1、完整版35kv企业变电站毕业课程设计前 言变电所由主接线，主变压器，高、低压配电装置，继电保护和控制系统，所用电和直流系统，远动和通信系统，必要的无功功率补偿装置和主控制室等组成。其中，主接线、主变压器、高低压配电装置等属于一次系统；继电保护和控制系统、直流系统、远动和通信系统等属二次系统。主接线是变电所的最重要组成部分。它决定着变电所的功能、建设投资、运行质量、维护条件和供电可靠性。一般分为单母线、双母线、一个半断路器接线和环形接线等几种基本形式。主变压器是变电所最重要的设备，它的性能与配置直接影响到变电所的先进性、经济性和可靠性。一般变电所需装23台主变压器；330 千伏及以下时，主变压器
2、通常采用三相变压器，其容量按投入5 10年的预期负荷选择。此外，对变电所其他设备选择和所址选择以及总体布置也都有具体要求。本次设计为35KV变电所的电气部分，包括任务书、说明书、计算书，以及1张电气主接线图。目 录前言 11 电气主接线设计 21.1主接线的设计依据 21.2 主接线的基本要求 21.3 主接线的设计和论证 22 主变压器台数、容量和型号的选择 83 所用变的选择 94 电气设备的选择 104.1电气设备选择的一般条件 104.2断路器、隔离开关的选择 125 互感器的选择 155.1电流互感器的选择 155.2电压互感器的选择 166 10KV母线截面的选择 177 计算书
3、188 参考文献 21、电气主接线设计把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电路，称为电气主接线。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。主接线代表了变电站电气部分主体结构，是电力系统接线的主要组成部分，是变电站电气设计的首要部分。它表明了变压器，线路和断路器等电气设备的数量和连接方式及可能的运行方式，从而完成变电、输配电的任务。1.1主接线的设计依据 1负荷大小和重要性（1）对于一级负荷必须有两个独立电源供电，且当任何一个电源失去后，能保证对全部一级负荷不间断供电。（2）对于二级负荷一般要有两个独立电
4、源供电，且任何一个失去后，能保证全部或大部分二级负荷的供电。（3）对于三级负荷一般只需一个电源供电。2. 系统备用容量大小（1） 运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突增，机组检修和事故停运三种情况。（2） 装有两台及以上的变压器的变电所，当其中一台事故断开时，其余主变压器的容量应保证该变电所60%70%的全部负荷，在计及过负荷能力后的允许时间内，应保证车间的一、二级负荷供电。1.2 主接线的基本要求电气主接线设计应满足可靠性、灵活性、经济性三项基本要求，其具体要求如下：1、可靠性 研究可靠性应该重视国内外长期运行的实践经验和定性分析，要考虑发电厂或变电站在电力系统中的地位和作用、所采用
5、的设备的可靠性以及结合一次设备和相应的二次部分在运行中的可靠性进行综合分析。其具体要求如下：（1） 断路器检修时不应影响供电。系统有重要负荷，应能保证安全、可靠的供电。（2）断路器或母线故障以及母线检修时，尽量减少停运出线回数及停电时间，并且要保证全部一级负荷和部分二级负荷的供电。（3） 尽量避免发电厂、变电所全部停运的可能性。防止系统因为某设备出现故障而导致系统解裂。（4） 大机组超高压电气主接线应满足可靠性的特殊要求。2、灵活性主接线应满足在调度、检修及扩建时的灵活要求。从系统的长远规划来设计，应满足灵活性要求。（1） 调度时应该可以灵活地投入和切除发电机、变压器和线路，调配电源和负荷，满
6、足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式以及特殊运行方式下的系统调度要求。（2） 检修时可以方便地停运断路器、母线及其继电保护设备，进行安全检修而不致影响电力网的运行和对车间的供电。（3） 扩建时可以容易地从初期接线过渡到最终接线。在不影响连续供电或停运时间最短的情况下，投入新装机组，变压器或线路而不互相干扰，并且对一次和二次部分的改建工作最少。3、经济性主接线满足可靠性，灵活性要求的前提下做到经济合理。（1） 主接线应力求简单，经节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备。（2） 要能使继电保护和二次回路不过于复杂，以节省二次设备和控制电缆。（3） 要能限制短路电流，
