35KV降压变电站及配电系统设计

1 前 言毕业设计是我们在学完全部理论课程及各项实习的基础上进行的一项综合性任务。通过工厂变电所的毕业设计可以巩固和进一步扩大所学的专业理论知识；可以学习和掌握变电所电气部分设计的基本方法；可以培养自己独立分析和解决问题的工作能力及实际工程设计的基本能力；并且可以培养自己查阅使用有关设计手册、规范及其他参考资料的能力。因此以 35kV 变电站为毕业设计对象，介绍了 35kV 总降压变电所电气设计的具体内容。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，是接受电能与分配电能并改变电能电压的枢纽，它主要由电力变压器与一些配电设备构成。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来实现既经济又安全可靠的供电系统，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。因此按照我们所学专业的技术要求，首先对原始资料进行分析，对变电站站址进行选择，降压变电站电力负荷的计算和无功功率的补偿，变电所主变压器台数和容量、形式的确定，变电所主接线方案的选择，进出线的选择，短路计算及一次设备（包括断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等）的选择，对所选电气设备进行动、热稳定校验；二次回路方案的确定及继电保护的2 选择与整定，防雷保护与接地和接零的设计，编制此说明书，绘制变电所主电路图、变电站平面布置图等。但由于本人知识欠缺，设计说明书难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正并提出宝贵意见。3 摘 要本文介绍了工厂35KV总降压变电站电气部分的设计，主要论述了高压供电系统及降压变电站的电力负荷计算及设备选择等的设计。通过对原始资料分析，根据变电站所带总的负荷的供电要求拟定三种供电方案，经过技术、经济的分析计算比较，确定最优的供电方案。并按所选主接线方案，根据变电所带的总的负荷及5-10 年的规划负荷选择了主变压器；根据主接线可靠性、灵活性、经济性的原则，设计各级电压接线方式，然后进行短路电流的计算，通过计算的相应结果及设备选择的相关原则，逐次选择了变电所内的一次设备（包括断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等），并对所选电气设备进行动、热稳定校验，最后是主变压器配电装置设计、继电保护装置设计及防雷保护装置设计，较为详细地完成了35kV总降压变电站设计。关键词：主接线 短路电流的计算 电力变压器 电气设备选择配电装置 继电保护 防雷接地4 目 录前言 摘要 第一章 电力负荷的计算、无功补偿及主变压器的选择 11.1 各变电站负荷计算 11.1.1 负荷计算的目的和依据 .11.1.2 负荷计算 .11.1.3 各车间变压器的选择 .121.2 降压变电站的计算负荷及无功补偿和主变压器的选择 151.2.1 计算降压变电站的计算负荷 .151.2.2 无功功率的补偿 .161.2.3 主变压器的选择 .18第二章 35KV 变电站主接线设计 192.1 供、配电系统电压的选择 192.1.1 供电电压的确定 .192.1.2 高压供电系统设计 .202.2 主接线的选择 212.2.1 对电气主接线的基本要求 .212.2.2 工厂降压变电站电气主接线的选择 .22第三章 短路电流计算 263.1 概述 263.2 短路电流计算 273.2.1 短路电流计算程序 .273.2.2 短路电流计算的方法 .273.2.3 高压系统短路电流计算 .295 第四章 主要一次设备的选择 374.1 电气设备选择的基本原则 374.1.1 一般原则 .374.1.2 按正常工作条件选择电器 .374.1.3 按短路情况校验电器的稳定性 .384.2 35KV 设备的选择 394.2.1 高压断路器的选择 .394.2.2 高压隔离开关的选择 .424.2.3 电流互感器的选择 .444.2.4 电压互感器的选择 .464.2.5 高压熔断器的选择 .474.3 35KV 架空线的选择 484.3.1 选用的原则 .484.3.2 设备选择 .494.3.3 校验 .494.3.4 机械强度校验 .504.4 主变低压侧（10KV）设备的选择 504.4.1 10KV 断路器的选择 .504.4.2 10KV 电流互感器 .514.4.3 10KV 电压互感器 .524.4.4 备用电源设备（10KV）的选择 .534.5 