35kv变电站设计

1、项目设计报告 项 目 名称： 35KV电源进线的总降变配电设计 专 业： 电气自动化技术 班 级： 姓 名： 学 号： 指 导 老师： 成绩 评定 2016年7月13日 目录 前言2 一：原始资料分析3 11负荷资料3 1. 2各车间和生活变电所的地理位置图 3 13电源资料4 14气象及水文地质资料4 二、负荷计算4 2. 1负荷计算所需公式、材料依据 4 2. 2各车间的计算负荷5 2. 3总降的负荷计算6 2.4导线选择7 2. 5所选变压器型号表8 三、主接线方案的选定8 四、短路电流的计算9 4. 1计算方法的选择9 4. 2标幺值计算 10 五、电气设备的选择和校验 14 5.1高

2、压设备选择和校验的项目14 5. 2高压设备的选择及其校验 14 5. 3 10KV 一次设备选择 15 六、二次保护16 6.1二次保护原理图及其展开图16 6.2二次保护的整定及其灵敏度校验 17 七、变电所选址及防雷保护19 7.1变电所选址19 7. 2防雷保护资料分析 20 7. 3避雷针的选择20 21 7.5对雷电侵入波过电压的保护 随着人们生活质量的日益提高，用电水平的不断上升，对电能质量的要求 也日益增长。而在工厂、企业中，通过对配电系统的建立，就可以对自身整体 的电能使用情况和设备运行状态做到全面了解和控制，对今后生产的调整进行 有效的电力匹配，减少和杜绝电力运行中的安全隐

3、患，提高设备运行效率，提 供基础的数据依据，使整个工厂电力系统更经济、安全、可控。 供电技术是分配和合理使用电能的重要环节，本着对供电的四点要求即： 安全，应按照规范能充分保证人身和设备的安全；优质，能保证供电电压和频 率满足用户需求；灵活，能满足供电系统的各种运行方式，有改扩建的可能 性；经济，尽量使主接线简单、投资少、节约电能和有色金属消耗量。我们在 掌握理论知识的基础上，来设计该工厂分级供电的系统设计和规划。 在设计过程中，参照工厂的原始设备资料进行负荷计算，由此得出的结果 来选择确定车间的负荷级别，然后根据车间负荷及负荷级别来确定变压器台数 和变压器容量，由此选择主接线方案。再通过短路

4、电流的计算来选择高低压电 器设备和电力导线等。考虑并设计防雷和接地装置。 原始资料分析 1.1负荷资料 负荷计算的目的 通过对负荷资料对各负荷进行分析和计算, 为之后选择变电所供电线 车间 项目 车间变电所 1 2 3 4 生活区 负荷（KW） 300 100 450 420 80 功率因数（cos 4） 0. 85 0. 75 0. 90 0. 80 1 负荷类别 二次侧电压（V） 380 380 380 380 380 最大负荷利用小时数 2000 4500 2200 4000 1800 路的截面积、变压器容量、开关电源及互感器等额定参数提供依据。确保合理选择配电系 统的设备和元件 1.

5、2各车间和生活变电所的地理位置图 位置图作 通过地理位置图，可以选择出负荷中心（对变电所讲行选址） 1.3电源资料 总降变电所从4.5KM处的区域变电所和17km的火电厂分别引出35kv的电源 电源资料作用：用于短路及防雷保护时 1.4气象及水文地质资料 该厂位于海拔1000M处，最热月的平均温度为28C,最热月的最高温度为35C, 最热 温度为39C,最低温度为-3C,最热月地下0.8M处平均温度25C,雷暴日数 52.2 （日/年）气象资料：用于导线及防雷选择时的依据 当地为多石土壤，3M以下为砂岩，地下水走2M以下，土壤没有腐蚀性。水文资 料：为接地电阻的选址、土壤电阻率提供依据 二、负

6、荷计算 2.1负荷计算所需公式、材料依据 一年按 365 天计算：T=365 24二8760h r= =, X为与铭牌容量对应的负荷持续率。（严t/T）负荷持续率：一个工作周 期内工作时间t与工作周期T的百分比值有功计算负荷：Kd Pn t / T无功计 算负荷：Q30 =130 tan g甌 sso 匚 / cos =/ 3 计”峡 I 30s30vN 并联电容容量： 齐（tan arccos - tan arccos ） 2.2各车间的计算负荷 有功计算负 .0 =0. 8 300 2000 / 8760 114.7 kw 无功计算负 荷: 视在计算负 荷 a 114. 7 0. 75 8

