35kv变电所设计.pdf(1)

35kv变电所的设计摘要本次设计的内容为35kv变电站的设计。文中对主接线的选择,高压设备的选择,负荷计算，短路电流计算，动稳定和热稳定校验，各种继电保护选择和整定计算皆有充分说明。特别对主接线的选择，变压器的选择，对设备的二次保护和防雷措施，还有一些电气设备如断路器，电压互感器等的选择校验作了详细的说明和分析。关键词：35kv变电所；继电保护；电气设备；主接线AbstractThedesignofthecontentof35kvsubstationdesign.Thearticleonthemainconnectionofchoice,high-voltageequipmentselection,loadcalculations,shortcircuitcurrentcalculation,dynamicstabilityandthermalstabilitytest,avarietyofrelaysettingcalculationoptions,andhavefullyexplained.Especiallyonthemainconnectionofchoice,thechoiceoftransformeronthesecondaryprotectiondevicesandlightningprotectionmeasures,andsomeelectricalequipmentsuchascircuitbreakers,voltagetransformersandchoiceofcalibrationdetaileddescriptionandanalysis..Keyword:35kvsubstation;relayprotection;theelectricalequipmentoperator;mainwirtingIIIIV太原科技大学毕业设计（论文）前言目前，我国的城市电力网和农村电力网正在进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也必须进行更新换代，我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所，微机监测变电所，综合自动化变电所相继出现，并取得迅猛的发展。随着改革的不断深入，经济的迅速发展各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，基本停留在50-60年代的水平上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。国民经济不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和实时时钟等功能，因此如果通过电力监测综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化，规范化，并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。-1-太原科技大学毕业设计（论文）第1章地面变电站接线方式的确定为了保证对一二级负荷进行可靠供电，在企业变电所中广泛采用两回电源线路受电和装设两台变压器的桥式主接线。桥式接线分为内桥,外桥和全桥三种.变电所主接线的要求：变电所的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线，在变电所主接线图中将导线或电缆、电力变压器、母线、各种开关、避雷器、电容器等电气设备有序地连接起来，只表示相对电气连接关系而不表示实际位置。通常以单线来表示三相系统。对变电所主接线主要有以下几个基本要求：（1）安全主接线的设计应符合国家标准有关技术规范的要求，能充分保证人身和设备的安全；（2）可靠（3）灵活（4）经济应满足用电单位对供电可靠性的要求；能适应各种不同的运行方式，操作检修方便；在满足以上要求的前提下，主接线设计应简单，投资少，运行管理费用低，一般情况下，应考虑节约电能和有色金属消耗量。单母线分段式接线适应性强，对线路、变压器的操作均方便，运行灵活,所以本所采用单母线分段式结构。1.1变电所常用主接线供配电系统变电所常用的主接线基本形式有线路一变压器组接线、单母线接线和桥式接线3种类型。1.1.1线路一变压器组接线当只有一路电源供电线路和一台变压器时，可采用线路一变压器组接线，如图1.1所示。图1.1变压器接线图根据变压器高压侧情况的不同，可以选择如图1-1所示4种开关电器。当电源侧继电保-2-太原科技大学毕业设计（论文）护装置能保护变压器且灵敏度满足要求时，变压器高压侧可只装设隔离开关①；当变压器高压侧短路容量不超过高压熔断器断流容量，而又允许采用高压熔断器保护变压器时，变压器高压侧可装设跌落式熔断器②：或负荷开关--熔断器③；一般情况下，在变压器高压侧装设隔离开关和断路器④。当高压侧装断路开关时，变压器容量不大与1250KVA；高压侧装设隔离开关或跌落式熔断器时，变压器容量一般不大于630KVA。优点：接线简单，所用电器设备少，配电装置简单，节约投资。缺点：该单元中任一设备发生故障或检修时，变电所全部停电，可靠性不高。适用范围：适用于小容量三级负荷、小型企业或非生产性用户。1.1.2单母线分段接线：当有双电源供电时，常采用单母线分段接线，可采用隔离开关或断路器分段，隔离开关分断因操作不便，目前已不采用。单母线分段接线可以分段单独运行，也可以并列同时运行。采用分段单独运行时，各段相当于单母线不分段接线的运行状态，各段母线的电气系统互相影响。当任一段母线发生故障或检修时，仅停止对该母线所带负荷的供电。当任一电源线路故障或检修时，如另一电源能负担全部引出线的负荷时，则可经倒闸操作恢复该段母线所带负荷的供电，否则由该电源所带的负荷仍应停止运行或部分停止运行。