1、变电站设计1 专业：电气工程及其自动化 班级：08级4班 导师：于健东 学生：孔垂瑞变电站设计2 前 言 随着我国经济的不断发展，人们对电力供应的要求也越来越高，特别是供电的稳定性、可靠性、经济性和持续性，然而电网的这些特性往往取决于变电站的设计和配置。一个典型的变电站要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、便于扩建。出于这几方面的考虑，本文设计了一个35kV降压变电站。变电站设计3本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括：1、原始资料的统计与分析；2、负荷的计算和无功功率的补偿；3、电气主接线的选择；4、短路电流的计算；5、高压电气设备的选择；6、变电站的防雷保护。7、变电站的继电保
2、护部分 本文依据相关规定和章程设计其中每个部分，能满足一般变电所的需求。变电站设计41 原始资料分析 根据莱阳泉水供配电负荷情况，对相关工厂、部门负荷情况统计分析汇总如下。序号序号 负荷名称负荷名称 容量（容量（kW)Kd 供电距离供电距离 1 镇医院1 1083 0.84 0.86 0.952 兽医站 154 0.52 0.77 1.153 西关小学 164 0.55 0.80 0.804 针织服装厂 482 0.83 0.83 0.425 建材制品厂 1143 0.79 0.82 0.806 重型机械厂 5775 0.71 0.81 0.607 镇政府1 1886 0.70 0.85 0.
3、758 标签印刷厂 585 0.65 0.79 0.93 9 综合贸易公司 476 0.63 0.75 0.9810 邮政局1 475 0.59 0.82 0.5211 玻璃厂1 1288 0.84 0.84 1.22cos变电站设计5负荷计算变电站设计6最大负荷的计算变电站设计7第2章 主变压器的选择 1、相数的确定：本变电所“地势平坦，交通方便”，应当选用三相变压器。2、绕组数确定：根据待建变电所电压等级和负荷情况，选择双绕组变压器。3、调压方式的确定：用户为广大农村用户，在配网中采用小容量的有载调压器，已成为唯一经济合理的调压方法。为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变
4、电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。变电站设计8 综上所述：该变电所选择2台3相2绕组有载调压变压器。根据电力设计手册，选择SZ98000/35SZ98000/35型有载调压变压器。SZ98000/35技术数据变电站设计9变电站设计10第3章 电气主接线的设计 主接线代表了发电厂或变电站电气部分的主体主体结构结构，是电力系统网络结构的重要组成部分，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拟定都有决定性的关系。主接线分类：1、单母线接线；2、单母分段接线；3、单母线分段带旁路母线的接线；4、双母线接线；5、双母线分段接线 6、双母线带旁
5、路母线的接线 7、内桥接线 8、外桥接线变电站设计11主接线设计原则 主接线设计，必须结合电力系统和发电厂和变电站的具体情况，全面分析有关影响因素，正确处理它们之间的关系，经过技术、经济比较，合理地选择主接线方案，需要遵循的原则有:保证必要的供电可靠性和电能质量 具有经济性 考虑变电所在电力系统的地位和作用 考虑近期和远期的发展规模 考虑主变台数对主接线的影响 考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响变电站设计12本变电站主接线方案的确定 通过对主接线可靠性，灵活性和经济性的综合考虑，辨证统一，确定方案：35kV母线接线选单母线接线，10kV侧选单母线分段接线为设计最终方案。35kV侧采用的单母
