35kV 变电站设计原始数据本次设计的变电站为一座35kV 降压变电站,以10kV给各农网供电,距离本变电站15km和10km处各有一个系统变电所,由这两个变电所用35kV双回架空线路向待设计的变电站供电,在最大运行方式下,待设计的变电站高压母线上的短路功率为 1500MVA。
本变电站有 8 回 10kV架空出线,每回架空线路的最大输送功率为 1800kVA;其中 #1 出线和 #2 出线为Ⅰ类负荷,其余为Ⅱ类负荷及Ⅲ类负荷, Tmax=4000h,cosφ=0.85。
环境条件:年最高温度 42℃;年最低温度 -5℃;年平均气温 25℃;海拔高度 150m;土质为粘土;雷暴日数为 30 日/ 年。
35KV变电站设计一、变电站负荷的计算及无功功率的补偿1.负荷计算的意义和目的所谓负荷计算,其实就是计算在正常时通过设备和导线的最大电流,有了这个才可以知道选择多大截面的导线、设备。
负荷计算是首要考虑的。
要考虑很多因素才能计算出较为准确的数值。
如果计算结果偏大,就会将大量的有色金属浪费,增加制作的成本。
如果计算结果偏小,就会使导线和设备运行的时候过载,影响设备的寿命,耗电也增大,会直接影响供电系统的稳定运行。
2.无功补偿的计算、设备选择2.1无功补偿的意义和计算电磁感应引用在许多的用电设备中。
在能量转换的过程中产生交变磁场,每个周期内释放、吸收的功率相等,这就是无功功率。
在电力系统中无功功率和有功功率都要平衡。
有功功率、无功功率、视在功率之间相互关联。
S P2Q2S——视在功率, kVAP——有功功率, kWQ——无功功率, kvar由上述可知,有功功率稳定的情况下,功率因数 cosφ越小则需要的无功功率越大。
如果无功功率不通过电容器提供则必须从该传输系统提供,以满足电力线和变压器的容量需要增加的电力需求。
这不仅增加了投资的供给,降低了设备的利用率也将增加线路损耗。
为此对电力的国家规定:无功功率平衡要到位,用户应该提高用电功率因数的自然,设计和安装无功补偿设备,及时投入与它的负载和电压的基础上变更或切断,避免无功倒送回来。
还为用户提供了功率因数应符合相应的标准,不然,电力部门可能会拒绝提供电力。
所以无功功率要提高功率因素,在节约能源和提高质量具有非常重要的意义。
无功补偿指的是:设备具有容性负载功率和情感力量负荷,并加入在同一电路,能量的两个负载之间的相互交换。
无功补偿装置被广泛采用在并联电容器中。
这种方法容易安装并且施工周期短,成本低易操作维护。
2.2 提高功率因数P——有功功率S1——补偿前的视在功率S2——补偿后的视在功率Q1——补偿前的无功功率Q2——补偿后的无功功率φ1——补偿前的功率因数角φ2——补偿后的功率因数角2.3 降低输电线路及变压器的损耗P 3P22(KW) 2(COS )功率损耗P:UP——有功功率, kW;U——额定电压, kV;R——线路总电阻,Ω。
由此可见,当功率因数cosφ提高以后,线路中功率损耗大大下降。
2.4 改善电压质量电压损失U:U3P.R Q.XL(KV)UP——有功功率, KW;Q——无功功率, Kvar;U——额定电压, KV;R——线路总电阻,ΩXL——线路感抗,Ω。
当线路中的无功功率Q减小则电压损失U减小。
2.5 提高设备出力有功功率 P=S·cosφ,供电设备的视在功率 S不变,功率因数 cosφ升高,则设备的有功功率 P 增加到 P+ P。
无功功率补偿装置容量 :Q C=P3(tanΦ-tanΦ `)补偿后总的视在负荷:S`30= 〔 P302+(Q30-Q C)2〕0.5变压器有功损耗 :△P T= △P kβ2+ △P0式中 : △P0—变压器的空载损耗 ;△ P k—变压器的短路损耗 ;β—变压器的负荷率 , β= S30 / S N,变压器高压侧有功功率:P=P30+ △P T变压器高压侧无功功率:Q=Q30+ △Q T补偿后的有功功率:220.5S=〔 P+Q〕1.4 在本设计中的负荷计算1.4.1 所要补偿的容量按要求需要 8 回 10kV架空线,每回架空线的最大输送功率为1800KVA,则总的负荷为 8*1800=14400KVA,设同时率 Kd=0.9 ,补偿的变压器前的总容量为14400*0.9=12960KVA。
