35kv降压变电站设计x下Word文档下载推荐.docx
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第五章：
电气设备的选择………………………13
5.1变压器保护隔离开关、断路器的选择……13
5.2母线保护的电流互感器选择………………15
5.3电压互感器的选择…………………………16
5.4电抗器的选择………………………………17
5.5高压熔断器的选择…………………………18
第六章：
变电站防雷和接地设计………………19
6.1变电站对直击雷的防护措施………………19
6.2变电站对雷电波的防护措施………………20
6.3避雷针的保护范围计算……………………21
6.4接地设计……………………………………22
第七章：
配电装置的设计………………………23
7.1配电装置的基本要求………………………23
7.2配电装置的分类……………………………23
7.3各类型配电装置的特点……………………24
第八章：
设计总结………………………………29
参考文献
1、引言
电能是当今社会利用最广泛、地位最为重要同时也最为高效的能源。
电能的使用直接促进了人类的进步和发展，成为最伟大的发明之一。
变电站它同时连接发电厂和用电户，它的运行状况直接影响着电力系统整体的好坏，在中间起着聚积电能和分配电能的功能。
它的安全与否直接决定了整个电网的安全。
1.1原始资料简介
曾都区位于随州腹地，属地级随州市政府驻地。
随州市地处长江流域和淮河流域的交汇地带，东承武汉，西接襄阳，北临信阳，南达荆州，居“荆豫要冲”，扼”汉襄咽喉”，为”鄂北重镇”，是湖北省对外开放的“北大门”，国家实施西部大开发战略由东向西的重要接力站和中转站。
随州市交通便利，京广铁路、汉渝铁路、宁西铁路和107、312、316国道以及汉十高速公路、随岳高速公路，麻竹高速公路贯穿全境。
曾都区行政面积为1316km2，供电面积为126.7km2、供电人口62.4万人、全社会最大负荷286.5MW，售电量共12.98亿kWh，110kV及以下综合线损率7.42%，10kV及以下综合线损率为7.62%，供电可靠率（RS-3）为99.965%、综合电压合格率为99.973%，一户一表率为100%，户均配变容量为2.15。
从“十而五”进入“十三五”，曾都区加大推进工业化进程，紧紧围绕“五个湖北”建设和“圣地车都”战略。
曾都区新增报装容量26.94万kVA，负荷预测方法采用年均增长率法与回归模型法、灰色模型法，运用多种数学模型，取三种方法的加权平均值作为曾都区全社会用电量的预测结果。
根据曾都的实际情况，给出高、中、低三方案结果，如下表所示。
推荐采用中方案预测结果，2015年最大负荷为303MW，2020年负荷将达到489MW。
曾都区负荷预测结果下表。
表1-1最大负荷利用小时法预测负荷结果单位：
亿kWh
方案
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2015~2017年均增长率（%）
2018~2020年均增长率（%）
高方案
286.5
322.53
369.45
422.98
483.34
550.73
625.41
14.52
13.75
中方案
303
353
388
399
433.98
489
13.16
10.71
低方案
297.94
323.42
349.91
377.5
406.28
436.34
8.37
7.51
TMAX预测
4960
5118
4794
4760
5051
5068
4911
--
1.2张畈供区负荷预测
张畈供区位于曾都洛阳镇。
洛阳镇位于随州市南部，东邻府河、西止柳林、北抵何店、淅河，南与安陆、京山接壤。
距随州市区33km，版图面积228km²
，人口3.7万。
洛阳镇地处副热带北缘，地形以丘陵为主，属大洪山余脉。
洛阳镇资源丰富，重晶石、大理石、石灰石等矿藏储量大，品位高；
板栗、葛根、香菇等农产品遍布全镇；
银杏谷风景区驰名中外，新四军五师遗址、太乙古观等名胜古迹吸引大批游客。
汉十高速公路穿境而过，交通发达。
张畈村凭借洛阳镇的交通地理优势，依靠银杏谷风景区等旅游资源的带动，经济不断发展，人民生活水平得到提高。
随州经济增长、人民生活水平提高和“两改一同价”的切实实施，城乡工农业生产和人民生活用电呈现增长势头。
张畈负荷预测见下表：
表1-2张畈供电区负荷预测情况表（单位：
亿kwh、MW）
年份项目
张畈供区
负荷
1.91
2.10
2.37
2.66
2.95
3.25
电量
0.040
0.048
0.054
