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1、电气装备课程设计说明书35KV电气主接线设计院系名称工学院机械系专业名称电气工程及其自动化学生指导教师201年6月20日摘 要随着工业时代的不断发展,人们对电力供应的要求越来越高,特别是供电的稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电站的设计和配置。一个典型的变电站的主接线要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑,本论文设计了一个降压变电站。本次设计根据某氧化铝公司的电力负荷资料,作出了该公司35KV、10KV变电所的初步设计,工厂总降压变电所及配电系统设计是根据各个车间的负荷数量和性质,生产工艺对负荷的要求以及负荷布局,结合国家供电情
2、况,解决对各部门的安全可靠,经济技术的分配电能力问题,论文主要对变电站进行了主接线设计、负荷计算、短路电流的计算和高压电气设备的选择。本设计以实际负荷为依据,以变电所的最佳运行为基础,按照有关规定和规,作出了满足该区供电要求的35kV变电所初步设计。设计中首先对负荷进行了统计与计算,选出了所需的主变型号,然后根据负荷性质及对供电可靠性要求拟定主接线设计,设计中还进行了短路计算和对主要高压电器设备进行了选择与计算,如断路器、隔离开关、电压互感器、电流互感器等。关键词：35KV 变电站 总体设计目 录摘要目录前言.- 1 -1 变电站站址的选择原则和作用-2 -1.1 变电站的选择原则- 2 -1
3、.2电力系统供电要求-2 -1.3电力系统的额定电压- 3 -2 主接线设计-3-2.1 对电气主接线的基本要求-3 -2.2所要选择的主接线形式- 4 -2.2.1 35KV、10KV接线形式的选择- 4 -3 负荷计算- 9 -3.1计算负荷- 10 -3.1.1对于35KV段负荷的计算- 11 -3.1.2对于10KV段负荷的计算- 11 -4短路电流的计算- 10 -4.1计算短路电流的意义- 10 -4.2本次设计中短路电流的计算- 11 -4.2.1各回路电抗的计算- 11 -4.2.2计算各短路点的短路电流- 12 -5变电站主变压器的选择- 14 -5.1绕组数量和连接方式的确
4、定- 14 -5.2主变阻抗及调压方式选择- 14 -5.2.1主变阻抗的选择- 14 -5.2.2调压方式的选择- 14 -5.3 变压器中性点接地方式和中性点设计- 15 -5.4主变容量选择原则- 15 -6高压电器设备的选择- 16 -6.1各电压等级侧断路器的选择- 16 -6.1.1 35KV侧断路器的选择- 16 -6.1.2 10KV侧断路器的选择- 17 -6.2隔离开关的选择- 17 -6.2.1 隔离开关的作用- 18 -6.2.235KV侧隔离开关的选择- 18 -6.2.310KV侧隔离开关的选择- 19 -6.3电压互感器和电流互感器的选择- 19 -6.3.1电压
5、互感器的选择- 20-6.3.2电流互感器的选择- 20 -6.4电抗器的选择- 21 -6.5高压熔断器的选择- 21 -7配电装置的平面设计- 21 -结论- 23 -参考文献- 24 -附录- 25 -附录A- 25 -附录B- 28 - / 前 言变电站是电力网中线路的连接点,作用是变换电压、交换功率和汇集、分配电能,它直接影响影响整个电力系统的安全与经济运行。变电站中的电气部分通常被分为一次部分和二次部分。电能生产的特点是发电、变电、输电和用电是在同一时刻完成的,具有同时性。35kv降压变电站作为供用网络中重要的变电一环,它设计质量的好坏直接关系到一个企业的用电可靠性和经济性。本次设
6、计是在学习了相关专业课程如发电厂电气部分、电力系统分析、电力系统继电保护原理等,且对各类变电站了解后设计的。本次设计为我们走上工作岗位前对工程设计有细致的了解,并为掌握一定的工程设计方法打下了基础。根据有关规定,依据安全、可靠、优质、经济、合理等的要求,为保证对用户不间断地供给充足、优质又经济的电能设计方案。本次设计主要包括变电站总体分析、电力系统分析、主接线选择、主变选择、无功补偿设备选择、短路电流的计算、电气设备的选择、防雷设计、配电装置和平面设置等。在主接线设计中,在35kV侧我们把两种接线方式在经济性、灵活性、可靠性三个方面进行比较,最后选择35kV采用单母线分段接线方式。1 变电站站
7、址的选择原则和作用1.1 变电站的选择原则变电所的设计应根据工程年发展规划进行,做到远、近期结合,以近期为主,正确处理近期建设与远期发展的关系,适当考虑扩建的可能；变电所的设计,必须从全局出发,统筹兼顾,按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件,结合国情合理地确定设计方案；变电所的设计,必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置,这样可以节省线材,降低电能损耗,提高电压质量,这是供配电系统设计的一条重要原则。本设计的变电站位于龙口某企业,地理坐标北纬37.39 东经120.21。该地区地势平坦,无高山丘陵,气候宜人,属温带季风型气候,冬无严寒,夏无酷暑,四季分明,气候宜人,年平
8、均气温12左右,冬天不低于-10,夏天不超过30；年平均降雨量600毫米左右,无霜期190多天。本设计变电站靠近负荷中心,交通运输较为便利。综上所述,可满足建所的要求。1.2电力系统供电要求1保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿,生活混乱,甚至危及人身和设备安全,形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此,电力系统运行首先要满足可靠,持续供电的要求。2保证良好的电能质量：电能质量包含电压质量,频率质量,和波形质量三个方面,电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量,例如给定的允许电压偏移为额定值的,给定的允许频率偏移为等,波形质量则以畸变率是否超过给
