12174發電廠電氣部分初步設計

何繼光，劉 玉，饒 雪

（武漢大學 電氣工程學院，湖北 武漢 430072）

改革開放以來，我國工農業迅速發展，用電結構發生根本變化，隨著電力系統的發展，新技術、新設備在電力系統得到廣泛的應用，為了達到迅速改變我國部分地區電網目前的薄弱狀況，滿足人民生活用電兼顧工農業發展，故將大量建設類似本設計內容的110 kV降壓變電所。

本次設計的變電所位于城市近郊，在變電所附近有地區負荷，其中變電所電氣一次部分110 kV由2回線路；中壓側35 kV送出4回線路；在低壓側10 kV送出10回線路，為近區負荷，該變電所的所址，地勢平坦，交通方便。

1 設計說明書

1.1 對該變電所在電力系統中的地位、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負荷，110 kV由2回線路；中壓側35 kV送出4回線路；在低壓側10 kV送出10回線路，為近區負荷，該變電所的所址，地勢平坦，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，因為三相變壓器運行時最經濟可靠的，變電所的主變容量是根據負荷發展規劃來確定的，以及根據系統的特點和三類負荷的要求，本系統采用二臺變壓器，但從各方面的負荷考慮，從經濟上考慮，以及目前發展狀況，可選一臺變壓器，預留一臺變壓器較合適，變電所的高峰負荷有變壓器的正常過負荷能力來承擔，這是由變電所高峰負荷時間（0.5-1s）一端特點決定的，可使變壓器在較長時間在接近滿負荷狀態下運行，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用戶要求，可采用三繞組變壓器[1]。

類型：SFSZ8—20000/110（三相風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側單母線接線，35 kV側和10 kV側也采用單母線接線

方案二 110 kV側單母線分段帶旁母接線，35 kV側和10 kV側采用單母線分段接線。

1.3.2 主接線方案的技術經濟比較

方案一 其優點為接線簡單、清晰、采用的電氣設備少，比較經濟，操作簡單方便，便于擴建，也便于采用成套配電裝置。另外隔離開關僅僅用于檢修，不作為操作電器，不易發生誤操作。缺點是可靠性不好，不夠靈活，母線和隔離開關檢修或發生故障時，必須斷開全部電源，是整個配電裝置停電。

方案二 該接線既有單母線接線簡單明顯、方便經濟的優點又在一定程度上提高了供電可靠性。缺點：是當一段母線隔離開關故障或檢修時，該母線段上的所有回路都要長時間的停電，所以其連接的回路數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試保護裝置時，不中斷對用戶的供電。對110 kV配電裝置，線路負荷大，沿線分支引線多，而其中多數又為重要用戶就設旁路母線，為保障供電的可靠性和安全性，對110 kV側設置為單母分段帶旁母接線。同時分段斷路器兼作旁路斷路器接線，可以減少設備，節省投資。

根據上訴兩種方案的技術經濟比較，旁路母線系統增加了許多設備，造價昂貴，運行復雜，只有出線斷路器不允許停電檢修的情況下，才設置旁路母線，考慮其為110 kV常規變電所，出線較多，且電壓等級高，又考慮其安全性，可靠性第一的原則兼顧經濟性，選擇方案二。

1.4 電氣設備的選擇結果

1.4.1 斷路器的選擇結果

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

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

1.4.2 隔離開關的選擇結果

1）110 kV隔離開關的選擇結果：選擇GW5—110/600—Ⅱ隔離開關

2）35 kV側進線隔離開關的選擇結果：選擇GW5－35GD/630隔離開關

3）35 kV側出線隔離開關的選擇結果：選擇GW5－35GD/600隔離開關

4）10 kV側進線隔離開關的選擇結果：選擇GN2—10/2000隔離開關

5）10 kV側出線隔離開關的選擇結果：選擇屋外GN6—10T/600型隔離開關

1.4.3 電流互感器的選擇結果

1）110 kV側電流互感器的選擇：選擇LB1—110型電流互感器

2）35 kV側電流互感器的選擇：選擇LDB－35型電流互感器

3）35 kV側出線電流互感器的選擇：選擇LAN－35型電流互感器

4）10 kV側電流互感器的選擇：選擇LFZJ3—10型電流互感器

5）10 kV側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側電壓互感器的選擇：選擇JCC1－110型電互感器