由于变电站的高压侧以大的功率因数 cosφ0.9,考虑到该变压器的无功功率损耗的有功损耗通常是 4 倍。
所以变压器后的低压侧功率因数补偿应大于 0.9,0.95 这里更高。
为从 0.85 低侧功率因数 cosφ提高到 0.95 时,低压侧可以用下式来计算需要被安装并联电容器的容量:Q C=P3( tanΦ -tanΦ`) ==14400× 0.85 「×tan(arccos0.85)- tan(arccos0.95)」=14400× 0.85 × [0-.620.32]=3572KVA2 组 1800KVA并联电容器进行无功补偿:2× 1800=3600KVA无功补偿后变压器的容量为:S`30= 〔2 2 0.5 P30 +(Q30-Q C) 〕=122402 (7586 3600) 2 122402 39862 12872任何一台变压器单独运行时,应满足所有一级负荷,二级负荷的需要。
要在总的容量的 70%~80%。
即 12872乘以 0.7 等于 9010KVA。
由上可得,要设计的变电站要选择的主变压器为 2 台,容量为 10000KVA。
本次设计选择的型号为 SFL-10000\35。
因为年平均气温为25 度,需要修正:St=[1-(25-20)\100]Snt=9500KVA9500KVA大于 9010KVA所,有选择的变压器能满足要求。
假设一级负荷,二级负荷为 6000KVA,即 St为 9500KVA大于 6000KVA,所以也能满足要求。
1.4.2 计算各出线回路的电流在变电站低压侧有 8 回 10KV架空出线,每回架空线的最大输送功率为 2000KVA,即每一回的计算电流为:I=S\1.732U=2000\1.732 × 10.5=35A选择 LGJ-35型架空导线。
在这个设计中,变电站和 6~7.8 公里之间的距离有一个系统的变电站,其是由两个变电站供电到变电站进行设计,因为这两个互为备份的电源,所以,当一个系统的变电站,当电源变电站,该变电站到另一个系统处于待机状态。
该变电站的计算电流偏高:有功功率损耗: 0.015S等于 12872×0.015=194KW无功功率损耗: 0.06S等于 12872×0.06=772Kvar则无功补偿后高压侧的负荷为 12240+194的和的平方再加上 3986+772 的和的平方然后在开方,等于 13313KVA。
则两台变压器的结果为:I=S\1.732 ×U=13313\1.732×37=207A导线我选择 LGJ-70,他的屋外载流量为275A。
二、主接线方案2.1 变电所主接线的定义及组成主接线指的是接受和分配电能的路线。
在供应和分配系统,电气设备需要在这些变电站按一定的要求连接来完成功率分配,以满足运行安全性,可靠性和经济性。
电气设备,以满足这些函数称为主接线接线图的变电站。
变电站通常包含电源变压器,接通和断开电路的开关器件(断路器,负荷开关,隔离开关等),或者为了防止过电压限制电流的设备,所述第一和接触器的辅助系统,总线,电缆,绝缘子等之间。
与相应的接线,电气设备称为它承受的电能的生产和分配的直接函数的装置。
在运营安全和监管要求下,变电站也需要有一个设备进行监测,控制和保护的辅助设备,如以实现测量主接线的过电流保护装置和监控主接线设备,仪器仪表上的主接线开关操作需要直流和交流电源,控制和信号设备,电缆等。
这些设备被称为二次设备。
2.1.1 变电所在系统中的作用电力系统枢纽变电站,汇聚了一批大型电力系统的交流电源,高电压,大容量,占有重要地位 ;重要的区域变电站,一般具有较高的电压( 220KV 及以上),在一些一般的配电变电站中锋位置也比较重要;终端变电所和分支变电站,电压35KV 大多数这些,例如变电站和更直接的权力给用户,没有任务的电力交换。
2.1.3 系统专业对电气主接线提供的具体资料1.出线的电压等级、回路数、出线方向、每回路输送容量和导线截面等。
