110kv侧主接线设计

设计说明书一、对待设计变电所在电力系统中的地位，作用及电力用户的分析1，变电所在电力系统中的地位与作用，由发电厂变电所地理位置图可以得出，变电所A在整个供电网络中的作用为地区变电所，所谓地区变电所，是以对地区用户供电为主，为一个地区或城市的主要变电所电压等级一般110KV~220KV，全所停电时，仅使该地区中断供电，变电所所址选择农村户外，接近负荷中心，电压等级为110KV。（1、11级负荷，保证不间断供电：1：两个独立电源供电；11：双回路供电）2，对电力用户的分析：由任务书中，原始资料图表可得：A变电所的重要负荷占总负荷65%，按其供电可靠性的要求，负荷被分为三个等级，其中等级一，等级二为重要负荷，要保证不间断供电，通常，第一级负荷需要采用两个独立的电源供电，当其中的任一电源发生故障而停电时，不会影响另一个电源持续供电，保证供电连续性。第二等级要求双回路供电，按照此规则，B变电所65%的负荷采用双回路供电，35%负荷单回路供电。由Pmax=P1=30MW，每回10KV馈线功率为1.5~2MW，则30x0.7=21MW。重要负荷回路数:（21/1.6）x2=28（回）非重要负荷回路数：（30-21）/1.6=6（回）回路数目：28+6=34（回）二、选择待设计变电所的台数，容量，型式1、 台数：一般装设两台主变原因：考虑到发展，主变压器的容量应根据电力系统的规划负荷来选择，当一台主变检修和故障时，另一台主变应保证60%~70%的全部负荷，或重要的主要生产负荷，故B变电所的主变压器台数确定为2台。2、 选择主变压器的容量变电所主变压器的容量一般按变电所建成后5~10年的规划负荷考虑，并应按照其中一台变压器停运时，其余变压器的满足变电所最大负荷S的60%~70%，即：S=65%S=（0.65xP）/cospmax max max=0.65x30/0.9=21.67MW=S'，故选择S=20000KVA（偏小选择，过负荷检验）S/S'=20000/21677=0.9230mNNm12x3x121677过负荷系数：K2= x二1.08332\ 3 20000K 0.82x3x2+0.72x3x121677「欠负何系数：K= x =0.63911} 3x3 20000查图可知，对应于K允许的K］比实际算出的K2大，所以Sn=20000满足正常过负荷。（选择SFZ7-20000/110）3、选择主变压器的形式由于变电所所址选择在农村户外，故主变选择户外型。A、 在330KV以下变电所中，一般选用三相式变压器。A变电所位110/10KV变电所，有两个电压等级，故采用双绕组变压器。自耦变压器虽然电压变化率小，电压稳定，但是一二次侧有直接联系，要求内部绝缘性好，加强短路保护，调压困难，相比之下，双卷变压器结构更简单，运行方便，费用低，所以A选用双卷变压器。B、 绕组接线组别的确定变压器的绕组接地方式必须使其线电压与系统线电压相位一致。110KV电压侧均为“YN”，35KV以下电压侧一般为“0”，所以主变绕组的接线方式为“YND11”，综上选择2台SFZ7-20000/110。变压器参数如下：型号：SFZ7-20000/110总容量20000KVAx2=40000KVA变压器高压侧电压为U1=110KV，其调压范围为-8x1.25%~+8x1.25%变压器低压侧电压为U2=10.5KV,AP=104KW,AP=30.0KW,I%=1.2,U”%=10.5,SFZ7-20000/110K 0 0 K型电力变压器连接标号为YNd11三、分析确定高、低压侧主接线以及配电装置型式1、 110kv侧主接线设计110KV侧有两回出线，因而可供选择的有：单母线接线；单母线分段接线；双母线接线和内桥接线。在采用单母线接线、单母线分段接线或双母线接线的35〜110KV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。方案1：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110-220KV配电装置的出线回路数不超过两回。方案2：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，由两个电源供电。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障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。2、当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。3、扩建时需向两个方向均衡扩建。适用范围：110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。方案3：采用双母线接线双母线接线有两组母线，并且可以互为备用。