兴山二次降压变电所电气部分设计计算书

'第二部分计算第十章负荷计算和变压器选择计算10.1变电所的负荷情况10kV侧负荷表序号负荷名称远期最大负荷（kw）功率因数Tmax(h)重要负荷所占比例回路数出线方式1化工厂53000.907000702电缆2有机玻璃厂34000.916800702电缆3有机化工厂38000.906500752电缆4电线厂45000.906000402电缆5起重机厂34000.895000402电缆6标准件厂8000.88500001电缆7自来水厂8000.887500702电缆8城东变电所18000.86300001电缆其他条件：1)线损率取5％2)负荷的同时系数取0.93)有功负荷率取0.75；无功负荷率取0.84)要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。10.2主变压器的选择(1)变电所有功总负荷：P∑=5300+3400+3800+4500+3400+800+800+1800=23800(KW)PM=0.9×P∑=0.9×23800=21420(KW)(2)变电所无功总负荷Q∑=P1tg(arccos0.9)+P2tg(arccos0.91)+……+P8tg(arccos0.86)=5300×tg(arccos0.9)+3400×tg(arccos0.91)+……+1800tg(arccos0.86)=11807(kVar)QM=0.9×Q∑=0.9×11807=10626.3(KW)=(+)1/2==23911（KVA）19 S单=(1+5%)×70%=0.7×23911×1.05=17574.2（KVA）根据负荷情况，为确保系统供电的安全可靠性，保证设备和人身安全，并考虑经济运行的角度，选定高台变电所主变压器为SFZ7-20000/63型；两台变压器并列运行，连接组别为：表10.1SFZ7-20000/63变压器主要参数表序号额定电压（KV）额定容量（KVA）损耗（KW）阻抗电空载电流10%高压低压空载负载压UK%SFZ7-20000/6363±8×1.25%11/10.520000309990.9第十一章变压器无功补偿19 11.1补偿容量的确定（1）补偿前10KV负荷平均功率因数考虑到同时率时有功及无功负荷：P=0.9×23800=21420KWQ=0.9×11807=10626（kVar）P=P(1+5%)=0.75×21420×1.05=16868.25KWQ=Q(1+5%)=0.8×10626×1.05=8926Kvar补偿前的功率因数cosΦ1=P/=16868.25/=0.88（2）取补偿后的功率因数为：cosΦ2=0.93（3）需补偿的无功容量：Qc=P(tgΦ1-tgΦ2)=0.75×（0.53-0.32）×21420=2245(Kvar)根据计算取补偿容量为2245（Kvar）则选补偿电容器为BGF10.5-200-1W型，数量12台实际补偿值为：Qc=2245×（10/10.5）=2036（Kvar）（4）校验：计算补偿后高压侧平均功率因数及变压器功率损耗补偿后的容量为：S=16868.2+j(8926-2036)=15935KW空载损耗：P0=30（KW），空载电流：I0%=0.9；负载损耗：Pk=99（KW）阻抗电压：Uk%=9；变压器的有功及无功损耗：△PT=n△P0+n△PK(S/nSN)2〕=2×30+2×99×[15935/（2×20000）]2=91.42（KW）△QT=n〔I0%/100〕×SN+n(UK%/100)×SN(S/2SN)2=2×0.009×20000+2×0.09×20000×[16868/(2×20000)]2=1000（Kvar）补偿后高压侧的计算负荷为：PI=16868+91.42=16959.4（KW）QI=8926+1000=9926（Kvar）补偿后高压侧的实际功率因数为cosΦ2=PI/[(QI-Qc)2+PI2]1/2=12720/（5695.82+127202）1/2=0.91满足设计要求。根据以上计算，高台变电所所选补偿电容器BWF11-200-1W型，数量12台。19 补偿电容器主要参数如表11.1所示表11.1补偿电容器的参数表序号额定电压（KV）额定容量（Kar）标准电容(µf)相数BWF11-200-1W112005.26119 第十二章短路电流计算12.1根据系统电路图得出等值电路图并化简12.1.1系统电路图2*50MWcosф=0.8Xd’’=0.1162*63MVAUd%=11.8X’’=0.173SB=100MVA60km220kv30km2*63MVAUd%=14.260kv44km18km39km22km待设计变电所图12.1系统电路图12.1.2等值电路图取，求等值电路图(图12.2)中各阻抗标幺值如下：19 图12.2等值电路图进一步化简(图12.3)得:19 图12.3等值电路图12.1.3K1点短路电流简图图12.4K1点短路电流图合并前:合并后:19 所以:发电机F1,F2对三相短路点K的转移电抗为系统对三相短路点的转移电抗为0.16查《电力系统分析》运算曲线得0s、1.5s、3s时的电流标么值为:所以至短路点的电流为:当取冲击系数为K=1.8时12.1.4K2短路点（10KV侧发生短路时）的计算取＝100MVA，＝Uav，系统各参数如下：两台主变的参数为:所以并联后的电抗为0.225合并最终化简网络如图12.5所示19 图12.5K2点短路电流图根据交星变换公式：有：发电机.