35kV降压变电站设计方案

0 35压变电站设计方案 第一节 变电站总体说明 程名称及地址 工程名称： 35压变电站设计。 工程所址：陈边村东 1左右。 然情况 该站建在 106 国道西边 2，该村有 3000 多户，本村主要以农业为主，但也有部分企业及加工厂，目前这一地区以水泥、造纸、砖瓦生产为主，现状的用电设备为 12000中水泥厂两个，装机容量为 4000纸厂两个，装机容量为 3000料加工厂35 处，装机容量为 1500谷用电 150 处，装机容量为 2000 明用电及家用电器用电 1500 站的必要性 1）供电电压低，严重影响用电设备的运行。 2）地区电网的弊病和改造的要求，有管理不善的现象。 3）近几年仍会有企业加工厂在增加，为更好的满足当地的用电需要。 然条件 该地区地势平坦，交通方便有公路，最高气温 40 ，最低气温 ，年平均气温 25 ，最大风速 20M/S。覆冰厚度 10壤电阻率 6103*电日 30d。 第二节 电器主接线设计方案 气一次部分 采用 35变压器两台， 3535 侧采用隔离开关和断路器配合作控制器保护， 10线为 6回路。 面设置 本方案构架采用高层或半高层布置，站内所有一次设备均布置户外，二次设备集中布置于控制室内。 变压器容量的确定 根据当地的负荷资料和将来的发展，最大负荷可达到 8000虑出线损耗为 10%,平均功率因数为 年后满足最大负荷的变压器容量为： K V 101(c o m a 主变压器的台数为两台，根据当地的负荷情况表明，本变电站的用电设备主要是农业提水、排灌和工业。提水和排灌是季节性较小的季节可以也以用一台运行，负荷较大的季节用两台 主变压器的型号如图表 2中给出了不同的参数，在表中选择两台变压器应满足最大负荷的条件下，根据年负荷曲线年运行费用最低的原则，经计算确定，如图表所示 2 图 2变压器型号 型号 额定电压（ 损耗（ 短路电压 % 空载电流 % 连接组别 高压 低压 高压 低压 5 35/0/9 7 / 5 35/0/5 7 / 5 35/0/2 / 5 35/0/7 / 2 5 35/0/1 58 / : 根据地区的负荷运行资料统计，年负荷曲线如图表 2于本变电站为 10有并联电容器，补偿了变压器的部分无功损耗，使输电线传输系统的无功很小，所以在变压器电能损耗计算过程当中，不考虑传输无功所消耗的有功损耗分量。 由于年运行曲线可知，最小负荷为 1800大负荷 8000虑本变电站无功补偿以后平均功率因数为 上，故各段负荷与运行时间为： 2 0 0 0 0co 500 5 0 0 0 0co 000 K V 8 0 0c o 260 变压器容量应满足最大负要求，选择两台变压器有以下几种组合：两台 5000p=1800 p=4500 p=8000 1t 3500 2t =2000h 3t 2260h 图 2负荷运行曲线 3 4000 6300一台， 4000 7500一台。 下面分别计算它们的电能损耗 （ 1） 两台 5000变压器 0 =5000 = SS j 1负荷小于 ，两台变压器并列运行。 年电能损耗计算如下 A= 12P 20 212 =5 2)50002000(2 2250005000245 ）（3000 2（2260 KWh (2)4000 6300压器 从 4000变到 6300能损耗最小的临界负荷容量为 : 222 =6300 = 22221121221%2122122%*%*%*%* 4 =6300 *0007*年负荷曲线 可知，最小负荷为 2000 于最小负荷。刚开始时投入 6300压器。当增加到 上时，两台变压器并列运行。 年电能损耗计算如下： A= %221121222222 2 6 0*76 3 0 0 8 0 0*6 3 0 05 0 0 0* 0 0*4 0 0 02 0 0 0*= KWh （ 3） 4000 7500压器 222 =7500 = 22221121221%2122122%*%*%*%* 5 =7500 *0007*以上可知：1S年负荷曲线可知，最小负荷为 2000 压器开始时 7500压器投入。当负荷增加到 ，两台器并列运行。 年电能损耗的计算如下： A= %221121222222260*5005000*0002000*= KWh 通过以上分析可得以下结论：针对已知的年负荷曲线，主变压器选为 40007500一台最为合适，不仅年运行损耗最小，而且随负荷的变化可实现两种运行方式。 