7、6 kvar 和 114.7 0. 8 143. 4 KV A 1号车间： 计算电流：130= 143. 4 / 3 0 38 217. 87 A 2号车间: 有功计算负P30二 0. 7 100 4500 / 8760 =50. 2 KW 砂功计算负Q30= 50. 2 0. 88=44. 2 kvar 视在计算负S30 =p30/cos =66. 9KV A 4算电流：I 30 S3o /Un* 7 3=66.9/ 3 0. 38 =18061. . 876 二A 3号车间： 有功计算负 荷：Pbo=O. 7X 450 X=157. 9KW 无动计算负 Q30=157. 9X0. 48=7

8、5. 8kvar 视在计算负S30二 157. 9/0. 9=175. 4KV?A 计算电流：130=266.6A 4号车间: 有功计算负 无功计算负 视在计算负 P30二0.8X420 X=227KW Q30二227X0. 75=170kvar S30二227/0. 8=283. 7KV?A 计算电流：130=431. 2A 生活区： 有功计算负 羌功计算负 视在计算负 Pbo=O. 8X80X Q30=0kvar S30二29/1 二29KV ?A =29KW 计算电流：130= =44. 1A 2. 3总降的负荷计算 由步骤二的负荷计算可求得总的计算负荷： P=0.95 (114.7+5

9、0. 2+157. 9+227+29)=550 kw 。=0.97 (86+44. 2+75. 8+170+0)=365 kvar S总二 =660 KV A I总爭二3& 1 *35 总降补偿： cosd)二 P30/ S3o=O. 83 Qc=550X (tan arccosO. 83-tan arccosO. 92)=135. 3kvar 取 Qc=140kvar Q30 总=365-140=225kvar S30 总二=594KV A 比补偿前减少66KV A =0. 01 S30 总二5 94KW=0. 05 S30 总=29. 7kvar =555. 94KW 二225+29. 7

10、=254. 7kvar =611. 5 KV A cos（1）= =0. 909 0. 9 符合功率因数要求！ 车间及总降负荷表: 1号车间 2号车间 3号车间 4号车间 生活区 总降 114. 7 86 157.9 227 29 550 86 44.2 75.8 170 0 365 143.4 66.9 175.4 283. 7 29 660 217. 87 101.7 266.6 431.2 44. 1 38. 1 注：二0.95, =0. 97 主接线拟定：选择两台变压器，双回路双电源35KV进线，采用内桥式单母线分段与 外桥式单母线分段两种主接线方式，其中2.4号车间为2级负荷，但无一

11、级负荷，因 此选择一台变压器。 由GB50059-201135kv变电站设计规范一一选择主变压器台数为两台根据 工厂供电要求，当变电所装有两台变压器的变电所每台主变压器的容量知不 应小于总负荷的60%70%,知(0.60. 7几，同时每台主变压器的容量Snt不应小于 全部一、二级负荷之和，。即有： S 30 Snt (0.6 0. 7)S3o=(O. 6 0. 7) X 660=415. 8KV A S- =350. 6初步取两台主变压器的容量为500KVA并联运行时可以满足要求。 2. 4导线选择 35/10KV: =38. 1A 480A 选择LMY型矩形硬铝母线，尺寸为40mmX 4mm

12、 车间线路：1号车间：=217. 87A 265A,选择LJ型70 2号车间：=101. 7A 105A ,选择LJ型16 3号车间：=266. 6A 325A ,选择LJ型95 4 号车间：=431. 2A 440A ,选择 LJ 型 150 生活区：=44. 1A 75A,选择LJ型10 2. 5所选变压器型号表 表3-1变压器型号及容量 数据型号 额定容量 KV?A 台数 额定电压 补偿容量 Kvar 功率因数 cos e 联结组别 阻抗电压 咼 压 低 压 T1,T2#变压器 S9-500/10(6) 500 2 35 10 140 0. 909 Ydll 4. 5 1#变压器 S9-

13、160/10(6) 160 1 10 0. 38 0.9 Dynll 4 2#变压器 S9-80/10(6) 80 1 0.9 4 3#变压器 S9-200/10(6) 200 1 0.9 4 生活区#变压器 S9-30/10(6) 30 1 1 4 说明:T1 , T2是两台主变压器，1 #、2#、3#、4#、5#变压器分别装设在车间变电所1、车间变电所2、车 间变电所3、车 间变电所4和生活区。cos为补偿后工厂的功率因数。 三、主接线方案的选定 根据国家标准：GB50059 201135kv110kv变电站设计规范对35kvll0kv变电站的电 气接线设计规定 l)35kvH0kv线路出

