抽水站电气工程毕业设计.pdf

1 1.资料收集 1.1 资料整理 某抽水站地处镇江市东郊，江南大运河长江入口处，通过大运河与丹金溧漕河、扁担河、武宜运河和洮滆两湖相连，水系贯通镇江、丹徒、句容、高淳、丹阳、金坛、溧阳、宜兴、武进等县市，它与谏壁节制闸、谏壁船闸等组成谏壁水利枢纽工程。某抽水站主体工程包括站房、机电设备、110KV 变电所，上下游引河及交通桥等，站房内安装 2.8CJ-70 型立式全调节轴流泵 6 台，单机设计流量 20m3/s，配套TL800-20/2150型立式同步电动机，功率 800KW，设计总引排流量为 120m3/s，总装机容量为 4800KW。站身采用 X 型双向流道结构，断流方式为快速平板钢筋砼闸门，共 36 扇，其中出水流道 12 扇，进水流道 24 扇，采用液压启闭机集中控制 表 1-1 主电动机技术参数 型号 容量（kW）额定电压（kV）额定电流（A）起动电流倍数 额定转数（r/min）TL800-20/2150 6800 10 54.6 5 300 起动转矩/额定转矩 牵入转矩/额定转矩 最大转矩/额定转矩 励磁电压（V）励磁电流（A）负荷系数（K1）0.5 1.1 1.8 81 164 0.8 1.2 气象、地质资料 最热月平均最高气温：32.8 最热月平均气温：28.4 最高气温：41；最低气温：10；最热月地面下 0.8m 处土壤平均温度：27.7 雷暴日数：36 日年 1.3 站用电负荷 各种站用电设备的容量、台数和负荷性质如下表1-2所示。2 1.4 电源情况 某站主供电源采用 110kV 华能电厂专线供电，备用电源及发电出线采用 10kV 线路至城南变。工程等级为二等泵站工程，总投资 1.3 亿元人民币，2002 年 6 月 30 日竣工。该站由距该站 7 km 变电所供电，采用架空高压导线输电，引入 110KV 电源或 10KV。请根据经济技术比较后选定。110kV 母线在最大运行方式下三相短路容量 1000MVA，最小运行方式下三相短路容量 800MVA。10kV 母线在最大运行方式下三相短路容量 800MVA，最小运行方式下三相短路容量 500MVA。泵站在计费计量点的功率因数不应低于 0.9。表 1-2 站用电负荷表 设备名称 设备容量（kW）负 荷 性 质 设备名称 设备容量（kW）负 荷 性 质 冷却水泵 27 经常连续，一用一备 真空泵 214 不经常连续，一用一备 润滑水泵 222 经常连续，一用一备 照明 30 经常连续 排水泵（一）17 经常连续 机修车间 45 排水泵（二）14 不经常间断 办公室用电 138 空压机（一）28 经常连续 可控硅励磁整流装置 614kVA 经常连续 空压机（二）20 不经常连续 3 2.主接线设计 2.1 泵站负荷设计 2.1.1 计算负荷 泵站电气部分设计，用到如下电气负荷。（1）计算负荷，即计算最大负荷，作为按发热条件选择电器和载流导体的依据。（2）计算尖峰电流，作为校验电压水平和选择保护设备的依据。（3）计算最大负荷日的平均负荷，作为计算电能消耗和选用补偿装置的依据。2.1.2 负荷计算的方法 通常，泵站主电动机单机容量较大，属于持续运行方式，而且占泵站总用电量的绝大部分。相对而言，站用电设备容量则很小，短时运行方式居多，在泵站总用电量中的比例也很小。所以，宜将两者分别计算。2.1.2.1 主电动机的计算负荷 对于选用相同型式主电动机的泵站，其计算负荷由下式求得：2.36318009.094.018.068.0coseddg1t1jsPKKS 式中 1jsS全泵站主电动机的计算负荷，kVA；eP主电动机的额定功率，kW；co sd主电动机的功率因数；d主电动机的效率；1K主电动机的负荷系数，由表1-1查的，表中 Pg为主水泵轴功率，kW；tK同时系数；g配电线路的效率，1g。4 表 2-1 主电动机负荷系数/gePP 0.8 1 0.7 0.8 0.6 0.7 0.5 0.6 1K 0.8 1 0.74 0.84 0.65 0.77 0.6 0.72 2.1.2.2 站用电负荷统计 根据各站用电设备运行连续性的不同，分别统计出各类负荷的合计（表 2-2），再根据相应公式分别算出：1p、2pzs表（2-3），最后由公式（2-1）统计出站用电计算负荷。