35kV箱式变电站设计

本科生毕业论文（设计）题目：35KV农网型箱式变电站设计姓名：学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化班级：学号：指导教师：完成时间：35KV农网型箱式变电站设计摘要本课题的主要内容包括箱式变电站的发展应用，箱式变电站的结构分类，箱式变电站一次系统设计及其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。本次设计中进行了电气主接线的设计、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、母线等）、各电压等级配电装置设计、各器件继电保护和整定设计以及防雷保护的配置。35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为35kV，低压侧额定电压为10kV，主变压器容量为5000kVA。35kV侧母线采用单母线，10kV侧母线采用单母线分段接线方式。关键词：箱变；结构；一次系统；二次系统IDesignof35kVagriculturalbox-typetransformersubstatioAbstractThearticleregardbox-typetransformersubstationasadevelopmentforrelatingbox-typetrasubstationapplied,theconstructionofbox-typetransformersubstationdividesintose-section,thetreatisebox-typetransformersubstationatheveryequipmentsindesigninsubsystemchoosestwosubsystemsdesign,andtheintelligenceofbox-typetransformersubstationsupervisesandcosystem.Thereisalsoadesignformainelectricalconnectioninthisengineering,thecalculationforshort-circuitelectriccurrent,theselectionofelectricaldeviceandcalibration(includingcircuitbreaker,isolator,currenttransformer,potentialtransformer,busbaretc.)andthedesignfordistributiper.voltagegrade,directcurrentsystemandlightningprotectionisalsoincluded.Thedesignhisidesumofbox-typetransformersubstasettlesionelectricvoltageas35kV,thelow-pressuresidesumsettleselectricvoltageas10kV,maintransformercapacityis5000kVA.Thelordconnectsthesinglemotherinadoptioninlinelinecentsegmentconnectstheline.Electricvoltageof35kVsectionabusbarscheme,electricvoltageof10kVsectionalizedsingleandtransferbusbar.Keywords：Box-typetransformersubstati；Construction；Firstsystem；SecondsystemII目录摘要IAbstract第一章绪论1.1引言11.2箱式变电站的类型11.3箱式变电站的结构11.4箱式变电站的技术特点21.5设计任务31.6设计思路与步骤3第二章负荷统计及计算2.1自然条件42.2负荷统计42.3负荷计算52.3.1一段母线52.3.2二段母线5第三章主变压器的选择3.1主变压器的选择7第四章主接线的设计方案4.1选择主接线的形式8第五章短路电流的计算5.1短路电流计算的目的95.2短路点的确定95.3短路电流的计算9第六章电气设备的选择6.1母线的选择及校验136.1.1母线材料的选择136.1.2母线截面形状的选择136.1.3母线的放置136.1.435kV侧母线的选择136.1.410kV侧母线的选择156.1.510kV侧出线选择及校验176.2断路器的选择及校验186.2.135kV侧断路器的选择及校验186.2.210kV侧断路器的选择及校验196.2.310kV出线侧断路器的选择及校验206.2.4分段断路器的选择216.3隔离开关的