0.062
0.069
0.078
张畈供区2014年电量0.040亿kwh，负荷达到1.91MW，预测2019年电量将达到0.078亿kwh，负荷达到3.25MW。
1.3工程建设必要性
根据以上分析，新建张畈35kV配电站工程可实现以下功能：
1、解决张畈供区10kV电网供电卡口及低电压问题。
目前张畈供区在建和已有企业用电主要靠35kV洛阳变10kV洛55张畈线供电。
新建张畈35kV配电站，可为当地用户提供电源点，减少10kV供电半径，解决当地低电压及线路重载问题。
2、可以满足张畈供区负荷发展。
随着经济增长、人民生活水平提高，城乡工农业生产和人民生活用电呈增长势头，张畈供区负荷不断增长，该工程建成后将满足该区域用电负荷的需求，促进区域的经济发展，进一步提高该区域人民生活水平。
新建张畈35kV配电站工程，将对该区域经济快速发展提供有力支持。
综上所述，根据负荷预测，针对张畈供区缺乏35kV变电站布点的问题，为提高供区供电可靠性，满足负荷增长需要，让35kV配电站深入到供区负荷中心，起到合理调配供区中心负荷、优化10kV网络结构、缩短供电半径、降低损耗、提高供电可靠性的作用。
因此2018年在张畈村开工建设张畈35kV配电站工程是必要的。
2、电气主接线
2.1电气主接线设计简介
高压电器之间经过连接线相互连接起来的被称为电器主接线，它们主要的作用就是接收和配送电能的电路，相互连接节组成一个大的网络来进行传送高电压、大电流，它们另一个名字就是电气主系统。
它直接影响着配电装置的布置和形态，其次，它也关系着继保的布置，对电网的运行起着决定性的作用。
2.2电气主接线的特点
2.2.1单母分段接线的优缺点：
优点：
用断路器将母线分段后，分开母联断路器，可主动将故障隔离，维持正常端母线的用电[5]。
缺点：
扩建时，因向两个方向同时均衡扩建保持对称[1]。
2.2.2双母线接线的优缺点：
供电可靠，任意出线故障或隔离开关检修时只停该线路。
调度灵活，能快速适应系统运行方式和潮流变化的需要。
扩建方便，能向任意方向灵活的扩建。
隔离开关数目要与母线数目一致。
母线故障和检修时要进行倒闸操作，为了避免误操作需加装连锁装置[1]。
2.3电气主接线的选择
对原始资料的分析以及对以上几种接线方式的认知，现列出以下几种方案。
方案一：
单母分段接线；
10kv侧进出线为8回，可对重要用电单位采用双回路供电，增加供电的可靠性。
方案二：
单母线接线；
10kv侧单母接线，当维修出线端断路器时，会中断对该线路的用电。
方案三：
双母线分段接线；
10kv侧双母分段接线，当任意母线分段检修其中任何线路都不需停电。
项目
可靠性
灵活性
经济性
单母分段接线
可靠性高
1、调试检修灵活；
2、各电压等级接线都便于扩建
设备较多，投资大经济性较差
单母线接线
可靠性较高
1、灵活性较好；
2、扩建方便
1、设备相对较少，投资较小；
2、减少占地面积。
双母线接线
1、灵活性好
2、接线较为复杂
1、设备相对较多投资较大；
2、占用面积过大，投资较大。
表2-1接线方式的比较
综合以上几种方案的比较我们应选择第二个作为本变电站的主接线。
3、主变压器的选择
3.1主变压器台数的确认
3.1.1选择原则：
（1）满足供电可靠性，一般使用两台主变压器；
（2）为了满足系统运作时的可靠性与灵敏性，如有重要负荷的变电站，一般选择两台三绕组变压器，应为使用三绕组变压器占地面积小，运行及维护方便，价格也低于四台双绕组变压器，因此应选用两台三绕组变压器。
（3）装有大于2台主变的变电站中，在其中任意1台事故后剩余的容量应满足大于该总负载的七成及以上，并能保证正常的供电。
3.1.2主变压器台数的确认：
主变压器台数的要求:
（1）对本变电站，在配网侧已经形成环网的情况下，变电站应设计2台主变压器为宜。
（2）对只带有二级、三级负荷的变电站，可以只采用1台变压器
因为本变电站与电网关联较为紧密，且带有部分一级负荷，故采用2台主变压器并列运行。
3.2主变压器容量的选择：
3.2.1主变压器容量的确定：
（1）一般按本站所在区域五到十年的规划负荷考虑，也还要思量到今后十到二十年的用电增长。
根据主变压器的容量确定原则，一台主变可以保证全体负载的七成以上。
结合上面的资料可知S总=800*6=6400kwA
综合以上数据考虑，本变电站的单台主变压器额定容量为SN=4000KVA。
3.2.2绕组连接方式的选择：
本设计中的变电站有两种电压等级35kv和10kv，采用双绕组变压器，变压器绕组的连接方式是Y／△。
3.2.3中性点连接方式的选择：
根据设计规范可知，在10-63kv的配网中一般中性点都是采取不接地的方式。
