某国际机场110kv变电站初步设计

毕业设计（论文）题目某国际机场110KV变电站初步设计所属院（系）电子信息工程学院目录摘要ABSTRACT第1章前言111变电站的发展历史与现状112课题设计资料2第2章变电站一次系统的设计421主变压器选择422电气主接线6221主接线6222供电可靠措施11223中性点接地方式12224无功补偿和运行方式12225出线回路1223最大持续工作电流及短路电流的计算12231各回路最大持续工作电流12232短路电流计算点和短路电流计算1324设备的选择与校验13241断路器型式的选择14242隔离开关的选择15243电流和电压互感器的选择16244结构抗震和消防设计18245绝缘子和穿墙套管的选择1925电气布置与电缆设施19251电气布置20252电缆设施21253电气建筑物21第3章变电站二次系统的设计2331电力系统的继电保护23311继电保护简介23312电力系统中继电保护的作用25313对继电保护的基本要求25314主设备继电保护原则26315保护配置要求2632变压器继电保护2733变电站调度自动化系统的设计30第4章短路电流计算书33总结40参考资料40附录41附录主接线图41某国际机场110KV变电站初步设计摘要本次设计为某国际机场110KV变电站初步设计，介绍了该变电站的电气主接线及电气设备选择、建筑设计、结构抗震设计、消防设计及屏蔽防雷接地措施等，共分为前言、本论、结论三部分，同时还附有图纸加以说明。该变电站有2台主变压器，分为两个电压等级35KV、10KV，各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短路电流计算，主要设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。关键词继电保护，断路器，微机监控，安全，主变压器SOMEINTERNATIONALAIRPORT110KVSUBSTATIONPRELIMINARYDESIGNABSTRACTTHISDESIGNFORANINTERNATIONALAIRPORT110KVSUBSTATIONS,THISPAPERINTRODUCESTHESPECIALPROJECTOFTHESUBSTATIONMAINELECTRICALWIRINGANDELECTRICALEQUIPMENTSELECTION,CONSTRUCTIONDESIGN,STRUCTURESEISMICDESIGN,FIRECONTROLDESIGNANDSHIELDINGLIGHTNINGPROOFGROUNDINGMEASURES,ETC,WHICHCANBEDIVIDEDINTOPREFACE,BODY,ANDCONCLUSIONTHREEPARTS,ALSOWITHDRAWINGSTOILLUSTRATETHEMAINTRANSFORMERSUBSTATIONHAS2SETS,DIVIDEDINTOTWOVOLTAGELEVEL35KV,10KVVOLTAGELEVEL,ALLARETHESINGLEMOTHERSEGMENTATIONCONNECTIONMODEPOWERSUPPLY,THELORDINTHEDESIGNOFSHORTCIRCUITCURRENTCALCULATION,THEMAINEQUIPMENTSELECTIONANDCALIBRATIONINCLUDINGCIRCUITBREAKER,ISOLATINGSWITCH,CURRENTTRANSFORMER,BUS,ETC,ANDINADDITION,INTRODUCESTHEELECTRICITYANDDCSYSTEM,RELAYPROTECTIONANDMICROCOMPUTERMONITORINGSYSTEM,OVERVOLTAGEPROTECTION,GROUNDING,COMMUNICATIONANDOTHERRELEVANTKNOWLEDGEKEYWORDSRELAYPROTECTION,THEBREAKER,MICROCOMPUTERMONITORING,SECURITY,THEMAINTRANSFORMER第1章前言11变电站的发展历史与现状我国的电力事业是从新中国成立以后才开始慢慢发展起来的。110KV变电站从六十年代开始逐渐走入普通的地级市，当时国内绝大部分城市还辅以35KV变电站构成高压输电网络。由于当时负荷水平低，电力建设投资少，城市电网结构简单。进入八十年代以来，我国经济进入前所未有的高速发展阶段。经济建设对电力事业提出更高要求的同时也促进了电力事业的发展。这段时期建设的110KV变电站110KV电气设备多采用常规设备户外敞开式布置；变电站主接线较为复杂，例如为单母线分段带旁路；电气设备为多油或少油设备；主变容量大多选择315MVA或40MVA。这种模式的变电站占地面积大，设备繁多，设备安全可靠性较低，日常维护工作量大。进入九十年代中期，供电紧张的情况得到好转，电网设计和建设越来越强调供电可靠性。人们开始把注意力转向性能好、质量高、检修周期长或多年不需检修等特点的电气设备。实施“四遥”功能，实现变电站无人值班已成为可能。这段时期，110KV电气设备出现了GIS设备、COMPASS设备等；电气布置形式也出现了全户内布置、半户内布置等形式；二次设备系统也有简单的“四遥”系统和变电站综合自动化系统。由于采用了先进可靠的设备，这段时期建设的110KV变电站主接线较为简洁，除主变外110KV电气设备多采用户内布置的形式，主变容量多为40MVA或50MVA，开关设备为无油设备，变电站具备无人值班的功能。