【導(dǎo)讀】110KV地區(qū)變電所設(shè)計(jì)

　　

【正文】 避雷器的選擇 依據(jù)變壓器三側(cè)額定電壓，三個電壓等級下的避雷器選擇如下： 表 45 避雷器的型號及參數(shù) 具體計(jì)算，校驗(yàn)過程見附錄Ⅲ。 母線與電纜的選擇 及校驗(yàn) (1) 110KV母線的選擇 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 110KV 母線上的總負(fù)荷 S=480000KVA，額定電壓Un=110KV 故最大電流 45 a x ???? UnSI 型號 組合方式 額定電壓(KV) 滅弧電壓(KV) 工頻放電電壓 (KV) 不小于 不大于 FZ110J 4 FZ30J 110 100 224 268 FZ35 2 FZ15 35 41 84 104 110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 25 而 2080 3680 ????k ax ??KIIal 故選擇槽型鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： h=100 b=45,導(dǎo)體的截面積為2020 2mm 。集膚效應(yīng)的 系數(shù)為 Kf= （ 414） (2) 35KV母線的選擇及校驗(yàn) 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 35KV母線上的總負(fù)荷 S=165450KVA，額定電壓 Un=35KV 故最大電流 65 a x ???? UnSI 而 2080 3680 ????k ax ?? KIIal 故選擇槽型鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： h=100 b=45,導(dǎo)體的截面積為 2020 2mm 。集膚效應(yīng)的系數(shù)為 Kf= (3) 10KV母線的選擇及校驗(yàn) 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 10KV母線上的總負(fù)荷 S=64000KVA，額定電壓 Un=10KV 故最大電流 79 a x ???? UnSI 而 2080 3680 ????k ax ?? KIIal 故選擇槽型鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： h=125 b=55,導(dǎo)體的截面積為2740 2mm 。集膚效應(yīng)的系數(shù)為 Kf= (4) 110KV架空線的選擇及校驗(yàn) 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 110KV 架空線上的最大負(fù)荷 S=80000KVA，額定電壓Un=110KV 故最大電流 0 a x ???? UnSI 而 2080 3680 ????k 110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 26 ax ??KIIal 故選擇 LGJ 185/30 鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： r= x=。 (5) 35KV架空線的選擇及校驗(yàn) 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 35KV架空線上的最大負(fù)荷 S=42800KVA，額定電壓 Un=35KV 故最大電流 a x ???? UnSI 而 2080 3680 ????k 86 2m ax?? KIIal 故選擇 LGJ 400/50 鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： r= x=。 (6) 10KV電纜的選擇及校驗(yàn) 根據(jù)任務(wù)書二計(jì)算得， 10KV電纜上的最大負(fù)荷 S=4000KVA，額定電壓 Un=10KV 故最大電流 a x ???? UnSI 而 2080 3680 ????k 28 2m ax?? KIIal 故選擇 LGJ 70/10 鋁導(dǎo)體。其具體參數(shù)查表得： r= x=。 其具體校驗(yàn)過程見附錄Ⅲ。 110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 27 第五章 無功補(bǔ)償設(shè)計(jì) 無功電源和有功電源一樣是保證系統(tǒng)電能質(zhì)量和安全供電不可缺少 的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，電力系統(tǒng)用戶所消耗的無功功率大約是它們所消耗的有功功率的 50~100%。