【正文】 1 廣西電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院 高職畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目 35KV 企業(yè)變電所電氣一次設(shè)計(jì) 教學(xué)系部 電力工程系 專 業(yè) 發(fā)電廠及電力系統(tǒng) 2021 年 4 月 10日 2 目 錄 原始資料分析 6/75 第一章 主接線的選擇 7 11 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 8 12 主接線的擬定 9 13 主接線的比較與選定 13 131 技術(shù)比較 13 132 經(jīng)濟(jì)比較 16 14 所用電的設(shè)計(jì) 19 141 所用電設(shè)的要求 設(shè) 計(jì) 19 第二章 變壓器的選 擇 21 21 主變的選擇 21 211 變電站變壓器臺(tái)數(shù)的選擇原則 21 212 變電站主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 22 213 變電所主變壓器容量的確定原則 22 214 待設(shè)計(jì)變電所主變壓器容量的計(jì)算和確定 23 215 主變壓器繞組數(shù)的確定 23 216 主變壓器相數(shù)的確定 24 217 主變壓器調(diào)壓方式的確定 24 218 主變壓器繞組連接組別的確定 24 219 主變壓器冷卻方式的選擇 25 22 所用變的選擇 27 3 221 所用變臺(tái)數(shù)的選擇 27 222 所用變?nèi)萘康倪x擇 27 第三章 短路電流的計(jì)算 29 31 短路的基本知識(shí) 29 32 計(jì)算短路電流的目的 30 33 短路電流實(shí)用計(jì)算的基本假設(shè) 32 34 短路電流的計(jì)算步驟 33 第四章 設(shè)備的選擇與校驗(yàn) 38 41 電氣選擇的一般條件 38 411 按正常工作條件選擇導(dǎo)體和電器 38 412 按短路情況校驗(yàn) 41 42 高壓斷路器的選擇及校驗(yàn) 42 421 對(duì)高壓斷路器的基本要求 42 422 額定電流的計(jì)算 43 423 高壓斷路器的選擇結(jié)果及校驗(yàn) 44 424 高壓熔斷器的選擇及校驗(yàn) 51 43 進(jìn)線與出線的選擇與校驗(yàn) 56 431 35 kV 架空線路的選擇與校驗(yàn) 58 432 10 kV 電纜的選擇與校驗(yàn) 60 44 互感器的選擇與配置 61 441 電流互感器的選擇 61 442 電壓互感器的選擇 63 4 443 互感器的配置 64 第五章 補(bǔ)償裝置 65 51 補(bǔ)償裝置的種類和作用 65 52 并聯(lián)電容器容量的計(jì)算 68 53 并聯(lián)電容器裝置容量選擇和主要要求。 69 第六章 變電站接地與防雷的設(shè)計(jì) 70 61 防雷保護(hù)的必要 70 62 變電所中可能出現(xiàn)大氣過(guò)電壓的種類 70 64 避雷針高度的確定 72 65 變電所入侵波的保護(hù) 74 66 接地體和接地網(wǎng)的設(shè)計(jì) 77 第七章 繼電保護(hù)的配置 78 71 繼電保護(hù)的基本知識(shí) 78 72 輸電線路的保護(hù)配置 80 721 相間短 路保護(hù)的配置 81 722 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的配置 82 723 單相接地保護(hù) 82 724 輸電線路的保護(hù)配置結(jié)果 83 73 變壓器的保護(hù) 83 74 母線保護(hù) 86 751 備用電源自動(dòng)投入裝置的含義和作用 87 752 自動(dòng)重合閘裝置 88 5 參考文獻(xiàn) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 致謝 91 附 圖：主接線圖 92 平面圖 93 斷面圖 94 原始資料分析 6 一、設(shè)計(jì) 任務(wù) 35KV 企業(yè)變電所電氣一次設(shè)計(jì) 二、待建變電所基本資料 某企業(yè)為保證供電需要，要求設(shè)計(jì)一座 35KV 降壓變電所，以 10KV電纜給各車間供電，一次設(shè)計(jì)并建成。 距離本變電所 6KM 處有一系統(tǒng)變電所，用 35KV 雙回架空線路向待設(shè)計(jì)的變電所供電。在最大運(yùn)行方式下，待設(shè)計(jì)變電所高壓母線上的短路功率為 1000MVA。 待設(shè)計(jì)變電所 10KV 側(cè)無(wú)電源，考慮以后裝設(shè)兩組電容器，提高功率因數(shù)，故要求預(yù)留兩個(gè)間隔。 