1、1郑州航空工业管理学院毕 业 论 文（设 计）2013 届电气工程及自动化专业班级题 目 35kv 变电站电气部分设计 姓 名 学号 指导教师 职称 二一三 年 五月 十二日2内 容 摘 要变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站是把一些设备组装起来，用来切断、接通、改变或者调整电压的。在系统中，变电站成了输电和配电的集节点。本次设计首先根据
2、任务书上所给系统与线路及所有负荷的参数，分析负荷发展趋势。从负荷增长方面阐明了建站的必要性，然后通过对拟建变电站的概括以及出线方向来考虑，并通过对负荷资料的分析，安全，经济及可靠性方面考虑，确定了 35kV，10kV 以及站用电的主接线，然后又通过负荷计算及供电范围确定了主变压器台数，容量及型号，同时也确定了站用变压器的容量及型号，并进行了短路电流计算等内容，从而完成了 35kV 电气一次部分的设计。关键词 主变压器；电气主接线；短路电流；电气设备3AbstractA substation is the electrical power system important constituent
3、, it affects the entire electrical power system directly the security and the economical movement, is relates the power plant and users middle link, is playing the transformation and the assignment electrical energy role.The electrical host wiring is the power plant transformer substation key link,
4、the electrical host wiring draws up is relating the entire factory directly the electrical equipment choice, the power distribution equipment arrangement, the relay protection and the automatic device determination, is the transformer substation electricity part investment size determining factor.Th
5、e transformer substation is assembles some equipment, uses for to shut off, the connection, the change or the regulation voltage.In the system, the transformer substation has become the electric transmission and the power distribution collection node.This design first acts according to in the projec
6、t description to give the system logical circuit and all load parameter, the analysis load trend of development.Had expounded from the load growth aspect the station construction necessity, then through to plans to construct the transformer substation the summary as well as the going beyond a line d
7、irection considered, and through to shoulders the material the analysis, safe, the economy and the reliable aspect considered, had determined 35kV,10kV as well as the station use electricity the main wiring, then calculated through the load and supplies power the scope to determine the main transfor
8、mer Taiwan number, the capacity and the model, simultaneously also had determined stood with contents and so on transformer capacity and model, thus has completed 35kV electricity partial designs.KeywordsMain transformer，Single bus bar segment wiring，Short out in the-electric current ，Electric equip
9、ment4目 录第 1 章 概 述 .3第 2 章 设计任务及要求 .52.1 设计任务 .52.2 设计要求 .52.2.1 技术要求 .52.2.2 设计内容 .5第 3 章 变电站的总体设计分析 .73.1 变电站的主要设备组成 .73.2 负荷分析 .73.3 变电站主接线方案的确定 .83.4 主变压器选择 .93.4.1 主变台数的考虑原则 .93.4.2 变压器容量的确定 .93.4.3 调压方式的确定 .103.4.4 容量比 .103.4.5 主变压器的参数计算 .10第 4 章 短路电流计算 .124.1 短路电流的目的及其假定 .124.1.1 短路电流计算的目的 .12
10、4.1.2 基本假定 .124.2 基准值计算 .124.2.1 计算短路电路中各元件的电抗及总电抗 .134.2.2 计算三相短路电流和短路容量 .14第 5 章 电气设备的选择 .175.1 电气设备选择的基本原则 .175.2 断路器 .175.2.1 35KV 侧断路器的选择 .175.2.2 选择校验 .175.2.3 10KV 侧出线断路器及分段断路器的选择 .185.2.4 选择校验 .185.3 隔离开关 .195.3.1 35KV 侧隔离开关的选择 .195.3.2 10KV 侧隔离开关的选择 .205.4 电流互感器的选择 .215.4.1 电流互感器的初选 .215.4.
