变电所设计 2.doc

1 主接线的选择 1 1 原始资料分析 变电所规模及其性质 1 电压等级 220 110 10 kV 2 线路回数 220kV 出线 6 回 其中备用 2 回 110kV 出线 8 回 其中备用 2 回 10kV 出线 10 回 其中备用 2 回 区域变电所建成后与 110kV 和 220kV 电网相连 并供给近区用户供电 3 归算到 220kV 侧系统参数 100MVA UB 230kV B S 220kV 侧电源近似为无穷大系统 归算至本所 220kV 母线侧阻抗为 0 015 B S 100MVA 4 归算到 110kV 侧系统参数 100MVA UB 115kV B S 110kV 侧电源容量为 500MVA 归算至本所 110kV 母线侧阻抗为 0 36 100MVA B S 5 110kV 侧负荷情况 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其他作为一些地区变电所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 6 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 7 各级电压侧功率因数和最大负荷利用小时数为 220kV 侧 小时 年90 0 cos 4200 max T 110kV 侧 小时 年85 0 cos 4500 max T 10kV 侧 小时 年85 0 cos 4300 max T 8 220kV 和 110kV 侧出线主保护为瞬时动作 后备保护时间为 0 15s 10kV 出线过流 保护时间为 2s 断路器燃弧时间按 0 05s 考虑 9 该地区最热月平均温度为 28 年平均气温 16 绝对最高气温为 40 土壤温 度为 18 1 21 2 方案议定方案议定 各种接线方式的优缺点分析 1 单母线接线 单母线接线虽然接线简单清晰 设备少 操作方便 便于扩建和采用成套配电装 置等优点 但是不够灵活可靠 任一元件 母线及母线隔离开关 等故障或检修时 220 110 10kv 变电站的设计 2 均需使整个配电装置停电 单母线可用隔离开关分段 但当一段母线故障时 全部回 路仍需短时停电 在用隔离开关将故障的母线段分开后 才能恢复非故障段的供电 并且电压等级越高 所接的回路数越少 一般只适用于一台主变压器 单母接线适用于 110 200kV 配电装置的出线回路数不超过两回 35 63kV 配 电装置的出线回路数不超过 3 回 6 10kV 配电装置的出线回路数不超过 5 回 才采用 单母线接线方式 2 单母分段 用断路器把母线分段后 对重要用户可以从不同段引出两个回路 有两个电源供 电 当一段母线发生故障 分段断路器自动将故障切除 保证正常段母线不间断供电 和不致使重要用户停电 但是 一段母线或母线隔离开关故障或检修时 该段母线的 回路都要在检修期间内停电 而出线为双回时 常使架空线路出现交叉跨越 扩建时 需向两个方向均衡扩建 单母分段适用于 110kV 220kV 配电装置的出线回路数为 3 3 4 4 回 35 63kV 配电装置的出线回路数为 4 4 8 8 回 6 10kV 配电装置出线为 6 6 回及 以上 则采用单母分段接线 3 双母接线 它具有供电可靠 调度灵活 扩建方便等优点 而且 检修另一母线时 不会停 止对用户连续供电 如果需要检修某线路的断路器时 不装设 跨条 则该回路在检 修期需要停电 对于 110k 220kV 输送功率较多 送电距离较远 其断路器或母线检 修时 需要停电 而断路器检修时间较长 停电影响较大 一般规程规定 110kV 220kV 双母线接线的配电装置中 当出线回路数达 7 7 回 110kV 或 5 5 回 220kV 时 一般应装设专用旁路母线 4 双母线分段接线 双母线分段 可以分段运行 系统构成方式的自由度大 两个元件可完全分别接 到不同的母线上 对大容量且在需相互联系的系统是有利的 由于这种母线接线方式 是常用传统技术的一种延伸 因此在继电保护方式和操作运行方面都不会发生问题 而较容易实现分阶段的扩建等优点 但是易受到母线故障的影响 断路器检修时要停 运线路 占地面积较大 一般当连接的进出线回路数在 11 回及以下时 母线不分段 为了保证双母线的配电装置 在进出线断路器检修时 包括其保护装置和检修及 调试 不中断对用户的供电 可增设旁路母线 或旁路断路器 当 110kV 出线为 7 回及以上 220kV 出线在 4 回以下时 可用母联断路器兼旁路断 路器用 这样节省了断路器及配电装置间隔 各供电侧主接线设计 1 220kV 侧主接线的设计 220kV 侧出线回路数为 6 回 考虑到所要采用变压器的台数为两台以及供电负荷属 于重要负荷 为了提高供电可靠性 宜采用双母线接线 220 110 10kv 变电站的设计 3 2 110kV 侧主接线的设计 110kV 侧出线回路数为 8 回 考虑到负荷比较重 年最大运行小时数为 4500 小时 对 供电可靠性要求比较高 所以可以采用双母线接线 3 10kV 侧主接线的设计 10kV 侧出线回路数为 