【變電站電氣一次部分計算及設計9400字（論文）】

III235kV變電站設計與負荷分析2.135kV變電站電氣一次部分設計概括本次設計任務內容的主要任務是電氣部分的計算與設計。在這個過程中，第一要對電力系統(tǒng)以及變電站的基本概括來個總體認識，接著進行負荷運算。第二需要根據用戶的負荷級別以及負荷出線的多少，著手設計電氣主接線的形式，然后選擇最為合理的主接線方案。第三，根據負荷分析數(shù)據的結果，選擇合適的主變壓器型號和主變壓器容量。第四為了讓變電站安全可靠的運行，需要加設防雷保護設計，來確保變電站在運行的時候不受的雷電的攻擊。并且設計的變電站為終端變電站。所以變壓器采用雙繞組接線的方式。2.2負荷計算所需公式、材料依據一年按365天計算：T=36524=8760h,為與銘牌容量對應的負荷持續(xù)率。(=t/T)負荷持續(xù)率：一個工作周期內工作時間t與工作周期T的百分比值[6]。有功計算負荷：=無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：并聯(lián)電容容量：()2.3各車間的計算負荷1號車間:有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：2號車間：有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：3號車間：有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：4號車間：有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：生活區(qū)：

有功計算負荷：無功計算負荷：視在計算負荷：計算電流：2.4總降的負荷計算結合一小節(jié)負荷計算結果可求得總的計算負荷(取=0.95，=0.97）：=0.95(114.7+50.2+157.9+227+29)=550kW =0.97(86+44.2+75.8+170+0)=365kvar==660kV·A=660/×10=38.1A總降補償：cosφ=P30/S30=0.83=550×(tanarccos0.83-tanarccos0.92)=135.3kvar取=140kvar=365-140=225kvar==594KV?A比補償前減少66kV?A=0.01=5.94kW=0.05=29.7kvar=550+5.94=555.94kW=225+29.7=254.7kvar==611.5kV?Acosφ==0.9090.9滿足要求。表SEQ表\*ARABIC2車間及總降負荷表1號車間2號車間3號車間4號車間生活區(qū)總降114.750.2157.9227295508644.275.81700365143.466.9175.4283.829660217.87101.6266.6431.144.138.12.5本章小結本章對工廠各車間的負荷數(shù)據進行了分析計算。通過計算有功負載、無功負載、視負載和計算電流，得到車間及總載降表，為后續(xù)廠區(qū)供電線路及主變壓器等電氣設備的選擇提供數(shù)據支持。3主變壓器和主接線方案的選定3.1變壓器的概述主變壓器的選擇對變電站配電設備的配置和主接線的選擇起著重要的作用，主接線最終為變壓器服務。因此，在選擇35kV變電站主變壓器時，需要結合負荷計算結果，對變電站的饋線環(huán)路數(shù)、輸電功率、輸電容量等進行了綜合、全面的研究，并進行了選型。3.2主變壓器容量的選定主接線的擬定：選用兩臺變壓器，雙回雙供電35kV進線，計劃采用內橋單母線段和外橋單母線段兩種主要接線方式。在車間負荷，車間編號。2、4為二次負荷，采用雙路供電，其他車間為三次負荷，不重要的一般負荷。采用單回路供電。由于沒有一次負荷，所以選用變壓器。根據GB50059-2011《35kV變電站設計規(guī)范》，主變壓器數(shù)量為2臺根據“工廠供電”的內容，在選擇配備兩臺主變壓器的變電站的主變壓器容量時，如果一臺主變壓器發(fā)生故障，而只有一臺變壓器獨立運行，應當滿足總計算負荷的大約60%~70%的需要，即，同時，需要滿足主次負荷的需求，即。即有：初始兩臺主變壓器容量為500kV·A，可滿足并聯(lián)運行要求。3.3所選變壓器型號表SEQ表\*ARABIC3變壓器型號及其容量數(shù)據型號額定容量kV?A臺數(shù)額定電壓kV補償容量kvar功率因數(shù)聯(lián)結組標號阻抗電壓高壓低壓T1,T2#變壓器S9-500/35500235±5％0.41400.909Yyn06.51#變壓器S9-160/10(6)1601100.40.9Dyn1142#變壓器S9-80/10801100.40.9Dyn1143#變壓器S9-200/10(6)2001100.40.9Dyn1144#變壓器S9-250/102501100.40.9Dyn114生活區(qū)#變壓器S9-30/10(6)301100.41Dyn1143.4主接線方案的選定圖2主接線方案圖。3.5母線與電纜的選擇與校驗經濟電流密度：對于35kV及以上的高壓線路和35kV以下的距離和大電流線路，為減少線路年運行費用，電線電纜的截面積應按經濟電流密度來選擇，稱為經濟截面積。但是工廠中10kV及以下的線路通常不需要根據經濟電流密度來選擇。機械強度：在檢查機械強度時，只有在選擇導線時才應檢查其截面積。對于電纜，只驗證短路的熱穩(wěn)定性，母線應驗證其短路動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。對于絕緣導線和電纜，還應滿足工作電壓的要求[11]。表14導線和電纜的經濟電流密度線路類別導線材質年最大有功負荷利用小時3000h以下3000-5000h5000h以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.543.5.135kV架空線路的選擇與校驗35kV進線為雙回路，按經濟電流密度選擇其截面查表得選標準截面積50，即選LGJ-50型鋼芯鋁線[14]（1）機械強度的校驗：；。合格（2）發(fā)熱條件的校驗：合格在驗證加熱條件時，除考慮正常負載電流外，還考慮進路的最大連續(xù)工作電流，也有必要考慮事故發(fā)生時只有一條線路提供工作電流的情況。合格（3）電暈損耗條件：對于35kV及以下線路，電流相對較小，導線表面電場強度較小，正常情況下不會發(fā)生電暈損失。35kV及以下線路電壓較低，需要考慮電壓損失。允許電壓損失的百分比為。電壓損耗的校驗：35kV架空線路相間距取，則其幾何均距查表可之幾何均距為2.0時的電阻，35kV架空線長，線路末端35KV變電站一次設計婿合格。故35kV進線選滿足要求。由火電廠供電是35kV架空線長17km合格。3.5.210kV電纜的選擇與校驗（1）定電壓：（2）按經濟電流密度選擇電纜截面：查導體的經濟電流密度表得35KV變電站一次設計201070341卓福春-5---根據以上數(shù)據初步選用YJLV-10型電力電纜。35KV變電站一次設計201070341卓福春-5發(fā)熱條件的校驗：經查表得YJLV-10型的鋁芯電力電纜的允許載流量（80攝氏度）為：所以選用該型號電力電纜滿足發(fā)熱條件的要求[13]。53.6本章小結本章對變壓器及主接線進行了簡要介紹，并根據《35kV變電站設計規(guī)范》對主變壓器進行了選型，最后對燃氣總接線方案進行了選擇，并對母線和電纜的規(guī)格進行了選擇和驗證。

