(完整版)110KV變電站設(shè)計

#組并聯(lián)。母線差動保護范圍是各電流互感器之間的一次電力設(shè)備。正常運行或外部故障時，流入母線的電流等于流出母線的電流，即I=r+r-r=0。流入差動繼電器的電流只是由于電流互感器特性不同而引起的k123不平衡電流，差動繼電器不會動作。發(fā)生內(nèi)部故障時，所有帶電源的連接元件都會向短路點供給短路電流，這時流入繼電器的電流為I=/'+I'+/'，即故障點的全部短路電流，差動繼電器KD動作，k123時連接在母線上斷路器全部跳閘。差動繼電器的動作電流按一下兩個條件考慮，并選擇其中較大的一個進行整定：1、按躲過外部故障時的最大不平衡電流整定母線所有連接元件的電流互感器應(yīng)滿足10%誤差曲線的要求，差動繼電器的動作電流按下式計算I=K×0.11 /K (7-5)op.r rel k.maxTA其中，K——可靠系數(shù)，一般取1.3relI——保護范圍外部故障時，流過母線完全差動電流保護用電流互k.max感器的最大短路電流；K——母線保護用電流互感器變比。TAI=KX0.1I /K=1.3X0.1x10.926=1420Aop.r rel k.max TA2、按躲過電流互感器二次回路斷線整定連接元件較多，接線復(fù)雜，出現(xiàn)電流互感器二次回路斷線的幾率較大，差動繼電器的動作電流大于任一元件中最大的負(fù)荷電流I ，即l.maxI=KI/Kop.r rell.max TA=1.3X212.14/60=4.597A3、靈敏系數(shù)校驗IKIK=—kmins.min IKop.rTA4230=2.979≥2，滿足要求1420式中，I——母線上連接元件最少時，母線故障的最小短路電流。k.min備自投和自動重合閘的設(shè)置備用電源自動投入裝置的含義和作用備用電源自動投入裝置是指當(dāng)工作電源因故障被斷開以后，能迅速自動地將備用電源投入或?qū)⒂秒娫O(shè)備自動切換到備用電源上去，使用戶不至于停電的一種自動裝置，簡稱備自投。一般在下列情況裝設(shè)：1、發(fā)電廠的廠用電和變電所的所用電。2、有雙電源供電的變電所和配電所，其中一個電源經(jīng)常斷開作為備用。3、降壓變電所內(nèi)裝有備用變壓器或互為備用的母線段。4、生產(chǎn)過程中某些重要的備用機組。該變電所的10KV母線為單母分段接線形式，變電所內(nèi)有兩臺主變壓器，正常運行時為兩臺變壓器分裂運行，其備用方式為互為備用的“暗備用”，因此考慮在母聯(lián)斷路器上裝設(shè)有備自投裝置以提高供電的可靠性。自動重合閘裝置電力系統(tǒng)的運行經(jīng)驗表明，架空線路故障大多是瞬時故障。在線路上發(fā)生瞬時故障時，線路被保護斷開后，由自動重合閘裝置再進行一次合閘，恢復(fù)供電，從而大大提高供電的可靠性。重合閘在電力系統(tǒng)中有重要的作用：1、大大提高供電的可靠性，減少停電次數(shù)，特別時對單側(cè)電源的單回線路尤為顯著。2、提高電力系統(tǒng)并列運行的穩(wěn)定性。3、彌補輸電線路耐雷水平將定的影響。在電力系統(tǒng)中，10KV線路一般不裝設(shè)避雷線，35KV線路一般只在進線端1-2km范圍內(nèi)裝設(shè)避雷線，線路耐雷水平較低，裝自動重合閘后，可提高供電可靠性。4、對斷路器本身由于機構(gòu)不良或繼電保護誤動作而引起的誤跳閘，能其糾正的作用。8防雷與接地方案的設(shè)計防雷概述雷電的成因及危害通常所謂雷擊是指一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛的放電。這種迅猛的放電過程產(chǎn)生強烈的閃光并伴隨巨大的聲音。然而，云層對大地的放電，則對建筑物、電子電氣設(shè)備和人、畜危害甚大，這是我們防范的主要對象。通常雷擊有兩種主要形式：直擊雷、感應(yīng)雷。直擊雷的成因及危害帶電的云層對大地某一點之間發(fā)生迅猛的放電，叫做“直擊雷”。雷電直接擊中建筑物、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、通信電纜和操作人員，將會造成建筑物損毀，設(shè)備損壞，人員傷亡和電氣短路引起火災(zāi)等嚴(yán)重后果。