風(fēng)電發(fā)電場35KV變電所課程設(shè)計

電氣基礎(chǔ)綜合設(shè)計實訓(xùn)報告課程名稱：風(fēng)電發(fā)電場35KV變電所設(shè)計專業(yè)：新能源科學(xué)與工程班級：學(xué)號：學(xué)生姓名：目錄目錄一、概述 51. 35KV變電所概述 5二、變電所設(shè)計方案 51.設(shè)計目標(biāo) 52.設(shè)計方案 62.1變電所選址原則和作用 6（1）變電所選址原則 6（2）電力系統(tǒng)供電要求 6（3）電力系統(tǒng)的額定電壓 62.2主接線設(shè)計 7（1）單母線分段接線 7（2）單母線接線 8（3）外橋接線 8（4）分析比較 8三、負(fù)荷計算及設(shè)備選型 9四、設(shè)備選型 104.1電器設(shè)備的選擇原則 104.2斷路器的選擇 104.3隔離開關(guān)選擇 114.4高壓熔斷器的選擇 114.5電壓互感器的選擇 124.6電流互感器的選擇 124.7母線及架空線的選擇 13五、接地裝置與防雷 135.1接地裝置 131.接地要求 132.接地的種類 145.2防雷保護 141.防雷措施 14

風(fēng)電發(fā)電場35KV變電所設(shè)計摘要：在經(jīng)濟快速發(fā)展的當(dāng)前，對電力系統(tǒng)的要求也在不斷提高，因此對于電力系統(tǒng)的重要組成部分變電所的設(shè)計也要不斷推出新，因為只要這樣才能滿足不斷增長的用電負(fù)荷要求，以及適應(yīng)復(fù)雜多變的用電環(huán)境。對于企業(yè)而言，進行技術(shù)革新,提高產(chǎn)品的利用率降低產(chǎn)品的能耗，就顯得更加尤為重要。變電所即改變電壓的場所，是介于發(fā)電與用電的環(huán)節(jié)，對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和效率有著極為重要的作用。35kV相比于110kV以及220kV來說，35kV屬于小型容量的變電所。這種小型的變電所在諸如北上廣深等用電量大、經(jīng)濟發(fā)達(dá)的一線城市已不再進行建設(shè)，但在二、三、四線城市以及農(nóng)村等依舊仍將長期存在。本次設(shè)計是35KV變電所設(shè)計，電氣主接線是由高壓電器通過連接線按其功能要求組成接受和分配電能的電路，成為傳輸強電流、高電壓的網(wǎng)絡(luò)。主接線的確定對電力系統(tǒng)整體及發(fā)電廠、變電所本身運行的可靠性、靈活性和經(jīng)濟性密切相關(guān)，并且對電氣設(shè)備選擇、配電裝置布置、繼電保護和控制方式的擬定有較大的影響。因此，主接線是一個綜合性的問題，必須正確處理好各方面的關(guān)系，全面分析有關(guān)影響因素,通過技術(shù)經(jīng)濟比較,合理確定主接線的方案。關(guān)鍵字：小型化35kV設(shè)計變電所設(shè)計主接線圖設(shè)計

引言在工廠里，電能是工業(yè)生產(chǎn)的主要能源和動力，做好工廠供電工作對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化,具有十分重要的意義。變電所是變換電壓分配和接受電能和控制電流流向和調(diào)節(jié)點電壓的電力設(shè)施，隨著我國電力技術(shù)的發(fā)展就對變電所提出了更高的要求，這就需要對變電所新的設(shè)計。電力工業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)工業(yè)和先行工業(yè)，為國家經(jīng)濟快速、穩(wěn)定發(fā)展提供足夠的動力，其發(fā)展水平可以說是反映國家經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志之--。變電所是電力系.統(tǒng)的一-個重要組成部分，是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能?？刂齐娏α飨蚝驼{(diào)整電壓的電力設(shè)施，是電力系統(tǒng)中電能傳輸必不可少的環(huán)節(jié)。在如今的生活中，電能是主要能源與動力，其以輸送分配簡單經(jīng)濟，易于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，方便控制、調(diào)節(jié)和測量等諸多優(yōu)勢稱為世界上能量流通及使用的最主要形式，是今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源，應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟生活中各個領(lǐng)域。其可由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，又易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。故電力系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化成為當(dāng)今科學(xué)研究的重要方向。

