kv无人值守变电站设计-本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)

'35KV无人值守变电站设计-本科毕业论文内涵主接线图(我的任务书参考负荷)河南城建学院本科毕业设计（论文）摘要摘要随着我国工业的发展，各行业对电力系统的供电可靠性和稳定性的要求日益提高。变电站是连接电力系统的中间环节，用以汇集电源、升降电压和分配电能。变电站的安全运行对电力系统至关重要。本文主要进行35KV/10KV无人值班降压变电站的设计。35kV变电所综合自动化系统主要为无人值班形式，其设计应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此,本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。整个设计过程包括变电站电气主接线的设计和选择、短路电流的计算、主变压器和电器设备的选择。其中电器设备的选择主要包括：断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线导体、避雷器、高压熔断器等。本设计简单介绍了采用综合自动化设备实现变电站无人值班。关键词：降压变电站，电气部分设计，无人值班，综合自动化I河南城建学院本科毕业设计（论文）Abstract AbstractWiththedevelopmentofourindustry,allindustriesincreasingdemandforpowersystemreliabilityandstability.Thesubstationisconnectedtotheintermediatelinksofthepowersystemtobringtogetherthepower,liftvoltageanddistributionofelectricenergy.Thesafeoperationofthesubstationpowersystemiscritical.Inthispaper,thedesignofthestep-downsubstation35KV/10KVunattended.The35kVsubstationintegratedautomationsystemforunattended,itsdesignshouldbesubjecttotheoveralldesignofthepowergriddispatchautomation,configuration,featuresincludelayoutoftheequipmentshallmeetthepowergridsafety,quality,economyofoperationandinformationlayeredtransmission,sharingofresourcesprinciple.Therefore,thedesignwewillusethisasthedesignguidelinestoexpandthedesignwork.Theentiredesignprocessincludingthechoiceofdesignandselectionofthemainwiringoftheelectricalsubstation,short-circuitcurrentcalculation,themaintransformerandelectricalequipment.Whichthechoiceoftheelectricalequipmentincluding:circuitbreakers,isolatingswitches,currenttransformers,voltagetransformers,busconductors,surgearresters,highvoltagefuses,etc..Thesimpledesignofintegratedautomationequipmentunattendedsubstation.Keywords:step-downsubstations，electricalpartofthedesign，unattended，integratedautomation II河南城建学院本科毕业设计（论文）目录目录摘要..............................................................IAbstract...........................................................II1绪论...........................................................11.1原始资料....................................................11.2课题的目的和意义............................................11.2.1提高了运行可靠.........................................21.2.2加快了事故处理的速度...................................21.2.3提高了劳动生产率.......................................21.2.4降低了建设成本.........................................21.3国内外无人变电站综述........................................31.4无人值班变电站设计应注意的问题..............................31.4.1变电站自动化系统的设计原则.............................31.4.2主接线和平面布置.......................................41.4.3一次设备选型...........................................41.4.4直流系统...............................................41.4.5系统的抗干扰能力和自诊断功能............................41.4.6继电保护的配置..........................................4235KV总降压变电所设计.............................................6 