35kv变电站设计毕业论文

'合肥工业大学毕业设计（论文）论文题目：35KV变电站设计学生姓名：俞杰站名:六安学号：2013814873年级专业：13级电气工程及自动化层次：专升本指导教师：合肥工业大学继续教育学院2015年5月25日1 目录第一部分说明书电气主接线的设计…………………………………………………………71.1选择要求……………………………………………………………………71.2方案选择……………………………………………………………………71.3主接线确定………………………………………………………………7第二章、变电站主变压器和所用变的选择………………………………………82.1主变压器容量和台数的确定……………………………………………82.2主变压器连接方式………………………………………………………82.3主变压器阻抗和调压、冷却方式…………………………………………92.4变压器中性点接地方式和中性点设计…………………………………92.5主变压器选择………………………………………………………………102.6所用变压器的选择…………………………………………………………10第三章短路电流的计算……………………………………………………………133.1短路计算的目的……………………………………………………………133.2短路电流计算条件…………………………………………………………133.3短路电流计算的规定………………………………………………………143.4冲击系数的选择……………………………………………………………143.5短路点的选择………………………………………………………………14第四章电气设备的选择……………………………………………………………154.1电气设备的选择原则………………………………………………………154.2断路器的选择………………………………………………………………154.3隔离开关的选择和校验……………………………………………………164.4电流互感器的选择和校验…………………………………………………174.5电压互感器的选择和校验…………………………………………………19第五章变电站导体的选择…………………………………………………………205.1母线的选择…………………………………………………………………205.2电缆的选择…………………………………………………………………21第六章配电装置的选择……………………………………………………………226.1配电装置的基本要求………………………………………………………236.2配电装置设计的基本步骤…………………………………………………236.3配电装置型式的选择原则选择……………………………………………236.4各种配电装置的特点………………………………………………………24第七章变电站保护…………………………………………………………………252 7.1继电保护……………………………………………………………………25第八章防雷保护…………………………………………………………………26第二部分计算书第一章主变容量的计算……………………………………………………………26第二章短路电流的计算……………………………………………………………27第三章变电站高压电气选择计算…………………………………………………283.1断路器和隔离开关的选择…………………………………………………323.2电压互感器的选择…………………………………………………………303.3电流互感器的选择…………………………………………………………32第四章导体选择计算书……………………………………………………………354.135kV架空线路的选择和校验………………………………………………354.210kV母线的选择和校验……………………………………………………36结论………………………………………………………………………………38参考文献…………………………………………………………………………393 摘要设计说明书内容共分为，包括主接线的设计、负荷计算与变压器选择、高压电器的选择、变电所的防雷及变电所的布置等。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该企业供电要求的35kV变电所初步设计。设计中先对负荷进行了统计与计算，选出了所需的主变型号，然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计，考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路计算。设计中还对主要高压电器设备进行了选择与计算，如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。4 关键词：35kV变电站总体设计电气主接线配电装置5 前言本论文《35KV变电站初步设计》以实际工程技术水平为基础，以变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖《发电厂电气部分》、《变电站综合自动化》、《供电技术》、《高电压技术》等主要专业课。目的是通过变电站设计，综合运行所学知识，结合实际工作贯彻执行我国电力工业有关方针政策及技术标准，做到理论联系实际。培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力,同时也为今后工作打下良好的基础。在写作过程中，初步体现了工程设计的精髓内容，如根据规程选择方案、用对比的方法对方案评价等。锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力,为今后工作奠定基础。