110kV變電氣部分設(shè)計(jì)

牛志強(qiáng)

摘? 要：本設(shè)計(jì)是110kV降壓變電站設(shè)計(jì)，負(fù)荷性質(zhì)為地區(qū)負(fù)荷。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)和主接線方案的比較，確定了主接線形式及主變?nèi)萘?、臺(tái)數(shù)。根據(jù)所給系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算系統(tǒng)阻抗及短路電流，并對(duì)主要電氣設(shè)備及導(dǎo)線進(jìn)行了選擇和校驗(yàn)。按常規(guī)無(wú)人值守站進(jìn)行了保護(hù)配置。根據(jù)所給地形地理?xiàng)l件，對(duì)配電裝置進(jìn)行了布置。對(duì)全站電工建筑物進(jìn)行了防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：降壓變電站;主接線;無(wú)人值守

電力工業(yè)在社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中占有十分重要的地位，因?yàn)殡娔芘c其他能源比較具有顯著的優(yōu)越性，它可以方便地與其他能量相互轉(zhuǎn)換，可以經(jīng)濟(jì)的遠(yuǎn)距離輸送，并在使用時(shí)易于操作和控制，由于地方負(fù)荷增長(zhǎng)快，原來(lái)的供電方案已難以滿足當(dāng)?shù)赜脩粲秒娦枨?，決定新建一座110kV變電站，培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，擴(kuò)大和深化所學(xué)的理論知識(shí)和基本技能，從而使理論與實(shí)踐相結(jié)合。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，主要掌握發(fā)電廠和變電所電氣部分中各種電器設(shè)備和一、二次系統(tǒng)的接線和裝置的基本知識(shí)，并通過(guò)相應(yīng)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，掌握基本技能。

1.技術(shù)背景及設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1電源情況

臨澤地區(qū)地方負(fù)荷增長(zhǎng)很快，原來(lái)的供電方案已難以滿足當(dāng)?shù)赜脩粲秒娦枨?，急需新建一?10KV臨澤變電所，從而緩解供電部門(mén)的供電壓力。待建變電所主要支持工農(nóng)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

建設(shè)規(guī)模：

（1）110KV電壓等級(jí)：出線6回，本期上3回，備用3回。

（2）35KV電壓等級(jí)：出線8回，本期上6回，備用2回。

（3）10KV電壓等級(jí)：出線10回，本期上7回，備用3回。

最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)Tmax=5600h，同時(shí)率取0.88，線路損耗取6%。

1.2負(fù)荷情況

該地區(qū)負(fù)荷發(fā)展情況：2001年為26823KW，2005年為37054KW，2012年為56111KW.

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)

1.確定主接線：根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，分析原始資料與數(shù)據(jù)，列出技術(shù)上可能實(shí)現(xiàn)的

2—3個(gè)方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定最優(yōu)方案。

2. 無(wú)功補(bǔ)償：根據(jù)功率因數(shù)要求，確定補(bǔ)償方案，計(jì)算補(bǔ)償容量

3.選擇主變壓器：選擇變壓器的容量、臺(tái)數(shù)、型號(hào)等。

4.短路電流計(jì)算：根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)整定的需要，選擇短路計(jì)算點(diǎn)，繪制等值網(wǎng)絡(luò)圖，計(jì)算對(duì)稱和不對(duì)稱短路時(shí)短路電流及沖擊電流，并列表匯總。

5.電氣設(shè)備的選擇：選擇開(kāi)關(guān)柜、斷路器、隔離開(kāi)關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、母線、電纜、避雷器等設(shè)備并進(jìn)行相關(guān)校驗(yàn)，選用設(shè)備的型號(hào)、數(shù)量匯總成設(shè)備一覽表;

6. 變壓器、線路繼電保護(hù)的配置及整定計(jì)算

7. 進(jìn)行防雷保護(hù)和接地保護(hù)設(shè)計(jì)

2.主要電氣設(shè)備的選擇

2.1變壓器選擇

第一，變壓器的容量和臺(tái)數(shù)的選擇。第二，根據(jù)變電站的實(shí)際情況，應(yīng)根據(jù)以下的原則進(jìn)行選擇。第三，主變得容量一般按變電站建成后5～10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇。第四，根據(jù)電壓網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和變電站所帶的負(fù)荷的性質(zhì)來(lái)確定主變的容量， 對(duì)于有重要用戶的變電站應(yīng)考慮當(dāng)一臺(tái)主變停運(yùn)時(shí)其余變壓器在計(jì)及過(guò) 負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級(jí)和二級(jí)的負(fù)荷，對(duì)一般性 變電站，一臺(tái)機(jī)停用時(shí)，應(yīng)使其余變壓器保證全部負(fù)荷的70%～80%。第五，同級(jí)電壓的降壓變壓器容量的級(jí)別不宜過(guò)多，應(yīng)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。第六，對(duì)于大城市市郊的一次變電站，在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。

2.2母線選擇

對(duì)于敞露式的母線一般按下列的選項(xiàng)進(jìn)行選擇和校驗(yàn)：導(dǎo)體的材料，類(lèi)型和敷設(shè)的方式，導(dǎo)體的截面，電暈，熱穩(wěn)定，動(dòng)穩(wěn)定，共振頻率。

導(dǎo)體截面選擇的原則：首先，應(yīng)按允許工作電流的情況加以選擇，此處一般選取母線上最大的一臺(tái)主變來(lái)選擇 母線電流，或根據(jù)全部的負(fù)荷進(jìn)行選擇，此處應(yīng)考慮到溫度對(duì)允許工作電流的影響。其次，按熱穩(wěn)定來(lái)選擇母線的截面。再次。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)（采用應(yīng)力的計(jì)算方法）。最后，電暈校驗(yàn)：110kV及其以上的線路發(fā)電廠變電站母線均應(yīng)以當(dāng)?shù)貧庀髼l件下晴天不出現(xiàn) 全面電暈為控制條件，即使導(dǎo)體安裝處的最高工作電壓小于臨界電暈電壓。

