毕业设计（论文）-35kV箱式变电站设计

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1、毕业设计说明书 35kV箱式变电站设计 35kV箱式变电站设计摘 要：箱式变电站又称户外成套变电站，也有称作组合式变电站，它是开展于20世纪60年代至70年代欧美等西方兴旺国家推出的一种户外成套变电所的新型变电设备，由于它具有组合灵活，便于运输、迁移、安装方便，施工周期短、运行费用低、无污染、免维护等优点，受到世界各国电力工作者的重视。进入20世纪90年代中期，国内开始出现简易箱式变电站，并得到了迅速开展。 本课题的主要内容包括箱式变电站的开展应用，箱式变电站的结构分类，以及箱式变电站一次系统设计极其设备选型，二次系统设计，以及箱式变电站的智能监控系统。35kV箱式变电站的设计高压侧额定电压为

2、35kV，低压侧额定电压为10kV，主变压器容量为7500kVA。主接线采用单母线分段接线。关键词：箱式变电站；结构；一次系统；二次系统Design of 35 kV box-type transformer substationABSTRACT： Box-type transformer substation calls again outdoor a transformer substation, also call to do the sectional transformer substation. It is a development to wait to 70s Europe a

3、nd America western prosper in the 60s of 20 centuries the nation release a kind of outdoor the set changes to give or get an electric shock of new change to give or get an electric shock the equipments, because it have the combination vivid, easy to conveyance, move, install convenience, start const

4、ruction the period is short and circulate the expenses low, free from pollution, do not need maintenance etc. advantage, suffer the international community electric power the worker values.Enter the middle of 90s of 20 centuries. The domestic starts appearing the simple box-type transformer substati

5、on , and got the quick development. The article regard box-type transformer substation as a development for relating box-type transformer substation applied, the construction of box-type transformer substation divides into se-section, emphasizing the treatise box-type transformer substation a the ve

6、ry equipments in design in subsystem chooses the type, two subsystems design, and the intelligence of box-type transformer substation supervises and control the system.The design high pressure side sum of box-type transformer substation settles electric voltage as 35 kVs, the low-pressure side sum s

7、ettles electric voltage as 10 kVs, main transformer capacity is 5000 kVA.The lord connects the single mother in adoption in line line cent segment connects the line.Keywords：box-type transformer substation；construction； first system；second system 1. 绪论随着市场经济的开展，国家在城乡电网建设和改造中，要求高压直接进入负荷中心，形成高压受电变压器降压

8、低压配电的供电格局，所以供配电要向节地、节电、紧凑型、小型化、无人值守的方向开展，箱式变电站(简称箱变)正是具有这些特点的最正确产品，因而在城乡电网中得到广泛应用。其次随着社会开展和城市化进程的加快，负荷密度越来越高，城市用地越来越张，城市配电网逐步由架空向电缆过渡，架杆方式安装的配电变压器越来越不适应人们的要求。因此，预装式变电站成为主要的配电设备之一。再次人们对供电质量尤其是的可靠性要求越来越高，而采用高压环网或双电源供电、低压网自动投切等先进技术的预装式变电站成为首选的配电设备。与此同时，由于信息化、网络化和智能化住宅小区开展，因此不仅要求箱变平安可靠，同时要求具有“四遥(遥测、遥讯、遥

9、调、遥控)的智能化功能。这种智能箱式变电站(简称智能箱变)环网供电时，在特定自主软件配合下，能完成故障区段自动定位、故障切除、负荷转带、网络重构等功能，从而保证在一分钟左右恢复送电1。箱式变电站的类型、结构与技术特点 1箱式变电站的类型箱式变电站有美式箱式变电站和欧式箱式变电站。美式预装式变电站在我国叫做“预装式变电站或“美式箱变 ，一区别欧式预装式变电站。它将变压器器身、高压负荷开关、熔断器及上下连线置于一个共同的封闭油箱内，构成一体式布置。用变压器油作为带电局部相间及对地的绝缘介质。同时，安装有齐全的运行检视仪器仪表，如压力计，压力释放阀，油位计，油温表等。欧式预装式变电站以前在我国习惯称

10、为“组合式变电站，它是将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置布置在三个不同的隔室内，通过电缆或母线来实现电气连接。2箱式变电站的结构 美式预装式变电站的结构型式大致有三种：1变压器和负荷开关、熔断器共用一个油箱；2变压器和负荷开关、熔断器分别装在上下两个不同的油箱内；3变压器和负荷开关、熔断器分别装在左右两个不同的油箱内。其中1型为美式箱变的原结构，它的特点是结构紧缩、简洁、体积小、重量轻。2型和3型为1的变形。这种变型的理论根据是：开关操作和熔断器的动作造成的游离碳会影响整个箱变的寿命。由于采用普通油和难燃油作为绝燃介质，使之既可用于户外，又可用于户内，适用于住宅小区、共矿企业及各种公共场

