110KV降压变电站一次部分设计设计项目说明指导书.doc

目录第一某些 110KV降压变电站一次某些设计阐明书1一、原始资料1(一)建站规模1(二)环境条件2(三)短路阻抗2二、电气主接线设计2(一)电气主接线设计原则2(二)220kV电气主接线方案拟定3(三)35kV电气主接线方案拟定5(四)10kV电气主接线方案拟定7三、主变选取9(一)主变容量SN和台数选取9(二)主变压器型式和构造选取9四、站（所）用电设计10(一)站用变压器选取基本原则10五、高压电气设备选取10(一)高压断路器10(二)隔离开关12(三)电流互感器选取及校验13(四)电压互感器选取及校验14(五)高压熔断器选取及校验15(六)母线选取及校验16(七)各重要电气设备选取成果一览表见附录2。16六、防雷及过电压保护装置设计16(一)变电站（所）直击雷防护16(二)侵入波过电压防护17(三)进线段保护17(四)三绕组变电器和变压器中性点防雷保护17(五)接地装置设计18(六)避雷器选取18第一某些 110KV降压变电站一次某些设计阐明书一、 原始资料(一) 建站规模某都市拟建一座110kV变电站，向该地区35kV和10kV两个电压级别供电。本变电站由两个输入回路S1、S2供电（详见图1、表1）。35kV出线8回，2回备用。10kV出线9回，1回备用。对35kV侧来讲，本站供电对象是乡镇变电站1、A区、B区、乡镇变电站2，10kV侧供电对象是汽车厂1、医院、汽车厂2、煤场、自来水厂（详细数据见表2）。待设变电所110KV250km（LGJ-120）架空线 0.5欧/km图1 供电入线图示表1 供电系统S1、S2资料表系统1系统2线路参数(MVA)(MVA)(kM)(kM)60025800253030表2 供电系统S1、S2资料表电压负荷名称每回最大负荷（KW）功率因数回路数供电方式线路长度（km）35KV乡镇变164000.92架空15A区23000.851架空7B区29000.851架空11镇变268000.92架空10备用210KV汽车厂18000.881电缆5医院9000.882电缆3汽车厂27800.851电缆7煤场9800.92架空5自来水厂8000.852电缆10备用1(二) 环境条件变电所位于某都市， 地势平坦，交通便利，空气较清洁，区平均海拔800米，最高气温38，最低气温-2（变压器油牌#10即可），年平均雷电日30日/年（非多雷区），土壤电阻率高达1000.M(三) 短路阻抗系统作无穷大电源考虑无穷大功率电源特点是：1、 电源功率为无穷大；2、系统频率恒定；3、电源内阻抗为零；4、电源端电压恒定。（题目没有提出站用电，由于站用电自身对次变电系统影响不大，本次设计对其经行忽视。）2、由于没有已知站用负荷，因此依照有关计算经验，取总负荷0.5%计算。二、 电气主接线设计(一) 电气主接线设计原则1) 依照发电厂和变电所在系统中地位和作用拟定对主接线可靠性、灵活性和经济性规定。2) 主接线设计除考虑电网安全稳定运营规定外，还应满足电网浮现故障时应急解决规定3) 各种配电装置接线选取，要考虑配电装置所在发电厂和变电所性质、电压级别、进出口出线回路数、采用设备状况、供电负荷重要性和本地区运营习惯等因素4) 近期接线与远期接线相结合，以便接线过渡5) 进行必要技术经济比较。依照原始资料，此变电站有三个电压级别：110/35/10KV ，故可初选三相三绕组变压器，依照变电站与系统连接系统图知，变电站有两条进线，为保证供电可靠性，可装设两台主变压器。(二) 220kV电气主接线方案拟定电压级别为35kV 60kV，出线为4 8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对顾客供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设立旁路母线条件所限（35kV 60kV出线多为双回路，有也许停电检修断路器，且检修时间短，约为2 3天）因此，35kV 60kV采用双母线接线时，不适当设立旁路母线，有条件时可设立旁路隔离开关（杨以涵，等，）。依照以上分析，筛选保存下面两种也许接线方案，如图3及图4所示。图1 单母线分段带旁母接线图2 双母线接线对比图3及图4两种接线方案，综合比较成果见表6。表3 35kV主接线方案比较表项目 方案方案单方案双技术 简朴清晰、操作以便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不断电检修出线断路器，保证重要顾客供电 供电可靠 调度灵活 扩建以便 便于实验 易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节约投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大经比较两种方案都具备易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但已满足地方顾客规定，且其具备良好经济性，同步，鉴于此电压级别不高，可选用投资小方案。