7、以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4） 如能满足系统的安全运行及继电保护要求，35kV及其以下终端或分支变电所可采用简易电器。（5） 占地面积少：主接线设计要为配电装置布置创造条件，尽量使占地面积减少。（6） 电能损失少：经济合理地选择主变压器的种类（双绕组、三绕组或自耦变压器）、容量、数量，要避免因两次变压而增加的电能损失。1.3 主接线的设计和论证依据变电站的性质可选择单母线接线、单母线分段接线、双母线接线、外桥型接线、内桥型接线、五种主接线方案，下面逐一论证其接线的利弊。一、 单母线接线单母线接线的特点是每一回线路均经过一台断路器和隔离开关接于一组母线上。优点：（1）、接线简单清晰、
8、设备少、操作方便。（2）、投资少，便于扩建和采用成套配电装置缺点：(1)、 可靠性和灵活性较差。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。(2)、 单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时，全部回路仍需停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复非故障段的供电。适用范围：单母线接线不能满足对不允许停电的重要用户的供电要求，一般用于6-220kV系统中，出线回路较少，对供电可靠性要求不高的中、小型发电厂与变电站中。二、单母线分段接线2.1、用隔离开关分段的单母线接线这种界限实际上仍属不分段的单母线接线，只是将单母线截成两个分段，其间用分段隔离开关连接起来。这样做的好处是
9、两段母线可以轮流检修，缩小了检修母线时的停电范围，即检修任一段母线时，只需断开与该段母线连接的引出线和电源回路拉开分段隔离开关，另一段母线仍可继续运行。但是，若两个电源取并列运行方式，则当某段母线故障时，所有电源开关都将自动跳闸，全部装置仍需短时停电，需待用分段隔离开关将故障的母线段分开后才能恢复非故障母线段的供电。可见，采用隔离开关分段的单母线接线较之不分段的单母线，可以缩小母线检修或故障时的停电范围。2.2、用断路器分段的单母线接线用隔离开关奋斗的单母线接线，虽然可以缩小母线检修或故障时的停电范围，但当母线故障时，仍会短时全停电，需待分段隔离开关拉开后，才能恢复非故障母线段的运行，这对于重
10、要用户而言是不允许的。如采用断路器分段的单母线接线，并将重要用户采用分别接于不同母线段的双回路供电，足可以克服上诉缺点。 对用断路器分段的单母线的评价为: 优点： A.具有单母线接线简单、清晰、方便、经济、安全等优点。B.较之不分段的单母线供电可靠性高，母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围缩小了一半。与用隔离开关分段的单母线接线相比，母线或母线隔离开关短路时，非故障母线段可以实现完全不停电，而后者则需短时停电。C.运行比较灵活。分段断路器可以接通运行，也可断开运行。D.可采用双回线路对重要用户供电。方法是将双回路分别接引在不同分段母线上。 缺点： A.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时
11、，连接在该分段母线上的所有进出回路都要停止工作，这对于容量大、出线回路数较多的配电装置仍是严重的缺点。B.检修任一电源或出线断路器时，该回路必须停电。这对于电压等级高的配电装置也是严要缺点。因为电压等级高的断路器检修时间较长，对用户影响甚大。单母线分段接线与单母线接线相比提高了供电可靠性和灵活性。但是，当电源容量较大、出线数目较多时，其缺点更加明显。因此，单母线分段接线用于：（1）电压为610KV时，出线回路数为6回及以上，每段母线容量不超过25MW；否则，回路数过多时，影响供电可靠性。（2）电压为3563KV时，出线回路数为48回为宜。（3）电压为110220KV时，出线回路数为34回为宜。
12、2.3、单母线分段带旁路母线的接线为克服出线断路器检修时该回路必须停电的缺点，可采用增设旁路母线的方法。当母线回路数不多时，旁路断路器利用率不高，可与分段断路器合用，并有以下两种接线形式。（1） 分段断路器兼作旁路断路器接线。（2） 旁路断路器兼作分段断路器接线。优点：单母分段带旁路接线与单母分段相比，带来的唯一好处就是出线断路器故障或检修时可以用旁路断路器代路送电，使线路不停电。单母线分段带旁路接线，主要用于电压为610KV出线较多而且对重要负荷供电的装置中；35KV及以上有重要联络线路或较多重要用户时也采用。单母线分段接线，虽然缩小了母线或母线隔离开关检修或故障时的停电范围，在一定程度上提