11、所，如机场、车站、码头、港口、高速公路、地铁等。欧式预装式变电站的总体结构包括三个主要局部：高压开关柜、变压器及低压配套装置，其总体结构主要有两种形式：一种为组合式；另一种为一体式。组合式布置是高压开关设备、变压器和低压配电装置三局部个为一室，即由高压室、变压器室和低压室三个隔室组成，可按“目字型或“品字型布置，如图1.1所示。“目字型布置与“品字型布置相比，“目字型接线较为方便，故大多采用“目字型布置。但“品字型布置结构较为紧凑，特别是当变压器室排布多台变压器时，“品字型布置较为有利。TMHVTM HVTMLV LV HV LVHV TMHVLVHVTMZL LV TM LVLV (a)目字

12、型布置 (b)品字型布置图 欧式预装式变电站的整体布置形式 HV高压室；LV低压室；TM变压器室；ZL操作走廊3 箱式变电站的技术特点箱式变电站的高压室一般是由高压负荷开关、高压熔断器和避雷器等组成的，可以进行停送电操作并且有过负荷和短路保护。低压室由低压空气开关、电流互感器、电流表、电压表等组成的。变压器一般采用 S9 或干式的等。箱式变中的电器设备元件，均选用定型产品，元器件的技术性能均满足相应的标准要求。为了可靠实现五防要求，各电器元件之间采用了机械联锁，各电器元件都安装在有足够强度和刚度的结构上，以便于导线的连接。操作采用电动方式，不需另配电源，由 TV 引出即可。另外箱式变还都具有电

13、能检测、显示、计量的功能，并能实现相应的保护功能，还设有专用的接地导件，并有明显的接地标志。此外为适应户外工作环境，箱式变电站的壳顶一般都采用隔层结构，内装有隔热材料，箱体底部和各室之间都有冷却进出风口，采用自然风冷和自动控制的强迫风冷等多种形式，以保证电气设备的正常散热，具有防雨、防尘、防止小动物进入等措施。目前，国内生产的箱式变的电压等级：高压侧为 3 35kV、低压侧为 0.4 10kV 。变压器的容量：当额定电压比为35/10 、6 、0.4 kV 时可从几百kVA上万kVA、当额定电压比为 10、6/0.4 kV 时可从几十kVA几千kVA。箱式变电站有如下特点： 技术先进平安可靠箱

14、体局部采用目前国内领先技术及工艺，外壳一般采用镀铝锌钢板，框架采用标准集装箱材料及制作工艺，有良好的防腐性能，保证20年不锈蚀，内封板采用铝合金扣板，夹层采用防火保温材料，箱体内安装空调及除湿装置，设备运行不受自然气候环境及外界污染影响，可保证在4040的恶劣环境下正常运行。 箱体内一次设备采用单元真空开关柜、干式变压器、干式互感器、真空断路器(弹簧操作机构)等国内技术领先设备，产品无裸露带电局部，为全绝缘结构，完全能到达零触电事故，全站可实现无油化运行，平安性高，二次采用微机综合自动化系统，可实现无人值守。 自动化程度高全站智能化设计，保护系统采用变电所微机综合自动化装置，分散安装，可实现四

15、遥，即遥测、遥信、遥控、遥调，每个单元均具有独立运行功能，继电保护功能齐全，可对运行参数进行远方设置，对箱体内湿度、温度进行控制，满足无人值班的要求。 工厂预制化 设计时，只要设计人员根据变电站的实际要求，作出一次主接线图和箱外设备的设计，就可以选择由厂家提供的箱变规格和型号，所有设备在工厂一次安装、调试合格，真正实现变电所建设工厂化，缩短了设计制造周期；现场安装仅需箱体定位、箱体间电缆联络、出线电缆连接、保护定值校验、传动试验及其它需调试的工作，整个变电站从安装到投运大约只需58天的时间，大大缩短了建设工期。 组合方式灵活 箱式变电站由于结构比拟紧凑，每个箱体均构成一个独立系统，这就使得组合

16、方式灵活多变，我们可以全部采用箱式，即35kV及10kV设备全部箱内安装，组成全箱式变电所；也可以采用35kV设备室外安装，10kV设备及控保系统箱内安装，这种组合方式，特别适用于农网改造中的旧所改造，即原有35kV设备不动，仅安装一个10kV开关箱即可到达无人值守的要求。 投资省、见效快 箱式变电站(35kV设备户外布置，10kV设备箱内安装)较同规模综自变电站(35kV设备户外布置，10kV设备布置于户内高压开关室及中控室)减少投资4050。占地面积小。本课题的主要任务1. 对该变电站所供负荷进行统计，选择供电变压器2. 短路电流计算3. 高压一次设备的选择4. 典型器件的继电保护计算5.