表 2-2 各站用电负荷的合计 设备名称 设备容量（kW）安装台数(台)经常而连续负荷jLP（kW）经常而间断负荷jdP（kW）不经常而连续负荷bLP（kW）不经常而间断负荷bdP（kW）照明负荷mP（kW）整流设备负荷zs（kVA）冷却水泵 7 2 7 7 润滑水泵 22 2 22 22 排水泵（一）17 1 17 排水泵（二）14 1 14 空压机（一）28 1 28 空压机（二）20 1 20 真空泵 14 2 28 机修车间 45 45 照明 30 30 办公室及其它用电 138 138 可控硅励磁整流装置 14kVA 6 84 合 计 74 45 63 28 168 84 5 表 2-3 各类站用电负荷的统计 计 算 公 式 计 算 结 果 1jLPP 174kWP 20.5jdPP 20.5 4522.5kWP 3(3)0.350.6blPPP 30.35 630.6(14 2022)55.65kWP 4(5)0.140.4bdPPP 40.14 280.4 2815.12kWP mmmSKP 0.9 168151.2kVAmS zzSS kVA84zS 2212343()()mzjsSKPPPPKSS （2-1）式中 2jsS站用电设备的计算负荷，kVA；2K站用电动机的需要系数，22costfgdK KK，tK为同时系数，fK为站用电动机负荷系数，g为配电线路的效率（取1g），c o s为站用电动机的平均功率因数（一般取cos0.8），2d为站用电动机的平均功率（取20.85 0.9d）；3K整流设备和照明的需要系数，取 0.8；1P经常而连续运行的负荷，取经常运行的电动机容量之和，即1jLPP，kW；2P经常而间断运行的负荷，取经常而间断运行的电动机容量之和的 0.5倍，即20.5jdPP，kW；3P不经常而连续运行的负荷，取不经常而连续运行的电动机容量之和的 0.35倍，再加上其中三台最大电动机容量之和的 60%，即3(3)0.350.6blPPP，kW；4P 不经常而间断运行的负荷，取不经常而间断运行的电动机容量之和的 6 0.14倍，再加上其中五台最大电动机容量之和的40%，即4(5)0.140.4bdPPP，kW；mS 照明负荷，kVA；zS整流设备负荷，kVA。88.08.018.02df2KK kVA36.335)842.151(8.012.1565.555.227488.02js）（S kVA16.2682.1518.012.1565.555.227488.02js）（S 2.1.3 站变的选择 考虑到站用电设备对供电可靠性和灵活性的要求，根据统计出的站用电计算负荷（kVA36.3352jsS）选择两台站变，接在主变二次侧（10kV）母线上，另一台接于一次侧备用。站变的技术参数见表2-4。表 2-4 站 变 技 术 参 数 型号 额定容量（kVA）额定电压（kV）连接组 阻抗 电压（%）空载损耗（kW）负载损耗（kW）空载电流（%）高压 低压 S11-M-400/10 400 10 0.4 Y,yn0 4.0 0.57 4.3 1.0 S11-M-315/35 315 35 0.4 Y,yn0 6.5 0.46 4.7 1.4 2.1.4 泵站总计算负荷 将主电动机计算负荷、站用电计算负荷以及主变、站变的损耗叠加一起，最后求得全泵站的计算负荷（详见表 2-5）。统计时，近似的取站用电负荷的平均功率因数为 7 0.8。站变的功率损耗按下式计算：20()jsBdeSPn Pn PS n （2-2）20%()100100jsdeeBeSUIQnsnsS n （2-3）主变的功率损耗按下式计算：0.02jsBPS （2-4）0.1jsBQS （2-5）表 2-5 全 泵 站 负 荷 统 计 负 荷 名 称 平均功率因数cos 平均功率因数角正切tan 计 算 负 荷 有功功率jsP（kW）无功功率jaQ（kvar）视在功率jsS（kVA 站用电计算负荷 0.8 0.75 268.288 201.216 335.36 站变损耗 4.11 17.174 加上站变损耗后站用电负荷 272.398 218.39 6台主电动机计算负荷 0.9（超前）0.4843 3268.08-1582.73 3631.2 主变低压侧负荷 3540.478-1364.34 3794 主变损耗 70.81 379.4 加上主变损耗后计算负荷 3611.288-984.94 3743.2 泵站总计算负荷 3611.288-984.94 3743.2 2.2 主接线方案比较 2.2.1 主变选择和主接线方案 2.2.1.2 主变台数的选择 泵站主变台数的选择是根据泵站负荷的大小、供电可靠性要求、初投资和年运行费用大小等多种因素决定的。