2.1设计指导思想................................................62.2主接线的选择................................................72.2.1电气主接线的含义和满足的要求...........................72.2.2本设计所选择的主接线方案及其选择理由...................72.3主变压器的选择..............................................82.3.1主变压器台数的选择.....................................82.3.2主变容量的确定.........................................92.3.3主变压器接线形式的选择................................102.3.4结论..................................................112.4所用变压器的选择和所用电的设计.............................112.5短路电流的计算.............................................122.5.1概述..................................................122.5.2短路计算的目的........................................132.5.3短路电流实用计算的基本假设............................132.5.4短路电流实用计算步骤..................................142.6主要电气设备的选择及校验...................................172.6.1高压电气选择的一般原则................................182.6.2按正常工作条件选择导体和电器..........................182.6.3按短路情况校验........................................192.7高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验.....................202.7.1额定电流的计算........................................202.7.2高压断路器及隔离开关的选择结果及校验..................20 2.8高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择.........252.8.1电流互感器的选择和校验................................25III河南城建学院本科毕业设计（论文）目录2.8.2电压互感器的选择......................................272.8.3高压熔断器的选择......................................282.9母线的选择及校验...........................................292.10本设计所选择的配电装置及选择理由..........................312.11变电所的防雷保护规划......................................332.1210kV中性点接地设计.......................................342.13无功补偿..................................................363变电站综合自动化系统及微机监控系统设计..........................383.1变电站综合自动化技术介绍...................................383.1.1变电站综合自动化概述..................................383.1.2变电站综合自动化的优越性..............................393.1.3变电站综合自动化的基本功能............................393.2变电站综合自动化系统的发展及结构形式.......................403.2.1变电站综自系统发展的基本趋势..........................403.2.2变电站综合自动化系统结构形式..........................403.3SC-2000型分散式变电站综合自动化系统.......................42 3.3.1概述..................................................423.3.2SC-2000系统组成：.....................................433.3.3SC-2000系统结构配置...................................453.3.4SC-2000系统技术特点：.................................463.3.5SC-2000系列数字保护监控装置功能介绍...................543.3.6主要设备清单...........................................553.4遥视警戒系统...............................................553.4.1系统设计原则..........................................563.4.2系统构成..............................................563.5烟、温报警系统及自动消防系统.............................573.5.1变电站的火灾探测、报警系统............................583.5.2变电站的灭火系统......................................583.5.3防火封堵装置..........................................60参考文献...........................................................62致谢..............................................................63附录A35KV无人值班变电所主要电气设备清单..........................64附录B35KV无人值班变电所电气主接线图附录CSC-2000型分散式变电站综合自动化系统结构配置图附录D电气总平面布置图IV河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论 1绪论1.1原始资料本工程为满足某区域对电力的需求，经系统规划设计，论证新建一座35kV终端变电站。变电站安装两台3150kVA变压器。电压分为35kV、10kV两个电压等级。35kV侧进线一回，10kV出线六回，最大负荷4500kVA，最大一回负荷为1000KVA，各侧功率因数COSφ及最大负荷小时数为：35KV侧Tmax=4200小时／年COSφ=0.85。查表损耗小时数T=2800小时10KV侧Tmax＝4500小时／年COSφ=0.8。查表损耗小时数T=3150小时35KV侧电源近似为无限大电源系统，以100MVA为基准容量，归算到本所35KV侧母线阻抗标幺值为0.2。