(三) 35kV电气主接线方案拟定电压级别为35kV 60kV，出线为4 8回，可采用单母线分段接线，也可采用双母线接线。为保证线路检修时不中断对顾客供电，采用单母线分段接线和双母线接线时，可增设旁路母线。但由于设立旁路母线条件所限（35kV 60kV出线多为双回路，有也许停电检修断路器，且检修时间短，约为2 3天）因此，35kV 60kV采用双母线接线时，不适当设立旁路母线，有条件时可设立旁路隔离开关（杨以涵，等，）。依照以上分析，筛选保存下面两种也许接线方案，如图3及图4所示。图3 单母线分段带旁母接线图4 双母线接线对比图3及图4两种接线方案，综合比较成果见表4。表4 35kV主接线方案比较表项目 方案方案单方案双技术 简朴清晰、操作以便、易于发展 可靠性、灵活性差 旁路断路器还可以代替出线断路器，进行不断电检修出线断路器，保证重要顾客供电 供电可靠 调度灵活 扩建以便 便于实验 易误操作经济 设备少、投资小 用母线分段断路器兼作旁路断路器节约投资 设备多、配电装置复杂 投资和占地面大经比较两种方案都具备易扩建这一特性。虽然方案可靠性、灵活性不如方案，但已满足地方顾客规定，且其具备良好经济性，同步，鉴于此电压级别不高，可选用投资小方案。(四) 10kV电气主接线方案拟定6kV 10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线普通用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，规定可靠性和灵活性较高场合。上述两种方案如图5及图6所示。图5 单母线分段接线图6 双母线接线对比图5及图6两种接线方案，综合比较成果见表5。表5 10kV主接线方案比较表项目方案方案单分方案双技术 不会导致全所停电 调度灵活 保证对重要顾客供电 任一断路器检修，该回路必要停止工作 供电可靠 调度灵活 扩建以便 便于实验 易误操作经济 占地少 设备少 设备多、配电装置复杂 投资和占地面积大通过综合比较方案在经济性上比喻案好，且调度灵活，也可保证供电可靠性。因此选用方案。三、 主变选取(一) 主变容量SN和台数选取1. 变电站主变压器台数分析拟定为保证供电可靠性，变电所普通装设2台主变压器；枢纽变电所装设24台；地区性孤立一次变电所或大型工业专用变电所，可装设3台。考虑到该变电站为一重要中间变电站，与系统联系紧密，且在进线端有两条回路。故选用两台主变压器，并列运营且容量相等。2. 变电站主变压器容量分析拟定变电所主变压器容量SN普通按变电所建成5规划负荷选取。对重要变电所，应考虑一台主变压器停运时，别的变压器容量在计及过负荷能力容许时间内，应满足I、II类负荷供电；对普通性变电所，当一台主变压器停运时，别的变压器容量应满足所有负荷70%80%（或60%以上）。因此，当S总=25.850MW时，两台主变压器受上述条件限制，应过各自承担18.1MW，故选取20MW就可以满足负荷规定。(二) 主变压器型式和构造选取相数：容量为300MW单元连接主变压器普通都采用三相变压器。绕组数与构造：具备三种电压级别变电站中，高压端电压为110V，若通过主变压器各绕组功率均达到该变压器容量15%以上或低压侧虽无负荷，但在变电站内需装设无功补偿设备时，主变压器采用三绕组。绕组接线组别：国内110kV及以上电压变压器绕组都采用Y连接；35kV采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV如下电压变压器绕组都采用三角型连接调压方式：有载调压较容易稳定电压，减少电压波动，同步负载中有医院和自来水厂等重要负荷，应当防止断电事故发生，因此选取有载调压方式冷却方式：油浸风冷(ONAF),满足50000kVA及如下、110kV产品，最为经济合理。按装上述原则，选取接近国标容量系列变压器型号SFSZ7-31500/110型其参数如表6所示：（表）。 表6型号额定容量(KVA)额定电压 (KV)空载电流（%）空载损耗（KW）负载损耗（KW)阻抗电压(%)连接组高压中压低压高低高低中低高中高低中低SFSZ7-31500/110315001108*1.25%38.52*2.5%111.0950.317510.517.56.5YN,yn0,d11其容量比为：15000/15000/15000。四、 站（所）用电设计(一) 站用变压器选取基本原则变压器原、副边额定电压分别与引接点和站用电系统额定电压相适应；阻抗电压及调压型式选取，宜使在引接点电压及站用电负荷正常波动范畴内，站用电各级母线电压偏移不超过额定电压；变压器容量必要保证站用机械及设备能从电源获得足够功率。