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1、摘 要本设计为 35KV 油田变电所电气局部的设计。设计的主要内容包括： 35/6kV 变电所主变压器选择、变电所电气主接线设计、短路电流计算、负荷计算、无功功率 补偿、电气设备选择母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、 避雷器等、继电保护规划设计、防雷保护设计等。依据电气主线设计应满足牢靠性、敏捷性、经济性的要求，本变电所电气主接线的高压侧承受单母线接线，低压侧承受单母线分段的电气主接线形式；对低压侧负荷的统计计算承受需要系数法。短路电流的计算包括短路点的选择及其具体数值计算，而电气设备选择承受了按额定电流选择，按短路电流计算的结果进展校验的方法。继电保护设计主要是对变压器进展
2、电流速断保护和过电流保护的设计计算。配电装置承受成套配电装置。本变电所承受避雷针防直击雷保护。关键词：35kV 变电所 电气主接线 继电保护学习文档 仅供参考AbstractThe topic of this design is“35KV the oilfield substation electrical part of the design.“ The main design elements include : 35/6kV main transformer substation choice Electrical Substation main wiring design Short-
3、circuit current calculation; Load CalculationReactive power compensation Electrical Equipment (bus HV circuit breakers, isolation switches and voltage transformer, and compensation capacitor MOA), relay Planning and Design; Lightning protection design.According to the main line of electrical design
4、should meet the reliability, flexibility, economy requirements,The substationmain electrical wiring High Sidesingle-buswiring,lowvoltagesideof thesingle-busabovethemain electrical wiring form; the low-pressure side load calculated using the statistical needs coefficient.3. short-circuit current calc
5、ulations include short-circuitpoint for the selectionand specific numericalcalculation,and electricalequipment chosen by the choice of rated current, short-circuitcurrent calculation by the results of the calibration methods.relay design of the main transformer Current Protection and over-current pr
6、otection design. distribution installations completeset of power distribution equipment. The substation using direct lightning stroke prevention lightning protection.Keywords ： 35kVSubstationdesignMainelectricalwiring Relay protection学习文档 仅供参考目 录摘 要IAbstractII目录.I第 1章 绪论.11.1 课题的目的及意义 .11.2 35kV 变电所
7、设计模式的争论与进展 .1设计内容.3第 2章 变压器的选择与负荷推测 .42.1 变压器的选择 .4变压器的容量及台数确实定 .42.2 负荷推测.5周边地区油田产能负荷 .6地区负荷.62.3 无功功率补偿 .7并联电力电容器补偿 .7无功补偿容量的计算 .8第 3 章电气主接线.103.1对电气主接线的根本要求和原则 .10电气主接线的根本要求 .10电气主接线的根本原则 .113.2主接线设计.11单母线接线.12单母线分段接线 .123.3主接线的选择 .133.3.1 35kV 侧主接线方案确实定 .133.3.2 6kV 侧主接线确实定 .15第 4 章短路计算.174.1短路概
8、述.17短路的成因.17短路的危害.184.2短路的计算.19计算步骤.19计算方法.19短路电流计算的计算过程 .19第 5 章电气设备的选择 .255.1电气设备及分类 .255.2电气设备选择的原则 .265.3高压断路器选择 .27选择的思路.28断路器的选择与校验 .295.4母线的选择.31导体截面的选择与校验 .315.4.2 35kV 侧母线的选择及校验 .325.4.3 6kV 侧母线的选择及校验 .345.5隔离开关的选择 .365.5.1 35kV 侧隔离开关的选择及校验 .365.5.2 6kV 侧隔离开关的选择及校验 .375.6电流互感器的选择 .385.6.1 6
9、kV 电流互感器选择的分类 .385.6.2 35kV 侧电流互感器选择 .405.6.2 6kV 侧电流互感器选择 .405.7电压互感器的选择 .415.7.1 35kV 侧电压互感器选择 .415.7.2 6kV 侧电压互感器选择 .42第 6 章继电保护.436.1继电保护.436.2继电保护原理 .446.3继电保护的配置 .45变压器的保护.45母线的保护.45线路的保护46电容器的保护476.4 过电流与速断保护整定47过电流整定值计算47速断保护整定值计算516.5 沟通所用电及直流系统52沟通所用电系统及低压配电52直流系统52第 7 章 配电装置547.1 配电装置的类型和
