110kV变电站方案设计书正式Word下载.docx

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6~10KV馈线应选轻型断路器，如SN10型少油断路器或ZN13型真空断路器；

若不能满足开断电流及动稳定和热稳定要求时，应采用限流措施。

在变电站中最简单的限制短路电流的方法，是使变压器低压侧分列运行；

若分列运行仍不能满足要求，则可装设分列电抗器，一般尽可能不装限流效果较小的母线电抗器。

故综合从以下几个方面考虑：

1断路器检修时，是否影响连续供电；

2线路能否满足Ⅰ,Ⅱ类负荷对供电的要求；

3大型机组突然停电对电力系统稳定运行的影响与产生的后果等因素。

主接线方案的拟定：

对本变电所原始材料进行分析，结合对电气主接线的可靠性、灵活性及经济性等基本要求，综合考虑。

在满足技术、经济政策的前提下，力争使其技术先进，供电可靠，经济合理的主接线方案。

此主接线还应具有足够的灵活性，能适应各种运行方式的变化，且在检修、事故等特殊状态下操作方便、调度灵活、检修安全、扩建发展方便。

故拟定的方案如下：

方案Ⅰ：

110KV侧采用内桥接线，35KV采用单母分段，10KV单母接线。

方案Ⅱ：

110KV侧采用单母分段，35KV采用单母分段带旁母，10KV采用单母分段。

由以上两个方案比较可知方案Ⅰ的110KV母线侧若增加负荷时不便于扩建，35KV、10KV出线的某一回路出现故障时有可能使整个线路停止送电，所以很难建，35KV线路故障、检修、切除或投入时，不影响其余回路工作，便于倒闸操作，10KV侧某一线路出现故障时不至于使整个母线停电，满足供电可靠、操作灵活、扩建方便等特点，所以采用方案Ⅱ，主接线图如图所示。

1.4高压断路器和隔离开关的选择：

1断路器种类和型式的选择

按照断路器采用的灭弧介质可分为油断路器、压缩空气断路器、SF6断路器、真空断路器等。

2额定电压和电流选择

≥，≥

式中、—分别为电气设备和电网的额定电压，KV

、—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电流，A。

3开断电流选择

高压断路器的额定开断电流，不应小于实际开断瞬间的短路电流周期分量，即

≥

4短路关合电流的选择

为了保证断路器在关合短路电流时间的安全，断路器的额定关合电流不应小于短路电流最大冲击值。

5断路热稳定和动稳定的校验

校验式

隔离开关的选择：

隔离开关也是发电厂和变电所中常用的开关电器。

它需与断路器配套使用。

但隔离开关无灭弧装置，不能用来接通和切断负荷电流和短路电流。

隔离开关与断路器相比，额定电压、额定电流的选择及短路动、热稳定的项目相同。

但由于隔离开关不用来接通和切断短路电流，故无需进行开断电流和短路关合电流的校验。

1.5互感器的选择：

互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等一次设备获取电气一次回路信息的传感器。

互感器将高电压、大电流按比例变成低电压（100、100/）和小电流（5、1A）。

电流互感器的二次侧绝对不能够开路。

电压互感器的二次侧绝对不能够短路

1种类和型式的选择

选择电流互感器时，应根据安装地点（如屋内、屋外）和安装方式（如穿墙式、支持式、装入式）选择其型式。

当一次电流较小时，宜优先采用一次绕组多匝式，弱电二次额定电流尽量采用1A，强电采用5A。

2一次回路额定电压和电流的选择

式中、—分别为电气设备和电网的额定电压，KV

、—分别为电气设备的额定电流和电网的最大负荷电

3准确级和额定容量的选择

互感器所选定准确级所规定的额定容量应大雨等于二次册所接负荷，即

4热稳定和动稳定的校验

为电流互感器1S通过的热稳定电流，为电流互感器的动稳定电流。

1.6裸导体的选择：

导体截面可按照长期发热允许电流或经济电流密度选择。

对年负荷利用小时数大（通常指>

5000h），传输容量大，长度在20m以上的导体，如发电机、变压器的连接导体其截面一般按经济电流密度选择。

而配电装置的汇流母线通常在正常运行方式下，传输容量大，可按长期允许电流来选择。

1按导体长期发热允许电流选择

≤k

2按经济电流密度选择

=

3电晕电压校验

>

4热稳定动稳定校验

按电压损失要求选择导线截面（一般用于10KV以下）：

为保证供电质量，导线上的电压损失应低于最大允许值，通常不超过5%。

因此，对于输电距离较长或负荷电流较大的线路，必须按允许电压损失来选择或校验导线截面。

设线路允许电压损失为△Ual%

即[P（rl）+Q（xl）]/102≤△Ual%

1.7补偿装置的选择：

电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。

在电力系统中，整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源，因此必须进行无功补偿。

通常情况下110KV的变电所是在35KV母线和10KV母线上进行无功补偿，本变电所是在10KV母线上并联电容器和可调节的并联电抗器为主要的无功补偿（并联电容器和并联电抗器是电力系统无功补偿的主要常用设备，予优先采用），既将功率因数由0.8提高至0.92，合理的无功补偿和有效的电压控制，不仅可以提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性，故所选的电容器型号为10-1500/50。

