35KV变电站毕业设计完整版.docx

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35KV变电站毕业设计完整版

35kV变电站设计原始数据

本次设计的变电站为一座35kV降压变电站，以10kV给各农网供电，距离本变电站15km和10km处各有一个系统变电所，由这两个变电所用35kV双回架空线路向待设计的变电站供电，在最大运行方式下，待设计的变电站高压母线上的短路功率为1500MVA。

本变电站有8回10kV架空出线，每回架空线路的最大输送功率为1800kVA；其中#1出线和#2出线为Ⅰ类负荷，其余为Ⅱ类负荷及Ⅲ类负荷，Tmax=4000h,cosφ=0.85。

环境条件：

年最高温度42℃；年最低温度-5℃；年平均气温25℃；海拔高度150m；土质为粘土；雷暴日数为30日/年。

35KV变电站设计

一、变电站负荷的计算及无功功率的补偿

1.负荷计算的意义和目的

所谓负荷计算，其实就是计算在正常时通过设备和导线的最大电流，有了这个才可以知道选择多大截面的导线、设备。

负荷计算是首要考虑的。

要考虑很多因素才能计算出较为准确的数值。

如果计算结果偏大，就会将大量的有色金属浪费，增加制作的成本。

如果计算结果偏小，就会使导线和设备运行的时候过载，影响设备的寿命，耗电也增大，会直接影响供电系统的稳定运行。

2.无功补偿的计算、设备选择

2.1无功补偿的意义和计算

电磁感应引用在许多的用电设备中。

在能量转换的过程中产生交变磁场，每个周期内释放、吸收的功率相等，这就是无功功率。

在电力系统中无功功率和有功功率都要平衡。

有功功率、无功功率、视在功率之间相互关联。

S——视在功率，kVA

P——有功功率，kW

Q——无功功率，kvar

由上述可知，有功功率稳定的情况下，功率因数cosφ越小则需要的无功功率越大。

如果无功功率不通过电容器提供则必须从该传输系统提供，以满足电力线和变压器的容量需要增加的电力需求。

这不仅增加了投资的供给，降低了设备的利用率也将增加线路损耗。

为此对电力的国家规定：

无功功率平衡要到位，用户应该提高用电功率因数的自然，设计和安装无功补偿设备，及时投入与它的负载和电压的基础上变更或切断，避免无功倒送回来。

还为用户提供了功率因数应符合相应的标准，不然，电力部门可能会拒绝提供电力。

所以无功功率要提高功率因素，在节约能源和提高质量具有非常重要的意义。

无功补偿指的是：

设备具有容性负载功率和情感力量负荷，并加入在同一电路，能量的两个负载之间的相互交换。

无功补偿装置被广泛采用在并联电容器中。

这种方法容易安装并且施工周期短，成本低易操作维护。

2.2提高功率因数

P——有功功率

S1——补偿前的视在功率

S2——补偿后的视在功率

Q1——补偿前的无功功率

Q2——补偿后的无功功率

φ1——补偿前的功率因数角

φ2——补偿后的功率因数角

2.3降低输电线路及变压器的损耗

功率损耗ΔP：

P——有功功率，kW；

U——额定电压，kV；

R——线路总电阻，Ω。

由此可见，当功率因数cosφ提高以后，线路中功率损耗大大下降。

2.4改善电压质量

电压损失ΔU：

P——有功功率，KW；

Q——无功功率，Kvar；

U——额定电压，KV；

R——线路总电阻，Ω

XL——线路感抗，Ω。

当线路中的无功功率Q减小则电压损失ΔU减小。

2.5提高设备出力

有功功率P＝S·cosφ，供电设备的视在功率S不变，功率因数cosφ升高，则设备的有功功率P增加到P+ΔP。

无功功率补偿装置容量:

QC=P3（tanΦ-tanΦ`）

补偿后总的视在负荷：

S`30=〔P302+（Q30-QC）2〕0.5

变压器有功损耗:

△PT=△Pkβ2+△P0

式中:

△P0—变压器的空载损耗;

△Pk—变压器的短路损耗;

β—变压器的负荷率,β=S30/SN,

变压器高压侧有功功率：

P=P30+△PT

变压器高压侧无功功率：

Q=Q30+△QT

补偿后的有功功率：

S=〔P2+Q2〕0.5

1.4在本设计中的负荷计算

1.4.1所要补偿的容量

按要求需要8回10kV架空线，每回架空线的最大输送功率为1800KVA，则总的负荷为8*1800=14400KVA,设同时率Kd=0.9，补偿的变压器前的总容量为14400*0.9=12960KVA。

由于变电站的高压侧以大的功率因数cosφ0.9，考虑到该变压器的无功功率损耗的有功损耗通常是4倍。

所以变压器后的低压侧功率因数补偿应大于0.9，0.95这里更高。

为从0.85低侧功率因数cosφ提高到0.95时，低压侧可以用下式来计算需要被安装并联电容器的容量：

QC=P3（tanΦ-tanΦ`）==14400×0.85×「tan（arccos0.85）－tan（arccos0.95）」

=14400×0.85×[0.62－0.32]

=3572KVA

2组1800KVA并联电容器进行无功补偿：

2×1800=3600KVA

无功补偿后变压器的容量为：

S`30=〔P302+（Q30-QC）2〕0.5

=

任何一台变压器单独运行时，应满足所有一级负荷，二级负荷的需要。

要在总的容量的70%~80%。

即12872乘以0.7等于9010KVA。

由上可得，要设计的变电站要选择的主变压器为2台，容量为10000KVA。

本次设计选择的型号为SFL-10000\35。

因为年平均气温为25度，需要修正：

St=[1-（25-20）\100]Snt=9500KVA

9500KVA大于9010KVA,所有选择的变压器能满足要求。

假设一级负荷，二级负荷为6000KVA，即St为9500KVA大于6000KVA，所以也能满足要求。

1.4.2计算各出线回路的电流

在变电站低压侧有8回10KV架空出线，每回架空线的最大输送功率为2000KVA，即每一回的计算电流为：

I=S\1.732U=2000\1.732×10.5=35A

选择LGJ-35型架空导线。

在这个设计中，变电站和6~7.8公里之间的距离有一个系统的变电站，其是由两个变电站供电到变电站进行设计，因为这两个互为备份的电源，所以，当一个系统的变电站，当电源变电站，该变电站到另一个系统处于待机状态。

该变电站的计算电流偏高：

有功功率损耗：

0.015S等于12872×0.015=194KW

无功功率损耗：

0.06S等于12872×0.06=772Kvar

则无功补偿后高压侧的负荷为12240+194的和的平方再加上3986+772的和的平方然后在开方，等于13313KVA。

则两台变压器的结果为：

I=S\1.732×U=13313\1.732×37=207A

导线我选择LGJ-70，他的屋外载流量为275A。

二、主接线方案

2.1变电所主接线的定义及组成

主接线指的是接受和分配电能的路线。

在供应和分配系统，电气设备需要在这些变电站按一定的要求连接来完成功率分配，以满足运行安全性，可靠性和经济性。

电气设备，以满足这些函数称为主接线接线图的变电站。

变电站通常包含电源变压器，接通和断开电路的开关器件（断路器，负荷开关，隔离开关等），或者为了防止过电压限制电流的设备，所述第一和接触器的辅助系统，总线，电缆，绝缘子等之间。

与相应的接线，电气设备称为它承受的电能的生产和分配的直接函数的装置。

在运营安全和监管要求下，变电站也需要有一个设备进行监测，控制和保护的辅助设备，如以实现测量主接线的过电流保护装置和监控主接线设备，仪器仪表上的主接线开关操作需要直流和交流电源，控制和信号设备，电缆等。