选择及校验216.3.135kV侧隔离开关的选择及校验216.3.210kV侧隔离开关的选择及校验226.3.310kV出线侧隔离开关的选择及校验226.3.4分段隔离开关的选择236.4电流互感器的选择及校验236.4.135KV侧电流互感器的选择236.4.210kV侧电流互感器的选择及校验246.4.310kV出线侧电流互感器的选择及校验256.5电压互感器的选择与校验256.5.1电压互感器的选择及校验256.5.2其保护熔断器的选择及校验266.6绝缘子的选择及校验276.6.135kV侧绝缘子的选择及校验276.6.210kV侧绝缘子的选择及校验276.7穿墙套管的选择286.7.110KV侧穿墙套管的选择286.8电力电容器的选择296.8.1电容器的选择296.9站用变的选择306.9.135KV站用变的选择306.9.210KV站用变的选择306.10熔断器的选择316.10.1保护所用变的熔断器的选择316.10.2保护10KV侧电压互感器的熔断器的选择326.10.3保护电力电容的熔断器的选择32第七章继电保护7.1电力变压器的保护347.1.1变压器的瓦斯保护347.1.2变压器的纵差动保护357.1.3变压器的过电流保护377.1.4变压器的过负荷保护387.210kV出线的保护397.2.110kV线路保护的设计原则397.2.210kV出线保护的配置与整定397.310KV分段母线的保护7.410KV母线的保护427.5电力电容器的保护427.5.1保护装置的选择427.5.2整定计算437.6自动重合闸43第八章二次系统部分8.1二次系统的定义及分类448.2二次系统设计448.3断路器控制与信号回路453.1概述458.3.2电气测量与信号系统47系统的绝缘监察装置47箱式变电站的监控内容48电参量监测与保护48防凝露保护48变压器室温度保护49参数在线数字化显示和设定49系统组网与集中化管理49配电网自动化的功能49综合自动化装置的选择50概述518.7.2主要特点518.7.3装置的保护功能简介528.7.4通用技术数据538.7.5装置简介55第九章变电站的防雷保护9.1变电站的保护对象589.2变电站的防雷保护589.2.1雷电过电压保护589.2.2直击雷的防护609.2.3变电站侵入波的保护61第十章接地保护10.1接地的种类6210.2保护接地装置的确定6210.3人工接地装置的确定6310.4单根垂直接地体的接地电阻的确定6310.5接地体根数的确定63第十一章箱变电气五防保护11.1电气“五防”内容6411.2实现“五防”的途径64第十二章变电站的平面布置及交流原理图12.1箱式变电站总体布置6512.2变电站一次系统图见附页图0016512.335KV侧箱体的平面布置图见附页图0026512.410KV侧箱体的平面布置图见附页图0036512.5电容箱箱体的平面布置图见附页图0046512.6变电站的整体平面布置图见附页图0056512.7五防锁程序图见附页图0066512.8各柜交流原理图见附页图007-01165第十三章结论参考文献致谢 第十一章箱变电气五防保护11.1电气“五防”内容(1)防止误分误合开关；(2)防止带负荷拉合刀闸（或推拉小车）；(3)防止带电挂地线（合地线刀闸）；(4)防止带地线合开关（合刀闸）；(5)防止误入带电间隔11.2实现“五防”的途径(1)机械闭锁(2)电气闭锁（分合闸回路中串联隔离开关辅助节点）(3)电磁强制闭锁（强制型带电显示器带电磁锁）(4)程序锁（包括电控锁、刀闸锁、直拨锁、电磁锁、挂锁、户内户外程序门锁等）(5)微机“五防”(6)用特殊工具才能打开的封门(7)警示标识和警示栏杆以及隔网门本次设计实现“五防”的途径采用程序锁。第十二章变电站的平面布置及交流原理图12.1箱式变电站总体布置35kV箱式变电站高压室额定电压35kV，低压室额定电压10kV。主变压器额定容量为5000kVA，站用变压器额定容量为800kVA，分别接在35kV、10KV母线上。箱体采用了双层密封，双层铁板间充入高强度聚胺脂，具有隔温、防潮等特点。外层采用不锈钢体，底盘钢架采用金属喷锌技术,有良好的防腐性能。内层采用铝合金扣板箱体内安装空调及除湿装置，从而是设备运行不受自然环境及外界污染的影响。可保证设备在-40～+40℃之间运行。内部一次系统采用单元真空开关柜结构。开关柜内设有上下隔离刀闸，ZN12-35型真空断路器，选用干式高精度的电流互感器和电压互感器，电容器采用高质量并联电容器，并装有放电PT，站内装有多组氧化锌避雷器。一次系统连接采用封闭母线结构，在每个单元柜装有“五防锁”，保证了人身与设备的安全[29]。箱式变电站主要包括4部分，分别为框架、高压室、低压室、变压器室。框架：基本结构是由槽钢、角钢和钢板焊接而成，外股、门和顶盖用新材料色彩钢板制作。高压室：装备真空断路器。包括三工位负荷开关、熔断器、互感器、避雷器等。