【正文】 教 師 * * * 職 稱 教 授 筑龍網(wǎng) 二 ○○五年六月 I 內(nèi)容提要 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，本次設(shè)計(jì)為 110kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)，并繪 制電氣主接線圖及其他圖紙。 本設(shè)計(jì)以《 35～ 110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范》、《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》、《 35～ 110kV 高壓配電裝置設(shè)計(jì)規(guī)范》等規(guī)范規(guī)程為依據(jù)，設(shè)計(jì)的內(nèi)容符合國家有關(guān)經(jīng)濟(jì)技術(shù)政策， 所選設(shè)備全部為國家推薦的新型產(chǎn)品，技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)合理。 本次設(shè)計(jì)為 110kV 變電站電氣一次部分初步設(shè)計(jì)，分為設(shè)計(jì)說明書、設(shè)計(jì)計(jì)算書、 設(shè)計(jì)圖紙等三部分。在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間 *老師在設(shè)計(jì)的選題和設(shè)計(jì)思路上給了我很多的 指導(dǎo)和幫助。 筑龍網(wǎng) 1 第一部分 110kV 變電站電氣一次部分 設(shè)計(jì)說明書 筑龍網(wǎng) 設(shè) 計(jì)： * * * 指導(dǎo)教師： * * * 2 地區(qū)電網(wǎng)的特點(diǎn) 第 1 章 原始資料 (1)本地區(qū)即使在最枯的月份，水電站發(fā)電保證出力時(shí)亦能滿足地區(qū)負(fù)荷的需要， 加上小火電，基本不需要外系統(tǒng)支援。 短路阻抗 (1)系統(tǒng)作無窮大電源考慮： X1∑max=， X0∑max=， X1∑min=， X0∑min=。 (3)水電廠裝機(jī)容量為 35000kW， X 39。變電站是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的 中間環(huán)節(jié)，起著 變換和分配電能的作用。用規(guī)定的設(shè)備文字和圖形符號并按工作順序排列，詳細(xì)地表示電氣設(shè)備或成套 裝置的全部基本組成和連接關(guān)系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。由于電能生產(chǎn)的特點(diǎn)是發(fā)電、變電、輸電和用電是在 同一時(shí)刻完成的，所以主接線設(shè)計(jì)的好壞，也影響到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活。 (1)接線方式：對于變電站的電氣接線，當(dāng)能 滿足運(yùn)行要求時(shí)，其高壓側(cè)應(yīng)盡可 能采用斷路器較少或不用斷路器的接線，如線路 —變壓器組或橋形接線等。 在大容量變電站中，為了限制 6～ 10kV 出線上的短路電流，一般可采用下列措施： ① 變壓器分列運(yùn)行； ② 在變壓器回路中 裝置分裂電抗器或電抗器； ③ 采用低壓側(cè)為分裂繞組的變壓器。對于 大型樞紐變電站，根據(jù)工程具體情況，當(dāng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，可裝設(shè)兩臺以上主變 壓器。由于一般電網(wǎng)變電站 大約有 25%的非重要負(fù)荷，因此，采用 S n = ，對變電站保證重要負(fù)荷來說多數(shù) 是可行的。其中，當(dāng) 主網(wǎng)電壓為 110～ 220kV，而中壓網(wǎng)絡(luò)為 35kV 時(shí)，由于中性點(diǎn)具有不同的接地形式， 應(yīng)采用普通的三繞組變壓器；當(dāng)主網(wǎng)電壓為 220kV 及以上，中壓為 110kV 及以上時(shí)， 多采用自耦變壓器，以得到較大的經(jīng)濟(jì)效益。 設(shè)計(jì)主接線的基本要求 在設(shè)計(jì)電氣主接線時(shí)，應(yīng)使其滿足供電可靠，運(yùn)行靈活和經(jīng)濟(jì)等項(xiàng)基本要求。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予遵循。因此，評價(jià)可靠性時(shí)，不能脫離 變電站在系統(tǒng)中的地位和作用。 (2)靈活性：主接線的靈活性要求有以下幾方面。 (3)經(jīng)濟(jì)性：在滿足技術(shù)要求的前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。 ③ 電能損耗少：在變電站中，正常運(yùn)行時(shí)，電能損耗主要來自變壓器。 ③ 負(fù)荷情況 負(fù)荷的性質(zhì)及其地理位置、輸電電壓等級、出線回路數(shù)及輸送容量 等。 