倒闸操作的原则：接通电路时先闭合隔离开关，后闭合断路器；切断电路时先断开断路器，后断开隔离开关。这是因为带负荷操作过程中要产生电弧，而隔离开关没有灭弧功能，所以隔离开关不能带负荷操作。采用并列运行时，若遇电源检修，无需母线停电，只需断开电源的断路器及其隔离开关，调整另外电源的负荷就行。但是当母线故障或检修时，就会引起正常母线的短时停电。隔离开关分段因倒闸操作不便，现已不再采用，通常采用断路器分段的单母线接线。当某段母线发生故障时，分段断路器与电源进线断路器将同时切断故障，非故障部分继续供电。当对某段母线检修时，操作分段断路器和相应的电源进线断路器、隔离开关，而不影响另段母线的正常运行。-3-太原科技大学毕业设计（论文）图1.2单母线接线图优点：供电可靠性较高，操作灵活，除母线故障或检修外，可对用户连续供电。缺点：母线故障或检修时，仍有50%左右的用户停电。适用范围：在具有两路电源进线时，采用单母线分段接线，可对一、二级负荷供电，特别是装设了备用电源自动投入装置后，更加提高了用断路器分段单母线接线的供电可靠性。1.1.3桥式接线所谓桥式接线是指在两路电源进线之间跨接一个断路器，犹如一座桥。断路器跨在进线断路器的内侧，靠近变压器，称为内桥式接线，如图1.3（a）所示。若断路器跨在进线断路器的外侧，靠近电源侧，称为外桥式接线，如图1.3（b）所示。-4-太原科技大学毕业设计（论文）图1.3桥式接线图桥式接线的特点是：1、接线简单2、经济3、可靠性高4、安全5、灵活高压侧无母线，没有多余设备；由于不需设母线，4个回路只用了3只断路器，省去了1-2台断路器，节约了投资。无论哪条回路故障或检修，均可通过倒闸操作迅速切除该回路，不至使二次侧母线长时间停电；每台断路器两侧均装有隔离开关，可形成明显的断开点，以保证设备安全检修。操作灵活，能适应多种运行方式。适用范围：对35KV及以上总降压变电所，有两路电源供电及两台变压器时，一般采用桥式接线。1.2供电系统变电所受电于两回35kv架空线路,35kv侧为具有两位主变压器的单母线分段式结构,所内35kv母线由断路器分段,电源进线处设置有两台35/0.4kv小容量所用变压器,供变电所直流操作电源等用。-5-太原科技大学毕业设计（论文）为了防止雷电入侵波的危害和提供测量信号,在两段35kv母线上分别设置有避雷器和电压互感器,并在各35kv断路器上设置有带接地刀闸的隔离开关,以满足停电检修的安全作业的要求。主变压器二次侧6kv采用单母线分段,当某回路受电线路或变压器因故障及检修停止运行时,可通过母线分段断路器的联络,保证继续对两段母线上的重要负荷供电。大型企业的35kv总降压变电所无功补偿常采用高压集中补偿方式,以提高企业电力负荷的功率因数。我国3-10kv电网,一般采用中性点不接地方式,因为在这类电网中,单相接地故障占的比例很大,采用中性点不接地方式可以减少单相接地电流,从而减轻其危害。(2)确定供电系统的运行方式35KV侧电源进线受用双回路架空线从而保障可靠，根据供电部门所签定的供电协议，35KV侧进线不同时运行，正常情况下，一趟运行，一趟备用；变压器的正常运行方式是两台都运行，6KV分段短路器闭合。本所为正常运行时，是供电系统的最大运行方式。本所一台变压器工作或6KV分段短路器断开时，是供电系统的最小运行方式。变电所主接线图如图1.4：3501#WL13505#WL23502#3503#T1601#603#3504#T2602#6KV图1.4变电所主接线图-6-S在此处键入公式。c=PQ2=3243.422439.72=4058.6kVA太原科技大学毕业设计（论文）第2章补偿电容及主变压器的选择计算功率因数对供配电系统的影响：所有具有电感特性的用电设备都需要从供配电系统中吸收无功功率，从而减低功率因素。功率因素太低将会给供配电系统带来电能损耗增加、电压损失增大和供电设备利用率降低等不良影响。正是由于功率因数在供配电中影响很大，所以要求电力用户功率因数达到一定的值，低于某一定值时就必须进行补偿。为了方便管理,本所采用6KV侧集中补偿,35kV侧功率因数提高到0.95计算。2.12.1.1补偿电容的计算补偿前的计算负荷和功率因数：6kV侧的有功计算负荷为6kV侧的无功计算负荷为6kV侧的计算视在功率为226kV侧的功率因数为Pc=3243.4kWQc=2439.7kvar(2-1)(2-2)(2-3)cos=PcSc=3243.4/4058.6=0.8(2-4)变压器的功率损耗为由于变压器上未选出，所以变压器损耗按如下方法估算：==0.0154058.6=60.88kWQT=0.06Sc=0.064058.6=243.5kvar-7-(2-5)(2-6)项目额定电压(KV)方案编号一次线路方案主要设备柜数电容器柜6.30.1BWF10.5-30-1W15RN1-6/5互感器柜6.30.3JSJB-61P(QcQcc)2=太原科技大学毕业设计（论文）35kV侧总的计算负荷为Pc1=Pc+PT=3243.460.88=3304.28kWQc1=Pc+QT=2439.7+243.5=2683.2kvarSc1=Pc21Qc21=3304.2822683.22=4256.5kVA35kV侧的功率因数为(2-7)(2-8)(2-9)2.1.2确定补偿容量cos1=Pc1Sc1=3304.28/4256.5=0.78(2-10)现要求在35kV侧不低于0.95，而补偿在6kV侧进行，所以我们考虑变压器损耗，可设6kV侧补偿后的功率因数为0.97来计算需补偿的容量。Qcc=Pc（tantan1）=3243.4×[tan(arccos0.8)tan(arccos0.97)]=1621.7kvar选择GR-1-01高压电力电容器柜,容量为450KVAR,内装BWF10.5-30-1W电力电容器15台。需要的柜数：n=1621.7450=3，取4个，实际补偿容量为Qcc=4×450=