【某降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)11000字（論文）】

某降壓變電所電氣部分設(shè)計(jì)前言隨著人們對(duì)供電需求不斷提高，供電穩(wěn)定性、可靠性和可持續(xù)發(fā)展性變得越發(fā)重要。但電網(wǎng)的穩(wěn)定性、可靠性和可持續(xù)發(fā)展性由變電所的合理設(shè)計(jì)和設(shè)備配置決定。變電所設(shè)計(jì)要求變電設(shè)備運(yùn)行安全可靠、操作維護(hù)方便、投資經(jīng)濟(jì)合理，并且考慮工程5到10年發(fā)展規(guī)劃擴(kuò)建的可能。變電所的設(shè)計(jì)須按照用電負(fù)荷性質(zhì)、容量，工程特點(diǎn)和當(dāng)?shù)毓╇姉l件，結(jié)合實(shí)際合理設(shè)計(jì)變電所方案，同時(shí)也要遵循節(jié)約用地的原則。為了更好的解決工業(yè)用電能夠安全有效運(yùn)行，提出對(duì)35kV總降壓變電所進(jìn)行電氣優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先根據(jù)負(fù)荷與無功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算確定變壓器的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。然后設(shè)計(jì)變電所主接線方案，并選擇一次側(cè)主要的電氣設(shè)備（隔離開關(guān)，電壓互感器，電流互感器）。最后對(duì)防雷接地保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。摘要本設(shè)計(jì)是某降壓變電所，變電所有兩個(gè)電壓等級(jí)，一次側(cè)是35kV，二次側(cè)是10kV。并對(duì)變電所內(nèi)的設(shè)備合理選型：如變壓器臺(tái)數(shù)及容量的確定、無功補(bǔ)償裝置、斷路器、隔離開關(guān)、電流互感器、電壓互感器和繼電保護(hù)裝置等的設(shè)備選型和校驗(yàn)，還必須做到運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理，并具有擴(kuò)建的可能性。關(guān)鍵詞：35KV；10KV；變電所電氣設(shè)計(jì)；變壓器容量目錄26837前言 I11867摘要 II20662第1章項(xiàng)目任務(wù) 1240101.1任務(wù)情況 1131361.2任務(wù)要求 128904第2章信息咨詢 382782.1負(fù)荷計(jì)算 3126362.2無功補(bǔ)償 422665第3章制定變壓器電路設(shè)計(jì)方案工作計(jì)劃 5275723.1制定變壓器數(shù)量容量計(jì)劃 545563.1.1主變臺(tái)數(shù)的確定 5214203.1.2主變?nèi)萘康拇_定 5145313.2制定變壓器電氣主接線設(shè)計(jì)計(jì)劃 5296383.2.135KV主接線選擇 611733.2.210KV母線主接線選擇 6190923.3制定變電所自用電路設(shè)計(jì)計(jì)劃 755063.3.1用電電源和引接原則如下 729163.3.2所用變接線一般原則 7239203.4.1短路電流的計(jì)算 7258963.5.1導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件 12188453.5.2斷路器、隔離開關(guān)的選擇 1225183.5.3互感器選擇 1579543.5.4電壓互感器的選擇 16167903.5.5所用變壓器的選擇 17183233.5.6母線的校驗(yàn) 18287813.5.710KV高壓開關(guān)柜的選擇 2131515第4章實(shí)施變壓器設(shè)計(jì)方案工作計(jì)劃 22272174.1實(shí)施變壓器繼電保護(hù)安全計(jì)劃 22210264.1.1電力變壓器保護(hù) 2242924.2實(shí)施變電所的防雷保護(hù)計(jì)劃 25284894.2.1變電所防雷概述 25200784.2.2．避雷針的選擇 2589824.3實(shí)施避雷器的選擇技術(shù)計(jì)劃 2626694第5章過程檢查與控制 28171315.1變壓器設(shè)計(jì)信息咨詢檢查與控制 2864785.1.1

計(jì)算負(fù)荷的概念

28297925.1.2負(fù)荷分級(jí)

