110kV终端变电站电气部分设计说明书

1 110端变电站电气部分设计说明书 第一章 负荷计算及变压器选择 电所位置分析 变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂和变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。 110 两回出线 线路长 20 (户外配电装置 ) 35 六回出线 (屋外配电装 置 ) 10 二十回出线 (成套固定开关柜 ) (正常运行时由远方通过远动通道监控， 系统大方式阻抗： X=统最小方式阻抗： X=序阻抗 :X=路阻抗： X= /0=2 磨线 磨料厂 7500具厂 10050纱线 砂轮厂 12600钢玉厂 7030钢玉厂 2715泥厂 1600华线 198 台配电变压器 2155荷计算 要选择主变压器和站用变压器的容量，确定变压器各出线侧的最大持续工作电流。首先必须要计算各侧的负荷，包括站用电负荷（动力负荷和照明负荷）、1035荷。 由公式 %1co 某电压等级的计算负荷 同时系 数（ 35 10 35负荷与 10负荷之间取 用负荷取 % 该电压等级电网的线损率，一般取 5% P、 各用户的负荷和功率因数 （由于任务书已给出该变电所主变为 : 两台 50故负荷不再做计算，只校验其容量是否满足要求。） 0 3 2155 35500+10050+12600+7030+2715+1600=41495 =2155+41495=43650=44见，任务书所给变压器容量符合要求。 变压器的选择 变压器的选择 变电所主变压器容量一般应按 5规划负荷来选择。根据城市规划，负荷性质，电网结构等综合考虑确定其容量。对于重要变电所应考虑以 1台主变压器停运时其余变压器容量在计及负荷能力允许时间内，应满足类及类负荷的供电。对于一般变电所，当一台主变停运时，其余变压器的容量应能满足全部负荷的 70%在目前实际的运行情况变电所中一般均是采用两台变压器互为暗备用 并联运行。 变压器容量首先应满足在压器能够可靠运行。 对于单台：考虑5留有一定的裕量并满足变压器经济运行的条件。 根据现实运行的经验，一般是采用两台变压器互为备用。对于两台互为备用并 联运行的变压器，变电所通常采用两台等容量的变压器，单台变压器容量 4 视它们的备用方式而定： 1 暗备用：两台变压器同时投入运行，正常情况下每台变压器各承担负荷的 50%，此时，变压器的容量应按变压器最大负荷的 70%选择，其有显著的优势：压器的最大负荷率为 70%，符合变压器经济运行并留有一定的裕量。 一台变压器可以在承担全部最大负荷下（过负荷 40%）继续运行一段时间。这段时间完全有可能调整生产，切除不重要负荷，保证重要负荷的正常供电。这种暗备用的运 行方式具有投资省，能耗小的特点，在实际中得到广泛应用。 2 明备用：一台变压器工作，另一台变压器停止运行作为备用。此时，两台变压器按最大负荷时变压器负荷率为 100%考虑，较暗备用能耗大，投资大，故在实际中不常采用。 变压器选择方法：根据负荷计算出的于采用两台变压器互为暗备用并联运行，单台变压器容量按 70%*考虑 5规划，留有 15%的发展余地。 一、主变台 数的确定 对于大城市郊区的一次变电所，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。此设计中的变电所符合此情况，故主变设为两台。 二、主变容量的确定 1、主变压器容量一般按变电所建成后 5的规划负荷选择，并适当考虑到远期 10负荷发展。对城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。 5 2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑到当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及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， 当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的 70 此变电所是一般性变电所。 有以上规程可知，此变电所单台主变的容量为： S= 以应选容量为 40000主变压器。 三、主变相数选择 1、主变压器采用三相或是单相，主要考虑变压器的制造条件、可靠性要求及运输条件等因素。 2、当不受运输条件限制时，在 330应采用三相变压器。 社会日新月异，在今天科技已十分进步，变压器的制造、运输等等已不 成 问题，故有以上规程可知，此变电所的主变应采用三相变压器。 四、主变绕组数量 1）、在具有三种电压的变电所中，如通过主变压器各侧的功率均达到该变压器容量的 15以上，或低压侧虽无负荷，但在变电所内需装设无功补偿装备时，主变压器宜采用三绕组变压器。 