电气主接线是发电厂和变电站的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全变电站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。在短路电流方面，讲述了短路电流的危害以及两个电压等级处短路电流的计算。电气设备的选择以及各种元器件如何选择参数为主，因为只要确定了器件的参数就能十分容易的根据电力手册查出元件型号，最后还对导线截面的确定以及导线截面积的校验方法还进行说明。在绝缘配合过电压保护及接地等方面进行了简单的设计，使变电站电气一次部分基本完成。6 第一章电气主接线的设计1.1主接线设计原则和要求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。主接线设计代表了变电所电气部分的主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。它直接影响运行的可靠性，灵活性，并对电器选择，配电装置布置，继电保护，自动装置和控制方式的抑定都有决定性的关系，对电气主接线的基本要求，概括的说包括可靠性，灵活性和经济性三方面。电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针，政策，技术规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资，就地取材，力争设备元件先进性和可靠性，坚持可靠，先进，适用，经济，美观的原则。1.2基本接线的适应范围及本厂的设计依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、外桥型接线、内桥型接线、五种主接线方案，下面逐一论证其接线的利弊。1.2.1单母线接线单母线接线的特点是每一回线路均经过一台断路器和隔离开关接于一组母线上。优点：（1）接线简单清晰、设备少、操作方便。（2）投资少，便于扩建和采用成套配电装置缺点：（1）可靠性和灵活性较差。任一元件（母线及母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。（2）单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于6-220kV系7 统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。1.2.2单母线分段带旁路母线的接线为克服出线断路器检修时该回路必须停电的缺点，可采用增设旁路母线的方法。当母线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有以下两种接线形式。分段断路器兼作旁路断路器接线。旁路断路器兼作分段断路器接线。优点：单母分段带旁路接线与单母分段相比，带来的唯一好处就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。单母线分段带旁路接线，主要用于电压为6～10KV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35KV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重要的变电站和用户是不允许的。1.2.3双母线接线优缺点分析：（1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电。当采用一组母线工作、一组母线备用方式运行时，需要检修工作母线，可将工作母线转换为备用状态后，便可进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器代替引出线断路器工作，使引出线断路器检修期间能继续向负荷供电。（2）灵活性好。为了克服上述单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。按每一回路所连接的断路器数目不同，双母线接线有单断路器双母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二分之三接线）三种基本形式。后两种又称双重连接的接线，意即一个回路与两台断路器相连接，在超高压配电装置中被日益广泛地采用。1.2.4外桥型接线外桥接线，桥回路置于线路断路器外侧，变压器经断路器和隔离开关接至桥接8 电，而线路支路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线的特点为:（1）变压器操作方便。如变压器发生故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。（2）线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或检修时，造成该侧变压器停电，在实际接线中可采用设内跨条来解决这个问题。外桥接线适用于两回进线、两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。1.2.5内桥型接线内桥接线，桥回路置于线路断路器内侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔离开关与桥接电相连，是非独立单元。内桥接线的特点：（1）线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回线路可继续工作，并保持相互的联系。（2）正常运行时变压器操作复杂。（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。为此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。