28217445.1.3無功補(bǔ)償 29308735.2變壓器設(shè)計(jì)方案計(jì)劃制定檢查與控制 29116455.2.1變壓器數(shù)量容量選擇 2980395.2.2電氣主接線設(shè)計(jì) 2918805.2.3短路電流計(jì)算 3020835.2.4電氣設(shè)備的選擇 30181385.2.5互感器的選擇 30180835.2.6所用變壓器的選擇 30219995.2.7母線的校驗(yàn) 30298955.2.810KV高壓開關(guān)柜的選擇 302040第6章結(jié)論 3221891參考文獻(xiàn) 35第1章項(xiàng)目任務(wù)1.1任務(wù)情況原始資料：1）本廠由兩路線長(zhǎng)9Km的35KV架空線（1#2#）供電。斷路器定時(shí)限過電流的整定時(shí)間為1.7秒。高壓側(cè)的架空線路總長(zhǎng)為12KMm。2）10KV出線10回負(fù)荷類型為一二級(jí)負(fù)荷。變電所35KV母線側(cè)最大短路容量1000MVA最小短路容量550MVA本地區(qū)海拔160米，最高氣溫41℃，最低氣溫-26℃，年平均氣溫20℃，最熱月平均最高氣溫30℃，土壤溫度22℃。根據(jù)統(tǒng)計(jì)待建某變電所的基本資料如下：表1-110kV側(cè)用電負(fù)荷統(tǒng)計(jì)序號(hào)負(fù)荷名稱(KW)負(fù)荷等級(jí)1農(nóng)產(chǎn)品加工廠12000.90二級(jí)2農(nóng)業(yè)機(jī)械廠家20000.85二級(jí)3豬廠12000.85二級(jí)4化肥廠15000.85二級(jí)5漁廠15000.85二級(jí)6醫(yī)院5000.80二級(jí)7學(xué)校2000.80二級(jí)8奶牛廠3000.85二級(jí)9劇場(chǎng)4000.85二級(jí)10禽養(yǎng)殖廠5000.90二級(jí)1.2任務(wù)要求1.設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)設(shè)計(jì)本變電所的主電路，論證設(shè)計(jì)方案是最佳方案，選址主變壓器的容量和臺(tái)數(shù)；(2)設(shè)計(jì)本變電所的自用電路，選擇自用變壓器的容量和臺(tái)數(shù)；(3)計(jì)算短路電流；(4)選擇導(dǎo)體及電氣設(shè)備。（5)附錄及參考文獻(xiàn)2．畢業(yè)設(shè)計(jì)成品（1）設(shè)計(jì)方案一份(2）設(shè)計(jì)任務(wù)書一份（3）設(shè)計(jì)說明書一份3．設(shè)計(jì)圖樣 (1)降壓變電所主接線圖4.質(zhì)量要求：（1）依據(jù)充分，內(nèi)容正確；（2）計(jì)算準(zhǔn)確，書寫規(guī)范；（3）正文內(nèi)容在8000-10000字左右。

第2章信息咨詢2.1負(fù)荷計(jì)算（1）10kV側(cè)負(fù)荷如下表2-1表2-1用戶用電負(fù)荷序號(hào)負(fù)荷名稱(KW)(KVar)＝*1農(nóng)產(chǎn)品加工廠12000.900.484580.82農(nóng)業(yè)機(jī)械廠家20000.850.6212403豬廠12000.850.627444化肥廠15000.850.629305漁廠15000.850.629306醫(yī)院5000.800.753757學(xué)校2000.800.751508奶牛廠3000.850.751609劇場(chǎng)4000.850.7514010禽養(yǎng)殖廠5000.900.75380=（KW）（KVar）==（KVA）===0.8530.612根據(jù)用電負(fù)荷同時(shí)率，即由于母線上各路出線不可能滿負(fù)荷使用，就是參差系數(shù)KP（0.75-1）考慮當(dāng)?shù)赜秒姉l件，同時(shí)率取0.85。10kV側(cè)最大負(fù)荷應(yīng)為：(KVA)（2）35kV側(cè)：(KVA)2.2無功補(bǔ)償功率因數(shù)過低對(duì)供電系統(tǒng)是很不利的，它使供電設(shè)備（如變壓器、輸電線路等）電能損耗增加，供電電網(wǎng)的電壓損失加大，同時(shí)降低了供電設(shè)備的供電能力。因此提高功率因數(shù)對(duì)節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。