110kv变电站一次系统设计

摘2015年2月3日，国家电网公司董事长、书记刘振亚110kV侧为35kV和10kV两个电压等级。其设计内容包括对原始资料的分：电气主接 短路电流计算电气设备选 设计图February3,2015,thechairmanoftheStateGridCorporation,partysecretaryLiuZhenya,"GlobalEnergyInternet"theoryfirstproposedtheideaofabook-building"GlobalEnergyInternet".InternetisaglobalenergyUHVpowergridasthebackbone(channels)todelivercleanenergyastheleadingglobalInternetubiquitousstrongsmartgrid.Substationpowersystemvoltageconversion,acceptanceanddistributionofelectricenergy,controltheflowofelectricityandadjustthevoltageofpowerfacilities,throughitstransformervoltagegridlinkingalllevels.Substation,changingthevoltageofthece.Forthepowerntsenttothepowertransmissiontodistantces,thevoltagemustbeincreasedand ehigh-voltage,toneartheuserthenneedstovoltagereduction,whichworkbyelevatingvoltagesubstationtocomplete.Themaindeviceisaswitchandatransformersubstation.DifferentsmalliscalledaThisdesignisaHantomb110kVsubstationsystemdesign.Whereinthelowpressuresideof35kVsubstationand10kVtwovoltagelevels.Thedesignincludesanysisoftherawdataselection,loadcalculationandvariableelectricaloptions,themainwiringdesign,high-voltageelectricalequipment,shortcircuitcalculations,minesubstationfacilities.Takingintoaccounttheseriousimpactonthesystemshort-circuit,shortcircuitdesignwerecalculatedtothemainhigh-voltageelectricalequipmentselectionandcalculation,suchascircuitbreakers,voltagetransformers,disconnectors,currenttransformers.Italsoconductedalightningprotectiondesign,toimprovethesecurityoftheentiresubstation.ElectricEquipmentSelection;Designdrawings目目前 变电站在电力系统的地 变电站的分 此次设计的目的和意 原始资料分 地理资源分 原始资 负荷计算与主变压器的选 负荷计 主变压器的选 无功补偿装置和电容器的选 电气主接线的设 主接线的设计原 110kV电气主接 35kV电气主接 10kV电气主接 短路电流计 短路电流的基本概 短路电流计算的规 短路电流计算的步 本次设计中短路电流的计 电气设备选择和校 电气设备选择和校验原 高压断路器的选 开关的选 各级电压母线、绝缘子和穿墙套管的选 电压互感器和电流互感器的选 电抗器的选择和高压熔断器的选 各主要电气设备选择结果一览 变电站的防雷保 对直击雷的防 对雷电波的防 变电站事故处理方 主要任 一般原 基本方 总 致 附 参考文 前可靠，变电站才能正常的运行工作，为国民经济服务。电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。本次设计为110KV降压变330kV、500kV作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2、3个电源，电压为电压为110kV经降压后直接向用户供电的变电站即为终端变电站本)为国民经济与人民生活提供充足、可靠和质量合格的电的供电能力必须能够满民经济发展和与其相适应的人民物质原始资料分地质地脉，层峦逶迤，沟壑；稍东，缘山两岭分居南北，连绵起67454.5气候气13.6°C，年降水650200全年平均气温14.2℃，较同期平均值14.1℃偏高0.1℃，属于正常。年最高气温为38.3℃，出现在6月8日；年最低气温为-9.3℃，分别出现在1月7日、9日、13日。1.3℃，属于正常，但各月气温呈明显递增趋势，特别是1月下旬到季末，气温均较偏高，不利于小麦越14.9℃，热量能够满足冬小麦生3，32℃，4℃，不利于小麦返青.25.0℃；14.1℃，负荷资2-110kV乡2-235kV原始资料的分利于运行，在时，应保证持续供电。35kV10kV的负荷中有各类电缆、轻工纺织厂等Ⅰ、Ⅱ类负10kV承担着区的供电和邻近的几个镇区的供电，区内的负荷计算与主变压器的选10kV35kV nnSCKt

