河南理工大學(xué)110KV降壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)演講稿

教師，您好！110KV降壓變電站電氣部分設(shè)計(jì)大學(xué)本科畢業(yè)論文指點(diǎn)教師：陳虹爭辯人：崔兆星變電所引見變電所是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，是聯(lián)絡(luò)發(fā)電廠和電能用戶的中間樞紐。變電所普通由電器設(shè)備及配電網(wǎng)絡(luò)按一定的接線方式所構(gòu)成，他從電力系統(tǒng)獲得電能，經(jīng)過其變換、分配、保送與維護(hù)等功能，然后將電能平安、可靠、經(jīng)濟(jì)的保送到每一個(gè)用電設(shè)備的轉(zhuǎn)設(shè)場所。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷開展，自動(dòng)化技術(shù)等高科技的廣泛運(yùn)用，變電所綜合自動(dòng)化技術(shù)也得到了廣泛的推行。

變電所的開展現(xiàn)狀

在我國變電所主要現(xiàn)狀是老設(shè)備向新型設(shè)備轉(zhuǎn)變，有人值班向無人值班變電所轉(zhuǎn)變，交流傳輸向直流輸出轉(zhuǎn)變。而在國外變電所的主要現(xiàn)狀是主要交流輸出向直流輸出轉(zhuǎn)變。

變電站的綜合自動(dòng)化將變電所的繼電維護(hù)安裝、丈量安裝、控制安裝、信號安裝綜合為一體，以全微機(jī)化的新型二次設(shè)備替代機(jī)電式的繼電維護(hù)安裝、儀表屏、操作屏及中央信號安裝，用不同的模塊化軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)電式二次設(shè)備的各種功能，用計(jì)算機(jī)部分網(wǎng)絡(luò)通訊替代大量的信號電纜的銜接，經(jīng)過人機(jī)接口設(shè)備，實(shí)現(xiàn)變電所的綜合自動(dòng)化管理、監(jiān)視、丈量、控制及打印記錄等一切功能。整個(gè)系統(tǒng)便于維護(hù)和擴(kuò)展，整體的可靠性提高。負(fù)荷計(jì)算供配電系統(tǒng)要在正常條件下可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，除了應(yīng)該滿足任務(wù)電壓和頻率的要求外，最重要的就是滿足負(fù)荷電流的要求。因此，有必要對供電系統(tǒng)中各個(gè)環(huán)節(jié)的電力負(fù)荷進(jìn)展統(tǒng)計(jì)計(jì)算無功功率補(bǔ)償無功補(bǔ)償?shù)姆桨福簩τ诠I(yè)企業(yè)電力用戶，提高其功率因數(shù)的方法有兩大類(1)提高自然功率因數(shù)主要有如下幾種。①正確選用異步電動(dòng)機(jī)的型號和容量，使其接近滿載運(yùn)轉(zhuǎn)。②改換輕負(fù)荷感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或者改動(dòng)輕負(fù)荷電動(dòng)機(jī)的接線。③電力變壓器不宜輕載運(yùn)轉(zhuǎn)。④合理安排和調(diào)整工藝流程，改善電氣設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，限制電焊機(jī)、機(jī)電動(dòng)機(jī)等設(shè)備的空載運(yùn)轉(zhuǎn)。⑤運(yùn)用無電壓運(yùn)轉(zhuǎn)的電磁開關(guān)，工業(yè)企業(yè)供配電系統(tǒng)中運(yùn)用著大量的各種類型的電磁型開關(guān)，如低壓斷路器、接觸器等，作為控制電機(jī)之用。(2)人工補(bǔ)償無功功率①同步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償。②并聯(lián)電容器補(bǔ)償。③動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償。根據(jù)本課題的實(shí)踐情況，選擇并聯(lián)電容器進(jìn)展補(bǔ)償。并聯(lián)電容器安裝的分組原那么〔1〕并聯(lián)電容器安裝的分組主要有系統(tǒng)專業(yè)根據(jù)電壓動(dòng)搖、負(fù)荷變化、諧波含量等要素確定?！?〕對于單獨(dú)補(bǔ)償?shù)哪撑_設(shè)備，不用分組，可直接與設(shè)備相聯(lián)接，并與該設(shè)備同時(shí)投切?！?〕終端變電所的并聯(lián)電容器設(shè)備，主要是為了提高電壓和補(bǔ)償變壓器的無功損耗。此時(shí)，各組應(yīng)能隨電壓動(dòng)搖實(shí)行自動(dòng)投切。并聯(lián)電容器安裝的分組方式a、等差容量分組方式：b、帶總斷路器的等差容量分組、帶總斷路器的等差級數(shù)容量分組c、等容量分作方式，是運(yùn)用較多的分作方式。綜上所述，在本設(shè)計(jì)中，無功補(bǔ)償安裝分作方式采用等容量分組方式。并聯(lián)電容器安裝的接線從<電氣工程電氣設(shè)計(jì)手冊>應(yīng)采用雙星形接線。由于雙星形接線更簡單，而且可靠性、靈敏性都高，對電網(wǎng)通訊不會(huì)呵斥干擾，適用于10KV及以上的大容量并聯(lián)電容器組。中性點(diǎn)接地方式：對該變電所進(jìn)展無功補(bǔ)償，主要是補(bǔ)償主變和負(fù)荷的無功功率，因此并聯(lián)電容器安裝裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，故采用中性點(diǎn)不接地方式。無功補(bǔ)償安裝的選擇根據(jù)上述分析，參考<電氣設(shè)備手冊>,本設(shè)計(jì)中選用一臺BAMH11/-8700-13W集合式并聯(lián)電容器。補(bǔ)償之后滿足要求主變壓器的選擇

