工厂kv变电站设计-职业学院毕业论文

'平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书摘要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。因此，变电站设计工作是整个工程环节的关键部分。本论文主要是针对岷山机械厂的35kv变电站的设计，概述了变电站设计的基本过程和基本方法。首先介绍了变电站设计应注意的地方；其次根据原始资料进行负荷计算和主变压器及其容量的选择，确定主变压器容量和型号；接着进行电气主接线的设计；在对35kV变电站做了短路电流计算和电器设备的选择，最后针对短路电流进行继电保护和变电站的防雷设施和接地装置等。随着国民经济和科学技术的发展，企业用电的需求量越来越大，这就对变电站的主接线形式和配套设备提出了更高的要求，同时也要求发变电站做到可靠、经济、合理地运行，满足人们对电能的基本需求。关键字：35KV，变电站，继电保护，短路电流第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书目录第一章绪论11.1企业概述11.2变电站的选址要求11.3工厂的负荷性质2第二章负荷计算和无功功率计算及补偿32.1设备的负荷计算32.2功率补偿计算4第三章工厂供电系统设计73.1变电站位置的选择73.2主变压器台数和容量的选择73.3变电所主接线的要求83.435KV主接线的选择93.510KV主接线的选择12第四章短路电流的计算144.1短路原因和种类144.2短路的危害和研究短路的目的144.3短路电流的计算154.3.1短路计算的步骤15第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书4.3.2计算各基准点154.3.3计算各元件的标幺电抗164.3.4短路电流的计算17第五章电气设备的选择215.1高压断路器的选择215.2高压隔离开关的选择215.3高压熔断器的选择225.4电流互感器的选择235.4.1参数选择235.4.2型式选择245.5电压互感器的选择245.5.1参数选择255.5.2电压互感器的选择255.6高压开关柜的选择255.7高压负荷开关的选择265.7.1.35KV及以下通用型负荷开关，应具有以下能力265.7.2负荷开关的参数选择26第六章变电所高、低压线路的选择296.135kv配电母线的选择29第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书6.210kv配电母线的选择30第七章变电所继电保护装置的设计327.1继电保护的基础327.1.1继电保护的任务327.1.2继电保护的组成及其工作原理327.1.3继电保护的基本要求327.2变电所继电保护的配置337.2.135kv进线保护337.2.235kv母联开关保护357.2.3主变压器保护357.2.410kv母线保护397.2.510kv出线保护39第八章变电站防雷和接地装置的选择418.1避雷针的选择418.2避雷线41致谢42参考文献43第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第一章绪论目前，在我国经济飞速上升之中，占国民经济生产重要地位的工业在此中起了中流砥柱的作用进行工业现代化，必然离不开对电能的需求，电能在工业中越来越来显示其作用的巨大，变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个工业的安全与经济运行，是联系发电厂和企业的中间环节，起着变换和分配电能的作用。35kv变电站其实就是一个转换电压的枢纽，主要是实现把高的电压转化成低的电压，达到转换电压传输电压的目的，基本上电厂发出来的电要经过线路传输、变电站、线路传输到目的地，一般发电厂发出来的电都是可以直接给用户的，但是因为地理位置的原因，就是距离太远的关系，所以沿途输送要把电压升高进行送电，然后经过进行降压输送给用户，这就是变电所的主要作用，降了电压给用户用电。因此，分析设计和发展变电站是一项很重要的任务。通过对本课题的研究，在遵循电力系统设计基本原则前提下，应用所学知识完成负荷分析并求出计算负荷﹑电容器补偿容量，确定总降变压器容量﹑数量，完成电气主接线的设计，计算短路电流以及对部分主要设备进行选型，继电保护设计与计算整定，进线导线截面选择等。1.1企业概述本企业位于东经116度23分——117度02分，北纬33度16分——34度14分之间，在安徽省北部地区。地貌以平原为主，平原面积占土地总面积的95.3%，低山残丘面积仅占4.7%。淮北市地处北温带，属北方型大陆性气候与湿润性气候之间的季风气候。气候温和、四季分明、无霜期202天1.2变电站的选址要求（1）符合电网区域规划，靠近负荷中心。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（2）节约用地、不占或少占耕地及经济效益高的土地。（3）与城乡或工矿企业规划相协调，便于架空和电缆线路的引入和引出。（4）交通运输方便。（5）应该设在受污源影响最小处。（6）具有适宜的地质、地形和地貌条件。（7）变电所应考虑水源及排水条件。1.3工厂的负荷性质所设计的35kV变电站属于小型化变电站。主要适用于中小型企业﹑乡镇及广大农村的供电。其建设规模为架空进线4回，采用内桥接线方式；10kV出线8回，采用单母线分段接线方式。