对于机组容量小、台数不多、三级负荷的泵站，一般选用一台主变；对于可取得低压备用电源、一级负荷的泵站，也可选用一台主变。8 属于下述情况之一者，可以考虑选用2 台或 2 台以上主变。（1）一、二级负荷的泵站。（2）机组单机容量较大、台数较多的泵站（当运行机组台数少时，只投入其中一台主变，以减少主变的空载损失。并且提高了供电可靠性和运行的灵活性）。（3）泵站机组台数虽不多，但单机容量答，低压侧短路电流太大，而影响到主要电气设备的选择时。2.2.1.2 主变台数的选择 主变容量可由下式确定：jse BSK S （2-6）式中 jsS泵站计算负荷，12*jsjsjsSSS，kVA eBS主变的额定容量，kVA 对于有调相任务或由于电压便宜，而不能满足电压质量要求时，应选用有载调压变压器。根据表 2-6的统计，主变低压侧的负荷kVA3794jsS，（查表 1-3泵站电气部分课程设计资料，下同）0.99K（参考上海的k值）。显然，选择两台 2500kVA主变或一台 5000kVA 都能满足式（2-6）的要求。选择 S11 系列低损耗无励磁调压变压器。结合电源情况，可列出多个主接线方案，剔除明显不合理方案后，提出两个主接线方案。（表 2-6）。表 2-7为各方案有关的变压器技术参数。表 2-6 主 接 线 方 案 方 案 接入系统地点 华能电厂 华能电厂 供电线路电压(kV)35 35 供电线路数 1 1 供电线路长度（km）7 7 主变台数和型号 1 台 S11-5000/35 2 台 S11-2500/35 表 2-7 有 关 电 力 变 压 器 参 数 型 号 容量（kVA）变 比(kV)接 法 短路损耗(kW)空载损耗(kW)空载电流(%)阻抗电压(%)9 S11-5000/35 5000 35/10 Yd11 31.2 4.88 0.6 7.0 S11-2500/35 2500 35/10 Yd11 19.55 2.8.075 6.5 2.2.2 供电导线的选择 方案比较涉及供电线路的投资及电能损耗，因此应先把各方案的供电导线的型号和截面积选出，选择计算详见表 2-8。导线选择结果，方案一、二都选用 LGJ-50 型导线。10kV 电源方案92.2261033743.205.1Ijs，2mm32.19715.192.226S，由于导线截面积太大，故此方案不合理，可不考虑。2.2.3 投资比较 按投资方案进行比较时，只须估算投资方案中的不同部分，在本设计中只须比较各方案中供电线路、主变和户外配电装置三部分的投资，投资比较结果：方案 2 的投资较大（详见表 2-9）。取最热月平均最高温度 32.8。表 2-8 供电线路导线选择 计算内容 计算公式 35kV 方案（）和（）计算电流（A）1.053jsjseSIU 83.643533743.205.1Ijs 供电导线截面积（2mm）jsISJ 式中 J为经济电流密度 29.3965.183.64S 选用 LGJ-50 型导线xuI=220A，00.407/kmX，00.689/kmR 导线电阻和电抗（）0RLR,0XLX 3 0.6892.067R ,3 0.407 1.221X 按允许截流量校验导线 25xuxujsxuQQIIQ 83.6420025708.3270220 10 按电压损失校验 2+%=%10jsjseP R QXUU%2.1%1035849.294.984823.4288.3611%2 U 表 2-9 各 方 案 投 资 比 较 投资项目及计算公式 方案 方案 供电线路 XLXLKLR（万元）2.326.47XLK 2.326.47XLK 主变 BBKnk(万元)1 34.8634.86BK 2 22.6545.3BK 屋外配电装置 2mHKnkn k(万元)1 2.06 1 0.92K=2.98 2 2.06 1 0.92K =5.04 合计 XLBKKKK(万元)98.286.342.32K=70.04 04.53.452.32K=82.54 注 XLk供电线路每公里投资,（查附表 1-9）万元/km；Bk一台变压器投资，（查附表 1-3、1-4），万元/台；1n、mk变压器进线间隔数和每间隔综合造价（查附表1-5），万元/间隔。2n、YHk电压互感器及避雷器间隔数和每间综合造价（查附表1-6），万元/间隔。