4短路電流的計算4.1計算方法的選擇在計算短路電流時，首先需要用歐姆法或標準恒等法來計算電路中元件的阻抗。歐姆法主要應用于1kV以下低壓供電系統(tǒng)的網絡，而標準單位值法廣泛應用于企業(yè)高壓供電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。圖2最大運行方式下的電路圖4.2標幺值計算圖3短路等效電路圖由區(qū)域變電所供電時:=36.75kV，=10.5kV，取基準值=100MV?A

,=1000MV?A=100/×36.75=1.57kA=100/×10.5=5.5kA電力系統(tǒng)的電抗標么值:架空線路的電抗標么值，查表的到，Ω/km=0.134電力變壓器的電抗標么值：%=4.5，=9.0（1）當k-1點發(fā)生短路時圖4k-1點短路等效電路圖總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值:=1.57kA/0.234=6.71kA其他三相短路電流=6.71kA=17.11kAkA三相短路容量=100/0.234=427.35MV?A（2）當k-2點發(fā)生短路時 1/0.12/0.1341/0.12/0.1343/9.04/9.0圖5k-2點短路等效電路圖總電抗標幺值=0.1+0.134+9/2=4.734三相短路電流周期分量有效值:=5.5kA/4.734=1.267kA其他三相短路電流=1.267kA=2.33kA=1.381kA三相短路容量=100/4.734=21.12MV?A表SEQ表\*ARABIC4短路計算表短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MV?AK-16.716.716.7117.1110.13427.35K-21.2671.2671.2672.331.38121.12當由火力發(fā)電場供電時：=36.75kV，=10.5kV，取基準值=100MV?A

