【導讀】性、可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電所的。為此，本次對35kV變電所的電氣部分進行了設計。此變電所有兩個電。壓等級，一次側為35kV，二次側為10kV。在整個設計過程中，包括負荷計算、變。壓器選擇、主接線設計、短路電流計算、設備選擇以及變電所的保護等。可能的按照行業(yè)標準以及規(guī)程規(guī)范進行設計，做到運行安全可靠，操作簡單方便，經(jīng)濟合理，具有擴建的可能性和靈活的改變運行方式。使其成為滿足供電負荷需

　　

【正文】 短路電流周期分量的有效值： )3(kI = )*3(kI BI 沖擊電流：取沖擊系數(shù) impK =， shi = 2 )3(kI 短路電流的最大有效值為： shI = )3(kI 短路容量： )3(kS = )*3(kI BS 最小運行方式 ① 確定基準值 1） 基準容量： BS =100MV A 2） 基準電壓： 35kV 側取 1BU =37kV， 10kV 側取 2BU = 3） 基 準電流： 35kV 側為 1BI = BS / 3 1BU =,10kV 側 2BI = BS / 3 2BU = ② 計算短路電路中各主要元件的電抗標么值 1） 電力系統(tǒng)的電抗標幺值 根據(jù)原始資料可知 *sX = 攀枝花學院本科畢業(yè)設計 （論文） 6 短路電流計算 18 2） 架空線路的電抗標幺值 線路單位電抗 0x = /km，架空線路長度 l=45km *lX = 0x l* 21/ BB US = /km 45km 100MV A/(37kV)2 = 3） 電力變壓器的電抗標幺值 *TX = (%)kU BS /( TNS．100 )= ）／（ 410047 ?? = 繪制短路等效電路圖如圖 所示 圖 短路等效電路圖 ③ 計算 k1點的短路電路總電抗、三相短路電流和三相短路容量 1）總電抗標幺值 )1* ??kX（ = *sX + *lX =+= 2）三相短路電流周期分量有效值 1)3( ?kI = 1BI / )1* ??kX（ =3）其他三相短路電流 )3(I? = ）（ 3?I = 1)3( ?kI = )3(shi = = )3(shI = ＝ 4）三相短路容量 )3(1?kS = BS / )1* ??kX（ =100MV A/= A ④ 計算 k2點的短路電路總電抗、三相短路電流和三相短路容量 1）總電抗標幺值 )2(* ??kX = *sX + *lX + *TX =++= 2）三相短路電流周期分量有效值 2)3( ?kI = 2BI / )2(* ??kX =3）其他三相短路電流 )3(I? = ）（ 3?I = 2)3( ?kI = )3(shi = ＝ )3(shI = ＝ 4）三相短路容量 )3(2?kS = BS / )2(* ??kX =100MV A/＝ A 攀枝花學院本科畢業(yè)設計 （論文） 6 短路電流計算 19 最大運行方式 繪制短路等效圖如圖 所示。 圖 最大運行方式等效電路圖 ① 計算 k1點的短路電路總電抗、三相短路電流和三相短路容量 1）總電抗標幺值 )1* ??kX（ = *sX + *lX =+ = 2）三相短路電流周期分量有效值 1)3( ?kI = 1BI / )1* ??kX（ =3）其他三相短路電流 )3(I? = ）（ 3?I = 1)3( ?kI = )3(shi = = )3(shI = ＝ 4）三相短路容量 )3(1?kS = BS / )1* ??kX（ =100MV A/= A ② 計算 k2點的短路電路總電抗、三相短路電流和三相短路容量 1）總電抗標幺值 )2(* ??kX = *sX + *lX + *TX =+ + = 2）三相短路電流周期分量有效值 2)3( ?kI = 2BI / )2(* ??kX =3）其他三相短路電流 )3(I? = ）（ 3?I = 2)3( ?kI = )3(shi = ＝ )3(shI = ＝ 4) 三相短路容量 攀枝花學院本科畢業(yè)設計 （論文） 6 短路電流計算 20 )3(2?kS = BS / )2(* ??kX =100MV A/＝ A 短路電流計算情況 表 最小運行方式 短路計算點 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MV A kI)3( ）（ 3?I )3(I? )3(shi )3(shI )3(kS K1點 K2點 表 最大運行方式 短路計算點 三相短路電流 /kA 三相短路容量 /MV A kI)3( ）（ 3?I )3(I? )3(shi )3(shI )3(kS K1點 K2點 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 21 7 電氣設備與導體的選擇 電氣設備選擇的條件 電氣設備首先得滿足在正 常工作下的額定電壓和額定電流的要求，其次是滿足在短路故障條件下的工作要求，最后還必須對在最大可能的短路故障時電氣設備的動穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度進行校驗。