另外電力系統(tǒng)中的無功功率損耗也很大，在變壓器內(nèi)和輸電線路上所消耗掉的總無功功率可達(dá)用戶消耗的總無功功率的 75%和 25%。因此，需要由系統(tǒng)中各類無功電源供給的無功功率為總有功功率的 1~2 倍。由無功功率的靜態(tài)特性可知，無功功率與電壓的關(guān)系較有功功率與電壓的關(guān)系更為密切，從根本上來說，要維持整個系統(tǒng)的電壓水平就必須有足夠的無功電源。無功電源不足會使系統(tǒng)電壓降低發(fā)送變電設(shè)備達(dá)不到正常出力，電網(wǎng)電能損失增大，故需要無功補(bǔ)償。 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t與基本要求 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t (1) 根據(jù)技術(shù)規(guī)程規(guī)定按主變?nèi)萘康?10%～ 20%進(jìn)行無功補(bǔ)償； (2) 分級補(bǔ)償原則，按主變無功損耗減去電纜充電功率確定無功補(bǔ)償?shù)娜萘?；?0KV和 110KV側(cè)電壓不能低于標(biāo)稱電壓； (3) 在輕負(fù)荷（ 2%～ 30%主變?nèi)萘坑?jì)時(shí)）時(shí)由于電纜充電功率的影響，其充電功率與補(bǔ)償功率近似抵消； 無功補(bǔ)償?shù)幕疽? (1) 電力系統(tǒng)的無功電源與無功負(fù)荷，在各種正常及事故運(yùn)行時(shí)，都應(yīng)實(shí)行分層分區(qū)、就地平衡的原則，并且無功電源應(yīng)具有靈活的調(diào)節(jié)能力和一定的檢修備用、事故備用。 (2) 在正常運(yùn)行方式時(shí)，突然失去一回線路，或一臺最大容量的無功補(bǔ)償設(shè)備，或一臺最大容量的發(fā)電機(jī)（包括失磁）之后，系統(tǒng)無功電源事故備用的容量方式及配電方式，應(yīng)能保持電壓穩(wěn)定和正常供電，避免出現(xiàn)電壓崩潰；在正常檢修運(yùn)行方式時(shí)，若發(fā)生上述事故，應(yīng)允許采取切除部分負(fù)荷或并聯(lián)電抗器等必要措施，以維持電壓穩(wěn)定。 (3) 對于 110KV及以上系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，應(yīng)考慮提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。 (4) 無功補(bǔ)償設(shè)備的配置與設(shè)備類型的選擇，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。通常，應(yīng)以可分組投切的并聯(lián)電容器以及可調(diào)節(jié)的并聯(lián)電抗器為主要無功補(bǔ)償設(shè)備。 110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 28 補(bǔ)償裝置選擇及容量確定 補(bǔ)償裝置的確定 (1) 同步調(diào)相機(jī)：同步調(diào)相機(jī)在額定電壓177。 5%的范圍內(nèi)，可發(fā)額定容量，在過勵磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統(tǒng)電壓，在欠勵磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收感性的無功功率起無功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。 裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)，但是調(diào)相機(jī)的造價(jià)高，損耗大，維修麻煩，施工期長。 (2) 串聯(lián)電容補(bǔ)償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵 消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩(wěn)定和動穩(wěn)定度。但對負(fù)荷功率因數(shù)高（ y? ＞ ）或?qū)Ь€截面小的線路，由于 PR/V分量的比重大，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。故串聯(lián)電容器調(diào)壓一般用在供電電壓為35KV或 10KV，負(fù)荷波動大而頻繁，功率因數(shù)又很低的配電線路上。 (3) 靜電補(bǔ)償器補(bǔ)償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補(bǔ)償器，與同步 調(diào)機(jī)相相比較，運(yùn)行維護(hù)簡單，功率 損耗小，但相對串聯(lián)電容及并聯(lián)電容補(bǔ)償裝置，其造價(jià)高維護(hù)較復(fù)雜，一般適用以較高的電壓等級 500KV變電所中。 (4) 并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置：并聯(lián)電容器是無功負(fù)荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設(shè)地點(diǎn)不受自然條件限制，運(yùn)行簡便可靠等優(yōu)點(diǎn)，故一般首先考慮裝設(shè)并聯(lián)電容器。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)也較方便，為了在運(yùn)行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷的變化，分組投入或切除。 由于本次設(shè)計(jì)的變電站為 110KV 降壓變電站，以補(bǔ)償?shù)慕嵌葋磉x擇，以上四種均能滿足要求，但是在經(jīng)濟(jì)和 檢修方面來考慮，首先選擇并聯(lián)和串聯(lián)補(bǔ)償裝置。而原始資料可知，補(bǔ)償裝置主要補(bǔ)償負(fù)荷的無功容量及平衡主變損耗。所以選擇并聯(lián)補(bǔ)償裝置。 110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 29 第六章 主變保護(hù)設(shè)計(jì) 概述 變壓器是電力系統(tǒng)普遍使用的重要電器設(shè)備。它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，特別是大容量變壓器，一旦因故障而損失就更大。因此必須針對變壓器的故障和異常工作情況，根據(jù)其容量和重要程度，裝設(shè)動作可靠，性能良好的繼電保護(hù)裝置，一般包括： (1) 反映內(nèi)部短路和油面降低的非電量（氣體）保護(hù)，又稱瓦斯保護(hù)。 (2) 反映變壓器繞組和引出線的多相短路及繞 組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)，或電流速斷保護(hù)。 (3) 作為變壓器外部相間短路和內(nèi)部短路的后備保護(hù)的過電流保護(hù)（或帶有復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)或阻抗保護(hù)）。 (4) 反映中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中外部接地短路的變壓器零序電流保護(hù)。 (5) 反映大型變壓器過勵磁的變壓器過勵磁保護(hù)及過電壓保護(hù)。 (6) 反映變壓器過負(fù)荷的變壓器過負(fù)荷保護(hù)。 (7) 反映變壓器非全相運(yùn)行的非全相保護(hù)等。 各種變壓器保護(hù)介紹 縱差保護(hù) 變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，理想情況下，流入差動繼電器的電流等于零。但實(shí)際上由于變壓 器的勵磁電流，接線方式和電流互感器誤差等因素的影響，繼電器中有不平衡電流流過。由于這些特殊因素的影響，變壓器關(guān)動保護(hù)的不平衡電流遠(yuǎn)比發(fā)電機(jī)差動保護(hù)的大。因此，變壓器差動保護(hù)需要解決的主要問題之一是采取各種措施避越不平衡電流的影響。在滿足選擇性的條件下，不要保證在內(nèi)部故障時(shí)有足夠的靈敏系數(shù)和速動性。 瓦斯保護(hù) (1) 瓦斯繼電器的類型 瓦斯繼電器又稱氣體繼電器。瓦期繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內(nèi)的氣體通過瓦斯繼電器流向油枕。以往使用的浮筒式瓦斯繼電器，由于浮筒的密封性不良而經(jīng)常漏油 ，抗震性能差，常常造成瓦斯繼電器誤動作。目110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 30 前，國內(nèi)采用的瓦斯繼電器有浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種型式，均有兩對觸點(diǎn)引出，可以并聯(lián)使用。 