桥形接线具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为节省投资，在发电厂或变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。因此，由任务书中负荷资料知，35KV上近期无负荷。而10KV的负荷中有企业负荷，若断电将造成较大的经济损失和资源浪费，因而需要保证供电的可靠性；同时，由于10KV承担着企业用电，对电力供应的可靠性要求也是较高的，综合考虑35KV站的投资规模，故而在设计过程中应在保证供电的可靠性的基础上考虑经济因素。1.3主接线确定9 本企业从网里变电站出35KV线路2回，根据设计原则可采用外桥的接线形式。本期10KV出线回路数为6回，可采用单母线分段。表2.1接线形式方案对比单母线分段双母线分段对重要用户可以从不同分段引供电可靠，母线分段使检修任一可靠性出两回馈电线路，由两个电源回路都不用停电。供电。当一条母线发生故障是还能保证另一条母线的正常供电。供电可靠性较高。灵活性接线简单清晰，运行操作方便。接线相对复杂，调度灵活经济性少用了断路器、隔离开关，占双母分段占地面积大，土建投资地面积小，较经济。大，所用的隔离开关多。不够经济。第二章变电站主变压器和所用变的选择2.1主变压器容量和台数的确定2.1.1主变容量选择原则主变容量选择一般按变电所建成以后5～10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10～20年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷；对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60%。同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化（主要考虑备品、备件和检修方便）。2.1.2主变台数选择原则对企业中的一次变，在高、低压侧构成环网情况下，装两台主变。对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的1～2级设计，以便负荷发展时更换主变。在本变电站设计中，具有2个电压等级，由于本变电站为地区性变电站，所以主变台数选择2台，两台同时运行。由任务书的得，一车间和二车间属于类负荷，为了保证供电可靠，本设计采用10 两台变压器。要求当两台变压器中的任意一台停运或损坏时，另一台变压器应带动全部负荷的70008000。2.2变压器的连接方式依据《电力工程设计手册》规定指出：第2.2.4条变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有Ｙ和△型两种。高低双绕组如何组合，要根据具体工程来定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Ｙ0连接，35KV亦采用Ｙ型，其中性点通过消弧线圈接地。35KV以下电压变压器绕组都采用△连接。本设计中变电站电压等级为35/10KV，接线方式采用YN/d11的接线方式。2.3主变阻抗及调压方式选择2.3.1主变阻抗的选择根据《电力工程电气设计手册》（电气一次部分），变压器的阻抗实质就是绕组间的漏抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好；但阻抗偏小又使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难；另外阻抗的大小要考虑变压器并联运行的要求。主变阻抗选择原则：①各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑；②对普通两绕组变，目前有“降压型”一种；2.3.2调压方式的选择为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在±2×2.5%以内；另一种成为有载调压，调整范围达30%，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用：接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以选用有载调压。2.3.3变压器冷却方式主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却，本次设计选择的是小容量变压器，故采用自然风冷却。2.4变压器中性点接地方式和中性点设计11 电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。电力网中性点的接地方式有：a.中性点非直接接地b.中性点经消弧线圈接地c.中性点经高阻抗接地d.中性点直接接地10～35KV侧采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式。10～63KV电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A（10KV）或10A（35KV）时，中性点应经消弧线圈接地。装消弧线圈时,它可直接接到35KV侧中性点,且两台主变可共用一台消弧线圈。10KV侧由于是“⊿”型接线，无中性点，故需加接地变，将中性点引处，以接消弧线圈，接地变的容量应大于消弧线圈的容量，一般，应在10KV级的每一段母线上安装型号一样，容量相同的接地变。但是电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄，易产生较高的弧光间隙接地过电压，波及整个电网，所以可采用消弧线圈补偿电容电流，即经消弧线圈接地。