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第二章负荷计算和无功功率计算及补偿2.1设备的负荷计算计算负荷是根据已知的厂矿的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择厂矿电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。这种电气计算负荷必须认真地确定，因为它的标准程度直接影响到整个工厂企业供电设计地质量。如计算过高将增加供电设备地容量浪费有色金属，增加初投资。计算过低则可能使供电元件过热，加速其绝缘损坏，增大电能损耗，影响供电系统的正常还会给工程扩建带来很大的困难。负荷计算的目的是为了掌握用电情况，合理选择配电系统的设备和元件。正确进行负荷计算是供电设计的前提，是实现供电系统安全、经济运行的必要手段。(1)待建35kV变电站从相距20km外的电力系统相连。(2)设待建35kV变电站年负荷增长率为5%，变电站总负荷考虑五年发展规划。(3)地区气温:年最高气温38.9℃，年最低气温–8.4℃。年平均气温22.6℃。(4）待建变电所各电压级负荷数据如下表:第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书表2-110kV负荷数据出线1线2线3线4线5线6线7线8线有功功率(mw)10.91.111.51.50.81.2无功功率(mvar)0.30.40.60.30.70.50.50.4Ksi0.80.80.80.80.80.80.80.8有功功率计算负荷：无功功率计算负荷：视在功率计算负荷：—各线路有功功率总和∑Pno—各线路无功功率总和—同时系数KW=0.8*(0.3+0.4+0.6+0.3+0.7+0.5+0.5+0.4)=2.96kvar==7.78MVA2.2功率补偿计算补偿前的功率因数==7.2/7.78=0.93tanφ===0.40第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书补偿后的功率因数一般情况下10kV母线上的功率因数一般应≥0.95，设计中可控制在0.95-0.97之间，所以在设计中对10kV母线上功率因数补偿后为0.96，即=0.96，则可得到=0.29。已知补偿前10kV母线上功率因数为=0.93，可得到=0.40。则依据公式得到：=0.75×7200=5400kW=5400×（0.40－0.29）=594kvar其中—平均负荷系数，取为0.75（一般为0.65—0.85）；—该变电所10kV母线上补偿前的计算负荷。—补偿容量；—补偿前功率因数角；—补偿后功率因数角。10kV侧将采用单母分段的接线方式，所以所选用的电容柜应分成两组分别装在两段母线上，并且平均分配，所以电容柜的数量应为偶数。首先应先选择电容器柜单柜的容量，然后根据公式进行数量的选择，其公式为：，式中为电容器柜的单柜容量。在这里选择=100kvar的BGM10.5—100—1W型号的电容器柜。电容器柜的数量选择为：=540/100=5.4所以选用6台电容器柜进行补偿，=6。则实际补偿容量为：=×=600kvar，第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书折合的计算容量为：=/=600/0.75=800kvar。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第三章工厂供电系统设计3.1变电站位置的选择变电所的所址选择应按审定的本地区电力系统远景发展规划，综合考虑网络结构、负荷分布、城建规划、土地征用、水文地质、环境影响、地震烈度和职工生活条件等因素，通过技术经济比较和经济效益分析，然后选择最佳方案。具体原则有以下几种：(1).变电所的设立要有利于电力系统运行性能的提高，便于系统的控制和管理。(2).注意节约用地。(3).充分考虑出线条件，避免或减少相互交叉跨越。(4).所址应有适宜的地质条件，避开滑坡、滚石等不良的地质结构。(5).交通运输方便。(6).选址时应注意变电所与邻近设施的相互影响。(7).所址位置必将影响企业供电系统接线方式，送电线路的而已，电网损失和投资的大小，故所址位置的选择应与变电所的容量、负荷的分配同时考虑。根据综合考虑和供电部门的要求变电所应该设在本厂的东北方向20km的地区。3.2主变压器台数和容量的选择(1）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、运行方式和企业发展等因数综合考虑确定。(2）一般采用三相变压器，其容量可按投入运行后5到10年的预期负荷选择，至少留有15%到25%的裕量。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(3）有一、二级负荷的变电所中应装设两台主变压器。当在技术经济上比较合理时，可装设两台以上的主变压器。此设计中有一、二级负荷，所以应装2台变压器。(4）装有两台以上主变压器的变电所中，当断开一台时，其余主变压器的容量应保证用户的一、二负荷，且不应小于60%的全部负荷。(5）变压器过载能力应满足运行方式。(6）此设计中变压器有功和无功损耗计算，因为所占比重较小，而本站考虑的容量裕度比较大，所以不计算。根据总负荷考虑5年发展规划主变压器的容量选择10MVA，型号为S7-10000/35，接线组别为Yd11,#1所用变压器布置于屋内，选用35KV三相式油浸变压器，型号为S9-50/35，为与#2所用变压器低压相位一致，接线组别采用D，yn11;#2所用变压器设置于开关柜内，选用10KV三相式干式变压器，型号为SC8-50/10，接线组别Yyn0.3.3变电所主接线的要求(1)安全性必须保证在任何可能的运行方式及检修状态下运行人员及设备的安全。