【變電站電氣一次部分計(jì)算及設(shè)計(jì)9400字（論文）】

III235kV變電站設(shè)計(jì)與負(fù)荷分析2.135kV變電站電氣一次部分設(shè)計(jì)概括本次設(shè)計(jì)任務(wù)內(nèi)容的主要任務(wù)是電氣部分的計(jì)算與設(shè)計(jì)。在這個(gè)過程中，第一要對(duì)電力系統(tǒng)以及變電站的基本概括來個(gè)總體認(rèn)識(shí)，接著進(jìn)行負(fù)荷運(yùn)算。第二需要根據(jù)用戶的負(fù)荷級(jí)別以及負(fù)荷出線的多少，著手設(shè)計(jì)電氣主接線的形式，然后選擇最為合理的主接線方案。第三，根據(jù)負(fù)荷分析數(shù)據(jù)的結(jié)果，選擇合適的主變壓器型號(hào)和主變壓器容量。第四為了讓變電站安全可靠的運(yùn)行，需要加設(shè)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)，來確保變電站在運(yùn)行的時(shí)候不受的雷電的攻擊。并且設(shè)計(jì)的變電站為終端變電站。所以變壓器采用雙繞組接線的方式。2.2負(fù)荷計(jì)算所需公式、材料依據(jù)一年按365天計(jì)算：T=36524=8760h,為與銘牌容量對(duì)應(yīng)的負(fù)荷持續(xù)率。(=t/T)負(fù)荷持續(xù)率：一個(gè)工作周期內(nèi)工作時(shí)間t與工作周期T的百分比值[6]。有功計(jì)算負(fù)荷：=無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：并聯(lián)電容容量：()2.3各車間的計(jì)算負(fù)荷1號(hào)車間:有功計(jì)算負(fù)荷：無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：2號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：3號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：4號(hào)車間：有功計(jì)算負(fù)荷：無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：生活區(qū)：

有功計(jì)算負(fù)荷：無功計(jì)算負(fù)荷：視在計(jì)算負(fù)荷：計(jì)算電流：2.4總降的負(fù)荷計(jì)算結(jié)合一小節(jié)負(fù)荷計(jì)算結(jié)果可求得總的計(jì)算負(fù)荷(取=0.95，=0.97）：=0.95(114.7+50.2+157.9+227+29)=550kW =0.97(86+44.2+75.8+170+0)=365kvar==660kV·A=660/×10=38.1A總降補(bǔ)償：cosφ=P30/S30=0.83=550×(tanarccos0.83-tanarccos0.92)=135.3kvar取=140kvar=365-140=225kvar==594KV?A比補(bǔ)償前減少66kV?A=0.01=5.94kW=0.05=29.7kvar=550+5.94=555.94kW=225+29.7=254.7kvar==611.5kV?Acosφ==0.9090.9滿足要求。表SEQ表\*ARABIC2車間及總降負(fù)荷表1號(hào)車間2號(hào)車間3號(hào)車間4號(hào)車間生活區(qū)總降114.750.2157.9227295508644.275.81700365143.466.9175.4283.829660217.87101.6266.6431.144.138.12.5本章小結(jié)本章對(duì)工廠各車間的負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析計(jì)算。通過計(jì)算有功負(fù)載、無功負(fù)載、視負(fù)載和計(jì)算電流，得到車間及總載降表，為后續(xù)廠區(qū)供電線路及主變壓器等電氣設(shè)備的選擇提供數(shù)據(jù)支持。3主變壓器和主接線方案的選定3.1變壓器的概述主變壓器的選擇對(duì)變電站配電設(shè)備的配置和主接線的選擇起著重要的作用，主接線最終為變壓器服務(wù)。因此，在選擇35kV變電站主變壓器時(shí)，需要結(jié)合負(fù)荷計(jì)算結(jié)果，對(duì)變電站的饋線環(huán)路數(shù)、輸電功率、輸電容量等進(jìn)行了綜合、全面的研究，并進(jìn)行了選型。3.2主變壓器容量的選定主接線的擬定：選用兩臺(tái)變壓器，雙回雙供電35kV進(jìn)線，計(jì)劃采用內(nèi)橋單母線段和外橋單母線段兩種主要接線方式。在車間負(fù)荷，車間編號(hào)。2、4為二次負(fù)荷，采用雙路供電，其他車間為三次負(fù)荷，不重要的一般負(fù)荷。采用單回路供電。由于沒有一次負(fù)荷，所以選用變壓器。根據(jù)GB50059-2011《35kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》，主變壓器數(shù)量為2臺(tái)根據(jù)“工廠供電”的內(nèi)容，在選擇配備兩臺(tái)主變壓器的變電站的主變壓器容量時(shí)，如果一臺(tái)主變壓器發(fā)生故障，而只有一臺(tái)變壓器獨(dú)立運(yùn)行，應(yīng)當(dāng)滿足總計(jì)算負(fù)荷的大約60%~70%的需要，即，同時(shí)，需要滿足主次負(fù)荷的需求，即。