10kV變電站畢業(yè)設計(共29頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 電力系統(tǒng)綜合實踐課程設計題目：10KV變電站課程設計院 系：工學院電氣與電子工程系專 業(yè)：電氣工程及其自動化 班 級：電氣工程XXX 姓 名：XXX 學 號：XXXXXXX 指導教師：劉麗麗 煙臺南山學院教務處二一八年十二月10KV變電站課程設計摘 要本次設計以10KV站為主要設計對象，該變電站設有2臺主變壓器，站內(nèi)主接線分為35KV和10KV兩個電壓等級。兩個電壓等級均單母線分段帶旁路母線的接線方式。本次設計中進行了電氣主接線圖形式的論證、短路電流計算、主要電氣設備選擇及校驗（包括斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器）。關(guān)鍵詞：變電所 短路電流 電氣主接線目

2、錄專心-專注-專業(yè)1. 分析原始資料1、變電站 類型：35KV地方降壓變電站 2、電 壓 等 級：35KV/10KV 3、負 荷 情 況 35KV：最大負荷12.6MVA 10KV：最大負荷8.8MVA4、進、出線情況： 35KV 側(cè)2回進線 10KV 側(cè)6回出線5、系統(tǒng)情況： 35KV側(cè)基準值：SB=100MVA UB1=37KV10kV側(cè)基準值：SB=100MVA UB2=10.5KV線路參數(shù)： 35KV線路為 LGJ-120，其參數(shù)為r1=0.236/kmX1=0.348/km/kmZ=z1*l=0.436*10=4.366、氣象條件：最熱月平均氣溫307、設計思路：變電站是電力系統(tǒng)的需

3、要環(huán)節(jié)，它在整個電網(wǎng)中起著輸配電的重要作用。 本期設計的35kV降壓變?yōu)?0kV地方變電站，其主要任務是向縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)用戶供電，為保證可靠的供電及電網(wǎng)發(fā)展的要求，在選取設備時，應盡量選擇動作可靠性高，維護周期長的設備。 根據(jù)設計任務書的要求，設計規(guī)模為10kV出線6回，35Kv進線2回；負荷狀況為35kV最大12.6MVA，10kV最大8.8MVA。 本期設計嚴格按電力工程手冊、發(fā)電廠電氣部分等參考資料進行主接線的選擇，要與所選設備的性能結(jié)合起來考慮，最后確定一個技術(shù)合理，經(jīng)濟可靠的最佳方案。 2. 主變壓器容量、型號和臺數(shù)的選擇 2.1 主變壓器的選擇 變電所主變壓器的容量一般按照變電所建成后

4、510年的規(guī)劃負荷考慮，并應按照其中一臺停用時其它變壓器能滿足變電所最大負荷Smax的60%或全部重要負荷選擇，即：SN=0.6Smax/(N-1) (MVA)式中N為變電所主變壓器臺數(shù)，本題目中N=2。注：本變電所輸出總?cè)萘繛椋琒=3P/cos+3S1=8800KVA2.2 主變臺數(shù)選擇根據(jù)條件可知，主變臺數(shù)為兩臺。2.3 主變型號選擇本變電所有35Kv、10kV兩個電壓等級，根據(jù)設計規(guī)程規(guī)定，“具有兩個電壓等級的變電所中，首先考慮雙繞組變壓器。根據(jù)以上條件，選擇S9-6300/35變壓器。2.4 主變壓器參數(shù)計算 額定電壓高壓側(cè)35±2×2.5%，低壓側(cè)10.5kV，連

5、接組別為YN，d11，阻抗電壓百分數(shù)Uk=7.5%，Pk=34.50KW.3. 主接線形式設計根據(jù)設計任務書的要求和設計規(guī)模。在分析原始資料的基礎上，參照電氣主接線設計參考資料。依據(jù)對主接線的基本要求和適用范圍，確定一個技術(shù)合理，經(jīng)濟可靠的主接線最佳方案。 3.1 10kV出線接線方式設計 對于10KV有六回出線，可選母線連接方式有分段的單母線接線，單母線帶旁路母線接線，雙母線接線及分段的雙母線接線。根據(jù)要求，單母線帶旁路母線接線方式滿足“不進行停電檢修”和經(jīng)濟性的要求，因此10KV母線端選擇單母線帶旁路母線接線方式。3.2 35kV進線方式設計本題目中有兩臺變壓器和兩回輸電線路，故需采用橋形

