12174發(fā)電廠電氣部分初步設(shè)計(jì)

何繼光，劉 玉，饒 雪

（武漢大學(xué) 電氣工程學(xué)院，湖北 武漢 430072）

改革開放以來(lái)，我國(guó)工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展，用電結(jié)構(gòu)發(fā)生根本變化，隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，新技術(shù)、新設(shè)備在電力系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，為了達(dá)到迅速改變我國(guó)部分地區(qū)電網(wǎng)目前的薄弱狀況，滿足人民生活用電兼顧工農(nóng)業(yè)發(fā)展，故將大量建設(shè)類似本設(shè)計(jì)內(nèi)容的110 kV降壓變電所。

本次設(shè)計(jì)的變電所位于城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷，其中變電所電氣一次部分110 kV由2回線路；中壓側(cè)35 kV送出4回線路；在低壓側(cè)10 kV送出10回線路，為近區(qū)負(fù)荷，該變電所的所址，地勢(shì)平坦，交通方便。

1 設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1.1 對(duì)該變電所在電力系統(tǒng)中的地位、作用及用戶的分析

待建變電所在城市近郊，在變電所附近有地區(qū)負(fù)荷，110 kV由2回線路；中壓側(cè)35 kV送出4回線路；在低壓側(cè)10 kV送出10回線路，為近區(qū)負(fù)荷，該變電所的所址，地勢(shì)平坦，交通方便，可知，該所為樞紐變電所。

1.2 主變的選擇

在110 kV的變電所中一般選擇三相變壓器，因?yàn)槿嘧儔浩鬟\(yùn)行時(shí)最經(jīng)濟(jì)可靠的，變電所的主變?nèi)萘渴歉鶕?jù)負(fù)荷發(fā)展規(guī)劃來(lái)確定的，以及根據(jù)系統(tǒng)的特點(diǎn)和三類負(fù)荷的要求，本系統(tǒng)采用二臺(tái)變壓器，但從各方面的負(fù)荷考慮，從經(jīng)濟(jì)上考慮，以及目前發(fā)展?fàn)顩r，可選一臺(tái)變壓器，預(yù)留一臺(tái)變壓器較合適，變電所的高峰負(fù)荷有變壓器的正常過(guò)負(fù)荷能力來(lái)承擔(dān)，這是由變電所高峰負(fù)荷時(shí)間（0.5-1s）一端特點(diǎn)決定的，可使變壓器在較長(zhǎng)時(shí)間在接近滿負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，使其安裝能量得到充分利用，110KV的變電站容量較大，為滿足不同電壓等級(jí)用戶要求，可采用三繞組變壓器[1]。

類型：SFSZ8—20000/110（三相風(fēng)冷三線圈電力變壓器）

1.3 主接線形式的選擇

1.3.1 分析選擇主接線的形式

方案一 110 kV側(cè)單母線接線，35 kV側(cè)和10 kV側(cè)也采用單母線接線

方案二 110 kV側(cè)單母線分段帶旁母接線，35 kV側(cè)和10 kV側(cè)采用單母線分段接線。

1.3.2 主接線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

方案一 其優(yōu)點(diǎn)為接線簡(jiǎn)單、清晰、采用的電氣設(shè)備少，比較經(jīng)濟(jì)，操作簡(jiǎn)單方便，便于擴(kuò)建，也便于采用成套配電裝置。另外隔離開關(guān)僅僅用于檢修，不作為操作電器，不易發(fā)生誤操作。缺點(diǎn)是可靠性不好，不夠靈活，母線和隔離開關(guān)檢修或發(fā)生故障時(shí)，必須斷開全部電源，是整個(gè)配電裝置停電。

