35KV變電所的常規(guī)設(shè)計(jì)變電所線路的設(shè)計(jì)高壓設(shè)備的選擇

1 課程設(shè)計(jì)報(bào)告 題 目 35電所的常規(guī)設(shè)計(jì) 變電所線路的設(shè)計(jì)、高壓設(shè)備的選擇 課 程 名 稱 電力系統(tǒng)及分析 院 部 名 稱 龍?bào)磳W(xué)院 專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級 氣工程及其自動(dòng)化 學(xué) 生 姓 名 黃 景 軍 學(xué) 號 1121109023 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn) 課程設(shè)計(jì)學(xué)時(shí) 一周 指 導(dǎo) 教 師 張 靜 金陵科技學(xué)院教務(wù)處制 成績 2 摘要 . 1 1 變配電所的主結(jié)線方案 . 4 概述 . 4 配電所的分類 . 4 等級和規(guī)模分： . 4 據(jù)配電電壓的不同分： . 4 結(jié)線圖的作用和類型 . 4 義： . 4 型 . 5 電氣主結(jié)線的基本要求 . 6 配電所常用主結(jié)線類型和特點(diǎn) . 8 路 變壓器組單元結(jié)線 . 8 2 單母線結(jié)線 . 8 線方案 . 8 母線分段結(jié)線 . 9 母線帶旁路的結(jié)線 . 9 3 雙母線結(jié)線 . 10 4 變配電所主要電氣設(shè)備的配置 . 11 壓器的配置 . 11 壓母線的受電開關(guān)配置 . 11 、低壓母線的分段開關(guān)配置 . 11 壓配電出線的開關(guān)配置 . 11 壓器二次側(cè)開關(guān)的配置 . 11 5 主變臺數(shù)、容量和型式的確定 . 12 電所主變壓器臺數(shù)的確定 . 12 電所主變壓器容量的確定 . 12 電站主變壓器型式的選擇 . 12 6 供電方案 例 . 12 術(shù)指標(biāo)計(jì)算 . 13 總結(jié) 參考文獻(xiàn) 3 摘要 本設(shè)計(jì)根據(jù)某某工廠的電力負(fù)荷資料，作出了該區(qū)地面 35 括主接線的設(shè)計(jì)、負(fù)荷計(jì)算與變壓器選擇、高壓電器的選擇、變電所的防雷及變電所的布置等。本設(shè)計(jì)以實(shí)際負(fù)荷為依據(jù)，以變電所的最佳運(yùn)行為基礎(chǔ)，按照有關(guān)規(guī)定和規(guī)范，完成了滿足該區(qū)供電要求的 35 設(shè)計(jì)中先對負(fù)荷進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與計(jì)算，選出了所需的主變型號，然后根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)及對供電可靠性要求擬定主接線設(shè)計(jì)，考慮到短路對系統(tǒng)的嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了短路計(jì)算。設(shè)計(jì)中還對主要高壓電器設(shè)備進(jìn)行了選擇與計(jì)算，如斷路器、隔離開關(guān)、電壓互感器、電流互感器等。此外還進(jìn)行了防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)和計(jì)算，提高了整個(gè)變電所的安全性。 關(guān) 鍵詞： 35壓器，電壓互感器，短路電流計(jì)算，防雷保護(hù) 4 1 變配電所的主結(jié)線方案 概述 變配電所是供配電系統(tǒng)的樞紐，占有非常重要的作用。 變電所是接受電能、變換電壓、分配電能的環(huán)節(jié)，是供配電系統(tǒng)的重要組成部分，它直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。電力系統(tǒng)是由發(fā)電機(jī)，變壓器，輸電線路，用電設(shè)備（負(fù)荷）組成的網(wǎng)絡(luò)，它包括通過電的或機(jī)械的方式連接在網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備。電力系統(tǒng)中的這些互聯(lián)元件可以分為兩類，一類是電力元件，它們對電能進(jìn)行生產(chǎn)（發(fā)電機(jī) ），變換（變壓器，整流器，逆變器），輸送和分配（電力傳輸線，配電網(wǎng)），消費(fèi)（負(fù)荷）；另一類是控制元件，它們改變系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，如同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，調(diào)速器以及繼電器等。