6、线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV侧采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断。所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。变电站设计13主接线图变电站设计14第4章 短路电流计算短路的原因 发生短路的主要原因是电力系统的绝缘被破坏；此外，在电力系统中，某些事故也可能直接导致短路，如杆塔塌导线断线等。动物或飞禽跨接载流导体也会造成短路事故。短路的类型 三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路和两相接地短路。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占
7、故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。变电站设计15各元件电抗标幺值计算变电站设计16短路点的确定和计算短路点的确定如图变电站设计17短路点的确定和计算d1点发生短路时：最大运行方式各短路电流 最小运行方式各短路电流变电站设计18短路点的确定和计算d2点发生短路时：最大运行方式各短路电流 最小运行方式各短路电流变电站设计19短路电流计算结果表短路点编号短路点编号最大运行方式最大运行方式短路点短路点平均电平均电压压短路电流短路电流周期分量周期分量起始值起始值稳态短稳态短路电流路电流三相短三相短路电流路电流二相短二相短路电流路电流短路冲击短路冲击电流电流全
8、电流最大全电流最大有效值有效值短路容量短路容量U UC CI I I IOOOOI Id d（3 3）I Id d（2 2）ichichIchIchS Sd d kVkVkAkAkAkAkAkAkAkAkAkAkAkAMVAMVAd d1 1（黑石变电站）（黑石变电站）37374.34.34.34.32.032.03 1.372 1.3725.175.173.073.07 130 130d d2 2（龙兴（龙兴35kV35kV母线）母线）3737 1.46 1.46 1.46 1.464.024.023.483.488.88.8 5.255 5.2557373d d3 3（龙兴（龙兴10kV1
9、0kV母线）母线）10.5 10.5 3.23 3.23 3.23 3.230.630.630.540.541.61.60.950.95 11.4 11.4d3点发生短路时,计算同上，在此不再敖述。短路电路图如下：通过以上计算，本设计得到各短路点短路电流如下表：变电站设计20第5章 电器设备的选择 正确选择电气设备是电气主接线和配电装置达到安全、经济运行的重要条件。在进行电器选择时，应根据工程实际情况，在保证安全、可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术，并注意节省投资，选择合适的电气设备。本设计电气设备的选择从我国实际情况出发，根据设计规程要求进行，力求做到了技术先进，安全可靠，运行灵活方便，留
10、有适当的余度的要求。并在选择后按设备的额定电压，额定电流，短路时动稳定和热稳定等方面对所选的设备进行了校验。变电站设计21序号序号设备名称设备名称规格或型号规格或型号单位单位数量数量备注备注1主变压器主变压器SZ98 8000/35台台22跌落式熔断器跌落式熔断器RW535/200800组组1 13熔断器熔断器RN1-10组组210kV侧电容器处侧电容器处4熔断器熔断器RN2-10组组2电压互感器侧电压互感器侧5 5断路器断路器LW16-35LW16-35台台2 26 6断路器断路器ZN3-10台台15 57 7隔离开关隔离开关GW4-35D组组5 58 8隔离开关隔离开关GN6-10T组组2
11、29 9电力电容器电力电容器BFM11/-200-1W台台210 0电流互感器电流互感器LFZ-10台台2011 1电压互感器电压互感器JDZ6-10台台212 2避雷器避雷器Y5WZ-41/131组组135kV母线侧母线侧13 3避雷器避雷器Y5W-12.7/45组组2电压互感器侧电压互感器侧14 4避雷器避雷器Y5W-12.7/45组组2电容器侧电容器侧主要设备清单：变电站设计22 高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。除需要按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验。序号序号
