110kV降压变电站设计Word文件下载.docx
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第五部份电气设备选择·
·
15
一．各类电气设备选择原则·
二．母线型号的选择·
17
三．断路器隔离开关电流互感器的数据比较和型号确信·
21
第六部份防雷爱惜及接地装置·
24
一．防雷爱惜的论述，爱惜概念及意义·
二．选择避雷器型号·
25
第七部份附录·
26
一．短路电流计算·
二．电气设备选择与校验·
28
三．要紧设备清单·
37
第八部份参考文献·
第一部份
设计任务书介绍
一、系统介绍
⑴系统能够视为一个无穷大系统，有充沛的有功和无功功率。
系统采纳中性点直接接地的方式。
⑵枢纽变电站距离设计变电所50千米，建议采纳LGJ-185导线。
⑶所用电：
占总负荷的1％
⑷35KV侧，Ⅰ类荷采纳双回路供电；
Ⅱ类荷占总负荷的40％；
其余为Ⅲ类负荷。
10KV侧，Ⅰ类荷采纳双回路供电；
Ⅱ类荷占总负荷的35％；
二、电压品级及负荷情形
一、电压品级：
110KV、35KV、10KV
二、主变：
近期2台，远期2台
3、进出线回路：
⑴35KV侧近期显现5回，远期显现8回，各回路负荷别离为：
3500KV（双回）1000KV1000KV1800KV1000KV1500KV1220KV
⑵10KV低压侧显现本期5回，远期9回，各回路负荷为：
2000KV（双回）1000KV1500KV800KV1000KV1800KV200KV1000KV（双回）
三、所址：
年平均环境温度（+250C）；
气候条件一样，无严峻侵蚀；
地形平坦，海拔765米；
位于城市远郊，污染较小；
四、设计要求完成以下内容：
⑴设计说明书
⑵短路电流计算及设备选择校验
⑶绘制电气主接线图，方案论证
⑷试确信防雷及接地，爱惜方案
⑸汇总要紧设备清单
五、设计要求：
⑴设计必需符合国家现行设计政策
⑵依据国标及有关规定
⑶在保证运行安全靠得住的前提下，尽可能知足经济性
⑷踊跃推行成熟的新产品和新技术，不得利用淘汰产品
第二部份
电气主接线设计方案及确信
变电所电气主接线是电力系统接线组成的一个重要部份。
主接线的确信，对电力系统的安全、灵活、稳固、经济运行和变电所电气设备的选择、配电装置的布置等将会产生直接的阻碍。
一、主接线的设计原则：
在进行主接线方式设计时，应考虑以下几点：
⑴变电所在系统中的地位和作用。
⑵近期和远期的进展规模。
负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的阻碍。
⑶主变压器台数对主接线的阻碍。
⑷备用容量的有无和大小对主接线的阻碍。
二、主接线的设计要求：
一、靠得住性：
⑴断路器检修时,可否不阻碍供电。
⑵线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和时刻的长短，和可否保证对重要用户的供电。
⑶电所全数停电的可能性。
⑷知足对用户的供电靠得住性指标的要求。
二、灵活性：
⑴调度要求。
能够灵活的投入和切除变压器、线路、调配电源和负荷，能够知足系统在事故运行方式下、检修方式和特殊运行方式下的调度要求。
⑵检修要求。
能够方便的停运断路器、母线及其继电爱惜设备进行安全检修，且不阻碍对及户的供电。
⑶扩建要求。
应留有进展余地，便于扩建。
3、经济性：
⑴投资省；
⑵占地面积小；
⑶电能损失小。
4、操作应尽可能简单、方便电气主接线应简单清楚、操作方便，尽可能使操作步骤简单，便于运行人员把握。
复杂的接线不仅不便于操作，还往往会造成运行人员的误操作而发生事故。
但接线过于简单，可能又不能知足运行方式的需要，而且也会给运行造成不便，或造成没必要要的停电。
4、应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速进展，电力负荷增加专门快，因此，在选择主接线时，应考虑到有扩建的可能性。
三、拟定主接线方案
依照以上要求和本设计任务书要求，初步选择主接线如下：
原始资料：
变电所类型：
降压变电所
电压品级：
110/35/10KV
出线情形：
110KV出线两回，35KV出线8回（架空），10KV出线9回
负荷类别：
工农业生产及城乡生活用电
结合原始资料所提供的数据，衡量各类接线方式的优缺点，将各电压品级适用的主接线方式列出：
一、110KV只有两回出线，且作为降压变电所，110KV侧无互换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。
因此，从靠得住性和经济性来定，110KV部份适用的接线方式为双母接线和单母线分段两种。
二、35KV可有单母线分段和单母线分段带旁母。
