10kV变电站毕业设计[学术参考]

1、 电力系统综合实践课程设计题目：10KV变电站课程设计院 系：工学院电气与电子工程系专 业：电气工程及其自动化 班 级：电气工程XXX 姓 名：XXX 学 号：XXXXXXX 指导教师：刘丽丽 烟台南山学院教务处二一八年十二月10KV变电站课程设计摘 要本次设计以10KV站为主要设计对象，该变电站设有2台主变压器，站内主接线分为35KV和10KV两个电压等级。两个电压等级均单母线分段带旁路母线的接线方式。本次设计中进行了电气主接线图形式的论证、短路电流计算、主要电气设备选择及校验（包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器）。关键词：变电所 短路电流 电气主接线目 录1. 分析原始资料62.

2、 主变压器容量、型号和台数的选择82.1 主变压器的选择82.2 主变台数选择82.3 主变型号选择82.4 主变压器参数计算83. 主接线形式设计103.1 10kV出线接线方式设计103.2 35kV进线方式设计103.3 总主接线设计图114. 短路电流计算124.1 短路计算的目的124.2 变压器等值电抗计算124.3 短路点的确定134.4 各短路点三相短路电流计算144.5 短路电流汇总表155. 电气一次设备的选择165.1 高压电气设备选择的一般标准165.2 高压断路器及隔离开关的选择175.3 导体的选择215.4 电流互感器的选择225.5 电压互感器的选择236. 防

3、雷256.1 防雷设备256.2 防雷措施266.3 变配电所的防雷措施267. 接地287.1 接地与接地装置287.2 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢28结 论30致 谢31参考文献32教-学1. 分析原始资料1、变电站 类型：35KV地方降压变电站 2、电 压 等 级：35KV/10KV 3、负 荷 情 况 35KV：最大负荷12.6MVA 10KV：最大负荷8.8MVA4、进、出线情况： 35KV 侧2回进线 10KV 侧6回出线5、系统情况： 35KV侧基准值：SB=100MVA UB1=37KV10kV侧基准值：SB=100MVA UB2=10.5KV线路参数：

4、35KV线路为 LGJ-120，其参数为r1=0.236/kmX1=0.348/km/kmZ=z1*l=0.436*10=4.366、气象条件：最热月平均气温307、设计思路：变电站是电力系统的需要环节，它在整个电网中起着输配电的重要作用。 本期设计的35kV降压变为10kV地方变电站，其主要任务是向县城和乡镇用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。 根据设计任务书的要求，设计规模为10kV出线6回，35Kv进线2回；负荷状况为35kV最大12.6MVA，10kV最大8.8MVA。 本期设计严格按电力工程手册、发电厂电气部分等参考资料

5、进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。 2. 主变压器容量、型号和台数的选择 2.1 主变压器的选择 变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的60%或全部重要负荷选择，即：SN=0.6Smax/(N-1) (MVA)式中N为变电所主变压器台数，本题目中N=2。注：本变电所输出总容量为，S=3P/cos+3S1=8800KVA2.2 主变台数选择根据条件可知，主变台数为两台。2.3 主变型号选择本变电所有35Kv、10kV两个电压等级，根据设计规程规定，“具

6、有两个电压等级的变电所中，首先考虑双绕组变压器。根据以上条件，选择S9-6300/35变压器。2.4 主变压器参数计算 额定电压高压侧3522.5%，低压侧10.5kV，连接组别为YN，d11，阻抗电压百分数Uk=7.5%，Pk=34.50KW.3. 主接线形式设计根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料。依据对主接线的基本要求和适用范围，确定一个技术合理，经济可靠的主接线最佳方案。 3.1 10kV出线接线方式设计 对于10KV有六回出线，可选母线连接方式有分段的单母线接线，单母线带旁路母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。根据要求，单母线带旁路母

7、线接线方式满足“不进行停电检修”和经济性的要求，因此10KV母线端选择单母线带旁路母线接线方式。3.2 35kV进线方式设计本题目中有两台变压器和两回输电线路，故需采用桥形接线，可使断路最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。外桥形接线的特点为：供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路器并有一台变压器停运。桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，变压器检修时，变压器需较长时间停运。内桥形接线的特点为：变压器的投入和切除较为复杂，需动作两台断器，影响一回线路的暂时供电桥连断路器检修时，两个回路需并列运行。出线断路器检修时，线路需较长时间停运。其中外桥形接线满足本题目中“输电线路较短，两变

8、压器需要切换运行”的要求，因此选择外桥接线。3.3 总主接线设计图 图3-1 主接线设计4. 短路电流计算4.1 短路计算的目的选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。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。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。进行电力系统暂态稳定计算，研究短路时用电客户工作的影响等。也包含一部分短路计算。4.2 变压器等值电抗计算（1）35KV侧基准值,标幺值计算取SB=100MVA UB1=37KV（规定) (B表示基准值、N表

9、示额定值)（2）10KV侧基准值,标幺值计算取SB=100MVA UB =10.5KV（规定)4.3 短路点的确定在正常接线方式下，通过电器设备的短路电流为最大的地点称为短路计算点，比较断路器的前后短路点的计算值，比较选取计算值最大处为实际每段线路上短路点。基于该原则选取短路点如下： 35KV线路上短路点为F3,F4 10KV线路上短路点为F1,F2图4-1短路点标示图4.4 各短路点三相短路电流计算（1）F1点短路三相电流IF1计算 等值电路如图4-2所示 ab图4-2短路点标示图（2）F2点短路三相电流IF2计算等值电路如b图所示 （3）F3点短路三相电流IF3计算等值电路如a图所示 （4