本地用電奶牛廠與家禽養(yǎng)殖廠有大量風(fēng)機(jī)，和一些農(nóng)電灌溉大量異步電機(jī)等感性設(shè)備，造成低功率因數(shù)=0.854，達(dá)不到供電部門的一般要求（35KV側(cè)要達(dá)到=0.95，10KV側(cè)要達(dá)到=0.90）。故要采用無功功率設(shè)備予以補(bǔ)償。無功補(bǔ)償通常采用靜電電力電容器補(bǔ)償即增加電力電容裝置以超前的容性分量抵消系統(tǒng)負(fù)載滯后的感性分量。變電所內(nèi)一般采用集中補(bǔ)償，在變壓器出線端母線上增設(shè)電力電容裝置，取補(bǔ)償后的功率因數(shù)=0.90。根據(jù)補(bǔ)償電力電容器的計(jì)算公式可得10kV側(cè)無功補(bǔ)償容量為（0.612—0.484）=1036.8Kvar=8995.6（KVA）第3章制定變壓器電路設(shè)計(jì)方案工作計(jì)劃3.1制定變壓器數(shù)量容量計(jì)劃3.1.1主變臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)供配電設(shè)計(jì)規(guī)范中“在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器。在主變壓器低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器?！北驹O(shè)計(jì)為35kV降壓變電所，低壓10kV側(cè)為負(fù)荷，無備用電源，故考慮安裝兩臺(tái)主變壓器。3.1.2主變?nèi)萘康拇_定根據(jù)《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》說明，裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器的變電所，任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，都應(yīng)能滿足一、二級(jí)負(fù)荷供電需求并不小于60％的全部負(fù)荷。故本設(shè)計(jì)滿足兩個(gè)條件：1、兩臺(tái)變壓器總?cè)萘?、本次設(shè)計(jì)按建成5年內(nèi)規(guī)劃，預(yù)計(jì)年負(fù)荷增長(zhǎng)率為3%，則=(KVA)式中t為規(guī)劃年限，m為年負(fù)荷增長(zhǎng)率＝(KVA)選擇兩臺(tái)等容量變壓器，每臺(tái)容量為6300KVA。故選用兩臺(tái)S11-6300油浸式三相雙繞組變壓器。3.2制定變壓器電氣主接線設(shè)計(jì)計(jì)劃電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)的重要組成部分。主接線方案應(yīng)根據(jù)變電所在當(dāng)?shù)仉娏W(wǎng)作用、用電回?cái)?shù)、用電負(fù)荷性質(zhì)等條件來確定。確保線路運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理，并具有擴(kuò)建的可能性。3.2.135KV主接線選擇從原始資料可知，35kV側(cè)進(jìn)線有二回，分布簡(jiǎn)單?？刹捎秒p母線，單母線、單母線分段等接線方式。雙母線投資大、占地大，故不考慮；單母線投資小，但運(yùn)行可靠性低，母線故障或檢修時(shí)，整個(gè)線路需停電，靈活性差，而單母線分段檢修時(shí)則不需全部停電，供電可靠性較高，操作也靈活，且有擴(kuò)展的可能性。故本變電所35kV母線側(cè)采用單母線分段接線。3.2.210KV母線主接線選擇10kV側(cè)通常采用單母線分段接線，單母線分段自動(dòng)切換系統(tǒng)的可靠性和靈活性比單母線好，基本可以滿足二級(jí)負(fù)荷用戶要求。因此，10kV母線側(cè)采用單母線分段接線。接線簡(jiǎn)圖如圖3-1所示圖3-1電氣主接線簡(jiǎn)圖3.3制定變電所自用電路設(shè)計(jì)計(jì)劃此部分所用變的設(shè)計(jì)應(yīng)以設(shè)計(jì)任務(wù)書為依據(jù)，結(jié)合工程具體的特點(diǎn)設(shè)計(jì)所用變的接線方式，因變電站在電力系統(tǒng)中所處的地位，設(shè)備復(fù)雜程度（電壓等級(jí)和級(jí)次，主變壓器形式、容量及補(bǔ)償設(shè)備有無等）以及電網(wǎng)特性而定。而所用變壓器和所用配電裝置的布置，則常結(jié)合變電站重要電工構(gòu)建物的布置來確定。3.3.1用電電源和引接原則如下（1）當(dāng)變電所有低壓母線時(shí)，（2）優(yōu)先考慮由低壓母線引接所用電源，

