35kv变电站设计.docx

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1、35kv 变电站设计工程设计报告项目名称：35KV电源进线的总降变配电设计专业：电气自动化技术班级：姓名：学号:指导老师：成绩评定2021年7月 13日目录、八、亠_刖言 2一：原始资料分析 41.1负荷资料1.2各车间和生活变电所的地理位置图51.3电源资料 51.4气象及水文地质资料 5二、负荷计算 62.1负荷计算所需公式、材料依据 62.2各车间的计算负荷 62.3总降的负荷计算 72.4导线选择 92.5所选变压器型号表 9三、主接线方案的选定 10四、 短路电流的计算 1. 14.1计算方法的选择 1. 14.2标幺值计算 12五、电气设备的选择和校验 165.1高压设备选择和校验

2、的工程 165.2高压设备的选择及其校验 165.3 10KV 一次设备选择 17六、二次保护 186.1二次保护原理图及其展开图186.2二次保护的整定及其灵敏度校验 七、变电所选址及防雷保护 197.1变电所选址7.2防雷保护资料分析7.3避雷针的诜择2123247.5对雷电侵入波过电压的保护24、八刖言随着人们生活质量的日益提高，用电水平的不断上升，对电能质量的要求也日益增长。而在工厂、企业中，通过对配电系统的建立，就可以对自身整体的电能使用情况和设备运行状态做到全面了解和控制，对今后生产的调整进行有效的电力匹配，减少和杜绝电力运行中的平安隐患，提高设备运行效率，提供根底的数据依据，使整

3、个工厂电力系统更经济、平安、可控。供电技术是分配和合理使用电能的重要环节，本着对供电的四点要求即：安全，应按照标准能充分保证人身和设备的平安；优质，能保证供电电压和频率满足用户需求；灵活，能满足供电系统的各种运行方式，有改扩建的可能性;经济，尽量使主接线简单、投资少、节约电能和有色金属消耗量。我们在掌握理论知识的根底上，来设计该工厂分级供电的系统设计和规划。在设计过程中，参照工厂的原始设备资料进行负荷计算，由此得出的结果 来 选择确定车间的负荷级别， 然后根据车间负荷及负荷级别来确定变压器台数 和变压 器容量，由此选择主接线方案。再通过短路电流的计算来选择上下压电 器设备和电 力导线等。考虑并

4、设计防雷和接地装置。:原始资料分析1.1负荷资料车间工程车间变电所1234生活区负荷(KW)30010045042080功率因数(cos ©)0.850.750.900.801负荷类别一次侧电压(V)380380380380380取大负何禾 用小时数20004500220040001800负荷计算的目的：通过对负荷资料对各负荷进行分析和计算，为之后选择变电所供电线 的截面积、变压器容量、开关电源及互感器等额定参数提供依据。确保合理选择配电系统 设备和兀件。1.2各车间和生活变电所的地理位置图位置图作用：通过地理位置图，可以选择出负荷中 心对变电所进行选址1.3电源资料总降变电所从4.

5、5KM处的区域变电所和17km的火 电厂分别引出35kv的电源电源资料作用：用于短路及防雷保护时1.4气象及水文地质资料该厂位于海拔1000M处，最热月的平均温度为 28 °C,最热月的最高温度为 35 °C,最热温度为39 C,最低温度为-3 C,最热月地下0.8M处平均温度25 C,雷暴日数52.2 日/年气象资料：用于导线及防雷选择时的依据当地为多石土壤，3M以下为砂岩，地下水走2M以下，土壤没有腐蚀性。 水文资料:为接地电阻的选址、土壤电阻率提供依据1、负荷计算2.1负荷计算所需公式、材料依据一年按 365 天计算：T=365 24=8760hPePNN=, N为与

6、铭牌容量对应的负荷持续率。N=t/T负荷持续率：一个工作周期内工作时间t与工作周期T的百分比值有功计算负荷功计算负Kd Pnp30 =t/T视在计算负荷:计算电流:I 30S30UnQ30P30tans30P30 / coskw并联电容容量：QC =P30 (tan arccos - tan arccos ')1号车间有功计各车间的计算负荷4号车间:有功计算负荷：P30=0.8 X 420 X=227KW无功计算负荷：Q30=227 X 0.75=170kvar视在计算负荷：S30=227/0.8=283.7KV ?A计算电流：I30=431.2A生活区：有功计算负荷：P30=0.8

