35kv变电所设计

河河北北农农业业大大学学 本本科科毕毕业业论论文文 (设设计计) 题题 目：目： 任丘陈边村 35KV 降压变电站设计 学学 院：院： 机电工程学院 专业班级：专业班级：电气工程及其自动化 0604 班 学学 号：号： 2008212040105 学生姓名：学生姓名： 牛海涛 指导教师姓名：指导教师姓名： 李东明 指导教师职称：指导教师职称： 讲 师 2010 年年 6 月月 01 日日 摘 要 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。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。 本次设计建设一所 35KV 降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的 要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优 接线方式。 其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流， 对主要设备选择及校验，包括断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、母线等作 了初步的分析和选型。 正确地选择电器是使电气主接线和配电装置达到安全，经济运行的重要条件。在进 行电器选择时，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，并注意节省投资，选择合适的电器。 最后，根据各电压等级的额定电压和最大长期工作电流，进行电气设备选择，然后 进行校验并对二次部分进行预算编制！ 关键词：关键词：变电站变电站. . 电气电气设备选择设备选择. . 短路电流计算短路电流计算. . 电气主接线电气主接线 . .二次部分二次部分 Abstract Substation is an important component of the power system, which directly affect the power system security and economic operation of power plants and customers are links in the middle part, play a role in transformation and distribution of electric energy. Electrical power plant substation main connection is the main link in the development of main power is directly related to the entire plant (the) selection of electrical equipment, power distribution equipment layout, relay protection and automatic devices to determine, is the electrical part of the substation Investment size determining factor. The design and construction of a 35KV substation step-down, first of all, according to the main terminal of the economic and reliable operation and flexible asked to select various voltage levels of the wiring, technical and economic aspects in the comparison, select the optimal flexible wiring. The simulation of short circuit current calculation, calculated according to the points short point steady-state current and short circuit short circuit surge current, major equipment selection and calibration, including the circuit breaker, disconnecting switch, current transformer, voltage transformer, bus, and other related preliminary analysis and selection. The correct choice of appliances is to make electrical main wiring and power distribution equipment is safe, an important condition for economic operation. When making electric choice should be based on actual projects, while ensuring safe and reliable under the premise of a positive and safe use of new technology, and pay attention to saving investment, select the appropriate appliances. Finally, according to the voltage level of the rated voltage and the maximum long- term operating current, the electrical equipment selection, and then check the second part and budget! Keywords: substation. Electric Equipment Selection. Short-circuit current calculation. Electrical main connection. The