【正文】 某化工廠35KV總降壓變電所設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄一、概 述 1（一）電力系統(tǒng)概況 1（二）全廠用電負(fù)荷情況 1二、供電方式的選擇 2（一）供電電壓的選擇 2（二）無(wú)功補(bǔ)償 2（三）主變?nèi)萘考靶吞?hào)的選擇 4（四）主變壓器的中性點(diǎn)接地 4三、主變壓器的選擇 6（一）主變壓器臺(tái)數(shù)的確定 6（二）變壓器容量的確定 7（三）變壓器型式的選擇 7四、總降壓變電所的設(shè)計(jì) 9（一）電氣主接線 9（二）短路電流計(jì)算 9（三） 所用電源和操作電源 11（四） 主要設(shè)備繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 12（五）車(chē)間變電所設(shè)計(jì) 12五、電氣設(shè)備的選擇 14（一）選擇電氣設(shè)備遵循的一般條件 14（二）高壓斷路器的選擇 16（三）隔離開(kāi)關(guān)的選擇 21（四）導(dǎo)線的選擇 24（五）互感器的選擇 29六、配電裝置的原則、分類(lèi)與要求 33（一）總的原則 33（二）配電裝置的分類(lèi) 34（三）設(shè)計(jì)要求 34七、防雷保護(hù) 38（一）雷電過(guò)電壓及防雷保護(hù) 38（二）輸電線路的防雷 41八、設(shè)計(jì)總結(jié) 42致謝 43參考文獻(xiàn) 44附圖 45 45某化工廠35KV總降壓變電所設(shè)計(jì)一、概 述（一）電力系統(tǒng)概況本廠主要通過(guò)一條長(zhǎng)為5公里的架空電力線路與35kvA變電站連接。A變電站裝設(shè)有兩臺(tái)SFSLZ131500/35的三圈變壓器，A變電站35kv母線短路容量為1918MVA。另外本廠還從B變電站接有一回長(zhǎng)為7公里的架空線路作為備用電源。且根據(jù)系統(tǒng)要求，只有在工作電源也即本廠至A變電站供電線路停電時(shí)才允許備用電源供電。（二、供電方式的選擇（一）供電電壓的選擇選擇最佳的供電電壓等級(jí)對(duì)于工廠節(jié)約電費(fèi)開(kāi)支，降低經(jīng)營(yíng)成本具有非常大的作用。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)所提供的基礎(chǔ)資料。根據(jù)供電部門(mén)提供的資料，我們對(duì)該廠分別采用10kv及35kv供電時(shí)每年所需支出的電費(fèi)進(jìn)行比較，比較結(jié)果如表21所示。表21 35kv、10kv供電年電費(fèi)比較表項(xiàng)目35kv10kv最大供電負(fù)荷主變?nèi)萘?*4000KVA2*4000KVA年最大負(fù)荷利用小時(shí)5600h5600h考核功率因數(shù)年平均用電量電度電價(jià)基本電價(jià)10元/10元/電度電費(fèi)基本電費(fèi)960000960000附加投資3000元/KW3000元/KW年電費(fèi)合計(jì)從以上比較結(jié)果可知，=。因此，本廠最優(yōu)的供電電壓等級(jí)為采用35kv供電。（二）無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功補(bǔ)償關(guān)系到電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，無(wú)功補(bǔ)償可以減少無(wú)功功率的傳輸，提高電壓質(zhì)量和減少電能損耗。在進(jìn)行變電所主接線的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確定為了平衡無(wú)功功率而需要在變電所中裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置的類(lèi)型、臺(tái)數(shù)和容量。，需要補(bǔ)償無(wú)功功率。工廠中普遍采用并聯(lián)電容器來(lái)補(bǔ)償供電系統(tǒng)中的無(wú)功率。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償方式有以下三種：高壓集中補(bǔ)償電容器裝設(shè)在變電所的高壓電容器室，與高壓母線相連，如圖22所示。高壓電容器宜采用單星形接線或雙星形接線。在中性點(diǎn)非直接接地電網(wǎng)中，星形接線電容器組中的中性點(diǎn)不應(yīng)接地。低壓集中補(bǔ)償電容器裝設(shè)在變電所的低壓配電室或單獨(dú)的低壓電容器室內(nèi)與低壓母線相聯(lián)。