10 回 负荷比较轻 供电半径短 所以采用单母分段连接就 能满足要求 故 10kV 采用单母分段连接 方案拟定 方案220kV 侧110kV 侧10kV 侧主变台数 方案一双母线不带旁路双母不带带旁路单母分段 2 1 3 节电气主接线图 图 1 1 电气主接线图 220 110 10kv 变电站的设计 4 2 主变的选择 2 1 原始资料 1 110kV 侧负荷情况 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 其他作为一些地 区变电所进线 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 2 10kV 侧负荷情况 10kV 侧总负荷为 38000kVA 类用户占 60 最大一回出线负荷为 4000kVA 最小负荷与最大负荷之比为 0 65 2 2 主变压器选择 主变压器的台数和容量 应根据地区供电条件 负荷性质 用电容量和运行方式 等综合考虑确定 主变压器容量一般按变电所 建成后 5 10 年的规划负荷选择 并适当考虑到远期 的负荷发展 对于城网变电所 主变压器容量应与城市规划相结合 在有一 二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器 当技术经济比较合理时 可装 设两台以上主变压器 如变电所可由中 低压侧电力网取得跔容量的备用电源时 可 装设一台主变压器 装有两台及以上主变压器的变电所 当断开一台时 其余主变压器的容量不应小于 60 的全部负荷 并应保证用户的一 二级负荷 容量选择 本变电所选用两台变压器 按 110kV 侧的变电所的进线跳开 由 220kV 侧无穷大 系统来单供电给 110kV 和 10kV 侧的负荷 一台主变压器的容量不应小于 60 的全部负 荷 110kV 侧的负荷 两回出线供给远方大型冶炼厂 其容量为 75000kVA 属于一类负荷 110 侧的总 负荷容量为 75MVA 10kV 侧的负荷 10kV 侧总负荷为 38000kVA 最大一回出线负荷为 4000kVA 有 10 回出线 其中两 回备用 类用户占 60 10kV 侧的总负荷为 38MVA 10kV 侧的最大负荷 按 10 回来算为 10 4000kVA 40MVA 38MVA 所以按 40MVA 来 算 10kV 的总负荷容量 单台容量 80MVA 40MVA 0 7 84MVA N S 同时还要保证用户的一 二级负荷 10kV 侧的一级 二级负荷为 40MVA 60 24MVA 220 110 10kv 变电站的设计 5 110kV 侧的一级 二级负荷为 80MVA 总的一级 二级负荷为 24MVA 80MVA 104MVA 84MVA 综合以上讨论可知 从长远考虑选主变压器容量 120 MVA 容量比 100 100 100 的变压器 N S 主变相数的选择 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 当不受运输条件限制时 在 330kV 及以下的发电厂和变电所 均应采用三 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 故由以上规程可知 此变电所的主变应采用三相变压器 同时 为了保障电压水平能 够满足用户要求 本所选用有载调压变压器 变压器连接方式和中性点接地方式的选择 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 110kV 及以上电压 变压器绕组都采用 Y0 连接 35kV 亦采用 Y 连接 其中性 点多通过消弧线圈接地 35kV 及以下电压 变压器绕组都采用 连接 同时考虑到为 了降低绕组的绝缘要求 从而降低制造成本 为了给三次谐波电流提供通道 避免正 弦波电压的畸变故此变电所 220kV 110kV 侧宜采用 Y0 接线 10kV 侧采用 接线 我 国的 110kV 及以上电网一般采用中性点直接接地系统 在运行中 为了满足继电保护 装置灵敏度配合的要求 变压器的中性点不接地运行 所以 本变电所主变 220kV 110kV 侧和 10kV 侧均采用中性点不接地方式 综上所述 本变电所采用型号为 SFPSZ7 120000 220 三绕组有载调压变压器 其主要 参数如下 表表 2 12 1 变压器参数列表 3 主要电气设备的选择和校验 3 1 断路器的选择 断路器型式的选择 除需满足各项技术条件和环境条件外 还考虑便于安装调试 额定电压 kV 阻抗电压容量 MVA 调压范围 高压中压低压 空载损耗 kW 空载电流 UI 2 U1 3 U2 3 120 8 1 5 22012110 51240 81422 67 4 联结组标号型号 YN ynd d11SFPSZ7 120000 220 220 110 10kv 变电站的设计 6 和运行维护 并经技术经济比较后才能确定 根据我国当前制造情况 电压 6 220kV 的电网一般选用少油断路器 电压 110 330kV 电网 可选用或空气断路器 大容 6 SF 量机组釆用封闭母线时 如果需要装设断路器 