17、 箱式变电站的防雷接地保护设计2.1 住宅小区根本情况该住宅小区占地面积约73000平方米，共有建筑21座，其中高层住宅楼6座3#、4#、13#16#楼，多层住宅楼10座(1#、2#、5#12#楼)，此外还有小区物业17#、泵房18#、热力交换站19#及车棚20#、21#、地下车库等公共用电设施。2.2 设计范围按照市区供电部35kV及以下配电网络设计的规定，对于住宅小区配电工程，设计范围为：高压侧从市区公用35kV配电线路起，在接引35kV电源处设置明显断开点，低压侧至小区内各建筑低压用电计量装置上表位。2.3 设计原那么进入新世纪后，我国正在进入人口城市化的社会新时期。各地的开发小区悄然兴

18、起，以满足城市人口急剧膨胀的需要。开发小区的特点是占地面积大、人口集中、楼房之间有较大的空间。加之绿地、曲径、花园、水泵、以及灯饰等，丰富了小区的内涵，表达环境、建筑及人居的和谐统一。根据以上特点它的供电特点与一般的乡村、工厂不同，必须采取新的配电思路和方式来满足其功能的需要。在供配电设计中，力求做到小区特点及环境的要求。设计必须根据小区实际，符合其特点，采用多种供配电形式和方法，满足使用功能的要求，不但做到整体布局合理，在宏观上保持三相负荷分配根本平衡，而且在微观上要做到细致，给每个用户提供一个良好的用电环境。在实现平安可靠配电的同时，还要做到环境的美化，使整个小区的配电合理、适用、经济。总

19、之，供配电设施要坚持效劳和服从于文明城、文明小区创立活动的要求，坚持美化城镇、小区形象，合理布局，科学标准的原那么，要有超前意识和适应不断开展变化的新形势。否那么，将有可能造成重复建设，不仅造成资金、资源的浪费，还要影响居民用电。在建设上主要是符合如下条件： (1)符合城镇建设的总体规划； (2)节约居民小区珍贵的土地资源； (3)保持居民小区的形象整体美观； (4)配变置于居民小区中心位置； (5)有较高的供电质量和供电可靠性。住宅小区的供电方案主要有：柱上变压器配电、独立配电室配电、箱式变电站配电三种。其中，柱上变压器配电方案虽然投资小，但对小区环境影响较大，因为高压需架空线路引入而不容易

20、深入负荷中心，不能保证较高的供电质量也将造成较高的低压线损，对居民也增加了事故隐患。独立配电室配电方案需要一定面积的土建占地，增大了建设投资，对于本设计所选择的小区来说并不适宜，本小区多为多层建筑，用电负荷分散，供电半径大，降低了供电质量、提高了低压线损。箱式变电站配电方案的特点是，体积小、占地小、外形美观，高压侧采用电缆引入，箱变位置可以随意选择，使得低压配电局部更加合理，提高了供电可靠性，也有利于安装电量采集装置实现自动化管理。因此，本设计考虑将住宅小区的主要供电模式定位为箱式变电站配电工程。本市的高压供电等级模式为110kV35kV10kV，城区主要配电线路电压等级为10kV，住宅小区一

21、级配电电压选用10kV，低压配电电压应采用220/380V。2.4 环境条件当地年最高温度+40 C，年最低温度-30 C，年平均温度+10 C。覆冰-5mm，最大风速30m/S。当地海拔高度800米。3. 住宅小区负荷计算3.1 负荷计算3.1.1住宅小区住户照明用电负荷计算方法：简单测算住宅小区住户照明用电负荷的方法可以有两种：1.单位指标法 应用单位指标法确定计算负荷Pjs(适用于照明及家用电负荷)，即： Pjs=PeiNi1000(kW) 式中Pei单位用电指标，如：W/户(不同户型的用电指标不同)，由于地区用电水平的差异，各地区应根据当地的实际情况取用 Ni单位数量，如户数(对应不同