10、要求54户内配电装置设备54户外配电装置设备567.2 配电装置的应用567.3 本所电气布置规划方案57第 8 章 防雷588.1 雷电过电压588.2 雷电的危害588.3 避雷器的选择598.4 防雷保护计算59经济与社会效益分析61总结62致谢63参考文献64CONTNTSChinese abstract .IEnglish abstractIIChapter 1 Introduction11.1 The purpose and meaning of topic11.2 The 35 kV substation designs the research and development1
11、1.3 Design contentses3Chapter 2 Choice of transformer and load forecasting42.1 The choice of transformer4The capacity of the transformer and the assurance of the set number .42.2 Carry an estimate5Carry an estimate6The region carries .62.3 Reactive power compensation7Merge an electric power capacito
12、r to compensate7The calculation that compensates capacity without the achievement8Chapter 3 Main electrical connection scheme103.1 Basic request and principle of main electrical connection scheme10Basic request of main electrical connection scheme10The basic principle of main electrical connection s
13、cheme113.2 Main electrical scheme design11The single bus line wiring12The single bus line wiring of the single bus line wiring123.3 The lord connects a linear choice13The 35 kV side lord connects the assurance of line project13The 6 kV side lord connects a linear assurance .15Chapter 4 Short circuit
14、 computes174.1 The short circuit outlines17Cause formation of short circuit .17The harm of short circuits184.2 The calculation of short circuit19Calculation steps19Calculation methods .19The calculation process that short-circuit electric currents compute19Chapter 5 The choice of electricity equipme
15、nts255.1 Electricity equipments and classification255.2 The electricity equipments chooses265.3 The chooses of high voltage circuit breaker27The way of thinking of choices.28The choices and check of high voltsge circuit breaker295.4 The choices of bus line31The choices and check of conductors cut .3
16、15.4.2 35 kV side bus line of choice and check325.4.3 6 kV side bus line of choice and check335.5 The choices of disconnector35The 35 kV side disconnector choice and check35The 6 kV side disconnector choice and check365.6 The choices of current transformer37Classification of 6kV current transformer
17、choices .37The choices of 35kV current transformer choices .39The choices of 6kV current transformer choices .395.7 The choices of current transformer40The choices of 35KV current transformer .40The choices of 6kV current transformer .40Chapter 6 Relay protection416.1 Relay protection416.2 Protect o
