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1、110/35/10kV變電站設計 摘要 隨著工業(yè)時代的不斷發(fā)展，人們對電力供應的要求越來越高，特別是供電的穩(wěn)固性、 可靠性和持續(xù)性。然而電網(wǎng)的穩(wěn)固性、可靠性和持續(xù)性往往取決于變電站的合理設計和配 置。一個典型的變電站要求變電設備運行可靠、操作靈活、經濟合理、擴建方便。出于這 幾方面的考慮，本論文設計了一個降壓變電站,此變電站有三個電壓等級：高壓側電壓為 llOkV，有二回線路；中壓側電壓為35kV，有八回出線；低壓側電壓為10kV，有十回出線。 同時對于變電站內的主設備進行合理的選型。本設計選擇選擇兩臺SFSZ10-63000/110主 變壓器，其他設備如站用變，斷路器，隔離開關，電流互感

2、器，高壓熔斷器，電壓互感器， 無功補償裝置和繼電保護裝置等等也按照具體要求進行選型、設計和配置，力求做到運行 可靠，操作簡單、方便，經濟合理，具有擴建的可能性和改變運行方式時的靈活性。使其 更加貼合實際，更具現(xiàn)實意義。 關鍵字：變電站 ,設計 , 變壓器 AbSTRACT As the continuous development of Industrial Era, people's demand of power supply increases rapidly, particularly on the stability, reliability and sustainabilit

3、y of power supply. However, those characters of the grid often depend on the rational design and configuration of transformer substation. The equipment of a typical transformer substation is required to satisfy the need of reliable and flexible operation as well as economical and convenient expansio

4、n. Take all the factors into considerations, this paper designed a step-down substation, the substation has three voltage levels: high side voltage of 110kV, two back lines; the pressure side of the voltage of 35kV, and eight back outlet; low side voltage to 10kV, with 10 returned to qualify. At the

5、 same time the main equipment for the substation reasonable selection. The design choices selected two SFSZ10-63000/110 main transformer and other equipment such as station Transformer, circuit breaker, disconnecting switch, current transformers, high voltage fuses, voltage transformers, reactive po

6、wer compensation devices and protection equipment, etc. also in accordance with the specific requirements of selection, design and configuration, tried to be reliable, simple, convenient, economical, with possibility of extension of time and changing the operating mode flexibility. Make it more fitt

7、ing real, more practical significance. KEY WORDS：Substation , design , transformer 第 1章 前 言 隨著現(xiàn)代化進程的快速推進，電力工業(yè)發(fā)展水平和電氣化程度是國家國民經濟發(fā)展的 重要標志。我國的電力工業(yè)已經進入了大機組、大電廠、大電網(wǎng)、超高壓、自動化、信息 化發(fā)展的新時期。隨著人們對電能的需求量日益增加，電能由發(fā)電廠發(fā)出要經過變壓器變 壓供給用戶，這時變電所就成為了發(fā)電廠到用戶的媒介。這樣就必須合理的規(guī)劃變電所， 以保證向用戶可靠、安全的供電。本次設計題目為“郊區(qū)110kV變電站初步設計”，包括： 110k

8、V降壓變電站電氣主接線設計；選擇確定主變壓器的型號、容量；短路電流計算；主 要電器設備選擇、校驗（包括母線，斷路器，隔離開關，電流互感器，電壓互感器，避雷 器，熔斷器等）；配電裝置的設計；防雷接地的計算。 為了使變電所順利完成變電、輸配電任務，主接線設計要滿足供電可靠性、運行的靈 活性和經濟性、先進性等項基本要求。 根據(jù)負荷的大小確定既經濟又實用的變壓器，通 過進行變電所短路電流計算，有助于我們選擇能安全、可靠工作又經濟的電氣設備，也有 助于設計和選擇屋內、屋外配電裝置。當變電所在運行時出現(xiàn)故障時而不間斷地對I、II 類負荷供電，就要對變電所的設備，尤其是對主要設備進行相應的保護，對變電所進

9、行防 雷接地計算和利用 WBZ-500H 微機型變壓器保護裝置對變壓器進行相應的保護計算，從而 保證變電所安全、經濟地供電。 第 2 章 電氣主接線設計 電力系統(tǒng)是由發(fā)電廠、變電站、線路和用戶組成。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。為滿足生產需要，變電站中安裝有各種電氣設備，并 依照相應的技術要求連接起來。把變壓器、斷路器等按預期生產流程連成的電路，稱為電 氣主接線。電氣主接線是由高壓電器通過連接線，按其功能要求組成接受和分配電能的電 路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡，故又稱為一次接線或電氣主系統(tǒng)。用規(guī)定的設備文 字和圖形符號并按工作順序排列，詳細地表示電氣設

10、備或成套裝置的全部基本組成和連接 關系的單線接線圖，稱為主接線電路圖。 現(xiàn)代電力系統(tǒng)是一個巨大的、嚴密的整體。各類發(fā)電廠、變電站分工完成整個電力系 統(tǒng)的發(fā)電、變電和配電的任務。其主接線的好壞不僅影響到發(fā)電廠、變電站和電力系統(tǒng)本 身，同時也影響到工農業(yè)生產和人民日常生活。因此，發(fā)電廠、變電站主接線應合理。 2.1 原始資料 變電所類型：110kV降壓變電所 電壓等級：110/35/10kV 負荷情況：35kV側：最大負荷50MW，最小負荷35MW, T max=5300小時，cos Q =0.85 10kV 側：最大負荷 15MW，最小負荷 12MW, T max=5300 小時，co

11、s Q =0.85 負荷性質：工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)生活用電 出線情況：110kV側：2回（架空線） LGJ—185/30km 35kV側：8回（架空線） 10kV側：10回（電纜） 系統(tǒng)情況：系統(tǒng)經雙回給變電所供電; 系統(tǒng)110kV母線短路電流標幺值為25（ SB =100MVA） 環(huán)境條件：最高溫度400C，最低溫度-250C，年平均溫度200C； 土壤電阻率p < 400歐姆 當?shù)乩妆┤?40日/年 2.2 主接線要求 主接線代表了變電站電氣部分主體結構，是電力系統(tǒng)接線的主要組成部分，是變電站 電氣設計的首要部分。它表明了變壓器、線路和斷路器等電氣設備的數(shù)量和連接方式及可 能

