110kV变电气部分设计

牛志强

摘  要：本设计是110kV降压变电站设计，负荷性质为地区负荷。根据负荷性质和主接线方案的比较，确定了主接线形式及主变容量、台数。根据所给系统参数计算系统阻抗及短路电流，并对主要电气设备及导线进行了选择和校验。按常规无人值守站进行了保护配置。根据所给地形地理条件，对配电装置进行了布置。对全站电工建筑物进行了防雷保护设计。

关键词：降压变电站;主接线;无人值守

电力工业在社会主义现代化建设中占有十分重要的地位，因为电能与其他能源比较具有显著的优越性，它可以方便地与其他能量相互转换，可以经济的远距离输送，并在使用时易于操作和控制，由于地方负荷增长快，原来的供电方案已难以满足当地用户用电需求，决定新建一座110kV变电站，培养综合运用所学知识的能力，扩大和深化所学的理论知识和基本技能，从而使理论与实践相结合。通过此次设计，主要掌握发电厂和变电所电气部分中各种电器设备和一、二次系统的接线和装置的基本知识，并通过相应的实践环节，掌握基本技能。

1.技术背景及设计依据

1.1电源情况

临泽地区地方负荷增长很快，原来的供电方案已难以满足当地用户用电需求，急需新建一座110KV临泽变电所，从而缓解供电部门的供电压力。待建变电所主要支持工农业的持续发展。

建设规模：

（1）110KV电压等级：出线6回，本期上3回，备用3回。

（2）35KV电压等级：出线8回，本期上6回，备用2回。

（3）10KV电压等级：出线10回，本期上7回，备用3回。

最大负荷利用小时数Tmax=5600h，同时率取0.88，线路损耗取6%。

1.2负荷情况

该地区负荷发展情况：2001年为26823KW，2005年为37054KW，2012年为56111KW.

1.3设计内容及技术指标

1.确定主接线：根据设计任务书，分析原始资料与数据，列出技术上可能实现的

2—3个方案，经过技术经济比较，确定最优方案。

2. 无功补偿：根据功率因数要求，确定补偿方案，计算补偿容量

3.选择主变压器：选择变压器的容量、台数、型号等。

4.短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算对称和不对称短路时短路电流及冲击电流，并列表汇总。

5.电气设备的选择：选择开关柜、断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等设备并进行相关校验，选用设备的型号、数量汇总成设备一览表;

6. 变压器、线路继电保护的配置及整定计算

7. 进行防雷保护和接地保护设计

2.主要电气设备的选择

2.1变压器选择

第一，变压器的容量和台数的选择。第二，根据变电站的实际情况，应根据以下的原则进行选择。第三，主变得容量一般按变电站建成后5～10年的规划负荷选择。第四，根据电压网络的结构和变电站所带的负荷的性质来确定主变的容量， 对于有重要用户的变电站应考虑当一台主变停运时其余变压器在计及过 负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级的负荷，对一般性 变电站，一台机停用时，应使其余变压器保证全部负荷的70%～80%。第五，同级电压的降压变压器容量的级别不宜过多，应系列化，标准化。第六，对于大城市市郊的一次变电站，在中低压侧已构成环网的基础上，变电所以装设两台变压器为宜。

2.2母线选择

对于敞露式的母线一般按下列的选项进行选择和校验：导体的材料，类型和敷设的方式，导体的截面，电晕，热稳定，动稳定，共振频率。

导体截面选择的原则：首先，应按允许工作电流的情况加以选择，此处一般选取母线上最大的一台主变来选择 母线电流，或根据全部的负荷进行选择，此处应考虑到温度对允许工作电流的影响。其次，按热稳定来选择母线的截面。再次。动稳定校验（采用应力的计算方法）。最后，电晕校验：110kV及其以上的线路发电厂变电站母线均应以当地气象条件下晴天不出现 全面电晕为控制条件，即使导体安装处的最高工作电压小于临界电晕电压。

