畢業(yè)設(shè)計（論文）10Kv變電所的設(shè)計

1、目 錄摘 要i概 述ii第一部分 設(shè)計說明書1第一章 負荷分析11.1 負荷的分類11.2 負荷曲線與最大負荷利用時間11.3 本設(shè)計中的負荷分析11.4 本設(shè)計中的負菏分析本地區(qū)負荷情況21.5 35kv及10kv各側(cè)的負荷大小2第二章 主變壓器的選擇42.1 主變臺數(shù)的確定42.2 主變?nèi)萘康拇_定42.3 主變相數(shù)選擇42.4 主變繞組數(shù)量42.5 主變繞組連接方式52.6 主變的調(diào)壓方式52.7 變壓器冷卻方式的選擇5第三章 無功補償裝置的選擇73.1 補償裝置的意義73.2 無功補償裝置類型的選擇73.3 無功補償裝置容量的確定83.4 并聯(lián)電容器裝置的分組83.5 并聯(lián)電容器裝置的接

2、線8第四章 電氣主接線的初步設(shè)計及方案選擇104.1 電氣主接線的概括及分類104.2 110kv側(cè)主接線的設(shè)計114.3 35kv側(cè)主接線的設(shè)計114.4 10kv側(cè)主接線的設(shè)計114.5 主接線中的設(shè)備配置12第五章 各級配電裝置的配置及接地裝置145.1配電裝置145.2 接地裝置15第六章 短路電流計算的目的及結(jié)果166.1 短路電流計算的目的166.2計算結(jié)果16第七章 電氣設(shè)備選擇177.1 電氣設(shè)備選擇的概述177.2 110kv側(cè)斷路器的選擇187.3 110kv隔離開關(guān)的選擇197.4 敞露母線的選擇197.5 110kv電流互感器的選擇197.6 電壓互感器的選擇207.7

3、 高壓開關(guān)柜的選擇20第八章 繼電保護規(guī)劃及整定248.1 主變壓器保護規(guī)劃與整定248.2 線路保護的規(guī)劃248.3 母線保護規(guī)劃25第九章 變電站的站用電26第二部分 計算說明書27第一章 三相短路計算271.1計算各阻抗標(biāo)值271.2 110kv側(cè)發(fā)生三相短路：281.3 35kv側(cè)發(fā)生三相短路時的計算291.4 10kv側(cè)發(fā)生三相短路時的計算30第二章 不對稱短路電流計算322.1 各元件的序電抗332.2 兩相短路332.3 單相短路342.4 兩相接地故障35結(jié)束語37參考文獻38大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 摘要摘 要本設(shè)計首先根據(jù)畢業(yè)綜合實踐與設(shè)計指導(dǎo)書的內(nèi)容，擬題目，方案。通過所學(xué)知

4、識，參考相關(guān)資料進行設(shè)計。 分析負荷發(fā)展趨勢，從負荷增長方面闡明了建站的必要性，然后通過對擬建變電站的概括以及出線方向來考慮，并通過對負荷資料的分析，從安全、經(jīng)濟及可靠性方面考慮，確定了110kv、35kv、10kv的主接線，然后又通過負荷計算及供電范圍確定了主變壓器的臺數(shù)、容量及型號，最后根據(jù)短路電流的計算結(jié)果，對主要電氣設(shè)備進行了選擇，從而完成了110kv降壓變電站部分的設(shè)計。在設(shè)計中，用到的知識要點和選用規(guī)則條件，并配以相應(yīng)的計算，以達到對設(shè)計思路的進一步剖析，使設(shè)計內(nèi)容更清晰易懂，為保證知識理論的嚴(yán)緊性，參考了大量的相關(guān)的理論知識書籍，精心摘選，保證語言上的簡明扼要，通俗易懂，并提高設(shè)

5、計本身的可讀性，保證了設(shè)計的質(zhì)量。關(guān)鍵詞： 變電站，變壓器，接線i大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 概述概 述1所址情況 變電站位于某城市，地勢平坦，交通便利，空氣污染輕微，區(qū)平均海拔200米，最高氣溫40，最低氣溫-18，年平均氣溫14，最熱月平均最高氣溫30，土壤溫度25。2系統(tǒng)情況如下圖待設(shè)變電站10kv230km110kv4240mva4200mw(1200mw)75km80km220kvxc=0.04sj=1000mva2120mvacos=0.06xd=0.167注：括號內(nèi)為最小運行方式大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第一章 負荷分析第一部分 設(shè)計說明書第一章 負荷分析1.1 負荷的分類1. 一級負荷：

