湛江220KV变电站电气部分设计

湛江220KV变电站电气部分设计 学生姓名: 学 号: 指导老师: 完成日期: 目录 第一章 摘要 第二章 原始材料及变电所电气主接线的确定 2.1原始材料 2.2变电所电气主接线的确定 2.2.1主变压器容量和台数的选择 2.2.2 电气主接线 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的拟定 2.2.3最佳方案的确定 2.2.4所用电源的引接 第三章 短路电流的计算 概述 3.1 短路电流计算的目的及规定 3.1.1 短路电流计算的目的 3.1.2短路电流计算的一般规定; 3.2 短路电流的计算 3.2.1计算变压器电抗: 3.2.2系统电阻(根据原始资料) 3.2.3 统计算电路图及等值网络图如图3-1、图3-2和图3-3 3.2.4短路计算点的选择 3.2.5短路电流计算 3.2.6将所计算最大方式下短路电流值列成下表: 第四章 电气设备的选择 概述 4.1 选择设计的一般规定 4.1.1 一般原则 4.1.2 有关的几项规定 4.2 电气设备的选择与校验 4.2.1主变压器持续工作电流的计算 4.2.2断路器及隔离开关的选择 4.3 母线的选择 4.3.1 型式 4.3.2 母线截面的选择: 4.3.3 35KV母线的选择、校验 4.4、 220KV,110KV母线电压互感器及其熔断器的选择 4.5、全所电压互感器,电流互感器配置方案 4.5.1 电压互感器的配置方案 4.5.2 电流互感器的配置方案 第五章 防雷保护与接地保护装置的设计 5.1 直击雷过电压的保护 5.2 避雷针的选择与效验 5.3 避雷器的选择 5.4 接地装置计算 5.5 防雷保护 5.6 接地装置 第六章 综合自动化方案设计 自动化的原则 6.1 常规变电站的缺点 6.2 综合自动化变电站的优越性 6.3 本站综合自动化方案简述 6.4综合自动化系统结构框图 第七章 继电保护配置方案 7.1 主变压器保护配置方案 7.2 220KV及110KV母线保护配置 7.3 220KV进线保护配置方案 7.4 110KV出线保护配置方案 7.5 35KV出线保护配置方案 第一章 摘要 湛江220KV变电站电气部分设计 [摘 要]:随着经济的发展和现代工业建设的迅速崛起，供电系统的设计越来越全面、系统，工厂用电量迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资、运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和 安全生产 安全生产管理档案一煤矿调度员先进事迹安全生产副经理安全生产责任最近电力安全生产事故安全生产费用投入台账 方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。 变电站是电力系统的一个重要组成部分，由电器设备及配电网络按一定的接线方式所构成，他从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，然后将电能安全、可靠、经济的输送到每一个用电设备的转设场所。作为电能传输与控制的枢纽，变电站必须改变传统的设计和控制模式，才能适应现代电力系统、现代化工业生产和社会生活的发展趋势。随着计算机技术、现代通讯和网络技术的发展，为目前变电站的监视、控制、保护和计量装置及系统分隔的状态提供了优化组合和系统集成的技术基础。 220KV变电站属于高压网络，该地区变电所所涉及方面多，考虑问题多，分析变电所担负的任务及用户负荷等情况，选择所址，利用用户数据进行负荷计算，确定用户无功功率补偿装置。同时进行各种变压器的选择，从而确定变电站的接线方式，再进行短路电流计算，选择送配电网络及导线，进行短路电流计算。选择变电站高低压电气设备，为变电站平面及剖面图提供依据。本变电所的初步设计包括了: (1)总体方案的确定(2)负荷分析(3)短路电流的计算(4)高低压配电系统设计与系统接线方案选择(5)防雷与接地保护(6)继电保护的选择与整定等内容。 随着电力技术高新化、复杂化的迅速发展，电力系统在从发电到供电的所有领域中，通过新技术的使用，都在不断的发生变化。变电所作为电力系统中一个关键的环节也同样在新技术领域得到了充分的发展。 第二章 原始材料及变电所电气主接线 的确定 2.1原始材料 变电所规模及性质:大型城市变电站(终端站): 电压等级:220KV/110KV/35KV: 线路回数:220KV本期2回交联电缆(发展一回); 110KV本期4回电缆线路(发展2回); 35KV 30回电缆线路，一次性配齐 首先,确定了解变电站的功能,进出线回数,变压器台数,交换功率大小,然后确定母线型式,最后配置保护,自动装置。 2.2变电所电气主接线的确定 电气主接线是电力系统的重要组成部分，它的设计形成式直接关系全所电气设备的选择和配电装置的布置。它的设计应以设计任务 书 关于书的成语关于读书的排比句社区图书漂流公约怎么写关于读书的小报汉书pdf 为依据，以国家有关经济建设方针、政策及有关技术规范为准则，结合工程具体特点来确定，要求安全可靠、稳定灵活，方便经济。 2.2.1 主变压器容量和台数的选择 a.主变压器的台数:设计变电站为大型的城市变电站，负荷较重(本期最大负荷150+210=360MVA，远期最大负荷240+210=450MVA)，又因是城市变电站，负荷较为重要，且为终端变电站，要求电压质量是可以调节的，现在市场上生产的变压器的容量，选择2台变压器不能满足负荷的要求，我选择4台相同容量的变压器。 b.主变压器容量:根据运行经验，变压器的容量应保证有一台检修的情况下，其他变压器能带全部负荷的70%，按任务书给定的资料(按远期最大负荷算)，即3台主变的容量应满足70%的负荷需求，因此本设计的主变每台应带负荷为:[(240+210)x70%]/3=10.5(MAV)，所以我们选择的主变压器。 c.