110kv側(cè)主接線設計

設計說明書一、對待設計變電所在電力系統(tǒng)中的地位，作用及電力用戶的分析1，變電所在電力系統(tǒng)中的地位與作用，由發(fā)電廠變電所地理位置圖可以得出，變電所A在整個供電網(wǎng)絡中的作用為地區(qū)變電所，所謂地區(qū)變電所，是以對地區(qū)用戶供電為主，為一個地區(qū)或城市的主要變電所電壓等級一般110KV~220KV，全所停電時，僅使該地區(qū)中斷供電，變電所所址選擇農(nóng)村戶外，接近負荷中心，電壓等級為110KV。（1、11級負荷，保證不間斷供電：1：兩個獨立電源供電；11：雙回路供電）2，對電力用戶的分析：由任務書中，原始資料圖表可得：A變電所的重要負荷占總負荷65%，按其供電可靠性的要求，負荷被分為三個等級，其中等級一，等級二為重要負荷，要保證不間斷供電，通常，第一級負荷需要采用兩個獨立的電源供電，當其中的任一電源發(fā)生故障而停電時，不會影響另一個電源持續(xù)供電，保證供電連續(xù)性。第二等級要求雙回路供電，按照此規(guī)則，B變電所65%的負荷采用雙回路供電，35%負荷單回路供電。由Pmax=P1=30MW，每回10KV饋線功率為1.5~2MW，則30x0.7=21MW。重要負荷回路數(shù):（21/1.6）x2=28（回）非重要負荷回路數(shù)：（30-21）/1.6=6（回）回路數(shù)目：28+6=34（回）二、選擇待設計變電所的臺數(shù)，容量，型式1、 臺數(shù)：一般裝設兩臺主變原因：考慮到發(fā)展，主變壓器的容量應根據(jù)電力系統(tǒng)的規(guī)劃負荷來選擇，當一臺主變檢修和故障時，另一臺主變應保證60%~70%的全部負荷，或重要的主要生產(chǎn)負荷，故B變電所的主變壓器臺數(shù)確定為2臺。2、 選擇主變壓器的容量變電所主變壓器的容量一般按變電所建成后5~10年的規(guī)劃負荷考慮，并應按照其中一臺變壓器停運時，其余變壓器的滿足變電所最大負荷S的60%~70%，即：S=65%S=（0.65xP）/cospmax max max=0.65x30/0.9=21.67MW=S'，故選擇S=20000KVA（偏小選擇，過負荷檢驗）S/S'=20000/21677=0.9230mNNm12x3x121677過負荷系數(shù)：K2= x二1.08332\ 3 20000K 0.82x3x2+0.72x3x121677「欠負何系數(shù)：K= x =0.63911} 3x3 20000查圖可知，對應于K允許的K］比實際算出的K2大，所以Sn=20000滿足正常過負荷。（選擇SFZ7-20000/110）3、選擇主變壓器的形式由于變電所所址選擇在農(nóng)村戶外，故主變選擇戶外型。A、 在330KV以下變電所中，一般選用三相式變壓器。A變電所位110/10KV變電所，有兩個電壓等級，故采用雙繞組變壓器。自耦變壓器雖然電壓變化率小，電壓穩(wěn)定，但是一二次側(cè)有直接聯(lián)系，要求內(nèi)部絕緣性好，加強短路保護，調(diào)壓困難，相比之下，雙卷變壓器結(jié)構(gòu)更簡單，運行方便，費用低，所以A選用雙卷變壓器。B、 繞組接線組別的確定變壓器的繞組接地方式必須使其線電壓與系統(tǒng)線電壓相位一致。110KV電壓側(cè)均為“YN”，35KV以下電壓側(cè)一般為“0”，所以主變繞組的接線方式為“YND11”，綜上選擇2臺SFZ7-20000/110。變壓器參數(shù)如下：型號：SFZ7-20000/110總?cè)萘?0000KVAx2=40000KVA變壓器高壓側(cè)電壓為U1=110KV，其調(diào)壓范圍為-8x1.25%~+8x1.25%變壓器低壓側(cè)電壓為U2=10.5KV,AP=104KW,AP=30.0KW,I%=1.2,U”%=10.5,SFZ7-20000/110K 0 0 K型電力變壓器連接標號為YNd11三、分析確定高、低壓側(cè)主接線以及配電裝置型式1、 110kv側(cè)主接線設計110KV側(cè)有兩回出線，因而可供選擇的有：單母線接線；單母線分段接線；雙母線接線和內(nèi)橋接線。在采用單母線接線、單母線分段接線或雙母線接線的35?110KV主接線中，當不允許停電檢修斷路器時，可設置旁路設施。