1.8避雷装置的选择：

避雷针：

单根接地电阻不大雨10Ω，应布置单根垂直接地体，P=50Ω/m，L=2.5m，d=0.05m的钢管，由60*6的扁钢连接，埋入地下3m处。

接地电阻Rc==22.9Ω。

避雷器：

对于本变电所来说，采用氧化锌避雷器，110KV线路侧一般不装设避雷器，主变压器低压侧的一相上宜装设一台Y5W-12.7/42型避雷器，35KV出线侧装设Y10W5-42/142型避雷器。

接地网：

变电所内必须安装闭合的接地网，并装设必需的均压带，接地网采用水平接地为主，辅以垂直的封闭复合式接地网。

主接地网电阻R≤4Ω；

避雷针设独立接地体，它于主接地网地中距离T≥5m，其接地电阻R≤10Ω。

接地网有均压、减少接触电势和跨步电压的作用，又有散流作用。

在防雷接地装置中，可采用垂直接地体作为避雷针、避雷线和避雷器附近加强集中接地和散泄电流的作用。

变电所不论采用何种接地体应敷设水平接地体为主的人工接地网。

人工接地网的外缘应闭合，外缘的各角应做成圆弧行，圆弧半径不宜小于均牙带间距的一半，接地网内敷设水平的均压带。

接地网一般采用0.6m～0.8m，在冻土地区应敷设在冻土层以下。

均压带经常有人出入的走道应铺设沥青面（采用高电阻率的路面结构层），接地装置敷设成环形，目的是防止应接地网流过中性点的不平衡电流在雨后地面积水成泥污时，接地装置附近的跨步电压引起行人和牲畜的触电事故。

此接地网水平接地体采用的是60*6的扁钢敷于地下0.8m处，垂直接地体为φ50，L=2.5m的圆钢，自地下0.8m处与水平接地体焊接，接地体引上线采用25*4的扁钢与设备焊接。

