3-35KV变电站设计.docx

1、国家职业资格全国统一鉴定 电工技师 论文 （国家职业资格二级） 论文题目： 35KV变电站设计 姓 名： 身份证号： 准考证号： 所在省市： 江苏省连云港市 所在单位： 1 关于变电站的作用和主要设备组成 摘摘 要要 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

2、输电和配电的集节点。 本次设计首先根据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 2 目录目录 摘 要 . 1 第1章 概述 . 3 1.1 变电站概述 . 3 第2章 电力系统及变电

3、站总体分析 . 5 2.1 变电站总体分析 . 5 2.2 供电规划和供电方案 . 5 2.3 主变选择 . 6 第3章 电气主接线选择 . 8 3.1电气主接线的设计原则和要求 . 8 第4章 电气设备选择 . 10 4.1 一次设备的选择 . 10 结论 . 12 致 谢 . 13 参考资料 . 14 3 第第1 1章章 概述概述 1.11.1 变电站概述变电站概述 变电站是电力系统的重要组成部分，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，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。电 气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主 接线的拟订直接关系着全站电

4、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。 1.2 变电站的作用和主要设备组成 水力、火力以及和核能等发出的电能，由于经济上的原因把电压升高， 用输电线送到变电站，在这里将电压降低，用输电线再送到其它变电站，或 通过输电线和配电线路送到用户。这样，在变电站除了把输电线送来的电压 和电流进行变换，集中和分配外，为了使电能的质量良好以及设备安全，还 要进行电压调整电力潮流控制以及输配电线和变电站的保护。 1.2.1 变电站主要设备组成 变电站为了起到电能再分配的作用，有主变压器、输电线和开关设备、 控制装置与互感器、避雷器、调相器设备和其它设备

5、组成。 1.2.2 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，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、配电线路时，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。 1.3 变电站的种类 变电站是电力系统的中间环节，根据在电力系统的地位和作用，可分为 以下几类： 1.3.1 枢纽变电站 枢纽变电站位于电力系统的枢纽点，电压等级一般为330kV以上，联系多 个电源，出线回路多，变电容量大，全站停电后将造成大面积停电或系统瓦 4 解

6、，枢纽变电站对电力系统的运行稳定和可靠性起着重要作用。 1.3.2 地区变电站 地区变电站是一个地区和一个中小城市的主要变电站，电压等级一般为 220kV，全站停电后将造成该地区和城市供电的紊乱。 5 第第2 2章章 电力系统及变电站总体分析电力系统及变电站总体分析 2.2.1 1 变电站总体分析变电站总体分析 2.1.1 变电站的建设的必要性 为了满足工业发展和城乡用电的的需要，需新建35kV变电站一座.本次设 计任务内容是高庄新建35kV降压变电站的设计，本次设计的主要任务是电气 部分的设计和计算。 2.1.2 站址选择 1土建专业的配合问题 一个设计良好的变电站，除了技术先进、设备良好、

7、电气开关设备和构 架布置整齐合理、控制操作维护方便外，配电建筑也要求美观大方、通风采 光良好，给运行人员创造一个舒适的环境。 变电站的土木建筑是供配电的一个重要组成部分，如何在保证安全配电 距离的前提下，因地制宜，设计出外型新颖、美观大方的配电建筑，是必须 与土建专业技术人同密切配合、精心设计、精心施工的，比如过去有的变电 站为了变压器的防爆防火问题，没有与土建配合好，使得10kV高压配电间不 能开门开窗，影响了高压室的通风采光，如果有10kV高压室外墙预埋好进线 架或电缆沟把主变10kV侧的进线改为架空进行或电缆沟埋设，就可以把变压 器布置在防火防爆的距离之外，这样布置即可以使得进线美观，一

8、次设备排 列整齐、视野开阔，又能使10 kV高压配电可配置大玻璃和开设大门，妥善解 决了通风和采光问题。 2变电站具体位置与选址原则 (1)接近负荷中心。 (2)进出线方便。 (3)便于设备运输。 (4)根据需要适当考虑发展。 (5)尽量设在污染源的上风。 (6)尽量避开多尘、震动、高温、潮湿有爆炸、火灾等场所。 (7)不应设在厕所、浴室或生产过程中地面经常潮湿和容易积水场所的正 下面。 2.2 2.2 供电规划和供电方案供电规划和供电方案 6 做好供电规划，是搞好设计、建设35kV变电站送变电工程的重要前提， 过去在供配电中，往往不经过全面规划就进行变电站的设计和施工建设（至 少对全面规划做

