【文章內容簡介】 擊防護 ................................................................................................. 45 變電站防雷 防雷保護的原因 ................................................................ 45 所范圍需進行保護的對象及防雷保護 .................................................. 45 配電裝置對侵入雷電波的保護 ............................................................. 47 10 結論 ..................................................................................................................... 49 參考文獻 .................................................................................................................... 50 致謝 ........................................................................................................................... 51 附錄 ........................................................................................................................... 52 1 1 前言 為加深對所學過理論知識的理解，為以后的工作打下良好的基礎，我選擇了 110kV 變電站一次及二次系統(tǒng)的設計作為自己的畢業(yè)課題。 本次設計經過對變電所原始資料的分析 ， 進行了主變及電氣設備的選擇與校驗，繼電保護，二次接線，防雷保護等內容。 110kV 變電所直接降至 10kV 供電，在多數(shù)情況下就不必再建設 35kV 線路。這一措施使變壓器的安裝數(shù)量減少，不出現(xiàn)二次變壓 ,而且變壓器和線路的損耗都相應的減少，建設110/10kV變電所要比建設 110/35/10kV變電所更為有利。為了能夠更好的適應今后電力網絡商業(yè)化運營的要求， 與此同時進一步提高電網的供電質量，更好的滿足個類負荷用戶對供電質量的要求，變電所的 110kV 主變壓器采用雙繞組變壓器。我國隨著國民經濟的發(fā)展 ,城市負荷增大后 ,建設 110kV網絡是十分必要的。 隨著電力行業(yè)的發(fā)展，變電站逐漸出現(xiàn)無人化的發(fā)展趨勢，變電所設計時電力設備的無油化和免維護化也成為了必須要考慮的因素。 在本次設計中，高壓側采用屋外布置的配電裝置，斷路器采用六氟化硫斷路器，低壓一側的配電裝置則是采用屋內布置 ，選擇金屬鎧裝封閉中置式開關柜，開關柜中斷路器選用VSI 真空斷路器。各電容器、變壓器及開關柜等各 部分之間的連接線選擇高壓交聯(lián)聚乙烯電纜。除電纜采用阻燃材質外，其余各設備均可選擇常規(guī)的油設備。 本變電站負荷區(qū)域內電網線路主要為架空線路，所以與其他類型的故障相比，單相接地故障發(fā)生的幾率很高。 10kV 側選擇中性點經消弧線圈接地或者中性點不接地，因為在這一類的系統(tǒng)當中，因為發(fā)生單相接地故障時，產生的接地電流比較小，大部分瞬時性的故障電流電弧可以自己熄滅，熄滅之后系統(tǒng)恢復至正常狀態(tài)。當產生的電弧為無法自行熄滅的單相接地電弧時，因為這種故障并不會對電壓的三相平衡產生影響所以可以帶故障繼續(xù)運行一至兩小時，期間不中斷 向用戶的正常供電，可以在此期間對故障進行查找并做出相應的處理。 變電站一次及二次設備的發(fā)展 變電站一次設備的發(fā)展 變電站的一次設備是指，對電能進行不同區(qū)域間的傳輸和不同等級間變換的設備，主要包括斷路器、隔離開關，對電壓進行變換的變壓器，傳輸電流的匯流母線等。 