毕业设计（论文）-35kv变电站系统设计

河南理工大学河南理工大学万方科技学院万方科技学院35KV变电所系统设计姓名学号专业班级电气082所在学院电气工程与自动化系摘要变电所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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）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。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力系统的变电站大致分为四大类升降压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。我国电力工业的技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电所的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平，认真对待。从我国目前部分地区用电发展趋势来看，新建变电站应充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。目录1绪论12电气主接线设计33短路电流计算84电气设备的选择145变电所的防雷保护266变电所配电装置287心得体会301绪论11已知资料1、变电所类型终端一般用户2、变压器台数与容量MVATMAX5000小时3、电力系统与本所连接情况（1）该变电所在电力系统中的地位和作用一般性终端变电所。（2）该变电所联入系统的接线如下图，接入电压等级为35KV，进线回路数2回，一回以20公里的线路与电力系统相连；另一回以15KM与某电站35KV升压站相连。（3）电力系统出口短路容量1000MVA；电力系统总容量；500MVA。（4）水电站资料发电机22000KW；COS08；XD02；变压器5000KVA；UD07；图114、电力负荷（1）10千伏电压等级；10回出线，每回最大输送15MW，COS07，各回路出线的最小负荷按最大负荷的70计算，负荷同时率取07。（2）10回中含预留2回备用。（3）所有电率取15、环境条件（1）当地最高温度41，年最低温度1，最热月平均最高温度34，最热月平均地下温度21。（2）当地海拔高度200米；风向西南风势36级。（3）土壤电阻系数1500M；年雷暴日数为50天。12设计内容1、变电所电气主接线设计；11确定主变台数、容量和型式。12电气主接线的方案比较与确定。13确定所用变台数及其备用方式。14互感器的配置。2、短路电流计算3、电气设备选择4、绘制电气主接线图。5、绘制变电所电气布置图（35KV屋外配电装置平、断面布置图，10KV屋内配电装置平面布置图、订货图，所学总平面布置图）。6、保护设计61直击雷过电压保护的设计。62侵入波过电压保护的设计。63变电所接地装置的设计。64绘制全所防雷保护及接地网平面布置图。7、主要电气设备材料汇总表。8、确定变电所的控制、信号、测量、保护、自动装置及直流电源方案，对电气元件进行继电保护的配置，绘制所有电气元件的继电保护、自动装置及测量监察系统单线图。2电气主接线设计21变电所变压器的选择211主变压器型式的选择1相数的确定330KV及一下的电力系统，在不受运输条件限制时，应选用三相变压器2绕组数的确定对深入引进负荷中心、具有直接从高压降为低压供电条件的变电所，为容量简化电压等级或减少重复降压容量，可采用双绕组变压器。212主变压器容量和台数的确定1主变压器台数的确定由于变压器的运行可靠性高，检修周期长，损耗低，加上是小型变电所总容量不大和对可靠性的要求不太高，主变台数以12台为宜。台数过多引起综合投资和运行费用的显著增加，并使配电装置和电气布置变得复杂。更具实际情况，并经负荷统计及满足运行的要求，该变电所的主变选择2台。