低壓電容器足可采用三角形接線或中性點(diǎn)不接地的星形接線方式，如圖23所示。低壓分散補(bǔ)償電容器裝設(shè)在低壓配電箱旁或與用電設(shè)備并聯(lián)，電容器組多采用三角形接線，如圖24所示。圖22 高壓電容器集中補(bǔ)償?shù)慕泳€ 圖23 低壓電容器集中補(bǔ)償?shù)慕泳€圖24 低壓電容器分散補(bǔ)償?shù)慕泳€（三）主變?nèi)萘考靶吞?hào)的選擇根據(jù)35~110kv變電所設(shè)計(jì)規(guī)范（GB5005992）、主變壓器的臺(tái)數(shù)和容量應(yīng)根據(jù)供電條件、負(fù)荷性質(zhì)和運(yùn)行方式等條件綜合考慮確定。在有一、二類(lèi)負(fù)荷的變電所中宜裝設(shè)兩臺(tái)主變壓器，主變壓器容量應(yīng)滿足當(dāng)一臺(tái)變壓器斷開(kāi)時(shí)，另一臺(tái)變壓器的容量不應(yīng)小于70%的全部負(fù)荷并應(yīng)保證用戶(hù)的一、二級(jí)負(fù)荷。該廠1~7車(chē)間為I類(lèi)負(fù)荷，考慮同時(shí)系數(shù)后有功負(fù)荷為3724KW。因此該廠總降壓變電所主變壓器選擇兩臺(tái)容量為4000KVA的變壓器。（四）主變壓器的中性點(diǎn)接地選擇電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式是一個(gè)綜合性問(wèn)題。它與電壓等級(jí)，單相接地短路電流，過(guò)電壓水平有關(guān)，直接影響電網(wǎng)的絕緣水平，系統(tǒng)供電的可靠性和連續(xù)性，主變壓器的運(yùn)行安全等。電力網(wǎng)的接地方式有以下幾種：中性點(diǎn)非直接接地（1）中性點(diǎn)不接地中性點(diǎn)不接地方式最簡(jiǎn)單，單相接地時(shí)允許帶故障運(yùn)行兩小時(shí)，供電連續(xù)性好，接地電流僅為線路及設(shè)備的電容電流。但由于過(guò)電壓水平高，要求較高的絕緣水平，不宜用于110KV及以上的電網(wǎng)。在6~63KV電網(wǎng)中，則采用中性點(diǎn)不接地方式，但電容電流不能超過(guò)允許值，否則接地電弧不易自熄，易產(chǎn)生較高弧光間歇接地過(guò)電壓，波及整個(gè)電網(wǎng)。（2）中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地當(dāng)直接電容電流超過(guò)允許知時(shí)，可采用消弧線圈補(bǔ)償電容電流，保證接地電弧瞬間熄滅，以消除弧光間歇地過(guò)電壓。（3）中性點(diǎn)直接接地直接接地方式的單相短路電流很大，線路或設(shè)備須立即切除，增加里斷路器負(fù)擔(dān)，降低供電連續(xù)性。但由于過(guò)電壓較低，絕緣水平可下降，減少了設(shè)備造價(jià)，特別是在高壓或超高壓電網(wǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。故適用于110KV及以上電網(wǎng)中。主變壓器中性點(diǎn)接地方式電力網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式，決定了主變壓器中性點(diǎn)接地方式。（1）主變壓器的110~500KV側(cè)采用中性點(diǎn)直接接地方式。（2）終端變電所的變壓器中性點(diǎn)一般不接地。（3）所有普通變壓器的中性點(diǎn)都應(yīng)經(jīng)隔離開(kāi)關(guān)接地，以便于運(yùn)行調(diào)度靈活選擇接地點(diǎn)。（4）選擇接地電時(shí)應(yīng)保證任何故障形式都不使電網(wǎng)解列成為中性點(diǎn)接地。（5）主變壓器6~63KV側(cè)采用中性點(diǎn)不接地方式，但當(dāng)單相接地故障電流大于30A(6~10KV)或10A（20~63KV）時(shí)，中性點(diǎn)應(yīng)經(jīng)消弧線圈接地。三、主變壓器的選擇現(xiàn)代電力系統(tǒng)以交流輸配電為主，電力變壓器起著連接不同電壓等級(jí)電力網(wǎng)的重要作用。隨著電力系統(tǒng)最高電壓等級(jí)不斷提高、電壓級(jí)別日益增多，使用的變壓器容量也迅速增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)目前系統(tǒng)中變壓器的總?cè)萘恳堰_(dá)到發(fā)電容量的910倍。因此，合理選擇變壓器對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性及經(jīng)濟(jì)性有重大影響。變壓器的選擇包括變壓器臺(tái)數(shù)、容量及型式的選擇。