电气及自动化技术论文.docx
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35KV变电所变电部分设计
摘要：
随着经济的发展，农村居民的生活水平显著提高，日常生活中家用电器越来越多，用电需求也越来越大。
现有的变电站已无法满足当地居民的用电需求，新建变电站并认真
分析未来的经济发展趋势，保留适当裕度显得十分必要。
本文根据任务书上所给系统与线路的地理环境、农村用电的特点：
居民用电量较大，且负荷分散，用电时间相对集中，综合考虑未来5年的经济发展趋势以及所有负荷的参数。
进而分析选择变电所型式、选择变电所主变压器台数与型号、选择变电所电气主接线、35KV侧变压侧断路器与隔离开关。
最终完成了35kV变电站电气部分的设计。
关键词：
35KV变电站 农村用电 用电需求 电气部分设计
1前言
1.1研究的目的和意义
目的：
农村生活水平显著提高，日常生活中家用电器越来越多，用电需求也越来越大，且乡镇企业也蓬勃发展，现有的变电站已无法满足当地居民的用电需求，新建变电站以满足农村的用电需求显得尤为必要。
意义：
随着经济的发展，农村供电负荷不足的现象逐渐显现出来，尤其在用电
高峰时段拉闸限电时有发生。
本着经济发展电力先行的原则，通过新建变电站提高供电服务质量、满足居民正常用电的需求并适度超前经济发展，意义深远。
1.2设计任务书内容
根据毕业设计要求，选择毕业设计书NO.5题目题目：
35KV变电所电气部分设计
1.2.1设计原始资料
新设计变电所B处于电力系统末端，该变电所从电力系统原有变电所A经一条长
20Km的架空线路取得电源。
新设计变电所B建成后，将由其35KV侧出一条长15km的架空线路向待建的变电所C送电，电力系统出线图如图1所示。
16
20km
15km
变电所B
新设计
变电所C
变电所A
35KV 35KV
图1 .电力系统接线示意图
变电所B处于农村，该变电所主要向密度不大的乡镇企业和农村负荷供电。
此变电所
B低压侧母线电压为10KV，全部采用架空线路供电。
变电所B处于平原地区，海拔27m，年最大风速30m/s，地震基本烈度为7级，属于
0级污秽地区。
序号
负荷名称
最大负荷
（MVA）
平均功率因数
（cosφ）
供电回路数目（条）
线路长度
（km）
备注
1
开关厂
3.5
0.85
2
9
2
机械厂
3.0
0.85
2
7
3
棉纺厂
4.0
0.85
2
8
4
综合负荷1
1.0
0.80
1
3
5
综合负荷2
0.8
0.80
1
4
6
综合负荷3
0.8
0.80
1
4
7
综合负荷4
0.8
0.80
1
5
电力系统变电所B的35KV母线，预计在五年后的短路功率为800MVA。
表1 变电所B预计10年后的负荷如下：
1.2.2设计内容
选择变电所型式
选择变电所主变压器台数与型号选择变电所电气主接线
选择变电所35KV侧变压侧断路器与隔离开关设计成品
变压器设计说明书一份
短路电流计算书和电气设备选择计算书一份变电所电气主接线图一份
35KV配电装置平面图一份
35KV配电装置断面图一份
1.2.3变电站设计原则
1）、必须严格遵守国家的法律、法规、标准和规范，执行国家经济建设方针、政策和基本建设程序，特别是应该贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。
2）、必须从全局出发，按照负荷等级、用电容量、工程特点和地区供电规划，合理确定整体设计方案。
3）、应做到供电可靠，保证人身和设备安全。
要求供电电能质量合格、优质、技术先进、经济合理。
设计应采用负荷国家先行标准的效率高、能耗低、性能先进的设备。
2负荷分析
1）变电所B处于农村，该变电所主要向密度不大的乡镇企业和农村负荷供电。
此变电所B低压侧母线电压为10KV，全部采用架空线路供电。
预计10年后负荷：
工业负荷10.5KVA，综合负荷3.4KVA，总负荷13.9KVA。
2）新设计变电所B处于电力系统末端，该变电所从电力系统原有变电所A经一条长
20Km的架空线路取得电源。
新设计变电所B建成后，将由其35KV侧出一条长15km的架空线路向待建的变电所C送电。
3）一类负荷：
对供电要求高，要求不断或可极短时间断电。
必须有两个独立电源供电，
且当任何一个电源断开后，能保证对全部一级负荷不间断供电；
二类负荷：
对供电要求较高，要求基本不断电或可短时间供电。
一般要有两个独立电源供电，且当任何一个电源断开后，能保证全部或大部分二级负荷不间断供电；
三类负荷：
对供电要求较低，可为一、二类负荷紧急用电让路。
对三级负荷一般之需一个电源供电。
3选择变电所型式
根据上述气象地理条件，和变电所B处于农村，主要向密度不大的乡镇企业供电的和农村负荷供电的情况，本着节约资金，保证安全运行的原则，新建变电所采用两个电压等级35KV∕10KV，35KV电气装置采用室外布置型式，10KV采用室内布置型式（选用GG-
