远程110kV变电站设计.docx

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1、浙江高校远程教化学院本科生毕业论文（设计）题目llOkV变电站设计专业 电气工程及其自动化（。8秋）学习中心海盐学习中心姓 名 刘晓平 学 号 D20807620021指导老师颜龙德（老师）2011 年 4 月 26 日（三）待建变电站的主接线形式1、UOkV 侧方案（一）：接受单母线接线考虑到nokv侧有两条进线，因而可以选用单母线接线。其优点：接线简洁清楚、设备少、投资少、运行操作便利、且有利于扩建。缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必需在检修和短路时事故未消退 之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。（3）调度不

2、便利，电源只能并列运行，不能分裂运行，并且线路侧发生故障时，有较大 的短路电流。方案（二）：接受单母线分段带旁路接线断路器经过长期运行和切断数次短路电流后都须要检修。为了能使接受单母线分段 的配电装置检修断路器时，不中断供电，可增设旁路母线。单母线分段带有专用的旁路断路器的旁路母线接线极大的提高了牢靠性，但是这也增加 了一台断路器和一条母线的投资。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电牢靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮番检修一组母线而不至于供 电中断，一组母线故障后能快速复原供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回 路。（2）扩建便利，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响 两组

3、母线的电源和负 荷的平均安排，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线 分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路须要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线 上。缺点：（1）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器简洁误操作，为了避开隔离开关 误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于UOkV侧来说，因为它要供应较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的牢 靠性。对比以上三种方案，单母线接线供电牢靠性、敏捷性最差，不符合变电所的供电牢 靠性的要求；双母线接线供电牢靠性高，但无旁路母线检修断路器时须

4、要停电而且双母 线接线困难，运用设备多、投资较大；接受单母线分段带旁路的电气接线可将K II类 负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一段母线故障时，由另一段母线供应电源, 从而可保证供电牢靠性；而且带旁路可以在检修断路器时对用户进行供电。故经过综合 考虑接受方案（二）。2、 35kV 侧方案(一)：接受单母线接线优点：接线简洁清楚、设备少、投资少、运行操作便利、且有利于扩建。缺点：牢靠性、敏捷性差，母线故障时，各出线必需全部停电。方案(二)：单母线分段优点：(1)母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可接着工作，缩小母线故障 影响范围。(2)对双回线路供电的重要用户，可将双回路接

5、于不同的母线段上，保证对重要用户的 供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必需断开在该段上的全部电源和引出线，这样削减了系统的 供电量，并使该回路供电的用户停电。方案(三)：接受单母线分段带旁路接线优点：(1)牢靠性、敏捷性高(2)检修线路断路器时仍可向该线路供电缺点：投资大，经济性差单母线接线牢靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满意I、n类负荷 供电性的要求，故不接受；将I、n类负荷的双回电源线不同的分段母线上，当其中一 段母线故障时，由另一段母线供应电源，从而可保证供电牢靠性；虽然带有旁路断路器 的单母线分段也能满意要求，但其投资大、经济性能差，故接受方案(二)单母线分段 接线。3

6、、 10kV 侧方案(一)：接受单母线接线优点：接线简洁清楚、设备少、投资少、运行操作便利、且有利于扩建。缺点：牢靠性、敏捷性差，母线故障时，各出线必需全部停电。方案(二)：单母线分段优点：(1)母线发生故障时，仅故障母线停止供电，非故障母线仍可接着工作，缩小母线故障 影响范围。(2)对双回线路供电的重要用户，可将双回路接于不同的母线段上，保证对重要用户的 供电。缺点：当一段母线故障或检修时，必需断开在该段上的全部电源和引出线，这样削减了系统的 供电量，并使该回路供电的用户停电。单母线接线牢靠性低，当母线故障时，各出线须全部停电，不能满意I、n类负荷 供电性的要求，故不接受；将I、n类负荷的双

7、回电源线不同的分段母线上，当其中一 段母线故障时，由另一段母线供应电源，从而可保证供电牢靠性。故接受方案（二）。综合以上三种主接线所选的接线方式，画出主接线图。见附图。六、短路电流计算（一）短路电流计算的目的和一般规定短路是电力系统中较常发生的故障。短路电流干脆影响电器的平安，危害主接线 的运行。为使电气设备能承受短路电流的冲击，往往需选用大容量的电气设备。这不 仅增加了投资，甚至会因开断电流不能满意而选不到符合要求的电气设备。因此要求 我们在设计变电站时肯定要进行短路计算。1、短路电流计算的目的在发电厂和变电站的设计中，短路计算是其中的一个重要内容。其计算的目的主要 有以下几个方面：电气主接

