变电站群系统的电气设计及优化调度2要点Word文档下载推荐.docx
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I30因此满足发热条件。
校验机械强度
查附录表14得10KV架空钢芯铝线的最小截面Amin=35mm2<
70mm2因此符合
机械强度要求
表3-1高玉短路计算电流
运行方式
短路点
短路电就衣暂态值
I%kA）
短路电流冲击值皿电）
次暂态功率
S0VA）
单母线連接
高压侧
4.35
IL09
79.11
低压侧
19.S7
36.56
13.77
单母线分段
'
9.11
单母线连接高压侧短路电流次暂态值为4.35KA,短路电流冲击值i=11.09KA
高压侧负荷计算
变压器有功功率损耗与无功功率损耗按经验公式可取得
P=530*0.015+1080=1087..35KW
Q=669.6+530*0.06=701.4KVar
S=根号（1087.35A2+701.4A2）
=1291.9KVA
匸S/根号3*Un）=1291.9/（根号3*10）=74.5A
高压断路器选
高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电流
和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：
油断路器
（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。
由厂家提供的资料可以查得，该型号开关柜采用的是ZN68A系列真空断路器或
3AH系列真空短路器，由厂方资料可知，3AH系列真空断路器是由西门子公司生产的,可满足10kV配电所任何需要，额定电流至4000A，短路开断电流至63kA，下面对ZN68A系列断路器的技术参数进行校验。
（1）额定电压Un=12KV>
10KV满足条件
（2）额定电流In=4000A>
1931A满足条件
（3）热稳定校验
ZN68A系列断路器4S热容量为Qt=ltA2t=40*40*4=6400KAA2S
10KV母线短路短路热容量Qt1=4.35*4.35*1.6=30.28KAA2S
Qt>
Qt1条件满足
（4）动稳定校验
极限开合电流loff>
4.35KA
极限过电流峰值100KA>
11.09KA条件满足
所以高压断路器选择ZN68A系列都可以
高压侧电流互感器选择
高压断路器（或称高压开关）它不仅可以切断或闭合高压电路中的空载电流和负荷电流，而且当系统发生故障时通过继电器保护装置的作用，切断过负荷电
流和短路电流，它具有相当完善的灭弧结构和足够的断流能力，可分为：
油断路
器（多油断路器、少油断路器）、六氟化硫断路器（SF6断路器）、真空断路器、压缩空气断路器等。
电流互感器-使用注意事项电流互感器运行时，副边不允许开路。
因为一旦开路，原边电流均成为励磁电流，使磁通和副边电压大大超过正常值而危及人身和设备安全。
因此，电流互感器副边回路中不许接熔断器，也不允许在运行时未经旁路就拆下电流表、继电器等设备。
电流互感器运行时，副边不允许开路。
原因如下：
1•电流互感器一次被测电流磁势I1N1在铁芯产生磁通①1
2•电流互感器二次测量仪表电流磁势I2N2在铁芯产生磁通①2
3.电流互感器铁芯合磁通：
①=①1+①2
4•因为①1.①2方向相反，大小相等，互相抵消，所以①=0
5•若二次开路，即I2=0,贝U:
①=①,电流互感器铁芯磁通很强，饱和，铁心发热，烧坏绝缘，产生漏电
6•若二次开路，即I2=0，贝①=①,①在电流互感器二次线圈N2中产生很高的感生电势e，在电流互感器二次线圈两端形成高压，危及操作人员生命安全
7•电流互感器二次线圈一端接地，就是为了防止高压危险而采取的保护措施。
采用LZZBJ9型电流互感器，由先前计算可知高压侧最大长期电流为74.5A
因此可选取变比为100/5的电流互感器，从网上收集的LZZBJ9-10A2/B2/C2的技术参数额定热稳定电流为21KA动稳定电流为52.5KA
热稳定校验Qt=ItA2t=21A2*1=431KAA2S
Qt1=4.35A2*1.6=30.28KAA2S
Qt1条件满足
动稳定校验
52.5KA>
11.09KA条件满足
所以电流互感器选择LZZBJ9-10A2/B2/C2型
高压侧电压互感器的选择
电压互感器（Potentialtransformer简称PT，Voltagetransformer也简称
VT）和变压器很相像，都是用来变换线路上的电压。
但是变压器变换电压的目的是为了输送电能，因此容量很大，一般都是以千伏安或兆伏安为计算单位；
而
电压互感器变换电压的目的，主要是用来给测量仪表和继电保护装置供电，用来