因?yàn)閷Τ鼍€回路數(shù)、電壓等級、變壓器臺數(shù)、容量以及母線結(jié)構(gòu)等考慮不同，會出現(xiàn) 多種接線方案。 (5)繪制電氣主接線圖 將最終確定的主接線，按工程要求，繪制工程圖。 110kV 線路為 6 回其以上時(shí)，宜采用雙 母線接線。方案二簡單清晰，操作方便，不易誤操作，設(shè)備少，投 資小，占地面積小，但是運(yùn)行可靠性和靈活性比 方案一稍差。本變電 站 110kV 側(cè)采用 SF6斷路器，不設(shè)旁路母線。方案 二具有良好的經(jīng)濟(jì)性，供電可靠性也能滿足要求，故 35kV 側(cè)接線采用方案二。 本變電站 10kV 側(cè)線路為 10 回，可采用雙母線接線或手車式高壓開關(guān)柜單母線分 段接線兩種方案，如圖 所示。采用手車式高 壓開關(guān)柜，可不設(shè)置旁路設(shè)施。變壓器低壓側(cè)分列運(yùn)行， 11 限流效果顯著，是目前廣泛采用的限流措施。站用變壓器低壓側(cè)接線如圖 所示。 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時(shí)，其余主變壓器的容量不應(yīng)小 于 60%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。 20200 46700 100% = % 當(dāng)一臺主變停運(yùn)時(shí)，即使不考慮變壓器的事故過負(fù)荷能力，也能保證對 %的 負(fù)荷供電。變電站 的主要負(fù)荷是變壓器冷卻裝置、直流系統(tǒng)中的充電裝置和硅整流設(shè)備、油處理設(shè)備、 檢修工具以及采暖、通風(fēng)、照明、供水等。 10kV 級 S9 系列三相油浸自冷式銅線變壓器，是全國 統(tǒng)一設(shè)計(jì)的新產(chǎn)品，是我國國內(nèi)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較先進(jìn)的銅線系列配電變壓器。 (2)在選擇電氣設(shè)備時(shí)，為了保證設(shè)備在正常運(yùn)行和故障情況下都能安全、可靠 地工作，同時(shí)又力求節(jié)約資金，這就需要進(jìn)行全面的短路電流計(jì)算。 (5)接地裝置的設(shè)計(jì)，也需用短路電流。 (3)計(jì)算容量 應(yīng)按本工程設(shè)計(jì)規(guī)劃容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)的遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一般考慮本工 程建成后 5～ 10 年）。 對于帶電抗器的 6～ 10kV 出線與廠用分支回路，在選擇母線至母線隔離開關(guān)之間的引 線、套管時(shí)，短路計(jì)算點(diǎn)應(yīng)該取在電抗器前。 ① 選取基準(zhǔn)功率 SB和基準(zhǔn)電壓 VB= Vav； 筑龍網(wǎng) ② 發(fā)電機(jī)電抗用 x ，略去網(wǎng)絡(luò)各元件的電阻、輸電線路的電容和變壓器的勵(lì)磁 支路； ③ 無限大功率電源的內(nèi)電抗等于零； ④ 略去負(fù)荷。求出各等值發(fā)電機(jī)對 16 短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 x f i ， … ， g) 以及無限大功率電源對短路點(diǎn)的轉(zhuǎn)移電抗 xfs。 (5)網(wǎng)絡(luò)中無限大功率電源供給的短路電流周期是不衰減的，并由下式確定 I =1 ps*xfs (6)計(jì)算短路電流周期分量的有名值。 17 第 節(jié) 短路電流計(jì)算結(jié)果 本變電站短路電流計(jì)算結(jié)果如下（計(jì)算過程見設(shè)計(jì)計(jì)算書第 3 章）： 三相短路電流計(jì)算電路圖及其等值網(wǎng)絡(luò)如圖 所示。39。 f3——主變低壓側(cè)分列運(yùn)行。 蓄電池組構(gòu)成的直流控制電源系統(tǒng)，有很高的可靠性。因此，就其可靠性而言，還沒有其他電源可以代 替。 20 第 節(jié) 直流系統(tǒng)的電壓等級 直流系統(tǒng)額定電壓一般采用 220V 和 110V；當(dāng)采用弱電控制信號時(shí)，一般采用 48V。采用 220V 電壓可以選 用較小的電纜截面積，節(jié)省有色金屬、降低電纜投資。 權(quán)衡利弊，直流系統(tǒng)額定電壓宜按下列要求確定： ① 控制負(fù)荷專用蓄電池組的電壓采用 110V； 筑龍網(wǎng) ② 控制負(fù)荷、動(dòng)力負(fù)荷和直流事故照明負(fù)荷專用蓄電池組的電壓采用 220V 或 110V； ③ 當(dāng)采用弱電控制或信號時(shí)，裝設(shè)較低電壓等級的專用蓄電池組。 (2)單母分段接線 ① 特點(diǎn)：充電器和浮充電器分別接到兩段母線上，蓄電池組接在一段母線上。選用 PZ61 直流屏。 110kV 及以下電壓的變電站，直流屏可布置在與蓄電池毗鄰的房間內(nèi)，也可布置 在控制室內(nèi)。在進(jìn)行電器選擇時(shí)，應(yīng)根據(jù)工程 實(shí)際情況，在保證安全、可靠的前提 下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資， 選擇合適的電器。 