当前位置:首页 >> 工学 >>

35kv变电站设计毕业论文


电气装备课程设计说明书
(35KV 电气主接线设计)

院(系)名称 专 学 指 业 生 导 名 姓 教 称 名 师

工学院机械系 电气工程及其自动化

201 年

6 月

20 日

I





随着工业时代的不断发展,人们对电力供应的要求越来越高,特别是供电 的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于 变电站的设计和配置。一个典型的变电站的主接线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,本论文设计了一个降压 变电站。 本次设计根据某氧化铝公司的电力负荷资料,作出了该公司 35KV、10KV 变电所的初步设计,工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,经济技术的分配电能力问题,论文主要对变电站进行了 主接线设计、负荷计算、短路电流的计算和高压电气设备的选择。本设计以实 际负荷为依据,以变电所的最佳运行为基础,按照有关规定和规范,作出了满 足该区供电要求的 35kV 变电所初步设计。 设计中首先对负荷进行了统计与计算,选出了所需的主变型号,然后根据 负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计,设计中还进行了短路计算和对 主要高压电器设备进行了选择与计算,如断路器、隔离开关、电压互感器、电 流互感器等。

关键词:35KV

变电站

总体设计

II


摘 目 前 1



要 ............................................................ Ⅱ 录 ............................................................ Ⅲ 言 .................................................... .....- 1 变电站站址的选择原则和作用 ................................. - 2 1.1 1.2 1.3 变电站的选择原则 ....................................... - 2 电力系统供电要求 ....................................... - 2 电力系统的额定电压 .................................... - 3 -

2

主接线设计 .................................................. - 3 2.1 2.2 对电气主接线的基本要求 ................................ - 3 所要选择的主接线形式 .................................. - 4 2.2.1 35KV、10KV 接线形式的选择 ....................... - 4 -

3

负荷计算 .................................................... - 9 3.1 计算负荷 .............................................. - 10 3.1.1 3.1.2 对于 35KV 段负荷的计算 ......................... - 10 对于 10KV 段负荷的计算 ......................... - 10 -

4

短路电流的计算 ................................. 错误!未定义书签。 4.1 4.2 计算短路电流的意义 ....................... 错误!未定义书签。 本次设计中短路电流的计算 ................. 错误!未定义书签。 4.2.1 4.2.2 各回路电抗的计算 .................. 错误!未定义书签。 计算各短路点的短路电流 ............ 错误!未定义书签。

5

变电站主变压器的选择 ....................................... - 14 5.1 5.2 绕组数量和连接方式的确定 ............................. - 14 主变阻抗及调压方式选择 ............................... - 14 5.2.1 5.2.2 主变阻抗的选择 ................................ - 14 调压方式的选择 ................................ - 14 III

5.3 5.4 6

变压器中性点接地方式和中性点设计 ......... 错误!未定义书签。 主变容量选择原则 .......................... 错误!未定义书签。

高压电器设备的选择 ............................. 错误!未定义书签。 6.1 各电压等级侧断路器的选择 ............................. - 16 6.1.1 6.1.2 6.2 35KV 侧断路器的选择 ............................ - 16 10KV 侧断路器的选择 ............................ - 17 -

隔离开关的选择 ........................................ - 17 6.2.1 6.2.2 6.2.3 隔离开关的作用 ................................ - 18 35KV 侧隔离开关的选择 .......................... - 18 10KV 侧隔离开关的选择 .......................... - 19 -

6.3

电压互感器和电流互感器的选择 .......................... - 19 6.3.1 6.3.2 电压互感器的选择 .............................. - 20 电流互感器的选择 .............................. - 20 -

6.4 6.5 7

电抗器的选择 ........................................... - 21 高压熔断器的选择 ....................................... - 21 -

配电装置的平面设计 ......................................... - 22 -

结论 .......................................................... - 23 参考文献 ...................................................... - 24 附录 .......................................................... - 23 附录 A .................................................... - 23 附录 B .................................................... - 23 -

IV

前 言
变电站是电力网中线路的连接点,作用是变换电压、交换功率和汇集、分 配电能,它直接影响影响整个电力系统的安全与经济运行。变电站中的电气部 分通常被分为一次部分和二次部分。电能生产的特点是发电、变电、输电和用 电是在同一时刻完成的,具有同时性。35kv 降压变电站作为供用网络中重要的 变电一环,它设计质量的好坏直接关系到一个企业的用电可靠性和经济性。本 次设计是在学习了相关专业课程 (如 《发电厂电气部分》 、 《电力系统分析》 、 《电 力系统继电保护原理》等) ,且对各类变电站了解后设计的。本次设计为我们走 上工作岗位前对工程设计有细致的了解,并为掌握一定的工程设计方法打下了 基础。根据有关规定,依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求,为保证 对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。本次设计主要包括变 电站总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、无功补偿设备选择、 短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电装置和平面设置等。在主 接线设计中,在 35kV 侧我们把两种接线方式在经济性、灵活性、可靠性三个方 面进行比较,最后选择 35kV 采用单母线分段接线方式。

