110kv变电站设计论文

黑龙江交通职业技术学院毕业设计（论文）*级***** 专业

计算电抗全标么值 短路电流计算有名值 短路电流计算标幺值 短路冲击电流（ich） 全电流最大有效值 短路容量（MVA） 0.2 2.5 5 6.4 3.8 498 0.475 3.3 2.1 8.4 5 211.5 0.65 8.2 1.5 20.9 12.5 149 四、载流导体和电器的选择

（一）选择的原则和回路工作电流计算 选择的一般原则：

1.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； 2.应与整个工程的建设标准协调一致，尽量使新老电器型号一致； 3.为了选择导线时应尽量减少器种；

4.所选导体和电器力求技术先进、安全适用、经济合理、贯穿以铝铜、节约占地等国策。选用新产器应积极慎重，新产品应有可靠的试验数据，并经主管部门鉴定合格。 5.在选择导体和电器时，应按正常工作条件进行选择，并按短路情况校验其动稳定和热稳定。以满足正常运行、检修和短路情况下的要求。

6.验算导体和电器动稳定、热稳定以及电器开断电流所用的短路电流，按本工程的设计容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划，按可能发生最大短路电流的正常接线方式进行计算。

7.所选的导体和电器应按当地的气温、风速、覆冰、海拔等环境条件校核电器的基本使用条件。以下计算出各回路最大持续工作电流：

110KV侧主母线： Igmax=1.05Ie=1.05S/√3× Ue

=(1.05×75000)/(√3×110)=413.34(A)

110KV侧主变压器回路: Igmax= 1.05Ie=1.05Se/√3× Ue

=(1.05×31500)/(√3×110)= 173.6(A)

110KV侧出线： Igmax=1.05Ie=1.05S/√3× Ue

=(1.05×75000/5)/(√3×110)=82.66(A)

（二）载流导体的选择

本次载流导体设计包含两部分：软导体、硬导体。对于110kV、35kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用软导体，对于10kV侧的主母线和相对应的变压器引线选用硬导体。下面分别进行选取：

110kV侧主母线：

对于110KV侧主母线按照发热选取，本次设计的110kV侧的电源进线为两回，一回停运后，按20%的余量计算，另一回最大可输送75000kVA负荷，最大持续工作电流按最大负荷算：

Igmax=1.05Ie=1.05S/√3× Ue

=(1.05×75000)/(√3×110)=413.34 (A)

查表设备手册选择LGK—150钢芯扩径铝绞线，在最高允许温度70度的长期载流量为445A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

110kV侧主变压器引接线：

110kV侧主变压器引接线按主变压器的持续工作电流计算，按经济电流密度进行选取。

Igmax= 1.05Ie=1.05Se/√3× Ue

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=(1.05×31500)/(√3×110)= 173.6（A） Tmax=4200h，查表得：钢芯铝绞线的经济电流密度为：

J=1.2A/mm2

Sj = Igmax /J=173.6/1.2 = 144.67 (mm2)

查表设备手册选择LGK—150钢芯扩径铝绞线，在最高允许温度70度的长期载流量为445A，满足最大工作电流的要求。校验不作要求，故在此不作校验。

（三）断路器和隔离开关的选择

选择断路器的形式时，除需满足各项技术条件和环境条件外，还应考虑便于安装调试和运行维护，并经技术经济比较后才能确定，根据当前我国生产和制造情况，电压为6-220kV的电网一般选用少油断路器，电压110-330kV的电网，当少油 断路器技术条件不能满足要求时，可选用六氟化硫断路器。 1.110kV侧断路器的选择： d1点的短路参数：

ich=6.4 (kA)； I’’=I∞=2.5 (kA) Ue=110KV

Igmax=1.05Ie=1.05S/√3× Ue=(1.05×75000)/(√3×110)=413.34(A) 查设备手册试选LW35—126型六氟化硫断路器。 断路器参数如下：

额定电压：Ue=126kV 额定电流：Ie=3150A

三秒热稳定电流：Irw3’’=40kA 额定短路开断电流：Ikd=31.5kA 额定峰值耐受电流：Imax= Idw=100kA 额定短路关和电流：100kA 动稳定校验：Igmax=413.34 (A)< Ie

ich = 6.4 (kA)