,=1000MV?A=100/×36.75=1.57kA=100/×10.5=5.5kA電力系統(tǒng)的電抗標么值：架空線路的電抗標么值，查表的到，Ω/km電力變壓器的電抗標么值：％=4.5，=9.0（1）當k-1點發(fā)生短路時總電抗標幺值=0.1+0.503=0.603三相短路電流周期分量有效值:/0.603=1.57kA/0.603=2.603kA其他三相短路電流=2.603kA=6.638kAkA三相短路容量=100/0.603=165.84MV?A（2）當k-2點發(fā)生短路時總電抗標幺值三相短路電流周期分量有效值:=5.5kA/5.103=1.078kA其他三相短路電流=1.078kA=1.98kAkA三相短路容量=100/5.103=19.60MV?A表517km短路計算表短路計算點三相短路電流/kA三相短路容量/MV?AK-12.6032.6032.6036.6383.931165.84K-21.0781.0781.0781.981.17519.604.3本章小結本章主要計算短路電流。采用標準單位值分別計算了兩個電廠的短路電流和短路容量，繪制了兩個短路計算表，為后續(xù)計算提供數(shù)據支持。

5電氣設備的選擇和校驗5.1高壓一次設備的選擇和校驗在電氣設備的選型過程中，由于它們的工作條件和工作功能不同，所以選型標準和檢查項目也不盡相同。但除一些特殊的檢查項目外，絕大多數(shù)電氣設備都需要完成額定電壓、額定電流、短路熱穩(wěn)定性和短路動穩(wěn)定性的檢查項目表SEQ表\*ARABIC6高壓一次設備校驗電氣設備名稱電流電壓動穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷流能力高壓隔離開關√√√√×高壓電容器×√×××高壓斷路器√√√√√電流互感器√√√√×電壓互感器×√×××高壓熔斷器√√××√母線√×√√×電纜√√√××注：×—需要選擇的項目

