05畢業(yè)設(shè)計110kV變電所電氣說明書

1、第一部分設(shè)計說明書1概述1.1設(shè)計依據(jù)由華北水利水電學(xué)院動力工程系電氣教研室提供的2001級電氣工程及其自動化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)指導(dǎo)書一一110kV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計（一）原始資料要求：設(shè)計變電所在城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷。確定本變電所的電壓等級為 110/ 35/ 10KV 110KV是本變電所的電源電壓，35KV和 10KV是二次電壓。待建變電所的電源，由雙回110KV線路送到本變電所：在中壓側(cè) 35KV母線，送出6 回線路；在低壓側(cè)10KV母線，送出16回線路，為近區(qū)負(fù)荷，每回路輸送容量 1MW，自然 功率因數(shù)0.6，要求10KV母線功率因數(shù)0.9 ;該變電所的所址，地

2、勢平坦，交通方便。變壓器采用兩 臺型號完 全相同的 有載調(diào)壓 三繞組電力變壓器， 變壓器 容量為 40000KVA待建變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如圖I150寸訝幾系統(tǒng)110=0.042 , （ =100 ）26OK35待設(shè)計110 變電所10圖1待設(shè)計變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖變電所的設(shè)計內(nèi)容包括：選擇本變電所主變的類型。設(shè)計本變電所的電氣主接線，選出數(shù)個電氣主接線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，確定 一個較佳方案。進(jìn)行必要的短路電流計算。選擇和校驗(yàn)所需的電氣設(shè)備。設(shè)計和校驗(yàn)?zāi)妇€系統(tǒng)。進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計。進(jìn)行防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計。110kV高壓配電裝置設(shè)計1.2設(shè)計規(guī)模主變壓器容量：2X 40MV

3、A 電壓等級 110/35/10kV。110kV出線：出線 4回，不設(shè)備用出線，電源發(fā)電廠 2 回，連接電力系統(tǒng) 2 回35kV出線：出線 6 回，不設(shè)備用出線。10kV出線：出線 16回，不設(shè)備用出線。連接至近區(qū)負(fù)荷。無功補(bǔ)償：裝于10kV母線，容量2X 10MVa。所用電源：在10kV母線兩段各裝設(shè)一臺型號相同的所用變壓器互為備用。2 電氣主接線2.1 主變壓器本變電所主變壓器容量為2X40MVA為便于維護(hù)管理，兩臺主變壓器選用油浸風(fēng)冷型有載調(diào)壓電力變壓器，所選型號為SFSZ7-40000/110 ，電壓等級 121±2X 2.5%/38.5 ±2X2.5%/11kV，

4、接線組別 Yn, yn0, d11。U2=10.5%, 5=17.5%,山=6.5%。22.2110kV 接線方案一：110kV電網(wǎng)中的重要性，采用雙母線，110kV電網(wǎng)中的重要性，采用單母線分110kV最終規(guī)模4回架空出線，考慮到本站在 其中一條母線分段的接線方式。方案二：110kV最終規(guī)模4回架空出線，考慮到本站在段帶旁路接線，分段斷路器兼作旁路斷路器。方案三：110kV最終規(guī)模4回架空出線，因?yàn)閿嗦菲鞑捎昧驍嗦菲?，采用單母線分段接 線。三套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較： 方案一具有運(yùn)行靈活、可靠，出現(xiàn)斷路器故障時，不用停電，而且有一段母線故障不 會影響供電， 安全性較高。 占地與方案二相當(dāng)，

5、 比方案一略高。 投資因?yàn)橛袃蓷l三段母線， 需要用到八臺斷路器， 比方案二和方案三都多。 投資及占地比方案二和方案三都沒有優(yōu)勢。方案二具有運(yùn)行靈活、可靠，出現(xiàn)斷路器故障時，不用停電，安全性較高。共三段母 線需要用 7 臺斷路器。但投資及占地比方案二略高一些，方案二投資比方案一略省一些。方案三運(yùn)行靈活，但是出線斷路器檢修時，須停電，供電安全性沒有較高保障。雖然投資 和占地面積比方案一和方案二都要省，但是結(jié)合本站所供負(fù)荷的重要性，此種接線方案不 符合電力系統(tǒng)供電可靠性的要求。2.335kV 接線方案一：35kV采用單母線分段接線。35kV出線6回。兩段母線各聯(lián)三回。方案二：35kV采用雙母線分段接

