110kV花庄变电站设计说明

. . . 中文摘要 从二十世纪九十年代开始，国城市电网变电站的建设工程，就以既满足规划和环保要求，又尽量减少征地面积为目标，逐步设计投产了各种类型的全户型变电站，即将主变压器的主体与各级变电设备、配电装置全部布置于户的模式;另外，相对于常规110kV配电装置，SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS装置技术属国领先，并具有占地少，建设快、结构紧凑、环境适应能力强、检修周期长、运行安全可靠等等诸多优点，因此，全户GIS变电站设计模式逐步成为变电站设计的首选。 本文以110kV花庄变电站工程设计为研究课题，结合变电站的设计方案，包括电气一次、电气二次的设计容，详细论述了全户GIS设计模式下变电站在电气主接线、电气平面布置、设备选型、防雷接地、综合自动化等方面的设计特点，并强调了计算机应用在提高设计效率、优化设计方案中起到的关键作用。通过综合分析，认为在城市土地资源寸土寸金的情况下，采用全户GIS布置的城市变电站模式已成为城市电网建设的趋势。关键词: 变电站 电气主接线 SF6气体绝缘全封闭组合电器 防雷接地 第1章绪论1.1 110kV变电站设计模式的研究与发展 自建国以来，国外电网110kV变电站大都采用户外构架型式布置方式，即采用将主变压器与高压110kV配电装置放置于户外，10kV(6kV)配电装置与主控室布置在户的半户型变电站设计模式。伴随国民经济的迅猛发展城市用电负荷越来越紧，新建110kv变电站在城郊、开发区、城市中心地带不断涌现。考虑到城市规划、环保、节约土地资源、减少日常维护工作量等各方面因素，原来的户外构架型式布置的变电站已经不能满足要求，放置于户外的变压器所产生的噪声与户外设备与城市景观的不协调也成为比较突出和等待解决的问题。 从二十世纪九十年代开始，国新建变电站工程，就以既满足规划和环保要求，又尽量减少征地面积为目标，逐步设计投产了各种类型的全户型变电站，即将主变压器的主体与各级变电设备、配电装置全部布置于户的模式，基本解决了上述问题。1.2 SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS技术的应用前景相对于常规户外110kV配电装置，SF6气体绝缘全封闭组合电器GIS装置技术属国领先，并具有占地少，建设快、检修周期长、运行安全可靠等等诸多优点。因此，在市区，优先建设占地面积小、施工安装方便快捷又性能可靠的SF6封闭式组合电器成为变电站选型的首选方向。随着市场经济的推进和城市建设的发展，城市电网建设成为当前电力建设的重要容。GIS变电站具有最大限度地缩小占地面积和空间体积、结构紧凑、环境适应能力强、可免受雨雷、尘沙与盐雾等各种恶劣自然条件的影响、灵活性强等多种优点，所以在城网建设中，尤其是征地难且费用昂贵的城市中心电网建设中，GIS变电站也成为规划设计的首选模式。1.3计算机技术在变电站设计中的作用 变电站设计过程中，图纸的绘制、设计计算是设计的关键和前提。在我国，二十一世纪之前，设计过程还是人工制图的过程，设计计算也是依据计算理论和公式，采用人工方式进行。比如电气计算中，要通过系统短路容量计算，确定主接线方式与主变阻抗值;根据系统短路电流、抗弯破坏负荷等校验导体、开关柜、穿墙套管、支柱绝缘子等的动热稳定性能;根据电气设备的绝缘性能选择避雷器的配合参数等等。这些复杂繁琐的数学计算，不仅耗费人力和时间，而且极易出现人工误差，导致计算结果的不准确。 本次变电站设计，我们引入了大型电气设计软件“博超软件”，“博超”是以计算机辅助设计软件CAD为底层平台的专用电气设计软件，它从WINDowS图形操作界面、到傻瓜式全鼠标指令;从动态设计到模糊操作;从甩开图版，到抛开设计手册，直至智能化专家系统。通过“博超”的帮助，不仅将我们设计人员从繁杂的工程计算中解脱出来，而且进一步充实了计算中各个环节上的理论基础，提高了计算精度和计算效率，并可根据精确的计算结果更合理地选择设备的性能和参数;不仅减轻了设计过程中的制图负担、计算负担，缩小了设计周期，而且优化了设计方案，使设计方案更加合理和完善。1.4本文所做的工作与论文结构 本文以110kV花庄变电站工程设计为研究课题，着重介绍了全户GIS设计模式下变电站在电气主接线、电气平面布置、设备选型、防雷接地、综合自动化等方面的设计特点，并强调了计算机应用在提高设计效率、优化设计方案中起到的关键作用。