變電站一次設備的 特點是電壓水平高，而其 發(fā)展則表現(xiàn)在 （ 1）電力系統(tǒng)運行水平的提高，具體體現(xiàn)在滅弧能力的提升，以及絕緣水平的提高； （ 2）電力系統(tǒng)電能質量的提高，具體表現(xiàn)為電力系統(tǒng)發(fā)生故障時切除故障，讓系統(tǒng)恢復正常運行的能力。 以電容器為例，先后出現(xiàn)了 鋁電解電容器、陶瓷電容器、云母電容器。玻璃釉電容器等 。 隨著電力行業(yè)的發(fā)展以及絕緣技術的不斷進步，變壓器容量也逐漸擴大，直接推動了電力系統(tǒng)規(guī)模的快速擴大。 變電站二次的發(fā)展 電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，除了一次設備外，還需要對一次設備進行保護、監(jiān)視、測量控制等的裝置設備，以確保供電質量，減少停電帶來的損失。 這些對一次設備進行保護、監(jiān)視、測量、控制的設備稱為變電站的二次設備，由二次設備組成的系統(tǒng)稱為繼電保護系統(tǒng)。傳統(tǒng)的變電站繼電保護系統(tǒng)由互感器的二次側通過控制電纜連接到控制室內，再引接到相應控制屏的繼電器上，工作人員通過對控制屏的操作實現(xiàn)對 2 開關設備的控制。 目前，隨著計算機技術的發(fā)展，變電站的二次系統(tǒng)正在向數(shù)字化、智能化發(fā)展。 一次設備的信息通過互感器的二次側經過模擬量輸入通道 (由電壓變換器、濾波器、采樣保持器、 A/D 轉換器、多路轉換開關組成 )傳到控制室內的計算機上，通過計算機對一次設備的狀態(tài)進行監(jiān)視、測量、控 制，并且能通過計算機進行實現(xiàn)系統(tǒng)間的通信，使運行人員能夠掌握整個電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)，使整個電力系統(tǒng)能經濟運行。 智能變電站通過加裝智能元件，從而使一次與二次，變電站與變電站之間的通信更加智能化，是電力系統(tǒng)的運行的可控性進一步加強。 3 2 設計說明書 負荷統(tǒng)計表 在本變電站的設計之中包含有一處二類負荷，其余各個負荷均為三類負荷，所以生活用電和工業(yè)負荷比重較大；共有 8 條 10kV出線，長度為 8～ 20km不等，每條出線接有配電變壓器 15～ 25 臺 。本變電站負荷區(qū)域內負荷的各項統(tǒng)計如表 21 所示。 表 21 負荷統(tǒng)計表 回路 回路名稱 用戶類型 容量（ kVA） 需用系數(shù) 線長（ km） 負荷級別 序號 1 一線 廠 區(qū) 1400 16 3 居民區(qū) 1000 2 二線 廠 區(qū) 1600 20 3 居民區(qū) 1100 3 三線 工業(yè)區(qū) 1800 14 3 居民區(qū) 1000 4 四線 工業(yè)區(qū) 1200 10 3 居民區(qū) 800 5 五線 綜合區(qū) 800 8 3 居民區(qū) 700 6 六線 政府 600 8 2 醫(yī)院 900 7 七線 工業(yè)區(qū) 1000 14 3 居民區(qū) 700 8 八線 商業(yè)區(qū) 800 12 3 居民區(qū) 700 4 3 電氣主接線設計 方案的提出 因變電所只有一處二類負荷，因此對供電可靠性和靈活性要求都不高，所以此次設計在單母線接線或和單母線分段接線這兩種接線方式之間進行比較，并從二者之中確定一種接線方式。 兩種方案之間的比較 方案一：高壓側選用的接線方式為單元接線，為了保護主變壓器，采用的是熔斷器，因為其成本要低于使用隔離開關和斷路器，低壓側采用的是單母線的連接方式，出線線路保護選用真空斷路器。但這個方案有兩個缺點：一是供電的靈活性較差；二是供電的可靠性沒有保障。此種接線方式如圖 21 所示。 方案二：高壓側選用的接線方式仍然為單元接線方式， 可以同樣用熔斷器來保護主變壓器，用隔離開關和斷路器來防止主變壓器過載和進行短路保護。因為系統(tǒng)中含有二類負荷，所以選擇使用斷路器來進行保護，雖然這樣會使成本變高，但是卻可以使斷路器和隔離開關進行配合動作，因此當母線上出現(xiàn)故障或在進行檢修時，只有一段母線處于斷電狀態(tài)，另一段母線可以進行正常的供電，因此可以保證對重要用戶的不間斷供電。