【35kV变电站的一次设计7400字（论文）】

kV变电站的一次设计TOC\o"1-3"\h\u216581引言 177481.1原始资料简介 1169321.2鲁班供区负荷预测 2301082电气主接线的选择 3227422.1电气主接线设计简介 3259702.2电气主接线的特点 3202732.2.1单母分段接线的优缺点： 330542.2.2双母线接线的优缺点： 3117073主变压器的选择 5118923.1主变压器台数的确认 5285083.1.1选择原则： 5171763.1.2主变压器台数的确认： 595933.2主变压器容量的选择： 5170953.2.1主变压器容量的确定： 5179173.2.2绕组连接方式的选择： 5290943.2.3中性点连接方式的选择： 5150384短路计算 8305774.1短路的原因、形成及危害 8176194.2短路计算的方法 8122684.3本设计中短路电流的计算 871305电气设备的选择 1270605.1变压器保护隔离开关、断路器的选择 12123575.2电流互感器的选择 15233585.3电压互感器的选择 17289615.4远动及通信 17136355.5高压熔断器的选择 18145746变电站的防雷和接地设计 2122884结论 23摘要：电力行业是发电、运输和配电的行业。随着三台县芦溪镇旅游业的发展，鲁班供应区的负荷越来越大。本次设计主要设计该地区新建35kV变电站。由于该区域供电半径大、线损高、电压合格率低，供电区域用户的电压质量无法得到保证。根据该地区的电力供应需求。减少能源供应和分配能力，减少能源损失和能源供应成本，同时减少占地面积。重点介绍配电装置的选择、防雷和接地保护的配置，结合区域供电需求和工程实际情况，选择最合适的方案、各种电气设备型号和容量。关键词：35kV；变电站；母线；配电装置；避雷针1引言1.1原始资料简介电能是当今社会使用最广泛、最重要、最高效的能源。电能的使用直接促进了人类的进步和发展，成为人类最伟大的发明之一。变电站同时连接到发电厂和电力用户。它的运行状态直接影响供电系统的整体质量，对中间电能的积累和分配起着重要的作用。它的安全直接决定了整个电网的安全。电力作为一种清洁能源在使用的能源中的比重在不断增加。输电系统中重要的组成部分——变电站，它承担了电力的传输和分配。本次设计基于设计任务书设计变电站一次部分，主要分析短路计算，在此范围上选取合适的主要电气设备，设计防雷设计，绘制重要的电气接线图。芦溪镇位于三台腹地，属地级绵阳市政府驻地。位于北纬31.09179，东经105.09079。东邻老马镇，南临刘营镇，西临立新镇，北接永明镇、涪城区丰谷镇，是绵阳第一大镇。芦溪虽为镇但交通便利，G247，成万高速，成渝环线高速，西绵高速，205省道贯穿全境。芦溪镇行政面积为132.45km2，从“十二五”到“十三五”，芦溪镇加快工业化进程，紧紧围绕“五个四川”建设和战略。芦溪镇新增装机容量26.94万kVA。负荷预测方法采用年均增长率法、回归模型法和灰色模型法，采用多种数学模型，将三种方法的加权平均值作为增都区全社会用电量的预测结果。根据芦溪的实际情况，给出了高、中、低三种方案的结果，如下表所示。根据介质方案的预测结果，2016的最大负荷为302MW，2021的负荷将达到489兆瓦。芦溪镇负荷预测结果下表。1.2鲁班供区负荷预测鲁班供应区位于绵阳市芦溪镇。芦溪镇位于绵阳市南部，距绵阳市区33公里，国土面积98平方公里，人口2.7万。芦溪镇位于亚热带北缘，地形以丘陵为主。杜甫草堂风景区驰名中外，吸引了大批游客。城湾高速公路途经境内，交通发达。鲁班村依托芦溪镇的交通和地理优势，在杜甫草堂景区等旅游资源的带动下，经济持续发展，人民生活水平不断提高。绵阳经济的增长、人民生活水平的提高和“两改一同价”的实际实施，带动了城乡工农业生产和人民生活用电的增长。