18、f relay protection426.3 Configuration of relay protection43The protection of transformer43The protection of bus line43The protection of circuit .44The protection of circuit .456.4 Overcurrent and instantaneous overcurrent protection45Conduct electricity to flow whole settle value calculation45Instan
19、taneous overcurrent protectionsettle value calculation48Exchanges of electricity and DC systems52The exchange of power system and low voltage distribution52DC system52Chapter 7 Power distribution unit54Type and request of power distribution unit547.1.1 Power distribution unit indoor547.1.2 Power dis
20、tribution unit outdoor .567.2 The application of power distribution unit567.3 This electricity decoration programs a project57Chapter 8 Defends thunder588.1 The thunder and lightning leads electric voltage588.2 The harm of the thunder and lightning588.3 The choice of lightning arrester588.4 Defend a
21、 thunder protection calculation59Economic and social analysis61Conclusion62Acknowledgements63Bibliography64第 1 章 绪论课题的目的及意义依据油田建设设计争论院编制的大庆油田南中东一区产能建设工程 ，2023年，位于大 庆油田喇南 地区的南 中东一区预 计增产 能用电负荷4179kW。20232023年，位于大庆油田喇南地区北侧喇北区块增产能用电负荷 17855kW。依据关于大庆石油治理局后四厂和让库迁建问题的联席会议纪要 ， 为了改善大庆地区铁路交通环境，大庆市于 2023 年开头实施
22、让湖路火车站改扩建工程。建设集团建材公司的“后四厂”和物资供给公司的“让库”等企 业位于该区域，需要整体迁建到位于让林路西侧，让杜路北侧，方晓居住 区的后面大庆油田喇南地区的大庆经济技术开发区内。依据大庆石油管 理局“后四厂”及“让库”电力负荷推测表和大庆经济技术开发区西排 干渠东侧地块电力负荷估算表，开发区内增用电负荷 51600kW ，需要 6kV 供电电源。该地区目前只有 1 座 35kV 长龙变电所，其主变容量 28000kVA，年平均负荷 7.29MW，负载率 48%，无法满足增负荷需要。1.2 35kV 变电所设计模式的争论与进展变电所及配电所在配电网中具有格外重要的地位。它既是变
23、压器侧配电网中的负荷，又是下一级配电网的电源，其自动化程度的凹凸直接反映了配电自动化的水平。1995 年，国家调度中心要求现有 35 kV110 kV变电所在条件具备时逐步实现无人值班变电所，建变电所可依据调度和治理需要以及规划要求，按无人值班设计。欲实现无人值班变电所，其中变电所的综合自动化程度很重要1。自建国以来，国内外电网 35 kV 变电全部两种布置方式，即户内和户外。早期承受放开式常规设备的变电所多承受户外布置的方式，占地面积较 大。承受户内布置与户外布置变电所相比，其优点是显而易见的：占地面积 小；设备安装运行条件良好； 掌握电缆长度短；适宜无人值班变电所的治理； 与四周环境的协调
24、性较好。对于户内型布置的变电所，由于设备布置紧凑， 因而不如户外布置通风散热效果好，一旦发生火灾时，涉及面较大。户内型布置又分为全户内布置和半户内布置。全户内布置方式是指主变 压器、35kV 配电设备等全部配电装置均为户内布置。 主变压器防噪声问题一向比较难处理。半户内布置方式就是除主变压器以外的全部配电装置集中布 置在一幢主厂房不同楼层的电气布置方式。这种布置方式结合了全户内布置 变电所节约占地面积，与四周环境协调美观，设备运行条件好和户外布置变 电所工程造价低廉的优点。半户内布置方式与全户内布置方式相比较，配电 装置的布置方式和运行条件一样，区分主要在于主变压器的布置方式。由于 半户内布置
25、方式将主变压器安装于户外， 取消变压器室，即削减土建工程量， 缩短建设周期，又降低了对通风散热、消防灭火系统的资金投入，从而降低 了变电所的造价，变电所本体投资可降低 8% -16%。基于上述主变压器户外布置不仅便于安装和维护，而且还利于散热和消防等特点，在地理位置限制 较少的非中心城区，在无重污染源，噪声又满足环保要求的状况下，建设半 户内布置变电所较全户内布置变电所具有肯定的优势 【5】。伴随着国民经济的迅猛进展， 城市用电负荷越来越紧急， 建 35 kV 变电所在城郊、开发区、城市中心地带不断涌现。建设城市变电所应当遵循的 根本原则是足够的变电容量以满足供电区域内中长期规划推测的负荷要求
26、； 牢靠敏捷的主接线方式；构造紧凑，设备体积小，占地面积小；主设备技术 性能优越，牢靠性高，检修频率低，噪声低；自动化程度高，通信误码率低，牢靠性高。本论文依据变电所的设计原则，围绕 35KV 供配电系统设计这一课题开放了全面的设计与争论，主要完成以下工作：主变压器选择；变电所电气主接线设计；短路电流计算；电气设备选择母线、高压断路器、隔离开关、电流互感器、电压互感器、避雷器等；配电装置设计；继电保护设计；防雷保护设计；绘制电气主接线图，绘制变压 器继电保护图。依照主接线的特点，选择各个电压等级的接线方式，进展综合比较，选择最正确接线方式。进展短路电流计算，依据短路点计算三相短路稳态电流和冲击
