35KV变电站设计 毕业论文

35KV变电站设计 毕业 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 毕业论文设计 35KV变电站设计 论文题目 毕业论文(设计)的要求: 1.选题结合实际，应具有理论价值和现实意义，符合专业方向: 2.查阅国内外已有的相关文献资料并进行比较全面的综述，能基本反映出该研究领域的研究现状;中文参考文献不少于15篇，外文参考文献不少于5篇: 3.论文格式符合“****大学本科生毕业论文基本规范”。 4.结论与建议具有一定的参考价值; 主要参考资料: 1(熊信银.《发电厂电气部分》.水利电力出版社，1992年 2(何仰赞等.《电力系统分析》.华中理工大学电力出版社，1991年 3(贺家李等.《电力系统继电保护原理》.水利电力出版社，1992年 4(应智大.《高电压技术》.浙江大学出版社，1994年 5(雍静.《供配电技术》.机械出版社，1994年 6(刘从爱.《电力工程》.机械工业出版社，1992年 学 生 (签名) 年 月 日 指导教师 (签名) 年 月 日 35KV变电站总体设计 摘 要 设计说明书内容共分为，包括主接线的设计、负荷计算与变压器选择、高压电器的选择、变电所的防雷及变电所的布置等。本设计以实际负荷为依据，以变电所的最佳运行为基础，按照有关规定和规范，完成了满足该企业供电要求的35kV变电所初步设计。 设计中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，考虑到短路对系统的严重影响，设计中进行了短路计算。设计中还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。此外还进行了防雷保护的设计和计算，提高了整个变电所的安全性。 关键词:35KV 变电站 总体设计 I 35KV变电站总体设计 目 录 1 变电站站址的选择原则和作用 .............................................................................................. - 1 - 1.1变电站的选择原则 ....................................................................................................... - 1 - 1.2变电所在电力系统的地位 ........................................................................................... - 1 - 1.3 电力系统供电要求 ...................................................................................................... - 2 - 1.4电力系统运行的特点 ................................................................................................... - 2 - 1.5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 ........................................................................................... - 4 - 2.2 所要选择的主接线形式 .............................................................................................. - 4 - 3 负荷计算 .................................................................................................................................. - 5 - 3.1计算负荷 ....................................................................................错误～未定义书签。- 6 - 4 变电站主变压器的选择 .......................................................................................................... - 5 - 4.1 绕组数量和连接方式的确定 ...................................................................................... - 5 - 4.2主变阻抗及调压方式选择 ........................................................................................... - 6 - 4.3电容电流的计算 ........................................................................................................... - 6 - 4.4 变压器中性点接地方式和中性点设计 .................................................................... - 7 - 4.5 主变容量选择原则 ...................................................................................................... - 8 - 5 短路电流的计算 ...................................................................................................................... - 9 - 5.1计算短路电流的意义 ................................................................................................... - 9 - 5.2短路电流计算的规定 ................................................................................................... - 9 - 5.3 本次设计中短路电流的计算 .................................................................................. - 10 - 6 高压电器设备的选择 ............................................................................................................ - 13 - 6.1电器设备选择的一般原则 ......................................................................................... - 13 - 6.2高压断路器的选择原则 ............................................................................................. - 13 - 6.3 各电压等级侧断路器的选择 .................................................................................. - 15 - 6.4 隔离开关的选择 ...................................................................................................... - 17 - 6.5 电压互感器和电流互感器的选择 ............................................................................ - 18 - 6.6 电抗器的选择 ............................................................................................................ - 20 - 6.7 高压熔断器的选择 .................................................................................................... - 21 - 7 变电站的防雷保护 .............................................................................................................. - 22 - 7.1 变电站对直击雷的的防护 ........................................................................................ - 22 - 7.2 避雷针保护范围的计算方法 .................................................................................... - 24 - 7.3 对雷电入侵波的防护 .............................................................................................. - 26 - 8 配电装置的平面设计 ............................................................................................................ - 28 - 8.1 配电装置的要求 ........................................................................................................ - 28 - II 35KV变电站总体设计 8.2 配电装置设计的基本步骤 ........................................................................................ - 28 - 8.3 配电装置型式的选择原则选择 ................................................................................ - 28 - 8.4各种配电装置的特点 ................................................................................................. - 28 - 8.5 本设计中配电装置的选择 ........................................................................................ - 29 - 结论 ............................................................................................................................................ - 39 - 参考文献 .................................................................................................................................... - 40 - 致 谢 ........................................................................................................................................ - 41 - III 35KV变电站总体设计 前言 本论文《35KV变电站总体设计》以实际工程技术水平为基础，以变电站资料为背景，从原始资料的分析做起，内容涵盖《发电厂电气部分》、《变电站综合自动化》、《供电技术》、《高电压技术》等主要专业课。目的是通过变电站设计，综合运行所学知识，结合实际工作贯彻执行我国电力工业有关方针政策及技术标准，做到理论联系实际。培养独立分析和解决实际工程技术问题的能力,同时也为今后工作打下良好的基础。在写作过程中，初步体现了工程设计的精髓内容，如根据规程选择 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 、用对比的方法对方案评价等。锻炼了我们用实际工程的思维方法去分析和解决问题的能力,为今后工作奠定基础。 1 变电站站址的选择原则和作用 1.1变电站的选择原则 510,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。变电所 2.0.135110,KV的总平面布置应紧凑合理，依据《变电站设计规范》第条，变电站站址的选择，根据下列要求综合考虑确定: (1)靠近负荷中心。 (2)节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。 (3)与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引出。 交通运输方便。 (4)具有适应地形，地貌，地址条件。 1)当地最热月平均最高温度31?，最低温度-6.5?，最热月地面0.8m处土壤平均温度 - 1 - 35KV变电站总体设计 26.5?。 2)电缆出线净距100mm 3)当地海拔高度520m，雷暴日数35日/年;无空气污染。变电所地处ρ?的500,.m黄土上。 1.2变电所在电力系统的地位 电力系统是由变压器，输电线路，用电设备(负荷)组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产(发电机)，变换(变压器，整流器，逆变器)，输送和分配(电力传输线，配电网)，消费(负荷);另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。 其中变电所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。 1.3 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,5%,0.2-0.5%HZ，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。 1.4电力系统运行的特点 (1)电能生产的重要性:电能与其它能量之间转换方便，易于大量生产，集中管理，远距离输送，自动控制，因此电能是国民经济各部门使用的主要能源，电能供应的中断或这 - 2 - 35KV变电站总体设计 就要求系统运行的可靠性.. (2)系统暂态过程的快速性:发电机，变压器，电力线路，电动机等原件的投入和退出，电力系统的短路等故障都在一瞬间完成，并伴随暂态过程的出现，该过程非常短促，这就要求系统有一套非常迅速和灵敏的监视，检测，控制，和保护装置。 (3)电能发，输，配，用的同时性: 电能的生产，分配，输送和使用几乎是同时进行，即发电厂任何时候生产的电能必须等于该时刻用电设备使用的电能与分配，输送过程中损耗的电能之和，这就要求系统结构合理，便于运行调度。 1.5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。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。由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为，当供电线路较长5% 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5% 10%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 1.05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 - 3 - 35KV变电站总体设计 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。 电气主接线的设计原则是以设计任务书为依据，以国家经济建设的方针，政策，技术规定为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足多项技术要求的前提下，兼顾运行维护方便，尽可能节省投资，就地取材，力争设备元件先进性和可靠性，坚持可靠，先进，适用，经济，美观的原则。 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的负荷中有企业负荷，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承担着企业用电，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 本期从网里变电站出35KV线路2回，根据设计原则可采用外桥的接线形式。 