鲁班负荷预测如下表所示：2014年，鲁班供电区用电4040万千瓦时，负荷达到1.91兆瓦。预计2019年电力将达到0780万千瓦时，负荷将达到3.25兆瓦。2电气主接线的选择2.1电气主接线设计简介高压电器通过一条称为电器主线的连接线相互连接。它们的主要功能是能量接收和分配电路。相互连接的部分形成一个大网络，以传输高压和大电流。他们的另一个名字是主电气系统。它决定了配电装置的布局和形式。其次，它还与继电保护的布置有关，在电网的运行中起着关键作用。2.2电气主接线的特点2.2.1单母分段接线的优缺点：优点：断路器切断母线后，断路器与母线分离，主动隔离故障。，保持正常端总线的功耗。缺点：在膨胀过程中，由于膨胀同时在两个方向上平衡，所以保持对称。2.2.2双母线接线的优缺点：优点:供电可靠，调度灵活，快速适应系统运行方式和趋势变化，任意方向扩展方便灵活，仅在出线或隔离开关故障时停机。缺点:隔离开关的数量要和母线的数量相匹配。母线发生故障检修时，应进行切换。为避免误操作，应安装联锁装置[1]。根据对原始数据的分析和对上述接线方式的认识，列出了以下方案。方案1：单母线分段接线；10kV侧有8条进、出线，对重要用电用户可采用双回路供电，提高供电可靠性。方案2：单总线连接；10kV侧单母线接线，当出线端断路器检修时，线路用电中断。方案3：双母线分段接线；10kV侧双母线分段接线，任何母线分段检修时，任何线路都不需要断电。根据以上方案的比较，我们应该选择第二个作为变电站的主接线。

3主变压器的选择3.1主变压器台数的确认3.1.1选择原则：（1）为满足供电可靠性，一般采用两台主变压器；（2）为了满足系统运行的可靠性和灵敏度，高负荷变电站一般选用两台三绕组变压器。三绕组变压器占地面积小，易于操作和维护。价格低于四绕组双绕组变压器。因此，应选择两台三绕组变压器。（3）在配备两台以上主变压器的变电站中，任何一台主变压器发生事故后的剩余容量应大于总负荷的70%，并确保正常供电。3.1.2主变压器台数的确认：主变压器数量要求:对于在配电网侧形成环网的变电站，应为变电站设计两台主变压器。（2）二级和三级负荷的变电站只能使用一台变压器由于变电站与电网关系密切，且有一些一级负荷，因此采用两台主变压器并联运行。3.2主变压器容量的选择：3.2.1主变压器容量的确定：（1）一般来说，根据车站所在区域的计划负荷考虑五至十年，并考虑未来十至二十年的电力消耗增长。根据确定主变压器容量的原则，一台主变压器可保证总负荷的70%以上。结合以上数据，可以看出s总=800*6=6400kwA考虑到上述数据，本变电站单站主变压器的额定容量：SN=4000kVA。3.2.2绕组连接方式的选择：本次设计变电站电压等级为35kV和10kV，双绕组变压器与变压器绕组的连接方式为：Y／△。3.2.3中性点连接方式的选择：根据设计规范，配电网中的公共中性点不接地。单相接地短路时，当10kV侧短路电流不大于30A或35kV侧短路电流不大于10a时，中性点一般通过消弧线圈接地。由于35kV侧有一个中性点，可直接安装在中性点上，共用一套消弧线圈。因此，应使用该特性来补偿电容电流，并使最终电流具有电感性[6]。根据《电气工程电气设备手册》选用的变压器额定容量为4000kva，其中选用双绕组变压器，选用的变压器参数为：型号：GT-4000／35额定容量（kVA）：4000额定电压（kV）：高压35±8*1.25%；低压10.5连接组标号：Yd11空载损耗（kw）：4.52负载损耗（kw）：28.8阻抗电压（%）：高-低22.8最后，选择两台gb-4000/35变压器作为主变压器。与电站相邻的变电站包括110kV永安变电站（约28km）、35kV鲁班变电站（约11km）和35kV芦溪变电站（约11km）；与电站相邻的35kV线路包括35kV前锋线和35kV老马线。