27、电流。依据所选电气元件，结合实际绘制设计图纸针对油田负荷的用电要求，依据近几年的用电需求进展了负荷推测。据 此进展了主变压器的选择， 并进展无功补偿。依据变电所主接线的设计原则， 对变电所的主接线进展设计：高压 35kV 承受外桥接法,6kV 母线承受单母分段接线形式。承受标幺值法对供电系统进展了短路计算。选择了电气设备的 规格型号，并对它们进展动稳定和热稳定校验。为了在供配电系统发生故障 时，能够自动地、快速地、有选择地将故障设备从系统中切除，以免事故的 扩大，在论文中对变电所继电保护进展了设计。防雷保护是变电所保护中不 可缺少的一项保护措施，故本次设计承受三支等高避雷针作为变电所防雷措 施
28、。第 2 章 变压器的选择与负荷推测2.1 变压器的选择在变电站中，用来向电力系统或用户输送功率的变压器， 称为主变压器。在输配电系统中，变压器起到桥梁作用，变压器是借助电磁感应原理，以相 同的频率，交换沟通电压和电流而传输沟通电能的一种静止电器。主变压器 的容量、台数直接影响主接线的形式和配电装置的构造，它的选择除了依据 根底资料外，还取决于输送功率的小，与系统的联系的严密程度。主变的好 坏对供电牢靠性和以后的扩建都有影响。既要满足近期负荷的需求也要考虑 到远期。2变压器的容量及台数确实定1. 变压器的容量变压器空载运行时需要用较大的无功功率，需由供电系统供给，变压器的容量假设选的过大，会增
29、加投资，而且会是变压器长期处于轻载运行， 使空载的损耗增加，功率因数增加，网络损耗增加。假设容量选的小，会使变压器长期负载，易损坏设备。变压器的最正确负载率在 40%70% 之间，负载过高，损耗明显增加；另一方面，由于变压器的容量裕量小，负载稍有增长，就需要更换大容量的变 压器，会增加投资，而且影响供电。变压器的容量要以现有的负荷为依据， 依据 10 年的进展打算来确定，所以选用变压器容量为 1000kV【9】。2. 变压器的台数和型号1台数变压器的台数应依据负载的特点和经济运行选择，由负载的大小对供电的牢靠性和电能质量的要求打算的，并且要节约电能、维护设备等因素，确定变压器应综合考虑，进展认
30、真的技术、经济比较。本设计预备拟定两台主变压器。2型号主变压器的型号选择主要考虑一下因素：变电所的地址选择；主要用电设备对供电的要求；当地供电部门对变电所的治理体制等。3. 主变压器确实定主压器选用 35KV低耗三相双绕组有载调压油浸变压器， 型号SFZ9-20230/35, 电压等级 38.5%3.5%/6.3KV ，接线组别 YN,d11。2.2 负荷推测电力负荷推测是实现电力系统安全生产、经济运行的根底。准确的负荷推测有利于提高电网运行的稳定性与经济性。电力负荷推测，是电力市场的重要组成局部，实质是对电力市场需求推测，它主要是指在考虑系统运行特性、自然条件、社会条件和地区经济状况等重要因
31、素影响的条件下，利用历史负荷值经过一系列的数学计算，在满足肯定精度和速度的状况下，打算将来某特定时刻的负荷，负荷推测对电力系统掌握、运行和打算很重要 【8】。负荷推测是指从负荷本身的变化状况以及经济、气象等因素的影响规律动身，通过对历史数据的分析和争论，探究事物之间的内在联系和进展变化的规律，对电力需求做出预先的推测和估量。 不同的负荷 推测方法适用范围不同，在具有应用于城市电网负荷推测时，必需结合城市负荷进展的特点、要求以及推测条件，选择适宜的推测方法，才能到达满足推测精度的要求。在我国经济快速的拉动下，城市电网用电量多年来始终保持较快增长的势头，与此同时，城市电网的最大负荷也稳定提高；第三
32、产业用电和生活用电所占比重渐渐增加；最大负荷利用小时有所下降。城市冬季的取暖负荷和夏季的降温负荷均增加较大，城市电网负荷曲线峰谷差拉大，城市电网最大负荷的增长速度一般要高于用电量的增长速度，电网最大负荷利用小时呈下降趋势。城市电网负荷进展呈现的特点给负荷推测工作增加了肯定的难度， 为提高城市电网负荷推测的效率和质量，更好地效劳于城市电网建设，城市电网负荷推测需要理顺思路，并留意把我重点 【12】。通过负荷调查，用趋势外推法进展负荷推测。 20232023 年，油田及周边地区推测增用电负荷总计 73535KW。2.2.1 周边地区油田产能负荷2023 年增的油田产能 4180KW 负荷，分别为机
33、采负荷 3426KW、注入站负荷 454KW、配置站负荷 300KW；20232023 年增的油田产能 17855KW 负荷，分别为井场 8875KW、转油站 1380KW、注入站 4400KW、配置站 1100KW、水处理站 2100KW。地区负荷该地区增负荷分为油田公司未上市局部负荷以及开发区招商区块负荷两局部。未上市局部增负荷总计 21200KW 。另一局部为招商区块增负荷总计 30300KW。依据上述增负荷数据以及该地区负荷现状，得出该地区负荷推测表。表 2-1负荷推测表年份2023 年2023 年2023 年2023 年2023 年2023 年周边4180 kV4180 kV4180
34、 kV4180 kV4180 kV西区4187 kV10389 kV14278 kV15754 kV17855 kV南区7290kV13290 kV20290 kV27290 kV35290 kV51600 kV合计7290kV21657 kV34859 kV45748 kV55224 kV73635 kV2.3 无功功率补偿所谓无功功率补偿是把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性装置释放能量在相互转化，感性负荷所吸取的无功功率可由容性装置输出的无功功率中得到补偿 【9】。依据油田的具体状况，及其无功补偿方法的技术、经济比较选用电力电容器补偿中的并联补偿方法。并联补偿时把电容器并接到被补偿设备的电路上，以提高功率因数，这种方法称为并联电容器补偿，这种方法适用于用电单位【5】。并联电力电容器补偿电力电容器进展无功补偿时，线路 WL1 输送无功功率仍为无功功率， 即 Q=QL，而变压器输送的无功功率则为 Q=QL-QC，线路 WL1 输送的无功功率则为 Q=QL+QT-QC，因此，电源只需向电力负荷供给 S=P=J(Q L-QC)的功率。通过以上可知并联电力电容器降低了通过输电线路及变压器的功率或电流，同时也削减了对发电机无功功率的需求量。无功补偿容量的计算依据设计要求与实际需要变电所的功率因数到达0.9，