接地网的工频电阻R＜0.5Ω。

敷设在大气和土壤中有腐蚀的接地体和接地引下线，需采取一定的防腐措施（热镀锌，镀锡）。

所用变的设置：

为保证重要变电所的安全用电，所以需装设两台所用变，以备用。

为了保证供电的可靠性应在35KV和10KV母线上各装设一台变压器。

若只在10KV母线上引接所用电源，由于低压线路故障率较高，所以不能保证变电所的不间断供电。

故所用变采用的型号是S6-50/10、S6-50/35。

接线图如下所示：

Ⅰ

1.9变电所的自动化控制：

本变电所采用综合自动化设备，远动信息按四遥配置。

1.遥测

35KV线路有功功率、电流和电能；

10KV线路有功功率、电流和电能；

10KV电容器电流和电能；

110KV、35KV、10KV各段母线电压；

主变压器高、中、低侧有功功率、电流和电能；

所用电和直流系统母线电压；

2.遥信

110KV、35KV、10KV线路断路器、隔离开关、PT隔离刀闸位置；

主变三侧断路器、隔离开关、中性点接地位置；

主变瓦斯动作信号；

差动保护动作信号；

复合电压闭锁过电流保护动作信号；

低频减载动作信号；

35KV、10KV系统接地信号、保护动作信号；

断路器控制回路断线总信号；

变压器油温过高信号；

主变压器轻瓦斯动作信号；

变压器油温过低总信号；

微机控制系统交流电源消失信号；

微机控制系统下行通道信号；

直流系统绝缘监测信号；

遥控转为当地控制信号；

3.遥调

变压器档位调节

4.遥控

110KV及以下断路器分合、预告信号复归。

1.10电缆设施及防水：

该变电所配电设有电缆沟，电缆沟沿主建筑物至主变区配合装置。

通过电缆沟把控制及动力电缆引接到控制室及动力屏，在电缆沟进建筑物时，加装穿墙孔板，待电缆施工后进行封墙，防止火的蔓延和小动物进入。

为防止干扰，二次电缆采用屏蔽电缆。

变压器事故排油系统：

变电所设有两台变压器，当主变压器发生事故时，要排出变压器油。

因此，考虑设一座变压器排油井，用DN150铸铁管排入事故贮油井内，不考虑回收利用，排油井设在所区内空地。

消防系统：

变电所一般为多油、电引起火灾，危险性较大，宜选用化学和泡末剂灭火，且变压器旁可设置消防砂。

保护配置：

主变保护部分：

采用微机保护装置

A.差动保护防止变压器绕组和引出线相间短路，直接接地系统侧和引出线的单相接地短路及绕组见的短路。

B.瓦斯保护防止变压器油箱内部或断线故障及油面降低。

C.零序电流保护、零序电压保护防止直接接地系统中变压器外部接地短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备。

D.防止变压器过励磁。

E.过电流保护（或阻抗保护）防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备。

F.过负荷保护防止变压器对称过负荷。

G.反映变压器油温及油箱内压力升高和冷却系统故障的相应保护。

1.11110KV、35KV线路保护部分：

A.距离保护

B.零序过电流保护

C.自动重合闸

D.过电压保护在变电所周围装设独立避雷针，为防止直击雷和雷电波的危害，在35kV和10kV出线均安装金属氧化物避雷器；

变压器安装金属氧化物避雷器；

10kV母线也用一组金属氧化物避雷器进行过压保护。

10KV线路保护：

1、10kV线路保护：

采用微机保护装置，实现电流速断及过流保护、实现三相一次重合闸。

2、10kV电容器保护：

采用微机保护装置，实现电流过流保护、过压、低压保护。

3、10kV母线装设小电流接地选线装置，发送有选择性的单相接地遥信。

第二章计算部分

2.1变压器的选择：

2.1.1负荷计算：

最大负荷时：

1.35KV出线

在最大负荷水平下的流过的无功负荷：

=tanθ=50×

tan（arccos0.85）=40Mvar

在最小负荷水平下的流过的无功负荷：

=tanθ=28×

tan（arccos0.85）=22.4Mvar

2.10KV出线

=tanθ=20×

tan（arccos0.85）=16Mvar

=tanθ=12×

tan（arccos0.85）=9.6Mvar

在最大负荷水平下的流过主变的负荷：

则系统的计算负荷为：

最大运行方式下：

若待建变电所考虑15%的负荷发展余地，则

==105.46MVA

考虑到变电所的安全运行，故需选用两台同样的变压器，且在系统最大运行方式下两台变压器并列运行。

系统最小运行方式下只起用一台变压器。

对于有重要负荷的变电所，应考虑一台主变压器停运时，其余变压器容量在设计过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷；

对一般性变电所，当一台变压器停运时，其余变压器容量应保证全部负荷的70％－80％。

2.2变压器选用方案探讨：

1、方案一，如图

35KV负荷由两台电压为110KV/35KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证35KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

35KV用户的一级和二级全部总容量：

S35=89.57（MVA）,因此可选择两台SFPSZ9-90000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

YN,d11。

10KV负荷由两台电压为110KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证10KV用户的一级和二级全部负荷的供电。

10KV用户的一级和二级全部总容量：

S10=11.08（MVA）,因此可选择两台SFSZ9-12500/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