1）110kV永安站距离场址较远，不建议直接从110kV永安站引电。2）目前，35kV鲁班站采用单母线连接。有两台（5+10）MVA主变压器和一回35kV出线（35kV千伏线）。35kV鲁班站周围有民房。35kV出线困难。不建议直接从35kV鲁班站引入电力。3）目前，35kV芦溪站采用单母线连接，设两台（3.15+6.3）MVA主变压器，两条35kV出线（35kV前罗线、35kV前河线芦溪支线），一条规划出线（35kV芦溪鲁班线）；35kV芦溪站35kV出线走廊较少，因此不建议从35kV芦溪站引入电力。4）35kV前锋线管径较小，型号为JL/g1a-70。JL/g1a-70的极限传输容量为16.67mw。目前，俯河站主变总容量为15mva，接近该限值。因此，不建议从35kV千伏线引入电力。5）35kV老马线导线型号为JL/g1a-150，JL/g1a-150的极限输电容量为26.97mw。建议从35kV老马线引入电力。结合国家电网四川省电力公司“十三五”规划技术原则，鲁班站接入系统电压等级为35kV。结合110kV永安变电站、35kV马劳变电站、35kV鲁西变电站运行情况，本期具体接入系统方案如下:新建前进-鲁西T-鲁班35kV线路，鲁班35kV配电站接入系统方案如图所示。图1鲁班变电站接入方案

4短路计算4.1短路的原因、形成及危害用户的供配电系统应安全可靠，保证正常用电，但由于各种原因，系统总会出现故障，最严重的是短路，是指相间或相间对地连接异常。短路的主要原因有:(1)设备绝缘自然老化，机械强度下降和损坏；(2)因操作维护不当、不遵守操作规程造成的事故和管理不善；(3)自然灾害造成的线路坍塌、断线。短路的危害：由于短路后线路阻抗急剧下降，短路电流大幅增加，在高压系统中可能达到数万安培。当电流迅速增加时，系统电压下降，因此短路的后果通常是破坏性的。因此，可以看出，短路的后果非常严重。为了保证电气设备和电力系统的稳定运行，首先应尽可能消除所有短路原因，然后在短路后尽快切断故障，以恢复电网的安全运行。4.2短路计算的方法计算短路的方法包括单位值法、短路容量法等。短路计算中最简单的方法是欧姆法，但单位值法在实践中应用更广泛一些。具体步骤：(1)画出电路图，进行短路计算并推出计算点。(2)确定参考值，Sd=100MVA，Ud=Uav，推算出短路设计点所有电压的Id。(3)算出各元件标幺值电坑。(4)显示对应于短路电流的电路图，并标记短路的计算点。（5）将电路进行简化，计算每个总电抗的短路容量。4.3本设计中短路电流的计算计算回路电抗：S图2短路计算图根据前面变压器参数可得：X1-系统电抗X2-变压器电抗X3-线路电抗X4-线路电抗计算各短路点短路电流（1）K点发生三项短路时图335kV侧K点短路时网络简化图（2）点发生三项短路时图4点短路时网络简化图（3）点发生三相短路时图5点短路时网络简化图

5电气设备的选择5.1变压器保护隔离开关、断路器的选择项目所在区域为三级污染区。因此，根据国家电网公司物资采购标准，所有室外电气设备的外绝缘设计应满足ⅲ类污秽标准，35kV和10kV系统设备的具体爬电距离应为≥3.1cm/KV。1.隔离开关的选择：隔离开关的要求：（1）断开电路后，隔离开关应具有清晰可见的断开点，以判断电路是否通电。（2）断点之间应有足够的绝缘距离，以确保不发生闪络并危及操作人员的人身安全。（3）隔离开关运行时同步性好，合闸跳闸率合理。（4）该隔离开关结构简单，动作迅速可靠。带接地刀闸的隔离开关配有锁定装置，以确保正确操作。35kV侧隔离开关的选择：5kV主变进线设备:选用35kV户外组合电器，包括隔离开关、接地开关、电流互感器、断路器等，性能优良，可靠性高，维护工作量小。额定电压必须大于35kV，最大持续电流。