方案1：采用單母線接線優(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，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。單母線可用隔離開關(guān)分段，但當一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復非故障段的供電。適用范圍：一般適用于一臺發(fā)電機或一臺變壓器的110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)不超過兩回。方案2：采用單母線分段接線優(yōu)點：1、用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，由兩個電源供電。2、當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電。缺點：1、當一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。2、當出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越。3、擴建時需向兩個方向均衡擴建。適用范圍：110-220KV配電裝置的出線回路數(shù)為3-4回時。方案3：采用雙母線接線雙母線接線有兩組母線，并且可以互為備用。優(yōu)點：1、供電可靠性高：通過兩組母線隔離開關(guān)的倒換操作，可以輪流檢修一組母線而不致供電中斷；一組母線故障后，能迅速恢復供電。2、調(diào)度靈活：各個電源和各回路的負荷可以任意分配，能靈活地適應電力系統(tǒng)中各種運行方式的調(diào)度和潮流變化的需要；通過倒換操作可以組成各種運行方式。3、擴建方便：向母線左右任何方向擴建，不會影響母線的電源和負荷自由組合分配，施工也不會影響原有回路的供電。缺點：1、倒閘操作復雜，容易誤操作。2、占地面積大，設備多，投資特別大適用范圍：適用于6?10KV配電裝置；35?60KV配電裝置出線超過8回，或者連接電源較大、負荷較大時；110?220KV出線數(shù)為5回及以上時。方案4：內(nèi)橋接線連接橋斷路器接在線路斷路器的內(nèi)側(cè)。優(yōu)點：1、高壓斷路器數(shù)量少，四回路只需三臺斷路器。2、線路的投入和切除比較方便。具有較高的經(jīng)濟性。缺點：1、變壓器的投入和切除操作較復雜，需動作兩臺斷路器，切換主變時一回線路需要暫時停運2、 出線斷路器檢修或者維護時，線路需要長時間停運。3、 連接橋斷路器檢修時，兩個回路需要解列運行。適用范圍：容量較小的變電所，并且變壓器容量不經(jīng)常切換或線路較長，故障率較低的情況。經(jīng)過以上分析，110kv側(cè)主接線決定采用內(nèi)橋接線形式。10kv側(cè)主接線設計方案一：單母線分段接線優(yōu)點：1、用斷路器把母線分段后，對重要用戶可以從不同段引出兩個回路，有兩個電源供電。2、 當一段母線故障時，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，故障時停電范圍??；使水電廠供電的可靠性提高。3、 擴建時需向兩個方面均衡擴建。缺點：1、當一段母線或母線側(cè)隔離開關(guān)故障或檢修時，該母線的回路都要在檢修期間停電。2、當出線為雙回路時，常使架空線路出現(xiàn)交叉跨越。適用范圍：適用于6?10KV配電裝置出線16回及以下；35?60KV配電裝置出線4?8回；110?220KV配電裝置少于4回時。方案二：單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰、設備少、投資省、運行操作方便、且便于擴建。缺點：可靠性及靈活性比較差。適用范圍：只有一臺主變壓器，10KV出線不超過5回；35KV出線不超過3回；110KV出線不超過2回。方案三：雙母線接線優(yōu)點：供電的可靠性高，調(diào)度靈活，擴建方便，便于檢修和試驗。缺點：使用設備器件多，特別是隔離開關(guān)，接線也較復雜，配電裝置復雜，投資較多，經(jīng)濟性較差，且操作復雜，運行人員在操作中容易發(fā)生誤操作。適用范圍：出線帶電抗器的6?10KV出線；35?60KV配電裝置出線超過8回或連接電源較多，負荷較大時；110KV?220KV出線超過5回時。綜上所述，10kv側(cè)主接線形式可采用單母線分段的接線方式。四，分析確定所用電接線方式按GB50059-1992《35~110KV，容量為110KV的變電所的總負荷為150~200KVA,35~110KV變電所，有兩臺及以上主變壓器時，宜裝設兩臺容量相同，可互為備用所用工作變壓器?！半娫匆狱c相互獨立”：當所內(nèi)有較低壓母線時，一般均由較低壓母線上引接1~2臺所用變壓器。