2）35 kV側電壓互感器的選擇：選擇JDX6－35型戶外電壓互感器

3）10 kV側電壓互感器的選擇：選擇JDZX7－10型戶內式電壓互感器

1.4.5 電力電容的選擇結果

電力電容器的選擇結果：選擇BFM11－1200－3W型電力電容器。

1.4.6 絕緣子的選擇

1）110 kV絕緣子的選擇結果：選用ZS－110型支柱絕緣子

2）35 kV絕緣子的選擇結果：選用ZS－35型支柱絕緣子

3）10 kV絕緣子的選擇結果：選用ZNA－10型支柱絕緣子

1.4.7 穿墻套管的選擇結果

1）110 kV穿墻套管的選擇結果：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穿墻套管的選擇結果：選擇屋內用的CLB－10/1500穿墻套管

1.4.8 熔斷器的選擇結果

1）保護35 kV側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10 kV側所用變的熔斷器的選擇：選擇RN1－10型戶內管形熔斷器

3）保護10 kV側電壓互感器的熔斷器的選擇：選擇RN2－10型戶內管形熔斷器

4）保護電力電容的熔斷器的選擇：選擇RN1－10型戶內高壓熔斷器

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側避雷器選用Y10W－108/268型

2）35 kV側選用Y5W－42/134型

3）10 kV側選用Y5WZ—12.7/45型，10 kV側出線與10 kV側相同

1.5 母線系統的選擇結果

1）110 kV側母線選LGJ－185型鋼芯鋁絞線

2）35 kV側母線選擇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 繼電保護的規劃設計

按照《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，并考慮到采用微機保護的具體情況，采用雙主雙后的配置方式：差動保護，復合電壓閉鎖的過電流保護、過負荷保護、零序過電流保護及瓦斯、油溫、繞組溫度、壓力釋放等非電量保護。

1.6.1 主變壓器的保護

1）主變壓器的縱聯差動保護：縱聯差動保護是變壓器的主保護之一。

2）變壓器的瓦斯保護：瓦斯保護繼電器的選擇：DX－8J型信號繼電器，DZ－32B型中間繼電器[2]。3）變壓器的過電流保護：過電流保護應該安裝在電源側。4）變壓器的過負荷保護：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：選擇DL－7型電流繼電器，人為延時是零，但要躲過避雷器的放電時間0.04～0.06 s。6）變壓器的零序電流保護：選用DL-33型電流繼電器，JSJ1-A/D時間繼電器，LY-31電壓繼電器。

1.6.2 母線保護

1）110 kV母線的保護。110 kV中性點直接接地電網線路的保護配置，線路的相間短路和單相接地短路保護均應動作于斷路器跳閘，可裝設全線速動保護

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

3）10 kV母線的保護。設置兩段式電流保護。

1.6.3 防雷規劃保護設計

1）直擊雷和感應雷保護：防雷保護裝置：

圖1 防雷保護接線圖Fig.1 Lightning protection of wiring diagram

2）配電裝置對侵入雷電波的保護：

50%沖擊放電電壓：電壓等級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線保護段的長度有關：1 km進線保護段：1.5 kV/m；2 km進線保護段0.75 kV/m。

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

1.6.4 進線段保護

對110 kV側避雷器選用Y10W-108/268型，35 kV側選用Y5W-42/134型，10 kV側選用Y5WZ—12.7/45型.同理：35 kV側出線與35 kV側相同；同理：10 kV側出線與10 kV側相同。

1.7 110 kV高壓配電裝置設計

配電裝置的布置，電氣設備的屋外配電裝置：35 kV、110 kV側配電裝置均采用戶外式，東側進線，西側出線，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米的范圍內，不應有門窗和通風口，變壓器油超過2 500 kg以上的，兩臺變壓器之間火凈距不應小于5~10 m。

斷路器的布置：選擇高式布置，安裝在高約2 m的的混凝土基礎上。

2 計算書

2.1 斷路器的選擇與校驗

電壓等級在35 kV及以下的可選用戶內少油斷路器、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 隔離開關的選擇與校驗