12、的運行方式，從而完成變電、輸配電的任務。它的設計，直接關系著全所電氣設備的選 擇、配電裝置的布置、繼電保護和自動裝置的確定，關系著電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、靈活 和經濟運行。由于電能生產的特點是發(fā)電、變電、輸電和用電是在同一時刻完成的，所以 主接線設計的好壞，也影響到工農業(yè)生產和人民生活。因此，主接線的設計是一個綜合性 的問題。必須在滿足國家有關技術經濟政策的前提下，正確處理好各方面的關系，全面分 析有關影響因素，力爭使其技術先進、經濟合理、安全可靠。 (一) ．主接線的設計依據(jù) 1) 變電所在電力系統(tǒng)中的地位和作用。 2) 變電所的分期和最終建設規(guī)模。 3) 負荷的大小和重要性，一級負荷

13、必須設兩個獨立電源供電；二級負荷一般也設兩個獨 立電源供電；三級負荷一般只設一個電源供電。 4) 系統(tǒng)備用容量大小。 5) 系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料。 (二) ．主接線的設計原則 電氣主接線的基本原則是以設計任務書為依據(jù)，以國家經濟建設的方針、政策、技術 規(guī)定、標準為準繩，結合工程實際情況，在保證供電可靠、調度靈活、滿足各項技術要求 的前提下，兼顧運行、維護方便，盡可能地節(jié)省投資，就近取材，力爭設備元件和設計的 先進性與可靠性，堅持可靠、先進、適用、經濟、美觀的原則。 (三) ．主接線設計的基本要求 1) 運行可靠。斷路器檢修時是否影響供電；設備和線路故障檢修時，停電數(shù)

14、目的多少和 停電時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電。 2) 具有一定的靈活性。主接線正常運行時可以根據(jù)調度的要求靈活的改變運行方式，達 到調度的目的，而且在各種事故或設備檢修時，能盡快地退出設備。切除故障停電時 間最短、影響范圍最小，并且再檢修在檢修時可以保證檢修人員的安全。 3) 操作應盡可能簡單、方便。主接線應簡單清晰、操作方便，盡可能使操作步驟簡單， 便于運行人員掌握。復雜的接線不僅不便于操作，還往往會造成運行人員的誤操作而 發(fā)生事故。但接線過于簡單，可能又不能滿足運行方式的需要，而且也會給運行造成 不便或造成不必要的停電。 4) 經濟上合理。主接線在保證安全可靠、操作靈活

15、方便的基礎上，還應使投資和年運行 費用小，占地面積最少，使其盡地發(fā)揮經濟效益。 5) 應具有擴建的可能性。由于我國工農業(yè)的高速發(fā)展，電力負荷增加很快。因此，在選 擇主接線時還要考慮到具有擴建的可能性。 6） 變電站電氣主接線的選擇，主要決定于變電站在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境、負荷的性 質、出線數(shù)目的多少、電網(wǎng)的結構等。 2.3 高壓配電裝置的基本接線及適用范圍 （一） 單母接線 優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、操作方便、便于擴建和采用成套配電裝置。 缺點：不夠靈活可靠，任意元件故障或檢修，均須使整個配電裝置停電。單母線可用 隔離開關分段，但當一段母線故障時，全部母線仍需短時停電，在用隔離

16、開關將故障的母 線段分開后才能恢復非故障段的供電［2］。 圖 1.1 單母接線圖 適用范圍：一般只適用于一臺發(fā)電機和一臺主變壓器以下三種況： （1）6-10kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 5 回； （2）35-63kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 3回； （3）110-220kV 配電裝置的出線回路數(shù)不超過 2回。 （二） 單母分段接線 優(yōu)點： （1）用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同斷引出兩個回路由兩個電源供 電； （2）當一段母線發(fā)生故障，分開母聯(lián)斷路器，自動將故障隔離，保證正常段母線不 間斷供電和不致使重要用戶停電。 圖 1.2 單母分段接線圖 缺點：

17、 （1）當一段母線或母線隔離開關故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內 停電； （2）當出現(xiàn)為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越； （3）擴建時需向兩個方向均衡擴建。 適用范圍： （1）6-10kV 配電裝置出線回路數(shù)為 6 回及以上時； （2）35-63kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4-8 回時； （3）110-220kV 配電裝置出線回路數(shù)為 4-8 回時。 （三） 雙母線接線 優(yōu)點： （1）供電可靠。通過兩組母線隔離開關得到換操作，可以輪流檢修一組母線而不致 使供電一組母線故障后，能迅速恢復供電；檢修任一回路的母線隔離開關，只停該回路； （2）調度靈活。各個電源

18、和各回路負荷可以任意分配到某一組母線上，能靈活地適 應系統(tǒng)中各種運行方式調度和潮流變化的需要； （3）擴建方便。向雙母線的任何一個方向擴建，均不影響兩組母線的電源和負荷均 勻分配，不會引起原有回路的停電。當有雙架空線路時，可以順序布置，以致連接不同的 母線段時，不會如單母分段那樣導致出線交叉跨越； （4）便于試驗。當個別回路需要單獨進行試驗時，可將該回路斷開，單獨接至一組 母線上。 圖 1.3 雙母線接線圖 缺點： （1）增加一組母線時每回路就需要增加一組母線隔離開關； （2）當母線故障或檢修時，隔離開關作為倒換操作電器，容易誤操作。為了避免隔 離開關誤操作，需在隔離開關和斷路

