35KV变电站设计-35kv变电站接线图

摘要

变电站是改变电压的场所。为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方，必须把电压升高，变为高压电，到用户附近再按需要把电压降低，这种升降电压的工作靠变电站来完成。变电站的主要设备是开关和变压器。按规模大小不同，称为变电所、配电室等变电站是把一些设备组装起来，用以切断或接通、改变或者调整电压，在电力系统中，变电站是输电和配电的集结点，变电站主要分为：升压变电站，主网变电站，二次变电站，配电站。

一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV降压变电站,此变电站有两个电压等级，一个是35kV，一个是10kV。同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。使其更加贴合实际，更具现实意义。

本文以35kV厂用电变电所设计为例，论述了工厂供电系统中变电所一次二次设计全过程。通过对变电所的主接线设计，站用电接线设计，短路电流计算，电气设备动、热稳定校验，主要电气设备型号及参数的确定，运行方式分析，防雷及过电压保护装置的设计，电气总平面及配电装置断面设计和无功补偿方案设计，较为详细地完成了电力系统中变电站设计。

关键词:35KV变电所设计负荷计算；短路电流；变压器选择

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Abstract

The place is change voltage substation. In order to make electricity power

transmission to distant places, must take voltage increases, into high voltage and to users according to need to nearby voltage reduced again, this kind of work by lifting voltage substation to complete. The main transformer substation equipment is switch and transformers. According to size different operations etc, called the substation, the substation is used to assemble some equipment to cut or connected, change or adjusting voltage, in the power system, the substation transmission and distribution of power are mainly divided into the rally point, the substation provids pressor substation, substation, power substation, second, match.

A typical substation needs the reliable and flexible operation, the economic rationality and free expansion of the equipments. For the consideration of these aspects, the paper designs a transformer substation of 35kV which has tow level of voltage, one is 35kV, and the other is 10kV. At the same time, choose the rational selection as to the main equipments in substation. This design chooses two main transformers. As to other equipments such as Circuit Breaker, Isolating switch, Current Transformer, Voltage Transformer, Reactive power compensation device, Protective Relay and so on are to be selected, designed, and configured in accordance with specific requirements. In order to make it reliable to operate, easy and simple to manipulate, economical, with the possibility of expansion and flexibility of changing its operation. As to make it more actual and practical significant.

This article 35 kV power substation factory to design as an example, this paper discusses the factory power supply system of substation a second design process. Through the design of substation Lord wiring, standing electricity wiring design, short-circuit current calculation, electrical equipment dynamic and thermal stability check, the main electrical equipment model and parameter determination, and operation mode analysis, overvoltage protection device lightning protection and the design, electrical total plane and power distribution equipment design and cross section of reactive power compensation scheme design, are detailed in the power system,

completed the substation design.

Key words:35kV substation design load calculation; short-circuit current;

transformer choice

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目录

1.引言 (1)

1.1工厂供电的意义和要求 (1)

1.2工厂供电设计的一般原则 (2)

2.原始资料 (4)

2.1本厂产品及生产规模 (4)

2.2本厂车间组成 (4)

2.3设计依据 (4)

2.3.1机修厂平面布置图(附后) (4)

2.3.2供电协议 (4)

2.3.3供电设计 (4)

2.3.4机修厂负荷性质 (5)

2.3.5机修厂自然条件 (5)

3.负荷计算和无功补偿的计算 (6)

3.1负荷分级与负荷曲线 (6)

3.1.1供电负荷分级及其对供电的要求 (6)

3.1.2负荷曲线 (6)

3.2负荷计算内容和目的 (7)

3.3负荷计算方法 (7)

3.4各用电车间负荷计算 (7)

3.4.1各车间负荷 (7)

3.5全厂负荷计算 (9)

3.6无功补偿 (10)

3.6.1功率因数对供电系统的影响 (10)

3.6.2提高负荷功率因数的意义 (11)

3.6.3提高功率因数的方法 (11)

3.6.4无功补偿概述 (11)

3.6.5无功补偿装置 (12)

3.6.6无功补偿的计算 (12)

4.主变压器的选择 (15)

4.1规程中的有关变电所主变压器选择的规定 (15)

4.2主变压器台数的选择 (15)

4.3主变压器的容量选择 (15)

4.4主变压器形式选择 (16)

4.5总变电所的型式 (16)

5.主接线的设计 (17)

5.1电气主接线概述 (17)

5.2主接线的设计原则 (17)

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5.3变电所主接线方案选择 (17)

5.3.1方案一 (17)

5.3.2方案二 (18)

5.3.3主接线方案的确定 (19)