7、X 80 X=29KW无功计算负荷：Q3o=0kvar视在计算负荷：S30=29/ 仁 29KV ?A计算电流：I30=44.1A=44.1A3号车间:有功计算负P30=0.7 X 450 X=157.9KW荷功计算负Q 30=157.9 X 0.48=75.8kvar视在计算负S30=157.9/0.9=175.4KV?A计算电流：|30 =266.6A2.3总降的负荷计算由步骤二的负荷计算可求得总的计算负荷:p=0.95 (114.7+50.2+157.9+227+29)=550 kwq=0.97 (86+44.2+75.8+170+0)=365 kvarS总=660 KV AI 总=38

8、.1 A总降补偿:cos 0 =P30/ S30=0.83Qc=550 X (tan arccos0.83-tan arccos0.92)=135.3kvar取 Qc=140kvarQ30 总=365-140=225kvarS30 总=594KV A比补偿前减少66KV A=0.01 S 30 总=5.94KW=0.05 S 30 总=29.7kvar=555.94KW =225+29.7=254.7kvar=611.5 KV Acos © =0.909 0.9符合功率因数要求！车间及总降负荷表:1号车间2号车间3号车间4号车间生活区总降114.786157.922729550864

9、4.275.81700365143.466.9175.4283.729660217.87101.7266.6431.244.138.1注:=0.95, =0.97主接线拟定：选择两台变压器，双回路双电源 35KV进线，采用内桥式单母线分段与外 桥式单母线分段两种主接线方式，其中 2.4号车间为2级负荷，但无一级负荷，因此选择一 台变压器。由GB50059 2021?35kv变电站设计标准?一一选择主变压器台数为两台根据?工厂供电? 要求，当变电所装有两台变压器的变电所每台主变压器的容量 snt不应小于总负荷的60%70%，snt(0.6 0. 7)s30，同时每台主变压器的容量Snt不应小 于

10、全部、一级负荷之和。即有：S30SNT (0.6 0.7)S 30=(0.6 0.7) X 660=415.8KV A2.4导线选择35/10KV: =38.1A 480A选择LMY型矩形硬铝母线，尺寸为40mm X 4mm车间线路：1号车间：=217.87A 265A ,选择LJ型702号车间:=101.7A 105A ,选择LJ型163号车间:=266.6A 325A ,选择LJ型954号车间:=431.2A 440A ,选择LJ型150生活区：=44.1A 75A，选择LJ型102.5所选变压器型号表表3-1变压器型号及容量数据型号额定容量KV?A台数额定电压补偿容量Kvar功率因数co

11、s ©联结组别阻抗电压高压低压T1,T2#变压器500235101400.909Yd114.5S9-500/10(6)1#变压器S9-160/10(6)1601100.38-0.9Dyn1142#变压器S9-80/10(6)801-0.943#变压器S9-200/10(6)2001-0.94生活区#变压器S9-30/10 6301-14说明：T1 , T2是两台主变压器，1 #、2#、3#、4#、5#变压器分别装设在车间变电所1、车间变电所2、车间变电所3、车间变电所4和生活区。cos为补偿后工厂的功率因数。三、主接线方案的选定根据国家标准：GB50059 2021?35kv110k

12、v变电站设计标准?对35kv110kv变电站的电气接线设计规 定1 35kv110kv线路出线回路超过两回时，宜米用 扩大桥形、单母线或单母线分段接线。2由上述规 定， 初拟以下两种主接线方案:丄丄1JT1 T'F】1注释：方案一为内桥式单母线分段接线。方案二为外桥式单母线分段 综合比较方案一、方案二，两个方案 皆能满足设计要求。但方案二所采用的高压开关较多， 因此本钱会偏 高，而且应为设备的增多，使得故障率升 高。且本设计 中电源进线分别从 4.5KM区域供电所和 17KM火电厂 引出，属于远距离送电，应选择内桥式单母线分段接线。所以，综合经济和设备平安可靠运行的考虑，我选择方案一。