本所环境要求：本所所在地地势平坦，交通便利、空气无污染。该地区最热月平均气温为28℃，年平均气温16℃，绝对最高气温40℃，土壤最热平均月气温18℃，风速为25m／s。微风风速小于5m／s。该所位于生荒土地，便于进出线等诸多方面的考虑。且考虑有视野较宽阔，有足够的间隔。1.2课题的目的和意义随着国民经济的迅速发展，电力工业的腾飞，人们对能源的利用的认识越来越来越重视，电力系统在整个行业中所占的比例逐渐增大，现代电力系统是一个巨大的，严密的整体，电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。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，建国以来，我国的成像供电事业得到了迅速发展，同时也经历了一个不断认识、提高、完善的过程。随着综合自动化技术的出现与实用,微机保护技术的成熟,数字通信技术与光纤的广泛应用,计算机网络的发展及调度自动化系统的完善,为变电站的综合自动化控制提供了坚实的技术基础,它克服了传统变电站二次系统的固有缺点,适应了现代电力系统发展的需要。人们开始感觉到变电站无人值班已经有了可能,再无必要配置固定值班人员。加上我国社会主义市场经济的发展,追求高效益已1河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论是企业的必要行为,况且市场诸多价格因素的变化(征地费、土建费、人员福利、工资开支与设备价格的相对关系),变电站无人值班在经济上的优越性(减少人员,降低建设成本),便必然成为电力企业追求的目标。另一方面,近年来国内市场上一系列高性能、长寿命,免维护的一、二次设备(包括直流电源)的涌现,也有助于促使变电站无人值班的实现。它是电力系统发展的必然趋势,是高新技术应用的必然产物,更是企业自身谋求高效益所必需的有效手段。变电站综合自动化是电力网及计算机技术发展到一定程度的产物,是整个电力系统自动化工程中的重要一环。随着经济的发展及人民生活质量的提高,对供电可靠性及供电质量不断提出更高要求:减少发、变、送、配电损失,降低运行维护成本,提高经济效益的要求, 电力部门自身发展提出减人增效提高劳动生产力的要求,改善运行人员生活条件,减轻运行人员劳动强度(昼夜值班)等等的要求,都是促使电力系统自动化发展的重要因素。而变电站综合自动化的发展则为电力系统自动化的实现迈出了关键的一步。由于变电站综合自动化相对电厂综合自动化来说要容易实现,因此变电站综合自动化首先在电力系统运行中得到发展和应用。可以预见随着科学技术的进步,随着电力生产技术的进步,电厂的生产运行也将由目前的局部自动化走向全面综合自动化,同样将实现无人或少人值班。到那时实现整个电力系统运行自动化的理想将不是遥远的梦想。因此我们可以说变电站的综合自动化在电力系统自动化实践中有着重要意义。作为变电站运行管理一种新的模式,变电站无人值班还有着非常明显的技术经济效益,这在众多的文献中都有过肯定的阐述。概括起来,变电站无人值班主要有以下优点：1.2.1提高了运行可靠首先,基于微机监控的遥控操作,其实际统计误操作率比就地人工操作低得多;其次,由于了解全局,对操作意图最为明确的调度员直接操作,其操作正确率将肯定高于变电站值班人员的现场操作。据文献介绍,某供电局将有人值班改为无人值班后,误操作率降低了60%,遥控的误动作率低于万分之一。1.2.2加快了事故处理的速度调度员直接操作,可大大加快事故处理或正常负荷转移的速度,据资料报道,平均每次操作可节省时间10min。1.2.3提高了劳动生产率 变电站无人值班,减少了现场值班人员,因而提高了劳动生产率。减人的直接效果是减少了人员的工资奖金和福利开支,此外,还相应减少了生活设施建设,减少了企业各种后勤保障负担。1.2.4降低了建设成本2河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论无人值班变电站布局紧凑,监控室小,不建生活设施,降低了建筑装饰标准,因而占地少,建筑面积小,装饰费用低,施工周期短,从而有效地降低了建筑成本。1.3国内外无人变电站综述在西欧、北美的发达国家及东亚的日本，不仅中低压的变电站，而且有些高电压等级的变电站(380kV和500kV等级的变电站)也都采用了无人值班的运行方式，有的电力公司已实现100%变电站无人值班。据介绍，这些国家在20世纪60年代就已开始了无人值班变电站建设，到20世纪70年代已完成了变电站无人值班的改造。我国的无人值班变电站起步也比较早，早在20世纪50年代开展有接点遥信和频率式遥测远动技术的研究时，就以郑州和沈阳等供电局作为试点，并于1958年在全国掀起了变电站无人值班的高潮，许多供电局的35--110kv变电站都撤了人。后来，由于技术、经济及管理体制上的原因，除郑州电业局等少数供电部门还在部分变电站坚持无人值班外，大都停止了这一尝试。 随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展，我国在电网调度自动化及远载技术的研究及产品开发方面取得了比较大的发展，特别是基于微机及工作站的SCADA/EMS系统、分布式微机远动装置和交流采样远动装置的开发成功奠定了变电站实现无人值班的基础。1994年全国地调调度自动化专业工作组会议讨论通过并向国调中心提交的专题文件“关于扩展遥控和变电站无人值班的意见”，以及1995年2月28日召开的全国变电所无人值班研讨会，进一步促进了我国的无人变电站建设的进程。1996年，全国电力系统第一座110kV综合自动化变电站—福益站在邢台电网投入运行。1.4无人值班变电站设计应注意的问题无人值班变电站除了应配置分层分布式微机监控系统、遥视警戒系统和完善的烟、温报警及自动消防系统外,在设计中还需要重视和解决好如下问题。1.4.1变电站自动化系统的设计原则实施变电站无人值班是一项系统工程，它与电网规划、域网和农网改造，调度通信自动化有着密切的联系，必须因地制宜，基本设计原则就是在满足安全生产、经济运行的前提下，尽量减少工作量，新建变电站可尽量做到一步到位，老变电站根据需要作适当改。3河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论1.4.2主接线和平面布置 在满足安全可靠运行的前提下，尽量简化电气一次接线。110kV可采用单母线分段，桥型接线，10--35kV可采用单母线接线、单母分段接线。设备布置方式：35KV屋内配电装置：使用GBC-35型手车式高压开关柜，屋内单列布置。此高压开关柜系三相交流50HZ单母线系统的户内屋内配电装置，作为接受和分配35KV及以下的网络电能之用，可选少油断路器和真空断路器，本设计选用真空断路器。10KV的配电装置：10KV配电装置因为电压较低，电气设备的体积，及最小安全净值A、B、C均较小，因而其显着特点是广泛采用屋内成套配电装置。1.4.3一次设备选型应尽可能选择技术先进，安全可靠，免维护或少维护设备，并满足下列要求：主变压器应装有遥信、遥控接口的有载调压开关。10--35kV断路器可选用SF6断路器或真空断路器，因电磁操动机构合闸电流较大，增加直流设备负担，最好采用弹簧储能机构。隔离开关应配有能满足遥信，闭锁要求的辅助开关，主变中性点地刀闸应配有电动操作机构。