柳林变电站实践

郑州轻工业学院电气信息工程学院国家电网公司郑州柳林集控中心实践

变电站实践环节培养目标培养：电力工程运行与管理能力电力工程初步设计能力看懂电力工程的主要技术图纸、资料

熟悉变电站的运行、安全保障、管理体系等

掌握电力工程初步设计的内容、步骤、方法

熟悉变电站的构成、主要设备及布置变电站实践主题一变电站概况二变电站电气主接线三主要电气设备配置与选择四配电装置型式选择及布置五变电站自动化系统六变电站的运行与管理制度一变电站概况国家电网公司郑州柳林集控中心原名郑州柳林变电站，投运于1986年。变电站为郑州市东北部地区负荷供电。该变电站有220/110/10kV三个电压等级，220kV有6回进出线，110kV有12回进出线。入站介绍思考：柳林集控中心在电网中的地位是什么？有哪些特点？最高电压330~500kV，进出线较多。最高电压一般为110~220kV，进出线较多。最高电压35~110kV，只有两回进出线。变电站的地位及特点

枢纽变电站

地区（中间）变电站

终端变电站二变电站电气主接线1.主变压器选择台数：为了保证供电的可靠性，变电所一般装设2台主变压器；主变压器型式的选择：相数：三相绕组数：三绕组调压方式：有载调压

冷却方式：油浸风冷

中性点接地方式：110kV及以上侧直接接地10kV侧不接地主变压器图片1主变压器图片2主变压器图片3主变压器图片4主变压器图片5主变压器图片6主变压器图片7主变压器图片8主变压器图片9主变压器铭牌部分数据主变压器型号：SFSZ10-180000/220

220±8×1.25%/121/10.5kV联接组号：YNyn0d11额定容量：

180/180/60MVA短路阻抗电压比%HV/MVHV/LVMV/LV

参考容量MVA1801801802.220kV侧电气主接线选择220kV侧有6回进出线，初期采用少油断路器，为了检修线路断路器时不停电，选择双母线分段接线带旁路母线接线。后来采用可靠性高、检修周期长的SF6断路器，拆除了旁路母线

。目前接线方式为：

双母线三分段接线双母线三分段接线

用分段断路器将双母线中的一组母线分为两段，两个分段分别经过母联断路器与另一组母线相连的接线，称为双母线三分段接线；

双母线三分段接线可以三个分段同时工作，电源和负荷均分在三段上，一段母线故障时，停电范围约为1/3；

也可把上面一组母线作为备用母线，下面两段分别经一台母联断路器与备用母线相连。电源、线路分别接于两个分段上，分段断路器QFd合上，两台母联断路器均断开，相当于分段单母线运行。这种方式具有单母线分段和双母线接线的特点，而且有更高的可靠性和灵活性。

3.110kV侧电气主接线选择110kV侧有12回进出线，初期采用少油断路器，为了检修线路断路器时不停电，选择双母线分段接线带旁路母线接线。后来采用可靠性高、检修周期长的SF6断路器，但仍保留了旁路母线

。目前接线方式为：

双母线带旁路母线接线

500kV枢纽变电所电气主接线示例

500kV为3/2接线

220kV为双母线带旁路母线接线4.10kV侧电气主接线选择每台主变压器10kV侧分列运行，只有四组10kV并联补偿电容器和一回站用变压器，不带其它负荷。故采用单母线接线。三主要电气设备配置与选择1.主要电气设备配置

见电气工程手册或相关教材断路器隔离开关接地刀闸

电压互感器电流互感器避雷器主要电气设备图片1主要电气设备图片22.主要电气设备的选择正确选择电气设备是使电力系统达到安全、经济运行的重要条件。电气设备要可靠的工作，必须按正常工作条件及环境条件进行选择，并按短路状态来校验。

1）额定电压：UN为电气设备的额定电压，UNs为电网的额定电压。2）额定电流：电气设备的额定工作电流IN不应小于正常工作时的最大负荷电流Imax，即3）环境条件

电气设备选择还需要考虑电气装置所处的位置（屋内或屋外）、环境温度、海拔高度以及有无防尘、防腐、防火、防爆等要求。

当实际环境条件不同于额定环境条件时，电气设备的长期允许工作电流Ial应作校正。经综合校正后的长期允许工作电流Ial不得低于所在回路的各种可能运行方式下的最大持续工作电流Imax，即式中：K为电气设备的综合校正系数，与环境温度、日照、海拔、安装条件等有关，可查阅手册。