主變壓器臺數(shù)的選擇:當(dāng)符合以下條件之一時(shí)，宜裝設(shè)兩臺及以上變壓器：有大量一級或二級負(fù)荷；季節(jié)性負(fù)荷變化較大；集中負(fù)荷較大。雖然大容量變壓器單位容量造價(jià)低，在高負(fù)荷密度供電區(qū)域建立大容量變電站可以節(jié)省投資，容量越大，效果就越明顯；但為保證供電運(yùn)轉(zhuǎn)方式靈敏，應(yīng)思索采用多臺變壓器，單臺變壓器容量的選擇不宜過大和過小，要預(yù)留負(fù)荷開展而擴(kuò)建的能夠，實(shí)現(xiàn)變電站容量由小到大，變壓器的臺數(shù)由少到多；城區(qū)變電站3臺變壓器供電的運(yùn)轉(zhuǎn)方式最為靈敏可靠。經(jīng)過綜合思索，選擇2臺主變壓器。主變相數(shù)選擇:〔1〕主變壓器采用三相或是單相，主要思索變壓器的制造條件、可靠性要求及運(yùn)輸條件等要素。

〔2〕當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的發(fā)電廠和變電所，均應(yīng)采用三相變壓器。

此變電所的主變應(yīng)采用三相變壓器。

主變繞組銜接方式:變壓器的銜接方式必需和系統(tǒng)電壓相位一致，否那么不能并列運(yùn)轉(zhuǎn)。電力系統(tǒng)采用的繞組銜接方式只需y和△，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)詳細(xì)情況來確定。

我國110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用Y0銜接；35KV亦采用Y銜接，其中性點(diǎn)多經(jīng)過消弧線接地。35KV及以下電壓，變壓器繞組都采用△銜接。

有以上知，此變電站110KV側(cè)采用Y0接線，35KV側(cè)采用Y銜接，10KV側(cè)采用△接線。

電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地與否，決議于主變壓器中性點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)方式主變的調(diào)壓方式:對于110kV及以下的變壓器，以思索至少有一級電壓的變壓器采用有載調(diào)壓。

此變電所的主變壓器采用有載調(diào)壓方式。

變壓器冷卻方式選擇:故此變電所中的主變采用強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷卻方式。

本設(shè)計(jì)中主變的型號是：兩臺江蘇華鵬產(chǎn)的SFZ11-31500/110油浸風(fēng)冷式三相雙繞組有載調(diào)壓電力變壓器。

所用變選擇原那么:為滿足整流操作電源、油浸風(fēng)冷式變壓器、日常值班、所內(nèi)常用開關(guān)電器等的需求，需裝設(shè)兩臺所用變壓器。所用變?nèi)萘看_實(shí)定，普通思索所用負(fù)荷為變電所總負(fù)荷的0.1%~0.5%,這里先近似的預(yù)取變電所總負(fù)荷的0.2%進(jìn)展計(jì)算。

S=0.2%×Sca=0.2%×41994.64=84(kVA)

