1、35KV变电站课程设计1课程设计报告课程名称：发电厂变电站电气设备课题名称：35KV企业变电所电气部分初步设计系部名称： 专业班级： For personal use only in study and research; not for commercial use学生姓名：学生学号：指导老师： 2010年5 月 日至2010年5月 日前 言变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确
2、定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。经过两年的系统理论知识的学习，及各种实习操作，还有老师精心培育下，我们对电力系统各部分有了初步的认识与了解。在认真阅读原始材料，分析材料，参考阅读中小型变电所实用设计手册、电力工程电气设计手册电气一次部分、发电厂变电站电气设备和电力系统继电保护以及电力系统分析等参考书籍，在指导老师的指导下，经过周密的计算，完成了此次课程设计。设计内容由以下：第一部分：设计任务书；第二部分：35/10KV降压变压所初步设计说明书（主接线部分）；第三部分：35/10KV降压变电所的计算书；第四部分：变电所电气主接线图和所用电路图；两周的课程设计，使我了解设计的要求及设计内
3、容，更加深刻了解课本中的内容，使知识与理论相结合，使基础知识与实际操作紧密联系。尤其对主接线，电气设备以及电力系统的选择方法进一步掌握。由于水平所限，设计书中难免出现错误和不妥之处，希望指正。前言第一篇任务书（5）第二篇 设计说明书（5）第一章 概述 （5）第二章 电气主接线设计方案 （6）第一节 主接线的设计原则 （6）第二节 主接线的设计和论证（8）一、单母线接线（8）二、单母线分段接线（8）三 、双母线接线 （8）四、外桥型接线（11）五、内桥型接线（12）六、结论（12）第三章 主变台数和容量的选择 （12）一、主变台数的选择 （12）二、主变容量的确定（12）三、主变压器接线形式的选
4、择（13）第四章 所用变的选择和所用电的设计 （14）第五章 短路电流计算 （15）第六章 电气设备的选择 （17）一、一般原则（17）二、技术条件（17）三、环境条件（19）四、环境保护（19）第三篇 计算书（21）一、主变容量的计算（21）二、 短路电流的计算 （21）致 谢 （24）参考资料 （24 ） 附录I电气主接线图第一篇 任务书一 、设计要求1、建立工程设计的正确观点，掌握电力系统设计基本原则和方法；2、培养独立思考、解决问题的能力；3、学习使用工程设计手册和其他参考书的能力；学习撰写工程设计说明书。二 、原始资料1、某企业为保证供电需求，要求设计一座35KV降压变电所，以10K
5、V电缆给各车间供电，一次设计并建成。2、距本变电所6Km处有一系统变电所，由该变电所用35KV双回路架空线路向待定设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计的变电所高压母线上的短路功率为1000MVA 。3、待设计的变电所10KV无电源，考虑以后装设的组电容器，提高功率因素，故要求预留两个间隔。4、本变电所10KV母线到各个车间均用电缆供电，其中一车间和二车间为一类负荷，其余为三类负荷，Tmax=400h ，各馈线负荷如表11序号 车间名称 计算用有功功率（kw） 计算用无功功率（kvar） 1 一车间 1046 471 2 二车间 735 487 3 机械车间 808 572 4 装配车间
6、1000 491 5 锻工车间 920 276 6 高压站 1350 297 7 高压泵房 737 496 8 其他 931 675（表11）5、所用电的主要负荷见表12序号名称额定容量（KW）功率因数（cos）安装台数工作台数备注1主充电机200.8811周期性负荷2浮充电机4.50.8511经常性负荷3蓄电池室通风2.70.8811经常性负荷4室内配电装置通风1.10.7922周期性负荷5交流焊机10.50.511周期性负荷6检修试验用电130.811经常性负荷7载波远动0.960.6911经常性负荷8照明负荷14经常性负荷9生活水泵等用电10经常性负荷（表12）6、环境条件（1）当地最热
7、月平均最高温度29.9c，极端最低温度-5.9c，最热月地面0.8m处土壤平均26.7c ，电缆出线净距100mm。（2）当地海拔高度507.4m。雷暴日数36.9日/年：无空气污染，变电所地处在P500m的黄土上。三、设计任务1 、设计本变电所的主电路，论证设计方案是最佳方案，选择主变压器的容量和台数；2 、设计本变电所的自用电路，选择自用变压器的容量和台数；3 、计算短路电流；4、选择断路器和隔离开关；四、设计成果1 、设计说明书和计算书各一份2 、主电路和所用电路图各一份第二篇 设计说明书第一章 概述一、 设计依据根据设计任务书给出的条件。二、 设计原则 1、 要遵守国家的法律、法规，贯
8、彻执行国家经济建设的方针、政策和基本建设程序，特别是应贯彻执行提高综合经济效益和促进技术进步的方针。 2、 要根据国家规范、标准与有关规定，结合工程的不同性质不同要求，要实行资源的综合利用，要节约能源、水源，要保护环境，要节约用地并合理使用劳动力，要立足于自力更生。三、 变电站建设的必要性及规模 1、 变电站建设的必要性为了加强企业供电可靠性，减少线路损耗，适应日益增长的负荷发展需要，35KV变电所的选址于距离一电力系统变电所6KV处，其近邻工厂，其主要供电对象是企业的各个车间，这样设计减小了供电半径，供电线损大幅下降，供电量增加，适应现代化建设与发展的需要，有利于企业的经济发展。 2、 本工
9、程建设规模（1）、企业变电站为35kV/10kv降压变电站，该类变电站一般为无人职守的综合自动化站，容量为2*6300千伏安，企业变电站安装两台S7-6300/35主变压器，35kV为单母线接线。 （2）、企业变电站选址在企业附近，地势平缓，海拔高度507.4m，气象条件见任务书的环境条件。 10kV采用屋内配电装置，电缆出线,10kV电空器室外布置。第二章 电气主接线设计方案电力系统是由发电厂、变电站、线路和用户组成。变电站是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。为满足生产需要，变电站中安装有各种电气设备，并依照相应的技术要求连接起来。把变电站、断路器等按预期生产流程连成的电
