毕业设计35kV变电所设计论文终稿.docx

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毕业设计35kV变电所设计论文终稿

135kV变电所设计论文第一节设计方案确定变电所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是联系上级变电所和用户的中间环节起着变换和分配电能的作用。

电气主接线是变电所的主要环节电气主接线的拟定直接关系着变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定是变电所电气部分投资大小的决定性因素。

本次设计为35KV海迪变电所初步设计所设计的内容力求概念清楚层次分明。

本设计在撰写的过程中曾得到老师和同事们的大力支持并提供大量的资料和有益的建议对此表示衷心的感谢。

龙矿集团基地35kV变电所于1994年投入运行主变容量为两台2500kVA变压器主要负担社区居民生活用电企业办公用电等。

随着集团公司的飞速发展两台主变不能满足用电负荷要求附近很多企业由于受用电负荷限制不能正常生产另外由于用电负荷中心偏移压降增大用电损耗增加不能保证用户的电能质量为此拟在公司机关再建一座35kV变电所以满足机关居民生活用电和周围企业生产用电要求。

一、设计思路煤矿供电系统电压等级多为110kV、35kV、6kV等采用中性点不接地的供电方式拟建的35KV变电所从基建投资、电能损失等经济指标及电能质量、供电可靠性、配电合理性等技术指标综合分析主变压器拟采用2台35kV三相三绕组油浸式自冷降压变压器分为三个电压等级35KV、10KV6kV各个电压等级均采用单母分段的主接线方式供电35kV、10kV6kV均用于中性点不接地系统。

其中机关居民生活用电采用6.3/0.4降压变压2器距变电所距离较远的用电大户采用10.5/0.4的降压变压器这样能减少线路投资、降低线路损耗提高电能质量同时能够充分利用现有运行变压器减少不必要的损失。

二、主要设备设计方案1、一次设备1主变压器采用新型节能产品采用可调整电压的有载调压变压器SSZ11型。

2变电所内35kV配电装置采用JYNl—40.5（Z移开式交流金属封闭间隔式开关柜6Kv、10KV配电装置采用JYN2—12移开式交流金属封闭间隔式开关柜。

3馈线断路器采用ZN12-12真空断路器,实现高压断路器无油化,电流、电压互感器全封闭浇注式。

435kV及10kV、6kV避雷器采用合成绝缘金属氧化锌避雷器。

5操作机构为电动机储能开关一体机构具备手动功能。

2、二次设备变电所采用微机保护装置具备控制功能保护功能实时监控功能中央信号传输

等功能有利于提高供电的可靠性预防事故的发生及提高处理事故的应变能力。

3、集控台经过网络数据传输将数据传输到集中控制室通过计算机进行系统监控、遥控操作、远程抄表等操作大型模拟屏与监控计算机联网。

3第二节变电所负荷估算和变压器选择一、各组用电负荷统计在变电所负荷统计时首先把不同工作制下的低压用电设备的额定功率或额定容量换算成统一工作制下的额定功率单相负荷换算成等效的三相负荷然后计算各组低压用电设备的计算负荷将各组低压负荷汇总出低压总负荷后再选择变压器将低压计算负荷与变压器损耗相加算出变压器一次侧的高压计算负荷表2-1为各馈线用电负荷的统计统计过程中考虑以下几方面的因素1、长时工作制用电设备的功率等于其额定功率。

2、短时工作制用电设备的功率按照额定功率考虑如该设备正常时不使用统计该线路负荷时不考虑。

表2-135kV变电所负荷统计表线路名称变压器容量kVA最大有功负荷kW最大无功负荷kVar功率因数年最大有功负荷利用小时工程处线12006003000.895000海迪线16005602600.913000技工学校4002601300.894000昂特公司6150280017000.854500隆基公司4800340020000.867000海盟公司3000180011000.856000中心医院线4803001200.933000小计176309720561043、照明设备功率为灯泡上标出的额定功率对于荧光灯及高压水银灯等计入整流器的功率为灯管额定功率的20%和8%4、对单相用电设备均衡分配到三相上当回路中单相负荷的总容量不超过同回路对称负荷的设备总容量的15%时该回路全部负荷按照三相对称负荷计算当回路中单相负荷的总容量大于同回路对称负荷的设备总容量的15%时将单相负荷换算成等效三相负荷。