即有：初始兩臺(tái)主變壓器容量為500kV·A，可滿足并聯(lián)運(yùn)行要求。3.3所選變壓器型號(hào)表SEQ表\*ARABIC3變壓器型號(hào)及其容量數(shù)據(jù)型號(hào)額定容量kV?A臺(tái)數(shù)額定電壓kV補(bǔ)償容量kvar功率因數(shù)聯(lián)結(jié)組標(biāo)號(hào)阻抗電壓高壓低壓T1,T2#變壓器S9-500/35500235±5％0.41400.909Yyn06.51#變壓器S9-160/10(6)1601100.40.9Dyn1142#變壓器S9-80/10801100.40.9Dyn1143#變壓器S9-200/10(6)2001100.40.9Dyn1144#變壓器S9-250/102501100.40.9Dyn114生活區(qū)#變壓器S9-30/10(6)301100.41Dyn1143.4主接線方案的選定圖2主接線方案圖。3.5母線與電纜的選擇與校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)電流密度：對(duì)于35kV及以上的高壓線路和35kV以下的距離和大電流線路，為減少線路年運(yùn)行費(fèi)用，電線電纜的截面積應(yīng)按經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇，稱為經(jīng)濟(jì)截面積。但是工廠中10kV及以下的線路通常不需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)電流密度來選擇。機(jī)械強(qiáng)度：在檢查機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，只有在選擇導(dǎo)線時(shí)才應(yīng)檢查其截面積。對(duì)于電纜，只驗(yàn)證短路的熱穩(wěn)定性，母線應(yīng)驗(yàn)證其短路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。對(duì)于絕緣導(dǎo)線和電纜，還應(yīng)滿足工作電壓的要求[11]。表14導(dǎo)線和電纜的經(jīng)濟(jì)電流密度線路類別導(dǎo)線材質(zhì)年最大有功負(fù)荷利用小時(shí)3000h以下3000-5000h5000h以上架空線路銅3.002.251.75鋁1.651.150.90電纜線路銅2.502.252.00鋁1.921.731.543.5.135kV架空線路的選擇與校驗(yàn)35kV進(jìn)線為雙回路，按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇其截面查表得選標(biāo)準(zhǔn)截面積50，即選LGJ-50型鋼芯鋁線[14]（1）機(jī)械強(qiáng)度的校驗(yàn)：；。合格（2）發(fā)熱條件的校驗(yàn)：合格在驗(yàn)證加熱條件時(shí)，除考慮正常負(fù)載電流外，還考慮進(jìn)路的最大連續(xù)工作電流，也有必要考慮事故發(fā)生時(shí)只有一條線路提供工作電流的情況。合格（3）電暈損耗條件：對(duì)于35kV及以下線路，電流相對(duì)較小，導(dǎo)線表面電場(chǎng)強(qiáng)度較小，正常情況下不會(huì)發(fā)生電暈損失。35kV及以下線路電壓較低，需要考慮電壓損失。允許電壓損失的百分比為。電壓損耗的校驗(yàn)：35kV架空線路相間距取，則其幾何均距查表可之幾何均距為2.0時(shí)的電阻，35kV架空線長(zhǎng)，線路末端35KV變電站一次設(shè)計(jì)婿合格。故35kV進(jìn)線選滿足要求。由火電廠供電是35kV架空線長(zhǎng)17km合格。3.5.210kV電纜的選擇與校驗(yàn)（1）定電壓：（2）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇電纜截面：查導(dǎo)體的經(jīng)濟(jì)電流密度表得35KV變電站一次設(shè)計(jì)201070341卓福春-5---根據(jù)以上數(shù)據(jù)初步選用YJLV-10型電力電纜。35KV變電站一次設(shè)計(jì)201070341卓福春-5發(fā)熱條件的校驗(yàn)：經(jīng)查表得YJLV-10型的鋁芯電力電纜的允許載流量（80攝氏度）為：所以選用該型號(hào)電力電纜滿足發(fā)熱條件的要求[13]。53.6本章小結(jié)本章對(duì)變壓器及主接線進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并根據(jù)《35kV變電站設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)主變壓器進(jìn)行了選型，最后對(duì)燃?xì)饪偨泳€方案進(jìn)行了選擇，并對(duì)母線和電纜的規(guī)格進(jìn)行了選擇和驗(yàn)證。