本期10KV出线回路数为6回，可采用单母线分段。 表2.1 接线形式方案对比 单母线分段 双母线分段 对重要用户可以从不同分段供电可靠，母线分段使检修任一供电可靠引出两回馈电线路，由两个电源回路都不用停电。 性 供电。当一条母线发生故障是还 能保证另一条母线的正常供电。 供电可靠性较高。 运行灵活接线简单清晰，运行操作方接线相对复杂，调度灵活 性 便。 - 4 - 35KV变电站总体设计 节约投资 少用了断路器、隔离开关，占双母分段占地面积大，土建投资 地面积小，较经济。 大，所用的隔离开关多。不够经济。 1? 画出主接线图，本设计中电气总设计图见大图所示。 3 负荷计算 表3.1负荷原始资料: 序号 车间名称 计算用有功功率(KW) 计算用无功功率(Kvar) 负荷性质 1 一车间 1046 471 1 2 二车间 735 487 1 3 机加工车间 808 572 2 4 装配车间 1000 495 2 5 锻工车间 920 280 3 6 高压站 1350 283 2 7 高压泵房 737 498 3 8 其他 931 687 3 4 变电站主变压器的选择 4.1 连接方式的确定 - 5 - 35KV变电站总体设计 4.1.2连接方式的选择 依据《电力工程设计手册》规定指出: 2.1.4第条 在具有三种电压等级的变电所中，如通过各侧绕组的功率均达到该变压容 以上，主变压器宜采用三绕组变压器。 量的15% 2.2.4第条 变压器绕组的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。电力系统采用的绕组连接方式只有,和?型两种。高中低三侧绕组如何组合，要根据具体工程来定。我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用,0连接，35KV亦采用,型，其中性点通过消弧线圈接地。35KV以下电压变压器绕组都采用?连接。本设计中变电站电压等级为35/10KV，接线方式采用YN/d11的接线方式。 4.2主变阻抗及调压方式选择 4.2.1主变阻抗的选择 根据《 电力工程电气设计手册》(电气一次部分)，变压器的阻抗实质就是绕组间的漏抗，阻抗的大小主要取决于变压器的结构和采用的材料。从系统稳定和供电电压质量考虑，希望主变压器的阻抗越小越好;但阻抗偏小又使系统短路电流增加，高、低压电器设备选择遇到困难;另外阻抗的大小要考虑变压器并联运行的要求。 主变阻抗选择原则:?各侧阻抗值的选择须从电力系统稳定、潮流计算、无功分配、继电保护、短路电流、系统内的调压手段和并联运行等方面进行综合考虑;?对普通两绕组变，目前有“降压型”一种; 4.2.2调压方式的选择 为保证供电所或发电厂的供电质量，电压必须维持在允许的范围内，调压方式有两种，一种称为无激磁调压，调整范围在?2?2.5%以内;另一种成为有载调压，调整范围达30%，其结构复杂，价格昂贵，在下例情况下选用:接于时而为送端，时而为受端，具有可逆工作特点的联络变压器，为保证用电质量，要求母线电压恒定时，且随着各方面的发展，为了保证电压质量及提高变压器分接头质量。所以选用有载调压。 4.3电容电流的计算 - 6 - 35KV变电站总体设计 电网的电容电流计算应包括电气连接的所有架空线路、电缆回路、发电机、变压器以及母线和电器的电容电流，并考虑电网5,10年的发展。 架空线路的电容电流可按下式计算: ,3IUL,，(2.7~3.3)10 ce 式中 2.7—适用于无架空地线的线路; 3.3—适用于有架空地线的线路。 同杆双回线路的电容电流为单回路的1.3,1.6倍。 由《电气工程手册》变电所增加的接地电容电流 35KV:附加值13,;10KV:附加值16,。 4.3.1 10KV侧电容电流的计算 由于出线上为架空出线: ',3I,I(1，16%),2.7UL，10，1.16 CCe -3=2.7?10?(5.1+8.108+13.436+13.404+9.968+11.627)?10?1.16 =1.93A<30A 所以不用加装消弧线圈接地。 4.4 变压器中性点接地方式和中性点设计 电力网中性点的接地方式，决定了主变压器中性点的接地方式。电力网中性点的接地方式有: a.中性点非直接接地 b.中性点经消弧线圈接地 c.中性点经高阻抗接地 d.中性点直接接地 4.4.1 10KV和35KV侧中性点接地方式的选择 10,35KV侧采用中性点不接地或中性点经消弧线圈接地方式。10,63KV电网采用中性点不接地方式，但当单相接地故障电流大于30A(10KV)或10A(35KV)时，中性点应经消弧线圈接地。装消弧线圈时,它可直接接到35KV侧中性点,且两台主变可共用一台消弧线圈。10KV侧由于是“?”型接线，无中性点，故需加接地变，将中性点引处，以接消弧线圈，接地变的容量应大于消弧线圈的容量，一般，应在10KV级的每一段母线上安装型号一样，容量相同的接地变。但是电容电流不能超过允许值，否则接地电弧不易自熄，易产生较高的 - 7 - 35KV变电站总体设计 弧光间隙接地过电压，波及整个电网，所以可采用消弧线圈补偿电容电流，即经消弧线圈接地。 4.5 主变容量选择原则 主变容量选择一般按变电所建成以后5,10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10,20年发展。对城郊变电所，主变容量应与城市规划相结合。根据变电所带负荷性质及电网结构决定主变容量。对有重要负荷变电所考虑一台主变停运时，其余主变容量在计及过负荷能力后的允许时间内，保证用户的一、二级负荷;对一般性变电所当一台主变停运时，其余主变应能保证其余负荷的60%。同级电压的单台降压容量的级别不易太多，应从全网出发，推行标准化、系列化(主要考虑备品、备件和检修方便)。 4.5.1 本设计中主变容量的选择 在本变电站中，当变电站的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的60%，即S =S*60%=6.9MVA。同时应该能保证用户的一级和二级负荷，?、?类负荷的总和B 为: S=3.325?0.7，3.325?0.2，0.85?0.4，0.85?0.2，1.06?0.2，1.955?0.2，B 1.955?0.3，1.59?0.3，1.59?0.3，2.08?0.3，2.08?0.3,6.7MVA，综合以上并考虑变 SS压器容量必须大于，再综合分析，选择变压器容量=10000MVA两台，查得35KV两相B总 三绕组电力变压器技术数据表，选择变压器的型号为SZ10-10000/35，其参数如下表: 表4.1主变型号选择 型号 编号 电压组合 (KV) 联接 损耗(KW) 空载电阻抗电压 组别 流(%) 高 低 空载 负载 SZ10-10001# 35 10.5 49.9 213 0.86 高—低:YN 0/35 7.4 d11 SZ10-10002# 35 10.5 49.9 213 0.86 高—低:YN 0/35 7.29 d11 - 8 - 35KV变电站总体设计 4.5.2 主变台数选择原则 对城镇中的一次变，在中、低压侧构成环网情况下，装两台主变。对地区性孤立的一次变或大工业的专用变电所，装三台主变。对规划只装两台主变的变电所，其主变基础按大于主变容量的1,2级设计，以便负荷发展时更换主变。在本变电站设计中，具有2个电压等级，由于本变电站为地区性变电站，所以主变台数选择2台，一台运行时，另一台为备用。 5 短路电流的计算 5.1计算短路电流的意义 供配电系统中的短路，是指相导体之间或相导体与地之间不通过负载阻抗而发生的电气连接。短路是电力系统中常发生的故障，短路电流直接影响电器的安全，危害电力系统的安全运行，假如短路电流较大，为了使电器能承受短路电流的冲击，往往需要选择重型电器。这不仅会增加投资，甚至会因开断电流不满足而选择不到合适的高压电器，为了能合理选择 II轻型电器，在主接线设计时，应考虑限制的措施，即而需要计算。 dd 短路电流计算是选择和检验电气设备的前提和基础，也是载流导体选择和二次设备保护的基础。为了使所选电器具有足够的可靠性、经济性、灵活性并在一定的时期内满足电力系统发展的需要，应对不同点的短路电流进行校验。 5.2短路电流计算的规定 验算导体的稳定性和电器的动稳定热稳定以及电器开断电流的能力，应按本设计的设计规划容量来计算，并考虑到电力系统的5-10发展规划(一般应按本工程的建成之后的5-10年)。在确定短路电流时应按可能发生的短路电流的正常接线方式，而不应按照仅在切换时过程中的可能的并列运行方式的接线方式。 选择导体和电器时所用的短路电流，在电气连接的网络中，应考虑具有反馈作用的异步电动机的影响和电容补偿装置放电电流的影响。 选择导体和电器时，对不带电抗的回路的计算短路点，应选择在正常接线方式时短路电流最大的地点，对带电抗器6,10kv出线与厂用分支回路，除其母线与隔离开关之间隔板前的 - 9 - 35KV变电站总体设计 引线和套管的计算短路点应选择在电抗器之前外，其余导体和电器的计算短路点一般选择在电抗器后。 导体和电器的动稳定，热稳定以及电器的开断电流，一般按三相短路验算。若发电机的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短路严重时，则应按严重情况计算。 