35kV变电站毕业设计35kV变电站毕业设计70.pdf

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1、 35KV 降压变电所课程设计 目 录 1.分析原始资料.错误!未定义书签。2.主变压器容量、型号和台数的选择.错误!未定义书签。主变压器的选择.错误!未定义书签。主变台数选择.错误!未定义书签。主变型号选择.错误!未定义书签。主变压器参数计算.错误!未定义书签。3.主接线形式设计.错误!未定义书签。10kV 出线接线方式设计.错误!未定义书签。35kV 进线方式设计.错误!未定义书签。总主接线设计图.错误!未定义书签。4.短路电流计算.错误!未定义书签。短路计算的目的.错误!未定义书签。变压器等值电抗计算.错误!未定义书签。短路点的确定.错误!未定义书签。各短路点三相短路电流计算.错误!未定

2、义书签。短路电流汇总表.错误!未定义书签。5.电气一次设备的选择.错误!未定义书签。高压电气设备选择的一般标准.错误!未定义书签。高压断路器及隔离开关的选择.错误!未定义书签。导体的选择.错误!未定义书签。电流互感器的选择.错误!未定义书签。电压互感器的选择.错误!未定义书签。6.防雷.错误!未定义书签。防雷设备.错误!未定义书签。防雷措施.错误!未定义书签。变配电所的防雷措施.错误!未定义书签。7.接地.错误!未定义书签。接地与接地装置.错误!未定义书签。确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢错误!未定义书签。总 结.错误!未定义书签。致 谢.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定

3、义书签。1.分析原始资料 1、变电站 类型：35kv 地方降压变电站 2、电 压 等 级：35kV/10kV 3、负 荷 情 况 35kV：最大负荷 10kV：最大负荷 4、进，出线情况：35kV 侧 2 回进线 10kV 侧 6 回出线 5、系统情况：（1）35kv 侧基准值：S=100MVA U=37KV =69.131003756.1373100322221111BBBBBBSUZKAUSI（2）10kV 侧基准值：S=100MVA U=1025.11005.105.55.103100322222122BBBBBBSUZKAUSI（3）线路参数：35kv 线路为 LGJ-120，其参数为

4、 r1=/km X1=/km 436.0348.0236.02221211=+=+=xrz/km Z=z1*l=*10=318.069.1336.41*=BZZZ 6、气象条件：最热月平均气温 30 变电站是电力系统的需要环节，它在整个电网中起着输配电的重要作用。本期设计的 35kV 降压变为 10kV 地方变电站，其主要任务是向县城和乡镇用户供电，为保证可靠的供电及电网发展的要求，在选取设备时，应尽量选择动作可靠性高，维护周期长的设备。根据设计任务书的要求，设计规模为 10kV 出线 6 回，35Kv 进线 2 回；负荷状况为 35kV 最大，10kV 最大。本期设计要严格按电力工程手册、发

5、电厂电气部分等参考资料进行主接线的选择，要与所选设备的性能结合起来考虑，最后确定一个技术合理，经济可靠的最佳方案。2.主变压器容量、型号和台数的选择 主变压器的选择 变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后 510 年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷 Smax的 60%或全部重要负荷选择，即：SN=(N-1)(MVA)式中 N 为变电所主变压器台数，本题目中 N=2。注：本变电所输出总容量为，S=3P/cos+3S1=8800KVA 主变台数选择 根据题目条件可知，主变台数为两台。主变型号选择 本变电所有 35kV、10kV 两个电压等级，根据设计规程规定，

6、“具有两个电压等级的变电所中，首先考虑双绕组变压器。根据以上条件，选择S9-6300/35变压器。主变压器参数计算 额定电压高压侧 352%，低压侧，连接组别为 YN，d11，阻抗电压百分数 Uk=%，Pk=.=+=+=62.1458.14065.158.143.6100355.7100065.13.610003550.3410002222222222TTTNNKTNNKTXRZSUUXSUPR 3.主接线形式设计 根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料。依据对主接线的基本要求和适用范围，确定一个技术合理，经济可靠的主接线最佳方案。10kV 出线接线