3、10KV部份定为单母线分段。
如此，拟定两种主接线方案：
方案I：
110KV采纳单母分段接线，35KV采纳单母线分段接线，10KV为单母线分段接线。
方案II：
110KV采纳双母接线，35KV采纳单母线分段带旁母接线，10KV为单母线分段接线。
绘出方案I、方案II的接线图如下
方案I接线图：
方案II接线图：
四、主接线方案的确信
㈠主接线方案的靠得住性比较：
110KV侧：
采纳单母分段接线，当一条线路故障或切除时，不阻碍变压器运行，不中断供电；
母连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。
且接线简单清楚，全数失电的可能性小，不易犯错。
采纳双母接线，靠得住性极高，故障率低的变压器的出口不装断路器，投资较省，整个线路具有相当高的灵活性，当双母线的两组母线同时工作时，通过母联断路器并联运行，电源与负荷平均分派在两组母线上，当母联断路器断开后，变电所负荷可同时接在母线或副母线上运行，当母线故障或检修时，将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。
35KV侧：
单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不致失电，另一段母线上其它线路需停运。
单母线分段带旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；
当任一母线故障检修时，旁路断路器只可代一回线路运行，本段母线上其它线路需停运将隔离开关运行倒闸操作，容易发生误操作。
10KV侧：
由于两方案接线方式一样，故不做比较。
㈡主接线方案的灵活性比较
调度操作时能够灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建操作时，线路的投入和切除比较方便，扩建方便较方便。
。
主变的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，。
运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建。
运行方式复杂，调度操作复杂，但能够灵活地投入和切除变压器和线路，能知足在事故运行方式，检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。
两方案相同。
㈢主接线方案的经济性比较
将两方案要紧设备比较列表如下：
项目
方案
主变压器（台）
110KV断路器（台）
110KV隔离开关（个）
35KV断路器（台）
35KV隔离开关（个）
10KV设备
I
2
相同
II
18
4
9
从上表能够看出，方案I例如案II少6个隔离开关，35KV隔离开关方案I例如案II少3个断路器少一台，方案I占地面积相对少一些（35KV侧无旁路母线），因此说方案I例如案II综合投资少得多。
㈣主接线方案的确信
对方案I、方案II的综合比较列表，对应比较一下它们的靠得住性、灵活性和经济性，从当选择一个最终方案（因10KV侧两方案相同，不做比较）。
方案I
方案II
可
靠
性
1简单清晰，设备少
235KV母线故障或检修时，b不会导致该母线上所带回出线全停
3任一主变或110KV线路停运时，均不影响其它回路停运
4各电压等级有可能出现全部停电的概率不大
5操作简便，误操作的机率小
1简单清晰，设备多
235KV母线检修时，旁路断路器要代该母线上的一条线路，给重要用户供电，任一回路断路器检修，均不需停电
4全部停电的概率很小
5操作相对简便，误操作的机率大
灵
活
1运行方式简单，调度灵活性强
2便于扩建和发展
1运行方式复杂，操作烦琐，特别是35KV部分
经
济
2高压断路器少，投资相对少
2占地面积相对小
1设备投资比第I方案相对多
2占地面积相对大
主接线方式的选择原则是：
⑴在6-10kV配电装置中，出线回路数不超过5回时，一样采纳单母线接线方式，出线回路数在6回及以上时，采纳单母分段接线，当短路电流较大，出线回路较多，功率较大，出线需要带电抗器时，可采纳双母线接线。
⑵在35-66kV配电装置中，当出线回路数不超过3回时，一样采纳单母线接线，当出线回路数为4～8回时，一样采纳单母线分段接线，若接电源较多、出线较多、负荷较大或处于污秽地域，可采纳双母线接线。
⑶在110-220kV配电装置中，出线回路数不超过2回时，采纳单母线接线；
出线回路数为3～4回时，采纳单母线分段接线
通过主接线涉及原则及以上的比较，经济性上第I方案远优于第II方案，在靠得住性上第II方案略优于第I方案，灵活性上第I方案远不如第II方案