second part of the 目录目录 第一节第一节 变电站总体说明变电站总体说明 .5 1.1 工程名称及地址.5 1.2 自然情况.5 1.3 建站的必要性.5 1.4 自然条件.5 第二节第二节 电器主接线设计方案电器主接线设计方案 .5 2.1 电气一次部分.5 2.1.1 电气一次部分主接线.5 2.1.2 平面设置.6 2.2 主变压器容量的确定.6 第三节 短路电流的计算 .10 3.1 画出等效电路图，如图 3-1 所示.10 3.2 求出各元件的等效电抗.11 3.3 各点的短路电流.11 3.3.1 系统在最大运行方式下的各点短路电流.11 3.3.2 最小运行方式下各点的短路电流.13 3.3.3 冲击电流瞬时值：.14 3.3.4 冲击电流有效值.15 第四节第四节 电气设备的选择电气设备的选择 .16 4.1 断路器的选择.16 4.1.1 35KV 侧高压侧断路器的选择.16 4.1.2 10KV 侧断路器的选择.17 4.2 隔离开关的选择.18 4.2.1 35KV 侧隔离开关选择.19 4.2.2 10KV 侧隔离开关选择.19 4.3 母线的选择.19 4.3.1 35KV 侧母线的选择.19 4.3.210KV 侧母线的选择.20 4.4 穿墙套管的选择.20 4.5 35KV 悬式绝缘子的选择.21 4.6 电压互感器的选择.21 4.7 电流互感器的选择.22 4.7.1 35KV 电流互感器的选择.22 4.7.2 10KV 侧电流互感器的选择.23 第五节第五节 接地装置与防雷保护接地装置与防雷保护 .24 5.1 保护接地装置.24 5.1.1 接地电阻的确定.24 5.1.2 接地电阻的计算：.24 5.2 防雷接地保护装置.25 5.2.1 防雷接地保护装置的确定.25 5.2.2 防雷保护计算.26 第六节第六节 变电站继电保护部分变电站继电保护部分 .26 6.1 电气二次部分.26 6.2 10KV 出线三段式电流保护整定.26 6.3 主变压器的保护整定计算.29 6.3.1 4000KV 主变压器的纵连差动保护.29 6.3.2 4000KV 变压器的过负荷保护.31 6.3.3 4000KV 变压的电流速段保护.31 6.3.4 7500KV 主变压器的纵联差动保护.31 6.3.5 7500KV 变压器的过负荷保护.34 6.3.6 7500KV 变压的电流速段保护.34 第七节第七节 附图附图 .35 结束语结束语 .43 致致 谢谢 .44 参考文献参考文献 .45 第一节 变电站总体说明 1.1 工程名称及地址 工程名称：任丘陈边村 35KV 降压变电站设计。 工程所址：陈边村东 1KM 处左右。 1.2 自然情况 该站建在 106 国道西边 2KM 处，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 12000KW，其中水泥厂两个，装机容量为 4000KW。造纸厂两个，装机容量为 3000KW，饲料加工厂 35 处，装机容量为 1500KW。脱谷用电 150 处，装机容量为 2000KW。照明用电及家用电器用电 1500KM。 1.3 建站的必要性 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。 1.4 自然条件 该地区地势平坦，交通方便有公路，最高气温 40，最低气温-15，年平均气温 25，最大风速 20M/S。覆冰厚度 10MM,土壤电阻率 6103*COM,雷电日 30d。 第二节 电器主接线设计方案 2.1 电气一次部分 2.1.1电气一次部分主接线： 采用35KV进线，主变压器两台，35KV母线采用采用单母线接线方式，35KV主变压器 侧采用隔离开关和断路器配合作控制器保护，10KV母线采用单母线分段母线接线方式， 出线为6回路。 2.1.2 平面设置 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。 2.2 主变压器容量的确定 根据当地的负荷资料和将来的发展，最大负荷可达到8000KW，考虑出线损耗为10%,平 均功率因数为0.8，几年后满足最大负荷的变压器容量为： KVAx9350 8 . 0 8000 %)101 (85 . 0 %1 cos P KS max 1 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负荷，具有年负荷波动较大的特点，因此， 考虑到供电的可靠性和经济性，选择两台变压器为宜，在负荷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2-1所示，表中给出了不同的变压器参数，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2-1为变压器的技术参数。 图2-1 主变压器型号 额定电压（KV）损耗（KW）型号 高压低压高压低压 短路电压 % 空载电流 % 连接组别 SJL-4000/3535/38.510/10.55.93971.1 /-11 SJL-500/3535/38.510/10.56.94571.1 /-11 SJL-63/3535/38.510/10.58.2527.51.0 /-11 SJL-75/3535/38.510/10.59.6577.50.9 /-11 SFL-8000/3535/38.510/10.511587.51.5 /-11 注: SJL-三相油侵自冷式铝线变压器 SFJ-三相油侵风冷式铝线变压器 根据地区的负荷运行资料统计，年负荷曲线如图表 2-2 =1800 p =4500 p =8000 p 3500 1 t=2000h 2 t2260h 3 t 图 2-2 年负荷运行曲线 由于本变电站为 10KV 设有并联电容器，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 1800KW，最大负荷 8000KW。考虑本变电站无功 补偿以后平均功率因数为 0.9 以上，故各段负荷与运行时间为： KVA2000 9 . 0 1800 cos P S ht3500 KVA5000 9 . 0 4500 cos P S ht3000 KVA89.8888 9 . 0 8000 cos P S ht2260 变压器容量应满足最大负荷的要求，选择两台变压器有以下几种组合：两台 5000KVA，4000KVA 与 6300KVA 各一台，4000KVA 与 7500KVA 各一台。 