2.主变压器的台数、容量和形式;变压器的主要参数及各种运行方式下通过变压器的功率潮流。
3.无功补偿方式、形式、数量、容量和运行方式的要求。
4.系统的短路容量和换算的电抗值。
5.系统内过电压数值及限制内过电压措施。
6.可靠性的特殊要求。
2.2 主接线选择的基本要求1.可靠性设备的稳定程度直接影响主接线的稳定性。
2.灵活性主接线应该在检修时保证稳定的供电。
3.经济性稳定性和安全性都可靠的情况下。
尽量节约资源、金钱,占地面积尽量减少。
2.3 本变电所主接线的设计变电站 35kV 降压变电站,主要是电压的电力系统发送从 35kV 变电站的 10kV农村电网使用。
根据以上的变电站提供了依据和基本要求,变电站主变压器出线 2回,两回线路,连接类型是一个单一的线, gbc-35型手车式开关柜。
10kV侧出线 8回,主变压器的线连接类型是一个单一的断线,每段配有一组并联电容器,每个容量1800kvar。
主接线的主接线图。
35KV侧两回线路,是由两个不同的系统对电力变电站。
两个电路互为备用,当电路出现故障时,另一回路供电。
对10kV侧采用单母线,断式,当主变压器各侧的故障,主变压器中打开断路器,然后通过接触断路器,在变压器负载运行驱动至少 70%。
使变电站的负荷,两级负荷供电可靠性的改进。
第三章:一次设备的选择与检验3.1 短路计算的概念3.2 本设计短路计算在最大运行方式时,变电站高压侧母线上的短路功率为1000MVA 设 Sd=100MVA, Ud1=37KV,Ud2=10.5KV, X=0.4欧/Km 。
~35kVY Y10kV3.2.1 当由 6Km处的变电所向本变电站供电时Xs=Sd/Sk=100/1000=0.1取 Uj1=37KV则 Ij1= 100 KA=1.561KA3 37取 Uj2==10KV 则 Ij2= 100KA=5.77KA 3 10S j0.4 6 1000.175X L1* X1L12 372U 1Xb1U K % S j 7.5 1000.75 *SN ?T 100 10MVA100当在高压侧短路时,X 1* XS1XL1 0.1 0.175 0.275I 1 1 13.636*0.2751X 1 *I d 1 I 1 * I j1 3.636 1.561 5.67KAIsh1 1.51I d1 1.51 5.67 8.56KAish 2.55I d 1 2.55 5.67 14.46KAS1 I 1 S j 3.636 100 363.64MVA 当在低压侧短路时:X * X 0.1 0.175 0.5 0.75 0.65I 2 *1 1X * 1.540.65Id 2 I 2 I 2 * Ij 2 1.54 5.77 8.46 KAIsh2 1.51I d 2 1.51 8.46 12.77KAi sh 2.55I d 2 2.55 8.46 21.57KAS2 I 2 * S j 1.54 100 154MVA 3.2.2 当由 7.8Km处的变电所向本变电站供电时S j0.4 7.8 1000.228X L1* X1L12 372U 1当在高压侧短路时,X 1* X S1 X L1 0.1 0.228 0.328I 1 *1 13.05 X 1 * 0.328Id 1 I 1 * Ij1 3.05 1.561 4.76KAI sh1 1.51I d1 1.51 4.76 7.19KAi sh 2.55I d 1 2.55 4.76 12.14 KAS1 I 1 S j 3.05 100 305MVA当在低压侧短路时:X * X 0.1 0.228 0.5 0.75 0.703I 2 *1 1X * 1..420.703Id 2 I 2 I 2 * Ij 2 1.42 5.77 7.81KAIsh 2 1.51I d 2 1.51 7081 11.79KAi sh 2.55I d 2 2.55 7.81 19.92KAS2 I 2 * S j 1.42 100 142MVA3.3 设备的选择与检验3.3.1 电器设备选型的基本知识设备的选择是变电站电气设计的主要内容。