2.3 高压断路器选择

（1）额定电压。断路器的额定电压是指其导电和载流 部分允许承受的（线）电压等级。由于输电线路首、末端等处的运行电压不同，所以断路器所能承受的最高工作电压高于额定电压值的10%～15%，例如断路器的额定电压为10kV时，其最高工作电压为11.5 kV。

（2）额定电流。断路器的额定电流是指在规定的环境温度下，当断路器的绝缘和载流部分不超过其长期工作的最高允许温度时，断路器允许通过的最大电流值。

（3）额定短路开断电流。额定短路开断电流简称为额定开断电流，它是指断路器在频率为50Hz的瞬态恢复电压下，能够开断的最大短路电流值。

（4）额定峰值耐受电流（额定动稳定电流）。额定峰值耐受电流是表明断路器能承受短路电流电动力作用的性能，即断路器在闭合状态时能通过的不妨碍其继续正常工作的最大短路电流（峰值）。

（5）额定短时耐受电流（额定热稳定电流）。额定短时耐受电流是表明断路器承受短路电流热效应的性能。 额定短时耐受电流应等于额定短路开断电流值。

（6）额定短路持续时间（额定热稳定时间）。当额定短時耐受电流通过断路器的时间为额定短路持续时间， 断路器的各部分温度不超过短时所允许发热的最高温度， 并且不发生触头熔接或其他妨碍正常工作的异常现象。额定短路持续时间一般为2s。

（7）额定短路关合电流（峰值）。保证断路器能关合短路而又不致于发生触头熔焊或其他损伤， 所允许接通的最大短路电流称为额定短路关合电流。

3.继电保护整定及配置

3.1 110kV母线保护

110kV系统继电保护及安全自动装置的配置遵照“继电保护和安全自动装置技术规程”有关条款进行。本期两回110kV进线，暂不配置母线保护装置。

3.2 35kV线路保护

（1）.配置距离保护三段式和相电流保护作为线路的主保护，主变过流保护保护作为后备保护。

（2）. 配置35kV接地选线装置

3.3 10kV线路保护

（1）.配置三段式相电流保护作为线路的主保护，主变过流保护保护作为后备保护。

（2）. 配置10kV接地选线装置

3.4 35、10kV线路重合闸方式

（1）配置三相一次重合闸装置。

（2）10kV配置地低周减载装置

3.5  主变保护

（1）配置比率制动差动保护和瓦斯保护作为主保护

（2）.过流保护作为三测后备保护，第一时限切母联开关，第二时限切本侧，第三时限切三测的复合电压闭锁过流保护。

（3）.配备零序电流保护，作为单相故障主保护。

（4）.配备过负荷保护发信号

4. 防雷保护设计

防雷保护需进行避雷器的配置与选择，其中氧化锌避雷器又叫金属氧化物避雷器，它的阀片是以氧化锌为主要原料烧成的。它具有以下優点a.氧化锌阀片有很好的非线性，使其结构简单，体积和重量减小，运行的可靠性增加;b.没有放电间隙，保护特性比较稳定，熄弧能力强;c.可以承受多重雷击，此外，由于氧化锌阀片的通流能力大，提高了其动作负载能力;d.元件单一通用，结构简单，特别适合于大规模自动化生产，造价低廉。由于氧化锌避雷器具有上述一系列的优点，使它有很大的发展前途，是目前世界各国避雷器发展的主要方向。

根据行业标准《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》，采用氧化锌避雷器作为限制雷电及操作过电压措施，并以此作为绝缘配合的依据。

参考文献：

[1]申莉华， 杨帅. 110kV变电站的电气设计与防雷保护研究[J]. 内燃机与配件， 2018（12）.

[2]林男楠. 110kV智能变电站设计方案初探[J]. 民营科技， 2017（10）：72-72.

[3]漆沁雨， 张文瑜， 李杰. 110kV变电站电气自动化技术及应用研究[J]. 科技风， 2018（4）：148-148.