35kV箱式变电站设计--设备选型及变电站布置（含cad源图+开题报告+ppt等）--毕业设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2011年度本科生毕业论文（设计） 35设备选型及变电站布置 2011年 6月 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 2011 of 5 kV of 2011买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 毕 业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的毕业论文（设计）是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文（设计）不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 毕业论文（设计）授权使用说明 本论文（设计）作者完全了解红河学院有关保留、使用毕业论文（设计）的规定，学校有权保留论文（设计）并向相关部门送交论 文（设计）的电子版和纸质版。有权将论文（设计）用于非赢利目的的少量复制并允许论文（设计）进入学校图书馆被查阅。学校可以公布论文（设计）的全部或部分内容。保密的论文（设计）在解密后适用本规定。 作者签名： 指导教师签名： 日期： 日期： 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 毕业论文（设计）答辩委员会 (答辩小组 )成员名单 姓名 职称 单位 备注 主席（组长） 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 摘 要 35式变电站根据目前中小型土建变电站不能接近负荷中心，占地面积大以及其经常暴露在户外安全隐患大的问题而进行设计的。其采用箱式设计的思路来解决以上的问题。本设计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、 箱式变电站箱体的确定及其总体布置 、 短路电流计算和 箱式变电站电气设备的选型。 35式变电站的高压侧额定电压为 35压侧额定电压为 10变压器容量为 500035线侧为线路变压器单元接线， 10为单母线接线。其中， 35电 装置和主变压器放置于 3510电装置放置于 10体中。 关键词 ： 箱式变电站；短路；选型；结构；布置 买文档就送您 纸 ， Q 号交流 11970985 或 401339828 2 5kV on is to an of to of to of of of to 5kV of 5of 000035KV of 10KV of a 35kV in in 5100kV in 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 目录 原始资料 . 5 第一章 绪论 . 7 本设计研究的目的和意义 . 7 研究目的 . 7 研究意义 . 7 国内外发展现状 . 7 理论渊源及演化 . 7 国外相关研究综述 . 7 国内相关研究综述 . 7 箱式变电站的发展前景 . 8 本设计的任务 . 8 第 2 章 短路计算电流及其计算 . 9 短路的原因及其危害 . 9 计算短路电流的目的和简化假设 . 10 短路电流计算过程 . 10 第 3 章 一次系统设计与设备选型 . 17 35式变电站一次系统设计 . 17 概述 . 17 一次系统设计原则 . 17 一次系统设计 . 17 设备选型 . 18 箱式变电站设备选型应注意的方面 . 18 设备选型的基本原理 . 19 高低压电器设备选择的要求 . 20 断路器的选型 . 21 熔断器的选型 . 26 互感器的选型 . 28 隔离开关的选型 . 30 买文档就送您 纸 ， Q 号交流 11970985 或 401339828 4 开关柜的选型 . 31 母线的选型 . 33 电缆的选型 . 34 架空线的选型 . 37 避雷器的选型 . 37 第 4 章 35式变电站总体布置 . 38 箱式变电站的类型、结构与技术特点 . 38 1 箱式变电站的类型 . 38 箱式变电站的结构 . 38 3 箱式变电站的技术特点 . 39 箱式变电站与常规变电站的对比分析 . 40 式变电站箱体确定及其总体布置 . 41 体结构的确定 . 41 理配置 . 41 式变电站总体布置 . 42 第 5 章 结论 . 43 参考文献 . 44 附录 A . 45 附录 B . 42 致谢 . 44 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 原始资料 1. 某工厂为保证供电需要，要求设计一座 35压变电站，以 10缆给各车间供电。距离本变电站 6有一系统变电所，用 35回架空线路向待设计的变电所供电。待设计变电所 10无电源。 2. 系统最大运行方式时， 35线短路容量为 3k m a x = 1 0 0 0 M V ；系统最小运行方式时， 35线短路容量为 3k m 6 5 0 M V 。