35千伏变电站设计.docx

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35千伏变电站设计

35千伏变电站设计

摘要

变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计建设一座35KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。

其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。

最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验并对二次改造部分进行概预算编制。

关键词:

变电站变压器雷击防护

Abstract

Asisknowtothelearns,realcircumstancesofthisengineeringofcombinationareused,theanalysisconscientiouslycarefulbywayoftotheprimarysources,aswellasshortcircuitcalculationtodecidesonthescheme.Theselectionoftheelectricownergraspingthetransformersubstationwiringscheme,themouldselectingofmajorelectricinstallation,theselectionofmaintransformerplatformnumber,capacityandmodel,aswellasthevariousprotectionsaresurelycalmly.Definefinallythis110KVtransformersubstationelectricowner'swiringdiagram,andaccomplishesthepreliminarydesigntothe110KVtransformersubstation.Designingbywayofthis,Ihavehadamoreoverallunderstandingtothedesignoftransformersubstation,andmakesmelearn,notonlythereliabilitywillfullybethoughtoverintheengineeringdesignationandtheflexibility,andstillmorewillgiveconsiderationtomanythingseconomy,long-rangenatureandtechnical.

Thisisadesignofsubstationforgraduationdesigntest.Itcanstrengthenourspecifiedknowledge.

Key-words:

?

substation?

transformer?

Relayprotection

1绪论...........................................错误～未定义书签。

1.1我国的电力及变电站发展概述..................错误～未定义书签。

1.2变电站情况简介..............................错误～未定义书签。

1.2.1变电站建设的必要性.......................错误～未定义书签。

1.2.2变电站原始资料及其分析..................错误～未定义书签。

1.3本设计的目的和意义..........................错误～未定义书签。

2负荷计算与变压器选择...........................错误～未定义书签。

2.1负荷计算的必要性............................错误～未定义书签。

2.2负荷计算方法................................错误～未定义书签。

2.2.1需用系数法...............................错误～未定义书签。

2.3主变压器的选择..............................错误～未定义书签。

2.4功率因数补偿与电容器柜选择..................错误～未定义书签。

2.4.1考虑功率因数的必要性.....................错误～未定义书签。

.............................错误～未定义书签。

2.4.2功率因数定义

3电气主接线方案的确定............................错误～未定义书签。

3.1电气主接线方案确定的必要性..................错误～未定义书签。

3.2电气主接线方案设计的基本要求及原则..........错误～未定义书签。

3.2.1设计的基本要求...........................错误～未定义书签。

3.2.2设计主接线的原则.........................错误～未定义书签。

3.2.3方案的比较...............................错误～未定义书签。

4短路电流计算...................................错误～未定义书签。

4.1计算短路电流的必要性........................错误～未定义书签。

4.2短路电流计算方法............................错误～未定义书签。

4.2.1有名制法..................................错误～未定义书签。

4.2.2标么制法................................错误～未定义书签。

4.2各主要元件的标幺值计算......................错误～未定义书签。

4.2.1三相短路..................................错误～未定义书签。

4.2.2两相短路..................................错误～未定义书签。

5变电站电气设备选择.............................错误～未定义书签。

5.1高压电气设备选择的目的及原则................错误～未定义书签。

5.1.1电气设备选择的目的.......................错误～未定义书签。

5.1.2电气设备选择的一般原则...................错误～未定义书签。

5.235KV电气设备选择............................错误～未定义书签。

5.310KV电气设备选择............................错误～未定义书签。

5.435KV输电线及母线的选择.....................错误～未定义书签。

5.4.135kV输电线选择..........................错误～未定义书签。

5.4.235kV母线选择...........................错误～未定义书签。

5.510KV母线的选择.............................错误～未定义书签。

6变电站的防雷与接地设计..........................错误～未定义书签。

6.1直击雷的过电压保护..........................错误～未定义书签。

6.2雷电侵入波的过电压保护......................错误～未定义书签。

6.3避雷器的配置................................错误～未定义书签。

6.4避雷线的配置................................错误～未定义书签。

参考文献.......................................错误～未定义书签。

致谢............................................错误～未定义书签。

附录..............................................错误～未定义书签。

1绪论

1.1我国的电力及变电站发展概述

电力是国民经济发展的动力，国民经济的持续、快速、稳定发展需要有足够的电力能源作保障。

进入新世纪以来，我国经济进入新的高速增长时期，电力工业的发展面临着空前的机遇。

随着电力体制改革的不断深化和多元投资主体的形成，从今年到2012年，每年投产装机容量都将达到5000万千瓦左右，继今年全国发电装机容量突破4亿千瓦和水电装机容量1亿千瓦之后，电力工业将很快实现新的跨越，预计到2015年全国发电装机将达到6.5亿千瓦，到2020年达到9.5亿到10亿千瓦。

