35KV變電站畢業(yè)設計(完整版)

1、35kV變電站設計原始數據本次設計的變電站為一座35kV降壓變電站，以10kV給各農網供電，距離本變電站15km和10km處各有一個系統(tǒng)變電所，由這兩個變電所用35kV雙回架空線路向待設計的變電站供電，在最大運行方式下，待設計的變電站高壓母線上的短路功率為1500MVA。本變電站有8回10kV架空出線，每回架空線路的最大輸送功率為1800kVA;其中#1出線和#2出線為I類負荷，其余為II類負荷及田類負荷，Tmax=4000h,cos(J)=0環(huán)境條件：年最高溫度42；年最低溫度-5；年平均氣溫25；海拔高度150m；土質為粘土；雷暴日數為30日/年。35KV變電站設計一、變電站負荷的計算及無

2、功功率的補償1 .負荷計算的意義和目的所謂負荷計算，其實就是計算在正常時通過設備和導線的最大電流，有了這個才可以知道選擇多大截面的導線、設備。負荷計算是首要考慮的。要考慮很多因素才能計算出較為準確的數值。如果計算結果偏大，就會將大量的有色金屬浪費，增加制作的成本。如果計算結果偏小，就會使導線和設備運行的時候過載，影響設備的壽命，耗電也增大，會直接影響供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。2 .無功補償的計算、設備選擇無功補償的意義和計算電磁感應引用在許多的用電設備中。在能量轉換的過程中產生交變磁場，每個周期內釋放、吸收的功率相等，這就是無功功率。在電力系統(tǒng)中無功功率和有功功率都要平衡。有功功率、無功功率、視在功

3、率之間相互關聯(lián)。S,P2Q2S視在功率,kVAP有功功率，kWQ無功功率，kvar由上述可知，有功功率穩(wěn)定的情況下，功率因數cos小越小則需要的無功功率越大。如果無功功率不通過電容器提供則必須從該傳輸系統(tǒng)提供，以滿足電力線和變壓器的容量需要增加的電力需求。這不僅增加了投資的供給，降低了設備的利用率也將增加線路損耗。為此對電力的國家規(guī)定：無功功率平衡要到位，用戶應該提高用電功率因數的自然，設計和安裝無功補償設備，及時投入與它的負載和電壓的基礎上變更或切斷，避免無功倒送回來。還為用戶提供了功率因數應符合相應的標準，不然，電力部門可能會拒絕提供電力。所以無功功率要提高功率因素，在節(jié)約能源和提高質量具

4、有非常重要的意義。無功補償指的是：設備具有容性負載功率和情感力量負荷，并加入在同一電路，能量的兩個負載之間的相互交換。無功補償裝置被廣泛采用在并聯(lián)電容器中。這種方法容易安裝并且施工周期短，成本低易操作維護。提高功率因數P有功功率S1補償前的視在功率S2-一補償后的視在功率Q1補償前的無功功率Q2補償后的無功功率小1補償前的功率因數角小2補償后的功率因數角降低輸電線路及變壓器的損耗P2P3-2(KW)功率損耗AP:U(COS)P有功功率，kW；U額定電壓，kV;R線路總電阻，Qo由此可見，當功率因數cos小提高以后，線路中功率損耗大大下降。改善電壓質量電壓損失AU:U3P-RQXL(KV)UP有

5、功功率，KW;Q無功功率，Kvar；U額定電壓，KV;R線路總電阻，QXL-線路感抗，Qo當線路中的無功功率Q減小則電壓損失AU減小。提高設備出力有功功率P=S-cos(H供電設備的視在功率S不變，功率因數cosd升高，則設備的有功功率P增加到P+-AP。無功功率補償裝置容量：Qc=F3(tand-tan)補償后總的視在負荷：S'30=P302+(Q30-Qc)2變壓器有功損耗：Pl=ZPkP3式中：Po變壓器的空載損耗；R一變壓器的短路損耗；B變壓器的負荷率，B=30/Sn,變壓器高壓側有功功率：P=Pjo+APt變壓器高壓側無功功率：Q=C3o+AQt補償后的有功功率：s=P2+Q

6、2在本設計中的負荷計算所要補償的容量按要求需要8回10kV架空線，每回架空線的最大輸送功率為1800KVA則總的負荷為8*1800=14400KVA,設同時率Kd=,補償的變壓器前的總容量為14400*=12960KVA由于變電站的高壓側以大的功率因數cos(),考慮到該變壓器的無功功率損耗的有功損耗通常是4倍。所以變壓器后的低壓側功率因數補償應大于，這里更高。為從低側功率因數cos小提高到時，低壓側可以用下式來計算需要被安裝并聯(lián)電容器的容量：Cc=F3(tanGtan)=14400x乂tan-tan=14400x*口=3572KVA2組1800KVA并聯(lián)電容器進行無功補償：2X1800=36