6 第三节 短路电流的计算 出等效电路图 出各元件的等效电抗 选取基准容量为 00准电压为各段的平均电压 电线路单位电抗 M. 已知上级系统至变电站线路长度为 510线长度： 区为 10 区为 14 区为 7 区为 9 区为 11 区为 12设上级为无穷大电源，最大运行方式=小运行方式 =S*X*. 007*100%22*1 00 100 % 22*1 区： 0*2201*1 12f8 f7 f1 f3 f2 f4 f6 3 系统等效电路图 7 区： 4*2202*2 区： *2203*3 区： *2204*4 区： 1*2205*5 区： 2*2206*6 点的短路电流 统在最大运行方式下的各点短路电流 1f 处短路时 1221m a x *3m a x *短路时 1221m a x *3m a x * 1221m a x *3m a x * 1221m a x *3m a x * 8 1221m a x *3m a x * 1221m a x *3m a x * 221m a x *3m a x * 8 2 m a x *3 m a x *X 0*3100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 9 小运行方式下各点的短路电流 1 6 6 12m i n *3 m i n *1 6 22m i n *3 m i n *2 2 0 6 32m i n *3 m i n *3 6 42m i n *3 m i n *4 6 52m i n *3 m i n *5 0 1 4 6 12m i n *3 m i n *6 2m i n *3 m i n *7 I 6 m i n *3 m i n *8 X 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 100*3 m a 10 100*3 m a 100*3 m a 各点发生短路的最大冲击电流： 击电流瞬时值： 1 2* 2 9 0 9 击电 流有效值 1 II 2 II 3 II 4 II 5 II 6 II 11 4 0 7 II 0 0 8 II 将上述所有数据列于表中，各点的最大短路电流应用于设备热稳定性校验，开关 电器开断电流及继电保护整定，冲击电流用于设备动稳，最小短路电流作为继电保护灵敏度校验，如图表 3短路电流数据表。 图表 3短路电流数据表 运行方式 短路计算点 基准容量（ 基准电压 (短路电流标么值 短路电流（ 冲击电流有效值 (冲击电流瞬时值 (最 大 运 行 00 00 00 00 12 方 式 00 00 00 00 37 小 运 行 方 式 00 00 00 00 00 00 00 00 37 第四节 电气设备的选择 路器的选择 该设备的选择应该以最大运行方式下的短路电流为依据，由于设计中把系统 容量是为无穷大电源，故短路电流周期分量不衰减，故 ,其短路电流周期分量衰减系数 =1 5高压侧断路器的选择 35高压侧的最大长期电流 控制 4000压器的断路器 AI g 4 0 0 0*a x 控制 7500压器的断路器 13 AI g 435*37 5 0 0*a x 根据以上最大长期工作电流，选择 000 的断路器参数列表如图 4表 000 的断路器参数列表 型号 额定电 压 额定电流 额定开断电流 额定开断容量 极限通过电流 热稳定电流 有分闸时间 合闸时间 000 效值 峰值 1S 4S 5 1000 25 2000 42 55 53 25 35继电保护动作时间为 烧时间为 于 ”=1 22 查 ,z 由 t=得 2 图 435算列表与 000 参数对照表 计算结果 比较 000 U 35KV 14 32 0断路器的选择 控制 4000压器的断路器 AI g 210*34 0 0 0*a x 控制 7500压器的断路器 AI g 410*37 5 0 0*a x 由于 ”=1 22 查 ,z 由 t=得 2 2 30 参数表， 30 与计算数据对照表，如图表 44表 430 参数表 型号 额定电压 额定电流 额定开断电流 额定开断容量 极限通过电流 热稳定电流有分闸时间 合闸时间 30 效值 峰值 1S 4S 0 630 16 1000 32 40 16 37 图表 430 与计算数据对照表 计算结果 比较 000 U 10KV 15 62 离开关的选择 隔离开关的选择和断路器起的选择大致相似，如图所示 5隔离开关选择 