12174发电厂电气部分初步设计

何继光，刘 玉，饶 雪

（武汉大学 电气工程学院，湖北 武汉 430072）

改革开放以来，我国工农业迅速发展，用电结构发生根本变化，随着电力系统的发展，新技术、新设备在电力系统得到广泛的应用，为了达到迅速改变我国部分地区电网目前的薄弱状况，满足人民生活用电兼顾工农业发展，故将大量建设类似本设计内容的110 kV降压变电所。

本次设计的变电所位于城市近郊，在变电所附近有地区负荷，其中变电所电气一次部分110 kV由2回线路；中压侧35 kV送出4回线路；在低压侧10 kV送出10回线路，为近区负荷，该变电所的所址，地势平坦，交通方便。

1 设计说明书

1.1 对该变电所在电力系统中的地位、作用及用户的分析

待建变电所在城市近郊，在变电所附近有地区负荷，110 kV由2回线路；中压侧35 kV送出4回线路；在低压侧10 kV送出10回线路，为近区负荷，该变电所的所址，地势平坦，交通方便，可知，该所为枢纽变电所。

1.2 主变的选择

在110 kV的变电所中一般选择三相变压器，因为三相变压器运行时最经济可靠的，变电所的主变容量是根据负荷发展规划来确定的，以及根据系统的特点和三类负荷的要求，本系统采用二台变压器，但从各方面的负荷考虑，从经济上考虑，以及目前发展状况，可选一台变压器，预留一台变压器较合适，变电所的高峰负荷有变压器的正常过负荷能力来承担，这是由变电所高峰负荷时间（0.5-1s）一端特点决定的，可使变压器在较长时间在接近满负荷状态下运行，使其安装能量得到充分利用，110KV的变电站容量较大，为满足不同电压等级用户要求，可采用三绕组变压器[1]。

类型：SFSZ8—20000/110（三相风冷三线圈电力变压器）

1.3 主接线形式的选择

1.3.1 分析选择主接线的形式

方案一 110 kV侧单母线接线，35 kV侧和10 kV侧也采用单母线接线

方案二 110 kV侧单母线分段带旁母接线，35 kV侧和10 kV侧采用单母线分段接线。

1.3.2 主接线方案的技术经济比较

方案一 其优点为接线简单、清晰、采用的电气设备少，比较经济，操作简单方便，便于扩建，也便于采用成套配电装置。另外隔离开关仅仅用于检修，不作为操作电器，不易发生误操作。缺点是可靠性不好，不够灵活，母线和隔离开关检修或发生故障时，必须断开全部电源，是整个配电装置停电。

方案二 该接线既有单母线接线简单明显、方便经济的优点又在一定程度上提高了供电可靠性。缺点：是当一段母线隔离开关故障或检修时，该母线段上的所有回路都要长时间的停电，所以其连接的回路数一般可比单母线增加一倍。为了保证单母线分段接线在断路器检修或调试保护装置时，不中断对用户的供电。对110 kV配电装置，线路负荷大，沿线分支引线多，而其中多数又为重要用户就设旁路母线，为保障供电的可靠性和安全性，对110 kV侧设置为单母分段带旁母接线。同时分段断路器兼作旁路断路器接线，可以减少设备，节省投资。

根据上诉两种方案的技术经济比较，旁路母线系统增加了许多设备，造价昂贵，运行复杂，只有出线断路器不允许停电检修的情况下，才设置旁路母线，考虑其为110 kV常规变电所，出线较多，且电压等级高，又考虑其安全性，可靠性第一的原则兼顾经济性，选择方案二。