变电站 35电线路定时限过电流保护装置的整定时间 s，工厂总降压变电所保护的动作时间不得大于 厂在总降压变电所 35源侧进行电能计量。工厂最大负时功率因数不得低于 3. 本变电所 10线到各车间均用电缆供电，其中一车间、二车间和 机加工车间 为二级负荷，其 余为三级负荷，年最大负荷利用小时 000h。各馈线负荷如下表所示（有功负荷同时系数和无功负荷同时系数分别为 Kp=q= 表 1 变电所负荷统计表 序号 车间名称 有功计算负荷（ 无功计算负荷（ 1 一车间 620 470 2 二车间 415 365 3 机加工车间 475 535 4 锻工车间 530 550 5 装配车间 430 500 6 高压站 650 490 7 高压泵房 425 310 8 其他 540 455 其中一、二车间 由出线 1 供电， 机加工车间、锻工车间、装配车间由出线2 供电，高压站、高压泵房由出线 3 供电，其他的由出线 4 供电。 买文档就送您 纸 ， Q 号交流 11970985 或 401339828 6 表 2 变电站用电的主要负荷统计表 序号 设备名称 额定容量（ 功率因数 台数 1 检修电源箱 2 直流 3 通风 4 通风 5 6 空调 7 通信 8 室外照明 9 柜内照明 4. 环境条件 当地海拔高度 1780m，年雷电日数为 24，空气质量优良，无污染，年平均气温为 16 ，当地最热月平均最高气温为 28 ，土壤电阻率 5。买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第一章 绪论 本设计研究的目的和意义 研究目的 了 解箱式变电站的发展应用及箱式变电站的结构分类，学会箱式变电站的总体布置，掌握箱式变电站一次系统设计及其设备选。在研究箱式变电站的同时，了解当前变电站技术发展方向。 研究意义 箱式变电站作为一种新型的变电站，与常规变电站相比， 具有占地面积小、现场安装工作量少、安装周期短、可 以自由移动、减少线路损耗、投资少等优点，被广泛应用于城区、农村 10 110小型变（配）电站、厂矿及流动作业用变电站的建设与改造。因其易于深入负荷中心，减少供电半径，提高末端电压质量，特别适用于农村电网改造，被誉为 21 世纪变电站建设的目标模式。其广泛的运用，有利于实现自动化，智能化，减少人为造成的故障，提高电网的供电质量。 国内外发展现状 理论渊源及演化 随着市场经济的发展，在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电 变压器降压 低压配电的供电格局，所以供配电 要向节地、节电、紧凑型、小型化、安全、无人值守的方向发展。箱式变电站就是为适应这种发展要求设计的一种新式供电设备， 又称户外成套变电站，也有称做组合式变电站，它是发展于 20 世纪 60 年代至 70 年代欧美等西方发达国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备。 国外相关研究综述 箱式变电站是 60 年代从国外发展起来的一种新式供电设备，从结构上来说，基本上可分为欧洲式和美国式两种。在国外应用极为广泛，在西欧占变电站总数的 70%以上，美国为 90%。 国内相关研究综述 进入 20 世纪 90 年代 中期，国内开始出现简易 箱式变电站 ，电力部也相应制定了部颁标准，但应用并不广泛，到 90 年代末期，特别是农网改造工程启动买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 8 后，科研开发、制造技术及规模等都进入了高速发展，被广泛应用于城区、农村 10 110小型变（配）电站、厂矿及流动作业用 箱式变电站 的建设与改造。 箱式变电站的发展前景 随着市场经济的发展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电 变压器降压 低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守的方向发展，箱式变电站（简称箱变）正是具有这些特点的最佳产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。 其次随着社会发展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越紧张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的 配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是供电的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。 与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区发展，因此不仅要求箱变安全可靠，同时要求具有 “四遥 ”（遥测、遥讯、遥调、遥控）的智能化功能。这种智能箱式变电站（简称智能箱变）环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电。 本设计的任务 （ 1）短路电流及其计算 ； （ 2） 35式变电站一次系统设计与设备选型 ； （ 3） 35式变电站箱体的确定及其总体布置 。