10、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。用规定的设备文字和图形符号并按工作顺序排列，详细地表示电气设备或成套装备的全部基本组成和连接关系的单线接线图，称为主接线电路图。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。它的设计，直接关系着全所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，关系着电力系统的安全、稳定、灵活和经济运行。
11、由于电能生产的特点是发电、变电、输电和用户是在同一时刻完成的，所以主接线设计的好坏，也影响到工农业生产和人民生活。因此，主接线的设计是一个综合性的问题。必须在满足国家有关技术经济政策的前提下，正确处理好各方面的关系，全面分析有关影响因素，力争使其技术先进、经济合理、安全可靠。第一节 主接线的设计原则电气主接线的基本原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠、调度灵活、满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便， 尽可能地节省投资，就近取材，力争设备元件和设计的先进性与可靠性，坚持可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。
12、一、主接线的设计依据 1、负荷大小的重要性 2、系统备用容量大小 （1） 运行备用容量不宜少于8-10%，以适应负荷突变，机组检修和事故停运等情况的调频需要。 （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。二、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
13、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，满足系统在事故运行方式，检修运行方式以及特殊运行方式
14、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，以便于选择价廉的电气设备或轻型电器。（4） 如能满
15、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。第二节 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、设备少、操作方便。（2）、投资少，便于扩建和采用成
16、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。这样做的好处是两段母线可以轮流检修，缩小了检修母线时的停电范围，
17、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，这对于重要用户而言是不允许的。如采用断路器分段的单母线接线
18、，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:2.21 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。2.22 缺点： A.任一分段母线或母线隔离开关检修或故障时，连接在该分段母线上的所有进出回路
19、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。2.3、单母线分段带旁路母线的接线
20、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，在一定程度上提高了供电可靠性，但在母线或母线隔离
21、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目不同，双母线接线有单断路器双母线
22、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，这时每一回路都固定连接于某一组母线上
23、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。单断路器双母线接线具有以下优缺点:1）单断路器双母线接线的优点： 双母线接线有更高的可靠性，表现在以下几方面:A检修任一段母线时，可不中断供电，即通过倒闸操作将进出线回路都切换至其中一组母线上工作，便可检修另一组母线。B检修任一母线隔离开关时，只需停运该回路。C母线发生故障后，能迅速恢复供电。D线路断路器拒动时或不允许操作时，可经一定的操作顺序使母联断路器串入该线路代替线路断路器工作，而后用母联断
24、路器切除核线路。E.检修任一回路断路时，可用装接“跨条”的方法，避免该线路长期停电。F.便于试验。在个别回路需要单独进行试验时，可将谅回路单独接至一组母线上隔离起来进行。G.调度灵活。各个电源和出线可以任意分配到某一组母线上，因而可以灵活地适应系统中各种运行方式的调度和潮流变化。H.扩建方便，且在扩建施工时不需停电。由于双母线具有上述优点，被广泛用于10一220kV出线回路较多且有重要负荷的配电装置中。2）单断路器双母线接线的缺点：A.接线较复杂，且在倒母线过程中把隔离开关当作操作电器使用，容易发生误操作事故。B.工作母线短路时，在切换母线的过程中仍要短时停电。C.检修线路断路器时要中断对用户
25、的供电，这对重要用户来说是不允许的。D.于单母线接线相比，双母线接线的母线长，隔离开关数目倍增，这将使配电装置结构复杂，占地面积增大，投资明显增加。双母线接线比单母线分段接线的供电可靠性高、运行灵活，但投资也明显增大，因此，只有当进出线回路数较多、母线上电源较多、输送和穿越功率较大、母线故障后要求尽快恢复送电、母线和母线隔离开关检修时不允许影响对用户的供电、系统运行调度对接线的灵活性有一定要求等情况下，才采用双母线接线方式。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
26、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
27、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
28、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、外已较广泛实用于大型发电厂和变电站的330500KV