2.5主变选择根据任务书资料中的反馈负荷表，可得各馈线负荷p1046735808100092013507379317527(kW)有功功率：Q4714875724952802834986873773(kVar)无功功率：取同时系数：有功负荷Ky0.85;无功负荷Kw0.95P1KyP6397.95kW则：Q1KwQ3517.85kvar视在功率：PPP6543.95KW1rQQQ4101.95kvar1r22SPQ7301kVA1在正常运行中变压器有功和无功的损耗可以分别用公式：P0.02S0.027301146kWr1Q0.08S0.087301584.1kvarr1变电所35kv侧功率：由任务设计书可知供电部门对功率因数的要求为cos0.9则：tan0.4845则系统供给的无功功率为;QPtan3171kvar2需要补偿的无功功率为：12 QQQ930.95kvarc2所以主变压器容量为：22SPQ7272kVAr2由任务书的得，一车间和二车间属于类负荷，为了保证供电可靠，本设计采用两台变压器。要求当两台变压器中的任意一台停运或损坏时，另一台变压器应带动全部负荷的70008000。727280%=5817.6（kVA)表2-1主变选择结果如下表所示：型号额定容额定电压（kV）损耗（kw)连接空载阻抗量高压低压空载短路组别电流电压(KVA)（%）（%）S96300/3563003550010.56.5636yd110.77.52.6所用变的选择选择SL80/10型变压器两台线电力变压器供交流50hz输电系统中配电所使7用，也可以供户内外连续使用。表2-2所用变选择结果如下表所示：型号额定容额定电压损耗（kW阻抗空载连接组标号量（kv)电压电流（kVA)（%）（%）SL—高压低压空载短路80/1080100.40.271.6544.7YYn0第三章短路电流的计算3.1计算短路电流的目的短路电流计算的目的主要有以下几方面：1、选择导体和电气设备，如断路器、互感器、电抗器、母线等；2、在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同的方案的接线图，确定是否采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算；13 3、为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对电力网发生的各种短路进行计算和分析；4、验算接地装置的接触电压和跨步电压；5、为确定送电线路对附近通信线路电磁危险的影响提供计算资料；3.2短路电流计算条件1.假设系统有无限大的容量.用户处短路后,系统母线电压能维持不变.即计算阻抗比系统阻抗要大得多.具体规定:对于3~35KV级电网中短路电流的计算,可以认为110KV及以上的系统的容量为无限大.只要计算35KV及以下网络元件的阻抗.2.在计算高压电器中的短路电流时,只需考虑发电机、变压器、电抗器的电抗,而忽略其电阻;对于架空线和电缆,只有当其电阻大于电抗1/3时才需计入电阻,一般也只计电抗而忽略电阻.3.短路电流计算公式或计算图表,都以三相短路为计算条件.因为单相短路或二相短路时的短路电流都小于三相短路电流.能够分断三相短路电流的电器,一定能够分断单相短路电流或二相短路电流.3.3短路电流计算的规定验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划（一般应按本工程的建成之后的5-10年）。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6～10kv出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的出口的两相短路或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相，两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。3.4冲击系数的选择冲击系数的变化范围为:1K2M14 在实用计算中，当短路发生在单机容量为12MW及以上的发电机母线上时取Km=1.9，当短路发生在其他地点时Km=1.8，当发生在发电厂高压母线侧取Km=1.85.本设计冲击系数取1.83.5短路点的选择根据设计任务书中的第六个任务需设计35kV和10kV配电装置，在这一篇中需要对配电装置的电气设备导体进行计算和选择。则应计算在最大运行方式下流过电气设备的短路电流。本设计短路电流的计算选择两短路点：即表3-135kV侧d1和10kV侧d2。短路点基准电压基准电流短路电流短路电流冲击电全电流最大（kV）（kA)标幺值（kA)流（kA)有效值（kA)d1371.561015.639.7823.71d210.55.51.447.9220.212.04第四章电气设备的选择4.1电气设备的选择原则1、按环境条件选择电气产品在制造上分户外、户内两大类。户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本也高。户内设备不能用于户外；户外设备虽可用与户内，但不经济。2、按电网电压选择电气可在高于10%到15%设备额定电压U的情况下长期运行，故所选设备的额s定电压U应不小于装设处电网的额定电压，即：UUN按长时工作电流选，电器的额定电流In是指周围环境温度为θ℃时，电器长期允许通过的最大电流。它应大于负载的长时最大工作电流，即：IIN4.2断路器的选择原则选择高压断路器时，除按电气设备一般原则选择外，由于断路器还要切断短路电流，因此必须校验断流容量（或开断电流）、热稳定及动稳定等各项指标。1、按工作环境选型根据使用地点的条件选择，如户外式、户内式，若工作条件特殊，尚需选择特15 殊型式（如防爆型）。