方案二 該接線既有單母線接線簡(jiǎn)單明顯、方便經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)又在一定程度上提高了供電可靠性。缺點(diǎn)：是當(dāng)一段母線隔離開關(guān)故障或檢修時(shí)，該母線段上的所有回路都要長(zhǎng)時(shí)間的停電，所以其連接的回路數(shù)一般可比單母線增加一倍。為了保證單母線分段接線在斷路器檢修或調(diào)試保護(hù)裝置時(shí)，不中斷對(duì)用戶的供電。對(duì)110 kV配電裝置，線路負(fù)荷大，沿線分支引線多，而其中多數(shù)又為重要用戶就設(shè)旁路母線，為保障供電的可靠性和安全性，對(duì)110 kV側(cè)設(shè)置為單母分段帶旁母接線。同時(shí)分段斷路器兼作旁路斷路器接線，可以減少設(shè)備，節(jié)省投資。

根據(jù)上訴兩種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，旁路母線系統(tǒng)增加了許多設(shè)備，造價(jià)昂貴，運(yùn)行復(fù)雜，只有出線斷路器不允許停電檢修的情況下，才設(shè)置旁路母線，考慮其為110 kV常規(guī)變電所，出線較多，且電壓等級(jí)高，又考慮其安全性，可靠性第一的原則兼顧經(jīng)濟(jì)性，選擇方案二。

1.4 電氣設(shè)備的選擇結(jié)果

1.4.1 斷路器的選擇結(jié)果

1）110 kV高壓斷路器的選擇結(jié)果：SW3－110G/1200型高壓少油斷路器

2）35 kV高壓斷路器的選擇結(jié)果：SW3－35/600型高壓戶外少油斷路器

1.4.2 隔離開關(guān)的選擇結(jié)果

1）110 kV隔離開關(guān)的選擇結(jié)果：選擇GW5—110/600—Ⅱ隔離開關(guān)

2）35 kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)的選擇結(jié)果：選擇GW5－35GD/630隔離開關(guān)

3）35 kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇結(jié)果：選擇GW5－35GD/600隔離開關(guān)

4）10 kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)的選擇結(jié)果：選擇GN2—10/2000隔離開關(guān)

5）10 kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇結(jié)果：選擇屋外GN6—10T/600型隔離開關(guān)

1.4.3 電流互感器的選擇結(jié)果

1）110 kV側(cè)電流互感器的選擇：選擇LB1—110型電流互感器

2）35 kV側(cè)電流互感器的選擇：選擇LDB－35型電流互感器

3）35 kV側(cè)出線電流互感器的選擇：選擇LAN－35型電流互感器

4）10 kV側(cè)電流互感器的選擇：選擇LFZJ3—10型電流互感器

5）10 kV側(cè)出線電流互感器的選擇：選擇LDZ1—10型電流互感器

1.4.4 電壓互感器的選擇

1）110 kV側(cè)電壓互感器的選擇：選擇JCC1－110型電互感器

2）35 kV側(cè)電壓互感器的選擇：選擇JDX6－35型戶外電壓互感器

3）10 kV側(cè)電壓互感器的選擇：選擇JDZX7－10型戶內(nèi)式電壓互感器

1.4.5 電力電容的選擇結(jié)果

電力電容器的選擇結(jié)果：選擇BFM11－1200－3W型電力電容器。

1.4.6 絕緣子的選擇

1）110 kV絕緣子的選擇結(jié)果：選用ZS－110型支柱絕緣子

2）35 kV絕緣子的選擇結(jié)果：選用ZS－35型支柱絕緣子

3）10 kV絕緣子的選擇結(jié)果：選用ZNA－10型支柱絕緣子

1.4.7 穿墻套管的選擇結(jié)果

1）110 kV穿墻套管的選擇結(jié)果：選擇屋外用的CRL2－110/600穿墻套管

2）35 kV穿墻套管的選擇結(jié)果：選擇屋外用的CWLB－35/400穿墻套管

3）10 kV穿墻套管的選擇結(jié)果：選擇屋內(nèi)用的CLB－10/1500穿墻套管

1.4.8 熔斷器的選擇結(jié)果

1）保護(hù)35 kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇：選擇RW10－35/0.5型戶外高壓熔斷器

2）保護(hù)10 kV側(cè)所用變的熔斷器的選擇：選擇RN1－10型戶內(nèi)管形熔斷器

3）保護(hù)10 kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇：選擇RN2－10型戶內(nèi)管形熔斷器