-1-

1 1.1

变电站站址的选择原则和作用 变电站的选择原则
变电所的设计应根据工程 5 ? 10 年发展规划进行,做到远、近期结合,以近

期为主,正确处理近期建设与远期发展的关系,适当考虑扩建的可能;变电所 的设计,必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和 地区供电条件,结合国情合理地确定设计方案;变电所的设计,必须坚持节约 用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置,这样可以节省线材,降低电能 损耗,提高电压质量,这是供配电系统设计的一条重要原则。 本设计的变电站位于烟台龙口某企业,地理坐标北纬 37.39 东经 120.21。 该地区地势平坦,无高山丘陵,气候宜人,属温带季风型气候,冬无严寒,夏 无酷暑,四季分明,气候宜人,年平均气温 12℃左右,冬天不低于-10℃,夏 天不超过 30℃;年平均降雨量 600 毫米左右,无霜期 190 多天。本设计变电站 靠近负荷中心,交通运输较为便利。综上所述,可满足建所的要求。

1.2

电力系统供电要求
(1)保证可靠的持续供电:供电的中断将使生产停顿,生活混乱,甚至危

及人身和设备安全,形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超 过电力系统本身的损失。因此,电力系统运行首先要满足可靠,持续供电的要 求。 (2)保证良好的电能质量:电能质量包含电压质量,频率质量,和波形质 量三个方面,电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量,例如给定 的允许电压偏移为额定值的 ?5% ,给定的允许频率偏移为 ?0.2-0.5%HZ 等,波 形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一 切手段来予以保证。 (3)保证系统运行的经济性:电能生产的规模很大,消耗的一次能源在国 民经济一次能源总消耗占的比重约为 1/3,而且电能在变换,输送,分配时的 损耗绝对值也相当客观。因此,降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换,
-2-

输送,分配时的损耗,有极其重要的意义。

1.3

电力系统的额定电压
(1)额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中,各

部分电压等级是不同的。三相交流系统中,三相视在功率 S=3UI。当输出功率 一定时,电压越高,电流越小,线路,电气等的载流部分所需的截面积就越小, 有色金属的投资也越小,同是由于电流小,传输线路上的功率损耗和电压损失 也较小。另一方面,电压越高,对绝缘水平的要求则越高,变压器,开关等设 备的投资也越大。综合考虑这些因素,对应一定的输送功率和输送距离都有一 个最为经济合理的输电电压,但从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和 系列化,又不应随意确定输电电压。 (2)用电设备的额定电压:经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备 大都是感性负荷, 沿线路的电压分布往往是首段高于末端, 系统标称电压于用 , 电设备的额定电压取值一致,使线路沿线的实际电压于用电设备要求的额定电 压之间的偏差不致太大。 (3)变压器额定电压:变压器一次侧接电源,相当于用电设备,二次侧向 负荷供电,又相当于电源,因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电 压。由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压,额定负载下变压器内部 的电压降落约为 5% ,当供电线路较长时,为使正常运行时变压器二次测电压 较系统标称电压高 5% ,以便补偿线路电压损失。变压器二次测额定电压应较 用电设备额定电压高 10% ,只有当变压器二次测与用电设备间电气距离很近 时,其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的 1.05 倍。

2 2.1

主接线设计 对电气主接线的基本要求
电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求组成接受和分配电能

的电路,成为传输强电流、高电压的网络,故又称为一次接线或电气主系统。
-3-

主接线设计代表了变电所电气部分的主体结构,是电力系统网络结构的重要组 成部分。它直接影响运行的可靠性,灵活性,并对电器选择,配电装置布置, 继电保护,自动装置和控制方式的抑定都有决定性的关系,对电气主接线的基 本要求,概括的说包括可靠性,灵活性和经济性三方面。

2.2

所要选择的主接线形式
由负荷资料知,35KV 上近期无负荷。而 10KV 的负荷中有原料、溶出、沉

降、分解、蒸发、焙烧车间等负荷,若断电将造成较大的经济损失和资源浪费, 因而需要保证供电的可靠性; 同时, 由于 10KV 分解车间分解搅拌属对电力供应 的可靠性要求也是较高的, 综合考虑 35KV 站的投资规模, 故而在设计过程中应 在保证供电的可靠性的基础上考虑经济因素。

2.2.1

35KV、10KV 接线形式的选择

按照《变电站设计技术规程》的第23条规定:“35~60 kV配电装置中,当 出线为2回时,一般采用桥形接线;当出线为2回以上时,一般采用单母线分段 或单母线接线。 出线回路数较多、 连接的电源较多、 负荷大或污秽环境中的35~60 kV室外配电装置,可采用双母线接线”。本变电站35 kV侧可考虑以下3种方案, 并进行经济和技术分析。 方案1:采用单母线分段接线,如图1所示

-4-

图1 优点:用断路器把母线分段后,重要用户可从不同母线分段引出双回线供电; 当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断 供电,保证重要用户不停电。 缺点:当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修 期间内停电;当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越;扩建时需向两 个方向均衡扩建;分段断路器故障造成35 kV两段母线停电。 适用范围:6~10 kV配电装置出线回路数为6回及以上时; 35~60 kV配电装置出线回路数为4~8回及以上时; 110~220 kV配电装置出线回路数为3~4回时。 方案2:采用单母线接线,如图2所示。