具體校驗如表 。 表 高壓設備的選擇校驗項目和條件 電氣設備名稱 電壓 /kV 電流 /kA 斷流能力/kA 短路電流校驗 動穩(wěn)定 熱穩(wěn)定 斷路器 ? ? ? ? ? 負荷開關 ? ? ? ? ? 隔離開關 ? ? ? ? 熔斷器 ? ? ? 電容器 ? 電流互感器 ? ? ? ? 電壓互感器 ? ? 母線 ? ? ? 表中 ?為應進行校驗的項目 35kV 側電氣設備與導體的選擇及校驗 最大負荷電流的計算 已知：變壓器型號為 S94000/35， TNS． =4000kV A 空載損耗 0P =,短路損耗 kP =27kW，阻抗電壓 (%)kU =7，空載電流 (%)0I =。 10kV 側電壓母線側補償后的計算負荷為 30S =(+)MV A ZTP? = kP /1000=27kW/1000= ZTQ? = (%)kU * TNS． /100=7 4/100= yTP? = 0P /1000=yTQ? = (%)0I * TNS． /100= 4/100= 兩臺變壓器損耗為 TS? = ZTS? + yTS? =2( yTP? +j yTQ? )+2[( 30S /2)2 / TNS． * ZTP? +j( 30S /2)2 / TNS． * ZTQ? ] =2(+)+[( 22 ? )/(4 42 )*+j( 22 ? )/(442 ) 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 22 =(+)MV A 所以總的計算負荷為 30S? = 30S + TS? =+= A 最大負荷電流 max30I =2 30S? / 3 NU =2 310 /35 3 = 斷路器的選擇 高壓斷路器在變電所電氣主系統(tǒng)中是一種最復雜、最重要的電器，在規(guī)定的使用條件下，不僅能通斷正常運行下的負荷電流，而且能接通和承 接一定時間的電路電流，若出現(xiàn)短路故障，在繼電保護裝置的作用下，自動跳閘，切斷短路故障。在高壓供配電系統(tǒng)，切斷短路電流時，要產(chǎn)生強烈的電弧，所以高壓斷路器具有可靠的滅弧裝置。高壓斷路器是一種能夠實現(xiàn)控制與保護雙重作用的電器。 高壓斷路器選擇的合適與否，不但直接影響變電所的正常工作，而且也決定了在故障條件下是否能可靠地切除故障。 高壓斷路器選擇的合適與否，不但直接影響變電所的正常工作，而且也決定了在故障條件下是否能可靠地切除故障。高壓斷路器的選擇，主要包括型式選擇、參數(shù)和性能的選擇。本次設計選擇 ZN35/630 型真空斷路器，校驗如下： ① 電壓：斷路器額定電壓 NU =35kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：斷路器額定電流 NI =630A≥ max30I =,滿足要求。 ③ 斷流能力：斷路器開斷 電流 ocI =8kA≥ )3(kI =，滿足要求。 ④ 動穩(wěn)定度：斷路器動穩(wěn)定電流峰值 maxi =20kA≥ )3(shi =，滿足要求。 ⑤ 熱穩(wěn)定度：根據(jù)原始資料取 imat =2 秒，則 2)3(?I imat = 2＝ ，而斷路器的 tIt2 = 28 4=256，所以 tIt2 ≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 表 ZN35/630型真空斷路器選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 ZN35/630型真空斷路器 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 35kV NU 35kV 合格 2 max30I NI 630A 合格 3 )3(kI ocI 8kA 合格 4 )3(shi maxi 20kA 合格 5 2)3(?I imat tIt2 256 合格 隔離開關的選擇 高壓隔離開關的作用是在檢修高壓設備時，能夠隔離高壓電源，斷開后有明顯可見的斷開間隙，而且斷開間隙的絕緣及相間絕緣都是足夠可靠的，能充分保證設備檢修的人身安全。高壓隔離開關無專門的滅弧裝置，不能用來切、合負荷攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 23 電流或故障電流；如果誤操作，即用來切斷負荷電流或故障電流，不僅使高壓隔離開關損壞，還容易發(fā)生弧光短路造成設備損壞、人身傷亡的嚴重后果。隔離開關的型式較多，按安裝地點不同，可分為戶內式和戶外式；按絕緣支柱數(shù)又可分為單柱式、雙柱式和三柱式。 本次設計選擇 GN1335/400型隔離開關，校驗如下 ① 電壓：隔離開關額定電壓 NU =35kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：隔離開關額定電流 NI =400A≥ max30I =,滿足要求。 ③ 動穩(wěn)定度： 隔離開關 動穩(wěn)定電 流峰值 maxi =52kA≥ )3(shi =，滿足要求。 ④ 熱穩(wěn)定度：根據(jù)原始資料取 imat =2 秒，則 2)3(?I imat = 2＝ ，而 隔離開關 的 tIt2 =142 4=784，所以 tIt2 ≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 表 GN1335/400型隔離開關 選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 GN1335/400型隔離開關 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 35kV NU 35kV 合格 2 max30I NI 400A 合格 3 )3(shi maxi 52kA 合格 4 2)3(?I imat tIt2 784 合格 電流互感器的選擇 電流互感器的選擇應滿足變電所中電氣設備的繼電保護、自動裝置、測量儀表及電能計量的要求。本次設計選擇 LB635 型電流互感器， TA1 側為 200A,TA2側為 5A,具體校驗如下： ① 電壓：隔離開關額定電壓 NU =35kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：隔離開關額定電流 NI =200A≥ max30I =,滿足要求。 ③ 動穩(wěn)定度： 隔離開關 動穩(wěn)定電流峰值 maxi =51kA≥ )3(shi =，滿足要求。 ④ 熱穩(wěn)定度：根據(jù)原始資料取 imat =2 秒，則 2)3(?I imat = 2＝ ，而 隔離開關 的 tIt2 ＝ 220 1=400，所以 tIt2 ≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 24 表 LB635型電流互感器選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 LB635型電流互感器 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 35kV NU 35kV 合格 2 max30I NI 300A 合格 3 )3(shi maxi 51kA 合格 4 2)3(?I imat tIt2 400 合格 電壓互感器的選擇 電壓互感器按相數(shù)來分，有三相和單相兩類。按冷卻方式及絕緣來分，有干式和油浸式兩類。根據(jù)《電力工程電氣設計手冊一次部分》所述， 35kV100kV 一般采用油浸絕緣結構電磁式互感器。而且電壓互感器應該按裝設地點的條件和一、二次電壓以及準確度級等條件進行選擇。由于電壓互感器的一、二次側都有熔斷器保護，所以不需要進行穩(wěn)定度的校驗。本次設計選用 JDJ35 型電壓互感器，該型號可用于單相及三相，在三相線路時可用兩臺互感器接成 V型。一次線圈接于高壓線路，二次線圈接電壓表、儀表、功率表或斷路器。作電壓測量及繼電保護用。 母線的選擇 ① 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面 由前面計算可知：母線最大持續(xù)電流為 max30I =，采用鋁母線，由《發(fā)電廠電氣部分》圖 ecj = 2/mmA ，則 jS = max30I / ecj =查《發(fā)電廠電氣部分》附錄表 ，選用每相一條 LMY40mm 5mm 矩形鋁導體，平放時 NI =515A。當θ = C?38 時允許電流為 alI = 3870? 515=＞ ,滿足長期允許發(fā)熱條件。 ② 熱穩(wěn)定校驗 母線實際截面應該大于所允許的最小截面面積，母線在三相短路電流作用下允許的最小截面面積為： minA = )3(?I imat /C 其中 imat =2s,查《工廠供電》附錄表 7 得 C=87A 2/mms ，則 minA = 310 2／ 87= 2mm ＜ 200 2mm ，因此該母線滿足短路熱穩(wěn)定度要求。 ③ 動穩(wěn)定度校驗 母線單位質量為 m=2hb wρ =2 2700＝ 查《發(fā)電廠電氣部分》表 可知： 矩形導體截面二次矩 J= 12/3bh = /12= 810? 4m 取頻率系數(shù) fN =， 1f =160HZ,E=7 1010 Pa,則 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 25 maxL = mEJfN f /*/ 1 =,選取 L=900mm＜ maxL 因此母線在三相短路時所受的最大電動力為 )3(F = 3 2)3(shi L/α 710? = 3 23)( ? 710? =母線在 )3(F 作用時的彎曲力矩為 M= )3(F L/10= m 母線的截面系數(shù)為 W= 6/2bh = /6= 610? 