低压室：装备全国统一设计的GGD型固定式低压配电屏、包括主开关柜、计量柜、多路出线柜、耦合电容器。变压器室：配备5000kVA变压器，室顶装有温度监控仪启动的轴流风扇。12.2变电站一次系统图见附页图00135KV侧箱体的平面布置图见附页图00210KV侧箱体的平面布置图见附页图003电容箱箱体的平面布置图见附页图00412.6变电站的整体平面布置图见附页图00512.7五防锁程序图见附页图00612.8各柜交流原理图见附页图007-011第十三章结论本课题主要对35kV农网型箱式变电站进行设计，系统的介绍了农网型箱式变电站的结构、特点以及其应用领域和市场前景。所做的工作主要包括四个方面：首先是农网型箱式变电站整体结构设计，包括主变压器和站用变压器容量，接线组别的确定，以及高压室、低压室、和变压器室的布置；其次是农网型箱式变电站的一次系统设计及各电器设备的选型和校验，35kV侧母线采用单母线，10kV侧母线采用单母线分段接线方式；再次是农网型箱式变电站的继电保护设计和二次系统设计；最后是农网型箱式变电站接地装置、防雷保护及智能监控功能设计。在本次设计中，我应用到了自己以前学过的知识，如《电力系统继电保护》、《电力系统分析》等；在图书馆我查阅了许多相关资料，总结所学到的知识，当然也遇到了许多困难，但在**老师的悉心指导下，最终完成了设计任务；通过这次系统设计让我对自己的专业知识有了进一步的巩固与提高，特别是对电器设备的选型，主电路的接线方式有了比较深刻的了解。由于本人经验和设计时间有限，可能有疏漏和不足，恳请各位老师指正。参考文献[1]黄绍平.成套电器技术[M].湖南工程学院讲义（内部资料），2002[2]庞腊成.智能农网型箱式变电站[J].农村电气化，2007，（7）：62-63[3]黄东平.35KV农网型箱式变电站在农网改造中的应用[J].继电器，2004，（16）：66-67[4]《工厂常用设备手册》编写组.工厂常用设备手册[M].中国电力出版社，2003：5-108[5]国家电力公司农电部编.35KV及以上工程[M].中国电力出版社，2002：708-750[6]中国航空工业规划设计研究院等编.工业与民用配电设计手册[M].中国电力出版社，1994：1-419[7]弋东方.电力工程电气设备手册电气一次部分[M].中国电力出版社，2000[8]唐志平.供配电技术[M].电子工业出版社，2005：69-277[9]余健明，同向前，苏文成.供电技术[M].机械工业出版社，1997：135-155[10]刘介才.工厂供电设计指导[M].机械工业出版社，2004：22-165[11]陈衍.电力系统稳态分析[M].中国电力出版社，1995：29-137[12]李光琦.电力系统暂态分析[M].中国电力出版社，1995：67-93[13]刘介才.工厂供电[M].机械工业出版社，2003：38-378[14]熊信银.发电厂电气部分[M].中国电力出版社，2004：102-210[15]李义山.变配电实用技术[M].机械工业出版，2001：71-144[16]KuffelE.etal.High-voltageEngineering[M].PergamonPress,1997.[17]StephenL.Herman，DonaldE.Singleton，Delmar'sStandardGuidetoTransformers，DelmarPublishers，NewYork，1996，99-108[18]纪建伟，黄丽华，房俊龙，孙国凯.电力系统分析[M].中国水利水电出版社，2002：15-221[19]都洪基.电力系统继电保护原理[M].东南大学出版社，2007：1-208[20]马永翔.电力系统继电保护[M].重庆大学出版社，2004：24-247[21]许业清.实用无功功率补偿技术[M].中国科学技术大学出版社，1998：67-169[22]张玉诸.发电厂及变电所的二次接线[M].东北农业大学，2000：57-77[23]卞尚，李新华.农网型箱式变电站的市场预测[J].江苏电器，2004，（3）：46-47[24]郑永坤.35KV农网型箱式变电站的发展与应用[J].农村电气化，2002，（9）：11-12[25]崔强.35/10KV智能农网型箱式变电站简介及设计选型[J].西北水力发电，2006，（2）：13-15[26]JohnJ.WindersJr.，PowerTransformersPrinciPlesandAPPlications，MareelDekker，Inc，NewYork.2002，93-100[27]AlexanderPublicationseditor，DistributionTransformerHandboo.AlexanderPublications，NewportBeach，California,2001，15-30[28]赵智大.高电压技术[