这些变电站占地面积小，自动化程度高，日常维护工作量小，安全可靠性高。变电站是电能传输配送的重要环节。变电站自动化是将变电站的二次设备利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信号处理技术，实现对电气设备的自动监视、测量、控制、保护和通信等功能，保证变电站的正常安全运行，并为电气设备的维修收集原始数据制定计划提供先进的手段。变电站自动化技术的发展伴随着结构形式、通信技术及系统功能的变化结构形式主要有集中式、分散与集中相结合和全分散式3种类型；技术发展进程分为3个阶段，第一阶段由集中配屏以装置为核心的方式向分散下放到开关柜以系统为核心的方式发展，第二阶段由单一功能、相互独立向多功能、一体化过渡，第三阶段将由传统的一、二次设备相对分立向相互融合方向发展；通信技术由串行通信、现场总线通信技术到以太网。全数字化变电站的起动为变电站自动化描绘了更加美好的未来15。12课题设计资料项目概况新机场是国家“十一五”重点建设项目，是大型交通基础设施和城市公共基础设施，是我国面向东南亚、南亚和连接欧亚的国家门户枢纽机场。预计至2012年新机场的负荷为628MW。同时，空港经济区拟在机场东北部开发建设，预计至2012年新增负荷约10MW。为了满足该片区远期负荷发展需求，进一步提高供电可靠性，有必要建设110KV新机场输变电工程。机场110KV专用变电站站址位于某国际机场一、二跑道之间（线路埋地），在建的第三航站楼东侧，距第三航站楼约1KM。北侧与机场已有跑道垂直距离约为115KM，南侧与机场在建的跑道垂直距离约为095KM。按照先行的原则，依据远期负荷发展，决定在本区兴建1中型110KV变电所。该变电所建成后，主要对飞行区、航站楼、主进场道路三个区域的动力、照明用电供电为主，同时对空港经济开发区进行供电。改善提高供电水平。同时和其他地区变电所联成环网，提高了本地供电质量和可靠性。1、环境条件（1）环境温度10C45C。（2）相对湿度月平均90，日平均95。（3）海拔高度1000M。（4）地震烈度不超过8度。（5）风速35M/S。（6）最大日温差25C。周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件如避开断层、交通方便等。并应考虑防洪要求，以及邻近设施的相互影响如对通讯、居民生活等。2、环境保护（1）变电所仅有少量生活污水，经处理后排入渗井。变压器事故排油污水，经事故油池将油截流，污水排入生活污水系统，对周围环境没有污染。（2）噪音方面是指变压器和断路器操作时所产生的电磁和机械噪声。对主变及断路器要求制造厂保证距离设备外壳2米处的噪声水平不大于65BB，以达到工业企业噪声卫生标准的规定。3、绿化在所内空闲地带种植草坪及绿篱，以美化环境。图11设计示意图第2章变电站一次系统的设计21主变压器选择一、35/110KV变电所设计规范（GB5005992）（主变台数的确定）第312条在有一、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、低压侧电力网取得足够容量的备用电源时，可装设一台主变压器。第313条装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余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。已知系统情况为系统通过双回110KV架空线路向待设计变电所供电，且在该待设计变电所的负荷中，同时存在有一、二级负荷，故在设计中选择两台主变压器。二、主变压器容量的确定（1）主变压器容量一般按变电所建成后5至10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10至20年的负荷发展。（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑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。三、主变相数的选择（1）变压器采用三相或单相，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330KV及以下的发电厂和变电所，均应选用三相变压器。四、主变绕组连接方式变压器绕组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、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。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，其中性点多经过消弧线圈接地。35KV以下电压，变压器绕组都采用连接。由于待设计变电站为110KV电压等级降压至35KV和10KV，故绕组连接方式为Y0/Y0/。根据该待设计变电所负荷分析确定采用两台主变压器。五、是否选择有载调压变压器在大型降压变电所中，普通三绕组变压器的应用范围有限，当主网电压为110220KV，中压电网为35KV时，由于他们中性点采用不同接地方式，才采用普通三绕组变压器，当中压为110KV及以上的电压时，降压变压器和联络变压器多采用自耦变压器，因自耦变压器高、中压绕组有直接电气联系，具有巨大经济优越性。