35KV变电站一次系统设计

河南理工大学

万方科技学院

* 名：学 号：专业班级：指导老师：所在学院：35 KV 变 电 站 一 次 系 统 设 计

*** ********** 电气08-2 电气工程与自动化系

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摘要

变电站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。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）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。 本次设计建设一座35KV降压变电站，首先，根据主接线的经济可靠、运行灵活的要求选择各个电压等级的接线方式，在技术方面和经济方面进行比较，选取灵活的最优接线方式。

其次进行短路电流计算，根据各短路点计算出各点短路稳态电流和短路冲击电流，从三相短路计算中得到当短路发生在各电压等级的工作母线时，其短路稳态电流和冲击电流的值。

最后，根据各电压等级的额定电压和最大持续工作电流进行设备选择，然后进行校验并对二次改造部分进行概预算编制。

关键词：35KV变电所：设计：变压器：短路电流计算

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目录

1 概述…………………………………………………………………….4 2变电所的负荷计算……………………………………………………..5 3变电站的选取…………………………………………………………...8 4电气主接线设计………………………………………………………10 5短路电流计算…………………………………………………………14 6电气设备选择和校验…………………………………………………16 7变电所的平面布置……………………………………………………25 8防雷接地……………………………………………………………..27 9心得体会………………………………………………………………29

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1 概述

我国的城市电力网和农村电力网正在进行大规模的改造，与此相应，城乡变电所也须进行更新换代，我国电力网的现实情况是常规变电所依然存在，小型变电所、微机监测变电所、综合自动化变电所相继出现，并取得了迅猛的发展。

供电电源：由区域变电所二路35kV架空线（1#、2#线）至变电站后转为电缆线供给本站，线长3 Km。变电站35kV母线最大运行三相短路容量 Skmax=800MVA,Skmin=600MVA。

操作电源：直流220V

电能计量：采用高供高计，两路35kV进线各设置计量专用的电流、电压互感器及计量屏。

两台所用变设计量用电度表。

随着改革的不断深化，经济的迅速发展。各电力部门对变电所设计水平的要求将越来越高。现在所设计的常规变电所最突出的问题是设备落后，结构不合理，占地多，投资大，损耗高，效率低，尤其是在一次开关和二次设备造型问题上，基本停留在50—60年代的水平上，从发展的观点来看，将越来越不适应我国城市和农村发展的要求。

国民经济不断发展，对电力能源需求也不断增大，致使变电所数量增加，电压等级提高，供电范围扩大及输配电容量增大，采用传统的变电站一次及二次设备已越来越难以满足变电站安全及经济运行，少人值班或者无人值班的要求。现在已经大多采用了微机保护。分级保护和常规保护相比，增加了人机对话功能，自控功能，通信功能和实时时钟等功能，因此如果通过电力监控综合自动化系统，可以使变电站内值班人员或调度中心的人员及时掌握变电站的运行情况，直接对设备进行操作，及时了解故障情况，并迅速进行处理，达到供电系统的管理科学化、规范化、并且还可以做到与其他自动化系统互换数据，充分发挥整体优势，进行全系统的信息综合管理。

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2变电所的负荷计算

2.1负荷计算的意义

计算负荷是根据已知的工厂的用电设备安装容量确定的、预期不变的最大假想负荷。它是设计时作为选择工厂电力系统供电线路的导线截面、变压器容量、开关电器及互感器等的额定参数的重要依据。

负荷计算的目的是为了掌握用电情况,合理选择配电系统的设备和元件,如导线、电缆、变压器、开关等。负荷计算过小,则依此选用的设备和载流部分有过热危险,轻者使线路和配电设备寿命降低,重者影响供电系统的安全运行.负荷计算偏大,则造成设备的浪费和投资的增大。为此,正确进行负荷计算是供电设计的前提,也是实现供电系统安全、经济运行的必要手段 2.2负荷计算方法

目前负荷计算常用需要系数法、二项式法、和利用系数法,前二种方法在国内设计单位的使用最为普遍。此外还有一些尚未推广的方法如单位产品耗电法、单位面积功率法、变值系数法和ABC法等. 常采用需用系数法计算用电设备组的负荷时，应将性质相同的用电设备划作一组，并根据该组用电设备的类别，查出相应的需用系数Kx，然后按照上述公式求出该组用电设备的计算负荷。 2.3 负荷计算过程

按照原始负荷资料如下：负荷（35KV）:同时系数Km =0.9 表2-1

负 荷 名 称 1# 出线 2# 出线 3# 出线 4# 出线 水源变电所 生活区变电所 锅炉变电所 污水处理电源 额 定 容 量 （KW） 860 400 760 1600 1200 2000 1100 1200 额 定 电压 负 荷 特 性 供电线路长度 （KV） Cosφ (m) 6 6 6 6 6 6 6 6 0.8 0.82 0.75 0.8 0.85 0.8 0.8 0.8 200 250 100 80 200 90 100 80 5

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计算过程如下：

1cos210.821#出线：tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.9860774KW，Q30P30tan7740.75580.5KW

1cos210.8222#出线：tan0.698，

cos0.82P30KdPN0.9400360KW

Q30P30tan3600.698251.28KW

1cos210.7523#出线：tan0.882，

cos0.75P30KdPN0.9760684KW

Q30P30tan6840.882603.288KW

1cos210.824#出线：tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.916001440KW

Q30P30tan14400.751080KW

1cos210.852水源变电所：tan0.62，

cos0.85P30KdPN0.912001080KW

Q30P30tan10800.62669.6KW

1cos210.82生活区变电所： tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.920001800KW

