35KV变电站一次部分设计（毕业论文）

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  一次系统设计原则
  
  （1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响,一次系统接线方
  式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。
  （2）变配电站采用计算机监测与控制后,应发挥计算机的图形显示功能,模拟盘可以
  简化或取消。
  （3）变配电站采用计算机监测与控制后,可以实现元人或少人值班, 值班室面积可
  以减小,分散值班可以集中于一处值班。
  
  3.1.3 一次系统设计
  
  35kV母线采用单母线接线，10kV侧母线采用单母线分段接线。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚脂，具有隔温、防潮等特点。外层采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在-40～+40℃之间运行。 内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜内设有上下隔离闸，ZN23-35型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站变选用SC9型干式站变，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有"五防锁"，保证了人身与设备的安全。
  电气主接线图如附录图B所示。
  
  3.2 设备选型
  
  3.2.1 箱式变电站设备选型应注意的方面
  
  （1）箱变的一次设备
  ①箱变内的一次设备，应以无油、免维护或少维护设备为宜。断路器可采用真空断路器，电流互感器、电压互感器和站用变应选用干式设备。
  ②因箱变内空间狭小，实际运行中挂、拆接地线很不方便，所以许多箱变在开关柜单元装设了接地开关，但受空间，一些箱变厂家将接地开关与隔离开关采用了连动的形式，拉开隔离开关，则接地开关闭合；合上隔离开关，则接地开关拉开。在实际运行中，这种作方式在执行现有规程时，会带来许多麻烦，设备的运行方式界定不清。如果可能的话，加装的接地开关，运行起来会更灵活方便。
  ③箱变中的五防闭锁是一个重要方面，在选型时，要考虑隔离开关之间的机械闭锁以及电气闭锁，看是否能满足需要，以及可靠性是否能达到要求。
  ④箱变内的开关柜应留有适当的观察窗，以便于观察运行设备的状况，考虑到实际运行的需要，在选型时，对此也应提出要求，以免日后运行带来不便。
  （2）箱变的一次进线和出线：
  ①箱变的一次进线和出线可采用架空方式或电缆方式。采用电缆方式可有效地节省空间。
  ②选型时一定要结合实际情况，考虑进出线的接线方式，否则不利于日后的安装。
  ③因箱变内空间有限，电缆头一般要做到箱体的底板下面，通过箱体底板上的孔引入。而按规程要求，金属底板上的三个引入孔，彼此之间应该是连通的，避免电缆运行过程中，在金属底板上产生涡流，对设备造成损害。有些箱变在设计时，对这方面的要求考虑不足，会影响电缆的安装和运行。
  ④对于10kV馈线的电缆安装，若电缆头做在箱体底板的下面，零序互感器的位置也要加以考虑。如果零序互感器装设在电缆头上面，电缆的接地线就不要再穿过零序互感器，这与常规做法中零序互感器在电缆头下面的接法不同。
  (3)箱变中的保护装置。箱变中一般采用综合自动化装置作为保护，有些箱变厂家同时生产综合自动化装置，若选择这样的箱变和保护一体化的产品，会给设计施工和调试带来方便，免去了许多中间环节。若箱变厂家的实力允许，也能满足我们的需要，这不失为一种较理想的选择。综合自动化装置的选择，要考虑箱变的特点，力求接线简洁，功能完备。
  
  3.2.2 设备选型的基本原理
  
  电器选择是发电厂和变配电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使用电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时应根据工程实际情况，按照有关设计规范，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。
  电器的种类和型式是电器选择的重要内容之一。选择时，可根据安装地点，使用条件、配电装置的型式、运行和检修经验以及人们使用习惯等多种因素综合确定。
  尽管电力系统中各电器的工作条件和作用并不一样，具体选择方法也不完全一样，但它们的基本要求是一致的。电器要能可靠的运行，必须按正常工作条件选择，并按短路电流来效验动稳定和热稳定[10]。
  电器设备选择的一般条件如下：
  （1）按正常条件选择
  电器设备按正常条件选择，就要考虑电器装置的环境条件和电气要求。环境条件是指电器装置所处的位置特征；电器要求是指电器装置对设备的电压、电流、频率（一般为50HZ0）等方面的要求；对一些断路电器如开关、熔断器等，还应考虑 起断流能力。
  ①考虑所选设备的工作环境。如户内、、防腐、防、防尘、放火等要求，以及沿海或湿热地域的特点。
  ②所选设备的额定电压UN，et应不低于安装地点电网电压 UN 即
  UN，et≥UN （3.1）
  一般电器设备的电压设计值满足 1.1U N，et 应而可在应1.1U N，et 下安全工作。
  ③电器的额定电流IN，et 是指 在额定周围环境温度θ0下，电器的长期允许电流IN，et应不小于该回路在各种合理运行方式下的最大持续的工作电流Imax，即
  IN，et≥Imax （3.2）
  由式可以推算，当电器的环境温度θ高于40℃（但不高于60℃）时，环境温度每升高1℃，应减少允许电流1.8%；当使用环境低于 40℃时，每降低1℃，允许电流增加0.5%。
  （2）按短路条件校验
  ①动稳定校验
  动稳定（电动力稳定）是指导体和电器承受短路电流机械效力的能力。满足稳定的条件
  iet≥ish （3.3）
  或
  Iet≥Ish （3.4）
  式中 Ish、Ish—设备安装地点短路冲击电流的峰值及其有效值（kA）
  Iet、Iet—设备允许通过电流的峰值及其有效值（kA）
  对于下列情况可不校验动稳定或热稳定。
  a 用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故不校验热稳定。
  b电压互感器及其所在回路的导体和电器可不校验动、热稳定，因为短路电流很小。
  c电缆一般均有足够的机械强度，可不校验动稳定。
  ②热稳定校验
  短路电流通过时，电器各部件温度不应超过短时发热最高允许值，即
  I2tt≥I2∞tima （3.5）
  式中I∞— 设备安装地点稳态三相短路电流；
  tima—短路电流假想时间；
  It— t秒内允许通过的短路电流值或称t秒热稳定电流（kA）；
  t—厂家给出的热稳定计算时间，一般为4s、5s、1s等。
  