2主变容量的确定变电所主变压器的容量一般按510年规划负荷来选择,根据城市规划,负荷性质电力网结构等综合考虑,确定共容量,对重要变电所应当考虑,一台主变压器停止运行时,其余变压器容量在计量及过负荷能力允许时间内,应满足以及及二级负荷的供电的一般性变电所,低昂一台主变压器停止运行时,其余变压器容量应能满足全部负荷的7080由于当变压器的容量占总容量5070之间的效率最高避免“大马拉小车”的现象存在其容量为301571MVASN3050考虑到1020年规划负荷来选择变压器的容量故选择12500KVA。213主变压器的型号的确定根据其环境条件，工作供电的可靠性，运行的安全和灵活性以及经济综合指标考虑，可选择三相油浸式、风冷表或铝线变压器即S712500/35，其联合组别YNDN22变电所主接线设计根据任务书的要求，在分析原始资料的基础上，参照变电站设计技术规程，拟定出各电压等级的可行方案，因为变电所在电力系统中的地位、负荷情况、出线回路数、设备特点等条件的不同，会出现多种接线方案。221电气主接线方案的比较为正确选择电气主接线在满足技术系数和系统提供的有关资料基本要求的情况下，允许几种方案有所差异，然后对其技术上和经济上比较。最后选择技术上先进经济上合理分期过流方便，便于运行管理维护的最佳方案。电气主接线技术比较一览表如图21图21四种可能性接线方案由表21得知结论为从经济费用比较，内桥接线简单，布置占地小，比外桥接线更经济。故所确定的主接线为方案二表21方案一二三四接线图ABCD设计方案及其可靠性高压侧采用内桥接线，线路开断很方便但变压器切除不方便，低压侧采用不分段支路单母线接线，旁路断路器可代替线路断路器工作检修任意回路的断路器，该回路可以不停电但母线出现故障选择全场停电，故供电不可靠。高压侧采用内桥接线线路断开很方便，变压器检修切除不方便。低压侧采用分段母线接线，母线上出现故障，只要断一半线路，线路检修只导致这一回路停电，可划一类负荷做负荷备用，故此接县供电可靠性较高。高压侧采用外桥接线变压器切除方便，但线路检修切除方便。低压侧采用不分断带旁路母线接线旁路断路器可代替线路断路器工作，检修任意回路的断路器该回路可以不停电，当母线上出现故障，造成全场停电故供电不可靠。高压侧采用外桥接线。变压器切除方便，当线路检修切除不方便，且外桥接线可用在穿越功率通过的线路低压侧采用分段单母线界限母线出线故障只需断一半。线路检修只导致这一路停电，可对一类负荷备用，所以此接线供电可靠性高。灵活性不分段单母线检修时，必须全场停电故灵活性不高。分段单母线检修时不需要全场停电，灵活性好且运行安全。不分段单母线检修时必须全场停电，故灵活性不高。分段单母线检修时不需要全场停电，灵活性好且运行安全。维护与检修不方便方便不方便方便结论不采用采用不采用采用23所用电的设计所用电设计应按照运行、检修和施工的要求，考虑全所的发展规划，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、保证机组供电的安全。231所用变压器的选择一、所用变压器型式选择目前，生产的所用的变压器有油浸式和干式两种。油浸式变压器的有点是订货容易价格便宜，缺点是需在屋内且要设置防爆、通风散热及事故排油等设施，干式变压器的冷却介质湿空气，没有爆炸和火灾蔓延的危险，布置灵活，维护方便。但干式变压器的绝缘水平逼向同等级的油浸式变压器低，因此不允许直接与架空线连接。故与主变压器接线方式相结合，可知所选用的变压器型式为油浸式变压器。二、所用变压器得台数及容量的选择所用变压器容量的选择应保证在政策情况下满足用电负荷的供电，不应由于过负荷过热而影响其使用寿命。在一般故障或检修条件下，应有足够的备用容量，以保证供电正常运行。所用变压器容量与所用电变压器选用2台。所用电率取1；且采用油浸式变压器，每台可按70的计算负荷来选择，其中一台所用变压器停止运行时，另一台所用变压器暂时过负荷30故选择容量为10151015MVA。采用三相油浸自冷式铝线变压器，其低压侧采用的联结组别标号为接线。YNOY综上所述所用变如下表22所示表22主要技术参数（04KV油浸式电力变压器）额定电压及分接范围（KV）产品型号额定容量高压低压相数空载损耗负载损耗短路阻抗空载电流（）联结组标号S9160/10016010043042640140YNY232所用电源的连接方式所用电母线的接线可按所用变压器台数进行分段或不分段。但必须装设备用电源自动投入装置。