35KV企业变电所电气一次设计毕业设计文档格式.docx
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1、某企业为保证供电需要，要求设计一座35KV降压变电所，以10KV电缆给各车间供电，一次设计并建成。
2、距离本变电所6KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线路向待设计的变电所供电。
在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。
3、待设计变电所10KV侧无电源，考虑以后装设两组电容器，提高功率因数，故要求预留两个间隔。
4、本变电所10KV母线到各车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类负荷，Tmax=4000h。
各馈线负荷如下表所示：
序号
车间名称
有功功率（KW）
无功功率（KVAR）
1
一车间
1100
480
2
二车间
740
500
3
机加工车间
850
580
4
装配车间
1000
5
锻工车间
950
300
6
高压站
1400
320
7
高压泵房
750
530
8
其他
700
5、所用电的主要负荷如下表所示：
序号
设备名称
额定容量（KW）
功率因数
台数
主充电机
20
0.88
浮充电机
4.5
0.85
蓄电池室通风
3.0
屋内配电装置通风
1.5
0.79
交流电焊机
11
0.5
检修试验用电
13.0
0.8
载波
0.95
0.69
照明负荷
15.0
9
生活用电
12
6、环境条件
当地海拔高度507.4m，年雷电日36.9个，空气质量优良，无污染，历年平均最高气温29.9℃，土壤电阻率ρ≤500Ω•m。
第一章主接线的选择
1-1主接线的设计原则和要求
发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。
电气主接线的设计原则：
应根据发电厂和变电所所在电力系统的地位和作用。
首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求，根据规则容量，本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性，保证供需平衡，电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规则与要求等条件确定，应满足可靠性、灵活性和经济型的要求。
电气主接线的主要要求：
1、可靠性：
可靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的可靠性是其组合元件（包括一次不分和二次部分）在运行中可靠性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及其对供电的影响，衡量电气主接线运行可靠性的一般准则是：
（1）断路器检修时，是否影响供电、停电的范围和时间
（2）线路、断路器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间长短，能否保证对重要用户的不间断供电。
（3）发电厂、变电所全部停电的可能性。
、
2、灵活性：
投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便，调度灵活，电气主接线的灵活性要求有以下几方面：
（1）调度灵活、操作方便，应能灵活地投切某些元件，调配电源和负荷能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调整要求。
（2）检修安全，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少。
3、控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资，要适当限制经济型：
通过优化比选，应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少，在满足技术要求的前提下，要做到经济合理。
（1）投资省，电气主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使短路电流，一边选择价格合理的电气设备。
（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约地和节省架构、导线、绝缘小及安装费用，在运输调节许可的地方都应采用三相变压器。
（3）电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，避免因两次变压而增加投资。
1-2主接线的拟定
待设计变压所为一座35KV降压变电所，以10KV电缆线各车间供电，距改变电所6KM处有一系统变电所，用35KV双回架空线向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为1000MVA，待设计变电所的高压部分为二进二出回路，为减少断路器数量及缩小占地面积，可采用内桥接线和外桥接线，变电所的低压部分为二进八处回路，同时考虑以后装设两组电容量要预留两个出线间隔，故10KV回路应至少设有10回出线，其中，一车间和二车间为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类负荷，其主接线可采用单母不分段接线，单母分段接线和单母分段带旁路接线，综上所述，该变电所的主接线形式初步拟定为6种，如下图2-1所示
图2-1（a）方案一
图2-1（b）方案二
图2-1（c）方案三
图2-1（d）方案四
图2-1（e）方案五
图2-1（f）方案六
1-3主接线的比较与选定
1-3-1技术比较
1、内桥线路的特点：
（1）线路操作方便
（2）正常运行时变压器操作复杂
（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失去联系
内桥接线试用于两回进线两回出线且线路较长，故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。