优点：1、供电可靠性高：通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不致供电中断；一组母线故障后，能迅速恢复供电。2、调度灵活：各个电源和各回路的负荷可以任意分配，能灵活地适应电力系统中各种运行方式的调度和潮流变化的需要；通过倒换操作可以组成各种运行方式。3、扩建方便：向母线左右任何方向扩建，不会影响母线的电源和负荷自由组合分配，施工也不会影响原有回路的供电。缺点：1、倒闸操作复杂，容易误操作。2、占地面积大，设备多，投资特别大适用范围：适用于6〜10KV配电装置；35〜60KV配电装置出线超过8回，或者连接电源较大、负荷较大时；110〜220KV出线数为5回及以上时。方案4：内桥接线连接桥断路器接在线路断路器的内侧。优点：1、高压断路器数量少，四回路只需三台断路器。2、线路的投入和切除比较方便。具有较高的经济性。缺点：1、变压器的投入和切除操作较复杂，需动作两台断路器，切换主变时一回线路需要暂时停运2、 出线断路器检修或者维护时，线路需要长时间停运。3、 连接桥断路器检修时，两个回路需要解列运行。适用范围：容量较小的变电所，并且变压器容量不经常切换或线路较长，故障率较低的情况。经过以上分析，110kv侧主接线决定采用内桥接线形式。10kv侧主接线设计方案一：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、 当一段母线故障时，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，故障时停电范围小；使水电厂供电的可靠性提高。3、 扩建时需向两个方面均衡扩建。缺点：1、当一段母线或母线侧隔离开关故障或检修时，该母线的回路都要在检修期间停电。2、当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。适用范围：适用于6〜10KV配电装置出线16回及以下；35〜60KV配电装置出线4〜8回；110〜220KV配电装置少于4回时。方案二：单母线接线优点：接线简单清晰、设备少、投资省、运行操作方便、且便于扩建。缺点：可靠性及灵活性比较差。适用范围：只有一台主变压器，10KV出线不超过5回；35KV出线不超过3回；110KV出线不超过2回。方案三：双母线接线优点：供电的可靠性高，调度灵活，扩建方便，便于检修和试验。缺点：使用设备器件多，特别是隔离开关，接线也较复杂，配电装置复杂，投资较多，经济性较差，且操作复杂，运行人员在操作中容易发生误操作。适用范围：出线带电抗器的6〜10KV出线；35〜60KV配电装置出线超过8回或连接电源较多，负荷较大时；110KV〜220KV出线超过5回时。综上所述，10kv侧主接线形式可采用单母线分段的接线方式。四，分析确定所用电接线方式按GB50059-1992《35~110KV，容量为110KV的变电所的总负荷为150~200KVA,35~110KV变电所，有两台及以上主变压器时，宜装设两台容量相同，可互为备用所用工作变压器。“电源引接点相互独立”：当所内有较低压母线时，一般均由较低压母线上引接1~2台所用变压器。

所以若B变电所为110/10(KV)时，应当从10KV侧引线，这种引接方式具有经济性，可靠性较高的特点。选择的原则及考虑的因素：变压器原、副边分别与引接点和所用电系统的额定电压相适应；联结组别宜使用同一电压级别的所用工作，备用变压器输出电压的相位一致；阻抗电压及调压型式的选择，宜使在引接点、电压及所用电负荷正常波动范围内，所用各级母线的电压偏移不超过额定电压的-5%~+5%；变压器的容量必须保证所用机械及设备能以电源获得足够的功率，所以不能过载容量必须大于150KV。选用Y，yn0接线的干式变压器，型号：SC10-200/10,额定容量200KVA，空载损耗620W，短路损耗2210W；空载电流(％)=0.7，阻抗电压(％)=4，噪音水平：48dB，总体质量：850kg；五、互感器的配置互感器是电力系统中测量仪表、继电保护等二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/J3)和小电流(5、1A),其一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表与继电保护等。为了确保工作人员在接触测量仪表和继电器时安全，互感器的每一个二次绕组必须有可靠地接地，以防绕组间绝缘损坏而使二次部分长期存在高压。互感器包括电流互感器和电压互感器，主要是电磁式的。1、电流互感器电流互感器的在电力系统中被广泛采用，工作原理与变压器相似。其特点有：1、一次绕组串联在电路中，并且匝数很少，故一次绕组中的电流安全取决于被测电路的负荷电流，而与二次电流大小无关。2、电流互感器的二次绕组所接仪表的电流线圈阻抗很小，所以正常情况下电流互感器近于短路状态。