6、接線，可使斷路最少。可采用的橋式接線種類有內(nèi)橋接線和外橋接線。外橋形接線的特點為：供電線路的切入和投入較復雜，需動作兩臺斷路器并有一臺變壓器停運。橋連斷路器檢修時，兩個回路需并列運行，變壓器檢修時，變壓器需較長時間停運。內(nèi)橋形接線的特點為：變壓器的投入和切除較為復雜，需動作兩臺斷器，影響一回線路的暫時供電橋連斷路器檢修時，兩個回路需并列運行。出線斷路器檢修時，線路需較長時間停運。其中外橋形接線滿足本題目中“輸電線路較短，兩變壓器需要切換運行”的要求，因此選擇外橋接線。3.3 總主接線設計圖 圖3-1 主接線設計4. 短路電流計算4.1 短路計算的目的選擇有足夠機械穩(wěn)定度和熱穩(wěn)定度的電氣設備。為

7、了合理地配置各種繼電保護和自動裝置并正確確定其參數(shù)，必須對電力網(wǎng)發(fā)生的各種短路進行計算和分析。在設計和選擇電力系統(tǒng)和電氣主接線時，為了比較各種不同的方案的接線圖，確定是否采用限制短路電流的措施等，都要進行必要的短路計算。進行電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算，研究短路時用電客戶工作的影響等。也包含一部分短路計算。4.2 變壓器等值電抗計算（1）35KV側(cè)基準值,標幺值計算取SB=100MVA UB1=37KV（規(guī)定) (B表示基準值、N表示額定值)（2）10KV側(cè)基準值,標幺值計算取SB=100MVA UB =10.5KV（規(guī)定)4.3 短路點的確定在正常接線方式下，通過電器設備的短路電流為最大的地點稱為短

8、路計算點，比較斷路器的前后短路點的計算值，比較選取計算值最大處為實際每段線路上短路點?；谠撛瓌t選取短路點如下： 35KV線路上短路點為F3,F4 10KV線路上短路點為F1,F2圖4-1短路點標示圖4.4 各短路點三相短路電流計算（1）F1點短路三相電流IF1計算 等值電路如圖4-2所示 ab圖4-2短路點標示圖（2）F2點短路三相電流IF2計算等值電路如b圖所示 （3）F3點短路三相電流IF3計算等值電路如a圖所示 （4）F4點短路三相電流IF4計算等值電路如b圖所示 4.5 短路電流匯總表表4-1短路電流匯總：短路點F1F2F3F4短路電流（A）5.63.553.7372.665. 電氣

9、一次設備的選擇5.1 高壓電氣設備選擇的一般標準導體和電器的選擇設計、必須執(zhí)行國家的有關(guān)技術(shù)、經(jīng)濟的政策，并應做到技術(shù)先進、安全可靠、運行方便和適當?shù)牧粲邪l(fā)展余地，以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需求。應滿足正常運行，檢修，短路和過電壓情況下的需求，并考慮到遠景發(fā)展需要。按當?shù)丨h(huán)境條件校核。應力求技術(shù)先進和經(jīng)濟合理選擇異體時應盡量減少品種擴建工程應盡量使新老電器型號一致選用新產(chǎn)品，均應具有可靠的試驗數(shù)據(jù)，并經(jīng)正式鑒定合格。斷路器全分閘時間包括斷路器固有分閘時間和電弧燃燒時間。該系統(tǒng)中各斷路器的短路切除時間列表如下，這里架設各斷路器的全開斷時間為0.06s，由于短路電流周期分量的衰減在該系統(tǒng)中不能忽