根據(jù)以上選擇原那么，選出該110kV變電所兩臺所用變型號為SCB9-100/10雙繞組變壓器，額定變比：10/0.4kV兩臺所用變分別接于10kV母線的Ⅰ段和Ⅱ段，互為暗備用，平常半載運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)一臺缺點(diǎn)時(shí)，另一臺可以承當(dāng)變電所的全部所用負(fù)荷。

主接線方案確實(shí)定主接線可分為有匯流母線的主接線和無匯流母線的主接線兩大類。有匯流母線的主接線又可分為單母線接線和雙母線接線；無匯流母線的主接線又可分為單元接線、橋式接線和多角接線主接線的根本要求:〔1〕平安性。必需保證在任何能夠的運(yùn)行方式及檢修形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)人員及設(shè)備的平安〔2〕可靠性。能滿足各級用電負(fù)荷供電可靠性要求?！?〕靈敏性。主接線應(yīng)在平安、可靠的前提下，力求接線簡單、運(yùn)轉(zhuǎn)靈敏，應(yīng)能順應(yīng)各種能夠的運(yùn)轉(zhuǎn)方式的要求?！?〕經(jīng)濟(jì)性。在滿足以上要求的條件下，力求到達(dá)最少的一次投資與最低的年運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用。有匯流母線的主接線:母線設(shè)置組數(shù)的不同，又可分為單母線接線和雙母線接線兩大類。

〔1〕單母線接線

常用的單母線接線方式有典型的單母線接線和單母線分段接線。如圖5-1所示。

圖5-1單母線接線及單母線分段接線

單母線接線的可靠性和靈敏性都較低，母線或銜接于母線上恣意一隔分開關(guān)發(fā)生缺點(diǎn)或檢修時(shí)都將影響全部負(fù)荷的用電。單母分段后，對于重要的用戶可分別接于兩段母線的兩條出線同時(shí)供電，當(dāng)恣意一組母線缺點(diǎn)或檢修時(shí)，對于重要用戶仍可經(jīng)過正常段母線繼續(xù)供電；而兩段母線同時(shí)缺點(diǎn)檢修的概率很小，大大提高了對重要用戶的供電可靠性

圖5-2雙母線接線(2)雙母線接線雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)有：輪番檢修母線而不致引起供電中斷；檢修恣意一母線隔分開關(guān)僅使本回路斷開；在任務(wù)母線發(fā)生缺點(diǎn)時(shí)，經(jīng)過備用母線能迅速恢復(fù)供電。缺陷是：開關(guān)數(shù)目增多，聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)復(fù)雜，切換操作費(fèi)事，造價(jià)高。

常見的有單元式接線和橋式接線。

橋式接線分為內(nèi)橋式和外橋式兩種，如圖5-3所示。

圖5-3內(nèi)橋式接線及外橋式接線

內(nèi)橋式接線適用于進(jìn)線線路較長，負(fù)荷比較平穩(wěn)，變壓器變壓器不需求經(jīng)常投切的場所。

外橋式接線適用于進(jìn)線線路較短、負(fù)荷變化較大，變壓器需求經(jīng)常切換的場所。此外，但兩條線路間有穿越功率時(shí)，也采用外橋式接線。

電氣主接線確實(shí)定:經(jīng)過對原始資料的分析，有兩路電源進(jìn)線，再綜合以上各種接線方式的優(yōu)缺陷，本變電所110kV側(cè)采用內(nèi)橋式接線的方法，10kV側(cè)采用單母線分段的方法，分列運(yùn)轉(zhuǎn)。

導(dǎo)線和電纜的選擇:既要保證供電系統(tǒng)的平安、可靠，又要充分利用導(dǎo)線和電纜的負(fù)載才干，節(jié)約有色金屬耗費(fèi)量，節(jié)省投資。

110kV進(jìn)線導(dǎo)線及電纜的選擇:對于35kV及以上的高壓線路，普通按照經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，然后再進(jìn)展校驗(yàn)。

10kV電纜線路的選擇:由于銅芯電纜相比鋁芯電纜有載流量大、電壓和電能損失低、發(fā)熱量低、抗氧化才干強(qiáng)、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，且適用于易爆、腐蝕嚴(yán)重的場所，所以思索選用交聯(lián)聚乙烯絕緣銅芯電力電纜。