（3）所用外電源滿足可靠性的要求，（4)即保持相對(duì)獨(dú)立，

（5）當(dāng)本所一次系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，（6）不受波及，

（7）由主變壓器低繞組引接所用電源時(shí)，（8）起引接線應(yīng)十分可靠，

（9）避免發(fā)生短路使低壓繞組承受極大的機(jī)械應(yīng)力3.3.2所用變接線一般原則（1）一般采用一臺(tái)工作變壓器接一段母線，（2）除去只要求一個(gè)所用電源的一般變電所外，（3）其他變電所均要求安裝兩臺(tái)以上所用工作變壓器，

（4）低壓10KV母線可采用分段母線分別向兩臺(tái)所用變壓器提供電源，

（5）以獲得較高的可靠性。

故所用變?cè)O(shè)在10KV側(cè)，所用變選擇一臺(tái)S9—100/10型所用變壓器。3.4制定變壓器短路電流設(shè)計(jì)計(jì)劃3.4.1短路電流的計(jì)算為保證設(shè)備選型及校驗(yàn)，需計(jì)算關(guān)鍵點(diǎn)的三相短路電流，取最嚴(yán)重的三相短路情35kV側(cè)的母線(k-1點(diǎn))和10kV側(cè)的母線(k-2點(diǎn))，如圖3-2所示分別進(jìn)行短路計(jì)算。圖3-2母線短路點(diǎn)當(dāng)?shù)赜脩粲秘?fù)荷容量遠(yuǎn)小于電力系統(tǒng)的容量，故當(dāng)?shù)毓╇婋娫吹刃в跓o限大容量供電系統(tǒng)電源。電源Sk＝100MVA,X１*＝0.6,35KV雙路進(jìn)線X0=0.12?/km，L=25km；經(jīng)查資料S11-6300參數(shù)基準(zhǔn)電流對(duì)于35kV側(cè)點(diǎn)，,對(duì)于10kV側(cè)點(diǎn)，,電源阻抗標(biāo)幺值：架空線導(dǎo)線阻抗標(biāo)幺值：變壓器阻抗標(biāo)幺值：（1）35kV側(cè)短路電流計(jì)算等效電路圖如下圖3-3所示：圖3-335kV母線短路等效電路阻抗標(biāo)幺示意圖如圖3-4所示：圖3-435kV母線短路阻抗標(biāo)幺示意圖35kV側(cè)點(diǎn)短路總阻抗標(biāo)幺值：點(diǎn)短路電流周期分量：點(diǎn)短路沖擊電流：點(diǎn)短路容量：（2）10kV側(cè)短路電流計(jì)算線路等效圖如圖3-5所示：圖3-510kV母線短路等效電路阻抗標(biāo)幺示意圖如圖3-6所示：圖3-610kV母線短路阻抗標(biāo)幺示意圖10kV側(cè)點(diǎn)短路總阻抗標(biāo)幺值：點(diǎn)短路電流周期分量：點(diǎn)短路沖擊電流：點(diǎn)短路容量：3.5制定電氣設(shè)備的計(jì)劃3.5.1導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備，功能盡管不同，但同在供電系統(tǒng)中工作，選擇的基本要求是相同的。設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，必須保證工作安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理。在短路時(shí)，能滿足動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定要求。根據(jù)規(guī)定，電氣設(shè)備選擇的原則：正常運(yùn)行情況下選擇，短路情況下校驗(yàn)。3.5.2斷路器、隔離開關(guān)的選擇3.5.2.135kV側(cè)斷路器的選擇流經(jīng)35kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的長(zhǎng)期最大工作電流：=額定電壓：額定電流：開斷電流：SF6斷路器比其他斷路器有電氣性能好、檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。故35kV側(cè)采用LN2—35型戶內(nèi)高壓SF6斷路器。所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓35kV，符合要求。所選設(shè)備額定電流：，根據(jù)資料查得溫度影響為1.8%，A，符合要求。所選設(shè)備額定開斷電流：，符合要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：由《電力工程》表知，選用過流保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)間，斷路器分閘時(shí)間，熱穩(wěn)定校驗(yàn)時(shí)間為（下同）。因此[（kA）2S]電氣設(shè)備Q=[（kA）2S]。符合要求。3.5.2.235kV隔離開關(guān)的選擇35kV隔離開關(guān)選擇型所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓35kV，符合要求。所選設(shè)備額定電流，根據(jù)資料查得溫度影響為1.8%，A，符合要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：[（kA）2S]，設(shè)備[（kA）2S]，符合要求。3.5.2.310kV側(cè)斷路器的選擇流經(jīng)10kV側(cè)斷路器和隔離開關(guān)的長(zhǎng)期最大工作電流：=額定電壓額定電流開斷電流10kV側(cè)選用開關(guān)柜的型真空斷路器所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓，符合要求。所選設(shè)備額定電流，根據(jù)資料查得溫度影響為1.8%，A，符合要求。所選設(shè)備額定開斷電流：，符合要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：[（kA）2S]，設(shè)備[（kA）2S]，符合要求。3.5.2.410kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇10kV側(cè)隔離開關(guān)選擇型所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓，符合要求。所選設(shè)備額定電流，根據(jù)資料查得溫度影響為1.8%，A，符合要求。所選設(shè)備額定開斷電流，符合要求。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：[（kA）2S]，設(shè)備[（kA）2S]，符合要求。3.5.3互感器選擇3.5.3.1電流互感器選擇（1）電流互感器選擇原則電流互感器選型除應(yīng)滿足一次回路的額定電壓、額定電流、最大負(fù)荷電流計(jì)短路電流的動(dòng)熱穩(wěn)定性外，還要滿足二次回路的測(cè)量?jī)x表、自動(dòng)裝置的準(zhǔn)確度等級(jí)和保護(hù)裝置10％誤差曲線要求。