这些设备被称为二次设备。

2.1.1变电所在系统中的作用

电力系统枢纽变电站，汇聚了一批大型电力系统的交流电源，高电压，大容量，占有重要地位;重要的区域变电站，一般具有较高的电压（220KV及以上），在一些一般的配电变电站中锋位置也比较重要;终端变电所和分支变电站，电压35KV大多数这些，例如变电站和更直接的权力给用户，没有任务的电力交换。

2.1.3系统专业对电气主接线提供的具体资料

1.出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线截面等。

2.主变压器的台数、容量和形式；变压器的主要参数及各种运行方式下通过变压器的功率潮流。

3.无功补偿方式、形式、数量、容量和运行方式的要求。

4.系统的短路容量和换算的电抗值。

5.系统内过电压数值及限制内过电压措施。

6.可靠性的特殊要求。

2.2主接线选择的基本要求

1.可靠性

设备的稳定程度直接影响主接线的稳定性。

2.灵活性

主接线应该在检修时保证稳定的供电。

3.经济性

稳定性和安全性都可靠的情况下。

尽量节约资源、金钱，占地面积尽量减少。

2.3本变电所主接线的设计

变电站35kV降压变电站，主要是电压的电力系统发送从35kV变电站的10kV农村电网使用。

根据以上的变电站提供了依据和基本要求，变电站主变压器出线2回，两回线路，连接类型是一个单一的线，gbc-35型手车式开关柜。

10kV侧出线8回，主变压器的线连接类型是一个单一的断线，每段配有一组并联电容器，每个容量1800kvar。

主接线的主接线图。

35KV侧两回线路，是由两个不同的系统对电力变电站。

两个电路互为备用，当电路出现故障时，另一回路供电。

对10kV侧采用单母线，断式，当主变压器各侧的故障，主变压器中打开断路器，然后通过接触断路器，在变压器负载运行驱动至少70%。

使变电站的负荷，两级负荷供电可靠性的改进。

第三章：

一次设备的选择与检验

3.1短路计算的概念

3.2本设计短路计算

在最大运行方式时，变电站高压侧母线上的短路功率为1000MVA

设Sd=100MVA，Ud1=37KV，Ud2=10.5KV，X=0.4欧/Km。

3.2.1当由6Km处的变电所向本变电站供电时

Xs=Sd/Sk=100/1000=0.1

取Uj1=37KV则Ij1=KA=1.561KA

取Uj2==10KV则Ij2=KA=5.77KA

当在高压侧短路时，

当在低压侧短路时：

3.2.2当由7.8Km处的变电所向本变电站供电时

当在高压侧短路时，

当在低压侧短路时：

3.3设备的选择与检验

3.3.1电器设备选型的基本知识

设备的选择是变电站电气设计的主要内容。

设备的正确选择是电气主接线和配电设备达到安全经济运行的重要条件。

在设备的选择应根据实际情况，按照相关的设计规范，以确保安全和可靠，并积极采用新技术并节省投资。

尽管所有的设备在电力系统和工作条件的作用是不同的，也是不同的选择方法，但它们的基本要求是一致的。

设备需要稳定的工作，必须按正常工作条件选择，并检查动态稳定性和短路状态的热稳定性。

3.3.235KV的高压开关柜的选择

根据之前的负荷计算与短路计算，从35KV段的母线到高压侧1号出线选择GBC-35-13（改）的高压开关柜。

GBC-35-13的断路器是ZN23-35,它的额定电流为1600A，开断电流为25A，动稳定开断电流为的峰值为63KA，热稳定电流为25（4s）KA.

电路的额定电流IN.et，是按照在一定的周围环境温度下，电器允许的电流。

IN.et应不小于该回路在各种合理的运行方式下的最大持续工作电流Imax,即IN.et

Imax。

本设计中最高温度为42度，所以42度时能允许的电流量为：

Ial=IN.et[1-1.8%（42-40）]=1542A

由前面的负荷计算可知通过该回路的最大电流为207A，即IalImax=207A。

3、按动稳定校验：

这次设计中，Iet为63KA，而Ish为14