因此，选择gn27-40.5设备，并配备手动杠杆操作机构。 短路时冲击电流为动稳定电流的峰值Idw=50KA，因此，动态稳定性满足要求。短路时的热效应为*2.08=54.1kA2.s，隔离开关允许的热效应Ir2t=202*2=800kA2.s，因为800>54.1，可以得出结论，隔离开关满足热稳定性要求。10kV侧隔离开关的选择：对于该线路的，所选隔离开关不得小于通过断路器的最大直流电流Imax=1.05*12.52/（√3*10）=722.8A，因此选择高压隔离开关GN30-12。短路时的分断冲击电流是隔离开关动稳定电流的峰值为100kA，因此动稳定满足要求。短路时的热效应为*2.08=147.11kA2.s，隔离开关的允许热效应Ir2t=402*2=3200kA2.s，因为3200>147.11，故选择这种类型的隔离开关。2.断路器的选择：通常，它起着接通和断开线路和电气设备的作用。发生故障时，应及时切断连接的故障部分，以确保电网的安全。目前，SF6断路器是市场上的主流选择。断路器的基本要求：（1）它是一种优秀的导体，应具有足够的动态和热稳定性。（2）跳闸时具有良好的绝缘效果。（3）应具有足够的分断能力，并尽可能短的时间来分离闸刀开关。（4）电气寿命和机械强度满足要求，易于维护。额定电压:UNU；额定电流：INIarm；热稳定校验满足：I2ts.Q*tts.QI2ti；短路电流下的连续工作时间：tis=tse+tbrTse：保护动作时间，一般为0.15s左右；tbr：固有开启时间，一般约为0.25秒。35kV侧断路器的选择：电路电压等级为35kV，其额定电流大于或等于通过断路器的最大直流电流Imax=1.05*12.03/（√3*10.5）=690A。因此，选择了ZN12断路器。通过断路器的电流IK=15.8a，断路器的额定分断电流为25KA，短路电流分断能力满足要求。通过断路器的短路冲击电流为40.29KA，动稳定极限值为50KA。满足动力稳定性的要求。最后，检查断路器的热稳定性，短路持续时间为。短路的热效应是。断路器的允许热效应为QK=I”2t=31.52*4=3969kA2.s，由于3969＞54.1，热稳定性满足要求，最终选择ZN12设备。10kV侧断路器的选择：Imax=1.05*12.52/（√3*10.5）=720A，因此10kV侧选择的断路器型号为zn66a-12/t660-24。断路器短路冲击电流16.91ka，动稳定电流50kA，满足动稳定要求。短路持续时间为。短路的热效应是。所有的实验数据都符合要求，所以最终选择了这种类型的设备。5.2电流互感器的选择1.电流互感器的基本须知首先，应考虑安装位置。35kV变电站的配电装置一般采用瓷绝缘结构和树酯绝缘结构。电流互感器的精度等级不得低于所提供的测量仪器的精度等级。变电站的测量和控制仪表通常使用0.5至1.0级的电流互感器。电能表所用电流互感器的电气等级不得低于0.5级。其次，它们还需要测试动态和热稳定性，以确保使用安全。2.35kV侧电流互感器的选择：一次回路最大持续工作电流A一次回路必须满足：Un＞Unet=35kVIn＞Iw.max=693.64A由于安装地点为室外，电流互感器采用油浸瓷结构，精度等级为0.5级。热稳定校验：2=2916134.92，因此，满足要求。动稳定校验：内部动稳定。外部动稳定kA。基于上述条件，可参考设备清单优先使用lcwd1-35/12003.10kV侧电流互感器的选择：流经35kV侧电路的最大连续工作电流为Un=Unet=10kVIn＞Iw.max=2427AIN.OC＞IK2”=1.62kA由于安装地点为室内，电流互感器采用树脂浇注绝缘结构。热稳定校验：It2t>动稳定校验：满足要求。根据以上条件，查阅设备清单，初步选择lzzb10-10/3000作为最终设备选型。5.3电压互感器的选择1.