高压变电站电气设计技术方案

高压变电站电气设计技术方案一、设计依据与工程概况（一）设计依据1.国家规范：《35kV~110kV变电站设计规范》（GB____）、《电力工程电缆设计标准》（GB____）、《继电保护和安全自动装置技术规程》（GB/T____）、《交流电气装置的接地设计规范》（GB____）等。2.行业标准：《国家电网公司变电站设计导则》、《南方电网公司110kV变电站标准设计》等。3.工程文件：业主方《变电站建设需求书》、电力系统规划部门《接入系统方案批复》、地质勘察报告、气象资料（如年平均雷暴日、最大风速）等。（二）工程概况1.电压等级：本期建设110kV/35kV/10kV三级电压，远期预留110kV扩展条件。3.接入系统：110kV侧采用“线路-变压器组”接线接入上级电网，35kV、10kV侧采用单母线分段接线，预留电容器组接入间隔。4.地理位置：变电站位于城郊工业园区，地形平坦，土壤电阻率约100Ω·m，年平均雷暴日40天。二、主接线设计主接线是变电站电气设计的核心，需兼顾可靠性、灵活性、经济性三大原则，结合电压等级、进出线数量及负荷特性确定。（一）110kV侧主接线110kV侧为变电站电源侧，本期2回进线、1台主变，采用内桥接线（见图1）。该接线的优势：当其中一回进线故障时，桥断路器可快速切换至另一回进线，保证主变供电连续性；接线简单，设备数量少（仅需2台进线断路器、1台桥断路器、2台隔离开关），经济性好；远期扩建第二台主变时，只需增加1台主变断路器及相应隔离开关，灵活性高。（二）35kV侧主接线35kV侧为馈线侧，本期4回出线，采用单母线分段接线（分段断路器设为备用）。该接线的特点：母线分为两段，每段带2回出线，当一段母线故障时，分段断路器可隔离故障段，保证另一段母线正常运行，可靠性高于单母线接线；分段断路器可作为备用电源，当某回出线故障时，可通过分段断路器切换至备用段，提高供电灵活性；远期扩建出线时，只需增加母线间隔，无需改变接线结构，扩展性好。（三）10kV侧主接线10kV侧为配电侧，本期8回出线，采用单母线分段接线（分段断路器投入运行），并预留2组电容器组间隔。该接线的优势：分段运行可降低母线故障影响范围，提高供电可靠性；电容器组与出线间隔分开布置，便于无功补偿调节；远期扩建出线或电容器组时，无需调整主接线，适应性强。三、主要电气设备选型设备选型需遵循“技术先进、安全可靠、经济合理”的原则，结合短路电流计算、负荷特性及环境条件确定。（一）主变压器1.容量选择：本期负荷预测为35MW（有功），功率因数0.85，备用系数1.2，故主变容量为：\[S=\frac{K\timesP}{\cos\phi}=\frac{1.2\times35}{0.85}\approx49.4MVA\]选取标准容量50MVA（110/35/10kV）。2.接线组别：采用YNd11接线（高压侧星形、低压侧三角形），可抑制三次谐波，适应配电系统需求。3.冷却方式：采用油浸式自然冷却（ONAN），适用于城郊环境，维护简单。（二）断路器1.110kV断路器：选用SF6断路器（LW____），额定电流3150A，开断容量40kA，满足110kV系统短路电流要求（计算短路电流35kA）；2.35kV断路器：选用真空断路器（ZN85-40.5），额定电流1250A，开断容量25kA，适用于35kV馈线侧频繁操作；3.10kV断路器：选用真空断路器（ZN63-12），额定电流630A，开断容量20kA，满足10kV配电系统要求。（三）互感器1.电流互感器（CT）：110kV侧：选用LZZBJ9-126，准确级0.5/10P20（计量/保护），变比600/5A（主变高压侧）；35kV侧：选用LZZB-35，准确级0.5/10P15，变比400/5A（出线侧）；10kV侧：选用LMZJ-10，准确级0.5/10P10，变比200/5A（出线侧）。2.电压互感器（PT）：110kV侧：选用JZXW-126，接线方式Y0/Y0/Δ（测量/保护/开口三角），变比110/√3/0.1/√3/0.1/3kV；35kV、10kV侧：选用JDJJ2-35/10，接线方式Y0/Y0/Δ，变比35/√3/0.1/√3/0.1/3kV。（四）避雷器1.110kV侧：选用Y10W-108/281，安装在进线断路器外侧，保护线路及主变免受雷电过电压；2.35kV、10kV侧：选用Y5W-42/105（35kV）、Y5W-12.7/31（10kV），安装在出线间隔及母线分段处，防止操作过电压；3.主变中性点：选用Y1.5W-12.7/31（10kV侧），防止中性点过电压。