19、器之間裝設連鎖裝置； （3）當饋出線斷路器或線路側隔離開關故障時停止對用戶供電。 當出線回路數(shù)和母線上的電源較多、輸送和穿越功率較大、母線故障后要求迅速恢復 供電、母線或母線設備檢修時不允許影響對用戶的供電、系統(tǒng)運行調度對接線的靈活性有 一定要求時采用，各級電壓采用的具體條件如下： （1） 6?10kV配電裝置，當短路電流較大、出線需要帶電抗器時； （2） 35?63kV配電裝置，當出線回路數(shù)超過8回時；或連接的電源較多、負荷較大 時； （3） 110?220kV配電裝置出線回路數(shù)為5回及以上時；或當110?220 kV配電裝置 在系統(tǒng)中居重要地位，出線回路數(shù)為4回及以上時。 四

20、） 雙母線分段接線 圖 1.4 雙母線分段接線圖 雙母線分段接線不僅具有雙母線接線的各種優(yōu)點，并且任何時候都有備有母線。雙母 線分段接線比雙母線接線的可靠性更高，有較高的可靠性和靈活性。雙母線分段接線比雙 母線接線增加了兩臺斷路器，投資有所增加。 適用范圍：6?10kV配電裝置中，當進出線回路數(shù)或母線上電源較多，功率較大時； 220?500kV大容量配電裝置中；發(fā)電廠的發(fā)電機電壓配電裝置中。 （五）帶旁路母線的接線 圖 1.5 帶旁路母線的單母線分段接線圖 圖 1.6 帶旁路母線的雙母線接線圖 當檢修短路器時，將迫使用戶停電。尤其是電壓為35kV以上的線路輸入電

21、功率較大, 短路器檢修需要時間較長，會帶來較大的經濟損失，為此可增設旁路母線，可以保證重要 用戶的供電。 優(yōu)點：可靠性和靈活性高，供電可靠。 缺點：接線較為復雜，且操作復雜，投資較多。 適用范圍：當110kV出現(xiàn)在6回及以上時，220kV在4回及以上時，多數(shù)線路為向用 戶單供，不允許停電，及接線條件不允許斷路器停電檢修時，宜采用帶專用旁路斷路器的 旁路母線，在不允許停電檢修斷路器的殊殊場合下設置旁路母線。 優(yōu)點：接線簡單，設備少，操作簡單。 缺點：線路故障或檢修時，變壓器必須停運；變壓器故障或檢修時，線路必須停運。 適用范圍：只有一臺變壓器和一回線路時。 七） 橋形接線：分為內橋

22、和外橋兩種。 圖 1.7 內橋接線 圖 1.8 外橋接線 ⑴ 內橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的內側。 優(yōu)點：高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器，線路的投入和切除比較方便。 缺點：①變壓器的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，切換主變時一回線路暫時 停運；②出線斷路器檢修時，線路需長時間停運；③連接橋斷路器檢修時，兩個回路需解 列運行。 適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器容量不經常切換或線路較長，故障率較高 的情況。 ⑵ 外橋接線：連接橋斷路器接在線路斷路器的外側。 優(yōu)點：設備少，且變壓器的投入和切除比較方便。 缺點：①線路的投入和切除較復雜，需動作兩臺斷路器，切換

23、線路時一臺變壓器暫時 停運；②變壓器側斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運；③連接橋斷路器檢修時，兩個 回路需解列運行。 適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器的切換較頻繁或線路較短，故障率較低的 情況，當電網(wǎng)中有穿越功率經過變電所時，也可采用此種接線。 （八）角形接線：由于保證接線運行的可靠性，以采用3?5角為宜。 優(yōu)點：①投資少，斷路器數(shù)等于回路數(shù)；②在接線的任一段發(fā)生故障時，只需切除這 一段及其相連接的元件，對系統(tǒng)影響較?。虎劢泳€成閉合環(huán)形，運行時可靠、靈活；④每 回路都與兩臺斷路器相連接，檢修任一臺斷路器時都不致中斷供電；⑤占地面積小。 缺點：在開環(huán)、閉環(huán)兩種運行狀態(tài)時，各支流通

24、過的電流差別很大，使電器選擇困難， 并使繼電保護復雜化，且不便于擴建。 適用范圍：出線為3?5回且最終規(guī)模較明確的llOkV以上的配電裝置中。 綜上所述八種接線形式的優(yōu)缺點，結合原始資料所給定的條件進行分析，擬定主接線 2.4 電氣主接線的選擇 （一） llOkV側主接線： llOkV只有2回出線，雙回供電，進線輸電距離較長，且作為降壓變電所，110kV側 無穿越功率，兩回線路都可向變電所供電，亦可一回向變電所供電，另一回作為備用電源。 所以，從可靠性和經濟性來定，110kV部分適用的接線方式為單母線分段接線和內橋接線 兩種。 （二） 35kV側主接線： 35kV側有8回出線，可

25、采用的主接線接線有：單母線分段接線、雙母線接線、單母 線分段帶旁路接線。雙母線及單母線分段帶旁路接線，供電可靠性高，任一回路開關故障 或檢修，或任一母線故障或檢修，都不影響用戶停電，但是倒閘操作復雜，造價高。單母 線分段接線接線簡單，操作方便，便于擴建，造價低，可以提高供電可靠性和靈活性?，F(xiàn) 在35kV斷路器普遍采用真空斷路器或六氟化硫斷路器，檢修周期長，故障后維修時間較 短，負荷性質為工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)生活用電，出線多為下級變電所雙回供電，故我們采用 單母線分段接線。 （三） 10kV側主接線 本所10kV出線共10回線路，對于10kV系統(tǒng)，出線回路數(shù)在6回及以上時，宜采用 單母線分段接線

26、，本變電所10kV用戶負荷較輕，負荷性質為工農業(yè)生產及城鄉(xiāng)生活用電， 故采用單母線分段接線。 有以上看出，主接線方案有兩種： 方案一：110kV側主接線為內橋接線；35kV側主接線為單母線分段接線；10kV側主 接線為單母線分段接線。 方案二：110kV側主接線為單母線分段接線；35kV側主接線為單母線分段接線；10kV 側主接線為單母線分段接線。 主接線方案的確定 兩方案35kV、10kV側主接線相同，110kV側主接線不同，故只比較110kV側即可 （1）主接線方案的可靠性比較： 方案I:采用內橋接線，當一條線路故障或切除時，不影響變壓器運行，不中斷供電； 橋斷路器停運時，兩