8、线的比较。选择导体和电器。在设计屋外高型配电装置时，须要按短路条件校验软导线的相间和相对地的平安距 离。（4）在选择继电爱护方式和进行整定计算时，需以各种短路时的短路电流为依据。接地装置的设计，也须要用短路电流。2、一般规定验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，应本工程设计规 划容量计算，并考虑远景的发展安排； 选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电 动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响； 导体和电器的动稳定、热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。（二）短路电流的计算步骤和计算结果1、计算步骤在工程计算中，短路电流其计算步骤如

9、下：（1）选定基准电压和基准容量，把网络参数化为标么值；（2）画等值网络图；（3）选择短路点；（4）按短路计算点化简等值网络图，求出组合阻抗；（5）利用好用曲线算出短路电流。2、计算各回路电抗（取基准功率Sd = 100MVA Ud=UaV）依据上面所选的参数进行计算:Xr=X2*=X x =0. 4X80X =0. 241Uj1152SX；=X；= 1/200 X (Uk12%+Uk3i%-UK23%),Sn= l/200X (10.5+18-6. 5) X363=0. 175X5*=X6*= 1/200 X (Uk12%4-UK23%-Uk3i%), Sn= l/200X (10.5 +

10、6.5-18) X 63=-0. 0080X； = X；= 1/200 X (Uk23% + Uk31%-Uk12%)Sn= l/200X (6.5 + 18-10. 5) X10063=0. Ill由于两台变压器型号完全相同，其中性点电位相等，因此等值电路图可化简为X13*=X172=0. 241/2=0. 1205X10*=X372=0. 175/2=0. 0875Xll*=X572=-0. 008/2=-0. 0040X12*=X772=0. 111/2=0. 0555计算各短路点的最大短路电流(1)K1点短路时1205I” .= 1 s-=l / Xs.= l / 0. 1205=8.

11、 299inn短路次暂态电流：I s=h = I sd=8.299X ,如=4.166 (kA) I =4. 166kA,则断流实力满意要求。 .短路关合电流的校验在断路器合闸之前，若线路已存在断路故障，则在断路器合闸过程中，动、静触头 间在未接触时及产生巨大的短路电流，更简洁发生触头破坏和曹遭遇电动力的损坏。而 且不行避开接通后又自动跳闸。此时还要求能够切断电流。因此要进行短路关合电流的 校验。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为80kA,流过断路器的冲击电流为 10. 624kA,则短路关合电流满意要求，因为其动稳定的校验参数与关合电流参数一样， 因而动稳定也满意要求。热稳定校验设后备

12、爱护动作时间L9s,所选断路器的固有分闸时间0.07,选择熄弧时间t =0. 03So 则短路持续时间 t =1.9+0. 07+0. 03 =2s。因为电源为无限大容量，非周期重量因短路持续时间大于1s而忽视不计则 短路热效应Qk = I 2t =4. 1662X2=534. 711kA2. s允许热效应L2t =3i.52 x 3 = 2 9 76 . 75kA2. sIr2tQk热稳定满意要求。以上各参数经校验均满意要求，故选用OFPT(B)-110断路器。 35kV侧断路器的选择a.该回路为35 kV电压等级，故选用六氟化硫断路器b.断路器安装在户内，故选用户内断路器c.回路电压35k

13、V,因此选用额定电压Ue235kV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流Lax=l. 05X： =1. 4989 (kA)d.为便利运行管理及维护，选同一对号於品，初选LW8-35断路器其参数如下:型号额定 电压 kV额定 电流A最大工 作电压 kV额定开 断电流 kA极限开 断电流额定断 流容量 kVA极限通过 电流4S热程 定电流 kA固有分 闸时间S有效 值峰值LW8-3535160040.52525160036.663250. 06e.对所选的断路器进行校验.断流实力的校验流过断路器的短路电流Ik=7.649。所选断路器的额定开断电流I=25kV IK,即 断路器的断流实力

14、满意要求。.动稳定校验所选断路器的动稳定电流等于极限通过电流峰值i=63kA,流过断路器的冲击电流 ish=19. 505kAQk所以热稳定满意要求。从以上校验可知断路器满意运用要求，故确定选用LW8-35A断路器。(3) 10 kV侧断路器的选择a.该回路为10kV电压等级，故可选用真空断路器。b.该断路器安装在户内，故选用户内式断路器。C,回路额定电压为10kV,因此必需选择额定电压Ue210 kV的断路器，且其额定电 17 1Q?流不小于流过断路器的最大持续电流Imax=1.05X=0. 7039 (k A)d.初选SN9T0真空断路器，主要数据如下：73X105型号额定 电压 kV额定