4短路電流的計(jì)算4.1計(jì)算方法的選擇在計(jì)算短路電流時(shí)，首先需要用歐姆法或標(biāo)準(zhǔn)恒等法來計(jì)算電路中元件的阻抗。歐姆法主要應(yīng)用于1kV以下低壓供電系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)，而標(biāo)準(zhǔn)單位值法廣泛應(yīng)用于企業(yè)高壓供電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)。圖2最大運(yùn)行方式下的電路圖4.2標(biāo)幺值計(jì)算圖3短路等效電路圖由區(qū)域變電所供電時(shí):=36.75kV，=10.5kV，取基準(zhǔn)值=100MV?A

,=1000MV?A=100/×36.75=1.57kA=100/×10.5=5.5kA電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值:架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，Ω/km=0.134電力變壓器的電抗標(biāo)么值：%=4.5，=9.0（1）當(dāng)k-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)圖4k-1點(diǎn)短路等效電路圖總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值:=1.57kA/0.234=6.71kA其他三相短路電流=6.71kA=17.11kAkA三相短路容量=100/0.234=427.35MV?A（2）當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí) 1/0.12/0.1341/0.12/0.1343/9.04/9.0圖5k-2點(diǎn)短路等效電路圖總電抗標(biāo)幺值=0.1+0.134+9/2=4.734三相短路電流周期分量有效值:=5.5kA/4.734=1.267kA其他三相短路電流=1.267kA=2.33kA=1.381kA三相短路容量=100/4.734=21.12MV?A表SEQ表\*ARABIC4短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MV?AK-16.716.716.7117.1110.13427.35K-21.2671.2671.2672.331.38121.12當(dāng)由火力發(fā)電場(chǎng)供電時(shí)：=36.75kV，=10.5kV，取基準(zhǔn)值=100MV?A

,=1000MV?A=100/×36.75=1.57kA=100/×10.5=5.5kA電力系統(tǒng)的電抗標(biāo)么值：架空線路的電抗標(biāo)么值，查表的到，Ω/km電力變壓器的電抗標(biāo)么值：％=4.5，=9.0（1）當(dāng)k-1點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)總電抗標(biāo)幺值=0.1+0.503=0.603三相短路電流周期分量有效值:/0.603=1.57kA/0.603=2.603kA其他三相短路電流=2.603kA=6.638kAkA三相短路容量=100/0.603=165.84MV?A（2）當(dāng)k-2點(diǎn)發(fā)生短路時(shí)總電抗標(biāo)幺值三相短路電流周期分量有效值:=5.5kA/5.103=1.078kA其他三相短路電流=1.078kA=1.98kAkA三相短路容量=100/5.103=19.60MV?A表517km短路計(jì)算表短路計(jì)算點(diǎn)三相短路電流/kA三相短路容量/MV?AK-12.6032.6032.6036.6383.931165.84K-21.0781.0781.0781.981.17519.604.3本章小結(jié)本章主要計(jì)算短路電流。采用標(biāo)準(zhǔn)單位值分別計(jì)算了兩個(gè)電廠的短路電流和短路容量，繪制了兩個(gè)短路計(jì)算表，為后續(xù)計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。

5電氣設(shè)備的選擇和校驗(yàn)5.1高壓一次設(shè)備的選擇和校驗(yàn)在電氣設(shè)備的選型過程中，由于它們的工作條件和工作功能不同，所以選型標(biāo)準(zhǔn)和檢查項(xiàng)目也不盡相同。但除一些特殊的檢查項(xiàng)目外，絕大多數(shù)電氣設(shè)備都需要完成額定電壓、額定電流、短路熱穩(wěn)定性和短路動(dòng)穩(wěn)定性的檢查項(xiàng)目表SEQ表\*ARABIC6高壓一次設(shè)備校驗(yàn)電氣設(shè)備名稱電流電壓動(dòng)穩(wěn)定熱穩(wěn)定斷流能力高壓隔離開關(guān)√√√√×高壓電容器×√×××高壓斷路器√√√√√電流互感器√√√√×電壓互感器×√×××高壓熔斷器√√××√母線√×√√×電纜√√√××注：×—需要選擇的項(xiàng)目