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 2章 短路计算电流及其计算 在电力供电系统中，对电力系统危害最大的就是短路。所谓短路是指一切不正常的相与相之间或相与地发生通路的情况。 短路的原因及其危害 产生短路的原因很多，主要有以下几个方面： （ 1）元件损坏，例如绝缘材料的自然老化，设计、安装及维护不良所带来的设备缺陷发展成短路等； （ 2）气象条件恶劣。例如雷击造成的闪 络放电或避雷动作，架空线路由于大风或导线覆冰引起电杆倒塌等； （ 3）人为事故，例如运行人员带负荷拉刀闸，线路和设备检修后未拆除接地线就加上电压等； （ 4）其他，例如挖沟损伤电缆，鸟兽跨接在裸露的载流部分等。 在三相系统中短路的形式可以分为三相短路、两相短路、两相接地短路、单相接地短路。三相短路时，由于被短路的三相阻抗相等，因而三相电流和电压仍是对称的，因此又称为对称短路。其余几种类型的短路，因系统的三相对称结构遭到破坏，故称为不对称短路。 电力系统的运行经验表明，在各种类型的短路中，单相短路占大多数，两相短 路较少，三相短路很少发生，但情况较严重，应给与足够的重视。况且，从短路计算方法来看，一切不对称短路的计算，在采用对称分量法后，都归结为对称短路的计算。因此，对三相短路的研究具有重要的意义。在短路电流计算过程中，都以最严重的短路形式为依据。因此，本设计的短路电流计算都以三相短路为例。 在供电系统中发生短路故障时，在短路回路中短路电流要比额定电流大几倍至几十倍，通常可达数千安，短路电流通过电气设备和导线必然要产生很大的电动力，并且使设备温度急剧上升有可能损坏设备和电缆；在短路点附近电压显著下降，造成这些地方供电 中断或影响电动机正常工作；发生接地短路时所出现的不对称短路电流，将对通信线路产生干扰；当短路点离发电厂很近时，将造成发电机失去同步，而使整个电力系统的运行解列。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 10 计算短路电流的目的和简化假设 为了减少短路对故障电力系统的危害，一方面必须采用限制短路电流的措施，合理设计电网，如在线路上装设电抗器；另一方面是迅速将短路的部分与系统其他部分隔离开来，使无故障部分恢复运行。这都离不开对短路故障的分析和短路电流的计算。 （ 1）为选择和校验各种电气设备的动稳定和热稳定性提供依据。为此，计算短路冲击电流以校验设 备的稳定性，计算短路电流的周期分量有效值以校验设备的热稳定性。 （ 2）为设计和选择发电厂的和变电站的电气主接线提供必要的依据。 （ 3）为合理配置电力系统中各种继电保护和自动装置并正确整定其参数提供可靠的依据。选择电气设备和进行保护整定，需要知道系统的做大短路电流；系统发生故障后，保护装置是否会动作，需要知道最小短路电流。因此，应考虑系统最大运行方式和最小运行方式。 最大运行方式是指投入运行的电源容量最大，系统的等值阻抗最小，发生故障时，短路电流为最大的运行方式。最小运行方式是指投入运行的电源容量最小，系统的 等值阻抗最大，发生故障时，短路电流为最小的运行方式 在实际短路计算中，为了简化短路电流的计算方法，通常采用一些简化假设，其中主要包括： （ 1）负荷用恒定电抗表示或者忽略不计 （ 2）认为系统中各元件参数恒定，在高压网络中不计元件电阻和导纳，即各元件均用纯电抗表示，并认为系统中各发电机的电势同相位，从而避免了复数运算。 （ 3）系统除了不对称故障出现局部不对称外，其余部分是三相对称的。 实际上，采用上述简化假设所带来的计算误差，一般都在工程计算的允许范围之内。 短路电流计算过程 根据本变电站的主接线图（ 见附录 A），绘制短路计算电路如图 2示， 短路计算点。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 图 2变电站短路计算电路 由于用户供电系统的容量远比电力系统总容量小，而阻抗电压又较电力系统大得多，因此我们可将电力系统视为无限大容量电力系统。本设计中，采用标幺值法计算短路电流。 查表工厂供电表 3，架空线路单位长度短路电抗0 0 k ；变电站主变压器的短路电抗 00k 。 （ 1） 确定基准值 取基准电压d 1 0 0 M V ， 短路的计算电压7短路的计算电压而基准电流 1 0 M V A 1 . 5 6 k 3 7 k 2 0 M V A 5 . 5 0 k 1 0 . 5 k （ 2）计算短路电路中各主要元件的电抗标幺值 最大运行方式下，电力系统的电抗标幺值 * ds m a x 3k m a 0 M V A 0 . 11 0 0 0 M V 最小运行方式下，电力系统的电抗标幺值 *s m i n 3k m i 0 M V A 0 . 1 5 46 5 0 M V 架空线路的电抗标幺值 *W L 0 2211 0 0 M V 4 6 k m 0 . 1 7 5( 3 7 k A ) 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 12 电力变压器的电抗标幺值 0 0* T 2 0 0 M V A 1 . 41 0 0 1 0 0 5 0 0 0 k V （ 3）计算 的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 绘制 短路时的等效电路，如图 2示。 