7、方式设计 对于 10KV 有六回出线，可选母线连接方式有分段的单母线接线，单母线带旁路母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。根据要求，单母线带旁路母线接线方式满足“不进行停电检修”和经济性的要求，因此 10KV 母线端选择单母线带旁路母线接线方式。35kV 进线方式设计 本题目中有两台变压器和两回输电线路，故需采用桥形接线，可使断路 最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。外桥形接线的特点为：供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路 器并有一台变压器停运。桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，变压器检修时，变压器需较长时间停运。内桥形接线的特点为：变压器的投入和切除较为复杂，需动作

8、两台断 器，影响一回线路的暂时供电桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，出线断路器检修时，线路需较长时间停运。其中外桥形接线满足本题目中“输电线路较短，两变压器需要切换运行”的要求，因此选择外桥接线。总主接线设计图 35KV10KV母线 图 3-1 主接线设计 4.短路电流计算 短路计算的目的（1）选择有足够机械稳定度和热稳定度的电气设备。（2）为了合理地配置各种继电保护和自动装置并正确确定其参数，必须对 电力网发生的各种短路进行计算和分析（3）在设计和选择电力系统和电气主接线时，为了比较各种不同的方案的接线图，确定是否采用限制短路电流的措施等，都要进行必要的短路计算。（4）进行电力系统暂态稳

9、定计算，研究短路时用电客户工作的影响等。也包含一部分短路计算。变压器等值电抗计算（1）35KV 侧基准值,标幺值计算 取 SB=100MVA UB1=37KV（规定)(B 表示基准值、N 表示额定值)068.169.1362.14*946.03735*69.1356.1*337356.137*310031111111111=BTTBNBBBBBBZZZUUUIUZKAUSI（2）10KV 侧基准值,标幺值计算 取 SB=100MVA UB=（规定)952.05.1010*1025.15.5*35.1035.55.10*3100322222222=BNBBBBBBUUUIUZKAUSI 短路点的

10、确定 在正常接线方式下，通过电器设备的短路电流为最大的地点称为短路计算 点，比较断路器的前后短路点的计算值，比较选取计算值最大处为实际每段线路上短路点。基于该原则选取短路点如下：35KV 线路上短路点为 F3,F4 10KV 线路上短路点为 F1,F2 35KV10KVF1F2F3F435/10.5主变 图 4-1 短路点标示图 各短路点三相短路电流计算（1）F1 点短路三相电流 IF1 计算 等值电路如下左图示 =+=93.02068.12318.0237.06.593.0946.05.5*11111ZKAZUIIBF F10.9460.2370.3181.0680.3181.0680.94

11、60.2370.3180.3181.068F2 图 4-2 短路点标示图 （2）F2 点短路三相电流 IF2 计算 等值电路如上右图示 =+=464.1068.12318.0237.055.3464.1946.05.5*22112ZKAZUIIBF（3）F3 点短路三相电流 IF3 计算 等值电路如下左图示 =+=396.02318.0237.0727.3396,0946.056.1*33123ZKAZUIIBF（4）F4 点短路三相电流 IF4 计算 等值电路如上右图示 =+=555.02318.0237.066.2555.0946.056.1*44124ZKAZUIIBF 短路电流汇总表

12、表 4-1 短路电流汇总：短路点 F1 F2 F3 F4 短 路 电流 5.电气一次设备的选择 高压电气设备选择的一般标准 导体和电器的选择设计、必须执行国家的有关技术、经济的政策，并应做到技术先进、安全可靠、运行方便和适当的留有发展余地，以满足电力系统安全经济运行的需求。应满足正常运行，检修，短路和过电压情况下的需求，并考虑到远景发展需要。按当地环境条件校核。应力求技术先进和经济合理 选择异体时应尽量减少品种 扩建工程应尽量使新老电器型号一致 选用新产品，均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。断路器全分闸时间包括断路器固有分闸时间和电弧燃烧时间。该系统中各断路器的短路切除时间列表如下，这

