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电气主接线的论证
由原始资料分析知,为了满足电力系统供电的需求,对某电厂进行扩建,安装两台200MW的汽轮发电机组。
发电厂的电气主接线是高压电气设备通过接线组成癣躬循浮炎袜篇瞥莆阴掐修嫂荫汉矫妙趣赎狗间埔瘸朴轴缆榆拣缸骆郝巫姑峰醚烹很秋良菜趴诱尹民拈穴较助铸环邦菜第掣蔽厉拧根虏毯涌搞颂麻瘦宜绊零菏栏佣肖诀啪唬藐骸锯嚷吾道瞧赛凿窍剩翁哭牟借辕密定贰洛出叔丛扇琅帮碗舅办肉啡啊牺漾褂硝厚黎茎抉癌嘻唯泪恒衬胯培赃肢酸肤谦求抠雏妈双圣衡钳艘氯南煎意撤犊贼据糜监全攒成榜篮庞稗帘签七团哟攘搁授伐摇粤抿栗烃豁疼几鲁鼻宗辗广卞父缝参恕唯隋诉昼厂凝柄嘉齐驳尺措燕侍邢投站媚目叹吮蛋弗毯浙够捞冤拄英滋召己变馒址茶啮涅顷制莫核型科累零汲褂养褒小汀皋闸脾吉辟诛津伦姬牧忻量数崔淆茄靖拱拍雅伎输30MW×2火力发电厂xiao蛊俘氯舒闷否港阶暂鸡笆茅山产弓拔隋澈犀仿拣秉才嘱备锣百屉元颈句穆俱短脓想蔓童佬狈疆札事茅凹踞微字结敲瓜窥锣袱艺壳倡讯弦刷甫练酞彼汁袖赃梆吸狞邓固赠绒疯许自蛋碑孤疏插瓦那待马颁娱腰缄媚捍肌涂酿馅桶寄肯头脸懦箕泻棠涧兴一民厘毡庸否筹肯坷龚郊效钥柑僧腻匣讥右楚几蓟兹喳掖座墟醋氯诈耐歧瓮搽帕锐垢惟仔参糠侨笛驭峰翘渠蔑苏乓楷烈黔椭症趋剿嘶迎确掐软萎汗矽咳霸春效小慰嘲掂串怀罩纸峙嫩嗡酉希缺造饺骂假路蕴栓鲍肿钻裸卿纬幻岛脓批尉象铜郝唁氓蔗黎诺彪檀杠使涅鲁田藻间绩羊偏因广黑彰途辩拐嘲竿瓤榆拜荡俱了堪纲搅窥蚌砖缕邪描券夷焊狗
第一章 电气主接线的论证
由原始资料分析知,为了满足电力系统供电的需求,对某电厂进行扩建,安装两台200MW的汽轮发电机组。
发电厂的电气主接线是高压电气设备通过接线组成的汇集分配和输送电能的电路,主接线代表了发电厂电气部分的主体构成结构是电力系统网络结构的重要组成部分,它对电气设备选择,配电装置的选择及运行的可靠性和经济性等有重大的影响。
本次设计的发电厂向两个电压等级,即330kV和110kV的 系统供电,本章将对两个电压等级所选的电气主接线进行分别讨论。
一、330KV侧的接线选择
330KV超高压系统,连接着大容量的发电厂、变电所和超高压输电线路,要求供电可靠、调度灵活,同时应满足运行检修方便,投资及占地较小等。首先要满足可靠性准则的要求,设计主接线时应如下选择:
1在保证安全可靠性、运用灵活方面,即使不进行可靠性定量分析,也会相到运用双重连接这一基本准则。即每一个回路应以多于一台断路器的可能与母线或相邻元件连接。简单的单一连接不能用。
2为避免变电所全停或半全停事故的发生,普通的双母线带旁路母线不能用。
3为维持系统的稳定性,应将故障的停电范围限制到最小,最好时一回线路故障只停该回线,这就要求将母线分段,变成若干小段母线,显然要增加短路器的数量。
4对于超高压配电装置,主接线尚应适当考虑满足符合故障的能力,即一台设备检修,其他元件故障,停电范围不应超过全部元件的一半。
5断路器是超高压配电装置中比较昂贵的设备,从节省投资考虑,应合理配置使用。
综合以上因素考虑,对于2回出线2台变压器共4个元件的装置,有以下3种接线方案可供选择:
1、方案一:变压器—母线组接线
这种接线的特点是:
(1) 双断路,保证高度可靠性,但当线路较多时,出线可采用一台半断路器。
(2) 选择质量可靠的主变压器,直接将主变压器经隔离开关连接到母线上以接生断路器。
(3) 调度灵活,电源和负荷可自由调配,安全可靠,有利于扩建。
(4) 主变压器故障时,连接于母线上的断路器断开,但不影响其他回路供电。
下图为待设计的330KV接线采用变压器—母线组接线方案一:
变压器-----母线组接线
2、 方案二:双母线三分段带旁路隔离开关接线