11、2 电流互感器的校验 .225.4.3 电压互感器的选择 .235.5 母线的选择 .245.5.1 35KV 母线的选择 .2455.5.2 10KV 母线的选择 .265.6 避雷器的选择 .275.6.1 避雷器参数 .275.6.2 参数校验 .285.6.3 避雷针的高度 .285.7 熔断器的选择 .305.7.1 型号选择 .305.7.2 熔断器的选择校验 .305.7.3 10KV 熔断器型号选择 .31第 6 章 变电站主变压器的继电器保护设计 .326.1 变压器保护装置的一般原则 .326.2 纵联差动保护整定 .336.2.1 纵差动保护的整定计算 .346.2.2
12、确定差动继电器的动作工作电流和基本侧差动线圈匝数 .356.3 变压器过负荷保护整定 .376.4 变压器零序过电流过电压保护整定 .37致 谢 .38参考资料 .39附录 .396第 1 章 概 述科学技术的迅猛发展，使得电力工业以现代工业发展的基础和先行官的形式也得到了很大的发展。广泛应用于电力工业的电能具有便于输送、分配、使用、控制等优点。由于大电网的出现，世界各国电力工业发展和运行的经验告诉我们：电力系统愈大，调度运行就愈能合理和优化，经济效益就愈好，应变事故的能力就愈强。这可以说是现代电力工业发展的重要标志。而变电站是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是
13、联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。变电站是把一些设备组装起来，用来切断、接通、改变或者调整电压的。在系统中，变电站成了输电和配电的集节点。随着电力系统的发展，电网结构越来越复杂，各级调度中心需要获得更多的信息，以准确掌握电网和变电站的运行状况。同时，提高电力系统的可控性，要求更多地采用远方集中监视和控制，并逐步采用无人值班管理模式。显然，传统变电站已远远不能适应现代电力系统管理模式的需求。变电站综合自动化是一门多专
14、业的综合技术，它以微型计算机为基础，实现了对变电站传统的继电保护、控制方式、测量手段、通信和管理模式的全面技术改造，实现了电网运行管理的一次变革。变电站汇集了电源、升降电压和分配电力场所，是联系发电厂和用户的中间环节。变电站有升压变电站和降压变电站两大类。升压变电站通常是发电厂升压站部分，紧靠发电厂。将压变电站通常远离发电厂而靠近负荷中心。这里所设计得就是总降压变电站。它通常有高压配电室、变压器室、低压配电室等组成。供电工作要很好地为工业生产服务，切实保证工厂生产和生活的用电需求，并做好节能工作，就需达到下列的基本要求：（1）安全 在电能的供应、分配和使用中，不应发生人身事故和设备事故。（2）
15、可靠 应满足电能用户对供电可靠性即连续供电的要求。（3）优质 应满足电能用户对电压和频率等电能质量的要求。（4）经济 供电的投资要省，运行费用要低，并尽可能地节约电能和减少7对有色金属的消耗。在设计过程中，所针对的首要问题是要通过对该厂的用电负荷的实际情况进行负荷计算分析来确定总设计的方案，通过参阅有关资料找一个贴切的解决方案来进行负荷计算分析。再次遇到的主要问题就是短路电流的计算，因为它是电力技术方面的基本问题之一，在发电厂、变电所及整个电力系统的设计、运行中均以短路计算结果的结果为依据。除此之外，它还是选择电气设备、电力继电保护设计、选择电力系统接线图和确定限制短路电流措施的依据。为更好的
16、设计能少出错误，在遇到那些不解之处时,我就请教我的指导老师和学友们，然后参照校图书馆里的相关文献进行反复计算与思考，并参阅工程实际的设计计算过程，通过比较与简化省略掉对本设计无关紧要的部分计算，之后再进行整理。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。在10kV 侧采用单母分段接线方式。变电站内的高压配电室、变压器室、低压配电室等都装设有各种保护装置，这
