110kV变电站电气一次系统设计(6)

b. 计算条间作用应力

由b/h=10/60=0.167, 2b?b10==0.143 h?b60?10

查书矩形母线形状系数K12=0.63，同相母线条间作用力为:

121-82 fs=2.5K12ich×10=2.5×0.63×11.3657×10?10?3×10-8=203.46(N/m) （5-11） b

Ls.max=b2h(p??)fs2?10?10?3?(69?106?0.38?106)=(60×10) （5-12） ?0.49m 203.46-3衬垫临界跨距为：

?3h?360?10?1003?10?10?1.13m Lc=?b（5-13） fs203.46

应按Lc=0.49m来确定衬垫跨距Ls。

203.46?0.492fsLs26σs=2==4.07×10Pa （5-14） 2?92bh2?10?60?10

σmax=σф+σs=0.38×106+4.07×106=4.45×106Pa<69×106Pa （5-15）

所以可保证满足动稳定要求。

5.5.3 35kV出线的选择及校验

35kV出线最大持续工作电流Ig.max=132A

按最大持续工作电流选择，查设备手册选LGJ-120钢芯铝绞线，其标称截面为

2120mm，+80℃长期允许载流量为401A。

实际环境温度20℃，综合修正系数K=1.05

K?Iy =1.05×170=178.5 >Ig.max=132A

I热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2) C

tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间

取 tdz=3.4s

查书106页表5-2，其中热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

I4457.12Smin=?tdz=?3.4?94.47 (mm) C87

可见，前面所选导线截面S=120mm2>Smin=94.47 mm2，满足热稳定要求。

5.5.4 10kV母线的选择及校验

(1)按经济电流密度选择母线截面

10kV最大持续工作电流，Ig.max=2625A

按Tmax=4500h，查书可得经济电流密度J=1.15A/mm2

则母线经济截面为：

S= Ig.max/J=2625/1.15=2282.61mm2

应选(120×10)型双条铝母线，它在Qy=70℃,Q0=25℃，竖放布置时Iy=2945A 因实际环境温度Q=Q0=25℃，综合修正系数K=1.05

故KIy=3092.25A> Ig.max=2625A，可满足长期发热要求。

I(2)热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2) C

tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间

取 tdz=3.4s

查书热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

19192.3I?.4?406.77 (mm2) Smin=?tdz=87C

可见，前面所选母线截面S=2(120×10)=4200(mm2)≥Smin=406.77 mm2

能满足短路热稳定要求。

(3)动稳定校验

a. 相间作用应力。

查书知竖放双条矩形母线的截面系数:

W=3.3hb2=3.3×120×102=39.6 cm3

惯性半径ri=1.66b=1.66×10=1.66cm；

L=1.2m；材料系数ε=1.55×104

16.6?10?3ri44自振频率 fm=1122ε=112××1.55×10=200.12×10Hz≠35～155 Hz L1.22

所以β=1

1?1.22?L2

-82-86所以σф=1.73i×10=1.73×19.1923××10=0.33×10Pa 0.7?39.6?10?6?W2

chb. 计算条间作用应力

由b/h=10/120=0.083, 2b?b10==0.077 h?b120?10

查书矩形母线形状系数K12=0.63，同相母线条间作用力为:

11-82 fs=2.5K12ich×10=2.5×0.63×19.1923×10?10?3×10-8=580.14(N/m) b2

Ls.max=b2h(?p???)fs2?10?10?3?(69?106?0.33?106)=(120×10) =5.84m 580.14-3

衬垫临界跨距为：

?3h?3120?10?1003?10?10?0.144m Lc=?bfs580.14

应按Lc=0.144m来确定衬垫跨距Ls。

fsLs2580.14?0.1442

6σs=2==0.5×10Pa 2bh2?0.01?0.12

σmax=σф+σs=0.33×106+0.5×106=0.83×106Pa<69×106Pa

所以可保证满足动稳定要求。

5.5.5 10kV出线的选择及校验

10kV出线最大持续工作电流Ig.max=173A

按最大持续工作电流选择，选LGJ-120钢芯铝绞线，其标称截面为120mm，+80℃长

期允许载流量为401A。

实际环境温度20℃，综合修正系数K=1.05

K?Iy =1.05×401=421.05 >173

I 热稳定校验：S≥Smin=?tdz(mm2) C2

tdz为主保护动作时间加断路器全分闸时间

取 tdz=3.4s

查书热稳定系数C=87，满足热稳定要求的最小截面为:

5.1269?103I??3.4=99.51(mm2) Smin=tdz=95C

可见，前面所选导线截面S=120mm2>Smin=99.51mm2，满足热稳定要求。

5.6 避雷器的选择及校验

电站和变电所等电器设备的绝缘免受大气过电压或某些操作过电压的危害。大气过电

压由雷击或静电感应产生；操作过电压一般是由于电力系统的运行情况发生突变而产生电磁振荡所致，因此变电站必须配置避雷器。

避雷器有两种：（1）阀型避雷器，按其结构的不同，又分为普通阀型避雷器和磁吹

阀型避雷器：（2）管型避雷器，利用绝缘管内间隙中的电弧所产生的气体把电弧吹灭。

用于线路作为防雷保护。

5.6.1 110KV侧避雷器的选择和校验

由Ug=110kV查书，选FZ-110型，其参数如下表5-20：

（1）灭弧电压校验：

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?110?126.5KV

直接接地：Umh?CdUm?0.8?126.5?101.2KV，满足要求。 （5-16） （2）工频放电电压校验： 下限值： Ugfx?k0Uxg?3?