P1%

（3-式中SCkt——同时系数（35kV0.95、10kV5%P、cos——各用户的负荷和功率因数35kv负荷数据及计3-135kV5235kV

kt

pi.max)(1%)0.95(5.02.02.72.7)10kv负荷数据及计3-210kV乡855510kV

kt

pi.max)(1%)0.81.351.351.351.351.35

0.9总的计算负荷 变电站主变压器容量的确5-1010-2070%-80%。S=31.91MVA15.955MVA70%为22.337MVA50MVA主变压器台数的确对地区性孤立的一次变电所或大型工业变电所，在1-2主变阻抗及调压方式选继电保护、短路电流、系统内的调压和并联运行等方面进行综为保证供电所或发电厂的供电质量,电压必须维持在允许的范±2×2.5%30%所以选用有载调压。变电站主变压器型式的选15%以上或低压侧无负荷，在变电站内需装压，减少电压波动故选择有载调压方式，一般要求10kV及以下变器。110kVY；35kVY中性点经消弧线圈接地。10kV连接。3-33-3SFSZ9-50000/110高压中压低压90°PPP2cosPP2S

P——有功功率，kW；Q——无功功率，kVar；S——视在功率，kVA；U——线电压有效值，kV；I—随着电路的性质不同，cosφ0～1cosφ=1则P=0，表示电源发出的功率全为无功功率，即S=Q。所以符合的1110KV35KV10KV10KV10KV0.96。10kVcos10

12.69156.17M3由表查得选用3

5001W型，电压为10kV容qc500kvar的电容器，则数N

qc N10kVN=10310只310kVqc500kvar

电气主接线的设110kV110kV10kV35kV～110kVI：采用单母线接线缺点：不够灵活可靠，任一元件（母线及母线开关等）故障或检修，均需使整个配电装置停电。单母线可用开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需短时停电，在用开关将故110-II：采用单母线分段接线当出线为双回路时，常使线路出线交叉适用范围：110-220KV3-4方案III：采母线接线：组开关连接到两（一次/二次母线上且两组母线都是工作用较大，一般为了节省断路器及设备间隔，当出线达到5个回路以上时，才增设的旁路断路器，出线少于5个回路时，则采用母4-14-2方案IV：采母线带旁路接线设备间隔当出线达到5个回路以上时才增设的旁路断路器，出线少于5方案V：采母线分段带旁路接线当设备连接的进出线总数为12～16回时，在一组母线上当设备连接的进出线总数为17回及以上时，在两组母线在技术上（可靠性、灵活性）第IV种方案明显合理，在经济上IVIV35kV电压等级为35kV，出线为4～8回，可采用单母线分段接线，（35kV器，且检修时间短，约为2～3天。）所以，35kV采母线接线时，不宜设置旁路母线，有条件时可设置旁路开关。4-44-34-44-34-4I：II：10kV6～10kV配电装置出线回路数目为6回及以上时，可采用单母I：II：分段带旁母的接线，10kv4-54-64-54-6短路电流计短路的原因和种的截流部分上以及风雪等自然现象也能引起短路。计算短路电流的意2R=0.33Ω5%截面线路当R大于0.33Ω电阻不能忽略此外在计算暂过程的时间常数时，电阻不能忽略。年的发展。选择在正常接线方式时，Id最大的点，对带电抗器的6－10kV出线Id。计算各回路电抗：（Ud115KV

100MVA5-1US2X1X US2

0.425

1

% %1(10.5186.5)100

1

%

k

%

k13 SN

1(10.56.518)100

0.01 1

%

k

%

k12 SN

KshK1点短路110KV（无穷大容量5-2K1

(3)1Xd1Xd

33 1.52I''1.525.4.2.K2点短路Ik

(3)X

X 5-3K25.4.3K3点短路 5-4K3Ik

(3)

