柳林變電站實(shí)踐

鄭州輕工業(yè)學(xué)院電氣信息工程學(xué)院國(guó)家電網(wǎng)公司鄭州柳林集控中心實(shí)踐

變電站實(shí)踐環(huán)節(jié)培養(yǎng)目標(biāo)培養(yǎng)：電力工程運(yùn)行與管理能力電力工程初步設(shè)計(jì)能力看懂電力工程的主要技術(shù)圖紙、資料

熟悉變電站的運(yùn)行、安全保障、管理體系等

掌握電力工程初步設(shè)計(jì)的內(nèi)容、步驟、方法

熟悉變電站的構(gòu)成、主要設(shè)備及布置變電站實(shí)踐主題一變電站概況二變電站電氣主接線三主要電氣設(shè)備配置與選擇四配電裝置型式選擇及布置五變電站自動(dòng)化系統(tǒng)六變電站的運(yùn)行與管理制度一變電站概況國(guó)家電網(wǎng)公司鄭州柳林集控中心原名鄭州柳林變電站，投運(yùn)于1986年。變電站為鄭州市東北部地區(qū)負(fù)荷供電。該變電站有220/110/10kV三個(gè)電壓等級(jí)，220kV有6回進(jìn)出線，110kV有12回進(jìn)出線。入站介紹思考：柳林集控中心在電網(wǎng)中的地位是什么？有哪些特點(diǎn)？最高電壓330~500kV，進(jìn)出線較多。最高電壓一般為110~220kV，進(jìn)出線較多。最高電壓35~110kV，只有兩回進(jìn)出線。變電站的地位及特點(diǎn)

樞紐變電站

地區(qū)（中間）變電站

終端變電站二變電站電氣主接線1.主變壓器選擇臺(tái)數(shù)：為了保證供電的可靠性，變電所一般裝設(shè)2臺(tái)主變壓器；主變壓器型式的選擇：相數(shù)：三相繞組數(shù)：三繞組調(diào)壓方式：有載調(diào)壓

冷卻方式：油浸風(fēng)冷

中性點(diǎn)接地方式：110kV及以上側(cè)直接接地10kV側(cè)不接地主變壓器圖片1主變壓器圖片2主變壓器圖片3主變壓器圖片4主變壓器圖片5主變壓器圖片6主變壓器圖片7主變壓器圖片8主變壓器圖片9主變壓器銘牌部分?jǐn)?shù)據(jù)主變壓器型號(hào)：SFSZ10-180000/220

220±8×1.25%/121/10.5kV聯(lián)接組號(hào)：YNyn0d11額定容量：

180/180/60MVA短路阻抗電壓比%HV/MVHV/LVMV/LV

參考容量MVA1801801802.220kV側(cè)電氣主接線選擇220kV側(cè)有6回進(jìn)出線，初期采用少油斷路器，為了檢修線路斷路器時(shí)不停電，選擇雙母線分段接線帶旁路母線接線。后來(lái)采用可靠性高、檢修周期長(zhǎng)的SF6斷路器，拆除了旁路母線

。目前接線方式為：

雙母線三分段接線雙母線三分段接線

用分段斷路器將雙母線中的一組母線分為兩段，兩個(gè)分段分別經(jīng)過(guò)母聯(lián)斷路器與另一組母線相連的接線，稱(chēng)為雙母線三分段接線；

雙母線三分段接線可以三個(gè)分段同時(shí)工作，電源和負(fù)荷均分在三段上，一段母線故障時(shí)，停電范圍約為1/3；

也可把上面一組母線作為備用母線，下面兩段分別經(jīng)一臺(tái)母聯(lián)斷路器與備用母線相連。電源、線路分別接于兩個(gè)分段上，分段斷路器QFd合上，兩臺(tái)母聯(lián)斷路器均斷開(kāi)，相當(dāng)于分段單母線運(yùn)行。這種方式具有單母線分段和雙母線接線的特點(diǎn)，而且有更高的可靠性和靈活性。

