35kv變電站一次部分設(shè)計課件

1、35kV變電站電氣一次部分設(shè)計 班級：電氣0702班 主講學生：馮海濤 指導(dǎo)老師：杜 軍第1頁，共40頁。 前 言 隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，對能源的需求量也越來越大，然而能源的不足與需求之間的矛盾在近幾年不斷惡化，國家急需電力事業(yè)的發(fā)展，為我國經(jīng)濟的發(fā)展提供保障。要滿足國民經(jīng)濟發(fā)展的要求，電力工業(yè)必須超前發(fā)展，這是世界電力工業(yè)發(fā)展規(guī)律，因此，做好電力規(guī)劃，加強電網(wǎng)建設(shè)，就尤為重要。第2頁，共40頁。本次設(shè)計根據(jù)一般變電所設(shè)計的步驟進行設(shè)計，包括：1、負荷統(tǒng)計，變電站主變臺數(shù)、容量和類型的選擇；2、主接線的選擇；3、短路電流計算；4、電氣設(shè)備選擇和校驗；5、無功補償和總平面布置設(shè)計；6、防雷接地

2、保護等幾大塊。本設(shè)計依據(jù)相關(guān)規(guī)定和章程設(shè)計其中每個部分，能滿足一般變電所的需求。第3頁，共40頁。第1章 概 述 待建變電所的電壓等級為35kV/10kV，35kV是本變電所的電源電壓，10kV是二次電壓。待建變電所，地勢平坦，交通方便。35kV 2回進線作為本所電源，2回線來自系統(tǒng)，10kV 3回出線供五堡、龍興、魚咀。該變電所為樞紐變電所。 本次設(shè)計主要為滿足農(nóng)村生產(chǎn)生活，其用電負荷統(tǒng)計表如表1-1。表1-1 負荷統(tǒng)計表第4頁，共40頁。負荷計算第5頁，共40頁。最大負荷的計算第6頁，共40頁。第2章 主變壓器的選擇 1、相數(shù)的確定：本變電所“地勢平坦，交通方便”，應(yīng)當選用三相變壓器。 2

3、、繞組數(shù)確定：根據(jù)待建變電所電壓等級和負荷情況，選擇雙繞組變壓器。 3、調(diào)壓方式的確定：用戶為廣大農(nóng)村用戶，在配網(wǎng)中采用小容量的有載調(diào)壓器，已成為唯一經(jīng)濟合理的調(diào)壓方法。 為保證供電的可靠性，避免一臺主變故障或檢修時影響供電，變電所一般裝設(shè)兩臺主變壓器，但一般不超過兩臺變壓器。 第7頁，共40頁。 綜上所述：該變電所選擇2臺3相2繞組有載調(diào)壓變壓器。根據(jù)電力設(shè)計手冊，選擇SZ98000/35型有載調(diào)壓變壓器。 SZ98000/35技術(shù)數(shù)據(jù)第8頁，共40頁。第9頁，共40頁。第3章 電氣主接線的設(shè)計 主接線代表了發(fā)電廠或變電站電氣部分的主體結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要組成部分，直接影響運行的可

4、靠性、靈活性并對電器選擇、配電裝置布置、繼電保護、自動裝置和控制方式的擬定都有決定性的關(guān)系。主接線分類： 1、單母線接線； 2、單母分段接線； 3、單母線分段帶旁路母線的接線； 4、雙母線接線； 5、雙母線分段接線 6、雙母線帶旁路母線的接線 7、內(nèi)橋接線 8、外橋接線第10頁，共40頁。主接線設(shè)計原則 主接線設(shè)計，必須結(jié)合電力系統(tǒng)和發(fā)電廠和變電站的具體情況，全面分析有關(guān)影響因素，正確處理它們之間的關(guān)系，經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟比較，合理地選擇主接線方案，需要遵循的原則有:保證必要的供電可靠性和電能質(zhì)量具有經(jīng)濟性考慮變電所在電力系統(tǒng)的地位和作用考慮近期和遠期的發(fā)展規(guī)模考慮主變臺數(shù)對主接線的影響考慮備用容

5、量的有無和大小對主接線的影響第11頁，共40頁。本變電站主接線方案的確定 通過對主接線可靠性，靈活性和經(jīng)濟性的綜合考慮，辨證統(tǒng)一，確定方案：35kV母線接線選單母線接線，10kV側(cè)選單母線分段接線為設(shè)計最終方案。 35kV側(cè)采用的單母線接線，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。 10kV側(cè)采用單母線分段連線，對重要用戶可從不同段引出兩個回路，當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障切除，保證正常母線供電不間斷。 所以此方案同時兼顧了可靠性，靈活性，經(jīng)濟性的要求。第12頁，共40頁。主接線圖第13頁，共40頁。第4章 短路電流計算短路的原因 發(fā)生短路的主要原因是電力系統(tǒng)的

