:
I101(小)”=Ij/(X16*+X101*)=9.16/(0.237+0.806)=4.44KA
S101(小)”=√3·UjI101(小)”=√3×6.3×4.44=48.45MVA
b化工厂:
I102(小)”=Ij/(X16*+X102*)==9.16/(1.257+1.01)=4.04KA
S102(小)”=√3·UjI102(小)”=√3×6.3×4.04=44.1MVA
c仪表厂:
I103(小)”=Ij/(X16*+X103*)=9.16/(1.257+0.605)=4.92KA
S103(大)”=√3·UjI103(小)”=√3×4.92×6.3=53.7MVA
d食品厂:
I104(大)”=Ij/(X15*+X104*)=9.16/(1.257+7.055)=1.1KA
S104(大)”=√3·UjI104(大)”=√3×6.3×1.1=12.0MVA
e供水厂:
I105(大)”=Ij/(X16*+X105*)=9.16/(1.257+0.7055)=4.67KA
S105(大)”=√3·UjI105(大)”=√3×6.3×4.67=51MVA
f修配厂:
I106(大)”=Ij/(X16*+X106*)=9.16/(1.257+2.016)=2.80KA
S106(大)”=√3·UjI106(大)”=√3×6.3×2.80=30.6MVA
g制氧厂:
I107(大)”=Ij/(X16*+X107*)=9.16/(1.257+0.302)=5.88KA
S107(大)”=√3·UjI107(大)”=√3×6.3×5.88=64.2MVA
第3章电气设备的选择
3.1电压互感器的选择
35KV侧电压互感器的选用型号为JDJJ-35的单相,三卷外户式互感器,供中性点不直接接地系统用,其0.5级下的VA数为150VA。
6KV母线上电压互感器选用JSJW-6型三相三卷户内式互感器,其0.5级以下的允许VA数为80VA,结构是三相五柱式,并查电力工程设计手册(3)ITI-V型电压表电压线圈消耗容量4.5VA,功率因数等于1,1D1-W型有功电度表每个电压线圈消耗容量为1.5VA,功率因数为0.38,所接负荷三相电路图如下所示:
电压互感器每相副线圈所供功率为:
Pab=7×1.5.0.38=3.99WQab=7×1.5√(1-0.382)=9.17Var
Sab=7×1.5=10.5VA
ψab=arccos(Pab/Sab)=arccos(3.99/10.5)=67.67o
Pcb=7×1.5×0.38+4.5×1=8.49WQcb=7×1.5√(1-0.382)=9.17Var
Scb=√(8.492+9.712)=12.9W
ψcb=arccos(Pcb/Scb)=arccos(8.49/12.9)=48.84o
Pa=(1/√3)Sabcos(ψab-30o)+45o=(1/√3)×10.5cos(67.67o-30o)+45o=9.3W
Qa=(1/√3)Sabsin(ψab-30o)=(1/√3)×10.5sin(67.67o-30o)=3.705Var
Scb=√(9.32+3.7052)=10.01VA
Pa=(1/√3)[Sabcos(ψab+30o)+Scbcos(ψab-30o)]+4.5o
=(1/√3)×[16.5cos(67.67o+30o)+12.9cos(48.84o-30o)+45o]
=(1/√3)×[-1.4+12.21]+4.5=10.74W
Qa=(1/√3)[Sabsin(ψab+30o)+Scbsin(ψab-30o)]
=(1/√3)×[10.5sin(67.67o+30o)+12.9sin(48.84o-30o)]
=(1/√3)×[10.41+4.166]=8.42Var
Sb=√(10.742+8.422)=13.65VA
Pa=(1/√3)Scbcos(ψcb+30o)+4.5o=(1/√3)×12.9×cos(48.84o+30o)+45o=5.94W
Qc=(1/√3)Scbsin(ψcb+30o)=(1/√3)×12.9×sin(48.84o+30o)=7.31Var
Sc=√(5.942+7.312)=9.42VA
可见B相线圈所供伏安数最大,但仍小于所选互感器0.5级下的允许伏安数,即13·65<(1/3)×80=26·7VA.
