110KV變電站設(shè)計(jì)-河南理工

1 變電所概況 一、系統(tǒng)至110kV母線的短路容量1000MVA。 最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為5000h/年，變電所10kV出線保護(hù)最長(zhǎng)動(dòng)作時(shí)間為1.0s。110kV架空線路兩回路供電，型號(hào)LGJ185，長(zhǎng)度為25KM，；10kV側(cè)16回出線，功率因數(shù)為0.85： 1# 、2# ：負(fù)荷為900kW，長(zhǎng)度為3KM3# 、4# ：負(fù)荷為1000kW，長(zhǎng)度為1.5KM5# 、6# ：負(fù)荷為6000kW，長(zhǎng)度為2.5KM7# 、8# ：負(fù)荷為1800 kW，長(zhǎng)度為2KM9# 、10#：負(fù)荷為 600 kW，長(zhǎng)度為5KM11# 、12#：負(fù)荷為 1000 kW，長(zhǎng)度為4.5KM13# 、14#：負(fù)荷為950kW，長(zhǎng)度為3KM15# 、16# 負(fù)荷為1600kW，長(zhǎng)度為1.5KM。其中1、3、5、7、9、11、13、15出線的一、二負(fù)荷約占各自總負(fù)荷40%，其余約為各自總負(fù)荷的10%左右，負(fù)荷同時(shí)率為0.9。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮保證擴(kuò)建時(shí)，不中斷原有負(fù)荷的供電，擴(kuò)建后應(yīng)保證功率因素為0.9，該變電所海拔高度為1000kM，歷史最高溫度為35攝氏度，最低溫度為-7攝氏度。最高月平均溫度為27攝氏度。該所附近地勢(shì)平坦，交通便利，可不考慮環(huán)境污染影響。2 負(fù)荷計(jì)算負(fù)荷計(jì)算直接影響著變壓器的選擇，計(jì)算負(fù)荷是根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的容量確定的，這個(gè)負(fù)荷是設(shè)計(jì)時(shí)作為選擇變電所電力系統(tǒng)供電線路的導(dǎo)線截面，母線的選擇，變壓器容量，斷路器，隔離開關(guān)，互感器額定參數(shù)的依據(jù)。計(jì)算方法：根據(jù)原始材料給定的有功功率P、功率因素，求出無(wú)功功率。,=+, =+根據(jù)原始資料：，則，由公式可計(jì)算出綜上： 3 變壓器選擇由于明備用投資較大，所以選擇暗備用即兩臺(tái)變壓器同時(shí)投入運(yùn)行，正常情況下每臺(tái)變壓器各承擔(dān)負(fù)荷的50%，此時(shí)，變壓器的容量應(yīng)按變壓器最大負(fù)荷的70%選擇。這樣選擇的合理性：1.正常情況下，變壓器的最大負(fù)荷率為70%，符合變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行并留有一定的裕量。2.若一臺(tái)變壓器故障，另一臺(tái)變壓器可以在承擔(dān)全部最大負(fù)荷下（過(guò)負(fù)荷40%）繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，即可以保證系統(tǒng)中一、二級(jí)負(fù)荷的供電（根據(jù)原始資料：1、3、5、7、9、11、13、15出線的一、二負(fù)荷約占各自總負(fù)荷40%，其余約為各自總負(fù)荷的10%左右。）考慮擴(kuò)展規(guī)劃并留有一定的裕量，擴(kuò)展后功率因素為0.9，則 則所選的主變?nèi)萘看笥?9872 KW即可。主變選擇兩臺(tái)型號(hào)為SSPL1-60000/110.所用變負(fù)荷為0.5%。所用變選擇型號(hào)為：SJL1 -5004 電氣主接線選擇 方案一：110KV采用帶母線型內(nèi)橋接線，10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線型式，母聯(lián)斷路器和橋聯(lián)斷路器均帶有備用電源自動(dòng)投入裝置。 方案二：110KV采用單母線分段，10KV側(cè)采用單母線分段和帶專用旁路斷路器的旁路母線接線型式。 單母線分段用斷路器進(jìn)行分段，這種接線方式可以提高可靠性和靈活性，對(duì)重要用戶可以從不同段引出兩回饋電線路，由兩個(gè)電源供電。當(dāng)一段母線發(fā)生故障時(shí)，分段斷路器自動(dòng)將故障段隔離，保證正常段母線不間斷供電。根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，兩母線同時(shí)故障的幾率很小，可以不予考慮。對(duì)110KV等級(jí)進(jìn)出線回?cái)?shù)為3-4回時(shí)可以采用此接線方式，本設(shè)計(jì)變電所110KV進(jìn)線為兩回。110KV帶母線型內(nèi)橋接線方式用于兩臺(tái)變壓器進(jìn)出線回路為兩回的情況。由于本變電所的容量不是很大，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以知道，變壓器的故障率很小，且不經(jīng)常切換，并通過(guò)橋聯(lián)斷路器將兩母線和變壓器聯(lián)系起來(lái)。