3.110kV側(cè)電氣主接線選擇110kV側(cè)有12回進(jìn)出線，初期采用少油斷路器，為了檢修線路斷路器時(shí)不停電，選擇雙母線分段接線帶旁路母線接線。后來(lái)采用可靠性高、檢修周期長(zhǎng)的SF6斷路器，但仍保留了旁路母線

。目前接線方式為：

雙母線帶旁路母線接線

500kV樞紐變電所電氣主接線示例

500kV為3/2接線

220kV為雙母線帶旁路母線接線4.10kV側(cè)電氣主接線選擇每臺(tái)主變壓器10kV側(cè)分列運(yùn)行，只有四組10kV并聯(lián)補(bǔ)償電容器和一回站用變壓器，不帶其它負(fù)荷。故采用單母線接線。三主要電氣設(shè)備配置與選擇1.主要電氣設(shè)備配置

見(jiàn)電氣工程手冊(cè)或相關(guān)教材斷路器隔離開(kāi)關(guān)接地刀閘

電壓互感器電流互感器避雷器主要電氣設(shè)備圖片1主要電氣設(shè)備圖片22.主要電氣設(shè)備的選擇正確選擇電氣設(shè)備是使電力系統(tǒng)達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件。電氣設(shè)備要可靠的工作，必須按正常工作條件及環(huán)境條件進(jìn)行選擇，并按短路狀態(tài)來(lái)校驗(yàn)。

1）額定電壓：UN為電氣設(shè)備的額定電壓，UNs為電網(wǎng)的額定電壓。2）額定電流：電氣設(shè)備的額定工作電流IN不應(yīng)小于正常工作時(shí)的最大負(fù)荷電流Imax，即3）環(huán)境條件

電氣設(shè)備選擇還需要考慮電氣裝置所處的位置（屋內(nèi)或屋外）、環(huán)境溫度、海拔高度以及有無(wú)防塵、防腐、防火、防爆等要求。

當(dāng)實(shí)際環(huán)境條件不同于額定環(huán)境條件時(shí)，電氣設(shè)備的長(zhǎng)期允許工作電流Ial應(yīng)作校正。經(jīng)綜合校正后的長(zhǎng)期允許工作電流Ial不得低于所在回路的各種可能運(yùn)行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax，即式中：K為電氣設(shè)備的綜合校正系數(shù)，與環(huán)境溫度、日照、海拔、安裝條件等有關(guān)，可查閱手冊(cè)。

3.主要電氣設(shè)備的校驗(yàn)為保證電氣設(shè)備在短路故障時(shí)不至于損壞，應(yīng)按通過(guò)電氣設(shè)備的最大短路電流校驗(yàn)電氣設(shè)備的動(dòng)、熱穩(wěn)定性和開(kāi)關(guān)設(shè)備的開(kāi)斷能力。

1）開(kāi)關(guān)設(shè)備開(kāi)斷能力校驗(yàn)

斷路器和熔斷器等電氣設(shè)備，均擔(dān)負(fù)著切斷短路電流的任務(wù)，因此必須具備在通過(guò)最大短路電流時(shí)能夠?qū)⑵淇煽壳袛嗟哪芰?，所以選用此類(lèi)設(shè)備時(shí)必須使其開(kāi)斷能力大于通過(guò)它的最大短路電流或短路容量，即

INbr>

Ikmax

或SNbr>

Sk式中：INbr和SNbr分別為制造廠提供的最大開(kāi)斷電流（kA）和開(kāi)斷容量（MVA）；Ikmax和Sk分別為安裝地點(diǎn)的最大三相短路電流（kA）和三相短路容量（MVA）。短路電流的計(jì)算條件應(yīng)考慮工程的最終規(guī)模及最大運(yùn)行方式下；一般情況下，有

Ikmax=

Ik”2)電氣設(shè)備熱穩(wěn)定校驗(yàn)電氣設(shè)備的種類(lèi)多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其熱穩(wěn)定性通常由制造廠給出的熱穩(wěn)定時(shí)間t