图 2短路时系统的等效电路图 最大运行方式下 总电抗标幺值 *s m a . 1 = 0 . 1 三相短路电流周期分量有效值 3 5 6 k A 1 5 . 6 k 1 在无限大容 量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 5 . 6 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 5 5 1 5 . 6 k A = 3 9 . 7 8 k 3 . 5 1 1 5 . 6 k A = 2 3 . 5 6 k 三相短路容量 3 0 M V A 1 0 0 0 M V 1 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 最小运行方式下 总电抗标幺值 *s m i . 1 5 4 = 0 . 1 5 4 三相短路电流周期分量有效值 3 5 6 k A 1 0 . 1 3 k 1 5 4 在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 0 . 1 3 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 5 5 1 0 . 1 3 k A = 2 5 . 8 3 k 3 . 5 1 1 0 . 1 3 k A = 1 5 . 3 k 三相短路容量 3 0 M V A 6 5 0 M V 1 5 4 （ 4）计算 的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 绘制 短路时的等效电路，如图 2示。 图 2短路时系统的等效电路图 最大运行方式下 总电抗标幺值 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 14 * * *s m a x W . 1 + 0 . 1 7 5 = 0 . 2 7 5X X X 三相短路电流周期分量有效值 3 5 6 k A 5 . 6 7 k 2 7 5 在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 . 6 7 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 5 5 5 . 6 7 k A = 1 4 . 4 6 k 3 . 5 1 5 . 6 7 k A = 8 . 5 6 k 三相短路容量 3 0 M V A 3 6 3 . 6 M V 2 7 5 最小运行方式下 总电抗标幺值 * * *s m i n W . 1 5 4 + 0 . 1 7 5 = 0 . 3 2 9X X X 三相短路电流周期分量有效值 3 5 6 k A 4 . 7 4 k 3 2 9 在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 . 7 4 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 5 5 4 . 7 4 k A = 1 2 . 0 9 k 3 . 5 1 4 . 7 4 k A = 7 . 1 6 k 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 三相短路容量 3 0 M V A 3 0 4 M V 3 2 9 （ 5）计算 的短路电路总电抗标幺值及三相短路电流和短路容量 绘制 短路时的等效电路，如图 2示。 图 2短路时系统的等效电路图 最大运行方式下 总电抗标幺值 * * * *s m a x W L X 0 . 1 + 0 . 1 7 5 + 1 . 4 = 1 . 6 7 5X X X 三相短路电流周期分量有效值 3 5 0 k A 3 . 2 8 k 6 7 5 在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短 路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 . 2 8 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 8 4 3 . 2 8 k A = 6 . 0 4 k 3 . 0 9 3 . 2 8 k A = 3 . 5 6 k 三相短路容量 3 k - 31 0 0 M V A 5 9 . 7 M V 6 7 5 最小运行方式下 总电抗标幺值 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 16 * * * *s m i n W L . 1 5 4 + 0 . 1 7 5 1 . 4 = 1 . 7 2 9X X X X 三相短路电流周期分量有效值 3 5 0 k A 3 . 1 8 k 7 2 9 在无限大容量系统中，短路后任何时刻的短路电流周期分量有效值始终不变，所以有 三相短路次暂态电流和稳态电流 333 . 