最新220张场短路计算及设备选择汇总.docx
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最新220张场短路计算及设备选择汇总
220张场短路计算及设备选择
设计计算书
工程编号100-BA06131C工程名称张场220kV变电站新建工程
设计阶段初步D卷无册
项目名称短路电流计算及主要设备选择
计算名称短路电流计算及主要设备选择
计算软件名称(版本号)无
封面封底1页计算纸15页附图无页共计16页
批准人月日
审核人月日
校核者月日
计算者月日
国核电力规划设计研究院
2012年6月4日北京
220kV张场变电站短路电流计算及设备选择
一.短路电流计算:
1.原始资料:
由我院规划咨询部提供
(1).主变压器:
三台三相三绕组有载调压变压器180MVA
型号:
SSZ11-180000/220
电压比:
230±8×1.25%/121/38.5kV
容量比:
100/100/50
接线组别:
YN,yn0,d11
阻抗:
UdI-II%=14
UdII-III%=8
UdI-III%=23
(2).220kV母线最大穿越功率为:
900MVA
(3).2020年系统远景最大运行方式下,220kV张场变电站220kV母线的系统阻抗如下:
正序阻抗标么值为:
0.0092538
零序阻抗标么值为:
0.014852
220kV母线短路容量及短路电流:
三相短路容量:
10336.394MVA三相短路电流:
27.126kA
单相短路容量:
9252.304MVA单相短路电流:
24.281kA
(4).基准容量为:
Sj=100MVA基准电压为:
Uj=230kV
2.主变压器三侧阻抗标幺值分别为:
UdI%=1/2(UdI-II%+UdI-III%-UdII-III%)
=1/2(14+23-8)=14.5
UdII%=1/2(UdI-II%+UdII-III%-UdI-III%)
=1/2(14+8-23)=-0.5
UdIII%=1/2(UdI-III%+UdII-III%-UdI-II%)
=1/2(23+8-14)=8.5
于是标幺值为:
XI*=14.5%×100/180=0.081
XII*=-0.5%×100/180≈0
XIII*=8.5%×100/180=0.047
3.系统接线图
4.等值阻抗图
基准容量为:
Sj=100MVA基准电压为:
Uj=230kV
采用Y/△变换简化等值阻抗图,简化后的等值阻抗图为:
5.短路电流计算:
(1)K1点短路:
XK1*=0.0092538
SK1=100×(1/0.0092538)=10806.4(MVA)
IK1=IJ/XK1*=(SJ/√3UJX1)/XK1*
=[100/(√3×230)]/0.0092538=27.127(kA)
Ich1=√2KchIK1=2.55×IK1=2.55×27.127=69.17(kA)
(2)K2点短路:
XK2*=0.0092538+0.081/3=0.0363
SK2=100×(1/0.0363)=2724.8(MVA)
IK2=IJ/XK2*=(SJ/√3UJX2)/XK2*
=[100/(√3×115)]/0.0367=13.68(kA)
Ich2=2.55×IK2=2.55×13.68=34.88(kA)
(3)K3点短路(三台主变分裂运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047)=0.0832
SK3=100×(1/0.0832)=1201.15(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*
=[100/(√3×37)]/0.0832=18.755(kA)
Ich3=2.55×IK3=2.55×18.755=47.83(kA)
(4)K3点短路(两台主变并列运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047/2)=0.06
SK3=100×(1/0.06)=1666.6(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*
=[100/(√3×37)]/0.06=26.01(kA)
Ich3=2.55×IK3=2.55×26.01=66.32(kA)
(5).K3点短路(三台主变并列运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047/3)=0.0524
SK3=100×(1/0.0524)=1908.4(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*)
=[100/(√3×37)]/0.0524=29.78(kA)
Ich3=2.55×IK3=2.55×29.78=75.94(kA)
6.短路容量,短路电流,冲击电流一览表
短路点
短路容量(MVA)
短路电流(kA)
冲击电流(kA)
K1
10806.4
27.127
69.17
K2
2724.8
13.68
34.88
K3(三台主变分列)
1201.15
18.755