站用变压器选S6-160/10型，其参数如表7所示： 表7型号额定容量(KVA)额定电压(KV)连接组损耗(W)阻抗电压(%)空载电流(%)高压低压空载短路S6-160/1016011、10.5、10、6.3、60.4Y,yn0430210042.0/3.5五、 高压电气设备选取(一) 高压断路器1. 断路器种类和型式选取考虑到可靠性和经济性，以便运营维护和实现变电站设备无由化目的，且由于SF6断路器以成为超高压和特高压唯一有发展前程断路器。故在110kV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用寿命和检修周期长并且使用可靠，不存在不安全问题。真空断路器由于其噪音小、不爆炸、体积小、无污染、可频繁操作、使用寿命和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精准，所须操作功小，动作快，燃弧时间短、且于开断电源大小无关，熄弧后触头间隙介质恢复速度快，开断近区故障性能好，且适于开断容性负荷电流等特点。因而被大量使用于35kV及如下电压级别中（毛力夫，1998）。因此，35kV和10kV侧采用真空断路器，又依照最大持续工作电流及短路电流，最后拟定采用下面高压断路器。断路器选取详细技术条件如下： 电压： 电流： 开断电流： 式中：断路器实际开断时间t秒短路电流周期分量；断路器额定开断电流。 动稳定： 式中： 断路器极限通过电流峰值；三相短路电流冲击值。 热稳定： 式中：稳态三相短路电流；其中：，由和短路电流计算时间。综上所述，应选取断路器（详见附录）110KV母线侧与进线侧断路器选SW6-110/1250-15.8型，参数如下表8所示： 表8型号电压(KV)额定电流(A)额定断开电流(KA)极限通过电流(KA)4S热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)重叠性能额定最大最大有效电流休止时间(s)重叠时间(s)SW6-110110126125015.8、21、31.5、（16）、（21）41、53、8041、53、8015.8、21、31.5、（16）、（21）0.2（0.2）0.04（0.045）0.10.4 35KV母线侧与出线侧选出断路器型号为SW235/1000-24.8型，其参数如下表所示： 表9型号电压(KV)额定电流(A)额定断开电流(KA)极限通过电流(KA)4s热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)额定最大最大有效SW2-353540.5100024.863.439.224.80.40.06 10KV母线侧选出断路器型号为SN10-10型，其参数如下表所示：表10型号额定电压(KV)额定电流(A)额定断开电流(KA)极限通过电流(KA)4s热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)最大有效SN10-101043.313043.343.30.20.0610KV出线侧选出断路器型号为SN10-10/630-16型,其参数如下表所示：表11型号额定电压(KV)额定电流(A)额定断开电流(KA)极限通过电流(KA)热稳定电流(KA)合闸时间(s)固有分闸时间(s)最大有效SN10-101063016401616(2S)0.20.06(二) 隔离开关隔离开关是高压开关设备一种，它重要是用来隔离电源，进行倒闸操作，还可以拉、合小电流电路。选取隔离开关时应满足如下基本规定：1) 隔离开关分开后应具备明显断开点，易于鉴别设备与否与电网隔开。2) 隔离开关断开点之间应有足够绝缘距离，以保证过电压及相间闪络状况下，不致引起击穿而危及工作人员安全。3) 隔离开关应具备足够热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。4) 隔离开关在跳、合闸时同期性要好，要有最佳跳、合闸速度，以尽量减少操作时过电压。5) 隔离开关构造简朴，动作要可靠。6) 带有接地刀闸隔离开关，必要装设连锁机构，以保证隔离开关对的操作。 断路器选取详细技术条件如下： 电压： 电流： 动稳定： 热稳定： 综上所述，应选取隔离开关（详见附录）表12各电压级别隔离开关选取电压级别型号额定电压额定电流动稳定电流110kVGW4-110G110kV 1000A8035KV母线侧GW2-3535kV1000A5035KV出线侧GW43535kV600A5010KV母线侧GW2-1010kVA8510KV出线侧GNI-1010kV400A50(三) 电流互感器选取及校验依照发电厂电气某些，35kV如下屋内配电装置电流互感器，依照安装使用条件及产品状况，采用瓷绝缘构造或树脂浇注绝缘构造。35kV以上配电装置普通采用油浸式绝缘构造独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管，穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。