Q30P30tan18000.751350KW

1cos210.82锅炉变电所：tan0.75，

cos0.86

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P30KdPN0.91100990KW

Q30P30tan9900.75742.5KW

1cos210.82污水处理电源：tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.912001080KW

Q30P30tan10800.75810KW

1cos210.82备用线路1#：tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.920001800KW

Q30P30tan18000.751350KW

1cos210.82备用线路2#：tan0.75，

cos0.8P30KdPN0.920001800KW

Q30P30tan18000.751350KW

负荷计算结果如下表2-2：

额定电负 荷 额 定容 负荷名称 压（KV） 特 性 量（KW） cosφ 1# 出线 860 6 0.8 2# 出线 400 6 0.82 3# 出线 760 6 0.75 4# 出线 1600 6 0.8 水源变电所 1200 6 0.85 生活区变电所 2000 6 0.8 锅炉变电所 1100 6 0.8 污水处理电源 1200 6 0.8 备用 2000 6 0.8 备用 2000 6 0.8 tanφ 0.75 0.70 0.88 0.75 0.62 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 供电线路长度 (m) 200 250 100 80 200 90 100 80 200 200 P30 Q30 (KW) (KVar) 774 360 684 1440 1080 1800 990 1080 1800 1800 580.5 252 601.9 1080 669.6 1350 742.5 810 1350 1350

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3变电站的选取

3.1主变压器台数的确定

为保证供电的可靠性，避免一台主变故障或检修时影响供电，变电所一般装设两台主变压器，但一般不超过两台变压器。当只有一个电源或变电所的一级负荷另有备用电源保证供电时，可装设一台主变压器。

对于大型超高压枢纽变电所，装设两台大型变压器，当一台发生故障时，要切断大量负荷是很困难的，因此，对大型枢纽变电所，根具工程具体情况，应安装24台主变压器。这种装设方法可以提高变电所的供电可靠性，变压器的单台容量以及安装的总容量皆可有所节约，且可根据负荷的实际增长的进程，分别逐台装设变压器，而不致积压资金。

当变电所装设两台以及以上的主变时，每台容量的选择应按照其中任一台停运时，其余变压器容量至少能保证所供的一级负荷或为变电所全部负荷的60%～75%。通常一次变电所采用75%，二次变电所采用60%。 3.2主变压器容量的确定

本次设计的是线变阻，选择暗备用，每台按变压器的最大负荷选择。正常情况下两台变压器都参加工作，这时，每台变压器均承受50%最大负荷，这种备用及能满足正常工作时经济运行的要求，又能在故障情况下承担全部负荷，是比较合理的备用方式。

所以 SN.T100%S3011775.043KVA 根据数据选SFL7-12500/35型变压器。

PTPOTPCu.N.T(Sc2) （3-1） SN.T而POT16000W16KW，PCu.NT63000W63KW

11775.0432P1663()71.9KW T12500QTQOTQN.T(Sc2) SN.T而

QOTIO.T%0.7SN.T1250087.5100100

QN.TUK%8SN.T125001000 1001008

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11775.0432QT87.51000()974.87Kvar1250022S30(P30P(9446.471.9)2(7029.7344974.873372.56)2T)(Q30QTQC) 11048.612500

因此校验合格。 实际功率因数：

PavP'30 cos22Qav'P30Pavtan1nS0.759518.3(0.759518.3)(0.759518.30.8023372.56)7138.7250.906

7877.5322

3.3 补偿电容器的选择

变电所对功率因数有这样高的要求，仅仅依靠提高自然功率因数的办法，一般不能满足要求。因此，变电所需装设无功补偿装置，对功率因数进行人工补偿。

计算过程如下：

P30KtPN0.8118089446.4 Q30KtQN0.88787.1687029.7344 并联前：

cos1P30P30Q30220.759446.4(0.759446.4)(0.87029.7344)220.78tan10.802

并联后：

cos20.9，tan20.484 所以：

QcP30(tan1tan2)0.759446.4(0.8020.484)2252.966kvar

因此选补偿电容器的型号为：BWF6.3-80-1W Qc1Qc1N( nUN26)80()272.56kvar UcN6.32252.96631.04

72.56 所以电容器的个数选33只。

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4电气主接线设计

4.1 电气主接线的概述

变电所电气主接线是根据电力系统和变电站的具体条件确定的，一电源和出现为主体。是构成电力系统的重要内环节。主接线的确定对电力系统整体及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，并对电气设备选择、配电装置的布置、继电保护和控制方式的拟定有很大影响。因此，必须通过技术经济比较，合理确定主接线方案。

4.2电气主接线的设计原则和要求 4.2.1 电气主接线的设计原则

(1) 考虑变电所在电力系统的地位和作用。变电所在电力系统的地位和作用是决定主接线的主要因素。变电所不管是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的可靠性、灵活性、经济性的要求也不同。

(2) 考虑近期和远期的发展规模。变电所主接线设计应根据五到十年电力系统发展规划进行。应根据负荷的大小及分布负荷增长速度和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

(3) 考虑用电负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响。对一级用电负荷，必须有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级用电负荷不间断供电；对二级用电负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级用电负荷供电，三级用电负荷一般只需一个电源供电。

(4)考虑主变台数对主接线的影响。变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将会产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电可靠性要求高，因此，其对主接线的可靠性、灵活性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的可靠性、灵活性的要求低。

(5)考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响。发、送、变的备用容量是为了保证可靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运情况下的应急要求。电气主接线的设计要根据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时否允切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。 4.2.2 电气主接线设计的基本要求

