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长泥坡110kV变电所设计11.110kV变电站设计任务及指标1.1地区电网的特点(1)本地区即使在最枯的月份，水电站发电保证出力时亦能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不需要外系统支援。(2)本系统的水电大多数是迳流式电站，除发保证出力外的月份，均有电力剩余，特别是4至7月份。1.2建站规模(1)变电站类型：110kV变电工程(2)主变台数：最终两台(要求第一期工程全部投入)(3)电压等级：110kV、35kV、10kV(4)出线回数及传输容量①110kV出线6回本变—长泥坡15000kW6kmLGJ—120本变—双溪变15000kW42.3kmLGJ—120本变—系统30000kW72kmLGJ—150本变—芷江8000kW36kmLGJ—120备用两回②35kV出线8回本变—长泥坡8000kW6kmLGJ—95本变—火电厂10000kW8kmLGJ—95本变—中方变5000kW15kmLGJ—95本变—水电站10000kW12kmLGJ—120(两回)本变—鸭嘴岩变5000kW10kmLGJ—95备用两回③10kV出线10回本变—氮肥厂2500kW2km本变—化工厂1500kW3km本变—医院1500kW5km(两回)本变—印刷厂2000kW4km本变—造纸厂2500kW6km本变—机械厂2500kW4km备用三回(5)无功补偿采用电力电容两组,容量为2×4500kva长泥坡110kV变电所设计21.3环境条件(1)当地年最高温度为40℃,年最低温度为-5℃；(2)当海拔高度为800米；(3)当地雷暴日数为55日/年；(4)本变电站处于“薄土层石灰岩”地区，土壤电阻率高达1000Ω．М。1.4电气主接线建议110kV、35kV、10kV均采用单母线分段带旁路接线，并考虑设置熔冰措施。1.5短路阻抗(1)系统作无穷大电源考虑：X1∑max=0.05，X0∑max=0.04，X1∑min=0.1，X0∑min=0.05。(2)火电厂装机容量为3×7500kW，X''d=0.125dX,最大运行方式下,该火电厂只投入二台机组,最小运行方式下,该火电厂三台机组全部投入,并满发。(3)水电厂装机容量为3×5000kW，X''d=0.27dX，最大运行方式下，该水电厂三台机组全部投入运行，并满发，最小运行方式下，该水电厂只投入一台机组。2电气主接线设计电气主接线是由高压电器通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。2.1电气主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。2.1.1接线方式对于变电站的电气接线，当能满足运行要求时，其高压侧应尽可能采用断路器较少或不用断路器的接线，如线路—变压器组或桥形接线等。若能满足继电保护要求时，也可采用线路分支接线。在110kV～220kV配电装置中，当出线为2回时，一般采用桥形接线；当出线不超过4回时，一般采用分段单母线接线。在枢纽变电站中，当110～220kV出线在4回及以上时，一般采用双母接线。在大容量变电站中，为了限制6～10kV出线上的短路电流，一般可采用下列措施：①变压器分列运行；②在变压器回路中装置分裂电抗器或电抗器；③采用低压侧为分裂绕组的变压器。④出线上装设电抗器。2.1.2主变压器选择①主变压器台数：为保证供电可靠性，变电站一般装设两台主变压器。当只有一长泥坡110kV变电所设计3个电源或变电站可由低压侧电网取得备用电源给重要负荷供电时，可装设一台。对于大型枢纽变电站，根据工程具体情况，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。②主变压器容量：主变压器容量应根据5～10年的发展规划进行选择，并应考虑变压器正常运行和事故时的过负荷能力。对装设两台变压器的变电站，每台变压器额定容量一般按nS=MP6.0选择。MP为变电站最大负荷。这样，当一台变压器停用时，可保证对60%负荷的供电，考虑变压器的事故过负荷能力40%，则可保证对84%负荷的供电。由于一般电网变电站大约有25%的非重要负荷，因此，采用nS=0.6MP，对变电站保证重要负荷来说多数是可行的。对于一、二级负荷比重大的变电站，应能在一台停用时，仍能保证对一、二级负荷的供电。③主变压器的型式：一般情况下采用三相式变压器。具有三种电压的变电站，如通过主变压器各侧绕组的功率均达到15%Sn以上时，可采用三绕组变压器。其中，当主网电压为110～220kV，而中压网络为35kV时，由于中性点具有不同的接地形式，应采用普通的三绕组变压器；当主网电压为220kV及以上，中压为110kV及以上时，多采用自耦变压器，以得到较大的经济效益。2.1.3断路器的设置根据电气接线方式，每回线路均应设有相应数量的断路器，用以完成切、合电路任务。2.1.4平衡有功和无功为正确选择接线和设备，必须进行逐年各级电压最大最小有功和无功电力负荷的平衡。当缺乏足够的资料时，可采用下列数据：①最小负荷为最大负荷的60～70%，如主要是农业负荷时则宜取20～30%；②负荷同时率取0.85～0.9，当馈线在三回以下且其中有特大负荷时，可取0.95～1；③功率因数一般取0.8；④线损平均取5%。2.2设计主接线的基本要求在设计电气主接线时，应使其满足供电可靠，运行灵活和经济等项基本要求。2.2.1可靠性供电可靠是电力生产和分配的首要要求，电气主接线也必须满足这个要求。在研究主接线时，应全面地看待以下几个问题：①可靠性的客观衡量标准是运行实践，估价一个主接线的可靠性时，应充分考虑长期积累的运行经验。我国现行设计技术规程中的各项规定，就是对运行实践经验的总结。设计时应予遵循。②主接线的可靠性，是由其各组成元件（包括一次设备和二次设备）的可靠性的综合。因此主接线设计，要同时考虑一次设备和二次设备的故障率及其对供电的影响。长泥坡110kV变电所设计4③可靠性并不是绝对的，同样的主接线对某所是可靠的，而对另一些所则可能还不够可靠。