设备
项目 GW4-110(D)W GW16-110(D、DW) 产品数据 计算数据 Ie≥Igmax 1250A 992A ish≤ ies 80kA 36.08kA I2 t t ≥Qk 3969 kA2·S 2977 kA2·S 180 kA2·S
11.4. 220kV、110kV主母线及10kV主变低压侧母线桥导体选择计算 11.4.1.220kV侧母线的选择 本站220kV装置选用户外常规中型配电装置,同时在母线上有大量的功率穿越,持续工作电流较大,为便于设备布置及运行维护的方便,因此相应的户外汇流母线选用三相水平布置的LF21-铝锰合金管型母线。 11.4.1.1.母线截面的选择 按照最大负荷持续工作电流进行选择: Igmax =1.05 ×=1.05 ×=1.488kA 考虑系统在220kV母线上的功率穿越,因此长期允许载流量选择2350A(+70℃),相应的参数为:导体尺寸 Φ100/90mm,导体截面 1491mm2,截面系数 W=33.8cm3,惯性半径ri= 3.36cm,惯性矩j= 169cm4,导体采用双跨的简支梁,每两跨做一过渡软连接,计算跨距ljs=11.5m,相间距离a=3m。 11.4.1.2.导体截面的校验 11.4.1.2.1.热稳定校验 由于本站址的最高月平均气温为+23℃、绝对最高温度为+40℃,因此假设导体短路前的发热温度为: θ′=θ0 + (θy–θ0)( Igmax/ Iy)2 =40+(70-40) ×(1488/2350)2=52.03℃ 则热稳定系数C值为: C= ==94.62 满足短路时发热的最小导体截面 Smin= ==260.11<1491 mm2 即能满足要求 11.4.1.2.2.动稳定校验 11.4.1.2.2.1.短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力σd的计算 11.4.1.2.2.1.1.短路电动力产生的水平弯矩Msd和短路电动力fd: fd===1.005kg/m Msd===162.82Nm 11.4.1.2.2.1.2.在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩M’sj和风压f’v: f’v===1.69kg/m M’sj===273.8Nm 11.4.1.2.2.3.短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力σd Md===1071Nm (其中和两值取自设计手册P346) σd===3168.64N/cm2 此值小于铝锰合金的最大允许应力8820 N/cm2,满足要求。 11.4.2.110kV侧母线的选择 本站110kV装置同220kV一样,选用户外常规中型配电装置,持续工作电流较大,同样选用三相水平布置的LF21-铝锰合金管型母线。 11.4.2.1.母线截面的选择 按照最大负荷持续工作电流进行选择: Igmax =1.05 ×=1.05 ×=2.976kA 长期允许载流量选择3511A(+70℃),相应的参数为:导体尺寸 Φ130/116mm,导体截面 2705mm2,截面系数 W=79.0cm3,惯性半径ri=4.36cm,惯性矩j=513cm4,导体采用双跨的简支梁,每两跨做一过渡软连接,计算跨距ljs=7.75m,相间距离a=1.4m。 11.4.2.2.导体截面的校验 11.4.2.2.1.热稳定校验 由于本站址的最高月平均气温为+23℃、绝对最高温度为+40℃,因此假设导体短路前的温度为+40℃,则通过持续工作电流时导体短路前的温度为: θ′=θ0 + (θy–θ0)( Igmax/ Iy)2 =40+(70-40) ×(2976/3511)2=65℃<70℃ 则热稳定系数C值为: C= ==89.58 满足短路时发热的最小导体截面 Smin= ==149.76<2705 mm2 即能满足要求 11.4.2.2.2.动稳定校验 11.4.2.2.2.1.短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力σd的计算 11.4.2.2.2.1.1.