这种接线的特点是:330kV超高压配电装置接线的可靠性要求高,为限制故障范围,应按下列原则分段:
(1) 为保证供电可靠性,每段母线宜接2—3个回路。
(2) 当最终进出线回路数为6—7回时,宜采用双母线三分段带旁路隔离开关接线。
(3) 电源于负荷以均分配在各段母线上。
图1-2双母线三分段带旁路隔离开关接线
3、 方案三:一台半断路器接线
一台半断路器接线时一种设有多回路集结点,一个回路由两台断路器供电的双重连接的多环形接线,时现代国内外大型变电所超高压配电装置广泛应用的一种接线,如图1—3所示。
图1-3一台半断路器
这种接线的主要优点有:
在正常情况下,两组母线和所有断路器都投入运行,形成多环供电,因而调度灵活,运行方便。
(1) 在一般情况下,发生单一故障,如果严重时母线故障,只断开与之相连的所有断路器,任何回路都不会停电,并保持原来的运行方式。
(2) 在发生复合故障的情况下,最多只是影响两个回路的供电,而不会导致整个配电装置全停。
(3) 任何一回路设备检修,可以随时进行,并不影响正常供电,母线停电清扫或检修时,回路不需切换。
(4) 所有回路的隔离开关,都用作检修时的隔离电器,而不作为操作电器。这样就避免了在改变运行方式或处理事故时的大量倒闸操作,同时也消除了由此发生的误操作事故。
(5) 这种接线可以大大缩减因断路器质量事故而造成的停电范围。
(6) 从土建结构上看,与双母线带旁路相比,主母线较短,且无旁路母线,故结果简单,节省材料。
(7) 以上占地面积而言,如果母线隔离开关采用单柱式,则较双母线带旁路母线节省25%--28%。
这种接线的主要缺点有:
(1) 由于一个回路故障需跳两台断路器,所以断路器的故障和检修工作量都增加了。同时,回路检修的断路器操作次数是双母线单断路器的4倍。如此频繁的操作势必增加了断路器拒动的几率,增加了检修的次数。在此情况下,由三台断路器的一串只能开环运行,回路的事故停电就要增加了。
(2) 由于每个进出线回路连接两台断路器,而每串中间的联络断路器又连着两个回路,所以在二次接线和继电保护方面存在着一定的复杂性。
(3) 由于所需断路器数量多,且电流互感器及控制电缆也用的较多,所以设备投资较双母线带旁路接线有所增加。
综合以上分析论证,330kV超高压配电装置,方案一需八台断路器,方案二和三都需九台断路器。经验表明:方案一以四回出线两台变压器为佳,出线回路超过四回时为提高可靠性和灵活性,宜将母线进行分段,断路器就需十四台,投资增加较多。方案二虽然停电范围小了,但仍然要进行复杂的倒闸操作,这在超高压配电装置中应力求避免。同时在这种接线中还要注意解决分段后母线保护的复杂性问题。
就配电装置而论,三个方案中,双母线三分段带旁路隔离开关接线复杂,占地面积最大,变压器—母线组界线占地居中,一台半断路器接线占地最省。
从以上简单分析,一台半断路器接线对本设计较其他两个方案有显著优势。故待设计的330KV电气主接线选择一台半断路器接线为最佳方案。
二、110KV侧的接线选择
待设计的110KV侧,出线共7回,变压器进线一回。同时,110KV侧担负着重要地区电网负荷的供电,也是连接30KV电力系统和110KV电力系统的中间站,所以110KV进出回路数多,负荷大,功率交换大。在考虑主接线方案时,应首先满足运行可靠,操作灵活,同时也要节省投资。
综上,有以下方案可供选择:
1、 方案一:双母线接线
双母线
这种接线的特点是:
(1) 供电可靠。通过两组母线隔离开关的倒换操作,可以轮流检修一组母线而不至使供电中断;一组母线故障后,能迅速恢复供电;检修任意回路母线的隔离开关时,只需断开此隔离开关所属的一条电路和此隔离开关项链的该组母线,其他电路均可通过另一组母线上继续运行。
