35KV變電所設(shè)計配置方案

1、廣州華立科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）中文題目:3 5KV變電所設(shè)計配置方案英文 題目： 35KV substation design configuration program學(xué)生姓名：學(xué) 號：專 業(yè)：指導(dǎo)老師姓名:論文提交時間:內(nèi)容摘要變電所即改變電壓的場所。是介于發(fā)電與用電的環(huán)節(jié)，對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定 性、安全性和效率有著極為重要的作用。35kV相比于llOkV以及220kV來說, 35kV屬于小型容量的變電所。這種小型的變電所在諸如北上廣深等用電量大、 經(jīng)濟發(fā)達的一線城市已不再進行建設(shè)，但在二、三、四線城市以及農(nóng)村等依舊仍 將長期存在。本文依據(jù)總體情況，就縣、鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）以及農(nóng)村35kV提出合

2、理的設(shè) 計解決方案以及適用范圍。關(guān)鍵字：小型化 35kV變電所設(shè)計方案ABSTRACTThe place where the voltage changes. Is between the power generation and electricity links, for the stability of the power system, safety and efficiency has a very important role. 35kV compared to HOkV and 220kV, 35kV is a small capacity of the substation.

3、This small substation, such as Beijing , Shanghai, Guangzhou and Shenzhen and other large electricity consumption, economically developed first-tier cities are no longer construction, but in the second, third and fourth tier cities and rural areas v/ill still exist for a long time. Based on the gene

4、ral situation, this paper puts forward reasonable design solution and scope of application to county, township (town) and rural 35kV.Keywords: miniaturization 35kV substation designMT內(nèi)容摘要ABSTRACT I第一章緒論-0-一、35kv變電所概述 -0-二、國內(nèi)外發(fā)展情況-0-（一）數(shù)字化變電所技術(shù)-0-（二）繼電保護的未來發(fā)展-0-（三）防雷的發(fā)展前景-0-第二章設(shè)計方案-1-一、設(shè)計目標(biāo) -1-二、設(shè)計方案

5、-1-（一）變電所選址原則和作用-1-1 .變電所的選擇原則-1-2 .電力系統(tǒng)供電要求-1-3 .電力系統(tǒng)的額定電壓-2-（二）主接線設(shè)計-2-1 .單母線分段接線方案-2-2 .單母線接線方案-3-3 .外橋接線方案-4-4 .分析比較-4-（三）負荷計算 6-（四）短路電流的計算-7（五）配電裝置的平面設(shè)計 -9第三章結(jié)論-11參考文獻 12第一章緒論一、35kv變電所概述在如今的生活中，電能是主要能源與動力，其以輸送分配簡單經(jīng)濟，易于實現(xiàn)生產(chǎn)過 程自動化，方便控制、調(diào)節(jié)和測量等諸多優(yōu)勢稱為世界上能量流通及使用的最主要形式， 是今世界使用最為廣泛、地位最為重要的能源，應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)及

6、國民經(jīng)濟生活中各 個領(lǐng)域。其可由其他形式的能量轉(zhuǎn)換而來，乂易于轉(zhuǎn)換為其他形式的能量以供應(yīng)用。故電 力系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化成為當(dāng)今科學(xué)研究的重要方向。雖然隨著社會發(fā)展與科技的不斷進步，35kv供電方式的容量對于類似北京，上海， 廣州，深圳等發(fā)達城市已明顯不足，但其仍存在并可能長期存在于廣大較不發(fā)達地區(qū)，且 其具有用電負荷小，面積廣的特點，因此對35kV的變電所的研究具有一定的實際意義。 本文結(jié)合電磁場與電機學(xué)等理論與實踐基礎(chǔ)，就35kV變電所設(shè)計方案進行探討。35kV (35000V)是高電壓的場所，是把發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到較遠的地方。發(fā) 電廠所發(fā)的電在輸送到用戶，有很長的距離，輸送的過程也會產(chǎn)

7、生損耗，損耗隨著電流的 增大而增加。為了降低傳送損耗，通常是通過變壓來升高電壓，進而使得電流降低，到用 戶附近再按需要把電壓降低，這種升降電壓的工作靠變電站來完成。變電所是電力系統(tǒng)中 變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調(diào)整電壓的電力設(shè)施，它通過其變壓器將 各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電所在特定的環(huán)境中，是將ACDCAC轉(zhuǎn)換過程。由于直 流輸電能克服交流輸電的容抗損耗，更具有節(jié)能效應(yīng)，有些采用高壓直流輸變電形式，像 海底輸電電纜以及遠距離的輸送中應(yīng)用。電力系統(tǒng)的運行要求安全可靠、電能質(zhì)量高、經(jīng) 濟性好，便于擴建。但是電力系統(tǒng)的組成元件數(shù)量多，結(jié)構(gòu)各異，運行情況復(fù)雜，覆蓋地 域遼闊。因此，受

