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1、1 设计要求及概述1.1设计要求(1) 在规定时间内完成以上设计内容；(2) 用计算机画出电气主接线图；(3) 编写设计说明书（计算书） ，设备选择要列出表格。1.2概述随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，

2、因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。变电所作为变电站作为电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，进出线选择。2 负荷计算与无功补偿2.1 计算负荷方法取其安装最大负荷为有功功率计算负荷。所用到的公式：2.2 陶瓷厂负荷计算QcPctan(arccos )1051.3tan(arccos0.82) 733.

3、9K varScPccos1051.30.821282.1KV AIcSc/(3Un)1282.1/(310)74.0A同理可以计算出其他各点的计算负荷，整理得下表：平无 功视 在计 算安 装供均有 功计 算计 算电 流IcA线路序最大电功计算负 荷负 荷负荷名称长度号负荷回率负荷QckvaSckVAKmPekwPckwr路因数1陶瓷厂1051.20.81051.733.91282.74.0532312益豪车厂242.110.8242.1181.6302.617.5403电焊机厂359.810.6359.8420.7553.532.03.654强力砖厂570.520.7570.5442.872

4、2.241.7595特种钢厂0.8743.91411.81.5120025120084.76综合负荷0.7213.4322.718.624212423.3157综合负荷0.7190.8299.117.3230.31230.34.1278综合负荷0.885.8146.38.4118.51118.53.9319综合负荷0.891.7164.39.5136.41136.44.44310综合负荷180.7301.117.4240.910.8240.93.75511综合负荷0.8133.0252.514.61.2214.61214.665km2.3总负荷计算（1）补偿前的负荷计算=1051. 32242

5、. 1359. 8570. 5212118. 5136. 4240.9214. 6 = 733.9 2 + 181.6 + 420.7+ 442.8 + 743.92 + 213.4 +190. 885. 8 91. 7180.7 133. 05338. 9k var取同时系数=K=K=5338.90.97= 5178.7kvarSc=cos=Ic=（ 2）确定无功补偿容量在 10KV侧设置无功自动补偿，补偿后目标功率因数取 0.9 ，无功补偿容量为：QrcPctan(arcco s )tan(arccos )7056.8tan(arccos0.806)tan(arccos0.9)Kvar由

6、计 算结 果可 确定 选取 4 组容 量 为 500 Kvar的无 功补 偿柜 。(3) 补偿后的视在计算负荷ScPc 2(Qc Qrc ) 27056.82(5178.7 2000) 27739.7KV AcosPc / Sc7056.8 / 7739.70.9120.9满足要求。3 主变压器选择3 1 变压器选择原则（ 1）主变容量和台数的选择，应根据电力系统设计技术规程SDJ16185 有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供应该所全部负荷的 70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。若变电所所

7、有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，则可装设一台主变压器。（ 2）与 电力 系统 连接 的 35110kV变压 器， 若 不受 运 输 条件限制，应选用三相变压器。（ 3）根据电力负荷的发展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。（ 4）在 35110kV 具 有三 种电 压的 变电 所中 ， 若通 过 主 变各侧绕组的功率均达到该变压器额定容量的 15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。（5）主变调压方式的选择，应符合电力系统设计技术规程 SDJ161 的有关规定。3 2 台

8、数选择（ 1） 对大城市郊区的一次变电所在中低压侧，构成环网的情况下，变电所应装设 2 台主变压器为宜。（ 2） 对地区性孤立的一次性变电所，或大型工业专用变电所，在设计时应考虑，装设 3 台主变压器的可能性。（ 3） 对于规划只装设 2 台主变压器的变电所，其变压器基础，应按大于变压器容量的 1-2 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。单台容量设计应按单台额定容量的 70% 85% 计算。综上所述，考 虑到对负荷供电的可靠性，选择两台主变，正常时分列运行。3 3 容量选择（ 1 ） 主变器容量一般按变电所建成 5-10 年的规划负荷选择，并适当考虑到远期。 10-20 年的负荷发展（

9、2 ） 根据变电所所带负荷的性质，和电网结构，来确定主变压器的容量。（ 3 ） 同等电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化，标准化。又 Srt(0.6 0.7)7739.74644 5418 KVA确定两台主变的容量都为6300KVA，此时变压器的负荷率为 ： 7739.7 /( 26300)100%61.43%此时变压器的效率也较高。3 4 型号选择在合理选择变压器时，首先应选择低损耗，低噪音的 S9,S10,S11 系列的变压器，不能选用高能耗的电力变压器。应选是变压器的绕组耦合方式、相数、冷却方式，绕组数，绕组导线材质及调压方式。考虑到干式变压器防火性较油浸式好