(2)可靠性主接线的可靠性要求由自由用电负荷的等级确定。要保证主接线的可靠性的可靠性可以采用多种措施。如系统中某一元件故障时，可以由保护装置自动把故障元件迅速切除，使之不影响系统其他部分的继续运行。因此，在主接线中就要考虑是否方便电气元件的投切操作。(3)灵活性应能适应各种可能的运行方式的要求。(4)经济性应满足最少的投资与年运行费用的要求，使得总经济效益为最佳。(5)应具有扩建的可能性由于我国工农业的高速发展，电力负荷增加很快。因此，在选择主接线时还要考虑到具有扩建的可能。3.435KV主接线的选择35kV第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书电压级线路回路数2回，采用单母、单母分段或桥形接线，以保证其供电的可靠性和灵活性。桥式结线根据跨接桥横联位置的不同，可分为内桥、外桥、全桥三种。所以一共有5种方案，但由于全桥接线需设备多，投资大，占地面积大，所以不考虑。故现在四种可供选择的接线就是单母接线、单母分段接线、内桥接线、外桥接线。方案1采用单母线接线如图3-1图3-1单母接线优点：接线简单清晰、设备少、操作方便、占地少、便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠，任一元件故障或检修时，均需要整个配电装置停电。适用范围：单母线接线只适用于容量小、线路少和对二、三级负荷供电的变电所。方案2采用单母线分段接线如图3-2第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书图3-2单母分段接线优点：接线简单清晰、设备较少、操作方便、占地少和便于扩建采用成套配电装置。当一段母线发生故障，可保证正常母线不间断供电，不致使重要负荷停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关发生永久性故障或检修时，则连接在该段母线上的回路在检修期间停电。适用范围：具有两回电源线路，一、二回路转送线路和两台变压器的变压器的变电所。方案3采用内桥接线如图3-3图3-3内桥接线第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书优点：高压断路器数量少，占地少，四个回路只需3个高压断路器。缺点：1变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，影响一回线路的暂时停运。2桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3线路断路器检修时，需较长时间中断线路的供电。为避免此缺点，可在线路断路器的外侧增设带两组隔离开关的跨条。桥连断路器检修时，也可利用此跨条。适用范围：适用于较小容量的发电厂，对一、二级负荷供电，并且变压器不经常切换或线路较长，故障率较高的变电所。方案4采用外桥接线如图3-4图3-4外桥接线优点：高压断路器数量少，占地少，四个回路只需3个高压断路器。缺点：1变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，并有一台变压器暂时停运。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书2桥连断路器检修时，两个回路需解列运行。3线路断路器检修时，变压器需较长时间停运。为避免此缺点，可加装正常断开运行的跨条。桥连断路器检修时，也可利用此跨条。适用范围：适用于较小容量的发电厂，对一、二级负荷供电，并且变压器经常切换或线路较短，故障率较少的变电所。这4种接线方式都能适应运行方式的变化，也能保证供电可靠，所以现在要考虑经济性，能明显看出，内桥接线只用了3台断路器，比具有4条回路的单母线接线节省了1台断路器，并且没有母线，投资省，所用设备少，运行操作方便，配电装置简单，保护配置也相对简单，所以选用内桥接线。3.510KV主接线的选择6～10kV配电装置出线回路数为6回及以上时，可采用单母线分段接线。而双母线接线一般用于引出线和电源较多，输送和穿越功率较大，要求可靠性和灵活性较高的场合。方案1采用单母线分段接线如图3-5图3-5单母分段接线方案2采用双母线接线如图3-6第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书图3-6双母接线主接线方案比较如下表表3-1主接线方案比较方案1方案2单母分段接线双母接线技术：1不会造成全所停电1供电可靠2调度灵活2调度灵活3保证对重要用户的供电3扩建方便4任一断路器检修，4便于实验该回路必须停止工作5易误操作经济：占地少、设备少设备多、配电装置复杂投资和占地面少经过综合比较方案Ⅰ在经济性上比方案Ⅱ好，且调度灵活也可保证供电的可靠性。所以选用方案Ⅰ。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第四章短路电流的计算4.1短路原因和种类产生短路的主要原因是电气设备载流部分绝缘损坏所致。绝缘损坏是由于绝缘老化、过电压、机械损伤等造成。其他如操作人员带负荷拉闸或者检修后未拆除接地线就送电等误操作而引起的短路；鸟兽在裸露的载流部分上跨越以及风雪等自然现象也能引起短路。在三相供电中可能发生的主要短路类型有三相短路、两相短路、两相接地短路和单相接地短路等。第一种短路称为对称短路，后三种通称为不对称短路。一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都可以归纳为对称短路的计算。