電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線的擬定直接關(guān)系著全廠（所）電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。 配電所的分類 等級和規(guī)模分： 1）總降壓變電站 350（ 6） 2）車間變電所 10(6)20/380電壓。 據(jù)配電電壓的不同分： 1）高壓配電所 2）低壓配電所 結(jié)線圖的作用和類型 義： 變配電所的主結(jié)線是供配電系統(tǒng)中為實(shí)現(xiàn)電能輸送和分配的一種電氣結(jié)線；對應(yīng)的結(jié)線圖叫主結(jié)線圖，或主電路圖，又稱一次電路圖、一次結(jié)線圖。 注：雖然電力系統(tǒng)是三相系統(tǒng)，通常電氣主結(jié)線圖采用單線來表示三相系統(tǒng)，使之更簡單、清楚和直觀。 5 型 根據(jù)主結(jié)線圖作用的不同，有兩種形式： 1）系統(tǒng)式主結(jié)線圖 定義 按照電能輸送和分配的順序、用規(guī)定的電氣符號和文字說明來表示和安排其 主要電氣設(shè)備相互連接關(guān)系的主結(jié)線圖為系統(tǒng)式主結(jié)線圖。 作用 這種圖能全面系統(tǒng)地反映主結(jié)線中電力電能的傳輸過程，即相對電氣連接關(guān)系，但不能反映電路中各電氣設(shè)備和成套設(shè)備之間的相互排列位置即實(shí)際位置；它一般在運(yùn)行和教材中使用。 2）裝置式主結(jié)線圖 定義 裝置式主結(jié)線圖是按照高、低壓成套配電裝置之間的相互連接和排列位置繪制的主結(jié)線圖。在裝置式主結(jié)線圖中，各成套配電裝置的內(nèi)部設(shè)備和結(jié)線及各成套配電裝置之間的相互連接和排列位置一目了然。 作用 這種圖多用作施工圖，便于配電裝置的采購和安裝施工。 圖 1 圖 1變電所系統(tǒng)式主接線圖 變壓器 荷開關(guān) 斷器 式避雷器 壓刀開關(guān) 路器 熔開關(guān) 6 圖 1變電所裝置式主結(jié)線圖 電氣主結(jié)線的基本要求 (1) 安全性 主結(jié)線的設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，充分保證人身和設(shè)備的安全。（如高、低壓斷路器的電源側(cè)和可能反饋電能的另一側(cè)須裝設(shè)隔離開關(guān)；變配電所的高壓母線和架空線路的末端須裝設(shè)避雷 器。） (2) 可靠性 主結(jié)線應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的等級，滿足不同等級負(fù)荷對供電可靠性的不同要求。（如對一級負(fù)荷，應(yīng)考慮兩個(gè)電源供電；二級負(fù)荷，應(yīng)采用雙回路供電。） (3) 靈活性 主結(jié)線能適應(yīng)各種不同的運(yùn)行方式，并能靈活地進(jìn)行不同運(yùn)行方式間的轉(zhuǎn)換，使之能做到便于操作、檢修，又能適應(yīng)負(fù)荷的發(fā)展，有擴(kuò)充、改建的可能。 (4)經(jīng)濟(jì)性 在滿足以上要求的前提下，應(yīng)力求主結(jié)線的設(shè)計(jì)簡單、投資少、運(yùn)行管理費(fèi)用低，并能節(jié)約電能和有色金屬消耗量。（如盡可能采用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的節(jié)能產(chǎn)品；盡量采用開關(guān)設(shè)備少的主結(jié)線方案；在優(yōu)先 提高自然功率因數(shù)的基礎(chǔ)上，采用人工補(bǔ)償無功功率的措施，使無功功率達(dá)到規(guī)定的要求。） 主結(jié)線圖中常用電氣設(shè)備和導(dǎo)線的圖形符號和文字符號見表 1 7 表 1常用電氣設(shè)備和導(dǎo)線的圖形符號和文字符號 表 1常用電氣設(shè)備和導(dǎo)線的圖形符號和文字符號 8 配電所常用主結(jié)線類型和特點(diǎn) 變配電所常用主結(jié)線按其基本形式可分為四種類型： 路 變壓器組單元結(jié)線 （ 1）結(jié)線方案 在變配電所中，當(dāng)只有一路電源進(jìn)線和一臺變壓器時(shí)，可采用線路變壓器組單元結(jié)線，如圖 1 圖 1路變壓器組單元接線方案 根據(jù)變壓器高壓側(cè)情況的不同，可以裝設(shè)圖中右側(cè)三種不同的開關(guān)電器組合。 