14、线回路超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段接线。 (2)由上 述规定，初拟以下两种主接线方案 Q T.1 丨 F .I 注释：方案一为内桥式单母线分段接线。 方案二为外桥式单母线分段 综合比较方案一、方案二，两个方案皆能满足设计要求。但 方案二所采用的高压开关较多，因此成本会偏高，而且应为设备的增多，使得故障率升高。且本 设计中电源进线分别从4.5KM区域供电所和17KM火电厂引出，属于远距离送电，应选择内桥式单 母线分段接线。 所以，综合经济和设备安全可靠运行的考虑，我选择方案一。 四、短路电流的计算 4. 1计算方法的选择 在进行短路电流计算是，首先需要计算回路中元件的阻抗。各元

15、件阻抗 的计算通常采用欧姆法和标幺值两种计算方法。前一种计算方法只要勇于lkv 一下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电 力系统中 4.2标幺值 计算 短路等效电路图 4. 2. 1由区域变电所供电时，架空线路为4. 5km a=36. 75 KV, v2 =10. 5 KV,取基准值 Sd=100MVA , soc=1000MVA :di sd / 3 4=100/ 3 36. 75=1. 57 KA I d2 Sd / 3 Uc2=100/ 3 10. 5=5. 5 KA 电力系统的电抗标么值：-100KVA/1000KV A=0. 1 架空线路的电抗标么值，查

16、表的到, 0. 4 Q /km *2 x2 voL 0. 4 4. 5 100 36.75 0 133 电力变压器的电抗标么值：八K%sd/ 100 sN Uk%=5, X3 4=6.25 mn nnKVA 1）当k-1点发生短路时 K-1点短路等效电路图 总电抗 x *（ k- d=0. 1+0. 133=0. 233 三相短路电流周期分量有效值： (3) 3) /n gq二 1 只7XA0/XA 其他三相短路电 气3) (3) (3) *(3)(3) III X1=6.738 KA (3)( 3) 1 Sh 2- 55 ! k- 1 2. 55 6. 738 =17. 182 KA (3)

17、( 3) 10. 174 KA 1. 5 三相短路容量 sk3）1 sd / x*（k 1）二 100/0. 233=429. 18 MV A 2）当k-2点发生短路时 k-2点短路等效电路图 总电抗） *(k-1)=0. 1+0. 133+6. 25/2=3. 358 三相短路电流周期分量有效值 V/0 233=1. 57KA0/ 233=6.738 KA 其他三相短路电流 I 三相短路电流周期分量有效值： (3) V/0 233=1. 57KA0/ 6=2.617 KA 其他二相短路电流! !3)! k3)：=2. 617 KA 1 sh 2 55 丁2.55 2.617 =2.617 K

18、A (3)(3) T1. 51 J4.036 KA 三相短路容量i sa / r(K 1)100/0. 6166. 7 MVA 2)当k-2点发生短路时 总电抗 X -(k-1)=0. 1+0. 5+6. 25/2=3. 725 三相短路电流周期分量有效值： (3) 七 1 di /3 725=5. 5KA3/ 725=1. 48 KA 其他三相短路电流：“上=1. 48 KA .(3) 12. 55 I k_ ! 2.551. 48=4. 18 KA (3)(3) i sh 1. 51冷 2.23 KA 三相短路容量心 /=100/3. 725=26. 85 MVA 短路计算点 三相短路电流

19、/KA 三相短路容 量/MVA K-l 2.617 2. 617 2.617 6. 673 4. 036 166. 7 K-2 1. 18 1. IS 1. IS 3. 77 2. 23 26.85 五、电气设备的选择和校验 5. 1高压设备选择和校验的项目 设备名称 选择项目 校验项目 额 定电 压KV 额 定电 流KV 准确 度级 电抗百 分数 X% 短路电流 动稳 定 二次 容量 剩余 电压 装置 类型户 内户外 热稳 定 动稳 定 高压短路器 X X X V V V 负荷开关 X X X V V V 隔离开关 X X X V V 熔断器 X X X V 电流互感器 X X X X V

20、V V 电压互感器 X X X 母线 X X V V V 电缆 X X V V V 说明：X需要选择的项目需要校验的项目 5. 2高压设备的选择及其校验 WL1回路：QF11、QF10、QF20、QF21均属于等电位，因此只需要选择校验QF11即 可。选择：线路计算电流=38. 1A,选择SW2-35/1100型号高压断路器，其动稳定度 63. 41KA,热稳定值 24. 8KA. 动稳定校验：=17. 16KA 63. 4KA符合要求！ 热稳定校验：tima二 X ( 1. 1+0.4) =67.9 t=2401 67.9 合格！ WL2回路：QF12、QF22均属于等电位，因此只需要选择校