27、回路將解列運行，亦不中斷供電。任一主變故障或切除時，本側線路 斷路器和橋斷路器需短時停運。接線簡單清晰，全部失電的可能性小，但變壓器二次配線 及倒閘操作復雜，易出錯。 方案II：采用單母線分段接線，任一臺變壓器或線路故障或停運時，不影響其它回 路的運行；分段斷路器停運時，兩段母線需解列運行，全部失電的可能稍小一些，不易誤 操作。 （2） 主接線方案的靈活性比較 方案I：主變的切除和投入較復雜，需動作兩臺斷路器，誤操作的可能性大，擴建方 便。線路的投入和切除比較方便。 方案II :可以靈活地投入和切除線路及變壓器，誤操作可能性小，而且便于擴建。 （3） 主接線方案的經濟性比較 將兩方

28、案主要設備比較列表如下： 表 1.1 主接線方案的經濟性比較 項目方案 llOkV斷路器（臺） llOkV隔離開關（組） I 3 8 II 5 10 從上表可以看出，方案I比方案II少兩臺llOkV斷路器、兩組llOkV隔離開關， 所以說方案I比方案II綜合投資少。 （四） 主接線方案的確定 綜上所述，在可靠性上方案II優(yōu)于方案I,靈活性上方案II優(yōu)于方案I,在經濟性 上方案 II 遠不如方案 I。 結合原始資料：該變電所為110kV終端降壓變電所，llOkV母線無穿越功率，llOkV 出線2回，主變故障幾率很小，主變檢修操作次數(shù)少,35kV負荷較多，對供電可靠性方

29、面 要求較高，但現(xiàn)在35kV、10kV全為真空斷路器，停電檢修的幾率極小，再加上電網(wǎng)越來 越完善，雙電源供電方案的實施，第 I 方案在可靠性和靈活性上完全可以滿足要求，第 II 方案增加的投資有些沒必要。 經綜合分析，決定選第I方案為最終方案卩110kV系統(tǒng)采用內橋接線、35kV、10kV 系統(tǒng)為單母線分段接線。 第 3 章 主變壓器的選擇 3.1 主變壓器臺數(shù)的確定 (一) 主變臺數(shù)確定的要求： 1) 主變壓器的臺數(shù)和容量，應根據(jù)地區(qū)供電條件、負荷性質、用電容量和運行方式等綜 合因素考慮確定。 2) 對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側已構成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設兩臺 主變

30、壓器為宜。 3) 對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電站，在設計時應考慮裝設三臺主變壓器的 可能性。 4) 在有一、二級負荷的變電所中宜裝設兩臺主變壓器，當技術經濟比較合理時，可裝設 兩臺以上主變壓器。 根據(jù)以上準則和現(xiàn)有的條件確定選用兩臺主變壓器。 3.2 主變壓器容量的確定 (一) 負荷計算 在最大負荷水平下主變的負荷：S35二P35/COSe =50/0.85=58.82 MVA S10 = P10JCOSe =15/0.85=17.65 MVA S110 二 S35 + S10 =58.82+17.65=76.47 MVA 在最小負荷水平下主變的負荷：S35二P35

31、 cose =35/0.85=41.18 MVA S10 二 P10； cose =12/0.85=14.12 MVA S110 = S35 + S10 =41.18+14.12=55.30 MVA (二) 容量選擇 主變壓器容量一般按5?10年規(guī)劃負荷選擇，并適當考慮到遠期的負荷發(fā)展。對于城 網(wǎng)變電所，主變壓器容量應與城市規(guī)劃相結合。設每年負荷增長率為5%，則 S總=S 110X(1+5%) 5 =76.47 X 1.28=97.60 MVA 裝有兩臺及以上主變壓器的變電所，根據(jù)變電站所帶負荷的性質和電網(wǎng)結構來確定主 變壓器的容量。當一臺主變壓器停運時，其余主變壓器的容量在設

32、計及過負荷能力后的允 許時間內，應保證用戶的一級負荷或保證全部負荷的60?70%。 對于使用兩臺變壓器的變電所其額定容量可按下式確定變壓器的額定容量： SN >0.6X97.60=58.56MVA 故選用 63MVA 變壓器。 3.3 主變壓器參數(shù)的確定 （一） 相數(shù)的確定：在330kV及以下的變電所中，一般選用三相變壓器。 （二） 繞組數(shù)的確定：有三種電壓等級的變電所宜采用三繞組變壓器。 （三） 繞組接線組別的確定：110kV及以上電壓均采用“YN”及中性點引出并直接接地； 35kV以下的電壓，變壓器繞組都采用△連接；35kV作為高、中壓側時都可能采用“Y”形 接線，其中性點不

33、接地或經消弧線圈接地。 （四） 結構形式的比較：變電所的三繞組變壓器，以高壓側向中壓側供電為主，向低壓 側供電為輔，則選降壓型。 （五） 冷卻方式的選擇：電力變壓器的冷卻方式，隨其型式和容量不同而異，選擇普通 型強迫空氣冷卻的變壓器（風冷式）。 參考《電力工程電氣設備手冊》選擇三相三繞組、有載調壓、風冷式變壓器兩臺，型 號為：SFSZ10-63000/110 型。 所選變壓器主要技術參數(shù)如下表： 表 2.1 變壓器主要技術參數(shù) 型號 電壓組合（kV） 連接組 標號 空載損耗 （KW） 負載損耗 （KW） 空載電流 （%） 短路阻抗 （%） 容量分配 （%）

34、 高壓 中壓 低壓 高-中 10.5 100 SFSZ10- 63000/110 110±8 X1.25% 38. 5±2 X2.5% 10.5 YNyn0d11 59.3 255.0 1.0 高-低 17.5 100 中-低 6.5 50 3.4 所用變壓器的選擇 一）所用臺數(shù)的確定： 對大中型變電站，通常裝設兩臺站用變壓器。因站用負荷較重要，考慮到該變電站具 有兩臺主變壓器和兩段10k V母線，為提高站用電的可靠性和靈活性，所以裝設兩臺站用 變壓器，并采用暗備