因而，越来越多变电站的新建及运行就迫在眉睫。

变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。

这就要求变电站的一次部分经济合理，二次部分安全可靠，只有这样变电所才能正常的运行工作，为国民经济服务。

1.2变电站情况简介

1.2.1变电站建设的必要性

随着国民经济的持续发展，近些年来焦作市区的经济情况也得到了极大地

这当然得益于很多企业的蓬勃发展。

能源是国家前进的灵魂与动力，其提高，

中电能又是企业与人们生活中不可或缺的一种能源，经济与人们物质生活水平的提高使得对电能的需要达到了前所未有的高度，这样以来为了保证各大企业的及家庭生活的可靠，安全用电，地区近年来新建成了很多变电站，而地区岁一所新型35kV变电站的需要也是刻不容缓。

1.2.2变电站原始资料及其分析

表1-1全所负荷统计表

设负电线电最大工工作需功离变备荷压路机单机作设备用率电所名等kV类型容量设总容系因的距称级型式kW备量数数离

台kWcoskmKd

数

1234567891011

210CX1258810000.700.780.52210CY100788000.720.800.33110CY15510813000.800.820.44310KX55968300.720.750.85210CX40927800.850.85所内6210KX5515816000.750.851.07210KX75657500.820.851.28310CX40403500.780.820.49310KX30343200.750.840.6510310KX30353250.800.811.311310KX40423800.780.800.912310KX30322900.800.831.8注1:

线路类型:

C——电缆线路;K——架空线

注2:

最大容量电机型式:

Y—绕线异步;X—鼠笼异步;T—同步35kV变电所是一城区变电所，主要针对城区南部的供电而设计，电所的进线是双回路35kV架空电源线。

变电所所在地土质为黑土，风向为西北风，最大

风级8级，冻土厚度0.35m。

最热月室外最高气温月平均:

最热月室内,,44Cmw

,最高气温月平均:

。

最热月土壤最高气温月平均:

,30C,,27Cmnt

1.3本设计的目的和意义

本次设计是在掌握变电站生产过程的基础上完成的。

通过它我不仅复习巩固了专业课程的有关内容，而且拓宽了知识面，增强了工程观念，培养了变电站设计的能力。

同时对能源、发电、变电和输电的电气部分有个详细的概念，能熟练的运用有些知识，如短路计算的基本理论和方法、主接线的设计、导体电气设备的选择以及变压器的运行等。

2负荷计算与变压器选择

2.1负荷计算的必要性

为一个企业或用户供电，首先要解决的是企业要用多少度电，或选用多大容量变压器等问题，这就需要进行负荷的统计和计算，为正确地选择变压器容量与无功补偿装置，选择电气设备与导线、以及继电器保护的整定等提供技术参数。

2.2负荷计算方法

供电设计常采用的电力负荷计算方法有需用系数法、二项系数法、利用系数法和单位产品电耗法等。

需用系数法计算简便，对于任何性质的企业负荷均适用，且计算结果基本上符合实际，尤其对各用电设备容量相差较小且用电

因此，这种计算方法采用最广泛。

二项系数法主设备数量较多的用电设备组，

要适用于各用电设备容量相差大的场合，如机械加工企业，煤矿井下综合机械化采煤工作面等。

利用系数法以平均负荷作为计算的依据，利用概率论分析出最大负荷与平均负荷的关系，这种计算方法目前积累的实用数据不多，且计算步骤较为繁琐，故工程应用较少。

单位产品电耗法常用于方案设计。

鉴于以上几种方法的介绍，本次设计采用需用系数法。

2.2.1需用系数法

对于用电户或一组用电设备，当在大负荷运行时，所安装的所有用电设备（不包括备用）不可能全部同时运行，也不可能全部以额定负荷运行，再加之线路在输送电力时必有一定的损耗，而用电设备本身也有损耗，故不能将所有设备的额定容量简单相加来作为用电户或设备组的最大负荷，必须要对相加所

