某企业35kv变电所电气部分初步设计说明Word格式.docx
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第一篇任务书
一、设计要求
1、建立工程设计的正确观点，掌握电力系统设计基本原则和方法。
2、培养独立思考、解决问题的能力。
3、学习使用工程设计手册和其他参考书的能力，学习撰写工程设计说明书。
二、原始资料
1、某国营企业为保证供电需求，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、距本变电所6Km处有一系统变电所，由该变电所用35KV双回路架空线路向待定设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA。
3、待设计的变电所10KV无电源，考虑以后装设的组电容器，提高功率因素，故要求预留两个间隔。
4、本变电所10KV母线到各个车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为一类负荷，其余为二类负荷，Tmax=4000h，各馈线负荷如表1—1
序号
车间名称
计算用有功功率（kw）
计算用无功功率（kvar）
1
一车间
1046
471
2
二车间
735
487
3
机械车间
808
572
4
装配车间
1000
491
5
锻工车间
920
276
6
高压站
1350
297
7
高压泵房
737
496
8
其他
931
675
5、所用电的主要负荷见表1—2
序号
额定容量（KW）
功率因素（cosw）
安装台数
工作台数
备注
主充电机
20
0.88
1
周期性负荷
浮充电机
4.5
0.85
经常性负荷
蓄电池室通风
2.7
室装配装置通风
11
0.79
2
交流焊机
10.5
0.5
检修试验点
13
0.8
载波运动
0.96
0.69
照明负载
14
9
生活水泵用电
10
6、环境条件
1）当地最热月平均最高温度29.9°
c，极端最低温度-5.9°
c，最热月地面0.8m处土壤平均26.7°
c，电缆出线净距100mm。
2）当地海拔高度507.4m。
雷暴日数36.9日/年：
无空气污染，变电所地处在P≤500m·
Ω的黄土上。
三、设计任务
1、设计本变电所的主电路，论证设计方案是最佳方案，选址主变压器的容量和台数。
2、设计本变电所的自用电路，选择自用变压器的容量和台数。
3、计算短路电流。
4、选择导体与电气设备。
四、设计成果
1、设计说明书和计算书各一份
2、主电路和所用电路图各一份
第二篇说明书
第一章概述
一、设计依据
根据设计任务书给出的条件。
二、设计原则
1、要遵守国家的法律、法规，贯彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。
2、要根据国家规、标准与有关规定，结合工程的不同性质不同要求，要实行资源的综合利用，要节约能源、水源，要保护环境，要节约用地并合理使用劳动力，要立足于自力更生。
三、变电站建设的必要性与规模
1、变电站建设的必要性
为了加强企业供电可靠性，减少线路损耗，适应日益增长的负荷发展需要，35KV变电所的选址于距离一电力系统变电所6KV处，其近邻工厂，其主要供电对象是企业的各个车间，这样设计减小了供电半径，供电线损大幅下降，供电量增加，适应现代化建设与发展的需要，有利于企业的经济发展
2、本工程建设规模
2.1、企业变电站为35kV/10kv降压变电站，该变电站为无人职守的综合自动化站，容量为2*6300千伏安，企业变电站安装两台S7-6300/35主变压器，35kV为单母线接线。
2.2、企业变电站选址在企业附近，地势平缓，海拔高度507.4m，气象条件见《任务书》的环境条件。
10kV采用屋配电装置，架空出线,10kV电空器室外布置。
第一节主接线的设计原则
一、主接线的设计依据
1、负荷大小的重要性
2、系统备用容量大小
2.1运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。
2.2装有两台与以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%~70%的全部负荷，在计与过负荷能力后的允许时间，应保证车间的一、二级负荷供电。
二、主接线的基本要求
电气主接线应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下：
1、可靠性
供电可靠性是电力生产和分配的首要要求。
1.1断路器检修时，不宜影响供电。
1.2线路、断路器或母线或母线隔离开关检修时，尽量减少停运出线回数与停运时间，并能保证对一级负荷与全部与大部分二级负荷的供电。
1.3尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。
1.4大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。
2、灵活性
主接线应满足在调度，检修与扩建时的灵活要求
2.1调度时，应可以灵活地投入和切除电源、变压器和线路，调配电源和负荷，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以与特殊运行方式以与特殊运行方式下的系统调度要求。
2.2检修时，可以方便地停运断路器、母线与其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对车间的供电。
2.3扩建时，可以容易地从初期接线过渡到最终接线。
在不影响连续供电或停运时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作最少。
3、经济性
主接线满足可靠，灵活性要求的前提下做到经济合理。
