35kv变电站设计
项目设计报告
项目名称：35KV 电源进线的总降变配电设计专业：电气自动化技术
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2016年7月13日
目录
前言 (2)
一：原始资料分析 (3)
1.1负荷资料 (3)
1.2各车间和生活变电所的地理位置图 (3)
1.3电源资料 (4)
1.4气象及水文地质资料 (4)
二、负荷计算 (4)
2.1负荷计算所需公式、材料依据 (4)
2.2各车间的计算负荷 (5)
2.3总降的负荷计算 (6)
2.4导线选择 (7)
2.5所选变压器型号表 (8)
三、主接线方案的选定 (8)
四、短路电流的计算 (9)
4.1计算方法的选择 (9)
4.2标幺值计算 (10)
五、电气设备的选择和校验 (14)
5.1高压设备选择和校验的项目 (14)
5.2高压设备的选择及其校验 (14)
5.310KV 一次设备选择 (15)
六、二次保护 (16)
6.1二次保护原理图及其展开图 (16)
6.2二次保护的整定及其灵敏度校验 (17)
七、变电所选址及防雷保护 (19)
7.1变电所选址 (19)
7.2防雷保护资料分析 (20)
7.3避雷针的选择 (20)
7.5 对雷电侵入波过电压的保护 21
前言
随着人们生活质量的日益提高，用电水平的不断上升，对电能质量的要求也日益增长。而在工厂、企业中，通过对配电系统的建立，就可以对自身整体的电能使用情况和设备运行状态做到全面了解和控制，对今后生产的调整进行有效的电力匹配，减少和杜绝电力运行中的安全隐患，提高设备运行效率，提供基础的数据依据，使整个工厂电力系统更经济、安全、可控。
供电技术是分配和合理使用电能的重要环节，本着对供电的四点要求即：安全，应按照规范能充分保证人身和设备的安全；优质，能保证供电电压和频率满足用户需求；灵活，能满足供电系统的各种运行方式，有改扩建的可能性；经济，尽量使主接线简单、投资少、节约电能和有色金属消耗量。我们在掌握理论知识的基础上，来设计该工厂分级供电的系统设计和规划。
在设计过程中，参照工厂的原始设备资料进行负荷计算，由此得出的结果来选择确定车间的负荷级别，然后根据车间负荷及负荷级别来确定变压器台数和变压器容量，由此选择主接线方案。再通过短路电流的计算来选择高低压电器设备和电力导线等。考虑并设计防雷和接地装置。
：原始资料分析1.1负荷资料
负荷计算的目的：通过对负荷资料对各负荷进行分析和计算，为之后选择变电所供电线
路的截面积、变压器容量、开关电源及互感器等额定参数提供依据。确保合理选择配电系统的设备和元件
1.2各车间和生活变电所的地理位置图
注释：一公分（一格）=200 米
1.3电源资料
总降变电所从 4.5KM 处的区域变电所和 17km 的火电厂分别引出 35kv 的电源
电源资料作用：用于短路及防雷保护时
1.4气象及水文地质资料
该厂位于海拔1000M 处，最热月的平均温度为28℃，最热月的最高温度为35℃，最热温度为39℃，最低温度为-3℃，最热月地下0.8M 处平均温度25℃，雷暴日数52.2（日／年）气象资料：用于导线及防雷选择时的依据
当地为多石土壤，3M 以下为砂岩，地下水走2M 以下，土壤没有腐蚀性。水文资料：为接地电阻的选址、土壤电阻率提供依据
二、负荷计算
2.1负荷计算所需公式、材料依据
一年按365天计算：T=365 24=8760h
Pe= PN N
=, N为与铭牌容量对应的负荷持续率。（N=t/T）负荷持续率：一个工作周期内工作时间t 与工作周期T 的百分比值有功计算负荷：P30= Kd Pn t / T 无功计算负荷：Q30 =P30 tan 视在计算负荷：S30=P30/ cos
计算电流：
I 30
=
S
30
/ 3
U
N
并联电容容量：Q C=P30( tan arccos - tan arccos ′)
2.2各车间的计算负荷1 号车间:
有功计算负
荷：P30=0.8 300 2000 / 8760 114.7 kw
无功计算负
荷：Q30114.7 0. 75 86 kvar
视在计算负
荷：S30
114.7 0.8 143. 4 KV·A
计算电流：I 30= 143. 4 / 3 0. 38 217. 87 A 2号车间：
有功计算负荷：P30= 0.7 100 4500 / 8760 =50.2 KW
无功计算负荷：Q30= 50.2 0.88=44.2 kvar
视在计算负荷：S30 =P30/cosφ=66.9KV ·A
计算电流：I 30 = S30 /U N* √3=66.9/ 3 0. 38 =18061..876
A
3 号车间：
有功计算负
荷：P30=0.7× 450×=157.9KW
无功计算负荷：Q30=157.9×0.48=75.8kvar
视在计算负S30=157.9/0.9=175.4KV?A