22、面积户型的户数) 应用以上方法计算负荷应乘以同时系数，即实际最大负荷(PM)。PM=Pjs(式中同时系数，值按照住户数量多寡不同取不同的数值：一般情况下，用户数量在25100户的取0.6；用户数量在101200户的取0.5；用户数量在200户以上的取0.35。)按单位面积法计算负荷，在一定的面积区有一个标准，面积越大的区其负荷密度越小，其表达式如下： PM=PedS 式中PM实际最大负荷，kW Ped单位面积计算负荷，W/m2 S小区总面积，m2 同时系数，取值范围同上 3.1.2其它负荷计算方法：根据以上两种方法求出照明及家用负荷后，结合小区的实际情况，还需考虑其它用电负荷。比方本小区还包括

23、小区物业公司、泵房、热力交换站及车库、自行车棚等用电负荷；另外还有四座小高层，还应考虑电梯负荷；二次加压泵房负荷(供生活及消防用水)，以上诸负荷在计算住宅小区负荷中占比重较大的是照明及家用电负荷，而照明及家用电负荷出现最大值的时段为每天19：0022：00，因而在计算小区的最大负荷时就以19：0022：00时段的照明及家用电负荷为根底，然后再叠加其它负荷。其它负荷计算方法为： 1.电梯： PD=PDiD。 式中PD电梯实际最大总负荷，kW PDi单部电梯负荷，kW D多部电梯运行时的同时系数(取值范围见下表) 电梯同时系数一览表 电梯台数 1 2 3 4 5 6 12 同时系数 1 0.91

24、0.85 0.8 0.76 0.72 0.48 2.二次加压水泵： PMS=PSiNSi 式中PMS二次加压水泵最大运行方式下(开泵最多的方式)的实际最大负荷 PSi各类水泵的单台最大负荷 NSi最大运行方式下各类水泵的台数 3.物业楼： PWM=PWSW 式中PWM物业楼在照明及家用电最大负荷时段实际最大负荷 PWS物业楼设计最大负荷，kW W物业楼负荷、照明及家用电最大负荷的同时系数 4.路灯及公用照明： 按照路灯的盏数及每盏灯的瓦数进行累加计算。路灯负荷为PL(kW)。 5.住宅小区的综合最大负荷 P=PM+PD+PMS+PWM+PL(kW) 3.1.3详细负荷计算：1.居民用电负荷计算

25、：首先按照单位面积法计算每户居民最大用电负荷，以此做为单位用电指标，再用单位指标法计算每座住宅楼的负荷并合并计算结果。PM=PedS 式中PM实际最大负荷，kW Ped单位面积计算负荷，W/m2 S 每户面积，m2 同时系数， 其中单位面积计算负荷按照张家口市的用电标准，取40W/m2，小区内户型种类较多，从80 m2到140 m2左右，其中小户型居多，为方便计算，取平均值100m2，那么每户负荷为：PM=40W/m2100m2=4kW再将PM作为单位指标Pei代入单位指标法公式Pjs=PeiNi (kW) ，可求出每座住宅楼的用电负荷，如下表：住宅小区用户负荷计算明细表序号楼号户数单位指标k

26、W计算负荷kW负荷同时率实际负荷11#36428822#48438433#80464038444#64451255#48438466#72457677#60448028888#68454499#6044802881010#4043201921111#4243361212#4843841313#2742161414#2742161515#2742161616#504416合计79763922.其他用电负荷计算：1.电梯：电梯的负荷分级电梯的负荷分级应符合的负荷分级标准要求。客梯的供电要求应符合以下要求：一级负荷的客梯，应由引自两路独立电源的专用回路供电；二级负荷的客梯，可由两回路供电，其中一回路

27、应为专用回路；三级负荷的客梯，宜由建筑物低压配电柜以一路专用回路供电，当有困难时，电源可由同层配电箱接引；因本工程电梯建筑均为小高层，小区规模为普通城镇住宅小区属二级负荷，不允许双电源引入，如需双电源接入的，可由用户自备发电机电源接入，在本设计中，电梯用电由用户从建筑电表下表位或配电室内自行接引低压电源。小区电梯总负荷为：PD=60.8+51.2+18+18+18+18+29.12+43.62= 256.8 kW2.物业管理中心物业管理中心的用电负荷主要为照明、办公用电器电脑、复印机等，可能会有热水器、电视等家电设施，根本上可以按照普通居民的负荷计算方式来考虑，使用单位面积法可得：PM = P