瓦斯保護(hù)裝置接線由信號回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動作”信號。 變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)生重瓦斯跳閘脈沖，跳開變壓器各側(cè)斷路器。因重心斯繼電器觸點(diǎn)有可能瞬時(shí)接通，故跳閘回路中一般要加自保持回路。 變壓器嚴(yán)重漏油使油降低時(shí)，繼電器動作，同樣發(fā)出“輕瓦斯動作”信號。 (2) 瓦 斯保護(hù)的鑒定 1) 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為 250－ 300cm3，氣體容積整定值是利用調(diào)節(jié)重鍾的位置來改變的。 2) 重瓦斯保護(hù)油流速度的整定 重瓦斯保護(hù)動作的油流速度整定范圍為 － ，在整定流速時(shí)均以異油管中的流速為準(zhǔn)，而不依據(jù)繼電器處的流速。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為 － 1m/s 時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。但是，在變壓器外部故障時(shí)，由于穿越性故障電流的影響，在導(dǎo)油管中油流速度約為 － 。因此，為了防止穿越性故障時(shí)瓦斯保護(hù)誤動時(shí)，可將油流速度整定在 1m/s 左 右。 復(fù)合電壓起動的電流保護(hù) (1) 雙繞組升壓變壓器保護(hù)的電流元件接于低壓側(cè)電流互感器上，電壓元件了拉于發(fā)電機(jī)母線電壓互感器上。當(dāng)經(jīng)過校驗(yàn)，低電壓元件對高壓母線三相短路靈敏性不夠時(shí)，可附加一個接于高壓母線電壓互感器相間電壓上的低電壓元件。 (2) 中壓側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器的保護(hù)裝于低壓側(cè)及中壓側(cè)。中壓側(cè)保護(hù)只作為該側(cè)外部短路的后備保護(hù)，以較短時(shí)限斷開該側(cè)斷路器；低壓側(cè)保護(hù)作為變壓器內(nèi)部及高壓側(cè)外部短路的后備，帶兩段時(shí)限，以第一時(shí)限（大于中壓側(cè)）斷開高壓側(cè)斷路器，以第二段時(shí)限斷開全部斷路器。 (3) 三側(cè) 均有電源的三繞組升壓變壓器的保護(hù)裝于低壓側(cè)及高、中壓兩則中電源較大和斷開機(jī)會較少的一側(cè)。假設(shè)保護(hù)裝于低壓側(cè)及高壓側(cè)，高壓側(cè)保護(hù)應(yīng)有帶方向（其方向元件取自發(fā)電機(jī)電壓側(cè)的電壓互感器，并為了簡化接線，方向元件接 60176。接線方式連接。此時(shí)，為了提高方向元件的靈敏系數(shù)，采用內(nèi)角為 30176。的繼電器）和不帶方向的兩部份，帶方向的保護(hù)其方向指向相鄰元件后備保護(hù)時(shí)限較短的一側(cè)（例如110KV 地區(qū)變電所設(shè)計(jì) 31 高壓側(cè)），以較短時(shí)限斷開該側(cè)斷路器，不帶方向的保護(hù)以較大時(shí)限開另一側(cè)斷路器（例如中壓側(cè)），低壓側(cè)保護(hù)以再大一級時(shí)限斷開全部斷路器。 如果上述保護(hù)方式不 能滿足靈敏性要求時(shí)，也允許在三側(cè)都裝設(shè)保護(hù)，此時(shí)，后備保護(hù)時(shí)限較小的一側(cè)（如高壓側(cè)）保護(hù)應(yīng)帶方向性，另一側(cè)（如中壓仙）保護(hù)不帶方向性，裝設(shè)在高壓側(cè)和中壓側(cè)的保護(hù)動作于本側(cè)斷路器跳閘，裝設(shè)在低壓側(cè)的保護(hù)動作于總出口中間繼電器，斷開各側(cè)斷路器。 (4) 雙繞組降壓變壓器的后備保護(hù)裝于電源側(cè)。當(dāng)?shù)蛪悍侄螖嗦菲魃涎b有備用電源自動投入裝置，而其上無專用母線保護(hù)時(shí)，變壓器的后備保護(hù)要帶兩段時(shí)限 ,以第一段時(shí)限動作于分段斷路跳閘，以第二段時(shí)限動作于出口中間繼電器；當(dāng)?shù)蛪耗妇€上有專用母線保護(hù)時(shí)，變壓器的后備保護(hù)也要帶兩段量限，以第 一段時(shí)限動作于變壓器低壓側(cè)斷路器，以第二段時(shí)限動作于出口中間繼電器。根據(jù)靈敏性的要求需要采用電壓元件時(shí)，將電壓元件接于低壓側(cè)的母線電壓互感器上。 (5) 中壓側(cè)及低壓側(cè)均無電源的三繞組變壓器的保護(hù)裝于電源側(cè)和低壓側(cè)。低壓側(cè)作為外部短路后備，