主变型式:本设计220KV降压到110KV和35KV两个电压等级，因此采用三绕组变压器。 d.调压方式:根据地区及负荷的要求，变压器选择有载调压方式。 根据以上原则，查阅有关资料，选择的主变压器技术数据如下: 型号 SFPSZ7—120000/220 容量 120MAV 容量比 120/120/120 高压 220?8x1.25% 中压 121 额定电压 低压 38.5 联结组标号 YN，yno，d11 空载 144KW 损耗 负载 480KW 空载电流 0.9% 高—中 14% 高—低 24% 阻抗电压 中—低 9% 2.2.2 电气主接线方案的拟定 a(方案 I:(见图2—1) 图2-1 分析:因本220KV变电所不仅供本地区的负荷，还降到110KV向另一终端变电所转供大量的负荷，所以方案I在220KV高压侧采用“双母线带旁路接线”他具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点。110KV侧采用“双母线接线”。25KV侧采用“单母线分段带旁路接线”，便于分段检修母线及各出线断 路器。但一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线 不间断供电，两段母线同时故障的机率极小，可以不予考虑。 b(方案?:(见图2—2) 图2-2 分析:考虑220KV本期只有两条进线及本所只有两台主变压器，所以方案?在220KV高压侧采“分母线分段接线”，采用“单母线分段接线”虽然使用断路、 器数量少、布置、占地、造价低，但在变压器故障是需停相应线路，且隔离开关又做为操作电器，所以可靠性差。110KV侧采用“单母线分段接线”，四条出线从不同分段上引接以提高供电可靠性，此种接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，便于分段检修母线。当一段母线发生故障时，自动装置将分段断路器跳开，保证正常母线不间断供电，两段母线同时故障的机率极小，可以不予考虑。当一条出线断路器故障或检修试验时，不会对另一个终端变电所造成停电。25KV侧采用“单母线分段带旁路接线”，此接线的优缺点已在前文中叙述，不再赘述 c( 方案III;见图2-3 见图2-3 分析:方案III在220KV高压侧采用“单母线分段接线”，110KV侧采用“双母线接线”，它具有供电可靠、检修方便，调度灵活及便于扩建等优点，但当母线系统故障时，需短时切除四条出线，使另一端变电所全停电。35KV侧采用“单母线带旁路接线”，虽然对短路器检修等均有好处，但当母线故障时，会造成10KV用户断电，可靠性差，故不宜采用。 d( 方案IV:见图2-4 见图2-4 分析:本方案在220KV侧采用“单母线接线”，虽然单清晰，设备少，投资小，运行操作方便，便于分段检修母线。当一段母线发生故障时，会造成全所停电及另一端站的停电。供电可靠性不好。110KV侧采用“双母线分段接线”，它同时具备双母线和单母线分段的特点，具有很高的可靠性和灵活性，但由于高压断路器及配电装置投资较大，只适合于6-10KV电压等级。35KV侧采用“双母线接线”，它具有供电可靠、检修方便、调度灵活及便于扩建等优点，但当出线断路器检修或故障时，无法将负荷及时送出，会造成重要用户的长时停电，故不宜 采用。 e(方案V:(见图2-5) 图2-5 分析:方案V的220KV侧采用“单母线接线”，此接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，但当母线出现故障时，会造成全所停电及另一端站的停电。110KV侧采用“双母线带旁路接线”，具有十分好的可靠性及灵活性，但使用设备多，投资大。35KV侧采用“单母线接线”，此接法的优点表现在简单清晰，设备少，投资小，但当母线出现故障或短路器检修试验时会造成10KV重要用户的长时间的停电。 由以上的分析，初步选定方案I和方案V为本设计的主接线方案，经详细的比较后选定最终方案。 2.2.3最佳方案的确定 我国《变电所设计技术规程》规定:“变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且应满足运行可靠，简单灵活，操作方便和节约投资等要求”。现就方案I和方案V的可靠性、灵活性和经济性进行详细地比较，筛选出最佳方案。 1、供电可靠性的比较 方案I的220KV高压侧采用“双母线带旁路接线”，当一段母线出现故障时， 及时将运行方式改变到另一母线上运行，只能短时造成全所停电及另一端站 的停电。而方案V的220KV侧采用“单母线接线”，当母线出现故障时，就会 造成全所及另一端站的长时间的停电。110KV侧接线方式的可靠性基本相同， 不需比较。35KV侧方案I采用“单母线分段带旁路接线”，当一段母线发生 故障时，保护装置将分段断路器跳开，保证正常母线不断供电，不会造成35KV 的用户全部停电，且故障段的重要用户可经过旁路母线带出。方案V中35KV 侧采用“单母线接线”，当母线出现故障或短路器故障时会造成35KV重要用 户的长时间的停电。两方案的可靠性相比较，方案I的可靠性比方案V的可 靠性强。 2、灵活性的比较 220KV侧:方案I可选择任一段母线运行。随时检修任一组断路器及母线上的设备，方案V的接线就只能一种方式运行。 110KV侧:两方案都具有很高的灵活性，虽然方案V的灵活性要高一些，即每条出线短路器的检修、试验都可随时进行，但是四条出线向另一端站送电，没有必要选择此种灵活性。 35KV侧:两方案运行调度灵活，四台主变可以单独并列运行，也可全部并列运行。但是主变解列运行时方案I的负荷可单独由四台中的两台主变带出，方案V的负荷只能由其中两台主变带出，另两台主变空载。 3、经济性的比较 在主接线设计时，主要矛盾往往发生可靠性与经济性之间，因此在满足供电 可靠，运行灵活方便的基础上，尽量使设备投资费用和运行费用为最少。方 案I比方案V220KV、35KV设备多，但110KV设备方案I比方案V少一些。