15、 电流 kA额定开 断流电 kA动稳定 电流 kA4S热程 定电流 kA固有分府 时间SSN9-10101.252563250. 05e.对所选的断路器进行校验.断流实力的校验流过断路器的短路电流Ik =20. 868 kA。所选断路器的额定开断电流I=25kV IK, 即断路器的断流实力满意要求。动稳定校验所选断路器的动稳定电流为63kA,流过断路器的冲击电流ish= 53.213kAQK,所以热稳定满意要求从以上校验可知该断路器满意要求，所以确定选用SN10真空断路器。2、隔离开关的选择隔离开关也是发电厂变电站中常用的开关电器。它须要与断路器协作运用。但隔离 开关无灭弧装置，不能用来接通和

16、切断负荷电流和短路电流。隔离开关的工作特点是在有电压、无负荷电流的状况下，分、合电路。其主要功能为： 隔离电压、倒闸操作、分、合小电流。(1)隔离开关的配置a.接在母线上的避雷器和电压互感器宜合用一组隔离开关。b.断路器的两侧均应配置隔离开关，以便进出线不停电检修。c.中性点干脆接地的一般型变压器均应通过隔离开关接地。依据以上配置原则来配置隔离开关，变电所隔离开关的配置详见主接线图。(2)隔离开关按下列条件进行选择和校验a.依据配电装置布置的特点，选择隔离开关的类型。b.依据安装地点选用户外或户内式。c.隔离开关的额定电压应大于装设电路的电大持续工作电流。d.隔离开关的额定电压应大于装充电路的

17、最大持续工作电流。e.动稳定校验应满意条件为：idw ishf.热稳定校验应满意条件为：Ir2t Qkg.依据对隔离开关限制操作的要求，选择配用操作机构，隔离开关一般接受手动操作机 构户内8000A以上隔离开关，户外220 kV高位布置的隔离开关和330 kV隔离开关宜 用电动操作机构，当有压缩空气系统时，也可接受手动操作机构。(3)110kV侧隔离开关的选择a.为保证电气设备和母线检修平安，选择隔离开关带接地刀闸。b.该隔离开关安装在户外，故选择户外式。c.该回路额定电压为HOkV,因此所选的隔离开关额定电压UeNllOkV,且隔离开关的 103 731额定电流大于流过断路器的最大持续电流L

18、ax=l. 05X- =0. 547 (kA)d.初GW-HOD型单接地高压隔离开关其主要技术参数好储“5型号额定 电压额定 电流最大工作电压接地 刀闸极限通过电流kA4S热稳 定电流备注kVAkVA有效值峰值kAGW4-110I11012501262000325510e.校验所选的隔离开关动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值即id. = 55kA流过该隔离开关的短路冲击电流ish =10. 624kA. s即idw ish 55kA10. 624kA动稳定要求满意。.热稳定校验隔离开关允许热效应Ir2t=102 X 4 =400 kA2, s短路热效应 Qk= Ir2t = 4. 166

19、2 X 2 = 34. 711kA2. sIr2t Qk热稳定满意要求。经以上校验可知，所选隔离开关满意要求，故确定选用GW4- 110D型高压隔离开 关。(4)35kV侧的隔离开关的选择a.为保证电气设备和母线检修平安，选择隔离开关带接地刀闸。b.该隔离开关安装在户内，帮选用户内式。C.该回额定电压为35kV,帮选择隔离开关的额定电压UeN35KV,且其额定电流必需大于 一91 482流过隔离开关的最大持续电流1皿=1.05X-=1.4989 (kA)d.初选GN-35T型高压隔离开关，其主要技杀鬟点如下：型 号额定电压额定电流最大工作电 压极限通过电 流峰值4S热稳定 电流单 位kVAkV

20、kAkAGW 5 -35 (D)35200040.55020e.校验所选择的隔离开关.动稳定校验动稳定电流等于极限通过电流峰值，即= 50kA,短路冲击电流ish =19. 505kAidw ish,动稳定满意要求。.热稳定校验隔离开关允许热效应12rt = 202X4 = 1600kA2s短路热效应 Qk= Ir2t =7. 6492X 1.99=116. 429 kA2s即I2rtQK热稳定满意要求。从以上校验可知，所选该隔离开关满意要求，所以确定选用GW5-35D型高压隔离 天关。(5)10kV侧隔离开关的选择a.为保证电气设备和母线检修平安，隔离开关选择不带接地刀闸。b.隔离开关安装在