2、按额定电压选择高压断路器的额定电压，应等于或大于所在电网的额定电压，即UUN式中，U——断路器的额定电压；NU——高压断路器所在电网的额定电压。3、按额定电流选择高压断路器的额定电流，应大于或大于负载的长时最大工作电流，即IINarm式中I——断路器的额定电流；NI——负载的长时最大工作电流。arm4、校验断路器的热稳定高压断路器的热稳定校验要满足下式要求：22I.tItts.Qts.Qi2式中I——断路器的热稳定电流；ts.Qt——断路器热稳定电流所对应的热稳定时间；ts.QI——短路电流稳定值；t—I作用下的假想时间。i断路器通过短路电流的持续时间按下式计算：tttissebr式中t——断路器通过短路电流的持续时间；ist——断路器保护动作时间；set——断路器的分闸时间。br断路器的分闸时间，t包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间，一般对快速动br作的断路器，t可取0.11到0.16s，对中，低速动作的断路器，t可取0.18到0.25s。brbr5、校验断路器的动稳定高压断路器的动稳定是指承受短路电流作用引起的机构效应的能力，在校验时，须用短路电流的冲击值或冲击电流的有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即iimaxsh16 IImaxsh式中i、I——设备极限通过的峰值电流及其有效值；maxmaxi、I——短路冲击电流极其有效值。shsh4.2.135kV侧断路器1.056300最大持续电流：Imax==109.12A353d3短路时：短路电流：I3=15.6kA1短路冲击电流：i=39.78kAch短路容量：S3=999.7MVA查《发电厂电气部分》附表6选用SW－35/1000型少油断路器。可知其技术数2据如下：断流容量：S=1500MVA额定电流;I=1000ANN极限通过电流峰值：i=63.4kA4秒热稳定电流：I=24.8kAes4固有分闸时间：0.06s由上知:高压少油断路器SW2—35/100的各相指数都满足要求，热、动稳态也满足要求，故选用高压断路器SW2—35/1000表4-1选择结果如下表：型号额定电压额定电流动稳定峰值4S热稳固有分闸（KV）（A）（KA）定电流时间（KA）SW-35/10003560042200.0624.2.210kV侧断路器d1.0563001点短路时最大持续工作电流：I381.939Amax310(3)d点短路时短路电流：I7.92kA2冲击电流：i20.2kAch(3)短路容量：S144MVA查《电力工程电气设备手册》电气一次部分上册表4-1-1，初选户内高压少油断路器，其技术指标如下：17 额定电压：U10kV额定电流：I600ANN额定断路器容量：S300MVA极限通过电流峰值：i40kANes2s热稳定电流：I16kA2d点短路时，SN10户内高压少油断路器的技术指标都满足要求，热动稳定210也满足要求。表4-2选择结果如下表：型号额定电压额定电流极限通过电流峰值2S热稳定电流（KV）（A）（KA）（KA）SN10106004016104.3隔离开关的选择4.3.135kV侧隔离开关查《电力工程电气设备手册》电气一次部分上册表5-2-2，选用GW—35GD/6002隔离开关。其技术数据：额定电压U35kV额定电流I600ANN动稳定峰值电流i42kA4秒热稳定电流I20kAes4在d点短路时，GW35GD隔离开关各项指标都满足要求，热稳定和动稳12600定也都满足要求，故选用隔离开关：GW35GD2600表4-3选择结果如下表：型号额定电额定电最大工作动稳定峰值4S热稳定电压（KV）流（A）电压（KV）电流（KA）流（KA）GW35GD3560040.5422026004.3.210kV侧隔离开关查《电力工程电器设备手册》电气一次部分上册，表5—1—7，选用GN510/400型隔离开关：其技术数据如下：额定电压：U10kV额定电流：I400ANN动稳定电流峰值：I52kA5秒热稳定电流有效值：I14kAmax5在d点短路时，隔离开关GN—10/400各项指标都满足要求，动稳定、热稳定2518 也都满足要求。表4-4选择结果如下表：型号额定电压额定电动稳定峰值电流5S热稳定电流（KV）流（A）（KA）（KA）GN—10/40010400521454.4电流互感器选择互感器的选择原则：UUNesIINmax4.4.135KV侧电流互感器的选择主变35KV侧的最大负荷电流1.056300I109.12Amax335U35kVes查《电力工程电气设计电气设计手册》选用LRD—35套管式电流互感器。4.4.210KV侧电流互感器的选择1、主变10KV分段和10KV侧断路器的最大负荷电流：1.056300I382.7Amax310查《电力工程电气设计电气设计手册》选用LFZH—10型电流互感器，其技术数据如下表4-5LFZH—10的技术数据安装额定电级数二次负荷（Ω）I热S地型号流组0.1级3D稳定动稳合5级级倍数定倍级数主变7513010KVLFZH-10400/50.0.81---侧0.5/810KVLFZH-10400/53级0.0.81---75130分段8所以，动稳定，热稳定都满足要求。故选用LFZH—10型电流互感器。19 2、10KV出线电流互感器的选择10KV出线回路电流取最大负荷电流为：22931687I66.89Amax310查《电力工程电气设计电气设计手册》选用LFZH—10型电流互感器，其技术数据如下表4-6LFZH—10的技术数据额定级数组二次负荷（Ω）IS热稳安装地型号电流合0.13D定倍数动稳定5级级级倍数级12021010KV馈线LFZH-200/50.5/30.0.1---10级88动稳定，热稳定都满足要求。