-5-

图2 优点: 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。 缺点: 不够灵活可靠,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或检修,均需 使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部 回 路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供 电。 适用范围:6~10 kV配电装置出线回路数不超过5回; 35~60 kV 配电装置出线回路数不超过 3 回; 110~220 kV配电装置出线回路数不超过2回。 方案3:采用外桥

-6-

图3 外桥接线的特点:当变压器发生故障或运行中需要切除时,只断开本回路 的断路器即可,不影响其他回路的工作。当线路故障时,例如引出线1U故障, 断路器1DL和3DL都将断开,因而变压器1B也被切除。为了恢复变压器1B的正常 运行,必须在断开隔离开关2G后,再接通断路器1DL和3DL。外桥接线适用于线 路较短和变压器按经济运行需要经常切换的情况。 以上三个方案,所需35 kV断路器和隔离开关数量如表1所示。 表1 方案比较 断路器台数 隔离开关总数 35KV 断路器和隔离开关数量表 单母分段 单母线 5 4 8 6 外桥 3 6

对以上三种方案分析比较。 从经济性来看:由于3种方案所选变压器型号和容量相同,占地面积基本相同, 所以只比较设备,方案1所用设备最多,造价最高,故最不经济;方案3所用设 备最少,造价最低,故最经济;方案2介于方案1和方案3之间较经济。
-7-

从可靠性来看:方案1,当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除, 保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电,可以满足一、二、三类用 户负荷的要求,可靠性高;方案2,任一元件(母线及母线隔离开关等)故障或 检修,均需使整个配电装置停电,不能满足一、二类用户负荷的要求。方案3 当线路发生故障时,需动作与之相连的两台断路器,从而影响一台未发生故障 的变压器运行。因此方案2、方案3可靠性均不如方案1。 从改变运行方式的灵活性来看:方案1因接线简单,所以投切变压器,倒闸操作 最简便。通过以上比较,可以发现方案1以供电可靠性高为主要优点;方案2以 设备少,较经济,倒闸操作简便为主要优点;方案3以投资少,经济性好为主要 优点。因本变电站无一类负荷,二类负荷所占比例较少(18.8%),所以考虑 综合因素,选方案1单母线接线为本变电站的35 kV侧主接线。 本期从东海电厂出 35KV 线路 2 回,直接至氧化铝厂,根据设计原则可采 用单母线分段的接线形式。如下图
A B C 35KV A B C 35KV A B C 35KV A B C 35KV

35KV

35KV

6~10kV 配电装置出线回路数目为 6 回及以上时, 可采用单母线分段接线。 而双母线接线一般用于引出线和电源较多,输送和穿越功率较大,要求可靠性 和灵活性较高的场合。 本期 10KV 出线回路数为 12 回,可采用单母线分段。如下图

-8-

A

BC 10kv

A

BC 10kv

A

BC 10kv

A

BC 10kv

A

BC 10kv

A

BC 10kv

A BC 10kv

A

BC 10kv

10kv

10kv

3

负荷计算
表 3.1 负荷原始资料: 负荷组成

电压 等级

线 路名称

最大 负荷 MVA 一级

(%)

自然 功率

Ifmax (A)

线长 km

备 注

二 级

三 级 0.78 182 5.1

原料车 间 溶出车 间 沉降车 间 10KV 分解车 间 蒸发车 间 被烧车 间 备用一

3.1

20%

20%

3.39

20%

20%

0.78

46.7

8.168

4.616

20%

0.75

58

13.436

3.624

70%

30%

0.72

107

13.404

1.649

30%

30%

0.75

87

9.968

1.462 5

30%

30%

0.78

114

11.627

-9-

3.1

计算负荷
综合最大计算负荷:
S js ? K t (? Pi. max )(1 ? ? %) cos?

K t —同时系数,对于出线回数较少的情况,可取 0.9~0.95,出线回数较多 时,取 0.85~0.9;在本设计中,10KV 中取 0.95,6KV 中取 0.85

? %—线损,取 5%

3.1.1

对于 35KV 段负荷的计算
Pi.max )(1 ? ? %) MVA cos ?

S35 ? Kt (?

=0.95× (3.1+3.39+4.6116+3.624+1.649+1.4625) /0.9× (1+5%) =19.77MVA

3.1.2

对于 10KV 段负荷的计算
Pi.max )(1 ? ? %) cos ?

S6 ? K t (?

=0.85[3.1/0.78+ (3.39+1.649) /0.75+4.6116/0.72+(3.624+1.4625)/0.8] ×(1+5%) =20.93MVA 综上:总的计算负荷: s js ? ? s js ? 19.77+20.93=40.70MVA

4

短路电流的计算

4.1 计算短路电流的意义
供配电系统中的短路,是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗 而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障,短路电流直接影响电器 的安全,危害电力系统的安全运行,假如短路电流较大,为了使电器能承受短 路电流的冲击,往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资,甚至会因开断电 流不满足而选择不到合适的高压电器,为了能合理选择轻型电器,在主接线设
- 10 -

计时,应考虑限制的措施 I d ,即而需要计算 I d 。

4.2

本次设计中短路电流的计算

4.2.1 各回路电抗的计算
计算各回路电抗: (取基准功率 Sd ? 100MVA , U d ? U ar )

K2 X1 K K1 系统 X4 35KV 35K V K3 X2 X3

35KV

图 4.1 短路计算图 根据前面所选变压器各参数得:
X1 ? X Sd 100 ? 0.4 ? 25 ? ? 0.075 2 U ar 1152

X1=0.1 X2=0 (纯电缆线路)
Sd 1 ? ? 7.4/10=0.74 S N 100

X 3 ? U K3

X4 ?

