【導(dǎo)讀】隨著我國工業(yè)的發(fā)展，各行業(yè)對電力系統(tǒng)的供電可靠性和穩(wěn)定性的要求日益提高。變電站是連接電力系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，用以匯集電源、升降電壓和分配電能。全運行對電力系統(tǒng)至關(guān)重要。本文主要進(jìn)行110kV/10kV無人值班降壓變電站的設(shè)計。氣主接線的設(shè)計和選擇、短路電流的計算、主變壓器和電器設(shè)備的選擇。電抗器、高壓熔斷器等。本文簡單介紹了采用綜合自動化設(shè)備實現(xiàn)變電站無人值班。80年代以來，自動化技術(shù)的完善，特別是人們對變電站無人值班認(rèn)識的提高，鄭州、深圳、大連、廣東出現(xiàn)無人值班，1996年底全國有60余座，97年底有1000余座。

　　

【正文】 躲開變壓器勵磁涌流 的影響。 上述 3 條中，以起動電流最大者為依據(jù)，起碼要滿足躲開勵磁涌流影響。 通過計算并校驗，在本設(shè)計中，對主變的差動保護選用 BCH2 型差動繼電器。 差動保護整定計算表 UN（ kV） 110 35 10 主變一次側(cè) I1N（ A） 166 520 1821 TCT 接線方式 λ /Δ 11 λ /Δ 11 λ /Y12 CT 一次電流計算值（ A） 287 900 1820 CT 變比 nL 60 200 400 CT 二次電流值（ A） 110kV 變電所設(shè)計 33 變壓器外部最大短路電流（ kA） 躲勵磁涌流 Idz(A) 245 躲 CT 二次斷線 Idz(A) 216 躲 35kV 母線短路時最大短路電流 Ibp(A) 419 6 過壓保護、接地及照明 過電壓保護 變電所范圍內(nèi)雷擊目的物可以分為 A 類、 B— I 類、 B— Ⅱ類、 B— Ⅲ類和 C 類 5 種。由于是初步設(shè)計，所以只考慮 A 類雷擊目的物的防雷保護，包括屋內(nèi)外配電裝置、主控制樓、組合導(dǎo)線及母線橋等。 電壓在 110kV 及以上的屋外配電裝置，可將避雷針裝在配電裝置架構(gòu)上。對于 35～60kV 的配電裝置，為防雷擊時引起反擊閃絡(luò)的可能，一般采用獨立避雷針進(jìn)行保護。 如需要將避雷針裝在架構(gòu)上時，配電裝置接地網(wǎng)的接地電阻，不得大于下列數(shù)值： 35kV 配電裝置為 1Ω ， 60kV 配電裝置為 2Ω 。 安裝避雷針的架構(gòu)支柱應(yīng)與配電裝置接地網(wǎng)相連接。在避雷針的支柱附近，應(yīng)設(shè)置輔助的集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω 。由避雷針與配電裝置接地網(wǎng)上的連接處起，至變壓器與接地網(wǎng)上的連接處止，沿接地線的距離，不得小于 15m。在變壓器門型架構(gòu)上，不得裝置避雷針。 在選擇獨立避雷針的裝設(shè)地點時，應(yīng)盡量利用照明燈塔，在其上裝設(shè)避雷針。裝設(shè)獨立避雷針時，避雷針與配電裝置部分在地中和空氣中應(yīng)有一定的距離 。 地中：避雷針本身的接地裝置與最近的配電裝置接地網(wǎng)的地中距離 Sdi≥ （ m），式中 R 是獨立避雷針的接地電阻。在任何情況下， Sdi不得小于 3m。 空氣中：由獨立避雷針到配電裝置導(dǎo)電部分之間以及到配電裝置電力設(shè)備與架構(gòu)接地部分之間的空氣距離 Sk≥ +（ m），式中 h 是被保護物考慮點的高度。在任何情況下， Sk不得小于 5m。 