备用（10KV）电源进行的选择 534.5.1 按经济电流密度选择导线截面 .544.5.2 设备选择 .544.5.3 校验 .546 4.5.4 机械强度校验 .554.6 母线的选择 564.6.1 选择母线的材料 .564.6.2 母线截面的选择方法 .564.6.3 设备选择 .574.6.4 校验 .574.7 10KV 高压开关柜馈线柜出线的选择 594.7.1 选择电压等级为 10KV.594.7.2 电缆截面的选择 .594.7.3 热稳定校验 .604.8 10KV 配电室设备的选择 614.8.1 10KV 高压开关柜的选择 .614.8.2 工作电源段的开关柜电气设备选择 .634.8.3 备用电源段的开关柜电气设备选择 .644.8.4 高压开关柜（四个 备用）配置 .64第五章 主变压器 10KV 线路继电保护的设计 655.1 概述 655.1.1 继电保护概念 .655.1.2 继电保护的基本要求 .665.1.3 继电保护的基本原理 .675.2 主变压器保护 675.2.1 变压器故障及保护配置概述 .675.2.2 变电站主要变压器继电保护装置配置及整定 .675.3 10KV 馈电线路的保护 745.3.1 10KV 线路一 NO1 变电站的保护配置 .757 5.3.2 10KV 线路一 NO2、NO3、NO4 配电所的保护配置 .76第六章 防雷设计及配电装置 786.1 雷电概述 786.1.1 雷电的危害 .786.1.2 雷电的类型 .786.2 变电所防雷 786.2.1 防雷装置及组成 .786.2.2 变电所对直击雷的防护 .796.2.3 变电所对雷电冲击波的防护 .856.3 配电装置 906.3.1 概述 .906.3.2 屋内配电装置 .906.3.3 屋外配电装置 .916.3.4 成套配电装置 .92第七章 厂区 10KV 配电系统设计 927.1 车间变压器 927.1.1 变压器台数的选择原则 .927.1.2 变压器容量的选择原则 .937.2 厂区 10KV 线路配电方式的确定 957.2.1 确定厂区 10KV 线路配电方式 .957.2.2 导线电缆的选择 .95致谢 96参考文献 97附录 988 第一章电力负荷的计算、无功补偿及主变压器的选择1.1 各变电站负荷计算由设计任务原始资料可知，供电示意图如下： 系 统 电 源 地 区 变 电 站35KV线 路NO12NO4总 降 压 站 10KV母 线车 间 变 电 所PJS643JS21.1.1 负荷计算的目的和依据确定供电系统的最大负荷（也称计算负荷） 。它是按发热条件选择供电变压器和导线及开关等电器设备的依据。1.1.2 负荷计算1 计算方法工厂负荷计算的方法主要有需要系数法、二项式法、利用系数法和单位产品耗电法。接自配电线路上用电设备组的多台设备不可能同时运转，即使都运行的设备又不可能都是满负荷，因此对工业用电设备组的负荷计算，均采用需9 要系数法和二项式法计算。需要系数法计算比较简单，适用于方案估算并且接近实际负荷，故本厂的负荷计算一律用需要系数法。需要系数法：用设备功率乘以需要系数和同时系数，直接求出计算负荷。用这种方法计算时，可由负荷到电源逐级计算，即首先按需要系数法求得车间低压侧有功及无功计算负荷加上本车间变电所变压器的有功及无功损耗，即得本车间变电所高压侧负荷；其次将全厂各车间变电所高压侧负荷相加，同时加上厂区配电线路的功率损耗，再乘以同时系数（有功及无功均取 0.9） ，便得工厂降压变电站低压侧计算负荷，然后再考虑无功影响及降压变电站主变的功率损耗，其总和就是全厂计算负荷。2 计算公式（1）用电设备组的计算负荷kWejs有 功 功 率 ：ejsmax设 备 容 量 荷负 荷 曲 线 上 最 大 有 功 负KvartgQjsj无 功 功 率 ：KVA2jsjjsS视 在 功 率 ：Aco3UNjsjsjs计 算 电 流 ：需要系数查原始资料表一K有功计算负荷 KWjs用电设备组的设备功率 KW。 