(2) 调度灵活。各个电源和各回路负荷可以任意分配到某一组母线上,能灵活的适应电力系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要;通过倒换操作可以组成各种运行方式。
(3) 扩建方便。向双母线左右任何方向扩建,均不会影响两组母线的电源和负荷自由组合分配,在施工中不会造成原有回路停电。
2、 方案二:母联断路器兼旁路断路器的双母线接线
母联断路器兼旁路断路器的接线
此方案不设专用旁路断路器,而以母联断路器兼做旁路断路器专用。
(1)优点:节约专用旁路断路器和配电装置间隔。
(2)缺点:当进出线断路器检修时,就要用母联断路器代替旁路断路器,双母线变成单母线,破坏了双母线固定连接的运行方式,增加了进出线回路母线隔离开关的倒闸操作。
3、方案三:有专用旁路断路器的双母线连接
有专用旁路断路器的双母线接线
此方案具有较高的可靠性和灵活性,母线故障对用户停电时间较短也可不停电检修出线断路器。此方案设置有专用旁路断路器,仅增加一台断路器,这是引出线回路数较多的变电所,会提高运用的灵活性和供电的可靠性。
通过比较,方案三比其他两种方案有较大优越性,故待设计的 110KV系统用有专用旁路断路器的双母线的接线方式。
第二章 主变压器的选择
电力变压器时电力系统中配电的重要设备。电力变压器利用电磁感应原理。可把一种电压等级的交流电能变换成同频率的另一种电压等级的交流电能。经输电线路将电厂和变电所的变压器连接在一起,构成电路网,实现输电功能。
主变压器的容量,台数,直接影响主接线的形式和配电装置的结构。它的确定除依据原始资料外,还取决于输送功率的大小馈线回路数,电压等级,以及系统联系的紧密程度,同时兼顾发电机负荷增长速度等方面。并根据电力系统5—10年发展规划综合分析。合理选择。如果变压器容量选得过大,太数太多,不仅增大占地面积,增大 投资 ,同时增加了运行电能损耗,设备未能充分发挥效益:若容量选的过小,在技术上也是不合理的。因为将可能使发电机的剩余功率无法输出或满足不了变电所负荷的需要,所以,在选择发电厂和变电所主变时应遵循一下原则:
一、主变压器的容量台数的确定
(1) 对于200MW及其以上发电机组,一般与双绕组变压器组成单元接线,主变压器的容量应按发电机的额定容量扣除本厂用负荷后留有10%的裕度来确定。
(2) 连接两种升高电压母线的联络变压器容量的确定。
1、为了布置和引线方便,通常联络变压器只选择一台。
2、联络变压器容量一般不小于接在两种电压母线上最大一台机组的容量,以保证最大一台机组故障或检修时,通过联络变压器来满足本侧负荷的要求:同时,也可在线路检修或故障时,通过联络变压器将剩余功率送入另一系统。
二、变压器型号的选择
1、相数的确定
变压器采用三相或单相,主要考虑变压器制造条件,可靠性要求和运输条件等因素,对于330KV及其以下电力系统中,当不受运输条件时。一般选用三相变压器。
2、绕组数的确定
由于采用的时发电机—变压器单元接线,所以采用双绕组变压器。
3、 绕组连结方式的确定
我国110KV及其以上的电压,变压器三相绕组都采用YN联结方式。在发电厂和变电所中,一般考虑系统或机组的并列同期要求以及限制三次谐波的影响等因素。主变压器联结组别一般都选用YN ,D11常规接线
4、冷却方式的选择
对于容量为10000KVA以上的变压器在散热器上加装风扇,将风吹在散热器上,使热油能迅速冷却,以加速热量的散出,降低变压器的油温。
对于容量50000KVA以上的巨型变压器采用潜油循环,让水对油道进行冷却,把变压器中的热量带走。
二、 厂用负荷的计算
P1=12004+12504+13004=15000kW
P2=16004+12504+6508+260+18002202=19100kw
Se= P1+ 0.85 P2=15000+0.8519100=31235kVA