由于我国电力不足，缺电严重，电网电压波动较大，变压器的有载调压是改善电压质量，缺少电压波动的有效手段，对电力系统，一般要求110KV及以下变电所至少采用一级有载调压变压器。六、主变冷却方式主变一般采用的冷却方式有自然风冷却、强迫油循环风冷却、强迫油循环水冷却、强迫导向油循环冷却。小容量变压器一般采用自然风冷却，大容量变压器一般采用强迫油循环冷却变压器，在发电厂水源充足情况下，为缩短占地面积，大容量变压器也有采用强迫油循环水冷却。近年来随着变压器制造技术发展，在大容量变压器中，采用了强迫油循环导向冷却方式，它是用潜油泵将冷油压入线圈之间和铁芯的油道中，故此冷却方式效率更高。据上所述因S总960784317065764706KVA七、所以选择变压器为变压器型号SFSZ9110/60000（北京变压器厂）额定容量（KVA）60000电压组合（KV）高1102518中385低105联结组标号YNYN0D11空载损耗（KW）286负载损耗（KW）11250空载电流105短路阻抗高中105高低1718中低65外形尺寸（MM）长宽高5401670规矩（MM）14520变压器型号中字母代表的含义S在第一位表示三相，在第三、第四则表示三绕组F代表油浸风冷Z代表有载调压J代表油浸自冷L代表铝绕组或防雷P代表强迫油循环风冷D代表自耦，在第一位表示降压，在末位表示升压X代表消弧线圈22电气主接线221主接线电气主接线是发电厂、变电所电气设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。因此，必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回路数。电气主接线是由高压电气设备连成的接收和分配电能的电路，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。因此设计的主接线必须满足如下基本要求1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。2、接线简单、清晰，操作简便。3、必要的运行灵活性和检修方便。4、投资少，运行费用低。5、具有扩建的可能性。一、110KV主接线设计1、方案选择1方案一线路变压器单元接线2方案二单母线接线（3）方案三单母线分段接线（4）方案四内桥接线2、技术比较方案线变单元接线单母线接线单母分段接线内桥接线优点接线简单；安装2台开关，开关使用量最少，节省投资接线简单、清晰，操作方便。接线简单、清晰，操作方便。可靠性、灵活性较高。接线简单、清晰，使用开关量相对较少。具有一定的可靠性和灵活性。缺点串联回路任意设备故障或检修，整个单元停电。可靠性差。可靠性、灵活性差。安装5台开关，开关使用量最多，投资较大。不适用于主变经常投切的情况。图21桥形接线图内桥接线母联在两台变压器开关的内侧，靠近变压器侧。外桥接线母联在两台变压器开关的外侧，靠近进线侧。优缺点内桥接线的任一线路投入、断开、检修或路障时，都不会影响其他回路的正常运行，但当变压器投入、断开、检修或故障时，则会影响另一回线路的正常运行。由于变压器运行可靠，而且不需要经常进行投入和因此内桥接线的应用较广泛。外桥接线的变压投入、断开、检修或故障时，不会影响其他回路的正常运行。但当线路投入、断开、检修或故障时，则会影响一台变压器的正常运行。因此外桥接线仅适用于变压器按照经济运行需要要经常投入或断开的情况。此外当线路上有较大的穿越功率时，为避免穿越功率通过多台断路器，通常采用外桥接线。为了提高桥形接线的灵活性和可靠性，避免因检修线路或变压器时影响其他回路的正常运行，一般在接线中加设一组跨条（导线）。内桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位置相同，外桥接线的跨条位置与外桥接线中连接桥的位置相同，外桥接线的跨条位置与内桥接线中连接桥的位置相同。跨条上通常设置两组串接的隔离开关，以便于跨条上隔离开关进行检修，此两组隔离开关在正常运行时是断开的。外桥接线的特点与内桥接线相反，连接桥断路器在线路侧，其他两台断路器在变压器回路中，线路故障和进行投入和切除操作时，操作较复杂，且影响一台正常运行的变压器。所以外桥接线用于输电线路短，检修和倒闸操作以及设备故障几率均较小，而变压器需要经常切换或电网有穿越功率经过的变电所。变电所是一座终端变电所。110KV只有两回进线，进线输电距离较长。综合四个要求的考虑，选择内桥接线方式二、35KV、10KV电气主接线方案I采用单母线接线优点接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。缺点不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，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。适用范围一般适用于一台发电机或一台变压器的3563KV配电装置的出线回路数不超过3回。方案II采用单母线分段接线优点1）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。2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。缺点1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。