2、方案二，如图

所有负荷均由两台电压为110KV/35KV/10KV变压器供电，其中一台主变事故停运后，另一台主变压器的容量应保证所有用户的70％全部负荷的供电。

用户的70％全部总容量：

S110=76.3（MVA）,因此可选择SFPSZ9-75000/110型三相三绕组有载调压变压器，接线组别：

YN,yn0,d11。

由于15％S110=15％×

105.46（MVA）＝16.38（MVA）<

S10=20（MVA），

15％S110=15％×

105.46（MVA）＝16.38（MVA）<

S35=89.64（MVA），

因此主变110KV、35KV、10KV三侧容量分别为100％/100％/100％。

3、主变主要技术参数选择

（1）方案一：

主变

额定

电压

空载

电流

空载损耗

负载

损耗

阻抗

参考价

（万元）

SFPSZ9-90000/110

110/35

0.35%

74KW

330KW

10.5

440

SFSZ9-12500/110

110/10

0.3%

18.1KW

70KW

110

（2）方案二：

SFPSZ9-75000/110

110/35/10

0.36%

98.6KW

356KW

18

587

333KW

304KW

6.5

2.3主变方案经济比较

2.3.1主变及其附属设备综合投资比较

SFPSZ9-90000/110主变两台，2×

440＝880万元

SFSZ9-12500/110主变两台，2×

110＝220万元

110KVSF6断路器户外间隔四个，4×

58.1=232.4万元

35KVSF6断路器户外间隔两个，2×

18.8=37.6万元

10KV真空断路器户内间隔两个，2×

9.1=18.2万元

综合投资：

1388.2万元。

SFPSZ9-75000/110主变两台，2×

400＝800万元

110KVSF6断路器户外间隔两个，2×

58.1=116.2万元

972万元。

2、主变年运行费用比较

年运行费μ＝[（α1＋α2）×

Z/100]+β×

ΔA

式中μ—年运行费，元/年；

α1—基本折旧费，取4.8％；

α2—大修费，取1.4％；

Z—投资费，元；

ΔA—年电能损耗，KW.H/年；

β—电价，元/KW.H，取0.52元/KW.H。

（1）方案一

ΔA＝330×

8760×

2＋70×

2＝7008000KW.H

μ＝[（4.8%＋1.4%）×

1388.2/100]+0.52×

700.8

＝365.3（万元）

（2）方案二

ΔA＝（356＋333＋304）×

8760/2＝4349340KW.H

972/100]+0.52×

434.9

＝226（万元）

3、结论

方案一

方案二

综合投资

1388.2万元

972万元

年运行费用

365.3万元

226万元

从上表比较可知，方案二比较方案一不管在综合投资方面，还是在年运行费用都要经济，因此决定选用方案二两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

因此决定选用方案二两台SFPSZ9-75000/110三相三线圈变压器。

第三章短路电流计算：

取=100MWA，=.变压器各绕组电抗标幺值计算如下：

各绕组的短路电压分别为：

%=1/2[%+%-%]=1/2（18+10.5-6.5）=11

%=1/2[%+%-%]=1/2（18+6.5-10.5）=2

%=1/2[%+%-%]=1/2（10.5+6.5-18）=-0.5

各绕组的电抗标幺值计算如下：

=（%/100）×

（/）=（11/100）×

（100/75）=0.147

（/）=（2/100）×

（100/75）=0.027

（/）=（-0.5/100）×

（100/75）=-0.006

变压器的等值网络如图1-1所示：

当系统母线高压侧的最大三相短路容量为2000MVA时，短路电流的计算系统的等值网络如图1-2所示：

其中X1=/2=0.147/2=0.074

X2=/2=-0.027/2=0.014

X3=/2=-0.006/2=0.003

1.当f1点短路时=/（）=100/（×

37）=1.56KA

短路电流=1/（X1+X2+Xd）=1/（0.074-0.014+0.1175）=5.63

短路电流的有名值=×

=5.63×

1.56=8.78KA

冲击电流=1.8×

=1.8×

×

8.78=22.354KA

短路容量=×

100=563MVA

2当f2点短路时=/（）=100/（×

10.5）=5.5KA

短路电流=1/（X1+X3+Xd）=1/（0.074+0.003+0.1175）=5.141

=5.5×

5.141=28.27KA

28.27=71.80KA

=5.141×

100=514.1MVA

3当f3点短路时=/（）=100/（×

115）=0.502KA

短路容量=（）=28×

（×

115×

0.502）=2800

短路电流=28

=28×

0.502=14.05KA

14.05=35.77KA

第四章电气设备的选择

4.1断路器及隔离开关：

1、110kV断路器的选择

（1）额定电压：

Ue=110kV

（2）额定电流：

Ie>

变电所最大长期工作电流Igmax

（考虑变压器事故过负荷的能力40%）

（3）根据有关资料选择LW25-110/1250型断路器

型号

数量

技术参数

额定电流I（A）

额定开断电流（KA）

极限通过电流

Igf（kA）

4秒热稳定电流（kA）

LW25-110/1250

3

1250

25

（4）校验：

①Ue=110kV=UN

②I=1250A>

1102A

1额定开断电流校验：

110kV母线三相稳态短路电流ΣI（4）=2.71KA

LW25-110/1250断路器的额定开断电流＝25KA

符合要求。

④动稳定校验：

110kV母线短路三相冲击电流：

ich=7.83（kA）

LW25-110/1250断路器的极限通过电流Igf=25（kA）

ich<

Igf符合动稳定要求

⑤热稳定校验：

β//=ΣI（0）/ΣI（4）=3.07/2.71=1.13

查曲线：

tep＝3.6秒

110kV母线短路热容量：

Qdt=I（4）2tep=26.4（kA2S）

LW25-110/1250断路器的4秒热稳定电流：

It=25（kA）

It2t=252×

4=2500（kA2S）

I（4）2tep<

It2t符合热稳定要求

⑥