1单相用电设备接于相电压时将最大负荷相的计算负荷乘以3得三相计算负荷。

Pca=3Pca.φQca=3Qca.φ式中PcaQca——等效三相有功、无功功率计算值kW、kVar。

Pca.φQca.φ——负荷最大一相单相负荷的有功、无功功率计算值kW、kVar。

2单相用电设备接于线电压时将最大负荷相的计算负荷乘以3得三相计算负荷。

Pca=3Pac.WQca=3Qca.WPca.WQca.W——负荷最大的线间单相负荷的有功、无功功率计算值kW、kVar。

二、变电所总计算负荷将表2-1中的各回路计算负荷相加再乘以最大负荷的同时系数即为变电所的计算负荷。

P∑=Ksp∑Pca=9720×0.85=8262（kWQ∑=Ksq∑Qca=5610×0.9

0=5049（kVarS∑=22QP=2250498262=9683（kVAP∑、Q∑、S∑变电所负荷总有功、无功、视在功率计算值。

∑Pca、∑Qca变电所各组用电设备的有功、无功功率计算值之和。

Ksp、Ksq各组用电设备最大负荷不可能同时出现的组间最大负荷的同时系数。

取Ksp=0.85Ksq=0.9。

5三、电容器选择海迪变电所出线分为两个电压等级6kV用户为矿区居民生活用电和办公用电用电负荷少功率因数在0.90以上因此6kV母线不装设并联补偿电容器。

在10kV母线加装电容器柜进行人工补偿以提高变电所的功率因数。

10kV母线的功率因数cosф=1SP=22]9.0110020001700[]85.0180034002800[85.0180034002800（=0.844电容器无功补偿容量Qc=PΣ（tanф-tanфac=2100kVar（取补偿后的功率因数cosф=0.95。

查阅有关产品信息电容器采用TBB10.5-ZB-3000,最大补偿容量为3000kVar。

TBB-ZB-6/10系列高压自动补偿装置是针对6-10kV供电网开发的新产品。

以往变电所采用固定电容器组进行补偿造成在用电高峰时欠补用电低谷时过补以及在用电设备发生变更时电容器组与系统不再匹配无法达到补偿效果。

由于供电系统严格要求不许过补偿致使很多已装设的补偿装置拆除或退出运行造成了很大的经济损失。

TBB-ZB系列高压自动补偿装置解决了上述问题根据系统无功功率的变化投切电容器组使系统的功率因数保持在0.95以上解决了供电网的过补和欠补偿问题。

该系统保护电路齐全有过载、短路、过补、过热、过电压、欠电压、三相不平衡等保护。

四、主变压器选择变电所中主变压器的容量是按照补偿后变电所负荷总容量几变压器台数和运行方式决定的同时考虑5~10年的发展规划考虑集团公司发展规模。

6补偿后变电所负荷总容量1、10kV负荷总容量由于采用自动补偿补偿后功率因数按0.95计算Sac1=cosP=95.06800=7158（kVA2、6kV负荷总容量Sac2=22]9.0120130260300[]85.0300260560600[=1633（kVA主变压器负荷总容量Sac=Sac1+Sac2=7158+1633=8791（kVA主变压器选用35kV三相三绕组油浸式自冷降压变压器容量10000kVA两台一台运行一台备用。

将来用电负荷超过10000kVA时将两台主变并列运行。

主变压器技术参数（1型号SSZ11-1000035/10.5/6.3（2额定电压35±2×2.510.5kV6kV（3额定容量10000/10000/10000kVA（4额定频率50Hz（5接线组别Y

y0d11（6阻抗电压7.5（7冷却方式自冷（8中性点运行方式35kV、6kV均用于中性点不接地系统。

第三节变电所位置及供电电源的确定7一、变电所位置确定变电所位置选址合适与否将直接关系到供电的可靠性、经济性和安全性经过反复论证选择变电所建在海迪小区南侧原海迪药业院西南角名称为35kV海迪变电所。