（一）主變壓器臺(tái)數(shù)的確定變電所主變壓器的臺(tái)數(shù)對(duì)主接線的形式和配電裝置的結(jié)構(gòu)有直接影響。顯然變壓器的臺(tái)數(shù)愈少則主接線愈簡(jiǎn)單，配電裝置所需的電氣設(shè)備也愈少，占地面積愈少。因此，變電所一般裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。確定原則：對(duì)于大城市郊區(qū)的一次變電所在中低壓側(cè)已構(gòu)成環(huán)網(wǎng)的情況下，變電所以裝設(shè)兩臺(tái)變壓器為宜。對(duì)地區(qū)性孤立的一次變電所或大型工業(yè)專(zhuān)用變電所在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮裝設(shè)三臺(tái)變壓器。對(duì)于規(guī)劃只裝設(shè)兩臺(tái)變壓器的變電所，其變壓器基礎(chǔ)宜按大于變壓器容量的 1—2 級(jí)設(shè)計(jì)，以便負(fù)荷發(fā)展時(shí)，更換變壓器的容量。表31比 較單臺(tái)變壓器兩臺(tái)變壓器技術(shù)指標(biāo)供電安全比滿足要求滿足要求供電可靠性基本滿足要求滿足要求供電質(zhì)量電壓損耗略大電壓損耗略小靈活方便性靈活性差靈活性好擴(kuò)建適用性稍差好經(jīng)濟(jì)指標(biāo)電力變壓器的綜合投資跟兩臺(tái)變壓器相比所需要的花費(fèi)要少花費(fèi)投資比較多由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)可知，正常運(yùn)行時(shí)，變電所負(fù)荷由電力系統(tǒng)供電，為提高負(fù)荷供電可靠性，并考慮到現(xiàn)今社會(huì)用戶(hù)需要的供電可靠性的要求更高，應(yīng)采用兩臺(tái)容量相同的變壓器并聯(lián)運(yùn)行。（二）變壓器容量的確定確定原則（1）主變壓器容量一般按變電所建成后 5~10 年規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期 10~20 年的負(fù)荷發(fā)展，對(duì)于城市郊區(qū)變電所，主變壓器應(yīng)與城市規(guī)劃相結(jié)合。（2）根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量，對(duì)于有重要負(fù)荷的變電所應(yīng)考慮，當(dāng)一臺(tái)變壓器停止運(yùn)行時(shí)，其余變壓器容量在計(jì)及過(guò)負(fù)荷能力后的允許時(shí)間內(nèi)應(yīng)保證用戶(hù)的一級(jí)和二級(jí)負(fù)荷，對(duì)一般性變電所，當(dāng)一臺(tái)主變停止運(yùn)行時(shí)，其余變壓器應(yīng)能保證全部負(fù)荷的 70%~80%。（3）同一個(gè)等級(jí)的單臺(tái)降壓變壓器容量的級(jí)別不宜太多，應(yīng)從全網(wǎng)出發(fā)，推行系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化、方便靈活化。容量的確定（1）主變壓器的最大負(fù)荷為=30+18=48MW。對(duì)具有兩臺(tái)主變的變電所，其中一臺(tái)主變的容量應(yīng)大于等于70%的全部負(fù)荷或全部重要負(fù)荷。兩者中，取最大值作為確定主變的容量依據(jù)。考慮到變壓器每天的負(fù)荷不是均衡的，計(jì)及欠負(fù)荷期間節(jié)省的使用壽命，可用于在過(guò)負(fù)荷期間中消耗，故可先選較小容量的主變作過(guò)負(fù)荷能力計(jì)算，以節(jié)省主變投資。 =39500KVA（2）過(guò)負(fù)載能力校驗(yàn)。經(jīng)計(jì)算，一臺(tái)主變應(yīng)接帶的負(fù)荷為39500KVA,先選用兩臺(tái)31500KVA的變壓器進(jìn)行正常過(guò)負(fù)荷能力校驗(yàn)。 選過(guò)負(fù)荷倍數(shù)K=,變壓器的正常過(guò)載能力為S=K=40950KVA39500KVA，故變壓器的額定容量宜為31500KVA。（三）變壓器型式的選擇相數(shù)的選擇主變壓器采用三相或是單相，主要考慮變壓器制造條件，可靠性要求及運(yùn)輸條件等因素，特別是大型變壓器，尤其需要考察其運(yùn)輸可能性。當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，在330KV及以下的變電所中，均應(yīng)采用三相變壓器。