二 者相比，方案I比方案V投入的资金要多一些。 虽然方案I比方案V投入资金多，但从可靠性和灵活性综合的看，方案I显 然优于方案V的设计。因此本设计最终确定的方案为设计方案I。 2.2.4 所用电源的引接 a(所用电源引接的原则 1、负荷的种类 本变电所的所用电负荷主要是:变压器强迫油循环冷却装置的油泵、 风扇;蓄电池充电设备;油处理设备;采暖通风;照明及供水泵用电等。 2、负荷的重要性 因本所两台主变压器为强迫循环冷却的变压器，要求所用变分别接在 两个不同的电源上，以保证在变电所所内停电时，仍能使所用电得到不间 断的供电。 b(所用变的供电电压及型号、容量 所用电属于低压用户，本站属大型的220KV变电站，其供电电压为380V 三相四线制，用电容量都较110KV大，因此将供电电压选为35KV，选择 SL7—500/35，低压0.4KV，容量500KVA变压器两台。 c(供电方式 供电可靠性是所用电的首要保证，在本供电系统中所用电应为0级用户。 结合其供电电压及其容量，可将一台所用变压器引接于35kv I段母线上， 另一台所用变压器引接于35kv II段母线上。两所用电源采用明备用方式， 并且装设备用电源自动投入装置来保证其可靠性。 第三章 短路电流的计算 概述:在电力系的电气设备,在其运行中都必须考虑到可能发生的各种故障和不正常运行状态,最常见同时也是最危险的故障是发生各种型式的短路,因为它们会遭到破坏对用户的正常供电和电气设备的正常运行。 短路是电力系统的严重故障,所谓短路,是指一切不正常的相与相之间或相与地(对于中性点接地系统)发生通路的情况。 在三相系统中,可能发生的短路有:三相短路,两相短路,两相接地短路和单 三相短路是对称短路,系统各相与正常运行时一样仍处于对称相接地短路。其中, 状态,其他类型的短路都是不对称短路。 电力系统的运行经验表明,在各种类型的短路中,单相短路占大多数,两相短路较少,三相短路的机会最少。但三相短路虽然很少发生,其情况较严重,应给以足够的重视。因此,我们都采用三相短路来计算短路电流,并检验电气设备的稳定性。 3.1 短路电流计算的目的及规定 3.1.1 短路电流计算的目的: 在变电所的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。在选择电气设备时，为保证在正常运行和故障情况下都能安全、可靠地工作，需要进行全面的短路电流计算。例如:计算某一时刻的短路电流有效植，用以校验开关设备的开断能力和确定电抗器的电抗值:计算短路后较长时间短路电流有效值，用以校验设备的热稳定值;计算短路电流冲击值，用以校验设备动稳定。 3.1.2短路电流计算的一般规定; 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行; 短路种类:一般以三相短路计算; 接线方式应是可能发生最大短路电流的正常方式(即最大运行方式)，而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式; 短路电流计算点:在正常接线方式时，通过电气设备的短路电流为最大的地点; 计算容量:应按工程设计规划容量计算，并考虑系统发展规划。 3.2 短路电流的计算 取基准容量为:Sj=100MVA,基准电压为Uj=Up又依公式: Ij=Sj/?3kV。Uj;Xj=Uj2/Sj,计算出基准值如下表所示: (Sj =100MVA) Uj(KV) 230 115 37 Lj(KA) 0.251 0.502 1.56 Xj(Ω) 529 132 13.7 3.2.1 计算变压器电抗: UK1%=1/2[UK(1-2) %+UK(3-1) %-UK(2-3) %] =1/2[14+24-9] =14.5 UK2%=1/2[UK(1-2) %+UK(2-3) %-UK(3-1) %] =1/2[14+9-24] =-1?0 UK3%=1/2[UK(3-1) %+UK(2-3) %-UK(1-2) %] =1/2[9+24-14] =9.5 XT1*=( UK1%/100)X(Sj/Se)=14.5/120=0.1208 XT1*=( UK2%/100)X(Sj/Se)=0 XT1*=( UK3%/100)X(Sj/Se)=9.5/120=0.079 3.2.2 系统电阻(根据原始资料) 近期: XMAX1*=0.1334;XMAXO*=0.1753; XMin1*=0.1245; XMinO*=0.2319; 远期: XMAX1*=0.1139;XMAXO*=0.1488 3.2.3 统计算电路图及等值网络图 如图3-1、图3-2和图3-3 图3-1 图3-2 图3-3 3.2.4 短路计算点的选择 选择如图3-2中的d 1、d2、d3各点。 短路电流计算 d1点短路时:Up=230kv 流经进线回路的短路电流的计算: I”*=I*?=1/X1*=1.0/0.1139=8.78 每个回路的三相短路电流为: I”=(I”* X Ij )/4=(8.87X0.251)/4=1.1kA 两相短路电流分别:0.866x1.1=0.95KA 冲击电流为ich=2.55 * I”=2.55X1.1=2.805(KA) 短路容量为:S=?3Uj *I”=1.732X230X1.1=438.2(MVA) Ich =1.51*I”=1.51X1.1=1.66(KA) 、d2点短路时Up=115KV 2 流经主回路的短路电流的计算: I”*=I*?=1/X1*=1.0/(0.1139+0.0302+0)=6.94 每个回路的三相短路电流为: I”=(I”* X Ij )/4=(6.94X0.502)/4=0.87KA 两相短路电流分别为:0.866X0.87=0.754KA 冲击电流为:ich=2.55 * I”=2.55X0.87=2.218(KA) 短路容量为:S=?3Uj *I”=1.732X115X0.87=173.28(MVA) Ich =1.51*I”=1.51X0.87=1.31(KA) 3、d3 点短路时Up=37KV 流经主变回路的短路电流的计算: I”*=I*?