按照負(fù)荷中最大的和允許載流量來選擇電纜的型號，再進(jìn)展其他工程的校驗(yàn)。

短路電流的計(jì)算

短路電流計(jì)算是供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)轉(zhuǎn)的根底，主要用于處理以下問題。①選擇和校驗(yàn)各種電器設(shè)備，例如斷路器、互感器、電抗器、母線等②合理配置繼電維護(hù)和自動(dòng)安裝。③作為選擇和評價(jià)電氣主接線方案的根據(jù)。本變電站系統(tǒng)圖可簡化如圖6-1所示。圖6-1變電站系統(tǒng)簡化圖

主要一次設(shè)備選型電氣設(shè)備選擇的普通原那么:按正常任務(wù)條件選擇額定電流、額定電壓及型號；按短路情況下校驗(yàn)開關(guān)的開斷才干、短路熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定。斷路器的選擇:斷路器選擇和校驗(yàn)的原那么就是：按正常任務(wù)形狀選擇，按短路形狀校驗(yàn)。〔1〕主變110kV側(cè)斷路器及內(nèi)橋斷路器的選擇〔2〕主變10kV側(cè)斷路器及分段斷路器的選擇〔3〕10kV出線斷路器的選擇隔分開關(guān)的選擇:隔分開關(guān)無須校驗(yàn)開斷才干，只須校驗(yàn)熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定?！?〕110kV隔分開關(guān)的選擇〔2〕主變10kV側(cè)斷路器及10kV分段斷路器兩側(cè)隔分開關(guān)的選擇〔3〕10kV出線斷路器兩側(cè)隔分開關(guān)及10kV母線PT隔分開關(guān)的選擇電流互感器的選擇：110kV線路側(cè)設(shè)置差動(dòng)、過電流、丈量三組CT，接成三相星形。

110kV橋開關(guān)一側(cè)設(shè)置差動(dòng)、過電流、丈量三組CT，接成三相星形，另一側(cè)設(shè)置差動(dòng)一組CT，接成三相星形。

10kV主變出口處設(shè)置差動(dòng)、計(jì)量、丈量及電流維護(hù)三組CT，接成三相星形。

10kV負(fù)荷出線處設(shè)置計(jì)量、丈量及電流維護(hù)二組CT，接成二相星形。

〔1〕110kV側(cè)CT的選擇

〔2〕主變10kV側(cè)總開關(guān)CT及10kV分段CT選擇

〔3〕10kV負(fù)荷出線的CT選擇

①主教學(xué)樓、專業(yè)課實(shí)驗(yàn)樓、行政樓國際交流中心、體育館負(fù)荷差不多，四者選用同一CT。

②圖書館，根底課實(shí)驗(yàn)樓、學(xué)生公寓1區(qū)、學(xué)生公寓2區(qū)負(fù)荷差不多，四者選用同一CT。

③學(xué)院樓1、2的CT選擇。

④學(xué)院樓3、4、5的CT選擇。

⑤學(xué)院樓3、4、5的CT選擇。

電壓互感器的選擇:電壓互感器一次繞組額定電壓應(yīng)不低于所接電網(wǎng)的額定電壓，二次繞組額定電壓普通為100V，與二次側(cè)所接的儀表或繼電器相順應(yīng)。

供丈量儀表和功率方向繼電器用的電壓互感器，應(yīng)選0.2級或0.5級；供普通監(jiān)視儀表和電壓繼電器用的電壓互感器應(yīng)選用1～3級。

根據(jù)電壓互感器安裝處的電壓等級確定電壓，根據(jù)用途及負(fù)荷確定準(zhǔn)確度、二次電壓、二次負(fù)荷量及聯(lián)接方式。

〔1〕110kV側(cè)PT的選擇

〔2〕10kV側(cè)PT的選擇

母線選擇:母線的資料有銅和鋁，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷電流的大小、運(yùn)用場所及經(jīng)濟(jì)等要素綜合思索，確定母線的資料。

母線的截面外形有矩形、槽型和管型。矩形散熱條件好，有一定的機(jī)械強(qiáng)度，但肌膚效應(yīng)較大，常用于4000A以下的回路；槽型機(jī)械強(qiáng)度較高，載流量較大，肌膚效應(yīng)也較小，多用于4000～8000A的回路；管型的肌膚效應(yīng)更小，機(jī)械強(qiáng)度又高，管內(nèi)可通風(fēng)或通水,常用于8000A以上的大電流母線。