6、線。兩套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：方案一運(yùn)行較為靈活，占地面積比方案二要小，投資也相對方案二小很多。但是一旦 有一段母線斷電，就會影響其所連接的三條回路的電力供應(yīng)，導(dǎo)致三條回路停電。方案二運(yùn)行靈活、可靠。出現(xiàn)斷路器故障時，不用停電，安全性較高，但是兩條共四段母 線使工程占地面積較方案一增大很多，并且投資也多出數(shù)千萬?，F(xiàn)在的六氟化硫斷路器產(chǎn) 品質(zhì)量非常穩(wěn)定，出口斷路器損壞的可能性極小。2.410kV 接線考慮到10kV的16回出線并不是很高等級的用電負(fù)荷。短時間停電不會對用戶造成重大損 失。10kV采用投資較低，占地最小的單母線分段接線。10kV出線16回。2.5電氣主接線方式綜合三個電壓等級的可用接

7、線方式，確定以下接線方式為最終備選方式：方案一：110kV母線采用單母線分段帶旁路母線，分段斷路器兼作旁路母線斷路器接線。 35kV母線采用單母線分段的接線方式，10kV母線采用單母線分段的接線方式。其示意接線圖如下:圖1電氣主接線方案一方案二：110kV母線采用雙母線，其中一條母線分段的接線方式，35kV母線采用雙母線分段的接線方式，10kV母線采用單母線分段的接線方式。其示意接線圖如下:,-WjlJ i1b* 1uLtrrrrrn圖2電氣主接線方案二兩套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：方案一運(yùn)行靈活，能夠較好的保證電力供應(yīng)的可靠性。基本上不會產(chǎn)生大規(guī)模停電的 事故。占地面積較小，符合節(jié)約用地和供電可靠

8、的規(guī)則。方案二運(yùn)行靈活，能夠非常完善的保證電力供應(yīng)的可靠。 基本上不會出現(xiàn)故障性停電事故。占地面積較方案一大了許多，需要增加巨額的征地費(fèi)用。而且因?yàn)橹鹘泳€形式較為復(fù)雜， 電氣設(shè)備的數(shù)量也較方案一增加了很多，從經(jīng)濟(jì)角度，投資可能要較方案一多增加數(shù)千萬 元?？紤]到本變電所所供的電力用戶的重要性，沒有必要選擇方案二如此具有保障的接線 形式。所以最終接線方式確定為方案一。2.6無功補(bǔ)償裝于10kV母線側(cè)，最終容量按2X10MVar配置，1段、2段分別裝設(shè)一組。2.7中性點(diǎn)設(shè)備主變壓器110kV側(cè)中性點(diǎn)采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)，也可經(jīng)隔離開關(guān)接地。主變壓器35kV 側(cè)中性點(diǎn)采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)。3短

9、路電流計算短路電流計算包括110kV、35kV和10kV母線出現(xiàn)最大短路電流方式下 0秒、1.55秒、 3.1秒、4秒和沖擊電流的計算。110kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運(yùn)行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情 況。35kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運(yùn)行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情況。 10kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運(yùn)行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情況。所以短路電流計算是對以上三點(diǎn)進(jìn)行計算的。根據(jù)110kV母線系統(tǒng)阻抗，在考慮主變并列運(yùn)行的情況下，短路電流計算結(jié)果如下： 表1短路電流計算結(jié)果表：0秒時刻1.55秒時刻3.1秒時刻4秒時刻沖擊電流i sh110kV母線側(cè)三相短