其主要作用是:（1）将很大的一次电流转变为标准的5安培或1安培的小电流。（2）为测量装置和继电保护的线圈提供电流。（3）使一次设备和二次设备进行隔离。电流互感器的选择和配置条件型式：电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。对于6〜20KV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构和树脂浇注绝缘结构的电流互感器。对于35KV及以上配电装置，一般采用油浸式瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。有条件时，应尽量采用套管式电流互感器。一次回路电压：U（—次回路工作电压）WU（原边工作电压）gn一次回路电流：I （一次回路最大工作电压）WI（原边额定电流）g.max= m准确等级：要先知道电流互感器二次回路所接测量仪表的类型及对准确等级的要求，并按准确等级要求高的表计来选择。二次负荷：S=IXIXZ（VA）n2N2N2N动稳定：iV、：2IKsh mdw式中，K是电流互感器动稳定倍数。dw热稳定：12t<（IK）2gdz mtKt为电流互感器的Is热稳定倍数。综上所得，可得以下电流互感器型号：电流互感器设备型号技术参数计算参数额定电流比准确级次1s执八、、稳定动稳定额定电压(kv)额定电流(A)Is热稳定倍数动稳定倍数TA1LA-10200/5190160110174.9536.3151.28TA4110136.4657.4475.35TA3600/515090110478.2214.2918.76TA2LAJ-103000/515090101924.568.5314.67TA52000/5135090101250.968.0212.242、电压互感器电压互感器实际上是一个带铁心的变压器。它主要由一、二次线圈、铁心和绝缘绕组成。当在一次绕组上施加一个电压U1时，在铁心中就产生一个磁通0,根据电磁感应定律，则在二次绕组中就产生一个二次电压U2。改变一次或二次绕组的匝数，可以产生不同的一次电压与二次电压比，这就可组成不同比的电压互感器。电压互感器将高电压按比例转换成低电压，即100V,电压互感器一次侧接在一次系统，二次侧接测量仪表、继电保护等；主要是电磁式的(电容式电压互感器应用广泛)，另有非电磁式的，如电子式、光电式。电压互感器的运行情况相当于2次侧开路的变压器，其负载为阻抗较大的测量仪表。副边电流产生的压降和励磁电流的存在是电压互感器误差之源。电压互感器副边不能接过多的负载；且要求铁心不饱和(0.6-0.8T)。电压互感器的选择和配置条件型式：6〜20KV屋内互感器的型式应根据使用条件可以采用树脂浇注绝缘结构的电压互感器；35KV〜110KV配电装置一般采用油浸式结构的电压互感器；220KV级以上的配电装置，当容量和准确等级满足要求，一般采用电容式电压互感器。在需要检查和监视一次回路单相接地时，应选用三相五柱式电压互感器或具有第三绕组的单相电压互感器。二次额定电压绕组主二次绕组附加二次绕组高压侧接入方式接于线电压上接于相电压上用于中性点直接接地系统中心用于中性点不接地或经消弧线圈接地二次额定电压100100/V3loo100hj3准确等级：电压互感器在哪一准确等级下工作，需根据接入的测量仪表，继电器和自动装置等设备对准确等级的要求确定，规定如下：用于发电机、变压器、调相机、厂用馈线、出线等回路中的电度表，及所有计算的电度表，其准确等级要求为0.5级。供监视估算电能的电度表，功率表和电压继电器等，其准确等级，要求一般为1级。用于估计被测量数值的表计，如电压表等，其准确等级要求较低，要求一般为3级即可。在电压互感器二次回路，同一回路接有几种不同型式和用途的表计时，应按要求准确等级高的仪表，确定为电压互感器工作的最高准确度等级。电压互感器的选择（1） 10kv低压侧侧电压互感器的选择：U二10KVN由分析可得，10kv低压侧电压互感器的型号为JSJW-10（2） 110KV高压侧电压互感器的选择：U二110KVN由分析可得，110KV高压侧电压互感器的型号为JCC2-110综上所述，可得所以应用电压互感器的型号为下：位置10kv低压侧110KV高压侧型号JSJW-10JCC6-110准确级11变比10/V3：0.i/J3：0.i/3ii0/J3：0.i/V3：0.i六、进行选择设备和导体所必须的短路电流计算（一）短路计算的一般规定：计算的基本情况：（1） 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；（2） 所有同步发电机都具有自动调整励磁装置；（3） 短路发生在短路电流为最大值瞬间；（4） 所有电源的电动势相位角相同（5） 应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。