12、设备名称设备名称额定电压额定电压kV额定电流额定电流A额定容量额定容量kVA额定开断电流额定开断电流短路热稳定短路热稳定短路动稳定短路动稳定绝缘水平绝缘水平1断路器断路器2隔离开关隔离开关3 3组合开关组合开关4负荷开关负荷开关5熔断器熔断器6电压互感器电压互感器7电流互感器电流互感器电气设备校验要求表变电站设计23母线截面积的选择及校验 35kV侧母线截面积的选择及校验 选择LGJ-185型钢芯铝绞线，其25时最大允许持续电流为515A。校验：1、校验热稳定（见设计正文P39-P40）；2、因所选母线为绞线，故不需动稳定校验。10kV侧母线截面积的选择及校验 10kV侧选LMY-8010型铝
13、母线。效验：对热稳定性和动稳定性分别效验（见设计正文P40-P41）。变电站设计24电气设备的选择和效验还包括：断路器的选择及校验 电压互感器的选择及校验 电流互感器的选择及效验 绝缘子和穿墙套管的选择及校验 所用变设备的选择 电力电容器的选择注：本设计对以上电气设备的选择和效验都做了较详细阐述，见设计计算书P42-P55。变电站设计25第6章 无功补偿 电力系统中有许多根据电磁感应原理工作的电气设备，如变压器、电动机等，都是依靠磁场来传送和转换电能的电感性负载，在电力系统中感应电动机约占全部负荷的50%以上。电力系统中的无功功率很大，必须有足够的无功电源，才能维持一定的电压水平，满足系统安全
14、稳定运行的要求。电力系统中的无功电源由三部分组成：1、发电机可能发出的无功功率（一般为有功功率的40%-50%）；2、无功功率补偿装置（并联电容器和同步调相机）输出无功功率；3、110kV及以上电压线路的充电功率。变电站设计26无功补偿的计算 无功补偿装置分为串联补偿装置和并联补偿装置两大类。并联补偿装置又可分为同期调相机、并联电容补偿装置、静补装置等几大类。综合比较以上无功补偿装置后，本设计选择并联电容器作为无功补偿装置，并且采用集中补偿的方式。变电站设计27并联电容器装置的接线 从电力工程电气设计手册（一次部分）502页表9-17可比较得出，应采用Y形接线，因为这种接线适用于6kV及以上的
15、并联电容器组，并且容易布置，布置清晰。并联电容器组装设在变电所低压侧，主要是补偿主变和负荷的无功功率，为了在发生单相接地故障时不产生零序电流，所以采用中性点不接地方式。选用BFM115003BFM115003型号的高压并联电容器7台。额定电压11kV。额定容量500kVar。变电站设计28第7章 总平面布置设计及配电装置的选择 电气总平面布置是一项综合性的工作，在设计时应首先满足本专业的要求,还需考虑系统、线路甚至是土建等各专业的多方面要求。配电装置均要采用较为紧凑的布置,要充分考虑到站址周围环境的实际情况,做到了因地制宜,统筹安排,合理紧凑,节约用地和基建投资。站址的选择需兼顾城市规划、环保
16、、军事设施、国土资源、航空、文物等诸多因素。变电站设计29总平面布置设计 电气总平面布置的要求：1、充分利用地形，方便运输、运行、监视和巡视等；2、出线布局合理、布置力求紧凑，尽量缩短设备之间的连线；3、符合外部条件，安全距离要符合要求。变电站设计30总平面布置设计 变电站地址选择 要求自然地形略有起伏、地势较高并且地形相对平坦的区域、不受洪水的影响、并且雨水排散条件良好的地域、进出交通便利等自然因素外,还应当兼顾城市规划、环境保护、军事设施、国土资源保护以及地方文物保护等社会因素。变电站的进出道路 考虑到主变压器主要是由大货车运输,所以在考虑自然因素以及社会因素外,最适合建变电站的应当连接主
17、要公路要道。可以方便变电站建设工作的顺利进行的同时,也能够改善当地的交通。变电站总平面的布置设计 变电站的总平面布置设计应当符合站区的总体性规划和工艺要求。在满足了自然条件以及工程特点外,还必须考虑变电站的安全设施、周边卫生环境、运行和检修等各方面的因素。变电站设计31总平面布置设计 龙兴35kV变电站设计:变电站的总平面设计可在站区A点方向作为北方向。在站区的南边,由南出线,布置35kV的配电装置。于站区北面,向东西两个方向出线,布置10kV的配电装置。站区中间再布置主变以及两边配置10kV的无功补偿装置(也可以将继电器小室布置在站区中间)。站区南面的中部设置为站前区,站区大门设置在向南方向