所以若B變電所為110/10(KV)時，應當從10KV側(cè)引線，這種引接方式具有經(jīng)濟性，可靠性較高的特點。選擇的原則及考慮的因素：變壓器原、副邊分別與引接點和所用電系統(tǒng)的額定電壓相適應；聯(lián)結(jié)組別宜使用同一電壓級別的所用工作，備用變壓器輸出電壓的相位一致；阻抗電壓及調(diào)壓型式的選擇，宜使在引接點、電壓及所用電負荷正常波動范圍內(nèi)，所用各級母線的電壓偏移不超過額定電壓的-5%~+5%；變壓器的容量必須保證所用機械及設備能以電源獲得足夠的功率，所以不能過載容量必須大于150KV。選用Y，yn0接線的干式變壓器，型號：SC10-200/10,額定容量200KVA，空載損耗620W，短路損耗2210W；空載電流(％)=0.7，阻抗電壓(％)=4，噪音水平：48dB，總體質(zhì)量：850kg；五、互感器的配置互感器是電力系統(tǒng)中測量儀表、繼電保護等二次設備獲取電氣一次回路信息的傳感器?；ジ衅鲗⒏唠妷?、大電流按比例變成低電壓(100、100/J3)和小電流(5、1A),其一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表與繼電保護等。為了確保工作人員在接觸測量儀表和繼電器時安全，互感器的每一個二次繞組必須有可靠地接地，以防繞組間絕緣損壞而使二次部分長期存在高壓?；ジ衅靼娏骰ジ衅骱碗妷夯ジ衅鳎饕请姶攀降?。1、電流互感器電流互感器的在電力系統(tǒng)中被廣泛采用，工作原理與變壓器相似。其特點有：1、一次繞組串聯(lián)在電路中，并且匝數(shù)很少，故一次繞組中的電流安全取決于被測電路的負荷電流，而與二次電流大小無關(guān)。2、電流互感器的二次繞組所接儀表的電流線圈阻抗很小，所以正常情況下電流互感器近于短路狀態(tài)。其主要作用是:（1）將很大的一次電流轉(zhuǎn)變?yōu)闃藴实?安培或1安培的小電流。（2）為測量裝置和繼電保護的線圈提供電流。（3）使一次設備和二次設備進行隔離。電流互感器的選擇和配置條件型式：電流互感器的型式應根據(jù)使用環(huán)境條件和產(chǎn)品情況選擇。對于6?20KV屋內(nèi)配電裝置，可采用瓷絕緣結(jié)構(gòu)和樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。對于35KV及以上配電裝置，一般采用油浸式瓷箱式絕緣結(jié)構(gòu)的獨立式電流互感器。有條件時，應盡量采用套管式電流互感器。一次回路電壓：U（—次回路工作電壓）WU（原邊工作電壓）gn一次回路電流：I （一次回路最大工作電壓）WI（原邊額定電流）g.max= m準確等級：要先知道電流互感器二次回路所接測量儀表的類型及對準確等級的要求，并按準確等級要求高的表計來選擇。二次負荷：S=IXIXZ（VA）n2N2N2N動穩(wěn)定：iV、：2IKsh mdw式中，K是電流互感器動穩(wěn)定倍數(shù)。dw熱穩(wěn)定：12t<（IK）2gdz mtKt為電流互感器的Is熱穩(wěn)定倍數(shù)。綜上所得，可得以下電流互感器型號：電流互感器設備型號技術(shù)參數(shù)計算參數(shù)額定電流比準確級次1s執(zhí)八、、穩(wěn)定動穩(wěn)定額定電壓(kv)額定電流(A)Is熱穩(wěn)定倍數(shù)動穩(wěn)定倍數(shù)TA1LA-10200/5190160110174.9536.3151.28TA4110136.4657.4475.35TA3600/515090110478.2214.2918.76TA2LAJ-103000/515090101924.568.5314.67TA52000/5135090101250.968.0212.242、電壓互感器電壓互感器實際上是一個帶鐵心的變壓器。