10、，适合安装在华北的较干旱的地区，适合选择 S。空载损耗负载损耗空 载 电阻 抗 电型号流压外形尺mmSZ8.0636.301.27.03300*2420*3600SC0.451.461.64.03 5 变压器工作方式说明主变压器选择两台型号为 S的干式变压器，联接组标号为一年多 1，电压比为（）、10.5 ，正常方式为分列运行以限制 10KV 线路的短路电流。10KV 线路上所用变为 SC,连接组别为 DYN11。4 电气主接线设计4 1 主接线基本要求1.可靠性 2.灵活性3.经济性4 2 对变电所电气主接线的具体要求1、按变电所在电力系统的地位和作用选择。2、考虑变电所近期和远期的发展规划

11、。3、按负荷性质和大小选择。4、按变电所主变压器台数和容量选择。5、当变电所中出现三级电压且低压侧负荷超过变压器额定容量15%时，通常采用三绕组变压器。6、电力系统中无功功率需要分层次分地区进行平衡，变电所中常需装设无功补偿装置。7、当母线电压变化比较大而且不能用增加无功补偿容量来调整电压时，为了保证电压质量，则采用有载调压变压器。8、如果不受运输条件的限制，变压器采用三相式，否则选用单相变压器。9、对 220kv 及以上的联络变压器通常采用自耦变。10、各级电压的规划短路电流不能超过所采用断路器的额定开断容量。11、各级电压的架空线包括同一级电压的架空出线应尽量避免交叉。4 3 35KV 侧

12、接线设计本次设计有两路电源进线和两台主变，35KV 侧可采用内桥接线，其特点是：电源线路投入和切除时操作方便，适用于负荷平稳电源切换极少的系统。4 4 10KV 侧接线设计变压器二次侧采用分段单母线接线，配合 35KV侧的内桥接线，是可靠性大大提高。4 5 主接线等效电路图综合以上，可以得出此次设计的主接线图如下：5 短路电流计算5.1 确定基准值取 S d =1000MV A, U d1 =37KV,Ud2=10.5KVI d1 =SdUd1 =(1000*37)=15.60KAI d2 =SdUd2=(1000*10.5)=54.99KA5.2 电抗标幺值计算（ 1） 电力系统最大运行方式

13、X* A =1.679X* B =0.3056（2）电力变压器Uk %=7.5Pk =34.50KWX* 1 = X* 2 =11.90短路等效电路图：5.3短路电流和容量计算短路点的确定：（1）总电抗标幺值:=1.679（2）三相对称短路电流初始值I K =I d 1 =9.29KA（3)其他三相短路容量I k 3 =I b3 =I 3 =9.29KAI p 3 =2.55*9.29=23.69KAI p 3 =1.51*9.29=14.03KA（4)三相短路容量S K =Sk =595.59KV A根据以上计算过程，分别计算出最大和最小运行方式下的短路电流，如下表：最大运行方式下的短路电流

14、计算表电 路 元短路技术参数电 抗 标三相短路电流三相短件计算Sd=1000MV A幺值Ik3 Ib3Ik3ip3Ip3路容量点KAKAKAKA(MVA)KA电 A1.679力B0.3056系统k-1Un=35KV1.6799.299.299.2923.614.0595.59Id=15.60KA93k-2Un=35KV0.305651.051.051.0130.77.03272.2Id=15.60KA555189变压器Sr.t=6300KV A11.90Uk%=7.5k-3Un=10KV0.25960.260.260.2153.90.93861.0Id=54.99KA333595k-4Un=1

15、0KV12.1594.524.524.5211.56.8382.24Id=54.99KA3k-5Un=10KV6.218.868.868.8622.513.3161.03Id=54.99KA98最小运行方式下的短路电流计算表电 路 元短路计技术参数电 抗 标三相短路电流件算点Sd=1000MVA幺值Ik3 Ib3Ik3ip3Ip3KAKAKAKAKA电 A4.76力B1.054系统k-1Un=35KV4.763.283.283.2822.513.3Id=15.60KA98k-2Un=35KV1.05414.814.814.837.722.3Id=15.60KA44三相短路容量(MVA)161.