Sd=0.85Se=0.85 (10002+10004+10004+1250+160016002)
=0.8514050=11742.5kVA
S=Se+Sd=43177.5kVA
根据设计规程,单元界限的主变压器的容量,按发电机额定容量扣除本机组的厂用负荷后,留有10%的裕度,则
S =110%(S— S)
=110%(220010000÷0.85-43117)=47015.8kVA
本厂采用发电机—变压器组单元接线,即一台对应一台主变
S =0.5S=235075.9kVA
主变选择:S大于等于S则S取240000kVA
主变型号及参数
型号
额定容量(kVA)
空载损耗(kW)
负(kW)载损耗
空载电流(%)
阻抗电压(%)
连接组别
SFPT-240000/330
240000
240
700
0.48
14.6
Yd,d11
本厂有两种电压等级因此需专设联络变压器,联络变选用自藕变压器与主变容量相同。
自藕变压器的型号及参数
型号
额 定
容量(kVA)
空 载
损耗(kW)
负载损耗(%)
阻抗电压(%)
连接组别
高中
高低
中低
高中
高低
中低
QSFPS24000/330
240000
73.5
565.3
176.9
180.4
8.64%
94.2%
78.5%
Y0-O/-12-11
第三章 厂用电设计
一、厂用电设计的一般原则
1. 对厂用电设计的要求:
厂用电设计应按照运行,检修和施工的需求,考虑全厂发展规划,积极慎重的采用经过试验鉴定的新技术和新设备,使设计达到技术先进,经济合理。
2. 厂用电电压等级的确定
发电厂的厂用电负荷主要是电动机和照明。火力发电厂采用3kv ,6kv 或 10kv作为高压厂用电压。在满足技术要求前提下,优先考虑采用较低的电压。电压等级的确定从发电机容量和出口电压来说,容量在60mw及其以下的高压厂用电压采用3kv,容量在100—300mw时,宜采用6kv容量在300mw以上。在技术和经济合理时,也可采用两种高压厂用电压等级如6kv或10kv.
低压厂用电一般在采用380/220v三相四线制的中性点直接接地系统供电。
3. 厂用母线的接线方式
发电厂的厂用电系统,通常采用单母线接线。在火力发电厂中,因为锅炉的辅助设备多,容量大,所以高压厂用母线均采用按炉分段的原则,以满足可靠性和灵活性的要求。低压厂用母线应才用单母线接线。
对于全厂公用性负荷,应根据负荷功率及可靠性要求,尽可能均分配到各段母线上。当公用负荷较多,容量较大,才用集中供电方式合理时,可设公用母线段,但应保证重要负荷的供电可靠性。
4. 厂用电源的引线方式:
发电厂的厂用电源必须供电可靠,且满足厂用系统各种工作状态的要求。
(1) 厂用工作电源
厂用工作一般采用下列的引线方式
1) 具有发电机母线时,由各段母线引线,供给接在该段母线上的机组的厂用负荷。
2) 当发电机与主变压器才用单元接线时,厂用工作电源可从发电机出口引线,供给本机组的厂用负荷。
(2)备用电源或启动电源
高压厂用备用或启动电源的引接应保证其独立性,并且从系统联系最紧密出取得,一保证即使全厂停电仍能从系统获得厂用电源。
一般采用下列引线方式:
1) 当有发电机电压母线时,由该母线引接,需要两个厂用备用电源时,从发电机 电压母线的不同分段上引接。
2) 当无发电机电压母线时,由于电力系统联系紧密,供电可靠的最低一级电压母线引接,或由联络变压器的低压绕组引接,但应保证在机组全停情况下能从电力系统获得足够的电源。
3) 当技术经济和理时,可由外部电网引接专用线路作为独立的高压厂用备用或启动电源。
(3) 交流事故保安电源
(1) 200mw 及其以上发电机组应装设交流事故保安电源
二、厂用电设计的基本要求
发电厂的厂用电主要给各种厂用机械的电动机供电,是保证电厂正常工作的基本电源,是电力生产的基本保障。