方案双母线接线优点双母线接线具有两组母线，每回线路都经一台断路器和两组隔离开关分别和两组母线相连，母线之间通过母线联络断路器连接，有了两组母线后运行的可靠性和灵活性得到了大大的提高。检修任意母线时，可以把全部电源和线路倒换到另一条母线上，不会停止对用户的供电。缺点由于配电装置的复杂,在改变运行方式倒闸操作时容易发生误操作,且不宜实现自动化尤其当母线故障时,须短时切除较多的电源和线路,这对特别重要的大型发电厂和变电站是不允许的10单母线分段接线与双母线接线的技术经济比较单母线分段接线双母线接线可靠性一段母线发生故障，自动装置可以保证正常母线不间断供电。重要用户可以从不同分段上引接。出线回路数较多，断路器故障或检修较多，母联断路器长期被占用，对变电站不利。灵活性母线由分段断路器进行分段。当一段母线发生故障时，由自动装置将分段断路器跳开，不会发生误操作。1各个电源和各个回路负荷可以任意分配到某一组母线上，能灵活的适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要。2当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。经济性当进出线回路数相同的情况下，单母线分段接线所用的断路器和隔离开关少于双母线接线。总结对比两种接线方式，我认为单母线分段接线方式较适合设计要求，故高、中、低压三侧均采用单母线分段接线方式。222供电可靠措施根据国家标准（供配电系统设计规范有关规定，定位为国际航宅枢纽港的某国际机场，其航站楼、灯光站等设施中的大部分负荷属于一级负荷中的特别重要负荷。因此，在这些变电所的设计中，都考虑了路KV电源进线，设置柴油发电机应急电源的方案，设置不间断电源（）。这是因为，理论上电网无法保证绝对可靠，柴油发电机应急电源和的设置可赢得维修的时间或应急预案实施的时间。另外，路电源进线和台主变压器构成的个线路变压器组，段母线中段独立母线提供的电源，可以满足规范“当一个电源发生故障时，另一个电源不应同时受到损坏”的要求8。因此机场变电所对特别重要负荷设置柴油发电机作应急电源，更重要的负荷除设置柴油发电机作应急电源外，还设置UPS，确保在任何情况下均不失电，确保飞机航行和旅客的人身安全。223中性点接地方式110KV采用中性点直接接地方式。主变压器中性点经隔离开关直接接地，以便于系统灵活选择接地点。35KV亦采用中性点多经过消弧线圈接地。10KV采用中性点经消弧线圈接地方式。单相接地允许带故障运行2小时，供电连续性好。224无功补偿和运行方式无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，采用集中补偿的方式，集中安装在变电所内有利于控制电压水平。向电网提供可调节的容性无功。以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在10KV每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供调节系统的无功负荷，电容器每组容量为1800KVAR。在10KV每段母线上分别接一台接地变压器曲折变，型号DSDB700/105160/04KVA。中性点采用Z0接线。低压侧为Y0接线、正常运行时供给380/220V站用电源接地变压器带附绕组兼做站用变压器。Z0具有中性点连接有载调谐消弧线圈。225出线回路35KV出线6回10KV线路7回23最大持续工作电流及短路电流的计算231各回路最大持续工作电流根据公式21SMAX3UEIGMAX式中所统计各电压侧负荷容量各电压等级额定电压E最大持续工作电流IGMAXS3EIGMAX/GMAXU则10KV38675MVA/10KVIGMAX32232KA35KV27448MVA/35KVGAX158KA232短路电流计算点和短路电流计算短路是电力系统中最常见的且很严重的故障。短路故障将使系统电压降低和回路电流大大增加，它不仅会影响用户的正常供电，而且会破坏电力系统的稳定性，并损坏电气设备。因此，在发电厂变电站以及整个电力系统的设计和运行中，都必须对短路电流进行计算。短路电流计算的目的是为了选择导体和电器，并进行有关的校验。按三相短路进行短路电流计算。可能发生最大短路电流的短路电流计算点有4个，即110KV母线短路（K1点），35KV母线短路（K2）点，10KV电抗器母线短路（K3点），04KV母线短路（K4点）。计算结果计算过程见短路电流计算书当K1点断路时558KICHICHS当K2点断路时185KA47281202ICHCHS当K3点断路时38KA967574691IICHICHS当K4点断路时1000KA254215106928ICHCHS24设备的选择与校验因机场一特、一级负荷多约占87，要求安全可靠性高，装载比按主接线设计。设备选型以方便运行、管理、维护，减少备品备件，提高自动化水平，达到技术先进、经济合理、安全可靠。主要电气设备选择（1）110KV配电装置选用户外110KV六氟化硫全封闭组合电器GIS。开断电流315KA。（2）35KV选用KYN35型手车式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。开断电流25KA。（3）10KV选用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，内配真空断路器。出线开断电流315KA，进线开断电流40KA。（4）10KV母线避雷器选用HY5WZ17/45型氧化锌避雷器。