35、用的方式。 (二) 所用變容量的確定 110kV變電站站用負荷較小，可選擇100kVA變壓器。 (三) 站用變型式的選擇 考慮到目前我國配電變壓器生產廠家的情況和實現(xiàn)電力設備逐步向無油化過渡的目 標，可選用干式變壓器。 故站用變參數(shù)如下： 表 2.2 站用變參數(shù) 型號 電壓組合(kV) 連接組標號 空載損耗 (KW) 負載損耗 (KW) 空載電流 (%) 短路阻抗 (%) 高壓 高壓分接范圍 低壓 SC9—100/10 10 ±2X2.5% 0.4 Dynll 0.48 2.6 1.3 4 四)所用電接線方式： 一般有重要負荷的大型

36、變電所，380 / 220V系統(tǒng)采用單母線分段接線，兩臺所用變壓 器分別接在變電所最低一級電壓母線的不同分段上，正常運行情況下可分列運行，分段開 關設有自動投入裝置。每臺所用變壓器應能擔負本段負荷的正常供電，在另一臺所用變壓 器故障或檢修停電時，工作著的所用變壓器還能擔負另一段母線上的重要負荷，以保證變 電所正常運行。 第 4 章 短路電流計算 4.1 短路電流計算的目的 （一） 在選擇電氣主接線時，為了比較各種接線方案，或確定某一接線是否需要采取限 制短路電流的措施等，需要進行必要的短路電流計算。 （二） 在選擇電氣設備時，為了保證設備在正常運行和故障情況下都能安全可靠地工作， 同時

37、又力求節(jié)約資金，需要全面的短路電流計算。 （三） 在設計屋外高壓配電裝置時，需按短路條件檢驗軟導線的相間和相對地的安全距 離。 （四） 設計接地裝置時，需用短路電流。 （五） 在選擇繼電保護和整定計算時，需以各種短路時的短路電流為依據(jù)。 4.2 短路電流計算的一般規(guī)定 （一） 計算的基本情況： （1）系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行。 （2）短路發(fā)生在短路電流為最大值的瞬間。 （3）所有電源的電動勢相位角相同。 （4）應考慮對短路電流值有影響的所有元件。 （二） 接線方式：計算短路電流時所用的接線方式，應是最大運行方式，不能用僅在切 換過程中可能并列運行的接線方式。 （三

38、） 計算容量：按該設計規(guī)劃容量計算。 （四） 短路種類：均按三相短路計算。 （五） 短路計算點：在正常運行方式時，通過電氣設備的短路電流為最大的地點。經常 選擇在各電壓等級的母線上。 4.3 短路電流計算結果 表 2.3 短路電流計算結果 短 路 占 八、、 基準電 壓(kV) 基準 電流 (kA) 電壓 等級 (kV) 抗么 電標值 0S短路電流周 期分量 穩(wěn)態(tài)短路電流 短路電流 沖擊值 (kA) 最大電 流有效 值(kA) 短路容量 (kVA) 標么值 有名值 (kA) 標么值 有名值 (kA) 公 式 U = U b n Ib

39、 U X * I '' * I ” Ib * b I * g I Ib *g b 2.55I ” 1.52” I . Uj di 110 0.525 110 0.04 25 13.125 25 13.125 33.469 19.95 2500.575 d2 38.5 1.50 35 0.177 5 5.634 8.451 5.634 8.451 21.549 12.846 563.53 d3 10.5 5.50 10 0.259 3.861 21.236 3.861 21.236 54.151

40、32.279 386.198 第 5 章 設備的選擇與校驗 5.1 設備選擇的原則和規(guī)定 導體和設備的選擇設計，應做到技術先進，經濟合理，安全可靠，運行方便和適當?shù)?留有發(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經濟運行的需要。 （一） 一般原則 1）應滿足正常運行、檢修、短路和過電壓情況下的要求，并考慮遠景發(fā)展的需要。 2）應力求技術先進和經濟合理。 3）選擇導體時應盡量減少品種。 4）應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 5）擴建工程應盡量使新老電器型號一致。 6）選用的新產品，均應有可靠的實驗數(shù)據(jù)，并經正式鑒定合格。 （二） 有關規(guī)定 技術條件： 選擇的電氣設備，應能在長期工作條件下

41、和發(fā)生過電壓過電流的情況下保持正常運 行。 1）正常工作條件 a.額定電壓：選用的電氣設備和電纜允許的最高工作電壓為設備額定電壓的1.1? 1.15倍，電氣設備所在電網(wǎng)的運行電壓波動不超過電網(wǎng)額定電壓的1.15倍，故選用的電 氣設備和電纜的額定電壓Un不得低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓u ns，即 NS b額定電流：選用的電器額定電流in或載流導體的長期允許電流Iy不得低于裝設 回路在各種可能運行方式下的最大持續(xù)工作電流Im ax，即 IN(Iy) > Im ax N y m ax 由于高壓電器沒有明顯的過載能力，所以在選擇其額定電流時，應滿足各種方式下回 路持續(xù)工作電流。 C.機

42、械負荷：所選電器端子的允許負荷，應大于電器引下線在正常運行和短路時的 最大作用力。 2）短路狀態(tài)校驗 ① 校驗的一般原則 電器在選定后應按最大可能通過的短路電流進行動、熱穩(wěn)定檢驗，檢驗的短路 電流，一般取三相短路時的短路電流。 ② 短路的熱穩(wěn)定條件： It2t > Qdt Qdt —短路電流產生的熱效應（kA2.S） 【t —設備允許通過的熱穩(wěn)定電流（kA） t —設備允許通過的熱穩(wěn)定電流時間（S） ③ 短路的動穩(wěn)定條件 ich - idf Ich - Idf ich —短路沖擊電流幅值（kA） idf —電器設備允許通過的動穩(wěn)定（極限）電流幅值 Ich —短路沖擊電流