3.主要电气设备的校验为保证电气设备在短路故障时不至于损坏，应按通过电气设备的最大短路电流校验电气设备的动、热稳定性和开关设备的开断能力。

1）开关设备开断能力校验

断路器和熔断器等电气设备，均担负着切断短路电流的任务，因此必须具备在通过最大短路电流时能够将其可靠切断的能力，所以选用此类设备时必须使其开断能力大于通过它的最大短路电流或短路容量，即

INbr>

Ikmax

或SNbr>

Sk式中：INbr和SNbr分别为制造厂提供的最大开断电流（kA）和开断容量（MVA）；Ikmax和Sk分别为安装地点的最大三相短路电流（kA）和三相短路容量（MVA）。短路电流的计算条件应考虑工程的最终规模及最大运行方式下；一般情况下，有

Ikmax=

Ik”2)电气设备热稳定校验电气设备的种类多，结构复杂，其热稳定性通常由制造厂给出的热稳定时间t

秒内的热稳定电流It来表示。一般t的时间有1s、4s、5s。t和It可从产品技术数据表中查得。校验电气设备热稳定应满足下式式中：It为电气设备在t秒时间内的热稳定试验电流（A）；

t为电气设备的热稳定试验时间（s）。I∞为三相稳态短路电流（A）；tima为短路电流通过电气设备的时间，等于继电保护动作时间（取后备保护动作时间）和开关开断电路的时间（包括电弧持续时间）之和。对于地方变电所和工业企业变电所，断路器全部分闸时间可取0.2s。

3）电气设备动稳定校验

一般电气设备动稳定校验条件为

式中：ies为电气设备允许通过的动稳定电流的峰值（A）；ish为三相短路冲击电流的峰值（A）。

实习要求：了解各电压侧主要电气设备的型号规格四配电装置型式选择及布置1配电装置的分类2配电装置的布置要求3配电装置的安全净距4各类配电装置的特点

5屋内、外配电装置布置6变电站配电装置型式选择及总体布置1配电装置的分类

AIS空气绝缘的敞开式配电装置，其母线裸露，直接与空气接触.特点是外绝缘距离大，占地面积大，但投资少，安装简单，可视性好。

GIS

H-GIS包括母线在内的所有配电设备都装在充有六氟化硫气体的金属壳体内。占地面积很小，可靠性高，维护工作量很小，但投资大，对运行维护的技术性要求很高。母线为敞开式，其它配电设备均为六氟化硫气体绝缘配电装置。因为母线故障极少，故变电站可靠性也很高，而成本较GIS稍低，其它特点类似GIS。（1）从电气设备的绝缘方式来看，常见的高压配电装置的型式有三种：

空气绝缘的敞开式配电装置六氟化硫气体绝缘全封闭配电装置混合式配电装置（2）按电气设备的安装地点分为：屋内配电装置：全部设备都安装在屋内。屋外配电装置：全部设备都安装在屋外露天场地。（3）按电气设备的组装方式可分为：装配式配电装置：电气设备在现场(屋内或屋外)组装。成套式配电装置：制造厂预先将各单元电路的电气设备装配在封闭或半封闭的金属柜中，构成单元电路的分间。2配电装置的布置要求节约用地。保证运行安全和巡视、操作方便。配电装置布置要整齐清晰，在运行中应满足对人身和设备的安全要求，例如保证各种电气安全净距，有必要的保护接地、防误操作的闭锁装置、必要的标志、遮栏；有防火、防爆和蓄油、排油等措施。使配电装置一旦发生事故时，能将事故限制到最小范围和最低程度，并使运行人员在正常操作和处理事故的过程中不致发生意外情况。安装、运输、维护和检修方便。

便于分期建设和扩建。

配电装置的布置应该做到整齐清晰，各个间隔之间要有明显的界限，对同一用途的同类设备，尽可能布置在同一中心线上(指屋外)，或处于同一标高(指屋内)。所谓间隔，是指配电装置中的一个电气回路(进、出线，分段、母联断路器等)的连接导线及电器设备所占据的范围。在装配式屋内配电装置中，是用砖、混凝土或石棉水泥板做成的分间；在成套式配电装置中，一个开关柜就是一个间隔。屋外配电装置的间隔没有实体界线，但各间隔的区分也很明显。架空出线间隔的排列应根据出线走廊规划的要求，尽量避免线路交叉，并与终端塔的位置相配合。当配电装置为单列布置时，应考虑尽可能不在两个以上相邻间隔同时引出架空线。各级电压配电装置各回路的相序排列应尽量一致。一般为面对出线方向自左至右、由远到近、从上到下按U、V、W（A、B、C）相顺序排列。对硬导体应涂色，U、V、W（A、B、C）相色标志分别为：黄色，绿色，红色。对绞线一般只标明相别。