该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，单母线分段接线优于双母接线。
又因为35KV及10KV负荷为工农业生产及城乡生活用电，在供电靠得住性方面要求不是太高，即即是有要求高的，此刻35KV及10KV全为SN或真空断路器，停电检修的概率极小，再加上电网愈来愈完善，双电源供电方案的实施，第I方案在靠得住性上完全能够知足要求，第II方案增加的投资有些没必要。
经综合分析，决定选第I方案为最终方案，即110KV系统采纳单母分段接线、35KV系统采纳单母分段接线、10KV系统为单母线分段接线。
第三部份
主变压器的选择
变压器是变电站要紧电气设备之一，其要紧功能是升高或降低电压，以利于电能的合理输送、分派和利用。
从电工学中明白，输电线路中流过的电流越大，损失的功率就越大。
因此采纳高压输电减少线路的功率损耗，故将发电厂发出的电力经变压器升压后输送，送到供电地域后经降压变压器变换成低电压供用户利用。
一、主变压器的确信
本变电所有两路电源供电，三个电压品级，且有大量一、二级负荷，因此应装设两台三相三绕组变压器
35KV侧总负荷（远期系统负荷总量）
S35=3500+1000+1000+1800+1000+1500+1220+1980=13MKV
Ⅰ类负荷为3500KVAⅡ类负荷为13×
=502MVA
10KV侧总负荷（远期系统负荷总量）
S10=2000+1000+1500+800+1000+1800+200+1000+1300=10600=
Ⅰ类负荷3000KVA
Ⅱ类负荷×
35％=
总类负荷13+=
取COSψ=
负荷S=／=
每台主变压器容量应知足全数负荷70%—85%的需要，并能知足全数Ⅰ、Ⅱ类负荷
Snt≥=×
=
且Snt≥（++3+）=
故主变压器容量选为25MVA，查变压器表选用
SFSZ9—25000/110型三相绕组有载调压变压器，
二、接地址式：
110kV：
直接接地；
35kV：
不接地；
10kV：
不接地
三、冷却方式：
本次变压器冷却方式选择为油浸式，油浸式电力变压器的冷却方式随其型式和容量的不同而异，一样有自然风冷却，强迫风冷却，强迫油循环水冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环导向冷却。
中小型变压器通常采纳依托装在变压器油箱上的片状或管型辐射方式冷却器及电动风扇的自然风冷却及强迫风冷却方式散发烧量。
本次采纳此散热方式。
四、变压器的型号及参数
变压器的型号
FSZ9—25000/110型三相绕组有载调压变压器，
变压器的参数
其额定电压为110±
8×
％：
±
2×
％：
损耗／KW
空载电流（％）
短路电压
联接组别
空载
短路
高中
高低
中低
YNyn0d11
17~18
第四部份
短路电流计算
一、短路电流计算的目的
一、在选择电气主接线时，为了比较各类接线方案，或确信某一接线是不是需要采取限制短路电流的方法等，需要进行必要的短路电流计算。
二、在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障情形下都能安全靠得住地工作，同时又力求节约资金，需要全面的短路电流计算。
3、在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件查验软导线的相间和相对地的安全距离。
4、设计接地装置时，需用短路电流。
五、在选择继电爱惜和整定计算时，需以各类短路时的短路电流为依据。
二、短路电流计算的一样规定
一、计算的大体情形
①．系统中所有电源均在额定负荷下运行。
②．短路发生在短路电流为最大值的刹时。
③．所有电源的电动势相位角相同。
④．应考虑对短路电流值有阻碍的所有元件。
二、接线方式
计算短路电流时所用的接线方式，应是最大运行方式，不能用仅在切换进程中可能并列运行的接线方式。
3、计算容量
按该设计计划容量计算。
4、短路种类：
均按三相短路计算。
五、短路计算点
在正常运行方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地址。
三、短路电流计算（具体进程在附录中）
⑴等效电路图
⑵计算各点短路电流值
第五部份
电气设备的选择
（选择条件来源参见各短路点计算详细进程在附录那个地址只做简单比较）
一各类电气设备的选择
高压断路器是变电站的重要设备之一。
正常情形下，断路器用来开断和关合电路；
故障时通过继电爱惜动作来断开故障电路，以保证电力系统安全运行；
同时，断路器又能完成自动重合闸任务，以提高供电靠得住性。
为此，对高压断路器要求：
在正常情形下能开断和关合电路。