  3.2.3 高低压电器设备选择的要求
  
  （1）高压一次设备的选型
  高压一次设备的选择，必须满足一次电路正常条件下和短路故障条件下工作的要求，同时设备应安全可靠的运行，运行维护方便，投资经济合理。高压电器的选择和校验可按表3.1所列各项条件进行。现仅对选择的特殊条件或简要步骤予以介绍。
  表3.1 高压电器选择与校验条件
  项目
  设备 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定 热稳定
  高压断路器 UN，et≥UN IN，et≥Imax Ibr≥I∞
  iet≥ish
  
  I2t≥I2∞tima
  隔离开关 —
  负荷开关 Ibr≥I∞
  高压熔断器 Ibr≥I∞或Ish
  
  （2）低压一次设备选型
  低压一次设备的选择，与高压一次设备的选择一样，必须考虑安装地点并满足在正常条件下和短路故障条件下工作的要求；同时设备工作安全可靠，运行维护方便，投资经济合理。
  低压一次设备的选择校验项目如表3.2所列。
  表3.2 低压一次设备的选择校验项目
  设备名称 电压（V） 电流（A） 断流能力
  （kA） 短流电流校验
  动稳定度 热稳定度
  低压熔断器 √ √ √ — —
  低压开关 √ √ √ √ √
  低压负荷开关 √ √ √ √ √
  低压断路器 √ √ √ √ √
  
  3.2.4 断路器的选型
  
  断路器型式的选择应综合考虑安装地点环境的条件、使用的技术条件和安装调试与维护护方便等因素。先对几种内型短路器的技术性能和运行维护方面的特点简要介绍如下。
  少油短路器开断电流大，对35以下可采用加并联以提高额定电流；35kV以上为积木结构。该断路器全开断时间短。增加压油活塞装置加强机械油后，可开断空载长线。少油断路器使用较早，运行经验丰富，易于维护，噪声低，油量少；它易劣化，需要一套油处理装置。
  六氟化硫（SF6）断路器的额定电流和开断能力都可以作得很大；开断性能好，可适用于各种工况开断；SF6气体灭弧、绝缘性能好，所以断开电压做得较高；断开开距小。运行噪声低，维护工作量小，检修间隔期长，运行稳定、安全可靠、寿命较长；断路器价格较高。
  真空断路器连续多次作，且开断性能好，灭弧迅速、动作时间短；运行维护简单，
  灭弧室不需要检修；噪声低，无火灾危险；价格较昂贵。
  综合考虑35kV箱式变电站35kV侧选用ZN23-35型真空断路器，10kV侧采用ZN28-10技术参数如表3.3所示。
  
  表3.3 ZN23-35型真空断路器的技术参数
  
  类别
  型号 额定电压
  kV 额定
  电流
  A 断流容量
  kA 动稳定电流峰值kV 热稳定电流
  kA 固有分闸时间
  ≤ 合闸时间
  ≤ 陪用动机构 开断电流
  kA
  真空 ZN23-35 35 1600 63 25（4s） 0.06s 0.075s CT12 25
  真空 ZN28-10 10 630 50 20（4s） 0.06s 0.1s
  20
  