16、03948.77变压器Sr.t=6300KV A11.90Uk%=7.5k-3Un=10KV0.8618.118.118.146.227.31162.7Id=54.99KA444599k-4Un=10KV12.764.314.314.3110.96.5178.37Id=54.99KA9k-5Un=10KV6.818.078.078.0720.512.1123.92Id=54.99KA896 电气设备选型与校验6 1 高压开关柜此次选用中置式高压开关柜，中置式高压开关柜有明显的优 点 ：（ 1）手车的装卸在装卸车上进行，手车的推拉在轨道上进行，这样避免了地面质量对手车推进和拉出的影响；（ 2）手

17、车的推拉是在门封闭的情况下进行的，给操作人员以安全 感 ；（ 3）断路器中置后，下面留下宽大的空间，使安装电缆更加方便，还可安置电压互感器和避雷器，以充分利用空间。10KV 侧选择 KYN28A-12 型中置式高压开关柜，主开关配合性能优良的抽出式真空断路器。35KV 侧选择 KYN61-40.5 型中置式高压开关柜，主开关配合性能优良的抽出式真空断路器。6 2 高压断路器结合上面的高压开关柜，高压断路器安装在开关内。查资料，10KV 侧选用 CV1-12 型的户内高压真空断路器，配用弹簧操动机构。假设 后备 保护 动作 时 间为0.6S ， k-4点处 的 高压 断 路 器选择校验如下：项目

18、装置地点的技术参数断路器的技术参结论数额定电压Un=10kV , Um=12kVUr=12kVUr=Um,合格26300kVAIrIc, 合格Ic207. 85A3 35kV额定电流Ir=1250A额定短路开断电Ib3=4.52KAIb=25KAIbIb3,合格流额定峰值耐受电ip3=6.83KAimax=63KAImaxip3, 合流格额定短时耐受电Qt=4.52*4.52*0.65It 2=25*25*4It 2 Qt流=13.27=2500合 格额定短路关合电Ip3=6.83KAIm=63KAimip3,合格流根据上述的计算方法，可求出此次要选用的高压断路器如下表绝缘水平额定峰值型号额定

19、电压1min 工频雷电冲击电流 A额定开断耐受电流KV耐压 KVKV电流 KAKACV1系列12427512502563CV1系列1242756302563ZN8540.542756302563ZN8540.54275125025636 3 电流互感器配合前面的开关柜，电流互感器安装开关柜内，做保护测量用 。 10KV 侧 选用 LZZBJ12-10A 型 ， 35KV 侧选 用 LZZQB8。假 设 后备 保护 动作 时间 为0.6S ， k-4点处 的电 流 互感 器 选 择校验如下：选择项目装置地点的技术数据互感器的技术参数结论额定电压Un=10kVUr=10kVUr=Um,合格2 63

20、00kVAIrIc, 合格Ic35207. 85A3额定一次电流kVIr=800A额定二次电流Ib=5AIbIb3,合格准确级及容量测量保护0.510P1010P10Imaxip3, 合格额定动稳定电流ip3=11.53KAImax=112.5KA(最小 )额定短路热电流Ip3=6.83KAIm=63KAimip3,合格额定短时耐受电Qt=4.52*4.52*0.65It 2=25*25*4It2 Qt流=13.27=2500合格根据上述的计算方法，可求出此次要选用的电流互感器如下表 ：电流互感器参数表型号额定电流比级组合额定短时热电额定动稳定电流流LZZBJ12-10A7550.510P10

21、2152.5LZZBJ12-10A30050.510P1050120LZZBJ12-10A15050.510P1045112.5LZZQB8-3530050.510P1010P1031.580LZZBJ12-1080050.510P1010P10801606 4 高压熔断器高压熔断器应按正常工作条件选择，并应按环境条件校核，不需要校验动、热稳定性，但要校验开断能力。(1) 额定电压高压限流熔断器的工作电压要与其额定电压相等，不能使用在低于其额定电压的系统中。（ 2）额定电流保护电力变压器 考虑到变压器的正常过负荷电流，低压侧电动机自启动引起的尖峰电流等因素，并保证在变压器励磁涌流 持 续时 间

22、内 不熔 断，保 护 电力 变 压 器 的熔 体额 定电 流 Ir 按变压 器 一次 侧额 定电 流 Ir的 1.52倍选择。保护电压互感器 由于电压互感器正常运行时相当于处于空载状态下的变压器，因此，保护电压互感器的熔体额定电流 Ir 一般 为 0.5A 或 者 1A， 应能 承受 电压 互感 器励 磁电 流的 冲 击(3) 额定最大开断电流额定最大开断电流应大雨安装地点（熔断器出线端子处）的最大三相对称短路电流初始值(4) 35kV 侧 熔断 器的 选择35KV 侧 选XRNP-350.5A31.5KA额定 电压35KV ，满 足要求，断流容量 1000MVA，大于短路容量 595.59M