选择此位置基于以下几方面的考虑1、该位置接近负荷中心变电所的南侧为昂特公司、隆基公司等负荷北侧为海迪小区、工程处、技校等用电负荷。

2、该地段不属于农田属于沙滩地带不占用耕地。

3、变电所周围交通运输方便水源、暖气、通讯可以从海迪小区接入周围无污染。

4、变电所周围没有大型建筑电源的进出十分方便。

5、地质条件适宜海拔高度为4.5米加上建筑基础可以防止50年一遇的海水侵蚀。

6、变电所周边地形开阔为变电所将来发展留有余地。

二、变电所供电电源的确定海迪变电所的供电电源分别来自两个不同的变电所如图3-1海迪线引自35kV主井变电所35kV母线327开关它作为海迪变电所的主供电源海基线引自35kV基地变电所35kV母线312开关海基线作为海迪变电所的备用电源正常情况下带电备用。

海基线作为海迪变电所和基地变电所的联络线可以互为备用即当矿务线停电检修时基地变电所可以通过海基线送电当海迪线停电检修时海迪变电所可以通过海基线送电这样两个变电所用电的可靠性大大提高。

35kV海迪线线路长度约9kM线路敷设采用架空线路35kV海基线利用现有的电缆沟敷设电缆长度约3kM。

8主井变电所基地变电所矿务线海基海迪变电所线海迪线图3-1海迪变电所供电电源第四节电气主接线的选择一、变电所一次接线的确定从供电电源来看海迪变电所由两路供电电源如果采用外桥接线变电所进线一次侧没有保护当主井变电所、基地变电所、海迪变电所形成环行供电时对变电所安全运行不利内桥接线一次侧虽然有线路保护但主变压器与线路均由受电断路器保护相互有影响

而且主变压器切换不方便由于隔离开关切合线路空载电流和变压器空载电流均不超过2A线路电容电流和变压器的空载电流超过2A。

根据变电所上述条件不宜采用外桥和内桥接线应采用由5个断路器组成的全桥接线。

这样可以提高供电的可靠性倒闸操作也灵活方便。

9为了测量和保护需要在35kV母线两段分别装设电压互感器和避雷器电压互感器和避雷器安装于一个手车内共用一个隔离开关电压互感器用熔断器保护在35kV母线加装35/0.4站用变压器一台作为变电所操作、保护、照明用电。

二、变电所二次接线海迪变电所电力用户负荷性质分为一、二、三类负荷中心医院作为矿山急救中心同时也是交通事故绿色通道属于一类负荷周围大的用电企业一旦停电将造成重大经济损失属于二类负荷还有生活用电等三类用电负荷根据用电负荷特点变电所二次母线6kV10kV均采用单母线分段运行10kV侧昂特公司、隆基公司、海盟公司采用双回电源在10kV一段母线加装电容器柜6kV侧海迪线、工程处、技校、基地线均采用双回路电源。

上述电源分别接于10kV和6kV开关柜开关柜采用移开式交流金属封闭间隔式开关柜。

为了测量和保护需要在10kV、6kV母线两段分别装设电压互感器和避雷器电压互感器和避雷器安装于一个手车内共用一个隔离开关电压互感器用熔断器保护。

海迪变电所供电系统草图见图4-1三、变电所系统运行方式变电所投入运行后负荷按照统计为8800kVA因此一台变压器能够满足要求运行方式为35kV线路运行海迪线海基线在基地变电所送电热备用35kV母联投入运行1#主变压器运行2#变压器备用1#主变带6kV四母线、五母线、10kV四母线、五母线运行6kV和10kV双电源供电的用户一条线路运行一条线路送电备用。

随着企业生产规模的扩大用电负荷不断增长当一台主变满足不了用电要求时将1#、2#主变压器并列运行其它运行方式不变。

10第五节短路电流计算为了正确选择电气设备选择和整定保护定值确定系统接线和运行方式判断接线和运行方式供电的安全性和可靠性需要对系统短路电流进行计算。

d3d2d1L

2d4L1L3d5300MVAL435kV35kV10kV图5-1短路电流计算图图5-1为海迪变电所供电系统图中所绘部分与短路计算有关。

系统短路容量Sd=300MVAL1=10kMX01=0.4Ω/kmX02=0.08Ω/km2×10000kVAud%=7.5%U1e=37kVU2e=10.5kVL21=2.5kML22=2.5kML3=5kML4=7kM以上线路L1L21L3L4为架空线,L22为电缆。