8、自然條件、設(shè)備及人為因素的影響，可能出現(xiàn)各種故障和不正常運行狀 態(tài)。故障中最常見、危害最大的是各種形式的短路。為此，需要安裝各種形式的保護裝置, 用分層控制方式實施安全監(jiān)控系統(tǒng)，對包括正常運行在內(nèi)的各種運行狀態(tài)實施監(jiān)控，以確 保電力系統(tǒng)安全正常且更好的運行。二、國內(nèi)外發(fā)展情況(一)數(shù)字化變電所技術(shù)數(shù)字化變電所技術(shù)是變電所自動化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對變電所自動化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠的影響。數(shù)字化變電所三個主要的特征就是“一次設(shè) 備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合工EC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電所內(nèi)的信息全部做到 數(shù)字化，信息傳遞實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共

9、享統(tǒng)一的信息 平臺。這使得數(shù)字化變電所在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟性、維護簡便性方面均比常規(guī)變電所有大 幅度提升。（二）繼電保護的未來發(fā)展繼電保護技術(shù)發(fā)展趨勢向計算機化，網(wǎng)絡(luò)化，智能化，保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信 一體化發(fā)展。隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展及計算機在電力系統(tǒng)繼電保護領(lǐng)域中的普遍應(yīng) 用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計算機繼電保護中，以期取得更好的效果，從而使 微機繼電保護的研究向更高的層次發(fā)展，出現(xiàn)了一些引人注目的新趨勢。（三）防雷的發(fā)展前景長期以來，國內(nèi)外學(xué)者在雷電活動規(guī)律、雷擊線路物理過程方面做了大量的研究工作, 建立起較為完善的輸電線路防雷理論體系。雷電流幅值、波形、地閃密度以及線路落雷

10、次 數(shù)對于分析線路防雷性能極為重要。上世紀(jì)70年代中期發(fā)展起來的基于磁場定位和時差 定位原理的雷電定位系統(tǒng)，使雷電測量更為準(zhǔn)確和及時。目前，雷電定位系統(tǒng)組成的雷電 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)已在我國和北美、日本、韓國、歐洲等世界許多國家得到運用，它能幫助電力部 門實現(xiàn)故障定位、分類、準(zhǔn)確計算地面落雷密度等雷電參數(shù)，但雷電數(shù)據(jù)分散性較大，需 要長期統(tǒng)計雷電數(shù)據(jù)。但總體上變電所的防雷安全形勢不容樂觀，主要表現(xiàn)在：一是社會公眾防雷安全意識 不強，對雷電災(zāi)害的危害性認(rèn)識不夠，存在僥幸心理；二是隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，雷電災(zāi)害 的危害途徑增多，防雷安全理念已發(fā)生巨大變化，不僅要有傳統(tǒng)的防御直擊雷，還要防感應(yīng) 雷的新時代，而許

11、多措施仍然停留在傳統(tǒng)的防雷階段。第二章設(shè)計方案一、 設(shè)計目標(biāo)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用，首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運行和 經(jīng)濟調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級、進出線回路數(shù)、供電負 荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動化規(guī)則 與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟型的要求。二、設(shè)計方案(一)變電所選址原則和作用1 .變電所的選擇原則依據(jù)GB50059 92標(biāo)準(zhǔn)總則應(yīng)達到以下標(biāo)準(zhǔn)：(1) 變電所的設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程的510年發(fā)展規(guī)劃進行，做到遠、近期結(jié)合，以 近期為主，正確處理近期建設(shè)與遠期發(fā)展的關(guān)系，適當(dāng)考慮擴建的可能；(