5.3 本次设计中短路电流的计算 5.3.1 各回路电抗的计算 计算各回路电抗:(取基准功率SMVA,100，UU,) ddar K2 X1 X2 X3 K K 1 系统 X4 K3 35K 35KV 35K V 图5.1短路计算图 根据前面所选变压器各参数得: S100d 0.4250.075XX,,，，,122U115ar X1=0.1 X2=0 (纯电缆线路) - 10 - 35KV变电站总体设计 S1d7.4/10=0.74 XU,，,3K3S100N SU%1KdX,，,7.29/10=0.729 4US%100KN4 5.3.2 计算各短路点的短路电流 在配电系统中，当发生三相短路时，后果最严重。因而以此验算电器设备的能力。 1(K点短路时，对于35KV系统电源(无穷大容量) K X1 系统 图5.2 K点短路时网络简化图 35KV 11100(3) I,I,，,15.8KAKdX0.13，36.51 ''i,2.55I,2.55，15.8,40.29KA sh ''I,1.52I,1.52，15.8,24.02KA sh K点短路时， 2.2 - 11 - 35KV变电站总体设计 K2 X1 X2 X3 系统 35KV 10KV 图5.3 K2点短路时网络简化图 11100(3) I,I,，,6.5KAKd2X，X，X0.1，0，0.743，10.5123 ''i,2.55I,2.55，6.5,16.575KA sh2 ''I,1.52I,1.52，6.5,9.88KA sh2 K3.点短路时， 3 K3 X1 X2 X4 X5 系统 35KV 10KV 图5.4 K3点短路时网络简化图 11100(3) I,I,，,6.63KAKd3X，X，X0.1，0，0.7293，10.5124 - 12 - 35KV变电站总体设计 ''i,2.55I,2.55，6.63,16.91KA sh3 ''I,1.52I,1.52，6.63,12.78KA sh3 6 高压电器设备的选择 变电站的高压电器对电能起着接收、分配、控制与保护的作用，主要有断路器、隔离开关、负荷开关、熔断器、电抗器、互感器、母线装置及成套配电设备等。电器的选择是根据环境条件和供电要求确定其型式和参数，保证电器正常运行时安全可靠，故障时不致损坏，并在技术合理的情况下注意节约。还应根据产品生产情况与供应能力统筹兼顾，条件允许时优先选用先进设备。 6.1电器设备选择的一般原则 6.1.1 按环境条件选择 电器产品在制造上分户外、户内两大类。户外设备的工作条件较恶劣，故各方面要求较高，成本也高。户内设备不能用于户外;户外设备虽可用与户内，但不经济。 6.1.2 按电网电压选择 U 电器可在高于10%到15% 设备额定电压的情况下长期运行，故所选设备的额定电压s U,U应不小于装设处电网的额定电压，即: UN 按长时工作电流选，电器的额定电流In是指周围环境温度为θ?时，电器长期允许通 I,I过的最大电流。它应大于负载的长时最大工作电流，即: N 6.2高压断路器的选择原则 选择高压断路器时，除按电气设备一般原则选择外，由于断路器还要切断短路电流，因此必须校验断流容量(或开断电流)、热稳定及动稳定等各项指标。 6.2.1 按工作环境选型 - 13 - 35KV变电站总体设计 根据使用地点的条件选择，如户外式、户内式，若工作条件特殊，尚需选择特殊型式(如 防爆型)。 6.2.2 按额定电压选择 高压断路器的额定电压，应等于或大于所在电网的额定电压，即 UU, N U 式中，——断路器的额定电压; N ——高压断路器所在电网的额定电压。 U 6.2.3 按额定电流选择 高压断路器的额定电流，应大于或大于负载的长时最大工作电流，即 II, Narm I式中 ——断路器的额定电流; N I ——负载的长时最大工作电流。 arm 6.2.4校验高压断路器的热稳定 高压断路器的热稳定校验要满足下式要求: 22I.tI,t ,its.Qts.Q 2式中 ——断路器的热稳定电流; Its.Q t ——断路器热稳定电流所对应的热稳定时间; ts.Q I ——短路电流稳定值; , tI —作用下的假想时间。 i, 断路器通过短路电流的持续时间按下式计算: t,，tt issebr - 14 - 35KV变电站总体设计 t式中 ——断路器通过短路电流的持续时间; is t ——断路器保护动作时间; se t ——断路器的分闸时间。 br t断路器的分闸时间，包括断路器的固有分闸时间和燃弧时间，一般对快速动作的断br tt路器，可取0.11到0.16s，对中，低速动作的断路器，可取0.18到0.25s。 brbr6.2.5校验高压断路器的动稳定 高压断路器的动稳定是指承受短路电流作用引起的机构效应的能力，在校验时，须用 短路电流的冲击值或冲击电流的有效值与制造厂规定的最大允许电流进行比较，即 i,i maxsh I,I maxsh iI 式中 、——设备极限通过的峰值电流及其有效值; maxmax iI 、——短路冲击电流极其有效值。 shsh 6.3 各电压等级侧断路器的选择 6.3.1 35KV侧断路器的选择 该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为35KV，因此选择的断路器的额 UKV,35定电压的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流e 12.03，， 所以35KV段选择的断路器型号为ZN12，其基本参I,1.05，,0.69KAmax3，10.5 数如下表6.1: - 15 - 35KV变电站总体设计 型号 额定额定额定开动稳定4S热稳固有分合闸 电压 电流 断电流 电流定电流闸时间 时间 (KV) (A) (KA) (KA) (KA) ZN12 35 1250 25 50 25 0.15 0.12 下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流Ik=15.8A，所选断路器的额定开断电流为25KA，故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为50KA，流过断路器的冲击电流为40.29KA 所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后进行热稳定校验，设后备保护动作时间为1.9s，所选断路器的分闸时间为0.15s，选择熄弧时间为0.03s， ts,，，,1.90.150.032.08则短路持续电流时间，短路热效应 "222QItKAs,,，,5.12.0854.1.。 k 2222ItQ，所选断路器允许的热效应，即，热稳定也满足要ItKAs,，,31.543969.K 求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN12断路器。 6.3.2 10KV侧断路器的选择 该回路安装在户外，选择户外型断路器，该回路电压为10KV，因此选择的断路器的额定电压U>6KV的断路器，且其额定电流大于通过断路器的最大持续电流E 12.52，所以10KV段选择的断路器型号为ZN65A-12/T630-25，I,1.05，,0.72KAmax3，10.5 其基本参数如下表6.2: 型号 额定电压 额定额定开断动稳定4S热稳固有合 (KV) 电流 电流 电流定电流分闸闸 (A) (KA) (KA) (KA) 时间 时 间 ZN65A-12/12 630 31.5 40 31.5 0.15 0.12 T630-25 下面对所选的断路器进行校验，通过断路器的短路电流Ik=6.63A，所选断路器的额定 - 16 - 35KV变电站总体设计 开断电流为31.5KA，故断流能力满足要求。所选断路器的额定关合电流，即动稳定电流为40KA，流过断路器的冲击电流为16.91KA，所以所选断路器的短路关合电流满足要求，因而动稳定也满足要求。最后进行热稳定校验，设后备保护动作时间为1.9s，所选断路器的分闸时间为0.15s，选择熄弧时间为0.03s，则短路持续电流时间ts,，，,1.90.150.032.08 "222短路热效应QItKAs,,，,8.412.08147.11. k 2222ItQ，，即，热稳定也满足要所选断路器允许的热效应ItKAs,，,31.543969.K 求，以上各种参数校验均满足要求，故选择ZN65A-12/T630-25断路器。 6.4 隔离开关的选择 6.4.1 隔离开关的作用 它的主要用途是隔离电源，保证电气设备与线路在检修时与电源有明显的断口。隔离开关无灭弧装置，和断路器配合使用时，合闸操作应先和隔离开关，后合断路器，分闸操作应先断开断路器，后断开隔离开关。运行中必须严格遵守“倒闸操作规定”，并应在隔离开关与断路器之间设置闭锁机构，以防止误操作。隔离开关按电网电压，长时最大工作电流及环境条件选择，按短路电流校验其动、热稳定性。 