依照电力工程电气设备手册，35kV及以上配电装置普通采用油浸瓷箱式绝缘构造独立式电流互感器，惯用L(C)系列。出线侧电流互感器采顾客外式，用于表计测量保护装置需要精确度。一次额定电流选取：当电流互感器用于测量时，其一次额定电流应尽量选取比回路中正常工作电流大1/3左右，以保证测量仪表有最佳工作，并在过负荷时，使仪表有恰当批示。电力变压器中性点电流互感器一次额定电流应按不不大于变压器容许不平衡电流选取，普通状况下，可按变压器额定电流1/3进行选取。电缆式零序电流互感器窗中应能通过一次回路所有电缆。当保护和测量仪表共用一组电流互感器时，只能选用相似一次电流。 精确级选取：与仪表连接接分流器、变送器、互感器、中间互感器不低于如下规定：用于电能测量互感器精确级：0.5功电度表应配用0.2级互感器；1.0级有功电度表应配用0.5级互感级；2.0级无功电度表也应配用0.5级互感器；2.0级有功电度表及3.0级无功电度表，可配用1.0级级互感器；普通保护用电流互感器可选用3级，差动距离及高频保护用电流互感器宜选用D级，零序接地保护可釆用专用电流互感器，保护用电流互感器普通按10%倍数曲线进行校验计算。 一次侧额定电压： UnUgUg为电流互感器安装处一次回路工作电压，Un为电流互感器额定电压。 热稳定校验:电流互感器热稳定能力常以1s容许通过一次额定电流I1n来校验：(I1nKt)Itdz， Kt为CT1s热稳定倍数； 动稳定校验：内部动稳定可用下式校验：I1nKdwichI1n- 电流互感器一次绕组额定电流（A）ich- 短路冲击电流瞬时值（KA）Kdw-CT1s动稳定倍数依照条件，各电压级别电流互感器选取如下：安装位置型号额定电流比(A)级次组合精确级次二次负荷()0.5级10%倍数1S热稳定倍数动稳定倍数110KVLB-1102600/50.5B2.02.0153035KVLCWD1-3800/50.5/B22155610KV母线侧LAJ-106000/50.5/D0.52.4105010KV出线侧LA-10400/50.5/0.50.50.460(四) 电压互感器选取及校验依照发电厂电气某些，6kV 35kV配电装置普通采用油浸绝缘构造，在高压开关柜中或在布置地位狭窄地方，可采用树脂浇注绝缘构造，当需要零序电压时，普通采用三相五柱式电压互感器。35kV 110kV配电装置普通采用油浸绝缘构造电磁式电压互感器。110kV及以上线路侧电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合。因而统一选用电容式电压互感器。35kV及以上户外装置，电压互感器都是在单相出线侧时，若首端有电源，为监视线路有无电压进行同期和设立重叠闸。关于精确度，电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及精确级别规定进行选取。综合各个因素，110kV线路最后拟定选用 YDR-110 型电容式电压互感器。35kV 110kV配电装置应安装单相电压互感器用于测量和保护装置。关于精确度，计算与保护用电压互感器，二次侧负荷较小，普通满足精确度规定，只有二次侧用作控制电源时才校验精确度，此处因有电度表故选编0.5级。综合各个因素，35kV线路最后拟定选用四台单相带接地保护油浸式TDJJ35型电压互感器，选顾客内式。3kV 20kV配电装置，宜采用油绝缘构造，也可采用树脂浇注绝缘构造电磁式电压互感器，综合各个因素，10kV线路最后拟定采用TSJW10型电压互感器。由于电压互感器与电网并联，当系统发生短路时，电压互感器自身不遭受短路电流作用，因而不校验热稳定和动稳定。安装位置型式额定变比在下列精确级别下额定容量(VA)最大容量(VA)0.5级1级3级110KV单相(屋外式)JCC-11050010001/1/1-12-1235KV单相(屋外式)JDJJ-35150250600120010KV单相(屋外式)JDZ-1010000/10080150300500(五) 高压熔断器选取及校验高压熔断器应按所列技术条件选取，并按使用环境条件校验。熔断器是最简朴保护电器，它用来保护电气设备免受过载电流损害。此变电站所用熔断器应当是屋内型高压熔断器，此熔断器在变电所中惯用于保护电力电容器配电线路和配电变压器。1. 额定电压选取对于普通高压熔断器，其额定电压必要不不大于、等于电网额定电压。2. 熔管额定电流选取为保证熔断器壳不致损坏，高压熔断器熔管额定电流应不不大于、等于熔体额定电流：为了防止熔体在通过变压器励磁涌流和保护范畴以外短路及电动机自启动等冲击电流时误动作，保护35KV及如下电力变压器高压熔断器，其熔体额定电流按下式选取K为可靠系数(不计电动机自启动时K1.11.1，考虑电动机自启动时K1.52.0) 35KV选取熔断器RW9-35型，其参数如下表所示： 表19系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RW9-35350.5保护户外电压互感器 10KV选取熔断器RN2-10型，其参数如下表所示： 表20系列型号额定电压(KV)额定电流(A)断流容量(MVA)备注RN2100.51000保护户内电压互感器(六) 母线选取及校验110kV母线普通采用软导体型式。