根据以上规程，计算主变各侧的功率与该主变容量的比值： 高压侧： 35600+9800)*0000=6 中压侧： 5600*000=压侧： 800*0000=以 上可知此变电所中的主变应采用三绕组。 五、主变绕组连接方式 变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有 y 和，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。 我国 110压器绕组都采用 接； 35连接，其中性点多通过消弧线接地。 35以下电压，变压器绕组都采用连接。 有以上知，此变电站 1100接线 35 连接， 10采用接线 主变中性点的接地方式： 选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。它与电 压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。主要接地方式有：中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。电力网中性点接地与否， 决定于主变压器中性点运行方式。 350 22 动稳定电流： 0 稳定效应： (I2+10(t/2)+12*t=(0*12*3=d 操作机构，采用气动草操动机构；由电气工程电气设备手册（上册）查得应采用 电气操动机构。 二、 110离开关的选择 应采用户外型隔离开关 参考电气工程电气手册（上册），可知应采用 压隔离开关。此隔离开关技术数据如下： 额定电压 额定电流 动稳定电流值 动稳定电流值 操动机构 11000A 5026(4S) 40(5S) 验： 通过隔离开关的最大持续工作电流为 离开关的额定电流为 600A，大于通过隔离开关的最大持续工作电流。 动稳定校验： 动稳定电流： 0 稳定效应： (I2+10t/2)+12 *t=(0*12*5=23 42*5=980动机构： G 三、敞露母线选择 （参考资料：发电厂电气设备于长顺主编） 硬母线一般是指配电装置中的汇流母线和电气设 备之间连接用的裸硬导体。硬母线分为敞露式和封闭式两类。 目前母线材料广泛采用铝材，因为铝电阻率较低，有一定的机械强度，质量轻、价格较低，我国铝材的储量丰富。钢虽有较好的性能，但价格贵，我国储备不多。所以只有在一些特殊场合，如工作电流较大，位置特别狭窄，环境对铝材有严重腐蚀的情况下才用铝材。 综上所述，在本设计中母线材料才用铝。 硬母线截面积形状一般有矩形、槽型、和管型。矩形母线散热条件好，有一定的机械强度，便于固定和连接，但集肤效应较大，矩形母线一般只用 于 35流在 4000A 级以下的配电装置中。 槽形母线的机械性能强度较好，集肤效应较小，在 4000 8000才用槽形母线。 管形母线集肤效应较小，机械强度高，管内可用水或风冷却，因此可用于800外，管形母线表面光滑，电晕放电电压高，因此，110上配电装置中多才用管形母线。 由以上分析知：在本设计中 1103510矩形母线。 管形母线在支柱绝缘子上放置方式有两种：竖放和平放。平放比竖放散热 24 条件差，允许电流小。三相母线的布置方式 有水平布置和垂直布置，水平布置母线竖放时，机械强度差，散热条件好。垂直布置母线竖放时，机械强度和散热条件都较好，但增加了配电装置的高度。 综上，矩形母线在支柱绝缘子上采用水平布置母线竖放。 本设计中母线的截面按长期允许电流选择。 按长期允许电流选择时，所选母线截面积的长期允许电流应大于装设回路中最大持续工作电流即， Iy=K 指综合校正系数 110线截面选择： 电力工程电气手册第八章第一节表 8查的应选用载流量为 2280（ A）的双槽形母线，其参数如下： h(： 75， b( 35， t( 4， r( 6 双槽形导体截面积 S(1040，集肤效应系数： 35 40000/(31/2*=) 10 40000/(31/2*=) 从电力工程电气手册第八章 第一节 表 8查得应选用载流量为 692（ A）单条竖放的导体，导体尺寸： h*b=50*5(mm* 25 四、 110流互感器选择 由电气工程电气设备手册（上册）中比较分析得，在本设计中宜采用 110（ W）型号的电流互感器，技术数据如下： 额定电流 二次组合 准确级准 短时热稳定电流 动稳定电流 10倍数二次负荷 11000A A) 40A) P/P/P/电流互感器为多匝油浸式瓷绝缘电流互感器，其性能符合国际和 有关 标准，具有结构严密，绝缘强度高，介质损耗率和局部放电量低，可靠性高以及运行维护简单方便等特点。 31/2=0000/（ 31/2*110） =00A, 稳定效验： 热稳定能力用热稳定倍数 稳定倍数 S 内允许通过的热稳定电流与一次额定电流之比。 (*t *t=(I 热 e*t=(*1=d= (符合要求 动稳定效验： 动稳定能力用动稳定倍数 示。 于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比。 （ I(3)（ =21/2*40=最小动稳定电流计算 ) 26 (符合要求 五、电压互感器的选择 从电气工程设备手册（电气一次部分）中比较各种电压互感器后选择 该系列电压互感器为单相、三绕组、串及绝缘，户外 安装互感器，适用于交流 50力系统，作电压、电能测量和继电保护用。 5断路器 ,隔离开关的选择 高压开关柜的选择 近年来高压开关柜（简称开关柜）的开发和制造发展的步伐比较快。额定 电压有 3、 6、 10、 35多种，额定电流可达到 3150A，开断电流可达到 50 高压开关柜应实现电器和机械的“五防闭锁”，防止误操作，提高安全可靠性，“五防”的具体要求是： 1. 防止误合、误分断路器。 2. 防止带负荷分、合隔离开关。 3. 防止带电挂接地线。 4. 防止带接地线合闸。 5. 防止误入带电间隔。 （一） 、 35高压开关柜的选择 从电气工程电气设备手册（电气一次部分）第 11 章中比较各开关柜选择 35 型手车式高压开关柜。 35 型手车式高压开关柜系三相交流 50母线系统的户内保护型成 27 套装置。作为接受和分配 35开关柜为手车结构，采用空气绝缘为主。各相带电体之间绝缘距离不小于 30 只有个别部位相间不足时才设置极间障。开关柜主母线采用矩形铝母线，水平架空装于柜顶，前后可以观察。联络母线一般采用 50*5 铝管，呈三角形布置在柜的下部。除柜后用钢网遮拦以便观察外，开 关柜的下面，柜间及柜的两侧，均采用钢板门或封板中以保护。 35型手车式高压开关柜技术数据 名称 参数 名称 参数 额定电压 35大关合电流 42高工作电压 限通过电流 42大额定电流 1000A 216定断开电流 16定断流容量 10005 000/31/2*要设备： 35型电流互感器 35/1000A 电磁操作机构 35 *(1+5%)/1/2*37=124A 一次线路选择 09 号方案 28 主要设备： 35型电流互感器 主要设备： 避雷器、 放电记录器 主要设备： 电压互感器、 有关设备校验： 35/1000A 真空断路器 35/1000A 真空断路器的技术参数如下： 资料参 考电气工程电气设备手册表 4定电压 最高工作电压 额定电流 额定开断电流 动稳定电流 3530A 1000A 802稳定电流（ 2S） 额定关合电流 固有分闸时间 802 断路器的额定关合电流 0 稳定校验 动稳定电流： 0 稳定效应： I2+10(t/2)+12*t=（ 0*2=2*2=128验合格 电流互感器的校验 29 从电气工程电气设备手册表 3得参数 额定电流比 准确级准 短时热稳定电流 动稳定电流 20 B） 13(1S) (上表中的动稳定电流、短时热热稳定电流实在额定电流为 200情况下取的热稳定校验： r 表示。热稳定倍数 S 内允许通过的热稳定电流与一次额定电流之比。 （ 2*t *t=(I 热 e)*t=(32)2*2=2048d=(I2+10212*t=(0*2= ( 符合要求 动稳定校验： 动稳定能力用动稳定倍数 示。 于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比。 ( i(3)21/2*80=按最小动稳定电流计算 ) ( 符合要求 0线，断路器，隔离开关的选择 10技术数据如下： 名称 参数 名称 参数 额定电压 3/6/10定电流 630/1000/2500A 母线系统 单母线 最高工作电压 30 10 主要设备： 10型电流互感器 10型真空断路器 10 （ 31/2U） =1000*(1+5%)/（ 1/2*11） =要设备： 10型电流互感器 10型真空断路器 避雷器 电压互感器 熔断器 有关设备校验： 10型真空断路器 10型真空断路器的技术参数如下： 额定电压 额定电流 开断电流 动稳定电流 1030A 1000A 200稳定电流（ 2S） 合闸时间 固有分闸时间 20 断路器的额定开断电流 0 、动稳定校验 动稳定电流： 0 稳定效应： I2+10t/2)+12*t=（ 0*2=02*2=800d 31 校验合格 电流互感器的校验 额定电流比 准确级准 热稳定电流 动稳定电流 5 2(2S) 80表中的动稳定电流、短时热稳定电流实在额定电流为 200热稳定校验： 热稳定能力用热稳定倍数 示。热稳定倍数 于 1 （ 2*t *t=(I 热 e)*t=(32)2*2=2048d=(I2+10212*t=(0*2= ( 符合要求 动稳定校验： 动稳定能力用动稳定倍数 示。 于内部允许通过极限电流的峰值与一次额定电流之比。 ( i(3)21/2*80=按最小动稳定电流计算 ) ( 符合要求 第五章 继电保护设计及整定 变压器保护设计与整定 现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但实际运行中仍有可 32 能发生各种类型故障和异常运行。为了保证电力系统安 全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量的大小、电压变压器保护的配置原则。 