宜选用发电机专用断路器 断路器选择的具体技术条件如下 1 电压 电网工作电压 断路器的额定电压 g U N U g U N U 2 电流 最大持续工作电流 断路器的额定电压 maxg I N I maxg I N I 3 开断电流 pt I Nbr I 断路器实际开断时间 t 秒的短路电流周期分量 断路器额定开断电流 pt I Nbr I 4 动稳定 ch I max I 断路器极限通过电流峰值 三相短路电流冲击值 max I ch I 5 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 隔离开关形式的选择 应根据配电装置的布置特点和使用要求等因素 进行综合的技 术经济比较然后确定 参数的选择要综合考虑技术条件和环境条件 选择的具体技术条件如下 1 电压 电网工作电压 g U N U g U 2 电流 最大持续工作电流 maxg I N I maxg I 3 动稳定 ch I max I 4 热稳定 2 kt QI t 短路电流的热效应或热脉冲 断路器 t 秒热稳定电流 k Q t I 3 1 1 主变高压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变高压侧的断路器 短路点位 置 基准容量 MVA B S 基准电压 VaV kV 稳态短路 电流标么 值 稳态短路电 流有名值 kA 短路电流冲 击 值 k A ch I 短路全电流最 大有效 值 k A q I 短路容量 M V A t S 主变高压 侧 10023069 057117 333344 123526 172769 0571 220 110 10kv 变电站的设计 7 1 选择 220 g UKV 1 05 75 4 10 2 220 0 158kA maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 220 SF6断路器 表 3 1 LW2 220 SF6 断路器参数表 型号 额定电压 kV 额定电流 kA 额定短路 开断电流 kA 额定短路 关合电流 kA 额定峰值 耐受电流 kA 4 秒热稳 定电流 kA 全开断时 间 s LW2 220 25002202 531 58010031 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路 k Q p Q Np Q 电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 查 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 137 253 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 44 1235 kA kpNp QQQ 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 44 1235 kA 50kAch I max I 满足动稳定要求 3 1 2 主变中压侧的断路器 隔离开关的选择和校验 主变中压侧的断路器 短路点位 置 基准容量 MVA B S 基准电压 VaV kV 稳态短路 电流标么 值 稳态短路电 流有名值 kA 短路电流冲击 值 k A ch I 短路全电流最 大 有效值 k A q I 短路容量 M V A t S 主变中压 侧 1001159 59584 818112 26517 2753959 58 1 选择 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表 3 3 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电流 kA 额定短路 开断电流 kA 额定短路 关合电流 kA 额定峰值 耐受电流 kA 4 秒热稳 定电流 kA 全开断 时间 s LW2 110 25001102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 220 110 10kv 变电站的设计 9 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路 k Q p Q Np Q 电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 查 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 13 231 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 12 2651kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 12 2651kA 80kAch I max I 满足动稳定要求 220 110 10kv 变电站的设计 10 3 1 3 110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 