淺談110KV變電所一次側(cè)設(shè)計(jì)

龍劍,胡建平

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001)

淺談110KV變電所一次側(cè)設(shè)計(jì)

龍劍,胡建平

(湖南高速鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 衡陽 421001)

110kV變電所是構(gòu)成國家電網(wǎng)的核心網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)承擔(dān)著輸電和配電作用，本文以110kV變電站一次側(cè)的設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)分析了變電所一次側(cè)設(shè)計(jì)所需要的設(shè)備以及各種設(shè)備的具體參數(shù)，能對(duì)電力設(shè)計(jì)人員提供可靠參考數(shù)據(jù)。

變電所;一次側(cè);短路電流

1 前言

由于我國國土面積大，境內(nèi)多山，110kV變電站布點(diǎn)少，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)不完善，導(dǎo)致10kV供電半徑過大，受端電壓低，線路損耗高，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行性差，供電可靠性較低。而且部分線路長且殘舊，電壓質(zhì)量差(供電電壓在310～350V之間)，造成企業(yè)無法正常生產(chǎn)，企業(yè)在谷期生產(chǎn)時(shí)影響更大。這就要求我們合理建設(shè)110kV輸變電工程，改善110kV電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，縮短10kV供電半徑，提高供電可靠性和供電經(jīng)濟(jì)性。

2 工程建設(shè)規(guī)模

110kV變電所的規(guī)模應(yīng)當(dāng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐娜丝?、工業(yè)密度、用電量等因?yàn)楹侠泶_定。本文以全國平均水平31.5MVA變電所為例,具體見表1。

表1 110kV輸變電工程建設(shè)規(guī)模表

3 電氣主接線

3.1 110kV接線

110kV終期接線采用單母線斷路器分段接線方式，考慮到以后電網(wǎng)增容需要，110kV出線終期4回，一期2回，一回至110kV1站，一回至110kV2站，1站進(jìn)線接在Ⅰ段母線上，2站進(jìn)線接在Ⅱ段母線上。主變進(jìn)線終期2回，本期2回均上，其中1#主變進(jìn)線接在Ⅰ段母線上，2#主變進(jìn)線接在Ⅱ段母線上。具體見圖1。

圖1 110kV主接線圖

3.2 中性點(diǎn)接地方式

110kV中性點(diǎn)：采用中性點(diǎn)經(jīng)隔離開關(guān)接地方式，視電網(wǎng)運(yùn)行方式不同可選擇接地或不接地方式運(yùn)行。

4 主變壓器選擇

4.1 主變參數(shù)

110kV站按(2×31.5)MVA主變考慮，容量31.5MVA，型式為三相雙卷有載調(diào)壓變壓器，主變壓器參數(shù)如下(主變或可利用電網(wǎng)閑置物資)：

型號(hào)：SZ11-31500/110

電壓抽頭：110±8×1.25%/10.5kV

阻抗電壓：Ud=10.5%

容量比：100/100

繞組接線型式：YN，d11

4.2 短路電流及主要設(shè)備選型

短路電流計(jì)算

取基準(zhǔn)容量Sj=100MVA，Uj=115kV，柳城站主變阻抗電壓Uk=10.5%，主變10kV側(cè)分列運(yùn)行。110kV柳城變電站110kV和10kV短路電流計(jì)算結(jié)果如表2所示。

考慮到設(shè)備遠(yuǎn)期系統(tǒng)發(fā)展，并結(jié)合現(xiàn)行主流開關(guān)設(shè)備參數(shù)，變電站按額定短路開斷電流40kA選擇110kV開關(guān)設(shè)備；按額定短路開斷電流40kA選擇10kV變低及分段開關(guān)設(shè)備，按額定短路開斷電流31.5kA選擇其他10kV開關(guān)設(shè)備。

表2 短路電流計(jì)算結(jié)果

注：表中ich=2.55I"，Ich=1.52I"。

5 主要設(shè)備選型

根據(jù)本工程設(shè)計(jì)原則，設(shè)備技術(shù)參數(shù)應(yīng)滿足當(dāng)前運(yùn)行和遠(yuǎn)景發(fā)展的要求。

5.1 110kV斷路器、隔離開關(guān)

選用進(jìn)口SF6斷路器，其額定電流2000A，額定開斷電流≥40kA；隔離開關(guān)選用合資廠生產(chǎn)的GW4型水平斷口式隔離開關(guān)，額定電流2000A，動(dòng)熱穩(wěn)定電流≥40kA。

5.2 110kV互感器

110kV電壓互感器采用電容式電壓互感器，母線電壓互感器采用1個(gè)保護(hù)級(jí)、1個(gè)0.5級(jí)、1個(gè)0.2級(jí)；線路電壓互感采用1個(gè)保護(hù)級(jí)、1個(gè)0.5級(jí)。

電流互感器采用干式電流互感器，二次側(cè)采用3個(gè)保護(hù)級(jí)繞組、1個(gè)0.2S(0.2)級(jí)和1個(gè)0.5級(jí)測量繞組。

主要設(shè)備選擇如表3所示。

表3 主要電氣設(shè)備選型表

6 配電裝置平面布置及母線選型

6.1 配電裝置

110kV配電裝置采用敞開式設(shè)備軟母線中型雙列屋外布置。主變壓器布置于10kV配電裝置樓和110kV配電裝置中間，10kV開關(guān)柜雙列布置于10kV配電室內(nèi)，警傳室、水池、泵房獨(dú)立布置在站區(qū)進(jìn)站側(cè)。