因此，直擊雷發(fā)生的概率雖然很小，但其危害十分大，所以不能掉以輕心。感應(yīng)雷的成因及危害帶電云層由于靜電感應(yīng)作用，使地面某一范圍帶上異種電荷。當(dāng)直擊雷發(fā)生以后，云層帶電迅速消失，而地面某些范圍由于散流電阻大，以至出現(xiàn)局部高壓，或者由于直擊雷放電過程中，強大的脈沖電流對周圍的導(dǎo)線或金屬物產(chǎn)生電磁感應(yīng)發(fā)生高電壓以致發(fā)生閃擊的現(xiàn)象，叫做“感應(yīng)雷”。顯然，感應(yīng)雷是由直擊雷引起的，感應(yīng)雷產(chǎn)生于導(dǎo)體中并沿導(dǎo)線傳播，損壞與導(dǎo)線相連的某些設(shè)備或設(shè)備中的某些器件。有研究表明：直擊雷可在其周圍5000米范圍的導(dǎo)體上感應(yīng)危險電壓，與外界相連的各種長距離電纜可在更大的范圍內(nèi)感應(yīng)雷電電磁脈沖，并幾乎無衰減的沿電纜傳入室內(nèi)。因此，有效的防雷措施非常重要。防雷設(shè)計原則防雷設(shè)計原則：安全有效，價格適中，安裝方便，維護簡單，符合標(biāo)準(zhǔn)，用戶滿意。按照以上要求，我們在設(shè)計本方案時，遵守以下幾點：采用現(xiàn)今已經(jīng)成熟的防雷產(chǎn)品，確保用戶設(shè)備安全。為此，我們在此方案中防雷器選用了天宇雷業(yè)系列防雷產(chǎn)品。在此方案中，既考慮到了用戶在防雷方面的實際要求，又考慮了用戶的投資。在保障用戶設(shè)備在雷擊情況下?lián)p失最小或免受損失的前提下，使用戶的投資減到最低。本設(shè)計方案中選用的防雷產(chǎn)品，安裝方便，維護極其簡單。在本設(shè)計方案中，均按照國家最新的防雷規(guī)范設(shè)計。防雷保護直擊雷保護直擊雷過電壓：雷電直接擊中電氣線路、設(shè)備或建筑物而引起的過電壓，又稱直擊雷。在雷電的主放電過程中，其傳播速度極快（約為光速的50%-10%），雷電壓幅值達10-100MV，雷電流幅值達數(shù)百千安，伴以強烈的光、熱、機械效應(yīng)和危險的電磁效應(yīng)以及強烈的閃絡(luò)放電，具有強烈的破壞性和對人員的殺傷性。110KV配電裝置、主變壓器為戶外布置、采用在構(gòu)架上設(shè)置2支避雷針，及其余設(shè)備均為戶內(nèi)布置，采用配電樓屋頂設(shè)避雷帶，和避雷針聯(lián)合作為防直擊雷保護，確保戶外主變壓器、110KV配電裝置在其聯(lián)合保護范圍內(nèi)。避雷帶采用Ф16的熱鍍鋅圓鋼，避雷針與建筑物鋼筋隔離，并采用3根引下線與主接地網(wǎng)相連接，連接點與其他設(shè)備接地點的電氣距離應(yīng)滿足規(guī)范要求。侵入波保護雷電波入侵（高電位侵入）:架空線路遭受雷擊或感應(yīng)累的影響,在線路上形成沿線路傳播的高電壓行波.此種電壓波入侵到建筑物內(nèi)或進入電氣設(shè)備造成過電壓。據(jù)統(tǒng)計城市中雷擊事故的50%-70%是由于這種雷電波侵入造成的。因此，在工廠中應(yīng)

予以重視，對其危害給予足夠的防護。為防止線路侵入雷電波的過電壓，在110KV進線，35KV母線及10KV每段母線上分別安裝氧化鋅避雷器。為保護主變壓器中性點絕緣，在主變110KV側(cè)中性點裝設(shè)氧化鋅避雷器。接地裝置的設(shè)計本變電站主接地網(wǎng)以水平接地體加垂直地極構(gòu)成，水平接地體采用Ф16熱鍍鋅圓鋼，垂直接地極用∠50×50×2500和∠50×50×3000兩種長度的熱鍍鋅角鋼，布置盡量利用配電室以外的空地。變電站主接地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)滿足R≤0.5Ω的要求。根據(jù)原始資料有，土壤電阻率為100歐，根據(jù)公式：R=R=0.5ρS取S=10000m2，則有，R=雪=02=0.5≤0.5滿足S10000如實測接地電阻值不能滿足要求，則需擴大接地網(wǎng)面積或采取其他降阻措施。