隔离开关的选择和校验 110kV 侧最大一回负荷出线的断路器 短路点位 置 基准容量 MVA B S 基准电压 VaV kV 稳态短路 电流标么 值 稳态短路电 流有名值 kA 短路电流冲 击 值 k A ch I 短路全电流最 大有效 值 k A q I 短路容量 M V A t S 110kV 侧 最大一回 负荷出线 10011516 41388 239720 974912 44171641 38 1 选择 1 05 75 2 110 0 207kA220 g UKV maxmax 1 05 3 gN ISU 3 选择 LW2 110 2500 SF6断路器 表 3 5 LW2 110 2500 SF6断路器参数表 型号 额定 电压 kV 额定电流 kA 额定短路 开断电流 kA 额定短路 关合电流 kA 额定峰值 耐受电流 kA 4 秒热稳 定电流 kA 全开断 时间 s LW2 110 25001102 531 58012531 50 05 2 热稳定校验 2 kpNpt QQQI t 短路电流的热效应或热脉冲 短路电流周期分量的热效应 短路 k Q p Q Np Q 电流非周期分量的热效应 可由发电厂电气部分 P73 页表 3 3 查 222 2 10 12 kk pktt QtIII 2 Np QTI 出 断路器 t 秒热稳定电流 t I 短路计算时间 kprbr ttt 后备保护动作时间 断路器全开断时间 pr t br t 0 15 0 05 0 2s 38 699 kA 2 s 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 220 110 10kv 变电站的设计 11 断路器极限通过电流峰值 三相短路冲击值 max I ch I 20 9749kA 2 t I t k Q 满足热稳定要求 3 动稳定校验 maxch II 20 9749 kA 316A 40al I 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 用全电流来校验 d1 短路时 26 1727kA q I q I 26 17272 0 2 137 002kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 3162 4692 53 6 22 00max alal II 查表得 C 94 94 125 8 mm2 216mm2 min SCKQ fk 110002 137 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 44 1235 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 44 12352 0 75 449N m ph f 2 ch Ia 449 1 52 10 1 37 10 6 7 37 107Pa413A 40al I 2 热稳定校验 0 15 0 05 0 2s kprbr ttt 用全电流来校验 d1 短路时 12 4417kA q I q I 12 44172 0 2 30 959kA2 S 2 kk k QI t 正常运行时得导体温度 40 70 40 4132 4692 63 3 22 00max alal II 查表得 C 90 90 mm2 61 8mm2 min SCKQ fk 110959 30 6 满足热稳定 3 动稳定校验 查表得频率系数 3 56 发电厂电气部分表 3 5 f N 3 56 1 52 29 7Hz 35Hz 2 1 f fNEJ m L 08 4 1006 2 107 810 可见到该母线可不计共振影响 20 9749 kA ch I 母线相间应力 1 73 10 7 1 73 10 7 20 97492 0 75 101N m ph f 2 ch Ia 101 1 52 10 1 37 10 6 1 66 107Pa 8 107Pa 2 10 phph fLW A 满足动稳定 3 2 3 主变低压侧母线桥的选择 设备名称S mm2 放置方式 A 32 al I 106Pa 220 110 10kv 变电站的设计 15 母线桥2 63 10 矩形铝排平放145870 3 3 支柱绝缘子及穿墙套管 支柱绝缘子按额定电压和类型选择 进行短路时动稳定校验 穿墙套管按额定电 压 额定电流和类型选择 按短路条件校验动 热稳定 1 按额定电压选择支柱绝缘子和穿墙大管 支柱绝缘子和穿墙套管的额定电压大于 等于电网的额定电压 即 NNS UU 发电厂与变电所的 3 20kV 屋外支柱和套管 当有冰雪和污秽时 宜选择高一级 的产品 2 按额定电流选择穿墙套管 穿墙套管的额定电流 IN大于或等于回路最大持续电流 Imax 即 k IN Imax 式中 k 温度修正系数 对母线型穿墙套管 因本身无导体 不必按此项选择和校验热稳定 在需保证套 管的型 式和穿过母线的尺寸相配合 3 支柱绝缘子和套管的种类和型式的选择 根据装置地点 环境现在屋内 屋外或 