23、VA ，满足要求。最 大 开断 电流 31.5kA ，大 于短 路冲 击 电流 23.69kA ，满 足 校验 。(5) 10kV 侧 熔断 器的 选择10KV 侧 选择 RN2 100.5型户 内熔 断器 ，额 定 电压 10kV ，满足要求，断流容量 1000MVA，大于短路容量 161.03MVA ，满足 要 求 。 最大 开断 电流 50kA ，大 于短 路冲 击 电流 22.59kA ，满足校验。6.5 电压互感器电压互感器正常工作条件时，按一次回路电压、二次电压、二次负荷、准确度等级、机械荷载条件选择。(1) 电压互感器选择原则10kV 配 电装 置 一 般采 用 油浸 绝 缘 结

24、构 ； 在 高压 开 关柜 中 ，可采用树脂浇注绝缘结构。当需要零序电压时，一般采用三相五柱电压互感器。35 110kV 配电 装置 一般 采 用 油浸 绝缘 结构 电 磁式 电压 互感器。目前采用电容式电压互感器，实现无油化运行，减少电磁谐 振 。电压互感器额定电压选择表型式一次电压 V二次电压 V第三绕组电压接于一次线电压中性点非直接接地单相上（如 VV接法） Ul100系统 1003，100中性点直接接地系接于一次相电压100统 100上中性点直接接地系统 100三相1001003电压互感器的容量为二次绕组允许接入的负荷功率，以VA表示每一个给定容量和一定的准确级相对应。(2) 35kV

25、 侧 电压 互感 器的 选择选择 JDZXF935 型电压互感器，该系列电压互感器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构。额定电压比350.10.10.1，额定负载100VA150VA300VA ，准 确 级 0.20.56P ，适 于在 额定 频率 为 50HZ 、额 定 电压 35kV 的户 内电 力系 统中 ，做 电压 、电 能 测量 及 继 电保护 用 。(3) 10kV 侧 电压 互感 器选择 JDZF1112 型额定电压比，0.5 级；该系列电压器为全封闭环氧树脂浇注绝缘结构，体积小、质量轻、局部放电量小，适 用 于额 定频 率 50HZ ，额 定电 压 3、 6 、 12kV ，供 中性

26、点非 有 效接地的户内电力系统做电压、电能测量机继电保护用。6.6避雷器目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。氧化锌避雷器与阀型避雷器相比，具有残压低、无续流、通流容量大、性能稳定和动作迅速等优点 。1. 35kV 侧 避雷 器 的选 择（ 1）按 额定 电压 选择35kV 系 统最高 电 压 40.5kV ，相 对 地电压为40.5=23.4kV，避雷器相对地电压为1.25U=1.2540.5=50.6kV，取 避雷 器额 定 电压 为 53kV 。（ 2）按 持续 运行 电压 选 择35kV 系统 相

27、电 压 23.4kV,选 择氧化 锌 避雷 器持 续运 行电 压 40.5kV ，此 值大 于 23.4kV 。（ 3 ）标 称放 电电 流的 选择35kV氧化 锌避 雷 器标 称放 电 电流选择 5A。（ 4）雷 电冲 击残 压的 选择 35kV 额 定雷 电冲 击 外绝 缘 峰 值耐受 电 压为 185kV ，内 绝 缘耐 受电 压为 200kV ，计 算 避 雷 器标称 放电电流引起的雷电冲击残压为选 择氧 化锌 避雷 器雷 电冲 击电 流下 残压 （ 峰 值 ）为 134kV 。（ 5 ）校 核陡 坡冲 击电 流下 的 残压 35kV 变 压 器类 设备 的 内绝 缘 截断 雷电 冲击

28、 耐受 电 压为 220kV ，计算 陡坡 冲 击电 流 下 的残压 为选择 陡坡 冲击 电流 下残 压 （峰 值） 为 154kV 。（ 6）操 作冲 击电 流下 的残 压 35kV 变压 器线 端 操作 波 试 验电压 为 170kV ，计 算 变压 器 35kV 侧 操作 冲击 电流 下 的 残压 为选择 操作 冲击 电流 下峰 值 残压 为 114kV 。（ 7）根据上述计算和校核，选择 Y5WZ53134 型氧化锌避雷器 能 满足 35kV 侧变 压器 的过 电压 保护 要求 。2.10kV侧避 雷器 的选 择具体计算过程与上类似，选用 Y5WS51750L 型氧化锌避雷器。 Y5W