1、各元件的电抗隆基线海盟线昂特线11电源的电抗XX=dpSU2=300372=4.56Ω线路阻抗XL1=X01L1=0.4×10=4ΩXL21=X01L21=0.4×2.5=1ΩXL22=X02L21=0.08×2.5=0.2ΩRL2=2.5×0.15+2.5×0.103=0.633ΩXL2=XL21+XL22=1.2ΩZL2=2222llRX=22633.02.1=1.36ΩXL3=X01L3=0.4×12=4.8ΩRL3=12×0.15=1.8ΩZL3=2323llRX=228.18.4=5.126ΩXL4=X01L4=0.4×7=2.8ΩRL4=7×0.15=1.05ΩZL4=2424llRX=2205.18.2=2.99Ω变压器电抗Xb=ud%eeSU21=7.5%×10372=10.3Ω2、各短路点总电抗d1点电抗Xd1=XX+XL1=4.56Ω+4Ω=8.56Ωd2点电抗12Xd2=Xd1+2bX×2373.6=23.1056.8×2373.6=0.397Ωd3点阻抗Xd3=Xd2+ZL2=0.397+1.36=1.757Ωd4点阻抗Xd4=Xd2+ZL4=0.397+5.126=5.523Ωd5点阻抗Xd5=Xd2+ZL5=0.397+2.99=3.387Ω3、各短路点的短路电流d1点短路kAXUIdpd50.256.8337313（1ich1=2.55I”=2.55×2.50=6.375kAIch1=1.52I”=1.52×2.50=3.8kAMVAIUSdpd16050.237331d2点短路kAXUIdpd16.9397.036300323（2ich1=2.55I”=2.55×9.16=23.36kAIch1=1.52I”=1.52×9.16=13.92kAMVAIUSdpd10016.93.6332d3点短路kAXUIdpd07.2757.133.6333（313ich1=2.55I”=2.55×2.07=5.28kAIch1=1.52I”=1.52×2.07=3.15kAMVAIUSdpd237.203.6333d4点短路kAXUIdpd66.0523.533.6343（4ich1=2.55I”=2.55×0.66=1.685kAIch1=1.52I”=1.52×0.66=1

kAMVAIUSdpd2.766.03.6334d5点短路kAXUIdpd07.1387.333.6353（5ich1=2.55I”=2.55×1.07=2.73kAIch1=1.52I”=1.52×1.07=1.63kAMVAIUSdpd7.1107.13.6335将计算结果列表如下d1d2d3d4d5I（3（kA2.509.162.070.661.07ich（kA6.3823.365.281.692.73Ich（kA3.8013.923.1511.63Sd（MVA160100237.211.7第六节主要高压设备选择14一、高压开关选择根据海迪变电所的地理环境、用电设备电压等级最大长时工作电流及能够可靠地开断最大短路电流。

选择ZN12-40.5、ZN12-12型户内交流高压真空断路器。

ZN12型免维护户内高压真空断路器是吸收德国西门子公司3AH技术研制开发的40.5KV户内断路器具有结构简单开断能力强寿命长操作功能齐全无爆炸危险维修简便的特点适用于变电所配电系统的控制或保护尤其适用于开断重要负荷及频繁操作的场所产品具备以下特点选择断路器主要参数见表6-11、具有低电弧能量电压20200V及低截流值452、专用的弹簧储能式机构性能可靠3、灭弧室触头选用特殊材料开断能力强电寿命长使用寿命长达20年4、开关与机构一体式的布置结构紧凑合理体积小重量轻5、断路器机械寿命10000次。