6、絕緣被破壞；此外，在電力系統(tǒng)中，某些事故也可能直接導(dǎo)致短路，如桿塔塌導(dǎo)線斷線等。動物或飛禽跨接載流導(dǎo)體也會造成短路事故。 短路的類型 三相系統(tǒng)中短路的基本類型有：三相短路、兩相短路、單相短路和兩相接地短路。根據(jù)運行經(jīng)驗統(tǒng)計，最常見的是單相接地短路，約占故障總數(shù)的60%，兩相短路約占15%，兩相接地短路約占20%，三相短路約占5%。第14頁，共40頁。各元件電抗標幺值計算第15頁，共40頁。短路點的確定和計算短路點的確定如圖第16頁，共40頁。短路點的確定和計算d1點發(fā)生短路時：最大運行方式各短路電流 最小運行方式各短路電流第17頁，共40頁。短路點的確定和計算d2點發(fā)生短路時：最大運行方式各短

7、路電流 最小運行方式各短路電流第18頁，共40頁。短路電流計算結(jié)果表短路點編號最大運行方式短路點平均電壓短路電流周期分量起始值穩(wěn)態(tài)短路電流三相短路電流二相短路電流短路沖擊電流全電流最大有效值短路容量UCI IOOId（3）Id（2）ichIchSdkVkAkAkAkAkAkAMVAd1（黑石變電站）374.34.32.03 1.3725.173.07 130d2（龍興35kV母線）37 1.46 1.464.023.488.8 5.25573d3（龍興10kV母線） 10.5 3.23 3.230.630.541.60.95 11.4d3點發(fā)生短路時,計算同上，在此不再敖述。短路電路圖如下：通

8、過以上計算，本設(shè)計得到各短路點短路電流如下表：第19頁，共40頁。第5章 電器設(shè)備的選擇 正確選擇電氣設(shè)備是電氣主接線和配電裝置達到安全、經(jīng)濟運行的重要條件。在進行電器選擇時，應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在保證安全、可靠的前提下，積極而穩(wěn)妥地采用新技術(shù)，并注意節(jié)省投資，選擇合適的電氣設(shè)備。 本設(shè)計電氣設(shè)備的選擇從我國實際情況出發(fā)，根據(jù)設(shè)計規(guī)程要求進行，力求做到了技術(shù)先進，安全可靠，運行靈活方便，留有適當?shù)挠喽鹊囊?。并在選擇后按設(shè)備的額定電壓，額定電流，短路時動穩(wěn)定和熱穩(wěn)定等方面對所選的設(shè)備進行了校驗。第20頁，共40頁。序號設(shè)備名稱規(guī)格或型號單位數(shù)量備注1主變壓器SZ98000/35臺22跌落式熔斷

9、器RW535/200800組13熔斷器RN1-10組210kV側(cè)電容器處4熔斷器RN2-10組2電壓互感器側(cè)5斷路器LW16-35臺26斷路器ZN3-10臺157隔離開關(guān)GW4-35D組58隔離開關(guān)GN6-10T組229電力電容器BFM11/-200-1W臺210電流互感器LFZ-10臺2011電壓互感器JDZ6-10臺212避雷器Y5WZ-41/131組135kV母線側(cè)13避雷器Y5W-12.7/45組2電壓互感器側(cè)14避雷器Y5W-12.7/45組2電容器側(cè)15避雷針ESE4000支116耦合電容器OWFT350.0035臺117阻波器XZK2001.0，5B4臺118穿墻套管CWLB2-

10、10/800個3219絕緣子XP-4C串35kV側(cè)20絕緣子ZS-10/4串10kV側(cè)屋內(nèi)外21鋼芯鋁絞線LGJ-185mm2米35kV側(cè)母線22鋼芯鋁絞線LGJ-2402mm2米10kV側(cè)出線23鋁母線LMY-8010mm2米10kV側(cè)母線主要設(shè)備清單：第21頁，共40頁。 高壓電器選擇的主要任務(wù)是選擇滿足變電所及輸、配電線路正常和故障狀態(tài)下工作要求的合理的電器，以保證系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟的運行條件。除需要按正常運行下的額定電壓、額定電流等條件外，還應(yīng)按短路情況下進行校驗。序號設(shè)備名稱額定電壓kV額定電流A額定容量kVA額定開斷電流短路熱穩(wěn)定短路動穩(wěn)定絕緣水平1斷路器2隔離開關(guān)3組合開關(guān)4負

