【正文】 第五章 變電所高壓設(shè)備的選擇與計算 電氣設(shè)備的選擇是供配電系統(tǒng)設(shè)計的重要內(nèi)容，其選擇的恰當與否將影響整個系統(tǒng)能否 安全可靠的運行。動穩(wěn)定是指電氣設(shè)備在沖擊短路電流所產(chǎn)生的電動力作用下，電器設(shè)備不致?lián)p壞。 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 51 高壓電氣設(shè)備選擇和校驗項目 電氣設(shè)備名稱 額定電壓（ kV ） 額定電流（ A ） 短路電流校驗 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷流能力 （ kA ） 高壓斷路器 √ √ √ √ √ 高壓隔離開關(guān) √ √ √ √ 高壓負荷開關(guān) √ √ √ √ √ 高壓熔斷器 √ √ — — √ 電流互感器 √ √ √ √ — 電壓互感器 √ — — — — 支柱絕緣子 √ — √ — — 套管絕緣子 √ √ √ √ — 母線（硬） — √ √ — — 電纜 √ √ — √ — 注：表示“√”表示必須校驗，“ — ”表示不要校驗 35KV 高壓設(shè)備的選擇計算 設(shè)計的變電所主要為一、二級負荷供電，選擇 1JYN 35（ F）型移開式高壓開關(guān)柜。 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù)如表 52 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 52 各柜選擇及其校驗 （ 1）進線柜選 1JYN 3526 其內(nèi)部線路及一次線路方案如下： 型號 一次線路圖 主要設(shè)備 數(shù)量 1JYN 3526 真空斷路器 ZN2335C 1 操動機構(gòu) CD10 1 序號 項 目 單 位 參數(shù) 1 額定電壓 kV 35 2 最高工作電壓 kV 3 最大額定電流 A 1000 4 額定開斷電流 kA 16 5 額定關(guān)合電流（峰值） kA 40 6 極限通斷電流（峰值） kA 40 7 4s 熱穩(wěn)定電流 kA 16 8 外形尺寸（寬深高） mm 1818 2400 2925 9 重量（油斷路器柜） kg 1800（其中有油路器手車重620） 10 動荷重 向上 kg 約 500 向下 kg 約 500 11 防護等級 IP2X 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 電流互感器 LCZ35 3 1）真空斷路器 ZN2335C 的校驗 ZN2335C戶內(nèi)高壓真空斷路器的主要技術(shù)參數(shù)如下： 序號 項目 單位 數(shù)據(jù) 1 額定電壓 kV 35 2 最高工作電壓 kV 3 額定絕緣水平 kV 一分鐘工頻 95；雷電沖擊（峰值） 185 4 額定電流 A 1600 5 額定短路開斷電流 kA 25/ 6 額定開斷電流開斷次數(shù) 次 20 7 額定短路關(guān)合電流（峰值） kA 63/80 8 額定短路持續(xù)時間 s 4 9 額定操作順序 分 180s合分 10 合閘時間 s ≤ ①額定電壓校驗 設(shè)備的額定電壓 NU =35kV ，線路的額定電壓 .WNU =35kV ，即 NU = .WNU ，滿足條件。 ⑤熱穩(wěn)定性校驗 開關(guān)的熱穩(wěn)定性有效值 tI =16kA ，開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗時間 t=4s，開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流 )3(?I = ，短路發(fā)熱假想時間 imat =+=，即 2tIt= 216 4=1024 2kAs ＞ 2)3(?I imat = = 2kAs 滿足條件。 （ 3）電壓互感器及避雷器 柜選 1JYN 35112 1JYN 35112 的內(nèi)部線路及一次方案如下 型號 一次線路圖 主要設(shè)備 數(shù)量 1JYN 35112 電壓互感器 JDJ235 3 熔斷器 RN235 3 避雷器 FZ35 3 1）由于 RN235 型熔斷器屬于電壓互感器專用保護，無需校驗。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。 2）母線熱穩(wěn)定校驗 minS = (3)I? imatC = 310 = 2mm 母線實際截面為 S =50 5=250（ 2mm ）＞ minS = 2mm 故母線也滿足熱穩(wěn)定要求。 ③斷流能力校驗 額定開斷電流 ocI =20kA ，短路電流有效值 )3(KI = ，即 ocI ＞ )3(KI ，滿足條件。 ②熱穩(wěn)定校驗 熱穩(wěn)定電流 tI =44kA ，即 2tIt= 244 1=1936 2kAs ＞ 2)3(?I imat = =254 2kAs 滿足條件。目前變電所的母線除大電流采用銅母線以外，一般盡量采用鋁母線。 2）母線熱穩(wěn)定校驗 minS = (3)I? imatC = 310 = 2mm 母線實際截面為 S =80 =504（ 2mm ）＞ minS = 2mm 故母線也滿足熱穩(wěn)定要求。一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，應迅速切除故障設(shè)備，恢復正常運行；當發(fā)生不正常運行狀態(tài)時，應及時處理，以免引起設(shè)備故障。前者為信賴性，后者為安全性，即可靠性包括信賴性和安全性。為此，對相鄰設(shè)備和線路有配合要求的保護，前后兩級之間的靈敏性和動作時間應相互配合。靈敏度 Ks按下式計算 sK = 保 護 范 圍 內(nèi) 的 最 小 短 路 電 流保 護 裝 置 一 次 側(cè) 動 作 電 流= .minKoplII 指保護裝置應能盡快地切除短路故障，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設(shè)備和線路的損壞程度。 繼電保護的工作原理框圖 測量部分 : 測量部分測量被保護設(shè)備的某物理量，并和保護裝置的整定值進行比較，判斷被保護設(shè)備是否發(fā)生故障，保護裝置是否應該起動。 瓦斯保護 氣體保護是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種主要保護裝置。 瓦斯保護的主要特點是動作 快，靈敏度高，穩(wěn)定可靠，接線簡單，能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種類型故障，特別是短路匝數(shù)很少的匝間斷路，其他保護可能不動作，對這種故障，瓦斯保護具有特別重要的意義，所以瓦斯保護式變壓器內(nèi)部故障的主要保護之一。由于采用的繼電器不同，其時限性有兩種： 由電磁式電流繼電器等構(gòu)成的定時限過電流保護；由感應式電流繼電器構(gòu)成的反時限過電流保護。） 保護一次側(cè)動作電流為 1opI = iwKK . ( )opKAocI = 9=270A 2）動作時間整定 變壓器二次側(cè)出線過電流保護的最大動作時限為 1s 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 1t =2t + t? =+= 3）靈敏度校驗 sK = (2)39。在圖（ a）中，所有元件的組成部分都集中表示，稱為原理圖；在圖（ b）中，所有元件的組成部分按所屬回路分開表示，一般稱為產(chǎn)開圖。 1）動作電流整定 選用 GL15/10 電流繼電器，兩相兩繼電器式接線，電流互感器變比為 150/5A。 過負荷保護 由于過負荷電流對稱，過負荷保護采用單相式接線，并和相間保護共用電流互感器。但動作時間較長。在變壓器兩側(cè)安裝電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器 KA（或差動繼電器 KD）并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即 ubKA IIII ??????? || 21 ?? ， ubI 為變壓器一、二次側(cè)的不平衡電流。39。 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 42 （ 2）變壓器差動保護中不平衡電流產(chǎn)生的原因和減小措施 為了提高差動保護的靈敏系數(shù)，在變壓器正常運行或保護區(qū)外部短路時，希望流入繼電器的電流盡可能小，甚至為零，但由。 變壓器差動保護的范圍是變壓器兩側(cè)電流互感器安裝地點之間的區(qū)域。在保護區(qū)內(nèi)短路時，對單端電源供電的變壓器 39。 GB50062— 92 規(guī)定 10000kVA 及以上的單獨運行變壓器和 6300kVA及以上的并列運行 變壓器，應裝設(shè)差動保護； 6300kVA 及以下單獨運行的重要變壓器，也可裝設(shè)差動保護；當電流速斷保護靈敏度不符合要求時，宜裝設(shè)差動保護。 變壓器的差動保護 電流速斷保護雖然動作迅速，但它有保護“死區(qū)”，不能保護整個變壓器。 = ? 