容量的校验：电流互感器的负荷统计见表如下，其最大负荷1.45V.A表4-7电流互感器负荷（V.A）仪表电流线圈名称A相C相电流表（46L1-A型）0.35功率表（46D1-W型）0.60.6电能表（DS1型）0.50.5总计1.451.1根据电流和互感器安装处的电网电压最大工作电流和安装地点的要求。查附表8电流互感器技术数据选LFZH—10型屋内型电流互感器变比为400/5,由于供给计费电能表故选0.5级，二次负荷额定阻抗0.8Ω，动稳定倍数K130，热稳定倍数esK75。选择电流互感器连接导线截面已知0.5级准备的允许最大负荷Z0.8，t2N2最大相负荷阻抗rapmax/I2N1.45/250.058计入接触电阻0.1Ω则连接导线电阻不得超过0.8(0.0580.1)0.642，若按机械强度要求的最小截面和标准为221.75103401.5mm的铜线，其接线电阻为：rLc0.808LS1.52虽然用1.5mm的铜线，电流互感器负荷已超过额定值，不要足要求。满足准确度额定容量要求的连线允许最小截面积为：20 2Lc1.75103402S1.89(mm)Zrr0.80.0580.12waL2则选用标准截面为2.5mm的铜线其接线电阻为：21.7510340r0.45()L2.5此时二次负荷Z0.0580.10.4850.643()满足0.5级的允许最大符合2L0.8的要求。故LFZH-10型电流互感器满足要求。4.5电压互感器的选择4.5.135K电压互感器的选择35KV设备为户外设备，故选择户外型电压互感器JDJJ—35型单相户外油濅式电压互感器表4-835kV电压互感器技术数据型号额定电压副绕组额定容量最大容量一次绕二次绕三次JDJJ-3组组绕组0.5级1级3级53530.130.1315025060012004.5.2.10kV侧电压互感器的选择10kV母线电压互感器除供测仪表外还用来作交流电网绝缘，查《发电厂电器部分》附表9。选JSJW-10型三相五柱式电压互感器。表4-910kV电压互感器技术数据额定电压（kV）副绕组额定容量最大容量型号（VA）一次绕二次绕三次（VA）组组绕组0.5级1级3级JSJW-1100.10.131202004809600第五章变电站导体的选择21 5.1母线的选择5.1.135kv母线桥的选择3选择35kv母线桥和变压器引线的截面S按经济电流密度来选，由d短路电流1热稳定的校验：s1.056300最大持续工作电流为：I1.05109.1Amax3U335T4000，由【电力系统分析】表3-4知钢芯铝线的经济电流密度为max2J1.15A/mmImax109.12经济截面：S94.8mmJ1.15查【电力系统分析】表3-5，初选LGJ-95钢芯铝线，最高允许载流量I335AalI2要求，热稳定校验由裸导线热稳定校验公式：Stmmt0.35minaxaxC3II15.6kAC=87（热稳定系数）156002S0.35106.1mmmin87为了满足短路条件下的热稳定要求需要选用LGJ-120的钢芯铝绞线长期的载流量：380A0实际环境温度为30C时的综合修正系数K=0.95（海拔高度为1000m以下）则：I3800.95361A5.1.210kv母线的选择按长期发热允许电流选择，最大持续工作电流：（一台变压器的持续工作电流）26300I1.05381.9Amax310查【发电厂电气部分】附表404单片矩形铝母线竖放时长期允许的载流量为480A。3d短路时：2查【发电厂电气部分】表6-9.由得：C=91g3按d短路电流求短路电流热效应Q2k*QQQIIII7.92kAkPnptktk2故选用404=160型导线满足热稳定要求。6而硬铝的最大允许应力为7010Pa，满足动稳定要求。5.2电缆的选择10kv电缆的选择在10kv侧最大负荷电流为：22 22931687Imax=Imax66.89(A)103根据《发电厂电器部分》图6—17查经济电流密度最大负荷利用小时数Tmax=4000,铝芯电缆的密度为J=0.86A/mm²则电缆经济截面：Imax66.82S77.7mmJ0.86查《发电厂电器部分》附表14，初选10KV普通黏性浸渍绝缘三芯（铝）电缆ZLQ-95，电缆芯截面面积为95mm²,电缆长期允许的载流量为185A故ZLQ-95型电缆满足要求。导体选择一览表：35kV35kV10kV10kV架空线路母线桥母线电缆LGJ-150LGJ-12040x4单片矩形铝母线ZLQ-95第六章配电装置的选择6.1配电装置的基本要求配电装置是变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式。配电装置应满足以下基本要求：（1）配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地。（2）保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。（3）便于检修、巡视和操作。（4）在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。（5）安装和扩建方便。6.2配电装置设计的基本步骤（1）根据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式，有无电抗器，地形、环境条件等因素选择配电装置的型式。23 （2）拟定配电装置的配置图。（3）按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照规程参考典型设计绘制图。6.3配电装置型式的选择原则选择配电装置的型式，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。