3.1主接线应力求简单，经节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。
3.2要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。
3.3要能限制短路电流，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。
3.4如能满足系统的安全运行与继电保护要求，35kV与其以下终端或分支变电所可采用简易电器。
3.5占地面积少：
主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。
3.6电能损失少：
经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。
第二节主接线的设计和论证
依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、外桥型接线、桥型接线、四种主接线方案，下面逐一论证其接线的得弊。
一、单母线接线
优点：
1、接线简单清晰、设备少、操作方便。
2、便于扩建和采用成套配电装置
缺点：
1、不够灵活可靠，任一元件（母线与母线隔离开关等）故障或检修均需使整个配电装置停电。
2、单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。
适用围：
一般用于6-220kV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。
二、单母线分段接线
1、用隔离开关分段的单母线接线
这种界限实际上仍属不分段的单母线接线，只是将单母线截成两个分段，其间用分段隔离开关连接起来。
这样做的好处是两段母线可以轮流检修，缩小了检修母线时的停电围，即检修任一段母线时，只需断开与该段母线连接的引出线和电源回路拉开分段隔离开关，另一段母线仍可继续运行。
但是，若两个电源取并列运行方式，则当某段母线故障时，所有电源开关都将自动跳闸，全部装置仍需短时停电，需待用分段隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线段的供电。
可见，采用隔离开关分段的单母线接线较之不分段的单母线，可以缩小母线检修或故障时的停电围。
2、用断路器分段的单母线接线
用隔离开关奋斗的单母线接线，虽然可以缩小母线检修或故障时的停电围，但当母线故障时，仍会短时全停电，需待分段隔离开关拉开后，才能恢复非故障母线段的运行，这对于重要用户而言是不允许的。
如采用断路器分段的单母线接线，并将重要用户采用分别接于不同母线段的双回路供电，足可以克服上诉缺点。
对用断路器分段的单母线的评价为:
1）优点：
a.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。
b.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电围缩小了一半。
与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。
c.运行比较灵活。
分段断路器可以接通运行，也可断开运行。
d.可采用双回线路对重要用户供电。
方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。
2）缺点：
a.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。
b.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。
这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。
因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。
3、单母线分段带旁路母线的接线
为了在检修线路断路器时，不中断对该线路的供电，可以增设旁路设施，包括旁路开关电器和旁路母线。
这种接线不宜用于进出线回路多的情况下使用。
单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电围，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重要的变电站和用户是不允许的。
三、双母线接线
为了克服上述单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。
按每一回路所连接的断路器数目不同，双母线接线有单断路器双母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二分之三接线）三种基本形式。
后两种又称双重连接的接线，意即一个回路与两台断路器相连接，在超高压配电装置中被日益广泛地采用。
1、单断路器双母线接线：
单断路器双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。
它具有两组结构一样的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联断路器来实现联络。
双母线接线有两种运行方式，一种运行方式是一组母线工作，一组母线备用，母联断路器在正常运行时是断开的；
另一种运行方式是两组母线同时工作，母联断路器在正常运行时是接通的，这时每一回路都固定连接于某一组母线上运行，故亦称固定连接运行方式。
这两种运行方式在供电可靠性方面有所差异，当母线短路时，前者将短时全部停电；
后者母线继电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联断路器，并不会使另一组母线中断工作。