7、00KVA無功補償后變壓器的容量為：S3o=P302+(Q30-Qc)2=122402(75863600)21224023986212872任何一臺變壓器單獨運行時，應滿足所有一級負荷，二級負荷的需要。要在總的容量的70%80%即12872乘以等于9010KVA由上可得，要設計的變電站要選擇的主變壓器為2臺，容量為10000KVA本次設計選擇的型號為SFL-1000035因為年平均氣溫為25度，需要修正：St=1-(25-20)100Snt=9500KVA9500KVA大于9010KVA，所有選擇的變壓器能滿足要求。假設一級負荷，二級負荷為6000KVA,即St為9500KVA大于6000KV

8、A,所以也能滿足要求。計算各出線回路的電流在變電站低壓側有8回10KV架空出線，每回架空線的最大輸送功率為2000KVA,即每一回的計算電流為：I=S=2000X=35A選才¥LGJ-35型架空導線。在這個設計中，變電站和6y里之間的距離有一個系統(tǒng)的變電站，具是由兩個變電站供電到變電站進行設計，因為這兩個互為備份的電源，所以，當一個系統(tǒng)的變電站，當電源變電站，該變電站到另一個系統(tǒng)處于待機狀態(tài)。該變電站的計算電流偏高：有功功率損耗：等于12872X=194KW無功功率損耗：等于12872X=772Kvar則無功補償后高壓側的負荷為12240+194的和的平方再加上3986+772的和的

9、平方然后在開方，等于13313KVA則兩臺變壓器的結果為：I=SXU=13313X37=207A導線我選擇LGJ-7Q他的屋外載流量為275A。二、主接線方案變電所主接線的定義及組成主接線指的是接受和分配電能的路線。在供應和分配系統(tǒng)，電氣設備需要在這些變電站按一定的要求連接來完成功率分配，以滿足運行安全性，可靠性和經濟性。電氣設備，以滿足這些函數稱為主接線接線圖的變電站。變電站通常包含電源變壓器，接通和斷開電路的開關器件(斷路器，負荷開關，隔離開關等)，或者為了防止過電壓限制電流的設備，所述第一和接觸器的輔助系統(tǒng)，總線，電纜，絕緣子等之間。與相應的接線，電氣設備稱為它承受的電能的生產和分配的直

10、接函數的裝置。在運營安全和監(jiān)管要求下，變電站也需要有一個設備進行監(jiān)測，控制和保護的輔助設備，如以實現(xiàn)測量主接線的過電流保護裝置和監(jiān)控主接線設備，儀器儀表上的主接線開關操作需要直流和交流電源，控制和信號設備，電纜等。這些設備被稱為二次設備。變電所在系統(tǒng)中的作用電力系統(tǒng)樞紐變電站，匯聚了一批大型電力系統(tǒng)的交流電源，高電壓，大容量，占有重要地位；重要的區(qū)域變電站，一般具有較高的電壓(220KV及以上)，在一些一般的配電變電站中鋒位置也比較重要；終端變電所和分支變電站，電壓35KV大多數這些，例如變電站和更直接的權力給用戶，沒有任務的電力交換。系統(tǒng)專業(yè)對電氣主接線提供的具體資料1 .出線的電壓等級、回

11、路數、出線方向、每回路輸送容量和導線截面等。2 .主變壓器的臺數、容量和形式；變壓器的主要參數及各種運行方式下通過變壓器的功率潮流。3 .無功補償方式、形式、數量、容量和運行方式的要求。4 .系統(tǒng)的短路容量和換算的電抗值。5 .系統(tǒng)內過電壓數值及限制內過電壓措施。6 .可靠性的特殊要求。主接線選擇的基本要求可靠性設備的穩(wěn)定程度直接影響主接線的穩(wěn)定性。靈活性主接線應該在檢修時保證穩(wěn)定的供電。經濟性穩(wěn)定性和安全性都可靠的情況下。盡量節(jié)約資源、金錢，占地面積盡量減少。本變電所主接線的設計變電站35kV降壓變電站，主要是電壓的電力系統(tǒng)發(fā)送從35kV變電站的10kV農村電網使用。根據以上的變電站提供了依