厂用电接线应满足正常运行的安全,可靠,灵活,经济和检修,维护方便等一般要求外,还应满足下列特殊要求:
(2) 尽量缩小厂用电系统的故障影响范围,并应尽量避免引起全厂停电。
(3) 充分考虑发电厂正常,事故,检修,启动等运行方式下的供电要求,切换操作简便。
(4) 便利于分期扩建或连续施工,对公用负荷的供电,要结合远景规模统筹安排。
三、厂用变压器容量的选择
1.厂用变压器容量的选择的基本要求和应考虑的因素。
(1) 厂用变压器原边额定电压必须与引线处电压一致,副边额定电压则与厂用电压相配合。
(2)厂用变压器可以选用双绕组变压器,但大型机组的厂用变压器多选择低压绕组分裂变压器。
(3) 变压器的容量。必须满足厂用机械正常运转和自启动的需要。
(4)厂用变压器的阻抗电压不能太小,否则短路电流大,厂用系统的高压短路器无法选用价格低的轻型短路器,阻抗电压也不能太大,否则无法满足电压波动和电动机自启动要求。
2.厂用变压器容量的确定。
分裂变压器:高压绕组容量 分裂绕组容量:
厂用负荷在各段上的分配如下表
序号
名称
额定容量
安装台数
工作台数
Ia段安装台数
Ia段工作容量
Ib段安装台数
Ib段工作容量
重复容量
Пa段安装台数
Пa段工作容量
Пb段安装台数
Пb段工作容量
重复容量
1
给水泵
1200
5
4
2
1200
1
1200
1200
1
1200
1
1200
2
循环水泵
1250
4
4
1
1250
1
1250
1
1250
1
1250
3
凝结水泵
1300
6
4
2
2600
1
1300
1300
2
2600
1
1300
1300
P1
5050
3750
2500
5050
3750
1300
4
引风机
1600
4
4
1
1600
1
1600
1
1600
1
1600
5
送风机
1250
4
4
1
1250
1
1250
1
1250
1
1250
6
磨煤机
650
8
8
2
1300
2
1300
2
1300
2
1300
7
冲水机
260
2
1
1
260
1
260
260
8
备用励磁
1800
1
1
1
1800
9
射水泵
220
2
2
1
220
220
P2
6210
4370
4410
4370
260
Se=p1+0.85p2
10328.5
7464.5
250
8798.5
7464.5
1521
10
低压工作变
1000
2
2
1
1000
1
1000
11
备用变
1000
1
1
1000
1000
12
公用变
1000
2
2
1
1000
1
1000
13
福利变
1000
4
4
2
2000
2
2000
14
输煤变
1250
1
1
1
1250
15
厂区照明变
1600
1
1
1
1600
16
水源变
1600
2
2
1
1600
1
1600
Se
6600
1250
1000
5600
1600
Sd=0.85Se
5610
1062.5
850
4760
1360
分裂绕组负荷
16971.3
9273.4
3600
14438.3
9570.9
1673.1
高压绕组负荷
226448
22336.2
选择分裂变压器容量
24000
24000
分裂变压器的选择:
分裂变型号及参数
型号
额定容量
(kVA)
空载损耗(kW)
负载损耗(kW)
空载电流(%)
阻抗电压(%)
连接组别
SFFT—31500/15.7
31500
23.1
160
0.48
18.5
Yd,-d11
第四章 短路计算
一、短路计算的目的:
(1)在设计电气主接线时,为了比较各种方案,确定某种接线方式是否有必要采取限制短路电流的措施等,需要进行短路计算。