1 8 k I 三相短路冲击电流及第一个周期短路全电流有效值 3 . 8 4 3 . 1 8 k A = 5 . 8 5 k 3 . 0 9 3 . 1 8 k A = 3 . 4 7 k 三相短路容量 3 0 M V A = 5 7 . 8 M V 7 2 9 以上计算结果综合如表 2示。 表 2短路计算结果 短路计算点 运 行方 式 三相短路电流 /相短路容量 /33I 3I 333大 000 最小 50 大 小 04 大 小 文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 第 3章 一次系统设计与设备选型 35概述 电气主接线是由各种主要电气设备（如发电机、变压器、开关电器、互感器、电抗器及连接线路等设备），按一定顺序连接而成的一个接受和分配电能的总电路 。由于交流供电系统通常三相是对称的，故在主接线图中，一般用一根线来表示三相电路，仅在个别三相设备不对称或需要进一步说明的地方，部分地用三条线表示，这样就将三相电路图绘成了单线图。 主接线代表了发电厂和变电站电气部分主结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。 一次系统设计原则 （ 1）变配电站采用计算机监测与控制后对一次系统接线没有影响，一次系统接线方式及供电方案仍按有关要求与规定进行设计。 （ 2）变配电站采用计算机监测与控制后，应发挥计算机的图形显示功能 ,模拟盘可以简化或取消。 （ 3）变配电站采 用计算机监测与控制后，可以实现无人或少人值班 , 值班室面积可以减小，分散值班可以集中于一处值班。 一次系统设计 35为线路变压器接线， 10采用单母线接线。箱体采用双层密封，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，从而使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， 六氟化硫（ 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，并装有放电用变选用 干式变压器，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。 电气主接线图如附录图 A 所示。 买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 18 设备选型 箱式变电站设备选型应注意的方面 （ 1）箱变的一次设备 箱变内的一次设备，应以无油、免维护或少维护设备为宜。断路器可采用真空断路器，电流互感器、电压互感器和站用变应选用干式设备。 因箱变内 空间狭小，实际运行中挂、拆接地线很不方便，所以许多箱变在开关柜单元装设了接地开关，但受空间限制，一些箱变厂家将接地开关与隔离开关采用了连动的形式，拉开隔离开关，则接地开关闭合；合上隔离开关，则接地开关拉开。在实际运行中，这种操作方式在执行现有规程时，会带来许多麻烦，设备的运行方式界定不清。如果可能的话，加装独立的接地开关，运行起来会更灵活方便。 箱变中的五防闭锁是一个重要方面，在选型时，要考虑隔离开关之间的机械闭锁以及电气闭锁，看是否能满足需要，以及可靠性是否能达到要求。 箱变内的开关柜应留有适当的 观察窗，以便于观察运行设备的状况，考虑到实际运行的需要，在选型时，对此也应提出要求，以免日后运行带来不便。 （ 2）箱变的一次进线和出线： 箱变的一次进线和出线可采用架空方式或电缆方式。采用电缆方式可有效地节省空间。 选型时一定要结合实际情况，考虑进出线的接线方式，否则不利于日后的安装。 因箱变内空间有限，电缆头一般要做到箱体的底板下面，通过箱体底板上的孔引入。而按规程要求，金属底板上的三个引入孔，彼此之间应该是连通的，避免电缆运行过程中，在金属底板上产生涡流，对设备造成损害。有些箱变在设计时，对这 方面的要求考虑不足，会影响电缆的安装和运行。 对于 10线的电缆安装，若电缆头做在箱体底板的下面，零序互感器的位置也要加以考虑。如果零序互感器装设在电缆头上面，电缆的接地线就不要再穿过零序互感器，这与常规做法中零序互感器在电缆头下面的接法不同。 （ 3）箱变中的保护装置。箱变中一般采用综合自动化装置作为保护，有些箱变厂家同时生产综合自动化装置，若选择这样的箱变和保护一体化的产品，会给设计施工和调试带来方便，免去了许多中间环节。若箱变厂家的实力允许，买文档就送您 纸， Q 号交流 11970985 或 401339828 也能满足我们的需要，这不失为一种较理想的选择。综合自动 化装置的选择，要考虑箱变的特点，力求接线简洁，功能完备。 设备选型的基本原理 电器选择是变配电所电气设计的主要内容之一。正确的选择电器是使用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，按照有关设计规范，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥的采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电器。 电器的种类和型式是电器选择的重要内容之一。选择时，可根据安装地点，使用条件、配电装置的型式、运行和检修经验以及