9609 = 動作電流整定 . ( )opKAqbI =82A 圖 變壓器定時限過電流保護和電流速斷保護 QF－斷路器 TA－電流互感器 KA－電流繼電器 KT－時間繼電器 KS－信號繼電器 KM－中間繼電器 YR－跳閘線圈 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 41 保護一次側(cè)動作電流為 1opI= iwKK . ( )opKAqbI = 82=2460A 2）靈敏度校驗 sK = (2)39。 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 40 線路越靠近電源，過電流保護 的動作時限越長，而短路電流越大，危害也越大，這是過電流保護的不足。 電流速斷保護 如圖所示是變壓器的定時限過電流保護和電流速斷保護接線圖。 1）動作電流整定 . ( )opKAocI = rel wre iKKKK （ ～ ） 1NI = ?? 2 50003 35? = 動作電流整定 . ( )opKAocI =9A 。當變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時，應動作于高壓側(cè)斷路器。 氣體保護裝置主要由氣體繼電器構(gòu)成。 執(zhí)行部分 : 執(zhí)行部分是根據(jù)邏輯部分的輸出信號驅(qū)動保護裝置動作，使斷路器跳閘或發(fā)出信號。因此，利用上述物理量故障時與正常時的差別，可構(gòu)成各種不同工作原理的繼電保護裝置。在繼電保護的保護范圍內(nèi)，不論系統(tǒng)的運行方式、短路的性質(zhì)和短路的位置如何，保護都應正確動作。 指首先由故障設(shè)備或線路本身的保護切除故障。繼電保護的任務(wù)是： （ 1）自 動地、迅速地、有選擇性地將故障設(shè)備從供配電系統(tǒng)中切除，使其他非故障部分迅速恢復正常供電； （ 2）正確反映電氣設(shè)備的不正常運行狀態(tài)，發(fā)出預告信號，以便操作人員采取措施，恢復電器設(shè)備的正常運行； （ 3）與供電系統(tǒng)的自動裝置（如自動重合閘裝置、備用電源自動投入裝置等）配合，提高供配電系統(tǒng)的供電可靠性。最嚴重的是發(fā)生短路故障，并導致嚴重后果，如燒毀或損壞電氣設(shè)備，造成大面積停電，甚至破壞電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩或解列。 2）母線截面選擇 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面時，根據(jù)變壓器二次側(cè)的額定電流來選擇母線的規(guī)格，有 2NI = 3NNSU = 50003 ? =458A 已知鋁母線的經(jīng)濟電流密度為 ，有 ecS = 2NecIj = 2mm 初步選擇 LMY80 線。 LMJC10 型電流互感器是用于測量，其額定電流變比為 800/5，次級組合為（ 3）電壓互感器及避雷器柜 JYN21020 電壓互感器柜一次線路圖及主要設(shè)備如下： 型號 一次線路圖 主要設(shè)備 數(shù)量 2JYN 1020 電壓互感器 JDZJ610 3 熔斷器 RN210 3 避雷器 FZ2 3 1)JDZJ610 電壓互感器主要技術(shù)參數(shù)如下表： 型號 額定電壓 V 額定容量（?COS =） 最大容量 VA 連接組 太原理工大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 JDZJ610 6000/ 3 級 1 級 3 級 400 1/1=12 50 80 200 2)FS10興避雷器的技術(shù)參數(shù)如下： 型號 額定電壓kV 滅弧電壓kV 工頻放電電壓 kV 沖擊放電電壓峰值不小于 kV 10/20 s? 沖擊電流殘壓kV 最大允許工作電壓 kV FS10 6 不大于 不小于 30 27～ 30 16 19 3)RN210 型熔斷器： RN210 型熔斷器供交流電壓互感器保護用，當短路電流達最大值之前熔斷器即可將電路切斷，其容斷電流為 ～ ，一分鐘內(nèi)熔斷。 ⑤熱穩(wěn)定性校驗 開關(guān)的熱穩(wěn)定性有效值 tI =20kA ，開關(guān)的熱穩(wěn)定試驗時間 t=4s，開關(guān)所在處的三相短路穩(wěn)態(tài)電流 )3(?I = ，短路發(fā)熱假想時間 imat =+=，即 2tIt= 220 4=1600 2kAs ＞ 2)3(?I imat = = 2kAs 滿足條件。 高壓開關(guān)柜的主要技術(shù)參數(shù) （ 1）出線柜選 JYN21002 其一次線路及主要設(shè)備如下表 型號 一次線路圖 主要設(shè)備 數(shù)量 2JYN 1002