9、得不够全面和细致），所以经常出现许多不合理现象：变电 站选址布局不合理、主变或输电线路截面选得过小、设计标准过低、不考虑 经济效益及供电的可靠性等等，甚至出现一条35kV线路上“T”接多个变电站 的现象，从而导致供电的可靠性差，电压损失大，有些变电站35kV侧及10kV 侧均为熔断丝保护，常常造成越级跳闸，扩大停电范围。此外，变电站选址 远离负荷中心或离县城圩镇过远，维护管理和生活上都不方便，所以在做好 供电规划设计后，可以避免和杜绝上述不合理的现象。 该变电站计安装主变两台，2#主变作为热备用，一次性设计并建成，设 备一期上齐。供电方案，取35kV电源为变电站的电源，新建35kV变电站，导

10、线型号LGJ-400，供变电站1#、 2#主变。新建35kV总站与35kV区域变电站连 接，直接接出10kV保安电源。 图2-1供电规划 2.3 2.3 主变选择主变选择 2.3.1 变压器的电压绕组材料的选择 作为电源侧，为保证向线路末端供电的电压质量在有10%电压损失情况下 X*=0 LGJ-400 2.5km X*=0 LGJ-400 2.5km S9-4000/35S9-4000/351#2# 37KV 10.5KV 系统1系统2 7 线路末端的电压应保证在额定值，所以电源侧的主变压器电压按100%额定电 压选择，降压变压器作为末端可以按额定电压选，35kV侧应选38.5kV，10kV

11、 侧应选10.5kV变压器的绝缘水平也称绝缘强度由设备绕组最高相间电压有效 值 Um决定。绕组的材料为铜线。 2.3.2 主变压器保护 电力变压器是电力系统中大量使用的重要的电气设备,它的故障将对供电可靠 性和系统正常运行带来严重的后果,同时大容量变压器也是非常贵重的设备, 因此必须根据变压器的保护的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的保 护。 变压器故障可分为油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障包括相 间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路；油箱外部故障包括引线及套管处 会产生各种相间短路和接地故障。变压器的不正常工作状态主要由外部短路 或过负荷引起的过电流、油面降低。 对于故障和不正常

12、工作状态变压器应装设如下保护： 1.为反应变压器油箱内部各种短路和油面降低，对于0.8MVA及以上的油 侵式变压器和户内0.4MVA以上变压器,应装设瓦斯保护。 2.为反应变压器绕组和引线的相间短路,以及中性点直接接地电网侧绕组 和引线的接地短路及绕组匝间短路,应装设纵差保护或电流速断保护。对于 6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器, 以及6.3MVA及 以上的所用变压器,应装设纵差保护。 3.为反应变压器外部相间短路引起的过电流和同时作为瓦斯、纵差保护 (或电流速断保护)的后备应装设过电流保护.例如,复合电压起动过电流保护 或负序过电流保护。 4.为反应大接地电流

13、系统外部接地短路,应装设零序电流保护。 5.为反应过负荷应装设过负荷保护。 8 第第3 3章章 电气主接线选择电气主接线选择 3 3.1.1电气主接线的设计原则和要求电气主接线的设计原则和要求 1、考虑变电所在电力系统中的地位和作用 变电所在电力系统中的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所是 枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于 它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性 的要求也不同。 2、考虑近期和远期的发展规模 变电所主接线设计应根据510年电力系统发展规划进行。应根据负荷的 大小和分布、负荷增长速度以及地区网络情况和潮流分布，并

14、分析各种可能 的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。 3、考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响 对一级负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证 全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个 电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。 4、考虑主变台数对主接线的影响 变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。 通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对 主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小， 对主接线的可靠性、灵活性要求低。 5、

15、考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响 发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检 修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无 而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运； 当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 根据我国能源部关于220500kV变电所设计技术规程SDJ288规定： “变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划 容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应 综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建 等要求。” 9

16、1、可靠性 所谓可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡 量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用 的主接线，经过优先，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它 的各组成元件，包括一、二部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑 一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可 靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的而是相对的。一种主接线对某些变电 所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。评价主接线可靠性的标志 是： （1）断路器检修时是否影响供电； （2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的 长短，以及

17、能否保证对理要用户的供电； （3）变电所全部停电的可能性； 2、灵活性 主接线的灵活性有以下几方面要求： （1）调度要求。可以灵活的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷； 能够满足系统在事故运行方式下、检修方式下以及特殊运行方式下的调度要 求。 （2）检修要求。可以方便的停运断路器、母线及其继电保护设备进行安 全检修，且不致影响对用户的供电。 （3）扩建要求。可以容易的从初期过渡到终期接线，使在扩建时，无论 一次和二次设备改造量最小。 3、经济性 经济性主要是投资省、占地面积小、能量损失小。 电气主接线是由电气设备通过连接线，按其功能要求组成接受和分配电 能的电路，成为传输强电流、高电压的网