√—需要校驗的項目由于火電廠供電的短路電流小于區(qū)域電站供電的短路電流，因此區(qū)域電站供電的短路電流被用于后續(xù)的電氣設備選型。5.2電氣設備選擇的一般條件（1）額定電壓的選擇：電氣設備的額定電壓不得低于其所在電網的額定電壓；即：≥（2）額定電流的選擇：電氣設備的額定電流不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流；即：≥（3）熱穩(wěn)定校驗：發(fā)生短路時，電氣設備承受短路電流時的短路最高熱溫度不能超過短時最高允許溫度；即：≥（4）動穩(wěn)定校驗：≥5.3高壓熔斷器的選擇與校驗保險絲是最簡單和最早使用的保護電器，當電流通過負載或短路時，電流增大，經過一段時間后，當熔體的溫度超過熔點時切斷電路。高壓熔斷器主要用于保護工廠變壓器、電力變壓器、電力電容器和發(fā)電廠變電站的電壓互感器。表7高壓熔斷器選擇結果表型號額定電壓（kV)額定電流（kA)斷流容量S(MV?A)備注RN2-10100.51000保護戶內電壓互感器RW9-35350.52000保護戶外電壓互感器高壓熔斷器的校驗：對于無限制效應的保險絲，檢查條件如下:，其中沖擊電流的有效值。對于功能有限的保險絲，檢查條件為:。式中—熔斷器的額定開斷電流，它與斷流容量的關系為[15]。表SEQ表\*ARABIC8低壓側高壓熔斷器選擇校驗序號裝設地點的電氣條件RN2-10型高壓熔斷器項目數(shù)據項目數(shù)據結論1工作電壓10kV10kV合格26.71kA57.7kA合格表SEQ表\*ARABIC9高壓側高壓熔斷器選擇校驗序號裝設地點的電氣條件RW9-35型高壓熔斷器項目數(shù)據項目數(shù)據結論1工作電壓35kV35kV合格21.267kA32.9kA合格5.4高壓斷路器與隔離開關的選擇與校驗在選擇高壓斷路器時，應結合安裝現(xiàn)場的實際情況進行分析，在方便操作維護的基礎上，進行技術經濟比較。像高壓斷路器的選擇一樣，斷開開關的選擇需要根據其安裝位置、環(huán)境條件和使用條件等來進行。在考慮安裝難度和后續(xù)使用維護的基礎上，進行了經濟技術比較。由于隔離開關不具有開斷負載電流和短路電流的功能，所以不需要檢查開關開斷電流，其他隔離開關檢查項目與高壓斷路器檢查項目相同。5.4.1高壓斷路器的選擇與校驗一次側選用LW8-40.5型高壓斷路器表10LW8-40.5型高壓斷路器技術參數(shù)型號最高工作電壓/kV額定電壓/kV額定開斷電流/kA額定關合電流/kA額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間合閘時間LW8-40.540.5352563160025(4s)630.060.1校驗：額定電流的計算變壓器一次側回路最大持續(xù)工作電流電流變壓器二次側回路最大持續(xù)工作電流（1）額定電壓≥=35kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=1600A≥=8.25A 滿足長期發(fā)熱要求；（3）額定開斷電流=25kA≥=6.71kA 滿足關合要求；（4）熱穩(wěn)定=2500kA≥=54.02kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（5）動穩(wěn)定=36kA≥=7.11kA 滿足動穩(wěn)定要求；綜上所述，選用LW8-40.5型高壓斷路器滿足要求。二次側選用ZN28-12型高壓斷路器表SEQ表\*ARABIC11ZN28-12型高壓斷路器技術參數(shù)型號最高工作電壓/kV額定電壓/kV額定開斷電流/kA額定關合電流/kA額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kA固有分閘時間合閘時間ZN28-121210205063020(4S)500.060.1校驗:（1）額定電壓≥=10kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=630A≥=28.87A 滿足長期發(fā)熱要求；（3）額定開斷電流=20kA≥=1.267kA 滿足關合要求；（4）熱穩(wěn)定=1600kA≥=1.926kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（5）動穩(wěn)定=50kA≥=2.33kA 滿足動穩(wěn)定要求；綜上所述，選用ZN28-12型高壓斷路器滿足要求。5.4.2隔離開關的選擇與校驗一次側選用GW13-35型隔離開關表SEQ表\*ARABIC12GW13-35型隔離開關技術參數(shù)型號額定電壓/kV額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kAGW13-35356301655校驗：（1）額定電壓≥=35kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=630A≥=8.25A 滿足長期發(fā)熱要求；（3）熱穩(wěn)定=1280kA≥=54.02kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（4）動穩(wěn)定=55kA≥=17.11kA 滿足動穩(wěn)定要求；綜上所述，選用GW13-35型隔離開關滿足要求。二次側選用GN8-10T型隔離開關表SEQ表\*ARABIC13GN8-10T型隔離開關技術參數(shù)型號額定電壓/kV額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動穩(wěn)定電流/kAGN8-10T106002052校驗：（1）額定電壓≥=10kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=600A≥=28.87A 滿足長期發(fā)熱要求；（3）熱穩(wěn)定=1600kA≥=1.927kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（4）動穩(wěn)定=52kA≥=2.33kA 滿足動穩(wěn)定要求；綜上所述，選用GN8-10T型隔離開關滿足要求。5.5電壓互感器與電流互感器的選擇（1）電壓互感器、電流互感器的選用，按《電力工程電氣設計手冊(電氣原件)》的有關規(guī)定執(zhí)行。以下四項原則是基本的與斷路器和繼電保護裝置配套使用時，電路內必須安裝電流互感器:變壓器必須安裝，安裝在電流互感器的位置一般安裝在中性點和出線口;大電流接地系統(tǒng)應安裝三相電流互感器;對于小電流接地系統(tǒng)，根據保護配置安裝兩相或三相電流互感器，能滿足繼電保護裝置的要求。根據有關規(guī)定，電流互感器應檢查以下參數(shù):一次額定電流;二次額定電流的大小;是否滿足熱穩(wěn)定性和動態(tài)穩(wěn)定性;準確性水平是否適用;是否能滿足繼電保護和測量要求選擇的原則如下：根據實際情況，在選擇3~20kV的室內設備時，在工程中考慮各種因素后，一般采用瓷絕緣樹脂澆注絕緣結構的電流互感器。在選擇35kV及以上設備時，應根據實際情況選用獨立的油浸瓷箱絕緣結構或套管式電流互感器。具體的選型結果如下：表15電壓互感器選擇電壓等級型號額定電壓比/kV二次繞組準確級35kVJDZX9-35測量0.2保護0.5剩余3P10kVJDZX9-10測量0.5保護0.5剩余0.55.5本章小結本章根據上述數(shù)據，通過計算額定電壓、額定電流、動態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關、電壓互感器和電流互感器等主要電氣設備的選型和校準。

6防雷設計6.1防雷基本認知閃電，作為一種壯觀的自然現(xiàn)象，自古以來就被賦予了一種強烈的神秘色彩。響亮的閃電聲，閃電，作為一種壯觀的自然現(xiàn)象，自古以來就被賦予了一種強烈的神秘色彩