变电所的电气主接线应根据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容

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量、负荷性质、线路、变压器连接总数、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。

(1)可靠实用。所为可靠性是指主接线能可靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量可靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采用的主接线经过优选，现今采用主接线的类型并不多。主接线的可靠性是它的各组成元件，包括一、二次部分在运行中可靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电可靠性的影响，还要考虑继电保护二次设备的故障对供电可靠性的影响。同时，可靠性不是绝对的，而是相对的。一种主接线对某些变电所是可靠的，而对另一些变电所可能是不可靠的。

(2)运行灵活。主接线运行方式灵活，利用最少的切换操作，达到不同的供电方式。根据用电负荷大小，应作到灵活的投入和切除变压器。检修时，可以方便的停运变压器、断路器、母线等电气设备，不影响工厂重要负荷的用电。

(3)简单经济。在满足供电可靠性的前提下，尽量选用简单的接线。接线简单，既节省断路器、隔离开关、电流和电压互感器、避雷器等一次设备，使节点少、事故和检修机率少；又要考虑单位的经济能力。经济合理地选用主变压器型号、容量、数量，减少二次降压用电，达到减少电能损失之目的。

(4)操作方便。主接线操作简便与否，视主接线各回路是否按一条回路配置一台断路器的原则，符合这一原则，不仅操作简便、二次接线简单、扩建也方便，而且一条回路发生故障时不影响非故障回路供电。

(5)便于发展。设计主接线时，要为布置配电装置提供条件，尽量减少占地面积。但是还应考虑工厂企业的发展，有的用户第一期工程往往只上一台变压器，经3~5年后，需建设第二台主变压器，变电所布局、基建一般都是根据主接线的规模确定的。因此，选择主接线方案时，应留有发展余地。扩建时可以很容易地从初期接线过度到最终接线。 4.3电气主接线方案的比较

变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发。本次设计的35KV总降变电所，地位较为重要，应尽量保证供电的可靠性，又由于是总降变电所，从经济性来考虑主接线不宜复杂。

(1)只装有一台主变压器的总降变电所主接线。通常采用一次侧无母线、二次侧为单母线的主接线。一次侧采用断路器为主开关。其特点是简单经济，但供电可靠性不高，只适用于三级负荷。

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(2) 一次侧为内桥式接线的总降变电所主接线。这种主接线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷。这种内桥式接线多用于电源线路较长而主变压器不须经常切换的总降压变电所。

(3) 一次侧为外桥式接线的总降变电所主接线。这种主接线也适用于一、二级负荷。这种外桥式接线多用于电源线路不长而主变压器需经常切换以适应经济运行的总降压变电所。

(4) 一、二次侧均采用单母线分段的总降压变电所主接线。这种主接线兼有上述内桥式和外桥式两种接线的运行灵活性的优点，但所用高压开关设备较多，投资较大。可供一、二级负荷，适用于一、二次侧进出线较多的情况。

(5) 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主接线。采用双母线接线较之采用单母线接线，供电可靠性和运行灵活性大大提高，但开关设备也大大提高，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在企业中少用，主要用于电力系统中。

综合上述的主接线方案的比较,一次侧选用线路—变压器组接线方式,即采用两台变压器分列运行,二次侧采用单母分段接线方式。

35KV侧的接线：

所设计的变电所35KV出线，最终四回，本期工程一次完成，在考虑主接线方案时，应首先满足运行可靠，操作灵活，节省投资。

方案一、单母线接线方式：接线简单、清晰。操作方便，投资少便于扩建；母线或隔离开关检修或故障时连接在母线上的所有回路必须停止工作；检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电；当母线或母线上的隔离开关上发生短路以及断路器在继电保护作用下都自动断开，因而造成全部停电。

方案二、单母分段接线方式：当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。当一段母线发生故障时，分段断路器自动将故障段隔离，保证正常段母线不间断供电，不致使重要用户停电，可提高供电可靠性和灵活性。

以上两种方案比较，在供电可靠性方面，方案一较差，故35KV侧应采用单母分段接线

10KV侧的接线

方案一、单母线接线：具有接线简单清晰，操作方便，所用设备比较少，投资少等优点，但当母线或母侧隔离开关检修故障时，连接在母线上的所有回路都将停止工作，当母线发生短路时，所有电源回路的断路器在继电保护作用中自动跳闸，

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因而造成母线电压失压全部停电，检修任一电源或线路的断路器时，该回路必须停电。

方案二、单母分段接线：接线简单清晰，设备少，且操作方便，可提高供电可靠性和灵活性，不仅便于检修母线而减少母线故障影响范围，对于重要用户可以从不同段引两个回路，而使重要用户

有两个电源供电，在这种情况下，当一段母线发生故障，由于分段断路器在继电保护装置的作用下，能自动将故障段切除，因而保证了正常段母线不间断供电。

综上所述，单母分段接线的可靠性较高，而且比较经济，故10KV侧接线应选方案二，单母分段接线。

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5短路电流计算

5.1 短路电流计算的一般概述

电气设备或导体发生短路故障时通过的电流为短路电流。在工业企业供电系统的设计和运行中，不仅要考虑到正常工作状态，而且还要考虑到发生故障所造成的不正常状态。根据电力系统多年的实际运行经验，破坏供电系统正常运行的故障一般最常见的是各种短路。所谓短路是指相与相之间的短接，或在中性点接地系统中一相或几相与大地相接（接地），以及三相四线制系统中相线与中线短接。当发生短路时，短路回路的阻抗很小，于是在短路回路中将流通很大的短路电流（几千甚至几十万安），电源的电压完全降落在短路回路中。