一、概述35KV變電所概述雖然隨著社會發(fā)展與科技的不斷進步，35kV供電方式的容量對于類似北京，上海，廣州，深圳等發(fā)達(dá)城市已明顯不足，但其仍存在并可能長期存在于廣大較不發(fā)達(dá)地區(qū)，且其具有用電負(fù)荷小，面積廣的特點，因此對35kV的變電所的研究具有一定的實際意義。35kV(35000V)是高電壓的場所，是把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠(yuǎn)的地方。發(fā)電廠所發(fā)的電在輸送到用戶，有很長的距離，輸送的過程也會產(chǎn)生損耗，損耗隨著電流的增大而增加。為了降低傳送損耗，通常是通過變壓來升高電壓，進而使得電流降低，到用戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電所是電力系統(tǒng)中變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電所在特定的環(huán)境中，是將AC一DC一AC轉(zhuǎn)換過程。變電站的設(shè)計質(zhì)量，會直接影響到日后生產(chǎn)社會與發(fā)展。能建設(shè)一個高質(zhì)量的供電系統(tǒng)，則有利于工業(yè)快速發(fā)展，可以大大增加產(chǎn)量，提高勞動生產(chǎn)率，改善工人的勞動條件，加強保護措施，有利于實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。因此本課題的設(shè)計對于發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，實現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)代化，具有十分重要的意義。二、變電所設(shè)計方案1.設(shè)計目標(biāo)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和經(jīng)濟調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟型的要求。2.設(shè)計方案2.1變電所選址原則和作用（1）變電所選址原則1)變電所的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的5-10年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠(yuǎn)、近期結(jié)合，以近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴建的可能;2)變電所的設(shè)計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負(fù)荷性質(zhì)、用電容量、工程特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計方案;3)變電所的設(shè)計，必須堅持節(jié)約用地的原則。變電所應(yīng)建在靠近負(fù)荷中心位置，這樣可以節(jié)省線材，降低電能損耗，提高電壓質(zhì)量，并選擇出最佳的方案，確保設(shè)計的最優(yōu)化及預(yù)算的最經(jīng)濟化。（2）電力系統(tǒng)供電要求1)保證可靠的持續(xù)供電:供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。2)保證良好的電能質(zhì)量:電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量，和波形質(zhì)量三個方面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定值來衡量，所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來予以保證。3)保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性:電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經(jīng)濟一次能源總消耗占的比重約為1/3，而且電能在變換，輸送，分配時的損耗絕對值也相當(dāng)客觀。（3）電力系統(tǒng)的額定電壓額定電壓是指能使電氣設(shè)備長期運行的最經(jīng)濟的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3Ul。