对三相短路点K的转移电抗为0.86系统对三相短路点的转移电抗为0.25发电机F1,F2对三相短路点K的转移电抗为系统对三相短路点的转移电抗为0.16查《电力系统分析》运算曲线得0s、1.5s、3s时的电流标么值为:19 所以至短路点的电流为:当取冲击系数为K=1.8时19 第十三章主要设备的选择13.160kV侧断路器的选择（通过最大长期工作电流选取）(1)===192.45(A)I1.5=7.098（KA）I3=7.26（KA）=7.09（KA）QK=TK(2+10I21.5+I23)/12=3(7.092+10×7.0982+7.262)/12=151.69（KA2·S）表13.1LW9-63型断路器主要参数表型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）额定开合电流（KA）额定断路时耐受电流（4S）（KA）LW9-6363250031.58031.5(2)热稳定校验：I2r·tr=31.52×4=992.25（KA2·S）>QK=151.69（KA2·S）∴热稳定合格。(3)动稳定校验：∵idw=80KA>icj=×1.8I2”＝×1.8×7.09=18.04KA∴动稳定合格。表13.2计算数据与断路器参数对照表计算数据LW9-63U60KVUe63KVIgmax192.45AIe2500AI〞7.09KAIekd31.5KAish18.04KAiegd80KAish18.04KAidw31.5KAQk1151.69KA2.SQz=20×20×4=1600KA2.S所选的断路器合格。13.260kV侧隔离开关的选择19 （l）通过最大长期工作电流选取：I=192.45A选择隔离开关型号为GW4-63，其主要参数如表13.3所示表13.3GW4-63型断路器主要参数表型号额定电压（KV）额定电流（KA）动稳定电流（KA）热稳定电流（KA）GW4-63636305020(2)热稳定校验I2rtr=202×4=1600(kA2·S)>15169(kA2·S)所以热稳定合格。(3)动稳定校验Idw=50KAicj=18.04KA由Idw＞icj,所以动稳定合格。表13.4计算数据与所选隔离开关参数对照表计算数据GW4—63技术数据U63KVUe63KVIgmax192.45AIe630AIsh18.04KAIegd50KAQk151.69KA2.SQz1600KA2.S所选GW4-63型隔离开关合格13.360kV电流互感器的选择(1)按一次额定电压和额定电流选择一次额定电压：Ue1≥Uew=60KV二次额定电流:Ie1≥I=192.45A表13.5LCWB5－63型号电流互感器主要参数型号额定电压额定电流二次组合准确级短时(1s)热电流(KA)动稳定电流(KA)LCWB5-6363Kv2×200/50.5/B/B0.520-4050-100(2)热稳定校验I2K2×1=(40×0.4)2=256(kA2·S)>151.69.(kA2·S)19 所以热稳定合格。(3)内部动稳定核验由于×IK=×0.418×80=45.25KA>18.04KA，所以动稳定合格。所选LCWB5－63型电流互感器合格。13.460kV电压互感器的选择表13.6TYD66-0.01H型号电压互感器主要参数额定电压额定负荷（VA）一次绕组二次绕组剩余电压绕组二次绕组0.2级0.5级1.0级3P级66/0.1/0.1150150300100电压互感器的选择是根据额定电压、装置种类、构造形式、准确度等级以及按副边负载选择。由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，互感器本身并不遭受短路电流的作用，故不需校验动、热稳定性。13.560kV母线选择（1）最大长期工作电流===192.45(A)（2）选截面=(7000×5300+6800×3400+……+3000×1800)/(5300+3400+……+1800)=6064h查表得J=0.93(A/mm2)（按经济电流密度选择截面）S=/J=192.45/0.93=206.7(mm2)∴选择60KV母线为LGJ-210型钢芯铝绞线。S=210mm2长期允许载流量=577A（3）热稳定校验查表得修正系数K=0.88I=0.88×577=507.7A正常运行导体温度θ=θ0+（θal-θ0）I2gmax/I2al=35+（70-35）192.452/507.72=40.02查表得C=99热稳定决定的导体最小截面积为：19 =/99=106.5(mm2)<210(mm2)满足热稳定要求由于60KV侧母线为软导线，不必校验动稳定性。所以选择LGJ-210型母线。13.610kV侧母线的选择（1）最大长期工作电流：（2）I=1.05〔S/(Ue)〕=1.05×[20000/(×10.5)]=1154.7（A）按长期发热允许电流选取截面查表选用单条100×8矩形导体平放，平放允许电流为1547A，Kf=1.05修正系数K=0.88I=0.88×1547=1361A>1154.7A正常运行导体温度θ=θ0+（θal-θ0）I2/I2al=35+（70-35）1154.72/13612=60.2查表得C=91.08（3）热稳定校验：I1.5=28.83（KA）I3=28.96（KA）=28.48（KA）QK=TK(2+10I21.5+I23)/12=3(28.482+10×28.832+28.962)/12=2490（KA2·S）热稳定决定的导体最小截面积为：Smin=/89.8=524(mm2)<100×8=800(mm2)满足热稳定要求。