課程設(shè)計---35kv變電站設(shè)計

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本次設(shè)計根據(jù)原始資料簡述了35kV/10kV變電站電氣主接線設(shè)計選擇的原則與特點，對電氣主接線的設(shè)計過程進行了分析，并從可靠性、經(jīng)濟性等方面來考慮，選擇最優(yōu)方案。設(shè)計中還進行了短路計算和對主要高壓電器設(shè)備進行了選擇與計算，如斷路器、隔離開關(guān)等。課程設(shè)計共分為五章，主要對變電站進行了主接線設(shè)計、短路電流的計算和高壓電氣設(shè)備的選

2、擇。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變電站 電氣主接線 設(shè)計選擇</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The design brief based on the raw data 35kV/10kV substation main electrical wiring design principles a

3、nd main electrical wiring design process, and reliability, economy and other aspects to consider, choose the best program. The design also short circuit calculation and selection and calculation of the main high-voltage

4、electrical equipment, such as circuit breakers, disconnectors. The curriculum is divided into five chapters, the main choice of main wiring design, the calculation of the short-c</p><p>　　Keywords: Transform

5、er substation； Main elctrical wiring； Design choices</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p>　　第一章 原始資料1</p

6、><p>　　第二章 變電站主變壓器的選擇2</p><p>　　2.1 主變壓器的容量的選擇2</p><p>　　2.2 主變臺數(shù)的選擇2</p><p>　　2.3 主變型號的選擇2</p><p>　　2.4 主變壓器參數(shù)的計算2</p><p>　　第三章 主接線形式設(shè)計3

7、</p><p>　　3.1 35kV側(cè)接線型式的設(shè)計3</p><p>　　3.2 10kV側(cè)接線型式的設(shè)計5</p><p>　　3.3 總主接線圖6</p><p>　　第四章 短路電流計算7</p><p>　　4.1 短路計算的目的7</p><p>　　4.2 短路點的確

8、定7</p><p>　　4.3 短路點計算7</p><p>　　4.4 短路電流計算表8</p><p>　　第五章 電氣一次設(shè)備的選擇9</p><p>　　5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件9</p><p>　　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備9</p><p>　　

9、5.1.2 按短路狀態(tài)校驗9</p><p>　　5.2 斷路器及隔離開關(guān)的選擇10</p><p>　　5.2.1 35kV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇10</p><p>　　5.2.2 10側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇11</p><p><b>　　總結(jié)13</b></p><p>&

10、lt;b>　　參考文獻14</b></p><p><b>　　第一章 原始資料</b></p><p>　　1. 系統(tǒng)阻抗 X=1.02 （Sj=100MVA,Uj=Uav）</p><p>　　2. 本變電所采用二級電壓，電壓等級為35/11kV，主變壓器容量為2×4000kVA，</p>

11、<p>　　35kV出線2回；10kV出線12回（近期10回，預(yù)留2回）。</p><p><b>　　3. 負(fù)荷情況：</b></p><p>　　10kV側(cè)：最大1MW，最小0.8MW，Tmax=6000h，</p><p>　　負(fù)荷性質(zhì)：工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)生活用電</p><p>　　4. 環(huán)境條件：年最高

12、溫度：C ；年最低溫度：-C；</p><p>　　海拔高度：200m ；土質(zhì)：粘土、土壤電阻率<250歐姆·米。</p><p>　　第二章 變電站主變壓器的選擇</p><p>　　2.1 主變壓器的容量的選擇</p><p>　　變電所主變壓器的容量一般按照變電所建成后5~10年的規(guī)劃負(fù)荷考慮，并按照裝有兩臺及以上主變

13、壓器的變電所，當(dāng)斷開一臺時，其余主變壓器的容量不應(yīng)小于60%的全部負(fù)荷，并應(yīng)保證用戶的一、二級負(fù)荷。即：</p><p><b>　　根據(jù)題目條件給出：</b></p><p>　　2.2 主變臺數(shù)的選擇</p><p>　　根據(jù)題目條件可知，主變臺數(shù)為兩臺。</p><p>　　2.3 主變型號的選擇</p>