3m 所以母線在三相短路時所受到的計算應力為 c? =M/W= m/( 610? 3m )= aMP 而硬鋁母線的允許應力為 al? =70 aMP ＞ aMP 由此可看出該母線滿足短路動穩(wěn)定度的要求。 10kV 側電氣設備與導體的選擇及校驗 最 大負荷電流 max30I = 30S / 3 NU = 310 /10 3 =250A 斷路器的選擇 此側與 35KV 側斷路器選擇考慮因素相同，故不再做分析 .所選擇斷路器型號為 ZN2810/630,具體校驗如下： ① 電壓：額定電壓 NU =10kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：額定電流 NI =630A≥ max30I =250A,滿足要求。 ③ 斷流能力：開斷電流 ocI =≥ )3(kI =，滿足要求。 ④ 動穩(wěn)定度：動穩(wěn)定電流峰值 maxi =≥ )3(shi =，滿足要求。 ⑤ 熱穩(wěn)定度： 2)3(?I imat = 2＝ ，而斷路器的 tIt2 = 4=625，所以 tIt2≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 表 ZN2810/630型真空斷路器選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 ZN2810/630型真空斷路器 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 10kV NU 10kV 合格 2 max30I 250A NI 630A 合格 3 )3(kI ocI 合格 4 )3(shi maxi 合格 5 2)3(?I imat tIt2 625 合格 隔離開關的選擇 攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 26 所選擇的隔離開關型號為 GN1910/630，具體校驗如下： ① 電壓：額定電壓 NU =10kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：額定電流 NI =630A≥ max30I =250A,滿足要求。 ③ 動穩(wěn)定度：動穩(wěn)定電流峰值 maxi =50kA≥ )3(shi =，滿足要求。 ④ 熱穩(wěn)定度： 2)3(?I imat = 2＝ ，而隔離開關的 tIt2 = 220 4=1600，所以 tIt2 ≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 表 GN1910/630隔離開關選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 GN1910/630隔離開關 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 10kV NU 10kV 合格 2 max30I 250A NI 630A 合格 3 )3(shi maxi 50kA 合格 4 2)3(?I imat tIt2 1600 合格 電流互感器的選擇 所選的電流互感器型號為 LZW10，額定電流為 400A,校驗如下 : ① 電壓：額定電壓 NU =10kV≥ maxU ，滿足要求。 ② 電流：額定電流 NI =400A≥ max30I =250A,滿足要求。 ③ 動穩(wěn)定度：動穩(wěn)定電流峰值 maxi =130kA≥ )3(shi =，滿足要求。 ④ 熱穩(wěn)定度： 2)3(?I imat = 2＝ ，而隔離開關的 tIt2 = 260 1=3600，所以 tIt2 ≥ 2)3(?I imat ，滿足要求。 表 LZW10 型電流互感器選擇校驗表 序號 裝設地點的電氣條件 LZW10 型電流互感器 項目 數(shù)據(jù) 項目 數(shù)據(jù) 結論 1 maxU 10kV NU 10kV 合格 2 max30I 250A NI 630A 合格 3 )3(shi maxi 130kA 合格 4 2)3(?I imat tIt2 3600 合格 電壓互感器的選擇 所選擇的電壓互感器型號為 JDZ1010A,一次側為 10kV，滿足校驗條件，二次側為 100V。為單相雙繞組結構。 母線的選擇 ① 按經(jīng)濟電流密度選擇母線截面 由前面計算可知：母線最大持續(xù)電流為 max30I =250A，采用鋁母線，由《發(fā)電攀枝花學院本科畢業(yè)設計（論文） 7 電氣設備與導體的選擇 27 廠電氣部分》圖 查得 ecj = 2/mmA ，則 jS = max30I / ecj =250A/= 2mm 查《發(fā)電廠電氣部分》附錄表 ，選用每 相一條 LMY63mm 8mm 矩形鋁導體，平放時 NI =995A。當θ = C?38 時允許電流為 alI = 3870? 995=＞ 250A,滿足長期允許發(fā)熱條件。 ② 熱