內(nèi)橋接線在線路的切除或投入時(shí)，不影響其余回路的工作，且操作簡(jiǎn)單。雖然其在切入或投入變壓器時(shí)，要使相應(yīng)的線路停電，并考慮復(fù)雜。但由于現(xiàn)實(shí)中變壓器的故障率很小且不經(jīng)常切換，所以不予考慮。雖然單母線分段較內(nèi)橋接線操作較為方便，靈活，但其增加了兩臺(tái)高壓斷路器的投資。內(nèi)橋接線的可靠性也比較高，對(duì)于本設(shè)計(jì)的變電所已經(jīng)足夠。從本次設(shè)計(jì)的變電所的地位可知，該變電所是一般的變電所，且是一個(gè)向負(fù)荷供電的終端變電所。因此可靠性要求不是極高，所以內(nèi)橋接線可以滿足要求。故110KV本設(shè)計(jì)采用內(nèi)橋接線。 斷路器經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)行和切斷數(shù)次斷路電流，都需要進(jìn)行檢修，為了能使采用單母線分段或雙母線的配電裝置檢修斷路器時(shí)，不致中斷該回路供電，可增設(shè)旁路。方案二中采用了單母線分段帶專用旁路母線的接線，從給定的原始資料可以知道，本變電所的出線回路為16回，由于回路數(shù)較多則可以考慮架設(shè)專用的旁路母線。該接線方式的優(yōu)點(diǎn)有：其提高了供電的可靠性性和靈活性，并可以通過(guò)旁路母線在保證向負(fù)荷不間斷供電的情況下檢修出線上的斷路器。但這種接線一旦母線故障，有50%的停電率，這種接線增加了一格旁路斷路器的投資，并且在檢修斷路器時(shí)其倒閘操作繁瑣，根據(jù)長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)可以知道，變電所，發(fā)電廠出現(xiàn)的事故，多數(shù)是由人為誤操作所致。單母線分段帶旁路的接線出現(xiàn)誤操作的幾率很大，所以本設(shè)計(jì)不予采納。 10KV采用帶有母聯(lián)斷路器的雙母線接線的分析： 由原始資料出線16回，=5000h 則可以知道：負(fù)荷對(duì)供電的可靠性要求比較高。雙母線接線有兩組母線，并可以互為備用。每一電源和出線都裝有一臺(tái)斷路器，并有兩組母線隔離開關(guān)，分別與兩組母線相連，兩組母線則通過(guò)母聯(lián)斷路器進(jìn)行聯(lián)系起來(lái)。雙母線接線較單母線接線具有更高的可靠性和靈活性。其有顯著的特點(diǎn)：1.供電可靠通過(guò)兩組母線的倒閘操作，可以輪流檢修一組母線而不致使供電中斷。一組母線故障后，能迅速恢復(fù)供電，檢修任一回路的母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開隔離開關(guān)所屬的一條線路與此隔離開關(guān)相連的該組母線其他電路則可以通過(guò)另一母線繼續(xù)運(yùn)行。如：欲檢修工作母線，則把全部電源倒在另一母線上。其操作步驟是：先合上母聯(lián)斷路器兩側(cè)的隔離開關(guān)， 再合上母聯(lián)斷路器，向備用母線充電至兩組母線等電位，為保證供電不中斷，先合上備用母線上的隔離開關(guān)，再斷開工作母線上的隔離開關(guān)，完成母線切換后再斷開母聯(lián)斷路器及其兩側(cè)的隔離開關(guān)，即可對(duì)原工作母線進(jìn)行檢修。 2.調(diào)度靈活：各個(gè)電源和負(fù)荷可以任意分配到任一母線上，能靈活地適應(yīng)電力系統(tǒng)中各種運(yùn)行方式調(diào)度和潮流變化的需要，通過(guò)倒閘操作可以組成各種運(yùn)行方式：1.當(dāng)母聯(lián)斷路器斷開，一組母線工作，另一母線作為備用，相當(dāng)于單母線運(yùn)行。2.兩組母線同時(shí)工作，并通過(guò)母聯(lián)斷路器并聯(lián)運(yùn)行，電源與負(fù)荷平均分配在兩組母線上，這是目前采用最廣泛的運(yùn)行方式，它的繼電保護(hù)相對(duì)較簡(jiǎn)單。 雙母線接線的運(yùn)行方式則可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行選擇，其運(yùn)行的靈活性遠(yuǎn)比單母線分段帶旁路母線的高，這亦是本設(shè)計(jì)采用雙母線接線的一個(gè)原因。3.擴(kuò)建容易：在擴(kuò)建時(shí)可以向雙母線左右兩方向擴(kuò)建，均不會(huì)影響兩組母線的電源和負(fù)荷自由組合分配，在施工中不會(huì)造成其他回路的停電。由于雙母線具有較高的可靠性且應(yīng)用廣泛，其繼電保護(hù)也相對(duì)簡(jiǎn)單，繼電保護(hù)對(duì)線路部分主要是保護(hù)母線，并根據(jù)實(shí)際長(zhǎng)期的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，雙母線同時(shí)故障的幾率很小，所以不予考慮雙母線同行停運(yùn)的可能性。 方案一：使用110KV高壓斷路器3臺(tái)，110KV高壓隔離開關(guān)8臺(tái)，SFZ916000/110型變壓器，10KV等級(jí)斷路器13臺(tái)，隔離開關(guān)36臺(tái)，雙母線。