4）保護(hù)電力電容的熔斷器的選擇：選擇RN1－10型戶內(nèi)高壓熔斷器

1.4.9 所用變的選擇

10 kV所用變的選擇：選擇S9－50/10型少油變壓器

1.4.10 避雷器的選擇

1）110 kV側(cè)避雷器選用Y10W－108/268型

2）35 kV側(cè)選用Y5W－42/134型

3）10 kV側(cè)選用Y5WZ—12.7/45型，10 kV側(cè)出線與10 kV側(cè)相同

1.5 母線系統(tǒng)的選擇結(jié)果

1）110 kV側(cè)母線選LGJ－185型鋼芯鋁絞線

2）35 kV側(cè)母線選擇LGJ－400型鋼芯鋁絞

3）10 kV母線選擇：截面積：矩形鋁排LMN－2×（80×8）＝1 280 mm2；放置方式：平放；

1.6 繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)

按照《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，并考慮到采用微機(jī)保護(hù)的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動(dòng)保護(hù)，復(fù)合電壓閉鎖的過(guò)電流保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、零序過(guò)電流保護(hù)及瓦斯、油溫、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護(hù)。

1.6.1 主變壓器的保護(hù)

1）主變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)之一。

2）變壓器的瓦斯保護(hù)：瓦斯保護(hù)繼電器的選擇：DX－8J型信號(hào)繼電器，DZ－32B型中間繼電器[2]。3）變壓器的過(guò)電流保護(hù)：過(guò)電流保護(hù)應(yīng)該安裝在電源側(cè)。4）變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)：電流繼電器的選擇選DL－31型電流繼電器。

5）變壓器的電流速斷保護(hù)：選擇DL－7型電流繼電器，人為延時(shí)是零，但要躲過(guò)避雷器的放電時(shí)間0.04～0.06 s。6）變壓器的零序電流保護(hù)：選用DL-33型電流繼電器，JSJ1-A/D時(shí)間繼電器，LY-31電壓繼電器。

1.6.2 母線保護(hù)

1）110 kV母線的保護(hù)。110 kV中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)線路的保護(hù)配置，線路的相間短路和單相接地短路保護(hù)均應(yīng)動(dòng)作于斷路器跳閘，可裝設(shè)全線速動(dòng)保護(hù)

2）35 kV母線的保護(hù)。35 kV及以下中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中線路保護(hù)配置，相間短路必須動(dòng)作與斷路器跳閘，單相接地對(duì)用戶影響不大。

3）10 kV母線的保護(hù)。設(shè)置兩段式電流保護(hù)。

1.6.3 防雷規(guī)劃保護(hù)設(shè)計(jì)

1）直擊雷和感應(yīng)雷保護(hù)：防雷保護(hù)裝置：

圖1 防雷保護(hù)接線圖Fig.1 Lightning protection of wiring diagram

2）配電裝置對(duì)侵入雷電波的保護(hù)：

50%沖擊放電電壓：電壓等級(jí)110 kV；絕緣子7（x—4.5），6（x—7）；50%沖擊放電電壓（正極性，kV）700 kV。

侵入配電裝置的雷電波陡度與進(jìn)線保護(hù)段的長(zhǎng)度有關(guān)：1 km進(jìn)線保護(hù)段：1.5 kV/m；2 km進(jìn)線保護(hù)段0.75 kV/m。

雷電侵入波保護(hù)是利用閥型避雷器以及與閥型避雷器相配合的進(jìn)線保護(hù)段。配電裝置的雷電侵入波幅值取進(jìn)線保護(hù)段絕緣水平的負(fù)極性沖擊強(qiáng)度，即進(jìn)線段絕緣的50%沖擊放電電壓[3]。

1.6.4 進(jìn)線段保護(hù)

對(duì)110 kV側(cè)避雷器選用Y10W-108/268型，35 kV側(cè)選用Y5W-42/134型，10 kV側(cè)選用Y5WZ—12.7/45型.同理：35 kV側(cè)出線與35 kV側(cè)相同；同理：10 kV側(cè)出線與10 kV側(cè)相同。