47.83
K3(两台主变并列)
1666.6
26.01
66.32
K3(三台主变并列)
1908.4
29.78
75.94
本计算书按照选用普通阻抗变压器,35kV侧两台并列运行考虑进行设备选择。
二.设备选择中短路电流假想时间tjs的确定:
1.选择电器时计算时间tjs的确定:
(1).热稳定持续时间tjs:
(见:
《导体和电器选择设计技术规定》第5.0.13条规定“对电器宜采用后备保护动作时间加相应断路器的开断时间”)
tjs=tb+tfd
注:
tjs热稳定持续时间(s)
tb后备保护动作时间(s)(后备保护全部按照有延时整定计算)
tfd断路器开断时间(s)
tb220kV:
3s110kV:
3.6s35kV:
2.4s
tfd220kVGIS:
0.05s(见《通用设备》2009年版P150)
110kVGIS:
0.06s(见《通用设备》2009年版P164)
VD4,HD4:
0.06s
所以:
220kV:
tjs=3+0.03=3.05s
110kV:
tjs=3.6+0.04=3.66s
35kV:
tjs=2.4+0.06=2.46s
2、计算导体时tjs的确定:
根据《导体和电器选择设计技术规定》第5.0.13条规定“对导体(不包括电缆),宜采用主保护动作时间加相应断路器开断时间”及《电力工程电气设计手册电气一次部分》P233表6-5得:
220kV:
tjs=0.1s
110kV:
tjs=0.1s
35kV:
tjs=0.15s
三.高压电器设备选择:
1.高压断路器
(1).220kV侧:
SK1=10321.5(MVA);IK1=25.91(kA);Ich1=66.07(kA);tjs=3.05(s);
故:
选用GIS组合电器,220kVGIS最高电压为252kV。
断路器技术参数为:
额定电流:
3150A
额定开断电流:
50kA
额定短时耐受电流:
50kA(3s)
额定峰值耐受电流:
125kA
制造厂保证的最高工作电压为Uzd=252kV
回路的工作电压为:
Ug=220kV所以:
Uzd>Ug
设备的额定电流:
Ie=3150A
回路的持续工作电流:
主变:
Ibg=1.05×180000/(√3×230)=474.4(A)
母线电流考虑母线穿越功率900MVA:
母联:
Img=900000/(√3×230)=2259.2(A)
线路采用2×LGJ-400导线,持续极限输送电流为:
Ixg=2×845A=1690A
∴Ie>Ig
③设备额定断流容量Sdn=√3×220×50=19052.56(MVA)
短路容量Sk1=10321.5MVA∴Sdn>Sk1
④动稳定校验:
设备极限通过电流(峰值)Igf=125kA
回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值ich1=66.07kA
∴Igf>ich1
⑤热稳定校验:
由短路的热稳定条件,及短路电流引起的热效应,得
I∞×=25.91×=26.13(kA)<It=50kA
注:
I∞---回路中可能通过的最大稳态短路电流(kA);
It---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)
t---热稳定电流允许的作用时间(s);
***以上校验均满足要求
(2).110kV侧:
SK2=2724.8MVA;IK2=13.68(kA);Ich2=34.88(kA);tjs=3.66s;
故:
选用GIS组合电器,110kVGIS最高电压为126kV。
断路器技术参数为:
额定电流:
2000A
额定开断电流:
40kA
额定短时耐受电流:
40kA(3s)
额定峰值耐受电流:
100kA
①制造厂保证的最高工作电压Uzd=126kV
回路工作电压Ug=110kV∴Uzd>Ug
②设备额定电流Ie=2000A
回路持续工作电流
主变:
Ibg=1.05×180000/(√3×121)=901.8(A)
所以:
Ie>Ibg
③设备额定断流容量Sdn=√3×110×40=7621(MVA)
短路容量Sk2=2724.8MVA∴Sdn>Sk2
④动稳定校验:
设备极限通过电流(峰值)Igf=100kA
回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值ich2=34.88kA
∴Igf>ich2
⑤热稳定校验:
I∞×=13.68×=15.11(kA)<40kA
注:
I∞---回路中可能通过的最大稳态短路电流(kA);
t------热稳定电流允许的作用时间(s);
***以上校验均满足要求.
(3)35kV主变进线:
中置式开关柜(两台主变并列)
Sk3=1666.6MVA;Ik3=26.01kA;ich3=66.32kA;tjs=2.46s
故:
选VD4型断路器:
2500A;31.5kA;31.5kA(4s);80kA
①制造厂保证的最高工作电压Uzd=40.5kV
回路工作电压Ug=38.5kV∴Uzd>Ug
②设备额定电流Ie=2500A
回路持续工作电流Ig:
主变:
Ibg
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