与设备铭牌功率不完全相同e e . . ee 暂 载N无功计算负荷 KvarjsQ视在计算负荷 KVAjS负荷功率因素 查原始资料表得co用电设备功率因素角的正切值 查原始资料表得tg10 用电设备额定电压（线电压）VU（2）车间变电所的计算负荷kWejsK(有 功 功 率 ：Kvar）（无 功 功 率 ： tgQqKVA2jsjjsS视 在 功 率 ：Aco3UNjsjsjs计 算 电 流 ：功率因素： jsQco有功功率同时系数，取 0.90.95K无功功率同时系数，取 0.920.98q3 各车间负荷计算流程 根据原始资料表一及需要系数法的计算公式计算如下：原始资料表一序号 用电或车间单位名称设备容量（千瓦） KcostgKq(一) No 1变电所1 织造车间 525 0.8 0.8 0.752 染整车间 490 0.8 0.8 0.753 浴室、理发室 4.88 0.8 1 4 食堂 20.63 0.75 0.8 0.755 独身宿舍 20 0.8 1 0.95 0.97（二）No 2变电所6 制条车间 340 0.8 0.8 0.757 纺纱车间 340 0.8 0.8 0.750.95 0.97（三）No 3变电所11 8 软水站 86.1 0.65 0.8 0.759 锻工车间 86.9 0.3 0.65 1.1710 机修车间 296.2 0.3 0.5 1.7311 托儿所、幼儿园 12.8 0.6 0.6 1.3312 仓库 37.06 0.3 0.65 1.170.95 0.97（三）No 4变电所13 锅炉房 240 0.75 0.8 0.7514 水泵房 200 0.75 0.8 0.7615 化验室 100 0.75 0.8 0.7516 卸油泵房 60 0.75 0.8 0.750.95 0.97各车间的计算负荷： jsjsQjSjs一 变电所负荷计算1No1、织造车间 ()0.85240jsxePKKW1()731varjtjsQtg 222()(1)(1)576409257652jsjsjsS KVA1()1()59.80.63.38jsjsNI AU2、染整车间1().42jsxePKKW2()39075varjtjsQtg 2221()1()1()9415368420149jsjsjsS KVA1(2)1(2)4907.6583.3jsjsNI AU12 3、浴室、理发室1()0.843.90jsxePKKW3() varjtjsQtg2221()1(3)1(3).jsjsjsS VA()1(3).90.5.9368jsjsNIU4、食堂1().752.1.47jsxePKKW4()06varjtjsQtg22221()1(4)1(4).019.34jsjsjsS VA()1(4)9.3.0658jsjsNIU5、独身宿舍1().21jsxePKKW5()60varjtjsQtg2221()1(5)1(5) 6jsjsjsS VA()1(5) 64.30.83.3jsjsNIU二 变电所负荷计算2o6、织条车间 1()0.83427jsxePKKW6().50varjtjsQtg2221()1(6)1(6)43jsjsjsS VA()1(6)340516.7.8.jsjsNIU13 7、纺纱车间1()0.83427jsxePKKW71(6).50varjtjsQtg2221()()1(6)43jsjsjsS VA(7)1(7)340516.7.8.jsjsNIU三 变电所负荷计算3o8、软水站)(97.51.86.0)(1 KWejs （Kvar）48Q818tgjsj）（）（ 69.48.1762.33.4.2228121 ）（）（）（ jsjsjsS(KVA)1(8)1(8)69.610.258303jsjsNI AU9、锻工车间)(7.)(1 KWejs（Kvar）305126Q919 tgjsj）（）（ 40.12169.8930.2567.4.22921 ）（）（）（ jsjsjsS(KVA) 1(9)1(9)40.10.965833jsjsNI AU10、机修车间)(.2.9.)10( KWejs（Kvar）153786Q10tgjsj）（）（ 56.170.352926.189.22210210 ）（）（）（ jsjsjsS14 (KVA)1(0)1(0)7.561.269.850338jsjsNSI AU11、托儿所、幼儿园)(.)1( KWejs（Kvar）1023768Q1tgjsj）（）（ 78.12.63104.258.9.2121 ）（）（）（ jsjsjsS(KVA(A)1.42658.073.311 NjsjsU）（）（12、仓库)(9.)12( KWejs（Kvar）1371Q12tgjsj）（）（ 53.1742.3069.173.2.2212 ）（）（）（ jsjsjsS(KVA1(2)1(2)7.531.6.408jsjsNI AU四 变电所负荷计算4o13、锅炉房 1(3)0.7524180jsxePKKW1(3).3varjtjsQtg2221(3)()1(3)5jsjsjsS VA1(3)1(3) 541.90.68.jsjsNIU14、水泵房 1(4).72jsxePKKW15 (14)(14)50.7614varjstjsQPtgK222()()1(4) 8.40jsjsjsS VA1(3)1(3)8.0.6.35jsjsNIU15、化验室 1(5).71jsxePKKW1(5)056.2varjtjsQtg221(5)()1().93.75jsjsjsS VA(1)1(5)93.75.142.8068jsjsNIU16、卸油泵房 1(6).jsxePKKW1(6)45073.5varjtjsQtg22221(6)()1(6).6.5jsjsjsS KVA1(6)1(6)5.58.49033jsjsNIU 计算各个车间变电所 的负荷，即各车间变电所变压器低压侧1o4N和高压侧的负荷变压器低压侧和高压侧的负荷计算，同时系数取 。