它主要由一、二次線圈、鐵心和絕緣繞組成。當在一次繞組上施加一個電壓U1時，在鐵心中就產(chǎn)生一個磁通0,根據(jù)電磁感應定律，則在二次繞組中就產(chǎn)生一個二次電壓U2。改變一次或二次繞組的匝數(shù)，可以產(chǎn)生不同的一次電壓與二次電壓比，這就可組成不同比的電壓互感器。電壓互感器將高電壓按比例轉(zhuǎn)換成低電壓，即100V,電壓互感器一次側(cè)接在一次系統(tǒng)，二次側(cè)接測量儀表、繼電保護等；主要是電磁式的(電容式電壓互感器應用廣泛)，另有非電磁式的，如電子式、光電式。電壓互感器的運行情況相當于2次側(cè)開路的變壓器，其負載為阻抗較大的測量儀表。副邊電流產(chǎn)生的壓降和勵磁電流的存在是電壓互感器誤差之源。電壓互感器副邊不能接過多的負載；且要求鐵心不飽和(0.6-0.8T)。電壓互感器的選擇和配置條件型式：6?20KV屋內(nèi)互感器的型式應根據(jù)使用條件可以采用樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電壓互感器；35KV?110KV配電裝置一般采用油浸式結(jié)構(gòu)的電壓互感器；220KV級以上的配電裝置，當容量和準確等級滿足要求，一般采用電容式電壓互感器。在需要檢查和監(jiān)視一次回路單相接地時，應選用三相五柱式電壓互感器或具有第三繞組的單相電壓互感器。二次額定電壓繞組主二次繞組附加二次繞組高壓側(cè)接入方式接于線電壓上接于相電壓上用于中性點直接接地系統(tǒng)中心用于中性點不接地或經(jīng)消弧線圈接地二次額定電壓100100/V3loo100hj3準確等級：電壓互感器在哪一準確等級下工作，需根據(jù)接入的測量儀表，繼電器和自動裝置等設備對準確等級的要求確定，規(guī)定如下：用于發(fā)電機、變壓器、調(diào)相機、廠用饋線、出線等回路中的電度表，及所有計算的電度表，其準確等級要求為0.5級。供監(jiān)視估算電能的電度表，功率表和電壓繼電器等，其準確等級，要求一般為1級。用于估計被測量數(shù)值的表計，如電壓表等，其準確等級要求較低，要求一般為3級即可。在電壓互感器二次回路，同一回路接有幾種不同型式和用途的表計時，應按要求準確等級高的儀表，確定為電壓互感器工作的最高準確度等級。電壓互感器的選擇（1） 10kv低壓側(cè)側(cè)電壓互感器的選擇：U二10KVN由分析可得，10kv低壓側(cè)電壓互感器的型號為JSJW-10（2） 110KV高壓側(cè)電壓互感器的選擇：U二110KVN由分析可得，110KV高壓側(cè)電壓互感器的型號為JCC2-110綜上所述，可得所以應用電壓互感器的型號為下：位置10kv低壓側(cè)110KV高壓側(cè)型號JSJW-10JCC6-110準確級11變比10/V3：0.i/J3：0.i/3ii0/J3：0.i/V3：0.i六、進行選擇設備和導體所必須的短路電流計算（一）短路計算的一般規(guī)定：計算的基本情況：（1） 電力系統(tǒng)中所有電源均在額定負荷下運行；（2） 所有同步發(fā)電機都具有自動調(diào)整勵磁裝置；（3） 短路發(fā)生在短路電流為最大值瞬間；（4） 所有電源的電動勢相位角相同（5） 應考慮對短路電流值有影響的所有元件，但不考慮短路點的電弧電阻。計算容量：應按工程設計的最經(jīng)規(guī)劃容量計算，并考慮電力系統(tǒng)的遠景發(fā)展規(guī)劃，一般工程建成后5~10年。1，接線方式：計算短路電流作用的接線方式，應是可能發(fā)生最大短路電流的正常接線方式，而不能用僅在切換過程中可能的運行方式。2，短路種類：按三相短路計算。3，短路計算點：在正常接線方式時，通路設備的短路電流為最大的地點，稱為短路計算點。二）短路電流的計算：1，主接線后備保護動作時間tpr10KV出線：1s；10KV分段：1.3s； 110KV分段：1.6s； 110V進線：1.9s2，短路電流計算條件：（1）忽略電阻，僅計電抗，110KV饋線，電抗x=0.4/km計；（2）選擇通過導體或電器的Ik為最大短路點及運行方式；（3） 每個短路點計算均為需校驗導體或電器所需的三個短路電流；（4） 短路計算電路圖：3,短路點計算：短路點持續(xù)時間用途K1出線:1.0+0.1=1.1A所10KV出線回路K2主變:1.3+0.1=1.410kv分段K3主變:1.6+0.1=1.7110kv母線