  3.2.5 高压熔断器的选择
  
  熔断器额定电流的选择，除了根据环境条件确定采用户内或、根据用于保护电
  力线路和电气设备还是保护互感器确定采用RN1（及其改进型RN3、RN5、RN6）或RN2等项目外，还包括熔管的额定电流和熔体的额定电流选择。
  （1）熔管额定电流
  为了保证熔断器壳不致过热毁坏，要求熔断器熔管的额定电流 IN，f1不小于熔体的
  额定电流IN，f2即：
  IN，f1≥IN，f2 （3.6）
  （2）熔体的额定电流
  IN，f2=kI max （3.7）
  式中Imax—熔断器所在电路最大工作电流；
  k—可靠系数。为防止熔体误动作而考虑留有一定裕度。对于变压器回路k的取值，在不计电动机自起动时k=1.1~1.3，记入自起动时k=1.5~2.0；对于电力电容器回路，一台电容器时k=1.5~2.0，一组电容器时k=1.3~1.8。
  （3）熔断器开断电流校验
  Ibr≥I∞（或Ish） （3.8）
  对于没有限流作用的熔断器，选择时用冲击电流的有效值Ish进行校验；对于有限
  流作用的熔断器，在电流过最大值之前已截断，故不计非周期分量的影响，而取I∞（Ik）
  进行校验。高压熔断器选用RW5-35/50如表3.4所示。
  表3.4 高压熔断器技术参数
  型号 额定电压 额定电流 溶丝额定电流 额定开断电流 断路容量
  上限 下限
  RW5-
  35/50
  35
  50A
  40A
  6.3kA
  200MVA
  15MVA
  
  3.2.6 互感器的选型
  
  （1）电流互感器的选型的要求
  在选择互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式）（如穿墙式、支
  持式装入式等）选择其形式。选用母线型时应注意校核窗口尺寸。
  ①绕组的额定电压；
  ②一次绕组的额定电流；
  ③准确度等级。为了保证测量仪表的准确度，互感器的准确度不低于所测量仪表的准确级。例如：装于重要回路（如发电机、调相机、变压器、厂用馈线、出线等）中的电能表和计费的电能表一般采用0.5~1级表，相应的户感器的准确级不低于0.5级；对测量精确度要求较高的大容量发电机、变压器、系统干线和500kV级宜用0.2级；供运行检测、估算电能的电能表和控制盘上的仪表一般皆用1~1.5级的，相应的电流互感器可用3级的。
  a.按准确度等级允许的额定容量SN，TA，限定二次绕组接入的总负荷Z2；
  b.动稳定校验和热稳定校验。
  高压电流互感器选用LA-10其技术如表3.5所示，低压电流互感器选用LMZJ1-0.5其技术如表3.6所示。
  表3.5 高压电流互感器型号
  
  型号
  
  额定电流比
  
  级次组合 二次负荷
  
  1s热稳定倍数
  
  动稳定倍数
  0.5级 1级 3级 （C）D级
  LA-10 200/5 0.5/3，1/3 0.8 1.2 1 75 135
  
  表3.6 低压电流互感器
  型号 额定一次
  电流（A） 一次安匝 额定二次负荷（Ω）
  
  0.5级 1级 3级
  LMZJ1-0.5 400 400 0.4 0.6 —
  （2）电压互感器的选型要求
  电压互感器的种类和形式应根据装设地点和使用条件进行选择，例如：在6~35kV
  屋内配电装置中，一般采用油渍式或浇注式；110~220kV配电装置通常采用串级式电磁式电压互感器；当容量和准确级满足要求时，也可采用电容式电压互感器。
  电压互感器选择的主要项目是：
  ①额定电压应于安装处电网的额定电压相一致；
  ②类型 户内型 、型；
  ③容量和准确度等级的选择：首先根据仪表和继电器接线要求选择电压互感器的接线方式，并尽可能将负荷均匀分布在各相上，然后计算各相负荷大小，按照所接仪表的准确级和容量选择互感器的准确级和额定容量。电压互感器选用JDJJ-35其技术参数如表3.7所示。
  表3.7 电压互感器技术参数
  型号
  额定电压（Kv） 副绕组1额定容量（VA） 最大容量
  （VA）
  原绕组 副绕组 辅助绕组 0.2 0.5 1 3
  JDJJ-35 35/
  0.1/
  0.1/3 150 250 600 1200
  
  3.2.7 隔离开关的选型
  
  隔离开关高压侧选用GW14-35/630，低压侧选用GN19-10C/400其技术如表3.8所示。
  表3.8 高低压隔离开关技术
  型号
  额定电压
  （kA） 额定电流
  （A） 极限通过电流峰值
  （kA） 热稳定电流
  s4 5s
  GN19-10C/400
  10
  630
  50
  12.5
  
  GW14-35/630 35 630 40 31.5
  
  3.2.8 开关柜的选型
  
  厂生产各种不同电路的开关柜、配电屏或标准元件，品种很多。 设计时可按照主接线选择相应电路的柜、屏或元件，组成一套配电装置。高压开关柜和低压配电屏的选择，应满足变配电所一次电路图的各要求并经几个方案的技术经济比较后，优选出柜、屏的型式及其一次线路方案编号，同时确定其中所有一、二次设备的型号和规格。向开关电器厂高压开关柜时应向厂家一、二次电路的图纸及有关技术。10kV开关柜选用XGN6-10-101型。

  浏览 257赞 106时间 2021-10-01