毕业设计35KV变电站一次设计.doc

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201070341卓福春

高职毕业设计

题目35KV企业变电所电气一次设计

教学系部电力工程系

专业发电厂及电力系统

年级2007级

指导教师

学生姓名

学号

2010年1月10日

目录

原始资料分析 -5-

第一章主接线的选择 -6-

1-1主接线的设计原则和要求 -6-

1-2主接线的拟定 -7-

1-3主接线的比较与选定 -11-

1-3-1技术比较 -11-

1-3-2经济比较 -12-

1-4所用电的设计 -14-

1-4-1所用电设的要求计 -14-

第二章变压器的选择 -16-

2-1主变的选择 -16-

2-1-1变电站变压器台数的选择原则 -16-

2-1-2变电站主变压器台数的确定 -17-

2-1-3变电所主变压器容量的确定原则 -17-

2-1-4待设计变电所主变压器容量的计算和确定 -17-

2-1-5主变压器绕组数的确定 -18-

2-1-6主变压器相数的确定 -18-

2-1-7主变压器调压方式的确定 -18-

2-1-8主变压器绕组连接组别的确定 -18-

2-1-9主变压器冷却方式的选择 -19-

2-2所用变的选择 -20-

2-2-1所用变台数的选择 -20-

2-2-2所用变容量的选择 -20-

第三章短路电流的计算 -21-

3-1短路的基本知识 -21-

3-2计算短路电流的目的 -23-

3-3短路电流实用计算的基本假设 -23-

3-4短路电流的计算步骤 -23-

第四章设备的选择与校验 -28-

4-1电气选择的一般条件 -28-

4-1-1按正常工作条件选择导体和电器 -29-

4-1-2按短路情况校验 -30-

4-2高压断路器的选择及校验 -31-

4-2-1对高压断路器的基本要求 -32-

4-2-2额定电流的计算 -32-

4-2-3高压断路器的选择结果及校验 -33-

4-2-4高压熔断器的选择及校验 -38-

4-3进线与出线的选择与校验 -42-

4-3-135kV架空线路的选择与校验 -43-

4-3-210kV电缆的选择与校验 -44-

4-4互感器的选择与配置 -45-

4-4-1电流互感器的选择 -45-

4-4-2电压互感器的选择 -47-

4-4-3互感器的配置 -48-

第五章补偿装置 -49-

5-1补偿装置的种类和作用 -49-

5-2并联电容器容量的计算 -50-

5-3并联电容器装置容量选择和主要要求。

-51-

第六章变电站接地与防雷的设计 -52-

6-1防雷保护的必要 -52-

6-2变电所中可能出现大气过电压的种类 -52-

6-4避雷针高度的确定 -53-

6-5变电所入侵波的保护 -54-

6-6接地体和接地网的设计 -56-

第七章继电保护的配置 -57-

7-1继电保护的基本知识 -58-

7-2输电线路的保护配置 -58-

7-2-1相间短路保护的配置 -59-

7-2-2过负荷保护的配置 -59-

7-2-3单相接地保护 -59-

7-2-4输电线路的保护配置结果 -60-

7-3变压器的保护 -60-

7-4母线保护 -62-

7-5-1备用电源自动投入装置的含义和作用 -63-

7-5-2自动重合闸装置 -63-

参考文献 -65-

致谢 -66-

附图：

主接线图......................................................67.

平面布置图....................................................68.

断面图........................................................69.

原始资料分析

一、设计任务

35KV企业变电所电气一次设计

二、待建变电所基本资料

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

500

5

锻工车间

950

300

6

高压站

1400

320

7

高压泵房

750

530

8

其他

950

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

1

主充电机

20

0.88

1

2

浮充电机

4.5

0.85

1

3

蓄电池室通风

3.0

0.88

1

4

屋内配电装置通风

1.5

0.79

2

5

交流电焊机

11

0.5

1

6

检修试验用电

13.0

0.8

1

7

载波

0.95

0.69

1

8

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