2.2.4 年运行费用比较 需要列入方案比较的年运行费用有：供电线路年电能损耗费，主变年电能损耗费和设备折旧维护费，计算比较结果：方案年运行费用小，方案年运行费用很大，详细计算见表 2-9。取偿还年限BN=6 年，可求出各方案的计算费用jsiC。11 11146.685.7 13.486jsBKCCN万元/年 22252.969.235 18.066jsBKCCN万元/年 表 2-9 年 运 行 费 比 较 费用名称及计算公式 方案 方案 供电线路电能损耗费271310ajsCI R y（万元/年）2173 65.082.067750 0.53 101.044aC 21.044aC 主变电能损耗费 220jsadeBSCPP T n yS 710（万元/年）224380131.275050004.88 2500101.363aC 1 0.53 224380119.5575025002.8 2500104.335aC 2 0.53 变压器折旧费 5.8%BBCK（万元/年）34.86 5.8%BC2.022 45.3 5.8%BC=2.627 配电装置折旧费 8%CK（万元/年）2.98 8%C0.2348 5.04 8%0.4032C 供电线路折旧费 3.5%XLXLCK（万元/年）13.8 3.5%0.483XLC 0.483XLC 折旧费小计 jBXLCCCC（万元/年）2.022 0.2348 0.4832.7434jC 2.327 0.4032 0.4833.2132jC 维护费 20%pjCC（万元/年）2.7434 20%0.549pC 3.2132 20%0.643pC 21ajpaCCCCC（万元/年）2.74340.549 1.0441.363 5.7C 3.2132 0.643 1.0444.335 9.235C 12 2.3 主接线方案的确定 经济比较结果，方案费用小。从技术方面考虑，方案接线简单，操作方便，占地面积最小。方案 1 在用电可靠性和运行灵活性方面均能满足本站的要求，最后确定方案为本泵站主接线方案。主接线方案图见图 2-1。5000kVAUd%=7.0Up2=10.5kV31250kWXd=1.5cos=0.9(超前）图 2-1 主接线方案 13 3.短路电流计算 3.1 各元件电抗计算 短路电流计算的等值电路如图 3-1（a）所示，根据设备选择和继电保护的需要选择D-1D-3三个短路计算点。取 Sj=100MV A，Uj=Up 根据各元件参数和相应公式，计算出各元件电抗标幺值如下。同步电动机电抗标幺值：技术参数:*0.2X,cos0.9，0.8MW 阻抗标幺值：123456XXXXXX*10022.50.8/0.90.2GX 3 台主电动机（等效）7X=22.5/6=3.75 35kV 线路电抗标幺值：技术参数：l=7km,架空线路jU=37kV 阻抗和电抗标幺值：570.030.21X，570.050.35R （查表 4-12建筑电气设计手册）C系统电抗标幺值：最大运行方式：61000.11000X 最小运行方式：61000.125800X 主变压器电抗标幺值：技术参数：(%)7.0dU；5MV A 阻抗标幺值：4X*%7.0 1001.4100100 5dKTNXSUS 14 C114.4214.4314.4D1D2D341.4Up=37kVUp=10.5kV泵 站 同 步 电 动 机 M(a)80.242474.8CMD-1D-2(b)图 3-1 泵站短路计算等值电路 3.2 最大运行方式下D-1 点短路 将图 3-1（a）所示的等值电路简化成 3-1（b）所示电路。15 按最大运行方式下：系统 C 电抗标幺值61000.11000X 10.21 0.1 0.22DX 10.3 5DR 因113DDRX，故1DR不能略去，得 228111()()0.413DDDZZXR 如图所示：D-1点短路电流 81111000.41333373.78kAjjDSZUIII 三相短路冲击电流和短路全电流最大有效值 2.55 2.55 3.78 9.6kAshIi 1.51 1.51 3.78 5.7kAshII 三相短路容量 1133 37 3.78 242.2MVApDU IS 3.3 最大运行方式下D-2(D-3)点短路 80.24241.474.8CMD-391.5974.8CMD-2 图 3-2 最大运行方式下 D-2点、D-3点短路电流计算 16 