電壓為 110kV 及以上的屋外配電裝置，可將保護線路的避雷線連接在配電裝置的出110kV 變電所設(shè)計 34 線門型架構(gòu)上，須滿足下列條件： 35～ 60kV 出線門型架構(gòu)周圍半徑 20m 范圍內(nèi)的接地電阻應(yīng)不大于 5Ω ，當(dāng)土壤電阻率ρ≥ 5179。 時，這個范圍的半徑可增大至 30m； 線路終端桿塔的接地電阻應(yīng)不大于 10Ω ； 在變壓器的 6～ 60kV 出口處裝設(shè)閥型避雷器。 主控制樓及屋內(nèi)配電裝置對直擊雷的防雷措施如下： 若有金屬屋頂或屋頂上有金屬結(jié)構(gòu)時，將金屬部分接地； 若屋頂為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，應(yīng)將其鋼筋焊接成網(wǎng)接地； 若結(jié)構(gòu)為非導(dǎo)電體的屋頂時，采用避雷帶保護，該避雷帶的網(wǎng)絡(luò)為 8～ 10m，每隔10～ 20m 設(shè)引下線接地。 上述的接地可與總接地網(wǎng)連接，并在連接處加裝集中接地裝置，其接地電阻應(yīng)不大于 10Ω 。 110kV 系統(tǒng) 采用氧化鋅避雷器作為限制操作過電壓和雷電侵入波的措施，并以避雷器 10kA 雷電沖擊殘壓作為絕緣配合的依據(jù)。在 110kV 架構(gòu)上設(shè)置了 2 只高度為 25m 的避雷針。在變電站的北圍墻內(nèi)、南、北兩端各設(shè)一只為 25m 的獨立避雷針，作為直雷的保護裝置。 接地裝置 本變電站的接地裝置有以下三種： 工作接地，作用是保證電力系統(tǒng)正常工作而接地。如變壓器中性點接地。 過電壓保護接地，是過電壓保護裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)，如避雷器、避雷針、避雷線接地。 保護接地，是一切正常時不帶電的電氣設(shè)備外殼、配電裝置的金屬結(jié)構(gòu)（構(gòu)架）接地。 本次設(shè)計 ， 接地網(wǎng)采用垂直接地和水平接地干線聯(lián)合構(gòu)成；在避雷針、避雷器及主變壓器附近增加垂直接地極，加強散流作用，接地網(wǎng)接地電阻應(yīng)小于 歐姆。 主接地網(wǎng)采用棒形Ф 50 鋼管，長 米鍍鋅接地棒，其間以 60179。 6 的鍍鋅 (熱鍍 )扁110kV 變電所設(shè)計 35 鋼連接成環(huán)形，鋼管上端埋入深度為 米。另外，在接地網(wǎng)靠近 1 主變位置留一接地檢查井。 戶外接地扁鋼與主接網(wǎng)可靠焊接，要三面焊牢，其焊接長度為扁鋼寬度的三倍。在焊接點必須刷防銹漆 2 遍，并涂熱瀝青處理。 接地網(wǎng)施工完畢后應(yīng)進(jìn)行實測，接地電阻 Rd≤ 歐。否則將采取降阻措施。 照明 全站工作照 明電源由 380/220V 所用屏接至各照明配電箱上引接。 照明分為事故照明系統(tǒng)和交流照明系統(tǒng)， 照明正常由交流電源供電。當(dāng)交流消失后自動切換至 220V 直流電源供電，二次室設(shè)有長明燈。 二次室照明采用吸頂熒光燈和白熾筒燈。 35kV 和 10kV 配電室采用熒光燈具和白熾筒燈。白熾燈為事故照明燈，嚴(yán)格控制使用。 戶外采用投光照明。 35kV 及 10kV 室采用明敷照明外，其它均采用暗線布置。 11OkV 構(gòu)架上裝設(shè) 4 只投光燈。 35kV 高壓室的屋頂上安裝 7 只投光燈， 便于夜間檢修。 7 消防及其它 消防 消防間內(nèi)配置推車式消防車 2 臺，干 粉滅火器 10 臺。消防措施如下 : 主變壓器、微機房等重要場所，設(shè)置火災(zāi)自動檢測報警裝置。