选择母线型号为100×8㎜2所以热稳定满足。（4）动稳定校验：/10W=1.73×10-7×il2/a/10W选取绝缘子的跨度L为开关柜GFC-15P(F)的宽度L=800㎜相间距离a=250㎜icj=×1.8I2”＝*1.8*28.48=72.49KAW=bh2/6=8×10-3×(100×10-3)2/6=0.000013m3=1.73×10-7×724902/×0.82/0.25/10×0.000013=17.9Mpa查得=70×106pa>满足动稳定要求19 13.710kV开关柜的选择13.7.1主要参数如下本次设计中在10kV侧配电装置为屋内布置选用GFC-15P(F)防误型手车式高压开关柜。表13.7GFC-15P(F)型开关柜参数额定电压（KV）最高工作电压（KV）额定关合电流（KV）额定动稳定电流（KA）额定热稳定电流（KA）额定热稳定时间（S）额定电流（A）外形尺寸（mm）1011.580803152630—1250800×2100×220013.7.2开关柜所配断路器的选择根据最大长期工作电流选择：一主一次：I=1.05×20000/（×10.5）=1154.7A化工厂：I=5300/（×10.5×0.9）=323.8A有机玻璃厂：I=3400/（×10.5×0.91）=205.44A有机化工：I=3800/（×10.5×0.9）=232.17A电线厂：I=4500/（×10.5×0.9）=274.94A重机厂：I=3400/（×10.5×0.89）=210.06A标准件厂：I=800/（×10.5×0.88）=49.98A自来水厂：I=800/（×10.5×0.88）=49.98A城东变电所：I=1800/（×10.5×0.86）=115.09A（1）10kV侧分段断路器各项技术数据与各项计算数据比较如表13.8所示表13.8分段断路器与计算数据比较表计算数据SN10-10U10KVUe10KVIgmax1154.7AIe2000AI〞18.04KAIekd43.3KAish72.49KAiegd130KAish72.49KAidw130KAQk2490KA2.SQz=43.3*43.3*4=7499KA2.S（2）负荷配出线断路器、电容器组断路器如表13.9所示表13.9SN10-10型断路器GFC-15P(F)(204)19 额定电压额定电流额定短路开断电流额定短路关合电流额定热稳定电流额定动稳定电流10KV2000A43.3KA130KA43.3KA/4S130KA表13.10负荷配出线开关、电容器组开关各项技术数据与各项计算数据比较表计算数据SN10-10U10KVUe10KVIgmax324.5AIe2000AI〞18.04KAIekd31.5KAish72.49KAiegd130KAish72.49KAidw130KAQk2490kA2.SQz=43.3*43.3*4=7499kA2.S13.7.3根据最大长期工作电流所选电流互感器为据以上要求选取LAJ--10型电流互感器。具体选择如下表13.11所示表13.11LAJ--10型电流互感器标准件厂自来水厂城东变电所有机玻璃厂，电线厂，起重机厂有机化工厂化工厂低压母线CT变比150/5300/5400/51250/5准确等级0.5/30.5/30.5/30.5/D（1）热稳定校验I2t=2500=(kA2·S)>Q=2490(kA2·S)∴热稳定满足（2）动稳定校验idw=300KAicj=72.49KA∵idw＞icj∴动稳定满足。所以开关柜所配开关合格19 13.7.4根据最大长期工作电流所选电压互感器为：表13.12JDZJ-10(246)型电压互感器额定电压额定负荷（VA）一次绕组二次绕组剩余电压绕组二次绕组0.2级0.5级1.0级3P级0.1/√30.115015030010019 第十四章避雷装置的选择14.1避雷针本次设计的变电所场区面积为60×52米，最高被保护物为门型构架，高=8米，设置4根避雷针分别安装在变电所的四个角，见所绘图纸表示。14.1.1单根避雷针的保护范围1#与3#之间的距离为D==64.6m避雷针的有效高度：h=D/8=64.6/8=8.075m则避雷针的高度为：h=h+h=8+8.075=16.075m取避雷针的高度为h=18m因为h8m1#、4#针之间保护范围上部至最低点高度h2=h-(D/7)=18-(43.6/7)=11.77m>8m1#、3#针之间保护范围上部至最低点高度h3=h-(D/7)=18-(64.6/7)=8.8m>8m两针之间水平线上保护范围内一侧宽度：b=1.5(h-h)=1.5(11.2-8)=4.8m>0=1.5(11.7-8)=5.655m>0=1.5(8.8-8)=1.2m>0结合上述分析，在高台变电所四角装设4根18米高的避雷针，能够使全所均处在保护范围之内，符合要求。14.2避雷器的选择根据避雷器的选择原则和本次设计变电所的容量，选择60Kv避雷器为阀型避雷器FZ-60型，10Kv侧为FZ-10型，变压器中性点装设ZnO。19 附录图1：变电所电气主接线图图2：变电所平面图图3：变电所断面图图4：继电保护原理图图5：变电所防雷保护19'