防污式及满足使用要求的产品型式 4 穿墙套管的热稳定校验 套管耐受短路电流的热效应 大于或等于短路电流 2 t I t 通过套管所产生的热效应 即 k Q 2 tk I tQ 5 支柱绝缘子和套管的动稳定校验 在绝缘子和套管的机械应力计算中应注意 发 生短路时 支柱绝缘子 或套管 所受的力为该绝缘子相邻跨导体上电动力的平均值 另外 由于导体电动力 Fmax是作用在导体截面中心线上的 而支柱绝缘子的抗弯破坏 强度是按作用在绝缘子高度 H 处给定的 可将绝缘子的力折算为 maxmax1 FFHH N 式中 H1 绝缘子底部到导体水平中心线的高度 mm 对于屋内 35kV 及以上水平安放的支柱绝缘子 在进行机械计算时 应考虑导体 和绝缘子的自重以及短路电动力的复合作用 屋外支柱绝缘子尚应计及风和冰雪的附 加作用 220kV 母线的支柱绝缘子及穿墙套管的选择 表 3 7 ZC 220 支柱绝缘子 型号额定电压 kV 绝缘子高度 mm 机械破坏负荷 kg ZC 220220210250 220 110 10kv 变电站的设计 16 表 3 8 CR 220 穿墙套管 3 4 限流电抗器 为了选择 10kV 侧各配电装置 因短路电流过大 很难选择轻型设备 往往需要 加大设备型号 这不仅增强投资 甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器 选择应采取限制短路电流 即在 10kV 侧需加装设电抗器 一般按照额定电压 额定电 流 电抗百分数 动稳定和热稳定来进行选择和检验 1 额定电压和额定电流的选择应满足 NNS UU maxNg II 电抗器的额定电压和额定电流 N U N I 电网额定电压和电抗器最大持续工作电流 NS U maxg I 2 电抗器百分数的选择 1 电抗器的电报百分数按短路电流限制到一定数值的要求来选择 设要求短路电流限 制到 I z 则电源至短路点的总电抗标公值 U 为 基准电流 j XII j I 电抗器在其额定参数下的百分电抗 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 2 电压损失检验 普通电抗器在运行时 电抗器的电压损失不大于额定电压的 5 即 sin 5 sin 负荷功率因数一般 0 6 max k VXI A N I 3 母线残压检验 为减轻短路对其他用户的影响 当线路电抗器后短路时 母线残压 不能于电网额定值的 60 70 即 60 70 rekN VXII A 3 热稳定和动稳定检验应满足下式 2 tk I tQ esch II 热稳定电流 kA 不少于 型号 额定电 压 kV 额定电 流 A 套管长 度 mm 铜导体 10s 铝导体 5s CR 22022060055001212 220 110 10kv 变电站的设计 17 10kV 侧限流电抗器的选择和校验 10kV 侧采用单母分段的接线方式 一 二级负荷可以从两段母线上取电 在没有 安装限流电抗器 10kV 侧发生短路时 流经主变低压侧断路器的短路电流和冲击电流分 别为 28 8665kA 和 72 9699kA 母线短路和负荷出线短路时短路电流和冲击电流分别为 57 3308kA 和 145 9405 由前面的短路计算得出 为了提高经济性在主变低压侧安装 限流电抗器 这样主变低压侧和负荷就可以选用轻型设备 10kV NNS UU 1 05 4 10 2 10 5 1 15kA maxNg II 3 根据额定和可以选择型号为 CkS Q 1300 10 的限流电抗器 NS U maxg I 表 3 9 CkS Q 1300 10 限流电抗器的参数 型号额定 容量 kVar 线路 电压 kV 端子 电流 A 电抗 损耗 w 动稳 定流 kA 1S 热稳定 电流 kA CkS Q 1300 10130010 511906740038 2534 短路电流的校验 1 100 kjNdNd XIIXI UU I 100 10 5 5 5kA j I 3 5 5 28 8665 0 19 j XII 6 5 58 0 19 1190 10 5 10 5 5500 1 I 安装电流限抗器后在 10kV 侧发生短路流经主变低压侧短路电流周期分量最大值和冲击 电流分别为 12kA 1 8 30 55kA 2 t It A k Q 满足热稳定要求 动稳定检验 38 25kA 30 55kA es I ch I 满足动稳定校验 3 5 电缆 电缆应按下列选择及校验 1 型式 应根据敷设环境及使用条件选择电缆型式 1 明敷 包括架空 隧道 沟道内等 的电缆 一般选用裸钢带铠装或塑料外护层 电缆 在易受腐蚀地区应选用塑料外护电缆 在需要使用钢带铠装电缆时 宜选用二 级外护层型式 2 直埋敷设时 一般选用钢带铠装电缆 在潮湿或腐蚀性土壤的地区 应带有塑料 外护层 3 三相交流系统的单芯电力电缆 要求金属护外层采用一端接地时 在潮湿地区 外护层宜选用塑料挤包的型式 电力电缆除充油电缆外 一般采用三芯铝芯电缆 2 按额定电压选择 maxgN UU 3 按最大持续工作电流选择电缆截面 S 或 max1ga IKI 12t KK