畢業(yè)設(shè)計--110kv降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計

1、<p>　　第一部分 設(shè)計說明書</p><p><b>　　1 概 述</b></p><p><b>　　設(shè)計依據(jù)</b></p><p>　　由xx《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——110kV降壓變電所電氣一次部分初步設(shè)計（一）》</p><p><b

2、>　　原始資料要求：</b></p><p>　?、?設(shè)計變電所在城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷。</p><p>　?、?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。</p><p>　?、?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；

3、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，地勢平坦，交通方便。</p><p>　?、?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。</p><p>　?、?待建變電所與電力系統(tǒng)的連接情況如圖l</p><p>　　圖1 待設(shè)計

4、變電所與電力系統(tǒng)的連接電路圖</p><p>　　變電所的設(shè)計內(nèi)容包括：</p><p>　　⑴ 選擇本變電所主變的類型。</p><p>　　⑵ 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。</p><p>　　⑶ 進(jìn)行必要的短路電流計算。</p><p>　　⑷ 選擇和校

5、驗所需的電氣設(shè)備。</p><p>　?、?設(shè)計和校驗?zāi)妇€系統(tǒng)。</p><p>　?、?進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計。</p><p>　?、?進(jìn)行防雷保護(hù)規(guī)劃設(shè)計。</p><p>　?、?110kV高壓配電裝置設(shè)計。</p><p><b>　　1.2 設(shè)計規(guī)模</b></p>&l

6、t;p><b>　?、?主變壓器容量：</b></p><p>　　2×40MVA，電壓等級110/35/10kV。</p><p>　　⑵ 110kV出線：</p><p>　　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。</p><p><b>　?、?35kV出線：</

7、b></p><p>　　出線6回，不設(shè)備用出線。</p><p><b>　?、?10kV出線：</b></p><p>　　出線16回，不設(shè)備用出線。連接至近區(qū)負(fù)荷。</p><p><b>　?、?無功補償：</b></p><p>　　裝于10kV母線，容量2&

8、#215;10MVar。</p><p><b>　?、?所用電源：</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　2 電氣主接線</b></p><p><b>　　2.1 主變壓器</b></p&g

9、t;<p>　　本變電所主變壓器容量為2×40MVA，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±2×2.5%/38.5±2×2.5%/11kV，接線組別YN，yn0，d11。U12=10.5%，U13=17.5%，U23=6.5%。[2]</p><p>　　2.2 110

10、kV接線</p><p><b>　　方案一：</b></p><p>　　110kV最終規(guī)模4回架空出線，考慮到本站在110kV電網(wǎng)中的重要性，采用雙母線，其中一條母線分段的接線方式。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　110kV最終規(guī)模4回架空出線，考慮到本站在1

11、10kV電網(wǎng)中的重要性，采用單母線分段帶旁路接線，分段斷路器兼作旁路斷路器。</p><p><b>　　方案三：</b></p><p>　　110kV最終規(guī)模4回架空出線，由于斷路器采用六氟化硫斷路器，采用單母線分段接線。</p><p>　　三套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：</p><p>　　方案一具有運行靈活、可靠，出

12、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)，比方案一略高。投資由于有兩條三段母線，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。</p><p>　　方案二具有運行靈活、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。</p><p&

13、gt;　　方案三運行靈活，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。</p><p>　　2.3 35kV接線</p><p>　　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。</p><p>　　方案二：35k

14、V采用雙母線分段接線。</p><p>　　兩套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：</p><p>　　方案一運行較為靈活，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。</p><p>　　方案二運行靈活、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

15、，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。</p><p>　　2.4 10kV接線</p><p>　　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。</p><p>　　2.5 電氣主接線方式</p&g

16、t;<p>　　綜合三個電壓等級的可用接線方式，確定以下接線方式為最終備選方式：</p><p>　　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。</p><p><b>　　其示意接線圖如下：</b></p><p>

17、;　　圖1 電氣主接線方案一</p><p>　　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。</p><p><b>　　其示意接線圖如下：</b></p><p>　　圖2 電氣主接線方案二</p><p>　

18、　兩套方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較：</p><p>　　方案一運行靈活，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)約用地和供電可靠的規(guī)則。</p><p>　　方案二運行靈活，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用。而且由于主接線形式較為復(fù)雜，電氣設(shè)備的數(shù)量也較方案一增加了很多，從經(jīng)

19、濟(jì)角度，投資可能要較方案一多增加數(shù)千萬元。考慮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。</p><p><b>　　2.6 無功補償</b></p><p>　　裝于10kV母線側(cè)，最終容量按2×10MVar配置，1段、2段分別裝設(shè)一組。</p><p><b&g

20、t;　　2.7 中性點設(shè)備</b></p><p>　　主變壓器110kV側(cè)中性點采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)，也可經(jīng)隔離開關(guān)接地。主變壓器35kV側(cè)中性點采用避雷器加保護(hù)間隙保護(hù)。</p><p><b>　　3 短路電流計算</b></p><p>　　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