三相系统中短路的基本类型有：三相短路、两相短路、单相短路（单相接地短路）和两相接地短路。除了上述各种短路以外，变压器或电机还可能发生一相绕组匝间或层间短路等。根据运行经验统计，最常见的是单相接地短路，约占故障总数的60%，两相短路约占15%，两相接地短路约占20%，三相短路约占5%。三相短路虽少，但不能不考虑，因为它毕竟有发生的可能，并且对系统的稳定运行有着十分不利的影响。单相短路虽然机会多短路电流也大，但可以人为的减小单相短路电流数值，使单相短路电流最大可能值不超过三相短路电流的最大值。这就使全部电气设备可以只根据三相或两相短路电流来选择，况且三相短路又是不对称短路的计算基础，尤其是工业企业供电系统中大接地电流系统又很少，因此应该掌握交流三相短路电流的计算。 5.2 短路电流的计算

进行短路电流计算时，首先应收集相关的资料，如电力系统接线图、运行方式和各元件的技术参数等。然后绘制计算电路图。然后再根据对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化，求出短路回路总电抗。最后根据总电抗即可求出短路电流值。以下分别讨论计算电路图、等值电路图和短路回路总电抗的确定。

计算电路图，是一种简化了的电气单线图，如图

K1 K2 K3 l13km T1 l20.08km

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Smax(3)800MVA UK8.0% 0.08/Km Smin(3)600MVA 图5-1计算电路图

（1）短路电流的计算

选取基准容量Sj=100MVA 取Uj135KV 则Ij1Sj3Uj1Sj1001.56KA 3371009.16KA 36.3取Uj2=6.3KV 则Ij23Uj2Sj 取Uj3=0.4KV 则Ij33Uj3100144.34KA 30.4（2）计算系统各元件阻抗的标么值，绘制等效电路图。 最大运行方式和最小运行方式下系统的阻抗X1*M和X1*m

X*1MSj\"SKMAXSj100100*0.125 X1m\"0.167 800SKmin600Sj2Uav*线路阻抗一 X2x1l10.431000.088 237Uk%Sj变压器阻抗 X100SNT*381000.64 10012.5*线路阻抗二 X4x2l2Sj2Uav0.40.081000.081 26.3等效电路图如下所示：

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0.640.080.1250.088短路电流计算结果如下图所示表5-1所示

短路点短路点短路现暂态短路稳态电短路冲击短路点容量”短路地点 编号 平均电电流有效值流有效值电ich(KA) S(KVA) 压（KV） I”(KA) I(KA) 35KV母线 k1 37 18.456 18.456 47 3676 6KV 母线 k2 6.3 5.38 5.38 13.72 344.77 6KV 出线 K3 6.3 19.64 19.64 50 214.3 15

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6电气设备选择和校验

6.1高压电器选择的一般原则

高压电器选择的主要任务是选择满足变电所及输、配电线路正常和故障状态下工作要求的合理的电器，以保证系统安全、可靠、经济的运行条件。要使企业供电系统的安全可靠，必须正确合理的选择各种电气设备，选择企业供电系统中高压电气设备的一般原则，除按正常运行下的额定电压、额定电流等条件外，还应按短路情况下进行校验，但各种电气设备的选择与校验项目也不尽一样，

见下表6-1：

选择项目 额 额装准 设备名称 定 定置 确 电 电类度 压 流 型 级 KV V 户内 户外 高压短路器 × × × 负荷开关 × × × 隔离开关 × × × 熔断器 × × × 电流互感器 × × × × 电压互感器 × × × 电抗器 × × 支持瓷瓶 × × 套管瓷瓶 × × × 母线 × × 电缆 × × ×——需要选择的项目 * ——需要校验的项目 6.2电器设备的选择、校验

（1）支柱绝缘子 主要用来支持导线和杆塔绝缘。目前种类很多，主要有悬式绝缘子，针式绝缘子，蝴蝶型绝缘子，拉紧绝缘子，支柱绝缘子，钢化玻璃绝缘子，陶瓷横担，钢化玻璃横担，各类电气设备进出线套管，以及穿墙套管等。 选高压支柱式绝缘子：户外支柱： ZS ——实心棒型支柱、ZSX—— 悬挂式棒式支柱、ZSW——耐污型棒式支柱，户内支柱：ZN——户内内胶装支柱瓷绝缘子、ZL——户内联合胶装、Z ——户内外胶装。A，B，C，D——机械破坏等级、Y—

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校验项目 电 短路电流 抗 动 百 热 稳 分 稳 定 数 定 x% 开 断 能 力 二 次 容 量 剩 余 电 压 × * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 河南理工大学万方科技学院本科课程设计报告

—圆柱底座 、T——椭圆形底座、F——方形 。所以户外选 ZSW—35/4 ，户内选ZL—35/4 Y。

（2）穿墙套管 穿墙套管适用于工频率35KV 及以下的变电所配电装置和高压电器中作导电部分穿墙壁的绝缘和支持用套管，按使用场所分为户内普通型，户外户内耐污型，户外户内高原型，户外户内高原耐污型。