13、高了供电可靠性，但在母线或母线隔离开关检修期间，连接在该段母线上的所有回路都将长时间停电，这一缺点，对于重要的变电站和用户是不允许的。三 、双母线接线 优缺点分析：（1）可靠性高。可轮流检修母线而不影响正常供电。当采用一组母线工作、一组母线备用方式运行时，需要检修工作母线，可将工作母线转换为备用状态后，便可进行母线停电检修工作；检修任一母线侧隔离开关时，只影响该回路供电；工作母线发生故障后，所有回路短时停电并能迅速恢复供电；可利用母联断路器代替引出线断路器工作，使引出线断路器检修期间能继续向负荷供电。（2）灵活性好。为了克服上述单母线分段接线的缺点，发展了双母线接线。按每一回路所连接的断路器数
14、目不同，双母线接线有单断路器双母线接线、双断路器双母线接线、一台半断路器接线（因两个回路共用三台断路器，又称二分之三接线）三种基本形式。后两种又称双重连接的接线，意即一个回路与两台断路器相连接，在超高压配电装置中被日益广泛地采用。3.1、单断路器双母线接线：单断路器双母线接线器是双母线接线中最基本的接线形式。它具有两组结构相同的母线，每一回路都经一台断路器、两组隔离开关分别连接到两组母线上，两组母线之间通过母联断路器来实现联络。双母线接线有两种运行方式，一种运行方式是一组母线工作，一组母线备用，母联断路器在正常运行时是断开的；另一种运行方式是两组母线同时工作，母联断路器在正常运行时是接通的，这
15、时每一回路都固定连接于某一组母线上运行，故亦称固定连接运行方式。这两种运行方式在供电可靠性方面有所差异，当母线短路时，前者将短时全部停电；后者母线继电保护动作，只断开故障母线上电源回路的断路器和母联断路器，并不会使另一组母线中断工作。3.2、双断路器双母线接线双断路器双母线这种接线，每回路内接有两台断路器，采取双母线同时运行的方式。双断路器双母线接线的优点是:A.任何一组母线或母线隔离开关发生故障或进行检修时都不会造成停电。B.任何一台断路器检修时都不需停电。C.任一电源或出线可方便地在母线上配置，运行灵活，能很好地适应调度要求，有利于系统潮流的合理分布和电力系统运行的稳定。D.隔离开关只用于
16、检修时隔离电源，不作为操作电器，因而减少了误操作的可能性。双断路器双母线接线的主要缺点是投入使用的断路器大多，设备投资大，配电装置占地面积和维护工作量都相应地增大了许多，故在220KV及以下配电装置中很少采用。但随着电力系统容量的增大，输电距离的增加，出于对系统运行稳定性的考虑，这种接线在330KV及以上超高压变电站中的应用将日益广泛。3.3、“一台半”断路器接线“一台半”断路器这种接线的特点是在两组母线之间串联装设三台断路器，于两台断路器间引接一个回路，由于回路数与断路器台数之比为2：3，固称为一台半断路器接线或二分之三接线。这种接线的正常运行方式是所有断路器都接通，双母线同时工作。一台半断
17、路器接线的优点是：A. 检修任一台断路器时，都不会造成任何回路停电，也不需进行切换操。B. 线路发生故障时，只是该回路被切除，装置的其他元件仍继续工作。C. 当一组母线停电检修时，只需断开与其连接的断路器及隔离开关即可，任何回路都不需作切换操作。D. 母线发生故障时，只跳开与此母线相连的断路器，任何回路都不会停电。E.操作方便、安全。隔离开关仅作隔离电源用，不易产生误操作。断路器检修时，倒闸操作的工作量少，不必像双母线带旁路接线那样要进行复杂的操作，而是够断开待检修的断路器及其两侧隔离开关就可以了，也不需要调整更改继电保护整定值。F.正常时两组母线和全部断路器都投入工作，每串断路器互相连接形成
18、多环状接线供电，所以，运行调度非常灵活。G.与双母线带旁路母线接线和双断路器双母线接线相比，一台半断路器接线所需的开关电器数量少，配电装置结构简单，占地面积小，投资也相应减少。缺点就是二次线和继电保护比较复杂，投资较大。另外，为提高运行可靠性，防止同名回路同时停电，一般采用交替布置的原则：重要的同名回路交替接入不同侧母线；同名回路接到不同串上；把电源与引出线接到同一串上，这样布置，可避免联络断路器检修时，因同名回路串的母线侧断路器故障，使同一侧母线的同名回路一起断开。同时，为使一台半断路器接线优点更突出，接线至少应有三个串才能形成多环接线，可靠性更高。一台半断路器接线，目前在国内、外已较广泛实