13、四、短路电流的计算4.1计算方法的选择在进行短路电流计算是，首先需要计算回路中元件的阻抗。各元件阻抗1kv的计算通常采用欧姆法和标幺值两种计算方法。前一种计算方法只要勇于力系统下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电 中。4.2标幺值计算短路等效电路图由区域变电所供电时，架空线路为4.5kmSd / 3uci=36.75 KV ，uc2 =10.5 KV，取基准值 Sd=100MVA , s°c = 1000MVA i diuci=100/ 336.75=1.57 KAi d2 Sd / 3 uC2 =100/ 3 10.5=5.5 KA电力系统的电抗标么值

14、：x1*=100KV A/1000KV A=0.1架空线路的电抗标么值，查表的到，X0 0. 4 Q/km*2X2 X°L 0.4 4.5 100 36.75 =0.133电力变压器的电抗标么值：XT*uK%Sd/ 100 sN5 100MVA =6.25Uk %=5 , X31) 当 k-1 点发生短路时K-1点短路等效电路图总电抗x*(k-1)=0.1+0.133=0.233(k- 1)三相短路电流周期分量有效值(k3)i/0.233=1.57KA/0.233=6.738 KAK 1 di其他三相短路电流I "(3)I (3)z 1=6.738 KA(3)( 3)2.5

15、56.738i sh 2. 55 I k- 1=17.182 KA3I(s3h)1. 51 I k3-110. 174KA三相短路容量 s(k3)i sd/ x*(k i)=100/0.233=429.18 MVA2 当k-2点发生短路时k-2点短路等效电路图总电抗 X -(k-1)=0.1+0.133+6.25/2=3.358三相短路电流周期分量有效K1I di/0.233=1.57KA/0.233=6.738 KAdi其他三相短路电i "(3)(3)i(k3)i=5.5KA/3.358=1.64 KA3)ish 2 55| k- 1sh1. 51 |k-13)2.55 1. 64

16、 =4.18 KA2.476 KA短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量 /mvaK-16.7386.7386.73817.18210.174429.18K-21.641.641.644.182.47629.78三相短路容量s(k1 2 31 Sd / x* (k 1) =100/3.358=29.78 MVA当由火力发电产供电时，架空线路为17kmUd=36.75 KV， uc2=10.5 KV，取基准值 Sd=100MVA , s°c=1000MVA i 小 Sd / 3 uC1=100/3 36.75=1.57 KA| d2 Sd / 3 uC2 =100/ 3 10.5=5

17、.5 KA电力系统的电抗标么值：X1*=100KV A/1000KV A=0.1架空线路的电抗标么值，查表的到，X0 0. 4 Q/km*2X*2 X0L 0.4 17 100 36. 75 2 = 0.55 100 mvaUk %=5 , X3800KVA=6.25电力变压器的电抗标么值：XT UK %Sd/ 100 SN1当k-1点发生短路时抗 x*(k- 1)=0.1+0.5=0.6三相短路电流周期分量有效值 i(k3)i i di /0.233=1.57KA/0.6=2.617 KAK 1 di其他三相短路电流i"(3)i(3)i(k3)i=2.617 KA(3)(3)i s

18、h 2. 55 I k-12.552.617 =2.617 KA(3)( 3)I k 1Ish 1. 51 k- 14.036 KA三相短路容量s(K3)1 Sd/ X*(K 1)=100/0.6=166.7 MVA2)当k-2点发生短路时总电抗X*(k-1)=0.1+0.5+6.25/2=3.725 三相短路电流周期分量有效值i(k3)1 i d1 /3.725=5.5KA/3.725=1.48 KA其他三相短路电"(3)流I| i k 1 = 1.48 KA(3) i sh|(k3-)12. 55k-12551.48=4.18 KA(3)(3)| sh1. 51 I k- 12.