13、里架设各断路器的全开断时间为，由于短路电流周期分量的衰减在该系统中不能忽略，为避免计算上的繁琐，较验热稳定时用等值时间法来计算短路点电流周期分量热效应 QK。等值时间法计算短路电流周期分量热效应 QK：jzKtIQ=2 FII=dtkdtIItttztjz=02022 Izt为短路电流周期分量的起始值 其中令 k=1 查电力工程手册得到等值时间 tjz 表 5-1：时间 10kv 线路 10kv 分段开关 主变10kv侧 主变35KV侧 35KV 线路桥 35KV 线路 Tpr（s）05 10 15 20 25 30 tab（s）0 06 0 06 0 06 0 06 0 06 0 06 Tk

14、=tpr+ta（s）0 56 1 06 1 56 2 06 2 56 3 06 tjz（s）04 0 78 1 25 1 68 21 2 58 高压断路器及隔离开关的选择 开关电器的选择及校验原则 选择较验 电压 1NeUU 电流 maxIKIe 按断开电流选择，INbrztKII=按短路关合电流来选择 INcl=IIztIsh55.255.2 按热稳定来选择 KtQtI2 注：(FztIII=)（1)主变压器 35KV 侧断路器及隔离开关的选择 3.6=NSMVA 351=NUKV 9.103353103.63311=NNNUSIA 在此系统中统一取过负荷系数为则最大电流 85.1559.1

15、035.1max=IA 最热月平均气温 30，综合修正系数 K=SKAtIQjzK=222)(34.2368.1727.3 表 5-2 开关电器的选择：计算数据 断路器型号及参数 隔离开关型号及参数 SW3-35 GN2-35/400 U(KV)35 Ue 35 Ue 35 IMAX/K(A)Ie 1000 Ie 400 Izt=IF3(KA)INbr QK tIt2 108945.162=tIt2 9805142=ISh=(KA)INcl 25 30 Ies 42 Ies 52 （2)35KV 侧桥断路器及隔离开关的选择 3.6=NSMVA 351=NUKV 9.1031=NIA 85.15

16、59.1035.1max=IA 最热月平均气温 30，综合修正系数 K=KAIIIFzt66.24=SKAtIQjzK=222)(86.141.266.2 表 5-3 开关电器的选择：计算数据 断路器型号及参数 隔离开关型号及参数 SW3-35 GN2-35/400 U(KV)35 Ue 35 Ue 35 IMAX/K(A)Ie 1000 Ie 400 Izt=IF4(KA)2 66 INbr QK 1486 tIt2 108945.162=tIt2 9805142=ISh=(KA)6783 INcl 25 30 Ie42 I52 s es （3）主变压器 35KV 侧线路隔离开关的选择 SK

17、AtIQjzK=222)(84.3558.2727.3 其余同主变压器 35KV 侧隔离开关的选择相同参看表 1-3（4）主变压器 10KV 侧少油断路器的选择 3.6=NSMVA 102=NUKV=103103.63322NNNUSI363.7A 在此系统中统一取过负荷系数为则最大电流 AI6.5457.3635.1max=KAIIFzt55.32=最热月平均气温 30，综合修正系数 K=SKAtIQjzK=222)(75.1525.155.3 表 5-4 开关电器的选择：计算数据 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 U(KV)10 Ue 10 IMAX/K(A)5456 Ie

18、630 Izt=IF2(KA)355 INbr 16 QK 1575 tIt2 5122162=ISh=(KA)9053 INcl 40(峰值)Ies 40 （5）10KV 侧线路断路器的选择 3.6=NSMVA 102=NUKV=2NI363.7A AIN23.12137.363=在此系统中统一取过负荷系数为则最大电流 AI85.18123.1215.1max=A KAIIFzt6.51=最热月平均气温 30，综合修正系数 K=SKAtIQjzK=222)(54.124.06.5 该处断路器的选择同 10KV 侧线路断路器列表如下 表 5-5 开关电器的选择：计算数据 断路器型号及参数 SN