K K 34t KK K K t K 12 TTTT mm 温度修正系数 修正系数 t K 12 K K 34 K K 电缆芯最高工作温度 m T 对应于额定载流量的基准环境温度 1 T 220 110 10kv 变电站的设计 19 实际环境温度 2 T 对应于所选用电缆截面 S 环境温度为 25 时 电缆长期允许载流量 A 1a I 4 按经济电流密度选择导体截面以及允许电压降的校验 与裸导体计算相同 5 热稳定校验 S Smin C C 10 2 fkK Q 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q 式中 C 热稳定系数 其他相关系数可以在发电厂电气部分 P207 查出 10kV 最大一回负荷出线电缆的选择与校验 10kV 1 05 4 10 5 0 23kA N U maxg I3 1 型式 热阻系数为 80 cm w 325A 直埋敷设 截面积 240mm2 缆芯最高工作温度为 N I 60 的粘性浸渍绝缘三芯 铝 电力电缆 电力系统分册 附表 10 2 校验 电压 10kV gN UU 电流 0 76 t K 1 2 TT TT M M 2560 4060 1 09 1 发电厂电气部分附表 18 19 3 K 4 K 0 76 1 09 1 0 83 34t KK K K 0 83 325A 269A 230A 1a KI maxg I 3 热稳定 1 51 12 2 0 15 0 05 65 7 kA 2 2 2 1 1 51 kqkprbr QItItt A s 按装设电抗器后的热效应 正常运行时得导体温度 40 60 40 2302 2692 54 62 22 00max alal II C 10 2 57 6 20 1 20 1 ln 2 41 20 w h f K Q Smin C 103 57 6 140 240mm2 fkK Q 1 7 65 满足要求 动稳定 由厂家来保证 220 110 10kv 变电站的设计 20 4 电气设备配置 4 1 继电保护配置规划 4 1 1 配置原则 1 系统继电保护及自动装置 继电保护是电力系统安全稳定运行的重要屏障 在此设计变电站继电保护结合我 国目前继电保护现状突出继电保护的选择性 可靠性 快速性 灵敏性 运用微机继 电保护装置及微机监控系统提高变电站综合自动化水平 2 继电保护配置原则 根据 GB14285 继电保护和安全自动装置技术规程 中有关条款 继电保护二十五 项反事故措施要点 电力系统继电保护 教材 3 220 千伏系统 220 千伏线路配置高频距离保护 要求能快速反应相间及接地故障 对于 220 千伏 双母线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功能齐全 性能良好的故障录波装置 4 110 千伏系统 110 千伏线路配置阶段式距离保护 要求能反应相间及接地故障 对于 110 千伏双 母线接线 配置一套能快速有选择性切除故障的母线保护 每条线路配置功能齐全 性能良好的故障录波装置 5 主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备 它的故障将对供电可靠性和 系统正常运行带来严重的后果 同时大容量变压器也是非常贵重的设备 因此必须根 据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好 动作可靠的保护 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障 油箱内部故障包括相间短路 绕组的匝间短路和单相接地短路 油箱外部故障包括引线及套管处会产生各种相间短 路和接地故障 变压器的不正常工作状态主要由外部短路或过负荷引起的过电流 油 面降低 对于上述故障和不正常工作状态变压器应装设如下保护 1 为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低 对于 0 8MVA 及以上的油浸式变 压器和户内 0 4MVA 以上变压器 应装设瓦斯保护 2 为反应变压器绕组和引线的相间短路 以及中性点直接接地电网侧绕组和引线 的接地短路及绕组匝间短路 应装设纵差保护或电流速断保护 对于 6 3MVA 及以上并 列运行变压器和 10MVA 及以上单独运行变压器 以及 6 3MVA 及以上的所用变压器 应 装设纵差保护 3 为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯 纵差保护 或电流 220 110 10kv 变电站的设计 21 速断保护 的后备应装设过电流保护 例如 复合电压起动过电流保护或负序过电流保护 4 为反应大接地电流系统外部接地短路 应装设零序电流保护 5 为反应过负荷应装设过负荷保护 4 1 2 变电所主变保护的配置 电力变压器是电力系统的重要电气设备之一 它的安全运行直接关系到电力系统 的连续稳定运行 特别是大型电力变压器 由于其造价昂贵 结构复杂 一旦因故障 而遭到损坏 其修复难度大 时间也很长 必然造成很大的经济损失 