指引书中已将导线形式告诉为LGJQ-150加强型钢芯铝绞线。依照设计规定，35kV母线应选硬导体为宜。LGJ185型钢芯铝绞线即满足热稳定规定，同步也不不大于可不校验电晕最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。本变电所10kV最后回路较多，因而10kV母线应选硬导体为宜。故所选LGJ150型钢芯铝绞线满足热稳定规定，则同步也不不大于可不校验电晕最小导体LGJ70，故不进行电晕校验。(七) 各重要电气设备选取成果一览表见附录2。六、 防雷及过电压保护装置设计(一) 变电站（所）直击雷防护装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不适当超过10欧，为防止避雷针落雷引起反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间空气中距离Sk不适当不大于5m，独立避雷针接地装置与接地网之间地中距离Sd应不不大于3m。详细环节如下：1) 35kV、110kV配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。2) 主变压器：装设独立避雷针。3) 各电压级别母线桥：装设独立避雷针。4) 主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接构成接地网，并可靠接地。(二) 侵入波过电压防护变电站内必要装设避雷器以限制雷电波入侵时过电压，在110kV、35kV接近变电站lkm 2km进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA保护角在25和30范畴内，冲击接地电阻在l0左右，以保证大多数雷电波只在此线段外浮现，即设立进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一种避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘。其绝缘水平为35kV级别，需在中性点上装避雷器。(三) 进线段保护进线段保护是指在临近变电所12km一段线路上加强防雷保护办法。12kmFZGB2GB1未沿全线架设避雷线35110KV线路变电所进线段保护(四) 三绕组变电器和变压器中性点防雷保护当三绕组变压器高压侧或中压侧有雷电过电压波袭来时，通过绕组间静电耦合和电磁耦合，其低压绕组上会浮现一定过电压；最不利状况是低压绕组处在开路状态，这时静电感应分量也许很大而危及绝缘。考虑到这一分量将使低压绕组三相导线电位同步升高，因此只要在低压绕组出线端加装一只该电压级别阀型避雷器，就能保护好三相低压绕组。中压绕组、高压绕组虽也有开路运营也许，但其绝缘水平较高，普通不需加装避雷器来保护。国内110kV及以上电网中性点普通是直接接地，由于变压器中性点绝缘水平位35kV，为了满足灭弧电压高于电网单相接地时中性点电位升高稳态值，选用FZ-40型避雷器(五) 接地装置设计变电所内须要有良好接地装置以满足工作、安全和防雷保护接地规定。普通依照安全和工作接地规定敷设一种统一接地网，然后再在避雷针和避雷器下面增长接地体以满足防雷接地规定。 接地网由扁钢水平连接，埋入地下0.60.8m处，其面积S大体与发电厂和变电所面积相似。其总接地电阻可估算为：为了满足工作及安全接地，变电站工频接地电压为0.5到5欧姆。(六) 避雷器选取避雷器是一种保护电器，用来保护配电变压器，电站和变电所等电器设备绝缘免受大气过电压或某些操作过电压危害。大气过电压由雷击或静电感应产生；操作过电压普通是由于电力系统运营状况发生突变而产生电磁振荡所致。避雷器有两种：（1）阀型避雷器按其构造不同，又分为普通阀型避雷器和 磁吹阀型避雷器：（2）管型避雷器，运用绝缘管内间隙中电弧所产气愤体把电弧吹灭。用于线路作为防雷保护。1阀型避雷器应按下列条件选取：（1）额定电压：避雷器额定电压应与系统额定电压一致。（2）灭弧电压：按照使用状况，校验避雷器安装地点也许浮现最大导线对地电压，与否等于或不大于避雷器最大容许电压（灭弧电压）；在中性点非直接接地电网中应不低于设备最高运营线电压。在中性点直接接地电网中应取设备最高运营线电压80%其参数如下表所示：安装位置型号组合方式额定电压(KV)灭弧电压(KV)工频放电电压(KV)不不大于不不不大于110KV母线FZ-1104FZ-30J11010022426835KV母线FZ-352FZ-1535418410410KV母线FZ-10单独元件1012.72631