能开断和关合负载电流，能开断和关合空载长线路或电容器组等电容性负荷电流，和能开断空载变压器或高压电动机等电感性小负载电流。
在电网发生故障时能将故障从电网上切除。
尽可能缩短断路器故障切除时刻，以减轻电力设备的损坏，提高电网稳固性。
能配合自动重合闸装置进行单重、综重的动作。
电力系统应在有电压无负荷电流的情形下，应用隔离开关分、合闸电路，达到安全隔离的目的，因此隔离开关是高压电器中应用最多的一种电器。
在选历时应考虑的要紧因素有以下几点：
隔离开关一样不需要专门的灭弧装置。
隔离开关在分闸状态下应有足够大的断口，同时不论隔离开关高压线端电压是不是正常，均要知足安全隔离的目的。
隔离开关在合闸状态时应能耐受负荷电流和短路电流。
在利用环境方面，户外隔离开关应能耐受大气污染并应考虑温度突变、雨、雾、覆冰等因素的阻碍。
在机械结构上，需考虑机械应力、风力、地震力与操作力的联合作用，其中包括隔离开关高压接线端在三个方面耐受有机械力，和支持绝缘子的机械强度要求。
另外，对垂直伸缩式隔离开关，还需考虑静触头接触范围的要求。
隔离开关应具有手动、电动操动机构，信号及位置指示器与闭锁装置等附属装置。
隔离开关亦应配备接地刀闸，以保证线路或其他电气设备检修时的安全。
应考虑配电装置尺寸的要求及引线位置与形式来选用适合的隔离开关。
电流互感器的选择
（1）种类的选择，关于6-20千伏屋内配电装置，可采纳瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构，关于35千伏及以上配电装置，宜采纳油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。
有条件时，尽可能采纳套管式电流互感器。
（2）按一次额定电压和额定电流选择
Ue≥Uew
Ie1≥Igmax
（3）按准确度级和副边负荷选择
为了保证侧量仪表的准确度，电流互感器的准确级不得低于所供侧量仪表的准确级，为了保证互感器在必然的准确级下工作，电流互感器二次侧所接负荷S2应不大于该准确级所规定的额定容量Se2
（4）热稳固校验：
（KtIe1）2×
1≥I2∞tdZ
（5）动稳固校验：
Icj≤2Ie1Kdw
电流互感器的作用
在高压电网中，为了测量和继电爱惜的需要应用互感器。
互感器的作用是：
把高电压和大电流按比例转换成低电压和小电流，以便提供测量和继电爱惜所需参数。
把电网处于高电压的部份和处在低压的测量仪表和继电爱惜装置隔离开，以保证人员和设备的安全。
各电压品级的选择
（1）110KV主变压器侧电流互感器
选用：
LCWD-110型电流互感器，电流比Ki=150A/5A,级次5P/5P,采纳星形接法.
（2）110kV母联处电流互感器的选择
LCWD-110型电流互感器，电流比Ki=250A/5A,级次
/
/,采纳星形接法。
（3）110kV进线处电流互感器的选择：
LCWD-110型电流互感器，电流比Ki=200A/5A,级次
（4）110kV出线处电流互感器的选择：
LCWD-110型电流互感器，电流比Ki=150A/5A,级次
/,采纳星形接法.
（5）35kV主变压器侧电流互感器
LCWD-35型电流互感器，电流比Ki=250A/5A,级次D/,采纳星形接法。
（6）35KV母联断路器用电流互感器：
（7）35kV出线处电流互感器：
LCWD-35型电流互感器，电流比Ki=100A/5A,级次D/,采纳星形接法。
（8）10kV主变压器侧电流互感器：
LAJ-10型电流互感器，电流比Ki=350A/5A,级次5p,采纳星形接法。
（9）10kV分段联断路器处电流互感器的选择：
LAJ-10型电流互感器，电流比Ki=600A/5A,级次5p,采纳星形接法。
（10）10kV出线处电流互感器的选择
LAJ-10型电流互感器，电流比Ki=150A/5A,级次5p,采纳星形接法。
二母线型号的确信
选择原则：
按周围环境温度校正后的许诺载流量不小于最大工作电流，只有长线路才按经济电流密度选择；
校验热稳固性时，按公式
③校验机械强度
㈠110KV侧
①依照最大持续电流为I=172A;
设年最大负荷利用小时Tmax=6000H。
因此110KV侧汇流母线选用钢芯铝绞线，依照电流密度选择导线的截面积，查表可知经济电流密度jec=mm2.
则导线的经济电流截面积Aec=I/jec=
初选导线为：
LGJ－185型钢芯铝绞线
②校验发烧条件。
查导线许诺的流量表能够查出，250时，LGJ－185型导线的许诺才流量
Ial=1×
515=515A＞172A,
因此知足发烧条件。
查导线机械强度表可知35KV以上的钢芯铝绞线最小许诺截面积为35mm2因此初
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