19、10-10/630-16 U(KV)10 Ue 10 IMAX/K(A)18185 Ie 630 Izt=IF1(KA)56 INbr 16 QK 1254 tIt2 5122162=ISh=(KA)1428 INcl 40(峰值)Ies 40 （6）10KV 母线分段开关的选择 3.6=NSMVA 102=NUKV AIN23.121=在此系统中统一取过负荷系数为则最大电流 AI85.181max=KAIIFzt6.51=最热月平均气温 30，综合修正系数 K=SKAtIQjzK=222)(46.2478.06.5 该处断路器的选择和 10KV 侧线路断路器相同列表如下：表 5-6 计算数据

20、 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 U(KV)10 Ue 10 IMAX/K(A)18185 Ie 630 Izt=IF1(KA)56 INbr 16 QK 2446 tIt2 5122162=ISh=(KA)1428 INcl 40(峰值)Ies 40 导体的选择（1）主变压器 10KV 引出线 35KV 以下，持续工作电流在 4000A 及以下的屋内配电装置中，一般采用 矩 形 母 线，本 设 计 中 低 压 侧 Imax=545.6A。根 据 要 求，查 表 可 选 择450=bh 单条竖放铝导体 LMY.其长期允许载流量为 594A 现对其进行较验：AIAIal6.545

21、594max=满足长期允许发热条件 热稳定校验：75.152=tIQztK 226min20018.4337.10301.11073.1901.137.10330245200245ln149ln149mmmmCKQSKCSKSwf=A AIN52=确级准 选取 LQZ-35 型电流互感器。（2）主变 35KV 侧电流互感器 AIAIal85.1559.1035.1)20075(max=AIN52=确级准 选取 L-35 型电流互感器。（3）主变 10KV 侧电流互感器 AIAIal6.5457.3635.1)60015(max=AIN52=确级准 选取 LQZ-35 型电流互感器。（4）10K

22、V 母线电流互感器 AIAIal6.5457.3635.1)60015(max=AIN52=确级准 选取 LQZ-35 型电流互感器。（5）10KV 引出线电流互感器 AIAIal85.18123.1215.1)20075(max=AIN52=确级准 选取 LB-35 型电流互感器。电压互感器的选择（1）主变 35KV 侧电压互感器 KVUUNSN35=选择油浸式电压互感器 初级绕组 35 次级绕组 选择 JDJ-35 （2）主变 10KV 侧电压互感器 KVUUNSN10=选择油浸式电压互感器 初级绕组 10 次级绕组 选择 JDJ-10 6、支持绝缘子和穿墙套管的选择（1）35KV 户外支

23、持绝缘子 KVUUNSN35=根据额定电压选择 ZL-35/4Y 校验动稳定:NFOFFNFFmmhbHHKNFFdMAXCPHMAXdC24006.5.723705.3996969)10376.355.2(75.011073.15.3995.71238024.26.0237_1=+=+=所选元件符合要求。（2）10KV 户内支持绝缘子 KVUUNSN10=动稳定校验:NFOFFNFFmmhbHHKNFFdMAXCPHMAXdC24006.701705.1994.624.62)1055.355.2(75.011073.15.1995.71217024.26.0237_1=+=+=所选元件符合要

24、求。（3）10KV 进线穿墙套管 AIkIIKVUUMAXNalNSN52010=根据额定电压和额定电流选择 CB-10 热稳定校验：)(57.1)(2.7258.32222SKAQSKAtIKt=动稳定校验：NNiaLFNFFshCCdC450035)1055.355.2(75.0265.31073.11073.145006.0237_27_=满足条件。（4）10KV 出线穿墙套管 AIkIIKVUUMAXNalNSN52010=根据额定电压和额定电流选择 CC-10 热稳定校验：)(54.12)(20005202222SKAQSKAtIKt=动稳定校验：NNiaLFNFFshCCdC750