6、中斷供電將造成人身傷亡或重大設(shè)計損壞，且難以挽回，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失，屬于一級負荷。一級負荷要求有兩個獨立電源供電。2. 二級負荷：中斷供電將造成設(shè)計局部破壞或生產(chǎn)流程紊亂，且較長時間才能修復(fù)或大量產(chǎn)品報廢，重要產(chǎn)品大量減產(chǎn)，屬于二級負荷。二級負荷應(yīng)由兩回線路供電。但當(dāng)兩回線路有困難時（如邊遠地區(qū)），允許有一回專用架空線路供電。3. 三級負荷：不屬于一級和二級的一般電力負荷。三級負荷對供電無特殊要求，允許較長時間停電，可用單回線路供電。1.2 負荷曲線與最大負荷利用時間1.負荷曲線由于用戶用電的隨機性，電力系統(tǒng)的負荷是時刻在變化著的，相應(yīng)的電力系統(tǒng)的功率分布、母線電壓、功率損耗以及電能損

7、耗等也在變化。因此，在分析計算電力系統(tǒng)的上述運行參數(shù)時，首先必須了解負荷隨時間的變化規(guī)律。用戶、變電站、發(fā)電廠及電力系統(tǒng)的負荷隨時間變化的規(guī)律，通常以負荷曲線來表示。一般用直角坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)表示時間，以小時、日、月等為單位；縱坐標(biāo)表示有功功率、無功功率、視在功率或電流。為了簡化計算和便于在運行中繪制負荷曲線，常把連續(xù)變化的負荷看成在測量的那一小段時間內(nèi)不變，因此，負荷曲線常被繪成階梯形。知道了整個電力系統(tǒng)的日負荷曲線，電力系統(tǒng)的調(diào)度管理部門就可以據(jù)此制定日發(fā)電量計劃。2.最大負荷利用時間將用戶全年所取用的電能與一年內(nèi)的最大負荷相比，所得的時間稱為用戶年最大負荷利用時間。1.3 本設(shè)計中的負荷分

8、析市鎮(zhèn)變1、2：市鎮(zhèn)變擔(dān)負著對所轄區(qū)域的電力供應(yīng)，若中斷供電將會帶來大面積停電，所以應(yīng)屬于一級負荷。1煤礦變：煤礦變負責(zé)向煤礦供電，煤礦大部分是井下作業(yè)，例如：煤礦工人從礦井中的進出等等，若煤礦變一旦停電就可能造成人身死亡，所以應(yīng)屬一級負荷?；蕪S：化肥廠的生產(chǎn)過程伴隨著許多化學(xué)反應(yīng)過程，一旦電力供應(yīng)中止了就會造成產(chǎn)品報廢，造成極大的經(jīng)濟損失，所以應(yīng)屬于一級負荷。磚廠：磚廠的生產(chǎn)過程與電的聯(lián)系不是非常緊密，若終止電力供應(yīng)，只會造成局部破壞，生產(chǎn)流程混亂，所以應(yīng)屬于三級負荷。鎮(zhèn)區(qū)變：鎮(zhèn)區(qū)變擔(dān)負著對所轄區(qū)域的電力供應(yīng)，若中止鎮(zhèn)區(qū)變的電力供應(yīng)，將會帶來大面積停電，帶來極大的政治、經(jīng)濟損失，所以應(yīng)屬于

9、一級負荷。機械廠：機械廠的生產(chǎn)過程與電聯(lián)系不是非常緊密，若中止供電，不會帶來太大的損失，所以應(yīng)屬于二級負荷。紡織廠1、2：若中斷紡織廠的電力供應(yīng)，就會引起跳線，打結(jié)，從而使產(chǎn)品不合格，所以應(yīng)屬于二級負荷。農(nóng)藥廠：農(nóng)藥廠的生產(chǎn)過程伴有化學(xué)反應(yīng)，若停電就會造成產(chǎn)品報廢，應(yīng)屬于一級負荷。 面粉廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級負荷。耐火材料廠：若中斷供電，影響不大，所以應(yīng)屬于三級負荷。1.4 本設(shè)計中的負菏分析本地區(qū)負荷情況電壓負荷名稱每回最大負荷（kw）功率因數(shù)回路數(shù)供電方式線路長度（km）35kv鄉(xiāng)鎮(zhèn)變1 鄉(xiāng)鎮(zhèn)變2汽車廠磚廠60007000430050000.90.920.880.8511