19、23KA三相短路容量 S(K3)1 Sd/ X*(K 1)=100/3.725=26.85 MVA短路计算点三相短路电流/KA三相短路容量 /MVAK-12.6172.6172.6176.6734.036166.7K-21.481.481.483.772.2326.85五、电气设备的选择和校验5.1高压设备选择和校验的工程设备名称选择工程校验工程额定电压KV额定电流KV装置类型户内户外准确度级电抗百分数X%短路电流动稳疋二次容量剩余电压热稳疋动稳疋高压短路器XXXVVV负荷开关XXXVVV隔离开关XXXVV熔断器XXXV电流互感器XXXXVVV电压互感器XXXV母线XXVVV电缆XXVVV说明

20、：X需要选择的工程"一需要校验的工程5.2高压设备的选择及其校验WL1回路：QF11、QF10、QF20、QF21均属于等电位，因此只需要选择校验QF11即可。选择：线路计算电流=38.1A，选择SW2-35/1100型号高压断路器，其动稳定度63.41KA,热稳定值 24.8KA.动稳定校验：=17.16KA 63.4KA符合要求！热稳定校验：tima=X( 1.1+0.4) =67.9t=2401 67.9 合格！WL2回路：QF12、QF22均属于等电位，因此只需要选择校验QF12即可。选择SW2-35/1100型号高压断路器，其动稳定度63.41KA,热稳定值24.8KA.动

21、稳定校验:6.673 63.4KA 合格！热稳定校验：tima=X( 1.1+0.4) =10.14t=2401 10.14 合格!选择检验工程电压电流断流能力动稳定热稳定条件参数数据35155.36.87317.18297.33高压隔离开关GN19-35XT3563050640咼压断路器SW2-35/110035100016.54516.55.3 10KV 一次设备选择由一断路器安装地点电网的额定电压为10KV,=98.9A=2.46 =24KA同理：满足热稳定要求。10KV断路器参数:型号额定电压额定电流极限峰值电流有效值10S热稳定值合闸时间分闸时间SNZ-10T/20010KV2000

22、A5585KA36KA0.06S0.1S满足动稳定要求，10KV进线上断路器的选择与10KV侧选择相同六、二次保护6.1二次保护原理图及其展开图原理图:展开6.2二次保护的整定及其灵敏度校验1.电力变压器保护整定1 过电流保护动作电流的整定：取 K rel =1.3,K w=1,K re=0.8,Ki=100/5=20=2=2 X =57.7A故其动作电流为：=4.68A 取 5A2过电流保护的动作时限整定考虑到变电所为总降变电所，因此其过电流保护的10倍动作电流的动作时间为0.5S3电流速断保护的整定取 K rei =1.5，而 =6.73 X 0.38/10=0.25KA=250A故其速断

23、电流：= X 250=18.75A倍数为：型号额定电流动作电流10倍动作时间速断电流倍数返回系数GL-15/55A5A0.5S40.8所选设备符合条件。灵敏度校验：在最小系统运行方式下=1.2KA=0.866 X =1039A=10.39 1.5该设备负荷要求！ 2.电力线路 保护整定1过电流保护10KV侧的动作电流整定：=2 =76.2A=6.19A取6A根据GL-15/10型，动作电流整定为6A动作电流倍数:n= =5.6查GL-15型的动作特性曲线得，因此KA2实际动作时间为=-=1.6-0.7=0.9S3灵敏度校验4=0.866 X =1039A=8.6 2S该设备满足条件七、变电所选

24、址及防雷保护7.1变电所选址利用负荷功率距法确定负荷中心： 在工厂平面图的下方 和左侧，分别作为一直角坐标的 X轴和丫轴，然后测出个车间建筑和生活区负荷点 的坐标位 置，例女口P1(x1,y1), P2(x2,y2), P3(x3,y3),P4x4,y4 ， P5x5,y5 。而工厂的负荷中心假设为 P x, y, 其中 P=P1+ P2 +P3+ P4+ P5 ；仿照?力学?中 计算重心 力矩方程，可得负荷中心的坐标。 比例： 1 公分格 =200 米。以此图建立 x, y 轴坐标：以左下表格边间为坐标原点， 可以得出各点坐标大概数字如下：P12600 ，1200 P2 1600 ，600