10--35kV电压互感器也应配有性能可靠的消谐装置。各电压等级的电流互感器应选用带有0．2准确级的二次线圈。以满足计量要求。避雷器采用氧化锌避雷器。配有在线监测装置。计数器应具有遥信接口。站用电源系统应具有两路电源。互为备用，自动切换。1.4.4直流系统直流系统的接线方式要求安全可靠，要选择免维护无铅酸蓄电池或镉镍蓄电池，配置直流电压自动调整装置和浮充电自动调整装置，一定要具有遥信接口。RTU、通讯、控制、保护使用UPS电源。 1.4.5系统的抗干扰能力和自诊断功能变电站内一次设备很集中,而开关、隔离刀闸的操作,雷电波侵入等都是不可避免的干扰源。我们在总体设计时,为了节约电缆、减少弱电信号的衰减、提高抗干扰能力,尽量使控制、保护单元靠近被控设备。但从另一方面看,同时也就把现地控制单元推向恶劣的工作环境。这就要求系统和设备本身对大电流、强磁场、振动等强干扰源有很好的抑制措施。后台操作系统本身还应具有较完善的自诊断功能,对计算机、人机接口、通信接口、过程接口等设备的状况进行在线或离线诊断,当出现故障时要及时登录报警,对于冗余的设备还要能完成自动切换。1.4.6继电保护的配置继电保护是变电站安全运行的重要保证。变电站无人值班设计后,宜仍保持继电保护单元的可靠性应仅与保护装置本身有关,尽可能与其他装置(如通信口、网络、监控单元等)无关,因此,保护单元应相对独立。保护装置(包括元件保护、线4河南城建学院本科毕业设计（论文）绪论路保护等)独立配置。实际工程中可在中低压部分尝试使用监控、保护一体化的装置。35kV或10kV采用监控、保护一体化装置,减少设备配置,降低造价。对于向特别重要的中、低压用户供电的线路的监控、保护合一装置可采用多CPU配置,以保证监控和保护的相对独立。本次设计采用了SC-2000型分散式变电站综合自动化系统。 5河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计235KV总降压变电所设计2.1设计指导思想变电站及配电所在配电网中具有十分重要的地位。它既是变压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的高低直接反映了配电自动化的水平。1995年，国家调度中心要求现有35kV-110kV变电站在条件具备时逐步实现无人值班变电站，新建变电站可根据调度和管理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电站，其中变电站的综合自动化程度很重要。变电站自动化系统作为电网调度自动化的一个子系统，应服从电网调度自动化的总体设计，其配置、功能包括设备的布置应满足电网安全、优质、经济运行以及信息分层传输、资源共享的原则。因此本次设计我们将以此作为设计指导原则展开设计工作。 按我国的实际情况，目前变电站还不大可能完全实现无人值班，即使是无人值班，也有一个现场维护、调试和应急处理的问题，因此设计时应考虑远方与就地控制操作并存的模式。同样，保护单元亦应具有远方、就地投切和在线修改整定值的功能，以远方为主，就地为铺，并应从设计、制造上保证同一时间只允许其中一种控制方式有效。要积极而慎重地推行保护、测量、控制一体化设计，确保保护功能的相对独立性和动作可靠性。保护、测量、控制原则上可合用电压互感器，对电量计费等有精度要求的量可接量测电流互感器，供监测用的量可合用保护电流互感器。变电站自动化系统设计中应优先采用交流采样技术，减轻电流互感器和电压互感器的负载，提高测量精度。同时可取消以前经常采用的光字牌屏和中央信号屏，简化控制屏，由计算机承担信号监视功能，使任一信息做到一次采集、多次使用，提高信息的实时性、可靠性，节约占地空间，减少屏柜，二次电缆和设计、安装、维护工作量。光纤通信以光波作为信息载体，以光导纤维作为传输介质，先进通信方式。组成结构包括：多路转换器（多路复用等）、光端机（光电转换）、光缆（传输介质）、光中继电装置（放大整形转换）。特点：抗电磁干扰、频带宽。主要作为电网骨干通信网，重要信息的传输。变电站内存在强大的电磁场干扰，从抗电磁干扰角度考虑，在选择通信介质时可优先采用光纤通信方式，对于本次35KV小型变电站的设计，变电站与控制室的距离并不遥远干扰较小，用光纤就已经很快速可6河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计靠的完成信息的传输，而且用起来方便经济，故本次设计中的通信统一用光纤通信。由上面的设计指导思想可以看到我们这里无人值班变电所的设计应尽量使一些现实问题得以解决，使供配电质量能进一步提高。2.2主接线的选择2.2.1电气主接线的含义和满足的要求 电气主接线主要是指在发电厂变电所的电力系统中,为满足预定的功率传送和运行等要求而设计的、表明高压电气设备之间相互连接关系的传送电能的电路、电路中的高压电气设备包括发电机、变压器、母线、断路器、隔离刀闸、线路等，它们的连接方式对供电可靠性、运行灵活性及经济合理性等起着决定性作用。一般在研究主接线方案和运行方式时,为了清晰和方便,通常将三相电路图描绘成单线图，在绘制主接线全图时,将互感器、避雷器、电容器中性点设备以及载波通信用的通道加工元件(也称高频阻波器)等也表示出来：电气主接线应满足以下几点要求:①运行的可靠性:主接线系统应保证对用户供电的可靠性,特别是保证对重要负荷的供电。②运行的灵活性:主接线系统应能灵活地适应各种工作情况,特别是当一部分设备检修或工作情况发生变化时,能够通过倒换开关的运行方式,做到调度灵活,不中断向用户的供电，在扩建时应能很方便的从初期建设到最终接线。③主接线系统还应保证运行操作的方便以及在保证满足技术条件的要求下,做到经济合理,尽量减少占地面积,节省投资。2.2.2本设计所选择的主接线方案及其选择理由根据实际情况，拟定不分段单母线接线和单母分段两种备选主接线方案。35KV侧：不分段单母线接线：由线路、变压器回路和 一组（汇流）母线所组成的电气主接线。单母线接线的每一回路都通过一台断路器和一组母线隔离开关接到这组母线上。如图2.1优点：①简单清晰、设备少、投资小。②运行操作简便、有利于扩建。图2.17河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计③隔离开关仅在检修电气设备是作隔离电源作用，不作为倒闸操作电器。从而避免了因用隔离开关进行大量倒闸操作而引起的误操作事故。缺点：可靠性、灵活性差。适用范围：这种接线适用于小容量和用户对供电要求不高的发电厂或变电所中。6—10kV配电装置，出线回路不超过5回；35—63kV配电装置，出线回路数不超过3回。单母线分段接线：以分段断路器将单母线分成两段，将线路和变压器分别连接到两段母线上的电气主接线。如图2.2优点：单母线分段接线可以减少母线故障的影响范围，提高供电的可靠性。当一段母线有故障时，分段断路器在继电保护的配合下自动跳闸，切除故障 段，使非故障母线保持正常供电。对于重要用户，可以从不同的分段上取得电源，保证不中断供电。缺点：①增加了分段开关设备的投资和占地面积。②某段母线或母线隔离开关故障或检修时，仍有停电问题。图2.2适用范围：单母线分段接线应用在6—10kV，出线在6回及以上，每段所接容量不宜超过25MW,用于35—66kV时，出线回路不宜超过8回。本次设计35kV侧进线一回出线两回，考虑到无人值班尽量安装方便，防止误动作，35kV侧选用不分段单母线接线。