热稳定校验：Qd =Qz +Qf

T=保护时间+全分闸时间=0.5+0.1=0.6 S

Qz =T×(I``2 +10 I2t/2 + I2t )/12=0.6×（2.52+10×2.52＋2.52）／12=3.8

Qf = I``2×T 查表得： T=0.05 Qf =2.52×0.05=0.3 Qd =3.8+0.3=4.1 (kA2·S)

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Q承受=Irw×Trw=40×3=4800 (kA2·S) Q承受>Qd

热稳定校验合格。所选断路器满足要求。

2.110kV侧隔离开关的选择：Ue = 110kV Igmax=413.34 (A) 查设备手册试选GW7—110型隔离开关，参数如下： 额定电压：Ue=110kV 额定电流： Ie=600A 动稳定电流： Idw=55kA 5s热稳定电流：14kA 动稳定校验： Igmax=413.34 (A)< Ie

ich = 6.4 (kA)

热稳定校验： Qd =3.8+0.3=4.1 (kA2·S)

Q承受=Irw2×Trw=142×5=980 (kA2·S) Q承受>Qd

热稳定校验合格，所选隔离开关满足要求。

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五、变电所的保护

（一）变电所的防雷保护

1、变电站出现故障的原因

避雷器接地电阻高由于避雷器接地电阻高，所以雷电流流过接地电阻时导致变压器外壳电位增高。当其超过一定数值时，就会引起变压器绝缘击穿损坏。

避雷器接地引下线截面太小或长度太长，截面太小在雷击时易被烧断，起不到保护作用，长度太长在某一陡度电流通过时，接地引下线上的压降与避雷器的残压叠加在一起，作用到变压器绕组上有可能破坏变压器绝缘。

变压器本身缺陷 根据原北京电力建设科学技术研究所调查、分析，14800台年配电变压器的运行经验表明：在雷击损坏事故中，大约有37%是因绝缘存在缺陷而引起的。过载，由于电流的增加，变压器线圈温度迅速增加，造成绝缘材料变脆弱，加速老化，形成大量裂纹甚至脱落，严重时使线体裸露，而造成匝间短路。或者由于外部故障冲击力导致绝缘破损，进而发生故障。

线路涌流 现在，除非明确属于雷击事故，一般的冲击故障均被列为“线路涌流”。线路涌流（或称线路干扰）在导致变压器故障的所有因素中被列为首位。这一类中包括合闸过电压、电压峰值、线路故障/闪络以及其他输配方面的异常现象。其中以变压器出口突发性短路危害最大，当变压器二次侧发生短路接地等故障时，一次侧将产生高于额定电流20~30倍的短路电流，而在一次侧必然要产生很大的电流来抵消二次侧短路电流的消磁作用，如此大的电流作用于高电压绕组上，线圈内部将产生很大的机械应力，致使线圈压缩，其绝缘衬垫、垫板就会松动脱落，铁芯夹板螺丝松驰，高压线圈畸变或崩裂，变压器极易发生故障。

分接开关故障 变压器漏油使分接开关裸露在空气中，裸露的分接开关绝缘受潮一段时间后性能下降，导致放电短路，损坏变压器。变压器分接开关在频繁的调动中会造成触头之间的机械磨损、电腐蚀和触头污染，电流的热效应会使弹簧的弹性变弱，从而使动、静触头之间的接触压力下降,引线接头过热，引线接头过热是常见的故障之一，一旦发生将造成导电杆与接线端子间打火，甚至损坏导电杆丝扣，烧断接头，同时发热会造成桩头密封圈老化渗油，油溢至套管，沾粘吸附上导电性的金属尘埃，当遇到潮湿天气、系统谐磁、雷击过电压等就可能发生套管闪络放电或爆炸。