在供电系统中，出现单相短路故障的几率最大，但由于三相短路所产生的短路电流最大，危害最严重，因而短路电流计算的重点是三相短路电流的计算。4.2短路的危害和研究短路的目的发生短路时，因短路回路的总阻抗非常小，故短路电流可能达到很大的数值。强大的短路电流所产生的热和电动力效应会使电气设备受到损害，短路点的电弧可能烧毁电气设备，短路点附近的电压显著降低，使供电受到严重影响。为了限制短路的危害和缩小故障影响的范围，在变电所和供电系统的设计和运行中，必须用短路电流计算，以解决下列技术问题：(1)选择电气设备和载流导体，必须用短路电流校验其热稳定性和机械强度。(2)选择和整定继电保护装置，使之能正确得切除短路故障。(3)确定限流措施，当短路电流过大在造成设备选择困难或不够经济时，可采取限制短路电流的措施。(4)确定合理的主接线方案和主要运行方式。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书4.3短路电流的计算4.3.1短路计算的步骤1设定基准容量和基准电压，计算短路点基准电流2计算短路回路中各主要元件的电抗标幺值3绘制短路回路的等效电路，按阻抗串并联求等效阻抗的方法，化简电路，计算短路回路的总电抗标幺值4.3.2计算各基准点根据原始设计资料，取：基准容量：=100MVA；35kV母线基准电压：=35kV；则===1.65kA；10kV母线基准电压：=10kV；则===5.77kA；最大运行方式下系统标么电抗：=0.16；最小运行方式下系统标么电抗：=0.25。4.3.3计算各元件的标幺电抗(1）35kV架空进线线路相对电抗两回进线的距离均为6，取架空线路的=0.35，=6，则：=/=0.35×6×100/=0.17(2）变压器相对电抗变压器的主要参数为：=10000kVA，=7.5，第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书则：====0.75(3)10kV架空线路取一出线，距离为5，=0.35，则：=/=0.35×5×100/=1.75(4)计算阻抗图如图3-135kV10kV0.17++=0.750.751.75图4-1阻抗图4.3.4短路电流的计算(1）k1点短路①最大运行方式系统总相对电抗=+=0.17+0.16=0.33短路电流相对值第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书==1/0.33=3.03实际短路参数==3.03*1.65=5.00kA=2.55=2.55*5.00=12.75KA②最小运行方式系统总相对电抗=+=0.17+0.25=0.42短路电流相对值==1/0.42=2.38实际短路参数==2.38*1.65=3.93kA=0.866=0.866*3.93=3.40kA(2）k2点短路①最大运行方式系统总相对电抗=+=0.33+0.375=0.705短路电流相对值==1.42实际短路参数==1.42*5.77=8.19kA=2.55=2.55*8.19=20.88KA②最小运行方式系统总相对电抗第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书=+=0.42+0.375=0.795短路电流相对值==1/0.795=1.26KA==1.26*5.77=7.27kA实际短路参数=0.866=0.866*7.27=6.30kA(3）k3点短路①最大运行方式系统总相对电抗=+=0.705+1.75=2.455短路电流相对值==0.41实际短路参数==0.41*5.77=2.37kA=2.55=2.55*2.37=6.03kA②最小运行方式系统总相对电抗=+=0.795+1.75=2.545短路电流相对值==1/2.545=0.39kA==0.39*5.77=2.25kA实际短路参数=0.866=0.866*2.25=1.95kA第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书短路电流计算结果如下表表4-1短路电流计算结果短路点短路点最大运行短路点平稳态短路短路电流位置编号方式均工作电电流有效冲击值压U（Kv）值I（kA）i（kA）35kV最大375.0012.75母线最小373.4010Kv最大10.58.1920.88母线最小10.56.3010kV最大10.52.376.03架空线最小10.51.95第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第五章电气设备的选择5.1高压断路器的选择高压断路器除在正常情况下通、断电路外，主要是在电力系统发生故障时，自动而快速地将故障切除，以保证电力系统及设备的安全运行。所以选择断路器时应满足以下基本要求：（1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。（2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。（3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。（4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体积小、重量轻、安装维护方便。考虑到可靠性和经济性，方便运行维护和实现变电站设备的无油化目标，所以选用真空断路器。5.2高压隔离开关的选择隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操作的，还可以拉、合小电流电路。