10、21架空架空架空架空15871110kv鄉(xiāng)區(qū)變紡織廠1紡織廠2紡織廠3加工廠材料廠10007008006007008000.90.890.880.880.90.9312112架空電纜架空架空架空架空5374521.5 35kv及10kv各側(cè)的負荷大小3大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主變壓器的選擇1. 35kv側(cè)p16000+7000+45002+43002+500035600kwq1=60000.48+70000.426+45000.622+43000.542+50000.62=19186kvar2. 10kv側(cè)：p210003+8002+700+8002+600+700+80029800kw

11、q2=100030.48+7000.512+8000.5122+8000.542+6000.54+7000.48+8000.482=4909.6kvarpp1+p2=35600kw+9800kw=45400kwq=q1+q2=19186+4909.6=24095.6kvar所以：s（454002+24095.62）1/251398kva考慮線損、同時系數(shù)時的容量：s2=513980.81.05=43174.3kva3大連海洋大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第二章 主變壓器的選擇第二章 主變壓器的選擇2.1 主變臺數(shù)的確定對于大城市郊區(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，變電站應(yīng)裝設(shè)兩臺主變壓器為宜。此

12、設(shè)計中的變電站符合此情況，故主變設(shè)為兩臺。2.2 主變?nèi)萘康拇_定（1）主變壓器容量一般按變電站建成后5-10年的規(guī)劃負荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠期10-20年負荷發(fā)展。對城郊變電站，主變壓器容量應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電站所帶負荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來確定主變壓器的容量。對于有重要負荷的變電站，應(yīng)考慮到當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量在過負荷能力后的允許時間內(nèi)，應(yīng)保證用戶的一級和二級負荷；對一般性變電站，當(dāng)一臺主變壓器停運時，其余變壓器容量應(yīng)能保證全部負荷的70-80。此變電站是一般性變電站。有以上規(guī)程可知，此變電站單臺主變的容量為：s=s20.8=43174.30.8=34539.48k

13、va所以應(yīng)選容量為40000kva的主變壓器。2.3 主變相數(shù)選擇（1）主變壓器采用三相還是單相，主要考慮變壓器的制造條件、可靠性要求及運輸條件等因素。 （2）當(dāng)不受運輸條件限制時，在330kv及以下的發(fā)電廠和變電站，均應(yīng)采用三相變壓器。社會日新月異，但今天科技已十分進步，變壓器的制造、運輸?shù)纫巡怀蓡栴}，故由以上規(guī)程可知，此變電站的主變應(yīng)采用三相變壓器。2.4 主變繞組數(shù)量在具有三種電壓的變電站中，如通過主變壓器各側(cè)的功率均達到該變壓器容量的15以上，或低壓側(cè)雖無負荷，但在變電站內(nèi)需裝設(shè)無功補償裝備時，主變壓器宜采用三繞組變壓器。根據(jù)以上規(guī)程，計算主變各側(cè)的功率與該主變?nèi)萘康谋戎担焊邏簜?cè)：k1

14、=(35600+9800)0.8/40000=0.90.15中壓側(cè)：k2=356000.8/4000=0.70.15低壓側(cè)：k3=98000.8/40000=0.20.15由以上可知此變電站中的主變應(yīng)采用三繞組。2.5 主變繞組連接方式變壓器的連接方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運行。電力系統(tǒng)采用的繞組連接方式只有y和，高、中、低三側(cè)繞組如何要根據(jù)具體情況來確定。我國110kv及以上電壓，變壓器繞組都采用y0連接；35kv亦采用y連接，其中性點多通過消弧線圈接地。35kv及以下電壓，變壓器繞組都采用連接。由以上可知，此變電站110kv側(cè)采用y0接線，35kv側(cè)采用y連接，10kv側(cè)采用

15、接線。主變中性點的接地方式：選擇電力網(wǎng)中性點接地方式是一個綜合問題。它與電壓等級、單相接地短路電流、過電壓水平、保護配置等有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平、系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性、變壓器和發(fā)電機的運行安全以及對通信線路的干擾。主要接地方式有：中性點不接地、中性點經(jīng)消弧線圈接地和直接接地。電力網(wǎng)中性點的接地方式，決定了變壓器中性點的接地方式。電力網(wǎng)中性點接地與否，決定于主變壓器中性點運行方式。35kv系統(tǒng)，ic=10a；10kv系統(tǒng)，ic=30a（采用中性點不接地的運行方式）35kv：ic=ul/350=35(15+8+102+72+11)/350=6.8a10a10kv：ic=10(53+72+

