供电工程课程设计报告书

1、1 设计要求和概述1.1 设计要求（一）在规定时间内完成以上设计内容；(2)用电脑画出电气主接线图；(3) 编写设计规范（计算书），并列出设备选型表。1.2 概述随着电力行业的不断发展，人们对供电的要求越来越高，尤其是供电的稳定性、可靠性和连续性。然而，电网的稳定性、可靠性和连续性往往取决于变电站的适当设计和配置。典型的变电站要求变电站设备可靠、灵活、经济、易于扩展。电能是国民经济发展的基础，是一种看不见的二次能源，不能大量储存。电能的产生、变换、传输、分配和消耗几乎在同一瞬间完成，必须随时保持电力平衡。为适应国民经济发展的要求，电力工业必须提前发展。这是世界电力工业的发展规律。因此，做好电力

2、规划，加强电网建设显得尤为重要。变电站作为电力系统的重要组成部分，直接影响到整个电力系统的安全和经济运行。它是发电厂和用户之间的中间环节，起着转换和分配电能的作用。设计它势在必行。一个合理的变电站不仅能充分满足当地的供电需求，还能有效减少投资和资源浪费。本设计按照一般变电站设计的步骤进行设计，包括负荷统计、主变压器选型、主接线选型、短路电流计算、设备选型验证、进出线选型。2 负荷计算与无功补偿2.1 计算负荷方法最大装机负荷作为有功功率计算负荷。使用的公式：2.2 瓷厂负荷计算同理可以计算出其他点的计算负荷，整理如下表：序列号加载名称装机最大负荷Pe/ kw电源电路平均功率因数主动计算负荷 P

3、c/ kw无功功率计算负荷 Qc/kvar表观计算负荷 Sc/kVA计算电流 Ic/A线长度公里1瓷厂1051.320.821051.3733.91282.174.052一号车厂242.110.80242.1181.6302.617.543焊机厂359.810.65359.8420.7553.532.03.64坚固的砖厂570.520.79570.5442.8722.241.755特种钢厂120020.851200743.91411.881.54.76综合负荷124210.75242213.4322.718.63.37综合负荷2230.310.77230.3190.8299.117.34.18

4、综合负荷3118.510.81118.585.8146.38.43.99综合负荷 4136.410.83136.491.7164.39.54.410综合负荷 5240.910.8240.9180.7301.117.43.7511综合负荷 6214.610.85214.6133.0252.514.61.2公里2.3 总负荷计算(1) 补偿前的负载计算= = +取同时系数= K = K =Sc = = =因为= = =ic = = =(2)确定无功补偿容量设置10KV侧无功自动补偿，补偿后目标功率因数为0.9，无功补偿容量为：克瓦根据计算结果，可以确定选用4组容量为500Kvar的无功补偿柜。(3

5、) 补偿后的视在计算载荷满足要求。3 主变压器选型3.1 变压器选型原则（1）主变压器容量和台数的选择应按照电力系统设计技术规程SDJ161-85的有关规定和批准的电力规划设计决定执行。具有两台或多台主变的变电站，其中一台停运后，其余主变容量应保证供应变电站总负荷的70%。应保证考虑过载能力后的允许时间。用户的主要和次要负载。如果变电站所有其他能源在主变停止运行后能够保证用户一次负荷，则可以安装主变。(2)如果与电力系统相连的35110kV变压器不受运输条件限制，应选用三相变压器。(3)根据电力负荷的发展和潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定性、系统继电保护、对通信线路的影响、电压调节和设备

6、制造等条件，选用自耦变压器.(4)在三级电压35110kV的变电站中，若主变各侧绕组功率达到变压器额定容量的15%以上，或第三绕组需加装无功补偿设备，应使用三绕组变压器。(5)主变压器调压方式的选择应符合电力系统设计技术规程SDJ161的有关规定。3.2 单元数量的选择(1)在大城市郊区的一次变电站中低压侧形成环网的情况下，宜在变电站内安装两台主变。(2)对于区域隔离一次性变电站，或大型工业专用变电站，设计时应考虑安装三台主变的可能性。（3）对仅计划安装2台主变的变电站，变压器基础应按比变压器容量大1-2级设计，以便在负荷发展时更换变压器容量。单机容量设计应按单机额定容量的70%-85%计算。