19、用于大型发电厂和变电站的330500KV的配电装置中。当进出线回路数为6回及以上，并咋系统中占重要地位时，宜采用一个半断路器接线。四、外桥型接线外桥接线，桥回路置于线路断路器外侧，变压器经断路器和隔离开关接至桥接电，而线路支路只经隔离开关与桥接点相连。外桥接线的特点为:（1） 变压器操作方便。如变压器发生故障时，仅故障变压器回路的断路器自动跳闸，其余三回路可继续工作，并保持相互的联系。（2） 线路投入与切除时，操作复杂。如线路检修或故障时，需断开两台断路器，并使该侧变压器停止运行，需经倒闸操作恢复变压器工作，造成变压器短时停电。（3） 桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系，出线侧断路器故障或
20、检修时，造成该侧变压器停电，在实际接线中可采用设内跨条来解决这个问题。外桥接线适用于两回进线、两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，而且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。五、内桥型接线内桥接线，桥回路置于线路断路器内侧（靠变压器侧），此时线路经断路器和隔离开关接至桥接点，构成独立单元；而变压器支路只经隔离开关与桥接电相连，是非独立单元。内桥接线的特点：（1）线路操作方便。如线路发生故障，仅故障线路的断路器跳闸，其余三回线路可继续工作，并保持相互的联系。（2）正常运行时变压器操作复杂。（3）桥回路故障或检修时两个单元之间失去联系；同时，出线断路器故障或检修时，造成该回路停电。为
21、此，在实际接线中可采用设外跨条来提高运行灵活性。内桥接线适用于两回进线两回出线且线路较长、故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。桥形接线具有接线简单清晰、设备少、造价低、易于发展成为单母线分段或双母线接线，为节省投资，在发电厂或变电站建设初期，可先采用桥形接线，并预留位置，随着发展逐步建成单母线分段或双母线接线。六、接线选择根据设计任务书的要求和设计规模。在分析原始资料的基础上，参照电气主接线设计参考资料。1、10kV出线接线方式设计 对于10KV出现侧，可选母线连接方式有分段的单母线接线，单母线带旁路母线接线，双母线接线及分段的双母线接线。根据要求，单母线分段接线方
22、式满足“不进行停电检修”和经济性的要求，因此10KV母线端选择单母线分段接线方式。2、35kV进线方式设计设计任务书中有两台变压器和两回输电线路，故需采用桥形接线，可使断路最少。可采用的桥式接线种类有内桥接线和外桥接线。外桥形接线的特点为：供电线路的切入和投入较复杂，需动作两台断路器并有一台变压器停运。桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，变压器检修时，变压器需较长时间停运。内桥形接线的特点为：变压器的投入和切除较为复杂，需动作两台断器，影响一回线路的暂时供电桥连断路器检修时，两个回路需并列运行，出线断路器检修时，线路需较长时间停运。其中外桥形接线满足 “输电线路较短，两变压器需要切换运行”的
23、要求，因此选择外桥接线。3、总主接线设计图 图1、主变压器台数、容量和型号的选择1、主变台数选择根据题目条件可知，主变台数为两台。2、主变压器容量变电所主变压器的容量一般按照变电所建成后510年的规划负荷考虑，并应按照其中一台停用时其它变压器能满足变电所最大负荷Smax的70%80%即： SN=0.7Smax(N-1) 式中N为变电所主变压器台数，此设计N=2。 SN=5952.9KVA （具体计算见计算书）3、 主变型号选择本变电所有35kV、10kV两个电压等级，根据设计规程规定，“具有两个电压等级的变电所中，首先考虑双绕组变压器。根据以上条件，最终选择SZ双绕组有载调压变压器.其技术参数
24、如下表：表1. 主变参数型号SZ7630035额定容量(KVA)6300额定电压(KV)高压35低压10.5损耗(KW)空载8.8负载43短路电压(%)7.5空载电流(%)1.2、所用变的选择所用变的设计应以设计任务书为依据，结合工程具体的特点设计所用变的接线方式，因变电站在电力系统中所处的地位，设备复杂程度（电压等级和级次，主变压器形式、容量及补偿设备有无等）以及电网特性而定。而所用变压器和所用配电装置的布置，则常结合变电站重要电工构建物的布置来确定。一般有重要负荷的大型变电所，380220V系统采用单母线分段接线，两台所用变压器各接一段母线，正常运行情况下可分列运行，分段开关设有自动投入装