四、二次系统设计二次系统是变电站运行控制的“大脑”，需实现继电保护、自动控制、测量监控、通信调度四大功能。（一）继电保护配置1.主变压器保护：主保护：差动保护（比率制动式）、瓦斯保护（重瓦斯跳闸、轻瓦斯报警）；后备保护：过电流保护、过负荷保护、零序电流保护；非电量保护：油温过高报警、油位异常报警。2.110kV线路保护：主保护：光纤差动保护（用于线路两端）；后备保护：过电流保护、速断保护。3.35kV/10kV线路保护：主保护：电流速断保护；后备保护：过电流保护、零序电流保护（用于接地系统）。（二）自动装置1.备用电源自动投入（BZT）：安装在35kV、10kV分段断路器处，当某段母线失电时，BZT装置自动合上分段断路器，切换至备用电源；2.电容器自动投切：采用电压-无功综合控制装置，根据10kV母线电压及无功负荷，自动投切电容器组（本期装设2组1000kvar电容器）；3.变压器分接头自动调整（AVC）：通过采集10kV母线电压，自动调节主变分接头，保持电压稳定。（三）测控与通信系统1.测控系统：采用分布式测控装置（DTU），实现对断路器、隔离开关、变压器的遥测（电流、电压、功率）、遥信（开关状态、故障信号）、遥控（分合闸操作）；2.通信系统：110kV侧采用光纤通信（连接上级220kV变电站），35kV/10kV侧采用以太网通信（连接站内监控系统），满足调度自动化要求（远动信息传输速率≥____bps）。五、防雷与接地设计（一）防雷保护1.直击雷防护：在变电站屋顶装设2支避雷针（高度25m），保护范围覆盖所有电气设备（按滚球法计算，滚球半径30m）；2.感应雷防护：在110kV、35kV、10kV进出线侧安装避雷器，防止雷电波侵入；3.雷电侵入波防护：主变高压侧装设避雷器，与主变之间的距离≤15m（符合GB____要求）。（二）接地系统1.接地电阻要求：根据GB____，110kV变电站接地电阻≤1Ω；2.接地体设计：采用水平接地体（φ12mm镀锌圆钢，埋深0.8m）与垂直接地体（φ50mm镀锌钢管，长度2.5m）组合，水平接地体环网布置，垂直接地体间距5m；3.接地电阻计算：土壤电阻率100Ω·m，水平接地体长度200m，垂直接地体数量10根，计算接地电阻约0.8Ω（满足要求）。六、电缆敷设设计（一）电缆选型1.110kV电缆：选用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJLV____kV），截面300mm²（满足110kV进线电流要求）；2.35kV电缆：选用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJLV22-35kV），截面150mm²；3.10kV电缆：选用交联聚乙烯绝缘电力电缆（YJV22-10kV），截面70mm²（满足出线负荷要求）；4.控制电缆：选用阻燃聚氯乙烯绝缘电缆（KVV-0.45/0.75kV），截面2.5mm²（用于保护、测控回路）。（二）敷设方式1.110kV电缆：采用直埋敷设（埋深1.2m），电缆沟内铺设细砂，上方覆盖混凝土板；2.35kV/10kV电缆：采用电缆沟敷设（沟深1.0m），电缆支架间距0.8m，分层布置（动力电缆在上，控制电缆在下）；3.电容器组电缆：采用电缆桥架敷设（桥架高度2.5m），便于散热及维护。七、辅助系统设计（一）照明系统1.正常照明：采用LED灯（功率30W），安装在设备区、控制室、电缆沟内，照度≥200lx（设备区）、≥300lx（控制室）；2.应急照明：采用EPS电源供电（备用时间1h），安装在楼梯间、出口处，照度≥50lx。（二）通风系统1.主变室：采用自然通风（设置进风口、出风口），夏季最高温度≤40℃；2.控制室：采用空调通风（制冷量5kW），保持温度20~26℃，湿度40%~60%。（三）消防系统1.火灾报警：安装感烟探测器（覆盖控制室、电缆沟）、手动报警按钮（设置在出口处），联动消防泵及灭火器；2.灭火装置：设备区配备手提式干粉灭火器（ABC型，每处2具），电缆沟配备推车式干粉灭火器（每处1具）。八、设计总结与特点（一）设计总结本方案严格遵循国家及行业规范，结合工程实际需求，实现了：可靠性：主接线采用内桥+单母线分段，保护配置完善，接地系统符合要求；经济性：设备选型兼顾性能与成本，电缆敷设采用直埋+电缆沟，降低工程造价；自动化：二次系统实现遥测、遥信、遥控，满足调度自动化要求；扩展性：预留110kV进线、35kV/10kV出线及电容器组间隔，适应远期负荷增长。（二）注意事项1.设备兼容性：确