PN得到的总额定容量打一定的折扣。

所谓需用系数法就是利用需用系数来确定用电户或用电设备组计算负荷的

Kd方法。

其实质是用一个小于1的需用系数对用电设备组的总额定容量打一定

的折扣，使确定的计算负荷Pca比较接近该组设备从电网中取用的最大半PN,

小时平均负荷P。

其基本计算公式为max

Pca,KdPN,

需用系数的含义:

一个用电设备组的需用系数可表示为

KsiKlod,K,av,l

式中Ksi—设备同时系数;

K—设备加权平均负荷系数;lo

av—设备组的各用电设备的加权平均效率;

—供电线路的平均效率。

l

下面根据负荷统计表进行负荷计算:

（1）

Pca,KdPN,0.70，1000,700kW,

Qca,PNtan,,1000，0.80,800kvar,

2222S,P，Q,700，800,1063kVAcacaca

Ica,Sca3UN,10633，10,61.4A

（2）

Pca,KdPN,0.72，800,576kW,

Qca,PNtan,,800，0.75,600kvar,

2222S,P，Q,600，576,832kVAcacaca

Ica,Sca3UN,48.1A

（3）

Pca,KdPN,0.80，1300,1040kW,

Qca,PNtan,,1300，0.70,910kvar,

2222S,P，Q,1040，910,1382kVAcacaca

Ica,Sca3UN,13823，10,79.9A

（4）

Pca,KdPN,0.72，830,598kW,

Qca,PNtan,,830，0.88,730kvar,

2222S,P，Q,587，730,944kVAcacaca

Ica,Sca3UN,54.6A（5）

Pca,KdPN,0.85，780,663kW,

Qca,PNtan,,780，0.62,484kvar,

2222S,P，Q,663，484,821kVAcacaca

Ica,Sca3UN,47.5A（6）理工大学

Pca,KdPN,0.75，1600,1200kW,

Qca,PNtan,,1600，0.62,992kvar,

2222S,P，Q,1200，992,1556kVAcacaca

Ica,Sca3UN,90.0A（7）

Pca,KdPN,0.82，750,615kW,

Qca,PNtan,,750，0.62,465kvar,

2222S,P，Q,615，465,771kVAcacaca

Ica,Sca3UN,44.6A（8）

Pca,KdPN,0.78，350,273kW,

Qca,PNtan,,350，0.70,245kvar,

2222S,P，Q,273，245,367kVAcacaca

Ica,Sca3UN,21.2A

（9）

Pca,KdPN,0.75，320,240kW,

Qca,PNtan,,320，0.64,205kvar,

2222S,P，Q,240，205,316kVAcacaca

Ica,Sca3UN,18.2A（10）

Pca,KdPN,0.80，325,260kW,

Qca,PNtan,,325，0.72,234kvar,

2222S,P，Q,260，234,350kVAcacaca

Ica,Sca3UN,20.2A（11）

Pca,KdPN,0.78，380,296kW,

Qca,PNtan,,380，0.75,285kvar,

2222S,P，Q,296，285,411kVAcacaca

Ica,Sca3UN,23.8A（12）

Pca,KdPN,0.80，290,232kW,

Qca,PNtan,,290，0.67,194kvar,

2222S,P，Q,232，194,303kVAcacaca

Ica,Sca3UN,17.5A2.3主变压器的选择

计算10kV母线上补偿前的总负荷并初选变压器，因为根据表一中计算所得

Pca的负荷可知=6693kW查表得K=0.85，变电站10kV母线补偿前的总负si,

荷为:

Pca.10=K=0.856693=5689（kW）Pca，si,

Qca.10=Ksi=0.854693=3989（kvar）Qca，,

22Sca=Pca，Qca,6948（kVA）

补偿前因数为:

Pcacosφ=0.82,Sca

根据该变电站供应的用电户等级有较多一、二级用户，则可初选两台主变压器，由于固定费用按最高负荷收费，故可采用两台同时分列运行的方式，当一台因故停运时，另一台亦能保证全部的一、二级负荷的供电，并留有一定的发展余地。