电压互感器的基本要求：电压的每组母线上安装和使用电压互感器，通常根据电压等级选择。通常，连接到一次绕组的UN可以在（0.9-1.1）UN的范围内浮动。35KV-110KV一般采用电磁式电压互感器。当需要检查单相接地故障时，应选择三元件五柱电压互感器或三绕组单相电压互感器。电压互感器工作的精度等级应根据所有电气设备的精度等级共同确定。2.35kV侧的电压互感器Un1=35/kVUn2=35/kV其功能是测量电压和电能的测量和控制。因此，由于选用串级绝缘箱式电压互感器，精度较高，一般为0.5。基于上述条件，可参考设备清单初步选择jdx6-35型。动态和热稳定性验证后获得的数据满足上述要求。因此，选择这种类型的设备作为变电站35kV侧的电压互感器。3.10kV侧的电压互感器Un1=Un2=10kV其功能是测量电压、电能和功率，并使用继电保护装置。采用隔油结构的电磁式电压互感器要求精度高，一般为0.5。基于上述条件，可参考设备清单初步选择jdx-10型。动态热稳定性试验后获得的数据满足上述条件。因此，选择该设备作为变电站10kV侧的电压互感器。5.4远动及通信系统采用远动通信方式，通过GPRS无线传输方式将遥信、遥测等信号上传至变电站，分别传输至配网自动化主站和市电采集系统。5.5高压熔断器的选择它由熔体、外壳和支架组成。熔融材料具有不同的熔融特性曲线，可以保护各种设备[5]。熔丝管和熔丝片有各自的材料特性，这决定了它们的额定电流。一般情况下，通过熔断器的电流不能超过模型的极限值，其顺序应为：由此可见，极限解在最大工作电流下应长期稳定，短路后迅速断开，熔断器与保护装置兼容，避免误操作。根据设备清单，所选设备类型为RN2高压熔断器。根据绵阳电网发展规划，本线导线推荐采用JL/g1a-95/20钢芯铝绞线。导体的机械和物理特性见下表：本工程线路在芦溪变电所和鲁班配电站侧各安装一根2km避雷线，避雷线采用gj-35镀锌钢。（1）导线用悬垂绝缘子串和耐张绝缘子串悬垂串采用单个fxbw4-35/70复合绝缘子串。但当线路穿越主要道路、河流和密集居民区时，根据国家电网公司《十八大事故处理办法》的有关规定，直线悬式绝缘子串采用双独立两点悬式绝缘子串。其他绝缘子串采用Fwp-x70复合绝缘子串和bw4-x70复合绝缘子串。根据塔型和导线布置的要求，跨悬式绝缘子串安装在单回路角（张力）塔的中间相和外角大于40度的侧角。Fxbw4-35/70绝缘子用于单串跳线悬式绝缘子。

6变电站的防雷和接地设计直击雷防护一直是电力系统设计的重点。按照《高压配电设备设计技术规范》第70、71、72、78和83条的要求进行保护。本次设计35kV母线用避雷器型号为fz-15。Hy5wz-9.9/27安装在10kV母线上。所有类型的避雷器都是合成绝缘氧化锌避雷器。根据公式：——侵入雷电波陡度,KV/;——进线段导线悬挂平均高度，m;l——进线段长度，Km;——避雷器的冲击放电电压或残压。得出雷电波陡度接近于2.7KV/，再有；——进波陡度，KV/m;——波的传播速度；结果表明，进波陡度为0.0.35kv/m，小于0.5kv/m，满足35kv变电站进波陡度的要求。根据以上数据，变电站规模为D=38.94m，变电站内最高点=7.5m，距避雷针高度为h=30m。我们使用两个等高避雷器来保护电站。=7.5mmmm经以上计算，采用两个30m高的避雷针，可对全站进行安全保护。图6变电站避雷针分布及保护范围图它们通过接地装置接地。接地装置通常由埋地接地体和引下线组成。变电站接地装置不仅可以降低接地电阻，还可以降低雷电流和短路引起的电位升高。它们还可以降低地电位分布、接触电位差和跨步电位差。接地电位的上升和电位的分布不应造成人身伤害和设备损坏。配电设备的结构应使操作集中，以免人走得太远而完成一个回路。同时，配电设备的结构和布置应整洁、清晰，便于操作和维护，并防止误操作