课程设计（论文）-35KV降压变电所设计

35KV 降压变电所课程设计 目 录 1. 分析原始资料 . 1 2.主变压器容量、型号和台数的选择 . 2 2.1 主变压器的选择 . 2 2.2 主变台数选择 . 3 2.3 主变型号选择 . 3 2.4 主变压器参数计算 . 3 3. 主接线形式设计 . 3 3.1 10kV 出线接线方式设计 . 3 3.2 35kV 进线方式设计 . 4 3.3 总主接线设计图 . 4 4. 短路电流计算 . 5 4.1 短路计算的目的 . 5 4.2 变压器等值电抗计算 . 6 4.3 短路点的确定 . 6 4.4 各短路点三相短路电流计算 . 7 4.5 短路电流汇总表 . 9 5. 电气一次设备的选择 . 9 5.1 高压电气设备选择的一般标准 . 9 5.2 高压断路器及隔离开关的选择 . 10 5.3 导体的选择 . 15 5.4 电流互感器的选择 . 16 5.5 电压互感器的选择 . 17 6. 防雷 . 19 6.1 防雷设备 . 19 6.2 防雷措施 . 20 6.3 变配电所的防雷措施 . 20 7. 接地 . 22 7.1 接地与接地装置 . 22 7.2 确定此配电所公共 接地装置的垂直接地钢管和连接扁钢 . 22 总 结 . 23 致 谢 . 23 参考文献 . 24 35KV 降压变电所课程设计 1 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 12.6MVA 10kV： 最大负荷 8.8MVA 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： SB=100MVA UB1=37KV =69.131 0 03756.13731 0 0322221111BBBBBBSUZKAUSI（ 2） 10kV 侧 基准值： SB=100MVA UB2=10.5KV =1025.11005.105.55.103100322222122BBBBBBSUZKAUSI（ 3）线路参数： 35kv 线路为 LGJ-120，其参数为 r1=0.236 /km X1=0.348 /km 436.0348.0236.0 2221211 =+=+= xrz /km Z=z1*l=0.436*10=4.36 35KV 降压变电所课程设计 2 3 1 8.069.13 36.41* = BZZZ6、 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 12.6MVA， 10kV 最大 8.8MVA。 本期设计要严格按电力工程手册、发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 2.1 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 5 10 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=0.6Smax/(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 35KV 降压变电所课程设计 3 2.2 主变台数选择 根据题目条件可知， 主变台数为两台 。 2.3 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， “ 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。 2.4 主变 压器 参数计算 额定电压高压侧 35 2 2.5%，低压侧 10.5kV，连接组别为 YN， d11，阻抗电压 百分数 Uk =7.5%， Pk=34.50KW. =+=+=62.1458.14065.158.143.6100355.7100065.13.610003550.3410002222222222TTTNNKTNNKTXRZSUUXSUPR3. 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。 3.1 10kV 出线接线方式设计 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 降压变电所课程设计 4 3.2 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。 3.3 总主接线设计图 35KV 降压变电所课程设计 5 3 5 K V1 0 K V 母线图 3-1 主接线设计 4. 短路电流计算 4.1 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。 35KV 降压变电所课程设计 6 （ 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。 4.2 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 ) 0 6 8.169.1362.14*9 4 6.03735*69.1356.1*337356.137*31 0 031111111111=BTTBNBBBBBBZZZUUUIUZKAUSI（ 2） 10KV 侧基准值 ,标幺值 计算 取 SB=100MVA UB =10.5KV（规定 ) 952.05.1010*1025.15.5*35.1035.55.10*3100322222222=BNBBBBBBUUUIUZKAUSI4.3 短路点的确定 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35KV 降压变电所课程设计 7 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 3 5 KV1 0 KVF1F2F3F43 5 / 1 0 . 5 主变图 4-1 短路点标示图 4.4 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 35KV 降压变电所课程设计 8 =+= 93.02068.12318.0237.06.593.0946.05.5*11111ZKAZUIIBFF10 . 9 4 60 . 