110kv變電站一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘2015年2月3日，國家電網(wǎng)公司董事長、書記劉振亞110kV側(cè)為35kV和10kV兩個(gè)電壓等級(jí)。其設(shè)計(jì)內(nèi)容包括對(duì)原始資料的分：電氣主接 短路電流計(jì)算電氣設(shè)備選 設(shè)計(jì)圖February3,2015,thechairmanoftheStateGridCorporation,partysecretaryLiuZhenya,"GlobalEnergyInternet"theoryfirstproposedtheideaofabook-building"GlobalEnergyInternet".InternetisaglobalenergyUHVpowergridasthebackbone(channels)todelivercleanenergyastheleadingglobalInternetubiquitousstrongsmartgrid.Substationpowersystemvoltageconversion,acceptanceanddistributionofelectricenergy,controltheflowofelectricityandadjustthevoltageofpowerfacilities,throughitstransformervoltagegridlinkingalllevels.Substation,changingthevoltageofthece.Forthepowerntsenttothepowertransmissiontodistantces,thevoltagemustbeincreasedand ehigh-voltage,toneartheuserthenneedstovoltagereduction,whichworkbyelevatingvoltagesubstationtocomplete.Themaindeviceisaswitchandatransformersubstation.DifferentsmalliscalledaThisdesignisaHantomb110kVsubstationsystemdesign.Whereinthelowpressuresideof35kVsubstationand10kVtwovoltagelevels.Thedesignincludesanysisoftherawdataselection,loadcalculationandvariableelectricaloptions,themainwiringdesign,high-voltageelectricalequipment,shortcircuitcalculations,minesubstationfacilities.Takingintoaccounttheseriousimpactonthesystemshort-circuit,shortcircuitdesignwerecalculatedtothemainhigh-voltageelectricalequipmentselectionandcalculation,suchascircuitbreakers,voltagetransformers,disconnectors,currenttransformers.Italsoconductedalightningprotectiondesign,toimprovethesecurityoftheentiresubstation.ElectricEquipmentSelection;Designdrawings目目前 變電站在電力系統(tǒng)的地 變電站的分 此次設(shè)計(jì)的目的和意 原始資料分 地理資源分 原始資 負(fù)荷計(jì)算與主變壓器的選 負(fù)荷計(jì) 主變壓器的選 無功補(bǔ)償裝置和電容器的選 電氣主接線的設(shè) 主接線的設(shè)計(jì)原 110kV電氣主接 35kV電氣主接 10kV電氣主接 短路電流計(jì) 短路電流的基本概 短路電流計(jì)算的規(guī) 短路電流計(jì)算的步 本次設(shè)計(jì)中短路電流的計(jì) 電氣設(shè)備選擇和校 電氣設(shè)備選擇和校驗(yàn)原 高壓斷路器的選 開關(guān)的選 各級(jí)電壓母線、絕緣子和穿墻套管的選 電壓互感器和電流互感器的選 電抗器的選擇和高壓熔斷器的選 各主要電氣設(shè)備選擇結(jié)果一覽 變電站的防雷保 對(duì)直擊雷的防 對(duì)雷電波的防 變電站事故處理方 主要任 一般原 基本方 總 致 附 參考文 前可靠，變電站才能正常的運(yùn)行工作，為國民經(jīng)濟(jì)服務(wù)。電站通常遠(yuǎn)離發(fā)電廠而靠近負(fù)荷中心。本次設(shè)計(jì)為110KV降壓變330kV、500kV作用，或使長距離輸電線路分段，一般匯集2、3個(gè)電源，電壓為電壓為110kV經(jīng)降壓后直接向用戶供電的變電站即為終端變電站本)為國民經(jīng)濟(jì)與人民生活提供充足、可靠和質(zhì)量合格的電的供電能力必須能夠滿民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和與其相適應(yīng)的人民物質(zhì)原始資料分地質(zhì)地脈，層巒逶迤，溝壑；稍東，緣山兩嶺分居南北，連綿起67454.5氣候氣13.6°C，年降水650200全年平均氣溫14.2℃，較同期平均值14.1℃偏高0.1℃，屬于正常。年最高氣溫為38.3℃，出現(xiàn)在6月8日；年最低氣溫為-9.3℃，分別出現(xiàn)在1月7日、9日、13日。1.3℃，屬于正常，但各月氣溫呈明顯遞增趨勢(shì)，特別是1月下旬到季末，氣溫均較偏高，不利于小麥越14.9℃，熱量能夠滿足冬小麥生3，32℃，4℃，不利于小麥返青.25.0℃；14.1℃，負(fù)荷資2-110kV鄉(xiāng)2-235kV原始資料的分利于運(yùn)行，在時(shí)，應(yīng)保證持續(xù)供電。35kV10kV的負(fù)荷中有各類電纜、輕工紡織廠等Ⅰ、Ⅱ類負(fù)10kV承擔(dān)著區(qū)的供電和鄰近的幾個(gè)鎮(zhèn)區(qū)的供電，區(qū)內(nèi)的負(fù)荷計(jì)算與主變壓器的選10kV35kV nnSCKt