10、路電流（kA）7.45083.2032.9822.92277.450835kV母線側(cè)三相短路電流（kA）9.83437.2337.2547.46849.834310kV母線側(cè)三相短路電流（kA）25.43120.922.5522.162425.4314主要設(shè)備選擇4.1110kV斷路器110kV斷路器選用LV6-110/3150型SF6斷路器，額定電流3150A,額定開斷電流31.5kA。4.235kV斷路器35kV斷路器選用LW6-35/1600型SF6斷路器，額定電流1600A,額定開斷電流25kA。4.310kV開關(guān)柜和斷路器10kV開關(guān)柜選用XGN-10型固定式開關(guān)柜。柜中配 ZN-1

11、0/2000型真空斷路器。額定電流 為2000A,額定開斷電流31.5kA。4.4110kV隔離開關(guān)110kV隔離開關(guān)選用GW110D型隔離開關(guān)。額定電流3150A。4.535kV隔離開關(guān)35kV隔離開關(guān)選用GW35型隔離開關(guān)。額定電流1000A。4.610kV隔離開關(guān)10kV隔離開關(guān)選用GN>10型隔離開關(guān)。額定電流2000A。4.710kV并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器組布置在10kV配電裝置附近，選用密集型電容器組成套裝置，戶外布置。4.8所用變壓器本次設(shè)計選用兩臺10kV級所用變壓器，設(shè)計考慮選用干式絕緣，并布置在10kV開關(guān)柜內(nèi)， 所用變?nèi)萘繛?0kVA4.9導(dǎo)體110kV主變進(jìn)線額定電

12、流為168A導(dǎo)線選用LGJ-185/25。 35kV進(jìn)線額定電流為528A,導(dǎo)線選用LGJ-185/25。主變壓器10kV側(cè)額定電流為1848A, 10kV主變進(jìn)線屋內(nèi)部分選用 封閉母線，母線選用2X LMY-110X 10。表2110kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表電流計算結(jié)果項(xiàng)目LVW-110/3150GW/110D/3150UN110(kV)UN110(kV)110(kV)1 max1287(A)1 N3150(A)3150(A)1 2.9227(kA)1 br31.5(kA)i sh7.4508(kA)i max100(kA)120(kA)Qk31(kA2 s)It2t2 240 X 4

13、=6400(kA s)29402x 5=8000(kA2 s)表335kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表電流計算結(jié)果項(xiàng)目LW6-35/1600GW/35/1000UN35(kV)UN35(kV)35(kV)I max277.2(A)I N1600(A)1000(A)1 7.4684(kA)I br25(kA)i sh9.8343(kA)i max63(kA)80(kA)Q31(kA2 s)It2t212x4=1764(kA2 s)2 2252X 5=3125(kA2 s)表410kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表電流計算結(jié)果項(xiàng)目ZN8-10/2000GNo-10/2000UN10(kV)UN10(kV

14、)10(kV)I max840(A)1 N2000(A)2000(A)1 22.1624(kA)I br31.5(kA)i sh25.431(kA)i max80(kA)125(kA)Q21386.68(kA s)It2t2 227 X 4=2916(kA s)22976(kA s)表5母線的選擇結(jié)果表設(shè)備名稱選擇結(jié)果計算結(jié)果2S(mm)放置方式I y(A)(33 C)(T ( X 106Pa)I gmax(A)Smin(mn2)b( X 106Pa)110kV母 線$ 80管型鋁錳合金水平放置145870128723406.0535kV母 線80 X 10矩形鋁排水平放置99070277.2

15、5045.75備注母線平放表6互感器選擇情況列表設(shè)備名稱安裝地點(diǎn)型號電壓互感器110kV母 線JDC6-110 0.5/0.5/3P 級35kV母 線JDZ8-35 0.5/0.5/3P 級10kV母 線JDZ12-10 0.5/0.5/3P 級電流互感器110kV線路線路保護(hù)LCWB6-110/1500 5P/5P/5P/0.5/0.2主變保護(hù)LCWB6-110/3150 5P/5P/5P/0.5/0.2110kV母 聯(lián)LCWB6-110/3150 5P/5P/5P/0.5/0.235kV線路LCWB6-35/1000 5P/5P/5P/0.5/0.235kV母 聯(lián)LCWB6-35/2000