12、據和基本要求，變電站主變壓器出線2回，兩回線路，連接類型是一個單一的線，gbc-35型手車式開關柜。10kV側出線8回，主變壓器的線連接類型是一個單一的斷線，每段配有一組并聯(lián)電容器，每個容量1800kvar。主接線的主接線圖。35KV側兩回線路，是由兩個不同的系統(tǒng)對電力變電站。兩個電路互為備用，當電路出現(xiàn)故障時，另一回路供電。對10kV側采用單母線，斷式，當主變壓器各側的故障，主變壓器中打開斷路器，然后通過接觸斷路器，在變壓器負載運行驅動至少70%。使變電站的負荷，兩級負荷供電可靠性的改進。第三章：一次設備的選擇與檢驗短路計算的概念本設計短路計算在最大運行方式時，變電站高壓側母線上的短路功率為

13、1000MVA設Sd=100MVA,Ud1=37KV,Ud2=,X=歐/Km。35kV當由6Km處的變電所向本變電站供電時Xs=Sd/Sk=100/1000=取Uj1=37KVWJIj1=KA=取Uj2=10KVWJIj2=100310Sj100XL1*X1L10.4620.175U123720.75v*Uk%Sj7.5100Xb1二100Sn?t10010MVA當在高壓側短路時，X1*XS1XL10.10,1750.2751X1*10.27513.636Id1I1*Ij13.6361.5615.67KA1shi1.51Id11.515.678.56KAish2.55Id12.555.6714

14、.46KA蚪I1Sj3.636100363.64MVA當在低壓側短路時:X*I*12X0.10.1750.50.750.65X*1.541 d2I2*Ij21.545.778.46KA1sh21.511d21.518.4612.77KAish1007.823720.2282.55Id22.558.4621.57KAS2I2*Sj1.54100154MVA當由處的變電所向本變電站供電時SjXl1*X1L120.4U1當在高壓側短路時，X1*XsiXli0.10.2280.32811I1*3.05Xi*0.328Id1I1*Ij13.051.5614.76KAIsh11.51Id11.514.76

15、7.19KAish2.55Id12.554.7612.14KA蚪I1Sj3.05100305MVA當在低壓側短路時:X*0.10.2280.5Id2Ish2ishS2X*0.7031.42Ij21.421.51Id22.55Id2I2*Sj1.512.551.4270817.811000.750.7035.777.81KA11.79KA19.92KA142MVA設備的選擇與檢驗電器設備選型的基本知識設備的選擇是變電站電氣設計的主要內容。設備的正確選擇是電氣主接線和配電設備達到安全經濟運行的重要條件。在設備的選擇應根據實際情況，按照相關的設計規(guī)范，以確保安全和可靠，并積極采用新技術并節(jié)省投資。盡

16、管所有的設備在電力系統(tǒng)和工作條件的作用是不同的，也是不同的選擇方法，但它們的基本要求是一致的。設備需要穩(wěn)定的工作，必須按正常工作條件選擇，并檢查動態(tài)穩(wěn)定性和短路狀態(tài)的熱穩(wěn)定性。35KV的高壓開關柜的選擇根據之前的負荷計算與短路計算，從35KV段的母線到高壓側1號出線選擇GBC-35-13收)的高壓開關柜。GBC-35-13的斷路器是ZN23-35，它的額定電流為1600A,開斷電流為25A,動穩(wěn)定開斷電流為的峰值為63KA,熱穩(wěn)定電流為25(4s)KA.電路的額定電流，是按照在一定的周圍環(huán)境溫度下，電器允許的電流。應不小于該回路在各種合理的運行方式下的最大持續(xù)工作電流Imax,即Imax。本設

17、計中最高溫度為42度，所以42度時能允許的電流量為：Iai=%(42-40)=1542A由前面的負荷計算可知通過該回路的最大電流為207A,即IalImax=207Ao3、按動穩(wěn)定校驗：這次設計中，Iet為63KA,而Ish為，63KA>,所以滿足要求。有效值。4、按熱穩(wěn)定校驗：當短路時。各個部件的溫度要低于允許值，即It2tI2ttima由于It為25KA,I為,t為4s設ttima為.WJ252X4>X.才兩足要求。符合要求。10KV的低壓開關柜的選擇8回架空線每個回路通過的最大工作電流為35A,所以總電流為880A。當其中一臺變壓器維護時，工作電流在這個路段最大，達到了總電流