29、S51750L 型氧化锌避雷器计算结果表计算结果Y5WS5 1750L持续运行电压（ kV）1.3811.5=15.87额定电压 (kV)17雷电冲击残压（ kV）11.5=6.6持续运行电压（ kV）8.6陡坡冲击残压（ kV）53雷电冲击电流下残压峰值50（ kV）陡坡冲击电流下残压峰值操作冲击残压（kV）60.757.5（ kV）操作冲击电流下残压峰值持续运行电压（kV）1.3811.5=15.8742.5(kV)10kV 氧化锌避雷器标称放电电流为5kA7 进出线的选择7.1 35KV侧高压进线电缆截面积的确定假设高压进线过电流保护动作时间为 0.8S ，断路器全开断时间为 0.01S

30、 ，线路全长允许电压损失为 5% ，线路全长 50KM。(1) 先按短路热稳定条件选择电缆导体截面积经 查 资料 初选 VJY2635Kv 型电 缆，其热稳定系数为热稳定最小允许截面积为:A 路：SminI k32 (tK0.05s)10 3k9.292(0.80.10.5)321431063mm初 选 为B 路：I20. 05s )k 3 (t KSmin10314351. 052(0. 80. 1 0. 05)1032348mm143初 选 为(2) 按发热条件进行校验 线路计算电流为：IcSc7739. 7127. 66A3un3 35已 知 电缆 直埋 穿管 埋地 0.8m ，环 境温

31、 度为 时， 查 资料 得： 电缆载流量为 189，实际载流量为：I a11890.9170.1127.66电缆截面积满足发热条件，所以 B路肯定满足条件。(3) 按电压损失条件进行校验查资料得：u A %1( Pr l Qxl )10u2n1(7056.8500.1183178.7500.090)102354.575所选电缆面积也满足电压损失要求。因此 B路肯定满足条件。35KV侧进线最终选择如下：A 路：B 路：7.2 10KV侧高压出线电缆截面积的确定假设高压进线过电流保护动作时间为 0.5S ，断路器全开断时间为 0.01S ，线路全长允许电压损失为 5% 。以 特种钢厂出线电缆计算为

32、例：先按短路热稳定条件选择电缆导体截面积经 查 资料 初选 VJY8.710Kv 型 电缆 ，其热稳定系数为热稳定最小允许截面积为:I k32 (t K0.05s)3Smink108.862(0.50.10.5)1032137372.4mm初 选 为(1) 按发热条件进行校验 线路计算电流为：Ic 2 Sc21411.8163A3un3 10已 知 电缆 直埋 穿管 埋地 0.8m ，环 境温 度为 时， 查 资料 得： 电缆载流量为 444，实际载流量为：I a14440.9399.4 A163A(2) 按电压损失条件进行校验，查资料得：12 ( Pr l Qxl )u A %10un110

33、 10 2 (12004.70.091743.94.70.087)0.8175所选电缆面积也满足电压损失要求。由 于 热 稳 定 最 小 允许 截面 积 为372.4mm2, 所 以 其它 出 线 也 选 择为 ：。7.3 35kV母线的选择(1) 35kV 的 长期工 作 持续 电流=35kV 主 母 线 一般 选用 矩形 的 硬母 线， 选择 LMY 1006 立放 矩形铝母线+40 时长期允许电流为 1155A，母线平放时乘以 0.95 ，则允 许 电流 为 1097A ，满足 35kV 主 母 线持 续电 流 207.85A的 要求 。(2) 主母线动稳定校验35kV 母 线固 定间 距 取 l=2 000mm，相 间距 取 a=300mm，母 线 短路冲 击 电流 =23.96kA ，计 算 母线 受到 的电 动力 ，即1.7623.962200010 29.81300=65.85kgf645.89N计算母线受的弯曲力矩，fl65.85200M1317kgfcm10 10母 线 水平 放置 ，截 面为 1006mm2， 则 b=6mm，计 算截 面系 数，即计算母线最大应力，即M1317129.18kgf / cmW 10.02小于规定的铝母线极限应力 6860，满足动稳定要求。(3) 热稳定校验热稳