按主变压器的连线方式，看从电源系统连接，也可用变压器低压侧引出分支线供所用变压器电源。当负荷出线回数超过一回时，一般平均分布在单母线两侧。3短路电流计算31概述311短路发生的原因及后果在电力系统中，不仅要考虑正常运行情况，而且要考虑发生故障的情况，其中最重要的就短路故障。相与相或相与地之间直接金属性连接称为短路。短路发生的远远是多种多样的，主要有元件损坏气象条件恶化人为事故其他，如挖沟损伤电缆。随着短路类型、发生地点和持续时间的不同短路的后果可能只破坏局部地区的正常供电，也可能威胁整个系统的安全运行，短路的危险后果一般有以下的几方面短路故障使短路点附近的支路中出现比正常值大许多倍的电流，由于短路电流的电动力效应，导体间将产生很大的机械应力。如果导体和它们的支架不够坚韧，则可能遭到破坏，事故进一步扩大。短路电流通过设备使发热增加，短路持续时间较长时，设备可能过热以致损坏。短路时系统电压大幅度下降，对用户影响很大。当短路发生地点离电源不远而持续时间又较长时，并列运行的发电厂可能是去同步，破坏系统稳定，造成成片地区停电。发生不对称短路时，不平衡电流产生足够的磁通在邻近的电路内感应出很打的电动势，这对于架设在高压电力线路附近的通信线路或铁道信号等会产生严重的影响。32短路电流计算321等值电路图简化计算31F32F图31计算电路图31F31F图32等值电路图当短路时，设100MVA10531FBSBUAVN系统13510X水电站21024/COS4/8BDDNSXPAA35KV架空线路系统20KM3022101517553BAVSXLU水电站15KM40220310BAV变压器567415DBNSX7382401023系统流到短路点的短路电流为37136025IX31036635BSIKAUA系统短路冲击电流3325251IMPI系统的短路容量3A7638452VSUMVA系统水电站8/0417NBSX查表得051I013I0237I134I23I43204/85103937SIKAU01/263I024/08793SIKAU1/2653I24/0873SIKAU4/2253I瞬时值690398107IMPIKA水电站短路冲击电流316239864IMPI水电站短路容量A3709850VSUIMVA水电站由此可知IMPIPIMP1530641594III总系统水电站（KA）384522SS总系统水电站（MV）322短路点的三相短路电流2F图33短路点的三相短路电流32F当点短路时，设32F10BSMVA105BAVNU由短路点短路计算得出1F10X24375X43X514X6470581390778915127407YX1090532Y81315系统3B10A039KA2VSIXU3325539174IMPI3310539803AVSUIMVA系统水电站14/7610NBSX查表得0380127X0213X152X2654704/83031NAVSIKAU0101/275330NAVI02024/813615NAVSIKAU1/0524833NAVI24/16051NAVSIKAU4/87473305NAVI瞬时值26912IMPIKA水电站短路冲击电流316203862IMPI水电站短路容量591AVSUMVA水电站由此可知17443IMPIPIMPIIIK总系统水电站980361049MVASS总系统水电站33短路电流计算成果表表311短路点31F32F2平均额定电压KV371053分组电源名称系统系统分组电源支路计算数据4分组电源额定容量MVA5标么值511386T0S有名值KA03980387标么值381278T01S有名值KA02960359标么值3713210T02S有名值KA0289036311标么值3415212T1S有名值KA0265041813标么值3316514T2S有名值KA025704515标么值321716T4S有名值KA02504717冲击短路电流KA064406218冲击短路电流有效值KA159441436短路电流计算数据19短路容量MVA410026104944电气设备的选择电器选择是发电厂和变电所电气设计的主要内容之一,在电力系统中各电器的作用和工作条件不同,具体选择方法也不完全相同,但对他们的基本要求是一致的,电器要能可靠地工作必须按正常工作条件进行选择,并按短路状态校验热稳定和动稳定。