16、 5P/5P/5P/0.5/0.210kV出 線LZZJ-10/200，5P/0.5/3 級10kV母 聯(lián)LZZJ-10/600，5P/0.5/3 級5電氣設(shè)備布置及配電裝置5.1電氣總布置本變電所主變壓器，35kV、110kV配電裝置，并聯(lián)電容器組均為戶外布置。10kV高壓 開關(guān)柜等電氣設(shè)備布置在屋內(nèi)。35kV、110kV均為架空出線。10kV為電纜引至圍墻外電桿 架空出線。主控樓布置有載波機(jī)室、檢修間及二次設(shè)備室等。5.2配電裝置主變壓器變壓器尺寸6mx 4m （長X寬），兩臺主變一側(cè)設(shè)電纜溝。變壓器中性點(diǎn)設(shè)備及端子箱布置 在變壓器附近。配電裝置110kV配電裝置為中型布置，采用敞開式電器

17、。進(jìn)出線間隔寬度為8m配電裝置35kV配電裝置為中型布置，采用敞開式電器。進(jìn)出線間隔寬度為6m配電裝置10kV配電室布置在110kV配電裝置南側(cè)，主變10kV經(jīng)母線橋直接引入開關(guān)柜。10kV開關(guān) 柜為單列布置，開關(guān)柜二次電纜均敷設(shè)在盤前的電纜溝內(nèi)，一次電纜穿管敷設(shè)至室外電纜5.2.5 并聯(lián)電容器組10kV并聯(lián)電容器布置在10kV配電裝置附近，電容器組與10kV開關(guān)柜之間以電纜連接。6 過電壓保護(hù)和接地6.1 直擊雷保護(hù)本變電所除10kV配電裝置外均為戶外布置，在 110kV, 35kV配電裝置內(nèi)設(shè)避雷針保護(hù)配 電裝置6.2 過電壓保護(hù)為防止線路侵入的雷電波過電壓，在 110kV、35kV、10

18、kV每段母線上分別安裝避雷器。主 變壓器35kV、10kV側(cè)安裝避雷器。為保護(hù)主變壓器中性點(diǎn)絕緣，在主變 110kV側(cè)中性點(diǎn) 裝設(shè)一臺避雷器及放電間隙。10kV并聯(lián)電容器根據(jù)規(guī)定安裝設(shè)氧化鋅避雷器保護(hù)。 6.3 接地本變電站接地方式以水平接地為主，輔以垂直接地極，住接地網(wǎng)用鍍鋅扁鋼50x 6mm 布置盡量利用配電樓以外的空地。 深埋接地極。變電站主接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)不大于 0.5 Q。 并滿足交流電氣裝置的接地 (DL/T62 1 - 1 997)標(biāo)準(zhǔn)的要求。變電站四周與人行道相鄰處，設(shè)置與主網(wǎng)相連接的均壓帶。變電站內(nèi)為滿足微機(jī)保護(hù)、 微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的屏蔽和抗干擾要求， 二次設(shè)備室接地采用銅排。6

19、7 防雷規(guī)劃本工程采用110kV、35kV配電裝置構(gòu)架上設(shè)避雷針；10kV配電裝置設(shè)獨(dú)立避雷針進(jìn)行 直接雷保護(hù)。為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)置避雷針。 采用避雷器來防止雷電侵入波對電氣設(shè)備絕緣造成危害。避雷器的選擇，考慮到氧化 鋅避雷器的非線性伏安特性優(yōu)越于碳化硅避雷器，且沒有串聯(lián)間隙，保護(hù)特性好，沒有工 頻續(xù)流、滅弧等問題，所以本工程 110kV和35kV系統(tǒng)中，采用氧化鋅避雷器。 因?yàn)榻饘傺趸锉芾灼鳑]有串聯(lián)間隙，正常工頻相電壓要長期施加在金屬氧化物電阻片 上，為了保證使用壽命，長期施加于避雷器上的運(yùn)行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運(yùn)行 電壓。避雷器選擇情況見下表：表 7 避雷器選擇情況表設(shè)