17、些保护装置是根据下级负荷地短路、最大负荷等情况来整定配置的，因此，在发生类似故障是可根据具体情况由系统自动做出判断应跳闸保护，并且，现在的跳闸保护整定时间已经很短，在故障解除后，系统内的自动重合闸装置会迅速和闸恢复供电。这对于保护下级各负荷是十分有利的。这样不仅保护了各负荷设备的安全利于延长是使用寿命，降低设备投资，而且提高了供电的可靠性，这对于提高工农业生产效率是十分有效的。8第 2 章 设计任务及要求2.1 设计任务本次设计任务内容是本次设计的主要任务是电气部分的设计和计算。此过程中，首先要对电力系统和变电站基本概况做总体分析，再进行负荷计算。依据负荷出线的多少及用户的负荷级别，初步设计电
18、气主接线的形式，经过对比后择取最佳的主接线方案。依据负荷分析的数据，选择合适主变压器容量及主变压器型式。为使得变电站安全可靠运行，就必需进行防雷设计，以保证变电站的运行不受雷电的袭击。此次设计的变电站为终端变电站.该变压器采用双绕组连接方式。2.2 设计要求2 回 35kv 架空进线，线路长度 5Km。35kv 侧功率因数 ,年最大85.0cos负荷利用小时数 T=3500h，年最大负荷数 ,其中重要负荷占 60%，MVAP45max最大一回负荷为 6MVA,采用中性点不接地的运行方式。主要向附近的大型企业供电（一类负荷）8 回 10kv 架空线路侧功率因数 ,T=3000h 主要供乡8.0c
19、os镇企业和农业用电（二类负荷） 。8 回 10KV 出线，主要给部分工厂和民用（主要为二、三类负荷） ，最大负荷为 16MVA.电压等级：35KV/10KV； 出线路回数：35KV 出线共 2 回；10KV 出线共 8 回，四回备用； 该变电所主要以 35KV 和 10KV 电压对公司内各分厂供电，用电负荷比较集中，公司所处位置比较集中，同时该变电所还联结着电力系统各个部分，将系统电压降低后分配给各地区用户，因此该变电所为降压变电所。2.2.1 技术要求 自然条件地势平坦，海拔 600 米，交通方便；常年最高气温 ，最低Co38气温-25 ，年平均温度+l5 ；最大风速 25 ；地震强度低于
20、 6 级；土Co Co sm/壤电阻率：小于 400 ；周围环境好，不受污染影响 m2.2.2 设计内容（1）变电站电气部分总体分析；（2）电气主接线设计 ；9（3）短路电流计算； （4）电气设备选择；（5）主变压器保护整定计算；（6）10KV 线路保护整定计算.10第 3 章 变电站的总体设计分析3.1 变电站的主要设备组成变压器：变压器是变换电压的主要设备，一般在变电站用于降低电压。变压器由单相变压器和三相变压器。一般使用经济上有利的三相变压器，单相变压器仅在高电压、大容量的 500kV 变电站等由于受到搬运上的限制而被采用。输电线和开关设备：在变电站内汇集着许多集中和分配电力的输配电线，
21、与主变压器一起接在母线上，在每一条线路的引出口除装设断路器和隔离开关。断路器通常用于电路的送出、停止或切换，当输、配电设备发生事故时则用来自动切断。隔离开关用于输、配电线路，在检修断路器等电气设备时断开它们以隔离电源，有时用来切换母线环。控制装置与互感器：控制装置是变电站的中枢神经、值班员监视设备的运行状态，根据需要进行设备的操作以及联合互感器进行电压、电流和功率的测量。互感器的主要作用是将高电压、大电流转换成低电压、小电流进行测量或保护。避雷器：避雷器是把系统中如雷电和操作过电压之类的异常电压抑制在规定值以内，从而保护以变压器为主的主要设备。调相设备：调相设备，因为在重负荷是使电流超前，轻负荷时使电流滞后，所以用来进行电压的调整。3.2 负荷分析一级负荷：中断供电将造成人身的伤亡，能造成重大的经济损失的如重大的交通枢纽、通讯枢纽，经常于国际活动的大量人员集中的公共场所还使用设备损坏，产品报废重要负荷中断将发生爆炸，火灾和中毒等给人民的生活带来影响。一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。二级负荷：中断供电将造成较大损失使连续的生产过程被打乱，需要长时间才能够恢复的称之为二级负荷。二级负荷一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。