所以 本设计 中主变保护配置如下 1 主变压器的主保护 1 瓦斯保护 对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低 应装设瓦斯保护 它反应于油箱内 部所产生的气体或油流而动作 其中轻瓦斯动作于信号 重瓦斯动作于跳开变压器各 侧电源断路器 2 差动保护 对变压器绕组和引出线上发生故障 以及发生匝间短路时 其保护瞬时动作 跳 开各侧电源断路器 2 主变压器的后备保护 1 过流保护 为了反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流 以及在变压器内部故障时 作为差动保护和瓦斯保护的后备 所以需装设过电流保护 而本次所设计的变电所 电源侧为 220kV 和 110kV 主要负荷在 10kV 侧 即可装 设两套过电流保护 一套装在中压侧 110kV 侧并装设方向元件 电源侧 220kV 侧装设 一套 并设有两个时限和 时限 定原侧为 用 U 切除三侧全部断路 s tt t t tA 器 3 过负荷保护 变压器的过负荷电流 大多数情况下都是三相对称的 因此只需装设单相式过负 荷保护 过负荷保护一般经追时动作于信号 而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经 同一个时间继电器 4 变压器的零序过流保护 对于大接地电流的电力变压器 一般应装设零序电流保护 用作变压器主保护的 后备保护和相邻元件接地短路的后备保护 一般变电所内只有部分变压器中性点接地 运行 因此 每台变压器上需要装设两套零序电流保护 一套用于中性点接地运行方 式 另一套用于中性点不接地运行方式 220 110 10kv 变电站的设计 22 4 1 3 220kV 110kV 10kV 线路保护部分 1 220kV 线路保护 220kV 线路的安全运行 对整个电力系统有着相当重要的影响 所以 本工程为 220kV 线路配置的保护如下 1 光纤纵联差动保护 2 距离保护 3 零序过流保护 4 过电流保护 2 110kV 线路保护 由于 110kV 侧有两回出线供给远方大型冶炼厂 其他作为一些地区变电所进线 所以稳定性要求较高 所以 110kV 线路保护配置如下 1 距离保护 2 零序方向保护 3 过电流保护 3 10kV 母线保护 对于 10kV 母线接线方式为单母线分段 可以配置的保护主要有 过流保护 带时 限跳分段开关 并利用装在变压器 断路器的后备保护来切除故障 4 10kV 出线保护 1 电流保护 线路故障瞬时跳开所在线路的断路器 2 过电流保护 3 过负荷保护 220 110 10kv 变电站的设计 23 4 2 避雷器配置规划 4 2 1 概述 电气设备在运行中承受的过电压 有来自外部的雷电过电压和由于系统参数发生变化时电磁能 量产生振满和积聚而引起的内部过电压两种类型 按其产生原因 它们又可分为以下几类 4 2 2 防雷保护的设计 变电所是电力系统的中心环节 是电能供应的来源 一旦发生雷击事故 将造成 大面积的停电 而且电气设备的内绝缘会受到损坏 绝大多数不能自行恢复会严重影 响国民经济和人民生活 因此 要采取有效的防雷措施 保证电气设备的安全运行 变电所的雷害来自两个方面 一是雷直击变电所 二是雷击输电线路后产生的雷 电波沿线路向变电所侵入 对直击雷的保护 一般采用避雷针和避雷线 使所有设备 220 110 10kv 变电站的设计 24 都处于避雷针 线 的保护范围之内 此外还应采取措施 防止雷击避雷针时不致发 生反击 对侵入波防护的主要措施是变电所内装设阀型避雷器 以限制侵入变电所的 雷电波的幅值 防止设备上的过电压不超过其耐压值 同时在距变电所适当距离内装 设可靠的进线保护 避雷针的作用 将雷电流吸引到其本身并安全地将雷电流引入大地 从而保护设 备 避雷针必须高于被保护物体 可根据不同情况或装设在配电构架上 或独立装设 避雷线主要用于保护线路 一般不用于保护变电所 避雷器是专门用以限制过电压的一种电气设备 它实质是一个放电器 与被保护 的电气设备并联 当作用电压超过一定幅值时 避雷器先放电 限制了过电压 保护 了其它电气设备 一 避雷针的配置原则 1 电压 110kV 及以上的配电装置 一般将避雷针装在配电装置的构架或房顶上 但在土壤电阻率大于 1000n 米的地区 宜装设独立的避雷针 2 独立避雷针 线 宜设独立的接地装置 其工频接地电阻不超过 10n 3 35kV 及以下高压配电装置架构或房顶不宜装避雷针 因其绝缘水平很低 雷击 时易引起反击 4 在变压器的门型架构上 不应装设避雷针 避雷线 因为门形架距变压器较近 装设避雷针后 构架的集中接地装置 距变压器金属外壳接地点在装置中距离很难达 到不小于 15M 的要求 二 避雷器的配置原则 1 配电装置的每组母线上 应装设避雷器 2 旁路母线上是否应装设避雷器 应看旁路母线投入运行时 避雷器到被保护设 备的电气距离是否满足而定 3 20kV 以下变压器和并联电抗器处必须装设避雷器 并尽可能靠近设备本体 4 220kV 及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时 