U K % Sd 1 ? ? 7.29/10=0.729 U K 4 % S N 100
- 11 -

4.2.2

计算各短路点的短路电流

在配电系统中,当发生三相短路时,后果最严重。因而以此验算电器设备 的能力。 (1)K 点短路时,对于 35KV 系统电源(无穷大容量)

K X1

系统

35KV

图 5.2 K 点短路时网络简化
( I K3) ?

1 1 100 Id ? ? ? 15.8KA X1 0.1 3 ? 36.5

ish ? 2.55I '' ? 2.55?15.8 ? 40.29KA I sh ? 1.52I '' ? 1.52?15.8 ? 24.02KA
(2) K 2 点短路时,

- 12 -

K2 X1 X2 X3

系统 35KV 图 4.3 K2 点短路时网络简化图
1 1 100 Id ? ? ? 6.5KA X1 ? X 2 ? X 3 0.1 ? 0 ? 0.74 3 ?10.5

10KV

( I K32) ?

ish 2 ? 2.55I '' ? 2.55? 6.5 ? 16.575KA
I sh 2 ? 1.52I '' ? 1.52? 6.5 ? 9.88KA
(3) K3 点短路时,

X1

X2

X4

X5

K3

系统 35KV 图 4.4 图
( I K33) ?

10KV K3 点短路时网络简化

1 1 100 Id ? ? ? 6.63KA X1 ? X 2 ? X 4 0.1 ? 0 ? 0.729 3 ?10.5

ish 3 ? 2.55I '' ? 2.55? 6.63 ? 16.91KA

- 13 -

I sh 3 ? 1.52I '' ? 1.52? 6.63 ? 12.78KA

5 5.1

变电站主变压器的选择 绕组数量和连接方式的确定
国内电力系统中采用的变压器按其绕组数分有双绕组普通式、三绕组式、

自偶式、以及低压绕组分裂式等变压器,待设计变电所有 35kv、10kv 两个电压 等级且是一座降压变电所,宜选用双绕组普通变压器。 我国 110KV 及以上电压,变压器绕组都采用Y0 连接,35KV 亦采用Y型, 其中性点通过消弧线圈接地。35KV 以下电压变压器绕组都采用△连接。本设计 中变电站电压等级为 35/10KV,接线方式采用 YN/d11 的接线方式。

5.2 5.2.1

主变阻抗及调压方式选择 主变阻抗的选择

根据《 电力工程电气设计手册》 (电气一次部分) ,变压器的阻抗实质就 是绕组间的漏抗,阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统 稳定和供电电压质量考虑,希望主变压器的阻抗越小越好;但阻抗偏小又使系 统短路电流增加,高、低压电器设备选择遇到困难;另外阻抗的大小要考虑变 压器并联运行的要求。 主变阻抗选择原则:①各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、 无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综 合考虑;②对普通两绕组变,目前有“降压型”一种;

5.2.2

调压方式的选择

为保证供电所或发电厂的供电质量,电压必须维持在允许的范围内,调压 方式有两种,一种称为无激磁调压,调整范围在±2×2.5%以内;另一种成为有 载调压,调整范围达 30%,其结构复杂,价格昂贵,在下例情况下选用:接于 时而为送端,时而为受端,具有可逆工作特点的联络变压器,为保证用电质量, 要求母线电压恒定时,且随着各方面的发展,为了保证电压质量及提高变压器
- 14 -

分接头质量。所以选用有载调压。

5.3 本设计中主变容量的选择
在本变电站中,当变电站的一台变压器停止运行时,另一台变压器能保证 全部负荷的 60%,即 SB =S*60%=24.42MVA。同时应该能保证用户的一级和二级 负荷,Ⅰ、Ⅱ类负荷的总和为: SB=3.1×0.2+3.1×0.2+3.39×0.4+4.6116 ×0.2+3.624×0.7+3.624×0.3+1.649×0.3+1.649×0.3+1.4625×0.3+ 1.4625×0.3=9.01MVA, 综合以上并考虑变压器容量必须大于 S总 , 再综合分析, 选择变压器容量 S B =40000kVA 三台, 查得 35KV 三相双绕组电力变压器技术数据 表,选择变压器的型号为 SFZ10-40000/35,其参数如下表: 表 5.1 主变型号选择 型号 编 号 电压组 合 (KV) 联接 组别 损耗(KW) 空载 电流 (%) 高 SFZ10-10 1# 000/35 35 低 10.5 空载 负载 117.8 0.72 高—低: 7.4 阻抗电压