通过综合分析，认为在城市土地资源寸土寸金的情况下，采用全户GIS布置的城市变电站模式是城市电网建设的趋势，并对变电设备采用的新技术做了一定探讨。 论文章节安排:第2章主要阐述了奥林变电站项目的建设目的和建设的必要性，第3章主要介绍了奥林变电站的设计规模和设计围，明确了本工程与外围环境的接口与分界点。第4章详细论述了变电站的设计方案，包括电气一次、电气二次的容，并对电气设计软件在本工程设计研究中的具体应用做了详细介绍。第5章分析了变电站运行中可能发生的危害与危险因素，设计应采取的技术措施和防设施，以期有效保障变电站设备安全与运行人员人身的安全。第2章 奥林变电站建设的目的和必要性2.1变电站建设的目的 根据中新化工XX公司和市获嘉区的用电规划，2011年南一区西部过渡带将新增4座厂区，新增厂区产能负荷19.085MW，为此新建35kV变电站一座，需提供35kV电源2回;2011年，在中新化工生产管理指挥中心南侧，市获嘉区开发建设获嘉区民营科技工业园，简称工业园，园区建筑面积246万m，新增负荷58.248MW。 中新化工生产管理指挥中心将于2011年投入使用，为保障该指挥中心可靠供电，需提供一路后备电源。 综上所述，为满足中新化工产能建设和获嘉区城市开发建设的用电需要，根据化工集团规划计划与投资管理部关于对110kv花庄变电站工程可行性研究报告的批复，中新化工电力集团定于2011年建设1座11okV变电站，命名花庄变。2.2该地区电网现状与负荷预测2.2.1电网现状 南一区西部过渡带位于中新化工获嘉区东侧，涉与的供配电网络系统有:1座220kV变电站，3座110kV变电站，1座35kV变电站。区电网平面图如图2.1所示。图2.1南一区西部过渡带电网平面图 220kV让胡路变电站，隶属电业局管理，主变容量为2x18OMVA，最高负荷180MW，负载率为52.6%。 3座110kv变电站分别是奔腾一次变、东湖一次变和登峰一次变，隶属中新化工电力集团管理，奔腾一次变主变容量为2x75MVA，最高负荷123.6MW，负载率为86.7%，东湖一次变主变容量为2x63MVA，最高负荷80MW，负载率为66.8%，登峰一次变主变容量为2x75MVA，最高负荷92MW，负载率为64.6%，该地区220kV与11okV变电站现状见表2.1。表2.1区220kV与110kV变电站现状表序号变电站名称隶属关系容量（MVA）负荷（MW）负载率（%）剩余供电能力（MW）1220KV让胡路变电业局2x18018052.6110.72110KV奔腾一次变中新化工电力集团2x75123.686.703110KV东湖一次变2x638066.8204110KV登封一次变2x759264.629 35kV西四变隶属中新化工XX公司管理，主变容量2x20MVA，最高负荷8.2MW，负载率为21.58%，35kV变电站现状见表2.2。表2.2 35kV变电站现状表序号35KV变电站名称隶属关系容量（MVA）负荷（MW）负载率（%）剩余供电能力（MW）1西四变中新化工XX公司2x208.221.5824.12.2.2负荷预测 根据南一区西部过渡带与西区过渡带110kV与35kV系统调整规划方案，2011年南一区西部过渡带将新增4座厂区，新增厂区产能负荷38.085MW，由2011年拟建的35kV聚西一变供电，该变电站需要2回35kV电源;依据上述需求，核算新增35kv负荷共计38.085MW，拟由新建的110kV花庄变供电。 通过分析获嘉工业园区用电申请，并结合市获嘉区城市发展建设用电的具体特点，依据城市电力规划规4.5.3条的规定，核算出园区新增用电总负荷为58.248MW，拟由110kV奥林变以6kV供电。 110kv花庄变共需接带南一区西部过渡带产能用电负荷和工业园用电负荷96.333MW，见花庄变负荷预测表2.3。2.2.3负荷平衡 根据中新化工XX公司编制的南一区西部过渡带与西区过渡带110kV与35kV系统调整规划方案，奔腾一次变新增负荷4.SMW，登峰一次变新增负荷24.2MW。根据中新化工工程民用建筑所估算，东湖一次变供电区的东湖上城和商住楼将新增负荷gMW，建设11OkV花庄变电站后的地区110kV变电站负荷平衡情况见表2.4。 通过负荷平衡可以看出，南一区西部过渡带4座110kV变电站的平均负载率为77.49%。1IOkv花庄变建成后，通过调整电网网架，合理分配负荷，该地区11OkV变电站的供电能力满足新增负荷的要求。