测量线路的电压、功率和电能，或者用来在线路发生故障时保护线路中的贵重设备、电机和变压器，因此电压互感器的容量很小，一般都只有几伏安、几十伏安，最大也不超过一千伏安。
电压互感器是一个带铁心的变压器。
它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘组成。
当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通札根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。
改变一次或二次绕组的
匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。
电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V，电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；
主要是电磁式的（电容式电压互感器应用广泛），另有非电磁式的，如电子式、光电式。
1•电压互感器在投入运行前要按照规程规定的项目进行试验检查。
例如，测极性、连接组别、摇绝缘、核相序等。
2•电压互感器的接线应保证其正确性，一次绕组和被测电路并联，二次绕组应和所接的测量仪表、继
电保护装置或自动装置的电压线圈并联，同时要注意极性的正确性。
3.接在电压互感器二次侧负荷的容量应合适，接在电压互感器二次侧的负荷不应超过其额定容量，否则，会使互感器的误差增大，难以达到测量的正确性。
4.电压互感器二次侧不允许短路。
由于电压互感器内阻抗很小，若二次回路短路时，会出现很大的电流，将损坏二次设备甚至危及人身安全。
电压互感器可以在二次侧装设熔断器以保护其自身不因二次侧短路而损坏。
在可能的情况
下，一次侧也应装设熔断器以保护高压电网不因互感器高压绕组或引线故障危及一次系统的安全。
5.为了确保人在接触测量仪表和继电器时的安全，电压互感器二次绕组必须有一点接地。
因为接地后，当一次和二次绕组间的绝缘损坏时，可以防止仪表和继电器出现高电压危及人身安全。
6、电压互感器副边绝对不容许短路
高压侧的电压互感器为JDZ10型号，JDZ10-10型电压互感器为环氧树脂全封闭式浇注绝缘户内型产品，适用于各种高压开关柜中，额定频率50Hz、额定电压10kV及以下的电力系统中作电压、电能测量及继电保护用。
JDZ10-1中，各字母分别代
表电压传感器、单相、浇注绝缘、设计序号、电压等级额定电压比（kV）
高压隔离开关的选择
高压隔离开关主要是隔离高压电源，以保证其他设备和线路的安全检修。
因此其结构特点是断开后有明显可见的断开间隙，而且断开间隙的绝缘以及相间绝缘都是足够可靠的，能充分保障人身和设备安全。
但是隔离开关没有专门的灭弧装置，因此它不允许带负荷操作。
然而可用来通断一定的小电流如励磁电流（空载电流）不超过2A的空载变压器，电容电流不超过5A的空载线路以及电压互感器和避雷器电路等。
户外型的隔离开关，露天安装时应水平安装，使带有瓷裙的支持瓷瓶确实能起到防雨作用；
户内型隔离开关，在垂直安装时，静触头在上方，带有套管地可以倾斜一定角度安装。
一般情况下，静触头接电源，动触头接负荷，但安装在受电柜里的隔离开关，采用电缆进线时，则电源在动触头侧，这种接法俗称倒进
火”隔离开关两侧与母线及电缆地连接应牢固，遇有铜，铝导体接触时，应采用铜铝过渡接头，以防电化腐蚀。
隔离开关的动静触头应对准，否则合闸时就会出现旁击现象，使合闸后动静触头接触面压力不均匀，造成接触不良。
隔离开关的操作机构，传动机械应调整好，使分合闸操作能正常进行，没有抗劲现象。
还要满足三相同期的要求，即分合闸时三相动触头同时动作，不同期的偏差应小于3MM。
此外，处于合闸位置时，动触头要有足够的切入深度，以保证接触面积符合要求，但又不允许合过头，要求动触头距静触头底座有3至
5MM的空隙，否则合闸过猛时将敲碎静触头的支持瓷瓶。
处于拉开位置时，动静触头间要有足够的拉开距离，以便有效地隔离带电部分，这个距离应不小于160MM，或者动触头与静触头之间拉开角度不应小于65度。
基本要求
隔离开关在变电站设备中出现异常是较多的，针对隔离开关在运行中出现的
异常进行分析和处理•
⑴隔离开关允许在额定电流、额定电压下长期运行，与导体的连接头在运行中的温度不应超过70C,应隔离开关没有专门的灭弧装置，因此，严禁带负荷进行分、合操作。
⑵满足热稳定要求。
⑶隔离开关在断开位置时，带电与停电设备之间应有足够的安全距离。
主要技术参数
产品型号
GW4-35（DW
额定电压（kV）
35
最高工作电压（kV）
40.5
额定工作电流（A）