繞組數(shù)量和連接方式的選擇（1）主變壓器繞組數(shù)量對(duì)深入引進(jìn)至負(fù)荷中心、具有直接從高壓降為低壓供電條件的變電所，為簡(jiǎn)化電壓等級(jí)或減少重復(fù)降壓容量，采用雙繞組變壓器。（2）主變壓器聯(lián)結(jié)方式的選擇變壓器繞組的聯(lián)結(jié)方式必須和系統(tǒng)電壓相位一致，否則不能并列運(yùn)行。電力系統(tǒng)采用的繞組聯(lián)結(jié)方式只有星型和三角形，高、中、低壓側(cè)繞組如何組合要根據(jù)具體工程確定。我國(guó)110KV及以上電壓，變壓器繞組都采用星型接地連接；35KV宜采用星型連接，其中星點(diǎn)多通過(guò)消弧線圈接地；35KV以下變壓器繞組都采用三角形連接。綜合考慮各種因素，宜選兩臺(tái)雙繞組變壓器，型號(hào)為SFL131500/110，其技術(shù)參數(shù)如表32所示。表32變壓器SFL131500/110型 號(hào)額定容量高壓側(cè)電壓（kV）中壓側(cè)電壓(kV)%SFL131500/11031500/31500121主變參數(shù)如下：型號(hào)：SZ94000/35177。3*%/相數(shù):三相額定頻率:50Hz額定容量:4000 kVA額定電壓（高壓繞組/低壓繞組）： 35 / KV調(diào)壓方式： 有載調(diào)壓 。分接范圍： 35177。3*% 聯(lián)接組標(biāo)號(hào):Yd11短路阻抗（高壓低壓）：7%四、總降壓變電所的設(shè)計(jì)（一）電氣主接線電氣主接線的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足可靠性、靈活性及經(jīng)濟(jì)性的要求。本廠總降壓變電所主變?yōu)?臺(tái)，35kv線路為兩回，適宜采用的電氣主接線方式有橋形接線（內(nèi)橋或外橋）、線路變壓器組接線及單母線接線三種方式。以下我們分別對(duì)橋形接線、線路變壓接線、單母線接線進(jìn)行比較，結(jié)果如下：三種主接線比較表可靠性經(jīng)濟(jì)性靈活性線路變壓器接線差2臺(tái)主變、2條線路共2臺(tái)斷路器，主變保護(hù)兼線路保護(hù)，經(jīng)濟(jì)性好不靈活橋形接線較好共3臺(tái)斷路器，經(jīng)濟(jì)性次之線路或變壓器的投切需動(dòng)作2臺(tái)斷路器，影響一條線路或一臺(tái)變壓器的暫時(shí)停運(yùn)單母線接線好共4臺(tái)斷路器，經(jīng)濟(jì)性差任意1條線路或1臺(tái)主變停運(yùn)均不影響供電從比較結(jié)果可知，采用橋形接線時(shí)，由于線路或變壓器的切除和投入需動(dòng)作兩臺(tái)斷路器，并且影響一條線路（內(nèi)橋接線）或一臺(tái)變壓器（外橋接線）的暫時(shí)停運(yùn)，采用線路變壓器組單元接線時(shí)，由于1條線路帶1臺(tái)主變運(yùn)行，運(yùn)行方式極不靈活，難以滿足本廠對(duì)供電連續(xù)性和可靠性的嚴(yán)格要求。由于本廠負(fù)荷絕大部分為I類(lèi)負(fù)荷，因此本廠總降壓變電所電氣主接線宜采用單母線接線方式，其優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單清晰、設(shè)備少、操作方便、便于擴(kuò)建。10kv電氣主接線采用單母線分段接線。（二）短路電流計(jì)算根據(jù)電氣設(shè)備選擇和繼電保護(hù)的需要，選擇總降壓變電所35kv、10kv母線作為短路電流計(jì)算點(diǎn)。根據(jù)本廠總降壓變電站與系統(tǒng)的聯(lián)接情況，取基準(zhǔn)容量為Sj=1000MVA，基準(zhǔn)電壓為平均電壓Uj=Ucp。計(jì)算結(jié)果如下表：（詳細(xì)計(jì)算過(guò)程見(jiàn)附件：短路電流計(jì)算書(shū)）短路電流計(jì)算結(jié)果短路計(jì)算點(diǎn)基準(zhǔn)容量MVA基準(zhǔn)電壓KV等值電抗X短路電流KA沖擊電流有效值KA沖擊電流瞬時(shí)值KV短路容量MVA5KV母線1000370KV母線1000短路計(jì)算的目的和簡(jiǎn)化假設(shè)因?yàn)槎搪饭收蠈?duì)電力系統(tǒng)可能造成極其嚴(yán)重的后果，所以一方面應(yīng)采取措施以限制短路電流，另一方面要正確選擇電氣設(shè)備、載流導(dǎo)體和繼電保護(hù)裝置，這一切都離不開(kāi)對(duì)短路故障的分析和短路電流的計(jì)算。（1）短路電流計(jì)算的目的a為選擇和校驗(yàn)各種電氣設(shè)備的動(dòng)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性