由于电气设备和载流导体得用途及工作条件各异,因此它们的选择校验项目和方法也都完全不相同。但是，电气设备和载留导体在正常运行和短路时都必须可靠地工作，为此，它们的选择都有一个共同的原则。电气设备选择的一般原则为1应满足正常运行检修短路和过电压情况下的要求并考虑远景发展。2应满足安装地点和当地环境条件校核。3应力求技术先进和经济合理。4同类设备应尽量减少品种。5与整个工程的建设标准协调一致。6选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用未经正式鉴定的新产品应经上级批准11。技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。241断路器型式的选择高压断路器在高压回路中起着控制和保护的作用，是高压电路中最重要的电器设备。型式选择本次在选择断路器，考虑了产品的系列化，既尽可能采用同一型号断路器，以便减少备用件的种类，方便设备的运行和检修。1、选择高压断路器类型610KV一般选用少油断路器，110330KV当少油断路器不满足要求时，可选压缩空气断路器和SF6断路器，500KV一般采用SF6断路器。2、根据安装地点选户外式或户内式。3、断路器额定电压不小于装设电路所在电网额定电压。4、断路器额定电流不小于通过断路器的最大持续电流。5、校核断路器断流能力IEKDIZKIEKD断路器额定开断电流IZK断路器触头刚分开时实际开断的短路电流周期分量有效值为简化计算，也可用次暂态短路电流进行选择当断路器开断时间TKUEGMAXIJ选择型号为LCWB6110W型35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ35系列CT电压等级型号110KVLCWB611035KVLCZ3510KVLMC10电压互感器的配置和选择一参数选择1技术条件1正常工作条件一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷2承受过电压能力绝缘水平，泄露比距。二环境条件环境温度，最大风速，相对湿度，海拔高度，地震烈度。三型式选择1620KV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五住电压互感器。235110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电压互感器。110KV侧PT的选择电力工程电气设计手册248页，35110KV配电装置一般采用油浸绝缘结构电磁式电式互感器，接在110KV及以上线路侧的电压互感器，当线路上装有载波通讯，应尽量与耦合电容器结合10。统一选用电容式电压互感器。35KV及以上的户外装置，电压互感器都是单相的出线侧PT是当首端有电源时，为监视线路有无电压进行同期和设置重合闸。型号额定电压（V）二次绕组额定输出（VA）电容量载波耦合一次绕组二次绕组剩余电压绕组05级1级高压电容中压电容电容YDR110110000/3100/100150VA300VA1255010准确度为电压互感器按一次回路电压、二次电压、安装地点二次负荷及准确等级要求进行选择。所以选用YDR110型电容式电压互感器。35KV母线PT选择3511KV配电装置安装台单相电压互感器用于测量和保护装置。选四台单相带接地保护油浸式TDJJ35型PT选用户内式额定电压V型号一次绕组二次绕组剩余电压绕组接线方式TDJJ3535000/100/3100/3Y/YO/准确度测量准确度测量计算与保护用的电压互感器，其二次侧负荷较小，一般满足准确度要求，只有二次侧用作控制电源时才校验准确度，此处因有电度表故选编05级。PT与电网并联，当系统发生短路时，PT本身不遭受短路电流作用，因此不校验热稳定和动稳定。244结构抗震和消防设计结构抗震建筑地基处理采用整片灰土垫层，基础埋深一30，开挖至基础底下0，从坑底向上到基础底做厚的28灰土分层回填夯实。基础采用钢筋混凝土单独基础或条形基础。较好地防止建筑物沉降对电力设备运行带来的不利。结构体系为现浇钢筋混凝土框架结构，现浇钢筋混凝土楼、屋面。地下电缆层部分采用钢筋混凝土挡土墙结构。由于10KVGIS设备布置在2层，且荷载较重，每平方米恒载、活载均达到。根据8计算，梁、板、柱配筋率均很大，考虑抗震设计的概念“强柱弱梁、强剪弱弯”，设计中加大了柱的截面尺寸，避免梁、板、柱超筋。消防消防间内配置推车式消防车2台，干粉灭火器10台。消防措施如下1、主变压器、微机房等重要场所，设置火灾自动检测报警装置。微机室、二次室内配置二氧化碳或四氯化碳自动灭火器。2、35KV、10KV屋内配电装置、建筑物室内等设置必要的手车式或手提式干粉灭火器，室外设有消防水栓。3、对电缆竖井、电缆沟及屏、柜、箱底部采用封、堵、隔、涂等缩小火灾范围的措施。措施如下35KV、10KV高压室、二次控制室、通往夹层的电缆孔洞和预留盘位的孔洞用防燃材料堵严，通向电缆沟的孔洞也用防火材料堵严，并有足够的防火段长度。在电缆夹层中备有足够的照明和消防器材。4、对电缆防火采取以下措施在同一沟道内，动力电缆与控制电缆分层布置。经主变压器安装检修地通往二次室电缆，在引出场地处的电缆沟中设防火隔墙。二次室电缆入口处采用防火材料封堵。GIS组合电器一次、二次电缆在进出电缆隧道、电缆沟入口处采用防水材料封堵。245绝缘子和穿墙套管的选择在发电厂变电站的各级电压配电装置中，高压电器的连接、固定和绝缘，是由导电体、绝缘子和金具来实现的。