1）當(dāng)電源側(cè)繼電保護(hù)裝置能保護(hù)變壓器且靈敏度滿足要求時(shí)，變壓器高壓側(cè)可只裝設(shè)隔離開關(guān)； 注：高壓側(cè)裝設(shè)隔離開關(guān)或跌開式熔斷器時(shí)，變壓器容量一般不得大于 630 。 2）當(dāng)變壓器高壓側(cè)短路容量不超過高壓熔斷器斷流容量，而又允許采用高壓熔斷器保護(hù)變壓器時(shí)，變壓器高壓側(cè)可裝設(shè)跌開式熔斷器或熔斷器式負(fù)荷開關(guān)。 注：當(dāng)高壓側(cè)裝設(shè)負(fù)荷開關(guān)時(shí)，變壓器容量不得大于 1250 。 3）在一般情況下，在變壓器高壓側(cè) 裝設(shè)隔離開關(guān)和斷路器。 （ 2）優(yōu)點(diǎn) 結(jié)線簡單，所用電氣設(shè)備少，配電裝置簡單，節(jié)約了建設(shè)投資。 （ 3）缺點(diǎn) 該線路中任一設(shè)備發(fā)生故障或檢修時(shí)，變電所全部停電，供電可靠性不高。 （ 4）適用范圍 適用于小容量三級負(fù)荷、小型工廠或非生產(chǎn)性用戶。 2 單母線結(jié)線 線方案 1）單母線不分段結(jié)線 當(dāng)只有一路電源進(jìn)線時(shí)，常用這種結(jié)線方式，如圖 2 9 圖 2母線接線 a）單母線不分段 b）單母線分段（隔離開關(guān)） c）單母線分段（斷路器） 操作特點(diǎn) 每路進(jìn)線和出線中都配有一組開關(guān)電 器。斷路器用于通斷正常的負(fù)荷電流，并能切斷短路電流。隔離開關(guān)有兩種作用：靠近母線側(cè)的稱母線隔離開關(guān)，用于隔離母線電源和檢修斷路器；靠近線路側(cè)的稱線路側(cè)隔離開關(guān)，用于防止在檢修斷路器時(shí)從用戶側(cè)反向送電和防止雷電過電壓沿線路侵入，保證維修人員安全。 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)線簡單清晰，使用設(shè)備少，投資低，比較經(jīng)濟(jì)，發(fā)生誤操作的可能性較小。 缺點(diǎn) 可靠性和靈活性差，當(dāng)母線或母線側(cè)隔離開關(guān)發(fā)生故障或進(jìn)行檢修時(shí)，必須斷開所有回路及供電電源，從而造成全部用戶供電中斷。 適用場合 適用于對供電可靠性和連續(xù)性要求不高的中 、小型三級負(fù)荷用戶，或有備用電源的二級負(fù)荷用戶。 母線分段結(jié)線 當(dāng)有雙電源供電時(shí)，常采用高壓側(cè)單母線分段結(jié)線，分段開關(guān)可采用隔離開關(guān)或斷路器；母線可分段運(yùn)行，也可不分段運(yùn)行。 分段開關(guān)采用隔離開關(guān)分段 (圖 2 特點(diǎn) 如需對母線或母線隔離開關(guān)檢修，可將分段隔離開關(guān)斷開后分段進(jìn)行檢修。當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，經(jīng)短時(shí)間倒閘操作將故障段切除，非故障段仍可繼續(xù)運(yùn)行，只有故障段所接用戶停電。 應(yīng)用 該結(jié)線方式的供電可靠性和靈活性較高，可給二、三極負(fù)荷供電。 2）分段開關(guān)采用斷路器分段（圖 2 特點(diǎn) 可分段檢修母線或母線隔離開關(guān)，還可在母線或母線隔離開關(guān)發(fā)生故障時(shí)，母線分段斷路器和進(jìn)線斷路器能同時(shí)自動(dòng)斷開，以保證非故障部分連續(xù)供電。這種結(jié)線方式的供電可靠性高，運(yùn)行方式靈活。除母線故障或檢修外，可對用戶連續(xù)供電。但結(jié)線復(fù)雜，使用設(shè)備多，投資大。 應(yīng)用 適用于有兩路電源進(jìn)線、裝設(shè)了備用電源自動(dòng)投入裝置，分段斷路器可自動(dòng)投入及出線回路數(shù)較多的變配電所，可供電給一、二級負(fù)荷。 母線帶旁路的結(jié)線 單母線帶旁路結(jié)線方式如圖 2加了一條母線和一組聯(lián)絡(luò)用開關(guān)電器， 增加了多個(gè)線路側(cè)隔離開關(guān)。 10 1）特點(diǎn) 運(yùn)行方式靈活，檢修設(shè)備時(shí)可以利用旁路母線供電，可減少停電次數(shù)，提高了供電的可靠性。 