35kv变电所设计

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。

出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV降压变电站,此变电站有两个电压等级，一个是35kV，一个是10kV。

同时对于变电站内的主设备进行合理的选型。

本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性。

使其更加贴合实际，更具现实意义。

关键词 35kV 变电所设计引言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。

变电所作为变电站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。

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，主变选择，主接线选择，短路电流计算，设备选择和校验，继电保护，防雷措施等几大块。

并依据相关规定和章程设计其中个个步骤，所以能满足一般变电所的需求。

由于时间仓促和自身知识的局限，导致在设计中难免有遗漏和错误之处，望读者予以批评指正。

1 原始资料分析一、设计规模1、电压等级：设计一座，高压侧35kv 、低压侧10kv 的降压变电所。

2、进出线回数：高压侧35KV ，有两回线路，线路长度为30KM ，h T 4000,8.0cos max ==ϕ；低压侧电压为10KV ，有8回出线，其中有4回出线是双回路供电，线路长度为12KM ，负荷为5MW ，另外4回出线是单回路供电，线路长度为10KM ，负荷为 4 MW ，h T 3000,8.0cos max ==ϕ。

二、系统资料按系统远景接线计算到本所高压母线的最大短路容量为900 MVA 。

三、其他说明地形平坦无污染，环境温度θ=38℃，线路阻抗按0.4欧/KM 计算。

待建变电所考虑15％的负荷发展余地。

四、设计要求1、确定主变。

2、确定一次主接线方案。

3、进行短路电流计算。

4、进行电气设备的选择。

5、进行导体的选择。

6、编写设计总说明书和计算说明书7、设计图纸：包括电气主接线图，电气总平面布置图。

2电气主接线设计2.1主接线的设计原则和要求发电厂和变电所的电气主接线是保证电网安全可靠、经济运行的关键，是电气设备布置、选择、自动化水平和二次回路设计的原则和基础。

电气主接线的设计原则：应根据发电厂和变电所所在电力系统的地位和作用。

首先应满足电力系统的可靠运行和经济调度的要求，根据规则容量，本期建设规模、输送电压等级、进出线回路数、供电负荷的重要性，保证供需平衡，电力系统线路容量、电气设备性能和周围环境及自动化规则与要求等条件确定，应满足可靠性、灵活性和经济型的要求。

电气主接线的主要要求：1、可靠性：可靠性的客观衡量标准时运行实践主接线的可靠性是其组合元件（包括一次不分和二次部分）在运行中可靠性的综合，因此要考虑一次设备和二次部分的故障及其对供电的影响，衡量电气主接线运行可靠性的一般准则是：（1）断路器检修时，是否影响供电、停电的范围和时间（2）线路、断路器或母线故障以及母线检修时，停电出线回路数的多少和停电时间长短，能否保证对重要用户的不间断供电。

（3）发电厂、变电所全部停电的可能性。

、2、灵活性：投切发电机、变压器、线路断路器的操作要可靠方便，调度灵活，电气主接线的灵活性要求有以下几方面：（1）调度灵活、操作方便，应能灵活地投切某些元件，调配电源和负荷能满足系统在事故、检修及特殊运行方式下的调整要求。

（2）检修安全，应能容易地从初期过渡到最终接线，并在扩建过渡时使一次和二次设备等所需的改造最少。

3、控制、保护方式不过于复杂，以利于运行并节约二次设备和电缆投资，要适当限制经济型：通过优化比选，应尽力做到投资省、占地面积小、电能损耗少，在满足技术要求的前提下，要做到经济合理。

（1）投资省，电气主接线应简单清晰，以节省断路器、隔离开关等一次设备投资，要使短路电流，一边选择价格合理的电气设备。

（2）占地面积小，电气主接线的设计要为配电装置的布置创造条件，以便节约地和节省架构、导线、绝缘小及安装费用，在运输调节许可的地方都应采用三相变压器。

（3）电能损耗少，经济合理的选择变压器的型式、容量和台数，避免因两次变压而增加投资。

2.2主接线的拟定待设计变压所为一座35KV降压变电所，对外8回线路供电，用35KV架空线向待设计的变电所供电，在最大运行方式下，待设计变电所高压母线上的短路功率为900MVA，待设计变电所的高压部分为二进二出回路，为减少断路器数量及缩小占地面积，可采用内桥接线和外桥接线，变电所的低压部分为二进八出回路，同时考虑以后装设两组电容量要预留两个出线间隔，故10KV回路应至少设有10回出线，其主接线可采用单母不分段接线，单母分段接线和单母分段带旁路接线，综上所述，该变电所的主接线形式初步拟定为6种，如下图2-1所示图2-1（a）方案一图2-1（b）方案二图2-1（c）方案三图2-1（d）方案四图2-1（e）方案五图2-1（f）方案六2.3主接线的比较与选定技术比较1、内桥线路的特点：（1）线路操作方便（2）正常运行时变压器操作复杂（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元间失去联系内桥接线试用于两回进线两回出线且线路较长，故障可能性较大和变压器不需要经常切换运行方式的发电厂和变电站中。

2、外桥接线的特点：(1)变压器操作方便（2）线路投入与切除时，操作复杂（3）桥回路故障或检修时全厂分列为两部分，使两个单元之间失去联系。

外桥接线适用于两回进线两回出线且线路较短故障可能性小和变压器需要经常切换，且线路有穿越功率通过的发电厂和变电站中。

待设变电所35KV回路进线为30KM，进线较长，且没有穿越功率通过，正常运行时两台变压器不需要经常切换，经比较，内桥接线的线路投入与切除操作方便，故以上6种设计方案中，方案一、方案二和方案三为优。

3、单母线不分段接线的特点：接线简单、清晰、设备少、操作方便、投资少、便于扩建，但其不够灵活可靠，接到母线上任一元件故障时，均使整个配电装置停电。

4、单母线分段接线的特点：单母线分段接线也比较简单、清晰，当母线发生故障时，仅故障母线段停止工作，另一段母线仍继续工作，两段母线可看成是两个独立的电源，挺高了供电可靠性，可对重要用户供电，当一段母线故障或检修时，必须断开接在该段母线上的所有支路，使之停止工作，任一支断路器检修时，该支路必须停止工作。

5、单母线分段带旁路接线的特点：在母线引出各元件的断路器，保护装置需停电检修时，通过旁路木母线由旁路断路器及其保护代替，而引出元件可不停电，加旁路母线虽然解决了断路器和保护装置检修不停电的问题，提高了供电的可靠性，但也带来了一些负面影响。

a)旁路母线、旁路断路器及在各回路的旁路隔离开关，增加了配电装置的设备，增加了占地，也增加了工程投资。

b)旁路断路器代替各回路断路器的倒闸操作复杂，容易产生误操作，酿成事故。

c)保护及二次回路接线复杂。

d)用旁路代替个回路断路器的倒闸操作，需要人来完成，因此带旁路母线的界限不利于实现变电所的无人值班。

方案一种采用单母线不分段接线，虽然简单灵活，但其可靠性不高，当接到母线上任一元件公章时，均使整个配电装置停电。

方案二与方案三中采用单母线分段接线的两段母线可看成是两个独立的电源，提高了供电的可靠性。

方案二与方案三的可靠性都较高，加设旁路母线的方案三可使出现线路上断路器故障或检修时，通过旁路母线使用电不用中断，相比之下，方案三的供电可靠性要比方案二高，但由于加设旁路母线也带来了倒闸操作复杂等负面影响，即方案三灵活性要低于方案二，为最终确定带设变电所的主接线方式，下面对方案二与方案三进行经济比较。

2.4经济比较1、综合投资比较)1001(0a Z Z += 该变电所为35KV 等级，故不明显的附加费用比例系数a 取10002Z Z =②式中0Z 包括变压器、开关设备。

配电装置等设备的费用，由式子②可知，综合投资与0Z 成正比。

方案三语方案二相比，方案三多设了一条10KV 母线，1台旁路母联断路器及隔离开关。

即方案三中的0Z 大于方案二中的0Z 。

故方案二的综合投资Z 小于方案三的综合投资Z 。

2、年运行费用U 的比较A Z U U U ∆+=式中Z U 为折旧费，A U ∆为损耗费CZ U Z =式中C 为折旧维护检修费，对主变及配电装置可取8%~10%.对水泥杆线路可取5%，对铁塔线路可取4%，故Z U 与Z 成正比。

∆A =∆A αU式中α为电能电价（常数）。

双绕组主变的年电能损耗])([20τem K S S P t P n ∆+∆=∆A该变电所采用2台主变，故n=2式中0P ∆为主变压器的空载损耗和短路损耗t 为变压器年运行小时数e S 为变压器的额定容量，m S 为变压器持续最大负荷τ为最大负荷年损耗小时数，决定于最大负荷年利用小时数T 与平均功率因数ϕCOS 。

由于方案二与方案三都选用同样两台型号相同的主变，故主变的年电能损耗相同。

架空输电线路的年电能损耗。

LK P m =∆A式中m P 为通过线路的最大持续功率，L 为线路长度，K 为线路有功损耗系数。

方案二与方案三中都从距变电所30KM 处的系统变电所用35KV 双回架空线路向带设变电所供电。

故其m P 、L 、K 相同，即架空输电线路的年电能损耗相同。

由于U=Z U +A U ∆,当损耗费用相同时，Z U 大的年运行费高，故方案二与方案三相比，方案二的经济性较优。

而且近年来，系统的发展，电力系统接线的可靠性有了较大提高，220KV 以下电网建设的目标是逐步实现N-1或N-2的配置，这样有计划地进行设备检修，不会对用户的供电产生影响，不需要通过旁路断路器来代替检修断路器；由于设备制造水平的提高，高质量的断路器不断出现，例如现在广泛采用的SF6断路器，真空断路器，运行可靠性大幅度提高，使旁路母线的使用几率也在逐年下降；由于现今的变电站都有向无人值班方式设计趋势，旁路母线给无人值班带来不便，故新建工程中基本上不再采用带旁路母线的接线方式，所以经综合分析比较后，最终确定方案二为该变电所的电气主接线方式，即35KV 高压部分采用内桥接线，10KV 低压部分采用单母分段接线方式。