下面分别计算它们的电能损耗 （1） 两台 5000KVA 的变压器 k e P P S 0 j1 2 S =5000 45 9 . 62 =2768.87KVA SS j 1 S 变压器运行方式有两种：当负荷小于 2768.87KVA 时，一台变压器运行超过 2768.87KVA 时，两台变压器并列运行。 年电能损耗计算如下 A= t S S PPt S S P e K e K 2 0 2 0 2 1 2Pt S S PP e K 2 0 2 1 2 =6.945226.9300026.9+ 2 ) 5000 2000 ( 2 5000 5000 2 45 ）（ 2 5000 89.8888 2 45 ）（ 226035.0149 万 KWh (2)4000KVA 与 6300KVA 变压器 从 4000KVA 改变到 6300KVA 电能损耗最小的临界负荷容量为: 2 2 2 K1 O1O2 21 1 S P PP K e ej P Se SS =6300 52 4000 6300 39 9 . 52 . 8 2 =1428.35KVA 2 2 2 2 1 1 2 1221 %212 2 1 22 % * %*%* *%* S K K K K KeKe KKe K O ej U P U P USUS UUS P P S =6300 22 2 7 39 5 . 7 52 * 7*63005 . 7*4000 7*5 . 7*6300 52 9 . 5 =2085.85KVA 由年负荷曲线可知，最小负荷为 2000KVA，而 SJ1 为 1428.35KVA，小于最小负 荷。刚开始时投入 6300KVA 变压器。当负荷增加到 2085.85KVA 以上时，两台变压器并 列运行。 年电能损耗计算如下：A= t U S U S S U P U P PP t S S PPt K e K e K K K K OO e e KO % % S S PP 2 2 1 1 2 %2 2 2 1 1 21 2 2 22 2 e1 e2 K1O1 2260* 7 6300 5 . 7 4000 89.8888 7 39 5 . 7 52 2 . 89 . 5 3000* 6300 5000 *522 . 83500* 4000 2000 *2 . 89 . 5 22 22 =24.33 万 KWh （3）4000KVA 与 7500KVA 变压器 2 2 2 K1 O1O2 21 1 S P PP K e ej P Se SS =7500 57 4000 7500 39 9 . 56 . 9 2 =1612.9KVA 2 2 2 2 1 1 2 1221 %212 2 1 22 % * %*%* *%* S K K K K KeKe KKe K O ej U P U P USUS UUS P P S =7500 22 2 7 39 5 . 7 57 * 7*75005 . 7*4000 7*5 . 7*7500 57 9 . 5 =4554.35KVA 由以上可知： SS j 1 S j2 S 变压器的运行方式：由年负荷曲线可知，最小负荷为 2000KVA，而 SJ1 为 1612.9KVA。变压器开始时 7500KVA 变压器投入。当负荷增加到 SJ2 时，两台变压器并 列运行。 年电能损耗的计算如下：A= t U S U S S U P U P PP t S S PPt K e K e K K K K OO e e KO % % S S PP 2 2 1 1 2 %2 2 2 1 1 21 2 2 22 2 e1 e2 K1O1 2260* 7 7500 5 . 7 4000 89.8888 7 39 5 . 7 52 6 . 99 . 5 3000* 7500 5000 *576 . 93500* 4000 2000 *579 . 5 22 22 =21.03 万 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 4000KVA 与 7500KVA 各一台最为合适，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。 第三节 短路电流的计算 3.1 画出等效电路图 L Z 1T Z 2T Z f8 f7 f1 f3 f2 f4 f6 f5 图 3-1 系统等效电路图 3.2 求出各元件的等效电抗 选取基准容量为 SJ=100MVA，基准电压为各段的平均电压 UJ=UAV,输电线路单位电抗为 0.4/KM. 已知上级系统至变电站线路长度为 5KM。10KV 出线长度：区为 10KM，为区为 14KM，区为 7MK，区为 9KM，区为 11KM，区为 12KM。假设上级系统为无 穷大电源，最大运行方式=0.2129，最小运行方式 =0.5261 max* X min* X 146 . 0 37 100 *4 . 0*5 S *X*LX 22 0*L. J j U 75 . 1 4 100 * 100 7 * 100 % 2 2 *1 av b N Nd T U S S UU X 1 5 . 7 100 * 100 5 . 7 * 100 % 2 2 *1 av b N Nd T U S S UU X 区：628 . 3 5 . 10 100 *4 . 0*10* 22 01*1 av B U S XLX 区：079 . 5 5 . 10 100 *4 . 0*14* 22 02*2 av B U S XLX 区：540 . 2 5 . 10 100 *4 . 0*7* 22 03*3 av B U S XLX 区：265 . 3 5 . 10 100 *4 . 0*9* 22 04*4 av B U S XLX 区：991 . 3 5 . 10 100 *4 . 0*11* 22 05*5 av B U S XLX 区：354 . 4 5 . 10 100 *4 . 0*12* 22 06*6 av B U S XLX 3.3 各点的短路电流 3.3.1 系统在最大运行方式下的各点短路电流 处短路时 1 f 处短路 2 . 0 628 . 3 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 1 12 21 max* 3 max* . 1 X XX XX XX E I TT TT L s k2 f 时 164 . 0 079 . 5 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 2 12 21 max* 3 max* . 