28、edS = 40 W/m2540 m2 3其它：热力交换站、水泵房、自行车棚、地下车库热力交换站按用户提供资料可知所有设备合计负荷为110kW，水泵房按用户提供资料可知所有设备合计负荷为128kW，此类负荷在用电时一般为全部设备投入运行，按满负荷考虑用电。地下车库的用电时间主要在早晨7：008：00、中午12：0012：30、晚上5：306：00左右几个时间段，与住户用电顶峰期并不重合，且多层住宅的地下车库数量少、用电负荷较小、用电同时率较低，所以在负荷计算时可忽略不计，仅按低标准配置线路即可。自行车棚负荷主要为照明用电，通常单个车棚用电负荷缺乏1kW，可忽略不计，配电线路按最低标准配置。10

29、kV负荷情况如表1所示表2.1 10kV负荷分布情况负荷名称最大负荷kW回路数供电方式功率因数1#出线15001架空2#出线8001架空3#出线8001架空4#出线10001架空5#出线15001架空6#出线12001架空电容器回路210kV侧最小负荷是最大负荷的45；10kV侧最大负荷利用小时数=4800H；待设计变电所年负荷增长率为5%。 10kV侧的负荷计算=功率因数cos3.2 无功补偿电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机、感应炉等。都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够

30、的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统平安稳定运行的要求。 电力系统中的无功电源由三局部组成：1 发电机可能发出的无功功率一般为有功功率的40%50%。2 无功功率补偿装置并联电容器和同步调相机输出无功功率。3 110kV及以上电压线路的充电功率。 电力系统中如无功功率小，将引起供电电网的电压降低。电压低于额定电压值时，将使发电、送电、变电设备均不能到达正常的出力，电网的电能损失增大，并容易导致电网震荡而解列，造成大面积停电，产生严重的经济损失和政治影响。电压下降到额定电压值的60%70%时，用户的电动机将不能启动甚至造成烧毁。所以进行无功补偿是非常有必要的。无功补偿的计算 补偿前cos

31、=0.86，求补偿后到达0.9。因此可以如下计算： 设需要补偿XMva 的无功那么 cos=解得 X=0.82MVar 4主变压器的选择4.1 规程中的有关变电所主变压器选择的规定1主变容量和台数的选择，应根据?电力系统设计技术规程?SDJ16185有关规定和审批的电力规划设计决定进行。凡有两台及以上主变的变电所，其中一台事故停运后，其余主变的容量应保证供给该所全部负荷的70%，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证用户的一级和二级负荷。假设变电所所有其他能源可保证在主变停运后用户的一级负荷，那么可装设一台主变压器。2与电力系统连接的220330kV变压器，假设不受运输条件限制，应选用三相变压

32、器。3根据电力负荷的开展及潮流的变化，结合系统短路电流、系统稳定、系统继电保护、对通信线路的影响、调压和设备制造等条件允许时，应采用自耦变压器。4在220330kV具有三种电压的变电所中，假设通过主变各侧绕组的功率均到达该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。5主变调压方式的选择，应符合?电力系统设计技术规程?SDJ161的有关规定。4.2 主变台数确实定 为保证供电的可靠性，变电所一般应装设两台主变，但一般不超过两台主变。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变。对大型枢纽变电所，根据工程的具体情况，应安装24台主

33、变。本次设计的变电所没有一级负荷，所以采用两台主变。4.3 主变容量确实定主变容量确实定应根据电力系统510年开展规划进行。当变电所装设两台及以上主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的6075%。 由3.2的负荷计算得知10kV侧的负荷总量为7.95MVA。 考虑5%的年负荷增长率，5年规划年限内计算负荷可表示为： 4-1式中第一年的负荷； 年负荷增长率； n规划年数； i年利率。 带入i=0.1，n=5，=5%，=11.98MVA。再考虑同时系数时，可按下式算： 4-2式中负荷同时系数带入=10.18MVA。 对于两台变压器的变电所，

34、其变压器的额定容量可按下式确定：如此当一台变压器停运，考虑变压器的过负荷能力为40%，那么可保证98的负荷供电。所以应选容量为7500kVA的变压器。4.4 主变形式的选择 主变一般采用三相变压器，假设因制造和运输条件限制，在220kV的变电所中，可采用单相变压器组。当今社会科技日新月异，制造运输以不成问题，因此采用三相变压器。 在关于绕组上，只有220330kV具有三种电压的变电所中，假设通过主变各侧绕组的功率均到达该变压器额定容量的15%以上，或者第三绕组需要装设无功补偿设备时，均宜采用三绕组变压器。此次设计的变电所只有35kV和10kV两个电压等级，所以采用双绕组变压器。 我国110kV