图表 430 与计算数据的对照表 计算结果 比较 30 U 35KV 42 30 满足上述要求 0隔离开关选择 图表 400 与计算数据的对照表 计算结果 比较 00 U 10KV 4000 满足上述要求 16 母线的选择 线的选择 5母线的选择 择 80I 0 D= 310* 热稳定校验： 07040 220. I 查表 C=89* 610 稳定校验： 226m i n *10*89 43461 满足热稳定要求 0母线的选择 7500压器的最大长期工作电流为 择 10I 0 D= 310* 07040 220. I 热稳定校验： 226m i n *10*87 552 61 17 满足热稳定要求 动稳定校验： 已知绝缘子宽度 L=间距离为 = 65 . 0210*21*10*. 7 3 23727- 母线所受最大弯矩： 21* M 母线采用水平放置，截面系数： 36333 10*0* 母线最大计算应力： 66 10* 819 手册铝硬母线的允许应力： 6P 10*69故满足动稳定要求 则 4000压器的回路和主母线也选用 母线。 墙套管的选择 根据 7500 4000压器的最大长期工作电流及额定电压，选择 00型号的穿墙套管 图表 400 穿墙套管与计算数据的对照表 计算结果 比较 00 U 10KV 02 F 50 动稳定校验 ;已知 a=缘子跨距为 1 ，穿墙套管本身长度 F= 0 . 1 410*5 . 5 2 6*2 . 5 5*2* . 3 1 51*10* . 7 3 2372217- 18 8254080*6 0 0_I 0 I F50*足动稳定要求 5*222 满足热稳定要求 5式绝缘子的选择 选用 漏距离为 V 应该选用 n= n 个 取 3n 个 压互感器的选择 根据额定电压、装置种类、构造形式、准确等级，初步选择如下 4表 电压互感器参数表 型号 额定电压 二次额定容量 （ 最大容量 一次绕组 二次绕组 1 级 3 级 5 50 250 600 1200 0 20 200 480 9600 流互感器的选择 根据电压等级和安装处的最大长期工作电流，选择电流互感器 5流互感器的选择 已知： 表 45流互感器表参 数表 19 型号 额定电流比 级次组合 额定二次阻抗 一秒热稳定倍数 动稳定倍数 3 50/5 3 65 150 流互感器安装于 7500稳定校验： 2 热稳定校验： S* 4 2 2 5 01*65*2e 故动稳定热稳定满足要求 图表 435流互感器表参数表 型号 额定电流比 级次组合 额定二次阻抗 一秒热稳定倍数 动稳定倍数 3 00/5 3 65 150 该 装于 4000压器 动稳定校验： 2 热稳定校验： S*2 2 5 01*65*2e 20 故动稳定热稳定满足要求 0电流互感器的选择 图表 40流互感器表参数表 型号 额定电流比 级次组合 额定二次阻抗 一秒热稳定倍数 动稳定倍数 3 00/5 5 135 00/5 1/3 0 90 00/5 0 160 的电流互感器安装于 4000压器回路中 的电流互感器安装于 4000压器回路中 电流互感器安装于 10同馈线处 动稳定校验： 2 2 2 热稳定校验： 300/5 S* 2 2 61*75*22e 600/5 21 S* 2 2 9 0 01*50*22e S* 2 2 3 2 41*90*22e 以上设备均满足动稳定热稳定要求 第五节 接地装置与防雷保护 护接地装置 地电阻的确定 35用中性点不接地系统，其计算接地电容电流为 5*353 5 035 1 接地电阻要求值为： 01 2 0 R 10用中性点不接地系统，其计算接地电容电流为 5*353 5 035 1 接地电阻要求值为： R 共用接地装置的接地电阻 R4 地电阻的计算： 因为 4 0*0 在八月份的 22 0*3 其采用材料为 48 ，钢管为 l= 20*4 扁钢连成环形，其入土深度为 1M，为简单计算，不单独计算连接扁钢的电阻值，利用公式直接求得接地的数目： 50*4250*2 10* 首先假设管距 a=假设 n=20 根 3 由手册查得 c 根 0 R 围绕配电装置接地回路总长为 180M 920180 由手册查得 雷接地保护装置 雷接地保护装置的确定 一般雷电流设 100 为 410 *根 20钢， 600的水平接地体和三根 60 钢管 300的垂直接地体 ,水平接地体埋没深度为 对水平接地体： 10*40 对垂直接地体： 23 10*40 单根垂直接地体的电阻： 0*43 0 0*2 10* 单根水平接地体的电阻： 600*2600*2 10*42 由于R 认为每个水平垂直接地体流向大地的电流相同 205100 I 得手册可知：当钢管 L=300， L=2010*冲击系数 a= . 