21、验QF12即可。选择 SW2-35/1100型号高压断路器，其动稳定度63. 41KA,热稳定值24. 8KA动稳定校 验:6. 673 63. 4KA 合格！ 热稳定校验：tima=X ( 1. 1+0.4) =10. 14 t=2401 10. 14 合格! 选择检验项目 电压 电流 断流能力 动稳定 热稳定 条件 参数 数据 35 155. 3 6. 873 17. 182 97. 33 高压隔离开关GN19-35XT 35 630 50 640 高压断路器SW2-35/1100 35 1000 16. 5 45 16. 5 5. 310KV 一次设备选择 由一断路器安装地点电网的额定电

22、压为10KV ,二98.9A =2. 46 =24KA同理：满足热稳定要求。 10KV断路器参数： 型号 额定电压 额定电流 极限峰值 电流有效值 10S热稳定值 合闸时间 分闸时间 SNZ-10T/200 10KV 2000A 55 85KA 36KA 0. 06S 0. 1S 满足动稳定要求，10KV进线上断路器的选择与10KV侧选择相同 六、二次保护 6. 1二次保护原理图及其展开图 原理图: QF2 KT2 展开图: 6. 2二次保护的整定及其灵敏度校验 1. 电力变压器保护整定 1）过电流保护动作电流的整定:取K rel=l. 3, K w=l, K re=O. 8, K i=100

23、/5=20 =2=2X=57.7A 故其动作电流为： =4. 68A 取 5A 2）过电流保护的动作时限整定 考虑到变电所为总降变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时间 为 0. 5S 3）电流速断保护的整定 取 Krei=l. 5,而 =6. 73 X 0. 38/10=0. 25KA=250A 故其速断电流： X 250=18. 75A 倍数 为： 型号 额定电流 动作电流 10倍动作时间 速断电流倍数 返回系数 GL-15/5 5A 5A 0. 5S 1 0.8 所选设备符合条件 灵敏度校验：在最小系统运行方式下=1. 2KA =0.866 X =1039A =10. 39 1

24、. 5该设备负荷要求！ 2. 电力线路保护整定 1）过电流保护 10KV侧的动作电流整定： =2 =76. 2A 二=6. 19A取6A根据GL-15/10型，动作电流整定为6A动作电流倍数: n= =5. 6 查GL-15型的动作特性曲线得, 因此KA2实际动作时间为 =1. 60. 7=0. 9S 3) 灵敏度校验 4) =0.866X =1039A =8. 6 2S 满足条 七、变电所选址及防雷保护 7. 1变电所选址 利用负荷功率距法确定负荷中心： 在工厂平面图的下方和左侧，分别作为一直角坐标的X轴和Y轴，然后测出个车间(建筑)和 生活 区负荷点的坐标位置,例如 Pl(xl,yl),

25、P2(x2,y2), P3(x3,y3), P4(x4,y4), P5(x5,y5) o而工厂的负荷中心假设 为P(x, y),其中P=P1+ P2 +P3+ P4+ P5 ；仿照力学 中计算重心力矩方程，可得负荷中心的坐标。 比例：1公分(格)=200米。 以此图建立x, y轴坐标：以左下表格边间为坐标原点，可以得出各点坐标大概数字如下： PK2600, 1200) P2C1600,600) P3(600, 1200) P4( 2800, 200) P5(1200,1800) 114.7+43+202. 5+227+29=616. 2 所以负荷中心的坐标为： p (Pi 1P2 2 P3 3

26、 P4 4 P5 s, Py Ry 2 P3y3 P. y4 Py) 代入数值得：P(1881,818) P在表中占得格子数为：X=9.4格，Y=4.1格。 3、kv电源进线 / / / / 图,2负荷中心送址 7. 2防雷保护资料分析 由气象资料可知：该地区为多石土壤，3m以下为砂岩，地下水位于2m以下，土壤无腐蚀 性。 查附录表可知：土壤电阻率=400 m 由DL/T620 1997条文7. 1.8规定，当土壤电阻率350 .m时，不允许装设避雷针、避雷 线。为了解决这一问题，我们向土壤中倾倒岛碎的木炭，使其电阻率降低到40左右。 雷暴日为52.2 H /年一该地区为多雷区。 7. 3避雷

27、针的选择 由 DL/T620 19977. 1. 7 规定, 米，定为5m o 避雷针及其接地装置与道路或出入口相等的距离不宜小于三 我们选 1）在此我们选择单支避雷针进行保护，设我们变电所的总面积为100mnT2建筑物高度为 扌）輪据r=l. 5hp；代入数据算得h=6. 7m；又由避雷针的实际保护高度公式进行计算，发现在 4m水平 面上面的保护半径为6m,易知该避雷针高度不符合要求。所以将保护半径为10m带入公式进行计 算可得 H=15M 为避雷针的高度。 3）由 DL T620 1997 7. 1. 1 知： 避雷针与主接地网的地下连接点至35kv到以下设备与主接地网的地下连接点之间，确定接地 点