0.95,0.97PqK一 变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算1No低压侧： 2(1)1()(2)1(3)(4)1(5)0.9(423.915476)0.9847.305.jsjsjsjsjsjspPPP KWK768varjjjjjjqQQK16 2222(1)(1)()8059.7104.95.1jsjsjsS KVAQP()2(1) .633jsjsNIU2(1)1805.co.9jsOS在负荷计算中，SL 7、S 7、S 9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即jsb015.车 jsbSQ06.车 2()1. .158jsbNO KWP车 (1).6.6.9.3varjsSQ车高压侧：13(1)2()805.820.bNOjsjsPK693169varjj2223(1)3(1)().15.04.12jsjsjsS KVA()3(1)054.1.60.873jsjsNI AU二 变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算2o低压侧：2()1(6)(7)0.95(27)0.95416.8jsjsjspPPKWK43varjjjqQ2222()()() 7.50.93.8.jsjsjsS VA2()2()650.93.9.653jsjsNI AU2()1.8co.7jsOPS17 2()10.50.156.93.7jsbNOSKWP车 60varjQ车高压侧：23(2)()51.809762.5bNOjsjs3438varjj K2223(2)3()() .682.9.jsjsjsS KVAP()689917.0jjsNI AU三 变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算3o低压侧：2(3)1(8)(9)1(0)(1)(2)0.9518.70.4jsjsjsjsjsjspPPPKWK26varjjjjjjqQQ2222(3)(3)() .3.47.6jsjsjsS VA()0930591.8.jjsNIU2(3)3147co.6.jsOPS2(3)0.5052.94.53jsbN KW车36.18varjOQ车高压侧：33()2()180.475.0bNOjsjsP2639varjj K223()3()(3) 17.539.42.jsjsjsS KVA()194847.0jjsNI AU四 变电所变压器低压侧和高压侧负荷计算4o低压侧：2(4)1(3)(4)1(5)(6)0.94527.0jsjsjsjsjspPPKWK138varjjjjjqQQ18 2222(4)(4)() 9085.43.7.503.jsjsjsS KVAQP()94167.3.8jjsNIU2(4)4750co.3jsOS2(4)0.119.348.0jsbN KWP车46.626varjOQ车高压侧：43(4)2()7.508943.5bNOjsjs3261varjj K223(4)3(4)() 096.875.jsjsjsS KVAP()5837.10jjsNI AU各车间高、低压侧的计算负荷和车间变压器损耗列表名称 低压侧 变压器损耗 高压侧js2（KW）js2Q(Kvar)js2S（KVA）js2（A）车b（KW）车bQ(Kvar)js3（KW）js3Q(Kvar)js3S（KVA）js3（A）NO1 变电所 601.98 601.98 1005.19 1527.64 15.08 60.31 820.08 662.29 1054.1 60.86NO2 变电所 516.8 395.76 650.93 989.26 9.76 39.06 526.56 434.82 682.89 39.43NO3 变电所 180.47 242.26 302.09 459.1 4.53 18.13 185 260.39 319.42 18.44NO4 变电所 427.5 328.83 539.34 819.67 8.09 32.36 435.59 361.19 565.86 32.671.1.3 各车间变压器的选择变压器的选择应在变压器的容量基础上进行选择。