4110KV配电装置电气设备的选择41110KV侧母线、绝缘子和电缆、架空线路的选择。10KV侧母线选择1、选择号10KV母线装设于屋内，采用单片矩形。2、按经济电流密度和初选母线的经济截面3MAX150127GIAMAX50TH查表2/NJ2137SM1按长期发热条件校验或选择母线的载流截面选择条件MAX1237YGIA0EYIT74125EI即08EEI1527E查表单片矩形铝母线的载流量表41母线尺寸HBFK截面积2SM截面系数W载流量EIA动稳定KW避免共振时最大跨度100101081000161568814572热稳定校验再留道题的截面最小值2MINFDKQSMC条件只要所选导体的截面不小于则短路终止温度便不会起过INDQ短时发热允许温度。DQ22DFQ22225391053905391KAS硬铝在41时C值99。22MIN7835109SMS符合条件。3动稳定校验三线短路时的最大冲击电流弯曲应力G不小于母线的允许弯曲应力。即YG动稳定的校验可参照MAXW750182396CHLKMI即母线绝缘子之间的距离小于母线的动稳定就可以满足要求。AX412支柱绝缘子的选择支柱绝缘子用来将母线固定于开关柜上1型号产品支柱绝缘子、外胶装2A10Y型支柱绝缘子2额定电压EW10EUKV413电力电缆的选择电缆芯线材料及型号铝芯电缆ZLQ（P）0额定电压10KV414架空线路的选择1线路输送的最大电流MAX15012437GIA查资料得LVJ35导线在环境温度41的长期允许电流140A，因此选择LGJ35以上导线均满足发热导体。2按经济截面电流密度选择架空导线截面MAX124GIAMAX50TH215/JAMAX2178GJNHSJ故选择LGJ120型的钢芯铝绞线。4210KV变压器侧断路器、隔离开关、电流互感器的选择42110KV变压器侧断路器的选择1型式选择在10KV屋内配电装置中采用户内真空断路器（ZN系列）2MAX1250105187533EGGSIKAU从前面的短路电流计算可知点短路2F9IK1374CHIA10KV变压器侧隔离开关技术参数表42型号额定电压一次额定电流（A）二次额定电流（A）准确度二次组合额定二次负荷额定动稳定电流LMZBJ10W1106000502/05/05/10P02/05/05/10P607210KV馈线贿赂选择LZZBJ910H1型电流互感器其变比为300/5A准确的等级为05S/5P104310KV侧出现成套开关柜的选择431断路器的选择和校验1）选型真空断路器2）EWU10KV根据以上条件所选择的35KV断路器的选择技术参表431断路器开断电流的校验真空断路器的额定开断电流EKD315IKA超瞬变短路电流59I（）故满足开断条件EKDI2短路关合电流校验断路器的额定关合电流（最大短路电流峰值）EGI17KA短路冲击电流CHI1374KA故满足关合条件EGI3动稳定校验电气允许通过的动稳定电流的幅值，（表明断路器在冲击电流作ESI用下，承受电动力的能力，该值不小于开断电流的255倍）即ESI25短路冲击电流，GCHI1374KA显然ESCI额定绝缘水平型号额定电压（KV）额定电流（A）额定开断电流（KA）动稳定电流（KA）额定关合短路电流（峰值）4S热稳定电流（KV）工频耐压1分钟（KV）雷击冲击耐压斜波KV）ZN21121280031580803154275故满足热稳定条件2DTTQI432电压互感器的选择1、选型根据用途安装地点等来选择，故10KV侧电压互感器选择户内型2、额定电压的选择（线电压）1EEWU10KV2EU10V3、准确度等级选择应满足二次测量仪表对其的最高要求副边容量校验计算出负荷该准确度对应的互感器2ES表44额定工作电压（KV）额定容量（MVA）型号一次线圈二次线圈辅助线圈05级1级3级JDZJ1010301301350892000433电流互感器的现在1、选型户内式2、EEWU10KVLEGMAXI1237A表45型号额定电压（KV）设备最高电压（KV）额定一次电流（A）额定二次电流（A）额定短时热电流1S（