所以选择隔离开关时应满足以下基本要求：（1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔开。（2）隔离开关断开点之间应有足够的绝缘距离，以保证过电压及相间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。（3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘强度。（4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速度，以尽可能降低操作时的过电压。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。（6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开关的正确操作。5.3高压熔断器的选择目前常用的高压熔断器分为三种：一般熔断器、后备熔断器及全范围熔断器。选择高压熔断器熔体时，应保证前后两级熔断器之间，熔断器与电源侧继电保护之间，以及熔断器与负荷侧继电保护之间动作的选择性。高压熔断器应能在最短的时间内切断故障，以防止熔断时间过长而加剧被保护电器的损坏。(1)保护35KV及以下电力变压器的高压熔断器，其熔体的额定电流可按下式选择式中—熔体的额定电流—系数，当不考虑电动机自起动时，可取1.1到1.3，当考虑电动机自起动时，可取1.5到2.0—电力变压器回路最大工作电流为了防止变压器突然投入时产生的励磁涌流损伤熔断器，变压器的励磁涌流通过熔断器产生的热效应可按10到20倍的变压器满载电流持续0.1S计算，必要时可按20到25倍的变压器满载电流持续0.01S计算(2)保护电压互感器的高压熔断器，只需按额定电压和断流容量选择，熔体的选择只限能承受电压互感器的励磁冲击电流，不必校验额定电流。(3)保护并联电容器的高压熔断器，熔体的额定电流可按下式选择第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书式中—熔体的额定电流—系数，当不考虑电动机自起动时，可取1.1到1.3，当考虑电动机自起动时，可取1.5到2.0—电力电容器的回路的额定电流(4)后备熔断器除校验额定最大开断电流外，还应满足最小短路电流大于额定最小开断电流的要求。(5)选择跌落式熔断器时，其断流容量应分别按上、下限值校验。根据最大持续工作电流得知如下表表5-1熔断器的技术参数电压型号额定额定额定开断等级电压电流电流35kVRW5-35/20035kV100A5kA10kVRN3-10/5010kV15kA6.3kA5.4电流互感器的选择电流互感器一次匝数很少，串联于主回路中。二次组与负载的电流线圈串联，阻抗很小，接近于短路状态工作。所以互感器等值总阻抗在依次回路中所占比重极小，其一次电流大小决定于负荷电流，而与互感器二次负荷无关。5.4.1参数选择（1）正常工作条件——一次回路电流，一次回路电压，二次回路电流，二次回路电压，二次侧负荷，准确度等级，(2)短路稳定性——动稳定倍数，热稳定倍数(3)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书5.4.2型式选择35kV以下的屋内配电装置的电流互感器，根据安装使用条件及产品情况，采用瓷绝缘结构或树脂浇注绝缘结构。35kV以上配电装置一般采用油浸式绝缘结构的独立式电流互感器，在有条件时，如回路中有变压器套管,穿墙套管，应优先采用套管电流互感器，以节约投资，减少占地。根据《设计手册》35KV及以上配电装置一般采用油浸瓷箱式绝缘结构的独立式电流互感器常用L(C)系列。出线侧CT采用户外式，用于表计测量和保护装置的需要准确度。当电流互感器用于测量、时，其一次额定电流尽量选择得比回路中正常工作电流的1/3左右以保证测量仪表的最佳工作、并在过负荷时使仪表有适当的指标。根据>〉35KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LCZ--3510KV侧CT可根据安装地点和最大长期工作电流选LMC-105.5电压互感器的选择电压互感器一次线圈是并联在高压线路，二次线圈与仪表和继电器电压线圈相并联，其工作原理和变压器相似。一次线圈并联在电路中，其匝数很多，阻抗很答案，因而它的接入对被测电路没有影响，二次线圈匝数很少，阻抗很小。二次恻并接的仪表和继电器的电压线圈具有很大阻抗，在正常运行时，电压互感器接近于空载运行。5.5.1参数选择(1)正常工作条件——一次回路电压，一次回路电流，二次负荷，准确度等级，机械负荷第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(2)承受过电压能力——绝缘水平，泄露比距。5.5.2电压互感器的选择6～20kV配电装置一般采用油浸绝缘结构，在高压开关柜中或在布置地位狭窄的地方，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压是，一般采用三相五柱电压互感器。所以在10KV母线选电压互感器的型号如下表表5-2JDZJ-10的技术参数型号一次绕组二次绕组剩余电压接线方式绕组JDZJ-1010000/100/100/3Y/Yo/r5.6高压开关柜的选择对于35kV变电所，其10kV侧通常都采用室内布置形式，这里也不例外，对10kV侧仍旧采用室内高压开关柜的布置形式。在这里选用了JYN4—10型手车式高压开关柜（以下简写为JYN4—10），其柜内配置电器元件一次线路方案应与供电系统图上的要求相适应。