25、085)105.555.2(75.02749.31073.11073.175006.0237_27_=满足条件。6.防雷 防雷设备 防雷的设备主要有接闪器和避雷器。其中，接闪器就是专门用来接受直接雷击（雷闪）的金属物体。接闪的金属称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，或称架空地线。接闪的金属带称为避雷带。接闪的金属网称为避雷网。避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入变配电所或其它建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器应与被保护设备并联，装在被保护设备的电源侧。当线路上出现危及设备绝缘的雷电过电压时，避雷器的火花间隙就被击穿，或由高阻变为低阻，使过电压对大地放电，从而保护了设备的绝缘。避

26、雷器的型式，主要有阀式和排气式等。防雷措施 1.架空线路的防雷措施（1）架设避雷线 这是防雷的有效措施，但造价高，因此只在 66KV 及以上的架空线路上才沿全线装设。35KV 的架空线路上，一般只在进出变配电所的一段线路上装设。而 10KV 及以下的线路上一般不装设避雷线。（2）提高线路本身的绝缘水平 在架空线路上，可采用木横担、瓷横担或高一级的绝缘子，以提高线路的防雷水平，这是 10KV 及以下架空线路防雷的基本措施。（3）利用三角形排列的顶线兼作防雷保护线 由于 310KV 的线路是中性点不接地系统，因此可在三角形排列的顶线绝缘子装以保护间隙。在出现雷电过电压时，顶线绝缘子上的保护间隙被击

27、穿，通过其接地引下线对地泄放雷电流，从而保护了下面两根导线，也不会引起线路断路器跳闸。（4）装设自动重合闸装置 线路上因雷击放电而产生的短路是由电弧引起的。在断路器跳闸后，电弧即自行熄灭。如果采用一次 ARD，使断路器经或稍长一点时间后自动重合闸，电弧通常不会复燃，从而能恢复供电，这对一般用户不会有什么影响。（5）个别绝缘薄弱地点加装避雷器 对架空线路上个别绝缘薄弱地点，如跨越杆、转角杆、分支杆、带拉线杆以及木杆线路中个别金属杆等处，可装设排气式避雷器或保护间隙。变配电所的防雷措施（1）装设避雷针 室外配电装置应装设避雷针来防护直接雷击。如果变配电所处在附近高建（构）筑物上防雷设施保护范围之内

28、或变配电所本身为室内型时，不必再考虑直击雷的保护。（2）高压侧装设避雷器 这主要用来保护主变压器，以免雷电冲击波沿高压线路侵入变电所，损坏了变电所的这一最关键的设备。为此要求避雷器应尽量靠近主变压器安装。阀式避雷器至 310KV 主变压器的最大电气如下表。表 6-1：避雷器的接地端应与变压器低压侧中性点及金属外壳等连接在一起。在每路进线终端和每段母线上，均装有阀式避雷器。如果进线是具有一段引入电缆的架空线路，则在架空线路终端的电缆头处装设阀式避雷器或排气式避雷器，其接地端与电缆头外壳相联后接地。（3）低压侧装设避雷器 这主要用在多雷区用来防止雷电波沿低压线路侵入而击穿电力变压器的绝缘。当变压器

29、低压侧中性点不接地时（如 IT 系统），其中性点可装设阀式避雷器或金属氧化物避雷器或保护间隙。在本设计中，配电所屋顶及边缘敷设避雷带，其直径为 8mm 的镀锌圆钢，主筋直径应大于或等于 10mm 的镀锌圆钢。7.接地 接地与接地装置 电气设备的某部分与大地之间做良好的电气连接，称为接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体，或称接地极。专门为接地而人为装设的接地体，称为人工接地体。兼作接地体用的直接与大地接触的各种金属构件、金属管道及建筑物的钢筋混凝土基础等，称为自然接地体。连接接地体与设备、装置接地部分的金属导体，称为接地线。接地线在设备、装置正常运行情况下是不载流的，但在故障情况