表2.3花庄变负荷预测表负荷2011年2012年2013年2014年2015年35KV1519.08524.08529.08538.0856KV14384858.24858.248合计2957.08572.08587.33396.333 表2.4规划后地区110kv变电站电力平衡表序号变电站名称容量（MVA）负荷（MW）规划前负载率（%）规划后负载率（%）剩余供电能力（MW）1110KV奔腾一次变2x75128.186.789.8902110KV东湖一次变2x638966.874.3512.7453110KV登封一次变2x75116.264.681.544.9254（花庄变）3x5096.33364.23.417合 计526410.63382.1831.0872.3建设的必要性2.3.1保证地区电网安全可靠运行 35kV聚西一变新增厂区产能负荷38.085MW，其近处的油田3座11okv变电站奔腾一次变、东湖一次变和登峰一次变的剩余供电能力都无法满足上述用电需求。 获嘉工业园区新增6kv负荷58.248MW，若从3座110kV变电站(奔腾一次变、东湖一次变、登峰一次变)引出6kv线路，又具有出线走廊困难、线路长、运行维护费用高的问题。同时这3座110kV变电站的剩余供电能力同样不能满足上述供电需求。 建设110kV花庄变可共计接带该地区新增负荷96.333MW，缓解该地区油田电网的供电压力，提高供电可靠性。2.3.2保证油田生产管理指挥中心安全用电 中新化工生产管理指挥中心将于2011年投入使用，该中心由奔腾一次变通过35kV西四变供电，11okV花庄变可以为西四变提供1回35kV电源，以进一步保障中新化工生产管理指挥中心的安全用电。2.4本章小结 本章结通过对市获嘉区西部过渡带区域的电网现状、负荷预测、电力平衡等方面的详细分析，认为该项目建成投产后，可以满足该地区的用电需求、合理调整现有网架结构，并进一步保障该地区电网的安全和可靠运行，项目建设是可行的、必要的。第3章 奥林变电站设计规模3.1主要工程容 新建110kV全户变电站一座，设计容量为2x50MVA(三卷变)+1x50MVA(两卷变)，电压等级110/35/6kV，本期安装两台50MVA主变(三卷变利旧改造)，预留1台50MVA主变作为2015年远期扩建工程项目，变电站电源由110kV双回线让登甲乙线破口II接引入。该工程新建110kV架空输电线路4回，长度共计3.54km;35kv出线间隔4回，预留2回;6kv出线间隔23回，预留17回;变电站占地面积总计6480m2，主控楼为生产、办公一体化两层建筑，建筑面积2513.83m2，建筑总高15.90m。 投资与施工完成情况:本工程设计概算6030.23万元，批准概算总投资5988.25万元，工程于2011年7月19日开始施工，于2012年元月30日投产送电。3.2设计围 新建110kV花庄变电站本体设计，包括: l)主变压器、各级电压配电装置和本期所需电气设备的选择设计; 2)所站区布置与系统继电保护的设计; 3)所用电、直流系统、防雷接地和照明动力设计;3.3设计分界点 110kV配电装置以110kV进线耐绝缘子串(不含)为界。 35kV配电装置以奥林变35kv出线柜电缆接头(不含)为界。 6kV配电装置以奥林变6kV出线柜电缆接头(不含)为界。3.4系统接入方式3.4.1变电站电源接入与负荷引出情况 l)110kV进线根据南一区西部过渡带和工业园用电需求以与负荷性质，为保证110kv花庄变的安全稳定运行，该变电站采用110kV双回线电源供电方式，本着节约土地、项目经济可行的原则，选定花庄变双回110kv电源II接在220kV让胡路变至110kV登峰一次变的110kV让登甲、乙线。花庄变双回11OkV电源进线由110kV让登甲、乙线26#塔破口，II接向北跨过南一路引入花庄变。花庄变图3.1进线规划图(II接让登甲、乙线)2)35kV出线 花庄变35kV出线间隔2回，分别为2座35kV变电站供电，即聚西一变1回，西四变1回，花庄变至聚西一变与西四变的35kV线路改造工程由中新化工XX公司负责规划建设，本次设计不含此项工程，另外预留4回 35kV间隔备用。3)6kV出线 6kv出线间隔23回，其中4回备用。分别为奥林国际公寓、燕都萃湖花园、民营科技厂房提供电源，即花庄国际公寓11回，燕都萃湖花园4回，营科技厂房4回，备用4回。本项目不含花庄变至工业园区的6kV电缆线路。考虑到该地区远期发展需要，6kv出线间隔预留17回。3.5本章小结 本章节明确了变电站的设计规模和具体的设计围，对变电站各方面的接入系统做出了限定。否则即使站设计与施工完成后，如无法接入地区系统，也不能正常投运或投运后达不到预期的收益，造成不必要的投资浪费。