秒內(nèi)的熱穩(wěn)定電流It來(lái)表示。一般t的時(shí)間有1s、4s、5s。t和It可從產(chǎn)品技術(shù)數(shù)據(jù)表中查得。校驗(yàn)電氣設(shè)備熱穩(wěn)定應(yīng)滿(mǎn)足下式式中：It為電氣設(shè)備在t秒時(shí)間內(nèi)的熱穩(wěn)定試驗(yàn)電流（A）；

t為電氣設(shè)備的熱穩(wěn)定試驗(yàn)時(shí)間（s）。I∞為三相穩(wěn)態(tài)短路電流（A）；tima為短路電流通過(guò)電氣設(shè)備的時(shí)間，等于繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間（取后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間）和開(kāi)關(guān)開(kāi)斷電路的時(shí)間（包括電弧持續(xù)時(shí)間）之和。對(duì)于地方變電所和工業(yè)企業(yè)變電所，斷路器全部分閘時(shí)間可取0.2s。

3）電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)

一般電氣設(shè)備動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)條件為

式中：ies為電氣設(shè)備允許通過(guò)的動(dòng)穩(wěn)定電流的峰值（A）；ish為三相短路沖擊電流的峰值（A）。

實(shí)習(xí)要求：了解各電壓側(cè)主要電氣設(shè)備的型號(hào)規(guī)格四配電裝置型式選擇及布置1配電裝置的分類(lèi)2配電裝置的布置要求3配電裝置的安全凈距4各類(lèi)配電裝置的特點(diǎn)

5屋內(nèi)、外配電裝置布置6變電站配電裝置型式選擇及總體布置1配電裝置的分類(lèi)

AIS空氣絕緣的敞開(kāi)式配電裝置，其母線裸露，直接與空氣接觸.特點(diǎn)是外絕緣距離大，占地面積大，但投資少，安裝簡(jiǎn)單，可視性好。

GIS

H-GIS包括母線在內(nèi)的所有配電設(shè)備都裝在充有六氟化硫氣體的金屬殼體內(nèi)。占地面積很小，可靠性高，維護(hù)工作量很小，但投資大，對(duì)運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)性要求很高。母線為敞開(kāi)式，其它配電設(shè)備均為六氟化硫氣體絕緣配電裝置。因?yàn)槟妇€故障極少，故變電站可靠性也很高，而成本較GIS稍低，其它特點(diǎn)類(lèi)似GIS。（1）從電氣設(shè)備的絕緣方式來(lái)看，常見(jiàn)的高壓配電裝置的型式有三種：

空氣絕緣的敞開(kāi)式配電裝置六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置混合式配電裝置（2）按電氣設(shè)備的安裝地點(diǎn)分為：屋內(nèi)配電裝置：全部設(shè)備都安裝在屋內(nèi)。屋外配電裝置：全部設(shè)備都安裝在屋外露天場(chǎng)地。（3）按電氣設(shè)備的組裝方式可分為：裝配式配電裝置：電氣設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)(屋內(nèi)或屋外)組裝。成套式配電裝置：制造廠預(yù)先將各單元電路的電氣設(shè)備裝配在封閉或半封閉的金屬柜中，構(gòu)成單元電路的分間。2配電裝置的布置要求節(jié)約用地。保證運(yùn)行安全和巡視、操作方便。配電裝置布置要整齊清晰，在運(yùn)行中應(yīng)滿(mǎn)足對(duì)人身和設(shè)備的安全要求，例如保證各種電氣安全凈距，有必要的保護(hù)接地、防誤操作的閉鎖裝置、必要的標(biāo)志、遮欄；有防火、防爆和蓄油、排油等措施。使配電裝置一旦發(fā)生事故時(shí)，能將事故限制到最小范圍和最低程度，并使運(yùn)行人員在正常操作和處理事故的過(guò)程中不致發(fā)生意外情況。安裝、運(yùn)輸、維護(hù)和檢修方便。