6.4.2 35KV侧隔离开关的选择 为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安 35KV装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为，因此所选的隔离开关的额定电压UKV,35，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流e 12.03，因此选择GN27-40.5型接地高压隔离开关，I,1.05，,0.6945KA,694.5Amax3，10.5 其主要参数如下表6.3: 型号 额定电额定电最大工作极限通过电流2S热稳接地刀 压(KV) 流(A) 电压(KV) (KA) 定电流闸(A) (KA) 有效值 峰值 - 17 - 35KV变电站总体设计 GN27-40.5 40.5 1250 40.5 28 50 20 2000 下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流ish=40.29KA ， ii所选择的隔离开关的动稳定电流即极限通过电流的峰值50KA，即，因此动稳定满足要dwsh， 222短路时的热效应求。该隔离开关允许的热效应IrtKAs,，,202800. "222QItKAs,,，,5.12.0854.1.80054.1,即，热稳定满足要求，经过以上校验，所选k 隔离开关满足要求，故确定选用GN27-40.5型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。 6.4.3 10KV侧隔离开关的选择 为了保证电气设备和母线的检修安全，该回路选择隔离开关带接地刀闸，该隔离开关安 6KV装在户外，故选择户外型。该回路额定电压为，因此所选的隔离开关的额定电压Ue>10KV，而且隔离开关的额定电流大于流过断路器的最大持续电流 12.52，因此选择GN30-12型接地高压隔离开关，I,1.05，,0.7228KA,722.8Amax3，10.5 其主要参数如下表6.4: 型号 额定电压 额定电流 允许的热效应 动稳定电流 AKVKA 2 KAs GN30-12 12 1250 3200 100 下面校验所选择的隔离开关，短路时通过该隔离开关的短路冲击电流ish=16.91KA，所 ii100KA选择的隔离开关的动稳定电流为， 即，因此动稳定满足要求。该隔离开关允dwsh， "2222QItKAs,,，,8.412.08147.11.许的热效应为 短路时的热效应，即3200.KAsk 3200147.11,，热稳定满足要求，经过以上校验，所选隔离开关满足要求，故确定选用GN30-12型高压隔离开关，该隔离开关配用手动式杠杆操作机构。 6.5 电压互感器和电流互感器的选择 - 18 - 35KV变电站总体设计 互感器是一次系统和二次系统间的联络元件，用以分别向测量仪表、继电器的电流线圈和电压线圈供电，正确反应电气设备的正常运行和故障情况。 互感器的作用是:(1) 将一次回路的高电压和大电流变为二次回路标准的低电压和小电流，使测量仪表和保护装置标准化、小型化，并使其结构轻巧、价格便宜和便于屏内安装。(2) 使二次设备与高电压部分隔离，且互感器二侧均接地，从而保证了设备和人身的安全。 6.5.1 电压互感器的选择 变电站的每组母线上均安装电压互感器，电压互感器应按工作电压来选择:一般电压互 UU感器一次绕组所接电网的电压应在(0.8,1.2)范围内变动，即应满足:NsN1 0.81.2UUU,,，本设计中根据主变的参数 NNsN11 选择的电压互感器的型号为: 35KV电压互感器选择JDZX9-35Q，10KV电压互感器选择JDZX9-12G。 下面以JDZX9-35Q为例，该互感器用于35KV、50HZ输电线路作电压测量和接地保护用。JDZX9-35Q为接地电压互感器，该二型产品均由器身、储油柜、高低压引出瓷套、二次接线盒、变压器油等组成，系油纸绝缘结构。一次、二次线圈为宝塔结构，铁芯由冷轧硅钢片叠成壳式，整个器身固定在箱盖上，置于变压器油中。该互感器参数如下表6.5: 型号 额定一次额定二二次绕组额定输出(VA) 额定绝缘油总重 电压 次电压 水平(KV) 重Kg 0.2 0.5 3P 极限(KV) (KV) Kg 输出 JDZX9-35 0.1 75 150 500 1000 40.5/95/35 115 35Q 185 根据变电站的设计要求，选择准确级为0.5级的。 6.5.2 电流互感器的选择 凡装有断路器的回路均应装设电流互感器，其数量符合测量仪表、保护和自动装置的要求。(1)35KV电流互感器的选择型号为LZZBJ7-35，变比选择800/5。(2)10KV电流互感器的选择型号为LZZBJ9-12，变比选择为300/5。10KV电流互感器参数如下表6.6: - 19 - 35KV变电站总体设计 型号 额定工作额定最频率 额定一次额定二1S短时动稳定 电压 大电压 电流 次电流 电流 电流 ,45KALB7-11035/?3 126KV 50HZ 600-800A 5A ?100KA W 6.6 电抗器的选择 6.6.1 普通电抗器的选择原则 (1)电抗器几乎没有过负荷的能力，所以主变压器或出线回路的电抗器，应按回路最大工作电流选择，而不能用正常工作电流选择。 (2)变电站母线分段回路的电抗器应满足用户的一级负荷和大部分二级负荷的要求。 6.6.2 本设计中电抗器的选择 根据本设计中，在10KV母线段加装型号为OKSQ-87.5(45)/11-4.5%的电抗器。 I2000max先进行电压损失校验:，即满足,,，,，,UX%%sin10%0.64%5%KI3000NK ttt,，要求。热稳定应满足:ItIt,，其中 jbdtj, I 式中 ——给定的热稳定电流; t t ——给定的持续电流; I ——短路电流的稳定值; , t ——短路电流假想作用时间; j t ——保护装置动作时间; b t ——断路器分断时间; d ItIt,,,，,20.48.411.4412.12 根据计算，，即满足要求。 tj, ii,,,31.921.45 动稳定校验: 即满足要求。 dfch - 20 - 35KV变电站总体设计 6.7 高压熔断器的选择 6.7.1 熔断器的作用 高压熔断器是一种过流保护元件，由熔件与熔管两部分组成。当过载或短路时，电流增大，熔件熔断，达到切除故障保护设备的目的。 熔件通过的电流越大，其熔断时间越短。电流与熔断时间的关系曲线叫熔件的安-秒特性曲线。在选择熔件时，除保证在正常工作条件下熔件不被熔断外，为了使保护具有选择性，还应使其安-秒特性符合保护选择性的要求。户外式高压熔断器在变电站中常用与保护电力电容器、配电线路和配电变压器。 6.7.2 熔断器的选择 熔断器的选择主要指标是指选择熔件和熔管的额定电流，熔断器额定电流按下式选取 III,, NFUNFe.. I式中——熔管额定电流(即熔断器额定电流); NFU. I ——熔件额定电流; NFe. I ——通过熔断器的长时最大工作电流。 所选熔件应在长时最大工作电流及设备起动电流的作用下不熔断，在短路电流作用下可靠熔断;要求熔断器特性应与上级保护装置的动作时限相配合，以免保护装置越级动作，造成停电范围的扩大。本设计中35KV和6KV中加装高压熔断器，用来保护变压器和电压互感器，采用高压熔断器的型号为RN2型户外高压熔断器，其基本参数如下表6.7: 型号 额定电额定电流 三相断流最大开断开断最大熔体管电 压 (A) 容量 电流有效短路电流阻值 ,(KV) (MVA) 值(KA) 时，最大电() 流峰值 (A) ,RN2-35 35 0.5 1000 17 700 1007 ,RN2-6 6 0.5 1000 85 300 14214 - 21 - 35KV变电站总体设计 7 变电站的防雷保护 7.1 变电站对直击雷的的防护 变电站对直击雷防护主要措施是装设避雷针或避雷线，并配以良好的接地体。根据《高 SDJ7-79压配电装置技术规程》规定: 第70条 独立避雷针(线)宜设独立的接地装置，独立避雷针不应设在人经常通行的地方，避雷针及其接地装置与道路或出入口等的距离不宜超过，否则应采取均压措施，或3m 铺设砾石或沥青地面 35KV第71条 及以下的配电装置架构和房顶不宜装设避雷针。 35KV500,,M第72条 配电装置，在土壤电阻率不大于的地区，允许将线路的避雷线引接到出线门型架构上，但应装设集中接地装置。 第78条 变电站的每相母线上都应装设阀型避雷器,应以最短的接地线与配电装置的主接地网连接，同时应在其附近架设集中接地装置。 第80条 大接地短路电流系统中的中性点不接地变压器如中性点绝缘按线电压设计，应在中性点装设保护装置。 10KV第83条 连接的三绕组变压器的绕组，如有开路运行的可能，应采用防止静电感应电压危害该绕组绝缘的措施。在其一相出线上装设一只阀型避雷器。 7.1.1 装设避雷针(线)的原则 1.所保护对象均应在避雷针(线)的保护范围之内。 2.防止避雷针(线)现在受到雷击时对保护对象的闪络(即反击)。此类放电现象不但会在避雷针(线)与被保护对象之间的空气中发生，而且还会在它们的地下接地装置间发生。一旦出现反击，高电位就将加到被保护对象(如电器设备)上。因此，防止反击与保护范围同样重要。也就是说，被保护对象既要在保护范围内，又不会发生避雷针(线)对它们的反击，这样避雷针(线)的保护才是可靠的(运行经验表明，100个变电所每年发生绕击和反击约0.3次)。出于对反击问题的考虑，避雷针按安装方式可分为独立式避雷针和架构式避雷针两种。 a(独立式避雷针 由于避雷针的引雷作用，当雷击避雷针时，雷电流经避雷针及其接地体流入大地。为了防止 - 22 - 35KV变电站总体设计 避雷针对被保护对象发生反击，避雷针与被保护对象之间的空气间隙应具有足够的距离，两者接地体之间的间距也应具有足够的距离。 