为了使车间变压器能经济地运行，车间变压器容量应比车间计算负荷高 15%，即车间计算负荷的 1.15倍，取负荷率为 85%。车间变压器容量如下：NO1： js3(1)3(1)S.5.504.12.4jsSKVA19 NO2： js3(2)3(2)S1.51.568.975.32jsSKVANO3： j 4jNO4： js3(4)3(4).0.js1. 变压器容量的选择变压器容量应根据计算负荷选择。对平稳负荷供电的单台变压器，负荷率一般取 85%左右，对昼夜或季节性波动较大的负荷供电的变压器，其容量与台数应考虑运行合理，并可在高峰时适当过载运行，对短时负荷供电的变压器要充分利用其过载能力。选择变压器容量应考虑低压电器的短路工作条件。车间变电所变压器的单台容量，一般不大于 1000KVA。这一方面是受以往低压开关电器断流能力和短路稳定度要求的限制；另一方面也是考虑到可以使变压器更接近车间负荷中心，以减少配电线路的电能损耗、电压损耗和有色金属消耗。2. 变压器台数的选择变压器台数主要根据负荷大小、对供电可靠性和电能质量的要求来决定并兼顾节约电能、降低造价、运行方便。负荷等级 选用原则带有一、二级负荷的变电所1、一、二级负荷较多时，应选用两台或两台以上变压器；2、只有少量一、二级负荷，并能从邻近变电所取得低压备用电源时，可采用一台变压器。带有三级负荷的变电所1、负荷较小时采用一台变压器；2、负荷较大，一台变压器不能满足要求时，采用两台及两台以上变压器；3、昼夜负荷或季节性负荷变化较大，选用一台变压器在技术上不合理，宜两台变压器。从设计任务书知道，本厂有四个生产车间，均为级负荷，中断供电会造成严重经济损失，要求供电系统无论是正常还是发生事故时，都应保证其连续供电。因此，对一级供电负荷，应由两个独立的电源供电。其他辅助车间为级负荷。根据以上计算数据和资料，查建筑电气设备手册选择各车间变压器型20 号及台数如下：NO1： SG1000/10 3 台NO2： SG800/10 2 台NO3： SG500/10 1 台NO4： SG500/10 1 台各车间搞低压侧的计算负荷和车间变压器损耗及车间变压器容量、变压器选择情况名称低压侧 变压器损耗 高压侧车间变压器容量js2（KW）js2Q(Kvar)js2S（KVA）js2（A）车b（KW）车bQ(Kvar)js3（KW）js3(Kvar)js3S（KVA）js（A）JS3（KVA）601.98601.981005.191527.6415.0860.31820.08662.291054.160.861212.24NO1变压器型号：SG1000/10 台数：3516.8 395.76650.93 989.26 9.76 39.06526.56434.82682.8939.43785.32NO2变压器型号：SG800/10 台数：2 180.47242.26302.09 459.1 4.53 18.13185 260.39319.4218.44367.33NO3变压器型号：SG500/10 台数：1427.5 328.83539.34 819.67 8.09 32.36435.59361.19565.8632.67650.74NO4变压器型号：SG500/10 台数：121 附表 1 SG 型 10KV 三项铜线干式电力变压器技术参数表额定电压（KV） 损耗（KW）型号额定容量（KVA）初级 次级 空载 短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组1000 105% 0.4 2.9 11.323 10 1.44 Y/Y0-12重量（T） 外形尺寸(mm)器身 总重绝缘ABC台数（台）SG-1000/103.12 3.405 H 级绝缘 211011402260 3额定电压（KV） 损耗（KW）型号额定容量（KVA）初级 次级 空载 短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组800 105% 0.4 2.395 9.47 8 1.64 Y/Y0-12重量（T） 外形尺寸(mm)器身 总重绝缘ABC台数（台）SG-800/102.75 3.026 H 级绝缘 19809802160 2额定电压（KV） 损耗（KW）型号额定容量（KVA）初级 次级 空载 短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组500 105% 0.4 1.873 6.74 5.5 1.96 Y/Y0-12重量（T） 外形尺寸(mm)器身 总重绝缘ABC台数（台）SG-500/101.84 2.058 H 级绝缘 16908601950 222 1.2 降压变电站的计算负荷及无功补偿和主变压器的选择1.2.1 计算降压变电站的计算负荷由于降压变电站变压器低压侧至各车间变压器线路较短，故不再计算线路损耗。