當(dāng)輸出功率一定時，電壓越高，電流越小，線路，電氣等的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投資也越小，同是由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。另一方面，電壓越高，對絕緣水平的要求則越高，變壓器，開關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考慮這些因素，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經(jīng)濟合理的輸電電壓，但從設(shè)備制造角度考慮,回為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，又不應(yīng)隨意確定輸電電壓。2.2主接線設(shè)計按照《變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定:“35kV-60kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時，一般采用橋形接線;當(dāng)出線為2回以上時，一般采用單母線分段或單母線接線。出線回路數(shù)較多、連接的電源較多、負(fù)荷大或污穢環(huán)境中的35-60kV室外配電裝置，可采用雙母線接線”。本變電站35kV可考慮以下3種方案，并進行經(jīng)濟和技術(shù)分析。（1）單母線分段接線圖2.1單母線分段接線如圖2.1所示，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要用戶不停電。（2）單母線接線圖2.2單母線接線如圖2.2所示，接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，但不夠靈活可靠，任一元件故障或檢修，均需使整個配電裝置停電。（3）外橋接線圖2.3外橋接線如圖2.3所示，當(dāng)變壓器發(fā)生故障或運行中需要切除時，只斷開本回路的斷路器即可，不影響其他回路的工作。（4）分析比較通過以上比較，可以發(fā)現(xiàn)單母線分段接線方案以供電可靠性高為主要優(yōu)點;單母線線方案以設(shè)備少，較經(jīng)濟，倒閘操作簡便為主要優(yōu)點;外橋接線方案以投資少，經(jīng)濟性好為主要優(yōu)點。所以考慮綜合因素，選擇單母線分段接線方案為35kV側(cè)主接線。三、負(fù)荷計算及設(shè)備選型短路電流計算的主要目的之一是為了選擇電氣設(shè)備并進行相關(guān)的校驗，本設(shè)計是按照三相短路進行短路電流計算。1.求各元件的電抗標(biāo)值變壓器：XT*=X_T/X_b=(U_K%)/S_NT((U_NT^2)/S_NT)=(U_K%S_b)/(100S_NT)=7.5/100100/8=0.9375線路：XL*=X0LS_b/(U_av^2)=0.4*10*100/37^2=0.292當(dāng)發(fā)生短路時，最大運行方式下電源至短路點的總電抗為：X∑^*=X1//X2=0.29//0.292短路電流周期分量的標(biāo)幺值：I_(~^*)^((3))=E_*/〖X∑〗_*=1/0.146=6.849短路電流值：I_(~^*)^((3))=I_(~^*)^((3))I_b=I_(~^*)^((3))S_b/(√3U_b)=0.81*100/(√3*37)沖擊電流值：I_(~^*)^((3))=√2K_shI_~^((3))短路電流最大有效值：I_sh^(（3）)=I_~^((3))√(1+2〖(K_sh-1)〗^2)=10.688*10.688*√(1+2*〖(1.8-1)〗^2)=16.139KA短路容量：S=SbI_(~^*)^((3))=100*6.849短路電流周期分量的標(biāo)幺值：I_(~^*)^((3))=E_*/〖X∑〗_*=1/0.292=3.245短路電流值：I_(~^*)^((3))=I_(~^*)^((3))I_b=I_(~^*)^((3))S_b/(√3U_b)=3.245*100/(√3*37)沖擊電流值：I_(~^*)^((3))=√2K_shI_~^((3))=√2*1.8*5.064短路全電流最大有效值：I_sh^(（3）)=I_~^((3))√(1+2〖(K_sh-1)〗^2)=5.064*√(1+2〖*(1.8-1)〗^2)=7.647KA短路容量：S=SbI_(~^*)^((3))=100*3.245四、設(shè)備選型