10KV侧：参照35KV侧单母线不分段，单母线分段的优缺点及适用范围，由于本次设计10KV侧出线6回，最大一回负荷1000KVA,采用单母线分段可以有效提高供电可靠性,所以10kV侧采用单母线分段的接线方式。2.3主变压器的选择电力变压器（powertransformation文字符号T或TM），是变电所中最关键的一次设备，其功能是将电力系统中的电能电压升高或降低，以利于电能的合理输送，分配和和适用。2.3.1主变压器台数的选择8河南城建学院本科毕业设计（论文） 35KV总降压变电所设计正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。选择主变压器台数时应考虑原则是：①应满足用电负荷对供电可靠性的要求。对供有大量一二级负荷的变电所，应采用两台变压器，以便一台变压器发生故障或检修时，另一台变压器能对一、二级负荷继续供电。对只有二级负荷而无一级负荷的变电所，也可以只采用一台变压器，但必须在低压侧敷设与其他变电所相连的联络线作为备用电源，或另有自备电源。②对季节性负荷或负荷变动较大而宜于采用经济运行方式的变电所，可以考虑采用两台变压器。③除上述两种情况外，一般车间变电所宜采用一台变压器。但是负荷集中而容量相当大的变电所，虽为三级负荷，也可采用两台或多台变压器。④在确定变电所主变压器台数时，应适当考虑负荷的发展，留有一定的余地。2.3.2主变容量的确定①主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。②装有两台主变压器的变电站，每台主变压器容量ST应同时满足以下两个条件：1）任意一台变压器单独运行时，宜满足总计算负荷S30的60%～70%的需要，即ST=(0.6～0.7)S30 2）任意一台变压器单独运行时，应满足全部一、二级负荷S30(I?II)的需要即ST≥S30(I?II)③根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变器的容量。对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷供电，保证供电可靠性。④同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。由于本次设计要求10kV最大负荷4500kVA最大一回负荷为1000KVA，每台变压器的容量按计算负荷的70%选择。ST?70%*S?4500?70%?3150（KVA）经查表选择变压器的型号为SZL--3150/35。9河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计含义：S:三相Z:有载调压L:绕组主材为铝线，额定视在容量为3150KVA，一次侧额定电压为35KV,因为SN3150??100%?70%，选择变压器的容量满足要求。S45002.3.3主变压器接线形式的选择①变压器绕组的连接方式 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，否则不能并列运行。该变电所有二个电压等级，所以选用双绕组变压器，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星形三角形，高、中、低三侧绕组如何组合要根据具体工程来确定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用星形连接，35KV亦采用星形连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形连接。由于35KV采用星形连接方式与220KV、110KV系统的线电压相位角为零度（相位12点），这样当电压为22011035KV，高、中压为自耦连接时，变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接，否则就不能与现有35KV系统并网。因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。变压器采用绕组连接方式有D和Y，我国35KV采用Y连接，35KV以下电压的变压器有国标Y/d11、Y/Y0等，变电所选用主变的连接组别为Y/d11连接方式。故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YN/d11型。②冷却方式的选择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。③调压方式的选择变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。切换方式有两种：无激励调压，调整范围通常在±5%以内；另一种是有载调压，调整范围可达30%，设置有载调压的原则如下：1）对于220KV 及以上的降压变压器，凡在电网电压可能有较大变化的情况下，有载调压方式一般不宜采用。当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。2）对于110KV及以上的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。3）接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端10河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计母线上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。普通型的变压器调压范围小，仅为±5%，而且当调压要求的变化趋势与实际相反（如逆调压）时，仅靠调整普通变压器的分接头方法就无法满足要求。另外，普通变压器的调整很不方便，而有载调压变压器可以解决这些问题。它的调压范围较大，一般在15%以上，而且要向系统传输功率，又可能从系统反送功率，要求母线电压恒定，保证供电质量情况下，有载调压变压器，可以实现，特别是在潮流方向不固定，而要求变压器可以副边电压保持一定范围时，有载调压可解决，因此选用有载调压变压器。故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。2.3.4结论综上得该变电所的主变型号及相关参数如下表2-1所示：2.4所用变压器的选择和所用电的设计 变电所的所用电是变电所的重要负荷，因此，在所用电设计时应按照运行可靠、检修和维护方便的要求，考虑变电所发展规划，妥善解决分期建设引起的问题，积极慎重地采用经过鉴定的新技术和新设备，使设计达到经济合理，技术先进，保证变电所安全，经济的运行。所用变台数的确定：一般变电所装设一台所用变压器，对于枢纽变电所、装有两台以上主变压器的变电所中应装设两台容量相等的所用变压器，互为备用，如果能从变电所外引入一个可靠的低压备用电源时，也可装设一台所用变压器。根据如上规定，本变电所选用两台容量相等的所用变压器。所用变压器的容量应按所用负荷选择。计算负荷可按照下列公式近似计算：S＝照明负荷+其余负荷×0.85(kVA)所用变压器的容量：Se≥S＝0.85∑P十P照明(kVA)11河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计根据容量选择所用电变压器如下：型号：SL7—125／l0。