110KV变电站负荷及短路电流计算及电气设备的选择及校验.docx
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110KV变电站负荷及短路电流计算及电气设备的选择及校验
第一章短路电流计算
1、短路计算的目的、规定与步骤
1.1短路电流计算的目的
在发电厂和变电站的电气设计中,短路电流计算是其中的一个重要环节。
其
计算的目的主要有以下几方面:
在选择电气主接线时,为了比拟各种接线方案,或确定某一接线是否需要采
取限制短路电流的措施等,均需进行必要的短路电流计算。
在选择电气设备时,为了保证设备在正常运行和故障情况下都能平安、可靠
地工作,同时又力求节约资金,这就需要进行全面的短路电流计算。
例如:
计算
某一时刻的短路电流有效值,用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗
值;计算短路后较长时间短路电流有效值,用以校验设备的热稳定;计算短路电
流冲击值,用以校验设备动稳定。
在设计屋外高压配电装置时,需按短路条件校验软导线的相间和相相对地的
平安距离。
1.2短路计算的一般规定
〔1〕计算的根本情况
1〕电力系统中所有电源均在额定负载下运行。
2〕所有同步电机都具有自动调整励磁装置〔包括强行励磁〕。
3〕短路发生在短路电流为最大值时的瞬间。
4〕所有电源的电动势相位角相等。
5〕应考虑对短路电流值有影响的所有元件,但不考虑短路点的电弧电阻。
对异步电
动机的作用,仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
〔2〕接线方式
计算短路电流时所用的接线方式,应是可能发生最大短路电流的正常接线方
式〔即最大运行方式〕,不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
1.3计算步骤
〔1〕画等值网络图。
1〕首先去掉系统中的所有分支、线路电容、各元件的电阻。
2)选取基准容量&和基准电压Uc(一般取各级电压的1.05倍)。
3)将各元件的电抗换算为同一基准值的标幺值的标幺电抗。
4)绘制等值网络图,并将各元件电抗统一编号。
(2)选择计算短路点。
(3)化简等值网络:
为计算不同短路点的短路值,需将等值网络分别化简为以短路点为中心的辐射形等值网络,并求出各电源与短路点之间的总电抗的标幺...*
值X5"。
(4)求计算无限大容量系统三相短路电流周期分量有效值的标幺值I[3)*。
(5)计算三相短路电流周期分量有效值Ik3)和三相短路容量S(3)o
2、参数计算及短路点确实定
基准值的选取:
Sd=100MVA
2.1变压器参数的计算
(1)主变压器参数计算
由表查明可知:
U12%=10.5U13%=18U23%=6.5SN=75MVA
U1%=0.5(U12%+U13%—U23%)=0.5*(18+10.5-6.5)=11
U2%=0.5(J12%+U23%—U13%)=0.5*(10.5+6.5-18)=-0.5
2122313
U3%=0.5(U13%+U23%—U12%)=0.5*(18+6.5-10.5)=7
电抗标幺值为:
*
Xi
*
X2
*
X3
U1%SD11100
二—1D0.1467
100SN10075
U2%SD-0.5100
=-D=————=-0.0067
100SN10075
U3%SD7100
=-D=————=0.0933
100SN10075
(2)站用变压器参数计算
由表查明:
Uk%=4%=500KVA=0.5MVA
电压等级有四个,在选择的短路点中,其中110KV进线处
短路与变压器高压侧短路,短路电流相同,所以在此电压等级下只需选择一个短路点;在另外三个电压等级下,同理也只需各选一个短路点。
依据本变电站选定的主接线方式、设备参数和短路点选择,网络等值图如下:
图3系统等值网络图
2.3、各短路点短路电流计算
⑴短路点d-1的短路计算(110KV母线)
网络简化如下图:
_Sd_100
d一、3Uc-「3*115
Ik3)=lk3)*mId=9.141x0.502=4.5888
(3)Sd100
8^)=--==914.08MVA
Xv0.1094
ish-2.55Ik3)=2.554.5888-11.70144KA
Ish=1.51Ik3)=1.514.5888=6.9291KA
⑵短路点d-2的短路电流计算〔35KV母线〕
网络简化如下图:
图6d-3点短路等值图
X;=X;(X;X;)//(X;X3*)=0.1094(0.14670.0933)//(0.14670.0933)=0.2294
I[3)=Ik3)*1d=4.35925.4985=23.9691KAish=2.55I13)=2.5523.9691=61.1211KA1sh=1.51I13)=1.5130.6343=36.1933KA
⑷短路点d-4的短路电流计算〔380V母线〕网络简化如下图:
图7d-4点短路等值图
*
=X40.2294=8.2294
⑶*
Id
X〞
Sd
1=0.12158.2294
100
一3Uc
-144.3375KA
Sk3)
100