所以，绝缘子必须有足够的绝缘强度和机械强度，耐热、耐潮湿。选择户外式绝缘子可以增长沿面放电距离，并能在雨天阻断水流，以保证绝缘子在恶劣的气候环境中可靠的工作。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，635KV为瓷绝缘，60220KV为油浸纸绝缘电容式。25电气布置与电缆设施251电气布置110KV配电装置为户外GIS布置。由于110KV线路顺城建规划路由南边来，所以，110KV屋外配电装置布置在所区南侧，二次室及35KV10KV开关室接布置在所区北侧，两台主变压器布置在二者之间，35KV线路东向出线，1OKV西向全部电缆出线。二次设备室布置在二楼西面。10KV密集型电容器、接地变、消弧线圈在西南角。1、110KV配电装置采用户外双列布置，该配电装置向南出线，进线采用悬挂式软母线，进出线架构高10米，间隔宽度均8米，母线及进出线相间距离为22米。2、35KV10KV配电装置、二次室及辅助厂房采用双层屋内配电装置，10KV在一楼，采用CP800型中置式金属铠装高压开关柜，单母线分段，双列布置，10KV出线均为电缆出线。35KV在二楼，采用KYN35Z型金属铠装高压开关柜，单列布置，35KV均为架空进出线。二次室及辅助厂房布置于35KV开关室西侧。在10KV、段母线上分别接700/160KVA干式接地变压器一台。安装在10KV高压室内。3、其它本变电所的配电装置型式选择，考虑了所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行、检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置型式时，必须满足以下四点要求节约用地；运行安全，操作巡视方便；便于检修和安装；节约材料，降低造价。屋外配电装置布置应符合下列条件设备套管和绝缘子最低绝缘部位离地25M时应加围栏；围栏向上延伸线距地25M处与其上方带电部分净距不应小于A1值；车道上运设备时，其外廓至裸导线净距B1值；不同时停电检修的无遮拦裸导体之间垂直净距B1值；带电部分至建筑物顶部（或围墙）净距D值；实际因风力、温度、结冰使上述尺寸偏短，故设计时取的值大得多，如母线桥母线相间一般取60CM80CM。屋外配电装置规定的最小安全净距UN（KV）11035110J110200J330J净距值（CM）名称导电体地（A1）204090100180260异相带电部分间（A2）2040100110200280带电体栅栏95115165175255335裸导体地面（C）270290340350430510不同时停电检修的裸导体之间的水平距离（D）220240290300380460252电缆设施高压供电线路采用铠装高压交联电缆，除过桥路段采取桥栏外侧挂装钢管敷设外，其余均在地下直埋。低压供电线路采用铠装电缆直埋或聚氯乙烯绝缘电缆穿PVC保护管在土路肩下敷设；电缆过桥时，穿过桥梁护栏内预埋钢管敷设；横穿路面时，穿过预埋路面下的钢管敷设。变电所进出电缆均在电缆沟内敷设。变电所接地网接地电阻不大于4。重复接地电阻不大于10。所有电气设备外露金属部分均可靠接地。253电气建筑物1配电装置的设计和建造，应认真贯彻国家的技术经济政策和有关规程的要求，特别应注意节约用地，争取不占或少占良田。2保证运行安全和工作可靠。设备要注意合理选型，布置应力求整齐、清晰。在运行中必须满足对设备和人身的安全距离，并应有防火、防爆措施。3便于检修、操作和巡视。4在保证上述条件要求下，应节约材料，减少投资。5便于扩建和安装。一、110KV侧配电装置规划母线和隔离开关用管形硬母线，并应支柱绝缘子安装在支架上，与隔离开关配合，以节省占地面积。变压器变压器基础为双梁形，上面铺以铁轨。轨距为。变压器下面设置贮油池，尺寸为6405170。贮油池内铺设厚度为040M的卵石层。断路器采用高位布置方式。安装在约2M高的混凝土基础上。二、35KV侧配电装置配置35KV电压等级侧，采用单层屋内配电装置。高压开关柜采用GBC型开关柜，单列独立式布置。高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。母线装设在配电装置上部，三相母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。断路器装在一个单独间隔内。三、10KV侧配电装置配置该侧采用单层屋内配电装置。选用成套配电装置。高压开关柜GG1AF型开关柜。采用单列独立式布置。高压开关柜的前面是操作通道，开关柜出线侧为维护通道。开关柜的后面用金属网门与维护通道隔开，防止工作人员误入隔间造成事故。母线装设在配电装置上部，三相母线水平布置，两段母线用垂直隔板隔开。电流互感器与断路器装在同一间隔内。第3章变电站二次系统的设计31电力系统的继电保护311继电保护简介1、电力系统的故障和不正常运行状态电力系统在运行中，可能发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时也是最危险的故障是发生各种形式的短路，如相间短路、接地短路等。短路故障可能产生的后果（1）流经故障点的很大的短路电流和所燃起的电弧，使故障元件损坏。（2）短路电流流经非故障电气元件时，由于发热和电动力的作用，引起它们的损坏或缩短它们的使用寿命。（3）电力系统中部分地区的电压大大降低，破坏用户工作的稳定性或影响工厂产品质量。（4）破坏电力系统并列运行的稳定性，引起系统振荡，甚至使整个系统瓦解。