=1/X1*=1.0/(0.1139+0.0302+0.01975)=6.105 每个回路的三相短路电流为: I”=(I”* X Ij )/4=(6.105X1.56)/4=0.855KA 两相短路电流分别为:0.866X0.855=0.74KA 冲击电流为:ich=2.55 * I”=2.55X0.855=2.18(KA) 短路容量为:S=?3Uj *I”=1.732X37X0.855=54.79(MVA) Ich =1.51*I”=1.51X0.855=1.29(KA) 3.2.6 将所计算最大方式下短路电流值列成下表: I”I” 名称 基准(KA)三(KA)两ich Ich S 短路点 电压(KV) 相 相 (KA) (KA) (MVA) d1 230 1.1 0.95 2.805 1.66 438.2 d2 115 0.87 0.754 2.218 1.31 173.28 d3 37 0.855 0.74 2.18 1.29 54.79 第四章 电气设备的选择 概述:导体和电器的选择是变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全、经济的重要条件。在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节约投资，选择合适的电气设备。 电气设备的选择同时必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进、经济合理、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需要。 电力设备要能可靠的工作，必须按正常工作条件进行下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。 4.1 选择设计的一般规定 电气设备的选择设计，同样必须执行国家的有关技术经济政策，并应做到技术先进，经济合理，安全可靠，运行方便和适当的留有余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。电气设备的选择，应依据以下规定: 4.1.1 一般原则 1、应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展的需要; 2、应按当地环境条件校核; 3、应力求技术先进和经济合理; 4、选择导体时应尽量减少品种; 5、扩建工程应尽量使新老设备型号一致; 6、选用的新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。 4.1.2 有关的几项规定 电气设备应按正常运行情况选择，按短路条件验算其动、热稳定，并按环境条件校核设备的基本使用条件。 1、正常运行条件下，各回路的持续工作电流应规定公式计算; 2、验算电气设备时，所用短路电流的值一定要是在规定的条件下求得; 3、验算导体短路热稳定时，所用的时间一般采用主保护的动作时间加相应的 断路器全分闸时间，同时要考虑到主保护的死区;电气设备的短路电流计 算时间，一般采用后备保护的动作时间加相应的断路器全分闸时间; 4、环境条件:选择导体的电器时，应按当地环境条件校核。当气温、风速、 湿度、污秽、海拔、地震、覆冰等环境条件超出一般电器的规定时，应通 过技术经济比较后分别采取下列措施: 1)向制造部门提出补充要求，订制符合当地环境产品; 2)在设计或运行中采取相应的防护措施如采用屋内配电装置，加减震器 等。 4.2 电气设备的选择与校验 4.2.1主变压器持续工作电流的计算: 220KV高压侧 Igmax= 1.05I N =1.05S N /?3U N =1.05X120000/1.732X220 =330.67(A) 110KV中压侧Igmax= 1.05I N =1.05S N /?3U N =1.05X120000/1.732X110 =661.35(A) 35KV低压侧Igmax= 1.05I N =1.05S N /?3U N =1.05X120000/1.732X35 =2078.52(A) 4.2.2断路器及隔离开关的选择 1、220KV断路器及隔离开关的选择 短路器 隔离开关 额定参数及短路电流计算数据 SW6-220/1200 GW4-20D/1000 U N =220(KV) 220 220 Igmax =330.679(A) 1200 1000 I”=1.1(KA) 21 23.7 ich =2.805(KA) 55 80 Ich =1.66(KA) 21 S=438.2(MVA) 6000 断路器校验 动稳定: ich =2.805(KA) iman =55(KA) iman , ich 故合格 热稳定: ″=1 td1=0.85 t=1S I?2td2=0.87*0.87*0.85 Il 2 ••t=55*55*1 所以:I?2td2 Il 2 ••t 所选型号符合要求 隔离开关校验 动稳定:iman , ich 热稳定:I?2td2 Il 2 ••t 所选型号符合要求 35KV侧: 额定参数及短路电流计算数据 短路器 隔离开关 HB-35/3150 GW-35D/4000 U N =35(KV) 35 35 Igmax =2078.52(A) 3150 4000 I”=0.855(KA) 40 40 ich =2.18(KA) 100 104 Ich =1.29(KA) 40(5S) S=54.79(MVA) 2425 断路器校验 动稳定: ich =2.18(KA) iman =100(KA) iman , ich 故合格 热稳定: ″=1 td1=0.85 t=1S I?2td2=0.87*0.87*0.85 Il 2 ••t=100*100*1 所以:I?2td2 Il 2 ••t 所选型号符合要求 隔离开关校验 动稳定:iman , ich 热稳定:I?2td2 Il 2 ••t 所选型号符合要求 2、35KV出线、旁路及所变断路器及隔离开关的选择 35KV出线、旁路及所变断路器选择SW2-35型，主要参数如下: 型号 SW2-35 额定电压 35KV 最大电压 40.5KV 额定电流 1500A 额定开断电流 2408KA 断开容量 1500MVA 热稳定电流 24.8KA 极限通过电流 63.4KA 35KV出线、旁路及所变隔离开关选择GW4-35D，主要参数如下: 型号 GW4-35 额定电压 35KV 额定电流 1000A 热稳定电流 23.7KA(4S) 动稳定电流 80KA 3、断路器型式的选择，除需要满足和项技术和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较才能确定，根据当前我国生产制造情况， 3~220KV电网一般采用少油断路器。35KV因要求容量大，采用六氟化硫断路器。 隔离开关型式的选择，应根据配电装置的布置特点和使用等因素，进行 综合的技术经济比较后确定。本方案对35KV侧采用屋内式，对110KV、220KV 采用屋外式。 220KV进线、主变、母联断路器及隔离开关采用相同型号。 110KV主变、母联、出线断路器及隔离开关采用相同型号。 35KV主变、分段断路器及隔离开关采用相同型号。 4.3 母线的选择 4.3.1 型式: 载流导体一般采用铝质材料，对于持续工作电流在4000A及以下时，一般采用矩形导体:在110KV及以下高压配电装置，一般采用软导体，当采用硬导体时，宜选用铝锰合金的管形导体。 4.3.2 母线截面的选择: 除了配电装置的汇流母线及较短导体按导线长期发热允许电流选择外，其余导体的截面一般按经济电流密度选择。本设计要求选择的35KV母线属于配电装置的汇流母线，故应按导线长期发热允许电流选择。即:Igmax ?KoIy Iy —相应于某一母线布置方式和环境温度为+25?时的导体长期允许载流量，此值由表中查出。 Ko—温度修正系数，此值由表中查出。 对于屋外配电装置的裸导体，最高环境温度取该处通风设计温度，当无资料时，可取最热月份平均最高温度加5?。 4.3.3 35KV母线的选择、校验 已知最热月份平均最高温度+30?，故环境温度按+35?计算，查表得出综合修正系数K=0.88 求 Igmax =1.05IN =1.05S N /?3U N =1.05X2100/1.732X35 =3637.4(A) 依 Igmax ?KoIy 得 Iy?Igmax /K=363704/0.88=4133.4(A) 查表选用四条竖放矩形铝母线，导体尺寸为125X10(mm2 )(载流量4225A)。 1. 热稳定校验 按短路条件下的电流校验导体热稳定的校验公式为: S?Smin=I??tdzkf/C C2=Kin[(t+t2)/(t+t1)]X10-4 K=222X106ω.δ/ Ω.cm4 t=245; t1=30; t2=200 C=220X106In[(245+200)/(245+30)X10-4 C=103.37 tr=tb+tgu=0.5+0.15=0.65 ß″=Iz″/I?=1 查表得 tdz=0.4; kf=1 S=24490X0.63/103.37=149.3(mm) S?S=149.3(mm)满足要求. 2. 动稳定校验 按短路条件下的电流校验导体动稳定的校验公式为: ζmax?ζy ζy硬铝母线材料的允许应力为6.9 X 105Pa 单条矩形母线ζmax=1.73i2ch X ßL2/аω X 10-8Pa 支柱绝缘子跨距L取 1.5 母线相间距а取0.35m 母线自振频率fm=112 X ri /I2 X ε =112 X 0.829 X 8/1502 X 1.55 X 104 =511.70(Hz) 单条母线共振频率范围为35-135Hz Fm不在其范围内,故可取ß?1 查表得 ω=0.167bh=0.167 X 1 X 8=10.69X10-6 ζmax=1.73i2ch X ßL2/аω X 10-8Pa =1.73 X 32.492 X 1 X 1.52/(0.35 X 10.69 X 10-6) X 10-8Pa =40.63(Pa) 显然ζmax?ζy满足动稳定要求 4.4、 220KV,110KV母线电压互感器及其熔断器的选择 4.4.1 型式: 220KV 110KV选用油浸结构电磁式电压互感器; 4.4.2 接线方式的选择要求在满足二次电压和负荷要求的条件下,电压互感器应尽量采用简单接线; 4.4.3 电压选择按额定及二次系统所需选择; 4.4.4 准确度及二次负荷应满足计算和继电保护的需求; 根据以上各项要求,本设计选择的220KV,110KV母线电压互感器列入下 电压等级 220KV 110KV 型号 JCC-220WJCCi-110W1 1 电压比(KV) 220/?3 0.1/?3 0.1/3 110/?3 0.1/?3 0.1/3 准确级次及 最大 ; 3级 ; 1级 ; 0.5级 最大; 3级; 1级 ; 0.5级 容量(VA) 2000; 1000 ; 500 ; 250 2000; 1000; 500 ; 250 接线组别 1/1/1-12-12 1/1/1-12-12 4.4.5 熔断器的选择 220KV电压互感器熔断器选择为RDW-220/0.5,额定电流0.5A. 110KV电压互感器熔断器选择为RDW-110/0.5.额定电流0.5A. 4.5 全所电压互感器,电流互感器配置方案 4.5.1 电压互感器的配置方案 1. 220KV系统电压互感器的配置方案:由于220KV采用双母线接线方式,所以每段母线各有一组电压互感器,即220KV配置两组,6只电压互感器; 2.110KV,35KV系统的配置情况基本与220KV系统的配置一样。 