YN d11

23.5

SFZ10-10 2# 000/35

35

10.5

YN d11

23.5

117.8

0.72

高—低: 7.4

SFZ10-10 3# 000/35

35

10.5

YN
d11

23.5

117.8

0.72

高—低: 7.29

5.4 主变台数选择原则
对城镇中的一次变,在中、低压侧构成环网情况下,装两台主变。对地区
- 15 -

性孤立的一次变或大工业的专用变电所,装三台主变。对规划只装两台主变的 变电所, 其主变基础按大于主变容量的 1~2 级设计, 以便负荷发展时更换主变。 在本变电站设计中, 具有 2 个电压等级, 由于本变电站为大工业的专用变电所, 所以主变台数选择 3 台。

6 6.1

高压电器设备的选择 各电压等级侧断路器的选择 35KV 侧断路器的选择

6.1.1

该回路安装在户外,选择户外型断路器,该回路电压为 35KV,因此选择的 断路器的额定电压 Ue ? 35KV 的断路器,且其额定电流大于通过断路器的最大 持续电流 I max ? 1.05 ?
12.03 3 ? 10.5 ? 0.69KA , ,

所以 35KV 段选择的断路器型号为

ZN12,其基本参数如下表 6.1: 表 6.1 ZN12 基本参数: 型号 额 定 额 定 额定 电压 电流 开断 电流 动稳 定电 流 4S 热 稳定 电流 固有分 闸时间 合 闸 时间

(KV) (A)

(KA) (KA) (KA) ZN12 35 1250 25 50 25 0.15 0.12

下面对所选的断路器进行校验,通过断路器的短路电流 Ik=15.8A,所选断 路器的额定开断电流为 25KA,故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电 流,即动稳定电流为 50KA,流过断路器的冲击电流为 40.29KA 所以所选断路器的短路关合电流满足要求,因而动稳定也满足要求。最后进行 热稳定校验,设后备保护动作时间为 1.9s,所选断路器的分闸时间为 0.15s, 选择熄弧时间为 0.03s, 则短路持续电流时间 t ? 1.9 ? 0.15 ? 0.03 ? 2.08s , 短路热
"2 2 KA2 s。 . 效应 Qk ? I t ? 5.1 ? 2.08 ? 54.1

- 16 -

KA . 所选断路器允许的热效应 I 2 t ? 31.52 ? 4 ? 3969 2 s,即 I 2 t? QK ,热稳定也

满足要求,以上各种参数校验均满足要求,故选择 ZN12 断路器。

6.1.2

10KV 侧断路器的选择

该回路安装在户外,选择户外型断路器,该回路电压为 10KV,因此选择的 断路器的额定电压 UE>6KV 的断路器, 且其额定电流大于通过断路器的最大持续 电 流 I max ? 1.05 ?
12.52 3 ? 10.5 ? 0.72KA , 所 以 10KV 段 选 择 的 断 路 器 型 号 为

ZN65A-12/T630-25,其基本参数如下表 6.2: 表 6.2 ZN65A-12/T630-25 基本参数: 型号 额定电压 (KV) 额 定 额定开 电 流 断电流 (A) (KA) 动稳 定电 流 4S 热 稳定 电流 固有分 闸时间 合 闸

时间

(KA) (KA) ZN65A-12 /T630-25 下面对所选的断路器进行校验,通过断路器的短路电流 Ik=6.63A,所选断 路器的额定开断电流为 31.5KA,故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合 电流,即动稳定电流为 40KA,流过断路器的冲击电流为 16.91KA,所以所选断 路器的短路关合电流满足要求, 因而动稳定也满足要求。 最后进行热稳定校验, 设后备保护动作时间为 1.9s,所选断路器的分闸时间为 0.15s,选择熄弧时间 为 0.03s , 则 短 路 持 续 电 流 时 间 t ? 1.9 ? 0.15 ? 0.03 ? 2.08s 短 路 热 效 应 12 630 31.5 40 31.5 0.15 0.12

Qk ? I "2t ? 8.412 ? 2.08 ? 147.11KA2 .s
所选断路器允许的热效应 I 2t ? 31.52 ? 4 ? 3969KA2 .s ,即 I 2 t? QK ,热稳定也满足 要求,以上各种参数校验均满足要求,故选择 ZN65A-12/T630-25 断路器。

6.2

隔离开关的选择
- 17 -

6.2.1

隔离开关的作用

它的主要用途是隔离电源,保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的 断口。隔离开关无灭弧装置,和断路器配合使用时,合闸操作应先和隔离开关, 后合断路器,分闸操作应先断开断路器,后断开隔离开关。运行中必须严格遵 守“倒闸操作规定” ,并应在隔离开关与断路器之间设置闭锁机构,以防止误操 作。隔离开关按电网电压,长时最大工作电流及环境条件选择,按短路电流校 验其动、热稳定性。

6.2.2

35KV 侧隔离开关的选择

为了保证电气设备和母线的检修安全, 该回路选择隔离开关带接地刀闸, 该 隔离开关安装在户外,故选择户外型。该回路额定电压为 35KV ,因此所选的 隔离开关的额定电压 Ue ? 35KV ,而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的 最大持续电流 I max ? 1.05?
12.03 ? 0.6945KA ? 694.5 A ,因此选择 GN27-40.5 3 ? 10.5