选 35KV 户外户内铝导体 CWL—35—400 校验动稳定：

ll1.50.98Fc8.62t1t2ish1028.6218.682102a0.45165.77N0.6Fph0.639202352N

所以满足要求. 校验热稳定：

Qt7.3262(20.05)110.024Itt7.25259.222

可以看出 QtIt2t

所以满足要求。

（3）导线 具有较好的导电性能，较好的机械强度和耐腐蚀等特点。种类有铝绞线，铜芯铝绞线，铜绞线，电力电缆，低压塑料线，低压橡胶线等。极大部分的高，低压电力线路裸铝线，钢芯铝绞线。高压绝缘线主要用在城镇街道上，以提高线路的运行安全和降低线路损耗；而380V以下的低压线路，一般多采用塑料C橡皮绝缘线或塑料地理电力线。

计算： Igmax1.0512500T216.5A Jn0.9maxh 335 A'JnIgmaxJn216.5240.56mm2 0.9 导线截面选 240mm2 即选LJ—240

LJ型裸铝绞线35。C 户外载流量 536A 校验发热 I30=216.5A < IAL=536A 满足要求

机械强度校验 架空裸铝线最小允许截面35mm2<300mm2 满足要求

（4）断路器 高压断路器是变电所主要电气设备之一，其选择的好坏，不

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但直接影响变电所的正常状态下运行，而且也影响在故障条件下是否能可靠地分断。断路器的选择根据额定电压、额定电流、装置种类、构造型式、开断电流或开断容量各技术参数，并且进行动稳定和热稳定校验。

① 按额定电压选择 断路器的额定电压，应不小于所在电网的额定电压，即Uzd ≥ Ue式中 Uzd—制造厂保证的最高工作电压，KV；Ue —断路器的额定电压，KV。

② 按额定电流选择 断路器的额定电流Ie应不小于回路的持续工作电流，即Ie ≥ IG式中 Ie—断路器额定电流，A；Ig—回路持续工作电流，A。

③ 按配电装置种类选择 装置的种类指断路器安装的场所。装设在屋内的应选屋内型，装设在屋外的，应选屋外型。

④ 按构造型式选择 在相同技术参数的条件下，有各种型式的断路器，如多油断路器、少油断路器、空气断路器、六氟化硫断路器等。要根据配电装置的工作条件和要求，结合各断路器的特点来选用。

少油断路器的特点是油量少、重量轻，不用采取特殊的防火防爆措施。且其尺寸小、占地面积小，造价低。因此，凡是在技术上能满足要求的场合应优先采用。但少油断路器由于油量少，在低温下易于凝冻，故不适宜严寒地区低温下运行。也不适于多次重合的场合。

空气断路器是无油不会起火，而且其动作速度快，断路时间短，断流容量大，适用于多次重合的场合。但是，其结构复杂，附有一套压缩空气装置，价值高。因此，只在要求动作速度快，多次重合的情况下，才选用空气断路器。

六氟化硫断路器的特点灭弧性能好，在密封不好的情况下，在断路器周围环境中易于沉积SF6气体，并需进行充气。

在设计时，具体问题要具体分析，根据上述条件，选用技术上合理而又经济的断路器为宜。

35KV侧断路器选择ZN85-40.5

Igmax1.0512500216.5A 335

校验如下： 表6-2 ZN85-40.5数据 UN IN imax Ioc 计算数据 ULN Imax 3ish 40.5KV 1250A 63KA 25KA      37KV 216.5A 18.68KA 7.326KA Ik 3热稳校验 25242500KAS2 Iktj 37.32622.05110.024KAS2 18

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6KV侧断路器选择ZN—10/1250

I301.05125001202.848A 36

表6-3 ZN—10/1250数据 10KV UN IN imax  计算数据 ULN Ica 3ish 6.3KV 1202.848A 10.72KA 1250A 40KA    2热稳校验 40246400KAS100KA 2Itj 10.7222.05230.458KAS2 开断电流

 I\"I 27.34KA （5）电流互感器

1)电流互感器选择步骤：① 选择额定电压和额定电流 ② 确定装置类别和结构 ③ 确定准确度级 ④ 校验二次负荷或容量校验动稳定性

⑤ 校验热稳定性

2)电流互感器的准确度级别有0.2，0.5,1.0，3.0，10等级。测量和计量仪表使用的电流互感器为0.2级，只为电流、电压测量用的电流互感器允许使用1.0级，对非重要的测量允许使用3.0级。

根据上述条件和短路电流计算结果选LCW—35（L:电流互感器，C:链式，w:瓷绝缘，35：额定工作电压（KV））型，0.2级，额定电流比为300/5.

表6-4 额定级次组合 二次热稳定 动稳型号 电流容量 电流KA 定电比(VA) 流KA (KA) 35kVLCW—35 300/5 10P/10P/10P/0.2 50 10.49(1S) 18.68 侧 6kV侧 LZZQB-10D 1600/0.2/0.5/10P 50 40(4S) 100 5

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35KV侧电流互感器校验表6-5 项目 数据 35KV 1250A 项目 数据 35KV 216.51A 7.326KA UN.TA I1N    UN Imax ish(3) 动稳定21000.32KesI1N 热稳定KtI1N =42.42KA 650.3 =19.5KA  I(3)tima t7.3262.0510.49KA 1 6KV侧电流互感器校验表6-6 项目 数据 10KV 1500A 项目 数据 6KV 1262.99A 27．387KA UN.TA I1N    UN Imax ish(3) 动稳定21351.5 2KesI1N 热稳定KtI1N =286.335KA 751.5 =112.5KA  I(3)tima t10.742.0515.38KA 1校验合格.