綜合可靠性，靈活性和經(jīng)濟(jì)性三方面，從以上的分析可以知道，方案一具有很顯著的優(yōu)勢(shì)，所以本次設(shè)計(jì)的電氣主接線選擇方案一。5 短路電流計(jì)算1.基準(zhǔn)值的選擇： Sd = 100MVA Ud=UaV2. 計(jì)算各回路電抗變壓器阻抗標(biāo)幺值：110KV線路阻抗標(biāo)幺值：X*X0.4250.07510KV 線路阻抗標(biāo)幺值：X*1X*2=X=0.43=0.009 X*3X*4=X=0.41.5=0.0045 X*5X*6=X=0.42.5=0.0075 X*7X*8=X=0.42=0.006 X*9X*10=X=0.45=0.015 X*11X*12=X=0.44.5=0.0135 X*13X*14=X=0.43=0.009 X*15X*16=X=0.43=0、0045各線路電抗標(biāo)幺值：X*ld1X*ld2=0.35=0.35=38.88 X*ld3X*ld4=0.35=0.35=35X*ld5X*ld6=0.35=0.35=5.8X*ld7X*ld8=0.35=0.35=19.44X*ld9X*ld10=0.35=0.35=58.8X*ld11X*ld12=0.35=0.35=35X*ld13X*ld14=0.35=0.35=36.8X*ld15X*ld16=0.35=0.35=21.9110KV側(cè)短路計(jì)算：110KV母線側(cè)發(fā)生短路時(shí)短路電流起始電流：If*=1/X*=1/0.075=13.33IB=100/(*115)=0.5AIf= If* IB=6.7KA沖擊電流：Iin=17KA* If=*110*6.7=1276.4MVA6 主要電氣設(shè)備選擇與校驗(yàn)由于電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體得用途及工作條件各異,因此它們的選擇校驗(yàn)項(xiàng)目和方法也都完全不相同。但是，電氣設(shè)備和載留導(dǎo)體在正常運(yùn)行和短路時(shí)都必須可靠地工作，為此，它們的選擇都有一個(gè)共同的原則。 電氣設(shè)備選擇的一般原則為： 1.應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過(guò)電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。 2.應(yīng)滿足安裝地點(diǎn)和當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件校核。 3.應(yīng)力求技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理。 4.同類設(shè)備應(yīng)盡量減少品種。 5.與整個(gè)工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。 6.選用的新產(chǎn)品均應(yīng)具有可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)并經(jīng)正式簽訂合的，特殊情況下選用未經(jīng)正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。1） 高壓斷路器的選擇選擇斷路器時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求：1.在合閘運(yùn)行時(shí)應(yīng)為良導(dǎo)體，不但能長(zhǎng)期通過(guò)負(fù)荷電流，即使通過(guò)短路電流，也應(yīng)該具有足夠的熱穩(wěn)定性和動(dòng)穩(wěn)定性。 2.在跳閘狀態(tài)下應(yīng)具有良好的絕緣性。3.應(yīng)有足夠的斷路能力和盡可能短的分段時(shí)間。 3.應(yīng)有盡可能長(zhǎng)的機(jī)械壽命和電氣壽命，并要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝維護(hù)方便。110kV側(cè)斷路器的選擇側(cè)斷路器的選擇:1、 該回路為 110 kV電壓等級(jí)，故可選用六氟化硫斷路器。 2、斷路器安裝在戶外，故選戶外式斷路器。 3、回路額定電壓Ue110kV的斷路器，且斷路器的額定電流不得小于通過(guò)斷路器的最大持續(xù)電流=1.05=1.05=0.632KA預(yù)選SFM110-110/2000的斷路器表6-1 SFM110-110/2000斷路器技術(shù)參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目LW6-110技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）110額定電流（A）2000動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）80熱穩(wěn)定電流（KA）31.5(3S)額定開斷電流（KA）31.5斷路器校驗(yàn)：1. 額定電流校驗(yàn)：2. 額定電壓的選擇為：3. 額定開斷電流的檢驗(yàn)： It = I=4. 