1.4 电气设备的选择结果

1.4.1 断路器的选择结果

1）110 kV高压断路器的选择结果：SW3－110G/1200型高压少油断路器

2）35 kV高压断路器的选择结果：SW3－35/600型高压户外少油断路器

1.4.2 隔离开关的选择结果

1）110 kV隔离开关的选择结果：选择GW5—110/600—Ⅱ隔离开关

2）35 kV侧进线隔离开关的选择结果：选择GW5－35GD/630隔离开关

3）35 kV侧出线隔离开关的选择结果：选择GW5－35GD/600隔离开关

4）10 kV侧进线隔离开关的选择结果：选择GN2—10/2000隔离开关

5）10 kV侧出线隔离开关的选择结果：选择屋外GN6—10T/600型隔离开关

1.4.3 电流互感器的选择结果

1）110 kV侧电流互感器的选择：选择LB1—110型电流互感器

2）35 kV侧电流互感器的选择：选择LDB－35型电流互感器

3）35 kV侧出线电流互感器的选择：选择LAN－35型电流互感器

4）10 kV侧电流互感器的选择：选择LFZJ3—10型电流互感器

5）10 kV侧出线电流互感器的选择：选择LDZ1—10型电流互感器

1.4.4 电压互感器的选择

1）110 kV侧电压互感器的选择：选择JCC1－110型电互感器

2）35 kV侧电压互感器的选择：选择JDX6－35型户外电压互感器

3）10 kV侧电压互感器的选择：选择JDZX7－10型户内式电压互感器

1.4.5 电力电容的选择结果

电力电容器的选择结果：选择BFM11－1200－3W型电力电容器。

1.4.6 绝缘子的选择

1）110 kV绝缘子的选择结果：选用ZS－110型支柱绝缘子

2）35 kV绝缘子的选择结果：选用ZS－35型支柱绝缘子

3）10 kV绝缘子的选择结果：选用ZNA－10型支柱绝缘子

1.4.7 穿墙套管的选择结果

1）110 kV穿墙套管的选择结果：选择屋外用的CRL2－110/600穿墙套管

2）35 kV穿墙套管的选择结果：选择屋外用的CWLB－35/400穿墙套管

3）10 kV穿墙套管的选择结果：选择屋内用的CLB－10/1500穿墙套管

1.4.8 熔断器的选择结果

1）保护35 kV侧电压互感器的熔断器的选择：选择RW10－35/0.5型户外高压熔断器

2）保护10 kV侧所用变的熔断器的选择：选择RN1－10型户内管形熔断器

3）保护10 kV侧电压互感器的熔断器的选择：选择RN2－10型户内管形熔断器

4）保护电力电容的熔断器的选择：选择RN1－10型户内高压熔断器

1.4.9 所用变的选择

10 kV所用变的选择：选择S9－50/10型少油变压器

1.4.10 避雷器的选择

1）110 kV侧避雷器选用Y10W－108/268型

2）35 kV侧选用Y5W－42/134型

3）10 kV侧选用Y5WZ—12.7/45型，10 kV侧出线与10 kV侧相同

1.5 母线系统的选择结果

1）110 kV侧母线选LGJ－185型钢芯铝绞线

2）35 kV侧母线选择LGJ－400型钢芯铝绞

3）10 kV母线选择：截面积：矩形铝排LMN－2×（80×8）＝1 280 mm2；放置方式：平放；

1.6 继电保护的规划设计

按照《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，并考虑到采用微机保护的具体情况，采用双主双后的配置方式：差动保护，复合电压闭锁的过电流保护、过负荷保护、零序过电流保护及瓦斯、油温、绕组温度、压力释放等非电量保护。

1.6.1 主变压器的保护

1）主变压器的纵联差动保护：纵联差动保护是变压器的主保护之一。

2）变压器的瓦斯保护：瓦斯保护继电器的选择：DX－8J型信号继电器，DZ－32B型中间继电器[2]。3）变压器的过电流保护：过电流保护应该安装在电源侧。4）变压器的过负荷保护：电流继电器的选择选DL－31型电流继电器。

5）变压器的电流速断保护：选择DL－7型电流继电器，人为延时是零，但要躲过避雷器的放电时间0.04～0.06 s。6）变压器的零序电流保护：选用DL-33型电流继电器，JSJ1-A/D时间继电器，LY-31电压继电器。