KA）额定动稳定电流倍数LZZBJ1351012150512753、动稳定校验满足动稳定要求的条件为，且3CHDEI102KI33CHEI/5910/2504故，满足动稳定要求3DCHE75I10/24KI4、热稳定校验满足热稳定要求的条件为故满足热稳定要求DTDTQ5、准确度的等级选择和副边容量校验保护用电流互感器一般可选用3级，差动保护对电流互感器的特性有特殊要求，要求选用D级，零序保护也有专用电流互感器434避雷器选择表46型号额定电压（有效值）灭弧电压（有效值）FS410KV127KV435熔断器选择1、选型户内式2、熔断器技术参数表47型号额定工作电压最大切断电流熔丝额定电流（KA）额定断流容量（MVA）备注RNZ101050051000用于保护电压互感器4410KV侧母线侧PT柜电压互感器的选择4411、选型根据用途安装地点等来选择，故10KV侧电压互感器选择户内型2、额定电压的选择（线电压）LEU10KV2EU10KV3、准确度等级选择应满足二次侧所连接测量仪表对其的最高要求副边容量校验计算出负荷该准确度对应的互感器2ES表48额定工作电压（KV）额定容量（MVA）型号一次线圈二次线圈辅助线圈05级1级3级JDZJ10103130135089200044210KV等级侧PT柜熔断器的选择1、选型户内式2、熔断器技术参数表49443PT柜避雷器的选择型号额定工作电流（A）最大切断电流（KA）熔丝额定电流（KA）额定断流容量（MVA）备注RNZ101050051000用于保护电压互感器选型合成绝缘无间隙氧化锌避雷器型号HY5WZ10/3044410KV母线侧所用变熔断器的选择选型RN310/504535KV变压器侧高压开关电器的选择高压断路器、隔离开关及高压熔断器的选择校验项目表410项目额定电压额定电流开断电流断路关合电流热稳定动稳定高压断路器EKD2IGNCYII隔离开关DZXTICYI高压断路器EUEGMAXI45135KV变压器侧断路器的选择1、选型户外型，少油断路器操作机构优先采用电磁式操作机构2、EEU35KV根据以上数据条件的选择的35KV断路器技术参数表411电压极限通过电流（KA）热稳定电流（KA）型号额定额定电流（KA）额定开断电流（KA）额定断开容量（MVA）峰值有效值4S合闸时间（S）固有分闸时间SW33535600664001798660120063、断路器开断电流的校验高压断路器的额定开断电流EKD6IKA超瞬变短路电流有效值047I故满足开断条件EKDI4、短路关合电流校验断路器的额定关合电流（最大短路电流峰值）EGI17KA短路冲击电流，故满足关合条件CHI153KACGHI5、动稳定校验电器允许通过的动稳定电流幅值（表明断路器在冲击短路电流作ESI用下，承受电动力的能力，该值不小于开断电流的255倍，即，ESCHI25I显然满足动稳定条件ESCHI6、热稳定校验短时发热量2DTZTFTQ0894KAS断路器热稳定电流下的热量222TI6174AS故满足满足热稳定条件2DTTI45335KV变压器侧高压熔断器的选择选型户外熔断器的型式决定于电压等级35KV可选用RW535RW535/50系列跌落式非限流型，用于保护配电变压器和线路RXW035/05系列限流型非跌落式，用于保护电压互感器表412型号额定工作电压（KV）额定工作电流（KV）额定断流容量（MVA）备注RW535/503550200用于保护配电变压器和线路RW1035/0535051000用于保护电压互感器45435KV变压器侧互感器的选择454135KV变压器侧电压互感器的选择1、选型根据用途安装地点来选择故35KV侧电压互感器选择户外型，且为3台单相电压互感器，1台三相五柱式及3个单相TV用于同期测量、保护及绝缘监察及单相接地保护2、额定电压的选择（线电压）EU35KVZEU10V3、准确度等级选择应该满足二次侧所接测量仪表对其的最高要求副边容量校验计算出电荷该准确度对应的互感器ZES表413额定工作电压（KV）额定容量（MVA）型号一次线圈二次线圈辅助线圈05级1级3级最大容量（MVA）连接组别JDJJ353501315025060012001/1/11212454235KV变压器侧电流互感器的