7、综上所述，考虑到对负载供电的可靠性，选择了两台主变压器，正常时间分列运行。3.3 容量选择(1)主变容量一般根据变电站建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑长期。 10-20年负载发展(2)根据变电站所承载的负荷性质和电网结构确定主变容量。（3）同电压降压变压器单台容量等级不宜过多，应从全网系列化、标准化。再次确定两台主变压器容量为6300KVA，此时变压器的负载率为：此时变压器的效率也更高。3.4 型号选择在合理选择变压器时，首先要选择低损耗、低噪声的S9、S10、S11系列变压器，不能选择能耗大的电力变压器。选择应该是绕组耦合方式、相数、冷却方式、绕组数量、绕组线材和变压器的电压调节方

8、式。考虑到干式变压器的耐火性能比油浸式变压器好，适合安装在华北干旱地区，S9-6300/35适合选用。模型负载损失负载损失空载电流阻抗电压大纲标尺/毫米SZ9-6300/358.0636.301.27.03300*2420*3600SC9-100/100.451.461.64.03.5 变压器工作方式说明主变选用两台S9-6300/35型干式变压器，接线组标号为1年以上，电压比为( )，10.5，正常模式为串联运行，限制短路10KV线路的电路电流。使用的10KV线路改为SC9-100/10 ，接线组为DYN11。4 电气主接线设计4.1 主接线基本要求1. 可靠性 2. 灵活性 3. 经济性4

9、.2变电站主要电气布线的具体要求1、根据变电站所在电力系统的状态和功能进行选择。2、考虑变电站的短期和长期发展规划。3、根据负载的性质和大小进行选择。4、根据变电站主变的台数和容量选择。5、当变电站出现三电平电压，低压侧负荷超过变压器额定容量的15%时，通常采用三绕组变压器。6、电力系统中的无功功率需要在不同层次、不同区域进行平衡，变电站中常安装无功补偿装置。7、当母线电压变化较大，不能通过增加无功补偿容量来调节电压时，为保证电压质量，采用有载调压变压器。8、如不受运输条件限制，变压器应为三相，否则应使用单相变压器。9、自耦变压器通常用于220kv及以上的联络变压器。10、各级电压的计划短路电

10、流不能超过所用断路器的额定分断能力。11、各级电压的架空线，包括同级电压的架空线，应尽量避免交叉。4.3 35KV侧接线设计在本设计中，有两条电源线和两个主变压器。 35KV侧可采用桥接线。其特点是电源线接入和切断时操作简单，适用于负载稳定、电源切换少的系统。4.4 10KV侧接线设计变压器二次侧采用分段式单母线布线，配合35KV侧桥式布线，可靠性大大提高。4.5 主接线等效电路图综合以上，可以得出本设计的主要接线图如下：5 短路电流计算5.1 确定基线值取S d =1000MVA，U d1 =37KV，U d2 =10.5KVI d1 =S d / U d1 =(1000/ *37)=15.

11、60KAI d2 =S d / Ud2=(1000/ *10.5)=54.99KA5.2 单位值电抗的计算(1) 电力系统最大运行模式X* A =1.679 X* B =0.3056(2) 电源变压器U k %=7.5 P k =34.50KWX* 1 = X* 2 = 11.90短路等效电路图：5.3 短路电流和容量的计算短路点的确定：(1) 单位总电抗值： =1.679(2) 三相对称短路电流初值I K =I d1 / =9.29KA(3) 其他三相短路容量I k3 =I b3 =I 3 =9.29KAI p3 =2.55*9.29=23.69KAI p3 =1.51*9.29=14.03