21、户内，故选用户内式。C.该回路的额定电压为10kV所选隔离开关的额定电压UelOkV,额定电流大于流过隔io 1Q9离开关的最大持续电流Lax=1. 05X ?=0. 7039 (kA)73x10.5d.初选GN1910型隔离开关，其主要技术数据如下:型号额定电压额定电流允许热效应 Ir2t动稳定电流单位kVAkA2 skAGN 19-101012503200100e.校验所选的隔离开关。动稳定校验所选隔离开关的动稳定电流lOOkA短路冲击电流ish= 53.213kAidw iSh ,动稳定满意要求。热稳定校验隔离开关允许热效应I2rt=3200KA2s短路热效应Qd =862. 637KA

22、2SVrtAQd热稳定满意要求.从以上校验可知,所选隔离开关满意要求,故确定选用GN19-10型隔离开关。3、导线的选择本设计的HOkV为屋外配电装置，故母线接受钢芯铝绞线LGJ的软母线，而10kV、 35kV接受屋内配电装置，故接受矩型硬母线。导体的正常最高允许温度，一般不超过 +70；在计太阳辐射的影响时一，钢芯铝绞线可按不超过+80来考虑。(1) 110KV母线的选择与校验：a.按最大工作电流选择导线截面S103 7311侬二105义 /=0.547 (kA) =547(A)73x115年最高平均温度为+31,而导线长期允许温度为+80,则温度修正系数:=0. 944Lax =Kdal则

23、 Li = Imax/Ko=547/O. 944=579. 45 (A)选择HOKV母线型号为:LGJ185,查表得Iy=631A。Ima=547ASmin= =国竺 6 =70. 99mm2 C83满意热稳定要求。(2)35KV母线的选择与校验a.按最大工作电流选择导线截面S91 482Imax=l. 05X;=1. 4989 (kA)V3x37Ial= Lax/ko=1498/O. 944=1587A选择35KV母线型号为：hlOOXblO (单条矩形)，查表得I、，=1663A。Imax=14989ASmin= JF? =VL99 = 124mm2C87满意热稳定要求。c.动稳定校验母线

24、实行水平排列平放贝IW=bh2/6=10X 10()2/6=16666=1.6666X 10-5 m10 x 0.25 x 16.666 x IO-6=3. 55X 106(pa)Omax=0.7039(kA)73x10.5IYj= Imax/ko=7O3. 9/0. 944=745. 65A选择10KV母线型号为h63XblO (单条矩形)，查表得I、=1129A。Imax=703. 9ASmin=2086887Vh98 =337mm2满意热稳定要求。C.动稳定校验母线实行水平排列平放则 W=bh2/6=10 X 6376=6615 (mm3) =6. 615X10 6m3相邻支柱间跨距取

25、L=1.5m相间母线中心距离取a=0. 25m。叱二0 173 ish2 X10aW=0. 173X53. 2132X1.2210x0.25x6.615 x IO-6=42 . 66X 106(pa)。max。尸70 义 10bpa满意动稳定要求。4、互感器的选择互感器是电力系统中的测量仪表、继电爱护等二次设备获得电气一次回路信息的传感 器。互感器将大电流、高电压按比例变成小电流、低电压，其一次侧接在一次系统，二 次测接测量仪表与继电爱护等。(1)电压互感器的选择变电所每组母线的三相上均安装电压互感器。详见电气主接线图。电压互感器应按工作电压来选择：a. HOkV电压互感器选择3XJDX111

26、0b. 35kV电压互感器选择3XJDXN353XJSW10c. 10 kV电压互感器选择 电流互感器的选择凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、爱护和自动装置 的要求。a. 110KV电流互感器的选择选择电流互感器型号:LCWD110,变比如下：线路侧：I=2X 警2_二66L2A则取变比取：700/573110联络断路器处：I=一一=330. 6A则取变比取：400/5V3110b. 35KV电流互感器的选择选择电流互感器型号:LCWB35,变比如下： 变压器至母线及母线分段断路器处：I= 63000_=944A则取变比为：1000/5V338.5线路处，取最大负荷的线