所有設(shè)備的底座或基礎(chǔ)槽鋼均采用Φ16的熱鍍鋅圓鋼焊接并接入主接電網(wǎng)，與主接地網(wǎng)可靠焊接。帶有二次繞組的設(shè)備底座應(yīng)采用兩根接地引下線，與電網(wǎng)兩個不同點可靠焊接。施工中應(yīng)保證避雷針（網(wǎng)）引下線與主接地網(wǎng)的地下連接點至變壓器和10KV及以下設(shè)備的接地線與接地網(wǎng)的地下連接點沿接地體的長度不小于15m。變電站四周與人行道相鄰處，設(shè)備與主網(wǎng)相連接的均壓帶。主控室內(nèi)采取防靜電接地及保護接地措施。9配電裝置配電裝置概述配電裝置是發(fā)電廠與變電所的重要組成部分，是發(fā)電廠與變電所電氣主接線的具體實現(xiàn)。配電裝置是根據(jù)電氣主接線的連接方式，由開關(guān)設(shè)備、保護設(shè)備、測量設(shè)備、母線以及必要的輔助設(shè)備組成，輔助設(shè)備包括安裝布置電氣設(shè)備的構(gòu)架、基礎(chǔ)、房屋、和通道等。配電裝置的功能是正常運行時用來接受和分配電能，發(fā)生故障時通過自動或手動操作，迅速切除故障部分，恢復(fù)正常運行?？梢哉f，配電裝置是具體實現(xiàn)電氣主接線功能的重要裝置。關(guān)于配電裝置型式選擇35kV屋內(nèi)配電裝置具有節(jié)約土地，便于運行維護，防污性能好等優(yōu)點，且投資也不高于屋外型，故在城市可優(yōu)先考慮采用屋內(nèi)配電裝置。110kV配電裝置的常用型式有屋外普通中型、屋外高型、屋外半高型及屋內(nèi)型等。其中以半高型較為先進，因半高型占地面積為普通中型的47%，而總投資亦為普通中型的98.2%。同時，該型布置在運行檢修方面除設(shè)備上方有帶電母線外，其作布置情形與中型布置相似，能視適應(yīng)運行檢修人員習(xí)慣與需要，在南方及農(nóng)業(yè)高產(chǎn)區(qū)，已積累了成熟的經(jīng)驗，因此在一般情況下，（除污穢地區(qū)、市區(qū)及地震烈度八度以上等地區(qū)）宜優(yōu)先選用半高型配電裝置。對污穢地區(qū)配電裝置的選型，鑒于我國目前尚未能完整供應(yīng)全部系列的防污型電氣設(shè)備，且價格也偏高，而屋內(nèi)配電裝置防污效果較好，同時又能節(jié)約用地，故采用屋內(nèi)配電裝置是一個有效的防污措施。根據(jù)有關(guān)設(shè)計單位的綜合分析，在中等污穢地區(qū)110kV屋外配電裝置采用防污型產(chǎn)品，與采用正常絕緣的屋內(nèi)配電裝置相比，其造價基本相近（屋內(nèi)型約貴2%～8%），若在重污區(qū)，則屬于內(nèi)型肯定較屋外型造價低，故從技術(shù)經(jīng)濟全面衡量，污穢地區(qū)35～110kV配電裝置宜采用屋內(nèi)配電裝置。由于目前城市地區(qū)內(nèi)的土地費用昂貴，征地又很困難，且線路走廊又受到限制，故采用屋內(nèi)配電裝置就顯得比較有利。據(jù)調(diào)查，一般大、中城市中110kV采用屋內(nèi)型的較為普遍。63～110kV屋外中型布置，在我國建設(shè)數(shù)量最多，具有豐富的施工、運行及檢修經(jīng)驗，但由于屋外中型布置占地面積較大，在華東、中南、西南等農(nóng)業(yè)地區(qū)，人均耕地面積較少,建議不推廣采用本型裝置。至于東北、西北的大部地區(qū)，由于人均耕地較多，土地又較貧脊，仍可根據(jù)具體情況選用屋外中型。根據(jù)《電力設(shè)施抗震設(shè)計規(guī)范》，八度以上地震區(qū)的配電裝置，不宜采用高型、半高型及雙層屋內(nèi)配電裝置，亦不宜采用支柱式管型母線，推薦采用屋外中型布置，因從抗震性能來說,中型優(yōu)于上述其它布置型式。配電裝置類型按配電裝置的設(shè)備裝設(shè)地點，可分為屋內(nèi)配電裝置與屋外配電裝置兩大類。屋內(nèi)配電裝置的特點是：所有電氣設(shè)備放置在屋內(nèi)，安全凈距小，可采用分層布置，占地面積??