√—需要校驗(yàn)的項(xiàng)目由于火電廠供電的短路電流小于區(qū)域電站供電的短路電流，因此區(qū)域電站供電的短路電流被用于后續(xù)的電氣設(shè)備選型。5.2電氣設(shè)備選擇的一般條件（1）額定電壓的選擇：電氣設(shè)備的額定電壓不得低于其所在電網(wǎng)的額定電壓；即：≥（2）額定電流的選擇：電氣設(shè)備的額定電流不得小于所在回路最大持續(xù)工作電流；即：≥（3）熱穩(wěn)定校驗(yàn)：發(fā)生短路時(shí)，電氣設(shè)備承受短路電流時(shí)的短路最高熱溫度不能超過短時(shí)最高允許溫度；即：≥（4）動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：≥5.3高壓熔斷器的選擇與校驗(yàn)保險(xiǎn)絲是最簡(jiǎn)單和最早使用的保護(hù)電器，當(dāng)電流通過負(fù)載或短路時(shí)，電流增大，經(jīng)過一段時(shí)間后，當(dāng)熔體的溫度超過熔點(diǎn)時(shí)切斷電路。高壓熔斷器主要用于保護(hù)工廠變壓器、電力變壓器、電力電容器和發(fā)電廠變電站的電壓互感器。表7高壓熔斷器選擇結(jié)果表型號(hào)額定電壓（kV)額定電流（kA)斷流容量S(MV?A)備注RN2-10100.51000保護(hù)戶內(nèi)電壓互感器RW9-35350.52000保護(hù)戶外電壓互感器高壓熔斷器的校驗(yàn)：對(duì)于無限制效應(yīng)的保險(xiǎn)絲，檢查條件如下:，其中沖擊電流的有效值。對(duì)于功能有限的保險(xiǎn)絲，檢查條件為:。式中—熔斷器的額定開斷電流，它與斷流容量的關(guān)系為[15]。表SEQ表\*ARABIC8低壓側(cè)高壓熔斷器選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件RN2-10型高壓熔斷器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1工作電壓10kV10kV合格26.71kA57.7kA合格表SEQ表\*ARABIC9高壓側(cè)高壓熔斷器選擇校驗(yàn)序號(hào)裝設(shè)地點(diǎn)的電氣條件RW9-35型高壓熔斷器項(xiàng)目數(shù)據(jù)項(xiàng)目數(shù)據(jù)結(jié)論1工作電壓35kV35kV合格21.267kA32.9kA合格5.4高壓斷路器與隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)在選擇高壓斷路器時(shí)，應(yīng)結(jié)合安裝現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況進(jìn)行分析，在方便操作維護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。像高壓斷路器的選擇一樣，斷開開關(guān)的選擇需要根據(jù)其安裝位置、環(huán)境條件和使用條件等來進(jìn)行。在考慮安裝難度和后續(xù)使用維護(hù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。由于隔離開關(guān)不具有開斷負(fù)載電流和短路電流的功能，所以不需要檢查開關(guān)開斷電流，其他隔離開關(guān)檢查項(xiàng)目與高壓斷路器檢查項(xiàng)目相同。5.4.1高壓斷路器的選擇與校驗(yàn)一次側(cè)選用LW8-40.5型高壓斷路器表10LW8-40.5型高壓斷路器技術(shù)參數(shù)型號(hào)最高工作電壓/kV額定電壓/kV額定開斷電流/kA額定關(guān)合電流/kA額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動(dòng)穩(wěn)定電流/kA固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間LW8-40.540.5352563160025(4s)630.060.1校驗(yàn)：額定電流的計(jì)算變壓器一次側(cè)回路最大持續(xù)工作電流電流變壓器二次側(cè)回路最大持續(xù)工作電流（1）額定電壓≥=35kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=1600A≥=8.25A 滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求；（3）額定開斷電流=25kA≥=6.71kA 滿足關(guān)合要求；（4）熱穩(wěn)定=2500kA≥=54.02kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（5）動(dòng)穩(wěn)定=36kA≥=7.11kA 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；綜上所述，選用LW8-40.5型高壓斷路器滿足要求。