35KV电气设计

摘 要

随着电力行业的不断发展，人们对电力供应的要求越来越高，特别是供稳固性、可靠性和持续性。然而电网的稳固性、可靠性和持续性往往取决于变电所的合理设计和配置。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、扩建方便。

本设计为35KV变电所电气部分的一次设计，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。主要内容包括:负荷计算及无功补偿，确定变压器的型式，变电所的主接线方案，短流电路计算，主要用电设备选择和校验，变电所整定继电保护和防雷保护及接地装置的计算等。

电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。该变电站设有两台主变压器，站内主接线分为35kV和10kV二个电压等级。各个电压等级分别采用单母线不分段接线、单母线分段接线、单母线分段带旁路接线。

关键词：变电所；电气主接线；电气设备；继电保护

目 录

1 引言............................................................. 1

1.1 设计目的 ................................................... 1 1.2 设计意义 ................................................... 1 1.3 设计内容及要求 ............................................. 1 2 主接线的选择..................................................... 2

2.1 主接线的设计原则及要求 ..................................... 2 2.2 主接线的基本接线形式 ....................................... 2 2.3 电气主接线方案的选择 ....................................... 2 3 负荷分析计算..................................................... 5

3.1 电力负荷的概述 ............................................. 5 3.2 电力负荷分类的方法 ......................................... 5 3.3 电力系统负荷的确定 ......................................... 6 3.4 负荷计算 ................................................... 6 4 变电站主变压器的选择............................................. 7

4.1 变压器的选取原则 ........................................... 7 4.2 变电站变压器台数的选择 ..................................... 7 4.3 主变压器容量的确定原则和计算 ............................... 7 4.4 主变压器绕组数的确定 ....................................... 8 4.5 主变压器形式的选择 ......................................... 8 5 短路电流的计算.................................................. 10

5.1 短路电流的概述 ............................................ 10 5.2 计算短路电流的目的 ........................................ 10 5.3 短路电流实用计算的基本假设 ................................ 11 5.4 短路电流的计算步骤 ........................................ 11 5.4.1 10kV侧短路电流的计算.................................... 11 5.4.2 35kV侧短路电流的计算.................................... 13 6 设备的选择与校验................................................ 14

6.1 电气设备的选择条件 ........................................ 14 6.2 断路器的基本要求和选择条件 ................................ 14

6.2.1 35kV侧断路器、隔离开关的选择............................ 14 6.2.2 10kV侧断路器、隔离开关的选择............................ 16 6.3 电流互感器的选择 .......................................... 17 6.4 电压互感器的选择 .......................................... 18 7 无功补偿........................................................ 19

7.1 无功补偿装置的概述 ........................................ 19 7.2 无功补偿装置的种类 ........................................ 19 7.3 无功补偿的计算 ............................................ 20 8 防雷接地设计.................................................... 21

8.1 防雷保护的必要 ............................................ 21 8.2 变电所中可能出现大气过电压的种类 .......................... 21 8.3 雷电波的危害 .............................................. 21 8.4 变电所防雷接线的基本方式 .................................. 21 9 设计总结........................................................ 22 参考文献........................................................... 23

1 引言

1.1 设计目的

变电所作为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。对其进行设计势在必行，合理的变电所不仅能充分地满足当地的供电需求，还能有效地减少投资和资源浪费。变电所的设计内容比较多，范围广，不同电压等级和类型的变电所在设计时所考虑的侧重点是不一样的。因此在设计过程中要针对变电站的规模和形式进行分析以确定出最佳方案。

1.2 设计意义

电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电

能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设，就尤为重要。

我国电网的发展历程与国际上主要国家和地区有相似之处，但也有自身的突出特点。展望未来，我国电网发展必须满足社会的可持续发展、跨区域电流持续扩大等客观要求。构建安全可靠、经济高效的电网。

1.3 设计内容及要求

针对35KV变电站的一次部分的电气设计，经系统规划设计，变电站规模与系统参数如下： 1、变电站规模

设主变为2台(2*20MV)，变比为35/10kV。35kV出线4回,10kV出线共8回。 2、系统参数

35KV侧：最大负荷12MW，最小负荷5MW，系统负荷功率因数为0.9，最大负荷利用小时数为5700小时，同时率为0.9。

10kV侧：最大负荷10.5MW， 最小负荷4.3MW,负荷功率因数为0.8，最大负荷利用小时数为5000小时，同时率为0.9。

3、环境条件： 1)、最高：40℃ 2)、最低：-40℃。 3)、平均气温+15 4）、日温差：25K，32K。 5)、海拔：≥1500M。 6）、风速：35M/S

本次设计根据一般变电所设计的步骤进行设计，包括负荷统计，变电所主接线设计，主变选择，主接线选择，短路电流计算，电气设备选择，继电保护，防雷保护措施等几大块,能满足一般变电所的需求。

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2 主接线的选择

2.1 主接线的设计原则及要求

发电厂和变电所中的一次设备、按一定要求和顺序连接成的电路，称为电气主接线，也成主电路。电气主接线的设计是发电厂或变电所电气设计的主体，首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求。在满足各项技术要求的前提下，兼顾经济运行、维护方便、节约投资、坚持可靠先进、适用、经济、美观的原则和基础。

根据我国能源部关于《220-500kV变电所设计技术规程》SDJ2-88规定：“变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电可靠、运行灵活、操作检修方便、投资节约和便于过渡或扩建等要求。”因此对主接线的设计要求可以归纳为三点：供电可靠性、灵活性、经济性。

2.2 主接线的基本接线形式

（1）有汇流母线：单母线接线及单母线分段接线；双母线接线及双母线分段接线；带旁路母线的单母线和双母线接线。

（2）无汇流母线：桥形接线；角形接线；单元接线。

2.3 电气主接线方案的选择

（1）35kV侧主接线的设计： 将35kV侧设计规模为进线2回，出线2回，最终出线四回。由《电力工程电气设计手册》可知：当35—63kV配电装置出线回路数为4—8回，采用单母分段连接。

故35kV可采用单母分段连接方式。 （2）10kV侧主接线的设计：

由原始资料知，10kV侧设计规模为进线2回，出线8回。

由《电力工程电气设计手册》可知：当6-10kV配电装置出线回路数为6回及以上时，采用单母分段连接；当负荷较大、短路电流较大、出线需要带电抗器时可采用双母线接线。

故10kV可采用单母分段连接方式，也可采用双母线连接方式。

2.4 电气主接线方案的比较

方案一：35kV和10kV侧均采用单母分段接线方式；

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