电压互感器配置 安装位置 额定电压(KV) 型号 电压比 220KV 220 JCC1-220W1 220/?3 0.1/?3 0.1/3 110KV 110 JCC1-110W1 110/?3 0.1/?3 0.1/3 35KV 35 JDZ-35 35/?3 0.1/?3 0.1/3 4.5.2电流互感器的配置方案 根据电流互感器的选择原理,接电流互感器最大工作电流选择全所的电流互感器,配置情况列表如下: 220KV系统电流互感器的配置 计算数据(A) 额定电压(KV) 型号 电流比 Igmax=330.67 220KV LCWD-220 600/5 110KV系统电流互感器的配置 计算数据(A) 额定电压(KV) 型号 电流比 Igmax=661.35 110KV LCWD-110 1000/5 35KV系统电流互感器的配置(出线除外) 计算数据(A) 额定电压(KV) 型号 电流比 Igmax=2078.52 35KV LCW-220 3000/5 35KV出线电流互感器的配置 额定电压(KV) 型号 电流比 35KV LCW-35 1000/5 4.6 电气主要设备一览表 电气主要设备一览表 名称 型号 电压等级主要参数 数量 (KV) 1#、2#、 S=120MVA;IO%=0.9;3#、4#主SFPZ7-120000/220 220 4台 Po=144KW 变 I=1200A;IZ=21KA;断路器 SW6-220/1200 220 7组 Sd=6000MVA I=1000A;IZ=18.4KA;断路器 SW4-110/1000 110 9组 Sd=3500MVA I=3150A;IZ=40KA;断路器 HB-35/3150 35 5组 Sd=2425MVA I=1500A;IZ=24.8KA;断路器 SW2-35 35 34组 Sd=1500MVA UN=220KV;I=1200A;隔离开关 GW4-220D/1000 220 27组 IZ=23.7KA UN=110KV;I=1000A;隔离开关 GW4-110/1000 110 26组 IZ=23.7KA UN=35KV;I=4000A;隔离开关 GW4-35D/4000 35 10组 IZ=40KA UN=35KV;I=1000A;100隔离开关 GW4-35D 35 IZ=23.7KA 组 矩形铝硬母线 母线 35 IY=4194A 3X125mmX10mm 电压互感220KV/?3 ;100V/?3; JCC1-220W1 220 6只 器 100/3 电压互感110KV/?3 ;100V/?3; JCC1-110W1 110 6只 器 100/3 电压流互35KV/?3 ;100V/?3; JDZ-35 35 6只 感器 100/3 电流互感LCWD-220 220 600/5A;D/D/0.5 21只 器 电流互感 LCWD-110 110 1000/5A;D/D/0.5 27只 器 电流互感 LCWD-35 35 3000/5A;D/D/0.5 15只 器 电流互感 LCWD-35 35 1000/5A;D/D/0.5 96只 器 电流互感 LCWD-35 35 300/5A;D/D/0.5 6只 器 第五章 防雷保护与接地保护装置的设 计 5.1 直击雷过电压的保护 根据《电气设备过电压的保护设计技术规程》规定，变电站直击雷过电压保护可采用避雷针或避雷线，本站设计采用室外中型布置，最高设备不高于11米，站内全部设备站地长为76.8米，宽为64.9米，拟用三跟独立避雷针作为全部直击雷过电压保护，按照规程规定，避雷针的接地网分别埋设，每支避雷针距电气设备不小于5米，地下接地线与设备接地相距不小于3米。 5.2 避雷针的选择与效验 1、避雷针高度的确定: 当D=7pha时，保护范围一侧最小宽度bX=0，所以要求D?7pha，当h?30m，P=1，D按较长针距取为D=104m，则避雷针有效高度ha=D/7p=104/7*1=14.8米，已知最高设备hX=11米，所以避雷针高度h=ha+ hX =11+14.8=25.8米，取避雷针高度为30米。 拟定三针之间的距离:D1-2=90m，D1-3=104m，D2-3=74m 1、避雷针相对位置及距离如图: N1/30米 D1-2=90m D1-3=104m N1/30米 N1/30米 D2-3=74m 3、防雷保护计算: 将3支等高避雷针分为三组，然后分别按两支等高避雷针进行计算和效验，如果各边范围的一侧最小宽度bX>0，则全部面积受到保护 计算公式:h= ha+ hX h0=h—D/7p (p=1) h?h/2时，rx=(h—hX)p hX >D时 RC=ρ/(2?Ι)?Ln*4L/0.846=100/(2*3.14*2.5)?Ln*4*2.5/0.846=17.4Ω 利用简化公式:n?0.9 RC/rnC，其中nC:接地体利用系数。 假设n=80根。查手册nC=0.6 n>0.9*17.4/0.5*0.6=52根 假如n取70根，验算接地电阻:R=0.9*17.4/70*0.6=0.37Ω 围绕配电装置接地回路总长约为500米，则a=500/70=7.14 则a/L=7.14/2.5=2.8>2.4 由手册查得nC=0.62>0.6。故选70根即可满足要求。 5.5、防雷保护 一、避雷器的配置 电气设备在运行中承受工作电压外，还常常会遭到过电压的作用，如雷电引起的过电压，其数值远远超过工作电压，如不采取措施，将使绝缘受到破坏，缩短设备使用寿命。 二、避雷器的选择 选用避雷器，应使用避雷器的额定电压与安装该避雷器的电力系统电压等级相同，并且使避雷器的灭弧电压大于其安装工作母线可能出现的最高工频电压，避雷器的工频放电电压应大于灭弧电压的1.8倍，在目前的电力系统中，常选用氧化锌避雷器。 氧化锌避雷器具有以下优点:(1)无间隙 (2)无续流 (3)电力设备所受过电压可以降低 (4)通流容量大 (5)伏安特性平坦、残压低，不产生截流。 三、变压器中性点保护: 对于中性接地的系统，由于继电保护的要求，其中一部分变压器中性点是 不接地的，而这些系统中的变压器是分级绝缘的，即变压器中性点绝缘水平要比相线端低得多，110KV变压器中性点绝缘等级为35KV电压等级，所以中性点应对中性点避雷器或保护间隙保护之。 