含义：S:三相L:线圈导线材质为铝7：产品序号视在容量为：125KVA一次侧额定电压为10KV。连接组别号：YNyn0,调压范围为：高压：±5％，阻抗电压为(%)：4所用电接线方式：一般有重要负荷的大型变电所，380／220V 系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。2.5短路电流的计算2.5.1概述短路（shortcircuit）是电力系统中的严重故障，所谓短路，是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。在35KV的电力系统中，可能发生短路有三相、两相、两相接地和单相接地的12河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计故障，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样，仍属对称状态，其他类型的短路是不对称短路。电力系统中常发生的单相短路占大多数，二相短路较少，三相短路就更少了。三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。2.5.2短路计算的目的①选择电气设备。电气设备，如开关电气、母线、绝缘子、电缆等，必须具有充分的电动力稳定性和热稳定性，而电气设备的电动力稳定性和热稳定性的效验是以短路电流计算结果为依据的。② 继电保护的配置和整定。系统中影配置哪些继电保护以及继电保护装置的参数整定，都必须对电力系统各种短路故障进行计算和分析，而且不仅要计算短路点的短路电流，还要计算短路电流在网络各支路中的分布，并要作多种运行方式的短路计算。③电气主接线方案的比较和选择。在发电厂和变电所的主接线设计中，往往遇到这样的情况：有的接线方案由于短路电流太大以致要选用贵重的电气设备，使该方案的投资太高而不合理，但如果适当改变接线或采取限制短路电流的措施就可能得到即可靠又经济的方案，因此，在比较和评价方案时，短路电流计算是必不可少的内容。④通信干扰。在设计110KV及以上电压等级的架空输电线时，要计算短路电流，以确定电力线对临近架设的通信线是否存在危险及干扰影响。⑤确定分裂导线间隔棒的间距。在500KV配电装置中，普遍采用分裂导线做软导线。当发生短路故障时，分裂导线在巨大的短路电流作用下，同相次导线间的电磁力很大，使导线产生很大的张力和偏移，在严重情况下，该张力值可达故障前初始张力的几倍甚至几十倍，对导线、绝缘子、架构等的受力影响很大。因此，为了合理的限制架构受力，工程上要按最大可能出现的短路电流确定分裂导线间隔的安装距离。⑥短路电流计算还有很多其他目的，如确定中性点的接地方式，验算接地装置的接触电压和跨步电压，计算软导线的短路摇摆，输电线路分裂导线间隔棒所承受的向心压力等。2.5.3短路电流实用计算的基本假设 考虑到现代电力系统的实际情况，要进行准确的短路计算是相当复杂的，同时对解决大部分实际问题，并不要求十分精确的计算结果。例如，选择效验电气设备时，一般只需近似计算通过该设备的最大可能的三相短路电流值。为简化计算，实用中多采用近似计算方法。这种近似计算法在电力工程中被称为短路电流13河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计实用计算。它是建立在一系列的假设基础上的，其计算结果稍偏大。短路电流实用计算的基本假设如下：①短路发生前，电力系统是对称的三相系统。②电力系统中所有发电机电势的相角在短路过程中都相同，频率与正常工作时相同。③变压器的励磁电流和电阻、架空线的电阻和相对地电容均略去，都用纯电抗表示。次假设将复数运算简化为代数运算。④电力系统中各元件的磁路不饱和。即各元件的参数不随电流而变化，计算可应用叠加原理。⑤对负荷只作近似估计，由于负荷电流一般比短路电流小得多，近似计算中，对离短路点较远的负荷忽略不计，只考虑在短路点附近的大容量电动机对短路电流的影响。2.5.4短路电流实用计算步骤①按通过电气设备的短路电流最大地点为短路计算点的原则，分别选出两个短路计算点，如图2-3：即：K1：变电站主变一次侧K2：变电站主变10KV母线K1：U1=35kvK2：U2=10kV K1K2图2-3电力系统35KV侧架空线路变压器S??0.2SN?3150kvAUk%?7②求各元件的电抗标么值，取SB=100MVA，UB?Uavr一回线路：XL??0.214河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计变压器：XT??UK%SB7100????2.22100SN1003.15③当在K1处发生三相短路时，作出等值电路图，如图2-4所示最小运行方式下电源至短路点的总电抗为：X???0.2无限大容量电源E??1K1短路电流周期分量的标么值SI?//?E?1??5图2-4X??0.2有名值I//?I?//IB?I?//SB3UB?5?1003?37?7.8(KA)冲击电流ish?2KimpI//?2?1.8?7.8?19.85(KA)短路全电流最大有效值I??I//?2(Kimp?1)2?7.8??2?(1.8?1)2?11.78(KA)短路容量S?SBI?//?100?5?500(MVA) 最大运行方式下电源至短路点的总电抗为：X???XL1?//XL2??1?0.2?0.12无限大容量电源E??1短路电流周期分量的标么值I?//?有名值I//?I?//IB?I?//E?1??10X??0.1SB100?10??15.6(KA)3UB3?37冲击电流ish?2KimpI//?2?1.8?15.6?39.72(KA)15河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计短路全电流最大有效值I??I//?2(Kimp?1)2?15.6??2?(1.8?1)2?23.55(KA)短路容量S?SBI?//?100?10?1000(MVA)④当在K2处发生三相短路时，作出等值电路图如下2-5所示S240.22.22XL?XT?310.22.22K2XT?XL?图2-5最大运行方式下电源至短路点的总电抗为X???(XL1??XT3?)//(XL2??XT4?)?1?(0.2?2.22)?1.212无限大容量电源E?=1短路电流周期分量的标么值//I??E?1??0.826X??1.21100 ?10.5?4.54(KA)有名值I//?I?//IB?0.826?冲击电流ish?2KimpI//?2?1.8?4.54?11.56(KA)短路全电流最大有效值I??I//?2(Kimp?1)2?4.54??2?(1.8?1)2?6.85(KA)16河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计短路容量S?SBI?//?100?0.826?82.6(MVA)最小运行方式下电源至短路点的总电抗为X???XL??XT??0.2?2.22?2.42无限大容量电源E?=1短路电流周期分量的标么值I?//?E?1??0.413X??2.42有名值I//?I?