2 3 70 . 3 1 81 . 0 6 80 . 3 1 81 . 0 6 80 . 9 4 60 . 2 3 70 . 3 1 80 . 3 1 81 . 0 6 8F2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*33123ZKAZUIIBF35KV 降压变电所课程设计 9 （ 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*44124ZKAZUIIBF4.5 短路电流汇总表 表 4-1 短路电流汇总 ： 短路点 F1 F2 F3 F4 短路电流 5.6 3.55 3.737 2.66 5. 电气 一次设备的选择 5.1 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，这里架设各断路器的全开断时间为 0.06s，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35KV 降压变电所课程设计 10 QK。 等值时间 法计算短路电流 周期分量热效应 QK： jzK tIQ = 2FII = dtkdtIIttt ztjz = 020 22Izt 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） 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 tab（ s） 0 06 0 06 0 06 0 06 0 06 0 06 Tk=tpr+ta（ s） 0 56 1 06 1 56 2 06 2 56 3 06 tjz（ s） 0 4 0 78 1 25 1 68 2 1 2 58 5.2 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 1Ne UU 电流 maxIKIe 按 断开电流选择， INbrztK II = 按短路关合电流来选择 INcl= IIztI sh 55.255.235KV 降压变电所课程设计 11 按热稳定来选择 Kt QtI 2注： (Fzt III = ) （ 1) 主变压器 35KV 侧 断路器及隔离开关的选择 3.6=NS MVA 351 =NU KV 9.103353 103.63 311 = NNN USI A 在此系统中统一取过负荷系数 为 1.5 则最大 电流 85.1 5 59.1 0 35.1m a x =I A 最热月平均 气温 30，综合修正系数 K=1.05 SKAtIQ jzK = 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) 148.43 Ie 1000 Ie 400 Izt=IF3(KA) 3.727 INbr 16.5 QK 23.34 tIt2108945.16 2 =tIt2980514 2 =ISh=2.55Izt(KA) 9.5 INcl 25 30 Ies 42 Ies 52 35KV 降压变电所课程设计 12 （ 2) 35KV 侧桥 断路器及隔离开关的选择 3.6=NS MVA 351 =NU KV 9.1031 =NI A 85.1 5 59.1 0 35.1m a x =I A 最热月平均 气温 30，综合修正系数 K=1.05 KAIII Fzt 66.24 = SKAtIQ jzK = 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) 148.43 Ie 1000 Ie 400 Izt=IF4(KA) 2 66 INbr 16.5 QK 1486 tIt2108945.16 2 =tIt2980514 2 =ISh=2.55Izt(KA) 6 783 INcl 25 30 Ies 42 Ies 52 （ 3）主变压器 35KV 侧线路隔离开关 的选择 SKAtIQ jzK = 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 35KV 降压变电所课程设计 13 （ 4）主变压器 10KV 侧少油 断路器的选择 3.6=NS MVA 102 =NUKV = 103 103.63 322NNN USI 363.7A 在此系统中统一取过负荷系数为 1.5 则最大电流 AI 6.5457.3635.1m a x = KAII Fzt 55.32 = 最热月平均 气温 30，综合修正系数 K=1.05 SKAtIQ jzK = 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) 545 6 Ie 630 Izt=IF2(KA) 3 55 INbr 16 QK 15 75 tIt2 5122162 =ISh=2.55Izt(KA) 9 053 INcl 40( 峰值 ) Ies 40 （ 5） 10KV 侧线路 断路器的选择 3.6=NS MVA 102 =NUKV =2NI 363.7A AI N 23.1213 7.363 = 在此系统中统一取过负荷系数为 1.5 则最大电流 AI 85.1 8 123.1 2 15.1m a x = A KAII Fzt 6.51 = 最热月平均 气温 30，综合修正系数 K=1.05 35KV 降压变电所课程设计 14 SKAtIQ jzK = 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 SN10-10/630-16 U(KV) 10 Ue 10 IMAX/K(A) 181 85 Ie 630 Izt=IF1(KA) 5 6 INbr 16 QK 12 54 tIt2 5122162 =ISh=2.55Izt(KA) 14 28 INcl 40( 峰值 ) Ies 40 （ 6） 10KV 母线分段开关 的选择 3.6=NS MVA 102 =NUKV AI N 23.121= 在此系统中统一取过负荷系数为 1.5 则最大电流 AI 85.181m ax = KAII Fzt 6.51 = 最热月平均 气温 30，综合修正系数 K=1.05 SKAtIQ jzK = 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 