43、有效值（kA） Idf —電器設備允許通過的動穩(wěn)定（極限）電流有效值（kA） ④ 絕緣水平 在工作電壓和過電壓下，電氣的內、外絕緣應保證必要的可靠性。電器的絕緣水 平，應按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護設備相應的保護水平來確定。當所選電器的絕緣 水平低于國家規(guī)定的標準數(shù)值時，應通過絕緣配合計算選用適當?shù)碾妷罕Ｗo設備。 環(huán)境條件： 選擇導體和電阻時，應按當?shù)丨h(huán)境條件校核。 原始資料提供環(huán)境條件如下： 年最高溫度+40°C，最低氣溫-25°C，當?shù)乩妆┤諗?shù)40 日/年。 5.2 斷路器的選擇和校驗 （一） 斷路器選擇的技術條件 1） 額定電壓：UN > UNS （ uns為電網(wǎng)額定電

44、壓） 2） 額定電流：IN > Imax （lmax為電網(wǎng)最大負荷電流） 3） 開斷電流（或開斷容量）：Idt — Ikd （或Sdt — Skd） Idt —斷路器實際開斷時間t秒的短路電流周期分量；Ikd —斷路器額定開斷電流； Sdt —斷路器額定t秒的開斷容量；Skd—斷路器額定開斷容量 4） 短路關合電流： i NSC — ich 5） 動穩(wěn)定校驗：ich - idf 6） 熱穩(wěn)定校驗：It2t > Q = I 2tdz t dt 8 （二） 斷路器型式和種類的選擇： 按照斷路器采用的滅弧介質和滅弧方式，一般可分為：多油斷路器、少油斷路器、壓 縮空氣斷路器、真空

45、斷路器、SF6斷路器等。 斷路器型式的選擇，除應滿足各項技術條件和環(huán)境條件外，還應考慮便于施工調試和 運行維護，并以技術經濟比較后確定。 （三） 斷路器的選擇和校驗 通過計算所得數(shù)據(jù)，擬定llOkV側使用SF6斷路器，35kV、10kV側使用真空斷路器, 選擇情況見下表： 表 5.1 斷路器的選擇和校驗 安裝位置 型號 額定電壓 （kV） 額定（計 算）電流 A 額定（計算） 開斷電流 kA 極限（計算） 通過電流kA 額定短時耐 受電流I t （kA） It 2t(Qdt) (KA)2 - S llOkV LW11-110 110 1600

46、31.5 80 31.5 (4s) 3969 進線 計算數(shù)據(jù) 110 421 13.125 33.469 586 llOkV LW11-110 110 1600 31.5 80 31.5(4s) 3969 橋（分段） 計算數(shù)據(jù) 110 421 13.125 33.469 586 35kV ZW37-40.5 40.5 1600 31.5 80 31.5(4s) 3969 主進，分段 計算數(shù)據(jù) 38.5 992 8.451 21.549 243 35kV ZW37-40.5 40.5 1250

47、20 50 20 (4s) 1600 出線 計算數(shù)據(jù) 38.5 330 8.451 21.549 243 1OkV ZN28T2 12 3150 40 100 40(2s) 3200 進線、分段 計算數(shù)據(jù) 10.5 1819 21.236 54.151 767 1OkV ZN28-12 12 630 25 63 25(2s) 1250 出線 計算數(shù)據(jù) 10.5 291 21.236 54.151 767 5.3 隔離開關的選擇和校驗 （一） 隔離開關的選擇及校驗原則 1） 種類和型式的選擇 隔離

48、開關按安裝地點的不同，可分為屋內和屋外式，按絕緣支柱數(shù)目又可分為單柱式、 雙柱式和三柱式。其型式的選擇應根據(jù)配電裝置的布置特點和使用要求等因素進行綜合經 濟比較。 2) 額定電壓選擇 :u > u （ uns為電網(wǎng)額定電壓） N NS NS 3) 額定電流選擇 : IN > Imax （Imax 為電網(wǎng)最大負荷電流） 4) 動穩(wěn)定校驗： ich - idf 5) 熱穩(wěn)定校驗： I 茲 > Qdt = 1 嚴 二） 隔離開關的選擇及校驗 根據(jù)計算數(shù)據(jù)，將選擇的隔離開關列表如下： 表 5.2 隔離開關的選擇及校驗 安裝位置 型號 額定電壓 kV 最咼工

49、作電 壓kV 額定電流 A 熱穩(wěn)定電 流kA 極限電 流峰值 kA Wdt) (KA)2 - S 110kV出線、橋（分段） GW4-110 110 126 1250 31.5(4s) 80 3969 及主變110kV側 計算數(shù)據(jù) 110 421 33.469 586 110kV PT、橋（分段） GW4-110 110 126 630 20(4s) 50 1600 主變110kV側中性點 計算數(shù)據(jù) 110 421 33.469 586 35kV 側 GW5-40.5 40.5 40.5 12

50、50 31.5(4s) 100 3969 計算數(shù)據(jù) 38.5 992 21.549 243 10kV分段及主變10kV側 GN10-10T 10 11 4000 85(5s) 160 36125 計算數(shù)據(jù) 10.5 1819 54.151 2255 10kV出線、PT及站用變 GN19-10 10 11 1000 30(4s) 75 3600 計算數(shù)據(jù) 10.5 291 54.151 1533 5.4 互感器的選擇及校驗 （一）電壓互感器的選擇 本站電壓互感器的配置：10kV、35kV的接

51、線形式為單母線分段°10kV側單母線分段 共裝兩組電壓互感器，35kV側單母線分段共裝2組電壓互感器，llOkV側是橋形接線（單 母線分段接線），從系統(tǒng)中有兩條進線，在每條進線各裝設一組電壓互感器。 電壓互感器的選擇原則： 1） 一次電壓U 1 ： 1.1UN > U > 0.9Un Un電壓互感器額定一次線電壓，1.1和0.9是允許的一次電壓的波動范圍，即為 土 10%UN。 2） 二次電壓U2：電壓互感器在高壓側接入方式接入相電壓。因此，所選電壓互感 器副繞組二次額定電壓為100/V3 , 110 kv電壓互感器輔助繞組二次額定電壓為 100 3 V, 35kV、10 kV電