16、4+5+72)/350+10(22+3)/10=8.2aizk4）此斷路器的額定關(guān)合電流：ieg=80ka ich=7.74ka iegich5）動穩(wěn)定校驗： 動穩(wěn)定電流：idw=80ka ich=7.74ka idwich7.3 110kv隔離開關(guān)的選擇應(yīng)采用戶外型隔離開關(guān)。隔離開關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電壓額定電流動穩(wěn)定電流值熱穩(wěn)定電流值操動機構(gòu)110kv600a50ka72ka16(4s)40(5s)cs17-g校驗：通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流為220.4ka。隔離開關(guān)的額定電流為600a，大于通過隔離開關(guān)的最大持續(xù)工作電流。動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定電流：idw=50ka ich=7.74ka

17、 idwich熱穩(wěn)定效應(yīng)：qd=(i2+10i2z(t/2)+i2zt)/12t=(3.0362+103.0362+3.0362)/125=44.4ka2sir2t=1425=980qd操動機構(gòu)：cs17g7.4 敞露母線的選擇硬母線一般是指配電裝置中的匯流母線和電氣設(shè)備之間連接用的裸硬導(dǎo)體。硬母線分為敞露式和封閉式兩類。7.5 110kv電流互感器的選擇在本設(shè)計中宜采用lcwb110（w）型號的電流互感器，技術(shù)數(shù)據(jù)如下：額定電流110kv二次組合準(zhǔn)確級準(zhǔn)短路時熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流10倍數(shù)二次負荷35kv600a0.515.8-31.6(ka)40-80(ka)p/p/p/0.5此電流互感器為

18、多匝油浸式瓷絕緣電流互感器，其性能符合國際和iec的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具有結(jié)構(gòu)嚴(yán)密，絕緣強度高，介質(zhì)損耗率和局部放電量低，可靠性高以及運行維護簡單方便等特點。imax=1.05in=1.05sn/（31/2un）=1.0540000/（31/2110）=220.4kaie1=300a, ie1imax熱穩(wěn)定較驗：lh的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)kr表示。熱穩(wěn)定倍數(shù)kr等于1s內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定。電流與一次額定電流之比：(krie1)2tqd(krie)2t=(i熱min/ieie)2t=(15.8)21=249.64aqd=27.65 (krie1)2tqd 符合要求。動穩(wěn)定較驗：lh的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定

19、倍數(shù)kr表示。kd 等于內(nèi)部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比：（kd21/2ie1）i(3)ch （kd21/2ie1）=21/240=56.56ka(按最小動穩(wěn)定電流計算)ich=7.74ka (kd21/2ie1)ich 符合要求。7.6 電壓互感器的選擇比較各種電壓互感器后選擇jcc系列的電壓互感器。 該系列電壓互感器為單相、三繞組、串級絕緣，戶外安裝互感器，適用于交流50hz電力系統(tǒng)，作電壓、電能測量和繼電保護用。 型號含義：j:電壓互感器，c:串級絕緣，c:瓷箱式。7.7 高壓開關(guān)柜的選擇近年來高壓開關(guān)柜（簡稱開關(guān)柜）的開發(fā)和制造發(fā)展的步伐比較快。額定電壓有3kv、6kv、1

20、0kv、35kv等多種，額定電流可達到3150a，開斷電流可達到50ka。 高壓開關(guān)柜應(yīng)實現(xiàn)電器和機械的“五防閉鎖”，防止誤操作，提高安全可靠性，“五防”的具體要求是：1. 防止誤合、誤分?jǐn)嗦菲鳌?. 防止帶負荷分、合隔離開關(guān)。3. 防止帶電掛接地線。4. 防止帶接地線合閘。5. 防止誤入帶電間隔。（一）35kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇從電氣工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）第11章中比較各開關(guān)柜選擇gbc35型手車式高壓開關(guān)柜。gbc35型手車式高壓開關(guān)柜系三相交流50hz單母線系統(tǒng)的戶內(nèi)保護型成套裝置。作為接受和分配35kv的網(wǎng)絡(luò)電能之用。該開關(guān)柜為手車結(jié)構(gòu)，采用空氣絕緣為主。各相帶電體之間絕緣距