便于分期建設(shè)和擴(kuò)建。

配電裝置的布置應(yīng)該做到整齊清晰，各個(gè)間隔之間要有明顯的界限，對(duì)同一用途的同類(lèi)設(shè)備，盡可能布置在同一中心線上(指屋外)，或處于同一標(biāo)高(指屋內(nèi))。所謂間隔，是指配電裝置中的一個(gè)電氣回路(進(jìn)、出線，分段、母聯(lián)斷路器等)的連接導(dǎo)線及電器設(shè)備所占據(jù)的范圍。在裝配式屋內(nèi)配電裝置中，是用磚、混凝土或石棉水泥板做成的分間；在成套式配電裝置中，一個(gè)開(kāi)關(guān)柜就是一個(gè)間隔。屋外配電裝置的間隔沒(méi)有實(shí)體界線，但各間隔的區(qū)分也很明顯。架空出線間隔的排列應(yīng)根據(jù)出線走廊規(guī)劃的要求，盡量避免線路交叉，并與終端塔的位置相配合。當(dāng)配電裝置為單列布置時(shí)，應(yīng)考慮盡可能不在兩個(gè)以上相鄰間隔同時(shí)引出架空線。各級(jí)電壓配電裝置各回路的相序排列應(yīng)盡量一致。一般為面對(duì)出線方向自左至右、由遠(yuǎn)到近、從上到下按U、V、W（A、B、C）相順序排列。對(duì)硬導(dǎo)體應(yīng)涂色，U、V、W（A、B、C）相色標(biāo)志分別為：黃色，綠色，紅色。對(duì)絞線一般只標(biāo)明相別。

3配電裝置的安全凈距配電裝置各部分之間，為確保人身和設(shè)備的安全所必須的最小電氣距離，稱(chēng)為安全凈距。安全凈距分A、B、C、D、E五類(lèi)。最基本的是帶電部分至接地部分之間及不同相的帶電部分之間的最小安全凈距，即A值。A值通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)確定，在這一距離下，無(wú)論是正常最高工作電壓或出現(xiàn)內(nèi)、外過(guò)電壓時(shí)，都不致使空氣間隙擊穿。空氣間隙在耐受不同形式的電壓時(shí)，具有不同的電氣強(qiáng)度，即A值不同。一般地說(shuō)，220kV及以下的配電裝置，大氣過(guò)電壓(雷擊或雷電感應(yīng)引起的過(guò)電壓)起主要作用；330kV及以上的配電裝置，內(nèi)部過(guò)電壓(開(kāi)關(guān)操作、故障、諧振等引起的過(guò)電壓)起主要作用。另外，空氣的絕緣強(qiáng)度隨海拔的升高而下降，當(dāng)海拔超過(guò)1000m時(shí)，A值需作相應(yīng)修正(增加)。