10、略，為避免計算上的繁瑣，較驗熱穩(wěn)定時用等值時間法來計算短路點電流周期分量熱效應QK。等值時間法計算短路電流周期分量熱效應QK： 為短路電流周期分量的起始值其中令k=1查電力工程手冊得到等值時間tjz表5-1：時間10kv線路10kv分段開關(guān)主變10kv側(cè)主變35KV側(cè)35KV線路橋35KV線路Tpr（s）051015202530tab（s）006006006006006006Tk=tpr+ta(s)056106156206256306tjz（s）04078125168212585.2 高壓斷路器及隔離開關(guān)的選擇開關(guān)電器的選擇及校驗原則選擇較驗電壓電流按斷開電流選擇INbr按短路關(guān)合電流來選擇I

11、Ncl按熱穩(wěn)定來選擇注：()主變壓器35KV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇MVA KVA在此系統(tǒng)中統(tǒng)一取過負荷系數(shù)為1.5則最大電流A最熱月平均氣溫30，綜合修正系數(shù)K=1.05表5-2開關(guān)電器的選擇：計算數(shù)據(jù)斷路器型號及參數(shù)隔離開關(guān)型號及參數(shù)SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF3(KA)3.727INbr16.5QK23.34I2tt16.52×4=1089I2tt142×5=980ISh=2.55Izt(KA)9.5INcl2530Ies42Ies52 35KV側(cè)橋斷路器及隔離開關(guān)的選擇

12、MVA KVA A最熱月平均氣溫30，綜合修正系數(shù)K=1.05表5-3開關(guān)電器的選擇：計算數(shù)據(jù)斷路器型號及參數(shù)隔離開關(guān)型號及參數(shù)SW3-35GN2-35/400U(KV)35Ue35Ue35IMAX/K(A)148.43Ie1000Ie400Izt=IF4(KA)266INbr16.5QK1486I2tt16.52×4=1089I2tt142×5=980ISh=2.55Izt(KA)6783INcl2530Ies42Ies52 主變壓器35KV側(cè)線路隔離開關(guān)的選擇其余同主變壓器35KV側(cè)隔離開關(guān)的選擇相同參看表1-3主變壓器10KV側(cè)少油斷路器的選擇MVA KV363.7A

13、在此系統(tǒng)中統(tǒng)一取過負荷系數(shù)為1.5則最大電流 最熱月平均氣溫30，綜合修正系數(shù)K=1.05 表5-4開關(guān)電器的選擇：計算數(shù)據(jù)斷路器型號及參數(shù)SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)5456Ie630Izt=IF2(KA)355INbr16QK1575I2tt162×2=512ISh=2.55Izt(KA)9.053INcl40(峰值)Ies40 10KV側(cè)線路斷路器的選擇MVA KV363.7A 在此系統(tǒng)中統(tǒng)一取過負荷系數(shù)為1.5則最大電流A 最熱月平均氣溫30，綜合修正系數(shù)K=1.05該處斷路器的選擇同10KV側(cè)線路斷路器列表如下 表5-5開關(guān)電器的選擇

14、：計算數(shù)據(jù)斷路器型號及參數(shù)SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)18185Ie630Izt=IF1(KA)56INbr16QK1254I2tt162×2=512ISh=2.55Izt(KA)1428INcl40(峰值)Ies40 10KV母線分段開關(guān)的選擇MVA KV在此系統(tǒng)中統(tǒng)一取過負荷系數(shù)為1.5則最大電流 最熱月平均氣溫30，綜合修正系數(shù)K=1.05該處斷路器的選擇和10KV側(cè)線路斷路器相同列表如下：表5-6計算數(shù)據(jù)斷路器型號及參數(shù)SN10-10/630-16U(KV)10Ue10IMAX/K(A)18185Ie630Izt=IF1(KA)56IN

