某 35kV 变电站 继电保护 设计-------中北大学(2)

南京工程学院电力工程学院毕业设计（论文）

适用范围 ：

①6～10kV配电装置，出线回路数为6回及以上时； ②35～63kV配电装置，出线回路为4～8回时； ③110-220kV配电装置，出线回路为3～4回时。 多数情形中，分段数和电源数相同。

本次设计的35kV变电站出线回路侧为4～8回，而且多为一、二级负荷，是连续运行，负荷变动较小，电源进线较短，主变压器不需要经常切换，另外再考虑到今后的长远发展。采用一、二次侧单母线分段的总降压变电所主接线（即全桥式接线）

3.3.2 一次侧采用外桥式结线、二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图

这种主接线，其一次侧的高压断路器跨接在两路电源进线之间，但处在线路断路器的外侧，靠近电源方向，因此称为外桥式结线。这种主接线的运行灵活性也较好，供电可靠性同样较高，适用于一、二级负荷的工厂。但与内桥式结线适用的场合有所不同。这种外桥式适用于电源线路较短而变电所负荷变动较大、适用经济运行需经常切换的总降压变电所。当一次电源电网采用环行结线时，也宜于采用这种结线，使环行电网的穿越功率不通过进线断路器，这对改善线路断路器的工作及其继电保护的整定都极为有利。

3.3.3一次侧采用内桥式接线，二次侧采用单母线分段的总降压变电所主电路图

这种主接线，其一次侧的高压断路器跨接在两路电源线之间，犹如一座桥梁，而处在线路断路器的内侧，靠近变压器，因此称为内桥式结线。这种接结线的运行灵活性较好，供电可靠性较高，适用于一、二级负荷工厂。这种内桥式结线多用于电源线路较长因而发生故障和停电检修的机会较多、并且变电所的变压器不需要经常切换的总降压变电所。

3.3.4 一、二次侧均采用双母线的总降压变电所主电路图

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，但开关设备也大大增加，从而大大增加了初投资，所以双母线接线在工厂电力系统在工厂变电所中很少运用主要用与电力系统的枢纽变电所。并且对于35kV的配电装置，此接线方式的回路数多在8回以上或者连接电源较多，负荷较大时。

3.4 35kV变电所主接线简图

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综上所述：本次设计采用一、二次侧均为单母分段总降压变电所这种接线

图3.1 35kV变电所主接线图

3.5 负荷计算

3.5.1 负荷计算的内容和目的

1) 计算负荷又称需要负荷或最大负荷。计算负荷是一个假想的持续性的负荷，其热效应与同一时间内实际变动负荷所产生的最大热效应相等。在配电设计中，通常采用30分钟的最大平均负荷作为按发热条件选择电器或导体的依据。

2) 尖峰电流指单台或多台用电设备持续1秒左右的最大负荷电流。一般取启动电流上午周期分量作为计算电压损失、电压波动和电压下降以及选择电器和保护元件等的依据。在校验瞬动元件时，还应考虑启动电流的非周期分量。

3) 平均负荷为一段时间内用电设备所消耗的电能与该段时间之比。常选用最大负荷班（即有代表性的一昼夜内电能消耗量最多的一个班）的平均负荷，有时也计算年平均负荷。平均负荷用来计算最大负荷和电能消耗量。

3.5.2 负荷计算的方法

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负荷计算的方法有需要系数法、利用系数法及二项式法等几种。

需要系数法公式简单，计算方便，适用于各类变、配电所和供配电干线以及长期运行而且负载平稳的用点设备和生产车间（如锅炉引风机、水源泵站、集中空压站）的负荷计算。但不适合用电设备台数少，各台间容量悬殊且工作制度不同时的电力负荷计算。

二项式法将负荷分为基本部分和附加部分，后者系考虑一定数量大容量设备的影响。适用于机修类用电设备的计算，其他各类车间和车间变电所设计亦常采用。二项式法所得计算结果一般偏大。

利用系数法以概率论为基础，根据设备利用率并考虑设备台数以及各台间功率差异的影响确定计算负荷与平均负荷间的偏差量（这反映在最大系数中大于1的部分），从而求得最大负荷。这种计算方法更具客观性和普遍性，适用于各种类型负荷的计算，所求得的结果更接近实际。但由于国内对利用系数缺乏切实的工作和数据的积累，计算方法本身也较上述两种方法复杂，故尚未得到广泛采用。