普通匯流母線按允許載流量來選擇截面，當(dāng)母線較長或傳輸容量較大時(shí)可按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，

〔1〕110kV側(cè)母線選擇

〔2〕10kV側(cè)母線選擇

變電所的防雷和接地維護(hù)

變電所防直擊雷的維護(hù):〔1〕變電所內(nèi)的以下設(shè)備和建筑物應(yīng)裝有直擊雷維護(hù)安裝：①屋外的配電安裝〔包括母線廊道、架空母線橋、軟連線等〕。②蒙受雷擊后能夠引起火災(zāi)的建筑物。如露天的油箱、易燃資料的倉庫等。③有爆炸危險(xiǎn)的建筑物。如氫氣設(shè)備、乙炔發(fā)生安裝等。④雷擊后能夠引起力學(xué)性能破壞的高大建筑物。如煙囪、冷卻塔等?！?〕變電所裝設(shè)避雷針〔線〕必需滿足以下兩個(gè)要求：①一切被維護(hù)的設(shè)備必需裝設(shè)在避雷針〔線〕的維護(hù)范圍之內(nèi)。②當(dāng)避雷針〔線〕蒙受雷擊時(shí)，其對地電壓很高，避雷針〔線〕與被維護(hù)設(shè)備之間應(yīng)有足夠的絕緣間隔。以防止在避雷針〔線〕至被維護(hù)設(shè)備之間發(fā)生放電〔還擊或逆閃絡(luò)〕，還擊時(shí)仍能將高電位加至被維護(hù)設(shè)備而呵斥設(shè)備損壞。變電所35～110kV架空線的進(jìn)線維護(hù):雷電侵入波是呵斥變電所雷害事故的主要緣由。采取的主要維護(hù)措施是在所內(nèi)安裝閥型避雷器，以限制電氣設(shè)備上的過電壓幅值；同時(shí)在進(jìn)線段上采取進(jìn)線維護(hù)，限制流過閥型避雷器雷電流幅值和降低侵入波的陡度。

大中型企業(yè)的35～110kV變電所的進(jìn)線維護(hù)常采用圖8-1所示的規(guī)范防雷維護(hù)方案。

圖8-135～110kV變電所進(jìn)線防雷維護(hù)方案配電線路的防雷維護(hù):配電線路的防雷維護(hù)，主要是防止感應(yīng)過電壓沖擊波侵入，擊毀配電線路的電氣設(shè)備。其要求如下：

①對配電線路上的電氣設(shè)備，如分段負(fù)荷開關(guān)、、變壓器及電纜終端頭，在其電源側(cè)裝設(shè)閥型避雷器。

②常開運(yùn)轉(zhuǎn)的斷路設(shè)備，在其兩側(cè)分別裝設(shè)閥型避雷器。

③在雷電活動(dòng)頻繁地域，為防止反變換擊毀變壓器，在變壓器的二次側(cè)，應(yīng)裝設(shè)低壓閥型避雷器。

④在雷電活動(dòng)頻繁地域，為防止雷電波侵入低壓用戶擊毀電度表或其他低壓電氣設(shè)備，在用戶進(jìn)戶外線處裝設(shè)低壓閥型避雷器。

⑤對10kV供電的用戶，應(yīng)在配電安裝的進(jìn)線端裝設(shè)閥型避雷器。

避雷器的選擇：〔1〕根據(jù)變電所設(shè)備避雷器的要求及主接線的方式應(yīng)在以下點(diǎn)裝設(shè)避雷器：

①110kV進(jìn)線端，防止線路上落雷后雷電波侵入變電所，危害變電所的配電安裝。

②10kV母線，防止線路雷電流侵入變電所。裝設(shè)在10kV母線PT柜上。

③主變110kV側(cè)中性點(diǎn)接地處。

④電容器補(bǔ)償柜。

〔2〕根據(jù)各級電壓等級確定避雷器的額定電壓

變電所的接地維護(hù):〔1〕接地安裝的構(gòu)成：接地體分為程度接地體和垂直接地體，垂直接地體通常采用直徑50mm，長2～2.5m的鋼管或50mm×50mm×5mm，長2.5m的角鋼，打入地中與大地直接相連。程度接地體普通采用扁鋼或角鋼，將垂直接地體銜接起來。接地線通常采用25mm×4mm或40mm×4mm的扁鋼或直徑16mm的圓鋼。

〔2〕對接地電阻的要求：接地電