单断路器双母线接线具有以下优缺点:
1）单断路器双母线接线的优点：
双母线接线有更高的可靠性，表现在以下几方面:
a.检修任一段母线时，可不中断供电，即通过倒闸操作将进出线回路都切换至其中一组母线上工作，便可检修另一组母线。
b.检修任一母线隔离开关时，只需停运该回路。
c.母线发生故障后，能迅速恢复供电。
d.线路断路器"
拒动"
时或不允许操作时，可经一定的操作顺序使母联断路器串入该线路代替线路断路器工作，而后用母联断路器切除核线路。
e.检修任一回路断路时，可用装接“跨条”的方法，避免该线路长期停电。
f.便于试验。
在个别回路需要单独进行试验时，可将谅回路单独接至一组母线上隔离起来进行。
g.调度灵活。
各个电源和出线可以任意分配到某一组母线上，因而可以灵活地适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化。
h.扩建方便，且在扩建施工时不需停电。
由于双母线具有上述优点，被广泛用于10一220kV出线回路较多且有重要负荷的配电装置中。
2）单断路器双母线接线的缺点：
a.接线较复杂，且在倒母线过程中把隔离开关当作操作电器使用，容易发生误操作事故。
b.工作母线短路时，在切换母线的过程中仍要短时停电。
c检修线路断路器时要中断对用户的供电，这对重要用户来说是不允许的。
d.于单母线接线相比，双母线接线的母线长，隔离开关数目倍增，这将使配电装置结构复杂，占地面积增大，投资明显增加。
双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。
2、双断路器双母线接线
双断路器双母线这种接线，每回路接有两台断路器，采取双母线同时运行的方式。
双断路器双母线接线的优点是:
a.任何一组母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时都不会造成停电。
b.任何一台断路器检修时都不需停电。
c.任一电源或出线可方便地在母线上配置，运行灵活，能很好地适应调度要求，有利于系统潮流的合理分布和电力系统运行的稳定。
d.隔离开关只用于检修时隔离电源，不作为操作电器，因而减少了误操作的可能性。
双断路器双母线接线的主要缺点是投入使用的断路器大多，设备投资大，配电装置占地面积和维护工作量都相应地增大了许多，故在220KV与以下配电装置中很少采用。
但随着电力系统容量的增大，输电距离的增加，出于对系统运行稳定性的考虑，这种接线在330KV与以上超高压变电站中的应用将日益广泛。
3、“一台半”断路器接线
“一台半”断路器这种接线的特点是在两组母线之间串联装设三台断路器，于两台断路器间引接一个回路，由于回路数与断路器台数之比为2：
3，固称为一台半断路器接线或二分之三接线。
这种接线的正常运行方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。
"
一台半"
断路器接线的优点是：
a.检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不需进行切换操。
b.线路发生故障时，只是该回路被切除，装置的其他元件仍继续工作。
c.当一组母线停电检修时，只需断开与其连接的断路器与隔离开关即可，任何回路都不需作切换操作。
d.母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路都不会停电。
e.探作方便、安全。
隔离开关仅作隔离电源用，不易产生误操作。
断路器检修时，倒闸操作的工作量少，不必像双母线带旁路接线那样要进行复杂的操作，而是够断开待检修的断路器与其两侧隔离开关就可以了，也不需要调整更改继电保护整定值。
f.正常时两组母线和全部断路器都投入工作，每串断路器互相连接形成多环状接线供电，所以，运行调度非常灵活。
g.与双母线带旁路母线接线和双断路器双母线接线相比，"
断路器接线所需的开关电器数量少，配电装置结构简单，占地面积小，投资也相应减少。
缺点就是成本高。
四、结论
通过分析比较，三种接线方式中采用单母线接线作为35KV侧接线方式较之其它两种为好，由于本次设计为35kV变电站，考虑到供电可靠性和负荷增长的需要，在10kV侧采用单母线分段的接线方式。
第三章主变台数和容量的选择
一、主变台数的选择2台
正确选择变压器的台数，对实现系统安全经济和合理供电具有重要意义。
目前一般的选择原则是：
一般用户装设1—2台变压器；
为了提高供电可靠性，对于Ⅰ、Ⅱ级用户，可设置两台变压器，防止一台主变故障或检修时影响整个变电所的供电，所以本所选用两台主变，互为备用，当一台变压器故障检修时由另一台主变压器承担全部负荷的75%，保证了正常供电。
二、主变容量的确定
1、主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。
2、根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变器的容量。
对于有重要负荷的变电所，应考虑当一台主变压器停运时，其余变压器容量在计与过负荷能力后的允许时间，应保证用户的一级和二级负荷，对一般变电所，当一台主变压器停运时，其余变压器容量应能保证全部负荷的60-80%。
3、同级电压的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系列化、标准化。
三、主变压器形式的选择
1、变压器绕组的连接方式
变压器绕组的连接方式必须和系统电压相一致，否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连接方式只有星形三角形，高、中、低三册绕组如何组合要根据具体工程来确定。
我国110KV与以上电压，变压器绕组都采用星形连接，35KV亦采用星形连接，其中性点多通过消弧线圈接地，35KV以下电压，变压器绕组都采用三角形连接。