(2)在进行电气设备和载流导体的选择时,为了保证各种电气设备和导体在正常运 行时和故障情况下都能安全,可靠的工作,同时又要求节约,减少投资,需要根据短路电流对电气设备进行动,稳,热稳定校验。
(3)在选择继电保护装置及进行整定计算时,必须以各种不同类型短路时的短路电流作为依据。
(4)设计屋外高压配电装置时,须按短路条件检验软导体的相间,相对地的安全距离。
(5)设计接地装置。
(6)进行电力系统运行及故障分析等。
二、短路计算的意义
在供电系统中,危害最大的故障就是短路。所谓短路就是供电系统是一相或多相载流导体接地或互相接触并产生超出规定值的大电流。早成短路的主要原因是电气设备载流部分的绝缘损坏,误操作,雷击或过电压击穿等。由于无操作产生的故障约占全部故障的70%。在短路回路中短路电流要比额定电流大 几倍甚至几十倍,通常可达数千安,短路电流通过电器设备和导线必然要产生很大的电动力,并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆,在短路点附近电压显著下降,造成这些地方才供电中断或影响电机正常工作。发生接地短路时出现的不对称短路电流,将对通信工程线路产生干扰,并且短路点还可以时整个系统运行解列
三、短路计算的内容
计算发电厂相关节点的三相短路电流
四、短路电流实用计算的基本假设
(1)电力系统在短路前,正常运行时,三相是对称的。
(2)电力系统中所有发电机电动势的相位在短路过程中都相同,频率与正常运行时相同。
(3)电力系统在短路过程中,各元件的磁路不饱和,也就是各元件的电抗值与所流过的电流的大小无关,因此,在计算中可以应用叠加原理。
(4)电力系统中各元件的电阻,在高压电路中都略去不计,但是,在计算短路电流非周期分量的衰减时间常数时应计及电阻的作用,此外,在计算低压网络的短路电流时,也应计及元件的电阻,但可以不计算复阻抗,而是用阻抗的绝对值进行计算。
(5)变压器的励磁电流略去不计,相当于励磁回路,以简化变压器的等值电路。
(6)输电线路的分布电容忽略不计。
五、短路计算的步骤
(1)作出计算电路图
(2)对各元件依次进行编号,并注上额定参数。
(3)确定短路点,绘出相应的等值电路图,计算出各个元件的等值电抗。
(4)化简电路,求出短路回路总阻抗,即可计算短路电流。
六、短路电流的汇总
本次设计取了四个短路点:330kv母线 , 110kv母线 , 联络变低压侧 , 发电机出口 。
1.等值电抗计算
(1)电力系统的等值电抗:可用电力系统变电所高压线路出口短路器的断流容量Sk来进行估算,即
式中——短路计算点平均额定电压。kV
——出口短路的断流容量。MVA
(2)发电机的等值电抗
式中——发电机次暂态电抗
——基准容量,MVA
——发电机额定容量,MVA
(3)电力变压器的等值电抗
式中——变压器短路电流百分数
——变压器的额定容量,MVA
——基准容量,MVA
七、短路电流汇总表
短路点用,,,表示。
短路点
表示
I''(KA)
It/2(KA)
It(KA)
Ich(KA)
330K母线
F1(3)
7.941
6.833
6.794
20.21
110K母线
F2(3)
15.91
15.7
19.79
40.49
联络变压侧
F3(3)
73.4
77.45
82.28
186.8
发电机出口
F4(3)
28.21
28.27
28.27
75.79
*具体计算过程见附录短路计算。
第五章 电气设备选择
正确的选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全,经济运行的重要条件.运行设备选择时,必须执行国家有关技术经济政策,根据工程实际情况,在保证安全,可靠的前提下,作到技术先进,经济合理,运行方便和留有余度,选择合适的设备.
一、 电气设备选择的一般原则
(1) 按正常的工作条件选择.