3配电装置的安全净距配电装置各部分之间，为确保人身和设备的安全所必须的最小电气距离，称为安全净距。安全净距分A、B、C、D、E五类。最基本的是带电部分至接地部分之间及不同相的带电部分之间的最小安全净距，即A值。A值通过计算和试验确定，在这一距离下，无论是正常最高工作电压或出现内、外过电压时，都不致使空气间隙击穿。空气间隙在耐受不同形式的电压时，具有不同的电气强度，即A值不同。一般地说，220kV及以下的配电装置，大气过电压(雷击或雷电感应引起的过电压)起主要作用；330kV及以上的配电装置，内部过电压(开关操作、故障、谐振等引起的过电压)起主要作用。另外，空气的绝缘强度随海拔的升高而下降，当海拔超过1000m时，A值需作相应修正(增加)。

配电装置安全净距表4各类配电装置的特点1)屋外配电装置的特点：优点是：安全净距大，便于带电作业；土建工程量和费用较少，建设周期短，扩建较方便。其缺点是占地面积大；维护、巡视和操作在室外进行，并受外界气象条件影响；设备受气象及外界有害气体影响较大，运行条件较差，须加强绝缘，设备价格较高。2)屋内配电装置的优点是：安全净距小并可分层布置，占地面积小；维护、巡视和操作在室内进行，不受外界气象条件影响，比较方便；设备受气象及外界有害气体影响较小，可减少维护工作量；缺点是建筑投资大。3)成套配电装置的优点是：结构紧凑，占地面积小；运行可靠性高，维护方便；安装工作量小，建设周期短，而且便于扩建和搬迁；缺点是消耗钢材较多，设备造价较高。5屋内、外配电装置布置1）屋内配电装置母线布置屋内装配式配电装置采用硬母线，常用的有矩形和管型两种，前者用于35kV及以下的配电装置中，后者用于110kV及以上的配电装置中。硬母线一般采用支持绝缘子安装在支架或墙壁上。母线通常装在配电装置的上部，一般可采用水平布置方式。2）屋外配电装置的母线有软母线和硬母线两种。常用的软母线有钢芯铝绞线、扩径软管母线和分裂导线，三相呈水平布置，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。软母线可选用较大的挡距(一般不超过三个间隔宽度)，但挡距越大，导线弧垂也越大，因而，导线相间及对地距离就要增加，母线及跨越线构架的宽度和高度均需增加。硬母线常用的有矩形和管型两种，前者用于35kV及以下的配电装置中，后者用于110kV及以上的配电装置中。管型硬母线一般采用柱式绝缘子安装在支柱上，当地震烈度为9度及以上时宜用悬挂式。由于硬母线没有弧垂和拉力，因而不需另设高大的构架；管形母线不会摇摆，相间距离可以缩小，与剪刀隔离开关配合，可以节省占地面积，但抗震能力较差。由于强度关系，硬母线挡距不能太大，一般不能上人检修。

3)构架。由钢构件或钢筋混凝土制成。钢构架经久耐用，机械强度大，可以按任何负荷和尺寸制造，便于固定设备，抗震能力强，运输方便。但钢结构金属消耗量大，且为了防锈需要经常维护，因此，全钢结构使用较少。钢筋混凝土构架可以节约大量钢材，也可满足各种强度和尺寸的要求，经久耐用，维护简单。钢筋混凝土构架，可以在工厂成批生产，并可分段制造，运输和安装都比较方便，是我国屋外配电装置构架的主要形式。以钢筋混凝土环形杆和镀锌钢梁组成的构架，兼顾了二者的优点，在我国各类配电装置中广泛采用。

配电装置图片1配电装置图片2配电装置图片3配电装置图片4配电装置图片5配电装置图片6配电装置图片7配电装置1配电装置2配电装置34)电力变压器电力变压器外壳不带电，故采用落地布置，安装在铺有铁轨的双梁形钢筋混凝土基础上，轨距中心等于变压器的滚轮中心。为了防止变压器发生事故时燃油流散使事故扩大，单个油箱油量超过1000kg以上的变压器，按照防火要求，在设备下面设置储油池或挡油墙，其尺寸应比设备的外廊大lm，并在池内铺设厚度不小于0.25m的卵石层。5)高压断路器

110KV及以上高压断路器目前多采用SF6断路器，安装在2.5m高的支架上。断路器的操动机构装在地面的基础上。6）隔离开关和电流、电压互感器、避雷器

110KV及以上电压的这几种设备一般均安装在2.5m