P1%

（3-式中SCkt——同時(shí)系數(shù)（35kV0.95、10kV5%P、cos——各用戶的負(fù)荷和功率因數(shù)35kv負(fù)荷數(shù)據(jù)及計(jì)3-135kV5235kV

kt

pi.max)(1%)0.95(5.02.02.72.7)10kv負(fù)荷數(shù)據(jù)及計(jì)3-210kV鄉(xiāng)855510kV

kt

pi.max)(1%)0.81.351.351.351.351.35

0.9總的計(jì)算負(fù)荷 變電站主變壓器容量的確5-1010-2070%-80%。S=31.91MVA15.955MVA70%為22.337MVA50MVA主變壓器臺(tái)數(shù)的確對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)變電所，在1-2主變阻抗及調(diào)壓方式選繼電保護(hù)、短路電流、系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓和并聯(lián)運(yùn)行等方面進(jìn)行綜為保證供電所或發(fā)電廠的供電質(zhì)量,電壓必須維持在允許的范±2×2.5%30%所以選用有載調(diào)壓。變電站主變壓器型式的選15%以上或低壓側(cè)無負(fù)荷，在變電站內(nèi)需裝壓，減少電壓波動(dòng)故選擇有載調(diào)壓方式，一般要求10kV及以下變器。110kVY；35kVY中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地。10kV連接。3-33-3SFSZ9-50000/110高壓中壓低壓90°PPP2cosPP2S

P——有功功率，kW；Q——無功功率，kVar；S——視在功率，kVA；U——線電壓有效值，kV；I—隨著電路的性質(zhì)不同，cosφ0～1cosφ=1則P=0，表示電源發(fā)出的功率全為無功功率，即S=Q。所以符合的1110KV35KV10KV10KV10KV0.96。10kVcos10