//IB?0.413?100?10.5?2.272(KA)冲击电流ish?2KimpI//?2?1.8?2.272?5.78(KA)短路全电流最大有效值I??I//?2(Kimp?1)2?2.272??2?(1.8?1)2?3.43(KA)短路容量S?SBI?//?100?0.413?41.3(MVA)表2--3短路电流计算结果表2.6主要电气设备的选择及校验 17河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。2.6.1高压电气选择的一般原则导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求：①应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。②按当地环境条件校核。③应力求技术先进和经济合理。④选择导体时应尽量减少品种。⑤扩建工程应尽量使新老电器型号一致。⑥选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。有关规定：验算110kV以下电缆和导体短路稳电时，所选用的计算时间，一般采用主保护运作时间加相应的断路器全分闸时间。如果主保护有死区时，则应采用能对该死区起作用的后备保护的运作时间，并采用相应处的短路电流值。电器和10kV 及以上充油电缆的短路电流计算时间一般采用后备保护动时间加相应的断路器全分闸时间。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。2.6.2按正常工作条件选择导体和电器①额定电流导体和电器的额定电流是指在额定周围环境温度??下，导体和电器的长期允许电流Iy（或额定电流IN）应不小于该回路的最大持续工作电流Igmax，即：Igmax?Iy（或IN）由于发电机、调相机和变压器在电压降低5%时，出力保持不变，故其相应回路的Igmax=1.05IN（IN为电机的额定电流）；母联断路器回路一般可取母线上最大一台发电机或变压器的Igmax；母线分段电抗器的Igmax应为母线上最大一台发电机跳闸时，保证该段母线负荷所需的电流；出线回路的Igmax除考虑线路正常负荷电流（包括线路损耗）外，还应考虑事故时由其他回路转移过来的负荷。此外，还应按电器的装置地点、使用条件、检修和运行等要求，对导体和电器进行种类（屋内或屋外）和型式的选择。②额定电压和最高工作电压18河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计导体和电器所在电网的运行电压因调压或负荷的变化，常高于电网的额定电压Uew，故所选电器和电缆允许最高运行电压Uymax 不得低于所接电网的最高工作电压Ugmax，即：Uymax?Ugmax一般电缆和电器允许的最高工作电压：当额定电压在220KV及以下时为1.15UN；额定电压为330~500KV时为1.1UN。而实际电网运行的Ugmax一般不超过1.1UN，因此在选择设备时，一般可按照电器和电缆的额定电压UN，不低于装置地点电网额定电压UNW的条件选择，即：UN?UNw2.6.3按短路情况校验①短路热稳定校验短路电流通过时，导体和电器各部件温度（或发热效应）应不超过允许值，既满足热稳定的条件为：2QK?Qr或I?tima?It2t式中QK——短路电流产生的热效应；Qr——短路时导体和电器设备允许的热效应；。It——时间t内允许通过的短时热稳定电流（或短时耐受电流）tima——短路电流计算时间（继电保护动作时间与断路器全分闸时间之和）t——导体或电器热稳定时间I?——短路全电流②电动力稳定校验 电动力稳定是导体和电器承受短路电流机械效应的能力，亦称动稳定。满足动稳定的条件是：ish?imax或Ish?Imax式中ish、Ish——短路冲击电流幅值及其有效值；imax、Imax——允许通过稳定电流的幅值和有效值。下列几种情况可不校验热稳定或动稳定：1）用熔断器保护的电器，其热稳定由熔断时间保证，故可不验算热稳定。2）采用有限流电阻的熔断器保护的设备可不校验动稳定；电缆印有足够的强度，亦可不校动稳定。3）装设在电压互感器回路中的裸导体和电器可不验算动、热稳定。19河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计2.7高压开关柜中断路器及隔离开关选择及校验2.7.1额定电流的计算变压器一次侧额定电流：IN1?SN3UN1?31503?35?51.96AIgmax?1.05Ic1?1.05?51.96?54.55A变压器二次侧额定电流：IN2?SN 3UN2?3150?10?181.86AIgmax?1.05Ic2?1.05?181.86?190.95A当按运行负荷计算时：I'gmax?P?Q22UN?4500?10?259.8A考虑10kV母线上的最大出线负荷：22Pmax?QmaxI"gmax?3UN?10003?10?57.73A'"Igmax?Igmax?Igmax考虑今后便于安装、调试和检修，同电压等级侧均选用同一型号的断路器和'隔离开关。Igmax与Igmax相差不大，以下均已Igmax为基准选设备。2.7.2高压断路器及隔离开关的选择结果及校验①根据设备的额定电压、电流值，得20河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计主变一次侧的断路器选择参数如下图所示：（35kV侧断路器）1）热稳定的校验?I?tima?3??I//?1??3??15.6KAtk?0.13s 22?I//?1??3??15.6???=0.13+0.05???tk?0.05???0.18s?I?15.6??????QK?I?2?3?2tima?15.62?0.18?43.8kA2?sItt?252?4?2500kA2?s?Itt＞I?2?3?2tima即合格2）动稳定的校验?imax?63kAI//?1??15.6kA又ish?3??2.55I//?1??2.55?15.6?39.78kA?3??imax＞ish即合格3）开断能力I//?1??15.6kA＜25kA即合格4）短路容量S?SBI?//?100?10?1000(MVA)＜3150MVA即合格②根据设备的额定电压、电流值经查表，得21河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计主变二次侧的断路器选择参数如下图所示：（10kV侧断路器）1）热稳定的校验?I??3??I//?2??3??4.54kAtk?0.13s2tima2?I//?2??3??4.54???=0.13+0.05???tk?0.05???0.18s?I?4.54????? ?QK?I?2?3?2tima?4.542?0.18?3.71kA2?s又Itt?202?4?1600kA2?s?Itt＞I?2?3?2tima即合格2）动稳定的校验?imax?50kAI//?2??4.54kA又ish?3??2.55I//?2??2.55?4.54?11.57kA?3??imax＞ish即合格3）开断能力I//?2??4.54kA＜20kA即合格4）短路容量S?SBI?