20、備名稱安裝地點(diǎn)型號避雷器110kV母 線Y10W5-110110kV®線側(cè)Y10W5-11035kV母 線Y10W5-3535kV出線側(cè)Y10W5-3510kV母 線FZ-1010kV出線側(cè)FS-10主變中性點(diǎn)FZ-40，間隙保護(hù)8繼電保護(hù)及自動裝置全站繼電保護(hù)及自動裝置與監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一設(shè)計，采用微機(jī)型的獨(dú)立保護(hù)裝置或保護(hù)測控一 體化裝置，并具有通訊功能。設(shè)計依照繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的有關(guān)規(guī)定 配置。8.1主變壓器保護(hù)按照繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程的要求，并考慮到采用微機(jī)保護(hù)的具體情 況，采用雙主雙后的配置方式：差動保護(hù)、復(fù)合電壓閉鎖的過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、零 序過電流

21、保護(hù)及瓦斯、油溫、油位、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護(hù)。 5主保護(hù)：差動保護(hù)變壓器重瓦斯保護(hù)后備保護(hù)：復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)零序過流過壓保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)非電量保護(hù)8.2110kV的保護(hù)裝設(shè)咼頻距離保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。8.335kV線路保護(hù)裝設(shè)距離保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。三段式過流保護(hù)（帶方向、電壓閉鎖）單相接地保護(hù)及選線自動重合閘裝置低周減載8.410kV 線路保護(hù)三段式過流保護(hù)單相接地選線 自動重合閘裝置低周減載8.5 電力電容器組保護(hù)限時速斷保護(hù)過流保護(hù) 電流閉鎖失壓保護(hù)過電壓保護(hù)差壓保護(hù)8.6 自動裝置10kV、35kV線路裝設(shè)自動重合閘裝置10kV、35kV線路裝

22、設(shè)自動低周減載裝置裝設(shè)小電流接地檢測裝置8.7 直流系統(tǒng)本工程直流系統(tǒng)采用兩組蓄電池組，兩套充電裝置接線，每組蓄電池容量：100Ah，220V，蓄電池柜設(shè)置在繼電器室內(nèi)。正常時兩組同時工作，檢修時可由一組蓄電池短時工作。接 線靈活，運(yùn)行方便，安全可靠。9 其他9.1 照明及動力變電所正常照明由所用變交流屏供電，事故照明由直流屏供電。變壓器、 10kV、 35kV 配電裝置及道路照明采用投光燈集中照明。 10kV 配電室及輔助房間 采用熒光燈照明。二次設(shè)備室照明采用熒光燈照明。9.2 交流所用變系統(tǒng) 所用變系統(tǒng)低壓接線采用三相四線制零線接地系統(tǒng)。兩臺所用變壓器，為提高重要負(fù)荷的 供電可靠性，所用

23、電系統(tǒng)接線采用單母線分段接線，每臺所用變各帶一段母線，重要負(fù)荷 分別從兩段母線雙回供電。9.3 電纜敷設(shè)與防火所內(nèi)采用電纜溝及埋管暗敷方式。 微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)的電流、電壓、信號接點(diǎn)引入線均采用屏蔽電纜。屏蔽層接地措 施按國際GB50217-94電力工程電纜設(shè)計規(guī)范要求設(shè)計。各相電流和電壓線及其中性點(diǎn) 線分別置于同一電纜內(nèi)。電纜防火延燃措施按國際GB50217-94電力工程電纜設(shè)計規(guī)范中電纜防火和阻止延燃措 施設(shè)計。9.4 輔助設(shè)施變電所內(nèi)設(shè)電氣實(shí)驗(yàn)室，檢修間。9.5 電氣二次線控制方式本變電站設(shè)計為少人值班的控制方式，采用計算機(jī)綜合自動化監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對本站一次 設(shè)備的控制、保護(hù)、測量、報警等監(jiān)控功能，從而本站不必設(shè)置常規(guī)控制屏