電流互感器一次繞組電壓＞系統(tǒng)電壓。為保證二次回路儀表的準(zhǔn)確度，電流互感器一次側(cè)額定電流I1N為線路最大工作電流Imax的1.2~1.5倍。二次繞組額定電流一般應(yīng)采用1A，強(qiáng)電系統(tǒng)采用5A。（2）35kV側(cè)電流互感器的選擇本次35kV級(jí)電流互感器選用LZZB—35環(huán)氧樹脂澆注全封閉型電流互感器，作為電能計(jì)量、電流測(cè)量、繼電保護(hù)之用。所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓35kV。所選設(shè)備額定電流，符合要求。額定二次電流5A。選用型電流互感器，0.2S等級(jí)作為電能計(jì)量用，0.5等級(jí)作為電流測(cè)量用，10P等級(jí)作為繼電保護(hù)用。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：[（kA）2S]，設(shè)備[（kA）2S]，符合要求。（3）10kV側(cè)電流互感器選擇10kV側(cè)選用型電流互感器。所選設(shè)備額定電壓系統(tǒng)電壓10kV。所選設(shè)備額定電流，符合要求。額定二次電流為5A。動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：，符合要求。熱穩(wěn)定校驗(yàn)：[（kA）2S]，設(shè)備[（kA）2S]，符合要求。3.5.4電壓互感器的選擇（1）電壓互感器選擇的原則電壓互感器的選擇：按一次、二次回路電壓、二次負(fù)荷容量、準(zhǔn)確等級(jí)條件選擇。6~35kV配電裝置一般采用油浸式或澆注式電壓互感器。為保證電壓互感器的準(zhǔn)確度，電壓互感器為二次側(cè)允許所帶負(fù)荷容量，不能超過該額定容量。電壓互感器的一次額定電壓U1N，應(yīng)根據(jù)互感器的連接方式確定其相電壓或相間電壓。本次35kV采用三臺(tái)單相三繞組電壓互感器連接方式，10kV采用一臺(tái)三相五柱式電壓互感器連接。（2）35kV側(cè)電壓互感器的選擇本次選擇全封閉環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)型電壓互感器，基本參數(shù)見表3-1：表3-1JDZXF9—35基本參數(shù)額定電壓比(V)額定二次負(fù)荷(VA)額定絕緣水平(kV)0.20.510.2/0.56P335000//100//100/33080180/10040.5/95/18535000//100//100//100/3///30/50100電壓互感器用于35kV的戶內(nèi)電力系統(tǒng)中，做二次回路電壓、電能測(cè)量及繼電保護(hù)用。（3）10kV側(cè)電壓互感器10kV選擇JDZF11—12全封閉環(huán)氧樹脂澆注絕緣結(jié)構(gòu)型電壓互感器，一、二次回路電壓比，準(zhǔn)確等級(jí)為0.5級(jí)；該系列電壓互感器有體積小、重量小等優(yōu)點(diǎn)。供35kV及以下的非直接接地系統(tǒng)戶內(nèi)做電壓及電能的測(cè)量，機(jī)繼電保護(hù)等用。3.5.5所用變壓器的選擇為保證變電所二次回路及照明的用電可靠性，采用兩臺(tái)所用變分別接于10kV兩段母線上，互為備用。所用變的容量一般為主變?nèi)萘康?.1%~0.5%，負(fù)荷只有二次回路及照明，容量不大，故以選擇0.1％，連接組別號(hào)采用Y/Yn0。一臺(tái)所用變?nèi)萘坎楦戒?，所用變型?hào)選為，為室內(nèi)變壓器。變壓器基本參數(shù)如表3-2：表3-2S7－20/10基本參數(shù)變壓器型號(hào)額定容量額定電壓聯(lián)結(jié)組別短路電壓(％)空載電流(％)空載損耗（KW）負(fù)載損耗（KW）高壓側(cè)低壓側(cè)S7－20/1020KVA10kV0.4kVＹ,yn043.50.120.58外形尺寸：910×550×1080mm總重量：0.265t3.5.6母線的校驗(yàn)（1）35kV母線的校驗(yàn)35kV母線選用的矩形的硬母線，立放母線時(shí)長(zhǎng)期最大工作電流為1155A，為母線平放時(shí)的0.95倍，則允許最大工作電流為1097A，大于35kV母線長(zhǎng)期最大工作電流207.85A，符合要求。35kV母線的長(zhǎng)期最大工作電流=動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)：母線固定間距，相間間距，三相短路沖擊電流，則母線受到的電動(dòng)力為：母線所受彎曲力矩為：母線平放，截面為，，，則截面系數(shù)為：則母線最大應(yīng)力為：小于規(guī)定的硬鋁母線極限應(yīng)力，符合動(dòng)穩(wěn)定要求。熱穩(wěn)定最小截面為：母線的截面為，符合熱穩(wěn)定要求。（2）10kV母線的校驗(yàn)10kV母線選用的立放矩形硬鋁母線，立放母線+40℃時(shí)長(zhǎng)期最大工作電流為1680A，為母線平放時(shí)的0.95倍，則允許最大工作電流為1596A大于10kV母線長(zhǎng)期最大工作電流727.46A，符合要求。10kV母線的長(zhǎng)期最大工作電流=母線固定間距，相間間距，三相短路沖擊電流，則母線受到的電動(dòng)力為：母線所受彎曲力矩為：母線平放，截面為，，，則截面系數(shù)為：則母線最大應(yīng)力為：小于規(guī)定的硬鋁母線極限應(yīng)力，符合動(dòng)穩(wěn)定要求母線的截面為，符合熱穩(wěn)定要求。3.5.710KV高壓開關(guān)柜的選擇10kV側(cè)采用XGN2—10型固定式成套高壓開關(guān)柜配電裝置。XGN2—10型開關(guān)柜在10kV系統(tǒng)中作為接受與分配電能中要環(huán)節(jié)，在頻繁操作的場(chǎng)合尤為適用。并具有防誤分、合斷路器，防帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，防帶電掛接地線，防帶電接地合閘、防誤入帶電間隔的“五防”閉鎖功能。XGN2—10開關(guān)柜的基本參數(shù)見下表3-3：表3－3XGN2—10開關(guān)柜的基本參數(shù)XGN2—1010kV系統(tǒng)額定電壓10kV電壓10kV額定工作電壓12kV額定電流2000—3150A長(zhǎng)期最大工作電流727.46A額定短路開斷電流40kA短路電流周期分量4.215kA額定短路關(guān)合電流100kA短路沖擊電流10.747kA額定熱穩(wěn)定電流(4S)40kA熱穩(wěn)定11.193[（kA）2S]操作方式電磁式、彈簧儲(chǔ)能式——