21、.55秒、3.1秒、4秒和沖擊電流的計算。</p><p>　　110kV母線的最大短路電流是分段斷路器閉合運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行時分段斷路器一側(cè)三相短路的情況。</p><p>　　所以短路電流計算是對以上三點進(jìn)行計算的。</p><

22、;p>　　根據(jù)110kV母線系統(tǒng)阻抗，在考慮主變并列運行的情況下，短路電流計算結(jié)果如下：</p><p>　　表1 短路電流計算結(jié)果表：</p><p><b>　　4 主要設(shè)備選擇</b></p><p>　　4.1 110kV斷路器</p><p>

23、;　　110kV斷路器選用LW6-110/3150型SF6斷路器，額定電流3150A，額定開斷電流31.5kA 。</p><p>　　4.2 35kV斷路器</p><p>　　35kV斷路器選用LW16-35/1600型SF6斷路器，額定電流1600A，額定開斷電流25kA。</p><p>　　4.3 10kV開關(guān)柜和斷路器</p><p&

24、gt;　　10kV開關(guān)柜選用XGN-10型固定式開關(guān)柜。柜中配ZN28-10/2000型真空斷路器。額定電流為2000A，額定開斷電流31.5kA。</p><p>　　4.4 110kV隔離開關(guān)</p><p>　　110kV隔離開關(guān)選用GW5-110D型隔離開關(guān)。額定電流3150A。</p><p>　　4.5 35kV隔離開關(guān)</p><p

25、>　　35kV隔離開關(guān)選用GW5-35型隔離開關(guān)。額定電流1000A。</p><p>　　4.6 10kV隔離開關(guān)</p><p>　　10kV隔離開關(guān)選用GN30-10型隔離開關(guān)。額定電流2000A。</p><p>　　4.7 10kV并聯(lián)電容器</p><p>　　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

26、置，戶外布置。</p><p><b>　　4.8 所用變壓器</b></p><p>　　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?0kVA。</p><p><b>　　4.9 導(dǎo)體</b></p><p>　　110kV主變進(jìn)線額定電流

27、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2×LMY-110×10。</p><p>　　表2 110kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表</p><p>　　表3

28、 35kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表</p><p>　　表4 10kV斷路器及隔離開關(guān)選擇結(jié)果表</p><p>　　表5 母線的選擇結(jié)果表</p><p>　　表6 互感器選擇

29、情況列表</p><p>　　5 電氣設(shè)備布置及配電裝置</p><p><b>　　5.1 電氣總布置</b></p><p>　　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。</p>

30、<p>　　主控樓布置有載波機(jī)室、檢修間及二次設(shè)備室等。</p><p><b>　　5.2 配電裝置</b></p><p>　　5.2.1 主變壓器</p><p>　　變壓器尺寸6m×4m（長×寬），兩臺主變一側(cè)設(shè)電纜溝。變壓器中性點設(shè)備及端子箱布置在變壓器附近。</p><p>　　

31、5.2.2 110kV配電裝置</p><p>　　110kV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8m。</p><p>　　5.2.3 35kV配電裝置</p><p>　　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。</p><p>　　5.2.4 10kV配電裝置</p><p&

32、gt;　　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)至室外電纜溝。[5]</p><p>　　5.2.5 并聯(lián)電容器組</p><p>　　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。</p><p>　　6

33、 過電壓保護(hù)和接地</p><p><b>　　6.1 直擊雷保護(hù)</b></p><p>　　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</p><p><b>　　6.2 過電壓保護(hù)</b></p><p>　　為防止線路侵入的雷電波過電壓，在

34、110kV、35kV、10kV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)主變壓器中性點絕緣，在主變110kV側(cè)中性點裝設(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]</p><p><b>　　6.3 接地</b></p><p>　　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50

35、×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0.5Ω。并滿足《交流電氣裝置的接地》（DL/T621-1997）標(biāo)準(zhǔn)的要求。</p><p>　　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。</p><p>　　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]</p><p>

36、;<b>　　7 防雷規(guī)劃</b></p><p>　　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)獨立避雷針進(jìn)行直接雷保護(hù)。</p><p>　　為了防止反擊，主變構(gòu)架上不設(shè)置避雷針。</p><p>　　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

37、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。</p><p>　　由于金屬氧化物避雷器沒有串聯(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行電壓不可超過避雷器允許的持續(xù)運行電壓。避雷器選擇情況見下表：</p><p>　　表7

38、 避雷器選擇情況表</p><p>　　8 繼電保護(hù)及自動裝置</p><p>　　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。</p><p>　　8.1 主變壓器保護(hù)</p><p>　　按照《繼

39、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]</p><p><b>　　主保護(hù)：</b></p><p><b>　　差動保護(hù)</b></p><p>

40、<b>　　變壓器重瓦斯保護(hù)</b></p><p><b>　　后備保護(hù)：</b></p><p>　　復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)</p><p><b>　　零序過流過壓保護(hù)</b></p><p><b>　　過負(fù)荷保護(hù)</b></p>&l

41、t;p><b>　　非電量保護(hù)</b></p><p>　　8.2 110kV的保護(hù)</p><p>　　裝設(shè)高頻距離保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。</p><p>　　8.3 35kV線路保護(hù)</p><p>　　裝設(shè)距離保護(hù)作為主保護(hù)，電流保護(hù)作為后備。</p><p>　　三段式過