；外界污穢氣體及灰塵對電氣設(shè)備的影響較小；操作、維護與檢修都在室內(nèi)進行，工作條件好，不受氣候影響；土建工程量大，投資較大。屋外配電裝置的特點是：所有電氣設(shè)備放置在屋外，土建工程量小，相應(yīng)的投資較小，建設(shè)工期短；擴建方便；相間及設(shè)備之間距離大，便于帶電作業(yè)；受外界環(huán)境影響，設(shè)備的運行條件及人員進行操作維護的工作條件較差，而且占地面積大。按照配電裝置的安裝方法，又可以分為裝配式配電裝置和成套式配電裝置。對配電裝置的基本要求和設(shè)計步驟一、基本要求（1）在配電裝置設(shè)計中，必須認(rèn)真貫徹國家的技術(shù)經(jīng)濟政策，遵循國家頒發(fā)的有關(guān)規(guī)程、規(guī)范、及技術(shù)規(guī)定，做到安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理和維修方便。（2）根據(jù)其在電力系統(tǒng)中的地位、環(huán)境條件和運行、安裝檢修的要求，合理的制定布置方案和選用設(shè)備，保證足夠的安全距離。應(yīng)采用行之有效的新技術(shù)、新設(shè)備、新布置和新材料（3）保證運行安全和操作巡視方便。（4）必須堅持節(jié)約用地的原則，應(yīng)布置緊湊、少占地（尤其是良田）（5）節(jié)省材料、降低造價。（6）根據(jù)工程特點、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，遠(yuǎn)近期結(jié)合，以近期為主，適當(dāng)考慮擴建的要求。二、設(shè)計基本步驟（1）選擇配電裝置的型式根據(jù)電壓等級、電氣設(shè)備的型式、出線多少和方式，有無電抗器、地質(zhì)、地形及環(huán)境條件等因素選擇配電裝置的型式（2）擬定配置圖（3）設(shè)計配電裝置的平面圖和斷面圖屋內(nèi)配電裝置屋內(nèi)配電裝置的類型按其布置型式分為單層式、兩層式和三層式。單層式屋內(nèi)配電裝置將所有電氣設(shè)備都布置在一層房屋內(nèi)，建筑結(jié)構(gòu)簡單、投資低、運行維護與檢修工作方便，但占地面積大。多層式屋內(nèi)配電裝置是將各回路電氣設(shè)備的輕重，自上而下的分層布置在多層樓房內(nèi)，占地面積小，但建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、投資高、運行維護與檢修工作不方便，與三層式相比，兩層式占地面積略有增加，但運行維護與檢修均較方便，造價也明顯下降。屋外配電裝置根據(jù)母線和電氣設(shè)備布置的高度，屋外配電裝置可分為中型、高型、半高型和GIS型，中型配電裝置又分為普通中型和分相中型兩類。一、中型配電裝置（1）屋外普通中型配電裝置屋外普通中型配電裝置的特點是將所有電氣設(shè)備均安裝在同一水平面上，并安裝在一定高度的基礎(chǔ)上，而母線一般采用軟導(dǎo)線安裝在構(gòu)架上，稍高于電氣設(shè)備所在平面。中型配電裝置應(yīng)設(shè)備安裝位置較低，便于施工、安裝、檢修與維護操作，構(gòu)架高度低，抗震性能好；布置清晰，不易發(fā)生誤操作，運行可靠；所用的鋼材比較少，造價低。主要缺點是占地面積大。普通中型配電裝置是我國有豐富設(shè)計和運行經(jīng)驗的配電裝置，廣泛應(yīng)用于220kV及以下的屋外配電裝置中。（2）分相中型配電裝置隔離開關(guān)分相布置在母線正下方的中型配電裝置，稱為分相中型配電裝置。分相中型配電裝置除具有中型配電裝置的優(yōu)點外，還具有接線簡單清晰，由于采用鋁合金硬圓管母線，可以縮小母線相間距離，較低架構(gòu)高度，采用伸縮式隔離開關(guān)可以進一步減小占地面積，較普通中型布置節(jié)省占地面積1/3左右。其缺點是施工復(fù)雜，使用的支柱絕緣子防污還抗震能力差。二、高型配電裝置屋外高型配電裝置的特點是母線及電氣設(shè)備分別布置在幾個不同的高度上，兩組母線及母線隔離開關(guān)上下重疊布置。與普通中型配電裝置相比，可節(jié)省占地面積50%左右。