2、外桥接线的特点：
（1）变压器操作方便
（2）线路投入与切除时，操作复杂
（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。
外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。
待设变电所35KV回路进线为6KM，进线较长，且没有穿越功率通过，正常运行时两台变压器不需要经常切换，经比较，内桥接线的线路投入与切除操作方便，故以上6种设计方案中，方案一、方案二和方案三为优。
3、单母线不分段接线的特点：
接线简单、清晰、设备少、操作方便、投资少、便于扩建，但其不够灵活可靠，接到母线上任一元件故障时，均使整个配电装置停电。
4、单母线分段接线的特点：
单母线分段接线也比较简单、清晰，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，挺高了供电可靠性，可对重要用户供电，当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作，任一支断路器检修时，该支路必须停止工作。
5、单母线分段带旁路接线的特点：
在母线引出各元件的断路器，保护装置需停电检修时，通过旁路木母线由旁路断路器及其保护代替，而引出元件可不停电，加旁路母线虽然解决了断路器和保护装置检修不停电的问题，提高了供电的可靠性，但也带来了一些负面影响。
a）旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开关，增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。
b）旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。
c）保护及二次回路接线复杂。
d）用旁路代替个回路断路器的倒闸操作，需要人来完成，因此带旁路母线的界限不利于实现变电所的无人值班。
方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单灵活，但其可靠性不高，当接到母线上任一元件公章时，均使整个配电装置停电，且带设变电所的符合均为Ⅰ类、Ⅱ类中药符合，因此方案一种的单母线不分段接线不能满足Ⅰ类、Ⅱ类负荷供电可靠性的要求。
方案二与方案三中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性，为了确保当任何一路电源发生故障或检修时，都不回中断对重要用户Ⅰ类负荷的用电，可分别在每段母线上都设有一车间与二车间的出现间隔。
方案二与方案三的可靠性都较高，加设旁路母线的方案三可使出现线路上断路器故障或检修时，通过旁路母线使用电不用中断，相比之下，方案三的供电可靠性要比方案二高，但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作复杂等负面影响，即方案三灵活性要低于方案二，为最终确定带设变电所的主接线方式，下面对方案二与方案三进行经济比较。
1-3-2经济比较
1、综合投资比较
该变电所为35KV等级，故不明显的附加费用比例系数a取100
②
式中包括变压器、开关设备。
配电装置等设备的费用，由式子②可知，综合投资与成正比。
方案三语方案二相比，方案三多设了一条10KV母线，1台旁路母联断路器及隔离开关。
即方案三中的大于方案二中的。
故方案二的综合投资Z小于方案三的综合投资Z。
2、年运行费用U的比较
式中为折旧费，为损耗费
式中C为折旧维护检修费，对主变及配电装置可取8%~10%.对水泥杆线路可取5%，对铁塔线路可取4%，故与Z成正比。
式中为电能电价（常数）。
双绕组主变的年电能损耗
该变电所采用2台主变，故n=2
式中为主变压器的空载损耗和短路损耗
t为变压器年运行小时数
为变压器的额定容量，为变压器持续最大负荷
为最大负荷年损耗小时数，决定于最大负荷年利用小时数T与平均功率因数。
由于方案二与方案三都选用同样两台型号相同的主变，故主变的年电能损耗相同。
架空输电线路的年电能损耗。
式中为通过线路的最大持续功率，L为线路长度，K为线路有功损耗系数。
方案二与方案三中都从距变电所6KM处的系统变电所用35KV双回架空线路向带设变电所供电。
故其、L、K相同，即架空输电线路的年电能损耗相同。
由于U=+
当损耗费用相同时，大的年运行费高，故方案二与方案三相比，方案二的经济性较优。
而且近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠性有了较大提高，220KV以下电网建设的目标是逐步实现N-1或N-2的配置，这样有计划地进行设备检修，不会对用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路器来代替检修断路器；
由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断出现，例如现在广泛采用的SF6断路器，真空断路器，运行可靠性大幅度提高，使旁路母线的使用几率也在逐年下降；
由于现今的变电站都有向无人值班方式设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式，所以经综合分析比较后，最终确定方案二为该变电所的电气主接线方式，即35KV高压部分采用内桥接线，10KV低压部分采用单母分段接线方式。
如下图2-2所示：
图2-2
1-4所用电的设计
1-4-1所用电设的要求计
变电所用电系统设计和设备选择，直接关系到变电所的安全运行和设备的可靠。
最近几年设计的变电所大都不采用蓄电池作为直流电源，而是广泛采用晶闸管整流或复式整流装置取得直流电源，这就要求交流所用电源可靠连续、电压稳定，因此要求有两个电源。
其电源的引入方式有内接和外接两种。
其接入方式有三种，如下图2-3所示：
图2-3（a）
图2-3（b）
图2-3（c）
其中图2-3（a）两台所用变均从外部电源引进，其供电可靠性最高，但由于接入电源电压较高（35KV）,投资成本也较大；
图2-3（c）的
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