52、壓互感器輔助繞組二次額定電壓為100 3 V 依據(jù)以上條件，所選各電壓等級電壓互感器如下表： 表 5.3 各電壓等級電壓互感器 型號 額定電壓（kV） 準確級次 原繞組 副繞組1 副繞組2 輔助繞組 JCC2-110 110/V3 0.11 晶 0.11 晶 0.1/3 0.2、0.5、3 JDZX6-35 35/73 0.11 晶 0.11 晶 0.1/3 0.2、0.5、3 JDZJ-10 10込 0.1/V3 0.1/V3 0.1/3 0.2、0.5、3 二）電流互感器的選擇 電流互感器選擇的技術條件 ① 按一次回路額定電壓

53、和電流選擇 IN > Im ax U n〉U & 其中：IN為電流互感器原邊額定電流 Imax 為電流互感器安裝處的一次回路最大工作電流 m ax U N 為電流互感器額定電壓 U g 為電流互感器安裝處的一次回路工作電壓 g ② 二次額定電流選擇：一般弱電系統(tǒng)1A，強電系統(tǒng)5A ③ 準確等級：電流互感器準確級不得小于所供儀表的類型要求 ④二次負荷S 2 : S 2 < S 2n 根據(jù)前面的數(shù)據(jù)，選擇電流互感器如下表 表 5.4 電流互感器的選擇 使用處所 型號 額定電流 （A） 級次組合 額定輸出 1S熱穩(wěn)定電動穩(wěn)定電 流(kA) 流（kA） l

54、lOkV進線、橋開 關 LCWB6 -110 500/5 0.2S/0.5/ 10 P10/ 10 P10 50/50/50/ 50VA 45 115 35kV進線、分段 LCZ-35 1000/5 0.2S/0.5/ 10 P10 50/50/50VA 65 212 35kV出線 LCZ-35 400/5 0.2S/0.5/ 10 P10 50/50/50VA 26 56.4 10kV進線、分段 LZZBJ9 -10 2000/5 0.2S/0.5/ 10 P10 30/30/60VA 100 250 10kV出線 L

55、ZZBJ9 -10 300/5 0.2S/0.5/ 10 P10 10/15/15VA 31.5 60 5.5 導線的選擇和檢驗 載流導體一般采用鋁質材料比較經濟，liokv及以上高壓配電裝置一般采用軟導線， 當負荷電流較大時，應根據(jù)負荷電流選用較大截面的導線。矩形導線一般只用于35kV及 以下，電流在4000A及以下時；槽形導體一般用于4000?8000A的配電裝置中；管形導體 用于8000A以上的大電流母線。 （一）導線截面的選擇原則 （1）按回路最大持續(xù)工作電流選擇： I > I xu m ax 其中I 一導體回路最大持續(xù)工作電流（A），母線的最大持續(xù)電流

56、Ig m需計及可能 max gmax 的過負荷。 Ixu —相應于導體在某一運行溫度、環(huán)境條件下長期允許工作電流（A） 若導體所處環(huán)境條件與規(guī)定載流量計算條件不同時，載流量應乘以相應的修正系數(shù) 按經濟電流密度選擇： （二）導線截面的選擇 llOkV 側：LGJ—400 35kV 側：進線 LGJ—800 出線 LGJ—300 10kV側：進線矩形鋁母線100X10兩條橫放； 出線矩形鋁母線63X10單條橫 放 5.6 高壓熔斷器的選擇 高壓熔斷器在電網(wǎng)中作為供電元件的過電流保護，當過電流流過時，元件本身發(fā)熱熔 斷借滅弧介質的作用使電路開斷，達到保護電力線路和電氣設備的

57、目的。校驗斷流容量的 時候，應不小于短路容量。限流式熔斷器的額定電壓應與電網(wǎng)的額定電壓相符。 35kV側電壓互感器、10kV側電壓互感器、10kV站變側高壓熔斷器其型號、參數(shù):如 下表： 表 5.5 互感器及熔斷器的型號 安裝位置 型號 額定電壓kV 額定電流A 三相斷流容量MVA 最大開斷電流kA 35kVPT RW10-35/0.5 35 0.5 2000 10kVPT RN4-10/0.5 10 0.5 1000 10kV站變 RN5-10/7.5 10 7.5 200 12 5.7 避雷器的選擇及校驗 避雷器是電力系統(tǒng)中主

58、要的防雷保護裝置之一， 氧化鋅避雷器是目前較先進的過電 壓保護器。由于其核心元件采用氧化鋅電阻片，與傳統(tǒng)碳化硅避雷器相比，改善了避雷器 的伏安特性，提高了過電壓通流能力，從而帶來避雷器特征的根本變化。 當避雷器在正常工作電壓下，流過避雷器的電流僅有微安級，當遭受過電壓時，由于 氧化鋅電阻片的非線性，流過避雷器的電流瞬間達數(shù)千安培，避雷器處于導通狀態(tài)，釋放 過電壓能量，從而有效地限制了過電壓對輸變電設備的侵害。 故根據(jù)本變電所的特點避雷器的選擇如下： 表 5.6 避雷器的選擇 使用處所 型號 避雷器額定 電壓（kV） 系統(tǒng)標稱電 壓（kV） 持續(xù)運行電 壓（kV） 直流1

59、mA參考操作沖擊殘 電壓（不小 于）（kV） 壓（不大 于）（kv） llOkV進線 HY10WZ-102/265 102 110 81.6 148 226 變壓器llOkV 中性點 HY1.5W-55/132 55 110 44 79 126 35kV母線 HY5WZ-51/134 51 35 40.8 73.0 114 1OkV母線 HY5WZ-17/45 17 10 13.6 24.0 38.3 5.8 絕緣子選擇及穿墻套管的選擇 支柱絕緣子按額定電壓和類型選擇，進行短路時動穩(wěn)定校驗。穿墻套管應按額定電壓 額定電流和