型接地高压隔离开关,其主要参数如下表 6.3: 表 6.3 GN27-40.5 型接地高压隔离开关主要参数: 型号 额定 电压 额定 电流 最大工 作电压 (KV) 极限通过电 流(KA) 有效 值 GN27-40.5 40.5 1250 40.5 28 50 2S 热 稳定 接地 刀闸 (A)

(KV) (A)

峰值 电流 (KA) 20

2000

下面校验所选择的隔离开关,短路时通过该隔离开关的短路冲击电流 ish=40.29KA ,所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值 50KA, 即

idw? ish

, 因 此 动 稳 定 满 足 要 求 。 该 隔 离 开 关 允 许 的 热 效 应

2 I r ? 2 02 ? 2 ? 8 0 K 2A s 时 的 热 效 应 Qk ? I "2t ? 5.12 ? 2.08 ? 54.1KA2 .s 即 t 0 短路 .

800 ? 54.1 ,热稳定满足要求,经过以上校验,所选隔离开关满足要求,故确定
- 18 -

选用 GN27-40.5 型高压隔离开关,该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。

6.2.3

10KV 侧隔离开关的选择

为了保证电气设备和母线的检修安全,该回路选择隔离开关带接地刀闸, 该隔离开关安装在户外,故选择户外型。该回路额定电压为 6KV ,因此所选的 隔离开关的额定电压 Ue>10KV,而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最 大持续电流 I max ? 1.05 ?
12.52 3 ? 10.5 ? 0.7228KA ? 722.8 A ,因此选择 GN30-12 型接

地高压隔离开关,其主要参数如下表 6.4: 表 6.4 GN30-12 型接地高压隔离开关主要参数: 型号 额定电压 额定电流 允许的热效 应 KA2 s 3200 动稳定电 流 KA 100

KV
GN30-12 12

A
1250

下面校验所选择的隔离开关,短路时通过该隔离开关的短路冲击电流 ish=16.91KA,所选择的隔离开关的动稳定电流为 100KA , 即
2 定 满 足 要 求 。 该 隔 离 开 关 允 许 的 热 效 应 为 3200 KA .s

idw? ish

,因此动稳

短路时的热效应

Qk ? I "2t ? 8.412 ? 2.08 ? 147.11KA2 .s ,即 3200 ?147.11 ,热稳定满足要求,经过以
上校验,所选隔离开关满足要求,故确定选用 GN30-12 型高压隔离开关,该隔 离开关配用手动式杠杆操作机构。

6.3

电压互感器和电流互感器的选择
互感器是一次系统和二次系统间的联络元件,用以分别向测量仪表、继电

器的电流线圈和电压线圈供电,正确反应电气设备的正常运行和故障情况。 互感器的作用是: (1) 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准 的低电压和小电流,使测量仪表和保护装置标准化、小型化,并使其结构轻巧、 价格便宜和便于屏内安装。 (2) 使二次设备与高电压部分隔离,且互感器二侧 均接地,从而保证了设备和人身的安全。
- 19 -

6.3.1

电压互感器的选择

变电站的每组母线上均安装电压互感器,电压互感器应按工作电压来选 择:一般电压互感器一次绕组所接电网的电压 U Ns 应在(0.8~1.2)U N 1 范围内 变 动 , 即 应 满 足 : 0.8U N1 ? U Ns ? 1.2U N 1 , 本 设 计 中 根 据 主 变 的 参 数 选择的电压互感器的型号为: 35KV 电压互感器选择 JDZX9-35Q,10KV 电压互 感器选择 JDZX9-12G。 下面以 JDZX9-35Q 为例,该互感器用于 35KV、50HZ 输电线路作电压测量 和接地保护用。JDZX9-35Q 为接地电压互感器,该二型产品均由器身、储油柜、 高低压引出瓷套、二次接线盒、变压器油等组成,系油纸绝缘结构。一次、二 次线圈为宝塔结构,铁芯由冷轧硅钢片叠成壳式,整个器身固定在箱盖上,置 于变压器油中。该互感器参数如下表 6.5: 表 6.5 型号 额定一 次电压 (KV) 额定 二次 电压 (KV) JDZX9 -35Q 35 0.1 75 150 500 1000 40.5/9 5/185 根据变电站的设计要求,选择准确级为 0.5 级的。 35 115 JDZX9-35Q 型互感器参数: 油 重 Kg 总重 Kg

二次绕组额定输出(VA) 额定绝 0.2 0.5 3P 极限 输出 缘水平 (KV)

6.3.2

电流互感器的选择

凡装有断路器的回路均应装设电流互感器,其数量符合测量仪表、保护和 自动装置的要求。 (1)35KV 电流互感器的选择型号为 LZZBJ7-35,变比选择 800/5。 (2)10KV 电流互感器的选择型号为 LZZBJ9-12,变比选择为 300/5。10KV 电流互感器参数如下表 6.6: 表 6.6 LZZBJ9-12 型电流互感器参数:
- 20 -