6301250
额定热稳定电流有效值2s（KA）
2031.5
额定动稳定电流有效值（KA）
5080
1min工频耐压对地
95
有效值（KV断口
110
雷电冲击电压对地
185
峰值（KV断口
215
热稳定校验Qt=ItA2t=50A2*2=5000KAA2S
Qt仁4.35A2*1.6=30.28KAA2S
所以高压隔离开关选择GW4-35型户外高压隔离开关
高压负荷开关的选择
一般装有简单的灭弧装置，但其结构比较简单。
图为一种压气式高压负荷开关，其工作过程是：
分闸时，在分闸弹簧的作用下，主轴顺时针旋转，一方面通过曲柄滑块机构使活塞向上移动，将气体压缩；
另一方面通过两套四连杆机构组成的传动系统，使主闸刀先打开，然后推动灭弧闸刀使弧触头打开，气缸中的压缩空气通过喷口吹灭电弧。
|注意事项
A、垂直安装，开关框架、合闸机构、电缆外皮、保护钢管均应可靠接地（不能串联接地）。
B、运行前应进行数次空载分、合闸操作，各转动部分无卡阻，合闸到位，分闸后有足够的安全距离。
C、与负荷开关串联使用的熔断器熔体应选配得当，即应使故障电流大于负荷开关的开断能力时保证熔体先熔断，然后负荷开关才能分闸。
D、合闸时接触良好，连接部无过热现象，巡检时应注意检查瓷瓶脏污、裂纹、掉瓷、闪烁放电现象；
开关上不能用水冲（户内型）。
（一台高压柜控制一台变压器时，更换熔断器最好将该回路高压柜停运。
）
FN3-10型高压负荷开关技术参数
J员荷幵关的基本技术数拐应符合下表的规定;
赖走电压型号
（KV）
最高工作电压<
KV）
霰罡电（A）动稳定电浚熱稳定电流（KA/s）
FH3-1012
12
doo
2610/2
1
序号
项目
单位
数值
额定电压
KV
2
额定频率
HZ
50
3
额定电流
650
125
4
额定1min工频
真空断口、相
隔离断口48
缘缘水平
耐受电压
间对地42
雷电冲击耐受电压（峰值）
间对地75
隔离断口85
5
额定峰值耐耐受电流
KA
-
6
4s额定知时耐受电流
20
7
额定有功负载开断
电流
630
8
额定闭环开断电流
9
额定电缆充电开断
10
开断空载变压器容量
KVA
1250
11
额定短路开断电流
31.5
额定转移电流
3150
13
熔断器型号
SDLAJ-12,SFLAJ-12,SKL
14
撞击器输出能量
J
3-5
15
额定短路关合电流
80（预期峰值）
16
接地开关额定耐受电流（峰值）
17
接地开关4s额定短时耐受电流
18
辅助回路额定电压
（DC或AC）
V
也220,也110
也220,也110
19
机械寿命
次
10000
热稳定校验Qt=ItA2t=5A2*4=100KAA2S
所以高压负荷开关选择FN3-10型功率因数补偿方式：
并联电容器
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。
在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。
补偿前10KV负荷平均功率因数
电网输出的功率包括两部分；
一是有功功率；
二是无功功率•直接消耗电能，把电能转变为机械能，热能,化学能或声能，利用这些能作功，这部分功率称为有功功率；
不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，这种能作为电气设备能够作功的必备条件，并且，这种能是在电
网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场占用的电能，电容器建立电场所占的电能•电流在电感元件中作功时，电流滞后于电压90°
而电流在电容元件中作功时，电流超前电压90°
在同一电路中，电感电流与电容电流方向相反，互差180°
如果在电磁元件电路中有比例地安装电容元件，使两者的电流相互抵消，使电流的矢量与电压矢量之间的夹角缩小，
折叠实现方式
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，
能量在两种
负荷之间相互交换。
这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功
功率补偿。
折叠意义
⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数
⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cos①=0.8增
加到cos①=0.95时，装IKvar电容器可节省设备容量0.52KW;
反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。