b( 架构式避雷针 对于35kV及以上的配电装置，由于电气设备的绝缘水平较高，在土壤电阻率不太高(不大于1000Ω?m)的地区，不易发生反击，可采用架构式避雷针，即把避雷针装于配电装的架构上，这样可以节省投资，也便于布置。 架构式避雷针同样需要考虑防止反击问 题。装有避雷针的架构上，接地部分与带电部 接闪器 分间的空气中距离不得小于绝缘子串的长度。 同时此架构应就近埋设辅助接地装置，此接地 引下线 装置与变电所接地网的连接点离主变压器接地 装置与变电所接地网的连接点之间的距离不应 15m小于。这样雷击避雷器时，在避雷针接地 装置上产生的高电位电压波，沿接地网向变压 器连接点传播过程中逐渐衰减，到达变压器接 地点时才不会造成对变压器的反击。 7.1.2 直击雷防护装置的原理 对直击雷的防护措施是让雷电在人为设置接地装置 的直击雷防护装置上放电置泻入地中，以免被 图7.1 直击雷防护装置的组成 保护的设备或建筑物受到损坏。如图7.1所示， 直击雷防护装置由二个主要的部分组成。 1.接闪器 直接截受雷击的避雷针、避雷带(线)、避雷网以及作接闪的金属屋面和金属构件等。避雷针、避雷带(线)、避雷网一般以钢管、钢筋或扁钢等制成。 2.引下线 连接接闪器和接地装置的金属导体。一般以钢筋或扁钢等制成，也可以利用建筑物结构柱内的钢筋兼作。 3.接地装置 接地体与接地线的总和。可以以钢筋、扁钢和各种型钢制成，也可以利用建筑物基础内的钢筋荣作。 其防护原理是:在雷电先导的初始阶段(因先导离地面较高(故先导发展的方向不受地面物体的影响，但当其向下至某一高度时，地面上的接闪器将会影响先导的发展方向，使先导向接闪器方向发展(这是由于接闪器较高并具有良好的接地，在其上因静电感应而积聚了 - 23 - 35KV变电站总体设计 与先导相反极性的电荷使其附近的电场强度显著增强的缘故，此时先导放电电场即开始被接闪器所歪曲，将先导放电的途径引向接闪器本身，从而达到保护被保护物的目的。 7.2 避雷针保护范围的计算方法 7.2.1 单支避雷针的保护范围 单支避雷针的保护范围如图7.2所示。在被保护物高度h水平面上、其保护半径rxx可按下式计算 h当h?时， r,(h—h)P xxx2 h当h<时, r,(1.5h—2h)P xxx2 式中 h——避雷针高度，单位为m; H——被保护物高度，单位为m; x 5.5P——高度修正系数(当h?30m时,P=1;当30m,h?120m时，P,。 h - 24 - 35KV变电站总体设计 θ=45? θ h hr h/2 hx rx hP hP rx 图7.2 单根避雷线的保护范围 7.2.2 两支等高避雷针 两支等高避雷针联合的保护范围要比两针各自保护范围的叠加还要大。两针联合保护范 围如图7.3所示。两针外侧的保护范围按单针的方法确定。两针之间的保护范围由通过1、 0、2三点的圆弧画出，O点的高度h按下式计算: 0 Dhh,, 07P式中 D——两针之间的距离，m P——高度影响系数，其值的确定同上。 在O—O’截面上高度为h的水平保护宽度为2b, b由下式计算 xxx bhh,,1.5() xx0 - 25 - 35KV变电站总体设计 D/7P hO a hH a rhx 0 h/2 hx O’ D 1.5hP brh水平面上保护范x x x 围的截面 bx 图7.3 两等高避雷针的保护范围 ,当b0时，两针联合保护范围比两单针保护范围叠加还有所扩大。由此可见，要使两x 针能有效构成联合保护，两针间的距离太大是不行的。即使被保护高度为0，两针的距离必 须小于7hP，而当被保护物高度为h时，两针间的距离必须小于7(h-h)P。 xx 7.2.3 本设计中避雷针的选择 根据本设计变电站的大小D=38.94m;所内最高建筑物高度h=7.5m;取避雷针的高度为xh=30m。 保护简图如图7.3所示，我们采用两支等高的避雷器对建筑物进行保护。保护计算: p,1,h,30m 得:p=1 p,5.5h,30m,h,120m h=7.5m h=h-D/7=30-38.94/7=24.43m xo 则:b=1.5(h-h)=1.5?(24.43-7.5)=25.395m xox r=(1.5h-2h)P=1.5?30-2?7.5=30m xx 经过上述计算，采用两支等高的避雷针可保护变电站全站。 7.3 对雷电入侵波的防护 7.3.1 避雷器的作用 - 26 - 35KV变电站总体设计 变电站内安装着类型繁多的高、低压变、配电设备，这些设备均直接和供电系统的线路相连，而线路上发生雷电过电压的机会较多，因此入侵波常常是变电站的主要雷害，所以必须对入侵波有足够的防护措施。变电站中防护入侵波的主要装置是安装阀型避雷器，避雷器的作用是限制过电压以保护电器设备，它实质上是一个放电器，当雷电入侵波或操作过电压超过某一电压值时，避雷器将先于与其并联的被保护设备放电，使电压值被限制，从而使电气设备得到有效保护。 7.3.2 对避雷器的基本要求 避雷器放电时，相当于对地短路，当强大的冲击电流泄入大地后，短路通道在工频电压作用下又会成为工频电流通过的通道，由于短路通道阻抗很低，这时的工频电流往往很大，称之为“工频续流”。对于大接地电流系统，只要有一相存在工频续流，就相当于单相短路;对于小接地电流系统，若有两相或三相同时存在工频续流，则相当于相间短路。因此，避雷器必须迅速切断工频续流以消除工频 短路，才能保证系统迅速恢复正常运 行。因此，对避雷器有以下基本要求: 被保护物伏秒特u/V (1)在过电压作用下，避雷器应该 性 先于被保护设备放电，这主要靠两者之 间的伏秒特性配合来实现，如图7.4所避雷器伏秒特性 示。 O t/s (2)避雷器应具有一定的熄弧能力 图7.4 避雷器与被保护 以便在工频续流第一次过零点时就能 设备伏秒特性的配合 迅速可靠地切断工频续流。 7.3.3 避雷器的选择 变电站内最重要的设备是主变压器，它的价格高，绝缘水平又很低，为了减少变压器所受过电压幅值，阀型避雷器应尽量安装在电气距离靠近主变压器的地方。从保证保护的可靠性来说，最理想的结线方式是把避雷器和变压器直接并联在一起，但是考虑变电站的电气设备具体布置时，由于变压器和母线之间还有开关设备，按照设备相互之间应留有一定的安全间距的要求，所以安装在母线上的避雷器和主变压器之间必然会出现一段距离L，当入侵波 35KV的波陡度和联线距离较大时，则绝缘被击穿而使变压器破坏。本设计中母线采用的避 FZ,15HYWZ59.9/27,雷器型号为，10KV母线采用的避雷器型号为。采用合成绝缘无 - 27 - 35KV变电站总体设计 间隙氧化锌避雷器. 8 配电装置的平面设计 8.1 配电装置的要求 配电装置是变电所的重要组成部分，它是根据主接线的连接方式，由开关电器、保护和测量电器、母线和必要的辅助设备组建而成，用来接受和分配电能的装置。配电装置的型式选择，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，逼供结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。一般情况下，在大、中型发电厂和变电所中，35KV及以下的配电装置宜采用屋内式。配电装置应满足以下基本要求:(1)配电装置的设计必须贯彻执行国家基本建设方针和技术经济政策，如节约土地。(2)保证运行可靠。按照系统和自然条件，合理选择设备，在布置上力求整齐、清晰，保证具有足够的安全距离。(3)便于检修、巡视和操作。(4)在保证安全的前提下，布置紧凑，力求节约材料和降低造价。(5)安装和扩建方便。 8.2 配电装置设计的基本步骤 (1)根据配电装置的电压等级、电器的型式、出线多少和方式，有无电抗器，地形、环境条件等因素选择配电装置的型式。 (2)拟定配电装置的配置图。 (3)按照所选设备的外形尺寸、运输方法、检修及巡视的安全和方便等要求，遵照规程参考典型设计绘制图。 8.3 配电装置型式的选择原则选择 配电装置的型式，应考虑所在地区的地理情况及环境条件，因地制宜，节约用地，并结合运行及检修要求，通过技术经济比较确定。 8.4各种配电装置的特点 屋外配电装置的型式除与主接线有关，还与场地位置、面积、地质、地形条件及总体布置有关，并受材料供应、 施工 文明施工目标施工进度表下载283施工进度表下载施工现场晴雨表下载施工日志模板免费下载 、运行和检修要求等因素的影响和限制。 (1)普通中型配电装置国内采用较多，施工、检修和运行都比较方便，抗震能力较好， - 28 - 35KV变电站总体设计 造价比较低。缺点是占地面积较大。 (2)高型配电装置的最大优点是占地面积少，一般比普通中型节约用地50%左右。但耗用钢材多，检修运行不及中型方便。 一般在下列情况下宜采用高型: ?在高产农田或地少人多的地区 ?地形条件限制 ?原有装置需改、扩建而场地受限制。 8.5 本设计中配电装置的选择 结合本设计中变电站的实际情况，35kV采用户内开关柜单列布置，采用电缆进线，架空出线。10kV采用室内开关柜单列布置，采用电缆出线，主变位于35kV配电室及10kV配电室之间，主变前留有四米宽运输通道。 35kV配电室东侧建有综合保护室.10KV配电室东侧为电容器室,电容器采用户内布置。 9电气二次部分 9.1 变电站综合自动化系统 9.1.1 概述 本站二次采用微机综合自动化系统，按无人值班站设计，取消常规控制屏，实现全计算机监控。