第4章實(shí)施變壓器設(shè)計(jì)方案工作計(jì)劃4.1實(shí)施變壓器繼電保護(hù)安全計(jì)劃4.1.1電力變壓器保護(hù)變壓器的故障可以分為內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障包括各相繞組之間的相間短路、單相繞組線匝之間的匝間短路，單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障等。外部故障，主要是外部絕緣套管和引出線發(fā)生單相接地（通過外殼）短路，引出線之間發(fā)生的相間故障短路。變壓器差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)反映內(nèi)部繞組，絕緣套管及各引出線相間短路，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)能反映油浸式變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或直接跳閘。過流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù),當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障，瓦斯和差動(dòng)快速動(dòng)作的保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，過電流保護(hù)經(jīng)過整定時(shí)限后，動(dòng)作于變壓器各側(cè)的斷路器，使其跳閘。故在外部故障設(shè)差動(dòng)保護(hù)，內(nèi)部故障設(shè)瓦斯保護(hù)，做變壓器的主保護(hù)，過電流作變壓器后備保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)根據(jù)規(guī)定6300KVA及以上并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。故本設(shè)計(jì)由兩臺(tái)6300KVA變壓器并列運(yùn)行，故需裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)。變壓器差動(dòng)保護(hù)是按基爾霍夫電流原理構(gòu)成的，當(dāng)變壓器內(nèi)部、外部故障時(shí)，能快速、靈敏地切除保護(hù)區(qū)內(nèi)的故障設(shè)備。變壓器差動(dòng)保護(hù)原理圖如圖4-1所示，變壓器兩側(cè)分別裝設(shè)電流互感器TA1和電流互感器TA2，極性關(guān)系按圖中所示連接。（a)正?；蛲獠抗收?b)內(nèi)部故障圖4-1變壓器差動(dòng)保護(hù)原理圖正常運(yùn)行或外部故障（如圖a中d1點(diǎn)）時(shí)，差動(dòng)繼電器KD中的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器二次電流之差，恰當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使流過差動(dòng)繼電器的電流為零。二次系統(tǒng)回路額定電流一般為5A，所以電流互感器的變比為：。變壓器內(nèi)部故障（如圖b中d2點(diǎn))時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為變壓器兩側(cè)流向短路點(diǎn)的電流互感器二次短路電流之和。（2）瓦斯保護(hù)根據(jù)規(guī)程規(guī)定，對(duì)于800kVA及以上容量的油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。本設(shè)計(jì)是兩臺(tái)6300kVA的變壓器，需裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)主要由安裝在油箱和油枕之間的連接管道上氣體繼電器，對(duì)油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體或油流反應(yīng)動(dòng)作，反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)各種故障。發(fā)出警告信號(hào)或切除變壓器，防止事故擴(kuò)大。變壓器瓦斯保護(hù)原理圖如圖4-2所示：圖4-2變壓器瓦斯保護(hù)原理圖瓦斯繼電器KG的上觸點(diǎn)連接至信號(hào)，為輕瓦斯保護(hù)；下觸點(diǎn)連接至信號(hào)為重瓦斯保護(hù)，經(jīng)信號(hào)繼電器KS、連接片XE起動(dòng)出口中間繼電器KC，KC的兩對(duì)觸點(diǎn)閉合后，分別使斷路器QF1、QF2、跳閘線圈勵(lì)磁，斷開變壓器兩側(cè)斷路器。（3）過電流保護(hù)過電流保護(hù)通常作為1500kVA及以上的變壓器的后備保護(hù)，與主保護(hù)配合作為各引出線之間發(fā)生的相間故障短路和引出線發(fā)生單相接地（通過外殼）短路的后備保護(hù)，同時(shí)保護(hù)變壓器10kV負(fù)荷側(cè)母線短路引起的變壓器過電流。過電流保護(hù)安裝在變壓器電源側(cè)即35kV側(cè)，使整個(gè)變壓器處于保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障，瓦斯和差動(dòng)快速動(dòng)作的保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，經(jīng)過過電流保護(hù)整定時(shí)限后，對(duì)變壓器各側(cè)的斷路器動(dòng)作于跳閘。4.2實(shí)施變電所的防雷保護(hù)計(jì)劃4.2.1變電所防雷概述雷電過電壓會(huì)對(duì)電氣設(shè)備和構(gòu)筑物造成嚴(yán)重的危害，故在變電所與高壓輸電線路必須采取防雷措施，確保電氣設(shè)備及構(gòu)筑物的安全。避雷針是防止直接雷擊的裝置，作用是將雷電由金屬針安全導(dǎo)入地中，避免構(gòu)筑物、線路及電氣設(shè)備遭受雷擊；避雷器防止雷擊線路時(shí)沿輸電線路侵入變電所的雷電沖擊波過高，保護(hù)變電所內(nèi)電氣設(shè)備的絕緣的有效裝置。4.2.2．避雷針的選擇本設(shè)計(jì)采用單支避雷針作防雷直擊保護(hù)。單支避雷針的保護(hù)范圍是一個(gè)以避雷針為軸的折線圓錐體。其保護(hù)半徑為：，當(dāng)時(shí)；，當(dāng)時(shí)。式中p高度影響系數(shù)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。在距變電所外10m的地方裝設(shè)避雷針，安裝塔頂高20m，避雷針高12m，則計(jì)算高度為32m。計(jì)算結(jié)果如表4-1所示：表4-1避雷針計(jì)算結(jié)果針號(hào)h（m）p（m）(m)避雷針高度高度影響系數(shù)被保護(hù)物高度保護(hù)半徑1號(hào)320.9716.015.521號(hào)320.977.032.981號(hào)320.974.038.84.3實(shí)施避雷器的選擇技術(shù)計(jì)劃目前新型氧化鋅避雷器在常用在新建的變電所中，與普通閥型避雷器相比，氧化鋅避雷器具有無間隙、保護(hù)性能好、無續(xù)流、動(dòng)作負(fù)載輕、耐重復(fù)能力強(qiáng)，通流容量大、耐污性能好等優(yōu)點(diǎn)。（1）35kV側(cè)避雷器的選擇經(jīng)查資料，35kV選型氧化鋅避雷器，基本參數(shù)如表4-2所示：表4-2基本參數(shù)避雷器型號(hào)系統(tǒng)額定電壓避雷器額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓直流參考電壓（U1mA）陂波沖擊電流下殘壓雷電沖擊電流下殘壓操作沖擊電流下殘壓方波通流容量（2ms）大電流沖擊耐受kV（r.m.s）<kV>kVAKHY5WZ-51/134355140.873.0154134134400100（2）10kV避雷器的選擇經(jīng)查資料，35kV選型氧化鋅避雷器，基本參數(shù)如表4-3所示：表4-3基本參數(shù)避雷器型號(hào)系統(tǒng)額定電壓避雷器額定電壓持續(xù)運(yùn)行電壓直流參考電壓（U1mA）陂波沖擊電流下殘壓雷電沖擊電流下殘壓操作沖擊電流下殘壓方波通流容量（2ms）大電流沖擊耐受kV（r.m.s）<kV>kVAKHY5WZ-17/45101713.624.051.54538.815065