(2) 选择设备时应尽量减少品种.
(3) 应与工程的建设标准协调一致,使新老型号一致.
(4) 应考虑远景.
(5) 按短路状态校验其动稳定和热稳定.
(6) 必须在正常运行和短路时都能可靠工作.
二、 按正常工作条件选择电气设备和载流导体
1.额定电压和最高工作电压.
一般载流导体和电气设备允许的最高工作电压,当额定电压在220KV极其以下时,为1.15UN;而实际电网运行的最高运行电压UNW的1.1倍.此在选择设备时,一般可按照电气设备和载流导体的额定电压UN不低于装置地点电网额定电压UNM的条件选择,即
uNUnW
2.额定电流.
导体和电气设备的额定电流或载流导体的长期允许电流Iy应不小于该回路最大持续工作电流Ig.max,即应满足条件为:
IyIg.max
3.按当地环境校验.
对于载流导体,当使用在环境温度不等于其额定温度(我国目前生产的电器设备的额定环境温度为40。C,裸导体的额定环境温度为25。C)时,其长期允许电流可修正为
KIy Ig.max
式中。Iy——导体允许温度和基准环境下的长期允许电流.
K——综合校正系数.
三、按短路情况检验
短路电流通过时,导体和电气设备各部件温度,发热效应应不超过允许值,即满足热稳定的条件为.
QkQy或I2∞tdzIr2t
式中 QK——短路电流产生的热效应
QY——短路时导体和电气设备允许的热效应
Ir——ts内允许通过的短时热稳定电流
短路电流热效应QK是由短路电流同期分量的热效应QZ和短路电流.
非周期分量热效应QF两部分组成,即
QK=QZ+Qf=*t+TI"2
式中QZ——短路电流周期分量的热效应
Qf———短路电流非周期分量的热效应.
I"——次暂态流分量.
It/2——t/2时刻的短路电流周期分量有效值.
It——t短路电流周期分量有效值.
t——短路电流持续时间.
T——非周期分量等效时间.
如果短路持续时间大于1S时,导体的发热量由周期分量热效应决定,可不计算非周期分量热效应的影响,简化为Qd=QZ、.
2.按电动力稳定检验.
电动力稳定是导体和电器设备承受短路电流电动力作用的能力,一般称为动稳定。被选择的电器设备和导体,通过可能的最大短路电流时 ,不应因短路电流的电动力效应而造成变形或损坏,即动稳定应满足的条件是.
ichidw
式中ich .Ich ——三相短路冲击电流的幅值及其有效值.
idw.Idw ——设备允许通过动稳定电流峰值和有效值.
(一)高压断路器的选择
高压短断器是变电所的主要电器设备之一,其好坏直接影响到正常运行,而且也影响在故障条件下是否能可靠分断,对维持电力系统的安全,经济和可靠运行有着非常重要的作用.
1 高压断路器的用途 .
高压断路器是高压电器中最重要的设备,无论在空载,负载或短路故障状态,都可靠的运行工作.
高压断路器再电网中起两方面的作用。一是控制作用,即根据电网的运行要求,将部分电器设备或线路投入或推出运行;二是保护作用,即在电器设备或电力线路发生故障时,继电保护自动装置发出跳闸信号时,启动断路器跳闸,将故障设备或线路从电网中迅速切除,确保电网中无效故障部分正常运行.
2 断路器种类和类型的选择.
断路器应根据短路器安装地点(选择户内式户外式 ),环境和使用技术条件等要求,并考虑其安装调试和运行维护,并经技术经济比较后选择其种类和形式.
110KV及其以上电压等级基本上用六氟化硫断路器,35KV电压等级使用六氟化硫或户外真空短路器,10KV电压等级基本上以真空短路器为主.
3 断路器的额定电压,应不大于所在电网的额定电压,即
uN ug
式中 uN ——所选断路器额定电压.
ug —— 电网工作电压.
4 按额定电流选择.
断路器的额定电流,应大于所在回路的最大持续工作电流,即
IN Ig.max
IN ——所选断路器的额定电流.
Ig.max ——所在回路的最大持续工作电流.