35、及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；35kV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线圈接地。35kV及以下电压，变压器绕组都采用连接。因此35kV侧采用Y连接，10kV侧采用接线。 根据上述的讨论选用35kV铝线双绕组电力变压器，该变压器的型号为SJL7500/35.具体技术数据如下表：表4.1 变压器技术参数型号SJL7500/35额定容量(kVA)7500额定电压(kV)高压35低压损耗(KW)空载短路57短路电压(%)空载电流(%)5. 电气主接线设计5.1 电气主接线概述发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。它把各电源送来的电能聚集起来，并分

36、给各用户。它说明各种一次设备的数量和作用，设备间的连接方式，以及与电力系统的连接情况。所以电气主接线是电力系统接线组成中的一个重要组成局部。主接线确实定，对电力系统得平安、稳定、灵活、经济运行以及变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和控制方法的拟定将会长生直接的影响。.5.2 主接线的设计原那么 1发电厂、变电所在电力系统中的地位和作用； 2发电厂、变电所的分期和最终建设规模； 3负荷大小和重要性； 4系统备用容量大小； 5系统专业对电气主接线提供的具体资料。5.3 主接线设计的根本要求根据我国能源部关于?220500kV变电所设计技术规程?SDJ 2-88规定：“变电所的电气主接线

37、应根据该变电所在电力系统中地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。因此对主接线的设计要求可以归纳为以下三点。1可靠性；2灵活性；3经济性。5.4 主接线设计电气主接线的根本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，它以电源和出线为主体。大致分为有汇流母线和无汇流母线两大类。其中有汇流母线的接线形式可概括地分为单母线接线和双母线接线两大类；无汇流母线的接线形式主要有桥形接线、角形接线和单元接线。 35kV侧主接线设计35kV侧进线一回，由于使用两台变压器并且还和另一座变电所联络，所

38、以出线三回。由?电力工程电气设计手册?第二章关于单母线接线的规定：“3563kV配电装置的出线回数不超过3回。故35kV侧应采用单母线接线。 10kV侧主接线设计10kV侧出线6回，终期出线8回。由?电力工程电气设计手册?第二章规定：610kV配电装置出线回路数为6回及以上时采用单母线分段接线，当短路电流过大、出线需要带电抗器时，也可采用双母线接线。主接线方案的比拟选择由上可知，此变电所主接线的接线有两种方案。方案一图：图5.1 电气主接线方案一图方案一35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两

39、个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。方案二图：图5.2 电器主接线方案二图方案二10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。并且，带设计边变电所的负荷均每什么一类、二类负荷，没必要增加投资选择双母线接线。综合考虑：方案一：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。通过比拟可以得知还是选方案一比拟适宜，即35kV侧采

40、用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。6短路电流计算6.1 概述 产生短路的原因和短路的定义产生短路的主要原因是电器设备载流局部的绝缘损坏。绝缘损坏的原因多因设备过电压、直接遭受雷击、绝缘材料陈旧、绝缘缺陷未及时发现和消除。此外，如输电线路断线、线路倒杆也能造成短路事故。所谓短路时指相与相之间通过电弧或其它较小阻抗的一种非正常连接，在中性点直接接地系统中或三相四线制系统中，还指单相和多相接地。 短路的种类 三相系统中短路的根本类型有：三相短路、两相短路、单相接地短路、和两相接地短路。三相短路时对称短路，此时三相电流和电压同正常情况一样，即仍然是对称的。只是线路中电流增大、电压降低而已。除了三

41、相短路之外，其它类型的短路皆系不对称短路，此时三相所处的情况不同，各相电流、电压数值不等，其间相角也不同。 运行经验说明：在中性点直接接地的系统中，最常见的短路是单相短路，约占短路故障的6570%，两相短路约占1015%，两相接地短路约占1020%，三相短路约占5% 短路电流计算的目的1电气主接线比选；2选择导体和电器；3确定中性点接地方式；4计算软导体的短路摇摆；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。6.2 短路电流计算的方法和条件 短路电流计算方法电力系统供电的工业企业内部发生短路时，由于工业企业内所装置的元件，其容量比拟小，而其

42、阻抗较系统阻抗大得多，当这些元件遇到短路情况时，系统母线上的电压变动很小，可以认为电压维持不变，即系统容量为无穷大。所谓无限容量系统是指容量为无限大的电力系统，在该系统中，当发生短路时，母线电业维持不变，短路电流的周期分量不衰减。当然，容量所以们在这里进行短路电流计算方法，以无穷大容量电力系统供电作为前提计算的，其步骤如下： 1对各等值网络进行化简，求出计算电抗； 2求出短路电流的标么值； 3归算到各电压等级求出有名值。 短路电流计算条件1短路电流实用计算中，采用以下假设条件和原那么：1正常工作时，三相系统对称运行；2所有电源的电动势相位角相同；3系统中的同步和异步电机均为理想电机，不考虑电机