14、;<p>　　本變電所有35kV、10kV兩個電壓等級，根據(jù)設(shè)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S9-4000/35變壓器。</p><p>　　2.4 主變壓器參數(shù)的計算</p><p>　　額定電壓高壓側(cè)，低壓側(cè)10.5kV，連接組別Yd11，阻抗電壓百分?jǐn)?shù)，。</p><p>　　第三章 主接線形

15、式設(shè)計</p><p>　　根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求和設(shè)計規(guī)模。在分析原始資料的基礎(chǔ)上，參照電氣主接線設(shè)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。 </p><p>　　3.1 35kV側(cè)接線型式的設(shè)計</p><p>　　按照《變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程》的第23條規(guī)定：“35~60kV配電裝置中，當(dāng)出線為2回時，一般采用橋形接

16、線；當(dāng)出線為2回及以上時，一般采用單母分段或單母線接線。出線回路數(shù)較多、連接的電源較多、負(fù)荷大或污穢環(huán)境中的35~60kV室外配電裝置，可采用雙母線接線”。本變電站35kV側(cè)可考慮以下2種方案，并進行經(jīng)濟和技術(shù)分析。</p><p>　　方案1：采用單母線接線，如圖3.1所示。</p><p>　　如圖3.1 單母線接線</p><p>　　優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備

17、少，經(jīng)濟性好，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。</p><p>　　缺點：可靠性差。母線或母線隔離開關(guān)檢修或故障時，所有回路都要停止運行，造成全廠長期停電。</p><p><b>　　適用范圍：</b></p><p>　　6~10kV配電裝置出線回路數(shù)不超過5回；</p><p>　　35~60kV配電裝置出線

18、回路數(shù)不超過3回；</p><p>　　110~220kV配電裝置出線回路數(shù)不超過3回。</p><p>　　方案2：采用單母線分段接線，如圖3.2所示。</p><p>　　優(yōu)點：重要的用戶可以從不同母線分段引出雙回線供電；當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要用戶不斷電。</p><p>　　缺點

19、：當(dāng)一段母線或母線隔離開關(guān)故障或檢修時，該段母線的回路都要在檢修期間內(nèi)停電。</p><p>　　如圖3.2 單母線分段接線</p><p><b>　　適用范圍：</b></p><p>　　6~10kV配電裝置出線回路數(shù)位6回及以上時；</p><p>　　35~60kV配電裝置出線回路數(shù)為4~8回；</p&

20、gt;<p>　　110~220kV配電裝置出線回路數(shù)為3~4回時。</p><p>　　以上2個方案，所需35kV斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量如表1所示。</p><p>　　表1 35kV斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量表</p><p>　　對以上兩種方案分析比較：</p><p>　　從經(jīng)濟性來看：由于2種方案所選變壓器型號和容量相同，占

21、地面積基本相同，所以只比較設(shè)備，方案2所用設(shè)備做多，造價最高，故最不經(jīng)濟；方案1相對方案1較經(jīng)濟。</p><p>　　從可靠性來看：方案1中，任一元件（母線及隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整個配電裝置停電，不滿足一、二類用戶負(fù)荷的要求。方案2中，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電和不致使重要用戶停電，可以滿足生產(chǎn)負(fù)荷的要求，可靠性高。因此方案1可靠性不如方案2。</p&

22、gt;<p>　　從改變運行方式的靈活性來看：方案1因接線簡單，所以投切變壓器，倒閘操作最簡便。</p><p>　　通過以上比較，發(fā)現(xiàn)方案1設(shè)備少，較經(jīng)濟，倒閘操作簡便為主要優(yōu)點；方案2以供電可靠性高為優(yōu)點。根據(jù)本變電站的負(fù)荷的要求，所以最終選擇方案1單母線接線為本變電站的35kV側(cè)主接線。</p><p>　　3.2 10kV側(cè)接線型式的設(shè)計</p><

23、;p>　　變電站10kV母線側(cè)的饋線較多，在保證供電可靠性的情況下，可考慮以下兩種接線方式：</p><p><b>　　雙母線接線型式：</b></p><p>　　雙母線接線方式如圖3.3所示。該接線方式具有供電可靠、檢修方便、調(diào)度靈活或便于擴建等優(yōu)點。但這種接線所用設(shè)備多、配電裝置復(fù)雜、經(jīng)濟性較差，不能滿足靈活性。</p><p>

24、　　如圖3.3 雙母線接線</p><p>　　單母線分段接線型式：</p><p>　　單母線分段接線如圖3.4所示。在母線檢修故障或檢修時，不致對所有出線全部停電，對重要的二類負(fù)荷出線，采用雙回路送電，分別接在10kV的Ⅰ段和Ⅱ段，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要負(fù)荷不停電。</p><p>　　如圖3.4 單

25、母線分段接線</p><p>　　綜合以上，對重要的負(fù)荷出線，在滿足可靠性和靈活性的前提下，采用單母線分段接線方式比雙母線接線經(jīng)濟。故本變電站10kV側(cè)出線采用單母線分段接線的方式。</p><p><b>　　3.3 總主接線圖</b></p><p>　　第四章 短路電流計算</p><p>　　4.1 短路計算的

26、目的</p><p>　　選擇有足夠電動力穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的電氣設(shè)備，如選擇斷路器、互感器等電氣設(shè)備，必須以短路電流計算為依據(jù)。例如，計算沖擊電流以校驗設(shè)備的電動力穩(wěn)定性；計算短路電流周期分量以校驗設(shè)備的熱穩(wěn)定性等。</p><p>　　合理的配置繼電保護及自動裝置，并正確整定氣參數(shù)，必須對對電力系統(tǒng)各種短路故障進行分析計算。</p><p>　　比較和評價電氣主接

27、線方案時，可以依據(jù)短路計算的結(jié)果，確定是否采取限制短路電流的措施，并對設(shè)備的造價進行評估，選擇最佳的主接線方案。</p><p>　　4.2 短路點的確定</p><p>　　在正常的接線方式下，通過電氣設(shè)備的短路電流為最大的地點稱為短路計算點。35kV、10kV側(cè)各選取三相短路最嚴(yán)重的一個點進行短路電流計算。本變電站的短路點如下：</p><p>　　35kV線路

28、上短路點為F1，10kV線路上短路點為F2。如圖4.1所示：</p><p><b>　　圖4.1 短路點</b></p><p><b>　　4.3 短路點計算</b></p><p><b>　　F1點短路計算</b></p><p>　　等值電路如圖4.2所示：<

29、/p><p><b>　　短路電流：</b></p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p><b>　　F2點短路計算</b></p><p>　　等值電路如圖4.3所示：</p><p><b>　　短路電流：</b>

30、;</p><p><b>　　沖擊電流：</b></p><p>　　4.4 短路電流計算表</p><p><b>　　短路電流計算表</b></p><p>　　第五章 電氣一次設(shè)備的選擇</p><p>　　變電站的高壓電器對電能起著接收、分配、控制與保護的作用，主

31、要有斷路器、隔離開關(guān)、負(fù)荷開關(guān)、熔斷器、電抗器、互感器、母線裝置及成套配電設(shè)備等。電器的選擇是根據(jù)環(huán)境條件和供電要求確定其型式和參數(shù)，保證電器正常運行時安全可靠，故障時不致?lián)p壞，并在技術(shù)合理的情況下注意節(jié)約。還應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)情況與供應(yīng)能力統(tǒng)籌兼顧，條件允許時優(yōu)先選用先進設(shè)備。</p><p>　　5.1 電氣設(shè)備選擇的一般條件</p><p>　　電氣設(shè)備要可能地工作，必須按正常工作條件進

32、行選擇，并按短路狀態(tài)來校驗熱穩(wěn)定和動穩(wěn)定。以滿足電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的需求。</p><p>　　5.1.1 按正常工作條件選擇電氣設(shè)備</p><p><b>　　額定電壓</b></p><p>　　電氣設(shè)備所在電網(wǎng)的運行電壓因調(diào)壓或負(fù)荷的變化，有時會高于電網(wǎng)的額定電壓，故所選電氣設(shè)備允許的最高工作電壓不得低于所接電網(wǎng)的最高運行電壓。一般

33、可按照電氣設(shè)備的額定電壓不低于裝置地點電網(wǎng)額定電壓的條件選擇，即：</p><p><b>　　額定電流</b></p><p>　　電氣設(shè)備的額定電流應(yīng)不小于該回路在各種合理運行方式下的最大持續(xù)工作電流，即：</p><p>　　環(huán)境條件對電氣設(shè)備選擇的影響</p><p>　　當(dāng)電氣設(shè)備安裝地點的環(huán)境條件如溫度、風(fēng)速

34、、污穢等級、海拔高度、地震烈度和覆冰厚度等環(huán)境條件超過一般電氣設(shè)備使用條件時，應(yīng)采取措施。</p><p>　　5.1.2 按短路狀態(tài)校驗</p><p><b>　　短路熱穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　短路電流通過電氣設(shè)備時，電氣設(shè)備各部件溫度應(yīng)不超過允許值。滿足熱穩(wěn)定的條件為</p><p>　　式中:為短

35、路電流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；、t分別為電氣設(shè)備允許通過的熱穩(wěn)定電流和時間。</p><p><b>　　電動力穩(wěn)定校驗</b></p><p>　　電動力穩(wěn)定是電氣設(shè)備承受短路電流機械效應(yīng)的能力，亦稱動穩(wěn)定。滿足動穩(wěn)定的條件為</p><p><b>　　或</b></p><p>　　式中：、分別為短路沖

36、擊電流幅值及其有效值；、分別為電氣設(shè)備允許通過的動穩(wěn)定電流的幅值及其有效值。</p><p>　　5.2 斷路器及隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　5.2.1 35kV側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　根據(jù)變壓器的、及斷路器安裝在屋外的要求，查附表6，可選SW2-35/600，其參數(shù)如表5.1所示：</p><p>　　表5.1

37、 SW2-35/600基本參數(shù)</p><p>　　查電氣設(shè)計手冊變壓器主保護的動作時間0.5S，燃弧時間0.02S。</p><p>　　短路熱穩(wěn)定計算時間為：s</p><p><b>　　短路電流的熱效應(yīng)：</b></p><p>　　表5.2列出斷路器、隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。由表5.2可見，

38、所選SW2-35/600斷路器、GN2-35T/400-52隔離開關(guān)合格。</p><p>　　表5.2 斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果</p><p>　　5.2.2 10側(cè)斷路器及隔離開關(guān)的選擇</p><p>　　根據(jù)變壓器的、及斷路器安裝在屋外的要求，查附表6，可選ZN5-10/630，其參數(shù)如表5.3所示：</p><p>　　表5.3

39、 ZN5-10/630斷路器的基本參數(shù)</p><p>　　查電氣設(shè)計手冊變壓器主保護的動作時間0.5S，燃弧時間0.02S。</p><p>　　短路熱穩(wěn)定計算時間為：s</p><p><b>　　短路電流的熱效應(yīng)：</b></p><p>　　表5.4列出斷路器、隔離開關(guān)的有關(guān)參數(shù)，并與計算數(shù)據(jù)進行比較。由表5.

40、4可見，所選ZN5-10/630斷路器、GN6-10T/600-52隔離開關(guān)合格。</p><p>　　表5.4 斷路器、隔離開關(guān)選擇結(jié)果</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過兩個個多禮拜的用心鉆研和大量的查閱相關(guān)資料，我的課程設(shè)計已接近尾聲。本人對電力系統(tǒng)的基本知識以及相關(guān)課程有了更深一步的了解，在此基礎(chǔ)上進行

41、本次課程設(shè)計。通過專業(yè)學(xué)習(xí)和老師的悉心教導(dǎo)，再結(jié)合自己的實際工作，使自己的專業(yè)技術(shù)水平得到了提高。</p><p>　　通過對該變電站的設(shè)計，加深了對發(fā)電廠電氣部分、電力系統(tǒng)分析等課程全面的了解和認(rèn)識，并把書面知識和和實際變電站運行進行了一次有機且印象深刻的結(jié)合，提高了查閱各種資料及處理某些問題的能力，受益匪淺。</p><p><b>　　參考文獻</b></

42、p><p>　　[1] 熊信銀.發(fā)電廠電氣部分[M].第四版.北京：中國電力出版社，2009.</p><p>　　[2] 雷振山. 中小型變電所實用設(shè)計手冊. 北京: 中國水利水電出版社，2000.</p><p>　　[3] 江蘇省電力設(shè)計院. 35~110kV無人值班變電所典型方案設(shè)計. 北京: 中國電力出版社，2002.</p><p>