6.短路电流的计算 (21)

6.1短路电流概述 (21)

6.1.1产生短路的原因和短路的定义 (21)

6.1.2短路的危害 (21)

6.1.3短路的种类 (21)

6.1.4短路电流计算的目的 (22)

6.2短路电流标幺值计算方法 (22)

6.2.1系统最大运行方式下短路计算 (23)

6.2.2系统最小运行方式下的短路计算 (24)

6.3短路电流计算结果 (25)

7.电气设备的选择 (26)

7.1电气设备选择的一般原则 (26)

7.2高压断路器的选择与校验 (26)

7.3高压隔离开关的选择与校验 (27)

7.4电压互感器的选择和校验 (27)

7.5电流互感器的选择与校验 (28)

7.6高压熔断器的选择与校验 (28)

7.7避雷器的选择 (29)

7.8高压开关柜的选择与校验 (29)

7.8.1进线柜的选择与校验 (30)

7.8.2出线柜的校验 (31)

7.8.3母联联络柜的选择 (32)

7.8.4电压互感器、避雷器柜 (33)

8. 变电所高低压线路的选择 (34)

8.1高压架空线路的选择与校验 (34)

8.2 6kV母线的选择以及校验 (35)

9. 继电保护及二次系统 (37)

9.1继电保护的任务和要求 (37)

9.2工厂高压线路的继电保护 (37)

9.2.1过电流保护的动作电流整定 (37)

9.2.2电流速短保护的动作电流整定 (38)

9.3电力变压器的继电保护 (38)

9.3.1 变压器的过电流保护 (39)

9.3.2 变压器的电流速断保护 (39)

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9.3.3 变压器的过负荷保护 (40)

9.3.4 变压器的瓦斯保护 (40)

9.4 进线柜的动作电流整定 (40)

9.4.1定时限过电流保护 (40)

9.4.2 电流速断保护 (40)

9.5 出线柜的动作电流整定 (41)

10.二次部分配置 (42)

10.1 二次回路的操作电源 (42)

10.2 中央信号装置 (42)

10.3 电测量仪表 (43)

10.4 变配电装置中各部分仪表的配置 (43)

10.5 绝缘监视装置 (44)

11.防雷与接地 (45)

11.1 架空线路的防雷措施 (45)

11.2 变配电所的防雷措施 (45)

11.3 接地与接地装置 (46)

11.3.1接地种类 (46)

11.3.2电力设备接地一般要求 (46)

11.3.3保护接地的范围 (47)

结论 (48)

致谢 (49)

参考文献 (50)

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1 引言

1.1工厂供电的意义和要求

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

工厂供电，就是指工厂所需电能的供应和分配，亦称工厂配电。变电所作为变电站作为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。对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。

在工厂里，电能虽然是工业生产的主要能源和动力，但是它在产品成本中所占的比重一般很小（除电化工业外）。电能在工业生产中的重要性，并不在于它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少，而在于工业生产实现电气化以后可以大大增加产量，提高产品质量，提高劳动生产率，降低生产成本，减轻工人的劳动强度，改善工人的劳动条件，有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说，如果工厂的电能供应突然中断，则对工业生产可能造成严重的后果。

因此，做好工厂供电工作对于发展工业生产，实现工业现代化，具有十分重要的意义。由于能源节约是工厂供电工作的一个重要方面，而能源节约对于国家经济建设具有十分重要的战略意义，因此做好工厂供电工作，对于节约能源、支援国家经济建设，也具有重大的作用。

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。

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1.2工厂供电设计的一般原则

工厂供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活用电的需要，并做好节能工作，就必须达到以下基本要求：

（1）安全在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。

（2）可靠应满足电能用户对供电可靠性的要求。

（3）优质应满足电能用户对电压和频率等质量的要求

（4）经济供电系统的投资要少，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少有色金属的消耗量。

此外，在供电工作中，应合理地处理局部和全局、当前和长远等关系，既要照顾局部的当前的利益，又要有全局观点，能顾全大局，适应发展。全厂总降压变电所及配电系统设计，是根据各个车间的负荷数量和性质，生产工艺对负荷的要求，以及负荷布局，结合国家供电情况。解决对各部门的安全可靠，经济的分配电能问题。其基本内容有以下几方面。

(1)负荷计算

全厂总降压变电所的负荷计算，是在车间负荷计算的基础上进行的。考虑车间变电所变压器的功率损耗，从而求出全厂总降压变电所高压侧计算负荷及总功率因数。列出负荷计算表、表达计算成果。