型号

额定工 作电压

额定 最大 电压

频 率

额定一 次电流

额定二 次电流

1S 短时 电流

动稳定 电流

LB7-11 0W

35/√3

126KV

50H Z

600-800 5A A

? 45KA

≥ 100KA

6.4
器。

电抗器的选择
根据本设计中, 10KV 母线段加装型号为 OKSQ-87.5(45)/11-4.5%的电抗 在

先进行电压损失校验: ?U % ? X K %

I max 2000 sin ? ? 10% ? 0.6 ? 4%?5% ,即满足 I NK 3000

要求。热稳定应满足: I t t ? I ? t j ,其中 t j ? tb ? td 式中 I t ——给定的热稳定电流;

t ——给定的持续电流;
I ? ——短路电流的稳定值;

t j ——短路电流假想作用时间;
tb ——保护装置动作时间; t d ——断路器分断时间;

根据计算, I t t ? 20.4 ? I ? t j ? 8.41?1.44 ? 12.12 ,即满足要求。 动稳定校验: idf ? 31.9 ? ich ? 21.45 即满足要求。

6.5

高压熔断器的选择
熔断器的选择主要指标是指选择熔件和熔管的额定电流,熔断器额定电流

按下式选取

I N .FU ? I N .Fe ? I

- 21 -

式中 I N . FU ——熔管额定电流(即熔断器额定电流) ;
I N . Fe ——熔件额定电流;

I ——通过熔断器的长时最大工作电流。
所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断,在短路 电流作用下可靠熔断;要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合, 以免保护装置越级动作, 造成停电范围的扩大。 本设计中 35KV 和 6KV 中加装高 压熔断器,用来保护变压器和电压互感器,采用高压熔断器的型号为 RN2 型户 外高压熔断器,其基本参数如下表 6.7: 表 6.7 RN2 型户外高压熔断器基本参数: 型号 额定 电压 额定电 流 三相断流 容量 (MVA) 最大开 断电流 有效值 (KA) 开断最大 短路电流 时,最大 电流峰值 (A) RN2-35 RN2-6 35 6 0.5 0.5 1000 1000 17 85 700 300 100 ? 7 142 ? 14 熔体管 电阻值 (?)

(KV) (A)

7

配电装置的平面设计
结合本设计中变电站的实际情况,35kV 采用户内开关柜单列布置,采用电

缆进线, 架空出线。 10kV 采用室内开关柜单列布置, 采用电缆出线, 主变位于 35kV 配电室及 10kV 配电室之间,主变前留有四米宽运输通道。 35kV 配电室东侧建有综合保护室.10KV 配电室东侧为电容器室,电容器采用户 内布置。

- 22 -





经过两个星期的努力,我终于完成了 35KV 变电站的设计任务。作为某氧 化铝公司的主体供电工程,该变电站将大大提高该区的供电可靠性,能满足该 区不断增长的负荷和人民生活的需要。 在电气一次部分设计中,考虑到该变电站的重要性,35KV 和 10KV 均采用 单母线分段的接线,可满足经济性和可靠性要求;对于 10KV 因其出线较多,且 出现故障的几率较大,一旦停电,将会造成大面积的停电,故 10KV 侧采用单母 线分段的接线形式。本变电站 35KV 和 10KV 都采用真空断路器,可靠性较高。 通过对该变电站的设计, 加深了对发电厂电气部分, 电力系统高电压技术, 变电站综合自动化等课程全面的了解和认识,并把书面知识和和实际变电站运 行进行了一次有机且印象深刻的结合,提高了查阅各种资料及处理某些问题的 能力,受益匪浅。 在本次变电站的设计过程中, 参考和借鉴了许多教材和资料中的部分论述, 对本论文的完成起到了很大的作用。在此次设计中虽充分采纳了老师和同学们 的经验和意见,几经修改,但由于经验不足,尚不能纵观全局以至不能很好的 理解老师们的教诲和同学们的建议,这就使本次设计及论述过程中难免有错误 和不妥之处,敬请各位老师批评指正。

- 23 -

参考文献
1. 刘介才.《工厂供电》.北京:机械工业出版社,2004 年 5 月 2. 陈连生.《发电厂电气工程》.北京:水利电力出版社,1992 年 8 月 3. 杨有启.《电气安全规程》.北京:北京出版社,1991 年 5 月 4. 应智大.《高电压技术》.杭州:浙江大学出版社,1999 年 5 月 5. 杨洋.《供配电技术》.北京:机械工业出版社,2007 年 8 月 6. 熊信银.《发电厂电气部分》.北京:水利电力出版社,1992 年 8 月 7. 王崇林主编.《供电技术》.北京:煤炭工业出版社,1996 年 3 月 8. 李军年.《电力系统继电保护》.北京:水利电力出版社,1991 年 8 月 9. 张冠生.《电器理论基础》.北京:机械工业出版社,1991 年 11 月 10.贺家李.《电力系统及电保护原理》.北京:水利电力出版社,2010 年 8 月 11.何仰赞.《电力系统分析》.武汉:华中理工大学电力出版社,2002 年 3 月 12.赵春梅. 35kV 线路雷击过电压的原因分析与处理.北京: 中国科技信息, 2010 (14) 13.王子午. 《常用供配电设备选型手册》 第三、 四分册.武汉: 煤炭工业出版社, 1998 年 2 月 14. 国家标准 GB50059-1992.《35-110kV 变电所设计规范》.北京:中国标准出 版社,1992 年 4 月