12、KA(4) 三相短路容量S K =S k / =595.59KVA根据上述计算过程，分别计算出最大和最小工作模式下的短路电流，如下表所示：最大工作模式下的短路电流计算表电路元件短路计算点技术参数每单位值的电抗三相短路电流三相短路容量（MV.A）标准差=1000MV。一个ik3/K AIB3/K Aik3/K Aip 3/K A我p3/K A电力系统一个1.679乙0.3056k-1Un=35KV 标识=15.60KA1.6799.299.299.2923.6914.03595.59k-2Un=35KV 标识=15.60KA0.305651.0551.0551.05130.1877.093272

13、.2变压器Sr.t=6300KV。一个英国%=7.511.90k-3Un=10KV Id=54.99KA0.25960.2360.2360.23153.5990.953861.0k-4Un=10KV Id=54.99KA12.1594.524.524.5211.536.8382.24k-5Un=10KV Id=54.99KA6.218.868.868.8622.5913.38161.03最小运行模式下的短路电流计算表电路元件短路计算点技术参数每单位值的电抗三相短路电流三相短路容量（MV.A）标准差=1000MV。一个ik3/ K AIB3/ K Aik3/ K Aip 3/ K A我p3/ K

14、 A电力系统的一个4.76乙1.054k-1Un = 35KVID = 15.60KA4.763.283.283.2822.5913.38161.03k-2Un = 35KVID = 15.60KA1.05414.814.814.837.7422.34948.77变压器Sr.t = 6300KV。一个英国%= 7.511.90k-3Un = 10KVID = 54.99KA0.8618.1418.1418.1446.2527.391162.79k-4Un = 10KV Id = 54.99KA12.764.314.314.3110.996.5178.37k-5Un = 10KV Id = 54

15、.99KA6.818.078.078.0720.5812.19123.926 电气设备的选择和校准6.1 高压开关设备这一次，中置式高压开关柜优势明显：(1)手车的装卸在装卸车上进行，手车的推拉在轨道上进行，避免了地面质量对推拉的影响手推车；（2）手车的推拉是在门关闭的情况下进行的，给操作者一种安全感；（3）断路器置于中间后，下方留出较宽的空间，使电缆的安装更方便，还可放置电压互感器和避雷器，充分利用空间。10KV侧选用KYN28A-12型中置式高压开关柜，主开关配合性能优良的抽出式真空断路器。35KV侧选用KYN61-40.5型中置式高压开关柜，主开关配合性能优良的抽出式真空断路器。6.2

16、高压断路器结合上面的高压开关柜，高压断路器安装在开关中。据了解，10KV侧选用CV1-12型家用高压真空断路器，配备弹簧操动机构。假设后备保护动作时间为0.6S，k-4点高压断路器的选型验证如下：项目安装现场技术参数断路器技术参数综上所述额定电压Un=10kV，Um=12kV乌尔=12kVUr=Um，合格额定电流Ir=1250AIrIc，合格额定短路开断电流IB3=4.52KAIB=25KAIbIb3，合格额定峰值耐受电流ip3=6.83KAimax =63KA我maxip3，合格额定短时耐受电流Qt=4.52*4.52*0.65=13.272 =25*25* 4=2500它2 Qt合格的额定

17、短路关合电流我p3=6.83KA我米=63KAimip3，合格根据上述计算方法，可得出本次要选用的高压断路器如下：模型额定电压/KV绝缘等级电流/A额定开断电流/KA额定峰值耐受电流/KA1min工频耐压/KV雷击/KVCV1系列12427512502563CV1系列1242756302563ZN8540.542756302563ZN8540.54275125025636.3 电流互感器与前开关柜一起，电流互感器安装在开关柜中，用于保护测量。 10KV侧使用LZZBJ12-10A型，35KV侧使用LZZQB8。假设后备保护动作时间为0.6S，k-4点电流互感器选型检查如下：选择物品安装现场技术

18、数据变压器技术参数综上所述额定电压Un=10kV乌尔=10kVUr=Um，合格额定初级电流Ir=800AIrIc，合格额定二次电流Ib=5AIbIb3，合格精度和容量测量/保护0.5/10P10/10P10我maxip3，合格额定动态稳定电流ip 3=11.53KAI max=112.5KA（最小值）额定短路热电流我p3=6.83KA我米=63KAimip3，合格额定短时耐受电流Qt=4.52*4.52*0.65=13.272 =25*25* 4=2500它2 Qt合格的根据上述计算方法，可以得到本次要选用的电流互感器如下：电流互感器参数表模型额定电流比等级组合额定短时热电流额定动态稳定电流L