其他原因 工艺、制造不良，有少部分变压器故障是由于本身存在故障，例如：出线端松动或无支撑，垫块松动，焊接不良，铁芯绝缘不良，抗短路强度不足等。维护不良,压器保护装置不正确，冷却剂泄漏，污垢淤积以及腐蚀受潮，连接松动等都属于维护不良范畴。保养不够被有关统计列为第四位导致变压器故障的因素。

电力变压器故障的预防措施 器故障有相当部分是完全可以避免的，还有一些只要加强设备巡视严格按章操作，随时可以把事故消除在萌芽状态，这样不但将显著地减少变压器故障的发生以及不可预计的电力中断，而且可大量节约经费和时间。

严格按照有关检修技术标准做好变压器运行前的检查和试验，防患于未燃。

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运行维护，持瓷套管及绝缘子的清洁。定期清理变压器上的污垢，检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现象，定期遥测接地电阻不大于4Ω，或者采取防污措施，安装套管防污帽。在油冷却系统中，检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限制油自由流动的机械损伤。同时，应经常检查变压器的油位、油色，有无渗漏，发现缺陷及时消除。保证电气连接的紧固可靠。定期检查分接开关。并检验触头的紧固、灼伤、疤痕、转动灵活性及接触的定位。每三年应对变压器线圈、套管以及避雷器进行介损的检测。每年检验避雷器接地的可靠性。接地必须可靠，而引线应尽可能短。引线应符合规定，无断股现象，旱季应检测接地电阻，其值不应超过5Ω。应坚持每年一度的预防试验，将不合格的避雷器更换，减少因雷击过电压损坏变压器。变压器应定时大、小修，在运行中或发生异常情况时，可及时大修。应考虑将在线检测系统用于最关键的变压器上。大型变压器在线监测系统（氢气、局部放电及绝缘在线监测）能预先发现运行中变压器的异常状态。在线监测与专家系统结合起来对变压器绝缘进行预测，把变压器的异常发现于萌芽之初。

避雷针、避雷器是变电所屋外配电装置和所区电工建筑物防护直击雷过电压的主要措施。变电所借助屋外配电装置架构上的避雷针和独立避雷针共同组成的保护网来实现，主控制室和屋内配电要采用屋顶上的避雷带。

直击雷的过电压保护：装设独立避雷针，为防止雷直击变电设备及其架构、电工建筑物，其冲击接地电阻不宜超过10欧，为防止避雷针落雷引起的反击事故，独立避雷针与配电装置架构之间的空气中的距离SK不宜小于5m，独立避雷针的接地装置与接地网之间的地中距离Sd应大于3m。35kV、110kV配电装置：在架构上装设独立避雷针，将架构支柱主钢筋作引下线接地。主变压器装设独立避雷针各电压等级母线桥：装设独立避雷针。主控制楼：屋内配电装置钢筋焊接组成接地网，并可靠接地。雷电侵入波的过电压对入侵波防护的主要措施：在变电所内装设阀型避雷器以限制入侵雷电波的幅值，同时在变电所的进线上，设进线段保护，以限制流经阀型避雷器的雷电流和降低入侵雷电波的陡度。变电所内必须装设避雷器以限制雷电波入侵时的过电压，在110kV、35kV靠近变电所1-2kM的进线上架设避雷线，其耐雷水平分别不应低于30kA和75kA，保护角在25。和30。范围内，冲击接地电阻在10Ω左右，以保证大多数雷电波只在此线段外出现，即设置进线段保护。对于三绕组变压器，应在低压侧任一相绕组对地加装一个避雷器，对于变压器中性点保护，因中性点为直接接地，变压器为分级绝缘，其绝缘水平为35kV等级，需在中性点上加装避雷器。 避雷器的配置：

(1)进出线设备外侧； (2)所有母线上；

(3)变压器高压侧，尽量靠近变压器； (4)变压器低压侧为Δ时，只装在B相

(5)主变压器中性点，按其绝缘水平等级选设； 避雷线的配置：

(1)110kV及以上线路沿全长架设避雷线； (2)35kV雷电日较高应全长架设避雷线；

10-35kV一般设1~2kM的进线段保护，以降低雷电波的陡度。

表5-1避雷器选择一览表 型 号 安装地点 数参 数 15