考虑同时系数取 0.90.95， 0.98。K92.0Kq在本设计中同时系数取 。0.95,7P1、厂总降压站低压侧（10KV）的负荷计算 )4(js3)(js)2(js3)1(js41ijs3js4K=0.95（820.08+526.56+185.00+435.59）=0.951967.23=1868.87KW)4(js3)(js)2(js3)1(js3q41ijs3qjs4 QQ=0.97（662.29+434.82+260.39+361.19）=0.971718.69=1667.13Kvar 22243 6719.5204.186.7.3jsjsjS KVAP45040.jjsNIU4186.7co.52js2、变压器损耗近似计算在负荷计算中，SL 7、S 7、S 9等型低损耗电力变压器可按下列简化公式近似计算，即jsb015.车 jsbSQ06.车 4.25437BjPKW.6.1.varjsQS3、厂总降压站高压侧（35KV）的负荷计算5418.735906.4jsjB23 54167.350.2187.39varjsjBQK25 64.823.9094jjsjS KVAP5.53jjsNI AU51906.4co.722jsS1.2.2 无功功率的补偿一般工业电气设备，由于采用大量感应电机及变压器，电源除供给有功功率外尚需供给大量无功功率。由于无功电流通过线路系统，导致配电设备能力未能得到充分利用，并引起下列损害:.功率因素愈低则电力损耗也愈大；.电压降亦愈大；.增加了设备容量和电力损耗；.影响电费收费率。供电部门一般要求企业的功率因素达到 0.9 以上。从计算的结果知道该工厂的功率因素目前只有 0.72，因此，需进行无功功率补偿。提高功率因素的方法分为改善自然功率因素和安装人工补偿装置两种。安装人工补偿装置的方法既简单，见效又快。对于感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷的两端并联电容器的方法，使其原为感性负荷与电源之间的补偿变为感性负荷语容性负载之间的补偿，这样就减轻了电源的负担，提高了电源的利益率，减小了输电线路上的电能损耗。这里采用在主变压器低压侧装设电力电容器的方法来提高功率因素。由原始资料知本厂的功率因素 cos ，因此在低压侧补偿时，低压侧9.0补偿后的功率略高于 0.9，cos 。2.补偿电容器的容量计算公式： js4CtgQ有功负荷系数，一般按负荷情况选取，由工作班次决定。由原始资料知： =0.650.85 故取 =0.85。tg 补偿前计算负荷功率因素角的正切值24 tg 补偿后功率因素角的正切值cos =0.75 41.41 cos =0.92 23.07=0.851868.87（tg41.41- tg23.07）js4CtgQ=0.851868.87(0.88-0.43)=714.84 Kvar据上计算,查工厂常用电气设备手册选择并联电容器的型号规格：选BWF10.5-120-1W确定并联电容器的数量： 单个电容器额定容量CqQn只714.85.9620c考虑三相均衡分配，因此决定装设 6 只，每一相 2 只。这时并联电容器的实际容量为： var70QC补偿并联电容器：BWF10.5-120-1W 6 只附表 2 BWF10.5-120-1WX 型电容器技术参数表外形尺寸（mm）型号额定电压（KV）标称容量（Kvar）标称电容(F)频率(Hz)相数 L B H h重量(Kg)BWF10.5-120-1W 10.5 120 3.47 50 1 620 130 740 340 351.2.3 主变压器的选择1、补偿后主变压器高压侧的视在计算负荷： 22255()187.3904837.219.906.4jsjsjCSQKVAP2、无功补偿后工厂的功率因素：这一功率因素满足规定要求51906.4cos.872jsS3、确定变压器的额定容量：5.259.68Njs KVA25 主定变压器容量 ，因此确定主定变压器容量为 2500KVA259.68NSKVA查工厂常用电气设备手册确定主定变压器的型号为：SL 7-2500/35 三相油浸自冷式铝线电力变压器。