二次側(cè)選用ZN28-12型高壓斷路器表SEQ表\*ARABIC11ZN28-12型高壓斷路器技術(shù)參數(shù)型號(hào)最高工作電壓/kV額定電壓/kV額定開斷電流/kA額定關(guān)合電流/kA額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動(dòng)穩(wěn)定電流/kA固有分閘時(shí)間合閘時(shí)間ZN28-121210205063020(4S)500.060.1校驗(yàn):（1）額定電壓≥=10kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=630A≥=28.87A 滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求；（3）額定開斷電流=20kA≥=1.267kA 滿足關(guān)合要求；（4）熱穩(wěn)定=1600kA≥=1.926kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（5）動(dòng)穩(wěn)定=50kA≥=2.33kA 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；綜上所述，選用ZN28-12型高壓斷路器滿足要求。5.4.2隔離開關(guān)的選擇與校驗(yàn)一次側(cè)選用GW13-35型隔離開關(guān)表SEQ表\*ARABIC12GW13-35型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓/kV額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動(dòng)穩(wěn)定電流/kAGW13-35356301655校驗(yàn)：（1）額定電壓≥=35kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=630A≥=8.25A 滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求；（3）熱穩(wěn)定=1280kA≥=54.02kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（4）動(dòng)穩(wěn)定=55kA≥=17.11kA 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；綜上所述，選用GW13-35型隔離開關(guān)滿足要求。二次側(cè)選用GN8-10T型隔離開關(guān)表SEQ表\*ARABIC13GN8-10T型隔離開關(guān)技術(shù)參數(shù)型號(hào)額定電壓/kV額定電流/A熱穩(wěn)定電流/kA動(dòng)穩(wěn)定電流/kAGN8-10T106002052校驗(yàn)：（1）額定電壓≥=10kV 電壓滿足要求；（2）額定電流=600A≥=28.87A 滿足長(zhǎng)期發(fā)熱要求；（3）熱穩(wěn)定=1600kA≥=1.927kA 滿足熱穩(wěn)定要求；（4）動(dòng)穩(wěn)定=52kA≥=2.33kA 滿足動(dòng)穩(wěn)定要求；綜上所述，選用GN8-10T型隔離開關(guān)滿足要求。5.5電壓互感器與電流互感器的選擇（1）電壓互感器、電流互感器的選用，按《電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣原件)》的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。以下四項(xiàng)原則是基本的與斷路器和繼電保護(hù)裝置配套使用時(shí)，電路內(nèi)必須安裝電流互感器:變壓器必須安裝，安裝在電流互感器的位置一般安裝在中性點(diǎn)和出線口;大電流接地系統(tǒng)應(yīng)安裝三相電流互感器;對(duì)于小電流接地系統(tǒng)，根據(jù)保護(hù)配置安裝兩相或三相電流互感器，能滿足繼電保護(hù)裝置的要求。根據(jù)有關(guān)規(guī)定，電流互感器應(yīng)檢查以下參數(shù):一次額定電流;二次額定電流的大小;是否滿足熱穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性;準(zhǔn)確性水平是否適用;是否能滿足繼電保護(hù)和測(cè)量要求選擇的原則如下：根據(jù)實(shí)際情況，在選擇3~20kV的室內(nèi)設(shè)備時(shí)，在工程中考慮各種因素后，一般采用瓷絕緣樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)的電流互感器。在選擇35kV及以上設(shè)備時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選用獨(dú)立的油浸瓷箱絕緣結(jié)構(gòu)或套管式電流互感器。具體的選型結(jié)果如下：表15電壓互感器選擇電壓等級(jí)型號(hào)額定電壓比/kV二次繞組準(zhǔn)確級(jí)35kVJDZX9-35測(cè)量0.2保護(hù)0.5剩余3P10kVJDZX9-10測(cè)量0.5保護(hù)0.5剩余0.55.5本章小結(jié)本章根據(jù)上述數(shù)據(jù)，通過計(jì)算額定電壓、額定電流、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，高壓斷路器、高壓熔斷器、高壓隔離開關(guān)、電壓互感器和電流互感器等主要電氣設(shè)備的選型和校準(zhǔn)。

6防雷設(shè)計(jì)6.1防雷基本認(rèn)知閃電，作為一種壯觀的自然現(xiàn)象，自古以來就被賦予了一種強(qiáng)烈的神秘色彩。響亮的閃電聲，閃電，作為一種壯觀的自然現(xiàn)象，自古以來就被賦予了一種強(qiáng)烈的神秘色彩