计算电流：I30= =266.6A
4 号车间：
有功计算负
荷：P30=0.8×420×=227KW
无功计算负荷：Q30=227×0.75=170kvar
视在计算负S30=227/0.8=283.7KV?A 计算电流：I30= =431.2A
生活区：
有功计算负荷：P30=0.8×80×=29KW
无功计算负荷：Q30=0kvar
视在计算负S30=29/1=29KV ?A
计算电流：I30= =44.1A
2.3 总降的负荷计算
由步骤二的负荷计算可求得总的计算负荷：
P
=0.95 (114.7+50.2+157.9+227+29)=550 kw Q
=0.97 (86+44.2+75.8+170+0)=365 kvar
S 总=
=660 KV ·A
总降补偿：
cosφ= P 30/ S 30=0.83
Qc=550× (tan arccos0.83-tan arccos0.92)=135.3kvar 取 Qc=140kvar Q 30 总 =365-140=225kvar S 30 总=
=594KV A
比补偿前减少 66KV A
=0.01 S 30 总=5.94KW =0.05 S 30 总=29.7kvar
=555.94KW =225+29.7=254.7kvar = =611.5 KV A cosφ= =0.909 0.9
符合功率因数要求！
车间及总降负荷表：
=38.1
主接线拟定：选择两台变压器，双回路双电源35KV 进线，采用内桥式单母线分段与外桥式单母线分段两种主接线方式，其中2.4 号车间为2 级负荷，但无一级负荷，因此选择一台变压器。
由GB50059—2011《35kv 变电站设计规范》——选择主变压器台数为两台根据《工厂供电》要求，当变电所装有两台变压器的变电所每台主变压器的容量S NT不
应小于总负荷的60%~70%，S NT(0.6 ~ 0. 7)S30，同时每台主变压器的容量S NT不应小于
全部一、二级负荷之和S。即有：
S 30
S NT (0.6 0.7)S30=(0.6 0.7)× 660=415.8KV A
S30=350.6 初步取两台主变压器的容量为500KVA 并联运行时可以满足要求。
2.4导线选择
35/10KV: =38.1A 480A
选择LMY 型矩形硬铝母线，尺寸为40mm× 4mm
车间线路：1 号车间：=217.87A 265A，选择LJ 型70
2 号车间：=101.7A 105A ，选择LJ 型16
3号车间：=266.6A 325A ，选择LJ 型95
4号车间：=431.2A 440A ，选择LJ 型150
生活区：=44.1A 75A，选择LJ 型10
2.5所选变压器型号表
表3-1 变压器型号及容量
T1 T2 1 #2#3#4#5#12
间变电所3、车
间变电所 4 和生活区。cos 为补偿后工厂的功率因数。
三、主接线方案的选定
根据国家标准： GB50059 —2011《35kv~110kv 变电站设计规范》对 35kv~110kv 变电站的电气接线设计规定
1)35kv~110kv 线路出线回路超过两回时，宜采用扩大桥形、单母线或单母线分段接线。
( 2)由上
述规定，初拟以下两种主接线方案
注释：方案一为内桥式单母线分段接线。
方案二为外桥式单母线分段综合比较方案一、方案二，两个方案皆能满足设计要求。但方案二所采用的高压开关较多，因此成本会偏高，而且应为设备的增多，使得故障率升高。且本设计中电源进线分别从 4.5KM 区域供电所和 17KM 火电厂引出，属于远距离送电，应选择内桥式单母线分段接线。
所以，综合经济和设备安全可靠运行的考虑，我选择方案一。
四、短路电流的计算
4.1 计算方法的选择
在进行短路电流计算是，首先需要计算回路中元件的阻抗。各元件阻抗的计算通常采用欧姆法和标幺值两种计算方法。前一种计算方法只要勇于1kv 一下低压供电系统的网路中，后一种计算方法多用在企业高压供电系统以及电力系统中
短路等效电路图
4.2.1 由区域变电所供电时，架空线路为 4.5km
U
C 1
=36.75 KV ， U
C 2 =10.5 KV ，取基准值 Sd=100MVA , S
OC =1000MVA
I
d1 S d
/ 3 U C
1 =100/ 3
36.75=1.57 KA
I d2
S
d
/ 3 U C 2 =100/ 3 10.5=5.5 KA
电力系统的电抗标么值： X1
* =100KVA/1000KV A=0.1 架空线路的电抗标么值，查表的到， X0
0. 4Ω/km
*2
X
2 X 0
L 0.4 4.5 100 36.75 =0.133
电力变压器的电抗标么值： X
T * U
K %S
d / 100 S
N
1) 当 k-1 点发生短路时
4.2 标幺值计算
U
k
%=5，X 3
5 100
MVA
=6.25
100 800KVA
