220kv张场短路计算及设备选择Word文件下载.docx
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Uj=230kV
2.主变压器三侧阻抗标幺值分别为:
UdI%=1/2(UdI-II%+UdI-III%-UdII-III%)
=1/2(14+23-8)=14.5
UdII%=1/2(UdI-II%+UdII-III%-UdI-III%)
=1/2(14+8-23)=-0.5
UdIII%=1/2(UdI-III%+UdII-III%-UdI-II%)
=1/2(23+8-14)=8.5
于是标幺值为:
XI*=14.5%×
100/180=0.081
XII*=-0.5%×
100/180≈0
XIII*=8.5%×
100/180=0.047
3.系统接线图
4.等值阻抗图
基准容量为:
采用Y/△变换简化等值阻抗图,简化后的等值阻抗图为:
5.短路电流计算:
(1)K1点短路:
XK1*=0.0092538
SK1=100×
(1/0.0092538)=10806.4(MVA)
IK1=IJ/XK1*=(SJ/√3UJX1)/XK1*
=[100/(√3×
230)]/0.0092538=27.127(kA)
Ich1=√2KchIK1=2.55×
IK1=2.55×
27.127=69.17(kA)
(2)K2点短路:
XK2*=0.0092538+0.081/3=0.0363
SK2=100×
(1/0.0363)=2724.8(MVA)
IK2=IJ/XK2*=(SJ/√3UJX2)/XK2*
115)]/0.0367=13.68(kA)
Ich2=2.55×
IK2=2.55×
13.68=34.88(kA)
(3)K3点短路(三台主变分裂运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047)=0.0832
SK3=100×
(1/0.0832)=1201.15(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*
37)]/0.0832=18.755(kA)
Ich3=2.55×
IK3=2.55×
18.755=47.83(kA)
(4)K3点短路(两台主变并列运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047/2)=0.06
(1/0.06)=1666.6(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*
37)]/0.06=26.01(kA)
26.01=66.32(kA)
(5).K3点短路(三台主变并列运行)
XK3*=0.0092538+(0.081/3+0.047/3)=0.0524
(1/0.0524)=1908.4(MVA)
IK3=IJ/XK3*=(SJ/√3UJX3)/XK3*)
37)]/0.0524=29.78(kA)
29.78=75.94(kA)
6.短路容量,短路电流,冲击电流一览表
短路点
短路容量(MVA)
短路电流(kA)
冲击电流(kA)
K1
10806.4
27.127
69.17
K2
2724.8
13.68
34.88
K3(三台主变分列)
1201.15
18.755
47.83
K3(两台主变并列)
1666.6
26.01
66.32
K3(三台主变并列)
1908.4
29.78
75.94
本计算书按照选用普通阻抗变压器,35kV侧两台并列运行考虑进行设备选择。
二.设备选择中短路电流假想时间tjs的确定:
1.选择电器时计算时间tjs的确定:
(1).热稳定持续时间tjs:
(见:
《导体和电器选择设计技术规定》第5.0.13条规定“对电器宜采用后备保护动作时间加相应断路器的开断时间”)
tjs=tb+tfd
注:
tjs热稳定持续时间(s)
tb后备保护动作时间(s)(后备保护全部按照有延时整定计算)
tfd断路器开断时间(s)
tb220kV:
3s110kV:
3.6s35kV:
2.4s
tfd220kVGIS:
0.05s(见《通用设备》2009年版P150)
110kVGIS:
0.06s(见《通用设备》2009年版P164)
VD4,HD4:
0.06s
所以:
220kV:
tjs=3+0.03=3.05s
110kV:
tjs=3.6+0.04=3.66s
35kV:
tjs=2.4+0.06=2.46s
2、计算导体时tjs的确定:
根据《导体和电器选择设计技术规定》第5.0.13条规定“对导体(不包括电缆),宜采用主保护动作时间加相应断路器开断时间”及《电力工程电气设计手册电气一次部分》P233表6-5得:
220kV:
tjs=0.1s
110kV:
35kV:
tjs=0.15s
三.高压电器设备选择:
1.高压断路器
(1).220kV侧:
SK1=10321.5(MVA);
IK1=25.91(kA);
Ich1=66.07(kA);
tjs=3.05(s);
故:
选用GIS组合电器,220kVGIS最高电压为252kV。
断路器技术参数为:
额定电流:
3150A
额定开断电流:
50kA
额定短时耐受电流:
50kA(3s)
额定峰值耐受电流:
125kA
制造厂保证的最高工作电压为Uzd=252kV
回路的工作电压为:
Ug=220kV所以:
Uzd>
Ug
设备的额定电流:
Ie=3150A
回路的持续工作电流:
主变:
Ibg=1.05×
180000/(√3×
230)=474.4(A)
母线电流考虑母线穿越功率900MVA:
母联:
Img=900000/(√3×
230)=2259.2(A)
线路采用2×
LGJ-400导线,持续极限输送电流为:
Ixg=2×
845A=1690A
∴Ie>Ig
③设备额定断流容量Sdn=√3×
220×
50=19052.56(MVA)
短路容量Sk1=10321.5MVA∴Sdn>Sk1
④动稳定校验:
设备极限通过电流(峰值)Igf=125kA
回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值ich1=66.07kA
∴Igf>ich1
⑤热稳定校验:
由短路的热稳定条件
,及短路电流引起的热效应
,得
I∞×
=25.91×
=26.13(kA)<It=50kA
注:
I∞---回路中可能通过的最大稳态短路电流(kA);
It---t秒内设备允许通过的热稳定电流有效值(kA)
t---热稳定电流允许的作用时间(s);
***以上校验均满足要求
(2).110kV侧:
SK2=2724.8MVA;
IK2=13.68(kA);
Ich2=34.88(kA);
tjs=3.66s;
选用GIS组合电器,110kVGIS最高电压为126kV。
2000A
40kA
40kA(3s)
100kA
①制造厂保证的最高工作电压Uzd=126kV
回路工作电压Ug=110kV∴Uzd>Ug
②设备额定电流Ie=2000A
回路持续工作电流
Ibg=1.05×
121)=901.8(A)
所以:
Ie>
Ibg
③设备额定断流容量Sdn=√3×
110×
40=7621(MVA)
短路容量Sk2=2724.8MVA∴Sdn>Sk2
④动稳定校验:
设备极限通过电流(峰值)Igf=100kA
回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值ich2=34.88kA
∴Igf>ich2
⑤热稳定校验:
=13.68×
=15.11(kA)<40kA
t------热稳定电流允许的作用时间(s);
***以上校验均满足要求.
(3)35kV主变进线:
中置式开关柜(两台主变并列)
Sk3=1666.6MVA;
Ik3=26.01kA;
ich3=66.32kA;
tjs=2.46s
故:
选VD4型断路器:
2500A;
31.5kA;
31.5kA(4s);
80kA
①制造厂保证的最高工作电压Uzd=40.5kV
回路工作电压Ug=38.5kV∴Uzd>Ug
②设备额定电流Ie=2500A
回路持续工作电流Ig:
主变:
Ibg=1.05×
180000×
0.5/(√3×
38.5)=1417.17(A)
Ig<
Ie
③设备额定断流容量Sdn=√3×
35×
31.5=1909.6MVA
短路容量Sk3=1666.6MVA∴Sdn>Sk3
设备极限通过电流(峰值)Igf=80kA
回路中可能发生的三相短路电流最大冲击值
ich=66.32kA∴Igf>ich
=26.01×
=20.99(kA)<31.5kA
(4)35kV电容器、站用变及出线柜:
中置式开关柜
Ik3=26.01kA;
ich3=68.32kA;
母联侧选HD4型SF6断路器:
线路侧选VD4型真空断路器:
1250A;
31.5kA;
31.5kA(4s);
80kA
回路工作电压Ug=38.5kV∴Uzd>Ug
②设备额定电流Ie=1250A
<
1>
35kV出线最大负荷应不会超过1250A;
<
2>
站用变,Izybg=
(A)
3>
根据系统提供,变电站内规划安装无功补偿电容器9×
10Mvar,本期安装6×
10Mvar;
于是35kV电容器回路工作电流为
∴Ie>Ig
31.5=1909.6MVA
短路容量Sk3=1666.6MVA∴Sdn>Sk3
设备极限通过电流(峰值)Igf=80kA
ich3=68.32kA∴Igf>ich
=20.4(kA)<31.5kA
t----热稳定电流允许的作用时间(s);
2.高压隔离开关:
(1).220kV侧:
采用GIS组合电器,选其参数为:
3150A;
50kA(3s);
125kA
校验同断路器满足要求
采用GIS组合电器,选其参数为:
2000A;
40kA(3s);
100kA
(4)220kV主变中性点隔离开关选GW13━126W型
其参数为:
额定电流630A
额定动稳定电流(峰值)50kA
4s额定热稳定电流(有效值)20kA
(5)110kV主变中性点隔离开关选GW13━72.5W型、
其参数为:
3.电流互感器:
(1)220kV侧:
由前计算知:
主变回路:
Ibg=474.4A;
母联:
230)=2259.2(A);
线路:
采用GIS
线路间隔CT选择:
1600~3200/5A0.2s/0.2s,5P30/5P30;
主变间隔CT选择:
0.2s/0.2s/0.2s,5P30/5P30
保护级和计量级均选用:
800~1600/5A
母联间隔CT选择:
1600~3200/5A5P30/5P30,0.2s/0.2s
(2)110kV侧:
由前计算知:
主变回路Ibg=901.8A;
线路回路:
Ixg=845A
主变进线间隔CT选择:
0.2S/0.2S;
5P30/5P30
保护级选1200~2000/5A计量级选1200~2000/5A;
出线间隔CT选择:
0.2S/5P30;
或者0.2S/0.2S/5P30
保护级选1200~2000/5A计量级选800~2000/5A;
母联间隔CT选择:
0.2s/5P30;
1200~2000/5A
校验同断路器满足要求。
(3)35kV侧:
1)主变进线选:
2500/5A;
5P20/5P20/5P20/0.2s/0.2s
分段选:
2500/5A5P20/5P20/0.5s
2)出线及电容器:
选/5P20/5P20/0.5s/0.2s
保护级800/5A,1500/5A;
计量级400~800/5A,400~800/5A
(4)主变三侧CT选择:
差动保护CT的计算:
220kV侧
110kV侧
35kV侧
额定电流
1.05×
230)
121)
0.5×
38.5)
结线方式
△
CT结线方式
Y
CT一次电流
180000/(√3×
230)=474.4(A)
121)=901.8(A)
38.5)=1417.17(A)
CT的变比
1200~2000/5A
2500/5A
CT二次电流
474.4/(800/5)
=2.97(A)
901.8/(1200/5)
=3.76(A)
1417.17/(2500/5)
=2.834(A)
4.35kV侧屋内配电装置穿墙套管:
(1)主变进线间隔穿墙套管:
选CG3-40.5/2000A
①设备额定电流Ie=2500A
回路持续工作电流:
Ibg=1417.17A
②动稳定校验:
按短路动稳定校验,要求:
P≤0.6Pxu
Pxu---穿墙套管的抗弯破坏负荷(N);
P-----在短路时作用于穿墙套管的力(N);
计算跨中的力:
F=1.76×
10-1×
ich2lp/a(N);
式中:
lp=(l1+l2)/2;
a---相间距(mm)
其中:
l1---支柱绝缘子与穿墙套管的距离(mm),
取l=1500mm;
L2---穿墙套管的总长(mm),取l=1370mm;
∴F=1.76×
ich2[(l1+l2)/2]/a(N)
=1.76×
68.2532×
[(1500+1370)/2]/500
=2353.09(N)
于是水平布置:
P=Kf×
F=1×
2353.09=2353.09(N)
Kf=1(参见新版《电力工程电气设计手册》电气一次部分P256表6--41)
而:
0.6×
Pxu=0.6×
8=4.8(kN)
∴P<0.6Pxu;
满足要求
③热稳定校验:
=20.4(kA)<30kA
5.电压互感器:
不再计算,参考典型设计或其他工程可选为:
220kV侧:
选GIS,其参数为:
220/
/0.1/
/0.1kV
110kV侧:
选GIS,其参数为:
110/
35kV侧:
选中置式开关柜,其参数为:
35/
/0.1/3kV
6.避雷器:
不再计算,依据(新版)《电力工程电气设计手册》电气一次部分P251表6-36及参考典型设计或其他工程可选为:
220kV侧:
选Y10W━204/532W型,其参数为:
避雷器额定电压(有效值):
204kV;
系统的额定电压(有效值):
220kV;
避雷器持续运行电压(有效值):
159kV;
主变中性点:
选YH1.5WN1-144/320型,其参数为:
144kV;
选与110kVGIS配套的避雷器,其参数为:
102kV;
110kV;
79.6kV;
选YH1.5WN1-72/186型,其参数为:
72kV;
35kV侧:
选51/134kV5kA,其参数为:
51kV;
35kV;
44kV;
四.导体选择:
1.220kV侧:
(1)主母线:
由前计算知:
Ibg=474.4A;
Img=2259.2(A)
按220kV配电装置进出线布置,母线按最大穿越功率计算.
采用GIS额定电流选择3150A
(2)主变进线:
1)按经济电流密度选择:
Ibg=474.4A;
取最大年负荷利用小时Tzd=4000(h);
取j=1.26(A/mm)(见(新版)《电力工程电气设计手册》电气一次部分P377图8-30)
于是:
Sj=Ig/j=474.4/1.26=376.5(mm2)
故选LGJ━400/50型
2)按短路热稳定校验:
导体短路前的导体温度(即在额定负荷下的工作温度):
(下式同电缆的短路热稳定校验中计算导体短路前的导体温度相同,见(新版)《电力工程电气设计手册》电气一次部分P936~937式17-5)
=0+(Y-0)×
(Igmax