变压器一般应装设以下保护： 1. 变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。 2. 差动保护。 3. 后备保护。 4. 中性点直接接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流保护。 5. 过负荷保护。 一、瓦斯保护 容量为 800应装设瓦斯保护，当有内部故障时产生经微瓦斯后油面下降时保护应瞬时动作于信号，当产生大量瓦斯时，瓦斯保应动作与断开变压器各电源侧断路器。 瓦斯保护装置及整定： 瓦斯继电器又称气体继电器，瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中，油箱内的气体通过瓦斯继电器流向油枕。 目前，国内采用的瓦斯继电器有浮筒挡板式和开口杯式两种型式。在本设计中采用开口杯式。 瓦斯保护的整定： （ 1）、一般瓦斯继电器气体容积整定范围为 250 300m，变压器容量在 10000般正常整定值为 250体容积值是利用调节重锤的位置来改变。 （ 2）、重瓦斯保护油流速度的整定 重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为 s，在整定流速时均以导油管 33 中的流 速为准，而不依据继电器处的流速。 根据运行经验，管中油速度整定为 ，保护反映变压器内部故障是相当灵敏的。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中油流速度约为 此，本设计中，为了防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定在 1S 左右。 二、纵联差动保护 瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及 引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可以在电源侧装设电流速断保护。但是电流速断保护不能保护变 压器的全部，故当其灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器的全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵联差动保护。 瓦斯保护职能反应变压器油箱内部的故障，而不能反应油箱外绝缘套管及引出线的故障，因此，瓦斯保护不能作为变压器唯一的主保护，对容量较小的变压器可在电源侧装设电流速断保护，但是电流速断保护不能保护变压器的全部，故当灵敏度不能满足要求时，就必须采用快速动作并能保护变压器全部绕组，绝缘套管及引出线上各种故障的纵差动保护。 在本设计中，采用由 电器起动的纵联差动保护。 变压器纵联动保护参数计算结果 名称 各侧数值 额定电压 11050定电流 40000/(31/2*110) 0000/(31/2*37)0000/(31/2* 流互感器的接 34 线方式 电流互感器一次电流计算值 31/2*1/2*1/2*定保护的动作电流： （ 1）、躲过励磁涌流 k* 2）、躲过外部短路时的最大不平衡电流 k*k*( U+ 1*1*8790=算至高压侧得： 11/110） 3)、躲过电流互感器二次回路断线的最大负荷电流： e=上保护基本侧的动作电流为： 了防止外部短路引起的过电流和作为变压器差动保护、瓦 斯保护的后备，变压器应装设后备保护。后备保护的方案有过电流保护、负荷电压起动的过流保护、负序过电流保护和低阻抗保护等。 线保护设计 110线保护设计 110220网中母线保护应用较多的是母联相位比较差动保护，故在本设计中 110 35103510用的都是单母分段连线， 3510般采 35 用低阻抗的电流差动母线保护，故在本设计中 3510线保护采用低阻抗的电流差动母线保护。 第六章 防雷保护和接地装置 电所的防雷设计原则 变电所的防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，并在在保证可靠性的前提下力求经济性。 电所的防雷设计 防止雷电直击的主要电气设备是避雷针，避雷针由接闪器和引下线、接地装置等构成。避雷针的位置确定，是变电所防雷设计的关键步骤。首先应根据变电所电气设备的总平面布置图确定，避雷针的初步选定安装位置与设备的电气距离应符合各种规程范围的要求，初步确定避雷针的安装位置后再根据下列公式进行，校验是否在保护范围之内。 1 单根避雷针的保护范围应按下列公式确定： 当 / 2 ( 1 . 5 2 )x x xh h r h h p 时 ，式中m h 避雷针的高度， m 每侧保护范围的宽度， m p 高度影响系数，当 h 30m, p =1, 当 30 h120 , p = 30h 2 两支等高避雷针保护范围确定方法：