i. 其冲击放电电压应低于变压器中性点的冲击耐压; ii. 其灭弧电压应大于电网单相接地而引起的中性点电位升高的稳压值 U(U=0.6UXG) 四(本设计中选用避雷器的型号:(见表9) 五、中性点保护隔离开关选择与作用: 当接地失去后，中性点绝缘水平按35KV设计的，根据实际，中性点电流约为100-200A，选用GW-60/400是合适的; 对中性点接地系统，由于继电保护的要求，其中一部分变压器中性点是不接地的，所以用隔离开关，另外在开断和接入变压器时，先将变压器中性点直接接地，待操作完毕后，再用隔离开关将中性点拉开; 六、避雷针的设置 1、根据《电力设备过电压保护设计技术规程》，对避雷针有如下几个方面的要求: (1)独立避雷针与配电装置带电部分，变压所电力设施接地部分、架构接部分之间的空气中距离应符合下式要求: SK?0.3RCH+0.1H 式中:SK-----空气中距离 RCH------独立避雷针的冲击接地电阻 H------避雷针校验点的高度 (2)独立避雷针的接地装置与变电所接地网的地中距离应符合下式要求: SD?0.3RCH 式中:SD-----地中距离 除上述要求外，，对避雷会还有:SK不宜小于5米、SD不宜小于3米 (3)独立避雷针宜设独立接地装置; (4)独立避雷针不宜设在人经常通过的地方，避雷针及其接地装置与路边或出入口等的距离不宜小于3米; 2、根据各项事宜，为保护变电所电气设备免受直击雷的侵害，本设计装设两支29米等高的独立避雷针及两支26米等高的独立避雷针，且采用独立接地装置，通过计算，此设计满足防雷要求(具体过程见上述5-2、5-3、5-4): 5.6 接地装置 为保证人身和设备安全,电气设备宜接地或接零,为了将各种不同电压的电气设备接地,应使用一个总的接地装置,电气设备的人工接地体应尽可能使电气设备所在地点附近对电压分布均匀,在接地短路电流的电气设备一定要装设环行接地体,并加装均压带。 对变压器、电器的底座和外壳、互感二次绕组、屋外配电装置的金属和钢筋混凝土构架以及靠近带电部分的金属遮拦和金属门等都是接地范围。 本设计对接地装置布置: (1) 接地装置系由L50X5、长2.5M的角钢作为直接地体和一60X6扁钢作为 水平接地体构成接地装置，埋设深蔗0.8米; (2) 接地棒每隔6M埋设一根，并用一60X6扁钢连成环行状; (3) 杆塔、金属架构、电气设备金属外壳等。操作机构、电气设备工作设备接 地等处均需接地，其分支引线除工作接地外，均采用,16圆钢引出地面， 其引出位置应按距离接地设备最近处设置; (4) 地下电缆沟的接地线采用一60X6扁钢与电缆支架连接，中间及端头与主 接地网相连接，户外地上电缆支架用,16圆钢与接地网连接; (5) 接地装置总接地电阻应超过0.5，否则增加接地棒，至总接地电阻不大于 0.5为止; (6) 变压器采用一60X6扁钢两处可靠接地; 第六章 综合自动化方案设计 自动化的原则:变电站综合自动化系统是利用先进的计算机技术、现代电子技术、通信技术和信息处理技术等实现对变电站二次设备(包括继电保护、控制、测量、信号、故障录波、自动装置及远动装置等)的功能进行重新组合、优化设计，对变电站全部设备的运行情况执行监视、测量、控制和协调的一种综合性的自动化系统。通过变电站综合自动化系统内各设备间相互交换信息，数据共享，完成变电站运行监视和控制任务。变电站综合自动化替代了变电站常规二次设备，简化了变电站二次接线。变电站综合自动化是提高变电站安全稳定运行水平、降低运行维护成本、提高经济效益、向用户提供高质量电能的一项重要技术措施。 功能的综合是其区别于常规变电站的最大特点,它以计算机技术为基础, 以数据通讯为手段,以信息共享为目标. 综合自动化实现的两个原则: 一是中低压变电站采用自动化系统，以便更好地实施无人值班，达到减人增效的目的; 二是对高压变电站(220kV及以上)的建设和设计来说，是要求用先进的控制方式，解决各专业在技术上分散、自成系统，重复投资，甚至影响运行可靠性。 6.1 常规变电站的缺点 (1)安全性、可靠性不高。 (2)电能质量、控制性不高。 (3)占地面积大。 (4)实时计算和控制性不高 (5) 维护工作量大 6.2 综合自动化变电站的优越性 a) 在线运行的可靠性高. b) 供电质量高. c) 专业综合、易发现. d) 变电站运行管理的自动化水平高. e) 减少控制电缆. f) 维护调试方便. g) 为变电所的无人值班提供了可靠条件. 6.3 本站综合自动化方案简述 本站采用分散分布式结构的综合自动化系统,面向电气间隔的方法进行设计,间隔层中个数据采集、监控单元和保护装置做在一起,设计在同一机箱中,并将这些机箱就地分散安装在一次设备附近和开关柜上。这样个间隔单元的设备相互独立,仅通过光纤或电缆网络由站控机对他们进行管理和交流信息,能在间隔层内完成的功能一般不一赖通信网络。 6.4 综合自动化系统结构框图 根据原始资料的要求,本站综合自动化结构框图: 第七章 继电保护配置方案 7.1 主变压器保护配置方案 1.主保护的配置 ( 1) 差动保护:跳三侧断路器,发动作信号; (2) 差流速断:跳三侧断路器,发动作信号; (3) CT断线:持续时间t,发动作信号; (4) 差流月限:持续时间t,发动作信号; (5) 启动通风:持续时间t,发动作信号; (6) 调压重瓦斯:瞬时出口,跳三侧断路器,发动作信号; (7) 本体重瓦斯:瞬时出口,跳三侧断路器, 发动作信号; (8) 冷却器电源全停:延时出口,跳三侧断路器,发动作信号; (9) 压力释放: 瞬时出口,跳三侧断路器,发动作信号; (10) 调压轻瓦斯及本体轻瓦斯:发动作信号; (11) 油位低及油温高:发动作信号; 2. 