KV.35KV.10KV变电所课程设计

第一部分设计任务书介绍一、系统介绍⑴系统可以视为一个无限大系统，有充足的有功和无功功率。

系统采用中性点直接接地的方式。

⑵枢纽变电站距离设计变电所50公里，建议采用LGJ-185导线。

⑶所用电：占总负荷的 1％⑷35KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的40％；其余为Ⅲ类负荷。

10KV侧，Ⅰ类荷采用双回路供电；Ⅱ类荷占总负荷的35％；其余为Ⅲ类负荷。

二、电压等级及负荷情况1、电压等级：110 KV、 35KV、 10KV2、主变：近期2台，远期2台3、进出线回路：⑴ 35KV侧近期出现5回，远期出现8回，各回路负荷分别为：3500KV（双回） 1000KV 1000KV 1800KV 1000KV 1500KV 1220KV⑵ 10KV低压侧出现本期5回，远期9回，各回路负荷为：2000KV（双回）1000KV 1500KV 800KV 1000KV 1800KV 200KV 1000KV （双回）三、所址：年平均环境温度（+250C）；气候条件一般，无严重腐蚀；地形平坦，海拔765米；位于城市远郊，污染较小；四、设计要求完成以下内容：⑴设计说明书⑵短路电流计算及设备选择校验⑶绘制电气主接线图，方案论证⑷试确定防雷及接地，保护方案⑸汇总主要设备清单五、设计要求：⑴设计必须符合国家现行设计政策⑵依据国标及有关规定⑶在保证运行安全可靠的前提下，尽量满足经济性⑷积极推广成熟的新产品和新技术，不得使用淘汰产品第二部分电气主接线方案确定一电气主接线设计原则电气主接线又称为电气一次接线，它是将电气设备已规定的图形和文字符号，按电能生产、传输、分配顺序及相关要求绘制的单向接线图。

主接线代表了发电厂或变电站高电压、大电流的电气部分主体结构，是电力系统网络结构的重要组成部分。

它直接影响电力生产运行的可靠性、灵活性，同时对电气设备选择、配电装置布置、继电保护、自动装置和控制方式等诸多方面都有决定性的关系。

因此，主接线设计必须经过技术与经济的充分论证比较，综合的考虑各个方面的因素影响，最终得到实际工程确认的最佳方案。

电气主接线的基本原则是以设计任务数为依据，以国家经济建设的方针、政策、技术规定、标准为准绳，结合工程实际情况，在保证供电可靠，调度灵活，满足各项技术要求的前提下，兼顾运行、维护方便，尽可能的节省投资，就近取材，力争设备元件的设计先进性和可靠性，坚持可靠、先进、适用、经济、美观的原则。

结合主接线设计的基本原则，所设计的主接线应满足供电可靠性、灵活、经济、留有扩建和发展的余地。

在进行论证分析时更应辩证地统一供电可靠性和经济性的关系，方能做到先进性和可行性。

二确定主接线方案1 原始资料分析本设计变电站为降压变电站，有三个电压等级，即110/35/10KV。

高压侧电压为110KV，有两回进线,采用双回LGJ-185导线与枢纽变电所相距50km；中压侧电压为35KV，有八回出线；低压侧电压为10KV，有九回出线。

经分析可知，本变电站为地区变电站。

35KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷40%，其余为三类负荷。

经分析计算，远期八路负荷为：Ⅰ类：3500KVA（双回）；Ⅱ类：1000KVA、1000KVA、1800KVA、1000KVA（添加）；Ⅲ类：1000KVA、1500KVA、1220KVA。

10KV侧，Ⅰ类负荷采用双回路供电，Ⅱ类负荷占总负荷35%，其余为三类负荷。

经分析计算，远期九路负荷为：Ⅰ类：2000KVA、1000KVA；Ⅱ类：1000KVA、1800KVA、700KVA(添加)；三类：1500KVA、800KVA、1000KVA、200KVA。

