35kV变电站毕业设计方案35kV变电站毕业设计方案

1、35KV降压变电所课程设计目录1. 分析 原始 资料 12. 主变 压器 容量 、型 号和 台数 的选 择 32.1 主变压器 的 选择 32.2 主变台 数选择 32.3 主变型 号选择 32.4 主变 压器 参数 计算 33. 主接 线形 式设 计 53.1 10kV 出线接 线方式设 计 53.2 35kV 进线方 式设计 53.3 总主接 线设计 图 64. 短路 电流 计算 74.1 短路计算 的 目的 74.2 变压器等 值 电抗计算 74.3 短路点的 确定 84.4 各短路点 三相短路电 流计算 94.5 短路电流 汇 总表 105. 电气 一次 设备 的选 择 115.1 高

2、压电气 设备选择 的 一般标 准 115.2 高压断路器及隔离 开 关的选 择 125.3 导体的选择 175.4 电流互感器 的选择 185.5 电压互感器 的选择 196. 防雷 216.1 防雷设备 216.2 防雷措施 216.3 变配电所的 防雷措施 227. 接地 237.1 接地与接地 装置 237.2 确定此配电所公共接 地装置 的垂直接地 钢管和 连接扁钢 23总 结 25致 谢 26参考文献 271. 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/10kV3、负荷情况35kV :最大负荷12.6MVA10kV :最大负荷8.8MVA4、

3、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=100MVAUb1=37KVI B1SB.3U B1100=1.56KAZB1 = U-B1r =旦y = 13.69 Q Sb 100(2) 10kV侧基准值:Sb=100MVAUb2=10.5KVB2Z B1SB3Ub2Ub22Sb2100<3 X10.5=5.5KA啤= 1.1025 Q1002(3)线路参数：35kv线路为LGJ-120，其参数为r 1=0.236 Q /kmX1=0.348 Q /kmz1= .r； + x2 = - 0.2362 + 0.3482 = 0.436

4、Q /kmZ=z1* l=0.436*10=4.36 QZb14.3613.69=0.3186、气象条件：最热月平均气温30C 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

5、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 =8800KVA2.2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

6、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 X 2.5%，低压侧10.5kV，连接 组别为 YN, du， 阻抗电压百分数Uk% =7.5%，Pk=34.50KW.Xt2 2=Pk XUn = 34.50 X352 1000 XSN21000 X6.32=1.065 Q=U K XU N100 xSn27.5 X35=14.58Q100 X6.3ZT = . Rt2 + XT2 = 1.0652 + 14.582 = 14.62Q3. 主接线形式设计根据设计

7、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。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

8、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35KV2 2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。（2）为了合

9、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 Ubi=37KV （规定）（B 表示基准值、N表示额定值）1 B1ZB1Sb100=1.56KA3U B13*37U B1一37=13.69Q.3*1.56 3I B1U N1 35U1* =竺=0

10、.946Ub1 3714 62ZT* = =丽卞68ZT1(2) 10K V侧基准值,标幺值计算取 Sb=100MVA U b =10.5KV (规定)1 B2 =Sb100B = = 5.5KA.3U B2 3*10.5Zb2 =Ub210.5一= 1.1025Q3IB2.3*5.5u2* =U N210=0.952U B2 10.54.3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 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F

11、1,F235KVF4F335/10主变-10KV 4厂r/XAATTfTTTTkF1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Ifi = Ibi xU1- = 5.5x0：946 = 5.6KAF1 B1 Z E10.93Z 习=0.237+1.0682=0.93 Q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1 B1= 5.5 x0= 3.55KA1.464=0.237 + 0318 +1.068 = 1.464 Q(3) F3点短路三相电流IF3计算等值电路如下左图示U 1 *0.946If3 =

12、 Ib2 X= 1.56 X-= 3.727KAZ 刀30,3960.318Z% = 0.237+= 0.396 Q2(4) F4点短路三相电流IF4计算等值电路如上右图示I B2 xH = 1.56 X0946 = 2.66KAZ 工40.555Z* = 0.237+ 0318 = 0.555Q24.5短路电流汇总表表4-1短路电流汇总：短路点F1F2F3短路电5.63.553.737流F42.665. 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

13、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 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 QK。等值时间法计算短路电流周期分量热效应Q<:Qk = I2Xtj