所选用JSJW-6型电压互感器合格。
3.2电流互感器的选择
因为本变电所35KV侧的断路器型号为SW-35型,此断路器本身的上下套管中间装有LSJC-35型环氧树脂式电流互感器,且各有两个次级绕组,所以35KV侧电流互感器就选用断路器本身的型号:
LSJC-35-600/5-A-B的套管电流互感器。
主变压器6KV侧电流互器的选择:
电流互感器所接负载的三相电路图:
按已知条件,由电力工程设计手册(3)选择型号为:
LDZJ1-10-1500/5-0.5/D型户内装置的单匝惯穿式环氧树脂浇注式绝缘的电流互感器,0.5级供测量,其额定负荷是1.2Ω。
D级供差动保护,其额定负荷是1.6Ω,额定电压为6KV,额定电流为1500A。
A相0.5级线圈所接负荷是:
安培表线圈0.12Ω,D级供差动保护,其额定负荷是1.6Ω,额定电压为6KV,额定电流为1500A。
A相0.5级线圈所接负荷是:
安培表电流线圈0.12Ω,B相、C相同A相一样。
R=1.2-(0.12+0.1)=0.98Ω
铜电阻率ρ=0.018Ωmm2/m,设电流互感器到仪表的电缆长为50m,故:
0.98=0.018×(50/s)则:
s=0.92mm2限于机械强度用2.5mm2
差动保护部分:
根据电力工程设计手册
(2)11-47式
Z2=Kjx2Zj+Kjx1ZLX+Zc式中Zlx-连接导线电阻,Zc-接触电阻取0.1Ω。
因为电流互感器接线方式是三相星形,所以查表11-27,得Kjx1=Kjx2=1
∴1.6=1×0+1×ZLX+0.1∴ZLX=1.6-0.1=1.5Ω
R=ρL/S∴1.5=0.018×50/S∴S=0.6mm2<2.5mm2
这样测量和继电保护各用一根4×2.5mm2的电缆。
LDZJ1-10-1500/5-0.5/D型动稳定倍数Kd=90,绝缘瓷瓶帽的允许荷重75公斤,一秒钟热稳定倍数Kt’=50
校验动稳定:
ich(3)=2.55×11.06=28.203KA√2·Iie=√2·1.5=2.12A
∴ich(3)/√2·Iie=28.203/2.12=13.3<90
相间距离d=40cm,由上部绝缘瓷瓶帽到最近支柱绝缘子的距离l=100cm,则作用在互感器绝缘帽上的力是:
F(3)=0.5×1.76×28.2032×(100/40)×10-2=17.5公斤<75公斤
校验稳定:
短路电流流过时间t=2+0.06+0.03=2.09秒>1秒,故不考虑非周期分量。
发热β"(3)=I"(3)/I(3)N=1,查电力工程设计手册
(1)4-1得tjz=1.75秒,
I∞(3)×1.75=11.062×1.75=214
互感器允许的发热是(1.5×50)2×1=5625>214,则所选电流互感器合格。
6KV出线侧电流互感器选择:
电流互感器接负载的三相电路:
按已知条件,电力工程设计手册(3)选择型号为LFZJ1-6-400/5-0.5/3型户内用,复匝式,绕柱绝缘的互感器,0.5级测量,其额定负荷是0.8Ω,3级供过电流保护,其额定负荷是1Ω,额定电压为6KV,额定电流为400A。
A相0.5级线圈所接负荷是:
有功电度表的电流线圈0.02Ω,DL-11/50型电流继电器内阻为0.04,DL-11/10型电流继电器内阻为0.006Ω,B相接安装电流线圈0.12Ω,C相同A相一样。
最大负荷是B相,设一相中接触电阻为0.1Ω,导线电阻为R。
根据电力工程设计手册
(2)11-46式,Z2=Kjx2Zcj+Kjx1ZBx+Zc
因电流互感器接线方式为两相星形,Zcj0=Zcj,查表11-27得Kjx1=Kjx
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