由于35KV采用星形连接方式与220KV、110KV系统的线电压相位角为零度（相位12点），这样当电压为220\110\35KV，高、中压为自偶连接时，变压器的第三绕组加接线方式就不能三角形连接，否则就不能与现有35KV系统并网。
因而就出现所谓三个或两个绕组全星形连接的变压器。
变压器采用绕组连接方式有D和Y，我国35KV采用Y连接，35KV以下电压的变压器有国标Y/d11、Y/Y0等变电所选用主变的连接组别为Y/d11连接方式。
故本次设计的变电所选用主变的连接组别为YN/d11型。
2、冷却方式的选择
主变压器一般采用的冷却方式有自然风冷却，强迫油循环风冷却，强迫油循环水冷却。
本次设计选择的是小容量变压器，故采用自然风冷却。
3、调压方式的选择
变压器的电压调整是用分接开关切换变压器的分接头，从而改变变压器变比来实现的。
切换方式有两种：
无激励调压，调整围通常在±
5%以；
另一种是有载调压，调整围可达30%，设置有载调压的原则如下：
1）对于220KV与以上的降压变压器，反在电网电压可能有较大变化的情况下，采用有载调压方式，一般不宜采用。
当电力系统运行确有需要时，在降压变电所亦可装设单独的调压变压器或串联变压器。
2）对于110KV与以上的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压方式。
3）接于出力变化大的发电厂的主变压器，或接于时而为送端，时而为受端母线上的发电厂联络变压器，一般采用有载调压方式。
故本次设计选用主变的调压方式为有载调压。
4、结论
故采用SZ9-6300/35型三相双绕组有载调压变压器，其容量以与技术参数如下：
主变容量：
=6300KVA
型号：
三相双绕组有载调压降压变压器
阻抗电压：
7.0% 联接组别：
Y/△-11
第四章所用变的选择和所用电的设计
所用变的设计应以设计任务书为依据，结合工程具体的特点设计所用变的接线方式，因变电站在电力系统中所处的地位，设备复杂程度（电压等级和级次，主变压器形式、容量与补偿设备有无等）以与电网特性而定。
而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电站重要电工构建物的布置来确定。
一、用电电源和引接原则如下
1）当变电所有低压母线时，
2）优先考虑由低压母线引接所用电源，
3）所用外电源满足可靠性的要求，
4）即保持相对独立，
5）当本所一次系统发生故障时，
6）不受波与，
7）由主变压器低绕组引接所用电源时，
8）起引接线应十分可靠，
9）避免发生短路使低压绕组承受极大的机械应力。
二、所用变接线一般原则
1）一般采用一台工作变压器接一段母线，
2）除去只要求一个所用电源的一般变电所外，
3）其他变电所均要求安装两台以上所用工作变压器，
4）低压10KV母线可采用分段母线分别向两台所用变压器提供电源，
5）以获得较高的可靠性。
故所用变设在10KV侧，所用变选择一台S9—100/10型所用变压器。
第五章短路电流计算（计算过程在计算书中）
一、概述
在电力系统中运行的电器设备，在其运行中都必须考虑到会发生各种故障和不正常运行状态，最常见同时最危险的故障是各种形式的短路，它会破坏电力系统对用户正常供电和电气设备的正常运行。
短路是电力系统中的严重故障，所谓短路，是指一切属于不正常运行的相与相间或相与地间发生通路的情况。
在35、10KV的电力系统中，可能发生短路有三相、两相、两相接地和单相接地的故障，其中三相短路是对称短路，系统各相与正常运行时一样，仍属对称状态，其他类型的短路是不对称短路。
电力系统中常发生的单相短路占大多数，二相短路较少，三相短路就更少了。
三相短路虽然很少发生，但其后果最为严重，应引起足够的重视。
因此本次采用三相短路来计算短路电流，并检测电气设备的稳定性。
二、短路电流计算的目的
短路问题是电力技术的基本问题之一。
短路电流与其电动力效应和分效应，短路时的电力的降低，是电气结线方案比较，电气设备和载流导线选择、接地计算以与继电保护选择和整定等的基础。
在变电站的电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。
其短路电流计算的目的有以下几点：
1、电气主接线的比选
2、选择导体和电器
3、确定中性点接地方式
4、计算软导线的短路摇摆
5、确定分裂导线间隔棒的间距
6、验算接地装置的接触电压和跨步电压
7、选择继电保护装置和进行整定计算
三、一般规定
1、验算导体和电器动稳定热稳定与电器开断电流，应按本规程的设计规划容量计算，并考虑电力系统的远景发展规划（一般为本期工程建成后5-10年）。
确定短路电流时，应按可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不应按仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
2、选择导体和电器用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。
3、选择导体和电器时，对不带电抗器回路的计算短路点应选择在正常接线方式时短路电流为最大的地点对带电抗器的6-10kV出线与厂用分支线回路，除其母线与母线隔离开关之间隔板前的引线和套管的计算短路点，应选择在电抗器前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。
4、导体和电器的动稳定、热稳定以与电器的开断电流，一般按三相短路验算。
若发电机出口的两相短路或中性点直接接地系统中与自耦变压器回路中的单相、两相接地短路较三相短路严重时，则应按严重情况计算。
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