126.5 ?219KV （5-17）

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?219?262KV＜312KV （5-18） 上、下限值均满足要求。

故所选FZ-110 型避雷器满足要求。

（《发电厂电气部分课程设计参考资料》P140声明：一般国产阀型避雷器的保护特性与各种电器的绝缘均可配合，冲击的放电电压和残压校验从略。）

5.6.2 35KV

侧避雷器的选择和校验

由Ug=35kV查书选FZ-35型，其参数如下表5-21： 表5-21 FZ-35避雷器参数

（1）灭弧电压校验：

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?35?40.25KV 直接接地：Umh?CdUm?0.8?40.25?32.2KV，满足要求。

（2）工频放电电压校验：

下限值： Ugfx?k0Uxg?3?40.25

?69.72KV

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?69.72?83.664KV＜104KV

上、下限值均满足要求。

故所选FZ-35 型避雷器满足要求。

5.6.3 10KV侧避雷器的选择和校验

由Ug=10kV查书选FZ-10型，其参数如下表5-22：

（1）灭弧电压校验

最高工作允许电压：Um?1.15UN?1.15?10?11.5KV

直接接地： Umh?CdUm?1.1?11.5?12.65KV，满足要求。

（2）工频放电电压校验

下限值： Ugfx?k0Uxg?3.5?11.5

3?23KV

上限值： Ugfs?1.2Ugfx?1.2?23?28KV＜31KV

上、下限值均满足要求。故所选FZ—10阀式避雷器满足要求。

6 主接线方案的经济比较

6.1 方案三与方案四的综合投资

(1)方案三的综合投资

a. 主变：50.07×2=100.14万元

b. 配电装置

110kV侧：5?4.76?10?0.272?26.52万元

35kV侧：13?1.22?2?0.2?24?0.12?19.14万元

10kV侧：1.55?12?0.11?2?0.0567?24?0.0076?3.1658万元

c. Z0＝100.14+26.52+19.14+3.1658=148.9658万元 （6-1）

(其中，Z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合投

资)

d. Z =Z0(1+α/100)=148.9658×(1+90/100)=283.035万元 （6-2）

(其中，α为附加费用比例系数，110kV取90)

(2)方案四的综合投资

a. 主变：50.07×2=100.14万元

b. 配电装置

110kV侧：3?4.76?8?0.27=16.456万元

35kV侧：13?1.22?2?0.2?24?0.12?19.14万元

10kV侧：1.55?12?0.11?2?0.0567?24?0.0076?3.1658万元

c. Z0＝100.14+16.456+19.14+3.1658=138.9018万元

(其中，Z0为主体设备的综合投资，包括变压器、开关设备、配电装置等设备的综合

投资)

d. Z=Z0(1+α/100)=138.9018×(1+90/100)=263.913万元

(其中，α为附加费用比例系数，110kV取90)

6.2 方案1与方案3的年运行费用

(1)方案三的年运行费用

△P0=80KW

△Q0=I0-%·SN/100=1.6×75000/100=1200kVar （6-3） △Ps(1-2)=90KW △Ps(1-3)=90KW △Ps(2-3)=68KW

△P1K=1/2(△Ps(1-2)+△Ps(1-3)-△Ps(2-3)) （6-4）

=1/2(90+90-68)

=56kw

△P2K=1/2(△Ps(1-2)+△Ps(2-3)-△Ps(1-3)) （6-5）

=1/2(90+68-90) =34kw

△P3K=1/2(△Ps(1-3)+△Ps(2-3)-△Ps(1-2)) （6-6）

=1/2(90+68-90) =34kw

?PK=△P1K+△P2K+△P3K?56?34?34?124KW （6-7） Uk(1-2)%=13.75 Uk(1-3)%=8.75 Uk(2-3)%= -0.75

Uk1%= 1/2(Uk(1-2)%+ Uk(1-3)%- Uk(2-3)%) =1/2(13.75+8.75+0.75) =11.63

Uk2%= 1/2(Uk(1-2)%+ Uk(2-3)%- Uk(1-3)%) =1/2(13.75-0.75-8.75) =2.13

Uk3%= 1/2(Uk(2-3)%+ Uk(1-3)%- Uk(1-2)%) =1/2(8.75-0.75-13.75) =-2.88

△Q1k= Uk1%·SN/100=11.63×75000/100=8722.5 kWar △Q2k= Uk2%·SN/100=2.13×75000/100=1597.5 kWar △Q3k= Uk3%·SN/100=-2.88×75000/100=-2160 kWar ?QK=△Q1k+ △Q2k+△Q3k ?8722.5?1597.5?2160?8160kWar 由以上数据可算出△A：

222

?A?nT1SS

S30(?P0??Q0)?2n(?PK??QK1S2?22?2)? NSNSN

0+2?2

(124+0.1×16312.5) ×(802302=2(80+0.1×1200)×8001

752?752)?3500

=5193218.019KW·h

U1=△A×10-4+u1+u2 =0.08×5193218.019×10-4+0.042×283.035+0.058×283.035 =69.849万元 (2)方案四的年运行费用

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