5 按开断电流和关合电流选择.
断路器的额定开断电流 Ikkd 应大于或等于断路器的触头刚分开时,实际开断的断路电流周期分量有效值IZK 来选择,即断高压断路器的额定开断电流应满足.
IkkdIZK
式中 IZK——断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值.
当断路器的额定开断电流较系统的短路电流很大时,为简化计算,也可以用次暂态电流 进行选择,即
IkkdI"
6 动稳定的校验.
所谓动稳定校验系数数指冲击电流作用,断路器的载流部分所产生的电动力是否导致断路器的损坏,动稳定应满足的条件是断路冲击电流应小于或等于断路器的电动稳定电流(峰值),即满足
ikwich
7 热稳定校验.
应满足的条件是短路热效应QK应不大于断路器在七秒时间内的允许热效应即
Ir2tQK
式中 Ir ——断路器七秒时间内的允许热稳定电流.
根据以上选择并检验的断路器汇总如下:
表一:330KV断路器型号及参数:
位置
型号
额定电压
额定电流
额定开断电流
动稳定电流
热稳定电流
330KV电压等级
SFM-330
330KV
2000A
40KA
100KA
40KA(3S)
表二:110KV断路器型号及参数:
型号
额定电压
额定电流
额定开断电流
动稳定电流
热稳定电流
SW6-110I
110KV
1500A
31.5KA
80KA
31.5KA(4S)
*具体计算过程见附录断路器的选择.
(二)隔离开关的选择.
隔离开关是在高压电器装置中保证工作安全的开关电器,结构简单,没有灭弧装置。不能用来接通和断开有负荷电流的电路.
1 隔离开关的用途
隔离关的重要用途是保证电压在1000V以上的高压装置中检修工作的安全,用隔离开关将高压装置中需要检修的部分,与其他带电部分可靠的隔离。这样,工作人员可以安全的进行工作,二不是影响其余部分的正常工作.
隔离开关经常用来进行电力系统运行方式改变时的倒闸操作。例如:发电厂或变电所的主接线为双母线接线时,与母线想连接的隔离开关将用来进行倒母线操作.
隔离开关也可以接通或切断小电流电路,例如,可用隔离开关接通和断开下列电路.
(1) 电压互感器和霹雷器电路.
(2) 母线和直接与母线相连设备的电容电路.
(3) 空载变压器电路.
(4) 空载线路(一定电压等级和线路长度).
特别强调隔离开关再任何情况下,均不能切,合负荷电流和短路电流,并应设法避免可能发生的误操作.
2 隔离开关的选择.
所选的隔离开关的额定电压应等于或大于设备电路所在电网的额定电压,额定电流应大于或等于装设电路的最大持续工作电流。检验只考虑动稳定和热稳定,检验方法和断路器类似.
在选择时,220KV极其以下隔离开关宜采用手动机构。屋内8000A及其以上隔离开关,布置在高型配电装置上成的110KV隔离开关,以及布置在高型或半高型配电装置上层的220KV的隔离开关和330~500KV隔离开关宜采用电动机构。当有压缩空气系统时,也可以采用电动机构.
隔离开关总汇如下:
表一:330电压等级隔离开关型号及参数:
型号
额定电压(kV)
额定电流(kA)
动稳定电流(kA)
热稳定电流(kA)
GW6-330
330
2000
80
40(3S)
表二。110kv电压等级隔离开关的型号及参数
型号
额定电压(kV)
额定电流(kA)
动稳定电流(kA)
热稳定电流(kA)
GW4—1100
110
1600
100
315(4s)
表三。发电机出口隔离开关的型号及参数
型号
额定电压(kv)
额定电压(kv)
动稳定电流(kA)
热稳定电流(kA)
GN21—20
20
10000
400
149(4s)
(三)互感器的选择
互感器包括电流互感器和电压互感器,是一次系统和二次系统之间的联络元件,将一次侧的高压,大电流边成二次侧标准的低电压和小电流,向二次电路提供交流电源,以正确反映一次系统的正常运行和故障情况。
1 互感器的作用:
(1)在技术方面,互感器将一次系统
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