15、br16QK2446I2tt162×2=512ISh=2.55Izt(KA)1428INcl40(峰值)Ies40 5.3 導體的選擇主變壓器10KV引出線35KV以下，持續(xù)工作電流在4000A及以下的屋內(nèi)配電裝置中，一般采用矩形母線，本設計中低壓側(cè)Imax=545.6A。根據(jù)要求，查表可選擇單條豎放鋁導體LMY，其長期允許載流量為594A現(xiàn)對其進行較驗： 滿足長期允許發(fā)熱條件。熱穩(wěn)定校驗：滿足熱穩(wěn)定。共振校驗 動穩(wěn)定 其中滿足動穩(wěn)定。10KV母線的選擇 因其最大電流同10KV引出線上最大電流相同，所以母線導體的選擇及校驗同上。5.4 電流互感器的選擇35KV側(cè)橋上電流互感器A 確級

16、準0.5選取LQZ-35型電流互感器。主變35KV側(cè)電流互感器 確級準0.5選取L-35型電流互感器。主變10KV側(cè)電流互感器 確級準0.5選取LQZ-35型電流互感器。10KV母線電流互感器 確級準0.5選取LQZ-35型電流互感器。10KV引出線電流互感器 確級準0.5選取LB-35型電流互感器。 5.5 電壓互感器的選擇主變35KV側(cè)電壓互感器 選擇油浸式電壓互感器 初級繞組35 次級繞組O.1 選擇JDJ-35 主變10KV側(cè)電壓互感器 選擇油浸式電壓互感器 初級繞組10 次級繞組0.1 選擇JDJ-10 5.6 支持絕緣子和穿墻套管的選擇35KV戶外支持絕緣子根據(jù)額定電壓選擇ZL-3

17、5/4Y校驗動穩(wěn)定:所選元件符合要求。10KV戶內(nèi)支持絕緣子動穩(wěn)定校驗:所選元件符合要求。10KV進線穿墻套管根據(jù)額定電壓和額定電流選擇CB-10熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：滿足條件。10KV出線穿墻套管根據(jù)額定電壓和額定電流選擇CC-10熱穩(wěn)定校驗：動穩(wěn)定校驗：滿足條件。6. 防雷6.1 防雷設備防雷的設備主要有接閃器和避雷器。其中，接閃器就是專門用來接受直接雷擊（雷閃）的金屬物體。接閃的金屬稱為避雷針。接閃的金屬線稱為避雷線，或稱架空地線。接閃的金屬帶稱為避雷帶。接閃的金屬網(wǎng)稱為避雷網(wǎng)。避雷器是用來防止雷電產(chǎn)生的過電壓波沿線路侵入變配電所或其它建筑物內(nèi)，以免危及被保護設備的絕緣。避雷器應與被保

18、護設備并聯(lián)，裝在被保護設備的電源側(cè)。當線路上出現(xiàn)危及設備絕緣的雷電過電壓時，避雷器的火花間隙就被擊穿，或由高阻變?yōu)榈妥?，使過電壓對大地放電，從而保護了設備的絕緣。避雷器的型式，主要有閥式和排氣式等。6.2 防雷措施架空線路的防雷措施架設避雷線 這是防雷的有效措施，但造價高，因此只在66KV及以上的架空線路上才沿全線裝設。35KV的架空線路上，一般只在進出變配電所的一段線路上裝設。而10KV及以下的線路上一般不裝設避雷線。提高線路本身的絕緣水平 在架空線路上，可采用木橫擔、瓷橫擔或高一級的絕緣子，以提高線路的防雷水平，這是10KV及以下架空線路防雷的基本措施。利用三角形排列的頂線兼作防雷保護線

19、由于310KV的線路是中性點不接地系統(tǒng)，因此可在三角形排列的頂線絕緣子裝以保護間隙。在出現(xiàn)雷電過電壓時，頂線絕緣子上的保護間隙被擊穿，通過其接地引下線對地泄放雷電流，從而保護了下面兩根導線，也不會引起線路斷路器跳閘。裝設自動重合閘裝置 線路上因雷擊放電而產(chǎn)生的短路是由電弧引起的。在斷路器跳閘后，電弧即自行熄滅。如果采用一次ARD，使斷路器經(jīng)0.5s或稍長一點時間后自動重合閘，電弧通常不會復燃，從而能恢復供電，這對一般用戶不會有什么影響。個別絕緣薄弱地點加裝避雷器 對架空線路上個別絕緣薄弱地點，如跨越桿、轉(zhuǎn)角桿、分支桿、帶拉線桿以及木桿線路中個別金屬桿等處，可裝設排氣式避雷器或保護間隙。6.3

20、變配電所的防雷措施裝設避雷針 室外配電裝置應裝設避雷針來防護直接雷擊。如果變配電所處在附近高建（構(gòu)）筑物上防雷設施保護范圍之內(nèi)或變配電所本身為室內(nèi)型時，不必再考慮直擊雷的保護。高壓側(cè)裝設避雷器 這主要用來保護主變壓器，以免雷電沖擊波沿高壓線路侵入變電所，損壞了變電所的這一最關(guān)鍵的設備。為此要求避雷器應盡量靠近主變壓器安裝。閥式避雷器至310KV主變壓器的最大電氣如下表。最大電氣表：避雷器的接地端應與變壓器低壓側(cè)中性點及金屬外殼等連接在一起。在每路進線終端和每段母線上，均裝有閥式避雷器。如果進線是具有一段引入電纜的架空線路，則在架空線路終端的電纜頭處裝設閥式避雷器或排氣式避雷器，其接地端與電纜頭

21、外殼相聯(lián)后接地。低壓側(cè)裝設避雷器 這主要用在多雷區(qū)用來防止雷電波沿低壓線路侵入而擊穿電力變壓器的絕緣。當變壓器低壓側(cè)中性點不接地時（如IT系統(tǒng)），其中性點可裝設閥式避雷器或金屬氧化物避雷器或保護間隙。在本設計中，配電所屋頂及邊緣敷設避雷帶，其直徑為8mm的鍍鋅圓鋼，主筋直徑應大于或等于10mm的鍍鋅圓鋼。7. 接地7.1 接地與接地裝置電氣設備的某部分與大地之間做良好的電氣連接，稱為接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體，稱為接地體，或稱接地極。專門為接地而人為裝設的接地體，稱為人工接地體。兼作接地體用的直接與大地接觸的各種金屬構(gòu)件、金屬管道及建筑物的鋼筋混凝土基礎等，稱為接地體。連接接地體

22、與設備、裝置接地部分的金屬導體，稱為接地線。接地線在設備、裝置正常運行情況下是不載流的，但在故障情況下要通過接地故障電流。接地線與接地體合稱為接地裝置。由若干接地體在大地中相互用接地線連接起來的一個整體，稱為接地網(wǎng)。其中接地線又分為接地干線和接地支線。接地干線一般應采用不少于兩根導體在不同地點與接地網(wǎng)連接。7.2 確定此配電所公共接地裝置的垂直接地鋼管和連接扁鋼確定接地電阻按相關(guān)資料可確定此配電所公共接地裝置的接地電阻應滿足以下兩個條件：RE 250V/IERE 10IE = IC = 60×(6035×4)A/350 = 34.3A故 RE 350V/34.3A = 10

23、.2綜上可知，此配電所總的接地電阻應為RE10接地裝置初步方案現(xiàn)初步考慮圍繞變電所建筑四周，距變電所23m，打入一圈直徑50mm、長2.5m的鋼管接地體，每隔5m打入一根，管間用40×4mm2的扁鋼焊接。計算單根鋼管接地電阻單根鋼管接地電阻RE(1) 100·m/2.5m = 40確定接地鋼管數(shù)和最后的接地方案根據(jù)RE(1)/RE = 40/4 = 10。但考慮到管間的屏蔽效應，初選15根直徑50mm、長2.5m的鋼管作接地體。以n = 15和a/l = 2再查有關(guān)資料可得E 0.66。因此可得n = RE(1)/(ERE) = 40/(0.66×4) 15考慮到接地體的均勻?qū)ΨQ布置，選16mm根直徑50mm、