220kv變電站電氣一次部分設計-資料下載頁

【導讀】為滿足鄉鎮負荷日益增長的需要，提高對用戶供電的可靠性和電能質量，根據系統發規劃，擬建設一座220／110／10kV的區域性降壓變電所。雙回路與60km外的系統相連。系統最大方式的容量為3800MVA，相應的系統電。量及電壓為基準的標幺值）。系統最大負荷利用小時數為TM=另有。負荷出線2回，每回出線功率100MVA；110KV架空線4回，2回輸送距離30km,每回輸送功率60MVA；2回輸送距離20km，每回輸送功率50MVA；10kV電壓級，7km,每回輸送功率4MW。變電站所在高度65m,最高年平均氣溫20攝氏度，月平。均氣溫26攝氏度。由任務書中給出的新建變電站的性質和規模，針對變電站的作用和地位，對待建變電站的必要性和可行性進行進一步分析，論述。根據《電氣設計手冊》及《變電設備合理選擇運行》對主變的。主變壓器臺數、型式、容量確定之后，變電站電氣主接線的框架就已確定，設計中，可粗略估計其短路電流，確定是否限制短路電流措施。設計結果要符合規程規定。電氣主接線必須滿足可靠性，靈活性和經濟性三項基

　　

【正文】 kV及 110kV采用屋外配電裝置， 10kV 采用屋 內 配電裝置。 根據電氣設備和母線布置的高度，屋外配電裝置可以分為中型、早高型和高型等。 （ 1） 中型配電裝置：中型配電裝置的所有電器都安裝在同一水平面內，并裝在一定符號 適用范圍 35 63 110J 110 220J A1 帶電部分至接地部分之間 網狀遮欄向上延伸線距地 處與遮欄上方帶電部分之間 400 650 900 1010 1800 A2 不同相的帶電部分之間 斷路器和隔離開關的斷口兩側引線帶電部分之間 400 650 1000 1100 2020 B1 設備運輸時，其外部至無遮欄帶電部分之間 交叉的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 柵狀遮欄至絕緣體和帶電部分之間 帶電作業時的帶電部分至接地部分之間 1150 1400 1650 1750 2550 B2 網狀遮欄至帶電部分之間 500 750 1000 1100 1900 C 無遮欄裸導體至地面之間 無遮欄裸體至建筑物、構筑物之間 2900 3100 3400 3500 4300 D 平行的不同時停電檢修的無遮欄帶電部分之間 帶電部分與建筑物 、構筑物的邊沿部分之間 2400 2600 2900 3000 3800 23 高度的基礎上，使帶電部分對地保持必要的高度，以便工作售貨員能在地面安全地活動，中型配電裝置母線所在的水平面稍高于電器所在的水平面。這種布置特點是：布置比較清晰，不易誤操作，運行可靠，施工和維修都比較方便，構架高度較低，抗震性能較好，所用鋼材較少，造價低，但占地面積大，此種配電裝置用在非高產農田地區及不占良田和土石方工程量不大的地方，并宜在地震烈度較高地區建用。這種布置是我國屋外配電裝置普遍采用的一種方式，而且運行方面和安裝 檢 修方面積累了比較 豐富的經驗。 （ 2） 半高型配電裝置，它是 將 母線及母線隔離開關抬高將斷路器，電壓互感器等電氣設備布置在母線下面，具有布置緊湊、清晰、占地少等特點，其鋼材消耗與普通中型相近，優點有： ① 占地面積約在中型布置減少 30%； ② 節省了用地，減少高層檢修工作量； ③ 旁路母線與主母線采用不等高布置實理進出線均帶旁路 操作 方便。缺點：上層隔離開關下方未設置檢修平臺，檢修不夠方便。 （ 3） 高型配電裝置，它是將母線和隔離開關上下布置，母線下面沒有電氣設備。該型配電裝置的斷路器為雙列布置，兩個回路合用一個間隔，因此可大大 縮小占地面積，約為普通中型的 5%，但其耗鋼 多，安裝檢修及運行 條件均較差，一般適用下列情況： ① 配電裝置設在高產農田或地少人多的地區； ② 原有配電裝置需要擴速，而場地受到限制； ③ 場地狹窄或需要大量開挖。 選擇配電裝置，首先考慮可靠 性、靈活性及經濟性。 本次所設計的變電站是地區性變電站，對建筑面積沒有特殊的要求，所以該變電所 220kV、110kV和 10kV電壓等級均采用普通中型配電裝置。若采用半高型配電裝置，雖占地面積較少，但檢修不方便，操作條件差，耗鋼量多。 6 防雷保護的設計 概述 變電 站 是電力系統的中心環節，是電能供應的來源，一旦發生雷擊事故，將造成大面積的停電，而且電氣設備的內絕緣會受到損壞，絕大多數不能自行恢復會嚴重影響國民經濟和人民生活，因此，要采取有效的防雷措施，保證電氣設備的安全運行。 避雷器是專門用以限制過電壓的一種電氣設備，它實質是一個放電器，與被保護的電24 氣設備并聯，當作用電壓超過一定幅值時，避雷器先放電，限制了過電壓，保護了其它電氣設備。 避雷器有 FS 型和 FZ 型兩種。 