- 24 -

附录 :A
主变型号选择 型号 编 号 电压组 合 (KV) 联接 组别 损耗(KW) 空载 电流 (%) 高 SFZ10-10 1# 000/35 35 低 10.5 空载 负载 117.8 0.72 高—低: 7.4 阻抗电压

YN

23.5

d11

SFZ10-10 2# 000/35

35

10.5

YN

23.5

117.8

0.72

高—低: 7.4

d11

SFZ10-10 3# 000/35

35

10.5

YN

23.5

117.8

0.72

高—低: 7.29

d11

ZN12 基本参数: 型号 额 定 额 定 额定 电压 电流 开断 电流 动稳 定电 流 4S 热 稳定 电流 固有分 闸时间 合 闸 时间

(KV) (A)

(KA) (KA) (KA) ZN12 ZN65A -12/T 630-2
- 25 -

35 12

1250 630

25 31.5

50 40

25 31.5

0.15 0.15

0.12 0.12

5

GN27-40.5 型接地高压隔离开关主要参数: 型号 额定 电压 额定 电流 最大工 作电压 (KV) 极限通过电 流(KA) 有效 值 GN27-40.5 40.5 1250 40.5 28 50 2S 热 稳定 接地 刀闸 (A)

(KV) (A)

峰值 电流 (KA) 20

2000

GN30-12 型接地高压隔离开关主要参数: 型号 额定电压 额定电流 允许的热效 应 KA2 s 3200 动稳定电 流 KA 100

KV
GN30-12 12

A
1250

JDZX9-35Q 型互感器参数: 型号 额定一 次电压 (KV) 额定 二次 电压 (KV) JDZX9 -35Q LZZBJ9-12 型电流互感器参数: 型号 额定工 作电压 额定 最大 电压 LB7-11 0W 35/√3 126KV 50H Z 600-800 5A A
- 26 -

二次绕组额定输出(VA) 额定绝 0.2 0.5 3P 极限 输出 75 150 500 1000 缘水平 (KV)

油 重 Kg

总重 Kg

35

0.1

40.5/9 5/185

35

115

频 率

额定一 次电流

额定二 次电流

1S 短时 电流

动稳定 电流

? 45KA

≥ 100KA

RN2 型户外高压熔断器基本参数: 型号 额定 电压 额定电 流 三相断流 容量 (MVA) 最大开 断电流 有效值 (KA) 开断最大 短路电流 时,最大 电流峰值 (A) RN2-35 RN2-6 35 6 0.5 0.5 1000 1000 17 85 700 300 100 ? 7 142 ? 14 熔体管 电阻值 (?)

(KV) (A)

- 27 -

附录:B

- 28 -

- 29 -

- 30 -


相关文章:
35kV变电所一次系统设计毕业论文
35kV变电所一次系统设计毕业论文 - 35kV 变电所一次系统设计毕业论文 1 前一、毕业设计背景 随着工业自动化的进一步地深入,工业生产过程自动化的要求,合理、经济和...
(完整版)35kv变电所毕业设计
(完整版)35kv变电所毕业设计 - 单片机论文,毕业设计,毕业论文,单片机设计,硕士论文,研究生论文,单片机研究论文,单片机设计论文
电气自动化毕业论文---110-35kv变电所设计
电气自动化毕业论文---110-35kv变电所设计 - 课程设计报告书 2010 级电气工程及自动化专业 科题班 目: 电气工程及自动化 目: 110-35kv 变电所设计 级: ...
35kv变电站电气部分设计毕业设计论文
35kv变电站电气部分设计毕业设计论文 - 毕业论文(设计) 题 目 35kv 变电站电气部分设计 1 毕业论文(设计)原创性声明 本人所呈交的毕业论文(设计)是我在导师的...
某35KV变电站的设计毕业论文
35KV变电站设计毕业论文 - 天津工业大学 毕业设计(论文) 某 35KV 变电站设计 毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重承诺:所呈交的...
【精编完整版】某35KV变电站的设计毕业论文设计
【精编完整版】某35KV变电站设计毕业论文设计_工学_高等教育_教育专区。毕业论文,单片机论文,毕业论文设计,毕业过关论文,毕业设计,毕业设计说明,硕士论文,研究生...
(完整版)35KV变电站毕业课程设计
(完整版)35KV变电站毕业课程设计 - 单片机论文,毕业设计,毕业论文,单片机设计,硕士论文,研究生论文,单片机研究论文,单片机设计论文
35kv变电站设计毕业论文_图文
35kv变电站设计毕业论文 - 电气装备课程设计说明书 (35KV 电气主接线设计) 院(系)名称 专学指业生导名姓教称名师 工学院机械系 电气工程及其自动化 201...
35KV变电站设计毕业论文
35KV变电站设计毕业论文 - 35KV 变电站设计毕业论文 目录 1 变电站站址的选择原则和作用 ......
35kv变电站设计毕业论文
35kv变电站设计毕业论文 - 毕 题目 业 论 文 35KV 变电站组站设计 姓 名:__ ___ 所学专业:_ 电力系统自动化技术 班学级:__电力 0902 班___...
更多相关标签: