60kV无人值守变电所电气系统设计Word文件下载.doc
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不利于坚持计划检修，临检机率大幅度上升，无制约、监督手段。
随意性较大，不容易控制，影响对用户的供电。
单一操作可以增加设备的巡视频率。
留守人员应填写的几种记录。
有据可查，建议无人值班变电所恢复以下记录：
交接班记录；
设备巡视记录；
设备缺陷记录；
避雷器动作记录；
绝缘保护工具试验记录。
无人值班变电所现场必备的资料和器具。
为了便于开展工作，工作现场必须具备以下资料和器具：
现场运行规程；
技术图纸；
绝缘保护工具。
随着大规模农网改造事业的深入实施，一个优质、安全、可靠的供电环境已初步形成，我们国家的电力事业逐渐和国际接轨。
为了适应我国电力事业的发展并将所学的知识运用到实际生产中去，增强自己的动手能力，为以后的工作打下良好的基础，我选择了60kV无人职守变电所电气系统设计作为自己的毕业课题。
本次设计的变电所为60kV无人职守变电所，基建工程量小，施工方便，周期短。
总工程投资少，仅占常规变电所的三分之二。
延长设备的检修期，改变了原来每年一大修，半年一小修的现象，并保证了平时临检不停电，节约了人力和检修费用。
简化了接线方式，设备安全可靠，自动化程度高，提高了供电可靠性。
小型化变电所符合农村电网的特点，适合我国国情，符合国家政策，达到了少花钱，办好事，办快事的目的。
它可以满足乡镇农业生产和生活所需要的电力负荷，增加供电量，改善电压质量，促进乡镇农业经济增长和提高人民的生活质量。
本次设计包括对变电所原始资料的分析，主变及电气设备的选择与校验，继电保护，二次接线，接地与防雷等内容。
2负荷统计及计算
2.1负荷统计
本变电所负荷以生活、农业灌溉为主，兼有少量的商业用电，负荷统计如表1-1所示。
表2-1负荷统计表
回
路
序
号
名
称
用户
类型
需用
系数
配电容量
（kVA）
变压器
台数
供
电
线路
长度
（KM）
备
注
1
冯
庄
居民用电
商业用电
其它用电
0.7
0.65
1000
600
800
12
10
三类
2
李
乡村医院
0.75
0.6
0.85
1100
700
18
16
3
赵
农田灌溉
0.8
900
15
4
周
13
2.2负荷计算
该所负荷计算采用需用系数法进行计算，由于各供电区域用电性质相差不大，考虑功率因数相同，则视在功率可表示为有功功率。
即
（2-1）
式中—各用电设备额定容量，kVA
—各线路的同时系数
—各用电设备的需用系数
kVA
kVA
2.3变电所最大负荷负荷
考虑规划年限内5年的负荷增长率4%，变电所的最大计算负荷为:
（2-2）
式中—变电站设计当年的计算负荷
—同时系数，取0.95
—各用户的计算负荷
—线损率，取10%
计及负荷增长后变电站最大计算负荷[1]
（2-3）
式中—n年后的最大计算负荷
n—年数
m—年均负荷增长率
3主变的选择及主接线的设计
3.1主变台数的选择
因电力负荷全为三类负荷，生活用电和农业灌溉负荷比重比较大，工业负荷比重比较小，故只装设一台主变压器。
考虑到不受运输条件的限制，选用三相变压器。
因深入引进至负荷中心，具有直接从高压到低压供电条件的变电所。
为简化电压等级或减少重复降压容量采用双绕组变压器，由于变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行‚所以变压器绕组的连接方式选Y形连接。
装设一台主变压器的变电站:
根据我国变压器运行的实践经验，并参考国外的运行经验，我国农村变电站单台主变压器的额定容量按下式选择是合适的
（3-1）
式中—主变压器额定容量，kVA
查«
电气设备实用手册»
选用三相油浸瓷自冷铜线双绕组无载调压变压器，S7-6300/63型变压器。
表3-1主变参数表
主变型号
额定容量（kVA）
额定电压（kV）
高压低压
连接组号
损耗（kW）
短路空载
空载电流（%）
阻抗电压（%）
质量
（t）
6300/63
6300
6310.5
4011.6
1.2
9.0
18.62
3.2主接线形式的确定
3.2.1主接线的设计原则
变电所的主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成部分，主接线的确定对电力系统的安全、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择，配电装置的布置，继电保护和控制方法的拟定将会产生直接影响。
主要考虑以下几方面因素：
（1）考虑变电所在电力系统中的作用；
（2）考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响；
（3）考虑主变台数对主接线的影响；
（4）考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。
3.2.2主接线设计的基本要求
（1）可靠性：
是指主接线能可靠的工作，以保证用户的不间断供电；
（2）灵活性：
其运行及动作是否灵活；
（3）经济性：
是指投资省，占地面积小，能量损失小。
3.2.3选择主接线的形式
根据该变电所的电压等级60kV,该变电所为单电源进线，出线路有4回，三类负荷，所以采用单母线接线，隔离开关与高压断路器作为控制与保护。
单母线接线：
其特点是整个配电装置只有一组母线，每个电源和引出线都经过开关电器接到同一组母线上，其出线在六回以下。
其优点：
接线简单，清晰，采用的电气设备少，比较经济，操作方便和便于扩建，而其主要缺点是母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。
主接线图见附图所示。
其接线如图3-1所示。
图
3-1主接线图
4短路电流的计算
4.1短路电流的计算目的
在选择电气设备主接线时，是确定主接线电气设备是否需要采取短路电流的措施。
在选择电气设备时，为了保证正常运行的故障情况下都能安全可靠的工作，同时力求节约资金的投入，都需要进行短路计算。
在选择继电保护装置时也需要以短路电流为依据。
设计室外高压配电装置时，需要按照短路电流确定及校验导线的相间距离，以及相对地面的安全距离。
4.2短路点的确定
短路点应选在电气主接线上，在最大运行方式下发生短路的短路电流。
短路点的确定如图4-1所示。
图4-1等值电路图
4.3短路电流的计算
4.3.1系统阻抗标幺值
取MVAkV
系统最大运行方式下电抗标幺值
系统最小运行方式下电抗标幺值
进线电抗的标幺值:
进线长度为50KM,每公里电抗0.4
变压器阻抗标幺值为
4.3.210KV出线阻抗标幺值的计算
4.3.3各短路点短路计算
点短路
kA
kAkA
点短路
点短路
表4-1短路计算统计表
短路点计算
最大运行方式
最小运行方式
F1
1.6847
1.4589
4.2960
2.5438
1.6249
1.4072
4.1435
2.5186
F2
2.7857
2.4124
7.1035
4.2064
2.7576
2.3881
7.0319
4.1640
F3
0.9812
0.8497
2.5021
1.4816
0.9778
0.8467
2.4934
1.4765
F4
0.7071
0.6123
1.8031
1.0677
0.7055
0.6110
1.7990
1.0653
F5
0.7418
0.6424
1.8916
1.1201
0.7397
0.6406
1.8862
1.1169
F6
0.8695
0.7530
2.2172
1.3129
0.8668
0.7506
2.2103
1.3089
5电气设备的选择及校验
5.1母线的选择及校验
5.1.1母线材料的选择
母线的材料有铜、铝和钢。
目前，农村发电厂和变电站以及大、中型发电厂、变电站的配电装置中的母线，广泛采用铝母线，这是因为铜贵重，我国储量又少；
而铝储量较多，具有价格低、重量轻、加工方便等特点。
因此，选用铝母线要比铜母线经济。
5.1.2母线截面形状的选择
农村发电厂和变电站配电装置中的母线截面目前采用矩形、圆形和绞线圆形等。
选择母线截面形状的原则是：
肌肤效应系数尽量低；
散热好；
机械强度高；
连接方便；
安装简单。
由于本变电所是小型化变电所，高压侧与低压侧均布置在室外，并且采用单母线接线方式，没有高压侧母线，只有低压侧母线。
钢芯铝绞线的耐张性能比单股母线好，在允许电流相同的条件下，钢芯铝绞线的直径比单股母线直径大，其表面附近的电场强度小于单股母线。
为了使农村发电厂和变电站的屋外配电装置结构和布置简单，投资少，所以10kV侧母线选择钢芯铝绞线。
5.1.3母线的放置
母线水平放置，相间距离
a=0.65mb=4m
已知条件θ0＝25℃＝70℃θ＝37℃。
5.1.410kV侧母线的选择
按最大长期工作电流选择母线截面
选择条件：
通过母线的最大长期工作电流不应大于母线长期允许电流，即
（5-1）
式中—相应于某一母线布置方式和环境温度为+25℃时的母线长期允许电流，可由母线载流量表查出；
—温度修正系数，，其中=25℃，为母线的长期允许温度，用螺栓连接时，为70℃；
—通过母线的最大长期工作电流，A
温度修正系数
按通过低压侧母线的最大长期工作电流
A
=422.95A
经计算查«
选择LGJ-150型钢芯铝绞线，其70℃时最大允许持续电流为463A
1）校验
热稳定性校验
按上述条件选择的截面，还必须按短路条件校验其热稳定，其方法通常采用最小截面法，即
（m2）（5-2）
式中—选择的母线截面，m2
—最小允许截面，m2
—稳态短路电流，A
—母线材料的热稳定系数
—短路发热的等值时间,s
—集肤效应系数，取
短路计算时间。
因，所以，经查短路电流为分量等值时间表[1]得。
因，所以，故
母线正常运行时的最高温度为：
查不同工作温度下裸导体的值[1]知，按热稳定条件所需最小母线截面为
小于所选母线截面150mm2，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。
5.1.510kV侧出线选择及校验
在六回出线中，以最大负荷的一条出线路为出线截面积选择的计算依据，其它线路一定能满足。
由于六回出线的负荷相差不大，故不会造成太大的浪费。
并且出线路负荷要考虑今后5年的增长，其增长率为5%。
按通过10kV侧出线的最大长期工作电流
0.86
=146.02A
选择LGJ—35型钢芯铝绞线，其70℃时最大允许持续电流为189A
（1）校验
母线正常运行时的最高温度
小于所选母线的截面积，故满足热稳定要求，因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。
5.2断路器的选择及校验
5.2.160kV侧断路器的选择及校验
（1）断路器的选择
按构造形式、装置种类、额定电压、额定电流、和额定开断电流选择断路器。
又据，查«
[3]选择型六氟化硫断路器。
六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，断流容量大，检修期长，结构紧凑，占地面积小，有益于变电所小型化。
其技术参数见表5-1。
表5-1LW9-63型断路器参数
型号
额定电流
（A）
Iekd（kA）
ij
（kA）
tg
（s）
（s）
Ir（4s）（kA）
LW9-63
63
2500
31.5
80
0.03
0.12
（2）校验
对于无穷大电源供电电网，所以满足额定开断电流的要求。
1）热稳定性校验：
短路电流的热脉冲：
因此满足热稳定性要求。
2）动稳定性校验
极限通过电流
故动稳定性也满足要求。
经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选型断路器满足要求。
5.2.210kV侧断路器的选择及校验
按构造形式、装置种类、额定电压、额定电流、和额定开断电流选择断路器，而且放在屋外，所以可选真空断路又据，查«
[3]选择ZW1-10型断路器，其技术参数见表5-2。
表5-2ZW1-10型断路器参数
Iekd
（kA）
Ir（4s）
thu
ZW1-10
630
12.5
0.05
对于无穷大电源供电电网，满足额定开断电流的要求。
极限通过电流
经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选ZW1-10型断路器满足要求。
5.2.310kV出线侧断路器的选择及校验
四条出线中找出负荷最大的作为计算依据，则其他几条线路都能满足，按构造形式、装置种类、额定电压、额定电流、和额定开断电流选择断路器。
而且放在屋外，所以可选屋外式真空断路器。
[3]
选择ZW1-10型断路器。
其技术参数见表5-3。
表5-3ZW1-10型断路器参数
额定电压（kV）
额定电流（A）
Iekd
tg
Thu
1）热稳定性校验
极限通过电流
5.3隔离开关的选择及校验
5.3.160kV侧隔离开关的选择及校验
（1）隔离开关的选择
根据变压器高压母线侧断路器选择计算的数据，经查«
选择GW4-63型隔离开关。
其技术参数见表5-4。
表5-4GW4-63型隔离开关参数
额定电流（A）
动稳定电流
4s热稳定电流（kA）
GW4-63
50
20
极限通过电流
经计算满足热稳定性及动稳定性要求，因此所选GW4-63型隔离开关满足要求。
5.3.210kV侧隔离开关的选择及校验
根据变压器低压母线侧断路器选择计算的数据，经查«
选择GW9-10G/20型隔离开关。
其技术参数见表5-5。
表5-5GW9-10G/630-20型隔离开关参数
动稳定电流（kA）
GW9-10G/630-20
50
经计算满足热稳定及动稳定要求，因此所选GW9-10G/630-20型隔离开关满足要求。
5.3.310kV出线侧隔离开关的选择及校验
选择GW9-10G/630-20型隔离开关。
其技术参数见表5-6。
表5-6GW9-10G/630-20型隔离开关参数
5.4电流互感器的选择及校验
5.4.160kV侧电流互感器的选择及校验
（1）电流互感器的选择
按最大长期工作电流
根据，经查«
选择LCWB5-63型户外独立式电流互感器。
其技术参数见表5-7。
表5-7LCWB5-63型电流互感器参数
额定电压
（kV）
准确级
额定输出
（VA）
额定电流比
1s热稳定电流倍数
动稳定电流倍数
LCWB5-63
B
300/5
30
100
根据
满足热
升级会员 