开关柜中电流互感器的数量应根据继电保护与测量的要求进行选择。在每段母线上还应装设电压互感器与避雷器柜，供10kV绝缘检测、仪表继电保护及电压保护之用。根据低压变压器容量及低压出线回路数选择低压配电盘型号和数量，所选用的高压开关柜只对其断路器进行校验。5.7高压负荷开关的选择第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书高压负荷开关是介于高压隔离开关与高压断路器之间的一种高压电器，具有简单的灭弧装置，因而能通过一定的负荷电流和过负荷电流，但不能断开短路电流，因此它必须与高压熔断器串联使用，以借助熔断器来切断短路故障。负荷开关断开后，与隔离开关一样具有明显可见的断开间隙，因此它也具有隔离电源、保证安全检修的功能。5.7.1.35KV及以下通用型负荷开关，应具有以下能力(1)开断有功负荷电流和闭环电流，其值等于负荷开关的额定电流；(2)开断不大于10A的电缆电容电流或限定长度的架空线的充电电流；(3)开断1250kVA配电变压器的空载电流；(4)能关合额定的“短路关合电流”。5.7.2负荷开关的参数选择高压负荷开关可按表5-3所列的技术条件选择，并按表中使用环境条件校验。表5-3负荷开关参数选择表项目参数技术条件按正常工作条件选择电流、电压、频率、机械荷载按短路条件校验动稳定电流、额定关合电流、热稳定电流和持续时间环境条件环境温度、最大风度、覆冰相对温度、厚度、污秽、海拔、地震烈度根据综合考虑选择FN12-10D型户内交流高压负荷开关，其技术数据如下表5-4所示：表5-4FN12-10D型高压负荷开关技术数据序号项目单位技术参数第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书101额定电压kV2最高工作电压kV123额定电流A6304额定频率Hz505额定热稳定电流kA20(2s)6额定动稳定电流kA50(峰值)7额定短路关合电流kA50(峰值)81min工频耐受电压kV相间及相对地42，隔离断口489雷电冲击耐受电压kV相间及相对地75，隔离断口8510额定空载变压器开断电流1600kVA变压器，空载电流11额定电流下电寿命次不小于10012机械寿命次2000第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第六章变电所高、低压线路的选择6.135kv配电母线的选择35KV以上的室外配电母线，一般采用多股绞线（如钢芯铝绞线），并用耐张绝缘子串固定在构件上，使得室外母线的结构和布置简单，投资少，维护方便。由于管行铝母线具有结构紧凑，构架低，占地面积小，金属消耗少等优点，在室外得到推广使用。变电所汇流母线截面，一般按长时最大工作电流选，用短路电流校验其动。热稳定性。但对年平均负荷较大，线路较长的铝母线，则按经济电流密度选。由于35kV母线为室外配置，所以选择钢芯铝绞线。按长时最大工作电流选择母线截面，应满足下式要求：。根据设计要求，35kV母线应选硬导体为宜。LGJ—150型钢芯铝绞线即满足热稳定要求，同时也大于可不校验电晕的最小导体LGJ—70，故不进行电晕校验。LGJ—185型钢芯铝绞线截面150、载流量445A、0.2110.358即，满足要求。故==445=306.1A=165A式中—母线最高允许温度—最高环境温度考虑到动稳定性，母线采用平放，其允许电流值应再较低8％，故为：第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书A〉165A长时允许电流负荷要求。以上计算，从截流量考虑此母线已经满足要求，但还需进行热稳定校验。下面就进行短路热稳定校验。mm2<150mm2满足热稳定要求，可将型号为LGJ－150的钢芯铝绞线作为35千伏屋外配电装置的母线。35kV室外母线瓷瓶选用X-4.5/35型悬式绝缘子，组成绝缘串，作为母线绝缘瓷瓶，每组绝缘子为4个。35kV架空线的选择和母线的选择校验一样，不再详述。6.210kv配电母线的选择（1）按正常持续电流选择，考虑最大持续电流，计算得：拟选定铝母线LMY－1008，平放在250C最大允许截流量为1495A，截面为800，热稳定系数C=95。由于环境温度最高为410C，则其长时允许电流为：考虑到动稳定性，母线采用平放，其允许电流值应再较低8％，故为：A>445A长时允许电流符合要求。（2）热稳定性校验下面就进行短路热稳定校验。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书mm2<800mm2热稳定性符合要求。（3）动稳定性校验母线中心距a＝0.25m，母线平均允许最大跨距＞1.25m则其电动力为：N母线所受的最大弯距：母线的计算应力为：因为，动稳定性符合要求。10kV母线选用LMY-1008型，符合要求。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第七章变电所继电保护装置的设计7.1继电保护的基础7.1.1继电保护的任务(1)发生故障时，自动的、迅速地借助于断路器将故障部分从供电系统中切除，以减轻故障危害，防止事故蔓延。(2)当设备出现不正常运行状态时，根据运行维护条件确定保护是作用于信号还是作用于跳闸。(3）继电保护装置可以与供电系统的自动化装置，如自动重合闸，备用电源自动投入装置等相配合，缩短事故停电时间，提高供电系统运行的可靠性。7.1.2继电保护的组成及其工作原理供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流、电压相位角的变化。因此，利用故障时参数与正常运行时的差别，就可以构成不同原理和类型的继电保护。