应在变压器附近增设 一组避雷器 5 三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器 6 110kV 220kV 线路侧一般不装设避雷器 4 2 3 接地装置的设计 接地就是指将地面上的金属物体或电气回路中的某一节点通过导体与大地相连 使该物体或节点与大地保持等电位 埋入地中的金属接地体称为接地装置 本变电所采用棒形和带形接地体联合组成的环形接地装置 接地装置应尽可能埋 在地下 埋设深度一般为 0 5 1 米 围绕屋内外配电装置 主控楼 主厂房及其它需 要装设接地网的建筑物 敷设环形接地网 这些接地网之间的相互联接线不应少于两 220 110 10kv 变电站的设计 25 根干线 接地网的外像应闭合 外像各角做成圆弧形 圆弧半径不宜小于均压带间距 离的一半 在接地线引进建筑物的入口处 应设标志 4 2 4 主变中性点放电间隙保护 为了保护变压器中性点 尤其是不接地高压器中性点的绝缘 通常在变压器中性 点上装设避雷器外 还需装设放电间隙 直接接地运行时零序电流保护起作用 动作 接地变压器 避雷器作后备 变压器不接地时 放电间隙和零序过电压起保护作用 大气过电压时 线路避雷器动作 工程过电压时 间隙保护动作 因氧化锌避雷器残 压低 无法与放电间隙无法配合 故选用阀型避雷器 5 电气总平面布置及配电装置的选择 5 1 概述 配电装置是发电厂和变电所的重要组成部分 它是按主接线的要求 由开关设备 保护和测量电器 母线装置和必要的辅助设备构成 用来接受和分配电能 配电装置按电气设备装置地点不同 可分为屋内和屋外配电装置 按其组装方式 又可分为 由电气设备在现场组装的配电装置 称为配式配电装置和成套配电装置 屋内配电装置的特点 由于允许安全净距小可以分层布置 故占地面积较小 维修 巡视和操作在室内进行 不受气侯影响 外界污秽空气对电气设备影响较 小 可减少维护工作量 房屋建筑投资大 屋外配电装置的特点 土建工程量和费用较小 建设周期短 扩建比较方便 相邻设备之间距离较大 便于带电作业 占地面积大 受外界空气影响 设备 运行条件较差 顺加绝缘 外界气象变化对设备维修和操作有影响 成套配电装置的特点 电气设备布置在封闭或半封闭的金属外壳中 相间和对 地距离可以缩小 结构紧凑 占地面积小 所有电器元件已在工厂组装成一整体 大大减小现场安装工作量 有利于缩短建设周期 也便于扩建和搬运 运行可靠性 高 维护方便 耗用钢材较多 造价较高 配电装置应满足以下基本要求 1 配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策 2 保证运行可靠 按照系统自然条件 合理选择设备 在布置上力求整齐 清晰 保 证具有足够的安全距离 3 便于检修 巡视和操作 4 在保证安全的前提下 布置紧凑 力求节约材料和降低造价 5 安装和扩建方便 配电装置的设计原则 1 节约用地 220 110 10kv 变电站的设计 26 2 运行安全和操作巡视方便 3 考虑检修和安装条件 4 保证导体和电器在污秽 地震和高海拔地区的安全运行 5 节约三材 降低造价 6 安装和扩建方便 5 2 高压配电装置的选择 配电装置的整个结构天寸 是综合考虑到设备外形尺寸 检修维护和搬运的安全 距离 电气绝缘距离等因素而决定 对于敞露在空气中的配电装置 在各种间距中 最基本的是带电部分对地部分之间和不同相的带电部分之间的空间最小安全净距 在 这一距离下 无论为正常最高工作电压或出现内外过电压时 都不致使空气间隙击穿 本变电所三个电压等级 即 220kV 110kV 10kV 根据 电力工程电气设计手册 规定 110kV 及以上多为屋外配电装置 35kV 及以下的配电装置多采用屋内配电装置 故本所 220kV 及 110kV 采用屋外配电装置 10kV 采用屋内配电装置 根据电气设备和母线布置的高度 屋外配电装置可以分为中型 中高型和高型等 1 中型配电装置 中型配电装置的所有电器都安装在同一水平面内 并装在一定 高度的基础上 使带电部分对地保持必要的高度 以便工作售货员能在地面安全地活 动 中型配电装置母线所在的水平面稍高于电器所在的水平面 这种布置特点是 布 置比较清晰 不易误操作 运行可靠 施工和维修都比较方便 构架高度较低 抗震 性能较好 所用钢材较少 造价低 但占地面积大 此种配电装置用在非高产农田地 区及不占良田和土石方工程量不大的地方 并宜在地震烈度较高地区建用 这种布置 是我国屋外配电装置普遍采用的一种方式 而且运行方面和安装抢修方面积累了比较 丰富的经验 2 半高型配电装置 它是将母线及母线隔离开关抬高将断路器 电压互感器等电 气设备布置在母线下面 具有布置紧凑 清晰 占地少等特点 其钢材消耗与普通中 型相近 优点有 1 占地面积约在中型布置减少 30 2 节省了用地 减少高层检修工作量 3 旁路母线与主母线采用不等高布置实理进出线均带旁路很方便 缺点 上层隔离 开关下方未设置检修平台 检修不够方便 3 高型配电装置 它是将母线和隔离开关上下布置 母线下面没有电气设备 该 型配电装置的断路器为双列布置 两个