后备保护配置 高压侧: (1) 复合电压方向过电流保护:一段1时限,跳本侧断路器,发动作信号;2时限, 跳三侧断路器,发动作信号; (2) 复合电压过电流保护: 一段1时限,跳三侧断路器,发动作信号; (3) 零序(方向)过电流:一段1时限,跳本侧母联及旁路断路器,发动作信号; 2 时限,跳本侧断路器,发动作信号;二段1时限, 跳本侧断路器,发动作信号; 2时限,跳三侧断路器,发动作信号; (4) 零序电流电压保护(间隙): 一段1时限,跳三侧断路器,发动作信号; (5) 零序电压保护(直接接地): 一段1时限,跳三侧断路器,发动作信号; 中压侧: (1) 复合电压方向过电流保护: 一段1时限,跳本侧断路器,发动作信号; 2时 限,跳三侧断路器,发动作信号; (2) 复合电压过电流保护: 一段1时限,跳三侧断路器,发动作信号; (3) 零序(方向)过电流:一段1时限,跳本侧母联及旁路断路器,发动作信号; 2 时限,跳本侧断路器,发动作信号;二段1时限, 跳本侧断路器,发动作信号; 2时限,跳三侧断路器,发动作信号; (4) 零序电压保护(直接接地): 一段1时限,跳三侧断路器,发动作信号; 低压侧: (1) 复合电压过电流保护: 一段1时限,跳本侧断路器,发动作信号; 2时限,跳 三侧断路器,发动作信号; (2) 低压侧接地(零序过电压)持续时间t,发动作信号; 3. 告警保护: (1) 三侧过负荷:发过负荷动作信号;显示过负荷侧; (2) 三侧PT断线:发PT断线信号;显示PT断线侧; (3)三侧CT断线:发CT断线信号;显示CT断线侧; (4)变压器超过整定电流时启动辅助风扇持续时间t发动作信号; (5) 后备保护启动总出口时启动失灵保护; 7.2 220KV及110KV母线保护配置 1.原则:根据系统的具体情况和有关规程规定,通常在下面几种情况下,应考虑装设专用的母线保护配置。 (1) 基于系统稳定要求,当母线发生故障必须快速切断时 ; (2) 当残余电压小于(0.5,0.6)Ue时,为保证用户的用电质量,应考虑装设母线保护; (3)对于具有分段断路器的双母线，由于其供电可靠性要求高，若利用供电组件的后备保护作为母线保护，其可能无选择性的切除母线故障，或是切除故障时间长，不能满足运行上的要求。应考虑装设母线保护; (4) 对于固定联接的母线和组件由双断路器联接的母线，应考虑装设母线保护; (5) 在变电所中，为减少短路容量，应考虑装设母线保护; 2、对母线保护的要求是: (1) 能快速、有选择地切除故障; (2) 保护必须具有可靠性和灵敏度; (3) 大接地系统母线保护采用三相式接线，小接地系统采用两相接线; (4) 根据需要加装重合闸装置。 3、母线保护配置: 本所220KV及110KV母线保护采用比较母联断路器电流相位差动保护，电流相位比较式母线差动保护，可以克服组件固定联接的双母线差动保护装置缺乏必要的灵活性的缺点。它不受组件联接方式的影响，具有较高的可靠性和动作选择性。 7.3 220KV进线保护配置方案 220KV线路设两套不同原理厂家的微机性线路保护装置，以实现对全程电缆的双重快度保护。 1、 第一套保护 A( 主保护的配置 纵差动保护:差动保护用复合地线光揽实现，对全程电缆实现快度保护，跳断路器，发动作信号; B(后备保护的配置 距离保护:由三段式相间距离和三段式接地距离保护构成，跳断路器，发动作信号; 零序保护:由全相运行的四段式零序保护和两段式不灵敏零序保护构成，跳断路器，发动作信号; 重合闸:综合重合闸。由纵重、单重、三重、停用位置; PT断路:发PT断线信号; CT断路:发CT断线信号; 2、 第二套保护 A( 主保护的配置 高频保护:采用高频闭锁方向保护，两段采用相同型号的保护装置和收 发信机对全程电缆实现快速保护，跳断路器，发动作信号; B( 后备保护的配置 距离保护:由三段式相间距离和三段式接地距离保护构成，跳断路器， 发动作信号; 零序保护:由全相运行的四段式零序保护和两段式不灵敏零序保护构成，跳断路器，发动作信号; 重合闸:综合重合闸。由纵重、单重、三重、停用位置; 两套保护中允许一套重合闸装置投入运行。 PT断路:发PT断线信号; CT断路:发CT断线信号; 7.4 110KV出线保护配置方案 110KV出线配置常规保护，主要构成: (1) 距离保护:跳断路器，发动作信号; (2) 零序保护:跳断路器，发动作信号; (3) 重合闸。 (4)PT断路:发PT断线信号; (5)CT断路:发CT断线信号; 7.5 35KV出线保护配置方案 35KV出线配置常规保护，主要构成: (1) 过流I段保护(速断保护)，无时限动作，不设延时整定，跳断路器， 发动作信号; (2) 过流II段保护(过流保护)，延时动作，可整定延时动作时间，跳断 路器，发动作信号; (3) 重合闸:普通三相一次重合闸; (4) PT断路:发PT断线信号; (5) CT断路:发CT断线信号; 参考文献: [1] 李光琦.《电力系统暂态分析》北京:中国水利电力出版社，1995 [2] 西北电力设计院 东北电力设计院.《电力工程设计手册》上海，上海科学技术出版社，1981 [3] 中华人民共和国能源部.《220KV变电所设计规范》北京:中国计划出版社，1993 [4] 清华大学等.《电力系统计算》北京:中国水利电力出版社，1978 [5] 姚春球.《发电厂电气部分》北京:中国电力出版社，2004 [6] 刘健.《配电自动化系统》北京:中国水利电力出版社，1998 [7] 谷水清等编《.电力系统继电保护》. 北京: 中国电力出版社, 2005 致谢 经过了两个多月的学习和工作，我终于完成了《湛江220KV变电所电气部分设计》的论文。从开始接到论文题目到系统的实现，再到论文文章的完成，每走一步对我来说都是新的尝试与挑战，这也是我在大学期间独立完成的最大的项目。在这段时间里，我学到了很多知识也有很多感受，一些相关技术很不了解的状态，我开始了独立的学习和试验，查看相关的资料和书籍，努力去完成这个设计。 本论文是在指导老师汤放奇教授的悉心指导下完成的，在此，向辛勤的指导老师汤放奇教授表示衷心的感谢和崇高的敬意～同时也得到长沙理工大学继续教育学院各位老师的关心和教导，一并表示最诚挚的谢意～