43、磁饱和、磁滞、涡流及导体集肤效应等影响，转子结构完全对称，定子三相绕组空间位置相差120度电气角度；4电力系统中的各元件的磁路不饱和，即带铁芯的电气设备电抗值不随电流大小发生变化；5电力系统中所有电源都在额定负荷下运行，其中50%负荷接在高压母线上，50%负荷接在系统侧；6同步电机都具有自动调整励磁装置包括强行励磁；7短路发生在短路电流为最大值的瞬间；8不考虑短路点的电弧阻抗和变压器的励磁电流；9除计算短路电流的衰减时间常数和低压网络的短路电流外，元件的都略去不计；10元件的计算参数均取为额定值，不考虑参数的误差和调整范围；11输电线路的电容略去不计；12用概率统计法制定短路电流运算曲线。2接

44、线方式计算短路电流时所用的接线方式，应是可能发生最大短路电流的正常接线方式，而不能用仅在切换过程中可能并联运行的接线方式。3计算容量 应按本工程设计的规划容量计算，并考虑电力系统的远景开展规划。4短路点的种类一般按三相短路计算，假设发电机的两相短路时，中性点有接地系统的以及自耦变压器的回路中发生单相或两相接地短路较三相短路情况严重时，那么应按严重情况的时候进行计算。5短路点位置的选择短路电流的计算，为选择电气设备提供依据，使所选的电气设备能在各种情况下正常运行，因此短路点的选择应考虑到电器可能通过的最大短路电流。为了保证选择的合理性和经济性，不考虑极其稀有的运行方式。取最严重的短路情况分别在1

45、0kV侧的母线和35kV侧的母线上发生短路情况点a和点b发生短路。那么选择这两处做短路计算。图6.1 短路点选择图6.3 短路电流的计算 10kV侧短路电流的计算图中a点短路，由于A,B系统短路容量都很大，可以近似都看作为无穷大系统电源系统。取Sj=100MW，Uj1=37kV，Uj2=10.5kV。由公式I= 6-1求的Ij1=1.56kA，Ij2=5.50kA。 线路等效图如以下图所示：图6.2 10kV侧短路等效图线路1 X= 6-2=0.4*5*100/37线路2 X=0.4*20*100/37变压器 X= 6-3=0.075*100/7.5=1取E1=E2=1 简化后等效电路图如以下

46、图所示：图6.3 10kV侧短路等效简化图X=X/X=X+0.5*X三相短路电流周期分量有效值 I=5.50/0.6169=8.9155kA 6-4三相短路冲击电流最大值 ish=2.55* I =2.55*8.9155=22.7346kA 6-5短路冲击电流有效值 Ish=1.51* I=1.51*8.9155=13.4625kA 6-6三相短路容量 S=U I =1.732*10.5*8.9155=162.1429MVA 6-7 35kV侧短路电流的计算等效电路图如以下图所示：图6.4 35kV侧短路等效简化图=X三相短路电流周期分量有效值I=三相短路冲击电流最大值ish=2.55* I短

47、路冲击电流有效值Ish=1.51* I三相短路容量S=*U I 三相短路电流计算结果表表6.1 三相短路电流计算结果表短路点编号短路点额定电压平均工作电压短路电流周期分量有效值短路点冲击电流短路容量有效值最大值U/kVU/kVI/kAI/kA/kA/kAS/MVAa10b35377. 电气设备的选择7.1 电气设备选择的一般条件 电气设备选择的一般原那么 1 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景开展； 2 应按当地环境条件校核； 3 应力求技术先进和经济合理； 4 与整个工程的建设标准应协调一致； 5 同类设备应尽量减少品种； 6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经

48、正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新产品时，应经上级批准。.2 电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1长期工作条件1电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg2电流选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。3机械荷载所选电器端子的允

49、许荷载，应大于电器引线在正常运行和短路时的最大作用力。 2短路稳定条件1校验的一般原那么 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，假设发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 2短路的热稳定条件 (7-1) 式中 在计算时间t秒内，短路电流的热效应kA*S； It秒内设备允许通过的热稳定电流有效值kA； t设备允许通过的热稳定电流时间s。 3短路的动稳定条件 7-2 I 7-3