6.4各种配电装置的特点屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、施工、运行和检修要求等因素的影响和限制。（1）普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好，造价比较低。缺点是占地面积较大。（2）高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。一般在下列情况下宜采用高型：①在高产农田或地少人多的地区②地形条件限制③原有装置需改、扩建而场地受限制。6.5本设计的配电装置1、35kV屋外配电装置35kV配电装置采用中型布置把所有电气设备都布置在较低的基础上使各种电气设备处在同一水平内，占地面积大当检修维护较方便。2、10kV屋内配电装置10kV屋内配电装置采用成套开关柜单层布置，10kV母线用断路器分成两段，开关柜为GG——1A型固定式单列独立布置GG——1A型固定式单列独立布置。第七章变电站继电保护7.1继电保护7.1.135KV架空线的保护待设计的降压变压器是单侧电源的平行线路，应采用恒联差动保护作为主保护，在单回路运行的情况下，则使用后备保护，采用过电流保护作为双回路运行的后备保护及一回线断开后的主要保护。24 7.1.2主变压器的保护1、装设防御变压器铁壳内部短路和油面降低的瓦斯保护，重瓦斯动作于跳闸，轻瓦斯动作于信号：2、装设防御变压器线圈和引出线的多相短路和线圈闸间短路的纵联差动保护，设置三个电流互感器，接成完全星形：3、装设防御外部相间短路，并做瓦斯保护和纵联差动保护的后备保护的过电流保护，动作时间因须与母线分段时间开关配合，可取1.5s;4、在主变压器低压侧装设过负荷保护，动作于信号。7.1.310KV母线分段断路器的保护对中小容量变电所如果接在母线上的引出线不带电抗器时，不装设专用的母线保护，母线故障可利用变压器的后备保护盒分段断路器的保护来切除。母线分段断路器装设过电流带时限保护，设置两个LFZJI—10型电流互感器接成不完全星形，继电器选用DL—11型，其动作时限比馈线大Δt,即t=1s,除过电流保护外，尚需装设两相式瞬时电流速断保护装置。7.1.4变电所10KV馈线路保护由总降压变电所送点至每年间配电室的10KV电缆引出线，需要设置电流速断保护过电流和零序接地保护过电流和速断保护采用LFZJI-10型电流互感器接成不完全星形继电器选用GL-11/10型动作时间因需考虑与低压侧空气开关相配合故选为0.55接地保护采用LJ-10型电缆式零序电流互感器，动作接地信号。第八章变电站防雷保护根据设计任务书和《电力设备过电压保护设计技术规程》的要求，配置防雷和接地设施。8.1防直击雷过电压保护为防止雷电直击变电设备及其架构、电工建筑物等，变电所须装设独立避雷针，其冲击接地电阻不超过10Ω，为防止避雷针、落雷引起的反雷击事件，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应小于3m。8.2防雷电侵入波采用取的措施1、在变电所母线上安装阀型避雷器：2、在距离变电所1-2km内装设可靠的进线保护。25 8.3阀型避雷器的选择变电所的装设阀型避雷器以限制雷电侵入波时的过电压幅值在35KV母线桥上安装两组FZ-35型避雷器在10KV一般也安装两组FZ-10型避雷器表8-1避雷器选择一览表额定电压灭弧电压工频放电电压冲击放电电5KA冲击电型号(KV有效(KV有效(KV有效值)压（KV幅流残压（KV值)值)值）幅值）不小于不大于FZ-35354184104134134FZ-101012.7263145458.4变电所的进线段保护变电所进线段保护的作用在于限制流经避雷器的雷电流幅值和低压侵入的陡度，是变电所防雷保护的重要措施之一。待设计的变电所与系统变电所相距6km,为了两个变电所的安全运行，建议35KV线路全线架设单根避雷线，距变电所的2km为进线段保护，其耐雷水平不小于30KA，避雷线的保护不宜超过30。8.5防雷接地防雷保护设备的接地对保护作用的发挥有着直接的影响，其接地电阻的大小对电力系统安全运行有着密切的关系。设计的变电所在雷电日为一年39.6天，但土壤电阻率σ≤500Ω.m变电所接地采用环形直径50mm,长250cm钢管做接地体埋深1m,用扁钢链接包，保证接地电阻不大于4Ω.为保证变电所安全运行，可将独立避雷针的集中接地装置，在地中与变电所的共用接地网连接，但为避免雷击避雷针时接地网电位升高，造成太多反击，应保证连接点至35KV及以下的接地线的入地点沿接地的地中距离应大于15m。计算书第一章主变容量的计算根据原始资料中的反馈负荷表，可得各馈线负荷p1046735808100092013507379317527(kW)有功功率：Q4714875724952802834986873773(kVar)无功功率：26 取同时系数：有功负荷Ky0.85;无功负荷Kw0.95P1KyP0.8575276397.95kW则：Q1KwQ0.9537033517.85kvar2222视在功率：S1PQ6397.953517.857301kVA在正常运行中变压器有功和无功的损耗可以分别用公式：P0.02S0.027301146kWr1Q0.08S0.087301584.1kvarr1变电所PP35kvP侧功率：6397.951466543.95KW1rQQQ3517.85584.14101.95kvar1r由任务设计书可知供电部门对功率因数的要求为cos0.9则：tan0.4845则系统供给的无功功率为;QPtan6543.950.48453171kvar2需要补偿的无功功率为：QQQ4101.953171930.95kvarc2所以主变压器容量为：2222SPQ6543.9531717272kVAr2由任务书的得，一车间和二车间属于类负荷，为了保证供电可靠，本设计采用两台变压器。