21、離不小于30 mm ，只有個別部位相間不足時才設(shè)置極間隙。開關(guān)柜主母線采用矩形鋁母線，水平架空裝于柜頂，前后可以觀察。聯(lián)接母線一般采用505鋁管，呈三角形布置在柜的下部。除柜后用鋼網(wǎng)遮攔以便觀察外，開關(guān)柜的下面，柜間及柜的兩側(cè)，均采用鋼板門或封板中以保護。gbc35型手車式高壓開關(guān)柜技術(shù)數(shù)據(jù)名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓最高工作電壓最大額定電流35kv40.5kv1000a最大關(guān)合電流極限通過電流2s熱穩(wěn)定電流42ka42ka16ka35kv變壓器出線開關(guān)柜方案選擇：imax=1.05ie=4000/31/238.5=629.8a電流互感器選擇主要設(shè)備：lcz35型電流互感器 zn35/1000a1

22、2.5ka型真空斷路器 cd10i型電磁操作機構(gòu)35kv出線開關(guān)柜方案選擇：imax=s/31/2u=7000(1+5%)/0.9231/237=124a一次線路選擇主要設(shè)備：lcz35型電流互感器避雷器選擇主要設(shè)備：f2-35型避雷器、js-2型放電記錄器電壓互感器選擇主要設(shè)備：jdjj2-35型電壓互感器、rn2-35型熔斷器有關(guān)設(shè)備校驗：zn35/1000a12.5ka型真空斷路器zn35/1000a12.5ka型真空斷路器的技術(shù)參數(shù)如下：額定電壓最高工作電壓額定電流額定開斷電流動穩(wěn)定電流35kv40.5kv630a1000a8ka12.5ka20ka32ka熱穩(wěn)定電流（2s）額定關(guān)合電

23、流固有分閘時間生產(chǎn)廠家8ka12.5ka20ka32ka0.06s西安電器設(shè)備廠此斷路器的額定關(guān)合電流ieg=20kaich=7.74ka iegich動穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定電流： idw=20ka, ich=7.74ka, idwich熱穩(wěn)定效應(yīng)：qd=(i2+10i2 z(t/2)+i2zt)/12t=（3.0362+103.0362+3.0362）/122=18.4ka2sir2t=822=128qd校驗合格。lcz-35型電流互感器的校驗：從電氣工程電氣設(shè)備手冊表3-1-1查得參數(shù)額定電流比準(zhǔn)確級準(zhǔn)短路熱穩(wěn)定電流動穩(wěn)定電流20-1000/50.53（b）13(1s)(ka)42.4(ka)

24、上表中的動穩(wěn)定電流、短路熱穩(wěn)定電流是在額定電流為200ka的情況下取的熱穩(wěn)定校驗：lh的熱穩(wěn)定能力用熱穩(wěn)定倍數(shù)kr表示。熱穩(wěn)定倍數(shù)kr等于1s內(nèi)允許通過的熱穩(wěn)定電流與一次額定電流之比：（krie1）2tqd(krie)2t=(i熱min/ie)ie2t=(32)22=2048a2sqd=(i2+10i2+i2zt)/12t=(3.0362+103.0362+3.0362)/122=18.4ka2s(krie1)2tqd 符合要求。動穩(wěn)定校驗：lh的動穩(wěn)定能力用動穩(wěn)定倍數(shù)kd表示。kd等于內(nèi)部允許通過極限電流的峰值與一次額定電流之比。(kd21/2ie1)i(3)ch(kd21/2ie1)=21/280=113.12ka (按最小動穩(wěn)定電流計算)ich=7.74ka (kd21/2ie1)ich 符合要求。（二）10kv側(cè)高壓開關(guān)柜的選擇從電氣工程電氣設(shè)備手冊（電氣一次部分）第11章中比較各開關(guān)柜選擇gbc10型手車式高壓開關(guān)柜。技術(shù)數(shù)據(jù)如下：名稱參數(shù)名稱參數(shù)額定電壓3/6/10kv額定電流630/1000/2500a母線系統(tǒng)單母線最高工作電壓3.6 7.2 11.510kv變壓器出線開關(guān)柜方案選擇： 一次線路選擇主要設(shè)備：lfs10型電流互感器 zn310型真空斷路器10kv線路出線開關(guān)柜方案選擇：imax=s/（31/2u）=1000(1+5%)/（0.9231/211