IN應(yīng) 不小于該回路在各種合理運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流 Imax，即 筑龍網(wǎng) ③ 按當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核 IN≥ Imax 在選擇電器時(shí)，還應(yīng)考慮電器安裝地點(diǎn)的環(huán)境（尤其是小環(huán)境）條件當(dāng)氣溫、風(fēng) 速、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電器使用條件是， 應(yīng)采取措施。滿足動(dòng)穩(wěn)定的條 件為 ies≥ ish 或 Ies≥ Ish 式中 ish、 Ish——短路沖擊電流幅值及其有效值； ies、 Ies——電器允許通過的動(dòng)穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。 ③ 短路電流計(jì)算的條件 為使電器具有足夠的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和合理性，并在一定時(shí)期內(nèi)適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā) 展的需要，作驗(yàn)算用的短路電流應(yīng)按下列條件確定： 1)容量和接線 按本工程設(shè)計(jì)最終容量計(jì)算，并考慮電力系統(tǒng)遠(yuǎn)景發(fā)展規(guī)劃（一 般為本工程建成后 5～ 10 年）；其接線應(yīng)采用可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式， 筑龍網(wǎng) 但不考慮在切換過 程中可能短時(shí)并列的接線方式。驗(yàn)算熱穩(wěn)定 的計(jì)算時(shí)間 tk為繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間 tpr和相應(yīng)斷路器的全開斷時(shí)間 tab之和，即 tk= tpr+ tab 24 而 式中 tab——斷路器全開斷時(shí)間； tpr——后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間； tab= tin+ ta tin——斷路器固有分閘時(shí)間； ta——斷路器開斷時(shí)電弧持續(xù)時(shí)間。 本變電站高壓斷路器選擇如下（選擇和校驗(yàn)計(jì)算見計(jì)算書第 4 章）： (1)110kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇 LW11110 型 SF6戶外斷路器。s) 80(kA) (2)35kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)：選擇 型真空戶外斷路器。s) 80(kA) (3)10kV 線路側(cè)：選擇 KYN28A12(Z)/ 型高壓開關(guān)柜。s) ish (kA) M 80(kA) (4)10kV 變壓器側(cè)：選擇 KYN28A12(Z)/ 型高壓開關(guān)柜。s) 80(kA) 第 節(jié) 隔離開關(guān)的選擇 隔離開關(guān)也是變電站中常用的電器，它需與斷路器配套使用。 (3)分、合小電流 因隔離開關(guān)具有一定的分、合小電感電流和電容電流的能力， 故一般可用來進(jìn)行以下操作： ① 分、合避雷器、電壓互感器和空載母線； ② 分、合勵(lì)磁電流不超過 2A 的空載變壓器； ③ 關(guān)合電容電流不超過 5A 的空載線路。t ies UN IN I2t 互感器的作用是：將一次回路的高電壓和大電流變?yōu)槎位芈窐?biāo)準(zhǔn)的低電壓 (100V)和小 電流 (5A 或 1A)，使測量儀表和保護(hù)裝置標(biāo)準(zhǔn)化、小型化，并使其結(jié)構(gòu)小 巧、價(jià)格便宜和便于屏內(nèi)安裝。 10kV 線路側(cè)及變壓器側(cè)選用 LA10 型穿墻式電流互感器，校驗(yàn)合格。 筑龍網(wǎng) 第 節(jié) 高壓熔 斷器的選擇 熔斷器是最簡單的保護(hù)電器，它用來保護(hù)電氣設(shè)備免受過載和短路電流的損害。它是根據(jù)主接線的連接方式，由開關(guān)設(shè)備、 保護(hù)和測量電路、母線和必要的輔助設(shè)備組建而成，用來接受和分配電能的裝置。 (3)便于檢修、巡視和操作。 普通中型配電裝置，我國有豐富的經(jīng)驗(yàn)，施工、檢修和運(yùn)行都比較方便，抗震能 力好，造價(jià)比較低，缺點(diǎn)是占地面積較大；半高型配電裝置占地面積為普通中型的 47%，而總投資為普通中型的 %，同時(shí)，該型布置在運(yùn)行檢修方面除設(shè)備上方有 筑龍網(wǎng) 帶電母線外，其余布置情形與中型布置相似，能適應(yīng)運(yùn)行檢修人員的習(xí)慣與需要 。 29 第 8 章 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)