微機室、二次室內(nèi)配置二氧化碳或四氯化碳自動滅火器。 35kV、 10kV 屋內(nèi)配電裝置、建筑物室內(nèi)等設(shè)置必要的手車式或手提式干粉滅火器，室外設(shè)有消防水栓。 對電纜豎井、電纜溝及屏、柜、箱底部采用封、堵、隔、涂等縮小火災(zāi)范圍的措施。措施如下 : 35kV、 10kV 高壓室、二次控制室、通往夾層的電纜孔洞和預(yù)留盤位的孔洞用防燃材料堵嚴(yán)，通向電纜溝的孔洞也用防火材料堵嚴(yán)，并有足夠的防火段長度。在電纜夾層中備有足夠的照明和消防器材。 對電 纜防火采取以下措施 110kV 變電所設(shè)計 36 在同一溝道內(nèi)，動力電纜與控制電纜分層布置。 經(jīng)主變壓器安裝檢修地通往二次室電纜，在引出場地處的電纜溝中設(shè)防火隔墻。 二次室電纜入口處采用防火材料封堵。 GIS 組合電器一次、二次電纜在進(jìn)出電纜隧道、電纜溝入口處采用防水材料封堵。 采暖和通風(fēng) 該站初設(shè)為無人值班變電站，不考慮采暖。 該站采用自然通風(fēng)與機械通風(fēng)相結(jié)合的方式。 10kV 配電室下部裝百頁窗，上部安裝低噪音防爆軸流風(fēng)機。 8 通信、 遠(yuǎn)動及 工業(yè)電視 通訊及遠(yuǎn)動 由于該站為無人值班變電站，采用微機保護、微機監(jiān)控，信息傳輸量大。利用 110kV線路架空避雷線及電纜溝道敷設(shè)復(fù)合光纖通訊電纜，采用光纖通訊方式，一主一備環(huán)網(wǎng)通訊，確保通道暢通。 為確保該站與調(diào)度的通信聯(lián)絡(luò)，在該站內(nèi)安裝一部市話。 工業(yè)電視 本變電所按無人使班設(shè)計，要求該所具有較高的安防監(jiān)控系統(tǒng)。 閉路監(jiān)控系統(tǒng) 攝像機要求進(jìn)口的彩色攝像機。 攝像機安裝位置：大門、高壓開關(guān)室、控制室、 110kV 設(shè)備區(qū)、變壓器沒備區(qū)。 該系統(tǒng)能全自動或通過報警觸發(fā)器，啟動并以數(shù)字化方式錄入所有攝像機所捕獲的圖像內(nèi)容。 防盜 、防火報警系統(tǒng) 在變電所主要區(qū)域都安裝有防盜、防火探頭。為了提高可靠性，報警探測器 金部選用進(jìn)口探測器，防火探頭選用進(jìn)口產(chǎn)品，并能與計算機進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)。且對各個防區(qū)分110kV 變電所設(shè)計 37 別進(jìn)行操作，可設(shè)置保護密碼，防止誤操作。 探測器安裝位置：高壓開關(guān)室、控制室、變電所四周圈墻。 9 計算書 110kV 變電所設(shè)計 38 短路電流計算 已知三繞組變壓器的阻抗為 ZⅠ Ⅱ =%， ZⅠ Ⅲ =17%， ZⅡ Ⅲ =6%，取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA， Uj=Up=，基準(zhǔn)電流 Ij=Sj/√ 3Uj，基準(zhǔn)阻抗 xj= Uj /√ 3Ij= Uj2/ Sj， xj*=xd%/∵短路時電阻遠(yuǎn)小于電抗， ∴認(rèn)為 Z=x ∴ xIj*=xI%/=1/200（ XⅠ Ⅱ +XⅠ Ⅲ — XⅡ Ⅲ ） .Sj/Se =1/200（ +176） 100/ = xⅡ j*=xⅡ %/=1/200（ XⅠ Ⅱ +XⅡ Ⅲ — XⅠ Ⅲ ） .Sj/Se =1/200（ +617） 100/ =0 xⅢ j*=xⅢ %/=1/200（ XⅡ Ⅲ + XⅠ Ⅲ — XⅠ Ⅱ ） .Sj/Se =1/200（ 17+） 100/ =。 ∵歸算到本變電所 110kV 母線的短路阻抗∑ Z1=， ∑ Z0= ∴得正負(fù)序網(wǎng)絡(luò)和零序網(wǎng)絡(luò)為：圖 41，圖 42，圖 43。 110kV 變電所設(shè)計 39 北郊 330 變 大明湖變 110kV d1 35kV d2 10kV d3 圖 41 短路電流計算接線圖 北郊 330 變 大明湖變 115kV d1 37kV（ ） d2 10kV （ ） d3 圖 42 正序（負(fù)序）阻抗圖 110kV 變電所設(shè)計 40 115kV d1 圖 43 零序阻抗圖 根據(jù)網(wǎng)絡(luò) ，計算 110kV 母線、 35kV 母線、 10kV 短路時的電流，電流為： d1點短路， x″(1) *（ 0） =1/X1∑ *+X2∑ *+X0∑ * =1/++ = Ij=100/√ 3179。 115= ∴ Id1″( 1)=3I(1)*（ 0） .Ij=3179。 179。 = Id1″( 3)=1/179。 100/√ 3179。 115= ∵ Id1″( 3)＞ Id1″( 1) ∴設(shè)備選擇以 Id1″( 3)為準(zhǔn)， d2點、 d3點也以三相短路電流為準(zhǔn)。 ∵系 統(tǒng)為∞ ∴認(rèn)為 ″ =I∞ =Id1″( 3)= Ich″( 3)=″( 3)=179。 = 110kV 變電所設(shè)計 41 ich(3)=″( 3)= d2電短路， Id2″( 3)=1/+179。 100/√ 3179。 37= Ich″( 3)=″( 3)=179。 = ich(3)=″( 3)=179。 = d3電短路， Id3″( 3)=1/++179。 100/√ 3179。 ==I∞ Ich″( 3)=″( 3)=179。 = ich(3)=″( 3)=179。 = 負(fù)荷電流計算 主變壓器額定電流： I110e=31500/√ 3179。 115179。 =179。 = I35e=31500/√ 3179。 179。 =496A I10e=31500/√ 3179。 11179。 = 負(fù)荷情況： 取 COSФ =，各 出線回路電流按 I=ρ /√ 3UeCOSФ計算。 12出線 P=2500KW Ie= 13出線 P=4500KW Ie= 14出線 P=4000KW Ie= 15出線 P=3000KW Ie= 16出線 P=2020KW Ie= 17出線 P=3200KW Ie= 18出線 P=600KW Ie= 110kV 變電所設(shè)計 42 19出線 P=500KW Ie= 20出線 P=2200KW Ie= 21出線 P=4000KW Ie= 22出線 P=3200KW Ie= 23出線 P=3000KW Ie= 24出線 P=2800KW Ie= 一期總電流： I∑ 10= 斷路器和隔離開關(guān)的選擇 110kV 母線分段斷路器及相應(yīng)隔離開關(guān)： Ig=+=517A Ug=110179。 =115 ich=iimρ =179。 Id″( 3)=179。 = t=3+= β =I″ /I∞ =1 查曲線 teq= ∴斷路器選 LWG2— 126 型。 其參數(shù) UZd=126kV＞ Ug=115A Ie=1250A＞ Ig=517A I∞ =179。 ＜ =212179。 3 ip=idf=52～ 65KA＞ ich= 隔離開關(guān)選 120— GR— 20C 其參數(shù) UZd=126kV＞ Ug=115kV Ie=1250A＞ Ig=517