选择1、选型户外油浸独立式2、EU35KVLEGMAXI451IA表414型号额定电压（KV）额定一次电流（A）一次电流变化范围额定二次负荷动稳定倍数1秒热稳定倍数10倍数LCWD3535600157501215065153、动稳定校验满足动稳定要求的条件3CHDLEI102KI且33CHLELEI10471052II满足懂稳定要求4、热稳定校验满足热稳定要求的条件3TLEQD10KI2DTZFZTQ0894KAS5、准确度等级选择和副边容量校验保护用电流互感器一般可选用3级，差动保护对电流互感器的特性有特殊要求，要求选用D级，零序保护也有专用电流互感器45535KV变压器侧高压避雷器的选择表415型号额定工作电压（KV）灭弧电压（KV）FZ353541设备清单表416序号名称规格单位台数备注1主变压器S712500/35台22所用变（35KV）SJL1200/35台13所用变（10KV）S27200/10台1435KV母线断路器SW335台2535KV母线隔离开关GW535GD台2635KV侧所用变熔断器RW535/50台1用于保护配电变压器735KV熔断器RXW035/05台1用于保护电压互感器835KV电压互感器JDJJ35台935KV电流互感器LCWD35台41035KV避雷器FZ35台31110KV单片矩形铝母线HXB（10010）条31210KV母线支柱绝缘子ZA10Y个1310KV主变出线电缆ZLQP20条11410KV架空线LGJ120条101510KV母线PT柜KYN28台11610KV出现开关柜KYN28台101710KV所用变高压熔断器RN310/50台15变电所的防雷保护变电所是重要的电力枢，一旦发声雷击事故，就会造成大面积的停电，一些重要的设备如变压器等多半不是自恢复绝缘，其内部绝缘如果发生闪络，就会损坏设备，因而从防雷保护的设计来看，要求变电所实际是爱犬耐雷的，变电所的雷害事故来自两个方面意识雷击变电所；二是雷击输电线路产生的雷电波沿线路侵入变电所。51变电所的雷击保护为了防止变电所遭受直击雷击，需要装设避雷针、避雷线和辅助设良好的接地网，装设避雷针应使变电所有设备和建筑物处于保护范围之内。还应该使被保护物体与避雷针之间留有一定的距离，而避雷针的装设可分为独立避雷针和构架避雷针两种，根据规程可知，35KV及以下配电装置的绝缘较弱，所以其构架或屋顶上不宜装设构架避雷针，而应该装设独立避雷针。若变电所的四角装设等高的避雷针，则能保护变电站全部的范围12233414D756M9D756M9所以最大的避雷针之间距离为225M52避雷器的选择52135KV避雷器的选择选择Y5CZ42型避雷器表51额定电压KV）系统标称电压（KV工频放电电压（KV）12/5US充放电压（KV）标称电流下残电压（KV系统标称电压下直流导电流US343KV/US冲前冲放电压（KV）通流容量2000US8/20US4/10US423580134168100168300104052210KV避雷器的选择10KV避雷器的灭弧电压为11115LW1111510127（KV）根据安装环境及工作电压，可选用HY5WZ17/45型无间隙金属氧化锌避雷器可满足要求表52型号系统额定电压（KV）避雷针额定电压（KV）持续运行电压（KV）标称放电电流（KA）操作冲击电流下残流2MS方波通流量AHY5WZ17/4510171275354006变电所配电装置61配电装置设计原则与要求611配电装置设计总的原则1、高压配电装置的设计应用根据电力系统条件，自然条件特点和运行检修，施工方面的要求，合理制定布置方案和选用设备积极慎重地采用新布置、新设备、新材料、新结构，以便配置设计不断创新。做到技术先进，经济合理，运行可靠维护方便。2、变电所的配电装置型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用电，并结合运行检修和安装要求，通过技术经济比较予以确定。在确定配电装置形式时，必须满足下列四项要求节约用地；运行安全和操作巡视方便；便于检修和安装；节约材料，降低造价；3、户内型配电装置布置安全性，可靠性高、占地面积少，设备寿命长等优点，但其结构复杂、造价较高，配电楼建筑费用及三