第4章 奥林变电站设计方案4.1站址选择 经现场勘查，选择站址位于获嘉区工业园东侧，属中新化工管理局土地，即园区新建公路花庄路东侧80m、世纪大道南侧1200m处，变电站靠近该地区负荷中心，北临世纪大道，交通方便，便于变电站建设时的材料运输和将来变电站的运行维护;另外，花庄变35kV出线走廊易于选择，便于向其周边35kV变电站提供电源。 该变电站总占地面积6480m2，不包括进出线走廊与站外道路。站址场地设计标高为143.501m。因站址靠近拟建的居民住宅，该地区仅有1块场地适宜建设花庄变电站，但是去除4回110kV进线终端塔的塔基位置后，变电站能占用的场地面积有限。因此，变电站设计模式选择主变压器与各级配电装置均户布置的全户Gls模式。4.2电气总平面布置 根据所址位置与变电站馈供负荷点的分布，设计110kv为架空进线由站南接入，35kV和6kV全部为电缆出线从站西部和北部引出，因此电气装置总体布局如下: 1)110kV架空进线由南进线; 2)主变区布置在主控楼北侧; 3)35kv开关室和6kv电容器室分别布置在主控楼西北部和西南部; 4)35kV开关室、6kv开关室、6kV电容器室布置在一层; 5)110kVGIS配电装置、6kV接地变压器、主控室布置在二层; 6)本期土建在一层预留35kV消弧线圈间隔和6kV限流电抗器间隔位4.3电气主接线4.3.1 110kV配电装置 Gls组合电器户布置，远期采用单母线三分段接线方式，本期按单母线分段方式。本期建设9回间隔，即4回进线间隔，2回主变间隔，母联间隔回，PT间隔2回;预留母联、PT间隔与主变间隔位置各1回。4.3.2 35kV配电装置 采用单母线分段接线，选择金属恺装移开式开关柜KYN61一40.5，户双列布置，柜配置SF6断路器，本期建设开关柜10面，即出线柜2面，备用2面，主变进线柜2面，母联开关与母联间隔柜各1面，PT柜2面，土建预留出线柜2面。4.3.3 6kV配电装置 本期采用单母线分段接线方式，出线间隔23回，选用金属恺装移开式金属柜KYN28A一12，户双列布置。本期共建设6kV开关柜37面，其中进线柜开关柜和进线间隔柜各2面、母联开关与间隔柜各1面、电容器与接地变开关柜各2面、电压互感器柜2面、采暖变开关柜与间隔柜各1面、出线柜23面;远期采用单母线四分段接线方式，出线间隔共计40回;土建预留17回出线位置。4.3.4并联电容器装置 所主变低压侧配置无功补偿并联电容器，6kvI段和III段各配置一套(6x1000)kvar电容器。电容器室预留一套6x1000kvar装置位置。4.3.5中性点接地方式 1)主变110kV侧按中性点直接接地方式设计，采用不接地方式运行。 2)本期2回35kV出线电缆线路长度为0.320km/条，架空线路长度为3km/条，经计算单相接地电容电流为1.696A，根据交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定，35kV系统单相接地电容电流小于10A应采用中性点不接地方式;考虑系统远期扩建4回出线需求，按照每段母线接带3回电缆计算，电容电流计算结果值为23.9A，根据规要求，在系统单相接地电容电流超过10A时应采用消弧线圈接地方式，设计远期预留一套35kV消弧线圈安装位置。 3)6kV侧出线按全部电缆线路考虑，每段最终出线为14回，经计算单相接地电容电流本期为35.82A，远期为41.63A，根据交流电气装置的过电压保护和绝缘配合规定，6kV侧中性单相接地电容电流超过30A采用经消弧线圈接地方式。由于本变电站主变压器接线组别为YN，yn0，dll，低压侧无中性点引出，故设计装设专用接地变压器，将其中性点引出后用来引接消弧线圈。 6kV消弧线圈装置含用于引接中性点的接地变。本期在二楼接地变室安装6kV消弧线圈(含接地变)2套，预留一套消弧线圈位置。4.3.6电抗器 本工程按远期采用6kV主变进线侧串联限流电抗器的方式限制短路电流。按照3台主变每台各串联一台限流电抗器的规模设计，土建预留3台电抗器间隔位置。4.4短路电流计算与主要设备选型4.4.1短路电流计算的作用与博超软件的应用 l)短路电流 短路电流反应的是电网发生故障时系统各部分电力参数的变化情况，短路电流计算是电力系统设计中最基本也是最繁杂的环节，它的主要作用是:电气主接线的比选、选择电气设备和导体、确立变电站中性点接地方式、验算接地装置的接触电压和跨步电压、选择继电保护装置和整定计算等等。