50、 式中短路冲击电流峰值kA； I短路全电流有效值kA； 电器允许的极限通过电流峰值kA； 电器允许的极限通过电流有效值kA。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。表7.1 选择高压电器应校验的工程表工程电压电流断流容量短路电流校验动稳定热稳定断路器PPPPP负荷开关PPPPP隔离开关PPPP熔断器PPP电抗器PPP电流互感器PPPP电压互感器PP支柱绝缘子P母线PPP消弧线圈PP避雷器P表中P为

51、应进行校验的工程.3 环境条件按?交流高压电器在长期工作时的发热?GB763-74的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40但不高于+60时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。在高寒地区，应选择能适应环境温度为-40的高寒电器。在年最高温度超过40，而长期处于低湿度的干热地区，应选用型号带“TA字样的干热带型产品。本次设计的变电所所在地区最高气温；最低气温；年平均气温；最热月平均最高温度。对于

52、屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见最高气温为+41，由规定知在选择电器设备时额定电流应减少1.8%，最低温度为-12，电器设备可正常运行。7.2 断路器隔离开关的选择 35kV侧进线断路器、隔离开关的选择流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 = 7-4 额定电压选择 35kV 额定电流选择 开断电流选择 本设计中35kV侧采用SF6断路器，因为与传统的断路器相比，SF6断路器采用SF6气体作为绝缘和灭弧介质，这种断路器具有断口耐压高，允许的开断次数多，检修时间长，开断电流大，灭弧时间短，操作时噪声小，寿命长等优点。因此可选用LW835A型户外高压SF6断路

53、器。选用的断路器额定电压为35kV，最高工作电压为40.5kV，系统电压35kV满足要求。选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流31.5kA，大于短路电流周期分量有效值13.3447kA，满足要求。动稳定校验。ishkA=80kA，满足要求。热稳定校验。由?电力工程电气设计手册电气一次局部?表65知，选用高速断路器，取继电保护装置保护动作时间0.6S，断路器分匝时间0.03S，那么校验热效应计算时间为0.63S后面热稳定校验时间一样。因此Qk=20.63=112.19kA2S。电气设备24=3969kA2

54、S。满足要求。表7.2 LW835A具体参数比拟表计算数据LW835A35kV35kV1600AkAkAkA80kA112.19kA2S3969kA2S隔离开关选择GW1435/630型号隔离开关选用的隔离开关额定电压为35kV，系统电压35kV满足要求。选用的断路器额定电流630A，去除1.8%的温度影响为，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验=34.0291kA=40kA，满足要求。热稳定校验Qk=112.19kA2S，设备=162=1024kA2S，满足要求。表7.3 GW1435/630具体参数比拟表计算数据GW1435/63035kV35kV630AkA40kA112.19kA

55、2S1024kA2S 35kV主变压器侧断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 = 7-5额定电压选择 35kV 额定电流选择 开断电流选择 由上面表格知LW835A型断路器和GW1435/630型隔离开关同样满足主变侧断路器和隔离开关的要求，动、热稳定校验也一样，所以选择同样的型号。这也满足了选择设备同类设备应尽量较少品种的原那么。 10kV侧断路器、隔离开关的选择 流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流=额定电压选择 10kV 额定电流选择 开断电流选择 10kV侧选用真空XGN210开关柜中的ZN2810型真空断路器选用的断路器额定电压为10kV，最高电压11.5

56、kV，系统电压10kV满足要求。选用的断路器额定电流1600A，去除1.8%的温度影响为1571A，大于最大持续工作电流，满足要求。选用的断路器额定短路开断电流20kA，大于短路电流周期分量有效值8.9155kA，满足要求。动稳定校验。ishkA=50kA，满足要求。热稳定校验。Qk=20.63=50.08kA2S。电气设备=2024=1600kA2S。满足要求。表7.4 ZN2810具体参数比拟表计算数据ZN281010kV10kV1600AkA20kAkA50kA50.08kA2S1600kA2S 隔离开关选择GN2510型隔离开关 选用的隔离开关额定电压10kV，最高工作电压11.5kV系统电压10kV，满足要求。 选用的隔离开关额定电流2000A，去除1.8%的温度影响为1964A，大于最大持续工作电流，满足要求。动稳定校验。ishkA=100kA，满足要求。热稳定校验。Qk=20.63=50.08kA2S。电气设备=4024=6400kA2S。满足要求。表7.5 GN2510具体参数比拟表计算数据GN251010kV10kV2000AkA100kA50.08kA2S6400kA2S 选择的断路器、隔离开关型号表表7.