12.1515MVA
8.2294
(3)
Ik
=I13)*1d=0.1215144.3375=17.5392KA
ish
=2.551F=2.5517.5392=44.7251KA
Ish
-1.51Ik3)-1.5117.5932-26.4843KA
计算结果如表显示
短路点编号
基值
电压
Uc(W)
基值电流
Id(kA)
支路名称
总电抗标幺值
*
Xz
短路电流周期分量有效值的标幺值
(3)*
IK
短路电流周
期分量有效
(3)
值IK(KA)
短路电流冲击值
■
ish(KA)
全电流成效值
Ish(KA)
短路容量
S⑶
SK(MVA)
公式
Sd
V3uc
1
*
XZ
Ik3),Id
2.551K3)
「d(3)
1.51IK
Sd
*
Xz
d-1
115
0.502
110kv
0.1094
9.141
4.5888
11.70144
6.9291
914.08
d-2
37
1.5604
35kv
0.1794
5.3734
8.6978
22.1794
13.1337
537.34
d-3
10.5
5.4985
10kv
0.2294
4.3591
23.9691
61.1211
36.1933
435.91
d-4
0.4
144.3375
0.38kv
8.2294
0.1215
17.5392
44.7251
26.4843
12.15
第二章设备选择或校验计算
1、断路器的选择和校验
1.1、断路1、110KV母线侧断路器的选择及校验
110KV母线侧断路器中包括110KV主变侧断路器,110KW联断品&器和110KV双母分段断路器。
1)电压:
Ug』10KV,UN=110KV,所以Ug=U『
2)电流:
查表26可得知110KV母线侧回路持续工作电流Ig.max=220.4A,
Igmax=220.4A SW6-110/1250-15.8的断路器,参数见表。 校验: 3)开断电流: 1dt=Ik3)=4.5888KA 4)动稳定: ish=11.70144KA 5)热稳定: Qk=tk(I〞2+10I: /2+It2)/12ESht =J24=192.0497KA2S Qt=It2t=15.824=998.56KA2S QkQt 综上校验,所选型号为SW6-110/1250-15.8的断路器符合要求。 1.2、110KV进线侧断路器的选择及校验 110KV进线侧断路器是指本变到系统两回路的断路器。 1〕电压: Ug=110KV,UN=110KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表可知110KV进线侧回路持续工作电流1gmax=370.5A,g. Iamax=370.5A g.maxn‘ SW6-110/1250-15.8的断路器,参数见表。 校验: 此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样,故这里不做重复检验。 1.3、110KV出线侧断路器的选择及校验 110KV出线侧断路器是指本变到清溪、玉塘、滩岩出线回路的断路器。 1〕电压: Ug」10KV,UN=110KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表可知110KV出线侧回路持续工作电流Ig.max=185.25A, Igmax=185.25A SW6-110/1250-15.8的断路器,参数见表。 校验: 此断路器型号与110KV母线侧断路器型号一样,故这里不做重复检验。 1.4、35KV母线侧断路器的选择及校验 35KV母线侧断路器包括35KV主变侧断路器和35KV单母分段断路器。 1〕电压: Ug=35KV,Un=35KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表可知35KV母线侧回路持续工作电流Ig.max=693A, Iamax=693A g.maxN‘ 的断路器,参数见表。 校验: 3〕开断电流: 以=Ik3〕=8.6978KA 4〕动稳定: ish=22.1794KA 哪稳娘I''2+10I: +I: 〕/12*I2ht Qk=tp〔I7"23号例t4兰B8288KAt63.13372父4=689.9763KA2• Q=It2t=24.824=2460.16KA2S QkQt 综上校验,所选型号为SW2-35/1000-24.8的断路器符合要求。 1.5、35KV出线侧断路器的选择及校验 35KV出线侧断路器是指本变经35KV母线到清溪、赤岩变、外塘变回路的断 路器。 1〕电压: Ug=35KV,UN=35KV,所以Ug=Un。 gg 2〕电流: 查表26可得知35KV出线侧回路持续工作电流Ig.max=310.5A, 1gmax=310.5A SW2-35/1000-24.8的断路器,参数见表。 校验: 此断路器型号与35KV母线侧断路器型号一样,故这里不做重复检验。 1.6、10KV母线侧断路器的选择及校验 10KV母线侧断路器包括10KV主变侧断路器和10KV单母分段断路器。 