因此，准确的计算结果对电气设计来说至关重要。 2）花庄变项目设计中，我们没有采用过去的耗时耗力的人工计算的方式，而是借助最新引进的“博超，电气设计软件，准确把握参数和条件设定，利用计算机技术获得高效、快捷和精确的计算结果，并借助软件中智能专家系统的帮助，优化设计方案，使电气接线和设备比选等达到最佳效果。 电气设计可简单分为方案设计和工程参数设计两个阶段。设计人员利用CAD制图工具将方案设计的结果以图形方式显示出来，它不受设备型号和元件种类的限制，保证了系统设计的灵活性;工程参数设计是在方案设计的基础上进行综合设计的。它是一个完整的专家智能设计系统，容包括:负荷计算、变压器选择、无功补偿计算、短路电流校验配电元件的整定与配合校验、线路与保护管的整定和校验等等，使设备选择与保护整定能保证系统正常运行要求、满足上下级保护配合与与保护线路之间的配合关系、保证能够分断最大短路电流与在最小短路电流下可靠动作。4.4.2奥林变短路电流计算结果 l)变电站最大运行方式下110kV系统阻抗标么值为Xs=0.0404694，以S=100MVA为基准，本期两台主变按并列运行，6kV母线按并列、分列运行分别计算。各短路点均以三相短路电流为最大，计算结果见表4.1。表4.1花庄变短路电流参数表4.4.3主要设备选型 l)主变压器 主变压器选用110kV低损耗三相油浸风冷有载调压电力变压器，型号为SFSZ9一50000/110，电压等级110士8xl.25%/38.5士2.5%/6.3kV，接线组别YN，yno，dll，阻抗为标准阻抗值，分别为:Udl2=10.5%、Udl3=17.5%、ud23=6.5%。为保证供电电压质量，110kV侧采用有载调压开关，根据花庄变可研报告中的潮流计算结果，参照电源侧让胡路变母线电压的调整，结合花庄变无功补偿的投入情况，通过调节花庄变主变分接头位置，可保证所各级电压母线的电压质量。 为节省变电站建设投资费用，2台主变利旧，进行节能改造。2)110kV设备 选用GIS组合电器。根据主变容量和短路电流计算结果，选择额定电流为2000A，额定开断电流31.5kA。3)35kV开关柜 选用金属恺装移开式开关柜KYN61一40.5，柜配置SF6断路器SF1一40.5一1250/25kA，额定电流为1250A，额定开断电流25kA。4)6kV开关柜 6kV开关柜选用金属销装移开式金属柜KYN28A一12，柜中配真空断路器VS1，主变压器进线柜额定电流为4000A、额定开断电流40kA，分段柜、电容器开关柜和馈出线柜额定电流分别为3150A、1600A、1250A，额定开断电流31.5kA。各馈线回路的电流互感器变比根据负荷情况分别选定。5)并联电容器装置 无功补偿并联电容器装置选型为成套全自动跟踪补偿装置，按2x(6x1000)kvar分组配置。每组补偿装置包括控制柜2面，电容器柜6面。每组电容器分别装设6%限制谐波分量的串联电抗器，为有利防火和避免与其周围的电磁干扰，选用干式铁芯电抗器。包括串联电抗器、放电线圈、避雷器等由制造厂成套供货。6)6kV接地变压器、消弧线圈 (l)消弧线圈运行系统电压为6kv，6kv电容电流计算值为41.6A，根据消弧线圈容量的系列性与考虑部分裕量，选用消弧线圈容量为250kVA; (2)由变电站所用电负荷统计计算，所用变压器容量选择为100kVA。 (3)接地变压器的容量应与消弧线圈与所用电容量匹配，接地变压器能同时满足接地和所用电两种工况，即2h负载250kVA，连续负载100kvA。 (4)接地变采用曲折形接线法，接线组别为ZN，yno，型号为三相干式DKSG一350/6.3一100/0.4，消弧线圈选择为KA2003-XH一8421一250/6.3/0一68型自动调谐并联电抗器组合式消弧线圈。7)电抗器 根据主变容量和现运行系统阻抗计算，主变6kV低压侧系统短路容量满足城市电力网规划设计导则中短路容量的限值要求;考虑远期网架调整，与网架宏伟电厂三期工程建设，花庄变短路容量将有所增加，本工程设计采用在6kV主变进线侧串联限流电抗器的方式限制短路电流。按照3台主变每台各串联一台限流电抗器的规模设计，本期装设2台干式空心电抗器分别限制l#、3#两台主变低压侧短路电流，其中2#电抗器为远期工程预留。 本设计选择干式空心限流电抗器XKGKL-6.3-4000-6，百分电抗取6%。选择电抗器进线刀闸GN22-10/400-31.5，共计2组。 限流电抗器对周围环境的要求:空芯电抗器正常运行时，其产生的磁场会在空气中形成回路，如果附近有钢铁等磁性材料存在，会在其中引起发热;并由于互感作用，使电抗器本身的电抗值升高。