4、确定变压器台数的选择工厂总降压变电所主变压器的容量与台数的选择在很大程度上取决于负荷的大小及其对供电可靠性的要求，同时应考虑工厂发展规划等因素并与电气接线简单，运行方便，供电可靠，节约电能与减少投资。变压器台数多则供电可靠性高，但设备投资也大，运行费用也要增加。因此，在能满足可靠性要求时，变压器台数越少越好，对能取得备用电源的一级负荷供电时，选用一台主变压器。从原始资料知该工厂引了一路 10KV 架空线作为该工厂的备用电源。工作电压正常时，备用电源进线开关处于断开状态。所以该总降压变电所采用一台主变压器。附表 3 SL72500/35 三相油浸自冷式铝线电力变压器技术参数表额定电压（KV）损耗（KW）型号额定容量（KVA） 高压 低压 空载 短路阻抗电压（%）空载电流（%）连接组2500 35 10.5 4.0 23.0 6.5 1.1 Y/-11重量（T） 外形尺寸(mm)器身 总重 ABC台数（台）SL72500/353.05 6.685 249020202840 126 第二章 35KV 变电站主接线设计降压变电站是工厂接受和分配电能的中枢。它由变压器、配电装置、保护和控制设备、测量仪表以及其它附属设备（试验、维修、油处理设备等）及有关建筑物构成。变电站的电气主接线是变电工程的关键部分。它与电力系统、电气设备的选择与布置，以及供电系统运行的可靠性和经济性等方面均有关系，因此设计变电所的电气主接线时必须全面分析一些有关的因素，正确处理它们之间的关系。2.1 供、配电系统电压的选择工厂供配电电压主要取决于地区电网供电电源电压、工厂计算负荷的大小及高压用电设备的容量。2.1.1 供电电压的确定工厂供电电源电压主要根据工厂负荷的大小，供电距离及地区电网可能供电的电源电压，与电力部门协商确定。一般大型工厂可选用 110KV 或 220KV，中小型工厂可选用 35KV 或 10KV 电压，作为工厂供电的电源电压。一般工厂可选用一种或两种供电电压。选用较高的供电电压可减少电能损耗，提高电能质量，节约有色金属，但要增加设备投资费用。如果有两种电压都可满足供电要求可供选择时，则应技术经济比较并结合工厂发展规划，择优确定。2.1.2 高压供电系统设计1、供电电压的选择、方案的拟定根据系统电源的实际情况及本厂电气设备、负荷类型，经过分析研究，对供电电压的确定初步提出两个可行方案：方案一：工作电源由架空线从地区变电所引 35KV 电源，备用电源由附近27 联合企业中心的变电站引出 10KV 架空线。方案二：工作电源和备用电源均为 35KV，工作电源由地区变电所引出35KV 架空线，备用电源由附近联合企业中心的变电站引出 35KV 架空线。、方案分析及比较、方案一分析 优点：正常运行时，电压损失不大。此方案只需一台主变压器，经济投资及占地面积不大。缺点：当 35KV 线路故障时，10KV 备用电源投入运行时，电压降很大。、方案二分析优点：供电电压高，线路功率损耗少，电压损失小，调压问题容易解决，要求的功率因数值低，所需补偿容量小，可减少投资，供电的安全可靠性较高。缺点：工厂内要设总降压变电所，占用的土地面积多，总降压变电所要装设两台主变压器，投资及运行维护费用高。、方案比较方案一的的投资比方案二的投资少，虽然备用电源投入运行时，电压降较大，但在实际运行中，备用电源投入的几率较小，对线路的电压损失，可通过适当提高 10KV 主线路导线截面来降低；另外，10KV 主线路较短，故电压损失不会太大。经分析比较，确定方案一为本最佳设计方案。2、厂区高压配电电压选择一般工厂采用的高压配电电压为 610KV，从经济技术指标来看，最好采用 10KV，如果选用 6KV，又需增加一个变压器，这就增加了设备投资费用，不经济。2.2 主接线的选择电气主接线是变电所的主要电路，它表明了变电所电能接受与分配的主要关系，是变电所允许操作的主要依据。在设计中，主接线的拟定对电气设备选28 择，配电装置布置，维护和控制、测量的设计，投资建议及变电所运行的可靠性、灵活性和经济性有密切的关系，所以主接线的选择是供电系统设计中一项综合性的重要环节。2.2.1 对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性。1. 可靠性安全可靠是电力生产的首要任务，保证供电可靠是电气主接线最基本的要求。电气主接线的可靠性不是绝对的。同样形式的主接线对某些变电所来说是可靠的，而对另一些变电所来说则不一定满足可靠性要求。所以，在分析电气主接线的可靠性时，要考虑变电所在系统中的地位和作用、用户的负荷性质和类别、设备制造水平及运行经验等诸多因素。2.灵活性电气主接线应能适应各种运行状态，并能灵活地进行运行方式的转换。