因此，评价可靠性时，不能脱离变电站在系统中的地位和作用。2.2.2灵活性①调度灵活，操作简便：应能灵活的投入（或切除）某些变压器或线路，调配电源和负荷，能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调度要求。②检修安全：应能方便的停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不影响电力网的正常运行及对用户的供电。③扩建方便：应能容易的从初期过渡到最终接线，使在扩建过渡时，在不影响连续供电或停电时间最短的情况下，投入新装变压器或线路而不互相干扰，且一次和二次设备等所需的改造最少。2.2.3经济性①投资省：主接线应简单清晰，以节约断路器、隔离开关等一次设备投资；要使控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资；要适当限制短路电流，以选择价格合理的电器设备；在终端或分支变电站中，应推广采用直降式（110/6～10kV）变压器，以质量可靠的简易电器代替高压断路器。②占地面积小：电气主接线设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约用地和节省构架、导线、绝缘子及安装费用。在运输条件许可的地方，都应采用三相变压器。③电能损耗少：在变电站中，正常运行时，电能损耗主要来自变压器。应经济合理的选择主变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.3长泥坡电站电气主接线设计2.3.1110kV电压侧接线《35～110kV变电所设计规范》规定，35～110kV线路为两回及以下时，宜采用桥形、线路变压器组或线路分支接线。超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或分段单母线的接线。35～63kV线路为8回及以上时，亦可采用双母线接线。110kV线路为6回其以上时，宜采用双母线接线。在采用单母线、分段单母线或双母线的35～110kV主接线中，当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站110kV线路有6回,可选择双母线接线或单母线分段接线两种方案，如图2.1所示。图2.1110KV接线方案长泥坡110kV变电所设计5方案一供电可靠、运行方式灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，但是运行可靠性和灵活性比方案一稍差。本变电站为地区性变电站，电网特点是水电站发电保证出力时能满足地区负荷的需要，加上小火电，基本不需要外系统支援，电源主要集中在35kV侧，110kV侧是为提高经济效益及系统稳定性而倒有一回线路与华中大电网联系，采用方案二能够满足本变电站110kV侧对供电可靠性的要求，故选用投资小、节省占地面积的方案二。2.3.235kV电压侧接线本变电站35kV线路有8回，可选择双母线接线或单母线分段带旁路母线接线两种方案，根据本地区电网特点，本变电站电源主要集中在35kV侧，不允许停电检修断路器，需设置旁路设施，如图2.2所示。图2.235KV接线方案方案一供电可靠、调度灵活，但是倒闸操作复杂，容易误操作，占地面积大，设备多，配电装置复杂，投资大。方案二简单清晰，操作方便，不易误操作，设备少，投资小，占地面积小，旁路断路器可以代替出线断路器，进行不停电检修出线断路器，保证重要回路特别是电源回路不停电。方案二具有良好的经济性，供电可靠性也能满足要求，故35kV侧接线采用方案二。2.3.310kV电压侧接线《35～110kV变电所设计规范》规定，当变电所装有两台主变压器时，6～10kV侧宜采用分段单母线。线路为12回及以上时，亦可采用双母线。当不允许停电检修断路器时，可设置旁路设施。本变电站10kV侧线路为10回，可采用双母线接线或手车式高压开关柜单母线分段接线两种方案，如图2.3所示。图2.310KV接线方案长泥坡110kV变电所设计6方案一一般用于出线较多，输送和穿越功率较大，供电可靠性和灵活性要求较高的场合，设备多，投资和占地面积大，配电装置复杂，易误操作。方案二简单清晰，调度灵活，不会造成全站停电，能保证对重要用户的供电，设备少，投资和占地小。手车式断路器的出现和运行成功，断路器检修问题可不用复杂的旁路设施来解决，而用备用的手车断路器来替代需要检修的工作的手车断路器。采用手车式高压开关柜，可不设置旁路设施。综上所述,本变电站主接线如图2.4所示。图2.4电气主接线简图变电站低压侧未采用限流措施，待计算短路电流之后，再采用相应的限流措施。最简单的限制短路电流的方法是使变压器低压侧分列运行。变压器低压侧分列运行，限流效果显著，是目前广泛采用的限流措施。在变压器回路中装设电抗器或分裂电抗器用的很少，母线电抗器体积大、价格高且限流效果较小，出线上装电抗器，投资最贵，且需造两层配电装置室，在变电站中应尽量少用。2.3.4站用变压器低压侧接线站用电系统采用380/220V中性点直接接地的三相四线制，动力与照明合用一个电源，站用变压器低压侧接线采用单母线分段接线方式，平时分裂运行，以限制故障范围，提高供电可靠性。380V站用电母线可采用低压断路器（即自动空气开关）或闸刀进行分段，并以低压成套配电装置供电。站用变压器低压侧接线如图2.5所示。长泥坡110kV变电所设计7图2.5站用变压器低压侧接线3.变压器选择3.1主变压器选择在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器，称为主变压器。《35～110kV变电所设计规范》规定，主变压器的台数和容量，应根据地区供电条件、负荷性质、用电容量和运行方式等条件综合考虑确定。在有一、二级负荷的变电所中宜装设两台主变压器，当技术经济比较合理时，可装设两台以上主变压器。装有两台及以上主变压器的变电所，当断开一台时，其余主变压器的容量不应小于60%的全部负荷，并应保证用户的一、二级负荷。具有三种电压的变电所，如通过主变压器各侧线圈的功率均达到该变压器容量的15%以上，主变压器宜采用三线圈变压器。主变压器台数和容量直