通过以上计算，接地装置满足要求 雷保护计算 变电站共设计两根避雷针，被保护的最高高度为 7M，两根针之间距离为 55M,初选h=30M 0 17*230* 0 510*230* 因此两根 30M 的避雷针能满足要求 24 第六节 变电站继电保护部分 气二次部分 二次部分的综合自动控制保护器，多功能侧计量装置等设备安装在室外端子箱内，并就近布置 保护装置 0线三段式电流保护整定 负荷情况： 10共 6 条出线，供电负荷分别为 区 30A, 区 100A, 区 80A, 区90A, 区 80A, 区 , 区 50A, 每条线路的下一条线路的电流 动作电流为 定参数： 5.0： 1 . 3 7 5 K m a kr e la c t e la c t 8 5 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 c t 区： m a kr e t e la c t 85 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 25 c t 区： m a kr e t e la c t 8 5 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 c t 区： 1 . 6 1 4 K m a kr e la c t e la c t 8 5 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 c t 区： 1 . 3 7 8 K m a kr e t e la c t 85 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 c t 26 区： 1 . 2 8 5 K m a kr e t e la c t 85 a 2 333m i n. a c e n 3.1 故满足要求 c t 变压器的保护整定计算 000变压器的纵连差动保护 （ 1）确定基本侧 图表 6定基本侧技术参数 名称 各侧数值 额定电压（ 额定电流（ A） 电流互感器接线方式 电流互感器计算变比 电流互感器实际变比 流入差动臂电流（ A） 不平衡电流（ A） 35 66 66 3 /5 66 0 20 Y 220/5 300/5 35基本侧 （ 2）确定制动绕组的接线方式：因为在 35发生外部短路时，流过变压器的穿越性短路电流最大，所以将制动绕组接在该侧电流互感器的循环电流回路臂内 （ 3）差动保护无制动情况下的一次动作电流如下： 1)躲过励磁电流 : 27 t 2)躲开电流互感器二次侧短线产生的不平衡电流： lr e t m a 3)躲过外部短路时的最大不平衡电流 ; um br e t 11 6 5 7)m a （ 4）确定基本侧差动绕组和平衡绕组接法，差动绕组匝数 1)对双绕组变压器，两侧电流互感器分别经继电保护的两个不平衡绕组介入差动绕组 2)基本侧差动继电器动作电流值： 131. c tc o c 3)差动线圈匝数 差动绕组计算匝数 : ra c 差动绕组的实际匝数向小调整 整定匝数 匝2本侧差动绕组继电器实际动作电流计算值为： AI ra c t 30260. 5）计算非基本侧平衡绕组的匝数 10衡绕组的匝数计算 匝 0 7 I 匝 6)计算由差动继电器实选匝数与计算匝数不等而产生的相对误差 10. W 28 7)计算制动绕组匝数 m a x.k w a . m a xm a x. b r r e lb r k a n b r r 制动绕组的实际匝数向上调整 取 匝1W )灵敏度的校验 1)相间短路的最先令名都：在系统最小运行方式 10出口发生两相短路时，保护的灵敏度最低 匝 036 8 1. 算继电保护的动作安匝 l . b r k.m a （安匝）b r r kb r kb r r o nb r k 据计算出的 差动继 电器制动特性曲线，求出校验最小灵敏度所用的动作安匝 安匝35间短路最小灵敏系数 a c n 29 000压器的过负荷保护 la c t 备保护最长动作时间，一般取 910S 000压的电流速段保护 1）躲过 变压