D-2点短路时的等值电路 2411.4 0.22 1.62DDXXX 20.3 5DR 因2213DDRX，故2DR省略，得 921.62DXX 对于系统 C 支路电流：9111003.39kA1.6233 10.5jdjSIIIXU 对于同步电动机支路，其计算电抗（K-2 点与 K-3 计算电抗相同）：6 0.83.750.21000.9eCjSXXS 由求得的CX值，根据相应的运算曲线，查出不同时刻周期分量有效值的标幺值ztI ztzteIII 加上系统 C 供给的dI，最后求出最大运行方式下，D-2短路时，通过被检验电气设备的短路电流周期分量有效值I，(0.1)zI(4)zI，全部计算于下表3-1。D-3和 D-2两个短路计算点相比较，前者比后者少一台同步电动机供给的短路电流。表 3-1 最大运行方式下 D-2(D-3)点短路时短路电流计算 通过被校验电气设备的短路电流 I(0.1)zI(0.2)zI(0.5)zI(1)zI(2)zI(4)zI 系统供给的电流dI（kA）3.39 同 步 电 动 机 等值额定电流eI（kA）D-2点 26 0.80.2933cos3 10.5 0.9eepPIU D-3 点 5 0.80.2443 10.3 0.9eI 修正后短路时间 236tt 0 0.236 0.472 1.18 2.36 4.72 9.44*ztI 5.55 4.03 3.82 3.71 3.54 3.37 3.23 D-2 点*ztzteIII1.626 1.181 1.119 1.087 1.037 0.987 0.946 17（kA）D-3 点*ztzteIII（kA）1.354 0.983 0.932 0.905 0.864 0.822 0.788 短路点电流合计ztI（kA）D-2 点 5.016 4.571 4.989 4.509 4.427 4.377 4.336 D-3 点 4.744 4.373 4.322 4.295 4.254 4.212 4.178 3.4 最小运行方式下D-1 点短路 为了校验继电保护的灵敏度，需要计算出最小运行方式下，有关短路点的短路参数。按最小运行方式下：系统 C 电抗标幺值61000.125800X D-1点短路时总阻抗：10.21 0.1250.335DX 10.3 5DR 因1113DDRX，故1DR不能略去，得 228111()()0.484DDDZZXR 如图所示：D-1点短路电流 81111000.48433373.22kAjjDSZUIII 2.55 8.211kAshIi 1.51 12.4kAshII 1133 37 3.22206.36MVApDU IS 3.5 最小运行方式下D-2 点短路 921.4 0.335 1.735DXX 对于系统 C 支路电流：9111003.171.73533 10.5jkjSIIIXU 由于是处于最小运行方式，不计及同步电动机对短路电流的影响，所以 18 3.17kAkIII 折算到 35kV 侧：10.53.170.937kIII 19 4.主电动机起动校验 由于主电动机选用同步电动机，因此起动时电压波动校验，应以第一台主电动机起动为条件。将短路电流计算等值电路改画成电动机起动计算等值电路，其中15X为起动时主电动机等值阻抗，起动时相当于D 点短路。取变压器额定容量eS作为基准容量4MVAjS，以变压器低压侧额定电压eU为基准电压=10.5kVjU。50.0941.4120.907CMD60.1图 4-1 主机起动计算等值电路 4.1 求各元件的阻抗 系统等值电抗：10564()0.310.0124100100jSXXX（系统最小运行方式时 0.0134）主变电抗：11441.40.056100100jSXX 起动时主电动机等值阻抗：2121()jeistjNMXSUKSU 20 214105.0 0.8/(0.90.94)10.5 0.767 4.2 求起动时母线电压 15.max1314151.051.05 0.7670.0124 0.056 0.767qmXUXXX0.9 6 4 0 用 百 分 数 表 示：.maxqmU=96.40%85%可见，起动时 10kV 母线电压波动很小。由于配电装置至主电动机的连接电缆很短，故起动时主电动机端电压波动的校验从略。15.min1314150.96291.051.05 0.7670.0134 0.056 0.767qmXUXXX 用百分数表示：.minqmU=96.29%85%因85%qmU，所以该同步电动机可直接起动。