短路电动力产生的水平弯矩Msd和短路电动力fd: fd===0.64kg/m Msd===47.09Nm 11.4.2.2.2.1.2.在内过电压情况下的风速产生的水平弯矩M’sj和风压f’v: f’v===1.69kg/m M’sj===124.34Nm 11.4.2.2.2.3.短路状态时母线所受的最大弯矩Md和应力σd Md===993.68Nm (其中和两值取自设计手册P346) σd===2939.88N/cm2 此值小于铝锰合金的最大允许应力8820 N/cm2,满足要求。 11.4.3.10kV侧母线的选择 本站10kV装置选用户内XGN-10型成套开关柜布置,同时10kV侧变低持续工作电流较大,为便于设备布置及运行维护的方便,因此选用三相水平布置的TMY型铜排母线。 11.4.3.1.母线截面的选择 按照最大持续工作电流进行选择: 根据变电站运行方式的要求,在一台主变退出运行时,另一台主变将带全所负荷的70%,另外主变10kV变低侧额定负荷限制在60MVA,则最大持续工作电流: Igmax =1.05 ×=1.05 ×=5.092kA 计及环境温度修正, Imax=K×Igmax==4.156kA 则选用铜导体,选用每相3条120×10mm(=3600mm)矩形铜导体,平放时长期允许载流量4780A(+70℃),趋肤系数KS=1.78,相间距离a=0.35m,支持绝缘子间距l=0.65m。 11.4.3.2.导体截面的校验 11.4.3.2.1.热稳定校验 由于本站址的最高月平均气温为+23℃、绝对最高温度为+40℃,因此假设导体短路前的发热温度为: θ′=θ0 + (θy–θ0)( Igmax/ Iy)2 =40+(70-40) ×(4156/4780)2=62.68℃ 则热稳定系数C值为: C= ==175 满足短路时发热的最小导体截面 Smin= ==319.33<3600 mm2 即能满足要求 11.4.1.2.2.动稳定校验 11.4.1.2.2.1.相间应力fph: fph===4896.5N/m Wph===78.13×10-6m3 Mph===206.88N.m σph===2.65×106Pa 由b/h=0.08,(2b-b)/(h+b)=10/(10+125)=0.074,(4b-b)/(h+b)=30/(10+125)=0.222,查图得K12=0.37,K13=0.56 同条相间电动力 fb===7370.23N/m Lmax== Lcr===0.74m 满足动稳定 11.5.10kV最大一回负荷出线电缆 11.5.1.最大负荷持续工作电流(双回电缆,当其中一回故障退出时,另一回能带全部负荷。) Imax===180A 11.5.2.根据此侧负荷为自来水厂,性质属于城市生活用电,查设计手册可得Tmax=2500h/y,所以按最大持续工作电流选择,按以上计算和设计任务要求可选择10kV铜芯交联聚乙烯绝缘聚乙烯护套钢带铠装电力电缆型号为YJV22-8.7/10-3×50,缆芯截面为50,载流量为190A。正常允许最高温度为60℃,20℃时直流电阻r=0.370Ω/km ,x=0.079Ω/km。 11.5.3.按长期发热允许电流校验 电缆载流量的校正系数为=1.09(取土壤的温度为20℃),当双回电缆间距取300mm时,查表得=1,=1.08。 则单根直埋电缆允许载流量为 ==1.09×1×1.08×190=223.67A>180A 满足设计要求 11.5.4.热稳定校验 对于电缆线路有中间接头,应按接头处短路校验热稳定。 短路前电缆最高运行温度为 θ=θ。+(θal-θ。)=20+(60-20)×=45.9℃ 由C=135 则 =×/C=×/135=41.7mm2<50 mm2 满足导线的最小截面的要求。 11.5.5.电压降校验 △U=L(rCOSφ+xSINφ) =*180*8(0.37*0.8+0.079*0.6) =3.1<5 可见,选用YJV22-8.7/10-3×50电缆能够满足要求。