要求当两台变压器中的任意一台停运或损坏时，另一台变压器应带动全部负荷的70008000。727280%=5817.6（kVA)故选S6300/359第二章短路电流的计算根据设计任务书中的第六个任务需设计35kV、10kV配电装置，在这一篇中需要对配电装置的电器设备，导体进行计算、选择，则应计算在最大运行方式下流过电器设备的短路电流。本设计短路电流的计算选择两个短路点，即35kV侧的短路点d和10kV侧的短1路点d2设系统为无线大容量S,选S100MVA为标准值由设计任务书知：待设计的变B电所高压母线上的短路功率为S1000MVAd27 S100XN1系统的电抗：X0.1*USd001000S7.51000.1dB变压器电抗：X1.19T100S1006.33d短路时：U37KV1P311I10*X0.1*短路电流标幺值：S100B三相短路电流：I3IBI3I101.56115.56.6kAkA*3UB337P冲击电流：i2.5515.639.78kAch33短路容量：S3UI33715.6999.71MVAP3全电流最大有效值：I1.52I1.5215.623.71kAch3d点短路时：U10.5kV2P等值电抗值：XXX1.1923rX1.192X0.595422XXX0.10.9590.695514311短路电流标幺值：I1.44*X0.695S5100B基准电流：I5.5kAB3U310.53P三相短路电流：I1.445.57.92kA3冲击电流：i2.55I2.557.9220.2KAch33短路容量：S3UI310.57.92144MVAP3全电流有效最大值：I1.52I1.527.9212.04kAch第三章变电站电气选择计算3.1断路器和隔离开关的校验选择原则：UN>UesIN>Imax1.35KV侧断路器和隔离开关的校验1.056300最大持续电流：Imax==109.12A353d3短路时：短路电流：I3=15.6kA1短路冲击电流：i=39.78kAch短路容量：S3=999.7MVA28 （1）断路器查《发电厂电气部分》附表6选用SW－35/1000型少油断路器。可知其技术2数据如下：断流容量：S=1500MVA额定电流;I=1000ANN极限通过电流峰值：i=63.4kA4秒热稳定电流：I=24.8kAes4固有分闸时间：0.06s校验：I109.12AImax=66.89Aｄ2点短路时：热稳定性校验：ｔz=0.4ｔ=0.05Tdx=0.45s取电缆的热稳定性系数C=95满足热稳定的电缆最小允许截面为I7920SminTdx0.4556mm²<95mm²C95故ZLQ-95型电缆满足要求。37 小结本次毕业设计我们严格的按照变电站设计流程一步一步完成，积极的对相应老师的安排，按时完成每次的任务，从开始收集资料，到变压器容量计算，短路计算，以及导体，电气设备的计算，选择以及校验，整个过程令我们收获很大，对以前的大部分专业课程进行了复习，是我受益匪浅！！！首先，我要感谢老师，她严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，给了起到了指明灯的作用；他们循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪，让我很快就感受到了设计的快乐并融入其中。其次我要感谢同组同学对我的帮助和指点，没有他们的帮助和提供资料，没有他们的鼓励和加油，这次毕业设计就不会如此的顺利进行。此次毕业设计历时两个月，是我大学学习中遇到过的时段最长、涉及内容最广、工作量最大的一次设计。用老师的一句话概括就是这次毕业设计相当如是把以前的小课程设计综合在一起的过程，只要把握住每个小课设的精华、环环紧扣、增强逻辑，那么这次的任务也就不难了。我此次的任务是为一个企业进行变电站初步设计。虽说老师说的话让此次的毕业设计看起来不是那么的可怕，但是当我真的开始着手时，还的确是困难重重。俗话说的好，“磨刀不误砍柴工”，当每次遇到不懂得问题时，我都会第一时间记在本子上面，然后等答疑的时候问两位老师，老师对于我提出来的问题都一一解答，从来都不会因为我的问题稍过简单加以责备，而是一再的告诫我做设计该注意的地方，从课题的选择到项目的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持，真正起到了“传道授业解惑疑”的作用，让我油然而生的敬佩。除此之外，我们组和老师还有另外两个交流途径：打电话和上网，以便大家第一时间接收到毕业设计的最新消息和资料，多少个日日夜夜，老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩老师们的专业水平外，他们的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向稽拓老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!38 参考文献（1）卢文鹏、吴佩雄.《发电厂变电所电气设备》.中国电力出版社.2005年8月（2）李建华主编.《电力系统分析》.西安交通大学出版社.1995年（3）熊信银主编.《发电厂电气部分》.中国电力出版社.2004年（4）杜文学主编.《供用电工程》.中国电力出版社.2005年7月（5）宋执诚主编.《高电压技术》.中国电力出版社1995年11月（6）戈东方主编.《电力工程电气设备手册电气一部分》上、下册.中国电力出版社.1998年10月（7）35-110KV变电所设计规程GB50059-92（8）3-110KV高压配电装置设计规范GB50060---92（9）电力装置继电保护和自动装置技术规范GB50062---92（10）电力工程电气设备手册（上、下）西北电力设计院编39'