35kV變電所主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u1769335kV變電所主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例 1100811主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì) 5286871.1變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇原則 5175421.2主變壓器容量的確定 512301.2.1負(fù)荷計(jì)算 5285071.2.2主變壓器容量的確定 6164371.3主變壓器類型的確定 792371.3.1相數(shù)的選擇 775181.3.2繞組形式 726101.3.3中性點(diǎn)接地方式 790521.4主變壓器型號(hào)的確定 7153291.5電氣主接線 8321171.5.1主接線設(shè)計(jì)原則 8127341.6主接線的主要形式 967891.6.1單母線接線 10156721.6.2單母線分段接線 10133691.6.3雙母線接線 1139311.6.4雙母線分段接線 12259081.6.5帶旁路母線的母線制接線 12304311.7電氣主接線設(shè)計(jì)方案 13本計(jì)劃完成一個(gè)35kV降壓變電所的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了電壓的可靠變化和無功功率的有效優(yōu)化，并畫出主接線圖，為今后變電所設(shè)計(jì)提供參考，確保地區(qū)的電力供應(yīng)穩(wěn)定，促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。（1）本次35kV變電所設(shè)計(jì)的主要任務(wù)根據(jù)原始資料對(duì)變電所計(jì)算有功功率和無功功率，算出變電所負(fù)荷容量。根據(jù)變電所容量主變壓器容量，選擇合適的型號(hào)和臺(tái)數(shù)。選擇多種電氣主接線方案并進(jìn)行多方面的比較來確定最終方案。按照最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式進(jìn)行短路電流的計(jì)算，對(duì)于不同電壓等級(jí)分別選取不同的電氣設(shè)備，并進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的校驗(yàn)。對(duì)變電所進(jìn)行繼電保護(hù)以及防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。對(duì)變電所進(jìn)行無功功率優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）變電所設(shè)計(jì)原則：遵守規(guī)程、執(zhí)行政策：遵守國(guó)家的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行國(guó)家的相關(guān)方針政策，注意節(jié)約能源，節(jié)約有色金屬。安全可靠、先進(jìn)合理：應(yīng)做到保障人身和設(shè)備的安全，供電可靠，電能質(zhì)合格，技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理，采用效率高、能耗低和性能先進(jìn)的電氣產(chǎn)品。近期為基，考慮發(fā)展：應(yīng)根據(jù)工作特點(diǎn)、規(guī)模和發(fā)展規(guī)劃，正確處理近期建設(shè)與遠(yuǎn)期發(fā)展的關(guān)系，做到遠(yuǎn)近結(jié)合，適當(dāng)考慮擴(kuò)建的可能性。全局出發(fā)，統(tǒng)籌兼顧：按負(fù)荷類型、工程特點(diǎn)、地區(qū)供電等情況，合理進(jìn)行設(shè)計(jì)任務(wù)。本變電所為位于某發(fā)電廠附近的工廠35kV變電所，為該工廠提供生產(chǎn)及生活用電。變電所電壓等級(jí)為：35/10/6kV。35kV是本變電所的電源電壓，由附近110kV變電所出2回35kV線路送到本變電所；10kV和6kV是負(fù)荷側(cè)電壓。10kV電壓等級(jí)：出線10回，本期6回，備用4回。負(fù)荷資料見表2-1。6kV電壓等級(jí)：出線20回，本期上12回，備用8回。負(fù)荷資料見表2-2。最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，同時(shí)率取0.91，線路損耗取5%。系統(tǒng)阻抗為，線路的，。電力系統(tǒng)接線簡(jiǎn)圖如圖1-1所示。圖1-1接線簡(jiǎn)圖所址地區(qū)海拔為150m，地勢(shì)平坦，屬于輕震區(qū)。土壤性質(zhì)為黃土，土壤熱阻系數(shù)為120℃·cm/W,土壤溫度為20℃。年最高氣溫為+40℃，年最低氣溫為-18℃，年平均氣溫為+15℃，最熱月平均最高氣溫為+32℃，最大風(fēng)速為30m/s，主導(dǎo)風(fēng)向西北，覆冰厚度為15mm，微風(fēng)風(fēng)速為3.5m/s，屬于我國(guó)Ⅷ類標(biāo)準(zhǔn)氣象區(qū)。10kV負(fù)荷資料見表1-1。表1-110kV負(fù)荷資料車間名稱計(jì)算用有功功率（kW）計(jì)算用無功功率（kvar）生產(chǎn)車間Ⅰ1051476生產(chǎn)車間Ⅱ733497機(jī)械車間805572裝配車間1004493鍛工車間938278高壓站1367303高壓泵房737496其他9366796kV廠用電負(fù)荷見表1-2。表1-26kV廠用電負(fù)荷名稱額定容量（kW）功率因數(shù)（cosφ）安裝臺(tái)數(shù)工作臺(tái)數(shù)備注主充電機(jī)250.8511周期性負(fù)荷浮充電機(jī)6.50.8311經(jīng)常性負(fù)荷蓄電池室通風(fēng)2.80.8711經(jīng)常性負(fù)荷室內(nèi)配電裝置通風(fēng)1.20.8122周期性負(fù)荷交流焊機(jī)10.50.5011周期性負(fù)荷檢修試驗(yàn)用電130.8011經(jīng)常性負(fù)荷載波遠(yuǎn)動(dòng)0.960.7011經(jīng)常性負(fù)荷照明負(fù)荷150.85經(jīng)常性負(fù)荷生活水泵等用電130.88經(jīng)常性負(fù)荷主變壓器選擇與主接線設(shè)計(jì)變壓器容量和臺(tái)數(shù)的選擇原則主變壓器是變電所用來向電力系統(tǒng)和負(fù)載輸送功率的變壓器，主變壓器型號(hào)決定著主接線的設(shè)計(jì)與布局。選擇的主要依據(jù)是變電所在設(shè)計(jì)之初的原始資料，但還要考慮變電所的遠(yuǎn)期規(guī)劃、輸送功率大小等因素，進(jìn)行綜合考慮和分析。如果變壓器容量太大或者臺(tái)數(shù)過多會(huì)造成投資加大，反而產(chǎn)生反作用；如果容量選擇過小，將會(huì)造成過負(fù)荷情況，如果變壓器的過負(fù)荷保護(hù)不能正常工作，將會(huì)造成變壓器發(fā)熱乃至損壞。本設(shè)計(jì)根據(jù)電氣主接線的方式選擇兩臺(tái)變壓器，那么就應(yīng)該考慮一臺(tái)主變壓器由于各種故障而停運(yùn)時(shí)，剩下的那一臺(tái)變壓器就要擔(dān)負(fù)起供電的作用，尤其是特別保證Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷的正常使用。因?yàn)棰?、Ⅱ類?fù)荷比較重要，如果它們發(fā)生停電，很可能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。按照規(guī)定，當(dāng)一臺(tái)主變發(fā)生故障的時(shí)候，另一臺(tái)變壓器能夠供給的容量，使供電不至于癱瘓。主變壓器容量的確定負(fù)荷計(jì)算對(duì)于10kV側(cè)的負(fù)荷：對(duì)于6kV側(cè)的負(fù)荷：主充電機(jī)：，，，浮充電機(jī)：，，，蓄電池室通風(fēng)：，，，室內(nèi)配電裝置通風(fēng)：QUOTEcosφ4=0.81,tanφ4=0.72,P交流焊機(jī)：QUOTE，，，檢修試驗(yàn)用電：QUOTE，，，載波遠(yuǎn)動(dòng)：QUOTE，，，照明負(fù)荷：，，，生活水泵等用電：QUOTE，，，QUOTEQUOTE綜上：主變壓器容量的確定根據(jù)上述計(jì)算得：一般選擇兩個(gè)變壓器的時(shí)候，每臺(tái)的容量一般為總?cè)萘康?0%~80%。在發(fā)生斷電時(shí)，必須保證Ⅰ、Ⅱ類負(fù)荷的供電。本設(shè)計(jì)取65%，另外按照本題目要求考慮未來10年的負(fù)荷發(fā)展問題，所以，擬定10年后負(fù)荷增長(zhǎng)了8%?？纱_定變壓器的容量：最終選擇變壓器的容量為10MVA。主變壓器類型的確定相數(shù)的選擇相數(shù)對(duì)變壓器具有重要作用，目前對(duì)于中國(guó)，一般有單相和三相兩種相數(shù)形式。三相，就是A、B、C三相；單相，就分開的其中一個(gè)。從經(jīng)濟(jì)成本考慮，三相具有一定的經(jīng)濟(jì)性，并且目前我國(guó)大部分主變壓器都是三相，單相只在某些地區(qū)還在發(fā)揮價(jià)值，所以本設(shè)計(jì)中采用三相變壓器。繞組形式由于本變電所有三個(gè)電壓等級(jí)，所以采用三繞組變壓器。中性點(diǎn)接地方式6~35kV的電力網(wǎng)絡(luò)通常采用小電流接地的方式，又叫中性點(diǎn)非有效接地。在本設(shè)計(jì)中，35kV采用中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地方式，10kV和6kV采用不接地方式。主變壓器型號(hào)的確定通過上述計(jì)算，查閱資料，選擇主變壓器型號(hào)如表2-1所示。表2-1變壓器型號(hào)及其參數(shù)型號(hào)額定容量kVA額定電壓kV阻抗電壓%空載電流%高壓中壓低壓高中1-2高低1-3中低2-30.1SFS8-10000/351000035116.310.517.56.5電氣主接線主接線設(shè)計(jì)原則變電所電氣主接線設(shè)計(jì)是根據(jù)變電所最高電壓等級(jí)以及變電所的性質(zhì)來統(tǒng)籌規(guī)劃，電氣主接線設(shè)計(jì)在電力系統(tǒng)中接線設(shè)計(jì)占有十分重要的地位。變電所的電氣主接線是整個(gè)變電所設(shè)計(jì)的核心。對(duì)于電氣主接線的設(shè)計(jì)，一般是圍繞可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性來進(jìn)行分析。電氣主接線直接影響變電所乃至電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、靈活地運(yùn)行。（1）可靠性主接線的可靠性是指接線方式和系統(tǒng)中的一次（二次）側(cè)設(shè)備相互聯(lián)系的綜合可靠性。但在一般情況下，由于對(duì)原始資料缺乏可靠性計(jì)算的指標(biāo)，通常不作定量計(jì)算。所以可靠性通常只作定性分析，經(jīng)常比較的方面如下：出線和進(jìn)線故障，斷路器若拒動(dòng)，發(fā)生停電的時(shí)間和停電的范圍。斷路器停電檢修時(shí)，對(duì)供電產(chǎn)生的影響。檢修母線或者母線發(fā)生故障時(shí)，產(chǎn)生的停電時(shí)間和停電范圍。母聯(lián)斷路器發(fā)生故障所產(chǎn)生的停電時(shí)間和停電范圍。全線停止作業(yè)的幾率。（2）靈活性主接線的靈活性主要體現(xiàn)在在正常工作時(shí)或者在發(fā)生故障時(shí)能夠迅速改變主接線的形式，具體要求是：滿足調(diào)度操作正常靈活的需求。工作人員根據(jù)實(shí)際的工作需要能便捷地、迅速地切斷或者開通線路、電力變壓器以及無功補(bǔ)償設(shè)備，目的是使變電所處于經(jīng)濟(jì)最安全的運(yùn)行狀態(tài)。滿足接線過渡狀態(tài)的靈活性。變電所通常不是一次就建設(shè)完成的，分為近景和遠(yuǎn)景需要，從初期建設(shè)到終期建設(shè)要經(jīng)歷許多次擴(kuò)建。主接線設(shè)計(jì)的靈活性就是要保證在過渡狀態(tài)下力求停電范圍最小、停電時(shí)間最短，一次設(shè)備和二次設(shè)備的變動(dòng)最小，設(shè)備的布置基本不發(fā)生變動(dòng)。滿足各種電力設(shè)備檢修的靈活性。輸電線路、斷路器、隔離開關(guān)、變壓器在停電檢修時(shí)是否操作靈活。滿足處理事故的靈活性。變電所內(nèi)某處發(fā)生故障后，能迅速切除故障部分，盡可能迅速地恢復(fù)供電操作的方便性和靈活性，保障電力系統(tǒng)的的安全運(yùn)行。（3）經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性是在保證可靠性和靈活性的前提下盡可能降低投資建設(shè)成本。主要內(nèi)容有：采用簡(jiǎn)潔的接線方式，盡可能的減少設(shè)備數(shù)，節(jié)省設(shè)備投資。能緩裝的設(shè)備就盡量緩裝，不提前采購(gòu)設(shè)備。在設(shè)備的參數(shù)和型號(hào)上選擇時(shí)，要結(jié)合工程實(shí)際情況，避免以大代小、以高代低。要考慮到設(shè)備布置的占地面積，盡可能減少占地面積，從而節(jié)省征地費(fèi)用。主接線的主要形式電氣主接線的基本形式有很多種，比如單母線接線、內(nèi)橋接線、外橋接線、雙母線接線、單母線分段接線、帶旁路母線的母線制接線……然而又根據(jù)不同的需要，一個(gè)變電所往往有許多電壓等級(jí)，每個(gè)電壓等級(jí)所選用的接線形式又不大相同，這樣通過排列組合，往往有幾十種的方案可以選擇，這就需要深度分析可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性，從而選擇最合適的設(shè)計(jì)方案。單母線接線單母線接線是將電源線和負(fù)荷通過一臺(tái)斷路器和一條匯流母線連接起來。這是一種最簡(jiǎn)單的接線方式。這種接線的優(yōu)點(diǎn)是接線簡(jiǎn)單、清晰、采用設(shè)備少、造價(jià)低、操作方便、容易擴(kuò)建。而它的缺點(diǎn)是可靠性不算高，當(dāng)其中任意元件故障如斷路器拒動(dòng)或者母線發(fā)生故障時(shí)，將會(huì)造成整個(gè)配電裝置全部停止工作。單母線接線如圖2-1所示。圖2-1單母線接線單母線分段接線單母線分段接線的目的是為了克服單母線接線的缺點(diǎn)，用斷路器將母線分段，分段以后兩段母線可以依次檢修，對(duì)重要的負(fù)載，可以從兩端母線采用雙回路供電。當(dāng)任意一段母線發(fā)生故障、斷路器拒動(dòng)時(shí)，由繼電保護(hù)動(dòng)作斷開分段斷路器，將故障限制在故障母線范圍內(nèi)，沒有故障的母線繼續(xù)正常運(yùn)行，整個(gè)配電裝置不會(huì)停止工作，能保證重要用戶的不間斷供電。這種接線除了具有單母線分段接線的優(yōu)點(diǎn)外，在增加分段斷路器之后，還大大提高了可靠性，因此這種接線的應(yīng)用范圍更廣。但是這種接線的缺點(diǎn)是當(dāng)分段斷路器發(fā)生故障時(shí)會(huì)造成整個(gè)配電裝置的停電，所以這種接線方式對(duì)分段斷路器要求較高。單母線分段接線如圖2-2所示。圖2-2單母線分段接線雙母線接線雙母線接線克服了單母線以及單母線分段接線在母線和母線隔離開關(guān)需要檢修時(shí)該母線上所有電力元件都要停電的缺點(diǎn)。這種接線是元件通過斷路器和兩組隔離開關(guān)連接到兩條母線上，兩母線之間通過母聯(lián)斷路器連接。雙母線接線如圖2-3所示。圖2-3雙母線接線雙母線接線具有較高的可靠性和靈活性，但是經(jīng)濟(jì)性不如前幾種方案，母線和隔離開關(guān)增多，相配套的電氣設(shè)備也要增加。雙母線分段接線母線發(fā)生故障時(shí)，雙母線分段接線減小了停電范圍，但由于增設(shè)了兩臺(tái)斷路器，成本增加，經(jīng)濟(jì)性不如前幾種方案。但雙母線分段接線不僅具有雙母線接線的優(yōu)點(diǎn)，并且在任何情況下都有備用母線，有較高的可靠性和靈活性。圖2-4雙母線分段接線帶旁路母線的母線制接線斷路器在切斷多次短路電流之后或者長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)都需要檢修，為了使檢修時(shí)不會(huì)造成大范圍停電，要增設(shè)旁路母線。帶旁路母線的優(yōu)點(diǎn)是增大了供電可靠性、靈活性更高。但它的缺點(diǎn)是操作復(fù)雜、接線復(fù)雜，多了一套母線和數(shù)套隔離開關(guān)，經(jīng)濟(jì)性不占優(yōu)勢(shì)。如圖2-5為單母線分段接線示意圖。圖2-5單母線分段帶旁路斷路器的旁路母線接線電氣主接線設(shè)計(jì)方案（1）35kV電氣主接線35kV側(cè)為電源側(cè)，選擇單母線分段接線，既保證了供電可靠性，同時(shí)斷路器數(shù)量也不是很多，也保證了一定的經(jīng)濟(jì)性。（2）10kV側(cè)電氣主接線10kV為三個(gè)電源等級(jí)中的中壓測(cè)，總共10回出線，本期6回，遠(yuǎn)期4回，為了給未來遠(yuǎn)期發(fā)展，本變電所選擇雙母線接線，保證了供電可靠性。（3）6kV側(cè)電氣主接線本變電所6kV側(cè)選用兩種電氣主接線形式，分別為雙母線接線和單母線分段接線并根據(jù)可靠性、靈活性、經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行全面分析，如表2-2所示。表2-26kV側(cè)電氣主接線方案比較方案Ⅰ雙母線接線方案Ⅱ單母線分段接線可靠性檢修母線時(shí)，電源和出線可以繼續(xù)工作，不會(huì)中斷供電。檢修任一母線隔離開關(guān)時(shí)，只需斷開該回路。工作母線發(fā)生故障，能迅速恢復(fù)供電。用斷路器進(jìn)行分段后，對(duì)重要用戶可以從不同母線段引出兩個(gè)回路，能夠保證不間斷供電，但可靠性不如方