10、）F4点短路三相电流IF4计算等值电路如b图所示 4.5 短路电流汇总表表4-1短路电流汇总：短路点F1F2F3F4短路电流（A）5.63.553.7372.665. 电气一次设备的选择5.1 高压电气设备选择的一般标准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。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。按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理选择异体时应尽量减少品种扩建工程应尽量使新老电器型号一致选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。断路器

11、全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这里架设各断路器的全开断时间为0.06s，由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应QK。等值时间法计算短路电流周期分量热效应QK： 为短路电流周期分量的起始值其中令k=1查电力工程手册得到等值时间tjz表5-1：时间10kv线路10kv分段开关主变10kv侧主变35KV侧35KV线路桥35KV线路Tpr（s）051015202530tab（s）006006006006006006Tk=tpr+ta(s)0561061562062

12、56306tjz（s）04078125168212585.2 高压断路器及隔离开关的选择开关电器的选择及校验原则选择较验电压电流按断开电流选择INbr按短路关合电流来选择INcl按热稳定来选择注：()主变压器35KV侧断路器及隔离开关的选择MVA KVA在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流A最热月平均气温30，综合修正系数K=1.05表5-2开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF3(KA)3.727INbr16.5QK23.34I2tt16.

13、524=1089I2tt1425=980ISh=2.55Izt(KA)9.5INcl2530Ies42Ies52 35KV侧桥断路器及隔离开关的选择MVA KVA A最热月平均气温30，综合修正系数K=1.05表5-3开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF4(KA)266INbr16.5QK1486I2tt16.524=1089I2tt1425=980ISh=2.55Izt(KA)6783INcl2530Ies42Ies52 主变压器35KV侧线路隔

14、离开关的选择其余同主变压器35KV侧隔离开关的选择相同参看表1-3主变压器10KV侧少油断路器的选择MVA KV363.7A在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流 最热月平均气温30，综合修正系数K=1.05 表5-4开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)5456Ie630Izt=IF2(KA)355INbr16QK1575I2tt1622=512ISh=2.55Izt(KA)9.053INcl40(峰值)Ies40 10KV侧线路断路器的选择MVA KV363.7A 在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流A 最

15、热月平均气温30，综合修正系数K=1.05该处断路器的选择同10KV侧线路断路器列表如下 表5-5开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)18185Ie630Izt=IF1(KA)56INbr16QK1254I2tt1622=512ISh=2.55Izt(KA)1428INcl40(峰值)Ies40 10KV母线分段开关的选择MVA KV在此系统中统一取过负荷系数为1.5则最大电流 最热月平均气温30，综合修正系数K=1.05该处断路器的选择和10KV侧线路断路器相同列表如下：表5-6计算数据断路器型号及参数SN10-10/6

16、30-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)18185Ie630Izt=IF1(KA)56INbr16QK2446I2tt1622=512ISh=2.55Izt(KA)1428INcl40(峰值)Ies40 5.3 导体的选择主变压器10KV引出线35KV以下，持续工作电流在4000A及以下的屋内配电装置中，一般采用矩形母线，本设计中低压侧Imax=545.6A。根据要求，查表可选择单条竖放铝导体LMY，其长期允许载流量为594A现对其进行较验： 满足长期允许发热条件。热稳定校验：满足热稳定。共振校验 动稳定 其中满足动稳定。10KV母线的选择 因其最大电流同10KV引出线上最大电流相同

17、，所以母线导体的选择及校验同上。5.4 电流互感器的选择35KV侧桥上电流互感器A 确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。主变35KV侧电流互感器 确级准0.5选取L-35型电流互感器。主变10KV侧电流互感器 确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。10KV母线电流互感器 确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。10KV引出线电流互感器 确级准0.5选取LB-35型电流互感器。 5.5 电压互感器的选择主变35KV侧电压互感器 选择油浸式电压互感器 初级绕组35 次级绕组O.1 选择JDJ-35 主变10KV侧电压互感器 选择油浸式电压互感器 初级绕组10 次级绕组0.1 选择JDJ

18、-10 5.6 支持绝缘子和穿墙套管的选择35KV户外支持绝缘子根据额定电压选择ZL-35/4Y校验动稳定:所选元件符合要求。10KV户内支持绝缘子动稳定校验:所选元件符合要求。10KV进线穿墙套管根据额定电压和额定电流选择CB-10热稳定校验：动稳定校验：满足条件。10KV出线穿墙套管根据额定电压和额定电流选择CC-10热稳定校验：动稳定校验：满足条件。6. 防雷6.1 防雷设备防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电

19、产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。6.2 防雷措施架空线路的防雷措施架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在66KV及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而10KV及以下的线路上一般不装设避雷线。提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的

20、防雷水平，这是10KV及以下架空线路防雷的基本措施。利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于310KV的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次ARD，使断路器经0.5s或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角

21、杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。6.3 变配电所的防雷措施装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至310KV主变压器的最大电气如下表。最大电气表：避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入

22、电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器低压侧中性点不接地时（如IT系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为8mm的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于10mm的镀锌圆钢。7. 接地7.1 接地与接地装置电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的

23、直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。7.2 确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢确定接地电阻按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE 250V/IERE 10IE = IC = 60(60354

24、)A/350 = 34.3A故 RE 350V/34.3A = 10.2综上可知，此配电所总的接地电阻应为RE10接地装置初步方案现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所23m，打入一圈直径50mm、长2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用404mm2的扁钢焊接。计算单根钢管接地电阻单根钢管接地电阻RE(1) 100m/2.5m = 40确定接地钢管数和最后的接地方案根据RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选15根直径50mm、长2.5m的钢管作接地体。以n = 15和a/l = 2再查有关资料可得E 0.66。因此可得n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.