2）應(yīng)用 這種結(jié)線適用于配電線路較多、負(fù)載性質(zhì)較重要的主變電所或高壓配電所。 圖 2單母線帶旁路結(jié)線 3 雙母線結(jié)線 雙母線結(jié)線方式如圖 3 （ 1）特點(diǎn) 兩段母線可互為備用，運(yùn)行可靠性和靈活性都得到很大提高，但開關(guān)設(shè)備的數(shù)量大大增加，從而其投資較大。 （ 2）應(yīng)用 雙母線結(jié)線在中、小型變配電所中很少采用，主 要用于負(fù)荷大且重要的樞紐變電站等場所。 圖 3 11 4 變配電所主要電氣設(shè)備的配置 壓器的配置 根據(jù)防火和安全要求，樓層內(nèi)的變壓器不容許裝設(shè)油浸式電力變壓器，應(yīng)選用干式變壓器；對電壓要求高的場所，應(yīng)選用有載調(diào)壓變壓器。 壓母線的受電開關(guān)配置 （ 1）專用電源線路的開關(guān)，由干線分支供電的、自動(dòng)裝置有要求的、出線回路數(shù)較多的線路的開關(guān)宜采用高壓斷路器； （ 2） 變壓器容量在 630 及以下的、供電給二、三極負(fù)荷的小型變電所的開關(guān)一般可用高壓隔離開關(guān)，也可選用高壓負(fù)荷開 關(guān)。 、低壓母線的分段開關(guān)配置 （ 1）自動(dòng)裝置有要求的、回路數(shù)較多的、有自動(dòng)切換要求的情況，應(yīng)裝設(shè)高、低壓斷路器。 （ 2）除此之外，供二、三級負(fù)荷的中、小型變配電所的母線分段開關(guān)一般采用高壓隔離開關(guān)或低壓刀開關(guān)。 壓配電出線的開關(guān)配置 （ 1）在下列情況下，一般應(yīng)選用高壓斷路器作主開關(guān)： 配電給一級負(fù)荷； 配電給下一級母線； 樹干式配電線路的總開關(guān)； 配電給容量 450 配電給高壓用電設(shè)備； 自動(dòng)裝置或遠(yuǎn)動(dòng)有要求的； 聯(lián)絡(luò)線回路； 配電給容量 630 及 以上的變壓器等。 （ 2）除上述條件外，一般可采用帶熔斷器的高壓負(fù)荷開關(guān)。 壓器二次側(cè)開關(guān)的配置 （ 1）一般情況下，可采用隔離開關(guān)或刀開關(guān)； （ 2）當(dāng)出線回路數(shù)較多、有并列運(yùn)行要求、需要自動(dòng)切換電源、需帶負(fù)荷操作（一次側(cè)的斷路器或負(fù)荷開關(guān)不在本變電所內(nèi)）、配電方式為變壓器干線式時(shí)，宜采用斷路器。 12 5 主變臺數(shù)、容量和型式的確定 電所主變壓器臺數(shù)的確定 (1)對大城市郊區(qū)的一次變電站，在中、低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電站以裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。 （ 2）對地區(qū)性孤立的一次變電站或大型專用變電 站，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺主變壓器的可能性。 考慮到該變電站為一重要中間變電站，與系統(tǒng)聯(lián)系緊密，且在一次主接線中已考慮采用旁路呆主變的方式。故選用兩臺主變壓器，并列運(yùn)行且容量相等。 電所主變壓器容量的確定 主變壓器容量確定的要求： (1)主變壓器容量一般按變電站建成后 5 10 年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 1020年的負(fù)荷發(fā)展 (2)根據(jù)變電站所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負(fù)荷的變電站，應(yīng)考慮當(dāng)一臺主變壓器停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量在設(shè)計(jì)及過負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)，應(yīng)保 證用戶的一級和二級負(fù)荷：對一般性變電站停運(yùn)時(shí)，其余變壓器容量就能保證全部負(fù)荷的 60 70%。 電站主變壓器型式的選擇 具有三種電壓等級的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)繞組的功率均達(dá)到該變壓器容量的15%以上或低壓側(cè)雖無負(fù)荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，主變壓器采用三饒組。