1A型式变压开关柜）控制室，附属建筑与10KV开关室并排单层布置，控制盘、保护盘、计量盘均设在主控室内，在附属建筑内设有蓄电池室。
全部35KV开关和10KV售总开关采用集中监测集中控制。
10KV出线开关、母线分段开关及电容器开关等均采用就地监测就地控制。
4选择变电所主变台数和型号
由于原始资料所给新建变电所预计五年后负荷为13.9MVA，重要负荷占比例较高，这就要求新建站要有可靠供电保证，从接线方式到主变台数的确定，要具备部分设备发生障碍或检修时能满足供电的要求，综合上述条件，选择两台8MVA的变压器供电。
2×8MVA变压器并列运行，不仅能保证负荷要求，还在经济运行范围之内使主变压器损耗在最低限度。
当一台变压器检修或发生故障时另一台变压器能满足全部重要负荷和一部分其他负荷。
主变允许短时间过负荷允许，所带负荷还可增大。
两台主变可以保证运行中的定期轮换检修、试验。
因此，经审阅产品样本，选择下述型号2台8MVA变压器，可以满足要求。
型号：
SFL7-8000／35KVA
电压比为：
35／10（kv）
100%
其容量比为100%
5设计变电所电气主接线
电气主接线是高压电器通过连接线，按其功能要求组成组成接受和分配电能的电路，成为传输强电流、高电压的网络，故又称为一次接线或电气主系统。
主接线设计代表了变电所变电部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。
它直接影响运行的可靠性、灵活性，并对电器选择、配电装置布置等都有决定性的关系，对电气主接线的要求可概括为可靠性、灵活性和经济性三方面。
电气主接线的设计原则是要以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定为准绳，结合实际情况，在保证供电可靠，调度灵活、满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省资金，就地取材，力争设备元件先进可靠性，坚持可靠、先进、、适用、经济、美观的原则。
由表2单母线分段和双母线分段对比可以看出，本变电站采用单母线分段接线方式即可满足可靠性和经济性的原则，故本设计只考虑单母线分段接线的方式。
表2接线方式对比
根据设计任务书提供的原始资料，可考虑下述三个方案
方案1）：
根据新建变电所处于电力系统末端，并且由A变电所引去的电源，新设计变电所建成后将由35KV侧引出一条15km的架空线路向待建变电所C送电，所以35KV设两个进出线间隔，进线间隔只装设一组刀闸，出线间隔设一台35KV开关，两台变压器设两台35KV开关，35KV采用单母线接线方式，为了保证在全站检修时所用电的可靠性，在35KV进线刀闸外侧接所用变一台，10KV侧，由于重要负荷都采用2回供电，并且主变
又是两台并列运行，所以10KV侧采用单母线分段接线方式。
将所有2回供电的负荷分别接在两段母线上，并使重要负荷和全部负荷的比例均布在两段母线上，以便10KV出线开关正常的检修和单一回路事故备用。
根据五年后的负荷情况，10KV侧按21间隔考虑，其中受总柜2个间隔，母联1个间隔，PT2个间隔，站用变1个间隔，补偿电容器1个间隔，负荷出线10个间隔、备用4个间隔位置接线图如2
备用
备用
站用变
A
综综
合合
负负
荷荷
（3）
（1）
GW5-35/
综综
机合合
械负负
厂荷荷
（2）
（2）（4）
备用
备用
RW10-352A
SL7-550/35
Y/Y0-12VK=6.5%
GW5-35GD/
DW-35/
FZ-35
SFL7-8000VK=7.5%
SN10-10II
开机棉
棉开
关械纺
厂厂厂
（1）
（1）
（1）
纺关
厂厂
（2）
（2）
总工程师
主任工程师
组
长
专
工
日
期
图2 方案1接线图
方案2）由于新建变电所B是由A处取得电源，而且B建成后将由35KV侧引出一条
15KM的架空线向待建的变电所C送电，所以35KV应设两个进出线间隔，为使倒闸操作灵活方便，设两台35KV开关，两台主变设两台35KV开关，35KV采用单母线接线方式，为了保证全站检修（或者故障）时所用电的可靠性，在35kv仅限刀闸外侧装设所用变压器一台。
如图3。
10KV侧接线图如方案
（1），10KV侧接线相同。
备用
备用
站用变
A
综合负荷
（1）
综合负荷
（3）
开关厂
（1）
机械厂
（1）
棉纺厂
（1）
开关厂
（2）
棉纺厂
（2）
机械厂
（2）
综合负荷
（2）
综合负荷
（4）
备用
备用
图3方案2接线图
方案3）根据新建变电所在系统中的位置，可在方案
（2）的基础上考虑增加外侨，这样出线开关检修时可通过外桥继续向C变电所送电。