k-2 点短路等效电路图
总电抗 X *
( k- 1)=0.1+0.133+6.25/2=3.358
三相短路电流周期分量有效值
K-1点短路等效电路图
*
总电抗 X
*( k- 1)=0.1+0.133=0.233
三相短路电流周期分量有效值 :
(3) (3)
/0.233=1.57KA0/ .233=6.738 KA
其他三相短路电
流 "(3) (3) (3) I
"(3)
I (3) I (K 3) 1=6.738 KA (3) ( 3)
i
sh 2. 55 I k- 1
2.55 6.738 =17.182 KA
(3) ( 3)
I
(s 3h
)
1. 51
I k 3-1
10. 174 KA
三相短路容量 S (K
3)
1 S d / X *(K 1)
=100/0.233=429.18 MVA
2) 当 k-2 点发生短路时
(3)
I
(K 3)1 I d1
/0.233=1.57KA0/ .233=6.738 KA
其他三相短路电流 I
"(3)
I
(3) I (K 3) 1
=5.5KA/3.358=1.64 KA
(3) i sh
2. 55
I
(k 3-)1
k- 1 2 55 1. 64 =4.18 KA (3)
I sh 1. 51
I
(k 3-)1 k- 1
2. 476
KA
三相短路容量 S
(K 3) 1 Sd
/
X *
(
K 1)
=100/3.358=29.78 MVA
4.2.2 当由火力发电产供电时，架空线路为 17km
U
C 1
=36.75 KV ， U
C 2 =10.5 KV ，取基准值 Sd=100MVA , S
OC =1000MVA I
d1 S
d / 3
U C
1
=100/ 3 36.75=1.57 KA
I d2
S d
/ 3 U C 2 =100/ 3 10.5=5.5 KA
电力系统的电抗标么值： X1
* =100KVA/1000KV A=0.1
*2 X
*2 X 0
L 0.4 17 100 36. 752
=0.5
电力变压器的电抗标么值： X
T U
K %S
d / 100 S
N
U
k
%=5， X *
3
1500 108000
M K V V A A
=6.25
1) 当 k-1 点发生短路时 抗
X ( k- 1)
=0.1+0.5=0.6
三相短路电流周期分量有效值 :
(3)
I
(K 3)1 I d1
/0.233=1.57KA0/ .6=2.617 KA
架空线路的电抗标么值，查表的到， X0
0. 4 Ω/km
其他三相短路电流 I
"(3)
I (3) I (K 3) 1
=2.617 KA
(3)
i sh
2. 55
(3) I k- 1 2.55
2.617 =2.617 KA
(3)
（3）
I 1. 51 I
k- 1
4.036
KA
三相短路容量 S
(K 3)
1 S
d / X
*
(K 1) =100/0.6=166.7 MVA
2) 当 k-2 点发生短路时
*
总电抗 X *
(k- 1)=0.1+0.5+6.25/2=3.725 三相短路电流周期分量有效值 :
(3)
I
(K 3)1 I d1
/3.725=5.5KA3/ .725=1.48 KA
其他三相短路电流 I
"（3）
I
(3) I (K 3) 1
=1.48 KA
1. 48=4.18 KA
(3)
i
2. 55
(3)
I
k- 1
2.55 (3)
（3）
I sh 1. 51 I
(k 3-)1
2.23
KA
三相短路容量
S (K
3) 1 Sd / X *(K 1)
=100/3.725=26.85 MVA
五、电气设备的选择和校验
5.1高压设备选择和校验的项目
5.2高压设备的选择及其校验
WL1 回路：QF11、QF10、QF20、QF21 均属于等电位，因此只需要选择校验QF11即可。选择：线路计算电流=38.1A，选择SW2-35/1100型号高压断路器，其动稳定度63.41KA, 热稳定值24.8KA.
动稳定校验：=17.16KA 63.4KA 符合要求！
热稳定校验：tima= ×（1.1+0.4）=67.9
t=2401 67.9 合格！
WL2 回路：QF12、QF22均属于等电位，因此只需要选择校验QF12 即可。选择SW2-35/1100 型号高压断路器，其动稳定度63.41KA,热稳定值24.8KA. 动稳定校验：6.673 63.4KA 合格！
热稳定校验：tima= ×（1.1+0.4）=10.14
t=2401 10.14 合格！
5.310KV 一次设备选择
由—断路器安装地点电网的额定电压为10KV , =98.9A
=2.46 =24KA 同理：满足热稳定要求。
10KV 断路器参数：
满足动稳定要求，10KV 进线上断路器的选择与10KV 侧选择相同
六、二次保护
6.1二次保护原理图及其展开图原理图：