21 5.电气设备选择 5.1 10kV 侧电气设备选择 5.1.1 10kV 断路器选择 为了留有余地，取主电动机回路工作电流等于主电动机的额定电流，即54.6AgeII。选用 P/V11-12铠装移开式户内金属封闭开关柜。主电动机回路装设与 P/V11-12型开关柜配套的 VD4-12 型真空断路器，其固有分闸时间0.04gut S，取熄弧时间0.01hut S。主电动机主保护动作时限0.06bt S，后备保护动作时间0.6bt S，则断路器实际开断时间 0.0 60.0 40.kbg uttt 短 路 热 稳 定 计 算 时 间 0.60.0 40.0 10j sbg uh uttttS，取1 S。有 关 计 算 数 据 和 技 术 参 数 列 于 表5-1，可以看出，完全符合选择条件。表 5-1 主电动机回路开关设备选择 计 算 数 据 技 术 参 数 参数 计算值 额定参数 VD4-12 真空断路器 P/V11-12开关柜 gU（kV）10 eU（kV）12 12 gI(A)54.6 eI(A)630 1250 I(kA)4.744 dnI(kA)25-chi(kA)12.1 gfi 63 63 dtQ2(kAs)19.88 22tI t(kA s)22542500 22542500 表 5-1中 2.552.554.74412.1chiI 22 222(0.5)(1)2()101()12ZZdtfiIIIQIT 22224.7 4 41 04.2 9 54.2 5 414.7 4 40.0 512 2=1 9.8 8 k As 5.1.2 载流导体与绝缘子的选择 1、电力电缆的选择 根据安装环境和工作电压，10kV 配电装置到主电动机之间连接导体，选择YJLV22-12/20 型的铝芯交联聚乙烯绝缘铜带铠装聚氯乙烯护套三芯电力电缆。电缆敷设在站房的吊架上。根据工作电流（87A）电缆的截面初步选择 70mm2。其允许电流为 165A。本泵站屋内最高计算温度为 36.8。（当地最热月平均最高温度加 5）有关计算数据和电缆技术参数见表 5-2。表 5-2 电 力 电 缆 选 择 表 校验条件 计算数据 YJV22 型电力电缆参数 工作电压 10kVgU 10kVeU 工作电流 gI54.6A 90-37.8165132.5A90-25xuKI 热稳定 33min1 19.88101076.8fdtK QSc258.06mm 2210mmS 经济电流密度 254.631.56mm1.73gJISJ 电压损失 6min31010(%)ggILSUU 862354.6 3.5 1020100.13mm10 10 5 表 5-2中热稳定计算时间jst按主保护动作时间计算：0.0 60.0 40.0 10j sbg uh utttt，取0.2 s，则 23 222(1)(0.2)222222()10()124.74410 4.2544.3220.2 4.7440.05124.83kAszzdtjsfiIIIQtIT 2、10kV 母线的选择 根据工作电流（351.85gI），屋内配电装置选择 TMY505 型号的矩形铜母线。三相母线采用水平布置，平放敷设，其允许电流860AxuI，取=1.2ml，=0.35ma。计算数据与 LMY638 型铝母线参数列于表 5-3。可见，全部符合条件。表 5-3 10kV 母线的选择 校验条件 计算数据 LMY638 型铝母线参数 工作电流 21.0536 54.631.05 400351.85A3 10eBgedeSIIU 7070257037.886727.48A7025xuQI 经济电流密度 2351.85213.24mm1.65gJISJ 2=250mmS 共振现象 2220.289 0.051121121.14 101.2128Hzimrfl 则=1.15，式中0.289 rih(33 133)Hzmf 动稳定 222max222661.73101.21.73 12.11.15 100.35 2.08 105.77 10 PachliaW 式中 22630.005 0.052.08 10 m66bhW 669 10 Paxu 热稳定 3min32101 37.9910112.89mm54.6fdtk QSc 2=250mmS 24 注：222(1)(2)222222()10()124.74410 4.2544.21224.7440.051237.99kAszzdtjsfiIIIQtIT 上式中，以主变的过电流保护为 10kV 母线的远后备保护，其保护时间1.2sbt，则母线热稳定计算时间1.2 0.04 0.01 1.25sjsbguhutttt，取 2s 3、10kV 母线支持绝缘子 根据绝缘子安装场所及电压等级，选择 FXBW4-10/70型号的支持绝缘子，其技术参数和选择计算列于表 5-4，可见，都符合条件。