12.69156.17M3由表查得選用3

5001W型，電壓為10kV容qc500kvar的電容器，則數(shù)N

qc N10kVN=10310只310kVqc500kvar

電氣主接線的設(shè)110kV110kV10kV35kV～110kVI：采用單母線接線缺點(diǎn)：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個(gè)配電裝置停電。單母線可用開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時(shí)，全部回路仍需短時(shí)停電，在用開關(guān)將故110-II：采用單母線分段接線當(dāng)出線為雙回路時(shí)，常使線路出線交叉適用范圍：110-220KV3-4方案III：采母線接線：組開關(guān)連接到兩（一次/二次母線上且兩組母線都是工作用較大，一般為了節(jié)省斷路器及設(shè)備間隔，當(dāng)出線達(dá)到5個(gè)回路以上時(shí)，才增設(shè)的旁路斷路器，出線少于5個(gè)回路時(shí)，則采用母4-14-2方案IV：采母線帶旁路接線設(shè)備間隔當(dāng)出線達(dá)到5個(gè)回路以上時(shí)才增設(shè)的旁路斷路器，出線少于5方案V：采母線分段帶旁路接線當(dāng)設(shè)備連接的進(jìn)出線總數(shù)為12～16回時(shí)，在一組母線上當(dāng)設(shè)備連接的進(jìn)出線總數(shù)為17回及以上時(shí)，在兩組母線在技術(shù)上（可靠性、靈活性）第IV種方案明顯合理，在經(jīng)濟(jì)上IVIV35kV電壓等級(jí)為35kV，出線為4～8回，可采用單母線分段接線，（35kV器，且檢修時(shí)間短，約為2～3天。）所以，35kV采母線接線時(shí)，不宜設(shè)置旁路母線，有條件時(shí)可設(shè)置旁路開關(guān)。4-44-34-44-34-4I：II：10kV6～10kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時(shí)，可采用單母I：II：分段帶旁母的接線，10kv4-54-64-54-6短路電流計(jì)短路的原因和種的截流部分上以及風(fēng)雪等自然現(xiàn)象也能引起短路。計(jì)算短路電流的意2R=0.33Ω5%截面線路當(dāng)R大于0.33Ω電阻不能忽略此外在計(jì)算暫過程的時(shí)間常數(shù)時(shí)，電阻不能忽略。年的發(fā)展。選擇在正常接線方式時(shí)，Id最大的點(diǎn)，對(duì)帶電抗器的6－10kV出線Id。計(jì)算各回路電抗：（Ud115KV

100MVA5-1US2X1X US2

0.425

1

% %1(10.5186.5)100

1

%

k

%

k13 SN

1(10.56.518)100

0.01 1

%

k

%

k12 SN

KshK1點(diǎn)短路110KV（無窮大容量5-2K1

(3)1Xd1Xd

33 1.52I''1.525.4.2.K2點(diǎn)短路Ik

(3)X

X 5-3K25.4.3K3點(diǎn)短路 5-4K3Ik

(3)

X1X

X

IdX 0.0760.220.14

3ish32.55I''2.554.7912.2145KAIsh31.52I''1.524.793電氣設(shè)備選擇和校應(yīng)滿足正常運(yùn)行檢修短路和過電壓情況下的要求并考慮遠(yuǎn)景發(fā)展。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)正式簽訂合格的特殊情況下選用 正式鑒定的新產(chǎn)品應(yīng)經(jīng)上級(jí)批準(zhǔn)。選用的電器允許最高工作電壓Umax，行電壓Ug 即，U，

UgIe不得低于所在回路在各種可能運(yùn)行方Ig，IeIg電器在選定后應(yīng)按最大可能通過的短路電流進(jìn)行動(dòng)熱穩(wěn)定校驗(yàn)，校驗(yàn)的短路電流一般取最嚴(yán)重情況的短路電流。I2

tQdts（KA2S）I——t（KA2S）T——設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流時(shí)間（s）tTsttd

td——繼電保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間內(nèi)tkd——斷路的全分閘時(shí)間ich

IchI

上式 ichIch——短路沖擊電流幅值及其有效idwIdw在工作電壓的作用下，電器的內(nèi)外絕緣應(yīng)保證必要的可靠性。接口的絕緣水平應(yīng)按電網(wǎng)中出現(xiàn)的各種過電壓和保護(hù)設(shè)備相應(yīng)的保護(hù)水平來確定。應(yīng)有盡可能長的機(jī)械和電氣，并要求結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝方便。無由化目標(biāo)，且由于SF6斷路器已成為壓和特高壓唯一有發(fā)展前途的斷路器。故在110KV側(cè)采用六氟化硫斷路器，其滅弧能力強(qiáng)、絕緣性能強(qiáng)、不燃燒、體積小、使用和檢修周期長而真空斷路器由于其噪音小、不、體積小、無污染、可頻繁操作、使用和檢修周期長、開距短，滅弧室小巧精確，35KV等級(jí)中。所以，35KV10KV110kv側(cè)高壓斷路器的選擇和校Ue110KV,所6-16-1LW25-126額定電壓額定電流額定開斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流4S

33斷路器的額定關(guān)合電流即動(dòng)穩(wěn)定電流80KA，流過斷路器的沖擊電17.162KA1.9s，所選斷路器的分閘時(shí)間為0.15s，0.03s，則短路持續(xù)電流時(shí)間tQI''2t6.622.08tI2t40246400KA2.skI2tQ，熱穩(wěn)定也滿足要求，以上各種參數(shù)校驗(yàn)均滿足要求，故LW25-126k35kv側(cè)斷路器的選38.538.5