18、的70%,還有同時率的問題,則最大工作電流在該段的大小為：880*=555A。XGN2-10-24T的開關柜內置一個型號為ZN28-10的斷路器。額定電流為2000A,開斷電流：。動穩(wěn)定性開斷電流為的峰值為80KA,熱穩(wěn)定電流為(4s)KA.。已知電網的電壓Un為10KV,所選的斷路器白額定電壓也是10KV,滿足設計要求。1 .設備的額定電流為2000A,通過該斷路器的最大工作電流為555A,滿足設計要求。2 .按動穩(wěn)定校驗，要滿足的穩(wěn)定條件是：ietish已知iet為80KA,ish為,所以滿足要求。3 .滿足熱穩(wěn)定校驗的穩(wěn)定條件為：It2tI2ttima即><4>乂所以能

19、滿足要求高壓側母線的選擇由前面的負荷計算和短路計算可知流過該母線的最大負荷電流為207A,故可以選擇LMY-40X5母線。1、按持續(xù)性工作電流選擇，要求：IxuIgIxu為對應某個環(huán)境溫度與母線放置方式，長時間容許的電流值。查表可知LMY-40X附線在40度時平放的載流量為418A,大于該母線最大負荷電流207A,所以滿足設計。2、短路熱穩(wěn)定校驗：S=0I2t='56702=59mm2C是導線材料及發(fā)熱溫度的相關系數，鋁母線材料C=97。因為40x5mm2大于59mm2,滿足要求。低壓側母線的選擇最大負荷電流由之前負荷計算可得:35X8X=792A1 .按經濟密度選擇：S=Ig/Jn=

20、792/=689mm22 .按持續(xù)性工作電流選擇：Ixu在40度時平放的載流量為1210A,大于它的最大負荷電流792A,所以能滿足要求。滿足要求1 .按短路熱電流穩(wěn)定性校驗：S=,I(3)2t/C=84602/97=87mm22 .按動穩(wěn)定校驗：三相短路電動力FC-3iS3)2-X10a= X21.572 106 10 71.10.3彎曲力矩計算：M=F33)/10=295.41.1=102-0.10.10.008W=b2h/6=M06M32.5.、”6C=M0=M0=PaCW1.33al=70MPa>C所以能滿足要求。四、防雷與接地的設計防雷的作用雷電在任何時候都在活動，是非常正常的

21、自然現(xiàn)象。由于雷電發(fā)生閃電有非常高的電場強度，但空氣的擊穿，放電電流大，雷電放電電流可以在地面上的建筑物由直接沖擊而造成的設備，閃電可能沖擊地面上的人們，導致動物死亡；雷電流沿內沿配電線路建設的金屬管道建設，為變電站和終端用戶設備的建設，造成在變電站設備和用戶設備的損壞；雷電流會造成雷電過電壓，通過電路與電力設備絕緣損壞引起的，使電源不能正常運行，造成大面積停電，導致巨額的經濟損失。本變電所的防雷設計保護采用40m高的避雷針，變電站被保護物的高度為hx(m)為11m。避雷針的防雷計算公式為：當hxh/2時，rx=(h-hx)pxxx當hxh/2時，&=hxp避雷針的高度為h;高度修正系

22、數為p,當h<30m時p=1,當30m<h120m時，p=v35。由上面提供的數據可計算：rx(1.540211)5.5/3534防止雷電反擊獨立避雷針受雷擊時地體上會產生很高的電位。避雷針不能跟附近的設施靠的太近，不然會有放點現(xiàn)象，這就是反擊。反擊會引起用電設備愛絕緣破壞，不要讓避雷針和附近金屬導體靠的太近，反擊電壓小于絕緣介質的閃絡電壓。獨立避雷針的空氣間隙&和地中距離Sd.的檢驗辦法：Sk0.2Rsh0.1h&0.3RshRsh是獨立避雷器的沖擊接地電阻h為相鄰配電裝置構架的高度(m)正常情況下,Sk>5m,Sd>3m。本變電所的接地計算本次設計中

23、接地電阻阻值 R要求小于 偏小的。土壤電阻率計算：10，低壓設備要求不大于4 ,選出其中0=0.61040.9104式中：°為實測土壤電阻率;計算鋼管數量，采用公式直接求出:0.9RCRy c式中Rc=，查表可知0.9 10429.3432.610 4 , Rc32.6 10 4假定管距7.5m ,7.5 3l 2.5C 0.78 ,代入得n0.9 29.344 0.78n=15 根。9根。若用15根，則接地電阻:0.929.34Rr2.26150.78因為Rr4,所以滿足要求。五、繼電保護整定計算繼電保護裝置的基本要求繼電保護裝置應滿足可靠性、選擇性、靈敏性和速動性的要求：這四“性