（6）电压互感器

1)电压互感器选择步骤：

① 选择额定电压② 确定电压互感器类型及结构③ 选择准确度级 ④ 校验二次容量

2)电压互感器的选择项目如下：

① 其额定电压要与供电电路的额定电压相同② 合适的类型：户内、户外型 ③ 准确度和二次侧负荷应满足下式关系

SNTVS2(Scos)iii1n2(Sisini)2 (6-1) 20

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式中的Si及cosi为仪表并联线圈所消耗的功率及其功率因数。此值可查有关手册得到。由于电压互感器两侧均装有熔断器，故不需要进行短路的力稳定和热稳定校验。

电压感器的主要技术参数如下表6-7 型 号 额定电压 JDZ—35 35000/100 JDZX9—6 6000/100

电压互感器型号表示： JDZ—35 J——电压互感器 D——单相 Z——浇注绝缘

（7）避雷器 根据避雷器的工频电压要大于最大运行相电压的3.5倍的原理来选,而最大运行相电压的3.5倍为353.570.73KV,因此可选FZ—35型3(F: 阀式避雷器,Z:电站用,35:额定工作电压(KV)).根据避雷器的工频电压要大于最大运行相电压的3.5倍的原理来选,而最大运行相电压的3.5倍为

63.512.12KV,因此可选FZ2—6型(F: 阀式避雷器,Z:电站用,2：设计序3号，6:额定工作电压(KV))。

（8）接地开关 根据短路电流计算结果选JN—35 型(J:接地开关,N:户内用, 35:额定工作电压(KV))。根据短路电流计算结果选JN2—10 型(J:接地开

关,N:户内用, 2：设计序号，10:额定工作电压(KV))。

（9）母线 根据电流经济密度来选

Ajn1.05I301.05125001098.25mm2，选母线截面为10010mm2查35jn361.15摄氏度时LMY--10010型的Ial1595A。

力稳校验：选间距为25cm

f(3)1.732(ish(3))21107519.63N/ma 22hb0.10.013w()m1.67105m366铝的al700105N/m2，可求出lmax

lmax10alw107001051.671054.743m

f(3)519.6321

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而柜宽为1.4m,能满足要求。 校验热稳：查表得铝母线C=87, AminI10.74103tj2.05176.75mm210010mm2 C87 所以该铝母线满足热稳定要求。

（10）所用变压器

选SL—50/10型，其额定容量为50KVA。电气设备的选择是发电厂和变电所设计的主要内容之一，正确地选择设备是使电气主接线和配电装置达到安全运行的重要条件，在进行设备选择时，应根据工程实际情况，在保证安全可靠的前提下，积极而稳妥地采用新技术并注意节约，必须按正常工作条件进行选择，并按短路状态来校验其热稳定和动稳定。

断路器及隔离开关的选择及校验： 1、选择：

（1）按正常工作条件选择：

a、按额定电压选：额定电压和最高工作电压，一般按所选电器和电缆允许最高工作电压Ugmax不低于所按电网的最高运行电压Uymax。即：Ugmax≥Uymax

b、按额定电流选：在额定周围环境温度下长期允许电流Iy，应不小于该回路最大持续工作电流Igmax。即：Iy≥Igmax

主变侧：35KV 10KV

35KV负荷侧 10KV负荷侧 短路计算参数如下：

35KV ：I//=8.276KA ich=21.1A S//=530.36MVA 10KV： I//=22.61KA ich=57.66A S//=411.19MVA 35KV选择ZN23-35C型断路器 计算数据 ZN23-35C U（KV） 35 Ue（KV） 40.5 Igmax(A) 496 Ie(A) 1600 I//(KA) 8.276 Ir(KA) 25 ich(KA) 21.2 idw(KA) 63 I2∞tdz 8.2762×0.6 Ir2t 252×4 10KV主变侧选ZN28--12-3150，负荷侧选ZN28--12-1250 计算数据 ZN28A--12/--3150 计算数据 ZN28--12--1250 U（KV） 35 Ue（KV） 12 U（KV） 10 Ue（KV） 12 Igmax(A) 1989 Ie(A) 3150 Igmax(A) 144.3 Ie(A) 1250 I//(KA) 22.61 Ir(KA) 40 I//(KA) 22.61 Ir(KA) 31.5 ich(KA) 57.66 idw(KA) 100 ich(KA) 57.66 idw(KA) 80 222222I∞tdz 22.61X0.7Irt 40×4 I∞tdz 22.61×Ir2t 31.52×4 5 0.75 隔离开关选择结果如下：10KV主变侧隔离开关选GN2-10型，负荷侧选GN8-10型

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2、校验：

（1）35KV侧隔离开关选GW28—35型

Ie=600A Igmax=496A 所以Ie≥ Igmax满足要求Ue= Ugmax=35KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求

a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt I2∞tdz=8.2762 ×0.75=51.37(KA2·S) I2rt=6.62×5=217.8(KA2·S) I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求 b、动稳定校验：ich≤idw

ich=21.2KA idw=50KA ich＜ idw所以满足要求 故所选GW28—35型隔离开关符合要求 (2)10KV侧

A、主变侧选IN28A—12/3150A型断路器

Ie=3150A Igmax=1819A 所以Ie≥ Igmax满足要求 Ue= 12KV Ugmax=10.5KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求 a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt

即：tjs= tb+ td =0.5+0.5=1s(不考虑非周期分量)

在β//=1时，查《发电厂电气设备》中周期分量等值时间曲线，得tdz=0.75s

所以 I2∞tdz=22.612×0.75=383.41(KA2·S)

I2rt=402×4=6400(KA2·S) I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要 b、动稳定校验：ich≤idw ich=57.66KA idw=100KA ich＜ idw所以满足要求 c、开断电流校验：Iekd＞I//