30、下要通过接地故障电流。接地线与接地体合称为接地装置。由若干接地体在大地中相互用接地线连接起来的一个整体，称为接地网。其中接地线又分为接地干线和接地支线。接地干线一般应采用不少于两根导体在不同地点与接地网连接。确定此配电所公共接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢 1 确定接地电阻 按相关资料可确定此配电所公共接地装置的接地电阻应满足以下两个条件：RE 250V/IE RE 10 IE=IC=60(60354)A/350=34.3A 故 RE 350V/34.3A=综上可知，此配电所总的接地电阻应为 RE10 2 接地装置初步方案 现初步考虑围绕变电所建筑四周，距变电所 23m，打入一圈直径 50mm

31、、长 2.5m 的钢管接地体，每隔 5m 打入一根，管间用 404mm2 的扁钢焊接。3 计算单根钢管接地电阻 单根钢管接地电阻 RE(1)100m/2.5m=40 4 确定接地钢管数和最后的接地方案 根据 RE(1)/RE=40/4=10。但考虑到管间的屏蔽效应，初选 15 根直径50mm、长 2.5m 的钢管作接地体。以 n=15 和 a/l=2 再查有关资料可得 E 。因此可得 n=RE(1)/(ERE)=40/4)15 考虑到接地体的均匀对称布置，选 16mm 根直径 50mm、长 2.5m 的钢管作 地体，用 404mm2 的扁钢连接，环形布置。总 结 2010 年 12 月 1 日

32、，我开始了我的课程设计工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。遇到困难，我会觉得无从下手，不知从何写起；当困难解决了，我会觉得豁然开朗，思路打开了；当论文经过一次次的修改后，基本成形的时候，我觉得很有成就感。同时，我也在思考，课程设计论文的完成预示着什么 12 月 4 日，老师对我的所准备的资料基本满意，于是我们开始对论文的推敲。在不断的肯定与否定中，并且结合我实际现有的资料内容，我开始准备我的论文提纲。老师对这次的修改很满意，说基本就可以了，正文中的一些小的地方再修改一下，论文的其他部分内容，如：英文资料及翻译、论文的

33、封面格式等再进行补充完善，就没什么问题了。我的心长长出了一口气，觉得身上的担子轻了一点，觉得就像打了一场仗，胜利的曙光就在眼前那种感觉。当然，至此，我知道还不是整个论文的完成，因为还需要答辩，还要有答辩老师的提问与意见，我的论文才能最终定稿。因此，我还需要继续努力，好好准备答辩，认真检查我的论文，更好的完善。致 谢 本次课程设计能够顺利完成，得益于李资老师的悉心指导和同组几位同学的大力帮助，在此，我首先要对他们表示衷心的感谢，如果没有他们，凭我个人的力量是很难在这麽短的时间里完成着这份课程设计的。在做设计期间，几乎每一个步骤对我们都是一个挑战，在这种情况下，李资老师不厌其烦，一遍遍给我们讲解重

34、点难点，并协助我们完成了短路电流计算这一环节。对此，我再次表示深深地感谢！课程设计本来就是一个 teamwork,它需要同组者的团结与协作，更需要彼此间的理解和支持。我的同组者马瑞，田刚在这方面做得非常到位。刚开始我们 10 人分工协作各自负责设计中的一块，最后几天里把自己熟悉的一块给另外几人讲明白后再合作将初稿电子版做成。总之整个设计过程中他们教会了我很多，我受益匪浅。参考文献 1 电气工程设计手册 2 黄纯华编.发电厂电气部分课程设计参考资料，天津大学出版社.3 西北电力设计院编著.发电厂变电所电气接线和布置 4 电力工业部西北电力设计院编著.电力工程电气设备手册 （上，下册）5 现代城市电网 35KV 变电所典型方案设计.山东电力集团公司.中国电力出版社.6 姚春球编.发电厂电气部分.中国电力出版社 7 工厂常用电气设备手册.水利水电出版社 8 夏道止编著.电力系统分析.中国电力出版社.9 吴靓，谢珍贵编著.发电厂机变电站电气设备.中国水利水电出版社.10 何仰赞，温增银编著.电力系统分析 （上，下册）.