這種接線方式在克服了繁瑣、不經濟以及接線不方便等缺點的同時，既保證了供電的可靠性，又提高了其靈活性。在綜合了各種影響因素之后，選擇的是方案二，此種接線方式如圖 22 所示。 圖 31 主接線方案一 圖 32 主接線方案二 5 4 負荷計算與主變壓器的選擇 負荷計算 視在功率在計算時，可以使用有功功率表示，因為在此變電站負荷的各供電區(qū)域內，各個用戶的功率因數(shù)是相同的，而且用戶之間的用電性質差別不大，在進行負荷計算時，采用需用系數(shù)法，這樣計算得到的計算結果更加真實有效。 （ 1）求解各用戶的計算負荷時，采用需用系數(shù)法 eini ijsi SKS ??? 1 上式中： ????????――表示區(qū)域內各用戶的計算負荷 kVA； ????――表示需用系數(shù)，取 ～ ； ??????――表示各用電設備的額定容量 kVA。 所以每條出線路的負荷為： )k V A()()k V A()()k V A()()k V A()()k V A()()k V A()()k V A()()k V A()(87654321????????????????????????????????????????????????jsjsjsjsjsjsjsjsSSSSSSSS 變電所最大負荷計算 變電所設計當年的計算負荷由： Kt ? ?%181 xSKS i jsitjs ?? ?? 計算式中： ????—— 表示的是同時系數(shù) ，通常計算中 取值為 ； ??%—— 表示線損率 ，因為 高低壓網絡的綜合線損率通常為 8%～ 12%，所以 系統(tǒng)設計時采用 10%。 %)1()( 876554321 xSSSSSSSSSKS jsjsjsjsjsjsjsjsjsijs ?????????? ? )kV A( 137 %)101()(? ??????????? 負荷增長后的變電站的最大計算負荷計算式為： nmjsjszd eSS ?? 6 其中 n—— 表示年數(shù) ，一般 取 5 年 ； m—— 表示年平均增長率 ，通常 取 5%； ??????????—— 表示 n 年后的最大計算負荷。 )k V A( 4 3 0 1 1 3 7 %55 ??? ?eS j s z d 主變臺數(shù)、容量和型號的確定 變電站主變壓器臺數(shù)的確定 因為本變電站區(qū)域內的電力負荷沒有表現(xiàn)出明顯或強烈的季節(jié)性，而且本變電站所負荷的區(qū)域內各負荷基本為三類負荷，只包含有一處二類負荷，因為有二類負荷并且考慮經濟運行方式，所以采用兩臺等容量變壓器。本變電站的正常供電保證率通常為百分之八十五左右，因為如果只有一臺主變壓器處于正常運行狀態(tài)時，可以保證區(qū)域內 百分之六十 的負荷處于正常供電狀態(tài)，而發(fā)生事故時，變壓器的負荷能力大約為百分之四十，所以綜合之后得出上述的結論。 發(fā)生事故或出現(xiàn)故障時，為了保證對重要負荷的正常供電，可切除其余的各個三類負荷。因為此變電站的地理位置沒有太多的限制，所以綜合設備經濟性和供電可靠性進行考慮后選擇三相變壓器。本變電站的變壓器繞組的連線方式為“ Y”型連接方式，采用這種連接方式是為了保證系統(tǒng)電壓相位與變壓器繞組連接方式相同，從而保證二者可以并列運行。使用的變壓器為雙繞組變壓器，減少重復降壓容量的同時還可以對電壓等級進行簡化。 主變容量的確定 裝設兩臺等容量主變，每臺主變的額定容量： zdjse SS .? 即： ( k V A ) 5 8 4 3 0 ???eS 主變采用雙繞組變壓器 ????7?10000/110型變壓器。見表 41 表 41 主變參數(shù)表 型號 額定容量 (kVA) 額定電壓 (kV) 損耗 (kW) 空載電流 (%) 阻抗電壓 (%) ????710000/110 10000 110 50 7 5 短路電流 短路點的確定 短路點應選在電氣主接線上，在最大運行方式下發(fā)生短路的短路電流。短路點的確定如圖 51 所示。 f1f2X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8XsX L 圖 51 短路點確定圖 短路電流的計算 各元件電抗標幺值計算 選取的基準值為： avB VV ? MVASB 100? 線路： ?sX （最大運行方式） ?sX （最小運行方式） 8 kmLkmLkmL