1〕电压: Ug=10KV,UN=10KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流Ig.max=2423A, Iamax=2423A g.maxn‘ SN10-10/3000-43.3的断路器,参数见表。 校验: 3〕开断电流: j=Ik3〕=23.9691KA<%=43.3KA,符合。 4〕动稳定: ish=61.1211KA 5〕热稳定: Qk=tk〔I"2+101t2/2+It2〕/12定I2ht=36.19332M4=5239.8198KA2•S Qt=I;t=43.324-7499.56KA2*S QkQt 综上校验,所选型号为SN10-10/3000-43.3的断路器符合要求。 1.7、10KV出线侧断路器的选择及校验 10KV出线侧断路器是指本变经10KV母线到医院、化工厂等各负荷出线回路的断路器。 1〕电压: Ug_10KV,UN=10KV,所以Ug=Un。 g—Ng 2〕电流: 查表26可得知10KV出线侧回路持续工作电流Igmax=340A,g. Iamax=340A 的断路器,参数见表。 校验: 3〕开断电流: j=Ik3〕=23.9691KA<%=43.3KA,符合。 4〕动稳定: ish=61.1211KA 5〕热稳定: Qk=tk〔I"2+10It2/2+It2〕/12期I2ht=36.19332O4=5239.8198KA2•S 222 Qt=I;t=43.324=7499.56KA2*S QkQt 综上校验,所选型号为SN10-10/1250-43.3的断路器符合要求。 2、隔离开关的选择和校验 2.1、110KV母线侧隔离开关的选择及校验 110KV母线侧隔离开关中包括110KV主变侧隔离开关,110KV母联隔离开关和110KV双母分段隔离开关。 1〕电压: Ug_110KV,UN=110KV,所以Ug=Un。 gINg 2〕电流: 查表26可得知110KV母线侧回路持续工作电流Ig.max=220.4A, Igmax=220.4A . 的隔离开关,参数见表。 校验: 3〕动稳定: ish=11.70144KA 4〕热稳定: Qk=tk〔I"2+10Itj/2+I: 〕/12定Isht=6.92912M4=192.0497KA2,S Qt-I2t-1624—1024KA2*S Qk二Qt 综上校验,所选型号为GW4-110/600-CJ5的隔离开关符合要求。 2.2、110KV进线侧隔离开关的选择及校验 110KV进线侧隔离开关是指本变到系统两回路的隔离开关。 1〕电压: Ug』10KV,UN=110KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表26可得知110KV进线侧回路持续工作电流Igmax=370.5A,g. Igmax=370.5A 的隔离开关,参数见表。 校验: 此隔离开关型号与110KV母线侧隔离开关型号一样,故这里不做重复检验。 2.3、110KV出线侧隔离开关的选择及校验 110KV出线侧隔离开关是指本变到清溪、玉塘、滩岩出线回路的隔离开关。 1〕电压: Ug=110KV,UN=110KV,所以Ug=Un。 gg 2〕电流: 查表26可得知110KV出线侧回路持续工作电流Ig.max=185.25A, Iamax=185.25A g.maxN‘ GW4-110/600-CJ5的隔离开关,参数见表。 校验: 此隔离开关型号与110KV母线侧隔离开关型号一样,故这里不做重复检验。 2.4、35KV母线侧隔离开关的选择及校验 35KV母线侧隔离开关包括35KV主变侧隔离开关和35KV单母分段隔离开关。 1〕电压: Ug_35KV,UN=35KV,所以Ug=Un。 gg 2〕电流: 查表26可得知35KV母线侧回路持续工作电流Ig.max=693A, 1amax=693A 开关,参数见表。 校验: 3〕动稳定: ish=22.1794KA 4〕热稳定: Qk=tk〔「'2+10Itk/2+Itk〕/12之Isht=13.13372M4=689.9763KA2,S Qt=It2t=2524=2500KA2*S Qk: 二Qt 综上校验,所选型号为GW4-35/1000的隔离开关符合要求。 2.5、35KV出线侧隔离开关的选择及校验 35KV出线侧隔离开关是指本变经35KV母线到清溪、赤岩变、外塘变回路的隔离开关。 1〕电压: Ug=35KV,UN=35KV,所以Ug=Un。 gg 2〕电流: 查表26可得知35KV出线侧回路持续工作电流Ig.max=310.5A, Iqmax=310.5A 开关,参数见表。 校验: 3〕动稳定: ish=22.1794KA 4〕热稳定: Qk=tk〔l"2+10I;/2+Itk〕/12定l2ht=13.133T2M4=689.9763KA2・S222 Qt=I2t=1624=1024KA2*S Qk二Qt 综上校验,所选型号为GW4-35/600的隔离开关符合要求。 2.6、10KV母线侧隔离开关的选择及校验 10KV母线侧隔离开关包括10KV主变侧隔离开关和10KV单母分段隔离开关。 1〕电压: Ug=10KV,UN=10KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流1g.max=2423A, 1amax=2423A . 