2.2.1 110 kV側隔離開關的選擇

根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GW13—110/600型隔離開關。

2.2.2 35 kV側進線隔離開關的選擇

根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GW5-35/630型隔離開關[5]。

2.2.3 35 kV側出線隔離開關的選擇

根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GW5-35GD/600型隔離開關[5]。

2.2.4 10 kV側進線隔離開關的選擇

根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GN2—10/2000型隔離開關[5]。

2.2.5 10 kV側出線隔離開關的選擇

根據上面斷路器的選擇的相關數據和已知條件，選擇屋外GN2—10/2000型隔離開關。

2.3 電流互感器的選擇

根據配電裝置的類型，相應選擇戶內或戶外電流互感器，一般情況下，35 kV以下為戶內式，而35 kV級以上為戶外或嵌入式；電流互感器的準確等級確定，取決于2次負荷的性質，0.2級為實驗室精密測量，一般電量計算采用0.5級，功率表和電流表配1.0級，一般測量用3.0級。

2.3.1 110 kV側電流互感器的選擇

根據額定電壓等級及最大長期工作電流，選擇LB1—110型電流互感器[2]。

2.3.2 35 kV側電流互感器的選擇

根據額定電壓等級及最大長期工作電流，選擇LDB-35型電流互感器[2]。

2.3.3 35 kV側出線電流互感器的選擇

根據額定電壓等級及最大長期工作電流，選擇LAN-35型電流互感器[2]。

2.3.4 10 kV側電流互感器的選擇

根據額定電壓等級及最大長期工作電流，選擇LFZJ3—10型電流互感器[2]。

2.3.5 10 kV側出線電流互感器的選擇

根據額定電壓等級及最大長期工作電流，選擇LDZ1—10型電流互感器[2]。

2.4 電壓互感器的選擇

根據配電裝置的類型，相應選擇戶內或戶外電壓互感器，一般情況下，35 kV及以下為由侵式結構或澆注式，而110 kV級以上為串級式或電容分壓式；電壓互感器的準確等級確定，取決于2次負荷的性質，0.2級為實驗室精密測量，一般電量計算采用0.5級，功率表和電流表配1.0級，一般測量用3.0級。

1）110 kV側電壓互感器的選擇：選擇JCC1－110型電互感器[6]。

2）35 kV側電壓互感器的選擇：由電壓互感器的構造形式，裝置的種類，額定電壓，準確等級選擇JDX6－35型戶外電壓互感器[6]。

3）10 kV側電壓互感器的選擇：由電壓互感器的裝設地點選擇戶內式電壓互感器，再由電壓互感器的額定電壓選擇，因此選擇JDZX7－10型戶內式電壓互感器[6]。

2.5 電力電容的選擇

根據電壓等級，標稱容量可選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

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

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

2.6.3 10 kV絕緣子的選擇根據母線電壓和戶外裝設的要求，選用ZNA－10型支柱絕緣子[1]（機械破壞力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，裝設地點和最大長期工作電流選擇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，由裝設地點和最大長期工作電流選擇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，裝設地點和最大長期工作電流選擇10 kV屋內用的CLB－10/1500穿墻套管[1]。

2.8 熔斷器的選擇與校驗

1）保護35 kV側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10 kV側電壓互感器的熔斷器的選擇：可選RN2－10型戶內管形熔斷器。

3）保護10 kV側所用變熔斷器的選擇：可選RN1－10型戶內管形熔斷器。

4）保護電力電容的熔斷器[7]的選擇：電力電容器在合閘時產生沖擊電流，此時熔斷器的熔件不應熔斷，保證正常工作。額定電壓10 kV，所以可選擇RN1－10型戶內高壓熔斷器。

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]的特點選擇S9－50/10型少油變壓器。

3 設計母線系統

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

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

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

4 結束語

該設計完成了一次系統中的接線形式、短路電流計算、變壓器形式的選擇、母線的選擇和校驗及電氣設備的選擇；主變壓器的繼電保護，母線繼電保護，防雷規劃，配電裝置設計等主要內容。并且具有使電力供應和傳輸安全、可靠、靈活、經濟的優點

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