0.216ZN23-35，6-26-2ZN23-35額定電壓額定電流額定開斷電流動(dòng)穩(wěn)定電流4SZN23-355.1KA，所以斷流能力63kV，流過斷路器沖擊電流是1.9s，所選斷路器的分閘時(shí)間為0.15s，0.03s，tQI''2t5.122.08t

I2t2524ZN23-3510kv側(cè)斷路器的選10.5路器的額定電壓Ue1010.5

ZN28A-10Ik8.41KA，所選斷路器的額定開斷31.5KA，故斷流能力滿足要求。40KA，21.45KA，所1.9s，所選斷路器的分閘時(shí)間為0.15s，0.03s，則短路持續(xù)電流時(shí)間

I''2t8.4122.08I2t31.5243969KA2.skI2tQ，熱穩(wěn)定也滿足要求，以上各種參數(shù)校驗(yàn)均滿足要求，故ZN28A-10k6-3ZN28A-10額定電壓額定電流額定開端電流動(dòng)穩(wěn)定電流4S 選擇開關(guān)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求110KV側(cè)開關(guān)的選3外，故選擇戶外型。2、開關(guān)的額定電壓U大于110KV。3、隔3

0.168GW4-110D6-46-4GW4-110D額定電壓額定電流最大工作電壓極限通過電流4S接地刀閘離開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流即極限通過電流的峰值55KA因此動(dòng)穩(wěn)定滿足r 開關(guān)允許的熱效應(yīng)I2t1024400KA2.s短路時(shí)熱r應(yīng)

I''2t6.622.08

即40090.6經(jīng)過以上校驗(yàn)所選開關(guān)滿足要求故確定選用GW4-型高壓開關(guān)，該開關(guān)CS6型杠桿操作機(jī)構(gòu)35KV側(cè)開關(guān)的選該段開關(guān)的基本要求2、開關(guān)的額定電壓U35KV38.53 開關(guān)的額定電流大于流過斷路器的最38.5

0.2163KA因此選擇DW5-35D型接地高壓開關(guān)，其主要參數(shù)如下：短路時(shí)通過 開關(guān)的短路沖擊電流ish13.005KA所選50KA

idwishr 開關(guān)允許的熱效應(yīng)I2t2022800KA2.s短路時(shí)的r效應(yīng)

I''2t5.122.08

即80054.1經(jīng)過以上校驗(yàn)，所選開關(guān)滿足要求，故確定選GW535D型高壓開關(guān)該開關(guān)配用手動(dòng)式杠桿操作機(jī)構(gòu)6-5GW5-35D額定電壓額定電流最大工作電壓極限通過電流2S接地刀閘10KV側(cè)開關(guān)的選該段開關(guān)基本要求2、開關(guān)的額定電壓U10KV10.5310.5

1.05KA因此選擇GN1910型接地高壓開關(guān)。短路時(shí)通過該開關(guān)的短路沖擊電流ish21.45KA所選擇的開關(guān)的動(dòng)穩(wěn)定電流為100KA，因此動(dòng)穩(wěn)定滿足要求。該開關(guān)允許的熱效應(yīng)為 短路時(shí)的熱效應(yīng)