开关,参数见表。 校验: 3〕动稳定: ish=61.1211KA 4〕热稳定: Qk=tk〔I"2+10Itk/2+Itk〕/12定I2ht=36.19332M4=5239.8198KA2*S Qt=It2t=7024-19600KA2*S Qk 综上校验,所选型号为GN2-10/3000的隔离开关符合要求。 2.7、10KV出线侧隔离开关的选择及校验 10KV出线侧隔离开关是指本变经10KV母线到医院、化工厂等各负荷出线回 路的隔离开关。 1〕电压: Ug=10KV,UN=10KV,所以Ug=Un。 2〕电流: 查表26可得知10KV母线侧回路持续工作电流Igmax=340A,g. lamax=340A g.maxn‘ 关,参数见表。 校验: 3)动稳定: ish=44.7251KA 4)热稳定: Qk=tk(I"2+10Itk/2+Itk)/12之I*t=26.48432父4=2805.6725KA2,S 222 Qt=I2t=4024=6400KA2・S QkQt 综上校验,所选型号为GN2-10/1000的隔离开关符合要求。 3、电流互感器的选择及校验 (1)110kV进线电流互感器的选择及校验 选择LB-110/2600/5 电压: 为Ug=110KV,Un=110KV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.3705KA=370.5A,l1n=2X600=1200A,所以Ig.max 动稳定: 因为22ImKes=<2x(2600)X75=127279A=127.279KAish=11.70144kA, 所以ish<2l1nKes 热稳定: Qk<(ImKt)2 由断路器校验时已算出Qk=192.05 (l1nK)2=[(2X0.6)X75]2=8100 所以Qk<(l1nK)2 (2)110kV出线侧电流互感器的选择及校验 选择LB-110/2600/5 电压: 为Ug=110KV,Un=110KV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.1853KA=185.25A故Ig.max 此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样,故这里不做重复检验。 (3)110kV母线侧电流互感器的选择及校验 选择LB-110/2600/5 电压: 为Ug=110KV,Un=110KV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.2204KA=220.4A故Ig.max 此互感器型号与110KV进线侧互感器型号一样,故这里不做重复检验。 (4)35kV出线侧电流互感器的选择及校验 选择LCWD1-35/400/5型 电压: 为Ug=35kV,Un=35kV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.3105KA=310.5A,而Iln=400A,所以Ig.max<1n 动稳定: 因为v2ImKes=<2X4002.5X75=106066A=106.066kAish=22.1794kA所 以ish<七2I1nKes 热稳定: Qk<(ImKt)2 由断路器校验时已算出Qk=689.9763 (I1nKt)2=(0.4X75)2=900 所以Qk<(I1nK)2 (5)35kV变压器侧及母线侧电流互感器的选择及校验 选择LCWD1-35/800/5型 电压: 为Ug=35kV,Un=35kV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.693KA=693A,而I1n=800A,所以Ig.max 动稳定: 因为V2I1nKes='2x8002.5X56=158392A=158.392kAish=22.1794kA所 以ish<2I1nKes 热稳定: Qk<(ImKt)2 由断路器校验时已算出Qk=689.9763 (I1nKt)2=(0.8X56)2=2007.04 所以Qk<(I1nK)2 (6)10kV出线侧电流互感器的选择及校验 初步选择LA-10/400/5型 电压: 为Ug=10kV,Un=10kV,所以Ug=Un 电流: 查表得: Ig.max=0.34KA=340A,而I1n=400A,所以Ig.max 动稳定: ^2I1nKes=<2X400135=763675A=76.3675kA,ish=61.1211kA 所以ish<,2I1nKes 热稳定: Qk<(IlnKt)2 由断路器校验时已算出Qk=2557.3249 (ImKt)2=(0.4X75)2=900 Qk>(ImKt)2,不满足热稳定要求,另选择LA-10/800/5 动稳定: <2IinKes=v2x800135=152735A=152.735kAKh=42.7kA,满足
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