42、流保護(hù)（帶方向、電壓閉鎖）</p><p><b>　　單相接地保護(hù)及選線</b></p><p><b>　　自動重合閘裝置</b></p><p><b>　　低周減載</b></p><p>　　8.4 10kV線路保護(hù)</p><p><b

43、>　　三段式過流保護(hù)</b></p><p><b>　　單相接地選線</b></p><p><b>　　自動重合閘裝置</b></p><p><b>　　低周減載</b></p><p>　　8.5 電力電容器組保護(hù)</p><p&g

44、t;<b>　　限時速斷保護(hù)</b></p><p><b>　　過流保護(hù)</b></p><p><b>　　電流閉鎖失壓保護(hù)</b></p><p><b>　　過電壓保護(hù)</b></p><p><b>　　差壓保護(hù)</b>&l

45、t;/p><p><b>　　8.6 自動裝置</b></p><p>　　10kV、35kV線路裝設(shè)自動重合閘裝置</p><p>　　10kV、35kV線路裝設(shè)自動低周減載裝置</p><p>　　裝設(shè)小電流接地檢測裝置</p><p><b>　　8.7 直流系統(tǒng)</b>&

46、lt;/p><p>　　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，運行方便，安全可靠。</p><p><b>　　9 其他</b></p><p><b>　　9.1 照明及動力</b><

47、;/p><p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　9.2 交流所用變系統(tǒng)</p><p>　　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

48、所用變壓器，為提高重要負(fù)荷的供電可靠性，所用電系統(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。</p><p>　　9.3 電纜敷設(shè)與防火</p><p>　　所內(nèi)采用電纜溝及埋管暗敷方式。</p><p>　　微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)的電流、電壓、信號接點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

49、規(guī)范》要求設(shè)計。各相電流和電壓線及其中性點線分別置于同一電纜內(nèi)。</p><p>　　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。</p><p><b>　　9.4 輔助設(shè)施</b></p><p>　　變電所內(nèi)設(shè)電氣實驗室，檢修間。</p><p>　　9.5 電氣

50、二次線控制方式</p><p>　　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。變電所綜合自動化系統(tǒng)包括微機(jī)監(jiān)控、微機(jī)保護(hù)、微機(jī)自動裝置、智能化直流系統(tǒng)、智能型電度表以及其他自動裝置。各部分之間通過標(biāo)準(zhǔn)通信接口與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)進(jìn)行交流，協(xié)調(diào)工作，并能與上級調(diào)度通信系統(tǒng)實現(xiàn)四遙（遙測、遙控、遙信、遙調(diào)）。站內(nèi)同時設(shè)計有設(shè)

51、置在就地的手動控制方式，作為后備控制手段。</p><p>　　9.6 電氣二次設(shè)備布置</p><p>　　電氣二次設(shè)備布置分為計算機(jī)監(jiān)控室和繼電器是兩部分，繼電器是采用防靜電活動地板，設(shè)有主變壓器保護(hù)柜、110kV線路及母線保護(hù)柜、測控單元柜、公用設(shè)備柜、電度表柜、所用電柜、直流電源柜等，并留有備用屏位。計算機(jī)監(jiān)控室與繼電器室相鄰，室內(nèi)設(shè)置計算機(jī)操作臺，布置主機(jī)、操作設(shè)備、不停電電源（

52、UPS）、陰極管監(jiān)視器（CRT）、打印機(jī)等，是全站的控制中心，也是值班人員的主要工作場所。</p><p>　　9.7 電測量儀表的配置</p><p>　　站內(nèi)電測量儀表的配置按照《電力裝置的電測量儀表裝置設(shè)計規(guī)范》的要求設(shè)計。測量功能由計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)完成，計量功能由智能型電度表完成?？赏ㄟ^監(jiān)控系統(tǒng)遠(yuǎn)傳。110kV、35kV、10kV線路及主變各側(cè)單相有功電度計量準(zhǔn)確度1級，單向無功電度

53、計量準(zhǔn)確度2級。10kV電容器單向無功電度計量準(zhǔn)確度2級。</p><p>　　9.8 同期及防誤操作閉鎖</p><p>　　本站同期功能由計算機(jī)監(jiān)控實現(xiàn)，監(jiān)控系統(tǒng)同時具有隔離開關(guān)防誤閉鎖功能（程序閉鎖），另外，110kV及35kV設(shè)計采用電磁鎖，10kV配電裝置采用柜內(nèi)帶五防機(jī)械閉鎖功能的開關(guān)柜。</p><p>　　9.9 二次回路參數(shù)</p>

54、<p>　　全站二次回路主要參數(shù)：</p><p>　　直流電壓220V，交流電壓380/220V。</p><p>　　電流互感器二次電流5A，電壓互感器二次電壓100V。</p><p>　　9.10 火災(zāi)自動報警裝置</p><p>　　在變電站內(nèi)設(shè)置一套火災(zāi)自動報警裝置，報警區(qū)域包括繼電器室、計算機(jī)監(jiān)控室、10kV配電裝置