7.1.3继电保护的基本要求作用于跳闸的继电保护，在技术上有四个基本要求，即选择性、快速性、灵敏性和可靠性。(1）选择性是指当系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，使停电范围尽量缩小，从而保证非故障部分继续运行。(2）快速性快速切除故障可以减轻故障的危害程度，加速系统电压的恢复，为电动机自起动创造条件等。故障切除时间等于继电保护动作时间与断路器跳闸时间之和。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书(3）灵敏性是指保护装置对保护范围内故障的反映能力，通常用灵敏系数来衡量。(4）可靠性是指在该保护装置规定的保护范围内发生了它应该动作的故障时，应正确动作，不应拒动；而在任何其他该保护不该动作的情况下，则不应误动作。保护装置动作的可靠性是非常重要的，任何拒动或误动都将使事故扩大，造成严重后果。7.2变电所继电保护的配置(1）变电所进线侧断路器设定时限过流保护；(2）主变压器设置瓦斯保护、温度保护、差动保护、过流保护、过负荷保护等5种保护；(3）10kV母联保护由变压器的后备保护来实现，设置限时速断保护，作为配出线过流保护的后备，采用电流速断为配出线电流速断保护的后备；(4）10kV出线，对于变电所附近的低压变压器以及较长的线路设置速断保护和过流保护，过流保护的动作时间为1s；对出线较短的线路和电容器一般只设无时限的过流保护。(5）电容器的继电保护，对电容器组和断路器之间连接线的短路，装设瞬时速断和定时限过流保护；内部故障采用熔断器保护，另外还有过电压保护和低电压保护。7.2.135kv进线保护35kV进线设置限时速断和过流保护。(1)限时速断保护的整定计算可知35kV母线上的最大三相短路电流为5.44kA,则一次动作电流=1.25.44=1.85kA第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书限时速断保护的接线方式采用V型接线,接线系数=1,电流继电器选用电磁型继电器,返回系数=0.85，但限时速断无须考虑返回系数，进线开关的CT变比为200/5，则二次动作电流：==由计算，选用电磁式电流继电器DL-21，电流整定范围25-100A。查表可知，35kV母线上的最小二相短路电流3.43kA,则灵敏度==>1.5符合要求动作时限s（2）过流保护的整定计算该站的总负荷为10000kVA，则进线的最大长时负荷电流为一次动作电流过流保护的接线方式是选用二相三继电器接线（可以提高远后备保护的灵敏度），接线系数=1,选用电磁型电流继电器,返回系数=0.85，CT变比为200/5，则二次动作电流：==349.41=8.73A由计算，选用DL-21电流继电器，电流整定范围为25－100A可知，35kV母线上的最小二相短路电流为3.43kA,则近后备灵敏度第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书>1.5符合要求。可知，10kV母线上的最小二相短路电流为7.85kA,则远后备灵敏度符合要求动作时间s7.2.235kv母联开关保护35kV母联开关设置速断保护。其与35kV进线的限时速断一样，故用电磁式电流继电器DL－21，电流整定范围为25－100A。灵敏度校验也同35kV进线限时速断校验一样，校验合格。7.2.3主变压器保护主变压器设置温度保护、瓦斯保护、差动保护、过流保护、过负荷保护等保护。（1）主变差动保护网络参数：35kV母线归算至平均电压为37kV的最大运行方式三相短路电流为5.00kA，最小运行方式下的两相短路电流为3.40kA；10kV母线归算至平均电压为10.5kV的最大运行方式三相短路电流为8.19kA。把10kV侧短路参数归算到35kV侧后，最大运行方式三相短路电流为8.19×10.5/37=2.32kA，最小运行方式两相短路电流为3.40*10.5/37=0.96kA。下面对差动保护进行整定计算。①计算变压器各侧一次额定电流，选出电流互感器变比，并计算各侧电流互感器二次回路额定电流，计算结果如下表。表7-1继电器的计算结果名称35kv侧10kv侧第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书各侧额定电流A=165=578互感器接线方式DY电流互感器计算变比165/5=286/5578/5=600/5选择变比300/5＝60二次回路电流A首先确定基本侧，基本侧是指继电器中差动线圈的首端（正极性。由上表可以看出，6kV侧为基本侧。②计算保护装置10kV侧的一次动作电流按躲过外部最大不平衡电流：=1.3×(1×0.1+0.05+0.05)×8190=2129.4A按躲过励磁涌流按躲过电流互感器二次断线综合考虑，应按躲过外部故障不平衡电流条件，选用10kV侧一次动作电流Ion=2129.4A③确定线圈接线与匝数平衡线圈Ⅰ、Ⅱ分别接与10kV侧与35kV侧。计算基本侧继电器动作电流第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书基本侧工作线圈计算匝数为根据编程BCH-2内部实际接线，选择实际整定匝数为，其中取差动线圈匝数为3,平衡线圈I的匝数为则10kV侧继电器实际电流动作电流2560.74/7=322A.确定10kV侧平衡线圈的匝数确定平衡线圈Ⅱ实际匝数为④计算由于实际匝数与计算匝数不等产生的相对误差因为，相差很少，故不需要核算动作电流。⑤初步确定短路线圈的抽头选用抽头。⑥计算最小灵敏系数按最小运行方式下，10kV侧两相短路校验。