24、”之間緊密聯(lián)系，既矛盾又統(tǒng)一。選擇性指首先由故障設備或線路本身的保護切除故障，當故障設備或線路本身的保護或斷路器拒動時，才允許由相鄰設備保護、線路保護或斷路器失靈保護來切除故障。上、下級電網（包括同級）繼電保護之間的整定，應遵循逐級配合的原則，以保證電網發(fā)生故障時有選擇性地切除故障。切斷系統(tǒng)中的故障部分，而其它非故障部分仍然繼續(xù)供電。速動性-指保護裝置應盡快切除短路故障，其目的是提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用設備自動投入的效果。靈敏性指在設備或線路的被保護范圍內發(fā)生金屬性短路時，保護裝置應具有必要的靈敏系數（規(guī)程中有具體規(guī)定）。通過繼電保護

25、的整定值來實現(xiàn)。整定值的校驗一般一年進行一次。可靠性指繼電保護裝置在保護范圍內該動作時應可靠動作，在正常運行狀態(tài)時，不該動作時應可靠不動作。任何電力設備（線路、母線、變壓器等）都不允許在無繼電保護的狀態(tài)下運行，可靠性是對繼電保護裝置性能的最根本的要求。繼電保護的基本原理繼電保護主要利用電力系統(tǒng)中元件發(fā)生短路或異常情況時的電氣量（電流、電壓、功率、頻率等）的變化，構成繼電保護動作的原理，也有其他的物理量，如變壓器油箱內故障時伴隨產生的大量瓦斯和油流速度的增大或油壓強度的增高當被保護的電力系統(tǒng)元件發(fā)生故障時，應該由該元件的繼電保護裝置迅速準確地給距離故障元件最近的斷路器發(fā)出跳閘命令，使故障元件從電

26、力系統(tǒng)中斷開，以最大限度地減少對電力元件本身的損壞，降低對電力系統(tǒng)安全供電的影響，并滿足電力系統(tǒng)的某些特定要求（如保持電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定等）；反應電氣設備的不正常工作情況，并根據不正常情況并發(fā)出信號，以便運行人員進行及時處理，或由裝置自動地進行調整。反應不正常工作情況的繼電保護裝置容許帶一定的延時動作。變電站主要的一些保護方式過電流保護1 .動作電流計算過電流保護的最小起動電流必須按二個條件整定：一、必須躲過正常工作電流的最大負荷電流Imax,二、躲過外部故障切斷后各電動機的自起動電流。過電流保護裝置的一次側起動電流可按下式計算dzzqmaxKf上述中Kk可靠系數，Kf返回系數，Kzq電動機自

27、起動系數。IdzKzqlmax取3。KfKivKivK.電流繼電器的動作電流為：5二Idz上KzqlmaxzjzzqmaxKiKiKf式中Kjx接線系數；Ki電流互感器。2 .過電流保護的靈敏系數不接地系統(tǒng)運行最小方式時：2.IdminKlm-1.251.5Idz縱聯(lián)差動保護差動保護是反映被保護元件兩側電流的相對值而啟動的保護裝置。當變壓器繞組、兩側套管、引出線出現(xiàn)的短路故障都在這個范圍內。ktxfweIIdql?mIkw?m%AIdql不平衡電流Ikw?m外界短路時的最大短路電流當它們型號相同時，=；當它們型號不同時，取=1；fwe互感器的誤差，取最大值10%。為了防止誤動作，必須使差動保護

28、的動作電流大于最大不平衡電流。需要提高差動保護的靈敏度，想辦法降低不平衡電流。本設計的繼電保護計算速斷計算已知速斷保護裝置的本段動作電流應躲過本段末端的最大短路電流im3)x,即op1I I (3) re1 I max1.3 5.67 7.371 AI取 I(3)世千re1 I I max (由前面的短路計算知道)繼電器動作電流為:I ;opl.rCOM II OP1TA400 57.371 103 92.14A電流速斷保護靈敏性用具保護范圍長度來衡量:I 13 E phl p,min 7 ( Q 7I-X 2 I OP1X s,max)1 一 0.4=6KmIi1nmin6m=l pmin %:100%lAB 6,3(T37/ 37.3710.1)15%,合格過電流計算本段過電流的整定計算，由前面的負荷計算可知，Ilmax207A.