1.7 110 kV高壓配電裝置設(shè)計(jì)

配電裝置的布置，電氣設(shè)備的屋外配電裝置：35 kV、110 kV側(cè)配電裝置均采用戶外式，東側(cè)進(jìn)線，西側(cè)出線，外配電裝置采用普通中型布置方式。

主變壓器的布置：變壓器外殼不帶電，故采用落地式，安裝在鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，主變壓器與建筑物的距離不小于1.25 m，且距離變壓器5 m以上建筑物，在變壓器部高度以下外廊兩側(cè)米的范圍內(nèi)，不應(yīng)有門窗和通風(fēng)口，變壓器油超過(guò)2 500 kg以上的，兩臺(tái)變壓器之間火凈距不應(yīng)小于5~10 m。

斷路器的布置：選擇高式布置，安裝在高約2 m的的混凝土基礎(chǔ)上。

2 計(jì)算書

2.1 斷路器的選擇與校驗(yàn)

電壓等級(jí)在35 kV及以下的可選用戶內(nèi)少油斷路器、真空斷路器、或SF6斷路器；35 kV也可選用戶外多油斷路器、真空斷路器、或SF6斷路器；電壓等級(jí)在110~330 kV范圍，可選用戶外少油斷路器、或SF6斷路器。

2.2 隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)

2.2.1 110 kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GW13—110/600型隔離開關(guān)。

2.2.2 35 kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GW5-35/630型隔離開關(guān)[5]。

2.2.3 35 kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GW5-35GD/600型隔離開關(guān)[5]。

2.2.4 10 kV側(cè)進(jìn)線隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GN2—10/2000型隔離開關(guān)[5]。

2.2.5 10 kV側(cè)出線隔離開關(guān)的選擇

根據(jù)上面斷路器的選擇的相關(guān)數(shù)據(jù)和已知條件，選擇屋外GN2—10/2000型隔離開關(guān)。

2.3 電流互感器的選擇

根據(jù)配電裝置的類型，相應(yīng)選擇戶內(nèi)或戶外電流互感器，一般情況下，35 kV以下為戶內(nèi)式，而35 kV級(jí)以上為戶外或嵌入式；電流互感器的準(zhǔn)確等級(jí)確定，取決于2次負(fù)荷的性質(zhì)，0.2級(jí)為實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量，一般電量計(jì)算采用0.5級(jí)，功率表和電流表配1.0級(jí)，一般測(cè)量用3.0級(jí)。

2.3.1 110 kV側(cè)電流互感器的選擇

根據(jù)額定電壓等級(jí)及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇LB1—110型電流互感器[2]。

2.3.2 35 kV側(cè)電流互感器的選擇

根據(jù)額定電壓等級(jí)及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇LDB-35型電流互感器[2]。

2.3.3 35 kV側(cè)出線電流互感器的選擇

根據(jù)額定電壓等級(jí)及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇LAN-35型電流互感器[2]。

2.3.4 10 kV側(cè)電流互感器的選擇

根據(jù)額定電壓等級(jí)及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇LFZJ3—10型電流互感器[2]。

2.3.5 10 kV側(cè)出線電流互感器的選擇

根據(jù)額定電壓等級(jí)及最大長(zhǎng)期工作電流，選擇LDZ1—10型電流互感器[2]。

2.4 電壓互感器的選擇

根據(jù)配電裝置的類型，相應(yīng)選擇戶內(nèi)或戶外電壓互感器，一般情況下，35 kV及以下為由侵式結(jié)構(gòu)或澆注式，而110 kV級(jí)以上為串級(jí)式或電容分壓式；電壓互感器的準(zhǔn)確等級(jí)確定，取決于2次負(fù)荷的性質(zhì)，0.2級(jí)為實(shí)驗(yàn)室精密測(cè)量，一般電量計(jì)算采用0.5級(jí)，功率表和電流表配1.0級(jí)，一般測(cè)量用3.0級(jí)。