綜合樓采用主體為兩層的綜合樓建筑形式，一層為10kV配電室，二層為繼保室、通信室、蓄電池室等。

根據(jù)該站在電力系統(tǒng)中的作用及河源供電局的意見，就10kV配電室采用的柜型及其平面布置現(xiàn)提出以下兩種方案：

方案一：采用XGN型柜體。柜內(nèi)空間較寬敞，通風(fēng)散熱效果好，成本較低，操作比較方便，配電室柜體平面布置緊湊。

方案二：采用KYN型柜體并適當(dāng)增加綜合樓寬度和增設(shè)獨(dú)立消弧室，以便消弧裝置的檢修。柜體安全性能比較高，深度較大。

方案一、二的投資估算：方案名稱

從建設(shè)投資情況考慮，方案二投資較方案一大，而且綜合樓建設(shè)的復(fù)雜度增大，樓內(nèi)的空間利用率稍低，因此采用方案一，本初步設(shè)計(jì)按照方案一編制。

10kV電容器組：屋外布置

6.2 母線選型

110kV接線采用單母線斷路器分段接線，本期110kV出線2回，最終4回。110kV母線導(dǎo)線采用LGJX-300型，110kV間隔出線導(dǎo)線采用LGJX-240型。

6.3 電纜

(1)電力電纜及控制電纜全部選用阻燃型鎧裝銅芯電纜。電子型設(shè)備的控制電纜采用防火屏蔽電纜。

(2)戶內(nèi)采用電纜溝及穿管明敷方式，戶外采用電纜溝敷設(shè)方式。微機(jī)監(jiān)控和微機(jī)保護(hù)的電流、電壓、信號(hào)接點(diǎn)引入線均采用阻燃屏蔽電纜。屏蔽層接地措施按國標(biāo)GB50217-94《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》要求設(shè)計(jì)。

(3)電纜防火延燃措施按國標(biāo)GB50217-94《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》中電纜防火和阻止延燃措施設(shè)計(jì)。

為了防止電纜火災(zāi)和縮小火災(zāi)的范圍，設(shè)計(jì)封、隔、阻、涂等電纜防火、滅火措施；

6.4 絕緣配合

電氣設(shè)備的絕緣水平由雷電過電壓決定，本工程避雷器參數(shù)按國標(biāo)規(guī)定的雷電沖擊耐受電壓水平，并考慮配合系數(shù)，選擇如下：

110kV氧化鋅避雷器：額定電壓108kV，標(biāo)稱放電電流10kA，標(biāo)稱電流下雷電沖擊殘壓峰值268kV。

10kV氧化鋅避雷器：額定電壓17kV，標(biāo)稱放電電流5kA，標(biāo)稱電流下雷電沖擊殘壓峰值45kV。

絕緣子串片數(shù)的選擇：本站的外絕緣爬電比距按不低于2.5cm/kV選擇(在設(shè)備最高運(yùn)行電壓下)，110kV耐張絕緣子串采用9片F(xiàn)C-100P型防污型絕緣子。

6.5 過電壓保護(hù)

(1)直擊雷保護(hù)

本工程采用2根總高25m的構(gòu)架避雷針與2根總高25m的屋頂避雷針構(gòu)成全站直擊雷聯(lián)合保護(hù)網(wǎng)，以保護(hù)站內(nèi)所有配電裝置及建筑物。經(jīng)驗(yàn)算滿足防雷保護(hù)的要求。

(2)侵入波保護(hù)

為防止線路侵入的雷電波過電壓，在110kV出線、110kV 及10kV母線、主變高、低壓側(cè)及主變110kV中性點(diǎn)側(cè)均裝設(shè)氧化鋅避雷器，以限制雷電侵入波過電壓。同時(shí)在主變壓器110kV側(cè)中性點(diǎn)裝設(shè)隔離開關(guān)，以滿足系統(tǒng)不同運(yùn)行方式的需要。10kV電容器按規(guī)定裝設(shè)氧化鋅避雷器。

7 接地

根據(jù)DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》的要求計(jì)算，為保證接地電阻滿足要求值，本站地網(wǎng)除采用以水平接地體(Ф16鍍鋅圓鋼)為主，垂直接地體(∠50×5鍍鋅角鋼)為輔的常規(guī)復(fù)合接地方式外，還采取在站內(nèi)接地網(wǎng)外緣包裹降阻劑、站內(nèi)布置4口50米接地短斜井至地下低電阻率土層及站區(qū)四個(gè)角布置沿公路方向外引200m長接地斜井等降阻措施。所有站內(nèi)設(shè)備、構(gòu)支架及建筑物引下線均以最短距離接入主地網(wǎng)，斷路器、避雷器、高低壓柜、保護(hù)監(jiān)控柜等重要設(shè)備采用雙引下線與地網(wǎng)可靠連接。

[1] 國家技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.35～110kV 變電所設(shè)計(jì)規(guī)范GB50059-92[S].北 京：中 國 電 力 出 版社,1992.

[2] 水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社,2005.

[3] 劉振亞.國家電網(wǎng)公司輸變電工程典型 設(shè) 計(jì) 110kV 變 電 站 分 冊(cè)[M].北 京：中國電力出版社,2005.

[4] 蘇小林.電力系統(tǒng)分析[M].北京：中國電力出版社,2007.

Talking about Primary Side Design of 110kV Substation

LONGJian,HUJian-ping

(Hunan Voational and Technical College of High Speed Railway,Hengyang 421001,China)

110kV substation is a core network of state grid and plays a part in transmission and power distribution.The paper takes the primary side design of 110kV substation as an example,analyzing the required equipment of the primary side design for the substation and the specific parameters of various equipments.It can provid reliable reference data for power desingers.

substation; primary side;short-circuit current

1004-289X(2016)05-0072-04

TM63

B

2015-07-07

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