2 X XX XX XX E I TT TT L s k 处短路时 3 f 283 . 0 540 . 2 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 3 12 21 max* 3 max* . 3 X XX XX XX E I TT TT L s k 处短路时 4 f 235 . 0 256 . 3 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 4 12 21 max* 3 max* . 4 X XX XX XX E I TT TT L s k 处短路时 5 f 201 . 0 991 . 3 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 5 12 21 max* 3 max*. 5 X XX XX XX E I TT TT L s k 处短路时 6 f 187 . 0 354 . 4 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 6 12 21 max* 3 max* . 6 X XX XX XX E I TT TT L s k 处短路时 7 f 005 . 1 75 . 2 75 . 1 146 . 0 2129 . 0 1 * 12 21 max* 3 max* . 7 TT TT L s k XX XX XX E I 处短路时 8 f 786 . 2 146 . 0 2129 . 0 1 max* 3 max* . 8 L s k XX E I 将标么值转化为有名值 KA U S II j j fk 1 . 1 5 . 10*3 100 *2 . 0 3 * 1 3 max. 1 KA U S II j j fk 905 . 0 5 . 10*3 100 *164 . 0 3 * 2 3 max . 2 KA U S II j j fk 555 . 1 5 . 10*3 100 *283 . 0 3 * 3 3 max. 3 KA U S II j j fk 291 . 1 5 . 10*3 100 *235 . 0 3 * 4 3 max . 4 KA U S II j j fk 103 . 1 5 . 10*3 100 *201. 0 3 * 5 3 max. 5 KA U S II j j fk 028 . 1 5 . 10*3 100 *187 . 0 3 * 6 3 max . 6 KA U S II j j fk 526 . 5 5 . 10*3 100 *005 . 1 3 * 7 3 max . 7 KA U S II j j fk 346 . 4 5 . 10*3 100 *786 . 2 3 * 8 3 max . 8 3.3.2 最小运行方式下各点的短路电流 165 . 0 628 . 3 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 12min* 3 min*1 XXXX E I TL S k 146 . 0 079 . 5 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 22min* 3 min*2 XXXX E I TL S k 202 . 0 540 . 2 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 32min* 3 min*3 XXXX E I TL S k 176 . 0 265 . 3 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 42min* 3 min*4 XXXX E I TL S k 156 . 0 991 . 3 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 52min* 3 min*5 XXXX E I TL S k 0148 354 . 4 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 12min* 3 min*6 XXXX E I TL S k 413 . 0 75 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 2min* 3 min*7 TL S k XXX E I 488 . 1 146 . 0 5261 . 0 1 min* 3 min*8 L S k XX E I 将标么值改写成有名值 KA U S II j j fk 907 . 0 5 . 10*3 100 *165 . 0 3 * 1 3 max . 1 KA U S II j j fk 805 . 0 5 . 10*3 100 *146 . 0 3 * 2 3 max . 2 KA U S II j j fk 108 . 1 5 . 10*3 100 *202 . 0 3 * 3 3 max . 3 KA U S II j j fk 967 . 0 5 . 10*3 100 *176 . 0 3 * 4 3 max . 4 KA U S II j j fk 857 . 0 5 . 10*3 100 *156 . 0 3 * 5 3 max . 5 KA U S II j j fk 811 . 0 5 . 10*3 100 *148 . 0 3 * 6 3 max . 6 KA U S II j j fk 271 . 2 5 . 10*3 100 *413 . 0 3 * 7 3 max . 7 KA U S II j j fk 321. 2 5 .10*3 100 *488 . 1 3 * 8 3 max . 8 各点发生短路的最大冲击电流： 3.3.3 冲击电流瞬时值： 取 1.8 1 2*IKIKi MMMm M K 805 . 2 1 . 1*55 . 2 1 m i 308 . 2 905 . 0 *55 . 2 1 m i 965 . 3 555 . 1 *55 . 2 1 m i 292 . 3 291 . 1 *55 . 2 1 m i 813 . 2 103 . 1 *55 . 2 1 m i 621 . 2 028 . 1 *55 . 2 1 m i 097.14526 . 5 *55 . 2 1 m i 08.11346 . 4 *55 . 2 1 m i 3.3.4 冲击电流有效