所以电抗器安装时，对屋顶、地面和四壁应保持适当距离(不小于电抗器外径的1.1倍)如果附近有磁导体的话，应采取措施使其不构成闭合磁回路。如电抗器室的接地线应断开。9)穿墙套管 110kV穿墙套管采用组合电器中供配的出线套管; 35kV进出线采用电缆方式，不设穿墙套管; 6kV主变进线套管选用FCRG-24/4000型，共计12只。10)电压互感器 按照监视、测量、继电保护和自动装置的要求，配置电压互感器。为保证在主接线运行方式改变时，保护装置不得失压，在每条110kV进线配置单相电压互感器，参数为110/0.1/、0.2/3P;另外各电压等级的每段母线上均装设电压互感器，型号分别为: 110KV:GIS配套，参数为110/0.1/0.1/0.1、0.2/0.5/3P;(2个保护级和一个测量级) 35kv:JDZX9-35Q，参数为35/0.1/0.1/3、0.5/3P; 6kv:JDzx10-6A，参数为6/0.1/0.1/3、0.5/3P;11)电流互感器 所有断路器回路均装设电流互感器，满足测量、仪表、保护和自动装置的要求，根据电力系统微机继电保护技术导则、电测量与电能计量装置设计技术规程，本所电能计量装置按所计量对象的重要程度列为I类装置，高压计量侧PT与IT都设置专用二次绕组;且电流互感器准确度最低要求为0.2级，具体设计选型如下: 主变压器高压侧中性点上装设零序CT，以检测零序电流，型号为LRL-35-B100-300/5; 110kV侧CT为GIS成套装置，按三相星形接线配置，每台断路器两端分别配置2个5P20保护级和一个0.2测量级。 35kV侧CT按三相星形接线配置，每台断路器各配置3组，型号为LZZBJ9-35D0.5/10P20/10P20。 6kV小电流接地系统的主变进线按三相星形接线配置，母线分段和出线回路按两相星形接线配置，型号LZZBJ9-100.5/10P，变比按额定电流情况分别选定。此外每条出线分别安装小电流接地选线用零序电流互感器，型号:LJ-50/5。12)导体 110kv进线额定电流为265A，最大工作电流为2x256A.选择钢芯铝绞线LGJ-185/25。 主变压器35kV侧额定电流410A，进线导体选用阻燃单芯交联聚乙烯电缆ZRYJV-26/35-3(1xl85)。(载流量485A) 主变压器6kv侧额定电流按所主变容量的60%为(3031A)选择，选用三片125mmx10mm硬铜母线做为进线和主母线导体。(载流量4900A)4.5.电气二次4.5.1继电保护 110kV线路、主变压器、35kV线路保护测控装置集中组屏，安装在二次设备室。6kV线路、电容器、所用变与分段的保护测控装置都下放至相应的配电装置上。继电保护与自动装置具体配置如下: (l)110kv线路:配置微机相间与接地横差保护(电流平衡保护)作双回线同时运行的主保护。每回线均装设适用于大电流接地系统的距离保护、零序方向电流保护、三相一次重合闸。 (2)110kV母线、母联:110kV母线装设母线差动保护;110kV母联设监控单元与操作回路。 (3)变压器保护:主保护配置纵差保护、差速断保护。后备保护配置复合电压闭锁过流保护。本体保护设轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、启动风冷保护。1lokv中性点设零序过流保护和过电压保护，变压器各侧装设过负荷保护，动作于信号。 (4)35kV线路:配置适用于小电流接地系统的距离保护作为线路运行时的主保护与后备保护，三相一次重合闸。 (5)35kV母线、母联:35kV母线装设母线差动保护;35kV母联设监控单元与操作回路。 (6)6kV线路、母联:配置两段式电流速断、过电流保护，具有三相一次重合闸、低周减载与自动选线功能。 (7)6kV电容器:配置两段式过流、过电压、低电压、不平衡电压保护。 (8)6kv所用变:配置两相式电流速断、过电流保护。4.5.2自动装置 l)故障录波:采用分散式录波方式，保护装置应具备故障录波功能; 2)6kV系统设小电流接地选线装置; 3)主变压器有载分接开关的自动调整装置; 4)6kV电容器的自动投切装置; 5)直流系统绝缘监察与接地选线装置。4.6交流所用电与直流系统4.6.1交流所用电系统与低压配电 本期所设2台6kV500kVA接地变压器兼作所用变压器，带一个容量为250kVA的二次绕组，作为变电站的所用电源，分别接在6kVI段和IV段母线上，所用电系统低压接线采用380V三相四线制零线接地系统。