综合自动化系统采用分层分布式网络结构，主变保护测控、35kV保护测控及公用设备、交直流系统、通信布置在综合保护室内;10kV保护测控就地布置在开关柜上。计算机监控系统能与站内所有其他具有通信能力的智能设备通信。 对端间隔王里220kV变电站332、334间隔设线路保护2套，组1面屏，放置于王里220KV变电站主控室原332、334间隔保护屏位置(原屏拆除)。 全站的二次设备，包括控制、保护、测量、信号、远动等都采用微机装置，各装置通过网络传递信息并实现资源共享。各间隔、保护通信室内设备通过网络线进行联接。 9.1.2 系统结构和功能 变电站层即工作站层，由监控主机和远动主站等设备组成。因本站为220kV站直出的35kV变电站，故此远动主站双机配置，监控主机单机配置，设置在综合保护室。远动主站完成与县调的通信;监控主机除可进行当地操作、显示各种接线图并生成当地 报表 企业所得税申报表下载财务会计报表下载斯维尔报表下载外贸周报表下载关联申报表下载 外，还可与间隔层设备一起完成小电流接地选线、电压无功综合控制等功能。主变两侧电能表和各间 - 29 - 35KV变电站总体设计 隔层单元电能表通过电表的485接口联网后，经过规约转换(或直接)接入综自网，向县调传送需要的电能量。 站内通信网媒体采用屏蔽对称双绞线电缆，以提高传输速率，增加可靠性。 各间隔的断路器等设备，可以在调度端、站内监控主机和就地三处进行控制，相互之间具有联锁功能，同一时间内只能由一处控制。开关柜和控制保护屏上设有远方/就地切换开关和就地控制开关，公用屏上设远方/就地切换开关。 监控系统完成的功能主要包括: a) 实时数据采集和处理 对变电站的运行状态和参数自动定时进行采集，并作必要的预处理。存于实时数据库，供实时画面显示、制表打印及完成各种计算。 b) 限值监视和报警处理 实时监视变电站各类设备的运行参数，当它们发生异常、运行状态发生变更或参数超越设定限值时，应及时发出告警信号，同时进行实时记录，包括事件顺序记录(SOE)、故障报警记录、参数越限报警与记录、电气主设备操作记录、事故追忆等。 c) 画面显示及汉字制表打印 d) 控制操作 在保护通信室通过监控主机键盘对断路器进行控制操作，也可接收调度端的命令实现断路器的跳合闸。 e) 与微机保护装置和其它智能设备通信 f) 与县调的通信 g) 对时功能 h) 在线自诊断功能 系统具有在线自诊断能力，可以诊断出通信通道、计算机外设、I/0模块、电源等故障，并进行报警。 i) 自恢复功能 当出现供电电源故障时，系统能有序地停止工作，当供电电源恢复正常时应具有自动重新启动功能。 j) 就地音响 当站内有人时，可发出事故或预告音响。 k) 10kV母线电压监测 每段AC相装设电压监测仪1个。 9.1.3 不间断电源 监控主机和远动主站采用交、直流两用逆变电源供电。正常时，由交流220V供电，经逆变电源后供给监控主机和远动主站;当交流输入消失时，自动转为由直流220V供电，逆变后供给监控主机和远动主站。从而保证监控主机和远动主站电源的不间断性。 - 30 - 35KV变电站总体设计 9.1.4 计量表计 9.1.4.1 测量: 站内不设常规测量仪表。与调度系统自动化相结合，系统所发远动信息量均在各功能单元的液晶屏幕或就地监控机的显示器上查看。 9.1.4.2计量: 设多功能电能计量表，主变35kV侧 (1.0级)、主变10kV侧(1.0级)、35KV出线(1.0级)电能表组屏放于综合保护室内，10kV线路、电容器的电能表(1.0级)就地安装。 9.1.5 静态保护屏接地 2根据部颁反措要求，静态保护屏下部设有截面不小于100mm的接地铜排。屏柜上装置的 2 2 接地端子排用截面不小于4mm的多股铜线和接地铜排相连。接地铜排用截面不小于50mm的铜缆与保护室内的等电位接地网相连。 9.1.6交、直流系统的遥测、遥信以常规方式通过电缆接入综自系统，遥信为强电220V空接点开关量输入。 9.1.7站内二次电缆采用阻燃屏蔽电缆。 9.2 继电保护和安全自动装置 9.2.1 主变压器:按主后分箱，单套配置原则 9.2.2.1主保护: a) 无制动差流速断保护。 b) 比率制动原理，具有CT断线告警或闭锁功能，闭锁功能由控制字选择，制动侧可用控制字选择，跳主变两侧开关。 9.2.2.2高压侧后备保护: a)35kV侧复合电压闭锁过电流保护(总后备):电流取自35kV CT,电压取自35kV母线PT及10kV母线PT，设两段时限，t1备用，t2跳主变两侧开关; b) 过负荷保护:设三个定值，一段启动风扇，二段发信号，三段闭锁有载调压。 9.2.2.3 低压侧后备保护 a) 10kV复合电压闭锁过电流保护:电流取自10kV CT,电压取自10kV母线PT，以第一时限跳10kV分段开关，以第二时限跳10kV主进开关，以第三时限跳主变两侧开关。 b)10kV母线充电保护:跳本侧主进开关。 c) 过负荷保护:发信号。 9.2.2.4非电量保护 a) 本体重瓦斯引入接点，发信号或跳主变两侧开关。 b) 有载调压重瓦斯引入接点，发信号或跳主变两侧开关。 - 31 - 35KV变电站总体设计 c) 本体轻瓦斯引入接点，发告警信号。 d) 有载调压轻瓦斯引入接点，发信号。 e) 主变压力释放引入接点，发信号。 f) 主变油温过高引入接点，发信号。 g) 主变油位异常引入接点，发信号。 h)非电量保护引入接点均为强电220V开关量输入空接点。 9.2.2.5 其他技术要求 a) 高压侧的复合电压取两侧电压并联，以保证灵敏度，并可采用连接片投退其中任何 一侧复合电压。 b) 根据“反措”要求，装置保护出口和方式压板都应用硬压板控制。 c) 本保护直流工作电源为220V，当工作电源消失，保护装置应闭锁跳闸出口，并发出 报警信号。 d) 不同保护装置电源应分别经特性空开引入。 e) 保护装置应有足够的输出接点用于跳闸、远动、报警等回路，并留备用接点。 f) 装置的跳闸出口继电器应有自保持，并有监视手段，使用人工复归，出口继电器应 为强电220V。 g)电量与非电量保护出口回路完全独立。 9.2.3 35kV保护配置 9.2.3.1 35kV线路配置(35kV进线不设保护): i) 三相式电流闭锁电压速断保护。 ii) 三相式定时限过电流保护。 iii) 三相一次自动重合闸:手动、远动跳闸不重合。具备重合后加速功能。 iv) 低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸。 v) 小电流接地选线及零序2段过流保护。 vi) 过负荷报警。 9.2.3.2 35kV母线设母差保护。 9.2.4 10kV配电装置保护配置 根据小电流接地系统线路保护的配置原则，10kV线路配置: a) 三相三段式电流保护。 b) 三相两次自动重合闸:手动、远动掉闸不重合。(重合闸次数应能选择)。具备重 合后加速功能。 c) 低周减载(带滑差闭锁功能)出口跳闸。 d) 小电流接地选线及零序2段过流保护。 e) 过负荷报警。 - 32 - 35KV变电站总体设计 10kV分段保护配置:电流速断和过电流保护。 9.2.5 并联无功补偿装置保护配置 电容器组保护按照《并联电容器装置设计规程》的要求进行设置。 a) 三相式限时电流速断保护。 b) 三相式过电流保护。 c) 母线过电压保护。 d) PT断线闭锁的母线失压保护。 e) 三次谐波过滤的零序电压保护(开口三角电压)。 电抗器不设保护。 9.2.6 安全自动装置配置 9.2.6.1 35kV备用电源自投 根据本站接入系统方案及将来的主要运行方式，35kV备自投方式设为线路互投及分段 自投自适应。此方式应在初设审核时予以确定。开关手跳遥跳闭锁自投。要求具备运行方式 自动识别功能、闭锁,启动备用电源互投装置功能、PT断线识别和闭锁功能。 9.2.6.2 10kV备用电源自投 设为分段自投方式。主变低压后备保护动作闭锁备自投。 PT并列 35kV、10kV分别设置PT并列装置，采用双位置继电器，完成保护、测量电压回路和计 量电压回路切换功能。可以手动或自动并列。有液晶显示屏显示保护、测量电压等有关参数。 9.3系统调度自动化 9.3.1 调度关系 变电站属县调度管理，采用部颁CDT规约，可同时通过两种通道传输数据，远动信息送 往县调，接收并执行县调的下行遥控命令。 9.3.2 模拟量遥测: 35kV进线:三相电流，有功功率，无功功率，功率因数。 35kV分段:三相电流。 35kV PT:三相线电压、相电压。 35kV线路:三相电流，有功功率，无功功率。 主变各侧:三相电流，有功功率，无功功率。 10kV线路:三相电流，有功功率，无功功率。 10kV分段:三相电流。 10kV电容器:三相电流，无功功率。 10kV PT:三相线电压、相电压。 - 33 - 35KV变电站总体设计 站用交流:三相母线电压，三相进线电流。 站用直流:母线电压、通信母线电压(48V)。 非电量遥测:主变油温，保护通信室内、外温度。 主变分头位置(以遥测方式传送)。 电能量采集:(以kWH为单位传送) 35kV进线:有功电能、无功电能。 主变各侧:有功电能、无功电能。 35kV线路:有功电能、无功电能。 10kV线路:有功电能、无功电能。 10kV电容器:无功电能。 站用变:有功电能。 