27、路选取：I=半巴-二300A则取变比为：400/5c. 10kV电流互感器的选择选择10kV侧电流互感器型号:LB10,变比如下:变压器至母线及母线分段断路器处：I二平S=3270A则取变比为：4000/5V311线路处，取最大负荷的线路选取：I二岁-二47.24A则取变比为：60/5V311 5、避雷器的选择（1）避雷器的配置a.配电装置的每组母线上，均装设避雷器。b.三绕组变压器的低压侧一相上设置一组避雷器。c.变压器高、低压侧中性点均装置避雷器。变电所避雷器的配置详见电气接线图。（图4-1）避雷器的选择a.llOkV 选择：Y5W84/197（变压器）llOkV 选择:Y1 0W-100

28、/260（母线侧）b.35kV 选择：Y5W-42/128d. 10 kV 选择:Y5W2-12. 7/50（三）高压配电装置的配置配电装置是变电站的重要组成部分。它是按主接线的要求，由开关设备、爱护和测 量电器、母线装置和必要的协助设备构成，用来接受和安排电能。形式有屋内和屋外配 电装置，装配式配电装置和成套式配电装置。(1) 110 kV配电装置接受屋外一般中型配电装置，屋外型的配电装置有中型、半高型 和高型三种形式。中型布置的特点是：布置比较清楚，不易误操作，运行牢靠，施工 和修理都比较便利，构架高度较低，抗震性能较好，所用钢材较少，造价低，但占地 面积较大。因本变电站建在山坡上，不存在

29、面积问题，所以接受一般中型配电装置的 布置方式。(2) 35 kV、10 kV配电装置，接受双，单层屋内成套配电装置，即用制造厂成套供应 的高压开关柜，高压开关柜为单列独立式布置、电气主接线为单母线分段接线。(3)屋内配电装置的布置原则a.尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，但有时为了连接便 利，依据主厂房或变电站的布置而将发电机或变压器间隔设在每段母线的端部。b.同一回路的电器和导体应布置在一个间隔内，以保证检修和限制故障范围。c.较重的设备布置在下层，以减轻楼板的荷重并便于安装。d.充分利用间隔的位置e.设备对应布置，便于操作f.有利于扩建八、二次回路部分二次设备是对

30、一次设备进行监测、限制、调整和爱护的电气设备，包括测量仪表、 限制及信号、继电爱护和自动装置等。二次设备是通过电压互感器和电流互感器与一次 设备取得联系的。二次回路是电力系统平安生产、经济运行、牢靠供电的重要保障，是 发电厂和变电站不行缺少的重要组成部分。(-)测量仪表的配置在变电站中，电气仪表的配置要符合电气测量仪表装置设计技术规程的规定， 以满意电力系统和电气设备平安运行的须要。1、基本原则a.应能正确反映电气设备及系统的运行状态。b.能监视绝缘状态。c.在事故时能使运行人员快速判别事故的设备性质及缘由2、依据测量仪表的配置原则变电所的测量仪表配置如下：(1)变压器低压侧：装设电流表、有功

31、功率表、无功功率表、有功电度表、无功电度表各1只。 中压侧：装设仪表与低压侧相同。高压侧：装设电流表1只。线路10 kV线路引出线：装设电流表、有功电度表和无功电度表各1只。35 kV线路引出线：装设电流表、有功电度表、有功功率表和无功电度表各1只。 110 kV线路引出线：装设电压表1只，监视110 kV线路电压。(3)母线10 kV母线：各分段装设1只电压表。35 kV母线：各分段装设1只电压表。110 kV母线：装设1只切换测量三个线电压的电压表。其他回路10kV母线和35 kV母线分段断路器各装设电流表1只。(二)继电爱护的配置1、爱护原则(1)变压器爱护的配置原则变压器一般装设下列继

32、电爱护装置a.相间短路爱护反应变压器绕组和引出线的相同短路的纵差动爱护或电流速断爱护，对其中性点干 脆接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组闸短路也能起到爱护作用。b.反应变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯爱护。c.后备爱护对于由外部相间短路引起的变压器过电流可接受下列爱护作为后备爱护：.过电流爱护。.复合电压(包括负序电压及线电压)起动的过电流爱护。e.中性点干脆接地电网中的变压器外部接地短路时的零序电流爱护。f.过负荷爱护对于400 kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用 电源时，应依据可能过负荷的状况装设过负荷，对自耦变压器和多绕组变压器，爱护装 置，应能反应公共绕组及各侧过负荷的状况。(2)三绕组变压器后备爱护的配置a.对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备爱护，对动作时间最小的爱护应 加方向元件，动作功率方向取为变压器指向母线，在装人有方向性爱护的一侧，加