电力系统中电气元件的正常工作遭到破坏，但没有发生故障，这种情况属于不正常运行状态。故障和不正常运行状态，都可能在电力系统中引起事故。事故，就是指系统或其中一部分的正常工作遭到破坏，并造成对用户少送电或电能质量变坏到不能容许的地步，甚至造成人身伤亡和电气设备的损坏。系统事故的发生，除了由于自然条件的因素如遭受雷击等以外，一般都是由于设备制造上的缺陷、设计和安装的错误、检修质量不高或运行维护不当而引起的。因此，只要充分发挥人的主观能动性，正确地掌握客观规律，加强对设备的维护和检修，就可以大大减少事故发生的几率。2、继电保护的定义继电保护装置，就是指能反应电力系统中电气元件发生故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。继电保护的基本原理现以最简单的过电流保护装置为例，来说明继电保护的组成和基本工作原理。在图31所示的输电线路过电流保护装置的原理接线图中,电流继电器KA的线圈接于被保护线路电流互感器TA的二次回路，这就是保护的测量回路，它监视被保护线路的运行状态，测量线路中电流的大小。在正常运行情况下，线路中通过负荷电流时，电流继电器KA不动作；当被保护线路发生短路故障时，流入继电器KA线圈回路的电流大于继电器的动作电流时，电流继电器立即动作，其接点闭合，接通逻辑回路中时间继电器KT的线圈回路，时间继电器起动并经延时后接点闭合，接通执行回路中的信号继电器KS和断路器QF跳闸线圈Y回路，使断路器QF跳闸，切除故障。图31线路过电流保护装置单相原理接线图可见，这种继电保护装置的核心是电流继电器，它通过电流互感器受电，经常测量着线路电流值的变化，并与整定值进行比较，一旦超过整定值就动作，向断路器跳闸机构送出跳闸命令，同时发出继电保护动作信号。3、继电保护的组成继电保护装置主要都包括三个部分测量部分、逻辑部分、执行部分。图32保护装置结构方框图4、继电保护装置中各组成部分的作用是（1）测量部分。将电流互感器、电压互感器二次侧的电流、电压或其它被测物理量进行适当变换，提供逻辑部分所需要的输入量。（2）逻辑部分。如利用电流继电器、阻抗继电器等元件完成被测物理量与整定值的比较，当被测量符合整定值条件时，逻辑部分输出保护动作指令。（3）执行部分。完成对逻辑部分所输出保护动作指令的执行，实现一定控制要求的直流电路，经过它去接通所需要的跳闸电路和信号电路。5、继电保护的发展简史1890年后出现了装于断路器上并直接作用于断路器的一次式直接反应于一次短路电流的电磁型过电流继电器。19世纪初，随着电力系统的发展，继电器才开始广泛应用于电力系统的保护。这个时期可认为是继电器保护技术发展的开端。1901年出现了感应型过电流继电器。1908年提出了比较被保护元件两端电流的电流差动保护原理。1910年方向电流保护开始得到应用，在此时期也出现了将电流与电压比较的保护原理，并导致了1920年后距离保护装置的出现。随着电力系统载波通信的发展，在1927年前后，出现了利用高压输电线上高频载波电流传送和比较输电线两端功率方向或电流相位的高频保护装置。20世纪50年代就出现了利用故障点产生的行波实现快速继电保护的设想，经过20余年的研究，终于诞生了行波保护装置。312电力系统中继电保护的作用在电力系统中，继电保护装置的基本任务（作用）是（1）当电力系统中的电气设备发生短路故障时，能自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。（2）当电力系统中的电气设备出现不正常运行状态时，并根据运行维护的条件例如有无经常值班人员，动作于发出信号、减负荷或跳闸。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据当时电力系统和元件的危害程度规定一定的延时，以免误动作。313对继电保护的基本要求1选择性2速动性3灵敏性4可靠性314主设备继电保护原则随着电力系统的增大，大容量的发电机组不断增多，在电力设备上装设完善的继电保护装置，不仅对重要而昂贵的设备减少在各种短路和异常运行时造成的损坏，在经济效益上也有显著效果。因此，在主设备的保护设计中，应要求保护在配置、原理接线和设备选型等方面，根据主设备的运行工况及结构特点，达到可靠、灵敏、快速且有选择性的要求。315保护配置要求1、110KV线路保护内桥式接线简单、清晰，使用开关量相对较少。具有一定的可靠性和灵活性。2、主变保护1主保护差动电流速断和二次谐波制动比率差动保护，并具有CT断线检测报警功能。2后备保护110KV及10KV二段复合电压闭锁过流保护。110KV二段零序电压闭锁、零序过流保护。过负荷闭锁有载调压。过负荷保护及启动通风保护。主变高、中、低压侧后备动作时第段作用于10KV相关分段开关，第段作用于变压器三侧开关，同时闭锁10KV备自投装置。具有PI断线检测功能。3非电量保护跳主变三侧开关的有主变本体重瓦斯、有载重瓦斯、压力释放由压板切换至跳闸或发信。应有独立跳闸出口。报警信号有主变本体轻瓦斯、有载轻瓦斯，油温。4无功电压自动调节装置本期二套通过自动改变变压器有载调压装置分接头位置及自动换切电容器，对变电站的电压和无功进行综合控制。3、10KV线路保护1保护配置三相式速断、三段式过流保护。三相一次重合闸。低周减载。小电流接地选线。2接地变三相式速断、三段式过流保护，过负荷。小电流接地选线。零序电流、零序电压。温度信号。3电容器三相不平衡电压保护、三相式速断，三段式过流保护。小电流接地选线；过压、欠压保护；小电流接地选线；保护动作应闭锁电容器自动投切。