2.3 高壓斷路器選擇

（1）額定電壓。斷路器的額定電壓是指其導(dǎo)電和載流 部分允許承受的（線）電壓等級(jí)。由于輸電線路首、末端等處的運(yùn)行電壓不同，所以斷路器所能承受的最高工作電壓高于額定電壓值的10%～15%，例如斷路器的額定電壓為10kV時(shí)，其最高工作電壓為11.5 kV。

（2）額定電流。斷路器的額定電流是指在規(guī)定的環(huán)境溫度下，當(dāng)斷路器的絕緣和載流部分不超過(guò)其長(zhǎng)期工作的最高允許溫度時(shí)，斷路器允許通過(guò)的最大電流值。

（3）額定短路開(kāi)斷電流。額定短路開(kāi)斷電流簡(jiǎn)稱為額定開(kāi)斷電流，它是指斷路器在頻率為50Hz的瞬態(tài)恢復(fù)電壓下，能夠開(kāi)斷的最大短路電流值。

（4）額定峰值耐受電流（額定動(dòng)穩(wěn)定電流）。額定峰值耐受電流是表明斷路器能承受短路電流電動(dòng)力作用的性能，即斷路器在閉合狀態(tài)時(shí)能通過(guò)的不妨礙其繼續(xù)正常工作的最大短路電流（峰值）。

（5）額定短時(shí)耐受電流（額定熱穩(wěn)定電流）。額定短時(shí)耐受電流是表明斷路器承受短路電流熱效應(yīng)的性能。 額定短時(shí)耐受電流應(yīng)等于額定短路開(kāi)斷電流值。

（6）額定短路持續(xù)時(shí)間（額定熱穩(wěn)定時(shí)間）。當(dāng)額定短時(shí)耐受電流通過(guò)斷路器的時(shí)間為額定短路持續(xù)時(shí)間， 斷路器的各部分溫度不超過(guò)短時(shí)所允許發(fā)熱的最高溫度， 并且不發(fā)生觸頭熔接或其他妨礙正常工作的異?，F(xiàn)象。額定短路持續(xù)時(shí)間一般為2s。

（7）額定短路關(guān)合電流（峰值）。保證斷路器能關(guān)合短路而又不致于發(fā)生觸頭熔焊或其他損傷， 所允許接通的最大短路電流稱為額定短路關(guān)合電流。

3.繼電保護(hù)整定及配置

3.1 110kV母線保護(hù)

110kV系統(tǒng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的配置遵照“繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程”有關(guān)條款進(jìn)行。本期兩回110kV進(jìn)線，暫不配置母線保護(hù)裝置。

3.2 35kV線路保護(hù)

（1）.配置距離保護(hù)三段式和相電流保護(hù)作為線路的主保護(hù)，主變過(guò)流保護(hù)保護(hù)作為后備保護(hù)。

（2）. 配置35kV接地選線裝置

3.3 10kV線路保護(hù)

（1）.配置三段式相電流保護(hù)作為線路的主保護(hù)，主變過(guò)流保護(hù)保護(hù)作為后備保護(hù)。

（2）. 配置10kV接地選線裝置

3.4 35、10kV線路重合閘方式

（1）配置三相一次重合閘裝置。

（2）10kV配置地低周減載裝置

3.5? 主變保護(hù)

（1）配置比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)作為主保護(hù)

（2）.過(guò)流保護(hù)作為三測(cè)后備保護(hù)，第一時(shí)限切母聯(lián)開(kāi)關(guān)，第二時(shí)限切本側(cè)，第三時(shí)限切三測(cè)的復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。

（3）.配備零序電流保護(hù)，作為單相故障主保護(hù)。

（4）.配備過(guò)負(fù)荷保護(hù)發(fā)信號(hào)

4. 防雷保護(hù)設(shè)計(jì)

防雷保護(hù)需進(jìn)行避雷器的配置與選擇，其中氧化鋅避雷器又叫金屬氧化物避雷器，它的閥片是以氧化鋅為主要原料燒成的。它具有以下優(yōu)點(diǎn)a.氧化鋅閥片有很好的非線性，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積和重量減小，運(yùn)行的可靠性增加;b.沒(méi)有放電間隙，保護(hù)特性比較穩(wěn)定，熄弧能力強(qiáng);c.可以承受多重雷擊，此外，由于氧化鋅閥片的通流能力大，提高了其動(dòng)作負(fù)載能力;d.元件單一通用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適合于大規(guī)模自動(dòng)化生產(chǎn)，造價(jià)低廉。由于氧化鋅避雷器具有上述一系列的優(yōu)點(diǎn)，使它有很大的發(fā)展前途，是目前世界各國(guó)避雷器發(fā)展的主要方向。

根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》，采用氧化鋅避雷器作為限制雷電及操作過(guò)電壓措施，并以此作為絕緣配合的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]申莉華， 楊帥. 110kV變電站的電氣設(shè)計(jì)與防雷保護(hù)研究[J]. 內(nèi)燃機(jī)與配件， 2018（12）.

[2]林男楠. 110kV智能變電站設(shè)計(jì)方案初探[J]. 民營(yíng)科技， 2017（10）：72-72.

[3]漆沁雨， 張文瑜， 李杰. 110kV變電站電氣自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用研究[J]. 科技風(fēng)， 2018（4）：148-148.