11、荷開關(guān)5熔斷器6電壓互感器7電流互感器8電抗器9消弧線圈10避雷器11絕緣子12穿墻套管 電氣設(shè)備校驗要求表第22頁，共40頁。母線截面積的選擇及校驗35kV側(cè)母線截面積的選擇及校驗 選擇LGJ-185型鋼芯鋁絞線，其25時最大允許持續(xù)電流為515A。 校驗：1、校驗熱穩(wěn)定（見設(shè)計正文P39-P40）； 2、因所選母線為絞線，故不需動穩(wěn)定校驗。10kV側(cè)母線截面積的選擇及校驗 10kV側(cè)選LMY-8010型鋁母線。 效驗：對熱穩(wěn)定性和動穩(wěn)定性分別效驗（見設(shè)計正文P40-P41）。第23頁，共40頁。電氣設(shè)備的選擇和效驗還包括：斷路器的選擇及校驗電壓互感器的選擇及校驗電流互感器的選擇及效驗絕緣子

12、和穿墻套管的選擇及校驗所用變設(shè)備的選擇電力電容器的選擇注：本設(shè)計對以上電氣設(shè)備的選擇和效驗都做了較詳細闡述，見設(shè)計計算書P42-P55。第24頁，共40頁。第6章 無功補償 電力系統(tǒng)中有許多根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的電氣設(shè)備，如變壓器、電動機等，都是依靠磁場來傳送和轉(zhuǎn)換電能的電感性負載，在電力系統(tǒng)中感應(yīng)電動機約占全部負荷的50%以上。電力系統(tǒng)中的無功功率很大，必須有足夠的無功電源，才能維持一定的電壓水平，滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。 電力系統(tǒng)中的無功電源由三部分組成： 1、發(fā)電機可能發(fā)出的無功功率（一般為有功功率的40%-50%）； 2、無功功率補償裝置（并聯(lián)電容器和同步調(diào)相機）輸出無功功率； 3

13、、110kV及以上電壓線路的充電功率。第25頁，共40頁。無功補償?shù)挠嬎?無功補償裝置分為串聯(lián)補償裝置和并聯(lián)補償裝置兩大類。并聯(lián)補償裝置又可分為同期調(diào)相機、并聯(lián)電容補償裝置、靜補裝置等幾大類。 綜合比較以上無功補償裝置后，本設(shè)計選擇并聯(lián)電容器作為無功補償裝置，并且采用集中補償?shù)姆绞?。?6頁，共40頁。并聯(lián)電容器裝置的接線從電力工程電氣設(shè)計手冊（一次部分）502頁表9-17可比較得出，應(yīng)采用Y形接線，因為這種接線適用于6kV及以上的并聯(lián)電容器組，并且容易布置，布置清晰。并聯(lián)電容器組裝設(shè)在變電所低壓側(cè)，主要是補償主變和負荷的無功功率，為了在發(fā)生單相接地故障時不產(chǎn)生零序電流，所以采用中性點不接地方

14、式。選用BFM115003型號的高壓并聯(lián)電容器7臺。額定電壓11kV。額定容量500kVar。第27頁，共40頁。第7章 總平面布置設(shè)計及配電裝置的選擇 電氣總平面布置是一項綜合性的工作， 在設(shè)計時應(yīng)首先滿足本專業(yè)的要求, 還需考慮系統(tǒng)、線路甚至是土建等各專業(yè)的多方面要求。 配電裝置均要采用較為緊湊的布置, 要充分考慮到站址周圍環(huán)境的實際情況, 做到了因地制宜, 統(tǒng)籌安排, 合理緊湊, 節(jié)約用地和基建投資。 站址的選擇需兼顧城市規(guī)劃、環(huán)保、軍事設(shè)施、國土資源、航空、文物等諸多因素。第28頁，共40頁?？偲矫娌贾迷O(shè)計 電氣總平面布置的要求： 1、充分利用地形，方便運輸、運行、監(jiān)視和巡視等； 2

15、、出線布局合理、布置力求緊湊，盡量縮短設(shè)備之間的連線； 3、符合外部條件，安全距離要符合要求。 第29頁，共40頁。總平面布置設(shè)計變電站地址選擇 要求自然地形略有起伏、地勢較高并且地形相對平坦的區(qū)域、不受洪水的影響、并且雨水排散條件良好的地域、進出交通便利等自然因素外,還應(yīng)當兼顧城市規(guī)劃、環(huán)境保護、軍事設(shè)施、國土資源保護以及地方文物保護等社會因素。變電站的進出道路 考慮到主變壓器主要是由大貨車運輸,所以在考慮自然因素以及社會因素外,最適合建變電站的應(yīng)當連接主要公路要道?？梢苑奖阕冸娬窘ㄔO(shè)工作的順利進行的同時,也能夠改善當?shù)氐慕煌?。變電站總平面的布置設(shè)計 變電站的總平面布置設(shè)計應(yīng)當符合站區(qū)的總體