配電裝置安全凈距表4各類(lèi)配電裝置的特點(diǎn)1)屋外配電裝置的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是：安全凈距大，便于帶電作業(yè)；土建工程量和費(fèi)用較少，建設(shè)周期短，擴(kuò)建較方便。其缺點(diǎn)是占地面積大；維護(hù)、巡視和操作在室外進(jìn)行，并受外界氣象條件影響；設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較大，運(yùn)行條件較差，須加強(qiáng)絕緣，設(shè)備價(jià)格較高。2)屋內(nèi)配電裝置的優(yōu)點(diǎn)是：安全凈距小并可分層布置，占地面積小；維護(hù)、巡視和操作在室內(nèi)進(jìn)行，不受外界氣象條件影響，比較方便；設(shè)備受氣象及外界有害氣體影響較小，可減少維護(hù)工作量；缺點(diǎn)是建筑投資大。3)成套配電裝置的優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積??；運(yùn)行可靠性高，維護(hù)方便；安裝工作量小，建設(shè)周期短，而且便于擴(kuò)建和搬遷；缺點(diǎn)是消耗鋼材較多，設(shè)備造價(jià)較高。5屋內(nèi)、外配電裝置布置1）屋內(nèi)配電裝置母線布置屋內(nèi)裝配式配電裝置采用硬母線，常用的有矩形和管型兩種，前者用于35kV及以下的配電裝置中，后者用于110kV及以上的配電裝置中。硬母線一般采用支持絕緣子安裝在支架或墻壁上。母線通常裝在配電裝置的上部，一般可采用水平布置方式。2）屋外配電裝置的母線有軟母線和硬母線兩種。常用的軟母線有鋼芯鋁絞線、擴(kuò)徑軟管母線和分裂導(dǎo)線，三相呈水平布置，用懸式絕緣子懸掛在母線構(gòu)架上。軟母線可選用較大的擋距(一般不超過(guò)三個(gè)間隔寬度)，但擋距越大，導(dǎo)線弧垂也越大，因而，導(dǎo)線相間及對(duì)地距離就要增加，母線及跨越線構(gòu)架的寬度和高度均需增加。硬母線常用的有矩形和管型兩種，前者用于35kV及以下的配電裝置中，后者用于110kV及以上的配電裝置中。管型硬母線一般采用柱式絕緣子安裝在支柱上，當(dāng)?shù)卣鹆叶葹?度及以上時(shí)宜用懸掛式。由于硬母線沒(méi)有弧垂和拉力，因而不需另設(shè)高大的構(gòu)架；管形母線不會(huì)搖擺，相間距離可以縮小，與剪刀隔離開(kāi)關(guān)配合，可以節(jié)省占地面積，但抗震能力較差。由于強(qiáng)度關(guān)系，硬母線擋距不能太大，一般不能上人檢修。

3)構(gòu)架。由鋼構(gòu)件或鋼筋混凝土制成。鋼構(gòu)架經(jīng)久耐用，機(jī)械強(qiáng)度大，可以按任何負(fù)荷和尺寸制造，便于固定設(shè)備，抗震能力強(qiáng)，運(yùn)輸方便。但鋼結(jié)構(gòu)金屬消耗量大，且為了防銹需要經(jīng)常維護(hù)，因此，全鋼結(jié)構(gòu)使用較少。鋼筋混凝土構(gòu)架可以節(jié)約大量鋼材，也可滿(mǎn)足各種強(qiáng)度和尺寸的要求，經(jīng)久耐用，維護(hù)簡(jiǎn)單。鋼筋混凝土構(gòu)架，可以在工廠成批生產(chǎn)，并可分段制造，運(yùn)輸和安裝都比較方便，是我國(guó)屋外配電裝置構(gòu)架的主要形式。以鋼筋混凝土環(huán)形桿和鍍鋅鋼梁組成的構(gòu)架，兼顧了二者的優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)各類(lèi)配電裝置中廣泛采用。

配電裝置圖片1配電裝置圖片2配電裝置圖片3配電裝置圖片4配電裝置圖片5配電裝置圖片6配電裝置圖片7配電裝置1配電裝置2配電裝置34)電力變壓器電力變壓器外殼不帶電，故采用落地布置，安裝在鋪有鐵軌的雙梁形鋼筋混凝土基礎(chǔ)上，軌距中心等于變壓器的滾輪中心。為了防止變壓器發(fā)生事故時(shí)燃油流散使事故擴(kuò)大，單個(gè)油箱油量超過(guò)1000kg以上的變壓器，按照防火要求，在設(shè)備下面設(shè)置儲(chǔ)油池或擋油墻，其尺寸應(yīng)比設(shè)備的外廊大lm，并在池內(nèi)鋪設(shè)厚度不小于0.25m的卵石層。5)高壓斷路器

110KV及以上高壓斷路器目前多采用SF6斷路器，安裝在2.5m高的支架上。斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)裝在地面的基礎(chǔ)上。6）隔離開(kāi)關(guān)和電流、電壓互感器、避雷器

110KV及以上電壓的這幾種設(shè)備一般均安裝在2.5m