高型配電裝置的主要缺點是對上層設(shè)備的操作與維護工作條件較差；耗用鋼材比普通中型高15%—60%；抗震性能差。高型配電裝置主要用于土地及其匱乏的地區(qū)，或場地狹窄或需要大量開挖、回填土石方的地方等。三、半高型配電裝置半高型配電裝置吸收了中、高型配電裝置的優(yōu)點，并克服兩者的缺點。它的特點是兩組母線的高度不同，將旁路母線或主母線置于高一層的水平面上，并與斷路器、電流互感器等設(shè)備重疊布置，從而縮小了縱向尺寸。高型配電裝置的優(yōu)點是：占地面積比普通中型布置減少30%；除旁路母線和旁路隔離開關(guān)布置在上層外，其余部分有中型布置基本相同，運行維護較方便，易被運行人員所接受。這種布置的缺點是檢修上層母線和隔離開關(guān)不方便。半高型布置適用于110—220kV配電裝置，但在110kV配電裝置中應(yīng)用的比較廣泛。四、屋外GIS配電裝置SF全封閉組合電器的所有電器都被密閉在充滿SF氣體的金屬殼體內(nèi)，不存在66觸電的危險，安全性高，且受外界環(huán)境條件的影響小，運行的可靠性高，維護方便，檢修周期長，占地面積小。SF全封閉組合電器分三相共箱式和分箱式兩種。110kV6電壓級為三相共箱式，220kV及以上電壓級為分箱式。本次設(shè)計中110kv電壓等級采用屋外普通中型配電裝置，35kv及10kv電壓等級采用屋內(nèi)成套式配電裝置,開關(guān)柜型號為KYN28A-12和JYN-35，JYN1-35。10結(jié)束語由于此次畢業(yè)設(shè)計的題目是110KV變電站設(shè)計，所涉及的內(nèi)容比較多，也比較繁瑣，包括了這個專業(yè)中所學(xué)的好幾門主干課程。通過搜集、參閱、整理、計算、選擇、校驗和繪圖這些階段，在這其中由于其他的一些事情，總體來說是時間緊任務(wù)重。通過本次設(shè)計，不但復(fù)習(xí)了原來所學(xué)的專業(yè)知識并有了更深層次的認(rèn)識，更重要的是提高了綜合運用專業(yè)知識的能力。變電站設(shè)計是一個嚴(yán)密的理論設(shè)計過程，在這個過程中，我做到了學(xué)以致用，使自己的理論知識在設(shè)計中得以應(yīng)用。通過查閱資料，結(jié)合自己的設(shè)計，雖然其中遇到了不少問題，但在老師和同學(xué)的幫助下，都得以解決。這次設(shè)計充分檢驗了自己的設(shè)計能力，豐富了自己在電氣設(shè)計特別是變電站設(shè)計方面的知識，為自己將來從事該專業(yè)工作打下了堅實的基礎(chǔ)；同時，也使我體會到了做設(shè)計或科研需要具備嚴(yán)謹(jǐn)求實、一絲不茍和勇于獻身的精神。這次畢業(yè)設(shè)計的經(jīng)驗以及感受，使我獲益匪淺。通過畢業(yè)設(shè)計，我深刻地認(rèn)識到自己知識的淺薄與匱乏，東西需要我們?nèi)W(xué)習(xí)和領(lǐng)悟。今后的工作學(xué)習(xí)中，我將不斷充實自己，不斷學(xué)習(xí)知識，虛心請教，爭取有更大的進步。由于本人所學(xué)知識及實踐有限，加之時間倉促，錯誤及不當(dāng)之處在所難免，敬請各位老師及廣大同行批評指正，不勝感激。參考文獻[1]朱雪淩，查叢梅，許強.電力系統(tǒng)繼電保護原理[M].北京：中國電力出版社，2009.[2]許珉，孫豐奇.發(fā)電廠電氣主系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.[3]孟祥萍，高嬿.電力系統(tǒng)分析[M].北京：高等教育出版社，2004.[4]何仰贊.電力系統(tǒng)分析[M].華中科技大學(xué)出版社，2002.[5]水利電力部西北電力設(shè)計院.電力工程電力設(shè)計手冊：電氣一次部分[M].北京：水利電力出版社，1989.[6]唐岳柏.淺議110kv變電站電氣主接線的選擇科技創(chuàng)新導(dǎo)報[7]宋繼成.220—500kV變電所二次接線.中國電力出版社，1996.[8]李隆淳.淺析變電站的防雷保護設(shè)計[J].金卡工程（經(jīng)濟與法），2010[