16、性規(guī)劃和工藝要求。在滿足了自然條件以及工程特點外,還必須考慮變電站的安全設(shè)施、周邊衛(wèi)生環(huán)境、運行和檢修等各方面的因素。第30頁，共40頁?？偲矫娌贾迷O(shè)計 龍興35kV變電站設(shè)計:變電站的總平面設(shè)計可在站區(qū)A點方向作為北方向。在站區(qū)的南邊,由南出線,布置35kV的配電裝置。于站區(qū)北面,向東西兩個方向出線,布置10kV的配電裝置。站區(qū)中間再布置主變以及兩邊配置10kV的無功補償裝置(也可以將繼電器小室布置在站區(qū)中間)。站區(qū)南面的中部設(shè)置為站前區(qū),站區(qū)大門設(shè)置在向南方向。而在站區(qū)前可集中對主控制建筑以及污水處理裝置等進行設(shè)置。變電站的豎向布置設(shè)計 變電站的站址選擇一般為山前坡腳,此處地形通常會略有起

17、伏,且地勢會較為寬闊,所需占用農(nóng)田面積較少。綜合考慮了變電站區(qū)域的總平面布置、建筑群地基處理、區(qū)域地形特點等因素,同時也對以往變電站的工程實踐經(jīng)驗進行參考后,可規(guī)劃變電站區(qū)域的豎向布置設(shè)計方案,并且對其進行土方計算。第31頁，共40頁。配電裝置的確定本變電所兩個電壓等級：即35kV、10kV。根據(jù)電力工程電氣設(shè)計手冊規(guī)定，110kV及以上多為屋外配電裝置，35kV及以下的配電裝置多采用屋內(nèi)配電裝置，故本所主要采用屋內(nèi)配電裝置。第32頁，共40頁。第8章 變電所的防雷接地設(shè)計 變電所的雷電危害主要來自兩個方面： 一個是直接雷擊變電所的建筑物、構(gòu)筑物或裝設(shè)在露天的設(shè)備，強大的雷電沖擊電流通過被擊物

18、泄放入地時，引起機械力破壞和熱破壞； 另外一個是雷電感應(yīng)產(chǎn)生的高電壓波沿輸電線路侵入變電所內(nèi)，使主要電氣設(shè)備對地絕緣擊穿或燒毀。第33頁，共40頁。避雷針的選擇 防直擊雷最常用的措施是裝設(shè)避雷針，它是由金屬制成，比被保護設(shè)備高并具有良好的接地裝置，其作用是將雷吸引到自己身上并安全導(dǎo)入地中，從而保護了附近比它矮的設(shè)備、建筑免受雷擊。 這次選擇裝設(shè)3支避雷針，安裝在變電所塔頂，塔頂高度為23m，針高12m，取35m作為計算高度。針號h（m）p（m）(m)保護范圍避雷針高度高度影響因數(shù)被保護物高度保護半徑#1、#2350.9316.016.5#1、#2#2、#3350.9310.015.5#2、#3

19、#3、#1350.9313.021.5#3、#1避雷針保護范圍計算表第34頁，共40頁。避雷器的選擇目前在新建或技術(shù)改造的變電所中，一般都選用氧化鋅避雷器，作為電力變壓器等電氣設(shè)備的大氣過電壓、操作過電壓及事故過電壓的保護設(shè)備。氧化鋅避雷器與閥型避雷器相比，具有殘壓低、無續(xù)流、通流容量大、性能穩(wěn)定和動作迅速等優(yōu)點。35kV側(cè)避雷器的選擇 選擇Y5WZ53/134型氧化鋅避雷器能滿足35kV側(cè)變壓器的過電壓保護要求。10kV側(cè)避雷器的選擇 選用Y5WS517/50L型氧化鋅避雷器能滿足10kV側(cè)變壓器的過電壓保護要求。第35頁，共40頁。變電所接地設(shè)計220kv及以下變電站地網(wǎng)網(wǎng)格布置采用長孔網(wǎng)或方孔網(wǎng)，接地帶布置按經(jīng)驗設(shè)計，水平接地帶間距通常為5m8m。除了在避雷針（線）和避雷器需加強分流處裝設(shè)垂直接地極外，在地網(wǎng)周邊和水平接地帶交叉點設(shè)置2.5m3m的垂直接地極，進所大門口設(shè)帽檐式均壓帶，接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)是水平地網(wǎng)與垂直接地極相結(jié)合的復(fù)合式地網(wǎng)。本設(shè)計既有長孔網(wǎng)也有方孔網(wǎng)，見