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：KA5. 熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 取繼電保護(hù)保護(hù)裝置后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tr=0.6s,斷路器分間時(shí)間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s. 110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為: 故: 綜上：SFM110-110/2000的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求。2） 10kv側(cè)斷路器選擇 預(yù)選ZN12-10的斷路器 表6-2 ZN12-10斷路器參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目ZN12-10技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）10額定電流（A）1250動(dòng)穩(wěn)定電流（KA）80熱穩(wěn)定電流（KA）31.5(4S)額定開斷電流（KA）31.5按照高壓短路其的校驗(yàn)方法進(jìn)行校驗(yàn)，結(jié)果ZN12-10的斷路器，可滿足技術(shù)條件要求。3） 隔離開關(guān)選擇 隔離開關(guān)的用途：（1）倒閘操作，投入備用母線或旁路母線以及改變運(yùn)行方式時(shí)，常用隔離開關(guān)配合斷路器，協(xié)同操作來(lái)完成。（2）隔離電壓，在檢修電氣設(shè)備時(shí)，用隔離開關(guān)將被檢修的設(shè)備與電源電壓隔離，以確保檢修的安全。（3）分、合小電流。 隔離開關(guān)的型式應(yīng)根據(jù)配電裝置的布置特點(diǎn)和使用要求等因素，進(jìn)行綜合的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，再根據(jù)其校驗(yàn)計(jì)算結(jié)果后確定。 高壓隔離開關(guān)的選擇：（1）預(yù)選GW41102000的隔離開關(guān)GW41102000的隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào)項(xiàng)目GW41102000技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）110額定電流（A）1250動(dòng)穩(wěn)定電(kA)50熱穩(wěn)定（kA）20(4S)隔離開關(guān)的校驗(yàn)：1. 額定電壓的選擇為：2. 額定電流的選擇為：=1.05=0.6324KA,故:3. 動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：KA4. 熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 取繼電保護(hù)保護(hù)裝置后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tr=0.6s,斷路器分間時(shí)間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.63s110KV則短路電流熱穩(wěn)定電流為： 故： 根據(jù)上述計(jì)算110kV可選用：GW41102000的隔離開關(guān)，可滿足技術(shù)條件要求。 10KV側(cè)隔離開關(guān)選擇預(yù)選GN2-102000的隔離開關(guān)表6-3 GN2-102000的隔離開關(guān)參數(shù)型號(hào) 項(xiàng)目GN2-102000技術(shù)參數(shù)額定電壓（kV）10額定電流（A）2000動(dòng)穩(wěn)定電流（kA）85熱穩(wěn)定（kA）36(4s)按照高壓隔離開關(guān)的校驗(yàn)方法進(jìn)行校驗(yàn)，結(jié)果證明所選隔離開關(guān)符合技術(shù)要求。4）電流互感器選擇110kV進(jìn)線及母聯(lián)電流互感器選擇：預(yù)選LB7-110型號(hào)額定一次電流（A）額定電壓（KV）4s熱穩(wěn)定電流（有效值kA）動(dòng)穩(wěn)定電流（峰值，kA）120011031.580LB7-110型號(hào)的電流互感器的額定二次負(fù)載準(zhǔn)確限值系數(shù)：額定電流比準(zhǔn)確級(jí)次額定二次負(fù)載準(zhǔn)確限值系數(shù)1200/50.55020（1）額定電壓的選擇為：（2）額定電流的選擇為： =0.632 KA,故:(3)動(dòng)穩(wěn)定的校驗(yàn)條件：KA(4)熱穩(wěn)定的校驗(yàn) 取繼電保護(hù)保護(hù)裝置后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間tr=0.6s,斷路器分間時(shí)間to=0.03s,則tima=tr+to=0.6+0.03=0.