電氣設(shè)備的選擇與校驗是電房設(shè)計的主要的內(nèi)容之一。合理的選擇電氣設(shè)備是保證電氣主接線和配電裝置到達(dá)安全、可靠、經(jīng)濟運行的重要條件。電氣裝置中的電氣設(shè)備和載流導(dǎo)體，在正常運行或短路時，都必須保證其可靠性。在進行設(shè)備選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，保證安全、可靠、經(jīng)濟、符合現(xiàn)場的自然條件要求,靈活地運行。4.1電器設(shè)備的選擇原則（1）應(yīng)滿足正常運行、短路等各種情況可靠性的要求并考慮遠(yuǎn)期發(fā)展（2）應(yīng)滿足使用環(huán)境條件的校核（3)應(yīng)里求技術(shù)先進及經(jīng)濟合理

（4)與工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)相對應(yīng)4.2斷路器的選擇

(1)種類與型式的選擇

按照斷路器采用的滅弧介質(zhì)及其工作原理不同，可分為油路斷路器(多油和少油)、壓縮空氣斷路器、SF6

斷路器、真空斷路器等。

(2)斷路器型式的選擇，應(yīng)在全面了解其使用環(huán)境的基礎(chǔ)上,結(jié)合產(chǎn)品的價格和運行設(shè)備的使用情況加以確定參數(shù)如表4.1所示。表4.1型號額定電壓(KV)額定電流（KA)額定斷開電流（KA)額定短時耐受電流（KA)額定峰值耐受電流（KA)額定關(guān)合電流（KA)分閘時間（ms)合閘時間（ms)ZW7-40.540.5200031.5KA31.5（4s）808020-6520-754.3隔離開關(guān)選擇表4.2型號額定電壓（KV)額定電流（A)極限通過電流峰值（KA)熱穩(wěn)定電流（KA)操動機構(gòu)型號CW4-40.5(D)40.512505020(4s)CS17C4.4高壓熔斷器的選擇熔斷器是最簡單的保護電器，他用來保護電氣設(shè)備免受過載電流的損害，高壓斷路器在變電所中常用于保護電力電容器配電線路和配電變壓器,而在電廠中多用于保護電壓互感器，參數(shù)如表4.3所示。

(1)額定電壓選擇:

UN=UNS(2)額定電流的選擇：INFT>INFS>ISMAX表4.3型號額定電壓kv額定電流A斷流容量MVA備注RW10-35/0.5350.52000保護電壓互感器(3)開端電流校驗：INOFF=SUN4.5電壓互感器的選擇電壓互感器的選擇是根據(jù)額定電壓、裝置種類、構(gòu)造型式、準(zhǔn)確度以及按副邊負(fù)載選擇。而副邊負(fù)荷是在確定二次回路方案以后方可計算。故互感器初選型式如下表4.4所示:表4.4型號額定電壓(KV)副繞組額定容量(VA)最大容量(VA)備注原繞組副繞組輔助繞組0.513JDN6-35350.11502505001000進線用JDFXF-353530.130.131502505001000母線用由于電壓互感器與電網(wǎng)并聯(lián)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，互感器本身并不遭受短路電流的作用，因此不需要進行動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定的校驗。4.6電流互感器的選擇

(1)結(jié)構(gòu)類型選擇根據(jù)配電裝置的類型相應(yīng)選擇戶內(nèi)或戶外式的電流互感器,-般情況下,35KV-下為戶內(nèi)式，而35KV及以上電壓等級為戶外式或裝入式(裝入到變壓器和斷路器的套管內(nèi))。

(2)額定電壓和額定電流的選擇回路的最大工作電流。

(3)電流互感器準(zhǔn)確級和額定容量的選擇。

為了保證測量易表的準(zhǔn)確度，互感器的準(zhǔn)確級不得低于所測量儀表的準(zhǔn)確級。為了保證互感器的準(zhǔn)確級,互感器二次側(cè)所接負(fù)荷應(yīng)不大于該準(zhǔn)確級所規(guī)定的額定容量電流互感器初選的型號見下表4.5:表4.5型號技術(shù)參數(shù)電流比級次組合KdKiLR、LRB-35400/50.2s/0.5/10p13575/1sLR、LRB-35300/50.2s/0.5/10p13575/1s4.7母線及架空線的選擇

母線的選擇(按長期發(fā)熱允許電流選擇)

本設(shè)計為屋外配電裝置，故母線初選采用鋼芯鋁線LGJ的軟母線。

主母線上最大持續(xù)工作電流不超過兩臺主變壓器的最大工作電流，因此母線最大持續(xù)電流:Imax=1.05*2*按最大持續(xù)工作電流選擇查設(shè)備手冊選LGJ型鋼芯鋁絞線，其標(biāo)稱截面為240/30LGJ鋼芯鋁絞線規(guī)格及長期允許載流量如下表4.6所示:表4.6LGJ-240/30鋼芯鋁絞線參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)橫截面積mm2導(dǎo)線結(jié)構(gòu)計算橫截面積mm2鋁線鋼芯根數(shù)直徑根數(shù)直徑鋁線鋼芯總計240/30243.6072.40244.2931.67275.96外徑mm直流電阻不大于（/Km）計算拉斷力計算重量(kg/km)交貨長度不小于(m)長期允許載流量（A)708021.600.118175620922.22000655662溫度修正系數(shù)：K=θcd-θθcd五