18、。而在站区前可集中对主控制建筑以及污水处理装置等进行设置。变电站的竖向布置设计 变电站的站址选择一般为山前坡脚,此处地形通常会略有起伏,且地势会较为宽阔,所需占用农田面积较少。综合考虑了变电站区域的总平面布置、建筑群地基处理、区域地形特点等因素,同时也对以往变电站的工程实践经验进行参考后,可规划变电站区域的竖向布置设计方案,并且对其进行土方计算。变电站设计32配电装置的确定 本变电所两个电压等级：即35kV、10kV。根据电力工程电气设计手册规定，110kV及以上多为屋外配电装置，35kV及以下的配电装置多采用屋内配电装置，故本所主要采用屋内配电装置。变电站设计33第8章 变电所的防雷接地设计
19、 变电所的雷电危害主要来自两个方面：一个是直接雷击变电所的建筑物、构筑物或装设在露天的设备，强大的雷电冲击电流通过被击物泄放入地时，引起机械力破坏和热破坏；另外一个是雷电感应产生的高电压波沿输电线路侵入变电所内，使主要电气设备对地绝缘击穿或烧毁。变电站设计34避雷针的选择 防直击雷最常用的措施是装设避雷针，它是由金属制成，比被保护设备高并具有良好的接地装置，其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中，从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。这次选择装设3支避雷针，安装在变电所塔顶，塔顶高度为23m，针高12m，取35m作为计算高度。针号针号h h（m m）p p（m）(m)保护范围保护范围避雷
20、针高度避雷针高度高度影响因数高度影响因数被保护物高度被保护物高度保护半径保护半径#1#1、#2#235350.930.9316.016.016.516.5#1#1、#2#2#2#2、#3#335350.930.9310.010.015.515.5#2#2、#3#3#3#3、#1#135350.930.9313.013.021.521.5#3#3、#1#1避雷针保护范围计算表变电站设计35避雷器的选择目前在新建或技术改造的变电所中，一般都选用氧化锌避雷器氧化锌避雷器，作为电力变压器等电气设备的大气过电压、操作过电压及事故过电压的保护设备。氧化锌避雷器与阀型避雷器相比，具有残压低、无续流、通流容量
21、大、性能稳定和动作迅速等优点。35kV侧避雷器的选择 选择Y5WZ53/134型氧化锌避雷器能满足35kV侧变压器的过电压保护要求。10kV侧避雷器的选择 选用Y5WS517/50L型氧化锌避雷器能满足10kV侧变压器的过电压保护要求。变电站设计36变电所接地设计 220kv及以下变电站地网网格布置采用长孔网或方孔网，接地带布置按经验设计，水平接地带间距通常为5m8m。除了在避雷针（线）和避雷器需加强分流处装设垂直接地极外，在地网周边和水平接地带交叉点设置2.5m3m的垂直接地极，进所大门口设帽檐式均压带，接地网结构是水平地网与垂直接地极相结合的复合式地网。本设计既有长孔网也有方孔网，见附图：
22、防雷接地布置图。变电站设计37变电所侵入波的保护 输电线路上出现的大气过电压有两种，一种是雷击于线路上引起的为直击雷过电压，另一种是雷直击线路附近地面，由于电磁感应引起的称为感应过电压。对于装设避雷线的35kV架空电力线路，在变电所的进线段12km长度内，进行侵入雷电波保护。变电站设计38总 结 经过三个多月的时间，我顺利的完成了这次毕业设计。这段时间我翻阅了许多的书籍，从对变电站的生疏，到了解，再到深入研究，第一次完成了一件实际应用的设计。另外，在设计过程中，用到了如word,AutoCAD等软件，这大大提高了自己的计算机水平。由于设计过程中需要用到许多工程手册，这也提高了自己查找资料运用资
23、料的能力。在完成毕业设计之后我不仅对工程实际有所了解，同时也巩固了自己所学的理论知识，通过毕业设计我是受益匪浅。由于自己的能力和经验有限，本次设计存在一些缺点和不足，希望各位老师批评指正。变电站设计39 首先感谢恩师们对我学习的严格指导，感谢四年来各位同学在生活和学习中的关怀和帮助，尤其感谢杜军老师的耐心指导、教导、关怀和帮助，才能使我顺利完成此次的毕业设计，使我在今后的工作和学习当中得到深深的教益。本论文由杜军老师指导,在指导过程中,提出了不少宝贵的意见和建议,同时提供不少有用的资料,在此表示衷心的感谢!在本论文的编写过程中,也得到同组同学和同宿舍同学们的有力支持,在此也对他们表示衷心的感谢!变电站设计40谢谢！