而有載調(diào)壓較容易穩(wěn)定電壓，減少電壓波動(dòng)所以選擇有載調(diào)壓方式，且規(guī)程上規(guī)定 對電力系統(tǒng)一般要求 10器。 故主變參數(shù)如下： 型號 電壓組合及分接范圍 阻抗電壓 空載電流 連接組 高壓 中壓 低壓 高 高 中 1 3 YN，10 110 8 1。25% 38 5 5% 10 5 11 7 5 13 6 供電方案實(shí)例 案 本所電源進(jìn)線可為 35 10兩路，按照要求正常情況下一路運(yùn)行，一路備用。配電母線為 10荷出線有 9 回，且對供電可靠性要求較高，停電時(shí)間超過兩分鐘即會造成產(chǎn)品報(bào) 廢，因此考慮配電母線采用單母線分段接線，為了提高供電可靠性， 10采用成套開關(guān)柜單層布置。而對于電源進(jìn)線，則可取兩路 35路 10路 35路10架空線路引入總降壓變電所，裝設(shè)一臺主變壓器。備用電源采用 10壓供電，35壓后接在 10一段配電母線上，備用電源接在 10另一段配電母線上。如圖6示。 圖 6 術(shù)指標(biāo)計(jì)算 工廠進(jìn)行電力設(shè)計(jì)的基本原始資料是工藝部 門提供的用電設(shè)備安裝容量，但是這種原始資料要變成電力設(shè)計(jì)所需要的假設(shè)負(fù)荷，稱為負(fù)荷計(jì)算，這種電氣負(fù)荷計(jì)算要準(zhǔn)確，因?yàn)樨?fù)荷計(jì)算值直接影響整個(gè)供電設(shè)計(jì)的質(zhì)量。 正常運(yùn)行時(shí)以 35回路供電， 10路作為備用電源。內(nèi)總降壓變電所設(shè)一臺容量為 5000 主變壓器，型號為 000/35 ，查表得到變壓器的主要技術(shù)數(shù)據(jù)： 空載損耗 短路損耗 5抗電壓 =7 ， 空載電流 =變壓器的有功功 率損耗 0 + n （ n 為變壓器臺數(shù)） 14 已知： n=1 ； 000 所以， 1 45 (000)2=47壓器的無功功率損耗 n( 100)1/n) ( 100) = 1（ 100） 5000+（ 7 100） 5000 (000)2 = 3695路的功率： = 522+47=4569 = 405+369=1774 = 22 = 22 1774 4569 =4901=（ 3 = 4901（ 3 35） =5路的功率因數(shù)： = 4569 4901=線在運(yùn)行中，因其中有電流流過，將使導(dǎo)線溫度升高。溫度過高，將會降低導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度，加大導(dǎo)線接頭處的接觸電阻，增大導(dǎo)線的弧垂。為保證導(dǎo)線在運(yùn)行中不致過熱，要求導(dǎo)線的最大負(fù)荷電流必須小于導(dǎo)線的允許載流量，即 按照國家電線產(chǎn)品技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，經(jīng)過查表， 35路選用 35 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何均距確定為 。查表得： 。 35作電源電壓損失： （ L=5 =（ 4569 5+ 1774 5） 35 = 35 5%=電壓損失合格。 10用線路僅考慮一級負(fù)荷之用，一級計(jì)算負(fù)荷為 可計(jì)算出 10用線路的負(fù)荷電流 3 = 3 10） = 按導(dǎo)體的發(fā)熱條件選用 120 鋼芯鋁絞線架設(shè)，幾何 均距確定為 ，查表得每公里的電阻值 每公里的電抗值 。可計(jì)算出 10用線路的電壓損失： （ L+ L） (L=7 =（ 3724 7+ 7） 10 = 求電壓損失為： 10 5%=0.5 作為備用電源由于所用時(shí)間少，基本滿足要求；另外也可通過提高供電側(cè)電壓來保證。 正常運(yùn)行時(shí)，線路損耗低，電壓損失小，能滿足一級負(fù)荷長期正常運(yùn)行的要求 。 35路故障或檢修時(shí)， 10用線路運(yùn)行期間，電壓損失較大，但這種情況較少，且時(shí)間不長，從設(shè)備投資來看至于備用線路電壓損失問題，可采用適當(dāng)提高線路導(dǎo)線截面的辦法來降低電壓損失或適當(dāng)提高供電側(cè)電壓。 15 總 結(jié) 我做的是 35降變電所的設(shè)計(jì)報(bào)告 與其他同學(xué)一起進(jìn)行課題分析、查資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)，整理說明書到最后完成整個(gè)設(shè)計(jì)。作為大學(xué)階段