表 5-4 支持绝缘子选择 校验条件 计算数据 FXBW4-10/70 型复合悬挂式绝缘子参数 工作电压 Ug=10kV Ue=10kV 动稳定 220.1731.20.17312.1 1 186.840.35jschflFiKaN 0.6=0.6 20=12kNxuF 4、穿墙套管的选择 选择 CL-10/400型穿墙套管 表 5-5 CL-10/400型穿墙套管技术参数 型号 额定电压 kV 额定电流 A 总长mm 两端盖间长mm 抗弯破坏负荷kN 重量kg 一端长 mm CL-10/400 10 400 490 330 4.0 6.6 130 25 表 5-6 CWL-10/400 型穿墙套管校验情况 校验条件 计算数据 CWL-10/400 型穿墙套管 工作电压kV=10kVgU=10kVeU 电流 A=351.85AgI 400 A 热稳定 dtQ=37.992kAs 227.25=259.2 kAs 动稳定 72727121.73 1020.49 0.331.73 1012.12 0.352.97 10NcshLLFia 0.6Fxu=0.67.5=4.5kN 5.1.3 10kV 电压互感器的选择 10kV 电压互感器是用来给测量仪表、继电保护和绝缘监察装置提供电压信息的，所以选择变比为3100/3100/310000单相三绕组JDZX8-10 型的电压互感器三台。由于 10kV电压互感器并未接入计费用的电度表，所以可在 1 级的准确度下工作，其额定容量2eS=120VA。下图为测量仪表和电压互感器的接线图。电压互感器副边负荷分配列在表 5-8。表 5-7 10kV 电压互感器选择 型号 额定电压比（V）二次绕组额定输出（VA）剩余电压额定输出（VA）极限输出（VA）极限输出（kV）0.2 0.5 6 p JDZX8-10 3100/3100/310000 120 250 50 100 1000 26 ABCFU1LKFU2LKFU3LK4只功率表 3只功率因素表1只电压表3只电压表abc 图 5-1 测量仪表和电压互感器的接线图 表 5-8 10kV 电压互感器的负荷分配 仪表名称 仪表中的电压线圈数目 仪表数目 每只仪表所需功率 仪表的cos 仪表的sin AB 相 BC 相 每只线圈 总计 Pab Qab Pbc Qbc 有功功率表 2 4 0.75 1.5 1 3 3 功率因数表 2 3 0.75 1.5 1 2.25 2.25 电压表 1 1 4.5 4.5 1 4.5 电压表（测量相电压）1 3 4.5 4.5 1 总计 9.75 5.25 27 根据表 5-8所示公式求出互感器每相负荷。公式中abS和bcS的数值为：22229.7509.75VAabababSPQ 22225.2505.25VAbcbcbcSPQ 01cosabab 01c o sbcbc A 相负荷 11cos(30)9.75 cos(30)4.875W33AababPS 11sin(30)9.75 sin(30)2.81var33AababQS B 相负荷 1cos(30)cos(30)319.75cos(30)5.25cos(30)7.5W3BababbcbcPSS 1sin(30)sin(30)319.75sin(30)5.25sin(30)1.3var3BababbcbcQSS 从以上计算可知，B 相负荷最大，加上 B 相电压表的负荷以后，B 相负荷 22222()()(7.5 4.5)1.312.07VA120VABBBeSPQS 校验结果 SB小于 S2e(120VA)，因此按容量条件选择电压互感器，满足要求。在电压互感器的原边电路中，选配 RN2-10 型熔断器三个，额定电压 10kV。该型号熔断器开断电流为50kA，而泵站10KV 母线上（D-2）短路时，次暂态短路电=4.105kAI，故所选熔断器的开断能力满足要求。