单相接地短路时，10kv侧短路电流不大于30A或者35kv侧短路电流不大于10A的时候，中性点通常采用消弧线圈接地。
因为35kv侧有中性点，所以可以直接装设在中性点上可共用一组消弧线圈，所以要采用的这一特性来补偿电容电流，使其最终的电流呈感性[6]。
3.3主变压器的选择结果：
根据《电力工程电气设备手册》选定的变压器额定容量为4000KVA，这里选择双绕组变压器，所选变压器的参数所示：
型号：
GT-4000／35
额定容量（KVA）：
4000
额定电压（KV）：
高压35±
8*1.25%；
低压10.5
连接组标号：
Yd11
空载损耗（kw）：
4.52
负载损耗（kw）：
28.8
阻抗电压（%）：
高-低22.8
最终选择两台GB-4000／35型变压器作为主变压器。
与该站邻近的变电站有：
110kV前进变（约28km），35kV府河变（约11km），35kV洛阳变（约11km）；
与该站邻近的35kV线路有35kV前府线、35kV前洛线。
1）110kV前进站距离本站站址较远，不推荐由110kV前进站直接引入电源。
2）35kV府河站现为单母线接线，现有主变两台（5+10）MVA,35kV出线一回（35kV前府线），35kV府河站被民房包围，35kV出线较困难，不推荐由35kV府河站直接引入电源。
3）35kV洛阳站现为单母线接线，现有主变两台（3.15+6.3）MVA,35kV出线两回（35kV前洛线与35kV前何线洛阳支线），规划出线一回（35kV洛阳-张畈线路）；
35kV洛阳站几无35kV出线廊道，不推荐由35kV洛阳站引入电源。
4）35kV前府线导线线径较细，型号为JL/G1A-70,JL/G1A-70极限输送容量为16.67MW，而府河站目前主变总容量为15MVA,已接近此极限值，因此不推荐由35kV前府线引入电源。
5）35kV前洛线导线型号为JL/G1A-150,JL/G1A-150极限输送容量为26.97MW，推荐由35kV前洛线引入电源。
结合国网湖北省电力公司十三五规划技术原则，张畈站以35kV电压等级接入系统。
结合110kV前进变、35kV府河变、35kV洛阳变运行情况，本期具体接入系统方案拟定如下：
新建前进—洛阳T接张畈35kV线路，张畈35kV配电站接入系统方案如图所示。
图3.1张畈变电站接入方案
4、短路计算
4.1短路的原因、形成及危害
用户供配电系统要求安全可靠，以保证正常电力的需要，但是由于各种原因，系统总会发生故障，其中最为严重的就是短路，它指的就是线路相与相或相与地之间的不正常连接。
短路形成的原因主要有：
（1）设备的绝缘自然老化、机械强度的下降和损伤；
（2）运行维护不当，不遵守操作规程引起的事故，管理不完善；
（3）自然灾害引起的线路倒塌，断线等。
短路的危害：
由于短路后线路的阻抗急剧下降，所以短路电流极具增大，在电压等级高的系统中，可能达到几十万安。
在电流极速加大的同时，系统电压却在降落，所以短路造成的后果往往都是有破坏性的。
因此可见，短路的后果十分严重，为了保证电气设备和电力系统的稳定运行，首先应尽可能的消除引起短路的一切原因，其次还应该在短路发生后尽可能快的切除故障，恢复电网的安全运行。
4.2短路计算的方法：
短路计算的方法有标幺值法、短路容量法、欧姆法。
欧姆法是短路计算中最基本的，但标幺值法在实际中使用更为广泛。
短路计算步骤：
（1）制作短路计算的电路图，并确定短路计算点。
（2）确定基准值，Sd=100MVA,Ud=Uav，并求出全部的短路计算点电压下的Id。
（3）计算出各元件标幺值电抗。
（4）挥出短路电流的等效电路图，并标出短路计算点。
（5）简化电路，并得到总电抗标幺值，计算短路容量。
4.3本设计中短路电流的计算：
计算回路电抗：
图4-1短路计算图
根据前面变压器参数可得：
计算各短路点短路电流
（1）K点发生三项短路时
图4-235kv侧K点短路时网络简化图
（2）
点发生三项短路时
图4-3
点短路时网络简化图
（3）
点发生三相短路时
图4-4
5、电气设备的选择
本工程所在地区为Ⅲ级污秽地区，因此根据《国家电网公司物资采购标准》，所有屋外电气设备外绝缘按Ⅲ级污秽等级设计，35kV和10kV系统设备的爬电比距≥3.1cm/kV。
5.1变压器保护隔离开关、断路器的选择：
5.1.1隔离开关的选择：
隔离开关的要求：
（1）隔离开关分开电路后应有清晰可见的断开点，来判断电路是否有电。
（2）分断点之间有充足的绝缘距离，保证不发生闪络危及操作人员的人身安全。
（3）隔离开关操作时同期性要好，具有合理的合、跳闸速率。