表6-1ZN12-40.5真空断路器主要参数序号项目单位参数Ⅲ1额定电压kV40.52额定电流A16003额定短路电流kA31.54额定峰值耐受电流kA805额定短时耐受电流（4skA31.5156额定绝缘水平1min工频耐压kV95雷电冲击耐受电压1857额定短路电流开断次数次208切合额定电容器组电流A6309额定操作顺序分-0.3s-合分-180s-合分表6-1ZN12-12真空断路器主要参数序号参数项目单位技术参数1额定电压kV122额定短路开断电流kA31.53额定电流A12501600200025004额定峰值耐受电流kA805额定短时4S耐受电流kA31.56额定短路关合电流峰值kA807额定短路电流开断次数次508额定操作顺序分0.3S合分-180S合分二、母线选择1、材料及母线形状。

变电所中各种母线材料常用的为铜、铝材料铜的导电性好抵制化学侵蚀性强因此在大电流装置中或在有化学侵蚀的地区宜采用铜母线铝的电阻率为铜的1.5—2倍但铝的比重比铜小的多所以铝的耗材重量仅为铜的40—50%。

总的来看用铝母

线比较经济海迪变电所所以母线安装于室内因此采用铝母线。

母线截面形状在电压为35kV几以下的屋内配电装置中都采用矩形截面因为它冷却条件好对交流集肤效应影响小为了改善冷却和减少集肤效应的影响采用矩形母线边长比为1/5—1/12。

2、按允许载流量选择母线截面16正常工作时最大持续电流考虑两台变压器同时运行在可能超载40%负荷下持续工作视在功率28000kVA35kV持续电流461A选用50*6铝母线6kV持续电流为2347A,选用LMY-120*8铝母线。

A1=300mm2A2=960mm2。

3、按短路热稳定条件校验Amin=isksstKCI=15.019538000=154<300mm2Amin1=isksstKCI=15.01.195139200=595960mm2短路热稳定条件校验满足要求三、电压互感器选择35kV电压互感器是户内型互感器选用JDZX9-35型电压互感器该互感器采用环氧树脂浇注成形为支柱式全封闭结构适用于额定频率为50Hz或60Hz额定电压为35kV户内装置的电力系统中连接在相与地间做电能测量和继电保护用二次测量绕组输出100/3V电压供电能测量用100/3V电压为剩余电压绕组接成开口三角形用以发生接地故障时做继电保护用当互感器在额定电压下励磁时能承受1秒外部短路而无损伤。

二次绕组额定负载及准确级次主二次绕组为30VA,0.2级辅助二次绕组为100VA,6P级.10kV、6kV电压互感器是户内型互感器选用JDZJ型电压互感器,该型互感器是用环氧树脂浇注的半封闭式电压互感器供户内频率为50Hz6、10kV电力系统作电压、电能测量及继电保护用。

二次绕组额定负载及准确级次主二次绕组为60VA0.5级辅助二次绕组为100VA6P级。

四、电流互感器选择1、互感器选择1735kV电流互感器采用浇注绝缘的电流互感器互感器变比、准确等级、及二次容量见下表表6-235kV电流互感器变比、二次容量、准确等级变比、容量、准确等级保护极测量极进线300510P1050VA30050.230VA变压器计量200510P1050VA20050.230VA变压器差动300510P1050VA30050.530VA6kV、10kV电流互感器采用浇注绝缘的电流互感器互感器变比、准确等级、及二次容量见下表表6-36kV、10kV电流互感器变比、二次容量、准确等级第七节继电保护和自动化装置选择随着计算机技术的发展微机保护技术也得到广泛应用海迪变电所采用微机保护主要从以下几个方面考虑的1变电所综合自动化程度提高断路器的停送电操作中间环节

减少降低了人为操作事故提高了安全运行水平。

2微机保护装置采用网络通讯方式与当地的监控系统进行通讯二次接线大量减少所有的安装操作更加安全、可靠、方便。

3可实现变电所无人职守精简人员优化人员配置提高企业的整体效益。

变比、准确级、容量保护极测量极进线1500510P1060VA150050.230VA母联1500/510P1060VA1500/50.510VA出线50600510P1020VA5060050.510VA18一、综合自动化系统达到的功能一35kV线路保护测控（1保护装置DF3323Aa.两段过电流保护b.三相一次重