9、定值来衡量。所有这些质量指标,都必须采取一切手段来予以保证。3保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大,消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3,而且电能在变换,输送,分配时的损耗绝对值也相当客观。因此,降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换,输送,分配时的损耗,有极其重要的意义。1.3电力系统的额定电压1额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中,各部分电压等级是不同的。三相交流系统中,三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时,电压越高,电流越小,线路,电气等的载流部分所需的截面积就越小,有色金属的投资也越小,同是由于电流小,传输线路上的功率损耗和电压损失也较小
10、。另一方面,电压越高,对绝缘水平的要求则越高,变压器,开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素,对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压,但从设备制造角度考虑,为保证产品的标准化和系列化,又不应随意确定输电电压。2用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时,由于用电设备大都是感性负荷,沿线路的电压分布往往是首段高于末端,系统标称电压于用电设备的额定电压取值一致,使线路沿线的实际电压于用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。3变压器额定电压：变压器一次侧接电源,相当于用电设备,二次侧向负荷供电,又相当于电源,因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电压。由于变压器二次侧
11、额定电压规定为空载时的电压,额定负载下变压器部的电压降落约为,当供电线路较长时,为使正常运行时变压器二次测电压较系统标称电压高,以便补偿线路电压损失。变压器二次测额定电压应较用电设备额定电压高,只有当变压器二次测与用电设备间电气距离很近时,其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的倍。2 主接线设计2.1 对电气主接线的基本要求电气主接线是由高压电器通过连接线,按其功能要求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电气部分的主体结构,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,继电
12、保护,自动装置和控制方式的抑定都有决定性的关系,对电气主接线的基本要求,概括的说包括可靠性,灵活性和经济性三方面。2.2所要选择的主接线形式由负荷资料知,35KV上近期无负荷。而10KV的负荷中有原料、溶出、沉降、分解、蒸发、焙烧车间等负荷,若断电将造成较大的经济损失和资源浪费,因而需要保证供电的可靠性；同时,由于10KV分解车间分解搅拌属对电力供应的可靠性要求也是较高的,综合考虑35KV站的投资规模,故而在设计过程中应在保证供电的可靠性的基础上考虑经济因素。2.2.1 35KV、10KV接线形式的选择按照变电站设计技术规程的第23条规定：3560 kV配电装置中,当出线为2回时,一般采用桥形
13、接线；当出线为2回以上时,一般采用单母线分段或单母线接线。出线回路数较多、连接的电源较多、负荷大或污秽环境中的3560 kV室外配电装置,可采用双母线接线。本变电站35 kV侧可考虑以下3种方案,并进行经济和技术分析。方案1：采用单母线分段接线,如图1所示 图1优点：用断路器把母线分段后,重要用户可从不同母线分段引出双回线供电；当一段母线发生故障,分段断路器自动将故障段切除,保证正常段母线不间断供电,保证重要用户不停电。缺点：当一段母线或母线隔离开关故障或检修时,该段母线的回路都要在检修期间停电；当出线为双回路时,常使架空线路出线交叉跨越；扩建时需向两个方向均衡扩建；分段断路器故障造成35 k
14、V两段母线停电。适用围：610 kV配电装置出线回路数为6回及以上时；3560 kV配电装置出线回路数为48回及以上时；110220 kV配电装置出线回路数为34回时。方案2：采用单母线接线,如图2所示。图2优点：接线简单清晰,设备少,操作方便,便于扩建和采用成套配电装置。缺点：不够灵活可靠,任一元件母线及母线隔离开关等故障或检修,均需使整个配电装置停电。单母线可用隔离开关分段,但当一段母线故障时,全部回路仍需短时停电,在用隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障段的供电。适用围：610 kV配电装置出线回路数不超过5回；3560 kV配电装置出线回路数不超过3回；110220 kV配电装置
15、出线回路数不超过2回。方案3：采用外桥图3外桥接线的特点：当变压器发生故障或运行中需要切除时,只断开本回路的断路器即可,不影响其他回路的工作。当线路故障时,例如引出线1U故障,断路器1DL和3DL都将断开,因而变压器1B也被切除。为了恢复变压器1B的正常运行,必须在断开隔离开关2G后,再接通断路器1DL和3DL。外桥接线适用于线路较短和变压器按经济运行需要经常切换的情况。以上三个方案,所需35 kV断路器和隔离开关数量如表1所示。表1 35KV断路器和隔离开关数量表方案比较单母分段单母线外桥断路器台数 5 4 3隔离开关总数 8 6 6对以上三种方案分析比较。从经济性来看：由于3种方案所选变压器型号和容量相同,占地面积基本相同,所以只比较设备,方案1所用设备最多,造价最高,故最不经济；方案3所用设备最少,造价最低,故最经济；方案2介于方案1和方案3之间较经济。从可靠性来看：方案1,当一段母线发生故障,分段断