X1X

X

IdX 0.0760.220.14

3ish32.55I''2.554.7912.2145KAIsh31.52I''1.524.793电气设备选择和校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。选用的新产品均应具有可靠的试验数据并经正式签订合格的特殊情况下选用 正式鉴定的新产品应经上级批准。选用的电器允许最高工作电压Umax，行电压Ug 即，U，

UgIe不得低于所在回路在各种可能运行方Ig，IeIg电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动热稳定校验，校验的短路电流一般取最严重情况的短路电流。I2

tQdts（KA2S）I——t（KA2S）T——设备允许通过的热稳定电流时间（s）tTsttd

td——继电保护装置动作时间内tkd——断路的全分闸时间ich

IchI

上式 ichIch——短路冲击电流幅值及其有效idwIdw在工作电压的作用下，电器的内外绝缘应保证必要的可靠性。接口的绝缘水平应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。应有尽可能长的机械和电气，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装方便。无由化目标，且由于SF6断路器已成为压和特高压唯一有发展前途的断路器。故在110KV侧采用六氟化硫断路器，其灭弧能力强、绝缘性能强、不燃烧、体积小、使用和检修周期长而真空断路器由于其噪音小、不、体积小、无污染、可频繁操作、使用和检修周期长、开距短，灭弧室小巧精确，35KV等级中。所以，35KV10KV110kv侧高压断路器的选择和校Ue110KV,所6-16-1LW25-126额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流4S

33断路器的额定关合电流即动稳定电流80KA，流过断路器的冲击电17.162KA1.9s，所选断路器的分闸时间为0.15s，0.03s，则短路持续电流时间tQI''2t6.622.08tI2t40246400KA2.skI2tQ，热稳定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故LW25-126k35kv侧断路器的选38.538.5

0.216ZN23-35，6-26-2ZN23-35额定电压额定电流额定开断电流动稳定电流4SZN23-355.1KA，所以断流能力63kV，流过断路器冲击电流是1.9s，所选断路器的分闸时间为0.15s，0.03s，tQI''2t5.122.08t

I2t2524ZN23-3510kv侧断路器的选10.5路器的额定电压Ue1010.5

ZN28A-10Ik8.41KA，所选断路器的额定开断31.5KA，故断流能力满足要求。40KA，21.45KA，所1.9s，所选断路器的分闸时间为0.15s，0.03s，则短路持续电流时间

I''2t8.4122.08I2t31.5243969KA2.skI2tQ，热稳定也满足要求，以上各种参数校验均满足要求，故ZN28A-10k6-3ZN28A-10额定电压额定电流额定开端电流动稳定电流4S 选择开关时应满足以下基本要求110KV侧开关的选3外，故选择户外型。2、开关的额定电压U大于110KV。3、隔3

0.168GW4-110D6-46-4GW4-110D额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流4S接地刀闸离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值55KA因此动稳定满足r 开关允许的热效应I2t1024400KA2.s短路时热r应

I''2t6.622.08

即40090.6经过以上校验所选开关满足要求故确定选用GW4-型高压开关，该开关CS6型杠杆操作机构35KV侧开关的选该段开关的基本要求2、开关的额定电压U35KV38.53 开关的额定电流大于流过断路器的最38.5

0.2163KA因此选择DW5-35D型接地高压开关，其主要参数如下：短路时通过 开关的短路冲击电流ish13.005KA所选50KA

idwishr 开关允许的热效应I2t2022800KA2.s短路时的r效应

I''2t5.122.08

即80054.1经过以上校验，所选开关满足要求，故确定选GW535D型高压开关该开关配用手动式杠杆操作机构6-5GW5-35D额定电压额定电流最大工作电压极限通过电流2S接地刀闸10KV侧开关的选该段开关基本要求2、开关的额定电压U10KV10.5310.5