1）110 kV側(cè)電壓互感器的選擇：選擇JCC1－110型電互感器[6]。

2）35 kV側(cè)電壓互感器的選擇：由電壓互感器的構(gòu)造形式，裝置的種類，額定電壓，準(zhǔn)確等級(jí)選擇JDX6－35型戶外電壓互感器[6]。

3）10 kV側(cè)電壓互感器的選擇：由電壓互感器的裝設(shè)地點(diǎn)選擇戶內(nèi)式電壓互感器，再由電壓互感器的額定電壓選擇，因此選擇JDZX7－10型戶內(nèi)式電壓互感器[6]。

2.5 電力電容的選擇

根據(jù)電壓等級(jí)，標(biāo)稱容量可選BFM11－1200－3W型電力電容器。

2.6 絕緣子的選擇

2.6.1 110 kV絕緣子的選擇

根據(jù)母線電壓和戶外裝設(shè)的要求，選用ZS－110型支柱絕緣子[1]（機(jī)械破壞力1 500 kg、高度1 200 mm）。

2.6.2 35 kV絕緣子的選擇根據(jù)母線電壓和戶外裝設(shè)的要求，選用ZS－35型支柱絕緣子[1]（機(jī)械破壞力400 kg、高度400 mm）。

2.6.3 10 kV絕緣子的選擇根據(jù)母線電壓和戶外裝設(shè)的要求，選用ZNA－10型支柱絕緣子[1]（機(jī)械破壞力375 kg、高度125 mm）。

2.7 穿墻套管的選擇

2.7.1 110 kV穿墻套管的選擇按額定電壓，裝設(shè)地點(diǎn)和最大長(zhǎng)期工作電流選擇110 kV屋外用的CRL2－110/600穿墻套管[1]。

2.7.2 35 kV穿墻套管的選擇按額定電壓，由裝設(shè)地點(diǎn)和最大長(zhǎng)期工作電流選擇35 kV屋外用的CWLB－35/400穿墻套管[1]。

2.7.3 10 kV穿墻套管的選擇按額定電壓，裝設(shè)地點(diǎn)和最大長(zhǎng)期工作電流選擇10 kV屋內(nèi)用的CLB－10/1500穿墻套管[1]。

2.8 熔斷器的選擇與校驗(yàn)

1）保護(hù)35 kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇：選擇RW10－35/0.5型戶外高壓熔斷器。

2）保護(hù)10 kV側(cè)電壓互感器的熔斷器的選擇：可選RN2－10型戶內(nèi)管形熔斷器。

3）保護(hù)10 kV側(cè)所用變?nèi)蹟嗥鞯倪x擇：可選RN1－10型戶內(nèi)管形熔斷器。

4）保護(hù)電力電容的熔斷器[7]的選擇：電力電容器在合閘時(shí)產(chǎn)生沖擊電流，此時(shí)熔斷器的熔件不應(yīng)熔斷，保證正常工作。額定電壓10 kV，所以可選擇RN1－10型戶內(nèi)高壓熔斷器。

2.9 所用變的選擇

10 kV所用變的選擇：由所用變的容量和所用變壓器[8]的特點(diǎn)選擇S9－50/10型少油變壓器。

3 設(shè)計(jì)母線系統(tǒng)

1）110 kV側(cè)母線選擇：查有關(guān)手冊(cè)：選用截面為119.837 mm2，LGJ－185鋼芯鋁絞。

2）35 kV側(cè)母線選擇：查有關(guān)手冊(cè)：選取截面為376.5 mm2鋼芯鋁絞線LGJ－400。

3）10 kV母線選擇：查有關(guān)手冊(cè)：選擇2×（80×8）mm2＝1 280 mm2的鋁母線。

4 結(jié)束語(yǔ)

該設(shè)計(jì)完成了一次系統(tǒng)中的接線形式、短路電流計(jì)算、變壓器形式的選擇、母線的選擇和校驗(yàn)及電氣設(shè)備的選擇；主變壓器的繼電保護(hù)，母線繼電保護(hù)，防雷規(guī)劃，配電裝置設(shè)計(jì)等主要內(nèi)容。并且具有使電力供應(yīng)和傳輸安全、可靠、靈活、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)

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