因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。
⑶降低线损，由公式AP%=（1cos①/cos①）x100得出其中cos①为补偿后的功率因数，cos①为补偿前的功率因数则：
cos①＞cos①，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少
投资，增加电网中有功功率的输送比例，
以及降低线损都直接决定和影响着供电
企业的经济效益。
所以，功率因数是考核经济效益的重要指标，规划、实施无功
补偿势在必行。
折叠常用方式
1集中补偿:
在高低压配电线路中安装并联电容器组；
2分组补偿:
在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器
3单台电动机就地补偿：
在单台电动机处安装并联电容器等。
加装无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。
确定无功补偿容量时，应注意以下两点：
①在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的
②功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿
，无功就地补偿克服了集中补偿和分组补偿的缺点，是
一种较为完善的补偿方式
⑴因电容器与电动机直接并联，同时投入或停用，可使无功不倒流，保证用户功率因数始终处于滞后状态，既有利于用户，也有利于电网。
⑵有利于降低电动机起动电流，减少接触器的火花，提高控制电器工作的可靠性，延长电动机与控制设备的使用寿命。
无功就地补偿容量可以根据以下经验公式确定:
QwUI式中:
Q---无功补偿容量（kvar）;
U---电动机的额定电压（V）;
I---电动机空载电流（A）;
但是无功就地补偿也有其缺点：
⑴不能全面取代高压集中补偿和低压分组补偿;
众所周之，无功补偿按其安装位置和接线方法可分为：
高压集中补偿、低压分组补偿和低压就地补偿。
其中就地补偿区域最大，效果也好。
但它总的电容器安装容量比其它两种方式要大，电容器利用率也低。
高压集中补偿和低压分组补偿的电容器容量相对较小，利用率也高，且能补偿变压器自身的无功损耗。
为此，这三种补偿方式各有应用
范围，应结合实际确定使用场合，各司其职。
C0Sa仁a*1080KW/（根号（aP30）2+（BP30）2）=0.75*1080KW/（根号（0.75*1080KW2+（0.8*669.6KVar）2）=0.83
tana1=0.67
补偿后功率因数Cosa2=0.95,tana2=0.32
需补偿无功容量
Q=P30（tana1-tana2）
=1080KW*0.35
=378KVar
选择补偿电容器型号为BMP11根号3-300-1W
Qc1=Qn（U/UN）A2=100*（6/11/根号3）A2=89.2KVar
N=Qc/Qc1=4.2个
所以并联电容7台。
2、电力变压器的选择
根据负荷计算的结果，确定电力变压器的台数、型式、容量，并给出确定依
据。
所以选择容量为2000KVA的变压器，型号为S11-M-2000KVA变压器
Q30=P30Xtana=450KWX0.62=279KVar
S30=P30/cosa=450KW/0.85=530KV'
I30=S30/（根号3X0.38KV）=805A
所以选择容量为1000KVA的变压器，型号为S11-M-1000KVA变压器
3、电气主接线设计
主接线应满足下列基本要求：
1）根据电力系统和用户的要求，保证供电的
可靠性；
2）在满足可靠性要求的条件下，应尽量使投资少、运行费用低以求得
良好的经济性；
3）主接线要力求简单，明晰，操作方便，主接线不应有多余的设备。
布置应明显对称，操作程序要少，避免误操作，并便于处理事故；
4）运
行灵活，检修维护安全方便；
5）主接线要考虑将来发展、扩建的可能性。
要求至少给出两种及以上主接线方案并加以比较。
□
KL31
采用外桥式接线
运行方式：
1线路L2故障或检修，先断开QF22和QF10,再断开QS121如果变压器T2仍需恢复供电，再合QF22和QF10。
2如果变压器T2故障或检修，现断开QF22再断开QS122,其余回路可以继续工作，不影响供电。
优点：
接线简单，经济（断路器最少）。
布置简单，占地小可发展为单母线分段接线＜变压器投，切灵活，不影响其他电路的工作＜
缺点：
线路投切操作复杂，故障检修影响其他回路。
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