在本次设计中采用需要系数法确定

3.5.3 本次设计的负荷计算

取： K?p = 0.95 K?q= 0.9 7根据原始数据表可算出：

?P30i?6900kW；

则 ?Q30=i ?P30i 2 （3.1 ?tanacrcos0.85=?69000.62k= 47 26.var）

P 9 8 5 （3.2） ? K???630?0 k W530P?P30i ? 0.95 Q30 ? K??q?q30i ? 0.97?4726.2 ? 4584.4kvar （3.3）

S30 ? (P302?Q302) ? 7539kVA （3.4）

I30 ? S303UN?7539（3.5） ?435.3A

3?10cos? ? P30 5985（3.6） ??0.79

S307539由于规程要求cos?≥0.9，而由上面计算可知cos? =0.79<0.9，因此需要进行无功补偿。

电容器具有投资省，有功功率损耗小，运行维护方便，故障范围小等特点，因此采用并联电容器进行无功补偿。

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公式依据为：Qc=??P30?qc （3.7） 式中：Qc—需要补偿的无功容量，kvar；

P30——全企业的有功计算负荷，kW； α—平均负荷系数，取0.7～0.8；

qc——补偿率，kvar / kW，查阅相关工程手册，可以得出qc=0.396

将相关数据代入公式3.6中得：

Qc???P30?qc?0.7?0.396?5985?1659.042kvar (3.8)

故需要补偿容量为1700kvar，选择两台容量850 kvar的电容器并列补偿运行。

4 短路电流计算

4.1引言

在发电厂和变电所电气设计中，短路电流计算是其中的一个重要环节。其计算的目的的主要有以下几个方面：

1)在选择电气主接线时，为了比较各种接线方案，或确定某一接线是否需要采用限制短路电流的措施，均需进行必要的短路电流计算。

2)在选择电气设备时，为了保证设备在正常运行和故障状况下都能安全、可靠的工作。同时又力求节约资金，这就需要按短路情况进行全面校验。

3)在设计屋外高压配电装置时，需按短路条件校验软导线相间和相对地安全距离。

4)在选择继电保护方式和进行整定计算，需以各种短路时的短路电流为依据。 5)接地装置的设计，也需用短路电流。

短路电流计算的目的是为了正确选择和校验电气设备，以及进行继电保护装置的整定计算。

进行短路电流计算，首先要绘制计算电路图。在计算电路图上，将短路计算所考虑的各元件的额定参数都表示出来，并将各元件依次编号，然后确定短路计算点。短路计算点要选择得使需要进行短路校验的电气元件有最大可能的短路电流通过。

接着，按所选择的短路计算点绘出等效电路图，并计算电路中各主要元件的阻抗。在等效电路图上，只需将被计算的短路电流所流经的一些主要元件表示出来，并标明其序号和阻抗值，然后将等效电路化简。一般只需采用阻抗串、并联的方法即可将电路化简，求出其等效总阻抗。最后计算短路电流和短路容量。

短路电流计算的方法，常用的有欧姆法（有称有名单位制法）和标幺制法（又

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称相对单位制法）

本设计采用标幺制法进行短路计算

4.2基准参数选定

SB=100MVA，UB=Uav即：35kV侧UB1=37kV，10kV侧UB2=10.5kV。

IB1?SB ?1.56kA （4.1）3UB1 ISBB2?3U?5.5kA B2

4.3阻抗计算（均为标幺值）

1) 系统：

XSBS?1001??0.5 ?200XSB2?S?100250?0.4 ?2) 35kV线路：

L1：XXlL1SB3?U2?0.4?15?100372?0.438 B L2：XXlL2SB4?U2?0.4?10?100372?0.292 B3)变压器：B1，B2：XUk%SB5?X6?S?0.075?1006.3?1.19 4) 15kV线路：线路阻抗（XL）分为两类：

①织布厂、胶木厂、印染厂：XL1=0.345?8=2.76 ②炼铁厂、配电所：XL2=0.345?10=3.45 系统等效电路图如图4.1所示

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4.2） 4.3）

4.4） 4.5）

4.6）

4.7） 4.8）

4.9）

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