//?100?0.826?82.6(MVA)＜6300(MVA)即合格22河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计③主变一次侧隔离开关选择参数如下图所示：（35kV侧隔离开关）1）热稳定的校验?I??3??I//?1??3?2?3??15.6KA设tima=0.18s ?QK?I?2tima?15.62?0.18?43.8kA2?s又Itt?202?4?1600kA2?s?Itt＞I?2?3?2tima即合格2）动稳定的校验?imax?48kAI//?1??15.6kA又ish?3??2.55I//?1??2.55?15.6?39.78kA?3??imax＞ish即合格④主变二次侧隔离开关选择参数如下图所示:（10kV侧隔离开关）1）热稳定的校验?I??I??3??I//?2??3??4.54kA设tima?0.18s?3?2 tima?4.542?0.18?17.3kA2?s又Itt?202?4?1600kA?s2?Itt＞I?2?3?2tima即合格23河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计2）动稳定的校验?imax?52kAI//?2??4.54kA又ish?3??2.55I//?2??2.55?4.54?11.57kA?3??imax＞ish即合格⑤选择校验结果列表主变二次侧的断路器高压断路器的型号表示如下：ABC-DE/F-G，其中：24河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计A位表示产品名称（D——多油断路器；S——少油断路器；Z ——真空断路器；Q——产气断路器；K——空气断路器；C——磁吹断路器；L——六氟化硫断路器）B位表示使用环境（W——户外；N——户内）C位表示设计序号D位表示额定电压（kV)E位表示系列标识（如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ??表示同型系列中不同规格或派生品种；G——改进型；C——手车型；D——带有电动操动机构）F位表示额定电流(A)G位表示额定开断电流(kA)隔离开关的型号及含义标示格式是□□□－□□/□□，解释如下：第一个字符：G隔离开关第二个字符：N户内用W户外用第三个字符：设计序号第四个字符：额定电压（KV）第五个字符：T统一设计，G改造型第六个字符：额定电流（A）2.8高压开关柜电压互感器、电流互感器及高压熔断器的选择2.8.1电流互感器的选择和校验电流互感器的选择应满足变电所中电气设备的继电保护、自动装置、测量仪表及电能计量的要求。25河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计选择的电流互感器一次回路允许最高工作电压Umax应大于或等于该回路的最高工作电压，即Umax?Ug式中Umax—电流互感器最高电压，单位为kV； Ug—回路工作电压，即系统标称电压，单位kV。电流互感器的一次额定电流有：5、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、300、400、600、800、1000、12000、15000、2000、3000、4000、5000、6000、8000、10000、15000、20000、25000A。其一次侧额定电流应尽量选择得比回路正常工作电流大1/3以上，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示。二次额定电流有5A和1A两种，强电系统一般选5A，弱电系统一般选用1A。电流互在变电站中，电流互感器用于三种回路：微机保护，测量和计量。而这三种回路对电流互感器的准确级要求是不同的。用于测量和计量的绕组着重于精度，用于保护的绕组着重于容量。测量用电流互感器有一般用途和特殊用途（S类）两类，对于工作电流变化范围较大的线路及高压、超高压电网中，推荐采用带有S类测量级二次绕组的电流互感器。工程中，测量用电流互感器常选的准确等级为0.5。，计量用的电流互感器的准确等级常选择0.2S（或0.2），这在本设计中同样适用。保护用的电流互感器可分为稳态保护用（P）和暂态保护用(TP)，通常220KV及其以下系统宜选用稳态保护用电流互感器（P类），P类包括P、PR两类，其中PR类常用于220KV变压器差动保护和100～200MW发电机变压器组及大容量电动机差动保护用的电流互感器。因此本设计中保护用的电流互感器选择P类是合理可行的。保护用电流互感器常用的有5P10、5P20、10P10、10P20准确级，以10P20，变比200/1电流互感器为例，它表示测量一次电流为互感器额定一次电流的20倍时，复合误差不超过10% ，也就是说4000A的时候，互感器误差不超过10%，不难看出当准确限值系数数值越大，互感器准确的范围就越大，5P和10P相比，很明显5P的误差低，精度高，但价格也贵，因此在精度要求高的回路才用例如差动保护。电流互感器动稳定可按来下式校验imax?ish式中imax—为电流互感器允许通过的最大动稳定电流，单位kA；ish—系统短路冲击电流，单位kA。电流互感器短时热稳定应大于或等于系统短路时的短时热稳定电流。电流互感器的热稳定校验只对本身带有一次回路导体的电流互感器进行。电26河南城建学院本科毕业设计（论文）35KV总降压变电所设计流互感器热稳定能力常以1秒允许通过的一次额定电流IN1的倍数Kh来表示，故热稳定应按下式校验It2t?QK式中—IN1、Kh由生产厂给出的电流互感器的热稳定倍数及一次侧额定电流，或者直接给出两者的乘积It即短时耐受电流。35kV侧电流互感器的选择：35kV级电流互感器分为户外型和户内型两类。本次设计选用LCN—35型户外绝缘加强型电流互感器，作为保护、测量、计算之用。第1位：L—电流互感器第2或3位：A—穿墙式；M—母线型；B—支柱式；C—瓷绝缘；S —塑料注射绝缘；D—单匝贯穿式；W—户外式；F—复匝式；G—改进型；Y—低压式；Z—浇注绝缘式支柱式；Q—母线型；K—塑料外壳；J—浇注绝缘或加大容量第4或5位：B—保护级；C—差动保护；D—D级；J—加大容量；Q—加强型校验：电流互感器额定电压为42kV，大于系统标称电压35kV。额定二次电流5A。0.2级25VA为计量，0.5级40VA为测量，10P15级50VA为保护。主变进线电流为51.96A，额定一次电流选用100A，大于主变电流。动稳定校验：电流互感器动稳定电流为120kA,大于短路冲击电流33.65kA,满足要求。热稳定性校验：QK?I??3?2tima?15.62?0.18?43.8kA2?s电气设备：It2t=252?1?625kA2?s满足要求。10kV侧电流互感器的选择及校验：10kV进线选用LZN-10型电流互感器。额定电压10kV，最高工作电压10.5kV，大于系统标称电压10kV，额定一次电流300A，大于10kV侧负荷电流259.8kA，满足要求。额定二次电流为5A。电流互感器额定动稳定电流140A,大于I?10kV?3?2侧三相短路冲击电流11.56kA。热稳定性校验，tima?4.542?0.18?17.3kA2?s，It2t=182?1?324kA2?s满足要求。电气设备，故选择的电流互感器满足要求。2.8.2电压互感器的选择 电压互感器的选择，除应满足一次回路的额定电压外，其容量与准确度等级应满足测量仪表、保护装置和自动装置的要求。电压'