25、置。每台所用变压器应能担负本段负荷的正常供电，在另一台所用变压器故障或检修停电时，工作着的所用变压器还能担负另一段母线上的重要负荷，以保证变电所正常运行。一、用电电源和引接原则如下（1）当变电所有低压母线时；（2）优先考虑由低压母线引接所用电源；（3）所用外电源满足可靠性的要求；（4) 即保持相对独立；（5）当本所一次系统发生故障时；（6）不受波及；（7）由主变压器低绕组引接所用电源时；（8）起引接线应十分可靠；（9）避免发生短路使低压绕组承受极大的机械应力；二、所用变接线一般原则（1）一般采用一台工作变压器接一段母线；（2）除去只要求一个所用电源的一般变电所外；（3）其他变电所均要求安装两台
26、以上所用工作变压器；（4）低压10KV母线可采用分段母线分别向两台所用变压器提供电源；（5）以获得较高的可靠性；由于所用电的总容量SN=85.085KVA （详见计算书）故所用变设在10KV侧，所用变选择两台S910010型所用变压器。、电气设备的选择1、 电气设备选择的一般条件1.1电气设备选择的一般原则 1 应满足正常运行、检修、短路和过电压情况下的要求，并考虑远景发展； 2 应按当地环境条件校核； 3 应力求技术先进和经济合理； 4 与整个工程的建设标准应协调一致； 5 同类设备应尽量减少品种； 6 选用的新产品均应具有可靠的试验数据，并经正式鉴定合格。在特殊情况下，选用未经正式鉴定的新
27、产品时，应经上级批准。1.2电气设备选择的技术条件选择的高压电器，应能在长期工作条件下和发生过电压、过电流的情况下保持正常运行。1长期工作条件（1）电压 选用的电器允许最高工作电压Umax不得低于该回路的最高运行电压Ug，即UmaxUg（2）电流 选用的电器额定电流Ie不得低于所在回路在各种可能运行方式下的持续工作电流Ig，即IeIg由于变压器短时过载能力很大，双回路出线的工作电流变化幅度也较大，故其计算工作电流应根据实际需要确定。高压电器没有明确的过载能力，所以在选择其额定电流时，应满足各种可能运行方式下回路持续工作电流的要求。（3）机械荷载所选电器端子的允许荷载，应大于电器引线在正常运行和
28、短路时的最大作用力。 2短路稳定条件（1）校验的一般原则 电器在选定后应按最大可能通过的短路电流进行动、热稳定校验。校验的短路电流一般取三相短路时的短路电流，若发电机出口的两相短路，或中性点直接接地系统及自耦变压器等回路中的单相、两相接地短路较三相严重时，应按严重情况校验。 用熔断器保护的电器可不验算热稳定。当熔断器保护的电压互感器回路，可不验算动、热稳定。 （2）短路的热稳定条件 (1-1) 式中在计算时间t秒内，短路电流的热效应（kA*S）； It秒内设备允许通过的热稳定电流有效值（kA）； t设备允许通过的热稳定电流时间（s）。 （3）短路的动稳定条件 （1-2） I （1-3） 式中短
29、路冲击电流峰值（kA）； I短路全电流有效值（kA）； 电器允许的极限通过电流峰值（kA）； 电器允许的极限通过电流有效值（kA）。3绝缘水平在工作电压和过电压的作用下，电器的内、外绝缘应保证必要的可靠性。电器的绝缘水平，应按电网中出现的各种过电压和保护设备相应的保护水平来确定。当所选电器的绝缘水平低于国家规定的标准数值时，应通过绝缘配合计算，选用适当的过电压保护设备。1.3环境条件按交流高压电器在长期工作时的发热（GB763-74）的规定，普通高压电器在环境最高温度为+40时，允许按额定电流长期工作。当电器安装点的环境温度高于+40（但不高于+60）时，每增高1，建议额定电流减少1.8%；当
30、低于+40时，每降低1，建议额定电流增加0.5%，但总的增加值不得超过额定电流的20%。普通高压电器一般可在环境最低温度为-30时正常运行。在高寒地区，应选择能适应环境温度为-40的高寒电器。在年最高温度超过40，而长期处于低湿度的干热地区，应选用型号带“TA”字样的干热带型产品。本次设计的变电所所在地区最低气温；最热月地面0.8M处土壤平均气温；最热月平均最高温度。对于屋外安装场所的电器最高温度选择年最高温度，最低温度选择年最低温度，可见，由规定知电器设备可正常运行。2、 断路器、隔离开关的选择2.1 35KV侧进线断路器、隔离开关的选择本设计中35kV侧采用少油式断路器。它的特点是：油量少，油主要用作灭弧介质，对地绝缘主要依靠固体介质，结构简单，制造方便，开断电流大，对35KV以下可采用加并联回路以提高额定电流；全开断时间短；易于维护。流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流 =额定电