双回路工作方式：两条双回路互为备用，平时均处于带点状态，一旦一条回路发生供电故障，另一条回路自动投入，从而保证不间断供电。

2 各类接线的选用原则主接线的基本形式：主接线的基本形式就是主要电气设备常用的几种连接方式，概括地分为两大类。

(1)有汇流母线的接线形式。

(2)无汇流母线的接线形式。

发电厂和变电所电气主接线的基本环节是电源(发电机或变压器)、母线和出现（馈线）。

各个发电厂或变电所的出线回路数和电源数不同，且每路馈线所传输的功率也不一样。

在进出线较多时（一般超过4回），为便于电能的汇集和分配，采用母线作为中间环节母线起着汇总电能和分配电能的作用，可使接线简装清晰、运行方便、有利于安装和扩建。

但有母线后，配电装置占地面积增加，使用路断器等设备增多。

无汇流母线的接线使用开关电气较少，占地面积较小，但只适于出线回路少，不再扩建和发展的发电厂或变电所。

结合原始资料所提供的数据，权衡各种接线方式的优缺点，将各电压等级适用的主接线方式列出：110KV只有两回出线，且作为降压变电所，110KV侧无交换潮流，两回线路都可向变电所供电，亦可一回向变电所供电，另一回作为备用电源。

所以，从可靠性和经济性来定，110KV 侧适用的接线方式为内桥接线和单母分段两种。

35KV侧，出线回路有八回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷69%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。

10KV侧，出线回路有九回，且Ⅰ、Ⅱ类负荷占总负荷65%，所以，可选用单母分段和单母分段带旁路两种。

这样，拟定两种主接线方案：方案Ⅰ：110KV采用内桥接线，35KV采用单母分段带旁路接线，10KV采用单母分段接线。

方案Ⅱ：110KV采用单母分段接线，35KV采用单母分段接线，10KV采用单母分段接线。

方案Ⅰ、方案Ⅱ的接线图如下方案Ⅰ主接线图：图2-1 方案Ⅰ主接线图方案Ⅱ主接线图：图2-2 方案Ⅱ主接线图3 拟定方案中设计方案比较（1）主接线方案的可靠性比较110KV侧：方案Ⅰ：采用内桥接线，当一条线路故障或切除、投入时，不影响变压器运行，不中断供电，并且操作简单；桥连断路器停运时，两回路将解列运行，亦不中断供电。

且接线简单清晰，全部失电的可能性小，但变压器二次配电线及倒闸操作复杂，易出错。

方案Ⅱ：采用单母线分段接线，任一台变压器或母线、线路故障或停运时，不影响其它回路的运行；分段断路器停运时，两段母线需解列运行，全部失电的可能稍小一些，不易误操作。

35KA侧：方案Ⅰ：单母线分段兼旁路接线，检修任一台断路器时，都可用旁路断路器代替；当任一母线故障检修时，旁路断路器可代替该母线，使该母线的出线不致停运。

方案Ⅱ：单母线分段接线，检修任一台断路器时，该回路需停运，分段开关停运时，两段母线需解列运行，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障段切除，保证正常段母线不至失电，另一段母线上其他线路需停运。

10KV侧：由于两方案接线方式一样，故不做比较。

（2）主接线方案的灵活性比较110KV侧：方案Ⅰ：操作时，主变压器的切除和投入较复杂，需动作两台断路器，扩建方便。

线路的投入和切除比较方便。

方案Ⅱ：调度操作时可以灵活地投入和切除线路及变压器，而且便于扩建。

35KV侧：方案Ⅰ：运行方式较复杂，调度操作复杂，但可以灵活地投入和切除变压器和线路，能满足在事故运行方式、检修方式及特殊运行方式下的调度要求，较易于扩建。

方案Ⅱ：运行方式简便，调度操作简单灵活，易于扩建，但当断路器检修时线路要停运，影响供电。

10KV侧：两方案相同。

（3）主接线方案的经济型比较将两方案主要设备比较列表如表2-1：表2-1从表中可以看出，方案Ⅰ比方案Ⅱ综合投资少一些。

（4）主接线方案的确定对方案Ⅰ、方案Ⅱ的综合比较列表，对应比较它们的可靠性、灵活性和经济性，从中选择一个最终方案表2-2通过以上比较，可靠性上方案Ⅰ优于方案Ⅱ，灵活性方面方案Ⅰ比方案Ⅱ稍差一些，经济性上方案Ⅰ比方案Ⅱ好。