18、络，故又称为一次接线或电气主系 统，变电站的主接线是实现电能输送和分配的一种电气接线。 10 第第4 4章章 电气设备选择电气设备选择 4 4. .1 1 一次设备的选择一次设备的选择 4.1.1 断路器 1.选择断路器时应满足以下基本要求： （1）在合闸运行时应为良导体，不但能长期通过负荷电流，即使通过短 路电流，也应该具有足够的热稳定性和动稳定性。 （2）在跳闸状态下应具有良好的绝缘性。 （3）应有足够的断路能力和尽可能短的分段时间。 （4）应有尽可能长的机械寿命和电气寿命，并要求结构简单、体小、重 量轻、安装维护方便。 2.断路器选择的具体技术条件： （1）工作电压： g U（电网工作电

19、压） n U； （2）工作电流： max.g I（最大持续工作电流） n I； （3）断流容量： SSKN；35/600DW （4）动稳定校验： 3 maxch ii； （5）热稳定校验： imat tII 22 . 本变电站设计35kV断路器选用 35/600DW 户外多油高压断路器配；10kV选用 10/630ZN 真空断路器。 4.1.2 隔离开关 隔离开关是高压开关设备的一种，它主要是用来隔离电源，进行倒闸操 作的，还可以拉、合小电流电路。 1.选择隔离开关时应满足以下基本要求： （1）隔离开关分开后应具有明显的断开点，易于鉴别设备是否与电网隔 开。 （2）隔离开关断开点之间应有足够的

20、绝缘距离，以保证过电压及相 间闪络的情况下，不致引起击穿而危及工作人员的安全。 11 （3）隔离开关应具有足够的热稳定性、动稳定性、机械强度和绝缘 强度。 （4）隔离开关在跳、合闸时的同期性要好，要有最佳的跳、合闸速 度，以尽可能降低操作时的过电压。 （5）隔离开关的结构简单，动作要可靠。 （6）带有接地刀闸的隔离开关，必须装设连锁机构，以保证隔离开 关的正确操作。 2.隔离开关选择的具体技术条件 （1）工作电压： g U（电网工作电压） n U； （2）工作电流： max.g I（最大持续工作电流） n I. 由于高压开断器没有连续过载的能力，在选择其额定电流时，应满足各 种可能运行方式下回

21、路持续工作电流的要求，及取最大持续工作电流 max.g I 。 （3）动稳定 3 ch i max i 式中： ch i 三相短路电流冲击值 max i 断路器极限通过电流峰值 （4）热稳定 imat tII 22 式中： I 稳态三相短路电流； ima t 短路电流发热等值时间（又称假想时间）； ima t 隔离开关t秒热稳定电流 本变电站35kV隔离开关选用5 35/600GWG型；10kV隔离开关选用10 /200GNT 型。 12 结论结论 本次设计的主要任务是35KV变电站的一次设计，设计的内容主要是电气 一次部分的设计和计算。它包括35KV、10KV两个电压等级，本设计要对电力 系

22、统和变电站进行总体分析，然后确定变电站站用主变压器的型号和电气主 接线的型式，并在此过程中进行系统的短路电流计算等，在具体计算后，进 行设计使建站合理化，并进行防雷设计，保证安全，同时要综合考虑负荷的 级别性质及系统运行的方式和短路点的选择。 在本次设计过程中也遇到不少问题，比如在进行短路电流计算时短路点 的选择,如果基值选择不当就会给计算过程带来很多复杂转换，在电气设备的 选择、短路电流的计算以及高压防雷技术等方面遇到了一系列的问题，在老 师和同学的细心指导和帮助下,进行设计方案比较,计算,查找相关资料对遇到 的困难一一解决,对此有了深入细致的了解,为以后的工作打下了坚实得基础。 为了使系统

23、的可靠性不断提高，这就要求我们要具有很高的综合素质和 先进的设备。而且，随着社会的发展，电力的作用越来越重要，所以更需要 可靠的系统保护。保证电力系统可靠运行将面临许多新的问题，所以我们应 在电力系统的保护上，从设计、设备、人员、技术、运行等多方面深入研究 和探讨。 13 致致 谢谢 设计过程中，先后完成了资料的收集和分析、主接线设计方案的拟定和 筛选。通过这次设计，让我学到了未曾接触到东西。对自己专业的学习更加 坚定信心。 在此我感谢精心辅导我的老师，老师在百忙之中对我的设计给予了细致 的指导和建议,对我的辅导耐心认真，并给我提供了大量有关资料和文献，使 我的这次设计能顺利完成。通过这次设计使我对以前学习的知识得到了更深 的了解,并使知识得到了进一步的巩固。 14 参考资料参考资料 (1) 发电厂电气部分水利电力出版社. (2) 供配电技术电子工业出版社. (3) 电气二次回路及其故障分析化学工业出版社. (4) 变电站设计（10-220KV）辽宁科学技术出版社. (5) 电力设计工程电气设备手册水利电力出版社.