1.05KA因此选择GN1910型接地高压开关。短路时通过该开关的短路冲击电流ish21.45KA所选择的开关的动稳定电流为100KA，因此动稳定满足要求。该开关允许的热效应为 短路时的热效应

经过以上校验所选开关满足要求故确定选用GN19-型高压开关，该开关配用手动式杠杆操作机构6-6GN19-10额定电压额定电流允许的热效应KA2动稳定电流2S35kV110kV母线一般采用软导体型式。LGJQ-150的加强型钢芯铝绞根据设计要求，35KVLGJ—185本变电站10V的最终回路较多，因此10kv应选硬导体为宜。LGJ—150LGJ—70，故不进行电晕校验。穿墙套管用于母线在屋内穿过墙壁和天花板以及从屋内向屋外穿墙时使用，6～35KV，60～220KV式。电压互感器的选承受过电压能力：绝缘水平，比距作电压来选择：一般电压互感器一次绕组所接电网的电压UNs应在（0.8～1.2）UN10.8UN1UNS1.2UN1选择的电压互感器的型号为：110KVJCC1-110，35KVJDJJ2-35，10KVJDZJ-106-7JDJJ2-35额定一次电压额定二次电压二次绕组额定输出额定绝缘水平JDJJ2-3535KV、50HZJDJJ2-350.5电流互感器的选承受过电压能力：绝缘水平，比35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互（1）110KV电流互感器的选择根据前面110KV母线的电压等（235KV35（3）10KV电流互感器的选择型号为LZZJ-10，变比选择为110KV6-86-8LB7-110W100/1S变电站母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。10KVNKL-10-3000-tt

t，其中tjtbt式中Itt——给定的持续电流Itjtbtd根据计算

31.9

21.45IN.FUIN.Fe式 INFU——熔管额定电流（即熔断器额定电流INFeI

所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不35KV10KVRN26-9：6-9RN2-35RN2-10额定电压额定电流三相断流容量最大开断电流有效值6-10变电站的防雷保了防止变电站直接雷击将雷电对其自身放电把雷电流引入大地。在变电站附近的线落雷时雷电波会沿导线进入变电站，产生过电压。另外，断路器操作等也会引起过电压。避雷器的作用是当过电压超过一定限值时，自动对地放电从而降低电压，保护设备，放电后又迅速自动灭弧，保证系统正常运行。比如氧化锌避雷器。被保护物最近点A的空气距离La，以及A点最高电位U小于气隙La当雷云对避雷针放电时，雷电流经引下线入地。A为U=Lahdi

（7-150KA,2.6sa=57.7KAsLa1.3

mAU

U=1.3h由于电感上的电压降只存在于波头的2.6 空气平均击穿电压为750KV/m；接地电阻上的电压降存在于雷电流的整个持续过程，故时间较长，取空气平均击穿电压为500KV/m,因此不产生“反击”的空气距离为La，按规程规定La在任何情况下不得小于5m。Lg为Lg0.3R7-1xxx当h≥h时 r＝(h—h xxx2当h≥h时 r＝(1.5h—2h 2 h——避雷针高度，单位为m；Ph≤30m,P=1；30m＜h≤120mP＝h5.5h两支等高避雷针联合的保护范围要比两针各自保护7-3外侧的保护范围按单针的方1、0、2Oh0hh

（7-

7-2θθhrxO—O’hx2bx,bx算bx1.5(h0hxOhDhx水平面上保护7-3当bx0时，两针联合保护范围比两单针保护范围叠加还有所0，7hP，而hx7(h-hx)P。hx13mh=30m。7-4

得p1－2

h,30mha.hx12.5m,h07-4b.hx10m,h01－3a.hx12.5m,h0b.hx10m,h02－4a.hx12.5m,h0b.hx10m,h0bx1.5(h0hx29mrx1.5h2hxp