110kv变电所设计.docx

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110kv变电所设计

llOkv变电所设计

第一章任务书

第一节毕业设计的主要内容

本次设计为HOkV变电站初步设计，共分为任务书、计算书、说明书三部分，同时还附有12张图纸加以说明。

该变电站有3台主变压器，初期上2台，分为三个电压等级:

HOkV.35kV.10kV,各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电，本次设计中进行了短踣电流计算，主要设备选择及校验（包括断踣器、隔离开关、电流互感器、母线等），并同时附带介绍了所用电和直流系统、继电保护和微机监控系统、过压保护、接地、通信等相关方面的知识。

第二节毕业设计应完成的成果

说明书：

电宅主接线”短路电流计算及主要设备的选择,各电压级的配电装置及保护，微机监控系统等。

计算书:

短踣电流，主要设备选择（DL、G、CT、母线），变压器差动保护整定计算。

图纸：

电宅主接线图，电宅总平面布置图，继电保护及综合自动化系统配置图，间隔断面图，直流系统接线图，所用电系统图，GIS电宅布置图等共12张。

第三节应掌握的知识与技能

1、学习和掌握变电站电宅部分设计的基本方法。

2、对所设计的变电站的特点，以及它在电力系统中的地位、作用和运行方式等应有清晰的概念。

3、熟悉所选用电宅设备的工作原理和性能,及其运行使用中应注意的事项。

4、熟悉所采用的电宅主接线图，掌握各种运行方式的倒闸操作程序。

5、培养独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本技能。

第二章说明书

第一节概述

设计依据

1、中华人民共和国电力公司发布的《35kV~110kV无人值班变电所设计规程》（征求意见稿）

2、llOkV清河输变电工程设计委托书。

3、电力工程电宅设计手册（电宅一次部分）

二设计范围

1、所区总平面、交通及长度约20米的进所道路的设计。

2、所内各级电压配电装置及主变压器的_、二次线及继电保护装置。

3、系统通信及远动。

4、所内主控制室、各级电压配电装置和辅助设施。

5、所区内给｝设施及污水排放设施。

6、所区采暖通风设施、消防设施。

7、所区内的规划。

8、编制主要设备材料清册。

9、编制工程概算书。

三、设计分工

1、llOkV配电装置以岀线门型架为界，10kV电缆岀线以电缆头为界。

电缆沟道至围埴外1米。

2、所外专用通信线、光纤系统通信、施工用电、用水等设施由建设单位负责。

四、主要设计原则

1.电宅主接线

电宅主接线是发电厂、变电所电宅设计的重要部分，也是构成电力系统的重要环节。

主接线的确定对电力系统整体及发电厂、变电所本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并且对电宅设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式的拟定有较大影响。

因此,必须处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，通过技术经济比较，合理确定主接线方案，决定于电压等级和出线回踣数。

（1）HOkV主接线设计:

11OKV清河变主要担负着为清河开发区供电的重任，主供电源由北郊变11OKV母线供给，一回由北郊变直接供给，另一回由北郊变经大明湖供给形成环形网络，因此有两个方案可供选择：

单母线接线；单母线分段接线。

方案I:

采用单母线接线

优点：

接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：

不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修,均需使整个配电装置停电。

单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电”在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：

一般适用于一台发电机或一台变压器的110-220KV配电装置的出线回踣数不超过两回。

方案II:

采用单母线分段接线

优点：

1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时■该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：

110-220KV配电装置的出线回路数为3-4回时。

经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

（2）35Kv主接线设计：

主要考虑为清河工业园区及周边高陵西部地区供电。

方案I：

采用单母线接线

优点：

接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：

不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。

单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：

一般适用于一台发电机或一台变压器的35-63KV配电装置的出线回路数不超过3回。

方案II:

采用单母线分段接线

优点：

1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两个回路，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时■该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当出线为双回路时，常使架空线路出线交叉跨越。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：

35-63KV配电装置的出线回路数为4・8回时。

经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

（3）10kV主接线设计：

主要考虑为变电站周围地区供电。

方案I:

采用单母线接线

优点：

接线简单清晰、设备少操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。

缺点：

不够灵活可靠，任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。

单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电”在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。

适用范围：

6-10KV配电装置的岀线回路数不超过5回。

方案II:

采用单母线分段接线

优点：

1）用断踣器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引岀两个回踣，有两个电源供电。

2）当一段母线发生故障”分段断踣器自动将故障段切除,保证正當段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电。

2）当岀线为双回路时，常使架空线踣岀线交叉跨趣。

3）扩建时需向两个方向均衡扩建。

适用范围：

6-10KV配电装置的岀线回路数为6回及以上时。

经过以上论证，决定采用单母线分段接线。

2、主变压器选择

（1）容量的确定：

1）主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虎到远期10-20年的负荷发展。

对于城郊变电所，主变压器容量应与城市规划相结合。

2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定变压器的容量。

对于有重要负荷变压器的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许进间内，应保证用户的一级和二级负荷；对一般性变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的70%・80%。

3）同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网岀发，推行系列化、标准化。

（2）主变压器台数的确定：

1）对大城市郊区的一次变电站，在中、低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台主变压器为宜。

2）对地区性孤立的_次变电所或大型工业专用变电所”在设计时应考虎装设三台主变压器的可能性。

3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的1-2级设计，以便负荷

发展时，更换变压器的容量。

因此为保障电压水平能够满足用户要求，本所选用有载调压变压器，选变压器两台。

3、主要电宅设备选择

（1）HOkV配电装置选用户外llOkV六氟化硫全封闭组合电器（GIS）。

开断电流31.5kAe

（2）35kV选用kYN-35型手车式金属铠装高压开关柜,内配真空断踣器。

开断电流25kA。

（3）10kV选用CP800型中置式金属铠装高压开关柜,内配真空断踣器。

出线开断电流31.5kA,进线开断电流4OkA。

（4）10kV母线避雷器选用HY5WZ-17/45型氧化锌避雷器。

（5）根据《陕西电力系统污秽区分布及电网接线图集》，该站地处n级污秽区，考虑到该站距公踣较近，污级提高一级，按m级户外用电宅设备泄漏比距，110kV、35kV、10kV为2・5cm/kV（均按系统最高工作电压确定）。

4、无功补偿及消弧线圏

10kV岀线回踣数每段母线12回,本期装设2组干式接地变及消弧线虱接地变容量700/160kVA，消弧线圈600kVAo本期装设2x1800kVar电容器组。

5、电工构筑物布置

（1）根据逬岀线规划及所址地形情况，电工构筑物布置如下：

HOkV屋外配电装置布置在所区南侧,二次室及35kV〜10kV开关室布置在所区北侧，为一座二层楼结构，一层10kV,二层35kV;主变压器布置在二者之间，所区大门设在西侧，进所道踣自所址西侧的公路接引。

（2）HOkV配电装置进线采用软母线，逬线间隔空度为8米。

按远期岀线总共6个间隔设计。

（3）35kV配电装葩两台主变进线，4个岀线间隔设计。

（4）10kV配电装置采用屋内单层双列布置。

干式接地变及消弧线圈装在一箱内，安装在10kV开关柜中间。

共36个岀线间隔（公用4个）。

6、控制、保护及直流

（1）控制方式

本工程的控制，信号、测量采用计算机艶方式,分层分布式综合自动化系统，按无人值班有人值守方式设计。

（2）保护装置

继电保护均采用微机保护，这些保护的信息都以通信方式接入计算机监控系统。

（3）自动装置

10kV馈线装设小电流接地选线装置；10kV馈线具有低周减载功能。

（4）直流

采用智能高频开关电源系统，蓄电池采用2xl00Ah免维护铅酸蓄电池，计206只，单母线分段接线。

五、基础资料

HOkV清河变电站地址选在市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公路。

电源由北郊330kV变HOkV母线岀两回，一回直接接入,一回经大明湖变“n"接后再接入。

导线选择LGJ-3OO/4Oo

1、环境条件

该站位于市开发区清河工业园区的北部，西邻一条南北公踣。

占地东西长69m,南北长66m,面积4554m2,合6.831亩。

该站岀线条件较好，HOkV南面进岀，35kV北面进岀，10kV电缆从西侧进岀（电缆沟）。

交通方便，靠近乡镇，职工生活方便。

围埴内自然高差与公踣相差3m左右,回填土方量较大。

（1）环境温度:

（2）相对湿度:

月平均390%,日平均S95%。

（3）海拔高度:

4000g

（4）地震烈度:

不超过8度。

（5）风速曲5m/s。

（6）最大日温差:

25°C。

周围环境无易燃且无明显污秽，具有适宜的地质、地形和地貌条件（如避开断层、交通方便等）。

并应考虑防洪要求，以及邻近设施的相互影响（如对通讯、居民生活等）。

2、环境保护

（1）变电所仅有少量生活污水,经处理后排入渗井。

变压器事故排油污水，经事故i由池将油截流，污水排入生活污水系统,对周围环境没有污染。

（2）噪音方面是指变压器和断踣器操作时所产生的电磁和机械噪声。

对主变及断踣器要求制造厂保证距离设备外壳2米处的噪声水平不大于65bB,以达到《工业企业噪声卫生标准》的规定。

3、绿化

在所内空闲地带种植草坪及绿篱，以美化环境。

第二节系统概述

一、性底和目的

根据上级要求，在我市开发区清河工业园区境内建一所llOkV变电站，主要是为市开发区清河工业园区供电和服务的”并支持当地工农业的持续发展，使初具规模的旅游事业上一新台阶，改善和提高该境内人民的物质和文化生活。

本变电所属新建llOkV负荷型变电所，主要满足该地区工业和居民用电。

二负荷发展情况

2004年43000kW

2009年60000kW

2014年90000kW

三、建设规模

主变压器容量本期2X3：

L・5MVA,远期3X5OMVA。

llOkV本期两回岀线，采用单母线分段接线；远期六回出线。

35kV本期4回岀线，采用单母线分二段接线。

10kV本期24回岀线，采用单母线分二段接线,

远期36回岀线,采用单母线分三段曲

長线。

序号

项目

最终规模

本期规模

1

主变压器

3x5OMVA

2x31.5MVA

2

HOkV单母线

2段

2段

3

HOkV出线

6回

2回

4

35kV母线

2段

2段

5

35kV出线

4回

4回

6

10kV母线

3段

2段

7

10kV出线

36回

24回

户外设备基础及构架设计原则如下：

HOkV架构及基础本期只安装两回。

其余架构及基础只上本期规模，其余均不上，预留位置。

三号变基础本期不上，仅预留位置。

第三节电气主接线

电宅主麒

电宅主接线是由高压电宅设备连成的接收和分配电能的电踣，是发电厂和变电所最重要的组成部分之一，对安全可靠供电至关重要。

因此设计的主接线必须满足如下基本要求：

1、满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。

2、接线简单、清晰”操作简便。

3、必要的运行灵活性和检修方便。

4、投资少”运行费用低。

5、具有扩建的可能性。

为满足供电可靠性要求，本设计中］10kV.35kV、10kV均采用单母线分段接线；最终为3台变压器并联运行；所用电由2台所用变供电;主要负荷可采用双回线供电。

该变电站HOkV户外配电装置采用GIS组合电器布置形式。

llOkV采用单母线分段接线方式。

HOkV逬线2回。

其中一段母线带2台主变压器，另一段母线带1台主变压器。

本期安装每段母线1台主变，HOkVGIS共6个间隔位。

HOkVGIS主变岀线至主变llOkV侧为电缆及电缆插拔头型式。

电缆型号YJV22・126・：

Lx3OO交联电缆。

35kV采用单母线分段接线。

共设两段，每台主变各接一段。

本期安装4回岀线，每段2回。

35kV岀线至35kV穿墙套管亦采用电缆，电缆型号:

YJV22-126Jx300交联电缆。

10kV采用单母线扩大分段接线，共分3段，本期分2段。

每台主变各接一段，每段12回岀线。

10kV岀线36回（含公用部分4回），本期安装24回。

10kV全部采用电缆岀线。

在每台主变压器低压侧设置一组接地变压器及一组无功分档投切并联补偿电容器。

二短踣阴抗

归算到本变电所HOkV母线ZZi=O.O335,ZZo=0.01360

三、主变压器

主变压器容量应根据5-10年的发展规划进行选择”并应考虎变压器正當运行和事故时的过负荷能力；对装两台变压器的变电所，每台变压器颔定容量一般按下式选择:

Sn=0.6PM式中Pm为变电所最大负荷

这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电。

考虑变压器的事故过负荷能力40%,则可保证对84%负荷的供电。

由于一般电网变电所大约有25%的非重要负荷，因此，采用Sh=0.6Pm,对变电所保证重要负荷来说多数是可行的，能满足一、二级负荷的供电需求。

一般情况下采用三相式变压器，具有三种电压的变电所,如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。

其中,当高压电网为110~220灼，而中低压电网为35kV和10kV时，由于负荷较大，最大和最小运行方式下电压变化也较大，故采用带负荷调压的三绕组变压器。

为了适应今后电网商业化运营的要求，提高电网的供电质量，满足用户对供电质量的要求，另外，为了便于电网电压的灵活及时调整，主变的调压方式应采用有载调压变压器，有利于电网今后的运行。

目前限制低压侧短路电流措施，一般采用高阻抗变压器，且根据HOkV系统短踣水平（不超过30kA）。

经过推算，10kV短路电流（不超过30kA）。

所选开关柜等电宅设备均可满足要求（1OkV不并列）。

故本次设计采用高阻抗主变压器。

本次设计结合实际运行经验，要求主变压器本体油枕由原A相移至C相。

这样有利于主变压器中性点接地隔离开关连接安装，且操作检修方便。

综上，本变电站采用的主变压器最终为3台50MVA三相自冷三圏有载调压变压器，型号为SSZ1Q-50000/110，初期上2台31.5MVA,型号为SSZLO—315OO/llOe

颔定电压：

110±8xl.25%/38.5±2x2.5%/10.5kVo

接线组别：

YNO/ynO/dlle

阴抗电压：

Zi-n=10.5%,Zi-in=17.5%,Zn-m=6%0

损耗：

175kW（高阻抗、低损耗变压器1

四，中性点接地方式

HOkV采用中性点直接接地方式。

主变压器中性点经隔离开关直接接地,以便于系统灵活选择接地点。

10kV采用中性点经消弧线圏接地方式。

单相接地允许带故障运行2小时’供电连续性好。

五、无功补偿

无功补偿应根据就地平衡和便于调整电压的原则进行配置，采用隼中补偿的方式，集中安装在变电所内有利于控制电压水平。

向电网提供可调节的容性无功。

以补偿多余的感性无功，减少电网有功损耗和提高电压。

为了提高电网的经济运行水平，根据无功补偿的基本原则，在10kV每段母线上各接一组由开关投切的分档投切并联电容器成套装置，供调节系统的无功负荷，电容器每组容量为1800kVare

在10kV每段母线上分别接一台接地变压器（曲折变,型号DSDB-700/10.5-160/0.4kVA）o中性点采用Z0接线。

低压侧为Y0接线、正當运行时供给380/220V站用电源（接地变压器带附绕组兼做站用变压器）。

Z0MW中性点连接有载调诸消弧线虱

六，运行方式

llOkV单母线分段运行,35kV和10kV分列运行。

七、母线回踣:

llOkV单母线2段（初期上2段）

（1）本变一1#

（2）本变一2#

28000kW

30000kW

35kV母线2段（初期上2段）

（1）本变一1#

（2）本变一2#

9500kW

9200kW

10kV母线3段（初期上2段）

（1）本变一1#

（2）本变一2#（3）备用1段。

八.岀线回踣:

36500kW

33OOOkW

HOkV出线6回（初期上2回）

（1）本变一1#

（2）本变一2#

（3）备用4回。

28000kW

30000kW

35kV出线4回（初期上4回）

（1）本变一1#

（2）本变一2#

（3）本变一3#

（4）本变一#

5000kW

4500kW

5000kW

4200kW

10kV出线36回（初期上24回）

（1）本变一1#

（2）本变一2#⑶本变一3#

（4）本变一#

（5）本变一5#

（6）本变一6#

（7）本变一7#

（8）本变一8#

（9）本变一9#

（10）本变一io#

⑴）本变一11#

4200kW

5000kW

3000kW

800kW

3500kW

4000kW

5000kW

3000kW

700kW

1800kW

3000kW

（12）本变一12#（13）本变一13#（⑷本变一14#

（15）本变一15#

（16）本变一16#

（17）本变一17#

（18）本变一18#

（19）本变一19#

（20）本变——20#

（21）本变一21#

（22）本变一22#

（23）本变——23#

（24）本变一24#

（25）备用12回。

第四节

2500kW

4500kW

4000kW

3000kW

2000kW

3200kW

600kW

500kW

2200kW

4000kW

3200kW

3000kW

2800kW

短路电流计算及设备选择

一、短踣电流及负荷电流计算

用于设备选择的短路电流是按照变电所最终规模：

三台50MVA主变压器及110kV远景系统阻抗，考虑三台主变并列运行的方式逬行计算的。

计算结果如下。

表1变压器短路阻抗标幺值

电压等级（kV）

110

35

10

符号

Xij»

Xmjt

短路阻抗标幺值

0.3410

0

0.1980

表2主变压器额定电流值

电压等级（kV）

110

35

10

额定电流（A）

173.57

496

1735.7

表3淸河变电站短路计算表

UOkV母线2010年规划短路阻抗值：

0.0335,短路电压：

UdI-

n=10.5%

零序短路阻抗值：

0.0136,Udl-

m=i7%

额定电压：

110±8X1.25%/3&5土2X2.5%/10.5kVUdH-

0=6%

额定容量：

31.5MVA容量比：

100%.100%.100%接线组别：

YN,

ynO.dll

表4清河变电站短路电流计算结果表（远期10kV、35kV并列运行）

短路类型

短路点

编号

短路点位置

短路点平均电压（kV）

基准电流（KA）

短路电流周期分量起始有效

值

短路电流冲击值（KA）

短路电流最大有效值（KA）

三相短路

dl

llOkV

母线

115

0.502

1.2

38.211

14.985

d2

35kV母线

37

1.56

2.24

30.398

7.628

d3

10kV母线

10.5

5.5

9・33

46.2111

1&122

单相短路

dl

llOkV

母线

115

0.502

1.7

6.9564

2.728

二、设备的选择与校验

结合以往HOkV变电所设计及运行情况，本次选用HOkV及10kV

开关开断电流采用31.5kA,35kV选用25kA。

并依次对设备进行了选择和校验。

1、断路器型式的选择

除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定。

断踣器的选择及校验条件如下：

3Uzd^Ug；

2Ie也；

3热稳定校验Ie2t-t>L2t

4动稳定校验ich—idf

2、隔离开关的选择

隔离开关的主要用途：

①隔离电压，在检修电宅设备时，用隔离开关将被检修的设备与电源电压隔离，以确保检修的安全。

②倒闸操作，投入备用母线或旁踣母线以及改变运行方式时,常用隔离开关配合断路器，协同操作来完成。

③分、合小电流。

隔离开关选择和校验原则是：

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3、电流互感器的选择

电流互感器的选择和配置应按下列条件：

◎型式:

电流互感器的型式应根据使用环境条件和产品情况选择。

对于6~20kV屋内配电装置，可采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构的电流互感器。

对于35kV及以上配电装置，一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器。

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4校验动稳定V2ImKem2ich

5校验热稳定LAteqV（Im.kth）2.t

主要设备参数表:

主变：

（有载调压电力变器）

型号

SSZ10-31500/U0

冷却方式

DNAN

标准代号

GB1094.1-21996

GB1094.3-85