11.6. 支持绝缘子及穿墙套管的选择 11.6.1.220kV支柱绝缘子 选用防污型大-小伞棒式支柱绝缘子,型号为ZSW-220/4,技术参数为额定电压220kV,干耐受工频试验电压不低于550kV,湿耐受工频试验电压不低于425kV,全波冲击试验电压幅值电压不低于950kV,抗弯4kN,抗扭2kN。 11.6.1.1.动稳定校验 取总高H=2160mm,计算跨距m,相距a=3m N<=2400N 即 满足任务要求 11.6.2.110kV支柱绝缘子 选用防污型大-小伞棒式支柱绝缘子,型号为ZSW-110/4,技术参数为额定电压220kV,干耐受工频试验电压不低于295kV,湿耐受工频试验电压不低于215kV,全波冲击试验电压幅值电压不低于480kV,抗弯4kN,抗扭2kN。 11.6.2.1.动稳定校验 取总高H=1060mm,计算跨距m,相距a=1.4m N<=2400N 即 满足任务要求
11.6.2.10kV穿墙套管 母线的额定电压UB=10kv,额定电流Ie=3464A,选用户外母线式穿墙套管,型号为2448,其技术参数为,额定电压为10kV,额定电流为4000,抗弯强度不小于16kN,穿墙套管长度670mm。 N<=9600N 即 满足要求
11.7. 限流电抗器 11.7.1.选择限流电抗器 选取限流电抗器型号为XKK-10-4000-6,其参数如下 额定电压kV 额定电流A 额定电抗% 通过容量 kVA 动稳定电流峰值kA 4s热稳定电流kA 10 4000 6 3*23094 204 80 (计算过程见10.4.4.1.1.)
11.7.2.电压损耗校验 电抗标幺值X L*=0.0786 电压损失检验:普通电核器在运行时,电抗器的电压损失不大于额定电压的5% U(%)=XL(%)=6×3464×0.6÷4000=3.12%<5% 符合要求。 11.7.3.残压校验 母线残压检验:为减轻短路对其他用户的影响,当线路电抗器后短路时,母线残压不能于电网额定值的60~70% I″ = I d3*〞× =7.098× =39.03KA ==85% 11.7.4.动,热稳定校验: Qk = Ik2×dz = 39.032×2.09 =3183.78kA2·S I2r t = 802×4 =25600kA2·S 即I2 t t > Qk ,满足要求。 ish= ich=99.53≤ ies= idw =204kA, 满足要求 由此可见,电压损失、残压,动、热稳定均能满足要求
第12章 继电保护规划设计 12.1. 变电站主变保护的配置 12.1.1.电力变压器是电力系统的重要电气设备之一,它的安全运行直接关系到电力系统的连续稳定运行,特别是大型电力变压器,由于其造价昂贵,结构复杂,一旦因故障而遭到损坏,其修复难度大,时间也很长,必然造成很大的经济损失。所以,本设计中主变保护配置如下: 12.1.1.1.主变压器的主保护 12.1.1.1.1.瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低,应装设瓦斯保护,它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯动作于信号,重瓦斯动作于跳开变压器各侧电源断路器。 12.1.1.1.2.差动保护 对变压器绕组和引出线上发生故障,以及发生匝间短路时,其保护瞬时动作,跳开各侧电源断路器。 12.1.1.2.主变压器的后备保护 12.1.1.2.1.过流保护 为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流,以及在变压器内部故障时,作为差动保护和瓦斯保护的后备,所以需装设过电流保护。 而本次所设计的变电站,电源侧为220kV,主要负荷在110kV侧,即可装设两套过电流保护,一套装在中压侧110kV侧并装设方向元件,电源侧220kV侧装设一套,并设有两个时限ts和tⅢ,时限 定原侧为tⅢ≥tⅡ+△t,用U切除三侧全部断路器。 12.1.1.2.2.过负荷保护 变压器的过负荷电流,大多数情况下都是三相对称的,因此只需装设单相式过负荷保护,过负荷保护一般经追时动作于信号,而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。 12.1.1.2.3.变压器的零序过流保护 对于大接地电流的电力变压器,一般应装设零序电流保护,用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护,一般变电站内只有部分变压器中性点接地运行,因此,每台变压器上需要装设两套零序电流保护,一套用于中性点接地运行方式,另一套用于中性点不接地运行方式。