5.1.4 电动机回路电流互感器选择 测量回路选用具有两个铁芯的电流互感器，电流互感器装 A、C 两相上。图 5-2为测量仪表和继电器电流线圈接到电流互感器的原理接线图。28 图 5-2 电流互感器的原理接线图 选用 LZZB6-12 型电流互感器，额定电压 12kV,额定电流一次电流 100A，额定电流二次电流 5A；2s热稳定电流 10kA,动稳定电流 25kA。接测量仪表的副绕组在 I级准确度下，其额定负荷fhZ=0.6。测量仪表电流线圈消耗的功率，如表 5-9所示。表 5-9 主电动机回路电流互感器二次负荷 仪表名称 型式 负荷（）A 相 C 相 中性线 电磁式电流表 1T1-A-0.12 0.12 功率表 1D1-W 0.058 0.058-功率因数表 1D1-COS 0.14-0.198 0.178 0.12 从上表可以看出 A 相电流互感器的负荷最大。取25AeI,0.1CR,计算 A 相电流互感器与测量仪表之间的连接导线的容许电阻（设仪表电流线圈的cos1）。29 假设中性线上的负荷等于 A 相负荷（偏于安全），则13jxK 1()0.6(30.198 0.1)0.157eexujxjcRZZKZZ 由电流互感器到控制室测量仪表之间连接导线的长度 L=30m（单向长度），采用铜芯电缆。当电流互感器接成不完全星形时，连接导线的截面积 S 应满足下式要求：81663 3 1.75 1010100.157jxlKLSR=0.882mm 取2=0.6mmS。计算数据和选用的电流互感器的参数列于表 5-10，选择结果满足条件 表 5-10 主电动机回路电流互感器选择 计 算 数 据 技 术 参 数 参 数 计算值 额定参数 LZZB6-12 型电流互感器(kVgU）10(kVgU）12(A)gI 54.6 e(A)I 100/5(kA)shi 12.1 kAgfi 25 2kAsdtQ 19.88 22kAstIt 2102200 5.2 主变二次侧电气设备选择 5.2.1 主变二次侧断路器选择 主变二次侧工作电流为：21.051.05 40066 54.6381.85A33 10eBgedeSIIU 选用 P/V11-12型开关柜，主变二次侧装设 VD4-12 型真空断路器，与 KYN28-12 型 30 开关柜配套，其固有分闸时间0.04sgut，取熄弧时间0.01hut s。主电动机主保护动作时限0.06bt s，后备保护动作时间0.6bt s，则断路器实际开断时间 0.0 60.0 40.0kbg utttS 短 路 热 稳 定 计 算 时 间 0.60.0 40.0 10jsbg uh utttts，取1 s。有 关 计 算 数 据 和 技 术 参 数 列 于 表5-11，可以看出，完全符合选择条件。表 5-11 主变二次侧开关设备选择 计 算 数 据 技 术 参 数 参数 计算值 额定参数 VD4-12 真空断路器 KYN28-12 开关柜 gU（kV）10 eU（kV）12 12 gI(A)351.85 eI(A)1250 1250 I(kA)5.016 dnI(kA)25-chi(kA)12.79 gfi 63 63 dtQ2(kAs)21.89 22(kAs)tI t 22542500 22542500 表 5-11中 2.552.555.01612.79chiI 222(0.5)(1)2()101()12ZZdtfiIIIQIT 2=21.89kAs 5.2.2 避雷器的选择 选择 YH5WS-12/35.8 型号的金属氧化物避雷器。表 5-12 YH5WS-12/35.8 型避雷器的技术参数 31 型号 额定电压（kV）持续运行电压（kV）雷电冲击残压（kV）操作冲击残压（kV）YH5WS-12/35.8 12 9.6 35.8 30.6 5.2.3 主变压器二次侧电流互感器的选择 主变压器二次侧选择 LZZB6-12 型电流互感器，电流互感器技术参数如下。表 5-13 LZZB6-12 型电流互感器参数 额定 电压（kV）额定一次电流（A）额定二次电流（A）2s热稳定电流（有效值，kA）动稳定电流（峰值，kA）10 300 5 20 50 计算数据和选用的电流互感器的参数列于表 5-14，选择结果满足条件。表 5-14 主变压器二次侧电流互感器选择 计 算 数 据 技 术 参 数 参 数 计算值 额定参数 LZZB6-12 型电流互感器 gkVU