灵活性包括以下几方面：、 操作的方便性。电气主接线应该在满足可靠性的条件下，接线简单，操作方便，尽可能地使操作步骤少，以便运行人员掌握，不致在操作过程中出差错。、调度的方便性。电气主接线在正常运行时，要能根据调度要求，方便地改变运行方式，并且在发生事故时，要能尽快地切除故障，使停电时间最短，影响范围最小，不致过多地影响对用户的供电和破坏系统的稳定运行。、扩建的方便性。对将来要扩建的变电所，其主接线必须具有扩建的方便性。在设计主接线时应留有发展扩建的余地。设计时不仅要考虑最终接线的实现，还要考虑到从初期接线过渡到最终接线的可能和分段施工的可行方案，使其尽可能地不影响连续供电或在停电时间最短的情况下，将来可顺利完成过渡方案的实施，使改造工作量最少。3.经济性在设计主接线时，主要矛盾往往发生在可靠性与经济性之间。通常设计应在满足可靠性和灵活性的前提下做到经济合理。经济性主要从以下几方面考虑：、节省一次投资。主接线应简单清晰，并要适当采用限制短路电流的措施，以节省开关电器数量。29 、占地面积少。主接线设计要为配电装置布置创造节约土地的条件，尽可能占地面积少。、电能损耗少。电能损耗主要来自变压器，应经济合理地选择变压器的型式、容量和台数，尽量避免两次变压而增加电能损耗。2.2.2 工厂降压变电站电气主接线的选择1、工厂降压变电站的特点、供电、配电的电压为 35110KV/610KV；、电源进线为 12 回；、主变压器为 2 台。2、降压变电站高压侧、低压侧的接线形式变电所的主接线形式有多种，常见的有如下几种：、线路变压器组接线当供电电源只有一回线路，变电所装设单台变压器时，宜采用线路变压器接线，高压侧可装设隔离开关、高压跌落式熔断器、高压断路器受电，装设设备视具体情况而定。优点：接线简单，使用设备少，基建投资省。缺点：供电可靠性低，当主接线中任何设备（包括供电线路）发生故障或检修时，全部负荷都将停电。这种接线方式多用于仅有二、三级负荷的变电所，如大型企业的车间变电所和小型用电单位的 10KV 变电所等。、桥式接线为了重要负荷得到可靠供电，大型企业变电所通常有两回电源进线，并且装设两台主变压器，在这种情况下，变电所高压侧多采用桥式接线。优点：采用设备少，接线清晰简单。缺点：可靠性不高，且隔离开关为操作电源。桥式接线分为全桥、内桥和外桥三种方式。内桥和外桥接线方式如下图：30 QDFLQDFFDLQDFL内 桥 接 线 外 桥 接 线 全 桥 接 线、内桥接线的特点：内桥接线一次侧可设线路保护，倒换线路时操作方便，设备投资及占地面积均较全桥少。缺点是操作变压器和扩建成全桥或单母线不如外桥方便。因此，内桥接线适用于进线距离长，变压器切换少的中端变电所。、外桥接线的特点：外桥接线对变电所的切换方便，比内桥少两组隔离开关，继电保护简单，易于过度到全桥或单母线分段的接线，且投资少，占地面积小。缺点是倒换线路时操作不方便，一次侧无线路保。因此，外桥接线适用于进线短而倒闸次数少的变电所，或变压器采用经济运行需要经常切换的终端变电所及可能发展为有穿越负荷的变电所。、桥式接线运行方式：根据桥连断路器 QDF 及低压母线分段开关 FDL 的不同状态，桥式接线在正常情况下有多种运行方式：、高压断路器 QDF 闭合，低压母线分段开关 FDL 也闭合，这时两回电源进线和两台变压器均作为并联运行，可靠性高，但短路电流大，继电保护装置复杂。31 、 高压断路器 QDF 断开，低压分段开关 FDL 闭合，这种运行方式可限制短路电流。适用于来自同一电源的双回进线。、 高压断路器 QDF 断开，低压母线分段开关 FDL 也断开，这种运行方式适用于两个未经同期的独立电源，它的运行性能相当于两个互为备用的线路变压器组。、 高压断路器 QDF 闭合，低压母线分段开关 FDL 断开，这种运行方式适用于高压两回电源进线来自不同的地区变电所，其中有一电源进线是正常工作电源，而另一电源进线在正常情况下则是备用电源，这种情况下低压母线分段开关是为了减少短路电流。所以桥形接线只适用于小容量发电厂和变电所，及作为最终发展为单母线。、单母线分段式接线有穿越负荷的两回电源进线的中间变电所，其受、配点母线及桥式接线变电所主变压器二次侧的配电母线，多采用单母线分段的接线方式。优点：当某回受电线路或变压器因故障及检修停止运行时，可通过母线分段断路器的联络，保证继续对两端母线上的重要负荷供电，多用于具有一、二级负荷，且进、出线较多的变电所。母线采用断路器分段比用隔离开关操作方便，运行灵活，可实现自动切换以提高供电的可靠性。单母线分段比双母线所用设备少，系统简单、经济、操作安全。缺点：当其中一段母线需要检修或发生故障时，接于改母线的全部进、出线均停