經(jīng)過以上校驗(yàn)所選開關(guān)滿足要求故確定選用GN19-型高壓開關(guān)，該開關(guān)配用手動(dòng)式杠桿操作機(jī)構(gòu)6-6GN19-10額定電壓額定電流允許的熱效應(yīng)KA2動(dòng)穩(wěn)定電流2S35kV110kV母線一般采用軟導(dǎo)體型式。LGJQ-150的加強(qiáng)型鋼芯鋁絞根據(jù)設(shè)計(jì)要求，35KVLGJ—185本變電站10V的最終回路較多，因此10kv應(yīng)選硬導(dǎo)體為宜。LGJ—150LGJ—70，故不進(jìn)行電暈校驗(yàn)。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(shí)使用，6～35KV，60～220KV式。電壓互感器的選承受過電壓能力：絕緣水平，比距作電壓來選擇：一般電壓互感器一次繞組所接電網(wǎng)的電壓UNs應(yīng)在（0.8～1.2）UN10.8UN1UNS1.2UN1選擇的電壓互感器的型號(hào)為：110KVJCC1-110，35KVJDJJ2-35，10KVJDZJ-106-7JDJJ2-35額定一次電壓額定二次電壓二次繞組額定輸出額定絕緣水平JDJJ2-3535KV、50HZJDJJ2-350.5電流互感器的選承受過電壓能力：絕緣水平，比35kV以上配電裝置一般采用油浸式絕緣結(jié)構(gòu)的獨(dú)立式電流互（1）110KV電流互感器的選擇根據(jù)前面110KV母線的電壓等（235KV35（3）10KV電流互感器的選擇型號(hào)為LZZJ-10，變比選擇為110KV6-86-8LB7-110W100/1S變電站母線分段回路的電抗器應(yīng)滿足用戶的一級(jí)負(fù)荷和大部分二級(jí)負(fù)荷的要求。10KVNKL-10-3000-tt

t，其中tjtbt式中Itt——給定的持續(xù)電流Itjtbtd根據(jù)計(jì)算

31.9

21.45IN.FUIN.Fe式 INFU——熔管額定電流（即熔斷器額定電流INFeI

所選熔件應(yīng)在長時(shí)最大工作電流及設(shè)備起動(dòng)電流的作用下不35KV10KVRN26-9：6-9RN2-35RN2-10額定電壓額定電流三相斷流容量最大開斷電流有效值6-10變電站的防雷保了防止變電站直接雷擊將雷電對(duì)其自身放電把雷電流引入大地。在變電站附近的線落雷時(shí)雷電波會(huì)沿導(dǎo)線進(jìn)入變電站，產(chǎn)生過電壓。另外，斷路器操作等也會(huì)引起過電壓。避雷器的作用是當(dāng)過電壓超過一定限值時(shí)，自動(dòng)對(duì)地放電從而降低電壓，保護(hù)設(shè)備，放電后又迅速自動(dòng)滅弧，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。比如氧化鋅避雷器。被保護(hù)物最近點(diǎn)A的空氣距離La，以及A點(diǎn)最高電位U小于氣隙La當(dāng)雷云對(duì)避雷針放電時(shí)，雷電流經(jīng)引下線入地。A為U=Lahdi

（7-150KA,2.6sa=57.7KAsLa1.3

mAU

U=1.3h由于電感上的電壓降只存在于波頭的2.6 空氣平均擊穿電壓為750KV/m；接地電阻上的電壓降存在于雷電流的整個(gè)持續(xù)過程，故時(shí)間較長，取空氣平均擊穿電壓為500KV/m,因此不產(chǎn)生“反擊”的空氣距離為La，按規(guī)程規(guī)定La在任何情況下不得小于5m。Lg為Lg0.3R7-1xxx當(dāng)h≥h時(shí) r＝(h—h xxx2當(dāng)h≥h時(shí) r＝(1.5h—2h 2 h——避雷針高度，單位為m；Ph≤30m,P=1；30m＜h≤120mP＝h5.5h兩支等高避雷針聯(lián)合的保護(hù)范圍要比兩針各自保護(hù)7-3外側(cè)的保護(hù)范圍按單針的方1、0、2Oh0hh

（7-

7-2θθhrxO—O’hx2bx,bx算bx1.5(h0hxOhDhx水平面上保護(hù)7-3當(dāng)bx0時(shí)，兩針聯(lián)合保護(hù)范圍比兩單針保護(hù)范圍疊加還有所0，7hP，而hx7(h-hx)P。hx13mh=30m。7-4

得p1－2

h,30mha.hx12.5m,h07-4b.hx10m,h01－3a.hx12.5m,h0b.hx10m,h02－4a.hx12.5m,h0b.hx10m,h0bx1.5(h0hx29mrx1.5h2hxp