(2)工厂总降压变电所的位置和主变压器的台数及容量选择

参考电源进线方向，综合考虑设置总降压变电所的有关因素，结合全厂计算负荷以及扩建和备用的需要，确定变压器的台数和容量。

(3)工厂总降压变电所主结线设计

根据变电所配电回路数，负荷要求的可靠性级别和计算负荷数综合主变压器台数，确定变电所高、低接线方式。对它的基本要求，即要安全可靠有要灵活经济，安装容易维修方便。

(4)厂区高压配电系统设计

根据厂内负荷情况，从技术和经济合理性确定厂区配电电压。参考负荷布局及总降压变电所位置，比较几种可行的高压配电网布置放案，计算出导线截面及电压损失，由不同放案的可靠性，电压损失，基建投资，年运行费用，有色金属消耗量等综合技术经济条件列表比值，择优选用。按选定配电系统作线路结构与敷设方式设计。用厂区高压线路平面布置图，敷设要求和架空线路杆位明细表以及工程预算书表达设计成果。

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(5)工厂供、配电系统短路电流计算

工厂用电，通常为国家电网的末端负荷，其容量运行小于电网容量，皆可按无限容量系统供电进行短路计算。由系统不同运行方式下的短路参数，求出不同运行方式下各点的三相及两相短路电流。

(6)变电所高、低压侧设备选择

参照短路电流计算数据和各回路计算负荷以及对应的额定值，选择变电所高、低压侧电器设备，如隔离开关、断路器、母线、电缆、绝缘子、避雷器、互感器、开关柜等设备。并根据需要进行热稳定和力稳定检验。用总降压变电所主结线图，设备材料表和投资概算表达设计成果。

(7)继电保护及二次结线设计

为了监视，控制和保证安全可靠运行，变压器、高压配电线路移相电容器、高压电动机、母线分段断路器及联络线断路器，皆需要设置相应的控制、信号、检测和继电器保护装置。并对保护装置做出整定计算和检验其灵敏系数。

设计包括继电器保护装置、监视及测量仪表，控制和信号装置，操作电源和控制电缆组成的变电所二次结线系统，用二次回路原理接线图或二次回路展开图以及元件材料表达设计成果。35kv及以上系统尚需给出二次回路的保护屏和控制屏屏面布置图。

(8)变电所防雷装置设计

参考本地区气象地质材料，设计防雷装置。进行防直击的避雷针保护范围计算，避免产生反击现象的空间距离计算，按避雷器的基本参数选择防雷电冲击波的避雷器的规格型号，并确定其接线部位。

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2 原始资料

2.1本厂产品及生产规模

本厂主要是承担全国冶金工业系统矿山﹑冶炼和轧钢设备的配件生产，即以生产铸造﹑铆焊为主体。生产规模为：铸钢件1万吨，铸铁件3千吨，煅件1千吨，铆焊件2千5百吨。

2.2本厂车间组成

①铸钢车间；②铸铁车间；③锻造车间；④铆焊车间；⑤木型车间及木型库；

⑥机修车间；⑦沙库及制材厂；⑧空压站；⑨锅炉房；⑩水塔及水泵房和污水提升站.各车间位置见本厂总平面布置图〔附后〕

2.3设计依据

2.3.1机修厂平面布置图(附后)

2.3.2供电协议

机修厂与电力局所签订的供用电协议主要内容如下:

(1)工厂电源从电业部门某220∕35千伏变电所用35千伏双汇架空线引入本厂，其中一个做为工作电源，一个做为备用电源，两个电源并列运行。

(2)供电系统短路技术数据入下表所示：

系统运行方式短路容量说明

最大运行方式()3

max 200

d

S=兆伏安

最小运行方式()3

min 175

d

S=兆伏安

(3)电业部门对本厂的提出的技术要求：区域变电所35千伏配出线路定时限过电流保护装置的整定时间为2s，工厂总降不应大于1.5s，在总降压变电所35千伏侧进行计算，本厂的功率因数应给在0.9以上。

2.3.3供电设计

变配电所设计及配电系统设计.

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图2-1 供电系统图

2.3.4机修厂负荷性质

本厂为三班工作制，最大的有功负荷年利用小时数为6000小时，属于二级负荷。

2.3.5机修厂自然条件

①气象条件：最热月平均最高气温为30摄氏度；土壤中0.7～1.0米深处一年中最热月平均气温为20摄氏度；年雷暴日为31天；土壤冻结深度为1.10m；夏季主导风向为南风.

②地址水纹条件：根据工程地址勘探资料获悉，厂区地址原为耕地地势平坦底层以沙质粘土为主地质条件较好，地下水位为2.8～5.3m

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