25、P3 600，1200 P4 2800 ，200 P51200 ，1800 114.7+43+202.5+227+29=616.2 所以负荷中心的坐标 为：PP1 1 P2 2 P3 3 P4 4 P5 5 ， P1 y 1 PiP2y2 P3y3 P4 y4 P5y5 Pi代入数值得： P 1881,818 P 在表中占得格子数为： X=9.4 格 ,Y=4.1 格7.2防雷保护资料分析由气象资料可知：该地区为多石土壤，3m以下为砂 岩，地下水位于2m以下，土壤无腐蚀性。查附录表可知：土壤电阻率 =400 m由DL/T620 1997条文规定，当土壤电阻率350 .m时，不允许装设避雷针、避

26、雷线。为了解决 这 一问题，我们向土壤中倾倒岛碎的木炭，使其电阻率 降 低到40左右。雷暴日为52.2日/年f该地区为多雷区。7.3避雷针的选择由 DL/T620 19977.1.7 规定，避雷针及其接地装置与道路或出入口相等的距离不宜小于三米，我们选定为 5m。1在此我们选择单支避雷针进行保护， 设我们变电 所的总面积为100mmA2建筑物高度为4米。2根据 r=1.5hp ；代入数据算得 h=6.7m ；又由避 雷 针的实际保护高度公式进行计算，发现在 4m 水平面 上 面的保护半径为6m,易知该避雷针高度不符合要求。所 以将保护半径为 10m 带入公式进行计算可得 H=15M 为避雷针的

27、高度。3由 DLT620 1 997 7.1.1 知： 避雷针与主接地 网的地下连接点至 35kv 到以下设 备与主接地网的地下连 接点之间，确定接地点的长度不 小于 15m7.5 对雷电侵入波过电压的保护1 未沿全线架设避雷线的 35KV 架空线路，应在该 总降压变电所12KM的进线段架设避雷线避雷 线保护角度不宜超过 20 度，最大不应超过 30 度， 目前配电装置电气设备绝缘般通过避雷器的雷电 流幅值 5 千安的避雷器残压进行配合的。 当进线段 以 外遭雷击时， 由于线路本身的阻抗阻流作用 ，侵 入 波陡度将大为降低。 为更有效地防止雷害 ，在总 降压变电所的进线段，应装设管型避雷器。2

28、) 阀型避雷器与主变压器及其他被保护设备的电 气设备距离应尽量缩短，进线段避雷线 500m ，阀型避雷器应与主变 压器的距离小于 13m 。3) 对于 10KV 配电装置每组母线和每一架空线路应 装阀型避雷器，但厂区内进线可只在每钼 E 装阀型 避雷器。4) 结束语 直接雷击的防护是根据该工厂总降压变电 所的面积 和建筑物设备的高度设置 3 个不同高度避 雷针进行 保护，经计算保护范围求出避雷针的高度 来满足这 个工厂总降压变电所的需要。雷电冲击波 的防护是 利用阀型避雷器，避雷线，管型避雷器对 总降压变 电所线路的进线段和出线段按照标准 防雷 保护方 式设置保护。八、实训设计总结 经过这两周

29、的实训，我学到了很多知识，无论是在题目分析、构思和资料的收集 方面，还是在设计的研究方法以及成文定稿方面，都给我很多启发。 在设计过程中也学到了做任何事情所要有的态度和心态，首先做学问要一丝不 苟，对于开展过程中出现的任何问题和偏差都不要轻视， 要通过正确的途径去解决， 在做事情的过程中要有耐心和毅力， 不要一遇到困难就达退堂鼓， 只要坚持下去 就可 以找到思路去解。设计完成了，不仅是理论与实践的接合，还让我明白了做学问必须一丝不苟， 严 禁细致，也得注重团队合作。这将对我以后的学习工作有很大的启迪，老师注重的自主能力让我深刻意识到它真正的作用是什么这才是我最大的收获， 因为自主能力无 论在哪里都是非常重要的。总之，在此次设计过程中'我收获很多。此次 设计的完成 为将来的人生之路作了 一个很好的开端和铺垫。附表：主接线