当进线开关检修时，可通过外桥及出线开关向本站送电。
当进出线开关全停时，也可以通过外桥向C变电站送电，这样可以提高供电可靠性。
如图4，10KV侧接线同方案
（1）10KV侧接线相同。
综合上述三个方案，每个方案各有其优缺点。
其中方案
（1）具有接线简单清晰、操作方便、所用设备少、节省投资、母线本身故障率低，这样的接线方式适合无重要负荷的小容量变电所。
特别是只有一个电源的场合，但在进线刀闸和出线开关任意一组检修工作时，AC两站之间的传输功率将受到影响。
当母线和母线间隔开关检修时，母线上的全部负荷均需要停电。
方案
（2）是在方案
（1）的基础上加一组进线开关，这样可以增加倒闸操作的灵活性，但增加一组进线开关，相应增加部分投资，当母线和母线侧间隔开关检修时，本变电站和
C变电站同样需要停电。
方案（3）是在方案
（2）的基础上增加一组外桥开关，这种接线方式可以提高供电可
靠性，当进线开关检修时可以通过外桥向本站和C站送电，当出线开关检修时，可以通过外桥向C变电站送电，但是增加的这组外桥开关是必须的投资，另外使用继电保护的配合增加困难。
根据新设计变电站的供电性质，以及对三个方案的经济技术分析后，认为第一个方案具有接线简单、可靠操作方便、安全经济的特点，符合节约资金，保证安全运行的原则，因此本设计采用第一个方案。
备用
备用
站用变
A
综合负荷
（3）
综合负荷
（1）
开关厂
（1）
机械厂
（1）
棉纺厂
（1）
棉纺厂
（2）
开关厂
（2）
机械厂
（2）
综合负荷
（2）
综合负荷
（4）
备用
备用
图4方案3接线图
6计算书及设备选择
6.1短路计算部分
当d1点短路时1）系统参数的计算
3
∵SA＝ IdVe （式1）
Id＝
Ve3Xs
（式2）
Ve2
∴SA＝Xs
Ve2
SA
Xs＝
352
（式3）
（式4）
＝8＝1.531（Ω）
2）设备参数计算
①变压器参数计算
根据变压器手册查得阻抗电压为Vk＝7.5%
XT35＝
VK%100
Ve2
Se
（式5）
352
＝
7.5% 8
100
＝11.484（Ω）
图5 短路点的设定
②线路参数（按LGJ-185考虑）ZL＝0.4×20=8（Ω）
图6阻抗图
3）短路计算的等值电路图
图7 等值阻抗图
（4）短路计算在变电所的设计中，计算短路电流仅为选择设备和确定保护方案之用。
对短路电流的准确度要求不高，因此在计算中可以把供电电源设为容量无穷大电流，即可认短路电流周期分量在整个短路过程中不衰减。
即I＂=I∞
计算过程用有名值计算并且按三项短路进行计算。
短路电流 Id=
Ve3XΣ
（式6）
35
=39.531=2.12（Ω）
3
短路容量 Sd= IdVe （式
7）
3
= ×35×2.12=128.5（MVA）
冲击电流：
ioh=Kch·Id （式
8）
=2.55×2.12=5.406（KA）
确定假想时间
∵I＂=I∞， ∴β＂（3）=1
继电保护动作时，1.2（s）开点是低速开关，开断时间是0.2秒。
因而外电路电流持续时间t=1.2+0.2=1.4（s）
根据β＂（3）=1和t=0.4（s）,查短路电流周期分量的假想时间的曲线为tj=0.15（s）由于t＞1s，因此不计非周期分量的假想时间
当d2点短路时系统参数的计算
3
∵SA＝ IdVe Id＝
Ve2
Ve3Xs
Ve2
SA 10.52
∴SA＝Xs
2）设备参数计算
Xs＝ ＝8
＝13.781（Ω）
①变压器参数计算
VK%´Ve2
7.5
10.52
XT10＝
100
Se＝100
8＝1.0336（Ω）
②线路参数计算
ZL＝0.4×20×（10.5）2＝0.72
3）短路计算的等值电路图
图8 阻抗图
图9 等值图
4）认为I＂=I∞
计算过程用有名值,且按三项短路进行计算。
短路电流Id=
Ve3XS=
10.5
31.3746=4.41（KA）
3
3
5）短路容量Sd= IdVe= ×4.41×10.5=80.21（MVA）
6）冲击电流：
ioh=Kch·Id=2.55×4.41=11.25（KA）确定假想时间
∵I＂=I∞， ∴β＂（3）=1
继电保护动作时，1.2（s）开点是低速开关，开断时间是0.2秒。
因而外电路电流持续时间t=1.2+0.2=1.4（s）
根据β＂（3）=1和t=14（s）,查短路电流周期分量的假想时间的曲线为tj=1.15（S）
由于t＞1s，因此不计非周期分量的假想时间
6.2短路电流计算结果表
由以上计算得出短路电流计算结果，如表3所示
表3
序号
回路名称
短路点编号
次暂态短路电流
（KA）
稳态短路电流
（KA）
冲击短路了电流
（KA）
短路容量
（MVA）
短路持续时间
比值
I＂／I∞，
假想时间
备注
1
35KV母
线
d1
2.12
2.12
5.406
128.5
1.4
1
1
升级会员 