380V为单母线断路器分段接线，两段分列运行，不设分段自投，重要负荷如主控室照明、直流系统、主变风冷等分别由两段母线双回供电。低压柜选用GGD型固定式低压配电柜。 全所设一套公用的交流不停电电源系统UPS，该系统由2台容量为3kVA的逆变器等组成。逆变器的直流电源来自220V直流母线，交流电源则来自交流所用电系统。 所正常照明由所用电交流屏供电，事故照明由直流屏供电。二次设备室、配电室、变压器室分别安装动力配电箱或电源箱，供给检修、试验、动力、通风和照明电源。4.6.2直流系统 所设一套直流系统，用于变电站控制、保护、信号、断路器合闸、事故照明等用电。 变电站操作电源采用直流电压220V，直流系统接线为单母线分段接线，设两组蓄电池，两组充电装置，经切换可相互备用。变电站直流系统由两路交流电源供电。设置一套微机型直流接地自动检测装置，运用微机技术对蓄电池、充电机等装置实现智能化实时管理，并设有通信接口。蓄电池选用阀控式密闭铅酸蓄电池，蓄电池容量按2h事故放电时间考虑，为200AH、2v、108只。直流系统输出合闸回路6路，控制回路12路。4.7防雷与接地4.7.1防雷与过电压保护 本所防雷与过电压保护按交流电气装置的过电压保护和绝缘配合的有关要求进行设计。 l)直击雷保护 本所为全户布置，室外不设避雷针保护。采用综合楼屋顶设16热镀锌圆钢避雷带防直击雷。一、二层楼板敷设均压网，形成鼠笼式均压网接地。均压网留出设备接地点和接地连接点，接地引下线用16热镀锌圆钢沿墙柱边或墙壁角敷设。2)雷电侵入波过电压保护表4.2电气设备绝缘配合情况表 为防止线路侵入的雷电波过电压，限制雷电流和入侵波的陡度，在110kV架空进线与SF6全封闭组合电器的入口处装设氧化锌避雷器。因110kv主变中性点处的绝缘水平比相线端低，需要在中性点加装一台氧化锌避雷器以保护中性点绝缘;6kV并联电容器按规定加装限制操作过电压的保护。6kV所用变的高、低压侧分别加装氧化锌避雷器。站电气设备绝缘配合情况见表4.2。4.7.2接地 l)为保证人身和电气设备的安全，所有正常不带电电气设备的金属外壳和底座均应可靠接地。 2)本变电站高、低压系统共用一个接地网，接地方式以水平接地体为主，辅以垂直接地极，主接地网用热镀锌扁钢50mmx6mm，深埋接地极，沿配电楼周围布置。变电站主接地网接地电阻应不大于0.5。 3)变电站四周与人行道相邻处，设置与主网相连接的均压带。 4)变电站采取防静电接地与保护接地措施。考虑到微机保护、微机监控系统对接地要求较高，电气二次设备室接地采用铜排。4.8电缆敷设 l)所所有电力电缆均选用铜芯电缆，控制电缆全部选用铜芯屏蔽电缆，其屏蔽层应可靠接地。 2)主控室静电地板下设置电缆槽盒，其电缆槽盒采用一40x4镀锌接地扁钢与变电站接地网可靠连接。 3)所、外电缆通道采用电缆沟、电缆竖井、电缆夹层与保护管敷设方式。 4)电缆防火延燃措施按电力工程电缆设计规中电缆防火和阻止延燃措施设计。主要采取以下措施: (l)各主变室、配电室与各配电楼通向外部的电缆通道出口处设置防火隔断。 (2)电缆主通道分支处设置防火隔断。 (3)电缆和电缆托架分段使用防火涂料、防火隔板或防火包等。 (4)电缆敷设完成后，所有的孔洞均使用防火堵料进行封堵。 (5)设置火灾自动报警装置与灭火设施。 (6)户外电缆沟沿电缆路径直线间隔约100m、转弯处或接头部位竖立明显的方位标志或标桩。4.10.4站区布置 1)110kV奥林变电站为110/35/6kv变电站，主控楼是生产、生活为一体的建筑，为全户变电站。110kV、35kV、6kV配电装置、控制设备、主变压器等电器设备均布置在室。 2)站主出入口设置在变电站的西侧，通过宽6m长68m的混凝土道路与奥林路连接;站设置了宽4m的环行通道，转弯半径12m;站设主变吊装场和部分绿化场地与事故储油池。4.11本章小结 本章节全面分析了花庄变的设计思想和设计方案，以常规的设计方法为基础，合理采用了新技术、新工艺，与过去的设计思路相比有多项创新和突破。如110kv配电装置首次采用GIS全封闭组合电器;首次采取建筑物屋顶装设避雷网的方式，实现变电站防雷过电压的防护;首次完成大电流接地网的设计，在有限的占地面积上设计接地电阻小于0.5的大电流接地系统等等。设计过程中借助“博超，电气设计软件工具与其上的智能化专家系统，不断优化设计方案，解决了短路电流计算、配电装置的选型和校验等等一系列设计难题，达到事半功倍的效果。