变压器容量型号经查表可选为SF7-8000，35/10.5kV,如表2-3所示

表2-3主变压器参数表

型号电压（kV）连接组别阻抗电压

%Uk规格高压低压

S7-80003510.5Yd117.5空载电流损耗（kW）重量（T）外型尺寸%长宽高，，I0

空载短路

0.811.54516.53.4×2.8×3.7

2.4功率因数补偿与电容器柜选择

2.4.1考虑功率因数的必要性

功率因数是用电户的一项重要电气指标。

提高负荷的功率因数可以使发、变电设备和输电线路的供电能力得到充分的发挥并能降低各级线路和供电变压器的供电损失和电压损失，因而具有重要的意义。

目前用户高压配电网主要采用并联电力电容器组来提高负荷功率因数，即所谓集中补偿法，部分用户已采用自动投切电容补偿装置。

低压电网，已推广应用功率因数自动补偿装置。

对于大中型绕线式异步电动机，利用自励式进相机进行的单机就地补偿来提高功率因数，节电效果显著。

2.4.2功率因数定义

在交流电路中，有功功率与视在功率的比值称为功率因数，用cosφ表示。

交流电路中由于存在电感和电容，故建立电感的磁场和电容的电场都需要电源多供给一部分不作机械功的电流，这部分电流叫做无功电流。

无功电流的大小与有功负荷即机械负荷无关，相位与有功电流相差90?

三相交流电路功率因数的数学表达式为

PPPcos,,,,22S3UIPQ，

式中P—有功功率，kW;

Q—无功功率，kvar;

S—视在功率，kVA

U—线电压有效值，kV;

I—线电流有效值，A。

随着电路的性质不同，cosφ的数值在0-1之间变化，其大小取决于电路中电感、电容及有功负荷的大小。

当cosφ=1时，表示电源发出的视在功率全为有功功率，即S=P，Q=0;当cosφ=0时，则P=0，表示电源发出的功率全为无功功率，即S=Q。

所以符合的功率因数越接近1越好。

实际运行时需要将35kV侧的平均功率因数控制在0.9以上，但补偿电容器是装设连接在10kV母线上，而10kV母线上的总计算负荷并不包括主变压器的功率损耗，这里需要解决的问题是，10kV母线上的功率因数应补偿到何值才能使

35kV侧的平均功率因数为0.9以上。

分析解决此问题的思路如下:

先计算无偿时主变压器的最大功率损耗，由于无功损耗与负荷率的平方成正比，故出现变压器最大功率损耗的运行方式为一台使用，一台因故停运的情况，据此计算35kV侧的补偿前负荷及功率因数，并求出当功率因数提至0.9时所需要的补偿容量，该该数值就可以作为10kV母线上应补偿的容量。

1）无偿时主变压器的损耗计算。

按一台运行、一台因故停运计算，则

负荷率为

,ScaSN.T,69488000,0.87

22,P,,P，,,P,11.5，0.87，45,36kWT0K

2,QT,SNT[I%/100，（UK%/100）,],,518kvar.0

以上个参数均由查表所得。

2）35kV侧补偿前的负荷与功率因数为

Pca.35,Pca.10，,PT,5689，36,5725kW

Qca.35,Qca.10，,QT,3989，518,4507kvar

2222Sca,Pca，Qca,5725，4507,7286kVA.35.35.35

cos,35,Pca.35/Qca.35,5725/7286,0.79

2,351,cos,35tan,,0.78,35cos

3）计算选择电容器柜与实际补偿容量。

设补偿后功率因数提高到

tan,'35,0.48cos,'35,0.9，则，取平均负荷系数Klo=0.8，则可得:

Qc,KloPca.35（tan,35-tan,'35）,1374kvar

由表查得选用GR-1C-08型，电压为10kV容量q=270kvar的电容器柜，则c

柜数

N=Q/q=1374/270=5.1cc

取偶数得N=6f

实际补偿容量:

Q=Nqc=6270=1620kvar，c.ff

折算到计算补偿容量为

QC。

ca,QC.f/Klo,1620/0.8,2025kvar

4）补偿后10kv侧的计算负荷与功率因数为

Q'ca。

10,Qca.10-Qc.ca,398