1.6.2 母线保护

1）110 kV母线的保护。110 kV中性点直接接地电网线路的保护配置，线路的相间短路和单相接地短路保护均应动作于断路器跳闸，可装设全线速动保护

2）35 kV母线的保护。35 kV及以下中性点非直接接地电网中线路保护配置，相间短路必须动作与断路器跳闸，单相接地对用户影响不大。

3）10 kV母线的保护。设置两段式电流保护。

1.6.3 防雷规划保护设计

1）直击雷和感应雷保护：防雷保护装置：

图1 防雷保护接线图Fig.1 Lightning protection of wiring diagram

2）配电装置对侵入雷电波的保护：

50%冲击放电电压：电压等级110 kV；绝缘子7（x—4.5），6（x—7）；50%冲击放电电压（正极性，kV）700 kV。

侵入配电装置的雷电波陡度与进线保护段的长度有关：1 km进线保护段：1.5 kV/m；2 km进线保护段0.75 kV/m。

雷电侵入波保护是利用阀型避雷器以及与阀型避雷器相配合的进线保护段。配电装置的雷电侵入波幅值取进线保护段绝缘水平的负极性冲击强度，即进线段绝缘的50%冲击放电电压[3]。

1.6.4 进线段保护

对110 kV侧避雷器选用Y10W-108/268型，35 kV侧选用Y5W-42/134型，10 kV侧选用Y5WZ—12.7/45型.同理：35 kV侧出线与35 kV侧相同；同理：10 kV侧出线与10 kV侧相同。

1.7 110 kV高压配电装置设计

配电装置的布置，电气设备的屋外配电装置：35 kV、110 kV侧配电装置均采用户外式，东侧进线，西侧出线，外配电装置采用普通中型布置方式。

主变压器的布置：变压器外壳不带电，故采用落地式，安装在钢筋混凝土基础上，主变压器与建筑物的距离不小于1.25 m，且距离变压器5 m以上建筑物，在变压器部高度以下外廊两侧米的范围内，不应有门窗和通风口，变压器油超过2 500 kg以上的，两台变压器之间火净距不应小于5~10 m。

断路器的布置：选择高式布置，安装在高约2 m的的混凝土基础上。

2 计算书

2.1 断路器的选择与校验

电压等级在35 kV及以下的可选用户内少油断路器、真空断路器、或SF6断路器；35 kV也可选用户外多油断路器、真空断路器、或SF6断路器；电压等级在110~330 kV范围，可选用户外少油断路器、或SF6断路器。

2.2 隔离开关的选择与校验

2.2.1 110 kV侧隔离开关的选择

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW13—110/600型隔离开关。

2.2.2 35 kV侧进线隔离开关的选择

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35/630型隔离开关[5]。

2.2.3 35 kV侧出线隔离开关的选择

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GW5-35GD/600型隔离开关[5]。

2.2.4 10 kV侧进线隔离开关的选择

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GN2—10/2000型隔离开关[5]。

2.2.5 10 kV侧出线隔离开关的选择

根据上面断路器的选择的相关数据和已知条件，选择屋外GN2—10/2000型隔离开关。

2.3 电流互感器的选择

根据配电装置的类型，相应选择户内或户外电流互感器，一般情况下，35 kV以下为户内式，而35 kV级以上为户外或嵌入式；电流互感器的准确等级确定，取决于2次负荷的性质，0.2级为实验室精密测量，一般电量计算采用0.5级，功率表和电流表配1.0级，一般测量用3.0级。