60、類型選擇，按短路條件檢驗動、熱穩(wěn)定。 本設計選擇的絕緣子如下： 表 5.7 絕緣子的選擇 電壓等級（kV） 型號 額定電壓（kV） 絕緣子咼度（mm） 機械破壞負荷（kg） 110 ZS-110 110 1200 2000 35 ZS-35 35 485 1000 本設計選擇的穿墻套管如下: 表 5.8 穿墻套管的選擇 電壓等級（kV） 型號 額定電流（A） 套管長度（mm） 10 CLD-10 4000 620 第 6 章 屋內外配電裝置設計 6.1 配電裝置的設計要求 （一）配電裝置應滿足的基本要求 1） 其設計必須貫徹執(zhí)行

61、國家基本建設方針和技術經濟政策，節(jié)約土地。 2） 保證運行可靠合理選擇設備，布置上力求整齊、清晰，保證具有足夠的安全距離 3） 便于安裝、檢修，操作巡視方便。 4） 在保證安全的前提下，布置緊湊，力求節(jié)約材料和降低造價。 （二）配電裝置的安全凈距 1） 屋外配電裝置的安全凈距（mm） 表 6.1 屋外配電裝置的安全凈距 序號 適用范圍 額定電壓（kV） 10 35 110 1 帶電部分至接地部分之間 200 400 1000 2 1、不同相的帶電部分之間；2、隔離開關和斷路器的斷口兩側引線 帶電部分之間 200 400 1100 3 1、設備運輸

62、時，其外廓至無遮欄帶電部分之間；2、交叉的不同時 停電檢修的無遮欄帶電部分之間 950 1150 1750 4 網(wǎng)狀遮欄至帶電部分之間 300 500 110 5 無遮欄裸導體對地面、建筑物及構筑物頂部之間 2700 2900 3500 6 平彳丁的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間帶電部分與建筑物、 構筑物的邊沿部分之間 2200 2400 3000 2） 10kV屋內配電裝置安全凈距（mm） 表6.2 10kV屋內配電裝置安全凈距 序號 適用范圍 凈距 1 帶電部分至接地部分之間 125 2 不同帶電部分之間 125 3

63、 交叉的不同時停電檢修的帶電體間 875 4 裸導體至地面間 2425 5 平行的不同時停電的裸導體間 1925 6.2 配電裝置的選型、布置 （一） 屋外配電裝置選擇 1） 屋外配電裝置可分為中型、半高型和高型三種。 ① 中型配電裝置 這種配電裝置將所有電氣設備都安裝在地面設備支架上，母線下不布置設備，其優(yōu)點： 接線清晰，巡視、檢修方便；缺點：占地面積大。 ② 高型配電裝置 將母線和隔離刀閘上下重疊布置，其優(yōu)點：占地面積小；缺點：鋼材耗量大，土建投 資多，安裝及運行、維護條件差。 ③ 半高型配電裝置 將母線及母線隔離開關抬高，將斷路器、電流互感器等電氣設備布置在

64、母線下面，優(yōu) 點：布置緊湊清晰，占地面積小。 2） 屋外配電裝置選擇 該變電所110kV及35kV電壓等級均采用普通中型，配電裝置，而本變電所采用的是 軟導線，采用普通中型布置，具有運行維護、檢修且造價低、抗震性能好、耗鋼量少而且 布置清晰，運行可靠，不易誤操作，各級電業(yè)部門無論在運行維護還是安裝檢修，方面都 積累了比較豐富的經驗。 （二） 1OkV屋內配電裝置選擇 變電站10kV配電裝置，按其布置型式一般可分為三層、二層和單層式。單層式占地 面積較大，如容量不太大，通常采用成套開關柜。 本設計 10kV 采用成套開關柜單列布置。 第 7 章 防雷及接地系統(tǒng)設計 7.1 防雷系統(tǒng)

65、 對于變電站的防雷保護，通常采用裝設避雷針和避雷器的措施。避雷器的設置前面已 作選擇，故只對避雷針選擇。進行防雷設計和防雷措施時，必須從該地區(qū)雷電具體情況出 發(fā)，原始資料提供，當?shù)乩妆┤諡?40 日/年，屬中等雷電活動強度地區(qū)。 （一）單只避雷針 h為避雷針高度;hx被保護物體的高度;p為高度影響系數(shù) 二）雙只等高避雷針： 三） 多只等高避雷針 寬75m,變電所llOkV系統(tǒng)桿塔及門型架構最高為 10m,故 h x 取 11m。 Ji 該變電所選定用 4 支 30 米等高避雷針來保護全所的架構、主變及主控室、高壓室等 7.2 變電所接地裝置 變電所內需要良好的

66、接地裝置,以滿足工作、安全和防雷保護的接地要求,一般的做 法是根據(jù)安全和工作接地的要求,敷設一個統(tǒng)一接地網(wǎng),然后再在避雷針和避雷器下面增 加接第一滿足防雷接地的要求。 接地網(wǎng)的水平接地體由扁鋼水平連接構成網(wǎng)孔形，兩水平接地帶間距離一般取3? 10m,埋入地下0.8m處，其面積大體與變電所面積相同，接地網(wǎng)外沿應閉合，將各角做成 圓弧狀，圓弧半徑小于均壓帶半徑的一半。垂直角接地體一般用角鋼或鋼管，長度2.5m， 間距大于5m。避雷器應以最短的接地線與主接地網(wǎng)連接，且應裝設集中接地裝置，避雷 針與主變壓器接地距離應大于 15 米，與設備接地距離大于 3 米，避雷針與架構間距離大 于 5 米。 在本設計中，水平接地體用40X4扁鋼，垂直接地體用40X4角鋼，皆全鍍鋅。 通用接地網(wǎng)的接地電阻小于4Q,避雷針接地網(wǎng)的接地電阻小于10Q 第 8 章 計算書 8.1 短路電流計算 (一) 已知條件 (1) 系統(tǒng)電壓等級為llOkV、35kV、10kV，基準容量SB=100MVA，系統(tǒng)llOkV母線短路 電流標幺值為25 (2) 視系統(tǒng)為無限大電流源，故暫態(tài)分量等于穩(wěn)態(tài)分量，即I''=