因为基本侧互感器二次额定电流最大，故非基本侧灵敏系数最小。35kV侧通过继电器的电流为继电器的整流电流为第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书则最小灵敏系数为最小灵敏系数满足要求。⑦差动保护计算结果由以上计算，主变压器选用差动保护，短路线圈“”,差动线圈4匝；10kV接线方式侧Y形，变比600/5；35kV接线方式侧，变比300/5；（2）主变过流保护为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为差动和瓦斯保护的后备保护，变压器还必须装设过电流保护。过电流保护动作应躲过变压器的最大工作电流整定。一次动作电流为：A继电器动作电流为：A选用继电器DL－31，2.5-10A灵敏度校验：符合要求。动作时限整定为2s。（3）主变过负荷保护变压器过负荷大都是三相对称的，所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方式，经过一定延时作用于信号，保护装置的动作电流按躲过变压器额定电流整定。一次动作电流为：第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书A继电器动作电流：A动作时限整定为10s，选用继电器DL－31，1.5-6A。7.2.410kv母线保护10kV母联保护设置限时速断保护。一次动作电流：二次动作电流（6kV母联开关CT＝600/5，）：A选用电磁式电流继电器DL－31，电流调节范围12.5－50A。7.2.510kv出线保护对10kV出线保护,回路设置速断保护和过流保护，具体选型和校验如下。（1）速断保护：一次动作电流Iop===4.2KA继电器动作保护电流Iop==52.5A由计算，选用继电器DL－31，25-100A。（2）过流保护：一次动作电流A第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书继电器动作电流A动作时限整定为1.5s，选用继电器DL－31，10-25A。（3）灵敏度校验Ks===7.71>1.5由计算得，所选符合条件。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书第八章变电站防雷和接地装置的选择露天的变电所建筑和电气设备通常用避雷针或避雷线防止直击雷，其防雷设计应做到设备先进、保护动作灵敏、安全可靠、维护试验方便，在此前提下，力求经济合理的原则。8.1避雷针的选择为了防止设备免受直接雷击，通常采用装设避雷针的措施。避雷针高于被保护物，其作用是将雷电吸引到避雷针本身上来并安全地将雷电引入大地，从而保护了设备。本设计中采用双支等高避雷针，有两根避雷针，高度都为25米距离40米，保护物的高度为12米8.2避雷线避雷线的功能也是引雷作用。它一般采用截面小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上方，以保护架空线路或其他物体面遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地，因此它又称架空地线。由于35kV线路不宜全线架设避雷线，故在变电所的进线段架设500-600m的避雷线，同时在雷电活动强烈的地段架设避雷线。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书致谢这次的35KV工厂供电系统的设计就是对自己所学到的电厂运行与维护专业知识进行一次集中的脉络梳理，让我深刻体会到毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是让自己能力的一种提高。使我能在今后的工作岗位上做事能够有条理。在本次设计中，我查阅了大量资料和书籍，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式。选择了合适主接线方式，主要变压器，计算短路电流，选择合理的电气设备，配电装置以及防雷保护等。最终完成了对35kV供电设计。就目前来说，中国现在还是一个电能紧缺的大国，但是国家要发展就需要电能的支持，所以我们在现有电能紧张的情况下要对电进行合理的利用。合理设计以提高电能利用率，减少材料的使用，达到安全、优质、灵活、经济的要求。随着世界经济的交流与发展，工厂的供电开始走向大型化、智能化，对于供电的要求越来越高，我将不断的更新自己的知识来适应经济发展。还有因本人能力欠缺，毕业设计中还有很多的不足之处，还望老师予以指出改进。第40页 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书参考文献[1]水利电力部西北电力设计院.<<电力工程电气设计手册>>.中国水利电力出版社，1989.12[2]周问俊.<<电气设备实用手册>>.中国水利水电出版社，1999[3]陈化钢.<<企业供配电>>.中国水利水电出版社，2003.9[4]蓝之达.<<供用电过程>>.中国电力出版社，1998[5]肖艳萍.<<发电厂变电站电气设备>>.中国电力出版社，2008.3[6]蓝毓俊.<<现代城市电网规划设计与建设改造>>.中国电力出版社，2004.11[7]李海燕.<<电力系统>>.中国水电水利出版社，2006.12[8]吴希再,熊信银,张国强.<<电力工程>>.华中科技大学出版社.2000[9]谈笑君,尹春燕.<<变配电所及其安全运行>>.机械工业出版社.2002.[10]孙国凯,霍利民.<<电力系统继电保护原理>>.中国水利水电出版社.2002.第40页'