19、ZZBJ12-10A75/50.5/10P10二十一52.5LZZBJ12-10A300/50.5/10P1050120LZZBJ12-10A150/50.5/10P1045112.5LZZQB8-35300/50.5/10P10/10P1031.580LZZBJ12-10800/50.5/10P10/10P10801606.4 高压熔断器高压熔断器应按正常工作条件选用，并应根据环境条件进行检查。不必检查动态和热稳定性，但应检查分断能力。(1) 额定电压高压限流熔断器的工作电压应等于其额定电压，不能在额定电压较低的系统中使用。(2 )额定电流电力变压器的保护考虑到变压器的正常过载电流、低压侧电

20、机自启动引起的峰值电流等因素，保证变压器在运行期间不熔断。变压器的浪涌电流。 Ir选择的1.52倍。由于电压互感器在正常运行时相当于空载状态的变压器，所以保护电压互感器的额定电流Ir一般为0.5A或1A，应能承受电压励磁电流的冲击。变压器。(3) 额定最大开断电流额定最大开断电流应为安装位置（熔断器出线端）最大三相对称短路电流的初始值(4) 35kV侧熔断器的选用35KV侧选用XRNP-35/0.5A 31.5KA 额定电压35KV，符合要求，分断能力1000MVA，大于短路能力595.59MVA，符合要求。最大开断电流为31.5kA，大于短路冲击电流23.69kA，满足验证。(5) 10kV

21、侧熔断器的选用10KV侧选用RN2-10/0.5型家用熔断器，额定电压10kV，符合要求，分断能力1000MVA，大于短路能力161.03MVA，符合要求。最大开断电流为50kA，大于短路冲击电流22.59kA，满足验证。6.5 电压互感器电压互感器在正常工作条件下，应根据一次回路电压、二次电压、二次负载、精度等级和机械负载等条件进行选择。（一）电压互感器的选用原则10kV配电设备一般采用油浸式绝缘结构；在高压开关柜中，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。35-110kV配电装置一般采用油浸式绝缘结构电磁电压互感器。目前，电容式电压互感器用于实现无油运行，减少

22、电磁共振。电压互感器额定电压选型表类型初级电压/V二次电压/V第三绕组电压单纯形连接到主线电压（如 V/V 连接）UL100间接接地中性线系统 100/3, 100/连接到初级相电压/100/中性线直接接地系统 100中性线直接接地系统 100三相100100/3电压互感器的容量是次级绕组允许接入的负载功率，以VA表示，每个给定容量对应一定的精度等级。(2) 35kV侧电压互感器的选型选用JDZXF9-35型电压互感器，该系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构。额定电压比35/ 0.1/0.1/ 0.1 ，额定负载100VA/150VA/300VA，精度等级0.2/0.5/6P。适用于电压

23、、电能测量和继电保护。(3) 10kV侧电压互感器选用JDZF11-12额定电压比，0.5级；该系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构，体积小，重量轻，局部放电小，适用于额定频率50HZ，额定电压3、6、12kV 用于电压和电能的继电保护中性点未有效接地的家用电力系统中的测量机。6.6 避雷器目前，在新建或技改变电站中，氧化锌避雷器一般用作电力变压器等电气设备的大气过电压、运行过电压和事故过电压的保护设备。与阀式避雷器相比，氧化锌避雷器具有残压低、不续流、流量大、性能稳定、动作迅速等优点。一、35kV侧避雷器的选用(1)按额定电压，35kV系统最高电压40.5kV，对地电压40.5/ =2