断路器型号及参数 SN10-10/630-16 35KV 降压变电所课程设计 15 U(KV) 10 Ue 10 IMAX/K(A) 181 85 Ie 630 Izt=IF1(KA) 5 6 INbr 16 QK 24 46 tIt2 5122162 =ISh=2.55Izt(KA) 14 28 INcl 40( 峰值 ) Ies 40 5.3 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 ： AIAIal 6.5 4 55 9 4 m a x =满足长期允许发热条件 热稳定校验： 75.152 = tIQ ztK 226m i n 20018.4337.10301.11073.1901.137.10330245200245ln149ln149mmmmCKQSKCSKSwf= A AIN 52 = 确级准 0.5 选取 LQZ-35 型电流互感器 。 （ 2）主变 35KV 侧电流互感器 AIAI al 85.1559.1035.1)20075( m a x = AIN 52 = 确级准 0.5 选取 L-35 型电流互感器 。 35KV 降压变电所课程设计 17 （ 3）主变 10KV 侧电流互感器 AIAI al 6.5 4 57.3 6 35.1)6 0 015( m a x = AIN 52 = 确级准 0.5 选取 LQZ-35 型电流互感器。 （ 4） 10KV 母线电流互感器 AIAI al 6.5 4 57.3 6 35.1)6 0 015( m a x = AIN 52 = 确级准 0.5 选取 LQZ-35 型电流互感器。 （ 5） 10KV 引出线电流互感器 AIAI al 85.18123.1215.1)20075( m a x = AIN 52 = 确级准 0.5 选取 LB-35 型电流互感器。 5.5 电压互感器的选择 （ 1）主变 35KV 侧电压互感器 KVUU NSN 35= 选择油浸式电压互感器 初级绕组 35 次级绕组 O.1 选择 JDJ-35 （ 2）主变 10KV 侧电压互感器 KVUU NSN 10 = 选择油浸式电压互感器 初级绕组 10 次级绕组 O.1 选择 JDJ-10 6、 支持绝缘子和穿墙套管 的选择 （ 1） 35KV 户外支持绝缘子 KVUU NSN 35= 35KV 降压变电所课程设计 18 根据额定电压选择 ZL-35/4Y 校验动稳定 : NFOFFNFFmmhbHHKNFFdM A XCPHM A XdC24006.5.723705.3996969)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 KVUU NSN 10= 动稳定校验 : NFOFFNFFmmhbHHKNFFdM A XCPHM A XdC24006.701705.1994.624.62)1055.355.2(75.011073.15.1995.71217024.26.0237_1=+=+=所选元件符合要求 。 （ 3） 10KV 进线穿墙套管 AIkIIKVUUM A XNalNSN 52010 = = 根据额定电压和额定电流选择 CB-10 热稳定校验： )(57.1)(2.7258.3 2222 SKAQSKAtI Kt = 35KV 降压变电所课程设计 19 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 AIkIIKVUUM A XNalNSN 52010 = = 根据额定电压和额定电流选择 CC-10 热稳定校验： )(54.12)(2000520 2222 SKAQSKAtI Kt = 动稳定校验： NNiaLFNFFshCCdC750085)105.555.2(75.02749.31073.11073.175006.0237_27_=满足条件 。 6. 防雷 6.1 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，35KV 降压变电所课程设计 20 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。避雷器的型式，主要有阀式和排气式等。 6.2 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 3 10KV 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 0.5s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。 6.3 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或变配电所本身为室内35KV 降压变电所课程设计 21 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 3 10KV 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。 35KV 降压变电所课程设计 22 7. 接地 7.1 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。 7.2 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(60 354)A/350 = 34.3A 故 RE 350V/34.3A = 10.2 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 2 3m，打入一圈直径 50mm、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35KV 降压变电所课程设计 23 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 0.66。 因此可得 n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.664) 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