该变电所为降压变电所，110KV母线无穿越功率，选用内桥要优于单母分段接线。

现在35KV及10KV全为SF6断路器，停电检修的几率极小。

在35KV侧重要负荷所占比重较大，为使重要负荷在母线或断路器检修时不致停电，采用单母分段带旁路接线方式。

在10KV侧采用成套开关柜，主变压器10KV侧经矩形铝母线引入开关柜。

经综合分析，决定选方案Ⅰ最终方案，即110KV系统采用内桥接线、35KV系统采用单母分段带旁路接线、10KV系统采用单母分段接线。

第三部分主变压器形式确定一相数确定主变压器的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的结构。

它的确定除依据传递容量基本原始资料外，还应根据电力系统5~10年发展规划、输送功率大小、馈线回路数、电压等级以及接入系统的紧密程度等因素，进行综合分析和合理选择。

如果变压器容量选得过大、台数过多，不仅增加投资、增大占地面积，而且也增加了运行电能损耗，设备未能充分发挥效益；若容量选得过小，将可能“封锁”发电机剩余功率的输出或者满足不了变电站负荷的需要。

这在技术上是不合理的，因为每千瓦的发电设备投资远大于每千瓦变电站设备的投资。

在330KV及以下电力系统中，一般都应选用三相变压器。

因为单相变压器组相对投资大、占地多、运行损耗也较大，同时配电装置结构复杂，也增加了维修工作量。

若受到限制时，则可选用单相变压器组。

本设计变电所地处海拔765m，地形平坦，有较好的运输条件；且变电所有三个电压等级，有大量Ⅰ、Ⅱ类负荷。

所以选用三相变压器作为本设计变电所的主变压器。

二主变压器容量、绕组及接线方式1、取同时率为0.9，cosψ=0.85。

装有两台变压器的变电所，每台变压器的容量S T应同时满足以下两个条件：（1）任一台变压器单独运行时，应满足总计负荷S30大约70%的需要，即 S T≈0.7 S3035KV侧总负荷为12020KVA，10KV侧总负荷为10000KVA。

所以， S T≈0.7*（12020KVA+10000KVA）=15.4MVA（2）任一台变压器单独运行时，应满足全部Ⅰ、Ⅱ类负荷S30(Ⅰ+Ⅱ)的需要，即 S T≥ S30(Ⅰ+Ⅱ)即 S T≥（3500KVA+4808KVA）+（2000KVA+1000KVA+3500KVA）=14.8MVA所以，主变压器容量选为16MVA。

2、机组容量为125MW及以下发电厂多采用三绕组变压器，但三绕组变压器的每个绕组的通过容量应达到该变压器额定容量的15%以上，否则绕组未能充分利用，反而不如选用2台双绕组变压器在经济上更加合理。

三绕组变压器根据三个绕组的布置方式不同，分为升压变压器和降压变压器。

降压变压器用于功率流向由高压传送至中压和低压，常用于变电站主变压器。

经综合分析，以及本变电所是降压变电站，采用三绕组变压器。

3、变压器三相绕组的联结组号必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。

电力系统采用的绕组联结方式只有星形“Y”和三角形“d”两种。

因此，变压器三相绕组的连接方式应根据具体工程来确定。

发电厂和变电所中，一般考虑系统或机组的同步并列要求以及限制3次谐波对电源的影响等因素，主变压器联结组号一般都选用YNd11和YNyn0d11常规接线。