第5章 健康安全和环境5.1环境与绿化5.1.1污染物防治措施 l)事故油 主变下方设置可容纳20%变压器油量的集油坑，主变的事故油通过120钢管排至总事故油池，并可进行回收处理。 2)废水、废液 蓄电池选用免维护蓄电池，正常运行中，无酸液排放，不构成对环境的污染。生活污水经化粪池污化处理后排放。5.1.2噪声 按照工业企业厂界噪声标准要求，所址位于住宅、商业与工业混杂区，为II类区，厂界噪声标准应控制在50dB以下。 l)变电站主噪声声源为主变压器，由于主变为风冷型设备，其本体噪音比较高，考虑对周围环境的影响，一是主变订货时对制造部门提出必要的技术要求;二是将主变布置于室，并将主变大门设计为封闭式大门，可减小噪声外传。主变室至有人值班的电气二次室之间有电抗器室和6kV开关室等配电室与办公区，距离较远，之间的建筑墙体均有利于噪声隔离。 2)主控楼外墙上轴流风机选择低噪声设备。5.1.3绿化 变电站主控楼周围是重点绿化区，站采用集中绿化和利用边角地带绿化的方法，植观赏类花木，提高绿化率。5.2劳动安全卫生5.2.1易发生安全事故的场所 l)易危与人身安全的部位有高压配电装置与所有带电设备。 2)易发生坠落伤害的位置有检修与吊装平台和上人屋面等。 3)易发生人员SF6中毒场所有110kv和35kv开关室。5.2.2安全措施l)防电伤 (l)电气设备防雷、防过电压和绝缘配合等，均按交流电气装置的过电压保护和绝缘配合中的有关规定执行。 (2)电气设备的接地设计均按交流电气装置的接地中的规定执行。 (3)各级电压配电装置均设有防误操作装置。 (4)各级电压配电装置带电部分的安全距离均按3一110kV高压配电装置设计规中的有关规定执行。2)防机械伤害与防坠落伤害 为保证检修与吊装平台和上人屋面等场所安全，在易发生有坠落伤害位置设有防护栏。3)防尘防毒与防化学伤害蓄电池选用全封闭免维护型，高压室等设置事故风机，排风机均为防爆型。运行和检修人员要配备相应级别的防护帽、防护服、防护手套、防护靴等。4)防SF6气体泄露110kVGIS室设sF6在线检测报警系统。SF6电气设备室正常运行时，采用自然通风，房间下部机械排风以排除可能泄露的SF6气体;当发生事故时，在正常通风的基础上，启动上部排风的事故排风系统，以排除SF6气体因事故而产生的其它有害气体。 变电站运行时配置防毒面具与自给式氧气呼吸器，供变电站事故处理人员使用，防止SF6气体泄露与喷射后的窒息性中毒事故。5)防暑与保温 为保证变电站高压开关室各电力设备正常运行，6kv开关室、主控室与办公区设KX4大型变频多联中央空调。5.2.3采光与照明 变电站采光采用建筑采光设计标准设计。 生产照明、事故照明设计执行建筑照明设计标准。5.2.4卫生设施 变电站卫生设施按工业企业设计卫生标准的要求设计，站设有休息室、卫生间等设施。5.3本章小结 本期工程劳动安全和工业卫生的设计，将针对变电站危害与危险因素，采取各种相应技术措施和防设施，以期有效改善职工的生产劳动条件，保护职工的身心健康。另一方面，还应切实加强职工的劳动安全教育，提高职工的安全意识和处理异常情况的能力，运行维护中必须有严格的规章制度，严禁违反操作规定，防止误操作事故的发生，确保长期安全生产。致 本文是在我的导师丽玲教授的悉心指导和严格要求下完成的。衷心感老师给予我的全部支持和鼓励。论文撰稿期间，导师渊博的知识、远见的卓识、深刻的洞察力和独到的见解，给予我极大的启发。老师严谨、求是、创新的治学精神，诲人不倦的师者风、勤恳踏实的工作态度和乐观积极的人生态度无不深深的感染、激励和鞭策着我，在此，我对老师表示深深的意。 另外，在这里还要感班级的同学高燕、甘建忠等，茫茫人海家有幸同学一场，学习期间朝夕相处，互相帮助，深厚的友情使我终身难忘。此刻，恩师的关怀和同学间的友谊此刻是那么亲切，感激之类简单的语言已显得苍白，在今后的工作中，我会将老师和同学们对我的帮助，转化为一种动力，坚强面对挫折与失败，用事业上的成功来报答学校，报答恩师。参 考 文 献1，高翠萍，白家前.城网110kv变电站设计技术探讨.中国勘察设计.20032，景惠.发电厂与变电站二次接线.:中国电力，20023，华智明，瑞林.电力系统.:大学，20044，许建国，恳.nokV变电站三种典型接线方式的探讨.华东交通大学学报.20065，帆.中文版AutocADZo04辅助设计完全攻略.:中国科学技术出版社，20036，常风然，洪，高艳萍.新设备投运与继电保护运行方式.电力系统自动化.7，郝志芳.110kv全屋变电站设计若干问题的探讨，电力.200334 / 34