12.2.220、110、10kV线路保护部分 12.2.1.220kV线路保护 220kV线路的安全运行,对整个电力系统有着相当重要的影响,所以,本工程为220kV线路配置的保护如下:光纤纵联差动保护、距离保护、零序过流保护、过电流保护 12.2.2.110kV线路保护 由于110kV侧有6回出线供给远方大型工厂,其他作为一些地区变电站进线,所以稳定性要求较高,所以,110kV线路保护配置如下:距离保护、 零序方向保护、过电流保护 12.2.3.220、110kV母线保护 对于220、110kV母线接线方式均为双母线,可以配置母线差动保护。 12.2.4.10kV出线保护 10kV出线一般配置电流保护、过电流保护、过负荷保护。
第13章 避雷器参数计算与选择 13.1.220kV避雷器选择计算 避雷器的灭弧电压: 避雷器的工频放电电压: 直接接地110~220kV,K0=3
避雷器的残压: 避雷器的冲击放电电压: 根据以上计算数据选取FZ-220J型阀型避雷器能满足要求。
13.2.110kV避雷器选择计算 (1)避雷器的灭弧电压: 避雷器的工频放电电压: 直接接地110~220KV,K0=3
避雷器的残压: 避雷器的冲击放电电压: 根据以上计算数据选取FZ-110J型阀型避雷器能满足要求。 13.3.10kV避雷器选择计算 (1)避雷器的灭弧电压: (2)避雷器的工频放电电压: 避雷器的残压: 避雷器的冲击放电电压: 根据以上计算数据选取FZ-10型阀型避雷器能满足要求。
13.4.各级电压等级避雷器参数如下表:
型号 额定电压有效值KV 灭弧电压KV 工频放电电压有效值KV 冲击放电电压峰值(1.5/20μs及1.5/40μs)不大于kV 8/20μs雷电冲击波残压峰值不大于kV 不小于 不大于 5kA 10kA FZ-220J 220 200 448 536 620 652 715 FZ-110J 110 100 224 268 326 326 358 FZ-10 10 12.7 26 31 45 45 50
13.4.1.由于本次所设计选择变压器为分级绝缘,即220KV中性点绝缘等级为110KV,110中性点绝缘等级为35KV,所以220KV中性点应与中性点绝缘等级相同的避雷器,故220KV中性点装设FZ-110,110中性点装设FZ-40避雷器。
第14章 接地电阻、接地装置、避雷针保护范围计算 14.1.接地电阻选型计算 14.1.1.220kV系统属于有效接地系统,220kV侧短路电流起始值为43.83kA,因此接地跨步电压Uu≤2000V,接地电阻Ru≤0.5欧姆。 14.1.2.工频接地电阻的计算 1)人工接地体工频接地电阻的简易计算 根据原始资料提供的数据,实测的土壤电阻率为ρ=1.5×102欧·米;根据全站电气设备平面布置图可知,220kV区域占地面积为220×54=11880m2,110kV区域占地面积为180×56=10080m2,10kV区域占地面积为220×41=9020m2,闭合接地网总面积为11880+10080+9020= 30980m2 R2=0.5×=0.5×=0.426 由此可见,采用人工接地体的复合式接地网的接地电阻满足要求。 14.2.接地装置的选型计算 14.2.1.根据土质情况,考虑本站接地装置采用复合式接地网,即避雷针接地网、水平接地网、低压电气设备接地网三网合一的接地网,接地网选用2.5m长的镀锌角钢(50×50×5mm)为垂直接地体,选用直径16mm的镀锌圆钢为水平接地体。 14.3.避雷针保护范围的计算 第15章 参考资料 [1] 《发电厂电气部分》 姚春球编 中国电力出版社[2] 《电力工程设计手册 电气一、二次部分》 水利电力部西北电力设计院编 中国电力出版社 [3] 《电力继电保护原理》中国水利水电出版社[4] 《发电厂电气部分课程设计参考资料》天津大学黄纯化编 中国电力出版社 [5] 《电力工程电气设备手册 电气一次部分》电力工业部西北电力设计院编 中国电力出版社
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