過程檢查與控制5.1變壓器設(shè)計(jì)信息咨詢檢查與控制主要咨詢的內(nèi)容有:計(jì)算負(fù)荷；無功補(bǔ)償。5.1.1

計(jì)算負(fù)荷的概念

負(fù)荷計(jì)曲線通常是根據(jù)每隔半小時(shí)的平均負(fù)荷值繪制的。實(shí)際表明，導(dǎo)體通過電流達(dá)到穩(wěn)定溫升的時(shí)間大約經(jīng)30min后達(dá)到穩(wěn)定溫升值。而時(shí)間很短的尖峰負(fù)荷未等到導(dǎo)體升高之前。這個(gè)尖峰電流就已經(jīng)消失了。由此可見，只有持續(xù)時(shí)間在半小時(shí)以上的負(fù)荷值，才有可能構(gòu)成導(dǎo)體的最大溫升。計(jì)算負(fù)荷實(shí)際上與從負(fù)荷曲線上查得的半小時(shí)最大負(fù)荷P30是基本相當(dāng)?shù)?，所以把根?jù)半小時(shí)平均負(fù)荷的負(fù)荷曲線中的最大值稱為計(jì)算負(fù)荷。

5.1.2負(fù)荷分級(jí)

電力負(fù)荷分級(jí)及供電要求可劃分為三個(gè)等級(jí)：

(1)一級(jí)負(fù)荷。突然停電將造成人身傷亡或重大設(shè)備損壞，且難以修復(fù)者，或在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失者。如煉鐵高爐的泥炮機(jī)、開口機(jī)、熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)站、水泵站；煉鋼轉(zhuǎn)爐吹氧管升降機(jī)構(gòu)、煙罩升降機(jī)構(gòu)、爐體傾動(dòng)機(jī)構(gòu)；大型連續(xù)軋鋼機(jī)；鋁電解裝置；焦?fàn)t推焦車、消火車、攔焦車、煤氣加壓站和氧氣站等的電力負(fù)荷。

(2)二級(jí)負(fù)荷。突然停電將產(chǎn)生大量廢品、引起大量減產(chǎn)、企業(yè)內(nèi)運(yùn)輸停頓等，在經(jīng)濟(jì)上造成較大損失者。如高爐上料系統(tǒng)、轉(zhuǎn)爐上料系統(tǒng)、電爐電極升降機(jī)構(gòu)、傾動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁攪拌機(jī)、連鑄機(jī)、軋鋼機(jī)和金屬制品生產(chǎn)系統(tǒng)等的電力負(fù)荷。

(3)三級(jí)負(fù)荷。所有不屬于一級(jí)和二級(jí)的電力負(fù)荷。如機(jī)械修理設(shè)施、電氣修理設(shè)施等的電力負(fù)荷。