14、zIzt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10k10kv线路v分段开变关侧Tpr (s)0. 51. 0主主35K35K10kv变35KVV线路桥V线路侧1 . 52. 02. 53. 0tab(s)0 .0 .0606Tk=1tp叶0 .1 .5606ta (s)tjz(s)0. 40 .780 .0 .0 .0 .060606061 .2 .2 .3 .560656061 .1 .2 . 12 .2568585.2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U e U N1电流KIe >Imax按断开电流选择

15、，INbr >I K =I zt 按 短路关合 电流来选 择INcl >I sh = 2.55lzt = 2.55I 按热稳定来 选择 I t2t >Qk注:(1)主变压器35KV侧断路器及隔 离开关的 选择Sn=6.3MVAU ni = 35 KVI N1=103.9 ASn =6.3 X1033 xUn1 3 X35在此系统中统一取过负 荷系数为1.5则最大 电流I max = 1.5 X103.9 = 155.85A最热月平均气 温30 C,综合修正系数K=1.05Qk = 18 Xjz = 3.7272 X1.68 = 23.34(KA)2?S表5-3开关电器的选择：

16、计算数据断路器型号及参数隔离开关型号及参数SW3-35GN2-35/400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SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35eU35IMAX/K(A)43148.Ie1000eI400Izt=IF3(KA)73.72brIN16.5QK423.3It 35KV侧桥断路器及隔离开关的选 择Sn=6.3MVAU N1 = 35 KVIN1 =103.9 A I max =1.5 X1O3.9= 155.85A最热月平均气 温30 C,综合修正系数K=1.05I a = Izt = IF4 = 2.66KAQk = I 忍=2.

17、662 X2.1 = 14.86(KA)2?St16.52 X4 =1089It2t142 X5 = 980ISh=2.55lzt9.5IN2530(KA)clIe42I52sesU(KV)35UeIMAX/K(A)43148.leIzt=IF4(KA)2.66brINQK8614 .lt tISh=2.55lzt6. 7IN(KA)83clles(3)主变压 器35KV侧线路隔离开35u351000eI40016.5e216.5 X4 =1089£214 X5 = 980253042Ies52关的选择Qk = 17 xtjz =3.7272 X2.58= 35.84(KA)2?S其

18、余同主变压器35KV侧隔离开关的选择相同参看表(4)主变压 器10KV侧少油断路 器的选择1-3Sn = 6.3MVAUn2 =10 KV=SnIn2 =,3 XJn26.3 X103v；3 XO=363.7A在此系统中统一取过负 荷系数为1.5则最大电流表5-4开关电器的选择：计算数据断路器型号及参数SN10-10/630-16U(KV)10Ue10I maXK(A)lzt=l F2(KA)QKI Sh=2.55lzt(KA)545 . 63. 5515 . 759. 053I e630I Nbr162£16X2 = 512I Nel40(峰值)I es40(5) 10KV侧线路断

19、路器的选择Sn = 6.3MVA Un2 =10 KV363.7I N2 = 363.7A IN = 121.23AN 3在此系统中统一取过负 荷系数为1.5则最大 电流I zt = IF1 = 5.6KAI max = 1.5 X121.23=181.85AA最热月平均气 温30 C,综合修正系数K=1.05Qk = 12 xtjz = 5.62 X0.4 = 12.54(KA)2?S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SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A181 . 85Ie630)Izt=IF1(5

20、. 6INbr16KA)qk12 . 54It2t162 X2 = 512ISh=2.5514 . 28INel40(峰Izt(KA)值)les40(6) 10KV母线分段开关的选择Sn=6.3MVAUn2=10KVIN = 121.23A在此系统中统一取过负 荷系数为1.5则最大 电流lmax = 181.85A I zt = I F1 = 5.6KA最热月平均气 温30 C,综合修正系数K=1.05Qk = I' xtjz =5.62 X).78 = 24.46(KA)2?S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SN10-10/6

21、30-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A181 . 85Ie630)Izt=IF1(5. 6INbr16KA)QK24 . 46It2t162 X2 = 512ISh=2.5514 . 28INcl40(峰Izt(KA)值)Ies405.3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lmax=545.6A。根据要求，查表可选择h Xb = 50 X4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：lai = 594A >l max = 545.6A满足长 期允许