12、2) 變電所的設(shè)計，必須從全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧，按照負荷性質(zhì)、用電容量、工程 特點和地區(qū)供電條件，結(jié)合國情合理地確定設(shè)計方案；(3) 變電所的設(shè)計，必須堅持節(jié)約用地的原則。變電所應(yīng)建在靠近負荷中心位置，這樣可以節(jié)省線材，降低電能損耗，提高電壓質(zhì)量。 在35kV輸電線路時，其最為重要的一個階段即是初步設(shè)計，在初步設(shè)計時需要明確設(shè)計 原則，同時分析比較不同的線路路徑方案，從中選擇出最佳的方案，確保設(shè)計的最優(yōu)化及 預(yù)算的最經(jīng)濟化。2 .電力系統(tǒng)供電要求(1) 保證可靠的持續(xù)供電：供電的中斷將使生產(chǎn)停頓，生活混亂，甚至危及人身和 設(shè)備安全，形成十分嚴(yán)重的后果。停電給國民經(jīng)濟造成的損失遠遠超過電力系統(tǒng)本

13、身的損失。因此，電力系統(tǒng)運行首先要滿足可靠，持續(xù)供電的要求。(2) 保證良好的電能質(zhì)量：電能質(zhì)量包含電壓質(zhì)量，頻率質(zhì)量，和波形質(zhì)量三個方 面，電壓質(zhì)量和頻率質(zhì)量均以偏移是否超過給定值來衡量，例如給定的允許電壓偏 移為額定值的，給定的允許頻率偏移為等，波形質(zhì)量則以畸變率是否超過給定 值來衡量。所有這些質(zhì)量指標(biāo)，都必須采取一切手段來予以保證。(3) 保證系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性：電能生產(chǎn)的規(guī)模很大，消耗的一次能源在國民經(jīng)濟一 次能源總消耗占的比重約為1/3,而且電能在變換，輸送，分配時的損耗絕對值也 相當(dāng)客觀。因此，降低每生產(chǎn)一度電能消耗的能源和降低變換，輸送，分配時的損 耗，有極其重要的意義。3 .電力

14、系統(tǒng)的額定電壓(1) 額定電壓是指能使電氣設(shè)備長期運行的最經(jīng)濟的電壓。在系統(tǒng)中，各部分電壓等級是不同的。三相交流系統(tǒng)中，三相視在功率S=3UIo當(dāng)輸出功率一定時，電 壓越高，電流越小，線路，電氣等的載流部分所需的截面積就越小，有色金屬的投 資也越小，同是由于電流小，傳輸線路上的功率損耗和電壓損失也較小。另一方面, 電壓越高，對絕緣水平的要求則越高，變壓器，開關(guān)等設(shè)備的投資也越大。綜合考 慮這些因素，對應(yīng)一定的輸送功率和輸送距離都有一個最為經(jīng)濟合理的輸電電壓， 但從設(shè)備制造角度考慮，為保證產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，乂不應(yīng)隨意確定輸電電壓。(2) 用電設(shè)備的額定電壓：經(jīng)線路向用電設(shè)備輸送電能時，由于用

15、電設(shè)備大都是感性負荷，沿線路的電壓分布往往是首段高于末端，系統(tǒng)標(biāo)稱電壓于用電設(shè)備的額 定電壓取值一致，使線路沿線的實際電壓于用電設(shè)備要求的額定電壓之間的偏差不 致太大。(3) 變壓器額定電壓：變壓器一次側(cè)接電源，相當(dāng)于用電設(shè)備，二次側(cè)向負荷供電,乂相當(dāng)于電源，因此變壓器一次側(cè)額定電壓應(yīng)等于用電設(shè)備額定電壓。由于變壓器 二次側(cè)額定電壓規(guī)定為空教時的電壓，額定負載下變壓器內(nèi)部的電壓降落約為， 當(dāng)供電線路較長時，為使正常運行時變壓器二次測電壓較系統(tǒng)標(biāo)稱電壓高，以便 補償線路電壓損失。變壓器二次測額定電壓應(yīng)較用電設(shè)備額定電壓高，只有當(dāng)變 壓器二次測與用電設(shè)備間電氣距離很近時，其二次側(cè)額定電壓才取為用電

16、設(shè)備額定 電壓的 s,？ = a；(y a + a%)倍。J COS(P(二)主接線設(shè)計按照變電站設(shè)計技術(shù)規(guī)程的第23條規(guī)定：“35kV60 kV配電裝置中，當(dāng)出線 為2回時，一般采用橋形接線；當(dāng)出線為2回以上時，一般采用單母線分段或單母線接線。 出線回路數(shù)較多、連接的電源較多、負荷大或污穢環(huán)境中的3560 kV室外配電裝置，可 采用雙母線接線”。本變電站35 kV側(cè)可考慮以下3種方案，并進行經(jīng)濟和技術(shù)分析。1 .單母線分段接線方案如圖1所示。圖1單母線分段接線優(yōu)點：用斷路器把母線分段后，重要用戶可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段切除，保證正常段母線不