Iekd=40KA I//=22.61KA Iekd＞I//所以满足要求 故所选ZN28A—12/3150A型断路器符合要求

10KV主变侧隔离开关选GN2—10型

Ie=4000A Igmax=1819A 所以Ie≥ Igmax满足要求 Ue= Ugmax=10KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求 a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt

I2∞tdz=22.612×0.75=383.41(KA2·S) I2rt=362×5=6480(KA2·S) I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求 b、动稳定校验：ich≤idw

ich=57.66KA idw=85KA ich＜ idw所以满足要求 故所选GN2—10型隔离开关符合要求 B、负荷侧选ZN28—12—1250型断路器

Ie=1250 A Igmax=144.3 A 所以Ie≥ Igmax满足要求 Ue= 12KV Ugmax=10KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求 a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt

I2∞tdz=22.612×0.75=383.41(KA2·S) I2rt=31.52×4=3696(KA2·S) I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求 b、动稳定校验：ich≤idw ich=57.66KA idw=80KA ich＜ idw所以满足要求

c、开断电流校验：Iekd＞I//

Iekd=31.5 KA I//=22.61KA Iekd＞I//所以满足要求 故所选ZN28—12—1250型断路器符合要求

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10KV线路侧隔离开关选GN28—10型

Ie=600A Igmax=144.3A 所以Ie≥ Igmax满足要求 Ue= Ugmax=10KV 所以Ue≥Ugmax 满足要求 a、热稳定校验：I2∞tdz≤I2rt

I2∞tdz=22.612×0.75=383.41(KA2·S) I2rt=302×5=4500(KA2·S) I2∞tdz≤I2rt满足热稳定要求 b、动稳定校验：ich≤idw

ich=57.66KA idw=75KA ich＜ idw所以满足要求 故所选GN28—10型隔离开关符合要求 高压开关柜的选择：

根据所选择的形式，所选开关柜的型号如下： 10KV：GG1A—54 GG—1A—25D GG—1A—07（6）

35KV：JYN1—35—03ZD JYN1—35—1

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7变电所的平面布置

7.1变电所位置选择

选择变电所位置时，应依照国家十至二十年的长远规划和五至十年的系统设计，搞清所选变电所的负荷分布，近期和远期在系统中的地位和作用，系统连接方式，电源潮流，负荷对象，供电要求等，以满足国民经济发展的需要，从而使所址位置选择得比较合理。变电所位置的选择必须适应电力系统发展规划和布局的要求，尽可能的接近主要用户，靠近负荷中心。这样，必然就会减少输电线路的投资和电能的损耗，既经济又节省能源。

因此变电所位置的确定遵循以下原则：

(1)接近负荷中心。接近负荷中心主要从节约一次投资和减少运行时电能损耗的角度出发。

(2)进出线方便。要有足够的进出线走廊，提供给架空进线、电缆沟或电缆隧道。

(3)靠近电源侧。变电所应靠近电源进线侧布置，以免过大的功率倒送，产生不必要的电能损耗和电压损失。

(3)满足供电半径的要求。由于电压等级决定了线路最大的输送功率和输送距离，供电半径过大导致线路上电压损失太大，使末端用电设备处的电压不能满足要求。因此变电所的位置应保证所有用电负荷均处于该站的有效供电半径内，否则应增加变电所或采取其他措施。

(4)运输设备方便。

(5)避免设在有剧烈震动和高温的场所。 (6)避免设在多尘或有腐蚀性气体的场所。 （7）避免设在潮湿或易积水场所。 7.2 配电室建筑要求

目前，在6～35KV 各级电压屋内配电装置中，成套柜已被广泛使用。这些柜在屋内的布置，虽有单、双列之分或所处楼层的不同，其布置方法基本相同。

室内平面布置，主要是协调室内设备、通道及地下管沟道的相对位置。也是土建专业进行房屋设计的主要依据之一。

室内平面布置是依据上述配置图和第一节所讲述的对配电装置基本要求第三条内容及对尺寸进行布置，布置时还应考虑下列内容：

（1） 柜体基础槽钢的埋设。 (2) 电缆管沟道的布置。（3）防爆缓冲间的设置。

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配电室宜采用百叶窗与轴流风机并用进行通风。风机的选择应按事故排烟量要求，装设足够数量的事故通风装置。 7.3 控制室布置

在有人值班的变电所，主控制室布置应考虑三部分内容：A二次系统平台的摆设；B值班人员工作活动的场所；C电缆沟道的设置。

(1) 屏台的布置 屏台排列顺序 屏间及通道宽度 (2) 值班人员的工作场所（对于主控制室屏前值班人工作活动场所，规程没有明文规定，所以在实施时也就各异。究竟选用多大尺寸为宜，这里不探讨）。(3) 电缆沟道布置

控制室处于底层时，电缆沟道按常规作法进行，常规作法电缆沟道设计。 主控室平面布置，除考虑上述三项内容外，还应考虑防火通道及规程规定有关内容，这里不再细述。

对于无人值班站，与有人值班的，又是二次设备数量多少的差别，其作法与有人值班站类同，不再多述。 7.4配电设备的布置原则

配电装置场地是变电所用地的主要部分，我们这次设计的变电所建于郊区，故其配电装置可采取占地较少的高层或半高层的户外过半户外布置。凡设备安装在户外支架或较高的基础上，周围不设置防护围拦，母线在上方的称为半高层布置；母线为双母线上下两层重叠布置，母线隔离开关在上层操作的称为高层布置。若将电压较高的配电装置和主变压器布置在户外，电压较低的配电装置布置在内，或将高低压配电装置布置在户内，主变压器布置在户外，则称为半人型布置。