9.3.3遥信 全站所有断路器的位置遥信; 主变有载调压分头位置遥信; 主变各保护动作遥信; 备用电源自投动作遥信; 低周减载动作信号; 接地选线的结果遥信; PT并列遥信(按电压等级发); PT断线报警遥信(按电压等级发); 10kV 系统接地报警(3U0)遥信; 35kV 系统接地报警(3U0)遥信; 35kV线路保护动作，每段发一个保护动作、重合闸动作遥信; 10kV电容器保护动作遥信; 10kV线路保护动作，每段发一个保护动作、重合闸动作遥信; 各断路器控制回路断线遥信; 各断路器远方控制投入遥信; 各断路器机构告警遥信; 所有保护动作信号并发总事故信号，总事故信号自动复归，分信号保持。 所有异常信号并发总预告信号。 交流系统失压告警信号。 直流系统告警信号 a) 直流屏交流输入电压异常告警。 b) 直流母线电压异常告警。 c) 直流系统接地告警。 - 34 - 35KV变电站总体设计 d) 直流系统故障告警。 9.3.4保安信号 通信系统告警信号 a) 通讯模块故障。 b) 48V馈线故障。 c) 48V母线电压异常。 9.3.5 遥控 9.3.5.1 全站所有断路器具备就地和遥控功能，并能转换。 9.3.5.2 主变有载调压分头位置远方升、降、停。 9.3.5.3 在线设置保护定值及修改各种保护的投入与退出。 9.4 交直流系统 9.4.1 站用交流系统 站用交流系统由两台站用变获得380V电源，站变容量及位置见一次主接线，分别经电缆引入站用交流屏，设互投功能，单母线接线。设置交流屏1面。 9.4.2 直流系统 本站采用220V直流电源作为全站各安装单位的控制、保护、信号、安全自动装置等负荷的供电电源。 直流系统由1套高频开关电源和1组100Ah、2V单体阀控铅酸免维护蓄电池构成。高频开关电源N+1备份，由3个10A模块组成。单母线接线，动、控母线合一。设置直流屏2面，蓄电池屏2面。 为节约投资，并充分利用蓄电池组，将220V转换成-48V，供通信设备使用。 9.5 五防系统 设微机五防装置1套。 9.6 遥视系统 设置一套远方监视系统，监视器按全站最终规模配置，就地摄像头按本期规模配置。 10.土建部分 10.1概述 - 35 - 35KV变电站总体设计 变电站位于某某县王里220KV变电站东0.5km，赵元公路南侧。 变电站的征地主要包括变电站围墙内用地、围墙护墙地以及进站道路用地等几部分。围 2墙四周护墙地，均为围墙外预留1.5米。征地面积变电站围墙中心线内1824m，站外道路和 22护墙地542m，共2366m，合3.549市亩。 主要建筑材料: 1) 建筑型钢及扁钢:一般为Q235B热轧钢; 钢筋:HPB235钢筋一般用于构造钢筋; 2) HRB335钢筋一般用于受力钢筋; 3) 混凝土标号:基础垫层:C10; 一般现浇结构:C20、C25; 一般预制结构:C20、C30; 4) 砖:?0.000以上用MU10蒸压灰砂砖(一等品)，M7.5混合砂浆;?0.000以下用MU15蒸压灰砂砖(优等品)，M7.5专用水泥砂浆; 5) 屋面保温材料:聚苯乙烯泡沫塑料板; 6) 屋面防水材料:防水卷材。 10.2 变电站总体设计简介: 变电站为无人值班站，站内包括35kV配电室(含综合保护室、休息室、备餐室、卫生间)、主变区部分、10kV配电室(含电容器室)部分和道路、围墙、电缆沟等建构筑物。 变电站围墙为砖砌实体围墙，围墙高2.5m。变电站围墙以内占地面积为: 38m? 248m=1824m,合2.736市亩。 10.2.1 室外架构及设备支架设备基础 屋外配电装置架构及支架采用Φ300等径钢筋砼电杆，架构钢梁采用三角形钢梁，设备支架横梁采用槽钢或角钢横梁，架构和支架的混凝土电杆基础采用独立杯口混凝土基础。所有铁件防腐均采用热镀锌。设备基础采用C25重力式混凝土或钢筋混凝土基础。 10.2.2 站内建筑物 - 36 - 35KV变电站总体设计 建筑物部分:包括35 kV 、10kV 配电室、电容器室、综合保护室、休息室、备餐间、卫生间等。建筑物高度为35kV配电室7.3m(含女儿墙), 10kV配电室5.5m(含女儿墙), 2建筑物建筑面积576.8m。 建筑物采用单层砖混结构。屋面板为现浇钢筋混凝土板。基础形式为墙下条形基础。 内墙面及顶棚刷白色耐擦洗内墙涂料，综合保护室、警卫室、休息室石膏板吊顶;35kV、10kV配电室、电容器室采用水泥地面，警卫室、备餐间、休息室、卫生间采用地砖地面，综合保护室采用防静电活动地板;外墙面采用外墙面砖贴面;有防火要求的门为防火门，入户门为防盗安全门，其它门、窗为白色塑钢门窗，外窗设防盗金属护网。 建筑物为自然采光为主，人工采光为辅。 35kV、10kV配电室、电容器室为自然进风、轴流风机机械排风。 综合保护室设柜式冷暖空调机。 10.3 站内给排水及防洪 站址标高应高于五十年一遇洪水位。 站内给水:站内自备水井供水。 站内排水:靠近道路处地面向道路找坡排水，靠近围墙处地面，由围墙排水口向站外排水，站内不得积水。电缆沟内积水排至渗水井，站内生活污水由下水管道排至站内化粪池。 11.消防部分 变电站建筑物的耐火等级二级，火灾危险性分类为丙类。 站内消防设施以化学灭火装置为主，主变部位兼配消防砂池。 主变压器等带油设备设有事故油池。 有防火要求的门均设防火门。 所有建筑物及设备间根据《电力设备典型消防规程》配置灭火装置。 变电站的电缆敷设设计应满足有关规范的规定。电缆孔处采用防火堵料封堵，其耐火极限为4h。站内电缆沟与站外电缆沟联接处设有防火隔断，电缆孔洞处采用防火堵料加以封堵。 消防设计采用规范:《火力发电厂与变电所设计防火规范》 《电力设备典型消防规范》 - 37 - 35KV变电站总体设计 《电力工程电缆设计规范的要求》 12.环境保护 变电站附近应没有污染源。变电站内无工业“三废”排放，仅产生少量的生活污水。污水排入化粪池，经过发酵降阶后可用于绿化，不会对土壤、地下水和周围环境造成破坏。 变电站的带油设备均设有防渗漏的事故油池和储油井，避免对土壤产生污染。35kV变电站产生的电磁辐射应在安全范围内，而且变电站的周围应无重要的弱电设施。 变电站的设备区种植草坪，以美化环境，降低地面温度。变电站的围墙内四周、道路两侧种植常绿阔叶灌木。 13.安全保卫 为保证变电站安全运行，防止外来不法分子破坏，变电站围墙上设高压脉冲电网。 - 38 - 35KV变电站总体设计 结论 35KV 在某某某老师的辛勤指导下，经过几个月的努力，我终于完成了变电站的设计任务。作为某某县北王里乡的主体供电工程，该变电站将大大提高该区的供电可靠性，能满足该区不断增长的负荷和人民生活的需要。 在电气一次部分设计中，考虑到该变电站的重要性，35KV和10KV均采用单母线分段的接线，可满足经济性和可靠性要求;对于10KV因其出线较多，且出现故障的几率较大，一旦停电，将会造成大面积的停电，故10KV侧采用单母线分段的接线形式。本变电站35KV和10KV都采用真空断路器，可靠性较高。为保护屋外半高型配电装置，本站采用避雷针保护，共设2根独立避雷针。并绘制了变电所的主接线图。 在电气二次部分设计中，考虑技术的适当先进性，本站二次采用微机综合自动化系统，按无人值班站设计，取消常规控制屏，实现全计算机监控。 通过对该变电站的设计，加深了对发电厂电气部分，电力系统高电压技术，变电站综合自动化等课程全面的了解和认识，并把书面知识和和实际变电站运行进行了一次有机且印象深刻的结合，提高了查阅各种资料及处理某些问题的能力，受益匪浅。 在本次变电站的设计过程中，参考和借鉴了许多教材和资料中的部分论述，对本论文的完成起到了很大的作用。在此次设计中虽充分采纳了老师和同学们的经验和意见，几经修改，但由于经验不足，尚不能纵观全局以至不能很好的理解老师们的教诲和同学们的建议，这就使本次设计及论述过程中难免有错误和不妥之处，敬请各位老师和同学批评指正。 - 39 - 35KV变电站总体设计 参考文献 1. 熊信银.《发电厂电气部分》.水利电力出版社，1992年 2. 何仰赞等.《电力系统分析》.华中理工大学电力出版社，1991年 《电力系统及电保护原理》.水利电力出版社，1992年 3. 贺家李等. 4. 应智大.《高电压技术》.浙江大学出版社，1994年 5. 雍静.《供配电技术》.机械出版社，1994年 6. 苏文成等.《工厂供电》.机械工业出版社，1990年 《供电技术》.煤炭工业出版社，1996年 7. 王崇林、邹有明主编. 8. 李军年.《电力系统继电保护》.水利电力出版社，1991年 9. 张冠生.《电器理论基础》.机械工业出版社，1991年 10. 杨有启.《电气安全规程》.北京出版社，1991年 11. 陈连生.《发电厂电气工程》.水利电力出版社，1992年 12. 刘从爱.《电力工程》.机械工业出版社，1992年 13. 王子午等.《常用供配电设备选型手册》第三、四分册.煤炭工业出版社，1998年 14. 国家标准GB50059-1992.《35-110kV变电所设计规范》.中国标准出版社，1992年 15. 王志宏.《井下用电与安全》.中国矿业大学出版社，1993年 - 40 - 35KV变电站总体设计 致 谢 在本次设计完成之际，我由衷感谢在设计中某某某导师能在百忙之中能对我的选题、设计报告、设计内容的完成给予的帮助和指导，同时霍老师对人的热心也是我学习的榜样;感谢某某县供电公司各位同仁对本论文的研究工作给予的大力支持和帮助，并在广大学友的帮助下得以顺利完成,在此一并表示感谢。再次向在我的学习和设计过程中帮助过我的人表示深深地谢意～ - 41 -