17、間斷供電，保證重要用 戶不停電。缺點：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；當(dāng)出線為雙回路時，常使架空線路出線交叉跨越；擴建時需向兩個方向均衡擴建； 分段斷路器故障造成35 kV兩段母線停電。適用范圍：610 kV配電裝置出線回路數(shù)為6回及以上時；3560 kV配電裝置出線回路數(shù)為48回及以上時；110 220 kV配電裝置出線回路數(shù)為34回時。2 .單母線接線方案如圖2所示。圖2 單母線接線優(yōu)點：接線簡單清晰，設(shè)備少，操作方便，便于擴建和采用成套配電裝置。缺點：不夠靈活可靠，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢修，均需使整 個配電裝置停電。單母線可用

18、隔離開關(guān)分段，但當(dāng)一段母線故障時，全部回路仍需短時停電，在用隔離開關(guān)將故障的母線段分開后才能恢復(fù)非故障段的供電。適用范圍：610 kV配電裝置出線回路數(shù)不超過5回；3560 kV配電裝置出線回路數(shù)不超過3回；110-220 kV配電裝置出線回路數(shù)不超過2回。3 .外橋接線方案如圖3所示。B L 2 2D圖3外橋接線外橋接線的特點：當(dāng)變壓器發(fā)生故障或運行中需要切除時.，只斷開本回路的斷路器即 可，不影響其他回路的工作。當(dāng)線路故障時，例如引出線1U故障，斷路器1DL和3DL 都將斷開，因而變壓器1B也被切除。為了恢復(fù)變壓器1B的正常運行，必須在斷開隔離 開關(guān)2G后，再接通斷路器1DL和3DL。外橋

19、接線適用于線路較短和變壓器按經(jīng)濟運行需 要經(jīng)常切換的情況。4 .分析比較分別分析以上單母分段、單母線和外橋三個方案，所需35 kV斷路器和隔離開關(guān)數(shù) 量統(tǒng)計如表1所示。表1 35KV斷路器和隔離開關(guān)數(shù)量表方案比較單母線分段單母線外橋接線斷路器臺數(shù)543隔離開關(guān)總數(shù)S66從經(jīng)濟性來看：由于三種方案所選變壓器型號和容量相同，占地面積基本相同，所以 只比較設(shè)備，單母線分段接線方案所用設(shè)備最多，造價最高，故最不經(jīng)濟；外橋接線方案 所用設(shè)備最少，造價最低，故最經(jīng)濟；單母線接線方案介于其他兩個方案中間，較經(jīng)濟。從可靠性來看：單母線分段接線方案，當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障 段切除，保證正常段母

20、線不間斷供電和不致使重要用戶停電，可以滿足一、二、三類用戶 負荷的要求，可靠性高；單母線接線方案，任一元件（母線及母線隔離開關(guān)等）故障或檢 修，均需使整個配電裝置停電，不能滿足一、二類用戶負荷的要求。外橋接線方案當(dāng)線路 發(fā)生故障時，需動作與之相連的兩臺斷路器，從而影響一臺未發(fā)生故障的變壓器運行。因 此單母線分段接線方案為最佳選擇。從改變運行方式的靈活性來看：單母線分段接線方案因接線簡單，所以投切變壓器， 倒閘操作最簡便。通過以上比較，可以發(fā)現(xiàn)單母線分段接線方案以供電可靠性高為主要優(yōu) 點；單母線接線方案以設(shè)備少，較經(jīng)濟，倒閘操作簡便為主要優(yōu)點；外橋接線方案以投資 少，經(jīng)濟性好為主要優(yōu)點。因本變電

21、站無一類負荷，二類負荷所占比例較少（18.8%）, 所以考慮綜合因素，選擇單母線分段接線方案為35 kV側(cè)主接線。根據(jù)設(shè)計原則，電廠至35KV線路2回可采用單母線分段的接線形式，如圖4所示。圖4 電廠至35KV線路2回610kV配電裝置出線回路數(shù)目為6回及以上時，可采用單母線分段接線。而雙母線 接線一般用于引出線和電源較多，輸送和穿越功率較大，要求可靠性和靈活性較高的場合。本文假定10KV出線回路數(shù)為12回，采用單母線分段，如圖5所示。圖5 出線回路（三）負荷計算表2負荷原始資料電壓等級線路名稱最大負荷MVA負荷組成（冬）自然功率If max(A)線長km一級二級10KV原料車間3.120%2