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8防雷接地

8.1 防雷保护装置

(1)避雷针和避雷线 防直击雷最常用的措施是装设避雷针,它是由金属制成,比被保护设备高,具有良好接地的装置,其作用是将雷吸引到自己身上并安全导入地中,从而保护了附近比它矮的设备、建筑免受雷击。

(2) 避雷器 避雷器共有三种形式，即保护间隙、管形避雷器和阀式避雷器。变电所通常采用阀式避雷器。阀式避雷器一般用来保护交、直流系统中的变压器和电气设备的绝缘，以免由于过电压而损坏。它主要由火花间隙和非线性电阻（阀片）组成。当发生大气过电压时，火花间隙放电，使雷电流流入大地，从而降低过电压幅值，使其在设备的绝缘可以承受的水平以下。当过电压过去以后，避雷器通过阀片电阻的非线性特性和间隙灭弧的作用，自行将工频续流切断。 8.2防雷接地设计

接地是指电气设备的带电部分或不带电部分与大地连接。接地可分为故障接地、工作接地、保护接地和重复接地。

(1)接地的一般要求 在供电系统的某些部位，由于工作的需要或安全的需要而和地进行直接连接，这就是接地。为了保证达到接地的目的，接地装置必须正确设置（包正确的布置、正确的连接、采用适当的散流电阻等），并且连接可靠，否则，不仅达不到接地的目的，还可能反而带来不利的影响。 变电所的接地装置除采用自然接地体外，还应设置人工接地网，通常用钢管或角钢作垂直接地体埋入地中，用扁钢作水平接地体来连接各条垂直接地体形成一个接地网，两垂直接地体之间应大于2.5m，以免影响散流电阻。扁钢应侧放而不应平放，以提高散流效果。接地装置的形式有外引式和回路式两种。

(2)接地的种类 按实施接地的目的不同可分为工作接地、保护接地和防雷接地。工作接地是指为了电力系统的正常运行，人为的将供电系统的某些点（例如发电机和变压器的中性点）和大地进行金属性的连接。保护接地是指由于电气设备绝缘损坏时可能危及人身安全而将电气设备不带电的金属外壳与大地相连。防雷接地则是为了引泄雷电流而将防雷设备（如避雷针、避雷器等） 8.3过电压接地保护

电器设备在运行中的承受的过电压，有来自外部的雷电过电压和系统系数发生变化时电磁产生振荡积蓄而引起的内部过电压，按其产生原因又可分为雷过电压和内过电压。

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(1)雷过电压 雷过电压又称为大气过电压或外部过电压，它是由于电力系统内的设备或构筑物遭受来自大气中的雷击或雷电感应而引起的过电压。雷过电压产生的雷电冲击波，其电压幅值可高达1亿伏，其电流幅值可高达几十万安培，因此对供电系统危害极大，必须采用有效的措施防护。雷过电压有两种基本形式：一种是雷电直接击中电气设备，线路和构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放电入地，产生破坏性极大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电，称直接雷击或直击雷。另一种是雷电对设备，线路或其他物体的静电感应或电磁感应引其的过电压，称感应雷。

雷过电压可分为：直击雷过电压、感应雷过电压、侵入雷过电压。

(2)内过电压 内过电压是由于电力系统中的开关操作，出现故障或其他原因，使电力系统的工作状态突然改变，从而在其过度过程中出现因电磁能在系统内部发生振荡而引起的过电压。

(3)直击雷的保护范围和保护措施 ①可设直击雷保护装置设施发电厂，变电所的直击雷过电压可采用避雷针，避雷器和钢筋焊接成网等。下列设备应装设直击雷变化装置。

②不设直击雷保护装置设施。发电厂有钢筋结构的主厂房，主控制室和配电装置。为保护其他设备而装设的避雷针，不宜装在独立的主控制室和350kV以下的高压屋内配电装置室的顶上。在不相邻高建筑物保护范围内的建筑或设备。

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9心得体会

在即将毕业之际，通过35KV变电所一次部分的设计，将三年来所学习的电力方面的知识，做了一次回顾，变电所负荷计算，主变压器的选择，电气主接线、电器设备的选择，运用了电气设备的知识，短路电流计算运用了电力系统分析的知识，防雷保护则复习了高压电课本的知识。

在主变压器选择要考虑到台数，容量，型式等，计算时在熟悉公式的前提下，带数据计算，都要很细心；主接线的确定对电力系统及变电站本身运行的可靠性、灵活性和经济性密切相关，变电所的接线应从安全、可靠、灵活、经济出发，做出可行性方案短路电流计算要对短路点做出等值电路图，利用网络变化规则，将其逐步简化……；电气设备的选择，并进行动稳定和热稳定的校验。

通过这次毕业设计，使我了解了更加多的电气设备的结构组成、各部分所起到的作用以及它们的工作原理；通过把原来在学校所学到的知识融入到实践中，运用理论知识与现场结合在 一起，使我对理论知识有了更深一层的理解和巩固。通过这次毕业设计，也使我巩固了变电所设计的基本原理，掌握各级电压线路、电气设备选择和校验以及对电力负荷、短路电流的计算方法，得到了一次用专业知识、技能分析和解决问题全面系统的锻炼，使我更好的掌握变电站设计，为以后的学习工作做了铺垫，因此，在以后的工作中我会加完善自己，使自己成为一个真正具有综合素质的高素质人才。

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参考文献

【1】《发电厂电气部分》 熊信银 【2】《现代供电技术》 邹有明

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