FS 型主要適用于配電系統， FZ 型適用于發電廠和變電站。 電力系統中廣泛采用的主要是閥式避雷器。根據額定電壓 (正常運行時作用在避雷器上的工頻工作電壓，也是使用該避雷器的電網額定電壓 )和滅弧電壓有效值 (指避雷器應能可靠地熄滅續流電弧時的最大工頻作用電壓 )。 避雷器的 技術 參數 (1) 額定電壓：避雷器的額定電壓 必須 與 安裝避雷器的電力系統 電壓 等級相同 。 (2) 滅弧電壓： 滅弧電壓 是保證避雷器能夠在工頻續流第一次經過零值時，根據滅弧條件所允許加至避雷器的最高工頻電壓。 因此，對 35kV 及以下的避雷器，其滅弧電壓規定為系統最大工作線電壓的 100%~110%；對 110kV及以上中性點接地系統的避雷器；其滅弧電壓規定為 統最 大工作線電壓的 80%。 (3) 工頻放電電壓：在中性點絕緣或經阻抗接地的電網中，工頻放電電壓一般應大于最大運行電壓的 倍。在中性點直接接地的電網，工頻放電電壓應大于最大運行相電壓的 3 倍。工頻放電電壓應大于滅弧電壓的 倍。 (4) 沖擊放電電壓 ： 沖擊放電電壓 是指預放時間為 ~20us 沖擊放電電壓，與 5kA下的殘壓基本相同。 (5) 殘壓 ：在防雷計算中以 5kA 下的殘壓作為避雷器的最大殘壓。 避雷器的配置原則 （ 1） 配電裝置的每組母線上，應裝設避雷器 。 （ 2） 旁路母線上是否應裝設避雷器，應 看 旁路母線投入運行時，避雷器到被保護設備的電氣距離是否滿足而定。 （ 3） 220kV 以下變壓器和并聯電抗器處必須裝設避雷器，并盡可能靠近設備本體。 （ 4） 220kV 及以下變壓器到避雷器的電氣距離超過允許值時，應在變壓器附近增設一組避雷器。 （ 5） 三繞組變壓器低壓側的一相上宜設置一臺避雷器。 表 631 避雷器 選擇結果 型號 額定電壓 滅弧電 壓 kV 工頻放電電壓有效 值 kV 沖擊放電電壓 8/20μs 雷電沖擊波殘壓峰值不大于 kV 25 有效值 kV 不小于 不大于 峰值(及)不大于kV 5 A 10 A FZ220J 220 200 448 536 630 664 728 FZ110J 110 100 224 268 310 332 364 FZ10 10 26 31 45 45 50 FZ220J 220kV變壓器中性點 200 448 536 630 664 728 FZ110J 110kV變壓器中性點 100 224 268 310 332 364 7 繼電保護配置規劃 概述 繼電保護是電力系統安全穩定運行的重要屏障，在此設計變電站繼電保護結合我國目前繼電保護現狀突出繼電保護的選擇性，可靠性、快速性、靈敏性、運用微機繼電保護裝置及微機監控系統提高變電站綜合自動化水平。 變壓器的保護 電力變壓器是電力系統普遍使用的重要電器設備。 它的故障將對供電可靠性和系統正常運行帶來嚴重的后果 ,特別是大容量的變壓器一旦因故障而損壞造成的損失會更大。 因此必須根據變壓器的保護的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。 變壓器故障可分為油箱內部故障和 油箱外部故障。油箱內部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態主要由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低。 26 對于上述故障和不正常工作狀態變壓器應裝設如下保護： （ 1） 主變壓器的主保護 ① 瓦斯保護 對變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低，應裝設瓦斯保護，它反應于油箱內部所產生的氣體或油流而動作。其中輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳開變壓器各側電源斷路器。 ② 縱 差動保護 對變壓器繞組和引出線上發生故障，以及發生 匝間短路時，其保護瞬時動作，跳開各側電源斷路器。 對于 及以上并列運行的電力變壓器，應裝設差動保護。 （ 2） 主變壓器的后備保護 ① 過 電 流保護 為了反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，所以需裝設過電流保護。 ② 過負荷保護 對于 及以上電力變壓器，當數臺并列運行或到那度運行，并作為其他負荷的備用電源時，因根據可能過負荷的情況，裝設過負荷保護。 變壓器的過負荷電流，大多數情況下都是三相對稱的，因此只需裝設單相式過負荷保護，過負 荷保護一般經追時動作于信號，而且三繞組變壓器各側過負荷保護均經同一個時間繼電器。 