22、0%0.781825.1溶出車間3.3920%20%0.7846.78.168沉降車間4.61620%20%0.755813.436分解車間3.62470%30%0.7210713.404蒸發(fā)車間1.64930%30%0.75879.968被燒車間1.462530%30%0.7811411.6271 .綜合最大計算負荷:S“ =Kf(> )(1 + 2%)J cos °Kt：同時系數(shù)，對于出線回數(shù)較少的情況，可取0.90.95,出線回數(shù)較多時，取 0.850.9;在本設(shè)計中，10KV中取0.95, 6KV中取0.85a %：線損，取5%2 .對于35KV段負荷的計算:535=（

23、0與吧）。+ 2%）MVA, COS。=0.95X (3.1+3.39+4.6116+3.624+1.649+1.4625) /0.9X (1+5%) =19.77 MVA3 .對于10KV段負荷的計算$6 = K,(> Al)(1 +。), J cos p=0.853.1/0.78+(3.39+1.649)/0.75+4.6116/0.72+(3.624 + 1.4 625) /0.8 X (1 + 5%)=20.93 MVA綜上：總的計算負荷：s. = Ys. =19.77+20.93=40.70 MVA(四)短路電流的計算供配電系統(tǒng)中的短路，是指相導(dǎo)體之間或相導(dǎo)體與地之間不通過負教

24、阻抗而發(fā)生的電 氣連接。短路是電力系統(tǒng)中常發(fā)生的故障，短路電流直接影響電器的安全，危害電力系統(tǒng) 的安全運行，假如短路電流較大，為了使電器能承受短路電流的沖擊，往往需要選擇重型 電器。這不僅會增加投資，甚至?xí)蜷_斷電流不滿足而選擇不到合適的高壓電器，為了能 合理選擇輕型電器，在主接線設(shè)計時，應(yīng)考慮限制的措施工d,即而需襄計算工d。1.各回路電抗的計算計算各回路電抗：(取基準(zhǔn)功率Sd=100 MVA, Ud=Uar) o圖6短路計算圖根據(jù)前面所選變壓器各參數(shù)得：X=X 三=0.4 x 25 x= 0.0751H52X1=O . 1X2=0 （純電纜線路）X.=UK -x = 7.4/10=0.74

25、3 SN 100X =£a2±x = 7.29/10=0.7294 UKz % SN 1002.計算各短路點的短路電流在配電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生三相短路時，后果最嚴(yán)重。因而以此驗算電器設(shè)備的能力。（1） Ki點短路時，對于35KV系統(tǒng)電源（無窮大容量）：圖6 K點短路時網(wǎng)絡(luò)簡化I；' = Id = !x=15.8XL4X, 0.1 V3x36.5J = 2.55/ = 2.55 x 15.8 = 40.29/C47 v/r =1.52/ =1.52x15.8 = 24.02 7C4（2） Kz點短路時:=/4 X1+X'+ XJ1.J10.1 + 0 + 0.74

26、100V3xl0.5= 6.5KAishl = 2.55Z = 2.55 x 6.5 = 16.575 KA /血=1.52/ =1.52 x 6.5 = 9.88KA(3)X.+X,+X4 dK3點短路時:!x = 6.63 心 0.1 + 0 + 0.729 73x10.5*3 = 2.55/ = 2.55 x 6.63 = 16.91 KAI5h3 =1.52/ =1.52 x 6.63 = 12.784(五)配電裝置的平面設(shè)計結(jié)合變電所的實際情況，35kV采用戶內(nèi)開關(guān)柜單列布置，采用電纜進線，架空出線。 10kV采用室內(nèi)開關(guān)柜單列布置，采用電纜出線，主變位于35kV配電室及10kV配電室 之間，主變前留有四米寬運輸通道。35kV配電室東側(cè)建有綜合保護室.10KV配電室東側(cè)為電容器室，電容器采用戶內(nèi)布 置。第三章結(jié)論時光在悄悄的流逝，不知不覺中到了大學(xué)生活尾聲。回顧得得失失的大學(xué)生涯，在老 師和同學(xué)們的關(guān)心幫助下，我完全融入到了大學(xué)校園這個大家庭。在