计算容量：应按工程设计的最经规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，一般工程建成后5~10年。1，接线方式：计算短路电流作用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能的运行方式。2，短路种类：按三相短路计算。3，短路计算点：在正常接线方式时，通路设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。二）短路电流的计算：1，主接线后备保护动作时间tpr10KV出线：1s；10KV分段：1.3s； 110KV分段：1.6s； 110V进线：1.9s2，短路电流计算条件：（1）忽略电阻，仅计电抗，110KV馈线，电抗x=0.4/km计；（2）选择通过导体或电器的Ik为最大短路点及运行方式；（3） 每个短路点计算均为需校验导体或电器所需的三个短路电流；（4） 短路计算电路图：3,短路点计算：短路点持续时间用途K1出线:1.0+0.1=1.1A所10KV出线回路K2主变:1.3+0.1=1.410kv分段K3主变:1.6+0.1=1.7110kv母线

K4分段:1.9+0.1=2.0A所110KV进线4,短路计算结果：短路点T(s)I"(kA)KI"(kA)K上2厂Kt(kA)I (kA)KshQ(kA2-s)KK42.04.9754.8094.90312.686346.68K31.74.9754.8624.87512.686340.36K21.48.4938.488.4821.657100.7K11.115.65715.65715.65739.926269.66七、选择变电所高、低压侧及10KV馈线的断路器、隔离开关(一)断路器的选择：短断路器时最完善的高压开关，在开关电器中，它结构最复杂，地位最重要，它的制造水平往往反映电力系统的发展水平。1，选择的基本要求：1)在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也足够稳定；2)在跳闸状态下应具有良好的绝缘；3)应有足够的短路能力和尽可能短的分段时间；4)应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单，体积小，重量轻，安装维护方便。2，选择的基本条件：1)型式：高压侧(110KV)：户外SF6断路器低压侧(10KV)：户内真空断路器2)额定电压：UN三UNs(工作电压)3)额定电流：IN三Imax(最大持续工作电流)4)额定开断电流：INbr三It5)额定关合电流：INcl三ish6)动稳定校验：ies三ish7)热稳定校验：lt*lt*t三Qk断路器选择的结果（校验过程见计算书）：断路器设备型号技术参数计算参数UN(kV)IN(A)INbr(A)ies(kA)It(kA)UN(kV)IN(A)INbr(A)ies(kA)It(kA)QF1,QF2SW4-110110100018.45521110478.224.97512.68634.83QF3110174.954.97512.68634.872QF8ZN12-1010125031.58031.5101250.968.49321.6579.346QF9200050101924.5615.65739.92615.66二）隔离开关的选择1、 高压隔离开关的主要功能是保证高压电器及装置在检修工作室的安全，不能用于切断、投入负荷电流或开断短路电流，仅可允许用于不产生强大电弧的某些切换操作。隔离开关的工作特点实在有电压、无负荷电流情况下，分、合电路。其主要功用为：（1）隔离电压（2）倒闸操作（3）分、合小电流2、 隔离开关选择的具体技术条件额定电压校验：UN三UNs额定电流校验：IN>Imax开断电流：INbr〉I〃动稳定：ies>ish热稳定：It2t〉Qk由此可见，隔离开关的型号选择标准与高压断路器的型号选择标准基本相同，因此一切可按以上断路器所算得的结果为准，因此，隔离开关的型号如下：110KV出线主变压器高压侧分段母线10kv出线SW4-110SW4-110SN10-10SN10-10八、绝缘子和穿墙套管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。绝缘子和穿墙套管安装完毕后的条件：1、金属构件加工、配制、螺栓连接、焊接等应符合国家现行标准的有关规定。2、所有螺栓、垫圈、闭口销、锁紧销、弹簧垫圈、锁紧螺母等应齐全、可靠。3、母线配制及安装架设应符合设计规定，且连接正确，螺栓紧固，接触可靠；相间及对地电气距离符合要求。4、瓷件应完整、清洁；铁件和瓷件胶合处均应完整无损，充油套管应无渗油，油位应正常。在本电站的绝缘子和穿墙套管选择：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，6〜35KV为瓷绝缘，60〜220KV为油浸纸绝缘