線路的保護 （ 1） 220kV 線路保護 220kV 線路的安全運行，對整個電力系統有著相當重要的影響，所以，本工程為 220kV 線路 保護 ： ① 高頻保護 ② 過電流保護 （ 2） 110kV 線路保護 由于 110kV 側有 四 回出線 且 接線方式為單母線 分段 ，所以 穩定性要求較高，所以， 110kV線路 可以 配置 的 保護 為 距離保護 。 ① 主保護：距離Ⅰ段和距離Ⅱ段 ② 后備保護： 距離Ⅲ . 27 （ 3） 10kV 線路 保護 對于 10kV母線接線方式為單母線 分段 ，可以配置的保護主要 為三段式 電流保護 ① 主保護：無時限電流速斷保護和帶時限電流速斷保護 . ② 后備保護：定時限過電流保護 . 8 無功補償 概述 電力系統的無功功率平衡是系統電壓質量的根本保證。在電力系統中 ,整個系統的自然無功負荷總大于原有的無功電源 ,因此必須進行無功補償。合理的無功補償和有效的電壓控制 ,不僅可保證電壓質量 ,而且將提高電力系統運行的穩定性、安全性和經濟性。 無功補償設備包括系統中的并聯電容器、串聯電容器、并聯電抗器、同步調相機和靜止型動態 無功補償裝置等。 提高功率因數的意義 在用電設備中按功率因數劃分，可以有以下三類：電阻性負荷、電感性負荷、電容性負荷。在用電設備中絕大部分為感性負荷。使用電單位功率因數小于 1。功率因數降低以后，將帶來以下不良后果： （ 1） 使電力系統內電氣設備的容量不能充分利用，因發電機和變壓器電流是一定的，在正常情況下是不允許超過的，功率因數降低，則有功出力將降低，使設備容量不能得到充分利用。 （ 2） 由于功率因數降低，如若傳輸同樣的有功功率，就要增大電流，而輸電線路和變壓器的功率損耗和電能損耗也隨之增加。 （ 3） 功率因數過低，線路上電流增大，電壓損耗也將增大，使用電設備的電壓也要下降，影響異步電動機和其他用電設備的正常運行。 為了保證供電質量和節能，充分利用電力系統中發變電設備的容量，減小供電線路的截面，節省有色金屬，減小電網的功率損耗、電能損耗，減小線路的電壓損失，必須提高用電單位的功率因數。 補償裝置的確定 （ 1） 同步調相機：同步調相機在額定電壓177。 5%的范圍內，可發額定容量，在過勵磁運行時，它向系統供給感性的無功功率起無功電源作用，能提高系統電壓，在欠勵磁運行28 時，它從系統吸收感性的無功功率起無 功負荷作用，可降低系統電壓。 裝有自動勵磁調節裝置的同步調相機，能根據裝設地點電壓的數值平滑改變輸出（或吸收）無功功率，進行電壓調節，但是調相機的造價高，損耗大，維修麻煩，施工期長。 （ 2） 串聯電容補償裝置：在長距離超高壓輸電線路中，電容器組串入輸電線路，利用電容器的容抗抵消輸電線的一部分感抗，可以縮短輸電線的電氣距離，提高靜穩定和動穩定度。但對負荷功率因數高（ COS? ＞ ）或導線截面小的線路，由于 PR/V 分量的比重大，串聯補償的調壓效果就很小。故串聯電容 器調壓一般用在供電電壓為 35kV或 10kV，負荷波動大而頻繁，功率因數又很低的配電線路上。 （ 3） 靜止補償器補償裝置：它由靜電電容器與電抗器并聯組成電容器可發出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結合起來，再配以適當的調節裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）無功功率的靜止補償器，與同步調機相相比較，運行維護簡單，功率 損耗小，但相對串聯電容及并聯電容補償裝置，其造價高維護較復雜。 (4) 并聯電容器補償裝置：并聯電容器是無功負荷的主要電源之一。它具有投資省，裝設地點不受自然條件限制，運行簡便可靠等優點， 故一般首先考慮裝設并聯電容器。由于它沒有旋轉部件，維護也較方便，為了在運行中調節電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據負荷的變化，分組投入或切除。 由于本次設計的變電站為 220kV 降壓變電站， 從 補償的角度來選擇，以上四種均能滿足要求，但是從維護和性能的角度來考慮，選用 并聯電容器 補償裝置比較合適。 表 81 電容器選擇結果 型號 額定電壓（ kV） 額定容量（ kvar） 額定電容（ ? F） 聯接方式 尺寸（ mm） BAFH11/ 3 18003W 11/ 3 1800 星形聯接 167010351755 設計 計算書 29 9 主變容量的確定計算 本設計任務中 220kv 側 以雙回路與系統相連。系統最大方式容量為 3800MVA， 220kV另有兩回出線，每回出線功率 100MVA； 110kV 架空線 4 回， 2回輸送距離 30km，每回輸送功率 60MVA； 2回輸送距離 20km，每回輸送功率 ，電纜出線 2回，每 回輸送功率 3MW；