24、3.4kV，避雷器对地电压1.25U=1.25 40.5 =50.6kV，避雷器额定电压为53kV。(2)根据连续工作电压选择35kV系统相电压23.4kV，选择氧化锌避雷器的连续工作电压为40.5kV，大于23.4kV。(3)标称放电电流的选择 35kV氧化锌避雷器的标称放电电流为5A。(4) 雷电冲击残压选择 35kV 额定雷电冲击外绝缘峰值耐受电压为 185kV，绝缘耐压为 200kV，避雷器标称放电电流引起的雷电冲击残压计算为氧化锌避雷器在雷电冲击电流下的剩余电压（峰值）选择为134kV。(5)检查陡坡冲击电流下35kV变压器设备的剩余电压绝缘截止雷电冲击耐受电压为220kV，陡坡冲击

25、电流下的剩余电压计算为选择陡坡冲击电流下的剩余电压（峰值）为154kV。(6) 操作冲击电流下的剩余电压 35kV 变压器线路端的操作波试验电压为 170kV，变压器 35kV 侧操作冲击电流下的剩余电压计算为在选定的工作冲击电流下的峰值剩余电压为114kV。(7)根据上述计算和校核，选用Y5WZ-53/134型氧化锌避雷器满足35kV侧变压器过电压保护要求。2.10kV侧避雷器选型具体计算过程同上，选用Y5WS5-17/50L氧化锌避雷器。Y5WS517/50L型氧化锌避雷器计算结果表计算结果Y5WS517/50L连续工作电压 (kV)1.38 11.5=15.87额定电压 (kV)17雷电

26、冲击残压(kV)11.5/ =6.6连续工作电压 (kV)8.6陡坡冲击残压（kV）53雷电冲击电流下残余电压峰值（kV）50工作冲击残余电压(kV)60.7陡坡冲击电流下的残余电压峰值（kV）57.5连续工作电压 (kV)1.38 11.5=15.87工作冲击电流下的残余电压峰值（kV）42.510kV氧化锌避雷器标称放电电流为5kA7 进出线的选择7.1 35KV侧高压进线电缆截面积的确定假设高压进线过流保护动作时间为0.8S ，断路器全分断时间为0.01S ，线路全长允许电压损耗为5% ，全长这条线是50KM。(1)首先根据短路热稳定性条件选择电缆导体的截面积检查数据后，选择了VJ Y2

27、6/35Kv电缆。其热稳定性系数为热稳定性的最小允许横截面积为：答：初选乙：初选(2)根据加热条件，电路计算电流为：已知电缆直埋/穿管0.8m ，环境温度为电缆的截面积满足发热条件，所以B电路必须满足条件。(3) 根据电压损失情况检查检查信息：选择的电缆区域也满足电压损耗要求。因此，方式 B 必须满足条件。 35KV侧进线最终选型如下：答：乙：7.2 10KV侧高压出线电缆截面积的确定假设高压进线过流保护动作时间为0.5S，断路器全开断时间为0.01S ，线路全长允许电压损失为5% 。以特钢厂出线电缆计算为例：首先根据短路热稳定性条件选择电缆导体的截面积检查数据后，选择了VJ Y 8.7 /

28、10 Kv电缆。其热稳定性系数为热稳定性的最小允许横截面积为：初选(1)根据加热条件，电路计算电流为：已知电缆直埋/穿管0.8m ，环境温度为(2)根据失压情况检查，核对数据得到：选择的电缆区域也满足电压损耗要求。由于热稳定性的最小允许截面积为 372.4mm2，其他出口管线也选为：.7.3 35kV母线的选择(1) 35kV长期工作持续电流=35kV主母线一般为矩形硬母线。选用LMY-100 6立式矩形铝母线+40时，长期允许电流为1155A。母线压扁0.95时，允许电流为1097A，满足35kV主母线连续电流207.85A的要求。(2) 主母线动态稳定性检查35kV母线固定间距l=2 000mm，相间距a=300mm，母线短路冲击电流23.96kA，计算母线接收的电功率，即=65.85kgf645.89N计算母线上的弯矩，母线横放，截面为100 6mm2，则b=6mm，h=100mm，计算截面系数，即计算母线的最大应力，即小于6860铝母线规定的极限应力，满足动态稳定性要求。(3) 热稳定性检查热稳定性需要最小的横截面LMY-1006矩形母线的截面选择大