K4分段:1.9+0.1=2.0A所110KV進線4,短路計算結(jié)果：短路點T(s)I"(kA)KI"(kA)K上2廠Kt(kA)I (kA)KshQ(kA2-s)KK42.04.9754.8094.90312.686346.68K31.74.9754.8624.87512.686340.36K21.48.4938.488.4821.657100.7K11.115.65715.65715.65739.926269.66七、選擇變電所高、低壓側(cè)及10KV饋線的斷路器、隔離開關(guān)(一)斷路器的選擇：短斷路器時最完善的高壓開關(guān)，在開關(guān)電器中，它結(jié)構(gòu)最復雜，地位最重要，它的制造水平往往反映電力系統(tǒng)的發(fā)展水平。1，選擇的基本要求：1)在合閘運行時應為良導體，不但能長期通過負荷電流，即使通過短路電流，也足夠穩(wěn)定；2)在跳閘狀態(tài)下應具有良好的絕緣；3)應有足夠的短路能力和盡可能短的分段時間；4)應有盡可能長的機械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，安裝維護方便。2，選擇的基本條件：1)型式：高壓側(cè)(110KV)：戶外SF6斷路器低壓側(cè)(10KV)：戶內(nèi)真空斷路器2)額定電壓：UN三UNs(工作電壓)3)額定電流：IN三Imax(最大持續(xù)工作電流)4)額定開斷電流：INbr三It5)額定關(guān)合電流：INcl三ish6)動穩(wěn)定校驗：ies三ish7)熱穩(wěn)定校驗：lt*lt*t三Qk斷路器選擇的結(jié)果（校驗過程見計算書）：斷路器設備型號技術(shù)參數(shù)計算參數(shù)UN(kV)IN(A)INbr(A)ies(kA)It(kA)UN(kV)IN(A)INbr(A)ies(kA)It(kA)QF1,QF2SW4-110110100018.45521110478.224.97512.68634.83QF3110174.954.97512.68634.872QF8ZN12-1010125031.58031.5101250.968.49321.6579.346QF9200050101924.5615.65739.92615.66二）隔離開關(guān)的選擇1、 高壓隔離開關(guān)的主要功能是保證高壓電器及裝置在檢修工作室的安全，不能用于切斷、投入負荷電流或開斷短路電流，僅可允許用于不產(chǎn)生強大電弧的某些切換操作。隔離開關(guān)的工作特點實在有電壓、無負荷電流情況下，分、合電路。其主要功用為：（1）隔離電壓（2）倒閘操作（3）分、合小電流2、 隔離開關(guān)選擇的具體技術(shù)條件額定電壓校驗：UN三UNs額定電流校驗：IN>Imax開斷電流：INbr〉I〃動穩(wěn)定：ies>ish熱穩(wěn)定：It2t〉Qk由此可見，隔離開關(guān)的型號選擇標準與高壓斷路器的型號選擇標準基本相同，因此一切可按以上斷路器所算得的結(jié)果為準，因此，隔離開關(guān)的型號如下：110KV出線主變壓器高壓側(cè)分段母線10kv出線SW4-110SW4-110SN10-10SN10-10八、絕緣子和穿墻套管在發(fā)電廠變電站的各級電壓配電裝置中，高壓電器的連接、固定和絕緣，是由導電體、絕緣子和金具來實現(xiàn)的。所以，絕緣子必須有足夠的絕緣強度和機械強度，耐熱、耐潮濕。選擇戶外式絕緣子可以增長沿面放電距離，并能在雨天阻斷水流，以保證絕緣子在惡劣的氣候環(huán)境中可靠的工作。絕緣子和穿墻套管安裝完畢后的條件：1、金屬構(gòu)件加工、配制、螺栓連接、焊接等應符合國家現(xiàn)行標準的有關(guān)規(guī)定。2、所有螺栓、墊圈、閉口銷、鎖緊銷、彈簧墊圈、鎖緊螺母等應齊全、可靠。3、母線配制及安裝架設應符合設計規(guī)定，且連接正確，螺栓緊固，接觸可靠；相間及對地電氣距離符合要求。4、瓷件應完整、清潔；鐵件和瓷件膠合處均應完整無損，充油套管應無滲油，油位應正常。在本電站的絕緣子和穿墻套管選擇：穿墻套管用于母線在屋內(nèi)穿過墻壁和天花板以及從屋內(nèi)向屋外穿墻時使用，6?35KV為瓷絕緣，60?220KV為油浸紙絕緣