2.3.1 110 kV侧电流互感器的选择

根据额定电压等级及最大长期工作电流，选择LB1—110型电流互感器[2]。

2.3.2 35 kV侧电流互感器的选择

根据额定电压等级及最大长期工作电流，选择LDB-35型电流互感器[2]。

2.3.3 35 kV侧出线电流互感器的选择

根据额定电压等级及最大长期工作电流，选择LAN-35型电流互感器[2]。

2.3.4 10 kV侧电流互感器的选择

根据额定电压等级及最大长期工作电流，选择LFZJ3—10型电流互感器[2]。

2.3.5 10 kV侧出线电流互感器的选择

根据额定电压等级及最大长期工作电流，选择LDZ1—10型电流互感器[2]。

2.4 电压互感器的选择

根据配电装置的类型，相应选择户内或户外电压互感器，一般情况下，35 kV及以下为由侵式结构或浇注式，而110 kV级以上为串级式或电容分压式；电压互感器的准确等级确定，取决于2次负荷的性质，0.2级为实验室精密测量，一般电量计算采用0.5级，功率表和电流表配1.0级，一般测量用3.0级。

1）110 kV侧电压互感器的选择：选择JCC1－110型电互感器[6]。

2）35 kV侧电压互感器的选择：由电压互感器的构造形式，装置的种类，额定电压，准确等级选择JDX6－35型户外电压互感器[6]。

3）10 kV侧电压互感器的选择：由电压互感器的装设地点选择户内式电压互感器，再由电压互感器的额定电压选择，因此选择JDZX7－10型户内式电压互感器[6]。

2.5 电力电容的选择

根据电压等级，标称容量可选BFM11－1200－3W型电力电容器。

2.6 绝缘子的选择

2.6.1 110 kV绝缘子的选择

根据母线电压和户外装设的要求，选用ZS－110型支柱绝缘子[1]（机械破坏力1 500 kg、高度1 200 mm）。

2.6.2 35 kV绝缘子的选择根据母线电压和户外装设的要求，选用ZS－35型支柱绝缘子[1]（机械破坏力400 kg、高度400 mm）。

2.6.3 10 kV绝缘子的选择根据母线电压和户外装设的要求，选用ZNA－10型支柱绝缘子[1]（机械破坏力375 kg、高度125 mm）。

2.7 穿墙套管的选择

2.7.1 110 kV穿墙套管的选择按额定电压，装设地点和最大长期工作电流选择110 kV屋外用的CRL2－110/600穿墙套管[1]。

2.7.2 35 kV穿墙套管的选择按额定电压，由装设地点和最大长期工作电流选择35 kV屋外用的CWLB－35/400穿墙套管[1]。

2.7.3 10 kV穿墙套管的选择按额定电压，装设地点和最大长期工作电流选择10 kV屋内用的CLB－10/1500穿墙套管[1]。

2.8 熔断器的选择与校验

1）保护35 kV侧电压互感器的熔断器的选择：选择RW10－35/0.5型户外高压熔断器。

2）保护10 kV侧电压互感器的熔断器的选择：可选RN2－10型户内管形熔断器。

3）保护10 kV侧所用变熔断器的选择：可选RN1－10型户内管形熔断器。

4）保护电力电容的熔断器[7]的选择：电力电容器在合闸时产生冲击电流，此时熔断器的熔件不应熔断，保证正常工作。额定电压10 kV，所以可选择RN1－10型户内高压熔断器。

2.9 所用变的选择

10 kV所用变的选择：由所用变的容量和所用变压器[8]的特点选择S9－50/10型少油变压器。

3 设计母线系统

1）110 kV侧母线选择：查有关手册：选用截面为119.837 mm2，LGJ－185钢芯铝绞。

2）35 kV侧母线选择：查有关手册：选取截面为376.5 mm2钢芯铝绞线LGJ－400。

3）10 kV母线选择：查有关手册：选择2×（80×8）mm2＝1 280 mm2的铝母线。

4 结束语

该设计完成了一次系统中的接线形式、短路电流计算、变压器形式的选择、母线的选择和校验及电气设备的选择；主变压器的继电保护，母线继电保护，防雷规划，配电装置设计等主要内容。并且具有使电力供应和传输安全、可靠、灵活、经济的优点

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