22、 发热条件热稳定校验：Qk = I 2t X =15.75.t+ Off 245 + 200C = 149 Xn= 149Xjn=103.37 t+ Ow丫 245 + 30KS =1.01SminQk ? KsCJI9.73X06 X1.01103.372 2=43.18mm < 200mm满足热稳定Lmax'3.56 卩 X1010 X3.255 X0_6.1600.54=3.79共振校验动稳定L = 3.3 wLmaxB= 1m= bhp= 0.05X0.004 X2700 = 0.54ISh = 2.55I " =9.07KAFpH =1.73 X10_7 1

23、lsh2B=21.1NaM PHfph?L210=23(N?m)"max"ph归= di = U 0.1376paWph10Wph10 Xb其中叫二尹心.67 Xfh% = 70X106 pa >max = 0.1367 满足动稳定。(2) 10KV母线的选择因其最大 电流同10KV引出线上 最大电流 相同，所以母线导体 的选择 及 校验同上。5.4电流互感器的选择(1) 35KV侧桥上 电流互感器Ial = (15 600A) > Imax =1.5 X103.9 = 155.85AAIN2 =5A 确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。(2) 主变35K

24、 V侧电流互感器Ial = (75 200A) > Imax =1.5 X103.9 = 155.85AIn2 =5A 确级准0.5选取L-35型电流互感器。(3) 主变10KV侧电流互感器Ial = (15 600A) > Imax =1.5 X363.7 = 545.6AIN2 =5A 确级准0.5选取LQZ-35型电流互感器。(4) 10KV母线电流互感器Ial = (15 600A) > Imax =1.5 X363.7 = 545.6AIN2 =5A 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Ial = (75 200A) >

25、lmax = 1.5 X21.23= 181.85AIn2 =5A 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Un >U ns =35KV选择油浸式电压互感器选择JDJ-35(2)主变10KV侧电压互感器Un MJns = 10KV初级绕组35次级绕组O.1选择油浸式电压互感器 初级绕组10选择JDJ-106、支持绝缘 子和穿墙 套管的选择(1) 35KV户外支持绝缘子Un AU ns = 35KV次级绕组O.1根据额定电压选择ZL-35/4Y校验动稳定：FC W0.6Fd = 2.4KNhH, = H +b + 2= 380 + 12+

26、7.5=399.5mmFmax = Fph =1.73 X10_7 X丄 X(2.55 X3.376 X103)2 0.75=69N399.5FC = Fmax = 69 X = 72.5 WO.6Fd = 2400N所选元件符合要求。(2) 10KV户内支持绝缘子Un AU NS =10KV动稳定校验:Fc W0.6Fd = 2.4KNhH1 = H +b +2= 170 + 12+7.5=199.5mm713 2Fmax = Fph =1.73 X10_7 xX(2.55X3.55 X1°3)2 0.75=62.4N199 5FC = Fmax = 62.4X= 70 <O

27、.6Fd = 2400N170所选元件符合要求。(3) 10KV进线穿墙套管UN >U ns =10KVI al = kl nMAX = 520A根据额定电压 和额定电 流选择CB-10 热稳定校验：2 2 2 2It ?t = 3.82 X5= 72.2(KA)2?S >Qk = 1.57(KA)2?S动稳定校验：FC <0.6Fd = 4500N7 LC2FC = 1.73X10_7 竺a=1.73X10_7 X3.65 十2 十0.75 X(2.55 X3.55 X103)2=35N W4500N满足条件。(4) 10KV出线穿墙套管Un >U ns =10KVI

28、 al = kI n >I MAX = 520A根据额定电压 和额定电 流选择CC-10 热稳定校验：It2?t = 202 X5= 200C(KA)2?S >QK = 12.54(KA)2?S动稳定校验：FC W0.6Fd = 7500NFc =1.73X10_7 土 ija=1.73X10_7 X3.749 十2 P.75 X(2.55 X5.5 X103)2=85N W7500N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， 或称架空地 线。

29、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

30、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 0.5

31、s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 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

32、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雷雨季节经常运行的进线路数123>4避雷器至主变压器的最大电气距离加15232730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

33、 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

34、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/IERE W 10 QIE = IC = 60(60 + 35 X4)A/350 = 34.3A故 RE < 350V/34.3A = 10.2 Q综上可知，此 配电所总 的接地电 阻应为REC 10Q2接地装置初步

35、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、长 2.5m的钢管接地体，每隔5m打入一根，管间用40X4mm2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 Q4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n E" 0.66。 因此可得n = RE(1)/( n ERE) = 40 Q /(0.66 X 4) Q 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40X4mm2的扁钢连接，环形布