本變電所 10KV 母線到各車間均用電纜供電，其中一車間和二車間為 Ⅰ 類負(fù)荷，其余為 Ⅱ 類負(fù)荷， Tmax=4000h。各饋線負(fù)荷如下表所示： 序號(hào) 車間名稱 有功功率（ KW） 無(wú)功功率（ KVAR） 1 一車間 1040 470 2 二車間 740 490 3 機(jī)加工車間 818 560 4 裝配車間 1000 495 7 5 鍛工車間 925 280 6 高壓站 1360 310 7 高壓泵房 730 504 8 其他 935 680 所用電的主要負(fù)荷如下表所示： 序號(hào) 設(shè)備名稱 額定容量（ KW） 功率因數(shù) 臺(tái)數(shù) 1 主充電機(jī) 19 1 2 浮充電機(jī) 1 3 蓄電池室通風(fēng) 1 4 屋內(nèi)配電裝置通風(fēng) 2 5 交流電焊機(jī) 10 1 6 檢修試驗(yàn)用電 1 7 載波 1 8 照明負(fù)荷 14． 5 9 生活用電 11 環(huán)境條件 當(dāng)?shù)睾０胃叨?，年雷電日 個(gè)，空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良，無(wú)污染，歷年平均最高氣溫 ℃ ，土壤電阻率ρ≤ 500Ω? m。 第一章 主接線的選擇 8 11 主接線的設(shè)計(jì)原則和要求 發(fā)電廠和變電所的電氣主接線 是保證電網(wǎng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，是電氣設(shè)備布置、選擇、自動(dòng)化水平和二次回路設(shè)計(jì)的原則和基礎(chǔ)。 電氣主接線的設(shè)計(jì)原則： 應(yīng)根據(jù)發(fā)電廠和變電所所在電力系統(tǒng)的地位和作用。首先應(yīng)滿足電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的要求，根據(jù)規(guī)則容量，本期建設(shè)規(guī)模、輸送電壓等級(jí)、進(jìn)出線回路數(shù)、供電負(fù)荷的重要性，保證供需平衡，電力系統(tǒng)線路容量、電氣設(shè)備性能和周圍環(huán)境及自動(dòng)化規(guī)則與要求等條件確定，應(yīng)滿足可靠性、靈活性和經(jīng)濟(jì)型的要求。 電氣主接線的主要要求： 可靠性：可靠性的客觀衡量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)運(yùn)行實(shí)踐主接線的可靠性是其組合元件 （包括一次不分和二次部分）在運(yùn)行中可靠性的綜合，因此要考慮一次設(shè)備和二次部分的故障及其對(duì)供電的影響，衡量電氣主接線運(yùn)行可靠性的一般準(zhǔn)則是： （ 1） 斷路器檢修時(shí)，是否影響供電、停電的范圍和時(shí)間 （ 2） 線路、斷路器或母線故障以及母線檢修時(shí)，停電出線回路數(shù)的多少和停電時(shí)間長(zhǎng)短，能否保證對(duì)重要用戶的不間斷供電。 （ 3） 發(fā)電廠、變電所全部停電的可能性。、 9 靈活性：投切發(fā)電機(jī)、變壓器、線路斷路器的操作要可靠方便，調(diào)度靈活，電氣主接線的靈活性要求有以下幾方面： （ 1） 調(diào)度靈活、操作方便，應(yīng)能靈活地投切某些元件，調(diào)配電源和負(fù)荷能滿足系統(tǒng)在事故、檢 修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)整要求。 （ 2） 檢修安全，應(yīng)能容易地從初期過(guò)渡到最終接線，并在擴(kuò)建過(guò)渡時(shí)使一次和二次設(shè)備等所需的改造最少。 控制、保護(hù)方式不過(guò)于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資，要適當(dāng)限制經(jīng)濟(jì)型：通過(guò)優(yōu)化比選，應(yīng)盡力做到投資省、占地面積小、電能損耗少，在滿足技術(shù)要求的前提下，要做到經(jīng)濟(jì)合理。 （ 1） 投資省，電氣主接線應(yīng)簡(jiǎn)單清晰，以節(jié)省斷路器、隔離開(kāi)關(guān)等一次設(shè)備投資，要使短路電流，一邊選擇價(jià)格合理的電氣設(shè)備。 （ 2） 占地面積小，電氣主接線的設(shè)計(jì)要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約地和節(jié)省架構(gòu)、導(dǎo)線、絕緣小及安裝費(fèi) 用，在運(yùn)輸調(diào)節(jié)許可的地方都應(yīng)采用三相變壓器。 （ 3） 電能損耗少，經(jīng)濟(jì)合理的選擇變壓器的型式、容量和臺(tái)數(shù)，避免因兩次變壓而增加投資。 12 主接線的擬定 待設(shè)計(jì)變壓所為一座 35KV 降壓變電所，以 10KV 電纜線各車間供電，距改變電所 6KM 處有一系統(tǒng)變電所，用 35KV 雙回架空線向待 10 設(shè)計(jì)的變電所供電，在最大運(yùn)行方式下，待設(shè)計(jì)變電所高壓母線上的短路功率為 1000MVA，待設(shè)計(jì)變電所的高壓部分為二進(jìn)二出回路，為減少斷路器數(shù)量及縮小占地面積，可采用內(nèi)橋接線和外橋接線，變電所的低壓部分為二進(jìn)八處回路，同時(shí)考慮以后裝設(shè)兩 組電容量要預(yù)留兩個(gè)出線間隔，故 10KV 回路應(yīng)至少設(shè)有 10 回出線，其中，一車間和二車間為Ⅰ類負(fù)荷，其余為Ⅱ類負(fù)荷，其主接線可采用單母不分段接線，單母分段接線和單母分段帶旁路接線，綜上所述，該變電所的主接線形式初步擬定為 6 種，如下圖 21 所示 圖 21（ a）方案一 11 圖 21（ b）方案二 12 圖 21（ c）方案三 圖 21（ d）方案四 13 圖 21（ e）方案五 圖 21（ f）方案六 13 主接線的比較與選定 131 技術(shù)比較 內(nèi)橋線路的特點(diǎn)： （ 1）線路操作方便 （ 2）正常運(yùn)行時(shí)變壓器操作復(fù)雜 （ 3）橋回路故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元間失去聯(lián) 14 系 內(nèi)橋接線試用于兩回進(jìn)線兩回出線且線路較長(zhǎng)，故障可能性較大和變壓器不需要經(jīng)常切換運(yùn)行方式的發(fā)電廠和變電站中。 外橋接線的特點(diǎn)： (1)變壓器操作方便 （ 2）線路投入與切除時(shí)，操作復(fù)雜 （ 3）橋回路故障或檢修時(shí)全廠分列為兩部分，使兩個(gè)單元之間失去聯(lián)系。 外橋接線適用于兩回進(jìn)線兩回出線且線路較短故障可能性小和變壓器需要經(jīng)常切換，且線路有穿越功率通過(guò)的發(fā)電廠和變電站中。待設(shè)變電所 35KV 回路進(jìn)線為 6KM，進(jìn)線較長(zhǎng)，且沒(méi) 有穿越功率通過(guò)，正常運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)變壓器不需要經(jīng)常切換，經(jīng)比較，內(nèi)橋接線的線路投入與切除操作方便，故以上 6 種設(shè)計(jì)方案中，方案一、方案二和方案三為優(yōu)。 單母線不分段接線的特點(diǎn)： 接線簡(jiǎn)單、清晰、設(shè)備少、操作方便、投資少、便于擴(kuò)建，但其不夠靈活可靠，接到母線上任一元件故障時(shí)，均使整個(gè)配電裝置停電。 單母線分段接線的特點(diǎn)： 15 單母線分段接線也比較簡(jiǎn)單、清晰，當(dāng)母線發(fā)生故障時(shí)，僅故障母線段停止工作，另一段母線仍繼續(xù)工作，兩段母線可看成是兩個(gè)獨(dú)立的電源，挺高了供電可靠性，可對(duì)重要用戶供電，當(dāng)一段母線故障或檢修時(shí)， 必須斷開(kāi)接在該段母線上的所有支路，使之停止工作，任一支斷路器檢修時(shí)，該支路必須停止工作。 單母線分段帶旁路接線的特點(diǎn)： 在母線引出各元件的斷路器，保護(hù)裝置需停電檢修時(shí)，通過(guò)旁路木母線由旁路斷路器及其保護(hù)代替，而引出元件可不停電，加旁路母線雖然解決了斷路器和保護(hù)裝置檢修不停電的問(wèn)題，提高了供電的可靠性，但也帶來(lái)了一些負(fù)面影響。 a) 旁路母線、旁路斷路器及在各回路的旁路隔離開(kāi)關(guān)，增加了配電裝置的設(shè)備，增加了占地，也增加了工程投資。 b) 旁路斷路器代替各回路斷路器的倒閘操作復(fù)雜，容易產(chǎn)生誤操作，釀成事故。 c) 保護(hù)及二次 回路接線復(fù)雜。 d) 用旁路代替?zhèn)€回路斷路器的倒閘操作，需要人來(lái)完成，因此帶旁路母線的界限不利于實(shí)現(xiàn)變電所的無(wú)人值班。 方案一種采用單母線不分段接線，雖然簡(jiǎn)單靈活，但其可靠性不高，當(dāng)接到母線上任一元件公章時(shí)，均使整個(gè)配電裝置停電，且?guī)гO(shè)變電所的符合均為Ⅰ類、Ⅱ類中藥符合，因此方案一種的單母線不分 16 段接線不能滿足Ⅰ類、Ⅱ類負(fù)荷供電可靠性的要求。 方案二與方案三中采用單母線分段接線的兩段母線可看成是兩個(gè)獨(dú)立的電源，提高了供電的可靠性，為了確保當(dāng)任何一路電源發(fā)生故障或檢修時(shí)，都不回中斷對(duì)重要用戶Ⅰ類負(fù)荷的用電，可