（4）隔离开关结构构造简单，动作迅速可靠，带接地刀闸的因装设闭锁装置，保证正确的操作。
35kv侧隔离开关的选择：
35kV主变进线设备：
选用35kV户外组合电器，含断路器、隔离开关、接地开关、电流互感器。
该设备技术先进，性能优良，可靠性高,维护工作量较小。
额定电压必须大于
kv，最大持续电流
。
因此选择GN27-40.5型设备，且它配备手动式杠杆操作机构。
表5-135kv隔离开关参数
短路时冲击电流为
动稳定电流的峰值
，所以动稳定性满足要求。
短路时的热效应为
*2.08=54.1KA2.s，隔离开关允许的热效应Ir2t=202*2=800KA2.s，因为800
54.1，所以可以得到该隔离开关满足热稳定的需求。
10kv侧隔离开关的选择：
该线路的
，且所选的隔离开关不小于通过断路器的最大持续电流Imax=1.05*12.52/（√3*10）=722.8A。
因此选择GN30-12型接地高压隔离开关。
表5-210kv隔离开关参数
短路时断路冲击电流是
隔离开关的动稳定电流的峰值
为100KA，所以动稳定满足要求。
*2.08=147.11KA2.s，隔离开关允许的热效应Ir2t=402*2=3200KA2.s，因为3200
147.11，故选择该型隔离开关。
5.1.2断路器的选择：
正常时起着投退线路和电气设备的作用，故障时要及时切断故障部分的连接，保证电网安全。
目前来看，SF6断路器是市面上主流的选择。
断路器的基本要求：
（1）他是优良导体，应该有充足的动、热稳定性。
（2）在跳闸时有好的绝缘效果。
（3）有充足的遮断容量和尽量少的分开闸刀时间。
（4）电气寿命和机械强度满足要求，结构简单，易于维护。
额定电压:
UN
U；
额定电流：
IN
Iarm；
热稳定校验满足：
I2ts.Q*tts.Q
I
2ti；
短路电流作用下持续工作时间：
tis=tse+tbr
tse保护动作时间，一般为0.15s左右，tbr为固有分闸时间，一般为0.25s左右。
35kv侧断路器的选择：
该回路的电压等级为35kv，其额定电流不小于通过断路器的最大持续电流
=1.05*12.03/（√3*10.5）=690A。
所以选择ZN12型断路器。
表5-335kv断路器参数
短路时流过断路器的电流IK=15.8A,断路器的额定开断电流为
，开断短路电流的能力能够符合要求。
流过该断路器的短路冲击电流为
，动稳定的限定值为
满足动稳定的要求。
最后进行断路器的热稳定性校验，短路持续时间为
短路的热效应为
断路器允许的热效应为QK=I”2t=31.52*4=3969KA2.s，因为3969＞54.1，所以热稳定性满足，最终选择ZN12型设备。
10kv侧断路器的选择：
Imax=1.05*12.52/（√3*10.5）=720A，所以10kv侧选择的断路器型号为ZN66A-12/T660-24。
表5-410kv断路器参数
流过该断路器的短路冲击电流为16.91KA，动稳定电流为50KA。
短路持续时间为
各项实验数据都符合要求，所以最终选择该型设备。
5.2电流互感器的选择
5.2.1电流互感器的基本须知
首先应考虑安装位置，35kv变电站配电装置一般选用瓷绝缘结构和树酯绝缘结构。
电流互感器的准确级不能低于所供测量仪表的准确级。
0.5-1.0级的电流互感器通常使用在变电站内的测控仪表中。
而变电站内的电能表使用的电流互感器必须不小于0.5级的。
其次，他们还需进行动热稳定的检验，以保证使用时的安全。
5.2.235kv侧电流互感器的选择：
一次回路最大持续工作电流
A
一次回路必须满足：
Un＞Unet=35kv
In＞Iw.max=693.64A
因为安装地点是在户外，所以电流互感器采用油侵瓷箱式绝缘结构。
准确级为0.5级。
表5-535kv电流互感器参数
热稳定校验：
2=2916
134.92，所以，满足热稳定要求。
动稳定校验：
内部动稳定
外部动稳定
KA。
综合上述条件，查阅设备表可优先使用LCWD1-35／1200
5.2.310KV侧电流互感器的选择：
35kv侧的流过回路的最大持续工作电流为
Un=Unet=10kv
In＞Iw.max=2427A
IN.OC＞IK2”=1.62KA
因为安装地点是在屋内，所以选用的电流互感器是树酯浇筑绝缘结构。
表5-610kv电流互感器参数
型号
准确级次
额定二次负荷（VA）
1S热稳定电流（KA）
动稳定电流（KA）
0.2
0.5
LZZB10-10/3000
0.2/0.5
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