各級(jí)電力負(fù)荷的供電要求，一般不低于以下所列：1)一級(jí)負(fù)荷由兩個(gè)獨(dú)立電源供電，對(duì)特殊重要的一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立電源點(diǎn)供電(見供電電源)2)二級(jí)負(fù)荷由兩回線路供電，該兩回線路應(yīng)盡可能引自不同的變壓器和母線段。3)三級(jí)負(fù)荷按實(shí)際需要容量供電。5.1.3無功補(bǔ)償功率因數(shù)過低對(duì)供電系統(tǒng)是很不利的，它使供電設(shè)備（如變壓器、輸電線路等）電能損耗增加，供電電網(wǎng)的電壓損失加大，同時(shí)降低了供電設(shè)備的供電能力。因此提高功率因數(shù)對(duì)節(jié)約電能，提高經(jīng)濟(jì)效益具有重要的意義。本地用電奶牛廠與家禽養(yǎng)殖廠有大量風(fēng)機(jī)，和一些農(nóng)電灌溉大量異步電機(jī)等感性設(shè)備，造成低功率因數(shù)=0.854，達(dá)不到供電部門的一般要求（35KV側(cè)要達(dá)到=0.95，10KV側(cè)要達(dá)到=0.90）。故要采用無功功率設(shè)備予以補(bǔ)償。無功補(bǔ)償通常采用靜電電力電容器補(bǔ)償即增加電力電容裝置以超前的容性分量抵消系統(tǒng)負(fù)載滯后的感性分量。變電所內(nèi)一般采用集中補(bǔ)償，在變壓器出線端母線上增設(shè)電力電容裝置，取補(bǔ)償后的功率因數(shù)=0.90。根據(jù)補(bǔ)償電力電容器的計(jì)算公式5.2變壓器設(shè)計(jì)方案計(jì)劃制定檢查與控制5.2.1變壓器數(shù)量容量選擇(1)主變臺(tái)數(shù)的確定根據(jù)供配電設(shè)計(jì)規(guī)范中“在有一、二級(jí)負(fù)荷的變電所宜裝設(shè)兩臺(tái)及以上主變壓器。在主變壓器低壓側(cè)電力網(wǎng)取得足夠容量的備用電源時(shí)，可裝設(shè)一臺(tái)主變壓器?！北驹O(shè)計(jì)為35kV降壓變電所，低壓10kV側(cè)為負(fù)荷，無備用電源，故考慮安裝兩臺(tái)主變壓器。(2)主變?nèi)萘康拇_定根據(jù)《電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)》說明，裝設(shè)兩臺(tái)及以上變壓器的變電所，任意一臺(tái)變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，都應(yīng)能滿足一、二級(jí)負(fù)荷供電需求并不小于60％的全部負(fù)荷。5.2.2電氣主接線設(shè)計(jì)電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，也是電力系統(tǒng)的重要組成部分。主接線方案應(yīng)根據(jù)變電所在當(dāng)?shù)仉娏W(wǎng)作用、用電回?cái)?shù)、用電負(fù)荷性質(zhì)等條件來確定。確保線路運(yùn)行安全可靠，操作維護(hù)方便，投資經(jīng)濟(jì)合理，并具有擴(kuò)建的可能性。5.2.3短路電流計(jì)算(1)35KV側(cè)短路電流計(jì)算(2)10kV側(cè)短路電流計(jì)算5.2.4電氣設(shè)備的選擇(1)導(dǎo)體和電氣設(shè)備選擇的一般條件(2)斷路器、隔離開關(guān)的選擇(3)35kV隔離開關(guān)的選擇(4)10kV側(cè)斷路器的選擇(5)010kV側(cè)隔離開關(guān)的選擇5.2.5互感器的選擇(1)電流互感器選擇(2)電壓互感器的選擇5.2.6所用變壓器的選擇為保證變電所二次回路及照明的用電可靠性，采用兩臺(tái)所用變分別接于10kV兩段母線上，互為備用。所用變的容量一般為主變?nèi)萘康?.1%~0.5%，負(fù)荷只有二次回路及照明，容量不大，故以選擇0.1％，連接組別號(hào)采用Y/Yn0。一臺(tái)所用變?nèi)萘?.2.7母線的校驗(yàn)（1）35kV母線的校驗(yàn)10kV母線的校驗(yàn)5.2.810KV高壓開關(guān)柜的選擇10kV側(cè)采用XGN2—10型固定式成套高壓開關(guān)柜配電裝置。XGN2—10型開關(guān)柜在10kV系統(tǒng)中作為接受與分配電能中要環(huán)節(jié)，在頻繁操作的場(chǎng)合尤為適用。并具有防誤分、合斷路器，防帶負(fù)荷拉隔離開關(guān)，防帶電掛接地線，防帶電接地合閘、防誤入帶電間隔的“五防”閉鎖功能。結(jié)論通過對(duì)此變電站所承擔(dān)的負(fù)荷分析，結(jié)合變電站設(shè)計(jì)規(guī)程和實(shí)際情況，確定了本次設(shè)計(jì)的主接線方案。本設(shè)計(jì)母線均選用了單母線分段的接線方式，一段母線發(fā)生故障，自動(dòng)裝置可以保證正常母線不