410KV母联备自投配置原则10KV、段正常运行时为分列运行方式，母联处于备用状态，当任一主变主保护动作，跳开主变两侧开关，则母联开关投入运行，当主变后备保护动作，则跳开母联开关，并且闭锁备自投。510KV母线电压并列装置，可就地或远方实现PT并列或分开运行。4、35KV线路保护1保护配置三相式速断、三段式过流保护。电压闭锁电流保护。三相一次重合闸。低周减载。235KV母联备自投配置原则35KV、段正常运行时为分列运行方式，母联处于备用状态，当任一主变主保护动作，跳开主变两侧开关，则母联开关投入运行，当主变后备保护动作。则跳开母联开关，并且闭锁备自投。335KV母线电压并列装置，可就地或远方实现PT并列或分开运行。32变压器继电保护（一）电力变压器的故障类型，异常运行状态及相应保护方式。1、故障类型绕组相间、匝间接地及铁心烧损；套管及引出线短路；变压器外部（主保护装设地以外电路）相间短路引起过电流；变压器外部接地引起的过电流及中性点过电压；2、异常运行状态过负荷；油面降低；温度升高和冷却系统故障；3、保护方式壳内各种故障及油面降低，采用瓦斯保护；对壳内绕组、套管及引出线直至主保护装设处应根据容量装差动或速断保护；外部故障引起的过电流应根据不同情况选不同过电流保护；外部接地短路的保护在中性点直接接地的电网中，可利用变压器中性点接地线CT，装设零序电流保护。（二）本变电站变压器差动保护由于本次设计是初步设计，所以只考虑变压器的差动保护。差动保护的作用在于保护变压器绕组相间、匝间接地及引出线的相间和接地短路。纵差动保护起动电流的整定原则如下正常时，为防止CT二次侧断线，差动保护误动，起动电流应大于最大负荷电流IFHMAX。若其值不明，可用变压器额定电流IEB，并考虑可靠系数KK，则保护装置起动电流IDZBHKKIFHMAX（或IEB）。躲开保护范围外部短路的最大不平衡电流，此时继电器的起动电流IDZJKKIBPMAX，IBPMAX是外部短路时最大不平衡电流。当采用速断和有铁芯的差动继电器时，起动电流IDZJ13IEB/NT。躲开变压器励磁涌流的影响。上述3条中，以起动电流最大者为依据，起码要满足躲开励磁涌流影响。通过计算并校验，在本设计中，对主变的差动保护选用BCH2型差动继电器。差动保护整定计算表UN（KV）1103510主变一次侧I1N（A）1665201821TCT接线方式/11/11/Y12CT一次电流计算值（A）2879001820CT变比NL60200400CT二次电流值（A）47945455变压器外部最大短路电流（KA）13080853躲励磁涌流IDZA245躲CT二次断线IDZA216躲35KV母线短路时最大短路电流IBPA419（三）过电压保护变电所范围内雷击目的物可以分为A类、BI类、B类、B类和C类5种。由于是初步设计，所以只考虑A类雷击目的物的防雷保护，包括屋内外配电装置、主控制楼、组合导线及母线桥等。电压在110KV及以上的屋外配电装置，可将避雷针装在配电装置架构上。对于3560KV的配电装置，为防雷击时引起反击闪络的可能，一般采用独立避雷针进行保护。如需要将避雷针装在架构上时，配电装置接地网的接地电阻，不得大于下列数值35KV配电装置为1，60KV配电装置为2。安装避雷针的架构支柱应与配电装置接地网相连接。在避雷针的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻应不大于10。由避雷针与配电装置接地网上的连接处起，至变压器与接地网上的连接处止，沿接地线的距离，不得小于15M。在变压器门型架构上，不得装置避雷针。在选择独立避雷针的装设地点时，应尽量利用照明灯塔，在其上装设避雷针。装设独立避雷针时，避雷针与配电装置部分在地中和空气中应有一定的距离。地中避雷针本身的接地装置与最近的配电装置接地网的地中距离SDI03R（M），式中R是独立避雷针的接地电阻。在任何情况下，SDI不得小于3M。空气中由独立避雷针到配电装置导电部分之间以及到配电装置电力设备与架构接地部分之间的空气距离SK03R01H（M），式中H是被保护物考虑点的高度。在任何情况下，SK不得小于5M。电压为110KV及以上的屋外配电装置，可将保护线路的避雷线连接在配电装置的出线门型架构上，须满足下列条件3560KV出线门型架构周围半径20M范围内的接地电阻应不大于5，当土壤电阻率5104CM时，这个范围的半径可增大至30M；线路终端杆塔的接地电阻应不大于10；在变压器的660KV出口处装设阀型避雷器。主控制楼及屋内配电装置对直击雷的防雷措施如下若有金属屋顶或屋顶上有金属结构时，将金属部分接地；若屋顶为钢筋混凝土结构，应将其钢筋焊接成网接地；若结构为非导电体的屋顶时，采用避雷带保护，该避雷带的网络为810M，每隔1020M设引下线接地。上述的接地可与总接地网连接，并在连接处加装集中接地装置，其接地电阻应不大于10。110KV系统采用氧化锌避雷器作为限制操作过电压和雷电侵入波的措施，并以避雷器10KA雷电冲击残压作为绝缘配合的依据。在110KV架构上设置了2只高度为25M的避雷针。在变电站的北围墙内、南、北两端各设一只为25M的独立避雷针，作为直雷的保护装置。（四）接地装置本变电站的接地装置有以下三种工作接地，作用是保证电力系统正常工作而接地。如变压器中性点接地。过电压保护接地，是过电压保护装置或设备的金属结构，如避雷器、避雷针、避雷线接地。保护接地，是一切正常时不带电的电气设备外壳、配电装置的金属结构（构架）接地。本次设计，