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。
22=+S P QS——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功率损耗ΔP :2223()()P P KW U COS ∆=Φ P ——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cos φ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ΔU : ..3()L P R Q X U KV U +∆=P ——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ΔU 减小。
2.5 提高设备出力 有功功率P =S ·cos φ,供电设备的视在功率S 不变,功率因数cos φ升高,则设备的有功功率P 增加到P+ΔP 。
无功功率补偿装置容量:Q C =P 3(tan Φ-tan Φ`)补偿后总的视在负荷:S`30=〔 P 302+(Q 30-Q C )2〕0.5变压器有功损耗:△P T =△P k β2+△P 0式中: △P 0—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= S 30 / S N,变压器高压侧有功功率:P=P 30+△P T变压器高压侧无功功率:Q=Q 30+△Q T补偿后的有功功率:S=〔 P 2+Q 2〕0.51.4 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cos φ0.9,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cos φ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 =P 3(tan Φ-tan Φ`)==14400×0.85×「tan(arccos0.85)-tan(arccos0.95)」 =14400×0.85×[0.62-0.32]=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=〔 P 302+(Q 30-Q C )2〕0.5=12872398612240)36007586(122402222=+=-+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. 系统过电压数值及限制过电压措施。
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 。
3.2.1 当由6Km 处的变电所向本变电站供电时Xs=Sd/Sk=100/1000=0.1取U j1=37KV 则I j1=373100⨯KA=1.561KA取U j2==10KV 则I j2=103100⨯KA=5.77KA175.03710064.0*221111=⨯⨯==U S L X X jL75.010*******.7100%*1=⨯=⎪⎪⎭⎫⎝⎛⨯∆=•MVA S S U X T N j K b当在高压侧短路时,275.0175.01.0*111=+=+=L S X X X~ Y YΔΔ10kV 35kV636.32751.01*1*11===X IKA I I I j d 67.5561.1636.3*111=⨯=⨯=KA I I d sh 56.867.551.151.111=⨯==KA I i d sh 46.1467.555.255.21=⨯==MVA S I S j 64.363100636.311=⨯=⨯=当在低压侧短路时:65.075.05.0175.01.0*=⨯++==X X54.165.01*1*2===X IKA I I I I j d 46.877.554.1*2222=⨯=⨯==KA I I d sh 77.1246.851.151.122=⨯==KA I i d sh 57.2146.855.255.22=⨯==MVA S I S j 15410054.1*22=⨯=⨯=3.2.2 当由7.8Km 处的变电所向本变电站供电时228.0371008.74.0*221111=⨯⨯==U S L X X jL当在高压侧短路时,328.0228.01.0*111=+=+=L S X X X05.3328.01*1*11===X IKA I I I j d 76.4561.105.3*111=⨯=⨯=KA I I d sh 19.776.451.151.111=⨯==KA I i d sh 14.1276.455.255.21=⨯==MVA S I S j 30510005.311=⨯=⨯=当在低压侧短路时:703.075.05.0228.01.0*=⨯++==X X42..1703.01*1*2===X I KA I I I I j d 81.777.542.1*2222=⨯=⨯==KA I I d sh 79.11708151.151.122=⨯==KA I i d sh 92.1981.755.255.22=⨯==MVA S I S j 14210042.1*22=⨯=⨯=3.3 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容。